半導(dǎo)體設(shè)備光刻機(jī)防震基座在 LCD 面板制造曝光機(jī)中的成功應(yīng)用案例-江蘇泊蘇系統(tǒng)集成有限公司

一、案例背景

在 LCD（Liquid Crystal Display）面板制造領(lǐng)域，曝光機(jī)是核心設(shè)備之一。它的作用是通過高精度的光刻技術(shù)，將設(shè)計(jì)好的電路圖案精確地轉(zhuǎn)移到玻璃基板上，這一過程的精度直接關(guān)系到 LCD 面板的顯示質(zhì)量和性能。

一家知名的 LCD 面板制造企業(yè)，在擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模和提升產(chǎn)品質(zhì)量的過程中，遇到了一個(gè)棘手的問題。該企業(yè)新引進(jìn)的一批先進(jìn)曝光機(jī)在車間運(yùn)行時(shí)，受到車間內(nèi)多種振動(dòng)源的干擾。這些振動(dòng)源包括附近其他大型生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行、運(yùn)輸車輛的往來、人員的走動(dòng)以及廠房建筑自身的微振動(dòng)等。這些振動(dòng)導(dǎo)致曝光機(jī)在曝光過程中出現(xiàn)微小的位移和抖動(dòng)，使得光刻圖案出現(xiàn)偏差，從而影響了 LCD 面板的良品率。

二、防震基座解決方案

為了解決這一問題，企業(yè)經(jīng)過仔細(xì)調(diào)研和評(píng)估，選擇了一款專門為高精度半導(dǎo)體設(shè)備設(shè)計(jì)的光刻機(jī)防震基座。

1,技術(shù)原理

(1)這款防震基座采用了主動(dòng)隔振和被動(dòng)隔振相結(jié)合的技術(shù)。主動(dòng)隔振系統(tǒng)通過安裝在基座內(nèi)部的高精度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來自各個(gè)方向的振動(dòng)信號(hào)。這些傳感器能夠精確地感知振動(dòng)的頻率、振幅和方向。一旦檢測(cè)到振動(dòng)，控制系統(tǒng)會(huì)立即根據(jù)預(yù)設(shè)的算法計(jì)算出相應(yīng)的反向作用力，通過電磁驅(qū)動(dòng)器或壓電驅(qū)動(dòng)器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生抵消振動(dòng)的力，從而有效地減少外界振動(dòng)對(duì)曝光機(jī)的影響。

(2)被動(dòng)隔振部分則是利用特殊的彈性材料和阻尼材料。基座采用了多層結(jié)構(gòu)，在支撐層和設(shè)備安裝層之間夾有高性能的橡膠隔振墊和金屬彈簧。橡膠隔振墊具有良好的彈性和阻尼特性，能夠吸收和分散高頻振動(dòng)；金屬彈簧則主要用于處理低頻振動(dòng)，兩者協(xié)同工作，進(jìn)一步提高了隔振效果。

2,性能特點(diǎn)

(1)高精度的隔振性能：在全頻段（從低頻的建筑物振動(dòng)到高頻的設(shè)備自身微小振動(dòng)）內(nèi)，能夠有效隔離超過 90% 的振動(dòng)，將傳遞到曝光機(jī)的振動(dòng)加速度降低到極低的水平。

(2)穩(wěn)定性增強(qiáng)：基座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)過了有限元分析和優(yōu)化，確保在承受曝光機(jī)的重量（重達(dá)數(shù)噸）的同時(shí)，能夠保持極佳的水平度和垂直度。其水平度調(diào)整精度可達(dá) ±0.01mm/m，垂直度調(diào)整精度可達(dá) ±0.005mm/m，為曝光機(jī)提供了一個(gè)穩(wěn)定的工作平臺(tái)。

