半导体芯片制程的全流程中，湿法制程是贯穿始终的关键环节，其涉及超纯水、光刻胶、蚀刻液、清洗液等多种高纯度、强腐蚀性介质的传输与供给。半导体供液泵作为专用动力装备，承担着高效、精准、稳定、洁净输送各类工艺流体的核心任务，是保障半导体制程工艺稳定性与芯片良品率的基础设备。
一、半导体供液泵的核心定义与功能定位
半导体供液泵是适配半导体制造场景、满足高洁净度与强耐腐蚀要求的流体输送设备，区别于普通工业泵，其设计与制造完全围绕半导体工艺的严苛标准展开。
随着芯片制程不断向7nm、5nm乃至更先进节点演进，流体输送系统的洁净度与稳定性对良率的直接影响愈发凸显。据LP Information 2025版数据显示，先进制程对于化学液浓度均一性与输送稳定性的要求不断提升，使泵体材质、膜片寿命、脉动抑制结构及内部流道设计成为泵企的关键竞争点。
液泵的核心功能集中在三个层面：一是介质输送，为清洗、蚀刻、光刻、化学机械抛光及沉积等核心工艺输送对应的高纯化学品与工艺液体；二是流量控制，根据不同工艺需求稳定调节流体输送量，保障工艺参数一致性——在先进逻辑芯片（5nm以下节点）中，蚀刻液偏差需控制在1μL以内，对供液精度提出了苛刻要求；三是洁净保障，在输送过程中杜绝杂质、金属离子污染，维持工艺液体的超净状态，金属离子含量需低至0.1ppb以下。
半导体供液泵的运行状态，直接影响晶圆表面洁净度、薄膜沉积均匀性及电路图案精度，是半导体湿法制程不可或缺的核心装备。
二、半导体供液泵的关键特性与设计要求
半导体制造对介质纯度与工艺稳定性要求极高，半导体供液泵需满足区别于普通泵体的特殊设计要求，核心聚焦洁净、耐腐蚀、稳定三大维度。
（一）高洁净度设计
半导体供液泵需符合半导体车间超净标准，运行过程中无颗粒、无金属离子析出，避免污染输送介质导致污染晶圆。泵体过流部件采用无滑动摩擦结构，减少机械磨损产生的颗粒污染；内部流道设计光滑无死角，降低介质残留与杂质堆积风险；密封结构采用无机械密封设计，杜绝密封件磨损带来的污染问题。在先进制程中，颗粒控制尤为严格——除湿法工艺药液单元需检测0.1μm以上的微小颗粒外，泵体还必须符合SEMI F57（颗粒标准）、SEMI F40（化学兼容性）及ISO Class 3/4洁净等级认证，才能进入先进晶圆厂的BOM体系。
（二）强耐腐蚀性能
半导体工艺介质多为强酸/碱、有机溶剂等腐蚀性液体，半导体供液泵过流部件需采用耐腐高纯材料，避免介质腐蚀泵体导致离子析出。常用材料包括聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）、全氟烷氧基树脂（PFA）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）等高性能氟树脂，部分先进泵型更采用PFA一体成型腔体与无金属接触结构，可耐受氢氟酸（HF）、硫酸（H₂SO₄）、磷酸（H₃PO₄）等极端腐蚀性液体，同时保证金属离子析出控制在检测限以下。PFA/PTFE等全氟材质管路现已成为半导体药液单元的标准配置，为5nm以下先进节点提供流路安全屏障。
（三）稳定输送与可控性
半导体工艺对流体输送的稳定性要求极高，流量波动或压力不稳会直接导致工艺缺陷。半导体供液泵需具备低脉冲、稳流输送能力，减少流体输送过程中的压力波动。在先进制程中，药液单元普遍采用质量流量计（Coriolis Flow Meter）搭配压力闭环控制，可实现±0.1%的流量控制误差，同时集成恒温循环系统（±0.2°C精度），防止温度波动引发化学反应速率变化或试剂结晶堵塞。此外，供液泵还需支持流量、压力的精准调节与实时监控，并通过质量流量计与压力闭环系统上报参数，适配不同工艺的参数需求，保障批量生产中工艺一致性。
（四）先进制程对泵的更高要求
随着制程节点不断下探，传统泵类设备面临的挑战日益凸显：气动隔膜泵、风囊泵等容积泵普遍存在流量脉动，且与磁力泵一样无法避免因机械摩擦带来的颗粒污染；磁力泵因使用机械轴承导致温升控制较差。先进制程对泵的敏感液体温和处理能力与低剪切力设计也提出了更高要求——特别是在化学机械抛光（CMP）工艺中，抛光液含有纳米级磨料颗粒，输送过程中的剪切应力若控制不当，会导致磨料团聚或成分沉降，直接影响全局平坦化效果与芯片良率。上述严苛需求催生了磁悬浮无轴承泵等新一代超洁净流体输送装备的快速应用。
