半导体设备光刻机防震基座在 LCD 面板制造曝光机中的成功应用案例

半导体设备光刻机防震基座在 LCD 面板制造曝光机中的成功应用案例-江苏泊苏系统集成有限公司

一、案例背景

在 LCD（Liquid Crystal Display）面板制造领域，曝光机是核心设备之一。它的作用是通过高精度的光刻技术，将设计好的电路图案精确地转移到玻璃基板上，这一过程的精度直接关系到 LCD 面板的显示质量和性能。

一家知名的 LCD 面板制造企业，在扩大生产规模和提升产品质量的过程中，遇到了一个棘手的问题。该企业新引进的一批先进曝光机在车间运行时，受到车间内多种振动源的干扰。这些振动源包括附近其他大型生产设备的运行、运输车辆的往来、人员的走动以及厂房建筑自身的微振动等。这些振动导致曝光机在曝光过程中出现微小的位移和抖动，使得光刻图案出现偏差，从而影响了 LCD 面板的良品率。

二、防震基座解决方案

为了解决这一问题，企业经过仔细调研和评估，选择了一款专门为高精度半导体设备设计的光刻机防震基座。

1,技术原理

(1)这款防震基座采用了主动隔振和被动隔振相结合的技术。主动隔振系统通过安装在基座内部的高精度传感器，实时监测来自各个方向的振动信号。这些传感器能够精确地感知振动的频率、振幅和方向。一旦检测到振动，控制系统会立即根据预设的算法计算出相应的反向作用力，通过电磁驱动器或压电驱动器等执行机构产生抵消振动的力，从而有效地减少外界振动对曝光机的影响。

(2)被动隔振部分则是利用特殊的弹性材料和阻尼材料。基座采用了多层结构，在支撑层和设备安装层之间夹有高性能的橡胶隔振垫和金属弹簧。橡胶隔振垫具有良好的弹性和阻尼特性，能够吸收和分散高频振动；金属弹簧则主要用于处理低频振动，两者协同工作，进一步提高了隔振效果。

2,性能特点

(1)高精度的隔振性能：在全频段（从低频的建筑物振动到高频的设备自身微小振动）内，能够有效隔离超过 90% 的振动，将传递到曝光机的振动加速度降低到极低的水平。

(2)稳定性增强：基座的结构设计经过了有限元分析和优化，确保在承受曝光机的重量（重达数吨）的同时，能够保持极佳的水平度和垂直度。其水平度调整精度可达 ±0.01mm/m，垂直度调整精度可达 ±0.005mm/m，为曝光机提供了一个稳定的工作平台。

(3)适应性广泛：可以适应不同类型和尺寸的曝光机，并且能够根据车间的实际振动环境和曝光机的工作要求进行灵活的参数调整。例如，对于不同的振动频率范围，可以通过调整主动隔振系统的控制参数和更换不同刚度的被动隔振元件来实现最佳的隔振效果。

三、应用过程与效果

1,安装与调试

(1)在安装过程中，专业的技术团队首先对车间地面进行了平整度和承载能力的评估。根据评估结果，对地面进行了必要的预处理，如加固和找平。然后，将防震基座精确地安装在预定位置，并通过激光水平仪和高精度测量工具进行水平度和垂直度的调整。

(2)曝光机安装在基座上后，进行了一系列的联调工作。技术人员通过模拟不同强度和频率的振动，对防震基座的隔振性能进行了测试和优化。同时，对曝光机的工作参数，如曝光剂量、曝光时间、对准精度等进行了重新校准，确保在使用防震基座后能够达到最佳的光刻效果。

2,实际应用效果

(1) 产品质量提升：在使用了光刻机防震基座后，曝光机的光刻精度得到了显著提高。LCD 面板的电路图案精度偏差从原来的 ±5μm 降低到了 ±1μm 以内，使得面板的像素分辨率和显示均匀性得到了极大的改善。面板良品率从之前的约 75% 提升到了 90% 以上，大大减少了因光刻精度问题导致的次品和废品数量，为企业节省了大量的生产成本。

(2) 生产效率提高：由于防震基座有效地减少了振动对曝光机的干扰，设备的稳定性增强，故障停机时间大幅减少。之前，由于振动导致曝光机频繁出现故障和需要校准，设备的有效运行时间只有约 70%。安装防震基座后，有效运行时间提高到了 90% 以上，生产效率提升了约 30%。这使得企业能够在相同的时间内生产出更多的高质量 LCD 面板，满足了市场对产品的需求。

(3)设备使用寿命延长：通过减少振动对曝光机内部精密部件的损害，防震基座延长了曝光机的使用寿命。在未使用防震基座时，曝光机的关键部件如光刻镜头、对准系统等由于长期受到振动的影响，其使用寿命大约为 5 - 6 年。使用防震基座后，预计这些部件的使用寿命可以延长到 8 - 10 年，降低了设备的更新成本。

四、总结

这个案例充分展示了半导体设备光刻机防震基座在 LCD 面板制造曝光机中的重要性和有效性。通过采用先进的隔振技术和稳定的结构设计，防震基座成功地解决了曝光机受振动干扰的问题，提高了产品质量、生产效率和设备使用寿命，为 LCD 面板制造企业带来了显著的经济效益和市场竞争力。同时，这也为其他类似的高精度设备在复杂振动环境下的稳定运行提供了一个成功的范例。