SJ 21257-2018 离子束溅射镀膜设备通用规范

1、S一I中华人民共和国 电子行业标准FL 6190SJ 21257-2018离子束溅射镀膜设备通用规范General specification for ion beam film sputtering equipment2018-05-01 实施2018-01 -18 2018-05-01 实施国家国防科技工业局 发 布SJ 21257-2018SJ 21257-2018SJ 21257-2018SJ 21257-2018本规范由中国电子科技集团公司提出。本规范由工业和信息化部电子第四研究院归口。本规范起草单位：中国电子科技集团公司第四十八研究所。SJ 21257-2018SJ 21257-2

2、018 范围离子束溅射镀膜设备通用规范2规范性引用文件3要求设备的长度应不大于3.5钮颜本规范规定了离子束溅射镀膜设备的通用要求、质量保证规定、交货准备。 本规范适用于离子束溅射镀膜设备（以下简称设备）的设计、生产、检验和验收。洁净度测量3引用而成为本规范關0101$；31防揭子和电下列文件中_款 修改单（不包含渡i 是否可使用芨GB/T W1 GB2 GB/ G G G3. 1外形F除合同3.2颜色 3. 2. 1指示灯设备指示灯的1或修订版均不适用于本规范，然日期的引用文件室及相关憂_境第1部分:错发射和敏感度i备件包装规范的引用文件，其随后所有的 规范达成协议的各方研究 于本规范。H、大

3、于2.2 m。颜色含义00 * 1 J IX 零w操作人员的操作红紧急故障状况立即对危险状态进行处理黄异常异常监视/干预绿正常正常状况正常操作注：表中颜色、含义、说明及操作人员的操作符合GB/T4025-2010的规定。表2设备按钮的颜色及其含义颜色含义说明应用示例红紧急危险或应急情况下的动作紧急停止黄异常异常情况下的动作对抑制异常状况采取行动重新启动己中断了的自动循环绿安全为安全或为正常状况作准备的动作藍指令性需要采取动作的状况复位功能注：表中颜色、含义、说明及应用示例符合GB/T 4025-2010的规定。2. 2导线颜色设备动力线导线颜色、设备电气装配内部导线颜色及其含义宜分别采用表3和

4、表4规定的颜色。表3动力线导线颜色及其含义导线颜色含义黄色交流三相电路的A相绿色交流三相电路的B相红色交流三相电路的C相，交流单相电路的火线浅蓝色交流单相、三相电路的零线黄绿双色安全接地用线表4设备电气装配内部导线颜色及其含义导线颜色含义红色交流单相电路的火线、交流三相电路的C相、控制电路火线、电子管板极、帘栅极黄色交流三相电路的A相绿色交流三相电路的B相、电子管灯丝黑色单相交流电路的零线、控制电路零线、三相交流电路零线棕色开关电源正极输出端、电子管栅极，电源线（5V+端、12V+端、24V+端等）蓝色开关电源负极输出端、负电压、电子管阴极，电源线（5V-端、12V-端、24V-端等）白色信号

5、线、无指定用色的半导体电路黄绿双色地线3.3外观质量设备的外观质量应符合下列要求：a）设备表面平整，无碰撞痕迹，无锈蚀、霉斑、污迹；b）塑料件无起泡、开裂、变形；c）结构件与控制件完整、无机械损伤；d）各种标识清晰完好；e）设备的镀涂层平整、光洁、颜色一致，无剥落、表面划伤、斑纹及其他明显缺陷。3.4标志4.1设备铭牌设备应在适当位置装有清晰、耐久的铭牌，铭牌中应注明的内容有：a）设备型号和名称；b）制造编号（或出厂日期）或生产批次或代码；c）设备额定电压、电流、功率等；d）设备外形尺寸和重量；e）承制方名称、代号或商标。4. 2零件、部件和导线标志设备的零件、部件和导线标志应符合下列要求:a

