(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質溶液中で基板に陽極化成処理を施す陽極化成装置であって、
対向する一対の電極と、
前記一対の電極間に基板を保持するための１又は複数の保持部と、
を備え、前記の各保持部は、夫々電解質溶液を入れるための陽極化成槽の槽壁の一部を構成すると共に少なくとも１枚の基板をその裏面の一部を吸着することにより保持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、基板を保持した状態で、該基板の裏面の中央部を露出させる開口部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】
前記保持部は、基板を吸着するための略円環状の吸着部を有し、該吸着部は、前記開口部の外側に沿うようにして配置されてい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】
前記吸着部は、保持する基板の表面側の電解質溶液が該基板の裏面側に回り込むことを防止するように該基板と密着することを特徴とする請求項３に記載の陽極化成装置。
【請求項５】
前記吸着部は、
保持する基板の裏面との接触部が平坦で、その面内に略円環状の溝を有する吸着パッドと、
前記吸着パッドの溝内の空間を減圧して基板を吸着するための吸引孔と、
を有することを特徴とする請求項３に記載の陽極化成装置。
【請求項６】
複数の前記保持部を直列に連結する連結手段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】
前記一対の電極を夫々支持すると共に前記陽極化成槽の槽壁の一部を構成する電極支持部を更に備え、１又は複数の前記保持部及び前記電極支持部を直列に連結して一体化することにより前記陽極化成槽が構成され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８】
１又は複数の前記保持部及び前記電極支持部を直列に連結するための連結手段を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の陽極化成装置。
【請求項９】
前記一対の電極のうち陰電極を支持すると共に前記陽極化成槽の槽壁の一部を構成する陰電極支持部を更に備え、前記１又は複数の保持部及び前記陰電極支持部を直列に連結して一体化することにより前記陽極化成槽が構成されることを特徴とする請求項２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１０】
１又は複数の前記保持部及び前記陰電極支持部を直列に連結するための連結手段を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の陽極化成装置。
【請求項１１】
前記一対の電極のうち陽電極を支持する陽電極支持部を更に備え、該陽電極支持部は、前記陰電極から最も離れた位置に配置される前記保持部の開口部に露出された基板に前記陽電極を接触させるようにして、前記陽電極を支持することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の陽極化成装置。
【請求項１２】
前記陽電極のうち処理対象の基板と接触する部分は、該処理対象の基板と同一の材料からなることを特徴とする請求項１１に記載の陽極化成装置。
【請求項１３】
前記陽電極のうち処理対象の基板と接触する部分は、シリコン材料からなることを特徴とする請求項１１に記載の陽極化成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陽極化成装置に係り、特に、電解質溶液中で基板に陽極化成処理を施す陽極化成装置、該陽極化成装置の一部を構成する基板ホルダ及び電極支持具、該陽極化成装置を使用して製造される基板並びに基板の処理方法に関する。
【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（弗酸）の水溶液中において正電位にバイアスされた単結晶シリコンの電解研磨の研究過程において発見された。
【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、シリコン集積回路の製造工程において厚い絶縁物の形成が必要な素子間分離工程に応用する検討が為され、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）などが開発された(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成長させたシリコンエピタキシャル層を、酸化膜を介して非晶質基板上や単結晶シリコン基板上に貼り合わせる直接接合技術などへの応用技術が開発された（特開平５−２１３３８号）。
【０００５】
その他の応用例として、多孔質シリコンそのものが発光する所謂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）。
【０００６】
図１０は、シリコン基板に陽極化成処理を施して多孔質シリコンを製造する装置の構成を示す図である。この装置は、シリコン基板６０１の裏面を金属電極１６０２に密着させ、シリコン基板６０１の表面の外周部分をＯリング６０４等でシールするようにして陽極化成槽６０５をシリコン基板６０１上に配置してなる。槽内には、ＨＦ溶液６０３が満たされ、シリコン基板６０１に対向するようにして対向電極６０６が配置されている。この対向電極６０６をマイナス電極とし、金属電極６０２をプラス電極として直流電圧を印加することにより、シリコン基板６０１が化成処理される。
【０００７】
この方式には大きな欠点が２つある。１つの欠点は、シリコン基板６０１の裏面が直接金属に接触しているために、シリコン基板６０１が金属で汚染されることである。そして、もう１つの欠点は、シリコン基板６０１の表面の化成される領域が、ＨＦ溶液に接触している部分だけであり、Ｏリング６０４の内側にしか多孔質シリコンが形成されないということである。
【０００８】
