JP3110178B2 - 半導体基板の作製方法及び陽極化成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体基板の作製方法及
び、処理溶液中に被処理基体を支持する基体の支持装置
を備えた陽極化成装置に関する。

【０００２】更に詳しく述べれば、本発明は、低消費電
力と高速性を兼ね備えたＢｉ−ＣＭＯＳデバイスを搭載
したＵＬＳＩやセンサーデバイス、演算素子、メモリな
どの機能素子を積層した３次元構造デバイス、又は電子
交換機、放電プリンタ、プラズマ・ディスプレイ用のパ
ワー・トランジスタなどの高耐圧デバイス、等に用いら
れるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏ
ｒ）形成技術や、マイクロ・マシニング技術の分野等で
利用される結晶シリコン層の陽極化成装置に関し、特に
多孔質シリコンの製造に用いられる陽極化成装置に関す
るものである。

【０００３】尚、本発明で述べる多孔質シリコンとは、
単結晶構造を保有するとともに、その内部に多数の細孔
を有する構造を特徴とする結晶シリコンを意味する。

【０００４】また、本発明において結晶シリコン基板と
表現する場合は、半導体産業分野において利用される細
孔を有しない単結晶シリコン・ウェーハを意味する。

【０００５】

【従来の技術】近年、多孔質シリコンを応用した半導体
装置が盛んに研究されるようになってきた。

【０００６】多孔質シリコンの形成は、ウィラー（Ａ．
Ｕｈｌｉｒ）及びターナー（Ｄ．Ｒ．Ｔｕｒｎｅｒ）に
より、フッ化水素酸（以降、ＨＦと略記する。）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。

【０００７】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
がなされ、多孔質シリコン酸化膜によるＩＣの完全分離
技術であるＦＩＰＯＳ（Ｆｕｌｌ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ
ｂｙ Ｐｏｒｏｕｓ Ｏｘｉｄｉｚｅｄ Ｓｉｌｉｃ
ｏｎ）や、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・ウェーハ基板上に貼付けるシリコン直接
接合技術などへの応用技術が開発されるに至った。

【０００８】本発明者は、すでに、陽極化成反応を用い
た結晶シリコンの多孔質化蝕刻処理装置として、図８に
示すような断面構造を有する陽極化成装置を提案した。

【０００９】図８において、１は被処理基板としての縮
退した結晶シリコン基板、２は四フッ化エチレン樹脂
（商品名：テフロン）製の化成槽、３ａ及び３ｂは図示
しない外部直流電源により負及び正に電圧を印加した白
金電極板、４は基体支持手段を構成する四フッ化エチレ
ン樹脂（商品名：テフロン）製の基体支持治具、５は柔
軟性、弾力性、及び気密性を有する四フッ化エチレン樹
脂（商品名：ゴアテックス）製の基体シール材、１１ａ
及び１１ｂはフッ酸混合液からなる電解質溶液、１５は
化成槽２と基体支持治具４との気密を保持するゴアテッ
クス製の基体支持治具用シール材である。

【００１０】また、図８に示した従来の基体支持治具４
の部品構成を説明する為の斜視図を図９（ａ）に、又組
立後の形状を示す斜視図を図９（ｂ）に示す。図中、４
ａ及び４ｂは基体支持治具であり、結晶シリコン基板１
の装着、及び解放を容易にするため分割可能な構造とな
っている。

【００１１】５ａ及び５ｂは、基体支持治具４ａ及び４
ｂの内側の溝部に挿入して結晶シリコン基板１との気密
性を保持する為のゴアテックス製の基体シール材であ
り、基体支持治具４ａ及び４ｂと同様に分割した。

【００１２】ここで、半導体産業において使用される結
晶シリコン基板には、その結晶軸方向を示す為に、オリ
エンテーション・フラット加工が施されている。このた
め、分割された基体シール材（５ａ及び５ｂ）、及び基
体支持治具（４ａ及び４ｂ）は非対称形状とした。

【００１３】１４は基体支持治具４ａ及び４ｂを組み合
わせて、これに結晶シリコン基板１に装着した後、前記
基体シール材５ａ及び５ｂに押圧を加える為のテフロン
製のボルトである。ボルト１４を完全に締め込むこと
で、結晶シリコン基板１の外周部の全周及び、基体支持
治具４ａ及び４ｂ間の接合面は、電解質溶液１１ａ及び
１１ｂに対してシールされる。

