(57)【要約】【課題】基板の裏面を保持部で保持するとともに該基板の裏面に電極を接触させて該基板を処理する装置において、該基板の裏面に対して該電極を確実に密着させる。【解決手段】陽極化成槽２１１の底部には、円形の窪み２１１ａが設けられている。窪み２１１ａには下部電極２２２が配置され、下部電極２２２の上にはプラス電極２２１が固定されている。すなわち、プラス電極２２１は、下部電極２２２を介して陽極化成槽２１１に固定されている。窪み２１１ａの周囲には吸着パッド２５１が配置されている。吸着パッド２５１の吸着面とプラス電極２２１の接触面とは同一面内にある。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極化成装置であって、
処理対象の基板の裏面に接触して該基板を保持する保持部と、
該基板に対向させて配置されるマイナス電極と、
該基板と前記マイナス電極との間に電解質溶液を満たすための陽極化成槽と、
前記陽極化成槽の内側に固定されるプラス電極と、
を備え、前記プラス電極は、該基板の裏面に接触する接触面を有することを特徴とする陽極化成装置。
【請求項２】
前記保持部は、基板を吸着保持する吸着部材を含み、前記吸着部材は、柔軟性を有することを特徴とする請求項１に記載の陽極化成装置。
【請求項３】
前記吸着部材は、基板の吸着動作に伴って変形するように構成されており、該基板は、その裏面が前記プラス電極に接触した状態で前記吸着部材によって保持されることを特徴とする請求項２に記載の陽極化成装置。
【請求項４】
前記保持部は、
基板を吸着保持する吸着部材と、
前記吸着部材の位置を規定するように配置された柔軟性部材と、
を含み、前記柔軟性部材は、前記吸着部材による基板の吸着動作に伴って前記吸着部材が移動して基板の裏面が前記プラス電極に接触することを許容する柔軟性を有することを特徴とする請求項１に記載の陽極化成装置。
【請求項５】
前記保持部は、環形状を有し、前記プラス電極は、前記保持部の内側に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の陽極化成装置。
【請求項６】
基板を前記保持部から引き離して前記陽極化成槽の外に移動させる駆動機構を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の陽極化成装置。
【請求項７】
前記駆動機構は、前記プラス電極から前記マイナス電極に向かう方向に基板を押して該基板を陽極化成槽の外に移動させるピンを有することを特徴とする請求項６に記載の陽極化成装置。
【請求項８】
前記保持部は、実質的に水平に基板を保持することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の陽極化成装置。
【請求項９】
基板に陽極化成処理が施された後に、該基板を洗浄すべく該基板に洗浄液を供給する機構を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の陽極化成装置。
【請求項１０】
基板に付着した液体を除去する機構を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の陽極化成装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の陽極化成装置を用いて基板を陽極化成することを特徴とする陽極化成方法。
【請求項１２】
基板製造方法であって、
請求項１１に記載の陽極化成方法に従って基板の表面に多孔質層を形成する工程と、
前記多孔質層上に少なくとも半導体層を有する第１の基板を作成する工程と、
前記第１の基板の前記半導体層側の面に第２の基板を結合させて結合基板を作製する工程と、
前記多孔質層の部分で前記結合基板を２枚の基板に分離する工程と、
を含むことを特徴とする基板製造方法。
【請求項１３】
基板処理装置であって、
処理対象の基板の裏面に接触して該基板を保持する保持部と、
該基板に対向させて配置される第１電極と、
該基板と前記第１電極との間に電解質溶液を満たすための陽極化成槽と、
前記陽極化成槽の内側に固定される第２電極と、
を備え、前記第２電極は、該基板の裏面に接触する接触面を有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の基板処理装置を用いて基板を処理することを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陽極化成装置及び陽極化成方法、基板製造方法、並びに、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多孔質シリコンは、Ａ．Ｕｈｌｉｒ及びＤ．Ｒ．Ｔｕｒｎｅｒにより、弗化水素酸の水溶液中において単結晶シリコンを正電位にバイアスして、これを電解研磨する研究の過程で発見された。
【０００３】
その後、多孔質シリコンの反応性に富む性質を利用して、該多孔質シリコンをシリコン集積回路の製造の際の素子分離工程に応用する検討がなされ、多孔質シリコン酸化膜による完全分離技術（ＦＩＰＯＳ：　Ｆｕｌｌ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ　ｂｙ　Ｐｏｒｏｕｓ　Ｏｘｉｄｉｚｅｄ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）等が開発された（Ｋ．Ｉｍａｉ，Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　２４，　１５９，１９８１）。
【０００４】
