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LS電氣特殊電機高精協同與流體精準控制在半導體設備中的創新實踐

LS電氣特殊電機高精協同與流體精準控制在半導體設備中的創新實踐

2026/1/9 10:26:18

1. 概述:驅動“心臟”與智慧“血管”的協同革新

在高端半導體制造領域,設備的性能邊界正由核心部件的極限能力所定義。LS電氣憑借對半導體工藝的深刻洞察,創新性地將高精度運動控制與超精密流體管理兩大核心技術深度融合,構建了業界領先的“動力-流體”一體化控制解決方案。

本次參選的創新實踐,核心在于LS電氣Spinner高速中空軸電機與UFM系列超聲波流量計在半導體關鍵設備中的系統級應用與協同。這不僅解決了單一部件的性能瓶頸,更通過技術耦合,實現了從晶圓旋轉涂布到化學品精準供給的全流程工藝優化,顯著提升了設備的綜合效能(OEE)與制程良率。


2. 技術創新深度解析


    ●Spinner電機:半導體設備動力的“高精心臟”

作為半導體涂膠、顯影、清洗等設備的核心動力源,Spinner電機的技術創新直接決定了工藝的均勻性與一致性。


極限動態性能:采用全封閉中空軸與內置水冷系統設計,在保證真空吸附氣路暢通的同時,有效控制高速運轉下的溫升。電機支持最高8000rpm的額定轉速與高達 50000 rpm/s 的瞬間加速度,確保晶圓能在極短時間內達到設定轉速并均勻涂膠,滿足先進制程對膠厚一致性的苛刻要求。


運行精度與穩定性:通過磁性流體密封技術提升防護等級,并結合高剛性伺服設計與精密加工(公差<10μm),實現了 ≤5μm 的極低軸端跳動。在額定轉速下,轉速波動可控制在 ±0.1% 以內,同時保持低振動(<70dB@3000rpm),為高速旋轉下的工藝穩定性奠定了堅實基礎。


深度定制化能力:提供從軸的外形及尺寸、編碼器類型(增量/絕對值)到防腐蝕涂層(如鐵氟龍)的全方位定制,精準適配不同半導體設備制造商對于集成尺寸、通訊協議及耐腐蝕環境的特殊需求。


圖片1.png


    ●UFM超聲波流量計:化學品輸送的“智慧血管”

在濕法制程中,化學藥液流量的精度與穩定性是影響刻蝕速率、清洗效果的關鍵。LS電氣超聲波流量計家族攻克了行業長期痛點。


從監測到智控的全矩陣覆蓋,構建了全場景產品矩陣,針對不同工藝提供解決方案:

-UFM-100系列:6通道一體化高精度監測,大幅節省空間與成本。


-UFM-200/300系列:一體化液體流量控制器(LFC),響應時間<2秒,實現快速精準的流量閉環控制。


-UFM-400系列:專為CMP研磨液設計,采用耐磨夾管閥,解決含固體顆粒漿液的測量與控制難題。


-UFM-120系列:利用流體漩渦現象測量,適合大流量漿液或液體的流量監測,最大90L/min的大流量測量,支持脈沖輸出(累積流量)和模擬輸出(瞬時流量)。


一體化集成設計:將傳感器、控制器與執行閥集成于單一設備,取代了傳統“流量計+外部控制器+閥門”的復雜組裝,降低了接液風險、維護成本與設備占地面積。


圖片2.png


3. 應用創新實踐與協同價值

該創新實踐的價值,在半導體設備的具體應用場景中得到了充分驗證,體現了“1+1>2”的系統協同效應。


    ●在涂膠顯影設備中的協同

實踐場景:在光刻膠涂布環節,Spinner電機驅動晶圓高速旋轉,而UFM系列流量計精準控制光刻膠的供給流量與時機。


協同創新:電機的瞬時高速啟停保證了膠膜均勻性,而流量計對高粘度光刻膠的 抗氣泡干擾能力和快速響應控制,確保了每一滴膠的用量都精確無誤。二者協同,從動力和供給兩端共同保障了關鍵尺寸的精度,提升了套刻對準良率。


    ●在清洗與刻蝕設備中的協同

實踐場景:在晶圓濕法清洗和刻蝕過程中,設備需要應對多種腐蝕性化學品。


協同創新:具備 防腐蝕涂層定制能力的Spinner電機,可在惡劣化學環境中穩定運行。同時,UFM流量計家族的各類控制器,能夠根據工藝配方,對硫酸、氨水、氫氟酸等不同化學品進行差異化的精密流量管理與快速切換。 兩者的高可靠性共同保障了工藝重復性與設備綜合效率(OEE)。


    ●在化學機械拋光(CMP)設備中的協同

實踐場景:CMP工藝中,需要同時控制拋光墊的旋轉和研磨漿液的供給。


協同創新:Spinner電機或其同源技術的大扭矩直驅電機,為拋光平臺提供平穩、精準的旋轉運動。 專為漿液設計的 UFM-400系列流量計,則憑借其耐磨的夾管閥結構,實現對含有 氧化鋁、二氧化硅顆粒 的研磨液的長壽命、穩定供應。 這種協同確保了晶圓全局平坦化效果的一致性與可預測性。


4. 結語:以協同創新,賦能產業未來

半導體制造的每一次精度飛躍,都離不開核心部件與系統方案的協同進化。LS電氣將高精度運動控制與超精密流體管理深度融合的創新實踐,不僅是對單一技術瓶頸的突破,更是面向半導體設備 “更智能、更集成、更可靠” 發展趨勢所提供的一種系統性答案。


我們深信,真正的應用創新價值,最終體現在為產業伙伴創造的確定性之上,無論是助力設備制造商簡化集成、加速研發,還是賦能芯片制造廠提升產線效能、保障工藝窗口。LS電氣愿以本次申報的“高精協同與流體精準控制”方案為基點,與業界同仁一道,持續深耕核心技術,共同應對先進制程帶來的挑戰,為中國乃至全球半導體裝備的自主化與智能化升級,貢獻堅實而創新的力量。


審核編輯(
李娜
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