JP2004211111A

JP2004211111A - 処理装置

Info

Publication number: JP2004211111A
Application number: JP2002378686A
Authority: JP
Inventors: Takashi Tsuboi; 隆志坪井; Kazutaka Yanagida; 一隆柳田; Kazuhito Takanashi; 一仁高梨; Kenji Yamagata; 憲二山方; Takashi Sugai; 崇菅井; Kiyobumi Sakaguchi; 清文坂口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】良好な化成処理を実現すること。
【解決手段】基板１０１の上方に基板１０１に対向して配置される第１電極１０２と、基板１０１の下方に基板１０１に対向して配置される第２電極１０３とを有し、基板１０１に化成処理を施す処理装置１００は、基板１０１と第２電極１０３との間に薬液１０５を満たす薬液槽１０４と、基板１０１の下面近傍に薬液１０５の流れを形成する機構と、を備え、前記機構は、薬液１０５を薬液槽１０４からオーバーフローさせる機能を含む。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に化成処理を施す処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板等の基板の製造工程等では、基板に化成処理を施す処理装置が用いられている。基板に化成処理を施す処理装置には、基板表面を水平に設置する平置型と、基板表面を垂直に設置する縦置型とがある。また、処理装置には、基板裏面に固体を接触させて基板を通る電流経路を形成する固体接触型と、基板裏面に液体を接触させて基板を通る電流経路を形成する液体接触型とがある。
【０００３】
近年では、例えば、ＳＯＩ基板等の基板の製造工程において、基板の大口径化、異物対策に伴う基板裏面の鏡面化等によって、基板を実質的に水平に保ったままで搬送すると共に、基板裏面に固体が接触しないように構成されることが要求されている。このような要求に応える処理装置として、平置型の液体接触型の処理装置が用いられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２１６１１０号公報
【特許文献２】
特開平１０−２７５７９８号公報
【特許文献３】
特開平１１−１９５６３９号公報
【特許文献４】
特開平１１−１９５６４０号公報
【特許文献５】
特開平１１−２１４３５３号公報
【特許文献６】
特開２０００−２７３６９９号公報
【特許文献７】
特開２０００−２７７４７８号公報
【特許文献８】
特開２０００−２７７４８４号公報
【特許文献９】
特開２０００−３３６４９９号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の平置型の液体接触型の処理装置では、基板の下面（裏面）に対する液体接触が困難である。即ち、従来の処理装置では、基板下面に存在する気泡によって良好な接触を得ることができない。また、化成処理中に基板下面（裏面）から気体が発生する系においては、この気体を除去することができない。
【０００５】
従って、従来の処理装置では、基板下面（裏面）に生じる気体（気泡も含む）によって、接触不良が生じ、例えば、化成処理によって形成される膜厚の分布にばらつきが発生したり、化成処理の再現性が低下したりするため、良好な化成処理を行うことができないという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、良好な化成処理を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、基板の上方に該基板に対向して配置される第１電極と、該基板の下方に該基板に対向して配置される第２電極とを有し、該基板に化成処理を施す処理装置に係り、前記基板と前記第２電極との間に薬液を満たす薬液槽と、前記基板の下面近傍に前記薬液の流れを形成する機構と、を備え、前記機構は、前記薬液を前記薬液槽からオーバーフローさせる機能を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記薬液槽は、前記薬液が前記基板の下面に接触するように構成されていることが好ましい。
【０００９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記薬液槽は、１つ又は複数の開口部が形成され、前記基板に対向して配置された板を有し、前記薬液は、前記板の開口部を通して前記基板に向けて流れることが好ましい。
