半導體領域里截止閥應用

    在多領域核心控制元件的深度剖析在工業生產和各類基礎設施中，截止閥是保障流體介質有效控制的關鍵設備之一。它憑借截斷或接通管路中介質流動的基礎功能，廣泛應用于半導體、石油化工、電力、制藥、食品飲料等多個領域，且因各領域工況需求不同，在設計、材料選用、型號規格等方面呈現出多樣化的特點。

截止閥的工作原理與基本結構

（一）工作原理：基于閥瓣與閥座的相對運動，當閥桿旋轉時，帶動閥瓣上升或下降，閥瓣離開閥座，閥門開啟，介質便可通過；閥瓣緊密壓在閥座上時，閥門關閉，截斷介質流動。這種簡單而有效的控制方式，使得截止閥能夠精確地調節和控制管道內流體的通斷。

（二）基本結構

1. 閥體：作為截止閥的主體結構，用于容納其他部件，并與管道連接。閥體的形狀和尺寸根據不同的應用場景和口徑要求而有所差異，常見的有直通式、角式等。

閥體材料的選擇至關重要，需根據介質特性、工作壓力和溫度等因素確定，如在高溫高壓的工況下，常采用鑄鋼、鍛鋼等材料；在耐腐蝕要求較高的場合，會選用不銹鋼、塑料等材料。

2. 閥蓋：安裝在閥體頂部，與閥體共同構成一個封閉的空間，保護內部的閥桿、閥瓣等部件。閥蓋與閥體的連接方式有法蘭連接、螺紋連接和焊接等，不同的連接方式適用于不同的工作壓力和溫度范圍。

3. 閥桿：連接手輪或執行機構與閥瓣，通過旋轉閥桿實現閥瓣的升降運動。閥桿需要具備足夠的強度和剛性，以承受操作力和介質壓力，同時要保證良好的直線度和表面光潔度，確保閥瓣運動的平穩性和密封性。

4. 閥瓣：直接與介質接觸，是實現閥門開啟和關閉的關鍵部件。閥瓣的形狀有平板形、柱塞形、流線形等多種，不同形狀的閥瓣適用于不同的介質和工況。

例如，平板形閥瓣結構簡單，適用于一般的介質和工況；流線形閥瓣則能減少流體阻力，適用于對流量要求較高的場合。

5. 密封件：包括閥座密封面和閥桿密封處的密封件。閥座密封面通常采用金屬密封或非金屬密封，金屬密封適用于高溫高壓的工況，具有較高的密封性能和耐磨性；非金屬密封則具有良好的柔韌性和密封性，適用于低溫、腐蝕性介質等工況。

閥桿密封處常用的密封件有填料密封和波紋管密封，填料密封結構簡單、成本低，但存在一定的泄漏風險；波紋管密封則能實現零泄漏，適用于對泄漏要求嚴格的場合，如半導體、制藥等行業。

二、截止閥在半導體領域里的應用

（一）應用環境特點與特殊要求半導體制造是一個高度精密且對環境要求極為苛刻的過程。在芯片制造過程中，哪怕是極其微小的顆粒污染物都可能導致芯片性能下降甚至報廢。

因此，應用于半導體領域的截止閥必須具備超高的潔凈度，閥門內部表面要經過特殊處理，確保無顆粒脫落。

同時，半導體工藝對氣體或液體的流量控制精度要求極高，截止閥需要能夠實現精準的流量調節，以保證工藝的穩定性和一致性。此外，快速的響應能力也是關鍵，在工藝切換時能夠迅速準確地控制介質的通斷。

（二）常用型號規格及技術參數

以半導體行業里常用的截止閥品牌為例：

1. 世偉洛克（Swagelok）SS - 400系列- 規格：該系列截止閥的公稱通徑范圍一般為1/8” - 1”，能夠滿足半導體制造中常見的管道連接需求。

- 技術參數：閥門的泄漏率極低，可達到10?? std cm3/s He（氦氣），這一指標確保了在高要求的半導體工藝中，氣體介質不會出現泄漏現象，保證了工藝環境的純凈度。

工作壓力范圍可達10,000 psi（約68.95 MPa），可適應不同壓力等級的氣體輸送系統。閥門的開啟和關閉時間極短，通常在毫秒級，能夠快速響應工藝控制信號。

2. 德國沃德（WODE）VSS系列- 規格：公稱通徑涵蓋了1/8” - 1”，有VCR、卡套、螺紋等多種連接方式，壓力從1000PSI到6000PSI不等，產品均為電解拋光、滿足EP、BA等級別要求。為半導體生產線上的多種管道布局提供了多種規格的選擇。技術參數：密封性能卓越，泄漏率可低至10?1? std cm3/s He。工作溫度范圍為 - 40℃至350℃，能夠適應半導體制造過程中可能出現的不同溫度工況。

該系列閥門的流量系數（Cv值）經過精心設計，在保證密封性的同時，確保了良好的流量控制性能，滿足半導體工藝對流體流量的精確要求。

（三）典型應用場景

1、光刻工藝：光刻是半導體制造中至關重要的環節，需要精確控制光刻氣體的流量和通斷。截止閥安裝在光刻氣體輸送管道上，能夠根據光刻工藝的要求，快速、準確地開啟和關閉，確保光刻氣體在合適的時間以精確的流量進入光刻設備，從而保證光刻圖案的精度和質量。

2、 刻蝕工藝：在刻蝕過程中，需要使用各種腐蝕性氣體對硅片表面進行蝕刻。截止閥用于控制這些腐蝕性氣體的輸送，其超高的潔凈度和良好的耐腐蝕性，能夠防止閥門內部的污染物進入刻蝕系統，同時確保在長期接觸腐蝕性氣體的情況下，閥門的性能不受影響，保證刻蝕工藝的穩定性和一致性。

3、濕制程工藝：在清洗、顯影等濕制程中，截止閥用于控制化學試劑的流動。由于化學試劑通常具有腐蝕性，且對流量控制精度要求較高，半導體專用截止閥能夠滿足這些要求，確?；瘜W試劑在合適的時間以準確的流量輸送到硅片表面，實現高效、精確的濕制程處理。