JP2005244089A - 陽極化成装置及び処理方法並びに半導体基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 陽極化成において、電極に対する電極特性が実質的に変わることなく、電解質溶液の導電率を効果的に高めること。
【解決手段】 陽極化成装置１００は、陰電極１０５と陽電極１０６との間に基板１０１を配置して陽極化成反応によって基板１０１に多孔質層を形成する。陽極化成装置１００は、陰電極１０５と基板１０１との間に第１の電解質溶液１０６を供給する第１の供給部と、陽電極１０５と基板１０１との間に５Ｓｍ^−１以上の導電率を有する第２の電解質溶液１０７を供給する第２の供給部と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板に陽極化成処理を施すための陽極化成装置及びこれを用いた処理方法並びに半導体基板の製造方法に関し、特に、基板の裏面が電解質溶液に接触することで電解を行う陽極化成装置及びこれを用いた処理方法並びに半導体基板の製造方法に関する。

半導体製造プロセスなどでは、基板を陽極化成する陽極化成装置がしばしば用いられている。この陽極化成装置には、裏面液体接触型と裏面固体接触型とがある。裏面液体接触型では、基板の裏面に液体を接触させた状態で、この液体を介して陽電極に電気的に接触させている。裏面固体接触型では、基板の裏面に固体を接触させるか、或いは、直接陽電極を基板の裏面に接触させている。

裏面固体接触型では、基板に固体が接触するため、基板が汚染されたり、基板の裏面に傷がついたり、基板と固体との間に異物が挟まったりする等の問題がある。一方、裏面液体接触型では、基板の裏面に傷がついたり、基板と固体との間に異物が挟まったりする等の問題がないという点で、裏面固体接触型よりも優れているが、陽電極を構成する金属元素が溶液中に溶け出すという問題がある。

これに対し、処理対象のシリコン基板と陽電極との間にシリコン材料からなる導電性隔壁を配置して、陽電極を構成する金属元素によるシリコン基板の汚染を遮断する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。しかし、特許文献１では、陽極化成の条件によっては、導電性隔壁の表面が多孔質化されて多孔質化が進み、導電性隔壁の表面からパーティクルが発生して、処理対象の基板や陽極化成槽が汚染されるという問題がある。

これに対し、裏面液体接触型において、陽電極からの金属汚染及び導電性隔壁からのパーティクル汚染を回避する技術が開示されている（例えば、特許文献２を参照。）。
特開平６−２７５５９８号公報 特開２０００−３３６４９９号公報

しかしながら、特許文献２の技術では、ウェーハ裏面に接触する電解質溶液の導電率が小さくなるという問題点がある。例えば、１％弗化水素を用いた場合では、約１Ｓｍ^−１の導電率しか得られない。このような薬液を用いると、通電処理の際に大きな電圧が必要となるため、容量の大きな電源が必要となる。また、容量の大きな電源が準備できたとしても、通電処理時の薬液の抵抗に起因する発熱が大きくなり、温度制御が非常に困難になる。また、電解質溶液の導電率が低い時には、被処理物の電流密度分布または化成膜厚分布が劣化することも問題となる。

また、従来の技術では、電解質溶液の導電率が低いことに起因する電流密度分布又は化成膜厚分布の劣化を避けるために、被処理物の煩雑な搬送方法等を採用して、化成槽構造を最適化しなければならなかった。

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、電解質溶液の導電率を効果的に高めることを目的とする。

本発明の第１の側面は、陰電極と陽電極との間に基板を配置して陽極化成反応によって該基板に多孔質層を形成するための陽極化成装置に係り、前記陰電極と前記基板との間に第１の電解質溶液を供給する第１の供給部と、前記陽電極と前記基板との間に５Ｓｍ^−１以上の導電率を有する第２の電解質溶液を供給する第２の供給部と、を備えることを特徴とする。

本発明の第２の側面は、陰電極と陽電極との間に基板を配置して陽極化成反応によって該基板に多孔質層を形成するための陽極化成装置に係り、前記陰電極と前記基板との間に第１の電解質溶液を供給する第１の供給部と、前記陽電極と前記基板との間にＨＣｌを含む第２の電解質溶液を供給する第２の供給部と、を備えることを特徴とする。

本発明の第３の側面は、陰電極と陽電極との間に基板を配置して陽極化成反応によって該基板に多孔質層を形成するための陽極化成装置に係り、前記陰電極と前記基板との間に第１の電解質溶液を供給する第１の供給部と、前記陽電極と前記基板との間にＨ_２ＳＯ_４を含む第２の電解質溶液を供給する第２の供給部と、を備えることを特徴とする。

