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摘要：目前国家大力发展半导体产业，液态化学品被大量应用到工艺生产中，本文简述了几种行业常见的化学品输送系统和其适用的条件。
关键词：化学品传输供应;移动式;氮压式;泵抽式;重力式
在泛半导体行业（后文简称行业）中广泛使用的化学品有很多是有毒性并且危险的。化学品安全、高纯度和不间断的从存储罐中输送到工艺机台是至关重要的。对于液态化学品来说，这种输送过程是通过化学品供应系统（Chemical Supply System）完成的。化学品供应系统是由化学品源（如一个存储罐）、化学品输送模块（CDM）和管道系统所组成的。化学品供应系统常常建造在主要生产线的下方，输送模块用来过滤、混合和输送化学品，然后通过管道将化学品输送到对应的工艺机台。在此输送过程中，配套的辅助动力系统，含压缩空气系统，纯水系统，高纯氮气系统，电力系统，排风系统，排废系统，泄漏侦测系统，共同作用，保障整个化学品输送系统安全无污染的供应。
化学品供应的介质是主要是液态的，和气态介质靠自身扩散实现远程输送不同，化学品输送只能靠外部动力或者重力来实现远程输送。一般来说有三种输送方式，第一种是采用泵，行业主要使用隔膜泵、风囊泵、磁力泵;第二种是使用带压力高纯氮气对化学品表面施加气压保证源端有较高压力，与后端低压有一定的压力差来输送化学品;第三种是将储罐放置在高位（一般是屋顶）利用重力来传输化学品。这三种输送方式可以在一套化学品的供应系统内同时使用，例如高位储罐里的化学品，可能是用泵或者氮压装置将低位的化学品打入到高位的储罐中。
下面我们从包装和传输方式论述一下几种常见类型的化学品传输供应系统及其相应的优缺点
1. 200L Drum 桶泵供应系统
行业最常用的化学品的包装方式就是200L的，该包装形式是行业里最常用的包装形式。此种包装形式便于运输安装，洁净程度高，但是不适用于日用量太大的化学品，会导致换桶次数过多。该配置主要就是直接将200LDrum桶中的化学品设备直接通过到阀门分配柜（VMB）后分配到用点机台（Tool），下面着重针阐述这款最基础的供应系统的配置。
基础配置主要包括下图中两部分（以下所有常见类型的化学品传输供应系统都有的配置）
云线A内为辅助动力系统，包括
a） 排风系统，接厂务排气，作用是将传输和供应过程中化学品的挥发物抽到设备外部进行无害化处理，避免挥发物累积，造成腐蚀，泄漏，人员伤害或者燃爆等情况发生
b）压缩空气系统，接干燥压缩空气，用作隔膜泵或者风囊泵的动力源，也可用作气动阀开启的动力源
c） 高纯氮气系统，Drum桶经过泵将化学品抽走，桶内形成负压，如果没有补气有可能会将桶吸瘪，使用高纯氮气补气，保证桶内气压的同时，可以保证系统的洁净度
d）电力系统，为控制人机界面和可编程逻辑控制箱供电，接收设备的各类仪表信号（如泄漏传感器，压力传感器），输出各种指令（如开启泵，开启阀门）
e）纯水系统，设备第一次调试冲洗和后期清洗更换部件使用
f）排废系统，管道泄漏或者更换零部件时，通过该系统将有危害的化学品进行排放
g） 化学品监控系统，将CDM的各项运行状态（供应，空桶，压力，泄漏，阀门开关，泵开关）传递到监控室的的工控机中，实现一个终端电脑将所有不同介质的化学品的运行状态，包括每种介质的CDM，VMB等
云线B内为化学品工艺系统，包括
a） 原液部分，本设备为200Ldrum桶，其他设备可能为1000LIBCTank或者Lorry槽车