また、最近では、多孔質シリコン基板上にシリコンエピタキシャル層を成長させて、該基板を酸化膜を介して非晶質基板や単結晶シリコン基板に貼り合せる直接接合技術等への応用技術が開発された（特開平５−２１３３８号公報）。
【０００５】
その他の応用として、多孔質シリコンは、それ自体が発光するフォトルミネッセンスやエレクトロルミネッセンス材料としても注目されている（特開平６−３３８６３１号公報）。
【０００６】
シリコン基板に陽極化成により多孔質シリコン層を形成する陽極化成装置が特開２０００−２７７４７８号公報に開示されている。図１は、特開２０００−２７７４７８号公報に開示された陽極化成装置を部分的に抜き出して記載した図である。特開２０００−２７７４７８号公報に開示された陽極化成装置は、底部に開口部を有しその周囲に吸着パッド５０７を有する陽極化成槽５０５と、処理対象の基板５００の上方に配置されるマイナス電極５０１と、基板５００の下面に押し当てられるプラス電極５０２を有する。
【０００７】
基板５００にプラス電極５０２を接触させるとともに基板５００の上方にマイナス電極５０１を配置し、陽極化成槽５０５内に電解質溶液５０６を満たした状態で、プラス電極５０２とマイナス電極５０１との間に電流を流すことにより、基板５００のマイナス電極５０１側の面が陽極化成により多孔質化され、多孔質シリコン層が形成される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２７７４７８号公報
【発明が解決しようとする課題】
特開２０００−２７７４７８号公報に開示された上記の陽極化成装置では、基板に均一な多孔質層を形成するためには、プラス電極５０２の全面を基板５００の下面に密着させるべきである。また、基板５００と吸着パッド５０７との間から電解質溶液が漏れることは好ましくない。このような要求は、プラス電極５０２の昇降機構の加工精度を高めることにより満たすことができる。
【０００９】
しかしながら、プラス電極５０２の昇降機構の加工精度が悪い場合には、図２に強調して示したように、プラス電極５０２の全面を基板５００に密着させることができない。このような陽極化成装置において、プラス電極５０２の全面を基板５００に密着させるために、基板５００に対するプラス電極５０２の押しつけ力を強くすると、図３に強調して示すように、基板５００の一部が吸着パッド５０７から離れて、その部分から電解質溶液が漏れ出す可能性がある。
【００１０】
すなわち、吸着パッドで基板の裏面を吸着して該基板を保持するともにプラス電極を駆動して該基板の裏面に接触させる上記のような陽極化成装置においては、プラス電極を高精度に位置決めしなければ、該基板の保持不良を起こすことなく該基板にプラス電極を確実に密着させることは難しい。
【００１１】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えば、基板の裏面を保持部で保持するとともに該基板の裏面に電極を接触させて該基板を処理する装置において、該基板の裏面に対して該電極を確実に密着させることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、陽極化成装置に係り、該装置は、処理対象の基板の裏面に接触して該基板を保持する保持部と、該基板に対向させて配置されるマイナス電極と、該基板と前記マイナス電極との間に電解質溶液を満たすための陽極化成槽と、前記陽極化成槽の内側に固定されるプラス電極とを備え、前記プラス電極は、該基板の裏面に接触する接触面を有する。
【００１３】
本発明の好適な実施の形態によれば、例えば、前記保持部が基板を吸着保持する吸着部材を含み、前記吸着部材が柔軟性を有することが好ましい。ここで、前記吸着部材は、基板の吸着動作に伴って変形するように構成されており、該基板は、その裏面が前記プラス電極に接触した状態で前記吸着部材によって保持されることが好ましい。
【００１４】
或いは、前記保持部は、基板を吸着保持する吸着部材と、前記吸着部材の位置を規定するように配置された柔軟性部材とを含み、前記柔軟性部材は、前記吸着部材による基板の吸着動作に伴って前記吸着部材が移動して基板の裏面が前記プラス電極に接触することを許容する柔軟性を有することが好ましい。
【００１５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記保持部は、環形状を有し、前記プラス電極は、前記保持部の内側に配置されることが好ましい。
【００１６】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記装置は、基板を前記保持部から引き離して前記陽極化成槽の外に移動させる駆動機構を更に備えることが好ましい。ここで、前記駆動機構は、前記プラス電極から前記マイナス電極に向かう方向に基板を押して該基板を陽極化成槽の外に移動させるピンを有することが好ましい。
【００１７】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記保持部は、実質的に水平に基板を保持することが好ましい。
【００１８】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記装置は、基板に陽極化成処理が施された後に、該基板を洗浄すべく該基板に洗浄液を供給する機構を更に備えることが好ましい。
【００１９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記装置は、基板に付着した液体を除去する機構を更に備えることが好ましい。
【００２０】
本発明の第２の側面は、上記の陽極化成装置を用いて基板を陽極化成する方法として捕らえることができる。
【００２１】