図１１は、上記の問題点を解決すべく開発された陽極化成装置（特開昭６０−９４７３７号）の構成を示す図である。この陽極化成装置は、シリコン基板７０１を挟むようにして、耐ＨＦ性のテフロン製の陽極化成槽７０２ａ及び７０２ｂを配置してなる（テフロンは、米国ｄｕ  Ｐｏｎｔ社の商品名）。そして、陽極化成槽７０２ａ、７０２ｂには、夫々白金電極７０３ａ、７０３ｂが設けられている。
【０００９】
陽極化成槽７０２ａ、７０２ｂは、シリコン基板７０１と接する側壁部に溝を有し、この溝に夫々フッ素ゴム製のＯリング７０４ａ、７０４ｂがはめ込まれている。そして、陽極化成槽７０２ａ、７０２ｂとシリコン基板７０１とは、このＯリング７０４ａ、７０４ｂにより夫々シールされている。このようにして夫々シールされた陽極化成槽７０２ａ、７０２ｂには、夫々ＨＦ溶液７０５ａ、７０５ｂが満たされている。
【００１０】
この陽極化成槽では、シリコン基板が直接金属電極に接触しないため、金属電極によりシリコン基板が汚染される可能性が小さい。しかしながら、化成処理を施すシリコン基板は、その表面及び裏面をＯリングによってシールされるために、依然としてシリコン基板の表面の周辺領域に未化成部分が残るという問題がある。また、処理すべきシリコン基板そのものが化成槽に直接組み込まれて一体化する構造であるため、シリコン基板の交換作業が迅速にできないという問題点がある。
【００１１】
この問題点に鑑みて、図１２に示すようなシリコン基板をその周辺（ベベリング）領域で支持する陽極化成装置が開発された（特開平５−１９８５５６号）。この陽極化成装置は、一体型の陽極化成槽８０２と、対向する一対の電極８０３ａ及び８０３ｂと、シリコン基板８０１をそのベベリング部で保持する基板ホルダ８０４とを有する。基板ホルダ８０４は、シリコン基板８０１をその周辺領域で支持すると共にその支持部分を介してＨＦ溶液８０７がリークすることを防ぐためのシール部材８０５を有する。また、基板ホルダ８０４が陽極化成槽８０２の内壁と接触する部分には、シール部材８０６が設けられており、これにより、その接触部分を介してＨＦ溶液がリークすることを防止する。
【００１２】
この陽極化成装置によれば、金属電極からの汚染を防止できると共に基板表面の全領域を化成処理することができる。また、この陽極化成装置は、シリコン基板８０１を基板ホルダ８０４に固定し、この基板ホルダ８０４を陽極化成槽８０２に固定するという２段のプロセスでシリコン基板を陽極化成槽８０２内に固定するため、シリコン基板を直接陽極化成槽に固定して該シリコン基板が陽極化成槽の一部をなす従来の装置よりも操作性が格段に向上している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開平５−１９８５５６号に記載の陽極化成装置は、金属汚染が殆ど発生せず、かつ基板表面の全領域を化成処理することができる極めて実用性が高い装置である。
【００１４】
しかし、より生産性が高く、より装置の保守性に優れ、より基板の処理枚数や設計変更に関する柔軟性が高い陽極化成装置が望まれるところである。
【００１５】
例えば、生産性に関しては、支持する基板の径（例えば、インチサイズ）や形状（例えば、オリエンテーションフラット、ノッチ等）が異なる多数の種類の基板を処理する必要がある場合に、特開平５−１９８５５６号に記載の陽極化成装置では、各基板に合わせて専用の基板ホルダを用意する必要があった。更に、基板を基板ホルダに組み込む場合は、先ず、基板の中心がシール面の中心に一致するようにし、かつオリエンテーション・フラット等の特殊形状部分を基板ホルダの対応部分に合わせ、次いで、シール面を基板の周辺に押し当てて該基板を固定する必要がある。基板を固定するためには相応の押し当て圧力が必要となるので、例えばネジなどが使用される。
【００１６】
また、装置の保守性に関しては、特開平５−１９８５５６号に記載の陽極化成装置では、陽極化成槽８０２の一部が破損した場合や一部が汚染された場合に、該陽極化成槽８０２の全体を修復、洗浄、交換等する必要があるため、労力や費用の点で問題があった。
【００１７】
また、基板の処理枚数に関する柔軟性に関しては、特開平５−１９８５５６号に記載の陽極化成装置では、設計段階で基板の処理枚数が決定されるため、基板の処理枚数を変更しようとすると、再度の設計・製造を要する。
【００１８】
また、設計変更に関する柔軟性に関しては、特開平５−１９８５５６号に記載の陽極化成装置では、一部の寸法等を変更する場合であっても、装置の全体に関して、再度の設計・製造を要する。
【００１９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、例えば、装置の保守や装置構成の変更を容易にすることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る陽極化成装置は、電解質溶液中で基板に陽極化成処理を施す陽極化成装置であって、対向する一対の電極と、前記一対の電極間に基板を保持するための１又は複数の保持部とを備え、前記の各保持部は、夫々電解質溶液を入れるための陽極化成槽の槽壁の一部を構成すると共に少なくとも１枚の基板を保持することを特徴とする。
【００２１】
上記の陽極化成装置において、前記保持部は、基板の裏面の一部を吸着することにより該基板を保持することが好ましい。
【００２２】
上記の陽極化成装置において、前記保持部は、基板を保持した状態で、該基板の裏面の中央部を露出させる開口部を有することが好ましい。
【００２３】
上記の陽極化成装置において、前記保持部は、基板を吸着するための略円環状の吸着部を有し、該吸着部は、前記開口部の外側に沿うようにして配置されていることが好ましい。
【００２４】
上記の陽極化成装置において、前記吸着部は、保持する基板の表面側の電解質溶液が該基板の裏面側に回り込むことを防止するように該基板と密着することが好ましい。
【００２５】
上記の陽極化成装置において、前記吸着部は、保持する基板の裏面との接触部が平坦で、その面内に略円環状の溝を有する吸着パッドと、前記吸着パッドの溝内の空間を減圧して基板を吸着するための吸引孔とを有することが好ましい。