【００１０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記板は、前記薬液槽の上部に配置されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第２電極は、１つ又は複数の開口部を有し、前記薬液は、前記第２電極の開口部を通して前記基板に向けて流れることが好ましい。
【００１２】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記開口部が形成された第２電極は、前記薬液槽の上部に配置されていることが好ましい。
【００１３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記基板の外周壁部を支持する保持部を更に備えることが好ましい。
【００１４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記薬液槽の前記基板近傍の横断面形状の直径が、前記基板の直径と略同一であることが好ましい。
【００１５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記薬液槽は、その外側に前記薬液を満たすためのオーバーフロー槽を有することが好ましい。
【００１６】
本発明の第２の側面は、半導体基板の製造方法に係り、上記のいずれかの処理装置を利用して第１基板を陽極化成することにより多孔質層を形成する工程と、前記多孔質層の上に非多孔質層を形成する工程と、前記非多孔質層が形成された前記第１基板を絶縁層を介して第２基板に貼り合わせて貼り合わせ基板を作製する工程と、前記貼り合わせ基板を処理又は加工して前記第２基板の上に前記多孔質層の少なくとも一部が残留した状態とする工程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
[第１の実施形態]
以下、本発明の第１の実施の形態に係る処理装置について説明する。図１は、本発明の好適な第１の実施形態に係る処理装置１００の構成を示す概念図である。処理装置１００は、処理対象の基板としてのＳiウェハ１０１の上方にＳiウェハ１０１に対向して配置される第１電極としての陰極１０２と、Ｓiウェハ１０１の下方にＳiウェハ１０１に対向して配置される第２電極としての陽極１０３と、Ｓiウェハ１０１と陽極１０３との間に薬液１０５を満たす薬液槽１０４と、Ｓiウェハ１０１の下面近傍に薬液１０５の流れを形成する流れ形成機構とを備える。この流れ形成機構は、薬液１０５を薬液槽１０４からオーバーフローさせる機能を含む。
【００１９】
Ｓiウェハ１０１の下面近傍に薬液１０５の流れを形成する流れ形成機構には、例えば、ポンプ１１０等の液体を移動させる機構を用いることができるが、本発明はこれに限られない。上記の液体を移動させる機構としては、例えば、気体の圧力を利用したり、重力（液体の高低差）による圧力を利用したりすることによって、薬液１０５の流れを形成してもよい。また、上記の流れ形成機構の一例として挙げたポンプ１１０は、Ｓiウェハ１０１の下面近傍に薬液１０５の流れを形成するために、様々な態様を取ることができるが、これについては後述する。
【００２０】
また、本発明の好適な実施の形態に係る処理装置１００は、基板を処理する様々な処理に適用することができるが、本発明においては、その一例として、陽極化成装置に適用する場合について説明する。
【００２１】
図１において、Ｓiウェハ１０１は、化成処理の被処理対象である基板の一例であり、例えば、単結晶シリコンが用いられる。Ｓiウェハ１０１に化成処理（例えば、陽極化成処理）を施す場合には、具体的には、化成槽１０６の槽内に化成液１０７を満たした状態で、陰極１０２を化成液１０７に浸漬して、Ｓiウェハ１０１に対向させると共に、陽極１０３をＳiウェハ１０１の下方に配置する。本実施形態では、Ｓiウェハ１０１を陽極化成して、その表面に多孔質シリコンを形成する。また、液体接触型の処理装置を用いて、Ｓiウェハ１０１を陽極化成する場合には、Ｓiウェハ１０１の表面及び裏面から、水素が発生することが知られている。Ｓiウェハ１０１は、陽極化成された後は、その表面に多孔質層が形成されて、表面の構造が変化するが、その裏面の構造は実質的には変化しない。
【００２２】