本発明の第４の側面は、陰電極と陽電極との間に基板を配置して陽極化成反応によって該基板に多孔質層を形成するための処理方法に係り、前記陰電極と処理対象の基板とを第１の電解質溶液を介して電気的に接触させると共に前記陽電極と前記基板とを第２の電解質溶液を介して電気的に接触させる準備工程と、前記陰電極と前記陽電極との間に電流を流すことにより前記基板の前記陰電極側の面に多孔質層を形成する陽極化成工程と、を含み、前記第２の電解質溶液として、５Ｓｍ^−１以上の導電率を有する電解質溶液を使用することを特徴とする。

本発明の第５の側面は、陰電極と陽電極との間に基板を配置して陽極化成反応によって該基板に多孔質層を形成するための処理方法に係り、前記陰電極と処理対象の基板とを第１の電解質溶液を介して電気的に接触させると共に前記陽電極と前記基板とを第２の電解質溶液を介して電気的に接触させる準備工程と、前記陰電極と前記陽電極との間に電流を流すことにより前記基板の前記陰電極側の面に多孔質層を形成する陽極化成工程と、を含み、前記第２の電解質溶液として、ＨＣｌを含む電解質溶液を使用することを特徴とする。

本発明の第６の側面は、陰電極と陽電極との間に基板を配置して陽極化成反応によって該基板に多孔質層を形成するための処理方法に係り、前記陰電極と処理対象の基板とを第１の電解質溶液を介して電気的に接触させると共に前記陽電極と前記基板とを第２の電解質溶液を介して電気的に接触させる準備工程と、前記陰電極と前記陽電極との間に電流を流すことにより前記基板の前記陰電極側の面に多孔質層を形成する陽極化成工程と、を含み、前記第２の電解質溶液として、Ｈ_２ＳＯ_４を含む電解質溶液を使用することを特徴とする。

本発明の第７の側面は、上記の処理方法に従って基板に多孔質層を形成し、更に前記多孔質層の上に移設層を形成し、これにより第１の基板を作製する工程と、前記第１の基板と第２の基板とを貼り合わせて、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多孔質層の部分で分離する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、電解質溶液の導電率を効果的に高めることができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。

本発明に好適な実施形態に係る化成装置を説明する。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。化成装置１００は、基板１０１と、化成槽１０２と、基板１０１を保持するホルダ１０３と、陰電極１０４と、陽電極１０５と、で構成される。

本実施形態の陽極化成装置１００では、化成槽１０２は、処理対象の基板１０１によって、陰電極１０４側の槽と陽電極１０５側の槽との２槽に分離される。従って、処理対象の基板１０１の表面側に供給する第１の電解質溶液１０６と、基板１０１の裏面側に供給する第２の電解質溶液１０７とが互いに混じり合わないように構成されている。

基板１０１としては、電解反応によって化成処理される材料を用いることが望ましい。このような材料としては、例えば、シリコンを用いることができる。

化成槽１０２は、第１の電解質溶液１０６及び第２の電解質溶液１０７に対して耐性を有する材料で構成されることが好ましい。例えば、これらの電解質溶液として弗化水素（Hydrofluoric Acid）を含む電解質溶液（以下「弗化水素溶液」という。）を用いる場合には、化成槽１０２は、耐弗化水素製の材料であるポリテトラフルオロエチレン樹脂等で構成されうる。

化成槽１０２内には、基板１０１と、化成槽１０２内で基板１０１を保持するためのホルダ１０３と、が設けられる。ホルダ１０３は、上記の電解質溶液として弗化水素溶液が採用される場合には、耐弗化水素製の材料であるポリテトラフルオロエチレン樹脂等で構成されうる。また、化成槽１０２内には、ホルダ１０３を挟んで対向配置された一対の陰電極１０４及び陽電極１０５が設けられる。陰電極１０４は、第１の電解質溶液１０６中で電解処理されたときに腐食されない白金等の材料で構成されることが好ましい。陰電極１０５は、第２の電解質溶液１０７中で電解処理されたときに金属汚染を生じないシリコンで構成されることが好ましい。また、陰電極１０４及び陽電極１０５は、それぞれ導線１０８を介して電源１０９に接続される。陽電極１０５と陰電極１０４との間には、電源１０９から電圧が印加されて通電し、基板１０１に化成処理が施される。この化成処理によって、基板１０１の表面に多孔質シリコン層が形成される。