6、）设备的所有接线柱、接线板、插头座、接插件、线缆及它们的连接点、端头等加以标记；b）设备的所有控制装置和检测装置近旁，有表示用途（如“接通”、“断开”等）的清晰标记或 图形符号；c）设备导线两端应采用塑料套管并印上相应的导线编号，并应与电路图一致。3.4.3安全标志设备的安全标志应符合下列要ja）安全标志图形含Jb）设备的特殊目的标牌，固定在易于看到的地自动控制等计;设备的用途、寿命特费用等因素来确定。列可繼行简化备性求、童要质rrw度、所处蚌墻、保障条件、m性设计要求:万法及备件;方。 3.5设备的安全标志应符合下列要ja）安全标志图形含Jb）设备的特殊目的标牌，固定在易于看到的地自动控制等

7、计;设备的用途、寿命特费用等因素来确定。列可繼行简化备性求、童要质rrw度、所处蚌墻、保障条件、m性设计要求:万法及备件;方。 3.5设计与结3. 5. 1功能i设备应a)b)3. 5. 2 设a)b)c)d)3. 5. 3维慢性设备应遵载获取、离籠溅射、工艺参类块化设计、计等相提下，尽钃 纖的种_:指_应在产品规范或合同中规定，可靠性定量指标设备装、更维修时所用尽量采用标准件5电磁兼容性设计设备应遵循下列电磁兼容性设计要求:a)b)c)3.5.4读寸圈、陶瓷件等易损件和易失效要维护的部件，应便于拆修理和规定的保养;a）设备的接地、搭接和屏蔽设计应符合相关要求；b）电源线与信号线、输入与输出线

8、分开，不接在同一线束或同一连接器中;c）敏感电路的电源线有滤波措施。5.5软件设计软件设计一般应遵循下列要求:a）测试性设计：具备功能测试能力，设计有测试界面，实时显示设备状态。b）安全性设计：1）软件设计互锁、切断硬件控制线路等安全保护功能指令；2）按照重要性级别设计软件的安全保护功能，关键保护功能采取冗余设计。3.5.6设备组成设备主要组成部分可包括结构部件、真空系统、加热系统、电源系统、气路系统、控制系统、辅助 系统等。设备主要组成部分见图1。图1设备主要组成部分框图3.6性能6. 1基片台应在产品规范中规定设备基片台尺寸及运动方式，基片台尺寸按装片尺寸乘以数量表示，如： （p50 mm

9、X6片、（p75mmX4片；运动方式应规定是旋转运动或行星运动或扫描运动等。基片通常为硅晶 圆片，也可采用适用于基片夹具的方片。3.6.2离子源应在产品规范中规定离子源的形式、束流和能量的范围、出口束径等参数，如：圆型离子源、束流 0 mA100 mA、能量OeV1 000 eV、出 口束径 120 mm。3.6.3沉膜速率应在产品规范中规定典型材料的沉膜速率，如：Ni的沉膜速率为20nm/min。3.6.4膜厚均匀性对设备可装载的最大尺寸基片，膜厚均匀性如下：a）片内均匀性：优于5%;b）片间均匀性：优于5%;c）批间均匀性：优于5%。3.6.5溅射靶支架溅射靶支架应为多面水冷靶，并实现真空

10、室外换位。应在产品规范中规定靶支架的换位方法（手动 /自动）、靶面数量（如3面、4面等）、靶面尺寸大小（如：（p300mm、350 mm等）。靶材通常为铜、 铝、镜等。3.6.6基片台加热基片台应具有加热功能，应在产品规范中规定基片台加热温度范围、控温精度，如基片台加热温度 范围为25 C400 C，控温精度应在3 C以内等。3.6.7压力控制精度应在产品规范中规定溅射时反应室的压力范围，典型溅射压力范围为lX10_2Pa4X10_2Pa，设备 溅射室压力控制精度：5%。3.6.8极限真空度设备极限真空度：l,0Xl0-4Pa。6. 9压升率溅射室压升率：5.0 Pa/h。6. 10真空抽气时