【００２６】
上記の陽極化成装置において、複数の前記保持部を直列に連結する連結手段を更に備えることが好ましい。
【００２７】
上記の陽極化成装置において、前記一対の電極を夫々支持すると共に陽極化成槽の槽壁の一部を構成する電極支持部を更に備え、１又は複数の前記保持部及び前記電極支持部を直列に連結して一体化することにより陽極化成槽が構成されることが好ましい。
【００２８】
上記の陽極化成装置において、１又は複数の前記保持部及び前記電極支持部を直列に連結するための連結手段を更に備えることが好ましい。
【００２９】
上記の陽極化成装置において、前記一対の電極のうち陰電極を支持すると共に陽極化成槽の槽壁の一部を構成する陰電極支持部を更に備え、前記１又は複数の保持部及び前記陰電極支持部を直列に連結して一体化することにより陽極化成槽が構成されることが好ましい。
【００３０】
上記の陽極化成装置において、１又は複数の前記保持部及び前記陰電極支持部を直列に連結するための連結手段を更に備えることが好ましい。
【００３１】
上記の陽極化成装置において、前記一対の電極のうち陽電極を支持する陽電極支持部を更に備え、該陽電極支持部は、前記陰電極から最も離れた位置に配置される前記保持部の開口部に露出された基板に前記陽電極を接触させるようにして、前記陽電極を支持することが好ましい。
【００３２】
上記の陽極化成装置において、前記陽電極のうち処理対象の基板と接触する部分は、該処理対象の基板を汚染しにくい材料からなることが好ましい。
【００３３】
上記の陽極化成装置において、前記陽電極のうち処理対象の基板と接触する部分は、該処理対象の基板と同一の材料からなることが好ましい。
【００３４】
上記の陽極化成装置において、前記陽電極のうち処理対象の基板と接触する部分は、シリコン材料からなることが好ましい。
【００３５】
本発明に係る基板ホルダは、電解質溶液中で基板に陽極化成処理を施すために該基板を保持する基板ホルダであって、本体に、少なくとも１枚の基板を吸着する吸着部と、基板を保持した状態で、該基板の裏面の中央部を露出させる開口部とを有し、該本体は、電解質溶液を入れるための陽極化成槽の槽壁の一部を構成することを特徴とする。
【００３６】
上記の基板ホルダは、例えば、他の基板ホルダと直列に連結するための連結部を更に備えることが好ましい。
【００３７】
上記の基板ホルダは、例えば、基板に陽極化成処理を施すための電極を支持すると共に陽極化成槽の槽壁の一部を構成する電極支持部又は他の基板ホルダと直列に連結するための連結部を更に備えることが好ましい。
【００３８】
上記の基板ホルダにおいて、前記吸着部は、前記開口部の外側に沿って配置されていることが好ましい。
【００３９】
上記の基板ホルダにおいて、前記吸着部は、保持する基板の表面側の電解質溶液が該基板の裏面側に回り込むことを防止するように該基板と密着することが好ましい。
【００４０】
上記の基板ホルダにおいて、前記吸着部は、保持する基板の裏面との接触部が平坦で、その面内に略円環状の溝を有する吸着パッドと、前記吸着パッドの溝内の空間を減圧して基板を吸着するための吸引孔とを有することが好ましい。
【００４１】
本発明に係る電極支持具は、電解質溶液中で基板に陽極化成処理を施すための電極を支持する電極支持具であって、その本体を請求項１６に記載の基板ホルダと連結するための連結部を有し、該本体は電解質溶液を入れるための陽極化成槽の槽壁の一部を構成し、１又は複数の前記基板ホルダと一体化した状態で陽極化成槽が構成されることを特徴とする。
【００４２】
【発明の実施の形態】
陽極化成反応によるシリコン基板の多孔質化、すなわち、細孔の形成処理は、例えばＨＦ溶液中で行われる。この処理には、シリコン結晶中の正孔の存在が不可欠であることが知られており、その反応のメカニズムは次のように推定される。
【００４３】
先ず、ＨＦ溶液中で電界を与えられたシリコン基板内の正孔がマイナス電極側の表面に誘起される。その結果、表面の未結合手を補償する形で存在しているＳi−Ｈ結合の密度が増加する。このときマイナス電極側のＨＦ溶液中のＦイオンがＳi−Ｈ結合に対して求核攻撃を行ってＳi−Ｆ結合を形成する。この反応によりＨ2分子が発生すると同時にプラス電極側に１個の電子が放出される。Ｓi−Ｆ結合の分極特性のために表面近傍のＳi−Ｓi結合が弱くなる。この弱いＳｉ−Ｓｉ結合はＨＦ或いはＨ2Ｏに攻撃され、結晶表面のＳｉ原子はＳiＦ4となって結晶表面から離脱する。その結果、結晶表面に窪みが発生し、この部分に正孔を優先的に引き寄せる電場の分布（電界集中）が生じ、この表面異質性が拡大してシリコン原子の蝕刻が電界に沿って連続的に進行する。なお、陽極化成処理に使用する溶液は、ＨＦ溶液に限らず、他の電解質溶液であっても良い。
【００４４】
本発明の好適な実施の形態に係る陽極化成装置では、少なくとも１枚の基板を保持する基板ホルダを１つのブロックとし、１又は複数の当該基板ホルダを直列に連結して陽極化成槽を構成する。したがって、所望の枚数の基板を一括して処理することができる陽極化成装置を簡単に構成することができる。また、陽極化成装置の一部が破損し又は汚染された場合に、その破損又は汚染に係るブロックのみを修復若しくは洗浄又は交換すればよいため、陽極化成装置の保守を安価かつ容易に行うことがである。また、陽極化成処理の条件（特に、装置の寸法に依存する条件）や処理対象の基板のサイズを変更することも安価かつ迅速に行うことができる。
【００４５】
更に、この陽極化成装置は、陽極化成反応面（基板の表面）における電界の方向を阻害しないように、基板をその裏面から支持する。また、この陽極化成装置は、基板の表面の全領域が陽極化成されるような方法で基板を支持する。また、この陽極化成装置は、基板の裏面を真空吸着して支持する機構を有するため、基板の支持のための動作の単純化に寄与する。
【００４６】
図１は、本発明の好適な実施の形態に係る陽極化成装置の概略構成を示す図である。この陽極化成装置は、１又は複数の基板ホルダ１０２を直列に連結すると共に、連結された基板ホルダ１０２の一方に陰電極（例えば、白金電極）１１２を支持するための電極支持具１１０を、他方に陽電極（例えば、白金電極）１２４を支持するための電極支持具１２０を連結してなる。
