一、为何耐腐蚀防护对单面抛光设备至关重要？

化学机械单面抛光（CMP）是半导体制造中实现全局平坦化的关键工艺。该过程大量使用强腐蚀性化学品，包括：

酸性抛光液：硝酸、盐酸、氢氟酸混合液等

碱性抛光液：氢氧化钾、氨水等

各类清洗剂与蚀刻液

这些化学品对设备的药液输送系统、腔体、阀门、管路及排废系统构成严峻挑战。不当的防腐设计会导致设备寿命缩短、金属离子污染、颗粒物脱落，最终直接影响晶圆良率。

腐蚀环境的关键影响因素

化学品类型与浓度：氧化性酸（HNO₃）、非氧化性酸（HCl）、混合酸（DHF）或强碱（KOH）等，其腐蚀机理各不相同

工作温度：温度每升高10°C，腐蚀速率通常成倍增加

流体状态：静态浸泡、低速流动或高速冲刷，气液两相流易产生空泡腐蚀

系统压力与应力：管路承受的内压、外部载荷及装配应力

二、材料选型：三大原则与主流方案

选型核心原则

耐腐蚀性优先：材料在特定浓度、温度的酸碱介质中必须具有优异的化学稳定性

超高洁净度：

低金属离子析出（防止Cu、Fe、Ni、Na等污染晶圆）

低颗粒物脱落（表面光滑致密，耐受流体冲刷）

低有机物析出（不释放单体、添加剂等分子污染物）

机械性能与成本效益：足够的强度、刚度、耐磨性，兼顾全生命周期成本

主流防腐材料对比分析

1. 工程塑料与高性能聚合物（主流选择）

2. 复合材料

FRP/PVC（玻璃钢）：具有成本效益，但对污染物藏匿风险高，高温下强度下降。通常用于外围的排风、排废管道，不进入核心洁净区。

3. 金属材料（应用受限）

在单抛机的强酸碱核心工艺区域，金属材料的应用非常有限：

316L不锈钢：仅适用于纯水、超纯水及无卤素离子的弱碱系统

哈氏合金C-276：耐腐蚀性极佳但成本高昂，主要用于关键小型部件

钛及钛合金：适用于高浓度硝酸系统，严禁用于含氟化物环境

三、特氟龙涂层技术：金属防腐的关键解决方案

当设备关键部位既需要金属的机械强度，又要求耐强酸碱腐蚀时，特氟龙（Teflon）涂层成为理想选择。

特氟龙涂层通过在金属（如铝合金、不锈钢）基材表面形成一层致密、惰性、连续的氟聚合物薄膜，将腐蚀性介质与基材完全隔离，从而达到防腐目的。这种“屏障式保护”在半导体设备的强酸碱环境中显得尤为重要。

核心性能优势

极致的化学惰性：PTFE和PFA具有极强的C-F键和完整的氟原子屏蔽，耐受几乎所有强酸、强碱、强氧化剂

极低的表面能与不粘性：防止药液、浆料积聚，减少颗粒产生和交叉污染

高表面光滑度与低颗粒析出：符合SEMI F57等颗粒物析出标准

良好的热稳定性：PTFE可连续在-200°C至+260°C范围内工作

涂层类型与应用场景

质量控制关键点

涂层完整性：必须100%无针孔，否则会产生"灯芯效应"，腐蚀比未涂层更严重

超高洁净度：低金属离子析出、低颗粒物析出、低总有机碳析出

工艺控制：严格的基材前处理、洁净环境喷涂、精确的烧结工艺

认证标准：供应商应提供基于SEMI标准的化学兼容性、离子析出、颗粒物水平测试报告

四、行业实践与选型建议

当前技术趋势

在半导体单面抛光设备领域，高纯PVDF和PFA已成为强酸碱环境下结构件和管路系统的首选材料，在耐腐蚀性、洁净度和机械性能之间取得了最佳平衡。对于必须使用金属基材的部件，PFA喷涂涂层是保护设备免受腐蚀的成熟可靠技术。

选型实施建议

建立严格的选型标准：根据具体化学品类型、浓度、温度、流体状态等参数选择对应材料

重视供应商资质：选择具有深厚行业经验、严格质量控制体系的供应商

验证性能数据：要求供应商提供完整的SEMI标准测试报告，包括化学兼容性、离子析出、颗粒物水平等

全生命周期评估：综合考虑初始成本、安装便捷性、使用寿命和维护更换成本

专业提示：在设备设计阶段就充分考虑防腐需求，比后期改造更为经济有效。建议与材料供应商、设备制造商、晶圆厂工艺工程师共同制定防腐方案。

结语：防腐技术对半导体制造的战略意义

在半导体制造向更先进制程发展的今天，单面抛光设备的耐腐蚀性能已不仅是设备可靠性问题，更是影响晶圆良率和制造成本的关键因素。一套科学严谨的防腐材料选型体系，能够显著延长设备使用寿命，降低维护成本，最终保障芯片制造的高良率与高效率。

随着国产半导体设备的快速发展，掌握核心防腐技术对于突破"卡脖子"环节、实现设备自主可控具有重要战略意义。我们期待行业同仁共同推进这一领域的技术创新与标准完善。