【００１４】基体支持治具４を組み立てた後、該基体支
持治具４の外周部の溝にゴアテックス製の基体支持治具
用シール材１５を装着して化成槽２に挿入し、電解質溶
液１１ａ及び１１ｂを気密に、かつ電気的に分離する。

【００１５】ここで、陽極側電解質溶液１１ｂは液体電
極として作用する。また、結晶シリコン基板１の陰極側
電解質溶液１１ａ側表面には、電解質溶液と結晶シリコ
ン基板と仕事関数の差による電気的障壁が生ずる。８は
化成反応電流の方向を示す。

【００１６】次に、外部直流電源（図示せず）により白
金電極３ａを陰極に、また白金電極３ｂを陽極にするこ
とで化成槽２内の電解質溶液１１ａにおいてフッ素イオ
ン（以降、「Ｆ^- イオン」と略記する。）が発生する。
Ｆ^- イオンはシリコンウェーハ１の陰極側表面でシリコ
ン原子と反応し、四フッ化シリコン（ＳｉＦ₄ ）と水素
（Ｈ₂ ）を化成することで、シリコンウェーハ１を溶解
して細孔を形成する。

【００１７】結晶シリコンの陽極化成反応による細孔形
成において、シリコンウェーハ中の正孔の存在が重要な
役割を担っていることが知られている。その形成メカニ
ズムは、次のように想定される。

【００１８】まず、縮退したＰ型シリコン内の正孔が単
結晶シリコンウェーハ表面に達すると、表面のシリコン
未結合手を補償するＳｉ−Ｈ結合へのＦ^- イオンの求核
攻撃が生じこれに代わってＳｉ−Ｆ結合を形成する。

【００１９】Ｆ原子はＳｉ原子に比べて電気陰性度が大
きいために結合したＦ^- イオンによる分極誘導が生じ、
表面のＳｉ−Ｈ結合を別のＦ^- イオンが攻撃してさらに
Ｓｉ−Ｆ結合を形成する。これによりＨ₂ 分子が発生す
ると同時に、陽極電極内に電子１個を注入する。Ｓｉ−
Ｈ結合によって生じる分極のためバックボンド（ｂａｃ
ｋ ｂｏｎｄｓ）の電子密度が低下し、Ｓｉ−Ｓｉ結合
が弱くなる。

【００２０】この弱い結合（ｗｅａｋｅｎｅｄ ｂｏｎ
ｄｓ）はＨＦあるいはＨ₂ Ｏによって攻撃され、結晶表
面のＳｉ原子はＳｉＦ₄ となって表面から離脱し、表面
は水素や酸素で終端される。Ｓｉ原子の離脱によって生
じた結晶表面の窪みは正孔を優先的に引き寄せる電場の
分布を生じ、表面異質性が拡大して電界方向に細孔が形
成される。

【００２１】尚、一般に前記電解質溶液にはアルコール
が混合されて使用される場合が多い。これは、反応によ
り発生した水素ガスが表面に付着してフッ化水素酸の表
面への供給を妨げて反応を阻害することを防ぐように作
用する。このような細孔の優先的な形成は、正孔が少数
担体となる縮退したｎ型シリコンにおいても生じる。こ
の場合、光の照射による電子−正孔対の生成が正孔の供
給源となる。

【００２２】前記従来の陽極化成装置では、結晶シリコ
ン基板１はそのベベリング処理された側面外周部の全周
で電解質溶液を電気的に分離したことで、結晶シリコン
基板１の負極側面を均一に多孔質化処理することができ
る。

【００２３】また、その断面構造が結晶シリコン基板１
に対して電気的に対称となっていることから、白金電極
３ａ及び３ｂに印加する電圧の極性を反転することで、
結晶シリコン基板１の両面、或いは全領域を多孔質化処
理することもできる。

