颗粒、金属离子、流量稳定、药液兼容——清洗工序对设备的每一项要求,最终都会落到泵上。
现在,越来越多的半导体厂在湿法清洗、湿法刻蚀、CMP后清洗等工序里把传统带机械轴封的离心泵换成无轴封磁力泵,这背后就是工况对设备需求的硬约束。
一、晶圆清洗工序对泵的几项基本要求
半导体制程中,晶圆表面清洗、湿式刻蚀、CMP 后清洗等工序都依赖化学药液(如 SC1、SC2、稀释 HF)的稳定输送。这些工序对输送设备的要求有几项是共性的。
1. 颗粒与金属离子污染控制
晶圆清洗的目标是降低表面颗粒与金属离子残留。如果输送设备自身向药液释放颗粒或金属离子,清洗效果会被反噬。
2. 化学兼容性
部分药液具有腐蚀性(如稀释 HF、氨水、双氧水混合液),接触部件的材质必须能在长时间运行下保持稳定。
3. 制程稳定性
清洗工序通常需要稳定流量与稳定压力,泵的运行曲线在长时间运行下不应有明显漂移。
4. 安全要求
部分清洗工序涉及易燃或有毒介质,设备需满足相应的防爆或密封等级要求。
二、「无轴封」对应到这四项要求上的实际意义
传统离心泵依赖机械轴封隔离泵室与马达腔。机械轴封由动静环、弹簧、密封圈等部件组成,长时间运行中会存在以下情况。
- 动环与静环之间存在微小的摩擦面,长期运行可能产生磨损颗粒。这些颗粒有可能随药液进入下游。
- 轴封的密封面一旦出现磨损,会出现微量泄漏。在腐蚀性药液场景下,泄漏不仅损耗物料,也可能对车间环境与人员造成影响。
- 轴封属于易损件,需要定期更换。对 7×24 运行的产线来说,维修窗口本身是隐性成本。
无轴封磁力泵采用永磁联轴器传递扭矩,泵室与马达腔之间没有机械密封面,从结构上消除了轴封摩擦产生的颗粒源与轴封泄漏路径。
弓海金属不锈钢无轴封磁力泵(PL / PS / PM / PW 系列)给出的共性参数包括:操作温度 -80°C ~ +280°C、标准材质 SUS316L、欧盟 CE 认证、ATEX 防爆认证、关键部件 SiC-DLC(碳化矽)、适用介质覆盖腐蚀性、毒性、易燃易爆等危险化学品。
需要说明的是,「无轴封」本身不等于「零颗粒释放」。颗粒控制水平还取决于轴承材质、加工精度、洁净装配工艺等多个环节。SiC-DLC(碳化矽)轴承在硬度上高于常见的石墨或碳素材质,是产品资料中常被提到的关键部件。
三、几种工况下的初步评估方向
「无轴封」是结构特征,晶圆清洗具体工况下还需要选择合适的流量与扬程区间。弓海金属不锈钢无轴封磁力泵的 4 款主型谱流量区间见下表(数据来源:金属不锈钢无轴封磁力泵 PL/PM/PS/PW 品类对比资料)。
| 型号 | 最大流量 | 最高扬程 |
|---|---|---|
| PL 系列 | 2001 L/min | 132 m |
| PS 系列 | 850 L/min | 68 m |
| PW 系列 | 53 L/min | 108 m |
| PM 系列 | 81 L/min | 30 m |
- 大流量清洗槽循环(如 SC1 / SC2 大流量冲洗)参考 PL 系列或 PS 系列。
- 中小流量蚀刻后清洗(如稀释 HF 漂洗)流量在百升量级以下,参考 PM 系列或 PW 系列。
- 强腐蚀或高纯度要求可参考 U-MAG / TB-MAG 等内衬型无轴封磁力泵(高纯度氟塑料内衬)。
以上方向仅作初步参考。晶圆清洗工序的设备选型通常需要工艺、设备、品保多方共同评估。
常见问题
Q1:晶圆清洗工序为什么强调颗粒控制?
晶圆表面颗粒与金属离子残留直接影响后续工序的良品率。输送设备如果自身向药液释放颗粒,等于把污染源引到清洗环节中。
Q2:无轴封磁力泵与传统机械轴封离心泵的主要差异是什么?
无轴封磁力泵采用永磁联轴器传递扭矩,泵室与马达腔之间没有机械密封面。传统离心泵的机械轴封是消耗品,长期与腐蚀性流体接触会失效。
Q3:金属不锈钢和 ETFE 内衬在晶圆清洗里怎么选?
金属不锈钢磁力泵(PL / PS / PM / PW)覆盖常温和中高温区间,标准 SUS316L 材质适配多数清洗工况。强腐蚀或高洁净度工况(如电子级化学品)可参考 ETFE 内衬磁力泵(U-MAG / TB-MAG)。具体到单一工况的材质适配,需要根据介质成分、温度、洁净度组合判断。