本発明の第３の側面は、基板製造方法に係り、該方法は、上記の陽極化成方法に従って基板の表面に多孔質層を形成する工程と、前記多孔質層上に少なくとも半導体層を有する第１の基板を作成する工程と、前記第１の基板の前記半導体層側の面に第２の基板を結合させて結合基板を作製する工程と、前記多孔質層の部分で前記結合基板を２枚の基板に分離する工程とを含む。
【００２２】
本発明の第４の側面は、基板処理装置に係り、該装置は、処理対象の基板の裏面に接触して該基板を保持する保持部と、該基板に対向させて配置される第１電極と、該基板と前記第１電極との間に電解質溶液を満たすための陽極化成槽と、前記陽極化成槽の内側に固定される第２電極とを備え、前記第２電極は、該基板の裏面に接触する接触面を有する。
【００２３】
本発明の第５の側面は、上記の基板処理装置を用いて基板を処理することとして捕らえることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２５】
図４は、本発明の好適な実施の形態の陽極化成装置（基板処理装置）の構成を示す図である。この実施の形態の陽極化成装置２００は、陽極化成処理、洗浄処理、乾燥処理を含む一連の処理を実施することができる。従って、この陽極化成装置２００によれば、陽極化成処理、洗浄処理及び乾燥処理を個別に実施するために各装置間で基板を搬送する必要がないため、例えば、１）生産性が高く、２）基板を落下させる可能性がなく、また、３）装置の小型化が可能である。
【００２６】
陽極化成装置２００は、処理対象の基板１００を水平に支持して処理するように構成されている。従って、この陽極化成装置２００によれば、例えば、基板を水平に保持して搬送する搬送ロボットから基板１００を受け取る場合において、基板１００を回転（例えば、垂直にする）させることなく、その基板に一連の処理を施すことができるため、基板１００を操作する効率を向上させることができる。ただし、本発明は、基板をその面が鉛直方向に沿うように配置して処理する装置にも適用可能である。
【００２７】
陽極化成装置２００は、絶縁材料で構成された陽極化成槽２１１を有する。陽極化成槽２１１は、支持部材２１２により支持台２１３上に支持されている。陽極化成槽２１１は、その底部に円形のプラス電極２２１及び下部電極（第２プラス電極）２２２を配置するための円形の窪み２１１ａを有し、該円形の窪み２１１ａの周囲には環状の吸着パッド（保持部）２５１が配置されている。吸着パッド２５１は、処理対象の基板１００の裏面（ここでは、多孔質層を形成すべき面を表面、その裏側の面を裏面という）の周辺部を吸着するように寸法及び形状が定められている。吸着パッド２５１には、環状の溝２５１ａが形成され、該溝２５１ａは、吸引孔２５１ｂを通じて不図示の真空ポンプに接続されている。
【００２８】
窪み２１１ａの中には、下部電極２２２が固定され、下部電極２２２の上にはプラス電極２２１が固定されている。プラス電極２２１は、処理対象の基板１００に接触する接触面の位置が、吸着パッド２５１によって保持される基板１００の裏面の位置に一致するように構成されている。ここで、プラス電極２２１は、下部電極２２２上に固定され、下部電極２２２は、陽極化成槽２１１の底部に固定されているので、プラス電極２２１の表面（すなわち接触面）の位置（高さ）は、吸着パッド２５１によって裏面が吸着保持される基板１００の当該裏面の位置（高さ）に常に一致する。したがって、この実施の形態によれば、プラス電極２２１の接触面の全面を確実に基板１００の裏面に密着させることができ、また、吸着パッド２５１によるシールを確実にすることができる。
【００２９】
プラス電極２２１の接触面の全体を基板の裏面に密着させることにより、各基板に形成される多孔質層の厚さ一様にし、基板間における多孔質層のばらつきを低減し、陽極化成の不良を低減することができる。
【００３０】
プラス電極２２１は、少なくとも基板１００と接触する部分が、基板１００と同質の材料、即ちシリコン材料で構成されることが好ましい。このシリコン材料は、比抵抗が小さいことが好ましい。プラス電極２２１をシリコン材料で構成することにより、シリコン基板１００がプラス電極２２１の構成材料によって汚染されることを防止することができる。プラス電極２２１は、陽極化成用の処理液（例えば、ＨＦ含有溶液）に接触しないため、プラス電極２２１をシリコン材料で構成した場合においても、その表面が変質する可能性は低い。
【００３１】
プラス電極２２１の表面には、基板１００の裏面を吸着するために、真空吸着用の環状の溝２２１ａが設けられている。この溝２２１ａは、吸引孔２２１ｂを通して不図示の真空ポンプに接続される。
【００３２】
プラス電極２２１の下部に配置された下部電極２２２は、プラス電極２２１の全面に同電位の電圧を印加するための電極である。下部電極２２２には、プラス電極２２１を着脱するための機構を設けることが好ましい。これは、プラス電極２２１が汚染された場合や損傷した場合に該プラス電極２２１を交換する作業を容易にするために有用である。
【００３３】
陽極化成処理を実施する際は、吸着パッド２５１によって裏面が吸着された基板１００の表面の上方には、マイナス電極２０１が配置される。マイナス電極２０１は、連結部材２０２及び２０３によって電極駆動機構（例えば、モータ）２０４に連結されており、マイナス電極２０１が不要な場合及び邪魔になる場合には、電極駆動機構２０４により槽外の適当な場所に移動される。
【００３４】
マイナス電極２０１には、陽極化成処理の際にシリコン基板１００の表面から発生するガス（典型的には、水素ガス）がマイナス電極２０１の下部に溜まることを防止するために、多数の孔２０１ａが設けられている。このような孔２０１ａをマイナス電極２０１に設ける代わりに、マイナス電極２０１をメッシュ状にすることも有効である。ここで、マイナス電極２０１の下部にガスが溜まると、その部分では電流が流れないために、陽極化成処理の効率を低下させたり、基板１００の均一な処理を妨げたりする可能性がある。
