CN1188820A - 阳极化处理设备和与该设备有关的方法 - Google Patents

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Abstract

由抗HF材料制成的支持器,包括环形吸气衬垫(105,108)。吸气衬垫(105)利用吸力支持小的硅衬底,吸气衬垫(108)利用吸力支持大的硅衬底。这样就可处理具有各种尺寸的硅衬底。利用泵减少吸气衬垫沟内空间的压力用吸力支持硅衬底。在该支持器中形成开口使得硅衬底的两个表面与HF溶液接触。使用铂作为正负电极并通过施加直流电压对硅衬底进行阳极化处理,制造具有多孔层的衬底。

Description

阳极化处理设备和与该设备有关的方法
本发明涉及衬底支持器、阳极化处理设备、半导体处理***和处理或制造衬底的方法，更具体地说，涉及用于支持待进行阳极化处理的衬底的衬底支持器、包含支持器的阳极化处理设备、半导体处理***和处理或制造衬底的方法。
多孔硅是由A.Uhlir和D.R.Turner在研究偏置在正电位的单晶硅在氢氟酸(在下文中缩写为HF)的水溶液中的电解抛光的过程中发现的。
其后，由于将注意力集中于多孔硅的高电抗性，已研究了将多孔硅应用于硅集成电路的制造工艺中需要形成厚的绝缘体的器件隔离步骤，已开发了一种应用多孔硅氧化膜等的全隔离技术(FIPOS：利用多孔氧化硅的全隔离)(K.Imai，Solid State E1ectron 24，159，1981)。
近来也已开发了一种将上述技术应用于直接粘接的技术，通过该技术将生长在多孔硅衬底上的硅外延层经氧化膜粘接在非晶衬底或单晶硅衬底上(日本专利公开号5-21338)。
作为另一种应用，本身发射光的多孔硅作为所谓的光致发光和电致发光材料已引起注意(日本专利公开号6-338631)。
图17是示出用于通过对硅衬底进行阳极化处理来制造多孔硅的设备的配置图。在该设备中使硅衬底1701的下表面与金属电极1702进行紧密的接触，在硅衬底1701上放置阳极化处理槽1705，使得硅衬底1701的上表面上的周边部分被例如O形环1704所密封。该槽被HF溶液1703所充满，将对置电极1706配置在该槽中，使其与硅衬底1701相对。通过用对置电极1706作为负电极和用金属电极1702作为正电极来加直流电压，对硅衬底1701进行阳极化处理。
该方法有两个主要缺点。一个缺点是，因为硅衬底1701的下表面与金属进行紧密接触，故硅衬底1701被金属所污染。另一个缺点是，在硅衬底1701的表面上的待进行阳极化处理的区域只是与HF溶液接触的一部分，因此多孔硅只在O形环1704的内部形成。
图18是示出已开发的为了解决上述问题的阳极化处理设备(日本专利公开号60-94737)的配置图。在该阳极化处理设备中，将抗HF的Teflon(Teflon是Du Pont de Nemours&Co.Inc.，U.S.A的商标名)阳极化处理槽1802a和1802b配置成夹住硅衬底1801。分别在阳极化处理槽1802a和1802b中配置铂电极1803a和1803b。
阳极化处理槽1802a和1802b在与硅衬底1801接触的侧壁内有沟，将由氟橡胶制成的O形环1804a和1804b嵌入这些沟内。分别用这些O形环1804a和1804b来密封阳极化处理槽1802a、1802b和硅衬底1801。分别用HF溶液1805a和1805b来充满以上述方式被密封的阳极化处理槽1802a和1802b。
在这些阳极化处理槽中，由于硅衬底不直接与金属电极接触，故硅衬底被金属电极污染的可能性低。但是，待进行阳极化处理的硅衬底的前后表面被O形环所密封。因此，未被阳极化处理的部分留在硅衬底的表面的周边区域内的问题仍未解决。由于待进行阳极化处理的硅衬底直接装入阳极化处理槽和与该槽结合为一体，故不可能快速地更换硅衬底。
考虑到上述问题，已开发了一种支撑硅衬底的斜面区域的阳极化处理设备(日本专利公开号5-198556)。该阳极化处理设备可防止来自金属电极的污染和对硅衬底表面的全部区域进行阳极化处理。该阳极化处理设备用两个步骤将待进行阳极化处理的晶片固定在阳极化处理槽内，其中先用支持器来固定晶片，然后将支持器固定在阳极化处理槽内。这样一来，与将晶片直接固定在阳极化处理槽内以形成该阳极化处理槽的一部分的常规设备相比，较大地改善了可操作性。