【００４７】
この実施の形態では、１つの基板ホルダ１０１は、１枚のシリコン基板１００をその裏面を吸着することにより保持する１つのブロックを構成する。ただし、２枚以上のシリコン基板１００を保持する基板ホルダにより１つのブロックを構成することもできる。
【００４８】
基板ホルダ１０１の本体１０２を構成する材料としては、例えば、耐弗酸性材料である四弗化エチレン樹脂（商品名：テフロン）やポリプロピレン等が好適である。基板ホルダ１０１の本体１０２には、保持すべきシリコン基板１００の直径よりも小さい円形若しくは円形に近い形状の開口部１０３が設けられている。また、本体１０２には、シリコン基板１００を保持する側の面に、開口部１０３の外側に沿って、円環状の吸着パッド１０４が組み込まれている。
【００４９】
この吸着パッド１０４の吸着面には、シリコン基板１００の裏面を真空吸着するための吸引用の空間、例えば円環状の溝が形成され、更に、この吸引用の空間内を減圧するための減圧孔１０５が形成されている。
【００５０】
開口部１０３の形状は、シリコン基板１０１の裏面がＨＦ溶液と接触する部分の形状と略一致するが、この開口部の大きさは、ある程度シリコン基板１００より小さくてもよい。
【００５１】
例えば、シリコン基板１００の直径に対して約６０ｍｍ小さい開口径、すなわち、シリコン基板１００がＨＦ溶液と接触しない領域がシリコン基板１００のエッジから約３０ｍｍとなる開口径であっても、シリコン基板１００が化成される厚みは、その中心部からエッジまで略一定となることを本発明者等は確認している。
【００５２】
したがって、例えば、開口部１０３の径が９０ｍｍの基板ホルダ１０２であれば、直径が１００ｍｍ（４インチ）、１２５ｍｍ（５インチ）、１５０ｍｍ（６インチ）のシリコン基板のいずれをも取り扱うことができ、化成処理した結果物（多孔質層）の厚さの分布は、これらの全ての直径のシリコン基板において良好であり、その品質も同等になる。
【００５３】
ただし、多孔質層の厚さの分布は、基板ホルダ１０１同士の間隔にも依存することが確認されている。すなわち、基板ホルダ１０２同士の間隔を大きくすることにより、開口部１０３の直径をシリコン基板１００の直径に対して約６０ｍｍ以上小さくした場合においても、シリコン基板１００が化成される厚さを略均一にすることが可能である。
【００５４】
なお、６インチを越える基板、すなわち、８、１２インチ等の基板に対しても、上記の条件の下に開口部１０３の径を設定することで対向可能である。
【００５５】
シリコン基板１００の直径と開口部１０３の直径との差がどこまで許容されるかは、シリコン基板の間隔、電極とシリコン基板との間隔などのパラメータの他、シリコン基板の不純物濃度（比抵抗）、陽極化成後のプロセスのマージンにも依存する。
【００５６】
基板ホルダ１０１は、更に、他の基板ホルダ１０１又は電極支持具１１０及び／又は電極支持具１２０と連結するための連結部を有する。この実施の形態においては、基板ホルダ１０１には、連結部として、７つの貫通孔１０８が本体１０２に設けられている。
【００５７】
電極支持具１１０は、最も近い基板ホルダ１０１に保持されたシリコン基板１００の表面側（多孔質層を形成する側）に対向させて陰電極１１２を支持する。また、電極支持具１２０は、最も近い基板ホルダ１０１に保持されたシリコン基板１００の裏面側に対向させて陽電極１２４を支持する。電極支持具１１０，１２０には、基板ホルダ１０１と連結するための連結部として、７つの貫通孔１１３，１２３を夫々有する。
【００５８】
この実施の形態では、陰電極用の電極支持具１１０に設けられた７つの貫通孔１１３、１又は複数の基板ホルダ１０１に夫々設けられた７つの貫通孔１０８、及び陽電極用の電極支持具１２０に設けられた７つの貫通孔１２３に夫々連結ボルト１３１を通し、該連結ボルト１３１の先端部にナット１３２を取り付けることにより、陽極化成装置を組み立てる。これにより、陰電極用の電極支持具１１０の本体１１１、基板ホルダ１０１の本体１０２、陽電極用の電極支持具１２０の本体１２５を夫々槽壁の一部とする陽極化成槽を有する陽極化成装置が形成される。
【００５９】
基板ホルダ１０１には、その陰電極側に連結され得る他の基板ホルダ１０１との連結部又は陰電極用の電極支持具１１０との連結部をシールするシール材１０６が組み込まれている。また、陽電極用の電極支持具１２０には、基板ホルダ１０１との連結部をシールするシール材１２１が組み込まれている。
【００６０】
この陽極化成槽には、シリコン基板１００の処理に際して、ＨＦ溶液が満たされる。このＨＦ溶液には、陽極化成処理の反応性生物であるＨ2等の気泡をシリコン基板１００の表面から効率良く除去するために、エタノール等のアルコールを添加してもよい。
【００６１】
基板ホルダ１０１、陽電極側の電極支持具１２０の底部には、ＨＦ溶液を排出するための廃液口１０７、１２２が夫々設けられている。この廃液口１０７、１２２は、例えばバルブが設けられた廃液ラインに連結される。
【００６２】
なお、この実施の形態は、シリコン基板に陽極化成処理を施すための電解質溶液としてＨＦ溶液を採用したものであるが、他の電解質溶液を採用することも可能である。
【００６３】
以下、本実施の形態を具体化した実施例を挙げる。
【００６４】
［第１の実施例］
図２は、本発明の第１の好適な実施例に係る基板ホルダの構成を示す正面図である。図３は、本発明の第１の好適な実施例に係る陽極化成装置を分解した状態を示す断面図である。
【００６５】
基板ホルダ２０１の本体２０２は、耐弗酸性材料である四弗化エチレン樹脂（商品名：テフロン）で構成され、この本体２０２の中心には、直径１８０ｍｍの貫通した開口部２０３が設けられている。そして、この本体２０２には、開口部２０３の外側に沿って、内径１８４ｍｍ、外径２０２ｍｍの円環状の溝が形成され、この溝には、弗素樹脂系であるパーフロロエチレン製の吸着パッド２０４がはめ込まれている。この吸着パッド２０４の表面（吸着面）には、内径１８６ｍｍ、外径１８８ｍｍ、深さ２ｍｍの円環状の溝２０４ａが形成されている。この溝２０４ａは、減圧孔２０５に通じている。