11、间主泵达到最大抽速能力后，开启主阀并计时，溅射室压力为2X10-3Pa的时间小于40 mine 3.7 接口7. 1气源接口气源接口要求如下：a）设备应配备一个压缩空气接口，并可承受0.7 MPa1.0 MPa的气源压力;b）设备应配备多个工艺气体接口，并可承受0.7MPa1.0MPa的气源压力。3. 7. 2电源接口设备应配备一个电源钱备机身外电源线长度气源接口要求如下：a）设备应配备一个压缩空气接口，并可承受0.7 MPa1.0 MPa的气源压力;b）设备应配备多个工艺气体接口，并可承受0.7MPa1.0MPa的气源压力。3. 7. 2电源接口设备应配备一个电源钱备机身外电源线长度外电源线

12、长度不小3.7.3废气接设备废3. 8安全13. 8. 1 i有会3. 8. 23. 8. 3设流36 V）3. 8. 4型接口，一般为KF25、KF40、KF50卜部绝缘电阻应夕卜冗击芽。司的开路現定的安全限值（直司，其卜整与地压，稳定1 m挺 ，电源线采用三芯防水护套电缆，设源线采用五芯防水护套电缆，机身在人3.8.5 接设备接3. 8.6安全_与报警设备安全防a）b）c）设备主电源设备运动部件应设备配置蜂鸣器和二设备出现故障时报警灯红色亮，蜂鸣器响。3.9软件软件应具备以下功能：，设备的全部电源均应切断;灯绿色亮，设备待运行时报警灯黄色亮，a）具备温度控制、气路控制、参数设置、设备运行状

13、态监控等功能；b）在设备异常、误操作或非正常操作等情况下软件自行启动安全保护功能，并有相应的提示信息;c）应具备检测危险操作，不规范、不安全状态的功能；d）对非正常输入有纠错能力。3.10电磁兼容性设备最低限度电磁兼容极限值由订购方和承制方协商，并在GJB 151B-2013中选择相关项目。11人机工程设备的人机工程设计应符合下列要求：a）显示器屏面与操作者正常视线夹角一般不小于45 ；b）设备“急停”按钮应为红色并在旁边设置醒目标志；c）溅射室放置高度应方便人员操作，一般在700 mm1 200 mm之间。3.12使用条件3.12.1使用环境设备使用环境应符合下列要求：a）温度：23 C3

14、C；b）相对湿度：30%70%；c）大气压 86 kPa106 kPa；d）洁净室的净化等级：应符合GB/T 25915.1-2010的ISO 7级或优于ISO 7级。12.2供电设备供电应符合下列要求：a）电源供电电压允许偏差为额定电压的10%;b）电源频率偏差允许为标准频率（50 Hz）的2%。3.12.3 供气设备供气应符合下列要求：a）设备压缩空气进气压力为0.4 MPa0.7MPa,进气流量不小于15 L/min；b）设备开启腔体用普通氮气及工艺气氛气体进气压力为0.3 MPa0.5MPa,进气流量不小于1 L/min 012.4供水设备供水应符合下列要求：a）冷却水为去离子水，流量

15、大于25 L/min；b）冷却水进水温度在15 C25 C之间。3.12.5排废气设备排废气应符合下列要求：a）排废气接口满足设备废气接口要求；b）废气管道引出净化室外。3.12.6连续工作时间设备在开机进入工作状态下，应能连续48 h无故障运行。4质量保证规定1检验分类本规范规定的检验分类如下：a）鉴定检验；b）逐批检验。4.2检验条件2. 1 检验环境除另有规定，本规范规定的各项检验应在设备使用环境下进行，设备使用环境要求见3.12.1。2. 2 检验场地检验场地应符合下列要求：a）检验场地应有隔离工业干扰、火花干扰的措施；b）检验场地无灰尘，洁净，照明设施均满足要求，设备需安放于稳定平整

16、的地面上；c）检验场地应无高声级噪声、明显的机械振动和冲击的影响;d）检验场地应有安全接地措施。2.3检测仪器和设备检测用仪器和设备的精度应至少高于被测指标精度一个数量级。 4.3鉴定检验3.1受检数量除另有规定外，鉴定检验的样品数量为一台。3. 2检验项目和顺序鉴定检验的项目和顺序见表5。表5检验项目表序检验项目鉴定逐批要求检验方法检验检验ntc. Az 口 早余Az 口 早余51外形尺寸93. 14.5. 12颜色指示灯及按钮颜色93.2.14.5.23导线颜色鬱93.2.24外观质量3.34.5.35设备铭牌3.4. 16标志零件、部件和导线标志3.4.24. 5.47安全标志3.4.3