b）壳体部分，因为化学品系统有多数有腐蚀性，而且用点机台使用对金属离子比较敏感，所以行业一般酸碱类化学品都采用PP或者PVC材质制造化学品系统的壳体，有机类壳体可以使用不锈钢材质，壳体主要是将危险腐蚀的化学品放在密闭空间中，并加以抽风，即使有化学品泄漏，也会有侦测报警并在设备内不会流出，造成房间污染或者人员伤亡
c） 动力单元，行业专用的全氟的无金属离子析出的隔膜泵或者风囊泵，利用干燥压缩空气进行抽取-压出的循环供应，因此隔膜泵和风囊泵会有工艺的脉冲输出，磁力泵和氮压系统则没有;泵一般使用二组并联设计，以满足一个使用一个备用的要求
d）缓冲器，针对泵抽取和压出的过程，缓冲器可将此脉冲变的相应平缓一些，以减少对后端管道系统的冲击，满足工艺用点机台的需求
e）气液分离装置，为了避免换桶时有气泡进入后端管道系统，进而影响工艺设备流量和持续性，因此设置气液分离装置，可将气泡去除，保证化学品全是液相
f） 过滤器组，行业里现在先进制程线宽已经到7纳米甚至5纳米，因此对颗粒的要求非常高，一旦化学品中有颗粒，可能会使芯片短路，因此输送系统需要配置过滤器组
g） 其他，对应的开关阀门，各类传感器，各类安全装置，都是为了化学品工艺系统服务的
1000L IBC Tank泵供应系统
行业常用的化学品的大包装方式就是1000L的，此种包装形式便于运输安装，洁净程度不高，包装形式较大，单桶容积和5只Drum桶容积相当，可以减缓用量大换桶频繁的问题，目前广泛用在电池板太阳能行业。1000LIBCtank泵供应系统占地尺寸大于200LDrum桶泵供应系统。
3. Lorry槽车氮压传输后用泵供应系统
大用量化学品的解决方案，槽车容积往往可以达到10M3以上，也就是相当于50桶200LDrum桶，或者10桶1000LIBCtank，该包装纯净度高，杂质污染少。用槽车接头盒（CCB）利用高纯氮气压或者用泵将Lorry槽车中的液体抽到固定的防腐内衬储罐中，用作储存使用。此时如果工艺机台需求使用的时候，再由供应系统，通过泵或者氮压将储罐中的化学品输送到工艺用点。
4. 氮压供应系统
行业里常用的稳压供应解决方案，是用高纯氮气对压力罐内化学品表面进行压送。现在泵供应系统在行业中主要有两个问题，一是泵的供应是脉冲给液，在抽取-压出的循环供应过程中，压力可能在抽取的时候到0-1Bar，压出的时候到3-4Bar甚至更高，对于用点机台的稳定控制流量和压力都有不良影响;二是多数隔膜泵，磁力泵和风囊泵都是收到用点机台发出需求信号后才启动，这样对于有的工艺机台不能及时补液。用氮压供应系统可以同時解决这两个问题，类似于民用的自来水管，水龙头打开前，水管内就有一定的压力，用点机台可以即开即用，而且压力流量稳定，是高端制程工艺用的比较多的输送方式。
5. 重力流供应或回收系统
将化学品打入楼顶或者高层楼层的储罐里，利用重力将化学品输送到对应用点。或者机台产生的废液，利用重力流到低层楼层的储罐里。此方式优点是安全压力不高，不用泵系统或者氮压罐，成本低;缺点是靠重力流速慢，流量小，流量不稳定，传输距离短，不太适合供应系统，更多用在行业的废液系统中使用。
6. 移动式供应系统
行业内用的CDM供应系统一般来说是固定式的，一次性投入成本大，交期久，有时候某些临时试验线只是用一段时间，用CDM经济效益不高。这时就可以使用移动式供应小车，可以完成正常供应任务，任务完成后拆除管道可以推走继续用于其他项目。该系统也常用在正式CDM因为交期原因临时供应或者调机使用。
7. 结束语
工程实践中应考虑各项优劣选择相对最优策略，满足相关应用。另外行业中常用的稀释系统，有机系统，研磨液系统等也都属于的化学品传输供应系统，都属于上述论述系统中的一种或者几种方式的组合，这里就不再赘述。
参考文献：
1.《GB 50781-2012 电子工厂化学品系统工程技术规范》中华人民共和国工业和信息化部主编