在日本专利公开号5-198556中描述的阳极化处理设备是非常实用的设备，该设备可生产几乎没有金属污染的产品和可对衬底表面的全部区域进行阳极化处理。
但是，希望开发出一种具有更高的生产率的阳极化处理设备。例如，当必须处理很多类型的在直径(例如，英寸尺寸)或形状(例如，取向平面或切口)方面不同的衬底时，在日本专利公开号5-198556中描述的阳极化处理设备必须装有对于单个衬底的专用的支持器。
另外，在将衬底装入支持器内时，必须首先使晶片的中心与密封表面的中心一致，使诸如取向平面的特定形状部分与支持器的相应部分匹配，然后相对于晶片的周边按压密封表面来固定该晶片。由于需要较大的力来固定晶片，故在固定时使用例如螺钉。
本发明是考虑到上述情况而进行的，其目的是通过改善衬底支撑方法来提高阳极化处理的效率。
按照本发明的一个实施例的阳极化处理设备是一种用于在电解溶液中对衬底进行阳极化处理的阳极化处理设备，它包括一对对置电极和一个用于在电极之间利用吸力支持衬底的一个表面的一部分的支持单元。
在上述的阳极化处理设备中，该支持单元的主体最好具有一个开口，使电解溶液穿过该开口与被支持的衬底的后表面接触。
在上述的阳极化处理设备中，以下这一点是较为理想的：该支持单元包括一个用于利用吸力来支持衬底的基本上环形的吸气部件，该吸气部件沿被支持的衬底的外周边部分的内部而配置。
在上述的阳极化处理设备中，该吸气部件最好包括两个构成双重结构的O形环和一个通过减少在两个O形环之间的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
在上述的阳极化处理设备中，该吸气部件最好包括一个具有中凹剖面形状的吸气衬垫和一个通过减少在该吸气衬垫的凹陷处内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
在上述的阳极化处理设备中，该吸气部件最好包括一个具有U剖面形状的吸气衬垫和一个通过减少在该吸气衬垫的凹陷处内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
在上述的阳极化处理设备中，该吸气部件最好包括一个吸气衬垫和一个通过减少在该吸气衬垫的沟内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。该吸气衬垫具有与被支持的衬底的后表面接触的平坦的接触部分和在接触部分的表面内的基本上环形的沟。
在上述的阳极化处理设备中，最好使该吸气部件与被支持的衬底进行紧密的接触，以防止在衬底的前表面的电解溶液移到衬底的后表面。
在上述的阳极化处理设备最好包括多个支持单元。
按照本发明的另一个实施例的衬底支持器是一种用于在电解溶液中支持待进行阳极化处理的衬底的衬底支持器，其中主体包括一个通过吸力来支持衬底的一个表面的一部分的吸气部件和一个开口，使电解溶液穿过该开口与被支持的衬底的后表面接触。
在上述的衬底支持器中，该吸气部件最好沿被支持的衬底的外周边部分的内部而配置。
在上述的衬底支持器中，该吸气部件最好包括两个构成双重结构的O形环和一个通过减少在两个O形环之间的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
在上述的衬底支持器中，该吸气部件最好包括一个具有中凹剖面形状的吸气衬垫和一个通过减少在该吸气衬垫的凹陷处内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
在上述的衬底支持器中，该吸气部件最好包括一个具有U剖面形状的吸气衬垫和一个通过减少在该吸气衬垫的凹陷处内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
在上述的衬底支持器中，该吸气部件最好包括一个吸气衬垫和一个通过减少在该吸气衬垫的沟内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。该吸气衬垫具有与被支持的衬底的后表面接触的平坦的接触部分和在接触部分的表面内的基本上环形的沟。
在上述的衬底支持器中，最好使该吸气部件与被支持的衬底进行紧密的接触，以防止在衬底的前表面的电解溶液移到衬底的后表面。
按照本发明的又一个实施例的阳极化处理***包括上述阳极化处理设备、一个用于清洗经阳极化处理的衬底的清洗设备、一个用于使清洗好的衬底干燥的干燥设备和一个用于在设备之间传送衬底的传送设备。
