主軸（spindle）是指安裝工具或工件並高速旋轉的軸（旋轉主軸）。在半導體製造設備中，代表性的有帶動將晶圓切成單顆晶粒的切割機（dicing saw）刀片，以及帶動將晶圓研磨薄化的晶背研磨機砂輪（wheel）的主軸，是左右加工精度與品質的核心零組件。
在切割機中，會將厚度數十μm的鑽石刀片以每分鐘3萬～6萬轉左右的高速旋轉來切斷晶圓。為了讓這種旋轉無偏擺地穩定維持，會使用以壓縮空氣薄膜將軸浮起支撐的空氣軸承（air bearing）式主軸（氣浮主軸）。由於沒有接觸部分，摩擦與發熱小，旋轉偏擺可抑制在1μm以下。在具有2支主軸的雙主軸設備中，可有效率地進行以第1支開槽、以第2支切斷的階段式切割（step cut）等加工。在晶背研磨機中，以粗研磨用與精研磨用2支主軸帶動砂輪，將晶圓薄化至數十μm。
主軸的旋轉偏擺、振動，以及熱造成的軸伸長，會直接導致切斷面的缺角（崩邊）、切割位置偏移，以及研磨面的厚度變異。因此會以冷卻水使主軸溫度保持一定，並監控轉速與負載電流，以偵測刀片磨耗與異常。就旋轉軸的意義而言，CMP設備的研磨頭與研磨平台、單晶圓清洗設備的旋轉夾頭（spin chuck）的旋轉軸，也稱為主軸。