【００３５】
マイナス電極２０１は、陽極化成用の処理液に対して耐性のある材料で構成されることが好ましい。例えば、陽極化成用の処理液としてＨＦ含有溶液を採用する場合は、マイナス電極２０１は、耐ＨＦ製の材料である白金等で構成されることが好ましい。
【００３６】
基板１００に陽極化成処理を施す際、下部電極２２２（及びこれに電気的に接続されたプラス電極２２１）にはプラス電位が与えられ、マイナス電極２０１にはマイナス電位が与えられ、これによりプラス電極２２１から基板１００及び電解質溶液（例えば、ＨＦ含有溶液）２８０を介してマイナス電極２０１に電流が流れ、シリコン基板１００の表面（マイナス電極側）が多孔質化される。
【００３７】
陽極化成槽２１１の内部及び上部における基板１００の操作は、基板操作機構２４０によって行われる。基板操作機構２４０は、処理すべき基板及び処理後の基板をその裏面から支持する複数の昇降ピン２４３を有する。昇降ピン２４３は、陽極化成槽２１１の底部の円形の溝２１１ａ内に形成された貫通孔２１１ｂを通して基板１００の裏面に接触する。貫通孔２１１ｂは、環状の吸着パッド２５１の内側に形成されているので、陽極化成処理や洗浄処理の際に、電解質溶液や洗浄液が陽極化成槽２１１の底部から漏れ出すことはない。
【００３８】
昇降ピン２４３は、連結部材２４４によって連結され、更に昇降機構２４１のピストンロッド２４２に連結されている。
【００３９】
陽極化成槽２１１には、電解質溶液の供給ポート２６１、並びに、電解質溶液及び洗浄液の排出ポート２６２が設けられている。
【００４０】
陽極化成槽２１１の外部には、陽極化成槽２１１に処理すべき基板を提供し及び処理された基板を陽極化成槽２１１から他の装置又は基板収容具（例えば、ウエハキャリア）に移送するロボット２７０が配置されている。ロボット２７０は、例えば支持台２７０上に配置される。ロボット２７０は、基板の裏面を吸着して保持するように構成されたロボットハンド２７１を有することが好ましい。このようなロボットハンド２７１を採用することにより、処理すべき基板の表面（多孔質層を形成すべき面）が汚染されたり、多孔質層が形成された基板の該多孔質層が汚染又は損傷を受けたりすることを防止することができる。
【００４１】
陽極化成槽２１１の上部には、陽極化成処理の後の基板を洗浄及び乾燥させるための洗浄／乾燥機構３００が配置されている。洗浄／乾燥機構３００は、昇降機構等を含む駆動機構によって駆動される。すなわち、マイナス電極２０１を電極駆動機構２０４によって回動させる際やロボット２７０が陽極化成槽２１１の上部で基板を操作する際には、その邪魔にならないように、洗浄／乾燥機構３００は、例えば、上方の所定の待避位置に移動される。
【００４２】
次に、図４〜図７を参照しながら本発明の好適な実施の形態の陽極化成装置の動作及びそれによる処理手順を説明する。ここで、図４は、陽極化成処理の様子を示す図、図５は、ロボット２７０と昇降ピン２４３との間の基板の受け渡しの様子を示す図、図６は、陽極化成処理後の基板の洗浄処理の様子を示す図、図７は、洗浄処理後の基板の乾燥処理（洗浄液の除去）の様子を示す図である。
【００４３】
まず、図５に示すように、昇降機構２４１が昇降ピン２４３を所定の高さまで上昇させる一方、ロボット２７０がロボットハンド２７１により基板１００の裏面の一部を吸着保持して基板１００を昇降ピン２４３上に載置する。次いで、ロボット２７０がロボットハンド２７１を待避させる。次いで、昇降機構２４１は、基板１０の裏面が陽極化成槽２１１の底部の吸着パッド２５１の吸着面及びプラス電極２１１の接触面に接触するまで、昇降ピン２４３を下降させる。
【００４４】
次いで、吸着パッド２５１の表面に形成された環状の溝２５１ａ内を吸引孔２５１ｂを通して不図示の真空ポンプにより減圧することにより、基板１００が吸着パッド２５１の吸着面に吸着される。これにより、陽極化成槽２１１の底部がシールされ、その中に陽極化成用の電解質溶液２８０を満たすことができる状態となる。また、プラス電極２２１の表面に形成された環状の溝２２１ａ内を吸引孔２２１ｂを通して不図示の真空ポンプにより減圧することにより、基板１００がプラス電極２２１の表面に吸着される。この状態で、プラス電極２２１の接触面の全体が基板１００の裏面に密着する。
【００４５】
次いで、図４に示すように、供給ポート２６１を通して陽極化成用の電解質溶液（典型的には、ＨＦ含有溶液）２８０を陽極化成槽２１１内に供給して槽内を電解質溶液２８０で満たすとともに排出ポート２６２を通して電解質溶液２８０を排出しながら、不図示の循環系により電解質溶液２８０を循環させる。
【００４６】
電解質溶液２８０を循環させた状態で、不図示の電源装置によりマイナス電極２０１とプラス電極２２１との間に電圧を印加して、シリコン基板１００に陽極化成処理を施す。この処理によりシリコン基板１００の表面が多孔質化され多孔質シリコン層が形成される。
【００４７】
次いで、電圧の印加及び電解質溶液２８０の供給を停止し、排出ポート２６２を通して陽極化成槽２１１内の全ての電解質溶液２８０を排出する。
【００４８】
次いで、洗浄／乾燥機構３００のノズルからマイナス電極２０１に洗浄液（例えば、純水）を供給してマイナス電極２０１を洗浄し、その後、電極駆動機構２０４によりマイナス電極２０１を陽極化成槽２１１の外の適当な場所に移動させる。なお、マイナス電極２０１を洗浄する際、洗浄／乾燥機構３００をマイナス電極２０１の近くまで移動させてもよい。
【００４９】