【００２４】更にまた、図１０に示すように前記白金電
極３ａ及び３ｂ間に、化成電流の電気力線に沿って、複
数の結晶シリコン基板（１ａ〜１ｄ）を、前記基体支持
治具（４ａ〜４ｄ）により電気的に分離して間隔をおい
て配置することで、一度に多数枚の結晶シリコン基板を
多孔質化処理することができるなどの特徴を有してい
た。

【００２５】

【発明が解決しようとしている課題】従来の陽極化成装
置において、電解質溶液は２０Ω・ｃｍ程度の比抵抗を
有しており、液体電極としても作用する。しかも、化成
反応は結晶シリコン基板の陰極側と陽極側表面の電気的
障壁による電位差で進行するものであることから、結晶
シリコン基板以外の化成槽及び基体支持治具は、電気的
絶縁性に優れた材料から構成されるべきであることは言
うまでもない。

【００２６】従って、前記基体支持治具の組立に際して
は、結晶シリコン基板の外周部とシール材、及び基体支
持治具の接合箇所からの電解質溶液の漏洩が生じないよ
うに細心の注意を要する。

【００２７】特に、結晶シリコン基板近傍において電解
質溶液が漏洩した場合には、電解質溶液を介して電流経
路が形成されるため電位差が低下し、漏洩箇所付近での
化成反応は進行せず、漏洩箇所を中心にして局部的に結
晶シリコン基板が多孔質化されない領域が発生する。

【００２８】このような、結晶シリコン基板における多
孔質シリコン層の厚みの面内分布のバラツキは、多孔質
シリコン基板の応用製品において許容されるものではな
く、極めて重大な問題である。

【００２９】また、工業的見地からも、複数枚の結晶シ
リコン基板を一括して多孔質化処理する場合には、基体
の支持、及び電解質溶液の漏洩防止が確実に、かつ容易
に行い得ることが重要である。

【００３０】しかしながら、従来例のシール材は、結晶
シリコン基板の側面外周部の全周を切れ目無くシールす
る構造とはなっていないため、基体支持治具の接合部か
ら電解質溶液が漏洩する恐れがあり、また結晶シリコン
基板の装着、取り外しに手間と時間がかかるという問題
がある。

【００３１】即ち、従来、被処理基体により処理溶液の
漏洩を確実に防止しつつ、かつ被処理基体の取り付け、
取り外しが簡単で、コストも低くできる簡単な構造の基
体の支持装置は、十分に実現されていないという解決す
べき課題がある。

【００３２】（発明の目的）したがって、本発明の目的
は、被処理基体により処理溶液の漏洩を確実に防止しつ
つ、かつ被処理基体の取り付け、取り外しが簡単で、コ
ストも低くできる簡単な構造の基体の支持装置を実現す
ることにある。

【００３３】

【課題を解決するための手段】本発明の陽極化成装置
は、電解質溶液中の一対の電極板間に半導体基板を配置
して、該半導体基板の表面を陽極化成する陽極化成装置
において、該半導体基板の外周部を押圧して、該電解質
溶液中に該半導体基板を支持する基板支持治具を有し、
該基板支持治具は、該半導体基板の厚さ方向に狭まった
テーパー形状の溝内に、該半導体基板の外周部から中心
に向かう向きに突出可能に格納された弾力性を有するテ
ーパー形状のシール材と、該溝内に、気体あるいは液体
を注入して加圧することにより、該シール材を該半導体
基板の外周部から中心に向かう向きに突出させて、該半
導体基板の全外周部に密着押圧して該半導体基板を該電
解質溶液中に支持し、該電解質溶液を分離する圧力供給
調整装置と、を有することを特徴とする。 本発明の半導
体基板の作製方法は、被処理基体を基体支持治具により
支持する支持工程、及び該被処理基体に陽極化成処理を
行なう工程を含む半導体基板の作製方法において、該支
持工程は、該半導体基板の厚さ方向に狭まったテーパー
形状の溝内に、該半導体基板の外周部から中心に向かう
向きに突出可能に格納されたテーパー形状の弾力性を有
するシール材を備えた該基板支持治具を用い、該溝内に
気体あるいは液体を注入して加圧し、該シール材を該半
導体基板の外周部から中心に向かう向きに突出させ、該
半導体基板の全外周部に押圧して電解質溶液を分離する
よう該半導体基板を支持することを特徴とする。