2.《半导体制造技术》Michael Quirk ，Julian Serda 著，韩郑生等译
关键词：化学品传输供应;移动式;氮压式;泵抽式;重力式
在泛半导体行业（后文简称行业）中广泛使用的化学品有很多是有毒性并且危险的。化学品安全、高纯度和不间断的从存储罐中输送到工艺机台是至关重要的。对于液态化学品来说，这种输送过程是通过化学品供应系统（Chemical Supply System）完成的。化学品供应系统是由化学品源（如一个存储罐）、化学品输送模块（CDM）和管道系统所组成的。化学品供应系统常常建造在主要生产线的下方，输送模块用来过滤、混合和输送化学品，然后通过管道将化学品输送到对应的工艺机台。在此输送过程中，配套的辅助动力系统，含压缩空气系统，纯水系统，高纯氮气系统，电力系统，排风系统，排废系统，泄漏侦测系统，共同作用，保障整个化学品输送系统安全无污染的供应。
化学品供应的介质是主要是液态的，和气态介质靠自身扩散实现远程输送不同，化学品输送只能靠外部动力或者重力来实现远程输送。一般来说有三种输送方式，第一种是采用泵，行业主要使用隔膜泵、风囊泵、磁力泵;第二种是使用带压力高纯氮气对化学品表面施加气压保证源端有较高压力，与后端低压有一定的压力差来输送化学品;第三种是将储罐放置在高位（一般是屋顶）利用重力来传输化学品。这三种输送方式可以在一套化学品的供应系统内同时使用，例如高位储罐里的化学品，可能是用泵或者氮压装置将低位的化学品打入到高位的储罐中。
下面我们从包装和传输方式论述一下几种常见类型的化学品传输供应系统及其相应的优缺点
1. 200L Drum 桶泵供应系统
行业最常用的化学品的包装方式就是200L的，该包装形式是行业里最常用的包装形式。此种包装形式便于运输安装，洁净程度高，但是不适用于日用量太大的化学品，会导致换桶次数过多。该配置主要就是直接将200LDrum桶中的化学品设备直接通过到阀门分配柜（VMB）后分配到用点机台（Tool），下面着重针阐述这款最基础的供应系统的配置。
基础配置主要包括下图中两部分（以下所有常见类型的化学品传输供应系统都有的配置）
云线A内为辅助动力系统，包括
a） 排风系统，接厂务排气，作用是将传输和供应过程中化学品的挥发物抽到设备外部进行无害化处理，避免挥发物累积，造成腐蚀，泄漏，人员伤害或者燃爆等情况发生
b）压缩空气系统，接干燥压缩空气，用作隔膜泵或者风囊泵的动力源，也可用作气动阀开启的动力源
c） 高纯氮气系统，Drum桶经过泵将化学品抽走，桶内形成负压，如果没有补气有可能会将桶吸瘪，使用高纯氮气补气，保证桶内气压的同时，可以保证系统的洁净度
d）电力系统，为控制人机界面和可编程逻辑控制箱供电，接收设备的各类仪表信号（如泄漏传感器，压力传感器），输出各种指令（如开启泵，开启阀门）
e）纯水系统，设备第一次调试冲洗和后期清洗更换部件使用
f）排废系统，管道泄漏或者更换零部件时，通过该系统将有危害的化学品进行排放
g） 化学品监控系统，将CDM的各项运行状态（供应，空桶，压力，泄漏，阀门开关，泵开关）传递到监控室的的工控机中，实现一个终端电脑将所有不同介质的化学品的运行状态，包括每种介质的CDM，VMB等
云线B内为化学品工艺系统，包括
a） 原液部分，本设备为200Ldrum桶，其他设备可能为1000LIBCTank或者Lorry槽车
b）壳体部分，因为化学品系统有多数有腐蚀性，而且用点机台使用对金属离子比较敏感，所以行业一般酸碱类化学品都采用PP或者PVC材质制造化学品系统的壳体，有机类壳体可以使用不锈钢材质，壳体主要是将危险腐蚀的化学品放在密闭空间中，并加以抽风，即使有化学品泄漏，也会有侦测报警并在设备内不会流出，造成房间污染或者人员伤亡