次いで、図６に示すように、洗浄／乾燥機構３００を不図示の駆動機構により所定の位置まで下降させて、洗浄／乾燥機構３００のノズルから基板１００上に洗浄液（例えば、純水）を供給し、これにより基板１００を洗浄する。洗浄に使われた洗浄液は、排出ポート２６２を通して排出される。
【００５０】
次いで、図７に示すように、洗浄／乾燥機構３００のノズルから基板１００上に乾燥用ガス（例えば、窒素ガス）を供給し、これにより基板１００に付着している洗浄液を除去する。これにより、陽極化成処理、洗浄処理及び乾燥処理からなる一連の処理が終了する。
【００５１】
この実施の形態では、洗浄機構と乾燥機構とが一体化されているが、これらを別個に設けてもよい。
【００５２】
次いで、陽極化成槽２１１から処理後の基板１００が取り出される。具体的には、吸着パッド２５１及びプラス電極２２１による基板１００の吸着を解除した後に、図５に示すように、昇降機構２４１が昇降ピン２４３を所定の高さまで上昇させる一方、ロボット２７０がロボットハンド２７１を基板１００の受け取り位置まで伸ばして、基板１００の裏面の一部をロボットハンド２７１により吸着保持した後に、他の装置又は基板収容具（例えば、ウエハキャリア）に移送する。
【００５３】
以上のような処理を複数の基板について繰り返すことにより、複数の基板を処理することができる。なお、ここでは、１つの陽極化成装置２００により、陽極化成処理、洗浄処理及び乾燥処理を実施するが、これらの処理の全部又は一部を他の装置によって実施してもよい。或いは、１つの陽極化成装置２００により、陽極化成処理、洗浄処理及び乾燥処理に加えて、更に他の処理（例えば、陽極化成処理の前の洗浄処理等）をも実施してもよい。
【００５４】
以上のように、プラス電極２２１を下部電極２２２を介して陽極化成槽２１１の内側に固定することにより、プラス電極２２１の表面（すなわち接触面）の位置（高さ）は、吸着パッド２５１によって裏面が吸着保持された基板１００の該裏面の位置（高さ）に一致するように、常に一定に保たれる。したがって、この実施の形態によれば、プラス電極２２１の接触面の全面を確実に基板１００の裏面に密着させることができ、また、吸着パッド２５１によるシールを確実にすることができる。
【００５５】
次に、上記の吸着パッド（保持部或いは吸着部材）２５１の改良例を説明する。
【００５６】
図８は、吸着パッド（保持部或いは吸着部材）の第１改良例を示す図である。なお、図８では、関連部分が抜き出して記載されており、他の構成要素は省略されている。図８に示す構成例では、吸着パッド２５１に代えて、柔軟性を有する環状の吸着パッド３０１が採用されている。
【００５７】
吸着パッド３０１の表面には、基板を真空吸着するための環状の溝３０１ａが形成されており、該溝内３０１ａを吸引孔２５１ｂを通して不図示の真空ポンプにより減圧することにより、基板が吸着パッド３０１の吸着面に吸着される。
【００５８】
吸着パッド３０１に柔軟性を持たせることにより、吸着パッド３０１により基板１００の裏面を吸着した際に、基板１００は、図９に示すように、その裏面がプラス電極２１１の表面（接触面）に密着する位置まで下降する。すなわち、図８に示す構成例によれば、吸着パッド３０１及びプラス電極２１１の加工又は取り付けに要求される精度が図４等に示される構成例に比べて緩和される。
【００５９】
なお、この構成例においても、プラス電極２１１は、下部電極２２２を介して陽極化成槽２１１に固定されているので、プラス電極２１１の接触面（基板１００に接触する面）の位置を高い精度で設計上の位置に一致させることができる。
【００６０】
図１０は、吸着パッド（保持部或いは吸着部材）の第２改良例を示す図である。なお、図９では、関連部分が抜き出して記載されており、他の構成要素は省略されている。図９に示す構成例では、吸着パッド２５１に代えて、陽極化成槽２１１の底部に形成された孔に対して鉛直方向（基板面に直交する方向）に自由度を有するように嵌め込まれた吸着パッド４０１が採用されている。吸着パッド４０１の下部には、吸着パッド４０１の位置を規制する柔軟性部材４０２が配置されている。
【００６１】
吸着パッド４０１の表面には、基板を真空吸着するための環状の溝４０１ａが形成されており、該溝内４０１ａを吸引孔２５１ｂを通して不図示の真空ポンプにより減圧することにより、基板が吸着パッド４０１の吸着面に吸着される。ここで、溝４０１ａ内の減圧に伴って空間４０３内も減圧され、これにより、吸着パッド４０１は、基板を吸着した状態で柔軟性部材４０２を圧縮しながら下方に移動する。したがって、吸着パッド４０１による吸着に伴って、基板は、その裏面がプラス電極２１１の表面（接触面）に密着する位置まで下降する。すなわち、図１０に示す構成例によれば、吸着パッド４０１及びプラス電極２１１の加工又は取り付けに要求される精度が図４等に示される構成例に比べて緩和される。
【００６２】
なお、この構成例においても、プラス電極２１１は、下部電極２２２を介して陽極化成槽２１１に固定されているので、プラス電極２１１の接触面（基板１００に接触する面）の位置を高い精度で設計上の位置に一致させることができる。
【００６３】
上記の陽極化成装置に適用された発明は、基板に対して陽極化成以外の処理を実施するための処理装置にも適用することができる。すなわち、本発明は、第１及び第２電極の間で基板を処理する基板処理装置であって、基板の裏面を保持部によって保持し、第１電極を該基板の表面に対向させて配置し、第２電極を該基板の裏面に接触させ、第１電極と該基板との間に電解質溶液を満たして該基板を処理する装置に適用することができる。このような装置による陽極化成以外の処理の例としては、例えば、めっき処理を挙げることができる。
【００６４】
［処理装置の適用例］
