熱磷酸與 SPM，是半導體濕製程裡條件最嚴苛的兩種藥液：溫度常在 125–160 °C，一個是高濃度酸、一個是強氧化劑。替這兩種藥液選濾心，很多人第一個念頭是「用 PTFE 就對了」—— 方向沒錯，但只對了一半。
- 兩種藥液在製程裡做什麼？
- 為什麼只看濾膜不夠？
- 溫度與壓差：看操作溫度下的額定值
- 冷機啟動：黏度讓壓差變大
- SPM 的特有問題：氣泡與脫濕
- 熱磷酸的特有問題：矽的析出
- 高溫會加快析出物釋出
- 選型檢查清單
- 常見問題
兩種藥液在製程裡做什麼？
過濾要對付的：溶解矽累積後析出的 silica 微粒與膠體。
過濾要對付的：顆粒，以及 H₂O₂ 分解持續產生的氣泡。
兩者的共通點是「高溫 ＋ 強腐蝕」，而這個組合會同時考驗濾心上的每一種材料。
為什麼只看濾膜不夠？
一支筒式濾心的接液部件至少包括：濾膜、支撐層與導流層、外殼（cage）、中心杆（core）、端蓋、O-ring；裝進濾殼後，還要再加上濾殼本體。高溫強氧化藥液會找上其中最弱的那一個。
| 接液部件 | 熱 SPM／熱磷酸的選擇 | 要注意的 |
|---|---|---|
| 濾膜 | 疏水 PTFE | 改質（親水化）PTFE 在 125–160 °C 的 SPM 中為 △；PP、UPE、PES、Nylon 為 ✕ |
| 支撐層、外殼、中心杆、端蓋 | PFA 全氟結構 | 骨架用 PP 或 HDPE 時，溫度上限由骨架決定：浚淵 PTFE 濾膜搭配 PP 骨架的濾心最高 70 °C，搭配 HDPE 骨架的最高 40 °C |
| 接合方式 | 熱熔接合、不使用黏著劑 | 全結構無金屬件 |
| O-ring | FFKM 全氟橡膠 | 強氧化性與高溫藥液建議選 FFKM |
| 濾殼 | PFA | 筒式濾心裝在濾殼內，濾殼也是接液面 |
濾膜欄的判定引用浚淵〈半導體製程過濾〉類別頁製程化學品相容對照表的 SPM（125–160 °C）列（◎ 長期相容／○ 一般相容／△ 條件性相容，需先做浸泡測試／✕ 不相容）。該表的磷酸列條件為 60 °C 以下，熱磷酸請搭配〈產品列表〉頁濾膜化學品選用表的「強酸／氧化混酸」與「> 100 °C」兩欄判斷；骨架溫度上限取自各產品規格。
這就是「全氟濾心」存在的理由：濾膜是 PTFE，支撐層、外殼、中心杆與端蓋是同屬氟聚合物的 PFA，流道裡沒有異種材料的界面，也不會出現「膜還好好的、骨架先壞了」的情況。O-ring 與密封材質的比較見〈液體濾心 O-ring 材質怎麼選？FFKM、EPDM、Viton 等相容性與應用解析〉，濾殼材質見〈強酸強鹼環境下為何必須選用 All Teflon 濾殼？材料科學角度解析〉。
溫度與壓差：看操作溫度下的額定值
即使是全氟結構，額定值也會隨溫度改變。以浚淵兩種全氟濾心的規格為例：
| 型式 | 最高溫度 | 25 °C 壓差上限 | 高溫壓差上限 |
|---|---|---|---|
| 全氟筒式濾心 | 100 °C | 0.5 MPa（72 psi） | 0.2 MPa（29 psi）@ 100 °C |
| 全氟一體拋棄式濾心 | 180 °C | 0.58 MPa（84 psi） | 0.1 MPa（15 psi）@ 180 °C |
氟聚合物在高溫下會變軟、更容易潛變，所以溫度越高，能承受的壓差越低。這帶來三個實務影響：
- 型式要對應操作溫度。操作在 150–160 °C 的迴路，額定 100 °C 的筒式濾心就不在範圍內，要選額定溫度涵蓋操作溫度的型式 —— 以浚淵產品而言是額定 180 °C 的一體拋棄式。
- 換心壓差要用高溫額定值來訂。如果沿用 25 °C 的 0.58 MPa 當基準，對 180 °C 的允許值 0.1 MPa 來說已經是將近 6 倍。
- 需要更低壓差時，加大膜面積或多支並聯。Ø68 mm 濾心每 10 吋 1.2 m²，Ø83 mm 可選 1.8、2.2、2.8 m²。
冷機啟動：黏度讓壓差變大
濃磷酸與濃硫酸都比水黏稠，而且黏度會隨溫度大幅改變。濾心的流量曲線通常以 25 °C 超純水量測，換成實際藥液時，壓差要乘上該藥液在操作溫度下的黏度比：
