本发明涉及离子注入工艺腔体的研磨工艺。
背景技术：
离子注入机是集成电路制造前工序中的关键设备，离子注入是对半导体表面附近区域进行掺杂的技术，其目的是改变半导体的载流子浓度和导电类型。离子注入与常规热掺杂工艺相比可对注入剂量、注入角度、注入深度、横向扩散等方面进行精确的控制，克服了常规工艺的限制，提高了电路的集成度、开启速度、成品率和寿命，降低了成本和功耗。离子注入机由5部分组成：离子源、离子引出和质量分析器、加速管、扫描系统、工艺腔，而工艺腔由于需要真空条件下进行离子注入，因此离子注入工艺腔体的真空度要求很高，而目前工艺腔的真空度很难达到需求。
对离子注入工艺腔体进行光洁度的控制和优化是为了达到相对高真空密封的要求，对腔体内部进行研磨工艺的优化，减少表面杂质的残留，因为在高真空环境下，杂质及污垢会产生放气现象，放出的气体分子在真空的作用下，会膨胀到一定的程度使真空度下降，所以腔体光洁度越高，对真空度的保证也越好。
技术实现要素：
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供离子注入工艺腔体的研磨工艺，经处理后的腔体其粗糙度能达到Ra1.0至2.0的范围，减少表面波纹，放气量少，有效保证了腔体的真空度。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种离子注入工艺腔体的研磨工艺，包括如下依次工艺步骤：对腔体密封面的电解研磨、常压清洗、一次高压清洗、中和处理、二次高压清洗、蒸汽清洗、三次高压清洗、干燥；电解研磨工序中采用的电解液由质量百分比为60～70％的磷酸、20～30％的硫酸及3～10％的氢氟酸构成的混合液，电解温度为50℃±5℃，电解时间为10分～50分。腔体所用材质为SUS304不锈钢。
进一步的技术方案是，在电解研磨工序中，电解装置的直流电源是由可控硅整流器提供的，直流电源电压为15V，电流为35000A，对电解液加热的装置为2吨燃气锅炉。
进一步的技术方案是，在常压清洗工序中，采用自来水喷洒的方式对电解研磨后的腔体清洗；在所述一次高压清洗工序中，采用150Bar的自来水对腔体再次清洗；在所述中和处理中，采用质量分数为20％的碳酸氢钠对腔体进行中和处理；在所述二次高压清洗工序中，采用高压自来水对中和处理后的腔体清洗；在所述蒸汽清洗工序中，蒸汽为10Bar的水蒸气；在所述三次高压清洗工序中，采用的清洗介质为纯水，在所述干燥工序中，干燥温度为100℃～150℃。
进一步的技术方案为，在电解研磨工序之前还包括对腔体的粗抛机加工；在所述干燥工序后还设有对腔体的精细研磨工序。机加工后光洁度能达到3.2以上，接近1.6，但要求是0.8甚至更高。
进一步的技术方案为，在精细研磨工序中，精细研磨的方向平行与腔体横向，通过强光手电观察腔体表面纹理。机加工后其断面的纹理是圆形纹理，而达到横向的纹理才能更进一步提高腔体法兰面接合的密闭性，这样才能极大提高腔体的密封性，达到需要的真空度，采用强光手电一寸寸检查观看，发现纹理不是顺着腔体的则需要重新研磨。精细研磨不仅针对接合面如法兰面，还对密封槽也进行精细研磨，以保证密封槽槽壁的纹理是顺着腔体的。配合在高纯氩气中添加氢气的气保焊的焊接工艺能使得腔体的真空度达到5×10-10Pa。
本发明的优点和有益效果在于：其粗糙度能达到Ra1.0至2.0的范围，减少表面波纹，这样放气量少，更有效保证了腔体的真空度；机加工后其断面的纹理是圆形纹理，而达到横向的纹理才能更进一步提高腔体法兰面接合的密闭性，这样才能极大提高腔体的密封性，达到需要的真空度，采用强光手电一寸寸检查观看，发现纹理不是顺着腔体的则需要重新研磨。精细研磨还兼顾了密封槽内的表面纹理情况，更进一步保证了整个腔体的真空度。配合焊接工艺能使得腔体的真空度达到5×10-10Pa。
附图说明
图1是采用本发明精细研磨后的法兰面的纹理示意图；
图2是采用本发明精细研磨后的密封槽内壁的纹理示意图。
图中：1、法兰面；2、研磨后表面纹理；3、密封槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