以下、上記の陽極化成装置を半導体基板の製造方法に適用した例として、ＳＯＩ基板等の基板の製造方法を例示的に説明する。
【００６５】
図１１は、本発明の好適な実施の形態に係る基板の製造方法を説明する図である。
【００６６】
まず、図１１（ａ）に示す工程では、第１の基板（ｓｅｅｄｗａｆｅｒ）１０を形成するための単結晶Ｓｉ基板１１を用意して、上記の陽極化成装置２００を利用して、その主表面上に分離層としての多孔質Ｓｉ層１２を形成する。多孔質Ｓｉ層１２は、例えば、電解液（化成液）中で単結晶Ｓｉ基板１１に陽極化成処理（陽極処理）を施すことによって形成することができる。
【００６７】
ここで、電解液としては、例えば、弗化水素を含む溶液、弗化水素及びエタノールを含む溶液、弗化水素及びイソプロピルアルコールを含む溶液等が好適である。より具体的な例を挙げると、電解液としては、例えば、ＨＦ水溶液（ＨＦ濃度＝４９ｗｔ％）とエタノールを体積比２：１で混合した混合液が好適である。
【００６８】
また、多孔質Ｓｉ層１２を互いに多孔度の異なる２層以上の層からなる多層構造としてもよい。ここで、多層構造の多孔質Ｓｉ層１２は、表面側に第１の多孔度を有する第１の多孔質Ｓｉ層、その下に、第１の多孔度より大きい第２の多孔度を有する第２の多孔質Ｓｉ層を含むことが好ましい。このような多層構造を採用することにより、後の非多孔質層１３の形成工程において、第１の多孔質Ｓｉ層上に、欠陥等の少ない非多孔質層１３を形成することができると共に、後の分離工程において、所望の位置で貼り合わせ基板（結合基板）を分離することができる。ここで、第１の多孔度としては、１０％〜３０％が好ましく、１５％〜２５％が更に好ましい。また、第２の多孔度としては、３５％〜７０％が好ましく、４０％〜６０％が更に好ましい。
【００６９】
電解質溶液として上記の混合液（ＨＦ濃度が４９ｗｔ％の弗化水素酸：エタノール＝２：１）を利用する場合は、例えば、電流密度８ｍＡ／ｃｍ２、処理時間５〜１１ｍｉｎの条件で第１層（表面側）を生成し、次いで、電流密度２３〜３３ｍＡ／ｃｍ２、処理時間８０ｓｅｃ〜２ｍｉｎの条件で第２層（内部側）を生成することが好ましい。
【００７０】
このように、多孔質層１２を形成するために上記の陽極化成装置２００を利用することにより、処理槽内に配置された陽極から溶出する金属による第１の基板１０の汚染を低減することができる。
【００７１】
次いで、次の（１）〜（４）の少なくとも１つの工程を実施することが好ましい。ここで、（１）、（２）を順に実施することが好ましく、（１）、（２）、（３）を順に実施すること、或いは、（１）、（２）、（４）を順に実施することが更に好ましく、（１）、（２）、（３）、（４）を順に実施することが最も好ましい。
【００７２】
（１）多孔質Ｓｉ層の孔壁に保護膜を形成する工程（プリ酸化工程）
この工程では、多孔質Ｓｉ層１２の孔壁に酸化膜や窒化膜等の保護膜を形成し、これにより、後の熱処理による孔の粗大化を防止する。保護膜は、例えば、酸素雰囲気中で熱処理（例えば、２００℃〜７００℃が好ましく、３００℃〜５００℃が更に好ましい）を実施することにより形成され得る。その後、多孔質Ｓｉ層１２の表面に形成された酸化膜等を除去することが好ましい。これは、例えば、弗化水素を含む溶液に多孔質Ｓｉ層１２の表面を晒すことによって実施され得る。
【００７３】
（２）水素ベ−キング工程（プリベーキング工程）
この工程では、水素を含む還元性雰囲気中において８００℃〜１２００℃で、多孔質Ｓｉ層１２が形成された第１の基板１に熱処理を実施する。この熱処理により、多孔質Ｓｉ層１２の表面の孔をある程度封止することができると共に、多孔質Ｓｉ層１２の表面に自然酸化膜が存在する場合には、それを除去することができる。
【００７４】
（３）微量原料供給工程（プリインジェクション工程）
多孔質Ｓｉ層１２上に非多孔質層１３を成長させる場合は、成長の初期段階で非多孔質層１３の原料物質の供給を微少量として、低速度で非多孔質膜１３を成長させることが好ましい。このような成長方法により、多孔質Ｓｉ層１２の表面の原子のマイグレーションが促進され、多孔質Ｓｉ層１２の表面の孔を封止することができる。具体的には、成長速度が２０ｎｍ／ｍｉｎ以下、好ましくは１０ｎｍ／ｍｉｎ以下、より好ましくは２ｎｍ／ｍｉｎ以下になるように原料の供給を制御する。
【００７５】
（４）高温ベーキング工程（中間ベーキング工程）
上記の水素ベーキング工程及び／又は微量原料供給工程における処理温度よりも高い温度で、水素を含む還元性雰囲気中で熱処理を実施することにより、多孔質Ｓｉ層１２の更なる封止及び平坦化が実現することができる。
【００７６】
次いで、図１１（ｂ）に示す工程の第１段階では、多孔質Ｓｉ層１２上に第１の非多孔質層１３を形成する。第１の非多孔質層１３としては、単結晶Ｓｉ層、多結晶Ｓｉ層、非晶質Ｓｉ層等のＳｉ層、Ｇｅ層、ＳｉＧｅ層、ＳｉＣ層、Ｃ層、ＧａＡｓ層、ＧａＮ層、ＡｌＧａＡｓ層、ＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＰ層、ＩｎＡｓ層等が好適である。
【００７７】
次いで、図１１（ｂ）に示す工程の第２段階では、第１の非多孔質層１３の上に第２の非多孔質層としてＳｉＯ２層（絶縁層）１４を形成する。これにより第１の基板１０が得られる。ＳｉＯ２層１４は、例えば、Ｏ２／Ｈ２雰囲気、１１００℃、１０〜３３ｍｉｎの条件で生成され得る。
【００７８】
次いで、図１１（ｃ）に示す工程では、第２の基板（ｈａｎｄｌｅ　ｗａｆｅｒ）２０を準備し、第１の基板１０と第２の基板２０とを、第２の基板２０と絶縁層１４とが面するように室温で密着させて貼り合わせ基板（結合基板）３０を作製する。
【００７９】