在上述阳极化处理***中，以下这一点是较为理想的：该干燥设备包括一个用于接受清洗好的衬底的接受单元，将阳极化处理设备、清洗设备和接受单元基本上以一条直线来配置。
在上述阳极化处理***中，以下这一点是较为理想的：该干燥设备包括一个用于接受清洗好的衬底的接受单元，将阳极化处理设备、清洗设备和接受单元基本上以一条直线来配置，该传送设备这样来传送衬底，使得衬底的表面平行于与该直线垂直的方向。
在上述阳极化处理***中，该传送设备最好包括用于将衬底从阳极化处理设备传送到清洗设备的第1传送机械手和用于将包含衬底的载体从清洗设备传送到干燥设备的接受单元的第2传送机械手。
在上述阳极化处理***中，第1和第2传送机械手最好只具有第1驱动轴和第2驱动轴作为用于传送衬底或载体的驱动轴，其中第1驱动轴用于将衬底或载体移到各个设备上的一个部分，第2驱动轴用于沿该直线移动衬底或载体。
上述阳极化处理***最好还包括一个用于净化在该阳极化处理设备中的电解溶液的过滤设备。
在上述阳极化处理***中，该过滤设备最好包括一个用于存储电解溶液的容器和一个用于将存储于该容器中的电解溶液供给阳极化处理设备和将从阳极化处理设备溢出的电解溶液返回到该容器的循环机构。
按照本发明的又一个实施例的半导体处理***是用于处理半导体衬底的半导体处理***，包括一个用于清洗半导体衬底的清洗设备、一个用于对被清洗设备清洗好的半导体衬底进行干燥的干燥设备和一个用于将半导体衬底从清洗之前的步骤传送到清洗设备和从清洗设备传送到干燥设备的传送设备，其中该干燥设备包括一个用于接受清洗好的衬底的接受单元，该清洗设备和该接受单元基本上以一条直线来配置，该传送设备这样来传送半导体衬底，使得半导体衬底的表面平行于与该直线垂直的方向。
在上述的半导体处理***中，该传送设备最好包括用于将衬底传送到清洗设备的第1传送积械手和用于将包含在载体内的衬底从清洗设备传送到干燥设备的接受单元的第2传送机械手。
在上述的半导体处理***中，第1和第2传送机械手最好只具有第1驱动轴和第2驱动轴作为用于传送衬底或载体的驱动轴，其中第1驱动轴用于将衬底或载体移到各个设备上的一个部分，第2驱动轴用于沿该直线移动衬底或载体。
按照本发明的又一个实施例的衬底制造方法包括下述步骤：在一对相对的电极之间利用吸力支持衬底的一个表面的一部分和在充满电解溶液的情况下通过在电极之间加上电压对衬底进行阳极化处理。
按照本发明的又一个实施例的阳极化处理设备是一种用于在电解溶液中对衬底进行阳极化处理的阳极化处理设备，包括一对对置电极和一个用于在电极之间利用吸力支持衬底的一个表面的支持单元，其中该支持单元包括多个利用吸力支持衬底的基本上环形的吸气部件，该吸气部件在尺寸上不同。
在上述的阳极化处理设备中，以下这一点是较为理想的：该支持单元的主体具有基本上圆形的开口，该开口具有至少一个在主体的前后表面之间的基本上环形的中间面，将主体的前表面和中间面配置成形成台阶形状，，该主体的前表面和中间面具有在尺寸上不同的吸气部件。
在上述的阳极化处理设备中，每个吸气部件最好包括两个构成双重结构的O形环和一个通过减少在两个O形环之间的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
在上述的阳极化处理设备中，每个吸气部件最好包括一个具有中凹剖面形状的吸气衬垫和一个通过减少在该吸气衬垫的凹陷处内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
在上述的阳极化处理设备中，每个吸气部件最好包括一个具有U剖面形状的吸气衬垫和一个通过减少在该吸气衬垫的凹陷处内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
在上述的阳极化处理设备中，每个吸气部件最好包括一个吸气衬垫和一个通过减少在该吸气衬垫的沟内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。该吸气衬垫具有与被支持的衬底的后表面接触的平坦的接触部分和在接触部分的表面内的基本上环形的沟。
上述的阳极化处理设备最好包括多个支持单元。
上述的阳极化处理设备最好还包括一个用于独立地通过吸气部件来控制衬底吸气操作的控制单元。
在上述的阳极化处理设备中，由主体的前表面和中间面形成的台阶形状的台阶差最好至少是5mm。
