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

一、案例背景

在 LCD（Liquid Crystal Display）面板制造領域，曝光機是核心設備之一。它的作用是通過高精度的光刻技術，將設計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，遇到了一個棘手的問題。該企業(yè)新引進的一批先進曝光機在車間運行時，受到車間內(nèi)多種振動源的干擾。這些振動源包括附近其他大型生產(chǎn)設備的運行、運輸車輛的往來、人員的走動以及廠房建筑自身的微振動等。這些振動導致曝光機在曝光過程中出現(xiàn)微小的位移和抖動，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)過仔細調(diào)研和評估，選擇了一款專門為高精度半導體設備設計的光刻機防震基座。

1,技術原理

(1)這款防震基座采用了主動隔振和被動隔振相結(jié)合的技術。主動隔振系統(tǒng)通過安裝在基座內(nèi)部的高精度傳感器，實時監(jiān)測來自各個方向的振動信號。這些傳感器能夠精確地感知振動的頻率、振幅和方向。一旦檢測到振動，控制系統(tǒng)會立即根據(jù)預設的算法計算出相應的反向作用力，通過電磁驅(qū)動器或壓電驅(qū)動器等執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生抵消振動的力，從而有效地減少外界振動對曝光機的影響。

(2)被動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；金屬彈簧則主要用于處理低頻振動，兩者協(xié)同工作，進一步提高了隔振效果。

2,性能特點

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

(2)穩(wěn)定性增強：基座的結(jié)構(gòu)設計經(jīng)過了有限元分析和優(yōu)化，確保在承受曝光機的重量（重達數(shù)噸）的同時，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 ±0.01mm/m，垂直度調(diào)整精度可達 ±0.005mm/m，為曝光機提供了一個穩(wěn)定的工作平臺。

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

三、應用過程與效果

1,安裝與調(diào)試

(1)在安裝過程中，專業(yè)的技術團隊首先對車間地面進行了平整度和承載能力的評估。根據(jù)評估結(jié)果，對地面進行了必要的預處理，如加固和找平。然后，將防震基座精確地安裝在預定位置，并通過激光水平儀和高精度測量工具進行水平度和垂直度的調(diào)整。

(2)曝光機安裝在基座上后，進行了一系列的聯(lián)調(diào)工作。技術人員通過模擬不同強度和頻率的振動，對防震基座的隔振性能進行了測試和優(yōu)化。同時，對曝光機的工作參數(shù)，如曝光劑量、曝光時間、對準精度等進行了重新校準，確保在使用防震基座后能夠達到最佳的光刻效果。

2,實際應用效果

(1) 產(chǎn)品質(zhì)量提升：在使用了光刻機防震基座后，曝光機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對曝光機的干擾，設備的穩(wěn)定性增強，故障停機時間大幅減少。之前，由于振動導致曝光機頻繁出現(xiàn)故障和需要校準，設備的有效運行時間只有約 70%。安裝防震基座后，有效運行時間提高到了 90% 以上，生產(chǎn)效率提升了約 30%。這使得企業(yè)能夠在相同的時間內(nèi)生產(chǎn)出更多的高質(zhì)量 LCD 面板，滿足了市場對產(chǎn)品的需求。

(3)設備使用壽命延長：通過減少振動對曝光機內(nèi)部精密部件的損害，防震基座延長了曝光機的使用壽命。在未使用防震基座時，曝光機的關鍵部件如光刻鏡頭、對準系統(tǒng)等由于長期受到振動的影響，其使用壽命大約為 5 - 6 年。使用防震基座后，預計這些部件的使用壽命可以延長到 8 - 10 年，降低了設備的更新成本。

四、總結(jié)

這個案例充分展示了半導體設備光刻機防震基座在 LCD 面板制造曝光機中的重要性和有效性。通過采用先進的隔振技術和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)設計，防震基座成功地解決了曝光機受振動干擾的問題，提高了產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和設備使用壽命，為 LCD 面板制造企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟效益和市場競爭力。同時，這也為其他類似的高精度設備在復雜振動環(huán)境下的穩(wěn)定運行提供了一個成功的范例。

審核編輯 黃宇