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【作用】本発明によれば、基体の形状に合わせてその外
周部の全周に気密にシールする方法としては、その全周
にわたって切れ目無く一体となったシール部材を用いる
ことにより、確実に処理溶液の漏洩を防止できる。

【００３７】また、シール材の内径形状が、圧力を解除
したときに、結晶シリコン基板等の被処理基体の外径形
状よりも僅かに大きく、又加圧したときには結晶シリコ
ン基板の形状と完全に一致するか、僅かに小さくなるよ
うにし、このときの変形量、及び押圧量は、空圧、或い
は液圧により微妙に調整が可能としたことにより、処理
基体を傷付けることなく確実に溶液の漏洩なく支持する
ことができる。

【００３８】このような伸縮性に富むシール材を、前記
圧力によって形状変化しない基体支持治具の内周面に装
着することで、結晶シリコン基板の装着、シール、解除
を繰り返して行うことができる。

【００３９】次に、本発明の他のシール手段は、加熱に
よる可逆、或いは非可逆的な収縮性を有する薄い管をシ
ール材として使用するものである。

【００４０】管状シール材は、結晶シリコン基板の外径
形状よりも僅かに大きな内径形状を有しており、その内
部に結晶シリコン基板を挿入した後、加熱することによ
り、結晶シリコン基板の法線方向にこれを収縮させて、
シールするものである。

【００４１】この場合、押圧は加熱温度、及びその時間
による管状シール材の収縮量により微妙に調整すること
ができる。

【００４２】尚、複数枚の同一形状の結晶シリコン基板
を一本の管状シール材に装着する場合には、一枚ずつ装
着しながら順番に加熱、収縮する。

【００４３】更に、同じく管状ではあるが、結晶シリコ
ン基板の外径形状よりも僅かに小さい内径形状を有する
伸縮性シール材を用いれば、その内部に結晶シリコン基
板をこれを拡張しながら挿入することで、熱的収縮に頼
ること無く、収縮力による機械的な押圧力として作用さ
せて、シールすることができる。

【００４４】即ち、これらのシール材は、結晶シリコン
基板の側面外周部の全周を切れ目無くシールすることか
ら、従来例のような基体支持治具の接合部から電解質溶
液が漏洩することが無く、また結晶シリコン基板の装
着、取り外しが容易にできる。

【００４５】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について図面
を用いて説明する。

【００４６】（実施例１）図１に本発明の実施例１の装
置Ｉの断面概略図を示す。図中、１は被処理基体として
の結晶シリコン基板、２１ａ及び２１ｂは四フッ化エチ
レン樹脂（商品名：テフロン）製の電極支持治具、３ａ
及び３ｂは図示しない外部直流電源により負及び正に電
圧を印加した白金電極板、４は基体支持手段を構成する
四フッ化エチレン樹脂（商品名：テフロン）製の基体支
持治具、５は同様に柔軟性、弾力性、気密性、及び耐薬
品性を有するパーフロロ・エラストマー（Perfluoro El
astomer)・ゴム（商品名：ケムラッツ、或いはカルレッ
ツ）製の基体用シール材、６は基体用シール材５を装着
しその空間を利用して空圧、或いは液圧を均等に伝達す
る為の溝であり、７は溝６と基体用シール材５によって
形成される空間（中空部）に、外部圧力供給系４０から
空圧、或いは液圧を供給する為の圧力供給口である。８
は化成中に発生する気体を排出する為の排気口である。
９は電極支持治具２１ａ及び２１ｂと基体支持治具４の
接合面での電解質溶液の漏洩を防ぐ為の柔軟性、弾力
性、耐薬品性、及び気密性を有する四フッ化エチレン樹
脂（商品名：ゴアテックス）製の化成槽用シール材、１
０は電極支持治具２１ａ及び２１ｂ、基板支持治具４を
固定するボルトである。１１ａ及び１１ｂはフッ酸混合
液からなる電解質溶液である。

【００４７】又、図２（ａ）に図１に示した本発明の基
体支持治具４に結晶シリコン基板１を装着する直前、或
いは装着を解除した直後の位置関係を説明する為の断面
図を示す。図中、空圧、或いは液圧の圧力は解除してい
る為、基体用シール材５の内径は結晶シリコン基板１の
外径よりも大きい。この状態では、結晶シリコン基板は
基体用シール材の内側を自由に通過することができる。

