电子工艺设备技术性能指标提出方法及内容研究

由于电子工艺设备大多具备高价值的特点，技术性能指标内容的完整性和准确性是保证设备满足使用要求的核心。工艺设备技术性能指标是根据工艺技术及使用环境的具体要求转化而来。
首先，用户需要明确的是工艺技术指标要求绝对不等同于对工艺设备的技术性能指标要求，需要将工艺技术指标要求有效转化为对工艺设备的技术性能指标要求；其次，用户必须明确电子工艺设备的使用环境，在同样的工艺技术指标条件下，使用环境的差别，会导致对工艺设备的技术性能指标要求存在巨大差别。
用户提出完整和准确的电子工艺设备技术性能指标内容，是一项复杂的工作，要求专业技术水平高、综合知识能力强。目前，很多电子工艺设备用户在提出设备技术性能指标时，通常存在未将工艺技术及使用环境要求有效转化为工艺设备的技术性能要求，造成对工艺设备的技术性能指标内容因素不完整、关键技术要求不够科学合理、工艺设备的使用环境制约缺失等现象，造成购买的电子工艺设备不能完全满足工艺技术要求或性价比不高的情况。因此，有必要对电子工艺设备技术性能指标的提出方法和完善内容进行研究。
1 性能指标提出方法研究
提出电子工艺设备技术性能指标是具有不同阶段的连续性工作，这种连续性工作组成一个完整过程，通常可以分为：准备、正式提出、专家评审及修改完善三个阶段。
1.1 提出性能指标的准备阶段
购买电子工艺设备是为了配置在工艺线上，完成电子产品制造中的特定工序工艺目标。
首先，分析工艺路线。将电子产品制造的工艺路线方案用流程图方式表示出来，认真分析清楚选择的工艺路线方案，然后深入研究拟购电子工艺设备的本工序可选择的各种工艺方法，并针对不同工艺方法对工艺路线方案、本工序的上下工序影响进行仔细分析研究。
第二，将工艺技术指标要求转化为电子工艺设备技术性能指标。通过对拟购电子工艺设备的本工序各种可选择工艺方法的仔细分析研究，在保证与工艺路线方案及上下工序有机衔接基础上，对可选择的工艺技术方法提出相应工艺技术指标要求，然后将工艺技术指标要求转化为对应的电子工艺设备技术性能指标要求，如：磁控溅射设备，工艺技术要求的膜与基片之间的附着力需要转化为磁控溅射设备的真空度指标以及对基片表面的清洁度要求。
第三，分析使用环境要求。电子工艺设备使用环境不同，对设备的选择自然存在巨大差异。对于纯科研环境使用的设备，由于存在进行不同条件下科研实验的要求，设备需要经常进行参数等调整，因此，广泛的适应性和耐用性是第一要务；对于科研试制兼小批量生产环境使用的设备，由于既需要进行不同环境下的科研试验，同时也需要有小批量的生产能力，因此，良好的可扩展性、耐用性、运行的稳定性和适当的批生产能力平衡是第一要务；对于大批量生产环境使用的设备，由于存在工作期间不能停机的要求，无故障连续运行能力和良好售后服务保障为第一要务。用户应该将这些不同环境使用特征要求转化为对应的工艺设备技术性能指标及条件要求。如：磁控溅射设备，在满足工艺技术要求前提下，针对科研环境使用的关键要求是基片尺寸的良好可扩展性和不同基材的广泛适应性，至于无故障连续运行能力则放在较次要地位；针对大批量生产环境使用的关键要求是无故障连续运行能力，至于良好可扩展性和广泛适应性则基本不做特别要求。
第四，进行市场调研。成立调研工作组，对可供选择的电子工艺设备进行广泛的市场调研。调研考察制造厂商的商誉度、制造车间环境、标准执行体系、质量控制体系、生产规模、制造的电子工艺设备先进性和质量可靠性、人机工程应用、制造商在同行业地位、制造的电子工艺设备在同类产品中的地位、设计制造团队情况、售后服务团队实力、已售电子工艺设备在用户中的声誉、对外协作链条等内容；到同类用户单位调研同类电子工艺设备的人机效果、使用的简洁性、运行稳定性、对工艺技术要求的适应性及扩展性、无故障工作时间、使用效率、运行成本、安全性、售后服务保障能力等内容；对新工艺技术，寻找典型制造商及设备进行工艺试验，通过工艺试验，将此工艺技术要求有效转化为对电子工艺设备的技术性能及条件要求。
第五，对市场调研情况进行详细整理分类。用表格方式将电子工艺设备制造商的综合实力、领先领域及技术、设计开发及制造能力、质量标准体系完整性、技术支撑及售后服务保障能力等内容；各型号设备人机环境、先进性、运行稳定性和可靠性、工艺技术的适应性和扩展性、耐用性、产能、运行成本及安全性等内容分别列出，进行比较分析并排名，然后撰写详细的调研报告。