17、8设计与结构O3. 54. 5.59基片台3. 6. 14. 5. 6. 110离子源3.6.24. 5. 6. 211沉膜速率3. 6.34. 5. 6. 312膜厚均匀件o3. 6.44. 5. 6. 413性能溅射靶支架3. 6.54. 5. 6. 5!14基片台加热93.6.64. 5. 6. 6,15压力控制精度鏐3.6.74. 5. 6. 716极限真空度礬3. 6.84. 5. 6. 817压升率騄鬱3.6.94. 5. 6. 918真空抽气时间3. 6. 104. 5. 6. 1019气源接口馨礬3. 7. 14. 5. 7. 120接口电源接口3. 7.24. 5. 7. 2

18、21废气接口3.7.34. 5. 7. 322绝缘电阻3.8. 14. 5. 8. 123抗电强度a3. 8.24. 5. 8. 224安全性泄漏电流變3. 8.34. 5. 8. 325噪声限制鬱3. 8.44. 5. 8. 426接地安全3. 8.54. 5. 8. 527安全防护与报警攀3.8.64. 5. 8. 628软件O3.94. 5.929电磁兼容性O3. 104. 5. 1030人机工程參O3. 114.5. 1131连续工作时间O3. 134. 5. 1232包装O5. 1、5. 2、5. 54. 5. 13注：必检项目；O订购方和承制方协商检验项目。逐批检验时施加的电压为3

19、 000V交流电压，保持1 s4s。3.3合格判据按表5规定的项目和相应的检验方法进行鉴定检验时，若所有检验项目都满足要求，则判定鉴定检 验合格，否则判定鉴定检验不合格。4.3.4不合格的处理鉴定检验结果被判为不合格时，承制方应对存在问题进行全面分析，找出缺陷原因并采取纠正措施 加以解决，解决后重新进行鉴定检验。4.3.5样品处理均满足要求时，则判定逾对存在不合的设备找出缺陷原因并采，解之后，将损坏的具（设备M外观质重。重逝提交设备均满足要求时，则判定逾对存在不合的设备找出缺陷原因并采，解之后，将损坏的具（设备M外观质重。重逝提交设备进行逐批检验。4逐批检验4.1受检样品数对出厂的设备进行全数

20、逐4.2检验项目及顺序逐批检验的项目4.3合格判据应的检验方法对设备进行逐批检验，当按表5规定橄应的检验方法对设备进行逐批检验，当逐批检验合格4. 4. 4 不不合格时，承逐批检I险结粟祕判定不合格时，承取纠正措施力4. 4. 5逐批4.5检串4. 5.1 夕II采用4.5.2 颜没备指示灯、按钮及导线颜色。采用目视方S没备指示灯、按钮及导线颜色。4. 5. 3外观采用目视方4. 5. 4标志采用目视方法检查S4. 5. 5设计与结构按照3.5的要求对设计评审尔4. 5.6性能检测4. 5. 6. 1基片台用游标卡尺测量基片槽尺寸，目测装片数量并记录测量值。目测检查基片台运动情况，记录基片台

21、运动方式。4. 5. 6. 2离子源观察离子源电源类型；按离子源引束条件引束，缓慢将屏栅电压调节到最大值，记录测量值；缓慢 调节屏栅电流至最大值，记录测量值；用游标卡尺测量离子源栅网出口尺寸。4. 5. 6. 3沉膜速率取适用基片尺寸内的基片，沉膜典型材料，记录沉膜所用时间，并在沉膜完成后测量基片中心点的 膜厚，按公式（1）计算沉膜速率。(1)V=D/t(1)式中：V 沉膜速率的数值，单位为纳米每分钟（nm/min）；D基片中心点膜层厚度测量值，单位为纳米（nm）;t 沉膜所用时间的数值，单位为分钟（min）。5. 6. 4膜厚均匀性5. 6. 4. 1片内均匀性取濺射完成的某一基片，去除边缘