陰極１０２は、化成処理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、化成処理用の処理液としてＨＦ溶液を採用する場合には、陰極１０２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。
【００２３】
陽極１０３は、例えば、導電液としてＤＨＦ（希フッ化水素酸）を採用する場合には、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。また、陽極１０３は、Ｓiウェハ１０１と同質の材料であるシリコン材料で構成することも可能である。このシリコン材料は、比抵抗が小さいことが好ましい。陽極１０３をシリコン材料で構成することによって、Ｓiウェハ１０１が陽極１０３の構成材料によって汚染されることを防ぐことができる。
【００２４】
薬液槽１０４は、Ｓiウェハ１０１の下面との間で、電気的な接触を保つために、導電性の薬液１０５（導電液）が満たされている。また、前述のように、薬液槽１０４は、Ｓiウェハ１０１の下面近傍に薬液１０５の流れを形成する構成を備える。このような構成としては、例えば、薬液槽１０４は、ポンプを有し、このポンプの入口と出口とを、薬液槽１０４の上方に設けたり、図１に示すように、ポンプ１１０の入口と出口とを、薬液槽１０４の上方と下方にそれぞれ設けたりして、Ｓiウェハ１０１の下面近傍に薬液１０５の流れを形成するように構成することが望ましい。なお、ポンプ１１０の入口と出口の配置は、図１に示す配置に限定されず、様々な態様を用いることができる。例えば、ポンプ１１０の入口と出口は、図１とは反対に配置されてもよい。
【００２５】
また、薬液槽１０４は、その外側に、薬液槽１０４から流れ出た薬液１０５を満たすオーバーフロー槽１０８を更に備えるのが望ましい。オーバーフロー槽１０８は、図１に示すように、連結流路１０９を介して、薬液槽１０４に連結されるのが望ましい。また、連結流路１０９は、薬液１０５内のパーティクル等を除去するフィルタ１１１を備えるのが望ましい。
【００２６】
そして、薬液槽１０４は、Ｓiウェハ１０１の下面近傍に薬液１０５の流れを形成するために、薬液１０５をオーバーフローさせるように構成される。この場合、例えば、図１に示すように、薬液槽１０４とＳiウェハ１０１との間に間隔を設けて、薬液槽１０４から薬液１０５が溢れ出るように構成されうる。この間隔は、特に限定しないが、２〜８mmが例として挙げられる。また、薬液１０５をオーバーフローさせる場合には、Ｓiウェハ１０１の下面と電気的に良好な接触を得るために、薬液１０５をＳiウェハ１０１の下面に接触させる。
【００２７】
薬液１０５は、導電性の薬液（導電液）であり、本実施形態では、一例としてＤＨＦ（希フッ化水素酸）が用いられる。しかし、本発明はこれに限定されず、他の導電液を用いてもよい。
【００２８】
化成槽１０６は、化成処理用の処理液に対して耐性を有する材料で構成されるのが好ましい。例えば、化成処理用の処理液としてＨＦ溶液を採用する場合は、化成槽１０６は、耐ＨＦ製の材料である四弗化エチレン樹脂（テフロン（登録商標））等で構成されることが好ましい。
【００２９】
化成液１０７は、処理対象の基板を処理する任意の処理液を採用することができる。例えば、陽極化成の場合は、化成液１０７には、陽極化成処理用の処理液として、ＨＦ溶液を用いることができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、陰極１０２がＳiウェハ１０１の上方に、陽極１０３がＳiウェハ１０１の下方にそれぞれ設けられているが、本発明はこれに限定されない。例えば、陰極１０２がＳiウェハ１０１の下方に、陽極１０３がＳiウェハ１０１の上方に、それぞれ設けられてもよい。この場合には、処理装置１００が陽極化成装置に適用されるとすると、例えば、陰極側では化成処理用の処理液としてＨＦ溶液を用いて、陽極側では導電液としてＤＨＦ（希フッ化水素酸）を用いる等のようにして、前述の構成を変更すればよい。
【００３１】
本実施形態では、Ｓiウェハ１０１を化成処理する際に、Ｓiウェハ１０１の下面近傍に薬液１０５の流れが形成される。このような流れを形成する流れ形成機構には、任意の機構が用いられるが、Ｓiウェハ１０１の下面と良好な接触が得られて、化成処理中にＳiウェハ１０１の裏面から発生する気体を、効果的に除去することが可能な流れ形成機構を採用することが望ましい。このような流れ形成機構としては、例えば、薬液１０５を送り出すポンプ１１０等を用いることができる。
【００３２】
