半导体制程的“隐形精度”,关键零部件正在成为设备稳定性的分水岭

工控网 2026-11-09 16:30

当前,在AI算力需求激增与全球晶圆厂扩产的共同驱动下,半导体制造正迎来新一轮技术升级。先进制程的竞争,表面是光刻、刻蚀、薄膜沉积等主设备的较量;往深处拆解,其实是对底层执行件与计量件在极端工况下稳定性的系统性考验。







因为在晶圆制造的高真空、强腐蚀与真空吸附与高速旋转等工况,晶圆需被反复传输、定位、清洗和抛光。一旦底层部件出现微振动、颗粒/析气、异常发热或流量漂移,都可能引发良率波动。

正因如此,过去设备商习惯用“通用件+防护设计”解决问题,但在更小容错率与更复杂工艺要求下,关键件的选用正转向“环境专用、制程验证、长期稳定”方向,设备商更倾向于采用涵盖控制、驱动、执行与测量的一体化协同方案,以降低集成复杂度并突破性能瓶颈。

晶圆制造



半导体制程的“隐形精度”,关键零部件正在成为设备稳定性的分水岭图1

01

「  拒绝析气与腐蚀风险 」

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守住晶圆流转的“净”与“稳”


在通用工业现场,可靠性通常意味着寿命长、故障率低、维护方便。但在半导体制程里,可靠性的第一层含义是“避免对制程造成污染”。当高洁净度诉求落地到具体的晶圆制造环节时,往往伴随极其严苛的工况叠加。


比如在晶圆制造的涂胶显影、湿法清洗、CMP抛光及EFEM晶圆搬运环节,电机面临极其严苛的工况:不仅要求超高洁净度,还需应对腐蚀气体、强酸药液及高加速度与真空吸附等需求。


痛点与应用场景

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涂胶显影/清洗刻蚀

部分工艺要求晶圆需在极短时间内加速至5000~8000rpm以保证薄膜均匀;同时,在高速旋转与强酸,强碱及多种有机溶剂工况共同作用下,传统电机若发生油脂泄漏或外壳被腐蚀,并可能污染晶圆并造成良率损失。

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CMP抛光/晶圆搬运

搬运环节需稳定真空吸附力固定晶圆,传统伺服方案在通径、真空吸附与扭矩匹配上难以兼顾;抛光环节则需在低速段输出高转矩,并保持平稳运行。

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为了从源头杜绝污染,LS电气的Spinner电机采用磁流体密封技术,利用磁性流体填充间隙,降低油脂泄漏带来的污染风险; 同时,内置精密水冷管路可持续抑制高速运转产生的温升,搭配定制的特氟龙防腐蚀涂层,提升设备在恶劣化学环境中也能长期稳定。



SPINNER高速中空轴




此外,在EFEM晶圆搬运环节,如何兼顾真空吸附力与设备内部走线一直是设计的矛盾点。


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DD马达

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定制大中空轴电机


LS电气大中空轴电机通过大通径设计,为真空吸附提供了充足的流道,有助于晶圆在高速取放中不打滑,中空结构也巧妙解决了走线困扰。

而在CMP抛光环节,DD马达凭借无背隙的直驱结构,在200-300rpm的低速下输出高扭矩,满足了抛光工艺对平稳性的极高要求。


为了将这些硬件优势彻底释放,LS电气还提供L7/L7NH伺服驱动器与XMC系列运动控制器,通过EtherCAT总线实现高精度全闭环控制与多轴协同,保障设备长期的定位一致性。


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「  抑制气泡与磨损 」

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提升制程药液的“准”与“快”


如果说电机解决的是“怎么动”的问题,那么流体控制系统解决的就是“给多少”的问题。在湿法清洗、刻蚀及CMP工艺中,大量高纯化学品的供给精度,直接决定了刻蚀速率与表面清洁度。这类隐蔽的计量工作,往往比运动控制更容易遭遇突发状况。

痛点与应用场景

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化学药液供给

介质腐蚀性极强;传统流量计遇到药液中的微小气泡易发生信号衰减,导致误判甚至停机。

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CMP浆液控制

研磨液含固体颗粒,具有强磨损性,传统阀门易被磨损卡死;且工艺切换要求极快的响应速度。

UFM-100超声波流量计

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面对这些隐蔽的计量难点,LS电气UFM-100超声波流量计采用非接触式测量,基于超声波波形分析与Scope功能进行流量测量与诊断在含微量气泡的工况下提升测量稳定性;其PFA接液材质可应对强酸,强碱及多种药液腐蚀。6 通道 AMP 一体化设计可减少安装空间,并支持 EtherCAT、RS-422及 4~20mA 输出。


UFM-400超声波流量计

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针对研磨液的破坏力,LS电气UFM-400系列专门采用了夹管阀结构,使流体仅接触 PFA/Gore-tex 管路,不直接接触阀体内部运动部件,显著降低磨损卡死风险,样本标称其响应时间在 1.5 秒内达到设定流量 ±2%。



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03

「  协同发力 」

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从“单兵作战”到守住一致性底线


复杂的半导体制程从来不是单一部件的单打独斗。以湿法清洗喷头为例,电机需带动喷头做匀速无抖动扫描,同时流量计要按工艺节拍稳定供给清洗液,只要其中一环出现微小波动,就可能导致晶圆良率下降。


底层硬件间的精密联动,对整机设备的控制架构提出了更高要求。如今,设备商不再满足于“东拼西凑”不同品牌的单体部件,而是迫切渴望一套底层打通、无缝互联的系统级方案。


为此,LS电气将协同优势向上延伸,除了伺服系统(特殊电机)和流量计两大核心硬件,还可以提供从控制层到驱动层,执行层的整套自动化解决方案。凭借“控制+驱动+执行+测量”的整体闭环能力,LS电气的方案不仅大幅降低了客户的集成难度,更已深度导入三星、SK海力士等全球头部企业,并广泛应用于芯源微、盛美半导体等国内头部设备厂商,经过了严苛的量产验证。


面对半导体制造日益严苛的工艺挑战,单一部件的性能已不足以决定胜负。LS电气正以“精密电机+超声波流量计”的软硬协同为支点,配合全栈自动化产品矩阵,将底层执行与计量的稳定性转化为设备端的竞争优势。在全球半导体产业加速升级的浪潮中,LS电气致力于成为设备厂商可靠的底层技术伙伴。


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