1T/TMACXXXX—2025離子注入設(shè)備用靜電卡盤極端環(huán)境兼容性及長期可靠性試驗方法本文件規(guī)定了離子注入設(shè)備用靜電卡盤極端環(huán)境兼容性及長期可靠性試驗的總體要求、極端環(huán)境兼容性試驗方法、長期可靠性試驗方法和試驗報告。本文件適用于靜電卡盤的高溫、低溫、濕熱、振動的極端環(huán)境兼容性及長期可靠性試驗。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2423.3環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Cab：恒定濕熱試驗GB/T2423.10環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Fc:振動(正弦)GB/T5080.7設(shè)備可靠性試驗恒定失效率假設(shè)下的失效率與平均無故障時間的驗證試驗方案3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1靜電卡盤electrostaticchuck通過靜電力吸附工件的裝置，主要由絕緣層、電極層及基體組成。3.2極端環(huán)境兼容性extremeenvironmentcompatibility靜電卡盤在高溫（200℃~400℃)、低溫（-40℃~-20℃)、振動的極端環(huán)境下保持吸附力、溫度均勻性、絕緣性能等不超過允許偏差的能力。4試驗總體要求4.1試驗條件4.1.1電源電壓應(yīng)為1000V，頻率32Hz。4.1.2試驗前應(yīng)對試樣預(yù)處理，在常溫（23℃±2℃)、常壓（101kPa±5kPa）下空載運行24h，應(yīng)記錄初始吸附力、表面溫度均勻性、絕緣電阻。4.1.3極端環(huán)境兼容性試驗不應(yīng)少于3臺，加速老化試驗不應(yīng)少于5臺，壽命驗證試驗不應(yīng)少于3臺。4.2試驗設(shè)備4.2.1極端環(huán)境模擬設(shè)備極端環(huán)境模擬設(shè)備應(yīng)符合下列規(guī)定：a)振動臺應(yīng)符合GB/T2423.10的規(guī)定，頻率宜為5Hz～3000Hz，加速度宜為0g～100g，精度應(yīng)為±5%；b)真空腔真空度不應(yīng)大于1×10-5Pa，泄漏率不應(yīng)大于1×10-6Pa·L/s。4.2.2性能測試設(shè)備性能測試設(shè)備應(yīng)符合下列規(guī)定：a)吸附力測試儀：量程宜為0N～500N，精度應(yīng)為±0.5%；b)紅外熱像儀：溫度分辨率不應(yīng)大于0.1℃,精度應(yīng)為±1℃;T/TMACXXXX—20252c)絕緣電阻測試儀：量程宜為1MΩ~1TΩ,精度應(yīng)為±2%；d)X射線檢測儀：分辨率不應(yīng)大于50μm。4.3數(shù)據(jù)記錄4.3.1試驗過程中應(yīng)實時記錄環(huán)境參數(shù)、性能參數(shù)及放電、表面裂紋、吸附失效等異?，F(xiàn)象。4.3.2數(shù)據(jù)記錄間隔，極端環(huán)境試驗每30min記錄1次，長期可靠性試驗每24h記錄1次。5極端環(huán)境兼容性試驗方法5.1高溫環(huán)境兼容性5.1.1試驗條件試驗條件應(yīng)按下列規(guī)定執(zhí)行：a)溫度：200℃~400℃;b)升溫速率：5℃/min；c)保溫時間：24h，達(dá)到目標(biāo)溫度后穩(wěn)定2h，再持續(xù)保溫22h；d)負(fù)載：采用厚度725μm、直徑300mm的吸附硅片。5.1.2試驗項目5.1.2.1吸附力衰減率試驗前應(yīng)記錄初始吸附力，試驗后應(yīng)冷卻至常溫（23℃±2℃),測量吸附力，衰減率應(yīng)按公式（1）計算：式中：0——初始吸附力，單位為牛（N）；1——試驗后吸附力，單位為牛（N）。5.1.2.2表面溫度均勻性試驗中應(yīng)每30min用紅外熱像儀掃描吸附硅片表面，取最大溫度和最小溫度，按公式（2）計算均勻性偏差：5.1.2.3絕緣電阻試驗后應(yīng)冷卻至常溫，用絕緣電阻測試儀測量電極與基體間電阻。5.1.3判定規(guī)則a)吸附力波動不應(yīng)大于初始值的5%；b)表面溫度均勻性偏差不應(yīng)大于5℃;c)絕緣電阻不應(yīng)小于100MΩ。5.2低溫環(huán)境兼容性5.2.1試驗條件試驗條件應(yīng)按下列規(guī)定執(zhí)行：a)溫度：-40℃~-20℃;b)降溫速率：3℃/min；c)保溫時間：12h，達(dá)到目標(biāo)溫度后穩(wěn)定1h，再持續(xù)保溫11h；d)負(fù)載：采用厚度2mm、直徑150mm的吸附陶瓷基片。5.2.2試驗項目T/TMACXXXX—202535.2.2.1吸附力衰減率試驗前應(yīng)記錄初始吸附力，試驗后應(yīng)升溫至常溫（23℃±2℃),測量吸附力，衰減率應(yīng)按公式（1）計算。5.2.2.2材料脆性試驗后應(yīng)取出試樣，用質(zhì)量200g的橡膠錘以1m/s速度敲擊邊緣3次，觀察是否有可見裂紋。