また、薬液１０５をオーバーフローさせることによって、Ｓiウェハ１０１の下面近傍に薬液１０５の流れを更に効果的に形成するように働く。オーバーフロー時には、薬液１０５の液面は、薬液槽１０４よりも高くなるため、上昇した液面と薬液槽１０４の上端との差を利用して、Ｓiウェハ１０１の下面の全域を薬液１０５に接触するように薬液槽１０４を構成することが好ましい。これによって、化成処理時に電流を流すことが容易になる。更に、上記のオーバーフローは、薬液１０５を導入する場合には、Ｓiウェハ１０１の下面に気泡が残ることがなく、化成処理中にＳiウェハ１０１の下面に気体が発生した場合には、これらの気体を効率よく除去するように働く。
【００３３】
また、ポンプ１１０は、オーバーフロー槽１０８と薬液槽１０４との間に設けられた連結流路１０９を介して、オーバーフロー槽１０８内の薬液１０５が薬液槽１０４に流れ込むように働く。また、連結流路１０９に設けられたフィルタ１１１は、パーティクル等の汚染物を除去して、薬液１０５を汚染物等が少ない状態に維持するように働く。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、Ｓiウェハの下面近傍に薬液の流れを形成する流れ形成機構によって、Ｓiウェハの下面の未浸漬部に存在する気体や、化成処理中に発生した気体等を効率的に除去することができるため、Ｓiウェハと薬液との間で、良好な電気的接触が得られる。
【００３５】
従って、これらの気体によるＳiウェハの下面の接触不良によって生じる問題点（例えば、化成処理により形成される膜厚の分布のばらつきや、化成処理の再現性の低下等）を解決し、良好な化成処理を行うことができる。
【００３６】
また、薬液をオーバーフローさせることによって、薬液の液面が上昇するため、Ｓiウェハの下面との電気的な接触や気体の除去等の上記の効果をより顕著にすることができる。
【００３７】
更に、薬液槽の外側に、オーバーフロー槽を設けることによって、薬液槽から溢れ出した薬液を回収して再利用することができ、また、オーバーフロー槽と薬液槽との間に、フィルタを設けることによって、薬液を繰り返し用いることができる。
【００３８】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態に係る処理装置について説明する。図２は、本発明の第２の実施の形態に係る処理装置２００の概略構成を示す概念図である。処理装置２００は、概略的には、第１の実施の形態に係る処理装置１００の構成に一部の機能を追加した構成を有する。即ち、処理装置２００は、Ｓiウェハ１０１の下面近傍に形成された薬液槽１０４内の薬液１０５の流れを、より効果的に形成するために、１つ又は複数の開口部が形成され、Ｓiウェハ１０１に対向して配置された板２０１（以下「パンチング板」という。）を、第１の実施の形態に係る処理装置２００に追加した構成を有する。薬液１０５は、このパンチング板２０１の開口部を通してＳiウェハ１０１に向けて流れる。なお、パンチング板２０１は、図２に示すように、薬液槽１０４の上部に設けられるのが好適であるが、その配置はこれに限られず、種々の配置を採用することができる。
【００３９】
本実施形態では、パンチング板２０１は、薬液槽１０４内の薬液１０５の流れのうちで、Ｓiウェハ１０１に略垂直な方向における流れを増大するように働く。このような機構としては、任意の機構を用いることができるが、パンチング板２０１を用いる場合には、その開口部の分布は、均一であっても、不均一であってもよく、また、その大きさや形状も限定されない。また、パンチング板２０１の開口部の直径は、特に限定しないが、５〜１０mmが一例として挙げられる。また、パンチング板２０１の開口部間の間隔は、特に限定しないが、１０〜３０mmが一例として挙げられる。
【００４０】
以上のように、本実施形態によれば、パンチング板２０１等の機構によって、薬液槽１０４内の薬液１０５の流れのうちで、Ｓiウェハ１０１に略垂直な方向における流れを増大することができるため、Ｓiウェハ１０１の下面と薬液１０５との接触が更に良好となり、Ｓiウェハ１０１の下面に存在する気体をより効率的に除去することができる。また、このようなパンチング板２０１等を、薬液槽１０４の上部に設けることによって、この効果は顕著となる。
【００４１】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態に係る処理装置について説明する。図３は、本発明の第３の実施の形態に係る処理装置３００の構成を示す概念図である。処理装置３００は、概略的には、第１の実施の形態に係る処理装置１００の構成に一部の機能を追加した構成を有する。即ち、処理装置３００は、陰極１０２と陽極１０３との間に印加すべき電圧を低減するために、第１の実施の形態に係る処理装置１００の陽極１０３に代えて、１つ又は複数の開口部を有する陽極３０１を用いる。薬液１０５は、陽極３０１の開口部を通してＳiウェハ１０１に向けて流れる。なお、陽極３０１は、図３に示すように、薬液槽１０４’の上部に設けられるのが好適であるが、その配置はこれに限られず、種々の配置を採用することができる。