化成槽１０２の陰電極１０４と処理対象の基板１０１の表面側（多孔質Ｓｉ層を形成すべき面）との間には、第１の電解質溶液１０６として、基板１０１を多孔質化する能力を有する電解質溶液が満たされる。一方、化成槽１０２の陽電極１０５側と処理対象の基板１０１の裏面側（多孔質Ｓｉ層を形成しない面）との間には、第２の電解質溶液１０７として、例えば、実質的に陽電極１０５を多孔質化する能力を有しないかつ陽電極１０５を電解研磨する能力を有する電解質溶液が満たされる。ここで、実質的に陽電極１０５と多孔質化する能力を有しない電解質溶液には、陽電極１０５を多孔質化する能力が低く、実用上、陽電極１０５を多孔質化する能力がないとみなすことができる電解質溶液も含まれる。

具体的には、第１の電解質溶液１０６としては、基板１０１の陽極化成に適した薬液が好ましい。このような薬液としては、例えば、濃弗化水素溶液が好適であり、４９％弗化水素とＣ_２Ｈ_５ＯＨを重量比で２:１の割合で混合した電解質溶液が更に好適である。

また、第２の電解質溶液１０７としては、陽電極１０５を多孔質化することなく電解研磨することができる電解質に、陽電極１０５の電解反応に直接寄与せずに、第２の電解質溶液１０７の導電率を向上させる電解質を添加させた電解質溶液を用いることが好ましい。陽電極１０５を多孔質化することなく電解研磨することができる電解質としては、例えば、希弗化水素を用いることが好適であり、弗化水素の濃度が５％以下であることが更に好適である。また、陽電極１０５の電解反応に直接寄与せずに第２の電解質溶液１０７の導電率を向上させる電解質としては、ＨＣｌを用いることが好適である。すなわち、上記の混合溶液としては、弗化水素とＨＣｌとを含む電解質溶液が好適であり、１重量％の弗化水素と３.５重量％のＨＣｌとを含む水溶液を用いることが更に好適である。

上記の電解質溶液は、一例として挙げたものであり、本発明はこれに限定されない。例えば、第１の電解質溶液として、弗化水素とＣ_２Ｈ_５ＯＨを重量比で１:１の割合で混合した電解質溶液を用いてもよいし、第２の電解質溶液１０７の導電率を向上させる電解質として、ＨＣｌの代わりにＨ_２ＳＯ_４を用いてもよい。

以上のように、本実施形態によれば、導電率を向上させる電解質を第２の電解質溶液に添加することによって、陽電極１０５と陰電極１０４との間に印加される電圧が低減され、電解時の第２の電解質溶液での発熱が低減され、基板１０１に生成する膜の面内分布が改善される。

以下、本発明の好適な実施の形態に係る陽極化成装置１００を使用して基板に多孔質層を形成する場合の好適な処理手順を説明する。

まず、搬送ロボット等により、処理対象の基板１０１を基板ホルダ１０３の吸着部（例えば、吸着パッド）に当接させ、基板ホルダ１０３に吸着させる。この基板ホルダ１０３は、基板１０１を保持するための吸着部として、真空吸着機構を有する。

次いで、ポンプ１１２により第１のタンク１１４から第１の電解質溶液１０６を汲み上げ、フィルタ１１１を通して陽極化成槽１０２の陰電極１０４とＳｉ基板１０１との間に供給する。また、これと並行して、ポンプ１２２により第２のタンク１２４から第２の電解質溶液１０７を汲み上げ、フィルタ１２１を通して陽極化成槽１０２の陽電極１０５と基板１０１との間に供給する。

なお、前述のように、第１の電解質溶液１０６は、処理対象の基板１０１の表面を多孔質化する能力を有する電解質溶液であり、第２の電解質溶液１０７は、導電率を向上させる電解質が添加された電解質溶液である。

第１の電解質溶液１０６、第２の電解質溶液１０７が夫々化成槽１０２の陰電極１０４側、陽電極１０５側に満たされたら、陰電極１０４と陽電極１０５との間に所定の大きさの電流を流して通電を行い、処理対象の基板１０１の表面に所定の多孔度を有する多孔質層を形成する。この時、陽電極１０５は、その表面が多孔質化されることなく、その表面が全体的に電解研磨される。

次いで、化成槽１０２の陰電極１０４側から第１の電解質溶液１０６を排出する。また、これと並行して、化成槽１０１の陽電極１０５側から第２の電解質溶液１０７を排出する。