22、5 mm取9个以上测试点（取点遵循均匀分布原则，由供需双方根 据基片尺寸大小决定取点数量），测量各测试点处的膜层厚度，按公式（2）计算测量值均方差&，记 录 Slo1 na 2 _V（7；. - Ta） IT a ） X100% （2）na式中：5i 片内均匀性；na 一 !J试点数；Ti 测量值，单位为纳米（nm）；_-1 naTa 平均值7； = YT.,单位为纳米（nm）。75. 6. 4. 2片间均匀性同一批溅射完成的所有基片，对每一片按照4.5.6.4.1中的方法取测试点，测量每一片各测试点处的 膜层厚度，然后计算每一片的膜厚平均值，然后按公式（3）计算测量值均方差S2,记录士I 1

23、 nb-S2 = （ J y （7；. - Tb） /Tb ） X100% （3）V nb y=i式中：S2片间均匀性；nb 同一批次内所有基片数总和；T,.各基片膜层厚度测量值的平均值，单位为纳米（nm）；_-1 nbTb 同一批次内所有基片膜层厚度测量值的总平均值乃=/；.,单位为纳米（nm）。4. 5. 6. 4. 3 批间均匀性采用完全相同的工艺条件和参数淀积3批以上基片，对每一片按照4.5.6.4.1中的方法取测试点，狈幢 每一片各测试点处的膜层厚度，计算同一批次内所有基片的平均值，然后按公式（4）计算测量值均方 差5*3，记录3。S3;S3;（ J Z _ 厂）D2X100%式中：

24、s3批间均匀性; nc测试总批数;各批次内所有基片膜层厚度测量值的平均值，单位为纳米（nm）；_ I ncTc 所有批次所有基片膜层厚度测量值的总平均值，Tc = YTk , W为纳米（nm）。 nc4. 5.6.5溅射靶支架目测溅射靶工位数量并记录，观察溅射靶冷却水进出情况并记录；通过在溅射室外手动或在计算机 操作，观察溅射靶各工位转换情况并记录。使用游标卡尺或卷尺测量靶面尺寸，并记录测量值；观察靶 材安装方式并记录。4. 5. 6. 6基片台加热将基片台温度设置为产品温度最大值的时间；到达j热偶读数。4. 5. 6. 7压力控在典型工按公式（5） i式中：尸ma-尸 min)/2P(5)(

25、Pa):空度数值30 min);尸 min-4. 5.6.8溅射仪表读工艺压g单位为帕度fe?除数值:片台加热，观察热偶读数，记录到达 并在以后30 min内每隔5 min记录力览表读数，连续测量2 h，仪表读数最大值，小值，单佐不变化时，4. 5. 6. 9 压货对溅射室釉真 读数A （Pa），艮真空度后，关闭所有溅射室接口阀门。tAh）时间志记录压力传感器上的式（6/计算压升率Z。时间己录压力传感器上的读数（Pa）L = (L2-Lr)/ U2-tx)式中:LL2Ah6压升率的数值h （h）时间后压力4h （h）时间后压力传感器上的读数，单位为帕（Pa）；第二次记录压力传感器上读数的时间的

26、数值，单位为秒（s）；第一次记录压力传感器上读数的时间的数值，单位为秒（s）。4. 5.6.10真空抽气时间当主泵达到最大抽速能力后，开启插板阀，同时开始计时，当真空计读数值达到2Xl（T3Pa后，记 录时间。4.5.7 接口4. 5. 7. 1气源接口用目检的方法检查设备气源接口。4. 5. 7. 2电源接口用目检的方法检查设备电源线，用卷尺测量电源线长度。4. 5. 7. 3 废气接口用目检的方法检查设备废气接口。4.5.8安全性4. 5. 8.1绝缘电阻将绝缘电阻测试仪的正极端接至设备相线端，负极端接至设备外壳，电源输入端与外壳之间用绝缘 电阻测试仪施加500 V直流电压，稳定10 s，