也就是說，同一個流量，冷機剛啟動、藥液還沒升溫時的壓差，會明顯高於熱機穩態。建議升溫過程先以低流量循環，等溫度穩定後再拉到設定流量；壓差警報值也應該把溫度一起納入考量，而不是全程用同一個數字。流量與壓差的完整算法見〈液體濾心流量怎麼算？如何確認是否滿足製程需求〉。
SPM 的特有問題：氣泡與脫濕
H₂O₂ 在高溫酸液中會持續分解並釋出氧氣。氣泡進入濾殼後，會聚集在濾心上游側，甚至進入疏水 PTFE 的膜孔，把液體擠出來 —— 這個現象叫脫濕（dewetting）。被氣體占據的膜面積不再過液，外觀上就是壓差上升、流量下降，很容易被誤判成濾心堵塞而提早更換。
熱磷酸的特有問題：矽的析出
蝕刻氮化矽時，矽會溶進磷酸裡。溶解矽維持在適當範圍時，有助於提高對氧化矽的蝕刻選擇比；但累積過高，就會以 silica 微粒或膠體的形式析出，甚至重新沉積到晶圓表面。對濾心來說，這代表負載會隨槽液使用時間逐漸增加：
- 濾心更換週期要和槽液管理一起規劃，而不是只看固定天數。
- 看壓差趨勢，不只看單點數值。同樣的壓差出現在剛換槽液時與使用末期，意義不同。
- 精度要兼顧攔截與負載。精度越細攔得越多，負載也累積得越快。選精度的方法見〈液體濾心精度怎麼選？從需求判斷適合的過濾精度〉。
高溫會加快析出物釋出
溫度升高，濾心材料釋出金屬與有機物的速度通常也會加快。所以熱藥液迴路除了材質相容，也要看金屬潔淨度等級：浚淵全氟一體拋棄式濾心可選 < 0.5／< 3／< 10 µg/device，全氟筒式濾心可選 < 3／< 10／< 25 µg/device。一體拋棄式的全氟結構耐 180 °C，可以承受熱藥液與熱超純水沖洗。金屬萃出怎麼量，見〈濾心金屬溶出物怎麼測？ICP-MS 如何評估濾心潔淨度〉。
選型檢查清單
- 操作溫度：穩態最高溫度是多少？啟動與升溫過程的溫度與流量如何變化？
- 藥液組成：濃度、混合比例、是否含 H₂O₂ 等會產生氣體的成分。
- 所有接液材質：濾膜、支撐層、外殼、中心杆、端蓋、接合方式、O-ring、濾殼，逐項對照相容表。
- 型式的溫度額定：操作溫度是否在該型式的最高溫度以內。
- 操作溫度下的壓差上限：換心壓差與警報值以此為準。
- 黏度換算：用藥液在操作溫度下的黏度比換算實際壓差，並檢查冷機啟動時的壓差。
- 預潤濕方式：SPM 迴路優先選超純水預潤濕出貨，避免 IPA 殘留。
- 排氣設計：濾殼排氣口、拋棄式的核心排氣構型。
- 潔淨度等級：依製程位置選擇金屬潔淨度等級，並規劃上線前沖洗。
- 導入驗證：以實際藥液濃度、溫度與運轉時間做浸泡測試，並複驗流量與完整性。
常見問題
熱磷酸可以用 PVDF 濾心嗎？
在浚淵〈產品列表〉頁的濾膜化學品選用表中，PVDF 對強酸／氧化混酸與 100 °C 以上皆為 ○（一般相容，須注意濃度與溫度上限）。熱磷酸常在 150 °C 以上操作，已接近 PVDF 的使用溫度邊緣，須以實際濃度、溫度與運轉時間驗證；若要長期穩定，全氟結構的餘裕較大。
全氟筒式濾心額定 100 °C，高溫製程就不能用筒式嗎？
原則是操作溫度必須在該產品的額定範圍內。以浚淵產品而言，100 °C 以上請選用額定 180 °C 的一體拋棄式；其他廠牌或型式，請以供應商在該溫度下的額定資料為準。
為什麼相容表上，改質 PTFE 在熱 SPM 是 △，疏水 PTFE 是 ◎？
兩者本體都是 PTFE，差別在改質 PTFE 多了一層讓膜容易被水潤濕的表面處理。在高溫強氧化的 SPM 中，這層表面處理可能受到影響，所以列為條件性相容；未改質的疏水 PTFE 則沒有這個問題。親水與疏水 PTFE 的差異見〈PTFE 濾心怎麼選？親水型與疏水型選型指南〉。
SPM 迴路壓差突然上升，一定是濾心堵了嗎？
不一定。SPM 會持續產生氣泡，氣體占據膜面也會讓壓差上升。建議先排氣並觀察壓差是否回復，再判斷是否需要換心。
熱藥液迴路的濾心多久換一次？
沒有固定天數。應以操作溫度下的壓差上限、壓差上升趨勢與槽液管理週期綜合判斷。完整的判斷方法見〈液體濾心壽命怎麼預估？影響因素與更換判斷指南〉。
資料來源
- 浚淵科技〈半導體製程過濾〉製程化學品相容對照表
- 浚淵科技〈產品列表〉濾膜化學品選用表
- 浚淵科技〈半導體級 全氟 PTFE 濾芯〉、〈半導體級 All PTFE 全氟拋棄式濾心〉、〈半導體級全氟素折疊濾心〉產品規格
- 浚淵科技〈PFA 高純度全氟過濾器濾殼〉