[发明专利]一种用于不锈钢管内壁的电解抛光设备

说明书

本发明提供一种不锈钢管内壁电解抛光设备，所述设备上端设有铜质阳极组架，所述铜质阳极组架的倾斜角度为5‑15°，在钢管的两端连接有延伸钢管，左端所述延伸钢管的左侧端部设有电解液分配器，所述电解液分配器与高扬程离心泵通过管路连接，右端所述延伸钢管的右侧端部开口且与收集器连接，在所述钢管内设有柔性阴极，在所述收集器的底部设有回流管与电解液槽相连接，所述电解液槽上端与所述高扬程离心泵的出口间设有卸压管路，在所述铜质阳极组架的右侧底部设有全自动控制主机和高频脉冲整流器。该设备结构紧凑，占地面积小，加工效率高，加工质量好，组件拆装更换方便，设备使用寿命长，有较好的经济效益。

技术领域

本发明涉及集成电路芯片制造技术领域，具体地涉及一种在集成电路芯片制造业输送超高纯度气体用的超高洁净度不锈钢管的内壁的电解抛光设备。

背景技术

在现代集成电路工业中，芯片特征线宽已经达到了纳米级别。因此，集成电路工业的高纯度气体的输送必须使用超高纯净度的316L不锈钢管。这类钢管的内壁必须经过高质量的电解抛光，内表面粗糙度须达到Ra 0.25微米甚至更低，否则，在粗糙的内壁上会粘附极微量的颗粒或者不纯物质，该类杂质的存在即可造成芯片的良率大幅下降。同时不锈钢管内表面目视检验要求必须非常光洁一致，且其内的表面抗腐蚀指标，如铬铁比、铬铁氧化物比、钝化层厚度必须达到半导体行业的国际标准。

集成电路工业所大量使用的电解抛光钢管尺寸小，长度长。钢管内径往往只有4毫米～10毫米左右，而单根钢管标准长度为6米，这就对加工工艺提出了较高的要求，在生产过程中也逐渐暴露出了很多的问题。

在现有技术中，对不锈钢管内壁进行电解抛光时，通常使用的方法是将一根与被抛光钢管几乎等长的导体伸入钢管中作为阴极，将钢管本体作为阳极，并在钢管中灌入电解抛光溶液后再通电抛光。这样的电解抛光工艺有几大严重缺陷:其一，由于整根钢管内表面同时在进行电解抛光，而细长的阴极导体结构能承受的电流是非常有限的，导致的结果是根本无法达到所需的电流密度，而且钢管的口径越小这个问题越严重。其二，电解抛光时阴极会析出大量气体，这些气体无法迅速排出，严重影响抛光效果；如果将被抛光工件水平放置又会导致气泡聚集于管壁的上半部分，而垂直放置则会导致气泡在上升过程中破裂于钢管内部。因此，这种方案不能较好适用于集成电路工业所需的小口径、长尺寸电解抛光管的生产。

之后也提出过将钢管水平布置的方案，具体的操作方法是将100毫米-200毫米活动式阴极沿钢管内部来回运动，同时设置电解抛光溶液循环装置，使电解抛光溶液在钢管内部循环流动以带走气泡，这一方法虽然可以在局部增大电流密度，但存在以下严重缺陷：

一、该种方案的抛光效果不良：当阴极运动方向与电解抛光溶液流向相反时会恶化气泡的流出效果，进而严重影响抛光质量。这种钢管水平布置的结构还容易出现电解抛光溶液无法充满整根管道的情况，继而导致局部无法正常电解。此外钢管的两个端口的电解质量难以控制，很难获得与钢管中段一样的电流密度与抛光时间，抛光效果很难达到半导体行业标准。

二、设备占地面积大：半导体工业所需电解抛光管的标准长度为6米，现有技术在进行电解抛光时将钢管水平横置，插入钢管内部的阴极与延长杆均为硬性长导体，这种结构特征决定了整体设备长度必须超过12米。同时，当前技术方案还要求每根钢管均配以单独的电解溶液循环装置，每套循环装置都包含一台耐酸高温泵以及变频调速装置。在空间有限的情况下，这样的布局难以做到同时生产较多数量的钢管，实际应用中基本只能做到同时生产两根钢管，成本高且效率很低，且设备所需长度过长，影响场地利用效率。