【００４８】又、図２ｂには結晶シリコン基板１を装着
した状態を説明する為の断面図を示す。図中、圧力供給
口７から空圧、或いは液圧を供給することにより、基体
用シール材５を溝６のテーパに沿って結晶シリコン基板
１の法線方向に加圧して、突出させる。図中、矢印は基
体用シール材の変形方向を示す。ここで、基体用シール
材５、及び溝６をテーパ状にする事は、空圧、或いは液
圧を気密に保持することから、又基体用シール材５の突
出時の結晶シリコン基板に対する位置ずれを防ぐことか
らも好ましい。基体用シール材としては、室温での伸び
率２００％のパーフロロ・エラストマー・ゴム（商品
名：ケムラッツ）を使用した。

【００４９】本発明の実施例装置Ｉにおいて結晶シリコ
ン基板の多孔質化処理を行うには、先ずボロン（Ｂ）を
ドープして抵抗率が０．０１〜０．０２ΩｃｍとしたＣ
Ｚ（チョクラルスキー）法で作製した（１００）面Ｐ型
結晶シリコンに、直径１２５ｍｍ、厚さ０．６ｍｍでオ
リエンテーション・フラット加工を施したウェーハを、
結晶シリコン基板１として使用する。

【００５０】圧力印加手段としては、図中の圧力供給調
整装置４０内のコンプレッサー（図示せず）による圧力
２ｋｇｆ／ｃｍ² の圧搾空気を使用した。基体用シール
材５の形状を使用する結晶シリコン基板１の形状と同様
であるが、圧搾空気の圧力を解除したときの内径寸法
は、結晶シリコン基板１が自由に通過できるように、そ
の外形寸法より直径で２ｍｍ大きな開口とした。ただ
し、結晶シリコン基板１のオリエンテーション・フラッ
ト部に対応する直線箇所の長さは、基板と同じく４２．
５ｍｍとした。

【００５１】結晶シリコン基板１を基体支持治具４に接
着するには、まず圧搾空気の圧力を解除した状態で結晶
シリコン基板１の平面部を図示しない真空チャック治具
により吸着支持し、これを基体用シール材５の中央に位
置させる。

【００５２】次に、圧搾空気を基体用シール材５に加
え、これを基板の法線方向に変形させる。圧力は、結晶
シリコン基板１の外周部全域に基体用シール材５が密
着、保持されるように、圧力供給調整装置４０により調
整する。この圧力を保持したまま、真空チャック治具の
真空を解除する。

【００５３】この状態で、結晶シリコン基板１と基体支
持治具４とは、一体となって支持し、電解質溶液に対す
る気密性を確保する。

【００５４】基体支持治具４の両側には、化成槽用シー
ル材９を介して電極支持治具２１ａ及び２１ｂを結合さ
せ、これらをボルト１０により保持する。

【００５５】基体支持治具４、結晶シリコン基板１、及
び電極支持治具２１ａ及び２１ｂにより、二つの電気的
に独立した化成槽が形成される。

【００５６】これに４８ｗｔ．％（重量パーセント）の
純水希釈フッ化水素酸、純水、アルコールを１：１：１
の割合で混合したフッ化水素酸混合液を排気口８から注
入し、陰極側電解質溶液１１ａと陽極側電解質溶液１１
ｂとする。該フッ化水素酸混合液の抵抗率は２３．６Ω
ｃｍである。

【００５７】次に、白金電極３ａ及び３ｂにそれぞれ直
流定電流電源（図示せず）から８ｍＡ／ｃｍ² の電流密
度で電流を流した。

【００５８】電流を流すと同時に化成反応が開始し、結
晶シリコン基板１の陰極電極３ａ側表面から陽極側表面
に向かって細孔の形成が進行する。多孔質化処理中に化
成する水素、等の気体は、排気口８から化成槽外に排出
される。

【００５９】所望の厚さの多孔質シリコン層が形成され
たら、直流電流を停止し、排気口８から電解質溶液を廃
棄し、代わりに純水を化成槽内に注入して結晶シリコン
基板１を洗浄する。

