黃光製程為什麼用 UPE 濾膜？

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2026-11-09            环球管理分离技术网             guolvfenlitech9

       光阻過濾最難纏的不只是硬顆粒，還有會變形的高分子膠體與微氣泡。UPE（超高分子量聚乙烯）濾膜析出低、精度涵蓋 2 nm 到 0.2 µm，是黃光製程終端過濾的常見材質。本文說明 UPE 的材料特性、與 Nylon 66 的分工、各精度的壓差代價（2 nm 約為 50 nm 的 9 倍），以及 40 °C、預潤濕與溶劑置換等使用注意事項。

在黃光製程裡，光阻、稀釋劑一路送到塗佈機台前，終端過濾最常見的濾膜材質之一就是 UPE。黃光工程師選濾心時，最常問的是這三個問題：

• 為什麼光阻過濾多半選 UPE？
• 精度選 2 nm，一定比 10 nm 好嗎？
• 顯影液和光阻，可以用同一種濾心嗎？
  
  

UPE 是什麼？

UPE 是超高分子量聚乙烯（Ultra-High Molecular Weight Polyethylene）。它和一般的 PE 一樣只由碳和氫組成，差別在分子鏈的長度：UPE 的分子量高達數百萬，鏈越長，材料越強韌、越耐磨，才能做成又薄又強的微孔膜。

分子結構只有碳氫、沒有極性官能基，帶來兩個特性：一是化學性質穩定、本徵潔淨度佳；二是天然疏水，水無法自己潤濕它的膜孔。這兩點，正好決定了 UPE 在黃光製程裡的優勢與限制。

光阻過濾要對付的四種東西固體硬顆粒
1,來自環境、容器、管路或機台的固體微粒。形狀固定，主要靠孔徑篩除。

2,高分子膠體（gel）
光阻中的高分子聚集體，柔軟、會變形。壓差大時可能被擠過孔洞，是黃光缺陷的常見來源之一。

3,析出金屬與有機析出物
來自濾心本身與管路材料，會跟著光阻一起留在晶圓上。

4,氣體微氣泡
流體通過濾膜時壓力下降，溶解的氣體可能析出成微小氣泡，塗佈後形成缺陷。

四種東西都是越小越難處理，而且其中兩種（膠體、微氣泡）和壓差直接相關。這也是為什麼黃光製程選濾心，不能只看精度。

UPE 為什麼適合黃光製程？1. 析出物低

半导体级UPE折叠滤芯的金屬與有機析出量都低，金屬潔淨度可選 < 3 或 < 25 µg/device。對光阻這種會把雜質直接帶上晶圓的藥液，濾心本身的潔淨度就是第一道門檻。

2. 精度從 2 nm 到 0.2 µm

同一種膜材涵蓋 2、5、10、20、30、50 nm 與 0.1、0.2 µm，從藥液供應端的預過濾到機台前的終端過濾，都能用同一個材料體系規劃。

3. 光阻溶劑可以直接潤濕

UPE 雖然疏水，但光阻常用的有機溶劑表面張力低，可以潤濕膜孔。反過來，水與水系顯影液就無法自發潤濕 UPE，需要預潤濕處理（見後文注意事項）。

4. 黃光常用化學品的相容性

化學品／特性	UPE	Nylon 66	PP	疏水 PTFE
IPA（20 °C）	◎	◎	◎	◎
PGMEA／PGME（20 °C）	◎	○	○	◎
TMAH 5%（20 °C）	◎	○	◎	◎
親疏水	疏水	親水	疏水	疏水

相容判定,依据製程化學品相容對照表：◎ 長期相容／○ 一般相容，注意濃度與溫度上限／△ 條件性相容，需先做浸泡測試／✕ 不相容。

浚淵 UPE 濾芯規格[td]

項目	規格
濾膜	疏水性 UPE 微孔膜
精度	2 / 5 / 10 / 20 / 30 / 50 nm、0.1 / 0.2 µm
支撐層與骨架	HDPE 支撐層、導流層、外殼、中心杆與端蓋
O-ring	EPDM 或 TEV 改質乙丙橡膠（222 型）
膜面積（10 吋）	Ø68 mm：1.2 m²；Ø83 mm：1.8 m²
最高溫度	40 °C
最大正向壓差	0.34 MPa（49 psi）@ 25 °C
最大反向壓差	0.24 MPa（34 psi）@ 25 °C
金屬潔淨度	可選 < 3／< 25 µg/device
出貨型式	乾式，或超純水預潤濕