【００４２】
本実施形態では、陽極３０１は、１つ又は複数の開口部が形成されているため、第３の実施の形態で示したパンチング板２０１と同様の機能を有するとともに、Ｓiウェハ１０１の近傍に配置されうる。従って、陰極１０２と陽極３０１との間に印加すべき電圧は、第１の実施の形態に係る処理装置１００において陰極１０２と陽極１０３との間に印加すべき電圧よりも低減する。また、陽極３０１は、第３の実施の形態で示したパンチング板２０１と同様の効果を奏するため、パンチング板２０１を設ける必要がなくなり、部品数が減少し、装置の小型化に寄与する。
【００４３】
以上のように、本実施形態によれば、１つ又は複数の開口部が形成された陽極３０１によって、陰極１０２と陽極３０１との間に印加すべき電圧は、第１の実施の形態に係る処理装置１００において陰極１０２と陽極１０３との間に印加すべき電圧よりも低減される。更に、陽極３０１を薬液槽１０４’の上部に設けることによって、この効果は顕著となる。また、陽極３０１を適用することによって、第３の実施の形態で示したパンチング板２０１を用いる場合に比べて、部品数が減少し、装置をコンパクトにすることができる。
【００４４】
［第４の実施の形態］
以下、本発明の第４の実施の形態に係る処理装置について説明する。図４は、本発明の第４の実施の形態に係る処理装置４００の構成を示す概念図である。処理装置４００は、概略的には、第１の実施の形態に係る処理装置１００の構成に一部の機能を追加した構成を有する。即ち、処理装置３００は、Ｓiウェハ１０１の下面と薬液１０５とが接触する面積を増大させるため、第１の実施の形態に係る処理装置１００に追加して、Ｓiウェハ１０１の外周壁部を支持する保持部４０１を有する。なお、保持部４０１の形状としては、種々の形状を採用できる。また、保持部４０１は、図４では、処理装置３００とは別の部材として処理装置３００上に固定されているが、これに限定されない。例えば、保持部４０１は、処理装置３００と一体となって構成されてもよい。なお、この場合には、薬液槽１０４’’の少なくともＳiウェハ１０１近傍の横断面形状の直径が、Ｓiウェハ１０１の直径と略同一であることが望ましい。
【００４５】
本実施形態では、Ｓiウェハ１０１の外周壁部を支持する保持部４０１は、Ｓiウェハ１０１の下面の大部分又は全域が露出するように働く。これによって、Ｓiウェハ１０１の下面と薬液１０５とが接触する面積が増大する。また、保持部４０１は、Ｓiウェハ１０１の表面をも保持する部材に比べて、コンパクトに形成することができる。そのため、陰極１０２と陽極１０３との間の距離をより近づけることができる。また、薬液槽１０４’’の少なくともＳiウェハ１０１近傍の横断面形状の直径を、Ｓiウェハ１０１の直径と略同一であるよう構成することによって、Ｓiウェハ１０１の下面の全域を薬液１０５と接触させることができる。Ｓiウェハ１０１の下面の全域を薬液１０５と接触させる構成は、薬液槽１０４’’の少なくともＳiウェハ１０１近傍の横断面形状の直径を、Ｓiウェハ１０１よりも大きくすることによっても実現されるため、本実施形態は、薬液槽１０４’’の少なくともＳiウェハ１０１近傍の横断面形状の直径が、Ｓiウェハ１０１の直径と略同一となる場合には限定されない。しかし、装置をコンパクトに設計したい場合等には、Ｓiウェハ１０１の直径と略同一である構成が有利である。
【００４６】
以上のように、本実施形態によれば、Ｓiウェハ１０１の外周壁部を支持する保持部４０１によって、陰極１０２と陽極１０３との間に印加すべき電圧を低減することができる。また、薬液槽１０４’’の少なくともＳiウェハ１０１近傍の横断面形状の直径が、Ｓiウェハ１０１の直径と略同一であることによって、この効果は顕著となる。また、上記のような保持部４０１の構成上の利点によって、陰極１０２と陽極１０３との間の距離を近づけることができるため、陰極１０２と陽極１０３との間に印加すべき電圧を更に低減することができる。
【００４７】