三、半导体供液泵的主要应用场景
半导体供液泵的应用覆盖芯片制造全流程，集中在湿法制程与化学品供给环节，核心应用场景包括清洗、蚀刻、光刻、CMP、电镀、化学品集中供应系统等。
（一）清洗工艺
清洗是半导体制造中贯穿全程的工序，用于去除晶圆表面颗粒物、有机物及金属杂质。半导体供液泵负责输送超纯水、碱性清洗液、酸性清洗液等介质，将清洗液稳定输送至清洗设备，保障晶圆表面清洗的均匀性与彻底性。在先进制程中，RCA标准清洗液（SC1氨水+双氧水、SC2盐酸+双氧水）的精准投料尤为关键，需避免过量使用导致表面损伤。据行业统计，约75%的产品率下降源于颗粒污染，清洗环节的供液可靠性直接决定后续工艺的良率基础。
（二）蚀刻工艺
蚀刻用于在晶圆表面形成特定电路图案，分为湿法蚀刻与干法蚀刻，其中湿法蚀刻依赖半导体供液泵输送蚀刻液。半导体供液泵将HF、H₃PO₄等高腐蚀性蚀刻液精准输送至蚀刻设备，控制蚀刻液流量与喷射状态，保障蚀刻深度、图案精度的一致性，避免因蚀刻不均导致的电路缺陷。随着3D NAND存储芯片层数不断攀升，深宽比蚀刻对供液均匀性的要求进一步提高，供液泵需配合Bosch蚀刻工艺动态混合SF₆/C₄F₈等气体，以提升深硅刻蚀均匀性。
（三）光刻工艺
光刻是将电路图案转移至晶圆的核心工序，光刻胶的涂覆质量直接影响图案清晰度。半导体供液泵（如风囊泵、柱塞计量杯泵等）用于输送光刻胶，需具备高精度、低脉冲特性，确保光刻胶均匀涂覆在晶圆表面。在EUV极紫外光刻等先进光刻工艺中，光刻胶价值极高且对流量稳定性异常敏感，高精度柱塞泵可实现低至0.001 mL/min的超低流量控制与0.05%的流量重复性，避免昂贵光刻胶的浪费与涂布不均匀导致的图形缺陷。
（四）化学机械抛光（CMP）工艺
化学机械抛光是实现晶圆表面全局平坦化的关键技术，特征尺寸在0.35μm以下的先进制程节点均依赖CMP工艺来完成多层互连结构的平坦化。CMP工艺中，抛光液的性能直接决定抛光效果、效率与最终表面质量。常规抛光液由去离子水、氧化剂、腐蚀抑制剂、pH调节剂、分散剂及纳米级磨料颗粒等组成，各组分在输送中易发生沉降、团聚，导致成分分布不均，影响全局平坦化效果与芯片良率。因此，对CMP抛光液乃至铜/镍电镀液的稳定、温和大流量输送至关重要，这尤为考验供液泵对于高剪切力与高浓度颗粒悬浮液的适应性。
（五）电镀工艺
随着先进封装技术的快速发展，电镀工艺已成为半导体制造后道工序中的关键环节。在晶圆级封装、凸点制造、铜柱互联、TSV硅通孔填充等先进封装工艺中，电镀质量的优劣直接决定了芯片互连的可靠性、信号完整性及器件的最终良率。在这一背景下，半导体供液泵作为电镀液输送的核心装备，承担着将电镀液精准、稳定、洁净地输送至电镀腔室的使命，其性能表现深刻影响着电镀工艺的均匀性与产品良率。
（六）化学品集中供应系统
半导体工厂多采用中央化学品集中供应系统，集中存储与分配各类工艺化学品。系统一般分为化学品分配系统（Chemical Dispensing System,CDS）与药液单元（Chemical Delivery Unit,CDU）：CDS位于供应端，负责将化学品从储液罐输送至各工艺机台；CDU则位于机台端，负责精准分配、混合和回收高纯化学品，覆盖前道工艺的光刻、蚀刻、清洗、薄膜沉积等核心制程。半导体供液泵作为上述系统的核心动力设备，配合过滤器、阻尼器、真空脱气模块等组件，实现化学品的稳定、洁净、连续供应，保障全车间工艺流体供给的稳定性。
四、半导体供液泵的主流类型与适配场景
根据工作原理与结构差异，半导体供液泵分为隔膜泵、风囊泵、磁力泵和磁悬浮无轴承泵等类型，不同类型适配不同介质与工艺需求。
（一）隔膜泵
隔膜泵通过弹性隔膜往复运动实现流体输送，隔膜将介质与驱动机构隔离。在半导体应用中，电动隔膜泵和气动双隔膜泵（AODD泵）均有广泛应用。其中，气动双隔膜泵（AODD泵）以压缩空气为动力源，无需电机、无密封结构，显著降低金属离子污染风险与颗粒析出风险，在湿法槽、刻蚀清洗、显影、化学液体循环系统中的渗透率持续走高，已成为湿法工艺模块与光刻工艺模块的关键底层执行单元。
