JPS63185529A - 長尺細径管の内面電解研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半動体素子製造の分野等で利用される金属例
えばステンレス鋼製長尺細径管の内面電解研磨方法に関
するものである。

［従来の技術］ 半導体産業における材料技術の発展は著しいものがあり
、半導体素子の高性能化が進んでいる。

従って当該半導体素子を製造する為の技術分野において
も高性能化を保証し得る様な生産手段の確立が要請され
ている。

即ち半導体素子は微細構造からなるものである為僅かな
塵埃等によっても汚染あるいは損傷を受は易く、誤動作
や作動不良を起こす危険性が大きい。その為半導体素子
の製造に当たっては汚染や損傷の原因しなる塵埃等の混
入を極力防止すると共に既に混入している塵埃等につい
てはこれを除去する必要があり、高純度ガスや高純度水
による洗浄が入念に行なわれる。しかも最近の様に半導
体素子の集積化が増々進行しメガビット級の素子が出現
してくると洗浄条件は一層厳しいものとなり、洗浄用ガ
ス等の純度は勿論のこと、洗浄用ガス等を移送・供給す
る為の配管部材の品質についても厳しい規制が加えられ
、内面洗浄度の高い配管部材が望まれる様になっている
。

この様な配管部材としては耐食性が優れているという理
由からポリ塩化ビニル管等の有機材料製管が賞月されて
きたが、有機材料管の場合は管内面から微量に放散乃至
溶出されてくる有機成分が洗浄用ガス等の純度を低下さ
せるという問題があった。そこで成分放散の恐れがなく
且つ耐食性も良好なものとしてステンレス鋼管等の金属
材料管が注目されつつあり、本発明はこれらの処理技術
に関するものである。以下ステンレス鋼管を中心に説明
するが、他の金属材料についても同様に考えれば良い。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで高純度流体供給用ステンレス鋼管は、ます製管
工場側において可能な限りの清浄化努力が払われ、半導
体製造工場側においてもこれを更に洗浄してから使用す
るのが一般的であるが、製管工程において管内面に付着
した不純物粒子や不純物イオンは洗浄によってこれを完
全に除去することは不可能である。その為高純度流体を
流通させた時に残留付着分が徐々に遊離して高純度流体
の純度を低下させるという問題がある。これを予防する
には上記不純物粒子やイオンが付着しにくい様な管材と
して仕上げておくことが必要になり、その為には内面粗
度ができる限り細かく且つ清浄度の高いステンレス鋼管
の提供が強く望まれ、冷間加工１機械研磨、化学研磨等
の手段によって管内面の平滑化がはかられている。

しかしながらこれらの手段によって得られる管内面の平
滑度は未だ十分なものではなく、特に最近の半導体素子
のメガビット化には到底対応し得るものではなかった。

そこで本出願人は前記化学研磨等の手段では得ることの
できない最大内面粗さくＲｍａｘ）が１μｍ以下殊に０
．３〜０．７　ｕ　ｍのステンレス鋼管の製造法につい
て研究を重ね、電解研磨法による内面清浄化に成功し、
先に特許出願した。

即ち該出願方法は陽極であるステンレス鋼管内に電解液
を流しつつ管内に先端部のみを露出させた絶縁被覆陰極
棒を挿入し、該陰極棒を管軸方向に移送させて管内面の
精製膜の薄い凸部を優先的に電解するものであり（電解
研磨における粘液層効果）、これによって所望とする内
面粗度のステンレス鋼管を得ることに成功している。

しかるに上記方法の通用可能対象は甘いぜい属インチ（
６，３５ｍｍ＋　）程度の細径管までであり、これより
細い場合には電解に伴なって発生するガスの放散が悪く
なったり、陰極棒をより細径化する必要が生じて曲がり
易くなり管軸方向への移送が困難になる等の問題が発生
し、電解研磨状態の悪化あるいは研磨不能の事態に陥入
る。尚管内径が％インチ程度より細い管では化学研磨等
の手段を行なっても満足できる品質を得ることはできな
い。本発明はこうした事情に着目してなされたものであ
って、長尺細径管の内面を十分に電解研磨することので
きる様な方法を提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ しかして本発明方法とは、中間位置に部分的な露出部を
残して絶縁材料を被覆してなる陰極ワイヤを、電解液を
流通させた長尺細径管内に緊張状態で挿通し、長尺細径
管若しくは陰極ワイヤ管軸方向に相対的に移送させつつ
電解を行なう点に要旨が存在するものである。