以上示したように、本発明の好適な実施の形態によれば、Ｓiウェハの下面に薬液を十分に浸漬できないという問題点や、Ｓiウェハの下面から発生する気体による化成処理の不良等を回避することができ、良好な化成処理が実現可能となる。なお、本発明の好適な実施の形態では、Ｓiウェハ１０１の下面近傍に薬液１０５の流れを形成する流れ形成機構を示したが、これに限定されない。例えば、本発明の好適な実施の形態に係る化成槽は、Ｓiウェハの上面近傍に薬液の流れを形成する流れ形成機構を備えることができる。例えば、図４に示すように、化成槽１０６’には、Ｓiウェハ１０１の上面近傍に薬液１０７の流れを形成する流れ形成機構４０２（例えば、ポンプ等の液体を移動させる機構）を設けることができる。この場合には、Ｓiウェハ１０１の上面に存在する気体を除去することができる。
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【００４８】
[実施例１]
本発明の実施例に係る処理装置を図１に示す。図１は、第１の実施形態に係る処理装置１００に対応する。
【００４９】
図１の処理装置１００としては、平置型の液体接触枚葉処理装置を用いた。この処理装置１００は、Ｓiウェハ１０１の上面側に設けられた化成槽１０６と、Ｓiウェハ１０１の下面で薬液を接触させる導電液槽１０４で構成されている。化成槽１０６には、被処理物である８インチｐ＋Ｓi（１００）ウェハ１０１を、その表面が上になるようにして設置した。Ｓiウェハ１０１の下面は、真空吸着によって、薬液の漏れがないようにシールした。化成液１０７としては、４９%ＨＦとエタノールの２:１の混合薬液を用いた。化成槽１０６は筒型で、その直径は２０２mmであり、その外部にオーバーフロー槽１０８を設置した。ポンプ１１０を用いて、化成液１０７を化成槽１０６に注入して、オーバーフロー槽１０８を利用して化成液１０７を循環させた。化成槽１０６には、耐フッ酸性に優れた四弗化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を用いた。化成槽１０６内には、陰極１０２として、直径２００mmの白金板を、Ｓiウェハ１０１と実質的に平行に、Ｓiウェハ１０１と３０mmの距離を隔てて設置した。化成槽１０６は、Ｓiウェハ１０１下面に、直径１７４mmの開口部を有している。
【００５０】
一方、導電液槽１０４は筒状で、その内径は１５４mmであり、その外側にオーバーフロー槽１０８を有している。導電槽下部には、直径１５０mmの白金板が水平に設置されており、陽極の役割を果たす。導電液１０５には、１％ＨＦ水溶液を用いた。ポンプ１１０によって、導電液１０５を導電液槽１０４に供給し続けると、上記開口部から導電液１０５がオーバーフローして、導電液槽１０４の上面よりも導電液１０５の液面の方が高くなった。この上昇した液面と、被処理部材である８インチＳiウェハ１０１の裏面を、実質的に均一に接触させた。このような状態を保ちつつ、陽極１０３と陰極１０２との間に電圧を印加して、多孔質シリコンを作製した。電流３.１４Ａ（Ｓiウェハ１０１の表面側の電流密度１０mAcm^- ^２）で８分間通電した後、ポンプ１１０を止めて、化成液１０７、導電液１０５等の薬液を回収した。Ｓiウェハ１０１は、洗浄した後に、乾燥させた。Ｓiウェハ１０１に形成された多孔質層の厚さを測定したところ、Ｓiウェハ１０１全面に渡って、ほぼ１０μmで均一であった。
【００５１】
このようにして、平置型の液体接触枚葉処理装置において、Ｓiウェハ１０１全面に渡る良質な多孔質層を作ることができた。
【００５２】
[実施例２]
本発明の実施例に係る処理装置を図２に示す。図２は、第２の実施形態に係る処理装置２００に対応する。本実施例では、導電液槽１０４の上部に、開口部径１０mm、ピッチ２０mmの多数の穴が形成されたパンチング板２０１を設置した。
【００５３】
[実施例３]
本発明の実施例に係る処理装置を図３に示す。図３は、第３の実施形態に係る処理装置３００に対応する。本実施例では、パンチング板として白金板で作られた陽極３０１を用いて、実施例２に示したパンチング板２０１を兼用した。
【００５４】
[実施例４]
本発明の実施例に係る処理装置を図４に示す。図４は、第４の実施形態に係る処理装置４００に対応する。本実施例では、陽極１０２に８インチのｐ＋Ｓi(１００)１０１を用いた。また、被処理物の８インチウェハＳi１０１を、実質的にエッジのみで保持した。さらに、導電液槽１０４’’は、直径２００mmとした。このような改善により、導電液槽１０４’’と化成槽１０６’と間の距離を短くすることができるため、陽極１０２と陰極１０３との間に印加すべき電圧を低減することができた。また、Ｓi１０１の下面（裏面）の大部分の面が、導電液１０５と接することができるため、多孔質シリコンの膜厚均一性が更に改善された。