在CDS化学品供应系统中，部分客户已开始以电动隔膜泵替代传统气动隔膜泵，噪音由75dB降至61dB，年电耗降低71%，且通过Modbus-RTU等协议可实现远程监控与自动化运维，适配24/7连续运转与无尘室环境要求。泵的接液材质采用PFA+改性PTFE，无金属析出、无颗粒、耐强腐蚀，隔膜循环寿命可超过100万次。
（二）风囊泵
风囊泵（波纹管泵）依靠波纹管往复伸缩调节容积，完成吸液与出液，接液部采用高纯氟树脂，无滑动摩擦，颗粒物产生量极低。适配输送光刻胶、高粘度化学品等介质，应用于光刻涂胶、微量精准供液场景，具备高精度、低脉冲的优势，但液体脉动较隔膜泵略大、成本较高。
（三）磁力泵
磁力泵采用磁力耦合传动，无机械密封，实现介质零泄漏。其工作原理是由马达驱动外磁铁，与连接叶轮的内磁铁通过耦合转矩传递动力，后盖（隔离罩）将化学流体完全密封于流体腔室内，将动密封转换为静密封。过流部件采用全氟塑材质（PFA、PTFE、PVDF等）或内衬氟塑料，泵轴和轴承采用高铝陶瓷、碳化硅等高耐腐蚀材料，兼具耐腐与无离子析出特性。磁力泵的运行存在涡流损耗，但其零泄漏优势使其依然广泛应用于化学品集中供应、蚀刻工艺中的酸碱大流量输送场景。
（四）磁悬浮无轴承泵
磁悬浮无轴承泵是近年来快速发展的前沿技术，属于离心泵范畴，依靠磁悬浮无轴承电机技术实现叶轮转子五自由度完全悬浮并受电机驱动旋转，从根本上取消了传统机械轴承和轴系，实现了无机械摩擦的革命性运动方式。
由于不存在轴承磨损或密封件损坏，磁悬浮泵不会产生颗粒杂质和润滑剂污染，同时消除了传统容积泵的流量脉动，实现了无脉冲的超洁净流体输送。泵的液体接触表面面积相比同等输出功率的气动泵小数倍，微量金属污染水平显著更低。
Levitronix®BPS等主流产品已能够支持从每分钟几毫升到大流量的精确控制与保持低剪切平稳输送，在CMP抛光液、精密电镀液以及敏感化学品输送中具有独特优势。
当前，磁悬浮无轴承泵长期以来仅有国际单一供应商，售价高昂且供货周期长，国内企业如槃实科技等正加紧突破底层算法、高精度位移传感器技术与超纯材料加工工艺，逐步实现国产替代。该类型泵代表了半导体湿法制程流体输送技术的重要发展方向。
五、半导体供液泵的行业价值与发展趋势
随着半导体制造工艺向5nm以下节点演进，3D NAND层数持续增加，AI芯片、高性能计算和汽车电子等新兴应用对芯片良率与可靠性的要求不断攀升，半导体供液泵的行业价值愈发凸显。
据Global Info Research最新研究，全球Pumps for Semiconductor市场规模在2025年约25.82亿美元，预计2032年将达到44.12亿美元，年复合增长率为8.0%。其中，半导体工艺泵细分市场以6.5%的年复合增长率持续扩张，磁悬浮泵、波纹管泵以及面向超洁净流控需求的高端泵型增速尤为显著。
未来，半导体供液泵将朝着高纯化、智能化、集成化和节能化四个方向深化演进。高纯化方面，持续优化过流材料与结构设计，进一步降低杂质析出风险，适配更严苛的洁净标准——PFA一体成型腔体、无金属接触结构、超长寿命膜片等技术加速普及，高端AODD泵及风囊泵正在形成明显的技术壁垒。
智能化方面，集成传感器与IoT能力已成为行业关键趋势，智能泵可实时监测压力、流量、温度等性能参数，实现工艺过程的数据采集与智能反馈控制，支持故障预警与预测性维护，显著提升设备综合效率和生产线的自动化水平。
集成化方面，供液泵正与过滤器、阀门、阻尼器、真空脱气模块及管路系统深度集成，形成一体化供液模块，适配半导体工厂自动化、高效化生产的需求。
节能化方面，部分电动隔膜泵在CDS化学品供应系统中已展示出相比传统气动泵高达71%的年电耗降低潜力且运行噪声显著下降，符合晶圆厂对可持续发展和能耗控制的普遍诉求。
半导体供液泵虽为关键配套设备，但贯穿芯片制造全流程，是保障工艺稳定、提升芯片良率的基础装备。在半导体产业快速发展和先进制程持续推进的宏观背景下，半导体供液泵的技术进步与性能提升，将持续为芯片制造的精细化、高效化与良率突破提供核心支撑。
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