本发明是离子注入工艺腔体的焊接工艺，包括对焊件依次进行如下工艺步骤：一、焊前对焊件的预处理；二、采用气体保护焊的方式对腔体焊件进行焊接；三、焊后对焊件的处理；其中步骤二中采用的保护气体为氩气与氢气的混合气体；在步骤二中将焊件焊接成腔体的过程中，腔体大气侧采用点焊方式。腔体大气侧的焊点呈条状，相邻焊点间的距离小于焊点的长度。在步骤一中，用丙酮清理焊件坡口及距坡口两侧30～50mm两侧范围内的污物，将真空腔体预热10℃，保证预热温度均匀。在步骤二中，焊接线能量控制在20～25kJ/cm，焊丝为ER316L，焊丝直径为φ1.6mm～φ2.5mm，焊接的工艺参数为：焊接电流200～250A、焊接电压：23～30V、焊接速度：30～35cm/min；钨极为铈钨极；钨极直径为φ3.2mm；气体保护焊的气体流量为15～20L/min。混合气体中氩气与氢气的质量比分别为93％及7％。在步骤三中，焊接收尾时，填满弧坑，延迟保护气时间，焊后进行渗透检测及通过紫外光检测杂质的蓝点试验。配合对腔体的电解研磨工艺以及无氧铜垫密封，真空度能达到很高的数值；离子注入工艺腔体的研磨工艺，包括如下依次工艺步骤：对腔体密封面的电解研磨、常压清洗、一次高压清洗、中和处理、二次高压清洗、蒸汽清洗、三次高压清洗、干燥；电解研磨工序中采用的电解液由质量百分比为60％的磷酸、30％的硫酸及10％的氢氟酸构成的混合液。在电解研磨工序中，电解装置的直流电源是由可控硅整流器提供的，直流电源电压为15V，电流为35000A，电解温度为50℃±5℃，电解时间为10分～50分，对电解液加热的装置为2吨燃气锅炉。在常压清洗工序中，采用自来水喷洒的方式对电解研磨后的腔体清洗；在所述一次高压清洗工序中，采用150Bar的自来水对腔体再次清洗；在所述中和处理中，采用质量分数为20％的碳酸氢钠对腔体进行中和处理；在所述二次高压清洗工序中，采用高压自来水对中和处理后的腔体清洗；在所述蒸汽清洗工序中，蒸汽为10Bar的水蒸气；在所述三次高压清洗工序中，采用的清洗介质为纯水，在所述干燥工序中，干燥温度为100℃～150℃。在电解研磨工序之前还包括对腔体的粗抛机加工；在所述干燥工序后还设有对腔体的精细研磨工序。在精细研磨工序中，精细研磨的方向平行与腔体横向，通过强光手电观察腔体表面纹理。
实施例二：
与实施例一的不同仅在于，电解液由质量百分比为70％的磷酸、20％的硫酸及10％的氢氟酸构成的混合液。混合气体中氩气与氢气的质量比分别为90％及10％。将真空腔体预热250℃，保证预热温度均匀。
实施例三：
与实施例一的不同仅在于，电解液由质量百分比为69％的磷酸、28％的硫酸及3％的氢氟酸构成的混合液。混合气体中氩气与氢气的质量比分别为99.99％及0.01％；将真空腔体预热100℃，保证预热温度均匀。
如图1、图2所示，法兰面1和密封槽3经本工艺处理后的研磨后表面纹理2示意图。
对比例一：
与实施例一的不同在于，电解液由质量百分比为70％的磷酸、30％的硫酸；混合气体中氩气与二氧化碳气体的质量比分别为80％及20％。
对比例二：
与实施例一的不同在于，电解液由质量百分比为60％的磷酸、40％的硫酸；混合气体中氩气与二氧化碳气体的质量比分别为85％及15％。
对比例三：
与实施例一的不同在于，电解液由质量百分比为65％的磷酸、35％的硫酸；混合气体中氩气与二氧化碳气体的质量比分别为78％及22％。
对各实施例及对比例进行相关参数的测定后列表如下(为便于列表，对比例用D表示，实施例用S表示)(参照GB/T 15862-2012：离子注入机通用规范)：
其中真空度的测定方法如下：对腔体连续抽气24小时，测定其压力的最低值，当压力变化值在0.5小时内不超过5％时，取测量仪读数最高值为极限压力值作为腔体的真空度。漏气率的测定参照GB/T 32218-2015：真空技术真空系统漏率测试方法。平面度及平行度的测定参照GB/T 1184-1996形状位置公差。粗糙度的测定参照GB/T 1031-1995表面粗糙度参数及其数值。
对于低于(10-7～10-8)Pa.m3.s-1标准空气漏率的分子漏孔，氦(分子量4)流过这样的漏孔比空气(分子量29)更快，即氦漏率对应于较小的空气漏率，根据等值标准空气漏率＝√(4/29)氦漏率＝0.37氦漏率能够得出空气漏率。由表中数值可知，采用本工艺制成的腔体其真空度能够达到超高真空(UHV)的状态。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。