1. 课程导入与系统全景
在晶圆制造的湿法工艺中，几乎每一道清洗、刻蚀、显影、剥离工序都依赖化学液以稳定浓度、稳定温度、稳定流量送达晶圆表面。化学液供给系统（Chemical Delivery System，常简称 CDS）正是承担这一任务的"工艺血液系统"：它把化学品从原厂包装桶或槽车，经过储存、调配、过滤、温控、计量、输送、分配，最终以可控状态送到每一台工艺设备的用液点。本章作为全课程导入，先建立系统全景，再明确材料与兼容性工程为什么是这套系统的核心难点。
一、系统在晶圆厂中的工艺位置
从物料流角度看，化学液供给系统位于"化学品供应链"与"工艺设备"之间。上游是化学品供应商的包装形式（200 L 桶、1000 L IBC 吨桶、槽车），下游是清洗机、刻蚀机、涂胶显影机、CMP 后清洗机等用液设备。系统内部通常分为几个功能层级：
- 储存与接收层：原液储罐、日罐（day tank）、氮封系统、液位与泄漏检测。
- 调配与处理层：稀释、混合、加热/冷却、脱气、过滤（如 0.05 μm 或 0.1 μm 过滤器）。
- 输送与分配层：供给泵、循环回路、主管与支管、阀箱（VMB/Valve Manifold Box）。
- 用液点层：设备接口、流量计、压力调节、回液回路。
理解这一层级划分很重要，因为材料兼容性问题往往不是全局性的，而是集中在某个具体界面：泵的隔膜、阀的密封、管路的接头、过滤器的滤芯、传感器的接液材质。定位到层级，才能定位到材料。
二、材料与兼容性工程的核心挑战
半导体化学液多为强酸、强碱、强氧化剂或有机溶剂，例如 SC-1（NH₄OH/H₂O₂/H₂O）、SC-2（HCl/H₂O₂/H₂O）、稀氢氟酸（DHF）、硫酸双氧水（SPM）、臭氧水、异丙醇（IPA）等。它们对材料的作用可归纳为四类：
- 化学腐蚀与溶出：金属材质会引入 Fe、Cu、Na 等金属离子污染，因此接液部分普遍采用高纯 PFA、PTFE、PVDF 等含氟聚合物。
- 物理溶胀与渗透：某些有机溶剂会渗入聚合物并使其溶胀，导致尺寸变化、密封失效。
- 颗粒与析出物：材料降解、阀件磨损、过滤器纤维脱落都会产生颗粒，直接威胁良率。
- 环境应力开裂：在应力与化学介质共同作用下，塑料件可能出现裂纹，造成泄漏。
因此，材料选择不是"选最贵的"，而是"选与介质、温度、浓度、接触时间匹配的"。例如 PFA 在常温下对多数酸碱稳定，但在高温高浓度条件下仍需评估；PTFE 耐化学性极佳但机械强度较低，常用于密封件而非承压管路。
三、学习地图：本课程将解决什么问题
本课程围绕"材料—管路—兼容性"三条主线展开。前半部分建立系统与材料基础：化学液种类与特性、聚合物材料（PFA/PTFE/PVDF）性能对比、金属与弹性体材料的适用边界。中段进入管路与部件工程：管路设计、接头与焊接、阀与泵的选型、过滤器与传感器的接液要求。后段聚焦兼容性验证与运维：浸泡试验、溶出物分析、颗粒测试、泄漏检测、清洗与更换周期管理。