按照本发明的又一个实施例的衬底支持器是一种用于在电解溶液中支持待进行阳极化处理的衬底的衬底支持器，包括具有多个用于支持衬底的基本上环形的吸气部件的主体，该吸气部件在尺寸上不同。
在上述的衬底支持器中，以下这一点是较为理想的：该主体具有基本上圆形的开口，该开口具有至少一个在主体的前后表面之间的基本上环形的中间面，将主体的前表面和中间面配置成形成台阶形状，该主体的前表面和中间面具有在尺寸上不同的吸气部件。
在上述的衬底支持器中，每个吸气部件最好包括两个构成双重结构的O形环和一个通过减少在两个O形环之间的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
在上述的衬底支持器中，每个吸气部件最好包括一个具有中凹剖面形状的吸气衬垫和一个通过减少在该吸气衬垫的凹陷处内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
在上述的衬底支持器中，每个吸气部件最好包括一个具有U剖面形状的吸气衬垫和一个通过减少在该吸气衬垫的凹陷处内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
在上述的衬底支持器中，每个吸气部件最好包括一个吸气衬垫和一个通过减少在该吸气衬垫的沟内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。该吸气衬垫具有与被支持的衬底的后表面接触的平坦的接触部分和在接触部分的表面内的基本上环形的沟。
在上述的衬底支持器中，由主体的前表面和中间面形成的台阶形状的台阶差最好至少是5mm。
按照本发明的又一个实施例的多孔衬底制造方法通过使用上述的阳极化处理设备对衬底进行阳极化处理。
按照本发明的又一个实施例的阳极化处理***包括上述阳极化处理设备、一个用于清洗经阳极化处理的衬底的清洗设备、一个用于使清洗好的衬底干燥的干燥设备和一个用于在设备之间传送衬底的传送设备。
在上述阳极化处理***中，以下这一点是较为理想的：该干燥设备包括一个用于接受清洗好的衬底的接受单元，将阳极化处理设备、清洗设备和接受单元基本上以一条直线来配置。
在上述阳极化处理***中，以下这一点是较为理想的：该干燥设备包括一个用于接受清洗好的衬底的接受单元，将阳极化处理设备、清洗设备和接受单元基本上以一条直线来配置，该传送设备这样来传送衬底，使得衬底的表面平行于与该直线垂直的方向。
在上述阳极化处理***中，该传送设备最好包括用于将衬底从阳极化处理设备传送到清洗设备的第1机械手和用于将包含衬底的载体从清洗设备传送到干燥设备的接受单元的第2机械手。
在上述阳极化处理***中，第1和第2机械手最好只具有第1驱动轴和第2驱动轴作为用于传送衬底或载体的驱动轴，其中第1驱动轴用于将衬底或载体移到各个设备上的一个部分，第2驱动轴用于沿该直线移动衬底或载体。
上述的阳极化处理***适合于通过对衬底进行阳极化处理来制造具有多孔层的衬底。
按照本发明的又一个实施例的衬底具有多孔层，该多孔层是通过在一对相对的电极之间利用吸力来支持该衬底的一个表面的一部分并通过在充满电解溶液的情况下在电极之间加电压对该衬底进行阳极化处理而得到的。
按照本发明的又一个实施例的半导体衬底制造方法是一种通过使用两个衬底来制造半导体衬底的方法，包括下述步骤：在一对相对的电极之间利用吸力支持半导体衬底的一个表面的一部分和在充满电解溶液的情况下通过在电极之间加上电压对半导体衬底进行阳极化处理，由此在半导体衬底的一个表面上形成多孔层，在该半导体衬底的多孔层上形成单晶硅层，将另一个衬底粘接到该半导体衬底的单晶硅层上，以及从该多孔层将两个已粘接的衬底分离开。
按照本发明的又一个实施例的衬底制造方法是一种制造具有多孔层的衬底的方法，包括下述步骤：将衬底浸入充满电解溶液的阳极化处理槽中和在电极之间通过吸气部件利用吸力来支持该衬底的表面的一部分；通过在电极之间加电压对衬底进行阳极化处理以在该衬底的一个表面上形成多孔层；从阳极化处理槽中移出在其上已形成了多孔层的衬底和将该衬底浸入清洗槽以清洗该衬底；从该清洗槽移出完全清洗好的衬底并将衬底传送到干燥设备以对衬底进行干燥。
在上述的衬底制造方法中，从上面来观察时最好将阳极化处理槽、清洗槽和干燥设备基本上以一条直线来配置，由此这样来传送衬底，使得从上面来观察时从阳极化处理槽到清洗槽的衬底传送路径和从清洗槽到干燥设备的衬底传送路径基本上以一条直线来配置。