【００６６】
この基板ホルダ２０１の軸方向（ｙ軸方向）の長さｄは３０ｍｍであり、したがって、処理対象の基板は、間隔３０ｍｍで電極２１２，２２４間に直列に保持されることになる。
【００６７】
この減圧孔２０５は不図示の減圧ラインに連結され、これにより溝２０４ａ内の空間を減圧することにより処理対象のシリコン基板を吸着することができる。図示のような吸着パッド２０４を採用することにより、８インチのＪＥＩＤＡ規格のオリエンテーションフラット付の基板（オリエンテーションフラット部の半径は９５．５ｍｍ）を、該基板の中心と吸着パッド２０４の中心とを一致させることにより、オリエンテーションフラットの向きに拘らず、吸着し保持することができる。また、ノッチ付の８インチの基板の場合にも、当然に、ノッチの向きに拘らず、吸着パッド２０４に吸着し保持することができる。
【００６８】
また、この基板ホルダ２０１には、その陰電極側に連結され得る他の基板ホルダ２０１との連結部又は陰電極用の電極支持部２１０との連結部をシールするシール材２０６が組み込まれている。このシール材２０６は、例えば、断面が円形の耐弗酸性の弾性材料等で構成される。
【００６９】
また、この基板ホルダ２０１には、他の基板ホルダ２０１又は電極支持具２１０及び／又は電極支持具２２０と連結するための連結部として、７つの貫通孔２０８が設けられている。
【００７０】
更に、この基板ホルダ２０１の底部には、ＨＦ溶液を排出するための廃液口２０７が設けられている。
【００７１】
電極支持具２１０は、最も近い基板ホルダ２０１に保持されたシリコン基板の表面側（多孔質層を形成する側）に対向させて陰電極２１２を支持する。また、電極支持具２２０は、最も近い基板ホルダ２０１に保持されたシリコン基板の裏面側に対向させて陽電極２２４を支持する。電極支持具２１０，２２０には、基板ホルダ２０１と連結するための連結部として、７つの貫通孔２１３，２２３を夫々有する。
【００７２】
例えば図１に示すような連結ボルト及びナットにより、陽電極用の電極支持具２１０、所望の数の基板ホルダ２０１及び陽電極用の電極支持具２２０を連結して一体化することにより陽極化成装置を構成することができる。
【００７３】
この陽極化成装置により、厚さ１０μｍをターゲットとしてシリコン基板に多孔質層を形成したところ、シリコン基板の中心部及び最外周部の多孔質層が他の部分に対して若干厚く形成された。具体的には、シリコン基板の中心部及び最外周部の多孔質層が、最も薄い部分の多孔質層の厚さよりも約３％厚くなった。この程度の多孔質層の分布を有する基板は、例えば後述のＳＯＩ基板の製造に好適に使用することができる。
【００７４】
［第２の実施例］
図４は、本発明の第２の好適な実施例に係る基板ホルダの構成を示す正面図である。図５は、本発明の第２の好適な実施例に係る陽極化成装置を分解した状態を示す断面図である。
【００７５】
この実施例に係る基板ホルダは、オリエンテーションフラット付の６インチの基板、オリエンテーションフラット付の８インチの基板、及びノッチ付の８インチの基板の３種類の基板に適用可能である。
【００７６】
基板ホルダ３０１の本体３０２は、耐弗酸性材料であるポリプロピレンで構成され、この本体３０２の中心には、直径１２８ｍｍの開口部３０３が貫通して設けられている。そして、この本体３０２には、開口部３０３の外側に沿って、内径１３２ｍｍ、外径２０２ｍｍの円環状の溝が形成され、この溝には、弗素樹脂系であるパーフロロエチレン製の吸着パッド３０４がはめ込まれている。この吸着パッド３０４の表面（吸着面）には、内径１３８ｍｍ、外径１４０ｍｍ、深さ２ｍｍの円環状の溝３０４ａが形成されている。この溝３０４ａは、減圧孔３０５に通じている。
【００７７】
この減圧孔３０５は不図示の減圧ラインに連結され、これにより溝３０４ａ内の空間を減圧することにより処理対象のシリコン基板を吸着することができる。図示のような吸着パッド３０４を採用することにより、６インチのＪＥＩＤＡ規格のオリエンテーションフラット付の基板（オリエンテーションフラット部の半径は７１．２ｍｍ）を、該基板の中心と吸着パッド３０４の中心とを一致させることにより、オリエンテーションフラットの向きの拘らず、吸着し保持することができる。また、吸着パッド３０４の外径が２０２ｍｍであるため、ノッチ付の８インチの基板或いはオリエンテーションフラット付の８インチの基板にも対応することができる。
【００７８】
この基板ホルダ３０１の軸方向（ｙ軸方向）の長さｄは８０ｍｍであり、したがって、処理対象の基板は、間隔８０ｍｍで電極３１２，３２４間に直列に保持されることになる。第１の実施例に比べて基板ホルダの長さｄを長くしたのは、６インチの基板の他、８インチの基板にも対応可能にするためである。
【００７９】
具体的には、前述のように、基板の間隔が小さい場合に各基板に形成される多孔質層の厚さを均一にするには、基板の直径と開口部の直径との差を６０ｍｍ以下にすることが好ましい。しかしながら、この実施例に係る基板ホルダ３０１の開口部３０３の直径は１２８ｍｍであり、８インチの基板の直径よりも６０ｍｍ以上小さい。そこで、均一な厚さの多孔質層を形成するためには、基板の間隔を長くすることが好ましい。そこで、この実施例では、基板ホルダ３０１の軸方向の長さｄ、すなわち、基板の間隔を８０ｍｍとすることにより、８インチの基板に関しても、各基板の面内において略均一な厚さの多孔質層の形成を可能にしている。
【００８０】
また、この基板ホルダ３０１には、その陰電極側に連結され得る他の基板ホルダ３０１との連結部又は陰電極用の電極支持部３１０との連結部をシールするシール材３０６が組み込まれている。このシール材３０６は、例えば、断面が円形の耐弗酸性の弾性材料等で構成される。
【００８１】
また、この基板ホルダ３０１には、他の基板ホルダ３０１又は電極支持具３１０及び／又は電極支持具３２０と連結するための連結部として、７つの貫通孔３０８が設けられている。
【００８２】
更に、この基板ホルダ３０１の底部には、ＨＦ溶液を排出するための廃液口３０７が設けられている。
【００８３】