UPE 與 Nylon 66：篩除與吸附

黃光製程用的濾芯是半导体级NYLON66折叠滤芯.兩者不是誰取代誰，而是攔截方式不同：

項目	UPE	Nylon 66
親疏水	疏水	天然親水
攔截方式	以孔徑篩除為主	篩除之外，極性醯胺基對極性雜質有吸附作用
潤濕	光阻溶劑可潤濕；水系藥液需預潤濕	超純水即可潤濕，不需酒精預潤濕
精度	2 nm – 0.2 µm	2 nm – 0.1 µm
膜面積（Ø68 mm、10 吋）	1.2 m²	0.7 或 1.3 m²
最高溫度	40 °C	40 °C
PGMEA／PGME	◎	○

兩者可以依缺陷類型分工，或前後搭配使用：以篩除硬顆粒與膠體為主的位置用 UPE；需要額外吸附極性雜質時，再考慮 Nylon 66。實際組合應以晶圓缺陷數據驗證。

精度越細越好嗎？看壓差的代價

下表是浚淵 UPE 濾芯各精度的乾淨初始壓差（超純水 25 °C、Ø68 mm 單支 10 吋、膜面積 1.2 m²），以 0.5 GPM（約 1.9 LPM）為例：

斜率取自浚淵 UPE 濾芯流量曲線（超純水、乾淨初始壓差）；表中壓差為依斜率計算的參考值。

同樣流量下，2 nm 的壓差約是 50 nm 的 9 倍。這會帶來兩個實際問題：

• 光阻與溶劑比水黏。實際壓差要再乘上該液體的黏度比。例如黏度是水 3 倍的液體，2 nm 濾芯在 0.5 GPM 時的初始壓差就約為 45 kPa。
• 壓差越大，膠體越容易被擠過膜孔，溶解氣體也越容易析出成微氣泡。所以細精度更需要用低流量、較大膜面積或多支並聯，把壓差壓低。
  
  
  

     選精度的順序：先確認要解決的缺陷尺寸與類型，再選能攔住它的最粗精度，最後用膜面積與並聯支數把壓差控制住。
上線與使用注意事項

• 選對出貨型式：UPE 濾芯可選乾式或超純水預潤濕出貨。
• 光阻與溶劑要逐步置換：用於光阻與溶劑時，以製程溶劑逐步置換潤濕液，避免界面殘留造成缺陷。水與部分光阻溶劑的互溶性有限，直接切換可能在膜孔內留下兩相界面。
• 水系藥液先完成潤濕：顯影液等水系藥液無法自發潤濕疏水的 UPE，要選超純水預潤濕型號或先完成潤濕；也可以考慮天然親水的 Nylon 66。
• 溫度 40 °C 以內：這是浚淵 UPE 濾芯的最高溫度。
• 排氣：上線時把濾殼與濾芯內的空氣排乾淨，避免氣泡帶到下游。
• 監控壓差：最大正向壓差 0.34 MPa、反向 0.24 MPa（25 °C）；日常以初始壓差的變化趨勢判斷負載。
• 潔淨度等級：越靠近晶圓的位置，越值得選較高的金屬潔淨度等級（< 3 µg/device）。
• 用缺陷數據驗證：以實際光阻或溶劑導入，並用晶圓缺陷數據追蹤成效。常見問題顯影液（TMAH）可以用 UPE 濾心嗎？
  
  

化學相容上可以，UPE 對 TMAH 5% 為 ◎。但顯影液是水系，疏水的 UPE 需要先完成潤濕，可以選超純水預潤濕出貨的型號。若希望直接用水潤濕，可考慮天然親水的 Nylon 66（TMAH 5% 為 ○）。

UPE 可以用在高溫或強氧化性藥液嗎？

不建議。浚淵 UPE 濾芯最高溫度 40 °C；在相容表中，UPE 對 125–160 °C 的 SPM 為 ✕，對 98% 硫酸與 70% 硝酸為 △。

2 nm 和 5 nm 怎麼選？

同流量下，2 nm 的初始壓差約為 5 nm 的 1.3 倍。建議先以缺陷數據確認是否真的需要 2 nm，再依壓差預算決定膜面積與並聯支數。

用過的 UPE 濾心可以再生嗎？

    滤芯再生制程會使用 SPM、王水蒸氣與 HF／HNO₃，受理範圍是 PTFE 濾膜／PFA 材料的濾心。UPE 在強氧化性酸液中不耐，不在這個再生製程的適用範圍內。

PP 薄膜濾心可以用來過濾光阻嗎？

可以評估。半导体级PP薄膜滤芯的適用範圍包含光阻、PGMEA、PGME 等。PP 對 PGMEA／PGME 為 ○、UPE 為 ◎；選擇時比較化學相容、潔淨度等級與成本，並以實際缺陷數據驗證。

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