以下这一点是较为理想的：上述的衬底制造方法还包括下述步骤：将已干燥的衬底从干燥设备传送到卸载器，通过单一机械手将衬底从清洗槽传送到干燥设备和从干燥设备传送到卸载器。
上述衬底制造方法最好还包括下述步骤：在机械手将衬底从清洗槽传送到干燥设备之后和在机械手将衬底从干燥设备传送到卸载器之前对机械手进行干燥。
在上述的衬底制造方法中对机械手进行干燥的步骤最好在该直线上进行。
按照本发明的又一个实施例的衬底处理方法包括下述步骤：将衬底浸入充满化学处理溶液的处理槽中和对衬底进行化学处理；将经化学处理的衬底从处理槽中移出和将该衬底浸入清洗槽以清洗该衬底；从该清洗槽移出完全清洗好的衬底并将衬底传送到干燥设备以对衬底进行干燥，其中从上面来观察时将处理槽、清洗槽和干燥设备基本上以一条直线来配置，由此这样来传送衬底，使得从上面来观察时从处理槽到清洗槽的衬底传送路径和从清洗槽到干燥设备的衬底传送路径基本上以一条直线来配置，并使衬底的表面指向与该直线垂直的方向。
以下这一点是较为理想的：上述的衬底处理方法还包括下述步骤：将已干燥的衬底从干燥设备传送到卸载器，通过单一机械手将衬底从清洗槽传送到干燥设备和从干燥设备传送到卸载器。
上述衬底处理方法最好还包括下述步骤：在机械手将衬底从清洗槽传送到干燥设备之后和在机械手将衬底从干燥设备传送到卸载器之前对机械手进行干燥。
按照本发明的又一个实施例的衬底处理***包括：一个用于对衬底进行化学处理的处理槽；一个用于清洗由处理槽化学处理过的半导体衬底的清洗槽、一个用于对被清洗槽清洗好的半导体衬底进行干燥的干燥设备和一个用于将半导体衬底从处理槽传送到清洗槽和从清洗槽传送到干燥设备的传送设备，其中从上面观察时该处理槽、清洗槽和干燥设备基本上以一条直线来配置，该传送设备这样来传送衬底，使得衬底的表面指向与该直线垂直的方向。
在上述的衬底处理***中，该传送设备最好包括用于将衬底从处理槽传送到清洗槽的第1传送机械手和用于将衬底从清洗槽传送到干燥设备以及从干燥设备传送到卸载器的第2传送机械手。
上述的衬底处理***最好还包括第2干燥设备，该设备用于在第2传送机械手将衬底从清洗槽传送到干燥设备之后和在第2传送枳械手将衬底从干燥设备传送到卸载器之前对第2传送机械手进行干燥。
本发明的进一步的目的、特征和优点参照附图通过以下的对本发明的实施例的详细描述将变得很明显。
图1是示出按照本发明的第1实施例的阳极化处理设备的配置的示意性剖面图；
图2A是按照第1实施例的第1配置的支持器的正面图；
图2B是按照第1实施例的第1配置的支持器的剖面图；
图3是示出将该支持器安置在该阳极化处理槽中的方法的图；
图4是示出能支持多个支持器的阳极化处理槽的例子的剖面图；
图5A是按照第1实施例的第2配置的支持器的正面图；
图5B是按照第1实施例的第2配置的支持器的剖面图；
图6是示出用于将硅衬底安置在该支持器上的晶片传送机械手的示意图；
图7是示出与支持器结合为一体的阳极化处理槽的结构的剖面图；
图8是按照第1实施例的第3配置的支持器的剖面图；
图9是按照第1实施例的第4配置的支持器的剖面图；
图10是按照第1实施例的第5配置的支持器和阳极化处理槽的示意性剖面图；
图11是示出适合于第1实施例的第5配置的支持器的单一晶片传送机械手的示意图；
图12A是按照第1实施例的第6配置的支持器的正面图；
图12B是示出按照第1实施例的第6配置的支持器的吸气单元的结构图；
图13是示出按照第1实施例的自动阳极化处理设备的一个配置的示意性平面图：
图14是用于说明将存储于晶片载体中的晶片安置到阳极化处理槽中的过程图；
图15A是用于说明将完全阳极化处理好的晶片传送到清洗槽和清洗晶片的流程图；
图15B是示出在清洗槽中的一个板和晶片载体的布局的平面图；
图15C是用于说明将完全清洗好的晶片存储于晶片载体中和从清洗槽中移出晶片的流程图；
图16是示出循环过滤***的实际配置的示意图；
图17是示出常规的阳极化处理设备的配置图；
图18是示出常规的阳极化处理设备的配置图；
图19是示出按照第1实施例的自动阳极化处理设备的另一个配置的示意性平面图；
图20是按照本发明的第2实施例的阳极化处理设备的配置的示意性剖面图；
图21A是按照第2实施例的第1配置的支持器的正面图；
图21B是按照第2实施例的第1配置的支持器的剖面图；
图22是将该支持器安置在该阳极化处理槽中的方法的图；
图23是示出能支持多个支持器的阳极化处理槽的例子的剖面图；