電極支持具３１０は、最も近い基板ホルダ３０１に保持されたシリコン基板の表面側（多孔質層を形成する側）に対向させて陰電極３１２を支持する。また、電極支持具３２０は、最も近い基板ホルダ３０１に保持されたシリコン基板の裏面側に対向させて陽電極３２４を支持する。電極支持具３１０，３２０には、基板ホルダ３０１と連結するための連結部として、７つの貫通孔３１３，３２３を夫々有する。
【００８４】
例えば図１に示すような連結ボルト及びナットにより、陽電極用の電極支持具３１０、所望の数（ここでは、例えば３個）の基板ホルダ３０１及び陽電極用の電極支持具３２０を連結して一体化することにより陽極化成装置を構成することができる。
【００８５】
この陽極化成装置により、厚さ１０μｍをターゲットとして、３枚の６インチのシリコン基板に多孔質層を形成したところ、シリコン基板の中心部及び最外周部の多孔質層が他の部分に対して若干厚く形成された。具体的には、シリコン基板の中心部及び最外周部の多孔質層が、最も薄い部分の多孔質層の厚さよりも約３％厚くなった。この結果は、３枚のシリコン基板において同様であった。この程度の多孔質層の分布を有する基板は、例えば後述のＳＯＩ基板の製造に好適に使用することができる。
【００８６】
また、この陽極化成装置により、厚さ１０μｍをターゲットとして、３枚の８インチのシリコン基板に多孔質層を形成したところ、シリコン基板の中心部及び最外周部の多孔質層が他の部分に対して若干厚く形成された。具体的には、シリコン基板の中心部及び最外周部の多孔質層が、最も薄い部分の多孔質層の厚さよりも約５％厚くなった。この結果は、３枚のシリコン基板において同様であった。この程度の多孔質層の分布を有する基板は、例えば後述のＳＯＩ基板の製造に好適に使用することができる。
【００８７】
［第３の実施例］
図６は、本発明の第３の好適な実施例に係る基板ホルダの構成を示す正面図である。図７は、本発明の第２の好適な実施例に係る陽極化成装置を分解した状態を示す断面図である。
【００８８】
この実施例に係る基板ホルダ４０１は、ノッチ付の８インチの基板専用である。基板ホルダ４０１の本体４０２は、耐弗酸性材料であるポリ弗化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）で構成され、この本体４０２の中心には、直径１９０ｍｍの開口部５０３が貫通して設けられている。そして、この本体４０２には、開口部４０３の外側に沿って、内径１９４ｍｍ、外径２０２ｍｍの円環状の溝が形成され、この溝には、弗素樹脂系であるパーフロロエチレン製の吸着パッド４０４がはめ込まれている。この吸着パッド４０４の表面（吸着面）には、内径１９６ｍｍ、外径１９８ｍｍ、深さ２ｍｍの円環状の溝５０４ａが形成されている。この溝４０４ａは、減圧孔４０５に通じている。
【００８９】
この減圧孔４０５は不図示の減圧ラインに連結され、これにより溝４０４ａ内の空間を減圧することにより処理対象の基板を吸着することができる。図示のような吸着パッド４０４を採用することにより、８インチのＪＥＩＤＡ規格のノッチ付の基板を、該基板の中心と吸着パッド４０４の中心とを一致させることにより、ノッチ部の向きの拘らず、吸着し保持することができる。
【００９０】
この基板ホルダ４０１の軸方向（ｙ軸方向）の長さｄは１５ｍｍであり、したがって、処理対象の基板は、間隔１５ｍｍで電極４１２，４２４間に直列に保持されることになる。第１の実施例に比べて基板ホルダの長さｄを小さくしたのは、主に次の２つの理由による。
【００９１】
１つは、シリコン基板の直径が８インチ、すなわち、２００ｍｍであるのに対して開口部４０３の直径が１９０ｍｍであり、その差が小さいため、基板の間隔を小さくしても形成される多孔質層の厚さを略均一にすることが可能であることによる。
【００９２】
もう１つは、本体４０２の材質として、四弗化エチレン樹脂（商品名：テフロン）よりも剛性の高いＰＶＤＦを採用したことによる。具体的には、シリコン基板を基板ホルダ４０１に装着したり、或いは取り外したりする際に、基板ホルダ４０１の上方からシリコン基板を基板ホルダ４０１の間に挿入したり、或いは取り出したりする必要があるため、その作業領域を確保する必要がある。例えば、基板ホルダ４０１の軸方向の長さｄを１５ｍｍ、基板ホルダ４０１の厚さｄ’を１０ｍｍとすると、シリコン基板を操作するための作業領域（ｙ軸方向の長さ）は５ｍｍとなり、作業性が阻害されることになる。ところが、基板ホルダ４０１の材質として剛性の高いＰＶＤＦを採用することにより、例えば５ｍｍ程度まで本体４０２の板厚ｄ’を薄くすることができるため、基板ホルダ４０１の軸方向の長さｄを１５ｍｍとした場合においても十分な作業領域を確保することができる。
【００９３】
また、この基板ホルダ４０１には、その陰電極側に連結され得る他の基板ホルダ４０１との連結部又は陰電極用の電極支持部４１０との連結部をシールするシール材４０６が組み込まれている。このシール材４０６は、例えば、断面が円形の耐弗酸性の弾性材料等で構成される。
【００９４】
また、この基板ホルダ４０１には、他の基板ホルダ４０１又は電極支持具４１０及び／又は電極支持具４２０と連結するための連結部として、７つの貫通孔４０８が設けられている。
【００９５】
更に、この基板ホルダ４０１の底部には、ＨＦ溶液を排出するための廃液口４０７が設けられている。
【００９６】
電極支持具４１０は、最も近い基板ホルダ４０１に保持されたシリコン基板の表面側（多孔質層を形成する側）に対向させて陰電極４１２を支持する。また、電極支持具４２０は、最も近い基板ホルダ４０１に保持されたシリコン基板の裏面側に対向させて陽電極４２４を支持する。電極支持具４１０，４２０には、基板ホルダ４０１と連結するための連結部として、７つの貫通孔４１３，４２３を夫々有する。
【００９７】
例えば図１に示すような連結ボルト及びナットにより、陽電極用の電極支持具４１０、所望の数（ここでは、例えば２５個）の基板ホルダ４０１及び陽電極用の電極支持具４２０を連結して一体化することにより陽極化成装置を構成することができる。
【００９８】