1.2 正式提出性能指标阶段
根据使用环境，按照保证工序良品率，工艺简洁性、一致性、重复性、批产性、效率、经济性等特征的工艺技术要求，结合电子工艺设备人机效果、工艺适应性和扩展性、运行可靠性和稳定性、投资成本及生命周期内综合效益等统筹平衡，以具有最佳效率和经济效益为原则，选定最有利的工艺技术方法，以此确定电子工艺设备类型。然后将工艺技术要求有效转化为对电子工艺设备的具体技术性能指标和条件要求。工艺技术要求有效转化为电子工艺设备技术性能要求时，要以技术可靠及先进性、工艺技术适用性、短期效益与长期效益的综合平衡为原则，既要防止仅考虑技术不考虑经济效益的高配低用现象，又要防止仅考虑电子工艺设备直接投资成本不考虑技术可靠先进性和使用寿命周期内的综合效益现象。
这里要特别强调对电子工艺设备使用环境的重视，环境差异会造成对电子工艺设备要求的差异，如光刻工序，若光刻0.18 μm 线条，针对科研环境使用通常选用电子束曝光方式，而针对大批量生产环境使用一定是选用步进式曝光方式。这两种曝光方式的工艺设备无论是技术性能还是直接投资成本方面都存在巨大差异。
1.3 专家评审及修改完善阶段
电子工艺设备技术性能指标和条件要求是一个非常复杂的综合性技术文件，为了确保技术性能指标和条件要求的正确性和完整性，组织专家进行评审是一个不可缺少的环节。
专家评审内容：文件中的工艺技术方法选择是否正确？电子工艺设备类别选择是否符合使用环境要求？电子工艺设备技术性能和条件要求与工艺技术的最佳匹配性、技术性能指标的完整性、技术条款的科学合理性、技术因素描述的准确性、技术支撑和售后服务要求的合理性等。
专家评审不仅是发现文件中工艺选择正确性和使用环境匹配性、提出的工艺设备技术性能指标缺项、匹配性、科学合理规范等问题，而且也是对该文件质量的有效检验。若用Q 表示文件的质量高低，则Q=（E -ΔE / E）×100%（E- 提交评审文件包含的技术因素，ΔE- 专家评审提出需要进行补充完善修改的技术因素），当Q= 100%时，说明文件编写质量完美，专家未提出需要补充完善修改的因素；当Q＜100%时，说明提交专家评审的文件需要补充完善修改，Q 越小说明需要补充修改完善的因素越多，文件质量越差。一般Q≥98%判定为优秀，96%≤Q＜98%判定为良好，94%≤Q＜96%判定为合格，Q＜94%判定为不合格。
专家评审完成后，形成专家组意见，责任团队按此进行认真仔细梳理修改完善，形成正式的电子工艺设备技术性能指标及条件要求技术文件。
2 性能指标的内容研究
2.1 技术性能指标的组成
电子工艺设备技术性能指标一般包含下列8方面：用途、主要组成及功能要求、详细技术性能指标、使用水电气能源条件要求、安装场地条件要求、环境保护和节能减排要求、设备验收的具体项目和指标要求、安装调试及技术培训和售后服务要求。
2.2 电子工艺设备的用途
用户需清晰准确描述电子工艺设备的用途。在相同工序，不同电子产品对电子工艺设备的具体要求存在差异，给电子工艺设备制造商清晰准确的设备用途信息，使他们能提供与用途完全匹配的设备。如单面光刻机和双面光刻机均是用来制作线条的，但它们的用途存在巨大差异；又如涂胶显影机，针对具有压电特性材料的铌酸锂等基片，需要在设备中配置去电子云装置，一般硅材料就不需要。
2.3 设备主要组成及功能要求
电子工艺设备主要组成决定设备的完整性，主要功能决定设备的结构选择、工艺适用性、经济性、可靠性等方面。功能需要详细描述，因为功能不能全用量化技术指标表示，技术指标是对部分关键功能优劣的具体量化。因此，用户对设备功能的描述要完整、清晰、准确。确定工艺设备主要组成，是确保设备满足使用要求的基础，更是支持采用高新、节能环保技术，保证工艺设备使用的可持续性、经济合理性、可扩展性、可维护性、有效使用寿命的必然要求。电子工艺设备组成一般包含：机械部分各单元、电器部分各单元、控制部分各单元等。
2.4 设备的详细技术性能指标