c） 动力单元，行业专用的全氟的无金属离子析出的隔膜泵或者风囊泵，利用干燥压缩空气进行抽取-压出的循环供应，因此隔膜泵和风囊泵会有工艺的脉冲输出，磁力泵和氮压系统则没有;泵一般使用二组并联设计，以满足一个使用一个备用的要求
d）缓冲器，针对泵抽取和压出的过程，缓冲器可将此脉冲变的相应平缓一些，以减少对后端管道系统的冲击，满足工艺用点机台的需求
e）气液分离装置，为了避免换桶时有气泡进入后端管道系统，进而影响工艺设备流量和持续性，因此设置气液分离装置，可将气泡去除，保证化学品全是液相
f） 过滤器组，行业里现在先进制程线宽已经到7纳米甚至5纳米，因此对颗粒的要求非常高，一旦化学品中有颗粒，可能会使芯片短路，因此输送系统需要配置过滤器组
g） 其他，对应的开关阀门，各类传感器，各类安全装置，都是为了化学品工艺系统服务的
1000L IBC Tank泵供应系统
行业常用的化学品的大包装方式就是1000L的，此种包装形式便于运输安装，洁净程度不高，包装形式较大，单桶容积和5只Drum桶容积相当，可以减缓用量大换桶频繁的问题，目前广泛用在电池板太阳能行业。1000LIBCtank泵供应系统占地尺寸大于200LDrum桶泵供应系统。
3. Lorry槽车氮压传输后用泵供应系统
大用量化学品的解决方案，槽车容积往往可以达到10M3以上，也就是相当于50桶200LDrum桶，或者10桶1000LIBCtank，该包装纯净度高，杂质污染少。用槽车接头盒（CCB）利用高纯氮气压或者用泵将Lorry槽车中的液体抽到固定的防腐内衬储罐中，用作储存使用。此时如果工艺机台需求使用的时候，再由供应系统，通过泵或者氮压将储罐中的化学品输送到工艺用点。
4. 氮压供应系统
行业里常用的稳压供应解决方案，是用高纯氮气对压力罐内化学品表面进行压送。现在泵供应系统在行业中主要有两个问题，一是泵的供应是脉冲给液，在抽取-压出的循环供应过程中，压力可能在抽取的时候到0-1Bar，压出的时候到3-4Bar甚至更高，对于用点机台的稳定控制流量和压力都有不良影响;二是多数隔膜泵，磁力泵和风囊泵都是收到用点机台发出需求信号后才启动，这样对于有的工艺机台不能及时补液。用氮压供应系统可以同時解决这两个问题，类似于民用的自来水管，水龙头打开前，水管内就有一定的压力，用点机台可以即开即用，而且压力流量稳定，是高端制程工艺用的比较多的输送方式。
5. 重力流供应或回收系统
将化学品打入楼顶或者高层楼层的储罐里，利用重力将化学品输送到对应用点。或者机台产生的废液，利用重力流到低层楼层的储罐里。此方式优点是安全压力不高，不用泵系统或者氮压罐，成本低;缺点是靠重力流速慢，流量小，流量不稳定，传输距离短，不太适合供应系统，更多用在行业的废液系统中使用。
6. 移动式供应系统
行业内用的CDM供应系统一般来说是固定式的，一次性投入成本大，交期久，有时候某些临时试验线只是用一段时间，用CDM经济效益不高。这时就可以使用移动式供应小车，可以完成正常供应任务，任务完成后拆除管道可以推走继续用于其他项目。该系统也常用在正式CDM因为交期原因临时供应或者调机使用。
7. 结束语
工程实践中应考虑各项优劣选择相对最优策略，满足相关应用。另外行业中常用的稀释系统，有机系统，研磨液系统等也都属于的化学品传输供应系统，都属于上述论述系统中的一种或者几种方式的组合，这里就不再赘述。
参考文献：
1.《GB 50781-2012 电子工厂化学品系统工程技术规范》中华人民共和国工业和信息化部主编
2.《半导体制造技术》Michael Quirk ，Julian Serda 著，韩郑生等译