この陽極化成装置により、厚さ１０μｍをターゲットとして、２５枚のシリコン基板に多孔質層を形成したところ、シリコン基板の中心部及び最外周部の多孔質層が他の部分に対して若干厚く形成された。具体的には、シリコン基板の中心部及び最外周部の多孔質層が、最も薄い部分の多孔質層の厚さよりも約３％厚くなった。この結果は、２５枚のシリコン基板において同様であった。この程度の多孔質層の分布を有する基板は、例えば後述のＳＯＩ基板の製造に好適に使用することができる。
【００９９】
［第４の実施例］
この実施例は、第１の実施例に係る陽極化成装置のうち陽電極用の電極支持具の構成を変更したものである。図８は、本発明の第４の好適な実施例に係る陽極化成装置を分解した状態を示す断面図である。
【０１００】
この実施例に係る陽電極用の電極支持具９０１は、第１電極９０３ａ及び第２電極９０３ｂからなる陽電極９０３を支持する。陽電極用の電極支持部９０１に最も近い基板ホルダ２０１に保持されたシリコン基板は、その裏面に対してＨＦ溶液の代わりに陽電極９０３を接触させて陽極化成処理を行う。
【０１０１】
第１電極９０３ａを構成する材料としては、処理対象のシリコン基板と同質の材料、すなわち、シリコン材料が好適である。シリコン材料により第１電極を９０３ａを構成すると、第１電極９０３ａと処理対象のシリコン基板との接触による該シリコン基板の汚染を低減することができるからである。また、第１電極９０３ａは、処理対象のシリコン基板に効率的に電流を流すことができるような比抵抗を有する材料で構成することが好ましく、この点においてもシリコン材料は好適であると言える。なお、シリコン材料以外の材料であっても、処理対象のシリコン基板を汚染する危険性が小さく、陽極化成処理に好適な比抵抗を有する材料であれば、第１電極９０３ａの構成材料として採用することができる。一方、第２電極９０３ｂの材料としては、例えば、化学的に安定な白金が好適である。
【０１０２】
第１電極９０３ａは、例えば、第２電極９０３ｂに直径５ｍｍ程度の穴を複数設け、この穴に接着剤を充填することにより第２電極９０３ｂに接着される。陽電極９０３は、支持体９０５により支持される。そして、陽電極９０３の第２極９０３ｂは、支持体９０５に取り付けられた引出電極９０６に電気的に接続されている。
【０１０３】
陽電極９０３は、エアシリンダ或いはプランジャ等からなる駆動源９０９により矢印Ａ方向に進退駆動される。これにより、陽電極９０３を、基板ホルダ２０１に保持された処理対象のシリコン基板に接触する位置に移動させたり、逆に、該シリコン基板から離隔した位置に移動させたりすることができる。駆動源９０９のシャフト９０８と支持体９０５との間には圧縮バネ９０７が挿入されており、シャフト９０８が駆動源９０９から突出した状態で、陽電極９０３は、圧縮バネ９０７の付勢力により処理対象のシリコン基板に押圧される。なお、圧縮バネ９０７による付勢力は、シリコン基板を変形させない程度に設定される。
【０１０４】
陽電極９０３が処理対象のシリコン基板に接触したか否かを判断する方法としては、例えば、１）駆動源９０９にシャフト９０８を突出させる信号を加えたことをもって、陽電極９０３がシリコン基板に接触したものと看做す方法、２）陽極化成装置にＨＦ溶液を満たした後に実際に電流を流し、その電流値に基づいて判断する方法等がある。
【０１０５】
駆動源９０９は、電極支持具９０１の本体９０２により支持される。本体９０２には、基板ホルダ２０１と連結するための連結部として、１又は複数の貫通孔９１０が設けられている。
【０１０６】
例えば図１に示すような連結ボルト及びナットにより、陽電極用の電極支持具２１０、所望の数の基板ホルダ２０１及び陽電極用の電極支持具９０１を連結して一体化することにより陽極化成装置を構成することができる。
【０１０７】
次に、この陽極化成装置の使用例を説明する。まず、各基板ホルダ２０1に処理対象のシリコン基板をセットする。次いで、駆動源９０９からシャフト９０８を突出させることにより、最も近い基板ホルダ２０１に保持された処理対象のシリコンに陽電極９０３を接触させる。
【０１０８】
次いで、この陽極化成装置にＨＦ溶液を満たした後に陰電極２１２、陽電極９０３間に所定の電流を流して、シリコン基板に陽極化成処理を施す。次いで、ＨＦ溶液を廃液口２０７から排出し、槽内を純水で洗浄し、その後、その純水を廃液口２０７から排出する。
【０１０９】
次いで、駆動源９０９にシャフト９０８を収容（退出）させ、処理を終えたシリコン基板を取り外す。
【０１１０】
この実施例によれば、陽電極用の電極支持具９０１に最も近い基板ホルダ２０１に保持されたシリコン基板が陽電極の構成材料により汚染されることを避けることができる。すなわち、この実施例によれば、シリコン材料等からなる中間電極９０３ａを処理対象のシリコン基板に接触させるため、陽電極９０３の接触によるシリコン基板の汚染がない。
【０１１１】
また、この実施例によれば、陽電極９０３がＨＦ溶液に接触しないように構成されているため、陽電極９０３が化成処理されることがない。したがって、繰り返して陽電極９０３を使用することができる。
【０１１２】
なお、上記の各実施例は、同一の基板ホルダを直列に連結することにより多数枚の基板の一括処理を可能とするものであるが、互いに異なる基板ホルダを直列に連結して陽極化成装置を構成することもできる。
【０１１３】
［陽極化成装置の適用例］
次に、上記の各陽極化成装置の適用例を説明する。この適用例は、半導体基板の製造方法に関する。図９は、この適用例に係る半導体基板の製造方法に関する。
【０１１４】
まず、図９（ａ）に示す工程では、第１のＳｉ単結晶基板５０１を用意して、上記のいずれか陽極化成装置を利用して、その片面に多孔質Ｓｉ層５０２を形成する。
【０１１５】
次いで、図９（ｂ）に示す工程では、多孔質Ｓｉ層５０２の表面に少なくとも１層の非多孔質層５０３を形成する。この非多孔質層５０３としては、例えば、単結晶Ｓｉ層、多結晶Ｓｉ層、非晶質Ｓｉ層、金属層、化合物半導体層、超伝導層等が好適である。また、この非多孔質層５０３として、MOSFET等の素子構造を含む層を形成してもよい。更に、最表面層にＳｉＯ2層５０４を形成してこれを第１の基板とすることが好ましい。このＳｉＯ2層５０４は、後続の工程で第１の基板と第２の基板５０５とを貼り合わせた際に、その貼り合わせの界面の界面準位を活性層から離すことができるという意味でも有用である。