次いで、搬送ロボット等により処理済みの基板１０１を基板ホルダ１０３から取り外し所定の位置（例えば、キャリア）に搬送する。搬送された基板１０１は、洗浄後に乾燥処理が行われる。

以下、本発明の好適な実施の形態に係る陽極化成装置１００を使用してＳｉ基板に多孔質Ｓｉ層を形成する場合の好適な処理手順を説明する。

まず、搬送ロボット等により、処理対象の基板１０１を基板ホルダ１０３の吸着部（例えば、吸着パッド）に当接させ、基板ホルダ１０３に吸着させる。この基板ホルダ１０３は、基板１０１を保持するための吸着部として、真空吸着機構を有する。

次いで、第１の電解質溶液１０６を化成槽１０２の陰電極１０４と基板１０１との間に供給する。また、これと並行して、第２の電解質溶液１０７を化成槽１０２の陽電極１０５と基板１０１との間に供給する。

なお、前述のように、第１の電解質溶液１０６は、処理対象の基板１０１の表面を多孔質化する能力を有する電解質溶液であり、第２の電解質溶液１０７は、導電率を向上させる電解質が添加された電解質溶液である。

第１の電解質溶液１０６、第２の電解質溶液１０７が夫々化成槽１０２の陰電極１０４側、陽電極１０５側に満たされたら、陰電極１０４と陽電極１０５との間に所定の大きさの電流を流して、処理対象の基板１０１の表面に所定の多孔度を有する多孔質層を形成する。この時、陽電極１０５は、その表面が多孔質化されることなく、その表面が全体的に電解研磨される。

次いで、化成槽１０２の陰電極１０４側から第１の電解質溶液１０６を排出する。また、これと並行して、化成槽１０１の陽電極１０５側から第２の電解質溶液１０７を排出する。

次いで、搬送ロボット等により処理済みの基板１０１を基板ホルダ１０３から取り外し所定の位置（例えば、キャリア）に搬送する。

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。図２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。

まず、図２（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、上記の陽極化成装置を利用して、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、電解質溶液（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。

ここで、電解質溶液としては、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、電解質溶液としては、例えば、弗化水素溶液（弗化水素濃度＝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。

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。

電解質溶液として上記の混合液（弗化水素濃度が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／ｃｍ^２、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。

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を利用することにより、通電時の薬液の抵抗による発熱が小さくなり、陽極化成工程の温度制御が容易になる。その結果、基板の電流密度分布や化成膜厚分布が改善される。

次いで、図２（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。

次いで、図２（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ＳｉＯ_２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。ＳｉＯ_２層１４は、例えば、Ｏ_２／Ｈ_２雰囲気、１１００℃、１０〜３３ｍｉｎの条件で生成され得る。

次いで、図２（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３０を作成する。

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２（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。

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）Ｎ_２雰囲気、１１００℃、１０ｍｉｎの条件で熱処理を実施し、２）Ｏ_２／Ｈ_２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。

第２の基板２０としては、Ｓｉ基板、Ｓｉ基板上にＳｉＯ_２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。

次いで、図２（ｄ）に示す工程では、貼り合わせ基板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。

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。

図２（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（SemiconductorOn Insulator又は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。

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。

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されない。

本発明の実施例に係る陽極化成装置を図１に示す。本実施例の陽極化成装置１００は、基板１０１と、化成槽１０２と、基板を保持するホルダ１０３と、陰電極１０４と、陽電極１０５と、で構成されている。

処理対象の基板１０１の表面側に供給する第１の電解質溶液１０６と基板１０１の裏面側に供給する第２の電解質溶液１０７とは、基板１０１とホルダ１０３によって、互いの電解質溶液が混じり合わないように構成されている。

まず、第１の電解質溶液１０６と第２の電解質溶液１０７とを化成槽１０２に注入した。これらの電解質溶液を注入した後、直流電源１０９によって、２０Ａ、６０ｓで通電処理を行った。通電処理が終了した後、第１の電解質溶液１０６と第２の電解質溶液１０７とを排出し、ホルダ１０３から基板１０１を取り出した。取り出した基板１０１は、洗浄した後に乾燥処理を行った。