【００６０】純水を廃棄した後、ボルト１０を緩めて電
極支持治具２１ａ及び２１ｂと基体支持治具４を分離
し、化成槽を解体する。

【００６１】次に、結晶シリコン基板１を真空チャック
（図示せず）で支持し、基体用シール材５に印加した圧
搾空気を解除する。弾力性を有する基体用シール材５は
元の形状に回復し、結晶シリコン基板１を解放する。

【００６２】約１２分間で厚み１０μｍの多孔質シリコ
ン層が形成された。直径１２５ｃｍの結晶シリコン基板
の面内での多孔質シリコン層の厚みの分布は、基板中央
が１０μｍ、基板の外周部で１１〜１２μｍであった。

【００６３】作製した多孔質シリコンの多孔質化率：Ｐ
（Ｐｏｒｏｓｉｔｙ）は５５％であった。

【００６４】これに対して、従来のシール方法では、シ
ールが不完全で電解質溶液の漏洩が発生した場合には、
漏洩箇所での多孔質シリコン層の形成はまったく行われ
ず、漏洩箇所から離れるにしたがって化成反応が発現
し、漏洩箇所を中心として半径４０ｍｍ離れた領域でよ
うやく１０μｍの厚さの多孔質シリコン層が形成され
た。

【００６５】（実施例２）次に、上記本発明の実施例１
に置ける基体支持治具４を５組準備し、結晶シリコン基
板１の間隔を５０ｍｍにして、複数枚の基板を一括して
化成処理した。化成槽の構造は、白金電極間の化成電流
に沿って前記基板を配列した構造とし、他は実施例１と
同様とした。

【００６６】化成条件は上記実施例１と同様とし、同一
の化成電流を流すために印加電圧のみを大きくした。

【００６７】化成した５枚の結晶シリコン基板の中央部
での多孔質シリコン層の厚みは、１０〜１１μｍであっ
た。

【００６８】（実施例３）上記本発明の実施例１及び実
施例２における基体支持治具４は、圧搾空気による基板
シール材５の変形を利用したが、基体支持治具の再利用
を考慮しなければ、更にその構造を簡略化することがで
きる。

【００６９】図３は、本発明の実施例装置IIの断面概略
図を示す。

【００７０】図中、１は結晶シリコン基板であり、３ａ
及び３ｂは白金電極板である。１２は四フッ化エチレン
樹脂（商品名：テフロン）製の熱収縮チューブであり、
８は排気口である。

【００７１】使用した結晶シリコン基板１の外径寸法
は、実施例１と同様に直径１２５ｃｍである。熱収縮チ
ューブ１２の厚みは０．２ｍｍで、その断面形状は図４
に示すように実施例１及び実施例２と同様に、使用する
結晶シリコン基板の直径よりも２ｍｍ大きな内径を有
し、オリエンテーション・フラットと同じ長さの直線部
を有するものとした。白金電極板３ａ及び３ｂの形状、
及び寸法は結晶シリコン基板１と同じにした。即ち、白
金電極板及び結晶シリコン基板は、該熱収縮チューブ１
２内を移動可能な寸法である。

【００７２】白金電極板３ａ及び３ｂと、結晶シリコン
基板１をそれぞれ５０ｍｍ間隔で熱収縮チューブ１２内
に挿入する。該熱収縮チューブ１２の外壁から、図示し
ない固定治具により白金電極板及び結晶シリコン基板を
保持した後、該熱収縮チューブ１２を１７７℃に加熱し
て、これを収縮する。本実施例装置IIにおいて使用した
熱収縮チューブは、当該加熱温度において７７％の熱収
縮率を有しており、結晶シリコン基板との寸法差を容易
に補足して余り有る。

【００７３】加熱は、熱収縮チューブ１２が、結晶シリ
コン基板１及び白金電極板３ａ及び３ｂの外周面全域に
わたって密着するまで行う。熱収縮が完了したら、不図
示の固定治具を取り外す。