なお、絶縁層１４は、上記のように単結晶Ｓｉ層１３側に形成しても良いし、第２の基板２０上に形成しても良く、両者に形成しても良く、結果として、第１の基板と第２の基板を密着させた際に、図１１（ｃ）に示す状態になれば良い。しかしながら、上記のように、絶縁層１４を活性層となる第１の非多孔質層（例えば、単結晶Ｓｉ層）１３側に形成することにより、第１の基板１０と第２の基板２０との貼り合せの界面を活性層から遠ざけることができるため、より高品位のＳＯＩ基板等の半導体基板を得ることができる。
【００８０】
基板１０、２０が完全に密着した後、両者の結合を強固にする処理を実施することが好ましい。この処理の一例としては、例えば、１）Ｎ２雰囲気、１１００℃、１０ｍｉｎの条件で熱処理を実施し、２）Ｏ２／Ｈ２雰囲気、１１００℃、５０〜１００ｍｉｎの条件で熱処理（酸化処理）を実施する処理が好適である。この処理に加えて、或いは、この処理に代えて、陽極接合処理及び／又は加圧処理を実施してもよい。
【００８１】
第２の基板２０としては、Ｓｉ基板、Ｓｉ基板上にＳｉＯ２層を形成した基板、石英等の光透過性の基板、サファイヤ等が好適である。しかし、第２の基板２０は、貼り合わせ（結合）に供される面が十分に平坦であれば十分であり、他の種類の基板であってもよい。
【００８２】
次いで、図１１（ｄ）に示す工程では、貼り合わせ基板（結合基板）３０を機械的強度が脆弱な多孔質層１２の部分で分離する。この分離方法としては、各種の方法を採用しうるが、例えば、流体を多孔質層１２に打ち込む方法、或いは、流体により多孔質層１２に静圧を印加する方法など、流体を利用する方法が好ましい。
【００８３】
この分離工程により、第１の基板１０の移設層（非多孔質層１３、絶縁層１４）が第２の基板２０上に移設される。なお、第１の基板１０の多孔質層１２上に非多孔質層１３のみを形成する場合の移設層は、非多孔質層１３のみである。
【００８４】
図１１（ｅ）に示す工程では、分離後の第２の基板２０上の多孔質層１２”をエッチング等により選択的に除去する。これにより、絶縁層１４上に非多孔質層１３を有する基板が得られる。例えば、非多孔質層１３が半導体層である場合、このような半導体層は、ＳＯＩ層（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）と呼ばれ、また、このようなＳＯＩ層を有する基板は、ＳＯＩ基板と呼ばれる。
【００８５】
更に、分離後の第１の基板１０’の単結晶Ｓｉ基板１１上の多孔質層１２’をエッチング等により選択的に除去する。このようにして得られる単結晶Ｓｉ基板１１は、再び第１の基板１０を形成するための基板、又は第２の基板２０として利用され得る。
【００８６】
［半導体基板の適用例］
次の上記の製造方法により製造される半導体基板の製造方法の一例を説明する。
【００８７】
図１２は、本発明の好適な実施の形態に係る基板の製造方法を適用して製造され得る半導体基板を利用した半導体装置の製造方法を示す図である。
【００８８】
まず、非多孔質層１３として半導体層、非多孔質層１４として絶縁層を有するＳＯＩ基板を上記の基板の製造方法を適用して製造する。そして、埋め込み絶縁膜１４上の非多孔質半導体層（ＳＯＩ層）１３を島状にパタニングする方法、又は、ＬＯＣＯＳと呼ばれる酸化法等により、トランジスタを形成すべき活性領域１３’及び素子分離領域５４を形成する（図１２（ａ）参照）。
【００８９】
次いで、ＳＯＩ層の表面にゲート絶縁膜５６を形成する（図１２（ａ）参照）。ゲート絶縁膜５６の材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、酸化チタン、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ガドリニウム、酸化ランタン、酸化ジルコニウム、及びこれらの混合物ガラス等が好適である。ゲート酸化膜５６は、例えば、ＳＯＩ層の表面を酸化させたり、ＣＶＤ法又はＰＶＤ法によりＳＯＩ層の表面に該当する物質を堆積させたりすることにより形成され得る。
【００９０】
次いで、ゲート絶縁膜５６上にゲート電極５５を形成する（図１２（ａ）参照）。ゲート電極５５は、例えば、Ｐ型又はＮ型不純物がドープされた多結晶シリコンや、タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、アルミニウム、銅などの金属又はこれらの少なくとも１種を含む合金や、モリブデンシリサイド、タングステンシリサイド、コバルトシリサイドなどの金属珪化物や、チタンナイトライド、タングステンナイトライド、タンタルナイトライドなどの金属窒化物などで構成され得る。ゲート絶縁膜５６は、例えばポリサイドゲートのように、互いに異なる材料からなる複数の層を積層して形成されてもよい。ゲート電極５５は、例えば、サリサイド（セルフアラインシリサイド）と呼ばれる方法で形成されてもよいし、ダマシンゲートプロセスと呼ばれる方法で形成してもよいし、他の方法で形成してもよい。以上の工程により図１２（ａ）に示す構造体が得られる。
【００９１】
次いで、燐、砒素、アンチモンなどのＮ型不純物又はボロンなどのＰ型不純物を活性領域１３’に導入することにより、比較的低濃度のソース、ドレイン領域５８を形成する（図１２（ｂ）参照）。不純物は、例えば、イオン打ち込み及び熱処理などにより導入することができる。
【００９２】
次いで、ゲート電極５５を覆うようにして絶縁膜を形成した後に、これをエッチバックすることにより、ゲート電極５９の側部にサイドウォール５９を形成する。
【００９３】
次いで、再び上記と同一の導電型の不純物を活性領域１３’に導入し、比較的高濃度のソース、ドレイン領域５７を形成する。以上の工程により図１２（ｂ）に示す構造体が得られる。
【００９４】