基板１０１は、直径８インチのｐ^＋(１００)シリコンウェーハ(０.０１〜０.０２ｍΩｃｍ)を使用した。化成槽１０２は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂材を加工して作成した。陰電極１０４は、白金板(厚さ０.２ｍｍ、直径２００ｍｍ)を使用した。陽電極１０５は、直径５インチのｐ^＋(１００)シリコンウェーハ(０.０１〜０.０２ｍΩｃｍ)を使用した。第１の電解質溶液１０６は、４９％弗化水素とＣ_２Ｈ_５ＯＨとを重量比で２:１の割合で混合した電解質溶液を使用した。第２の電解質溶液１０７は、１重量％の弗化水素と任意重量濃度のＨＣｌとを含む水溶液を使用した。ホルダ１０３は、基板１０１を保持することができる。

基板１０１を保持した時、基板裏面の中央部の直径１７０ｍｍが第２の電解質に接していた。陰電極１０５と基板１０１は互いに平行に設置され、陰電極１０５と基板１０１との間の距離は５０ｍｍであった。陽電極１０５と基板１０１は互いに平行に設置され、陽電極１０５と基板１０１との間の距離は３０ｍｍであった。

表１は、本実施例の陽極化成装置１００を用いた実験結果を示す表であり、第２の電解質１０７中のＨＣｌの含有量と、第２の電解質１０７の導電率［Ｓｍ^−１］及び多孔質シリコンの膜厚面内分布［％］との関係を示している。ここでは、一例として「膜厚面内分布」を基板１０１面内の複数の点で求めた膜厚を利用して、以下の数式１に基づいて算出した。

[(膜厚の最大値)-(膜厚の最小値)]÷(膜厚の平均値)×１００ …（数式１）

膜厚測定方法としては、特に限定されないが、光の干渉等を用いる光学的方法や電子顕微鏡等の電子顕微鏡による像によって多孔質層の厚さを決定する方法等を用いることができる。

表１に示すように、第２の電解質１０７にＨＣｌを添加しなかった場合では、第２の電解質１０７の導電率は約１Ｓｍ^−１、陽電極と陰電極の間に印加される電圧は６０Ｖ、電解時の温度上昇は約４℃、陽極化成処理で生成する多孔質シリコンの膜厚面内分布は２０％であった。

また、第２の電解質１０７が０．４重量％のＨＣｌを含有する場合では、第２の電解質１０７の導電率は約５Ｓｍ^−１、陽電極と陰電極の間に印加される電圧は約４０Ｖ、電解時の温度上昇は約１℃、陽極化成処理で生成する多孔質シリコンの膜厚面内分布は１８％であった。

また、第２の電解質１０７が１.０重量％のＨＣｌを含有する場合では、第２の電解質１０７の導電率は約１０Ｓｍ^−１、陽電極と陰電極の間に印加される電圧は約２５Ｖ、電解時の温度上昇は約０.６℃、陽極化成処理で生成する多孔質シリコンの膜厚面内分布は１７％であった。

また、第２の電解質１０７が２.０重量％のＨＣｌを含有する場合では、第２の電解質１０７の導電率は約２０Ｓｍ^−１、陽電極と陰電極の間に印加される電圧は約２２Ｖ、電解時の温度上昇は約０.３℃、陽極化成処理で生成する多孔質シリコンの膜厚面内分布は１４％であった。

また、第２の電解質１０７が３.０重量％のＨＣｌを含有する場合では、第２の電解質１０７の導電率は約３０Ｓｍ^−１、陽電極と陰電極の間に印加される電圧は約２１Ｖ、電解時の温度上昇は約０.２℃、陽極化成処理で生成する多孔質シリコンの膜厚面内分布は１１％であった。

また、第２の電解質１０７が４.０重量％のＨＣｌを含有する場合では、第２の電解質１０７の導電率は約４０Ｓｍ^−１、陽電極と陰電極の間に印加される電圧は約２０Ｖ、電解時の温度上昇は約０.１℃、陽極化成処理で生成する多孔質シリコンの膜厚面内分布は９％であった。

本実施例の陽極化成装置１００を用いることによって、陰電極１０４と陽電極１０５の間に印加される電圧が低減し、第２の電解質１０７での発熱が大幅に低減し、基板１０１に生成する膜の膜厚面内分布が大幅に改善した。

以上のように、本実施例によれば、陽極化成装置に必要な直流電源の電圧を小さくすることができた。また、通電時の薬液の抵抗による発熱が小さくすることができ、陽極化成工程の温度制御が容易にすることができた。さらに、導電率が高くなることによって、基板の電流密度分布や化成膜厚分布を改善することができた。これらによって、陽極化成装置の設計の際に、基板の電流密度分布や化成膜厚分布のばらつきに起因する制限を緩和することができた。

