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 面板的顯示質量和性能。

一家知名的 LCD 面板制造企業，在擴大生產規模和提升產品質量的過程中，遇到了一個棘手的問題。該企業新引進的一批先進曝光機在車間運行時，受到車間內多種振動源的干擾。這些振動源包括附近其他大型生產設備的運行、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微小的位移和抖動，使得光刻圖案出現偏差，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，企業經過仔細調研和評估，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合的技術。主動隔振系統通過安裝在基座內部的高精度傳感器，實時監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，控制系統會立即根據預設的算法計算出相應的反向作用力，通過電磁驅動器或壓電驅動器等執行機構產生抵消振動的力，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。基座采用了多層結構，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，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)穩定性增強：基座的結構設計經過了有限元分析和優化，確保在承受曝光機的重量（重達數噸）的同時，能夠保持極佳的水平度和垂直度。其水平度調整精度可達 ±0.01mm/m，垂直度調整精度可達 ±0.005mm/m，為曝光機提供了一個穩定的工作平臺。

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

三、應用過程與效果

1,安裝與調試

(1)在安裝過程中，專業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。根據評估結果，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整。

(2)曝光機安裝在基座上后，進行了一系列的聯調工作。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化。同時，對曝光機的工作參數，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) 產品質量提升：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，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量，為企業節省了大量的生產成本。

(2) 生產效率提高：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，生產效率提升了約 30%。這使得企業能夠在相同的時間內生產出更多的高質量 LCD 面板，滿足了市場對產品的需求。

(3)設備使用壽命延長：通過減少振動對曝光機內部精密部件的損害，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

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定的結構設計，防震基座成功地解決了曝光機受振動干擾的問題，提高了產品質量、生產效率和設備使用壽命，為 LCD 面板制造企業帶來了顯著的經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境下的穩定運行提供了一個成功的范例。

審核編輯 黃宇