图24是示意性地示出单一晶片传送机械手的结构图；
图25是按照第2实施例的第2配置的支持器的剖面图；
图26是按照第2实施例的第3配置的支持器的剖面图；
图27是按照第2实施例的第4配置的支持器的剖面图；
图28是按照第2实施例的第5配置的支持器的示意性剖面图；
图29是示出按照第2实施例的自动阳极化处理设备的一个配置的示意性平面图；
图30是用于说明将存储于晶片载体中的晶片安置到阳极化处理槽中的流程图；
图31是示出按照第2实施例的自动阳极化处理设备的另一个配置的示意性平面图；以及
图32A至32F是示出半导体衬底制造方法的剖面图。
通过使用阳极化反应使硅衬底变成多孔，即在硅衬底中形成微孔是在例如HF溶液中进行的。在硅晶体中存在空穴这一点在该处理中是主要的，该反应的机构如以下那样来评价。
首先，在HF溶液中施加了电场的硅衬底中的空穴被感应于负电极一侧的表面上。结果，其存在是为了补偿表面上的未键合侧的Si-H键的密度增加。在负电极一侧的HF溶液中的F离子对Si-H键进行亲核攻击以形成Si-F键。该反应产生H2分子和同时在正电极一侧发射一个电子。由于Si-F键的极化特性使接近表面处的Si-Si键被削弱。这些弱的Si-Si键被HF或H20所破坏，在晶体表面上的Si原子改变为SiF4并离开晶体表面。结果，在晶体表面形成凹陷，在这些凹陷处产生优先吸引空穴的场分布(场密度)。该表面的不均匀性延伸，使得硅原子的刻蚀沿电场连续地进行。注意在该阳极化处理中使用的溶液不限于HF溶液，可以是一些其他的电解溶液。
按照本发明的各个优选实施例的阳极化处理设备这样来支撑衬底的后表面，使之不干扰在阳极化处理反应面(衬底的前表面)上的电场的方向。另外，该阳极化处理设备用一种方法来支撑衬底，通过该方法对该衬底的表面的整个区域进行阳极化处理。再有，该阳极化处理设备具有利用真空吸力来支撑衬底的后表面的机构。这有助于简化支撑衬底的操作。
【第1实施例】
图1是示出按照本发明的一个实施例的阳极化处理设备的配置的示意性剖面图。参照数字101表示硅衬底(例如，一个晶片)。一般来说，空穴的存在对于阳极化处理是重要的，因此p型硅衬底是适合的。但是，通过利用光照射等促使空穴的产生也可使用n型硅衬底。
参照数字102表示用于支撑硅衬底的支持器。该支持器102由诸如四氟乙烯树脂(商标名：Teflon)的抗HF材料来制成。在支持器102中形成一个开口103，该开口具有圆形或接近于圆的形状(以下假定术语“圆”也包括接近于圆的形状)，其直径小于被支撑的硅衬底的直径。
在该支持器102的一个面上设置利用吸力来支撑硅衬底101的吸气机构。作为该吸气机构可以有各种形式。
作为该吸气机构，以下所述是较为理想的：沿支持器102的开口103形成构成双重结构的两个沟，将O形环104嵌入这些沟内，利用泵111经过减压管路105减少在两个O形环之间的空间中的压力，由此利用吸力来支持硅衬底101。
在另一种优选的吸气机构中，沿开口103配置其剖面具有中凹形状、U形、或一些其他的形状的环形的吸气衬垫。利用泵111减少在由该吸气衬垫的开口(例如该中凹形状的凹陷处)和硅衬底101形成的穴部内的压力从而利用吸力来支持硅衬底101。
在又一个优选的吸气机构中，在该支持器102的吸气表面内形成沟，通过利用泵111减少在该沟内的压力利用吸力来支持该硅衬底101。在该机构中，如支持器102的材料太硬以致于难以变形，则HF溶液107通过吸气表面容易漏泄于硅衬底101的前后表面之间。因而，以下所述是较为理想的：与硅衬底101接触的支持器102的至少一部分由例如抗HF的橡胶来制成。当然可通过使用例如抗HF的橡胶来形成整个支持器102或支持器102的整个表面。
硅衬底101的前和后表面最好用以上描述的吸气机构完全地分离开。但是，本发明的该实施例不一定需要这种完全的分离。例如，可使用这样的吸气机构，通过该机构硅衬底101的一个或几个部分被支撑，该硅衬底和该支持器未被完全密封。
开口103的形状基本上与硅衬底101的后表面和HF溶液接触的部分的形状匹配。该开口103的尺寸可比硅衬底101小一些。
例如，开口直径可比硅衬底101的直径小约60mm，即，可使用这样的开口直径，通过使用该开口直径硅衬底101不与HF溶液107接触的区域从硅衬底101的边缘算起约为30mm。本发明者已确认，即使使用如这样的开口直径，硅衬底101的经阳极化处理的部分的厚度从中心到边缘基本上是恒定的。