［作用コ 細径管殊に長尺の細径管になると、管内流路が狭隘であ
るので電解液の円滑な流通が難しいものとなる。従って
管内流路に挿通する陰極棒は管内流路をできるだけ広く
残し得るものであることが要請され、陰極棒も極力細く
することが必要となる。その結果陰極棒は剛性を維持す
ることができず曲がり易くなって管内面との内面との接
触（短！？ｉ）を生じ電解研磨が不可能になることもあ
る。

即ちこの様な細径陰極棒に対しては先願方法における管
軸方向移送方式（陰極棒の一端を支持して管軸方向に移
送する方式：リニアウェイ方式）の採用が実質上困難で
ある。尚陰極棒先端の導体露出部に短絡防止用の絶縁物
をスペーサーとして取付けるということも考えられない
ではないが、陰極棒の曲がりがなくならないので陽極−
陰極間距離が不確定となり管内面の均一な電解研磨は望
み得ない。

本発明者等はこうした事態を憂慮し全く新しい陰極Ｂ送
力式等について検討を重ねた結果、前記構成に示される
電解研磨方法を完成した。

本発明においては被処理管の細径化並びに長尺化に伴な
って陰極棒も細径・長尺化されることから、陰極棒を剛
直な棒状体で構成することは困難であると考え、思いき
ってワイヤ状のものに変更することとした。即ちワイヤ
状陰極を長尺細径管内に挿入すると共にその両端を把持
して緊張させることによって直線性を確保し、該緊張状
態のまま長尺細径管内を管軸方向に相対的に移送させる
こととしている。移送の形式は長尺細径管を固定して陰
極ワイヤを移送するのが一般的であるが、反対に陰極ワ
イヤを緊張固定したまま長尺細径管を移送する方式を採
用してもよい。

他方本発明の陰極ワイヤは、上記移送方式を採用してい
るので導体部を全面的に露出させておく必要がなく、絶
縁性材料を被覆すると共にその一部を露出すれば足り、
従って陽・陰間の短絡事故を生じる恐れはほぼ完全にな
くなった。尚導体露出部の位置については特段の制限は
ないが陰極ワイヤの長さ方向中間位置とすることが好ま
しく、必要であれば２力所以上に分けて露出部を設ける
こともできる。

本発明の基本構成は上記の通りであって、絶縁性材料で
被覆した陰極ワイヤの全外径は、長尺細径管内に電解液
流通空間を確保する点からすれば細い方が望ましいこと
は前に述べた通りである。

しかし電気抵抗が大きくなり過ぎるのも好ましくないの
で電極面積はある程度大きくすることが望ましい。結局
両者の兼ね合いから長尺細径管の内径を考慮して陰極ワ
イヤ全外径を決定する必要があり、例えば内径が１．７
８ｍｍ＋の長尺細径管の場合には０．６　ｍｍ＋程度が
最適である。又絶縁被覆厚さは絶縁性を確保し得る範囲
でできる限り薄くすることが望まれ、例えば０．６　ｍ
ｍすの陰極ワイヤにおいては導体径が０．４　ｍｍ＋　
、絶縁被覆厚さが０　、１ｍｍ程度が標準となる。とこ
ろで本発明においては被処理管がある程度長い（４ｍ程
度が多い）為、陰極ワイヤを緊張させてはいても若干の
たわみは避けられない。即ちワイヤの直線性を高める為
に余り大きな張力で緊張させるとワイヤ径が細い為に引
き伸ばされたり破断する恐れが大きく張力付与にも限度
があるからである。一方長尺陰極管内には電解液を高速
で流す為液の流れによる振動が発生するし、更にワイヤ
を移送する方式の場合はワイヤの振動を皆無とすること
ができない。これらの結果導体露出部が管内面に接触す
ることも有り得ると考えておくことは必要である。そこ
で該露出部は絶縁被覆を間欠的に残した様な、即ち非連
続の露出部とすることが望まれる。そして上述した様な
ワイヤのたわみを考慮すると露出部に残される絶縁被覆
部の厚みをできる限り大きくしたり何らかのスペーサー
を付加的に被覆することも考えられるが、電解液の流れ
に対して障害となることは避けなければならないので結
局ワイヤ絶縁層厚さと同等とすることになり、残存間隔
を調整して露出部の接触を防止することになる。又露出
部の合計長さ即ち陰極面積は、陰極ワイヤの細径化によ
ってあまり大きな電流を流せなくなったこと、並びに所
定の電解電流密度（８５〜１００Ａ／ｄｍ２）を確保す
る必要のあること等から制限され、陰極ワイヤ径の陰極
電解露出部合計約１００〜１５０１ｍとすることが望ま
れる。さらに陰極ワイヤ径及び露出部長さが上記の如く
制限される為露出部にはできるだけ通電性の良い材質を
選択することが望ましく、例えば銅ワイヤの表面に銀め
っきを施したもの等が推奨される。