电子工艺设备详细技术性能指标是技术文件的核心，是保证设备与工艺技术要求完全匹配、具有良好经济运行性、可靠性、维护维修简洁方便性等的关键保障。工艺设备技术性能指标写得越详细、完整、准确，设备各种定位就越清晰准确，与工艺技术及使用环境要求的匹配性就更加完美。详细技术性能指标应包含：设备的结构要求、控制方式、工作方式、有效工作尺寸范围、精度、重复性、一致性、稳定性、可靠性、工艺适用范围、与工艺有关的溶液和溶质、时间节拍、无故障工作时间、质量标准和计量体系、故障报警形式、安全性要求等内容。
2.5 使用水、电、气等能源条件要求
水、电、气等能源条件往往不受用户所控，国家标准和市政条件将其限制在一定范围。因此，尽量按照国家标准和市政规范，明确提出电子工艺设备使用水、电、气等能源条件，避免进行重大改造增加更多投资成本。
2.6 安装场地对设备的要求
对于用户来说，电子工艺设备的安装场地是已经确定好的，应明确提出安装条件对设备的制约要求，防止对场地进行重大改造以满足设备进场和安装，增加投资成本。一般需要明确工艺设备的长×宽×高尺寸、重量、抗微震等要求。
2.7 满足环境保护和节能减排的要求
根据国家环保、节能减排的法规和标准，对电子工艺设备提出相应的要求，确保设备属于环保节能型，满足国家强制标准要求。
2.8 验收的具体内容及指标要求
电子工艺设备验收一般分为预验收和终验收两阶段。
预验收在设备制造工厂进行，一般工艺设备由制造商自行组织，复杂设备由制造商和用户共同进行。预验收的目的是使电子工艺设备发货前，各种状态达到最佳以满足合同规定的技术性能要求，同时对预验收中发现的问题进行及时方便处理，为最终验收创造良好条件。最终验收是在使用场地安装完成后，移交用户前，按照规定内容所进行的各种测试、试验及运行，以确保移交用户时工艺设备的完整性和良好的运行性。设备验收是特别重要的阶段，因此，根据预验收和最终验收不同目的，在技术性能指标文件中必须详细列明两阶段验收的具体内容和指标、验收方法、计算方式等，达到验收目标的具体标志，未达到目标的处理办法。最好用表格方式列明验收内容，这样显得更简洁、清晰、准确。
预验收以设备自身的结构和性能指标考核为主，主要内容是工艺设备的结构强度检测、功能完善性、主要指标和精度、重复性、一致性、运行状态、工艺适应性、工艺精度等方面。技术文件中必须规定制造商自行组织预验收时，需要制作可追溯的有效记录文件。
终验收是设备安装调试和人员培训工作完成后，正式移交用户时进行的验收工作，验收内容需要全面、详细，预验收过的内容也要重新验收一遍。终验收需要有电子工艺设备供方代表和用户代表共同签订具有法律效力的详细记录和协议。
对于未达到验收标准的项目处理办法、正式验收时间计算日、设备保修计算起止时间等内容必须明确。设备机械结构、电器、控制原理图、操作手册、维修手册等均应作为验收内容。
2.9 安装调试和技术培训及售后服务要求
安装调试和技术培训是电子工艺设备在使用现场的核心内容，是保证设备正常、良好运行的关键工作。用户必须清晰准确提出安装调试和技术培训的具体要求，一般包含：供方到用户现场进行安装调试和技术培训的工程师类别及等级、工程师人数、工作天数、完成的工作内容、开始对用户技术人员（操作人员、维修维护人员等各多少名）进行培训的时间等方面。培训的具体内容应含设备的构成、原理、功能、使用工艺范围、特别注意事项、基本操作及高级操作、工艺制作、日常运行管理、日常维护、故障诊断及排除，对外围条件的保障要求等。
售后服务是电子工艺设备的重要条件，要求设备百分之百不出故障是不科学的，应该提出设备的无故障工作时间，关键是用户提出工艺设备出现故障后，设备供应方需在短时间内消除故障，不影响设备完成科研生产任务。用户需要提出设备移交后，设备制造商对设备出现故障后的反应速度、到达现场排除故障的时间、涉及零部件更换的时间要求、在规定时间内未完成故障排除的处罚办法、针对复杂电子工艺设备每年的日常巡检次数和内容及工作时间等内容。
3 结束语
总之，提出电子工艺设备技术性能指标和条件是一个非常复杂、具有高难度的工作，用户应该组织设计、使用、维修等技术人员组成团队负责对工艺技术和电子工艺设备进行研究，尽量提出科学完善、与工艺技术和使用环境要求完全匹配的技术性能指标体系。