因此，当支持器102的开口103的直径是例如90mm时，可处理任何具有100mm(4英寸)、125mm(5英寸)和150mm(6英寸)的直径的硅衬底。在所有具有这些直径的硅衬底中，阳极化处理的产物的分布是良好的，它们的质量是相同的。注意通过在上述的条件下设置开口103的直径，也可处理超过6英寸的晶片，例如8英寸和12英寸的晶片。
如支持器102的开口103的直径比硅衬底的直径小60mm或更多，则在硅衬底的周边部分的多孔硅膜中逐渐产生不理想的分布。但是，根据阳极化处理后的工艺容限，可使用其开口直径小于上述值的支持器。在硅衬底101的直径和开口103的直径之间的可容许的差别也依赖于诸如硅衬底的杂质浓度(电阻率)和电极与硅衬底之间的距离等的参数。
以下描述其他的组成部分。参照数字106a和106b分别表示负和正电极，这些电极最好由化学稳定的铂材料形成。参照数字107表示HF溶液。在需要的情况下可将诸如酒精的醇混合于HF溶液107中，以便立即从硅衬底表面除去作为反应产物的例如H2的气泡。图1中的箭头109表示电场的方向。参照数字110表示经过阳极化处理的硅衬底101的放大的剖面，示出从硅衬底表面形成多孔膜的状态。
在本发明的该优选实施例中，通过改善衬底支持机构可得到适合于批量生产的阳极化处理设备。例如，为了将待处理的衬底固定到支持器上，只需要相对于支持器的吸气表面按压衬底的后表面和利用吸力来支持后表面。并且，通过适当地减少与衬底的直径相比的支持器的吸气机构的直径，不再需要限制利用吸力被支持的衬底的取向平面的位置。另外，衬底的中心可稍微偏离支持器的中心。再有，由于支持衬底的操作得到简化，故阳极化处理易于实现自动化。
以下将列举和描述本实施例的优选配置。
【第1配置】
图2A是按照本实施例的第1配置的支持器的正面图。图2B是图2A中示出的支持器的纵向剖面图。
参照数字201表示待进行阳极化处理的5英寸硅衬底，202表示由诸如四氟乙烯树脂(商标名：Teflon)制成的支持器。在支持器202的中心形成具有90mm直径的开口203。沿开口203的边缘形成构成双重结构的两个圆形的沟，将由基于氟树脂的全氟化乙烯制成的O形环204a和204b嵌入这些沟内。外O形环204a的内直径是117mm，内O形环204b的内直径是108mm，每个O形环的剖面的直径是2.5mm。
在外O形环204a和内O形环204b之间形成用于减少由这两个O形环和硅衬底201确定的空间内的压力的吸气孔205。为了利用吸力来支持硅衬底201，只需要利用连接到吸气孔205的泵(未示出)减少在O形环之间的空间内的压力即可。
5英寸的硅衬底201的直径是125mm。因而，只要硅衬底201的中心和开口203的中心基本上互相一致，取向平面的位置可指向任何方向。因此，当通过支持器202利用吸力来支持硅衬底201时，不需要考虑取向平面的位置。
并且，可将直径大于5英寸的硅衬底安置在支持器202上，可形成与5英寸硅衬底的多孔层类似的多孔层。但是，如果是这种情况，必须这样来调整电源，使得在阳极化处理中所供给的电流密度基本上与在5英寸的衬底的情况相同。
在实际上对硅衬底201进行阳极化处理中，将利用吸力支持硅衬底201的支持器202安置在阳极化处理槽中。图3是示出将支持器202安置在阳极化处理槽中的方法的图。
阳极化处理槽208如支持器202那样由四氟乙烯树脂制成。将铂电极206a和206b安装在阳极化处理槽208的两侧。在阳极化处理槽208的中部，形成用于支撑支持器202的支持器沟209。当将利用吸力支持硅衬底201的支持器202嵌入该支持器沟209时，该阳极化处理槽208被分为右和左部分，并将充满于该槽内的HF溶液207分开。
在这种情况下，通过使用铂电极206a作为负电极和铂电极206b作为正电极，施加直流电压。这样就对硅衬底201的前表面的整个区域和外O形环204a之外的其后表面的一部分(以下将其称为后表面周边部分)进行阳极化处理。因此，可在硅衬底201的整个前表面和后表面周边部分上形成多孔硅层。
图4是示出能支持多个支持器202的阳极化处理槽的一个例子的剖面图。如图4中所示，通过在阳极化处理槽208’中形成多个支持器沟209。可支持多个支持器202。这进一步改善了生产率。注意在该阳极化处理槽的例子中支持器以串联方式配置，但也可以平行方式或以矩阵方式来配置支持器。
【第2配置】