5.2.2.3表面溫度均勻性試驗中應(yīng)每30min用紅外熱像儀掃描表面，取最大溫度和最小溫度，按公式（2）計算均勻性偏差。5.2.2.4絕緣電阻試驗后應(yīng)升溫至常溫，用絕緣電阻測試儀測量電極與基體間電阻。5.2.3判定規(guī)則a)吸附力波動不應(yīng)大于初始值的3%；b)應(yīng)無可見裂紋。c)表面溫度均勻性偏差不應(yīng)大于5℃;d)絕緣電阻不應(yīng)小于100MΩ。5.3振動環(huán)境兼容性5.3.1試驗條件試驗條件應(yīng)按下列規(guī)定執(zhí)行：a)頻率：10Hz～2000Hz；b)加速度：50g；c)掃頻速率：1oct/min；d)持續(xù)時間：X、Y、Z軸各1h；e)負(fù)載：吸附硅片。5.3.2試驗項目5.3.2.1吸附力衰減率試驗前應(yīng)記錄初始吸附力，試驗后應(yīng)冷卻至常溫（23℃±2℃),測量吸附力，衰減率應(yīng)按公式（1）計算。5.3.2.2表面溫度均勻性試驗中應(yīng)每30min用紅外熱像儀掃描表面，取最大溫度和最小溫度，按公式（2）計算均勻性偏差。5.3.2.3絕緣電阻試驗后在常溫條件下，用絕緣電阻測試儀測量電極與基體間電阻。5.3.2.4結(jié)構(gòu)完整性試驗后應(yīng)用X射線檢測儀掃描內(nèi)部，檢查電極層與基體是否脫粘。5.3.2.5吸附力穩(wěn)定性使用量程（0～500）N、精度±0.5%的吸附力測試儀，在試樣吸附區(qū)域的中心及距離邊緣20mm的東、南、西、北四個方位共設(shè)置5個測量點（均勻分布）。每10min對5個測量點進(jìn)行1次吸附力連續(xù)采集（單次測量持續(xù)10s，采樣頻率1Hz），取每個測量點的算術(shù)平均值作為該時刻的吸附力值，共測量6次，計算動態(tài)波動范圍。5.3.3判定規(guī)則T/TMACXXXX—20254a)吸附力波動不應(yīng)大于初始值的3%；b)表面溫度均勻性偏差不應(yīng)大于±5℃;c)絕緣電阻不應(yīng)小于100MΩ;d)應(yīng)無內(nèi)部脫粘；e)動態(tài)吸附力波動不應(yīng)大于初始值的8%。5.4真空環(huán)境兼容性試驗方法5.4.1試驗條件試驗條件應(yīng)按下列規(guī)定執(zhí)行：a)真空度分級：低真空：1×10-3Pa～1×10-1Pa；中真空：1×10-5Pa～1×10-4Pa；高真空：不大于1×10-5Pa；b)抽氣速率：真空腔應(yīng)在30min內(nèi)達(dá)到目標(biāo)真空度，泄漏率不應(yīng)大于1×10-6Pa·L/s；c)負(fù)載與溫度：吸附直徑300mm硅片，試驗溫度為常溫，避免溫濕度交叉影響。5.4.2試驗項目5.4.2.1吸附力穩(wěn)定性真空度從低到高階梯式調(diào)節(jié)，每級停留2h，使用吸附力測試儀（量程0～500N，精度±0.5%）實時監(jiān)測，記錄波動值。動態(tài)測試：在高真空條件下進(jìn)行10次吸附-釋放循環(huán)，每次循環(huán)間隔10min，按照公式（1）計算吸附力衰減率。5.4.2.2絕緣電阻變化采用絕緣電阻測試儀（量程1MΩ~1TΩ,精度±2%），在不同真空度下測量電極與基體間電阻，測試前應(yīng)放電處理。5.4.2.3殘余氣體影響使用質(zhì)譜儀檢測真空腔內(nèi)殘余氣體成分（H2O、O2、CxHy等），其中H2O分壓不應(yīng)大于1×10-9Pa。5.4.3判定規(guī)則a)不同真空度下吸附力波動不應(yīng)大于初始值的5%，循環(huán)測試后衰減率不應(yīng)大于3%；b)絕緣電阻在各真空等級下均不小于100MΩ;c)殘余氣體中活性氣體（O2、H2O）分壓總和不應(yīng)大于5×10-9Pa，無明顯顆粒污染。6長期可靠性試驗方法6.1高溫老化6.1.1加速條件加速時間應(yīng)為720h。6.1.2試驗方法試驗方法應(yīng)按下列規(guī)定執(zhí)行：a)試驗設(shè)備：高溫老化箱溫度為150℃±5℃;b)負(fù)載：連續(xù)吸附硅片，每8h更換1次，模擬實際工況；c)測試周期：每500h停機(jī)冷卻至常溫，測量吸附力、絕緣電阻、表面磨損量。6.1.3判定規(guī)則a)吸附力衰減率不應(yīng)大于初始值的10%；b)絕緣電阻不應(yīng)小于50MΩ;c)表面磨損量不應(yīng)大于0.1mm。T/TMACXXXX—202556.2常溫老化6.2.1試驗方案試驗方案應(yīng)按GB/T5080.7的規(guī)定執(zhí)行，采用定時截尾試驗，設(shè)定目標(biāo)失效率為0.1%/1000h。6.2.2試驗條件試驗條件應(yīng)按下列規(guī)定執(zhí)行：a)試驗環(huán)境：常溫、常壓；b)負(fù)載：連續(xù)吸附硅片，每4h切換吸附位置，模擬實際工況；c)試驗時間：720h。6.2.3終止條件終止條件應(yīng)按下列規(guī)定執(zhí)行：a)達(dá)到截止時間720h；b)出現(xiàn)失效，吸附力小于初始值的80%或絕緣電阻小于10MΩ。6.2.4判定規(guī)則a)失效數(shù)不大于1，應(yīng)判定為合格；b)失效