(3)適應(yīng)性廣泛：可以適應(yīng)不同類型和尺寸的曝光機(jī)，并且能夠根據(jù)車間的實(shí)際振動(dòng)環(huán)境和曝光機(jī)的工作要求進(jìn)行靈活的參數(shù)調(diào)整。例如，對(duì)于不同的振動(dòng)頻率范圍，可以通過調(diào)整主動(dòng)隔振系統(tǒng)的控制參數(shù)和更換不同剛度的被動(dòng)隔振元件來實(shí)現(xiàn)最佳的隔振效果。

三、應(yīng)用過程與效果

1,安裝與調(diào)試

(1)在安裝過程中，專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)首先對(duì)車間地面進(jìn)行了平整度和承載能力的評(píng)估。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，對(duì)地面進(jìn)行了必要的預(yù)處理，如加固和找平。然后，將防震基座精確地安裝在預(yù)定位置，并通過激光水平儀和高精度測(cè)量工具進(jìn)行水平度和垂直度的調(diào)整。

(2)曝光機(jī)安裝在基座上后，進(jìn)行了一系列的聯(lián)調(diào)工作。技術(shù)人員通過模擬不同強(qiáng)度和頻率的振動(dòng)，對(duì)防震基座的隔振性能進(jìn)行了測(cè)試和優(yōu)化。同時(shí)，對(duì)曝光機(jī)的工作參數(shù)，如曝光劑量、曝光時(shí)間、對(duì)準(zhǔn)精度等進(jìn)行了重新校準(zhǔn)，確保在使用防震基座后能夠達(dá)到最佳的光刻效果。

2,實(shí)際應(yīng)用效果

(1) 產(chǎn)品質(zhì)量提升：在使用了光刻機(jī)防震基座后，曝光機(jī)的光刻精度得到了顯著提高。LCD 面板的電路圖案精度偏差從原來的 ±5μm 降低到了 ±1μm 以內(nèi)，使得面板的像素分辨率和顯示均勻性得到了極大的改善。面板良品率從之前的約 75% 提升到了 90% 以上，大大減少了因光刻精度問題導(dǎo)致的次品和廢品數(shù)量，為企業(yè)節(jié)省了大量的生產(chǎn)成本。

(2) 生產(chǎn)效率提高：由于防震基座有效地減少了振動(dòng)對(duì)曝光機(jī)的干擾，設(shè)備的穩(wěn)定性增強(qiáng)，故障停機(jī)時(shí)間大幅減少。之前，由于振動(dòng)導(dǎo)致曝光機(jī)頻繁出現(xiàn)故障和需要校準(zhǔn)，設(shè)備的有效運(yùn)行時(shí)間只有約 70%。安裝防震基座后，有效運(yùn)行時(shí)間提高到了 90% 以上，生產(chǎn)效率提升了約 30%。這使得企業(yè)能夠在相同的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出更多的高質(zhì)量 LCD 面板，滿足了市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的需求。

(3)設(shè)備使用壽命延長：通過減少振動(dòng)對(duì)曝光機(jī)內(nèi)部精密部件的損害，防震基座延長了曝光機(jī)的使用壽命。在未使用防震基座時(shí)，曝光機(jī)的關(guān)鍵部件如光刻鏡頭、對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)等由于長期受到振動(dòng)的影響，其使用壽命大約為 5 - 6 年。使用防震基座后，預(yù)計(jì)這些部件的使用壽命可以延長到 8 - 10 年，降低了設(shè)備的更新成本。

四、總結(jié)

這個(gè)案例充分展示了半導(dǎo)體設(shè)備光刻機(jī)防震基座在 LCD 面板制造曝光機(jī)中的重要性和有效性。通過采用先進(jìn)的隔振技術(shù)和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，防震基座成功地解決了曝光機(jī)受振動(dòng)干擾的問題，提高了產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和設(shè)備使用壽命，為 LCD 面板制造企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競爭力。同時(shí)，這也為其他類似的高精度設(shè)備在復(fù)雜振動(dòng)環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行提供了一個(gè)成功的范例。

審核編輯 黃宇