【００５５】
［応用例］
次いで、上記の処理装置の応用例として、半導体基板の製造方法を説明する。
【００５６】
図５は、本発明の好適な実施の形態に係る半導体基板の製造方法を説明する図である。
【００５７】
まず、図５（ａ）に示す工程では、第１の基板（seed wafer）１０を形成するための単結晶Ｓi基板１１を用意して、上記の処理装置１００、２００、３００、４００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。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。
【００５８】
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。
【００５９】
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/cm^２、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。
【００６０】
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。
【００６１】
（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。
【００６２】
（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。
【００６３】
（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。
【００６４】
（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。
【００６５】
次いで、図５（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。
【００６６】
次いで、図５（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。
【００６７】
次いで、図５（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。
【００６８】
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５（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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
次いで、図５（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。
【００７２】
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。
【００７３】
図５（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（Silicon 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。
【００７４】
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。
【００７５】
【発明の効果】
以上示したように、本発明によれば、良好な化成処理を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電解装置の概略図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の電解装置の概略図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の電解装置の概略図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態の電解装置の概略図である。
【図５】本発明の好適な実施の形態の半導体基板の製造方法を説明する図である。

Claims

基板の上方に該基板に対向して配置される第１電極と、該基板の下方に該基板に対向して配置される第２電極とを有し、該基板に化成処理を施す処理装置であって、
前記基板と前記第２電極との間に薬液を満たす薬液槽と、
前記基板の下面近傍に前記薬液の流れを形成する機構と、
を備え、
前記機構は、前記薬液を前記薬液槽からオーバーフローさせる機能を含むことを特徴とする処理装置。