【０１１６】
次いで、図９（ｄ）に示すように、別途用意した第2の基板５０５と図９（ｃ）に示す第１の基板とを、ＳｉＯ2層５０４を挟むようにして、室温で密着させる。その後、陽極接合処理、加圧処理、あるいは必要に応じて熱処理を施すこと、あるいはこれらの処理を組合わせることにより、貼り合わせを強固なものにしても良い。
【０１１７】
なお、非多孔質層５０３として、単結晶Ｓｉ層を形成した場合には、例えば該単結晶Ｓｉ層の表面に熱酸化等の方法によってＳｉＯ2層５０４を形成した後に第２の基板５０５と貼り合わせることが好ましい。
【０１１８】
第２の基板５０５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５０５は、貼り合わせ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良い。
【０１１９】
なお、図９（ｄ）は、ＳｉＯ2層５０４を介して第１の基板と第２の基板とを貼り合わせた状態を示しているが、このＳｉＯ2層５０４は、非多孔質層５０３または第２の基板がＳｉでない場合には設けなくても良い。
【０１２０】
また、貼り合わせの際には、第１の基板と第２の基板との間に絶縁性の薄板を挟んでも良い。
【０１２１】
次いで、図９（ｅ）に示す工程では、多孔質Ｓｉ層５０２を境にして、第1のＳｉ基板５０１側を第2の基板側から除去する。除去の方法としては、研削、研磨或いはエッチング等により第１の基板側を廃棄する方法と、多孔質Ｓｉ層５０２を境にして第１の基板側と第2の基板側とに分離する方法とがある。
【０１２２】
次いで、第2の基板側の表面に残存する多孔質Ｓｉ層５０２を除去する。これにより、図９（ｆ）に示すような半導体基板（ＳＯＩ基板）を得ることができる。
【０１２３】
例えば、第２の基板５０５として絶縁性の基板を採用すると、上記の製造方法によって得られる半導体基板は、絶縁された電子素子の形成に極めて有用である。
【０１２４】
以上、特定の実施の形態及び実施例を挙げて特徴的な技術的思想を説明したが、本発明は、これらの実施の形態及び実施例に記載された事項によって限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において様々な変形をなし得る。
【０１２５】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、装置の保守や装置構成の変更を容易にすることができる。
【０１２６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る陽極化成装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の好適な実施例に係る基板ホルダの構成を示す正面図である。
【図３】本発明の第１の好適な実施例に係る陽極化成装置を分解した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の好適な実施例に係る基板ホルダの構成を示す正面図である。
【図５】本発明の第２の好適な実施例に係る陽極化成装置を分解した状態を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の好適な実施例に係る基板ホルダの構成を示す正面図である。
【図７】本発明の第２の好適な実施例に係る陽極化成装置を分解した状態を示す断面図である。
【図８】本発明の第４の好適な実施例に係る陽極化成装置を分解した状態を示す断面図である。
【図９】本発明の好適な実施の形態に係る陽極化成装置の適用例に係る半導体基板の製造方法を示す図である。
【図１０】従来の陽極化成装置の構成を示す図である。
【図１１】従来の陽極化成装置の構成を示す図である。
【図１２】従来の陽極化成装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１００  シリコン基板
１０１，２０１，３０１，４０１  基板ホルダ
１０２，２０２，３０２，４０２  本体
１０３，２０３，３０３，４０３  開口部
１０４，２０４，３０４，４０４  吸着パッド
１０５，２０５，３０５，４０５  減圧孔
１０６，２０６，３０６，４０６  シール材
１０７，２０７，３０７，４０７  廃液口
１０８，２０８，３０８，４０８  貫通孔
１１０，２１０，３１０，４１０  電極支持具（陰電極用）
１１１，２１１，３１１，４１１  本体
１１２，２１２，３１２，４１２  陰電極
１１３，２１３，３１３，４１３  貫通孔
１２０，２２０，３２０，４２０  電極支持具（陽電極用）
１２１，２２１，３２１，４２１  シール材
１２２，２２２，３２２，４２２  廃液口
１２３，２２３，３２３，４２３  貫通孔
１２４，２２４，３２４，４２４  陽電極
１２５，２２５，３２５，４２５  本体
１３１  連結ボルト
１３２  ナット
９０１  電極支持具（陽電極用）
９０２  本体
９０３  陽電極
９０３ａ  第１電極
９０３ｂ  第２電極
９０５  支持体
９０６  引出電極
９０７  圧縮バネ
９０８  シャフト
９０９  駆動源
９１０  貫通孔
５０１  Ｓｉ単結晶基板
５０２  多孔質Ｓｉ層
５０３  非多孔質層
５０４  ＳｉＯ2層
５０５  第２の基板
【図１】
0004026910.tif 000002
【図２】
0004026910.tif 000003
【図３】
0004026910.tif 000004
【図４】
0004026910.tif 000005
【図５】
0004026910.tif 000006
【図６】
0004026910.tif 000007
【図７】
0004026910.tif 000008
【図８】
0004026910.tif 000009
【図９】
0004026910.tif 000010
【図１０】
0004026910.tif 000011
【図１１】
0004026910.tif 000012
【図１２】
0004026910.tif 000013