27、记录绝缘电阻测试仪上的电阻读数。4. 5. 8. 2抗电强度将耐压测试仪的高压端接至设备相线端，接地端接至设备外壳，施加3 000 V交流电压，稳定1 min， 无击穿时，记录电流测量值。4. 5. 8. 3泄漏电流用一个串联1 500 Q电阻器的电流表与设备接地导体串连，记录测量值。4. 5. 8. 4噪声限制设备正常运行时，用声级计在设备水平面四个方向上，在离地高度1.2 m，距离设备lm处进行测量。 声级计用A声级、慢速档。测量5次，每次间隔lmin，记录每次的测量值作为检验数据。4. 5. 8. 5接地安全用目检的方法检查有无接地端子，接地线。断开所有电源，使用绝缘电阻测试仪测量设备接

28、地测试 点与接地端子之间的电阻，记录测量值。4. 5. 8. 6安全防护及报警用目视、手感、听辨或人为制造故障等方法，检查设备的安全防护、报警装置。4.5.9软件设备软件功能测试主要内容如下：a）根据合同需求检查设备各系统单项功能；b）开机运行设备，输入相关参数，对设备软件功能进行检查。4. 5. 10电磁兼容性电磁兼容极限值按GJB 151B-2013的有关方法进行试验。4.5. 11人机工程按照3.11要求，采用目视、操作人员体验的方法进行检验。4. 5.12连续工作时间设备开机连续工作至48h，连续工作前、后进行性能指标测试，记录测试值。4. 5. 13包装按照5.1、5.2和5.5的要

29、求检查各备件、附件和文件是否齐全；包装标志是否清晰，包装箱是否有 损坏现象，放置是否符合要求。5交货准备 5.1包装1. 1包装器材包装器材应符合下列要求：a）设备所选用的包装器材应清洁干燥，并具有防霉、防蛀的特性，不允许使用会导致设备锈蚀及 产生有害气体的材料；b）缓冲和裹包材料要有阻燃特性和无腐蚀性，并且不易破碎、剥落、粉化和脱落，易于取出检查 和直接接触；防潮用干燥剂应用透气性良好的袋子装好，放在设备内部或周围，不可直接接触设备，放入干 燥剂后应迅速密封。5.1.2备件、附件包装随机备件、附件应采取密封防潮包装，并应符合GJB 1653的有关规定。1.3拆卸适宜拆卸分解包装的设备，拆卸下

30、的部件或零件应加标签标志，其标签标志及文字、符号应牢固、 清晰、耐水、耐油及不褪色。1.4随机文件包装装箱清单、技术文件应防潮密封包装，放在箱内明显的地方，并加以固定。5.1.5对镀层的保护海绵、聚氯乙烯等)接触。设备表面不应直接与对镀层海绵、聚氯乙烯等)接触。5.1.6包装箱、变形和损坏。、变形和损坏。5.2防护包装设备的防护5.3装箱3. 1随布设备随a)b)c)d)e)5.3.2装箱i设备的裝辛a)b)c)；应2宜使其重心位置居中罪龙文随机使用S册(扁鑫結构、电路与;性能下列定的包装流程图进行包装;放置干燥剂、密封、装箱等一系列工序应得中断；)；应2宜使其重心位置居中罪龙文随机使用S册(

31、扁鑫結构、电路与;性能下列定的包装流程图进行包装;放置干燥剂、密封、装箱等一系列工序应得中断；士及布包装，垫稳、卡紧，5设备，应采取防倾倒的措二质包駕箱底座上，靠其地脚螺钉固定，用d)e)施，重心偏蘀附件箱、备件箱这应根据设备的具体特性到的机械冲击与振动，并防止防潮材料被戳穿；装箱完成后，由检验人员对包装质量进行验证，由装箱人员与检验人员共同对装箱件进行清点， 并填写装箱清单和签字认可。5.4运输和贮存4. 1运输设备运输前应清除冷却水管道内的残液，运输时应符合下列要求：设备交付运输方式按照合同要求进行，应严格按照包装箱上的贮运标志进行作业；对设备进行防震、防潮、防日晒及防污保护，用敞车装运时要加盖蓬布；装载时应注意包装箱重心标记，堆放应整齐牢靠，载荷量不允许超过货车的载重定额； 装车时应符合有关超高、超宽的规定，包装件应放置平衡，不允