次いで、ゲート電極５５の上面並びにソース及びドレイン領域５７の上面に金属珪化物層６０を形成する。金属珪化物層６０の材料としては、例えば、ニッケルシリサイド、チタンシリサイド、コバルトシリサイド、モリブデンシリサイド、タングステンシリサイドなどが好適である。これらの珪化物は、ゲート電極５５の上面並びにソース及びドレイン領域５７の上面を覆うように金属を堆積させて、その後、熱処理を施すことによって、該金属とその下部のシリコンとを反応させた後に、該金属のうち未反応部分を硫酸などのエッチャントで除去することによって形成することができる。ここで、必要に応じて、珪化物層の表面を窒化させてもよい。以上の工程により図１２（ｃ）に示す構造体が得られる。
【００９５】
次いで、シリサイド化したゲート電極の上面並びにソース及びドレイン領域の上面を覆うように絶縁膜６１を形成する（図１２（ｄ）参照）。絶縁膜６１の材料としては、燐及び／又はボロンを含む酸化シリコンなどが好適である。
【００９６】
次いで、必要に応じて、ＣＭＰ法により絶縁膜６１にコンタクトホールを形成する。ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、Ｆ２エキシマレーザ、電子ビーム、Ｘ線等を利用したフォトリソグラフィー技術を適用すると、一辺が０．２５ミクロン未満の矩形のコンタクトホール、又は、直径が０．２５ミクロン未満の円形のコンタクトホールを形成することができる。
【００９７】
次いで、コンタクトホール内に導電体を充填する。導電体の充填方法としては、バリアメタル６２となる高融点金属やその窒化物の膜をコンタクトホールの内壁に形成した後に、タングステン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などの導電体６３を、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、めっき法などを利用して堆積させる方法が好適である。ここで、絶縁膜６１の上面よりも高く堆積した導電体をエッチバック法やＣＭＰ法により除去してもよい。また、導電体の充填に先立って、コンタクトホールの底部に露出したソース及びドレイン領域の珪化物層の表面を窒化させてもよい。以上の工程によりＳＯＩ層にＦＥＴ等のトランジスタを作り込むことができ、図１２（ｄ）に示す構造のトランジスタを有する半導体装置が得られる。
【００９８】
ここで、ゲート電極に電圧を印加してゲート絶縁膜下に広がる空乏層が埋め込み絶縁膜１４の上面に届くように活性層（ＳＯＩ層）１０’の厚さ及び不純物濃度を定めると、形成されたトランジスタは、完全空乏型トランジスタとして動作する。また、空乏層が埋め込み酸化膜１４の上面に届かないように活性層（ＳＯＩ層）１０’の厚さ及び不純物濃度を定めると、形成されたトランジスタは、部分空乏型トランジスタとして動作する。
【００９９】
【発明の効果】
本発明によれば、基板の裏面を保持部で保持するとともに該基板の裏面に電極を接触させて該基板を処理する装置において、例えば、該基板の裏面に対して該電極を確実に密着させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】特開２０００−２７７４７８号公報に開示された陽極化成装置を部分的に抜き出して記載した図である。
【図２】プラス電極の昇降機構の加工精度が低い場合における問題点を説明するための図面である。
【図３】プラス電極の昇降機構の加工精度が低い場合における問題点を説明するための図面である。
【図４】本発明の好適な実施の形態の陽極化成装置の構成及び陽極化成処理の様子を示す図である。
【図５】ロボットと昇降ピンとの間の基板の受け渡しの様子を示す図である。
【図６】極化成処理後の基板の洗浄処理の様子を示す図である。
【図７】洗浄処理後の基板の乾燥処理（洗浄液の除去）の様子を示す図である。
【図８】吸着パッド（保持部）の第１改良例を示す図である。
【図９】図９の一部を拡大して示した図である。
【図１０】吸着パッド（保持部）の第２改良例を示す図である。
【図１１】本発明の好適な実施の形態に係る基板の製造方法を説明する図である。
【図１２】本発明の好適な実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
５００　基板
５０１　マイナス電極
５０２　プラス電極
５０５　陽極化成槽
５０６　電解質溶液
５０７　吸着パッド
１００　基板
２０１　マイナス電極
２０２、２０３　連結部材
２０４　電極駆動機構
２１１　陽極化成槽
２１１ａ　窪み
２１１ｂ　孔
２１２　支持部材
２１３　支持台
２２１　プラス電極
２２１ａ　溝
２２１ｂ　吸引孔
２２２　下部電極
２２２ａ　溝
２２２ｂ　吸引孔
２４０　基板操作機構
２４１　昇降機構
２４２　ピストンロッド
２４３　昇降ピン
２５１　吸着パッド
２５１ａ　溝
２５１ｂ　吸引孔
２６１　供給ポート
２６２　排出ポート
２７０　ロボット
２７１　ロボットハンド
２８０　電解質溶液
プラス電極構造体
３００　洗浄／乾燥機構
３０１　吸着パッド
３０１　溝
４０１　吸着パッド
４０１ａ　溝
４０２　柔軟性部材
４０３　空間
１０　第１の基板
１１　単結晶Ｓｉ基板
１２　多孔質Ｓｉ層
１３　単結晶Ｓｉ層
１４　絶縁層
２０　第２の基板
３０　貼り合わせ基板（結合基板）
【図１】
2004099965.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2004099965.tif 000012
【図１１】
2004099965.tif 000013
【図１２】
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