［実施例］ 以下本発明方法を実施例図面に基づいて詳述する。

第１図は多連式電解研磨装置を示す平面図、第２図は同
側面図、第３図は電解液導入装置の拡大説明図であり、
１は巻取りドラム、２は電解液導入装置、３はサプライ
ドラムを夫々示している。

尚上記電解研磨装置は３ラインが並列され、巻取りドラ
ム１及びサプライドラム３は夫々同軸的に配列されてい
るが、以下の説明ではこのうち１ラインだけを採りあげ
ることとする。

第１〜３図における被処理管Ｐは、電解液導入装置２の
チャッキング部４と巻取りドラム１側に設置された管支
持部５の間に架設されると共に、予めサプライドラム３
に巻回された絶縁被覆陰極ワイヤＷの先端が電解液導入
装置２の軸心位置を経て被処理管Ｐ内を通り、巻取りド
ラム１に係止されている。尚陰極ワイヤＷの先端並びに
終端の係止については、該先端並びに終端の絶縁層を剥
離し、導電性材料（例えば銅合金）で形成された巻取り
ドラム１及びサプライドラム３の挟着部に挟み込む形態
をとっている。又中間位置適所の絶縁被覆を２カ所に亘
り剥離している。そして各ドラムのフランジ部には通電
ブラシ６が当接されており、又サプライドラム３には巻
戻し用のハンドル８が設置されている。その他７は軸受
を示し、電解液導入装置２に付設された駆動装置９によ
って被処理管Ｐを回転させる構造がとられている。

上記電解研磨装置を使用して被処理管Ｐ内面の電解研磨
を行なうに当たっては、駆動装置９によって被処理管Ｐ
を回転させつつ電解液導入装置２から被処理管Ｐ内に電
解液を導入し、巻取ドラム１及びサプライドラム３を夫
々矢印方向に回転させながら電解を行なう、この結果陰
極ワイヤＷの走行即ち陰極ワイヤの部分的導体露出部の
移行に伴ない、被処理管Ｐ内面は図面上右側から順に電
解研磨される。こうして陰極ワイヤＷの導体露出部が被
処理管Ｐを通り抜けると巻取りドラム１のクラッチ１０
を離脱させて巻取りを停止すると共にサプライドラム３
のブレーキを作動させてサプライドラム３の回転を止め
、同時に電解を停止する。次いでサプライドラム３のブ
レーキをはずした後、ハンドル８を矢印Ｂ方向に回転さ
せて陰極ワイヤＷを巻戻す、以下同じ操作を繰返して所
定の内面粗度の電解研磨管Ｐを得る。尚１回の操作で所
定の内面粗度が得られる場合はその時点で操作を停止す
ればよい、電解研磨が終了すると巻取りドラム１の挟着
部を開放して陰極ワイヤＷの先端をサプライドラム３側
まで巻戻し、電解研磨管Ｐを未処理管と交換して次の操
業に移る。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、長尺細径管の内面
を十分に・電解研磨することができ、半導体分野におけ
る要請［最大内面粗さく　ＲＩＩＩａｘ）　１μｍμｍ
以下溝足する長尺細径金属材料管を市場に提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に通用される電解研磨装置を示す平面図
、第２図は同側面図、第３図は電解液導入装置の拡大説
明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中間位置に部分的な露出部を残して絶縁性材料を被覆し
   てなる陰極ワイヤを、電解液を流通させた長尺細径管内
   に緊張状態で挿通し、長尺細径管若しくは陰極ワイヤ管
   軸方向に相対的に移送させつつ電解を行なうことを特徴
   とする長尺細径管の内面電解研磨方法。