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。 本発明の好適な実施の形態に係る半導体基板の製造工程を示す図である。

符号の説明

１００ 化成装置
１０１ 基板
１０２ 化成槽
１０３ ホルダ
１０４ 陰電極
１０５ 陽電極
１０６ 第１の電解質溶液
１０７ 第２の電解質溶液

Claims (15)

1. 陰電極と陽電極との間に基板を配置して陽極化成反応によって該基板に多孔質層を形成するための陽極化成装置であって、
   前記陰電極と前記基板との間に第１の電解質溶液を供給する第１の供給部と、
   前記陽電極と前記基板との間に５Ｓｍ^−１以上の導電率を有する第２の電解質溶液を供給する第２の供給部と、
   を備えることを特徴とする陽極化成装置。
2. 前記第２の電解質溶液は、１０Ｓｍ^−１以上の導電率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。
3. 前記第２の電解質溶液は、２０Ｓｍ^−１以上の導電率を有することを特徴とする請求項２に記載の陽極化成装置。
4. 前記第２の電解質溶液は、３０Ｓｍ^−１以上の導電率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。
5. 陰電極と陽電極との間に基板を配置して陽極化成反応によって該基板に多孔質層を形成するための陽極化成装置であって、
   前記陰電極と前記基板との間に第１の電解質溶液を供給する第１の供給部と、
   前記陽電極と前記基板との間にＨＣｌを含む第２の電解質溶液を供給する第２の供給部と、
   を備えることを特徴とする陽極化成装置。
6. 陰電極と陽電極との間に基板を配置して陽極化成反応によって該基板に多孔質層を形成するための陽極化成装置であって、
   前記陰電極と前記基板との間に第１の電解質溶液を供給する第１の供給部と、
   前記陽電極と前記基板との間にＨ_２ＳＯ_４を含む第２の電解質溶液を供給する第２の供給部と、
   を備えることを特徴とする陽極化成装置。
7. 前記第１、２の電解質溶液は、それぞれ弗化水素を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の陽極化成装置。
8. 前記第２の電解質溶液の前記弗化水素の濃度は、５％以下であることを特徴とする請求項７に記載の陽極化成装置。
9. 前記基板は、シリコンを含む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。
10. 前記陽電極は、シリコンを含む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。
11. 陰電極と陽電極との間に基板を配置して陽極化成反応によって該基板に多孔質層を形成するための処理方法であって、
    前記陰電極と処理対象の基板とを第１の電解質溶液を介して電気的に接触させると共に前記陽電極と前記基板とを第２の電解質溶液を介して電気的に接触させる準備工程と、
    前記陰電極と前記陽電極との間に電流を流すことにより前記基板の前記陰電極側の面に多孔質層を形成する陽極化成工程と、
    を含み、
    前記第２の電解質溶液として、５Ｓｍ^-１以上の導電率を有する電解質溶液を使用することを特徴とする処理方法。
12. 陰電極と陽電極との間に基板を配置して陽極化成反応によって該基板に多孔質層を形成するための処理方法であって、
    前記陰電極と処理対象の基板とを第１の電解質溶液を介して電気的に接触させると共に前記陽電極と前記基板とを第２の電解質溶液を介して電気的に接触させる準備工程と、
    前記陰電極と前記陽電極との間に電流を流すことにより前記基板の前記陰電極側の面に多孔質層を形成する陽極化成工程と、
    を含み、
    前記第２の電解質溶液として、ＨＣｌを含む電解質溶液を使用することを特徴とする処理方法。
13. 陰電極と陽電極との間に基板を配置して陽極化成反応によって該基板に多孔質層を形成するための処理方法であって、
    前記陰電極と処理対象の基板とを第１の電解質溶液を介して電気的に接触させると共に前記陽電極と前記基板とを第２の電解質溶液を介して電気的に接触させる準備工程と、
    前記陰電極と前記陽電極との間に電流を流すことにより前記基板の前記陰電極側の面に多孔質層を形成する陽極化成工程と、
    を含み、
    前記第２の電解質溶液として、Ｈ_２ＳＯ_４を含む電解質溶液を使用することを特徴とする処理方法。
14. 前記第１の電解質溶液として、弗化水素を含む電解質溶液を使用することを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の処理方法。
15. 請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の処理方法に従って基板に多孔質層を形成し、更に前記多孔質層の上に移設層を形成し、これにより第１の基板を作製する工程と、
    前記第１の基板と第２の基板とを貼り合わせて、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多孔質層の部分で分離する工程と、
    を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。

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