【００７４】以上の操作により、単純な構造で熱収縮チ
ューブ１２内に二つの電気的に分離された化成槽が形成
される。

【００７５】次に、排気口８から電解質溶液を注入し、
白金電極板３ａ及び３ｂにそれぞれ直流電流を流し、結
晶シリコン基板の多孔質化処理を行う。熱収縮チューブ
は電気的絶縁性が高く、かつ熱収縮チューブの外側は空
気で絶縁されていることから、シールが完全に行われて
いれば、直流電流の漏洩はない。

【００７６】又、該熱収縮チューブ全体を電気的絶縁性
の高い液体、例えば純水中に浸せきする事もできる。こ
れは、白金電極板３ａ及び３ｂが、電解質溶液による水
圧により不本意に解放しないようにする安全上の対策と
して特に有用である。

【００７７】ただし、純水が排気口８から化成槽内に流
入し、電解質溶液の混合比率を変化させないように注意
しなければならない。

【００７８】熱収縮チューブは透明であり、結晶シリコ
ン基板の保持、及びシール状態を確認することができる
だけでなく、化成中の基板表面、及び化成槽内の様子を
目視することもできる。

【００７９】処理が完了したら、前記実施例同様、電解
質溶液を廃棄する。

【００８０】ここで、熱収縮チューブの収縮は加熱によ
る非可逆変形を用いたものである。そこで、結晶シリコ
ン基板及び白金電極板の解放に際しては、熱的変形を利
用することは難しく、熱収縮チューブを切断してこれら
の解放を行った。

【００８１】（実施例４）次に、前記実施例３とは逆に
拡張したチューブの弾性による収縮力による基体の支持
方法について説明する。

【００８２】図６は本発明の実施例装置III の断面概略
図である。

【００８３】図中、１は前記実施例１〜実施例３で用い
たのと同様の結晶シリコン基板であり、１３は該結晶シ
リコン基板１の外周寸法よりも僅かに小さい内周寸法を
有するパーフロロ・エラストマー・ゴム（商品名：ケム
ラッツ）製の弾力性チューブである。チューブの伸び率
は２００％のものを使用し、その肉厚は２ｍｍとした。

【００８４】チューブ形状は自由に変形させることがで
きることから、その断面形状は円形でよい。

【００８５】弾力性チューブ１３の両端の開口部の内径
寸法は、チューブ内に結晶シリコン基板１を挿入しやす
くするために、結晶シリコン基板の外周寸法よりも大き
くした。８は排気口である。

【００８６】又、図７は本発明の実施例装置III におい
て、弾力性チューブ１３内に白金電極３ａ及び３ｂと、
結晶シリコン基板１を挿入、支持した状態を示す断面概
略図である。

【００８７】白金電極３ａ及び３ｂと結晶シリコン基板
１は、順番に真空チャック（図示しない）で支持して、
弾力性チューブ１３を拡張しながら挿入する。

【００８８】この時、弾力性チューブ１３は元の状態に
収縮しようとするため、白金電極及び結晶シリコン基板
の外周面全領域に密着して、これらを支持する。

【００８９】次に、前記実施例装置IIと同様に排気口８
から電解質溶液を注入し、白金電極に直流電流を流して
化成反応を起こす。

【００９０】結晶シリコン基板１の多孔質化処理が完了
したら、電解質溶液を廃棄する。

【００９１】次に、前記挿入とは逆に、白金電極３ａ及
び３ｂと結晶シリコン基板１を真空チャック（図示せ
ず）で支持し、弾力性チューブ１３の端部から引き抜い
て、これを解放する。

【００９２】結晶シリコン基板１及び白金電極３ａ及び
３ｂを引き抜いた後、弾力性チューブ１３は挿入前の寸
法にまで回復する。従って、再度の使用が可能である。

【００９３】本発明の実施例装置III においても、前記
実施例装置IIと同様に電解質溶液の液圧を打ち消すため
に、前記化成中の実施例装置を純水中に浸せきしても良
い。

【００９４】図示しないが、本発明は実施例装置III に
おいて用いた弾力性チューブ以外にも、同様の開口を有
する弾力性板を使用することでも実現することができ
る。この場合、弾力性板は同様の開口を有するテフロン
板で密着して挟み、支持する。

【００９５】尚、前記実施例において、結晶シリコン基
板の寸法は基体支持治具の変形量に対応したものであれ
ばよく、専用の基体支持治具を準備すれば結晶シリコン
基板の寸法を限定するものではない。従って、その形状
は円形に限定されるものではない。

【００９６】また、被処理基体の形状は板状に限定され
るものではなく、化成領域が限定された球形や立方体形
状のものでも良い。

【００９７】又、本発明の実施例装置は、電解質溶液の
種類、及び混合比率を適宜選択すれば、結晶シリコン基
板の多孔質化処理以外の化成反応に使用することが可能
である。

【００９８】更に又、本発明の基体シール方法の一部
は、液体、気体を問わず、前記本発明の電解質溶液以外
のシール方法としても容易に利用可能である。

【００９９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被処理基体の全周を押圧して密着支持する構造としたこ
とにより、処理溶液の漏洩を確実に防止しつつ、かつ被
処理基体の取り付け、取り外しが簡単で、コストも低く
できる簡単な構造の基体の支持装置を実現することがで
き、特に陽極化成装置においては、被処理基体を均一に
処理できる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例として、陽極化成装置の実施例
装置Ｉの断面概略図である。

【図２】本発明の実施例装置Ｉの基体支持方法を説明す
るための断面概略図である。

【図３】本発明の他の基体支持方法を使用した実施例装
置IIの断面概略図である。

【図４】本発明の実施例装置IIに使用する熱収縮チュー
ブの外観図である。

【図５】本発明の実施例装置IIに被処理基体と電極を支
持した状態を説明する断面概略図である。

【図６】本発明の更に他の基体支持方法を使用した実施
例装置III の断面概略図である。

【図７】本発明の実施例装置III に被処理基体と電極を
支持した状態を説明するための断面概略図である。

【図８】従来の陽極化成装置の構造を示す模式的断面図
である。

【図９】従来の基体支持治具の部品構成を示す斜視図
（ａ）、及び組み立て後の形状を示す斜視図である。

【図１０】従来の、複数の基体を処理する陽極化成装置
の模式的断面図。

【符号の説明】

１ 結晶シリコン基板（被処理基体） ２ 化成槽 ３ａ，３ｂ 白金電極 ４ 基体支持治具 ５ 基体用シール材 ６ シール材用溝 ７ 圧力供給口 ８ 排気口 ９ 化成槽用シール材 １０ ボルト １１ａ，１１ｂ 電解質溶液 １２ 熱収縮チューブ １３ 弾力性チューブ ２１ａ，２１ｂ 電極支持治具 ４０ 圧力供給調整装置

フロントページの続き (72)発明者 滝沢 亨 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 神戸 千樹 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 米原 隆夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−145570（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−110277（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−275120（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/3063,21/68 C25F 3/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解質溶液中の一対の電極板間に半導体
   基板を配置して、該半導体基板の表面を陽極化成する陽
   極化成装置において、 該半導体基板の外周部を押圧して、該電解質溶液中に該
   半導体基板を支持する基板支持治具を有し、 該基板支持治具は、該半導体基板の厚さ方向に狭まった
   テーパー形状の溝内に、該半導体基板の外周部から中心
   に向かう向きに突出可能に格納された弾力性を有するテ
   ーパー形状のシール材と、 該溝内に、気体あるいは液体を注入して加圧することに
   より、該シール材を該半導体基板の外周部から中心に向
   かう向きに突出させて、該半導体基板の全外周部に密着
   押圧して該半導体基板を該電解質溶液中に支持し、該電
   解質溶液を分離する圧力供給調整装置と、を有すること
   を特徴とする陽極化成装置。
2. 【請求項２】 被処理基体を基体支持治具により支持す
   る支持工程、及び該被処理基体に陽極化成処理を行なう
   工程を含む半導体基板の作製方法において、 該支持工程は、該半導体基板の厚さ方向に狭まったテー
   パー形状の溝内に、該半導体基板の外周部から中心に向
   かう向きに突出可能に格納されたテーパー形状の弾力性
   を有するシール材を備えた該基板支持治具を用い、 該溝内に気体あるいは液体を注入して加圧し、該シール
   材を該半導体基板の外周部から中心に向かう向きに突出
   させ、該半導体基板の全外周部に押圧して電解質溶液を
   分離するよう該半導体基板を支持することを特徴とする
   半導体基板の作製方法。