图5A是按照本实施例的第2配置的支持器的正面图。图5B是图5A中示出的支持器的剖面图。图6是示意性地示出用于将硅衬底安置在支持器上的晶片传送机械手的图。
参照数字501表示待进行阳极化处理的5英寸硅衬底，502表示由诸如四氟乙烯树脂制成的支持器。在支持器502的中心形成具有90mm直径的开口503。在支持器502上这样来形成环形伸出部515，使其从支持器502的主表面伸出4mm。在该伸出部515中形成构成双重结构的两个圆形的沟，将由基于氟树脂的全氟化乙烯制成的O形环504a和504b嵌入这些沟内。外O形环504a的内直径是117mm，内O形环504b的内直径是108mm，每个O形环的剖面的直径是2.5mm。
在外O形环504a和内O形环504b之间形成用于减少由这两个O形环和硅衬底501确定的空间内的压力的吸气孔505。为了利用吸力来支持硅衬底501，只需要利用连接到吸气孔505的泵(未示出)减少在O形环之间的空间内的压力即可。
形成该伸出部515是为了有助于通过使用晶片传送机械手自动地进行将硅衬底501安置在支持器502上和支持器502移出硅衬底501的操作。晶片传送机械手的夹持单元510夹紧硅衬底501，故夹持单元510具有较大的宽度。因而，伸出部515必须将利用夹持单元510夹住的硅衬底501安置在支持器502上和从支持器502移出。注意伸出部515的伸出高度可基于例如夹持单元510的结构和尺寸来确定。
伸出部515的形成使由晶片传送机械手的自动操作变得容易。即使当阳极化处理槽和支持器结合为一体时，可利用晶片传送机械手容易地安装和卸下硅衬底。
图7是示出与支持器结合为一体的阳极化处理槽的结构的剖面图。参照数字508表示与多个支持器502结合为一体的阳极化处理槽的主体；506a和506b表示铂电极。以这种方式将阳极化处理槽与支持器结合为一体减少了HF溶液507在被这些支持器502隔开处理室之前和之后的漏泄(从正到负)的可能性。其结果是可得到抑制下述现象的效果：由于溶液漏泄(电流漏泄)多孔层厚度的分布变得不均匀。
注意在该阳极化处理槽的例子中支持器以串联方式配置，但也可以平行方式或以矩阵方式来配置支持器。
将硅衬底安置在图7示出的阳极化处理槽中，通过使用铂电极506a作为负电极和铂电极506b作为正电极，施加直流电压。这样就对每个硅衬底的前表面的整个区域和后表面周边部分进行阳极化处理。因此，可在硅衬底501的整个前表面和后表面周边部分上形成多孔硅层。
【第3配置】
图8是按照本实施例的第3配置的支持器的剖面图。该支持器可与例如按照第1配置的阳极化处理槽208或208’一起使用。
参照数字801表示待进行阳极化处理的硅衬底，802表示由四氟乙烯树脂制成的支持器。在支持器202的中心形成开口803。沿开口803的边缘形成圆形的沟，将由全氟化乙烯制成的并具有中凹剖面的吸气衬垫804嵌入这些沟内。在该吸气衬垫804内形成连接到吸气孔805的孔。
注意也可将中凹吸气衬垫804粘附于支持器802的表面，而不是在支持器802内形成任何沟。也要注意可这样来形成中凹吸气衬垫804，使得与硅衬底801接触的吸气衬垫804的表面(吸气表面)和支持器801的表面分开一个预定距离(例如4mm)。如以上所述，这样便于使用晶片传送机械手自动地进行安装和卸下的操作。
当使用泵(未示出)经过吸气孔805使中凹吸气衬垫804的内部中的压力减少时，通过支持器802利用吸力来支持硅衬底801。当使用该吸气衬垫804时，与当使用前面已描述的双O形环时相比，可更容易地增加减压部分的体积。并且，由于与硅衬底801接触的部分的自由度增加，故利用吸力支持硅衬底801的点的自由度也可增加。
【第4配置】
图9是按照本实施例的第4配置的支持器的剖面图。该支持器可与例如按照第1配置的阳极化处理槽208或208’一起使用。
参照数字901表示待进行阳极化处理的硅衬底，902表示由四氟乙烯树脂制成的支持器。在支持器902的中心形成开口903。沿开口903的边缘形成圆形的沟，将由全氟化乙烯制成的并具有U形剖面的吸气衬垫904嵌入这些沟内。该吸气衬垫904的厚度向着与硅衬底901接触的部分逐渐减少。在该吸气衬垫904内形成连接到吸气孔905的孔。
注意也可将U形吸气衬垫904粘附于支持器902的表面，而不是在支持器902内形成任何沟。也要注意可这样来形成U形吸气衬垫904，使得与硅衬底901接触的吸气衬垫904的表面(吸气表面)和支持器901的表面分开一个预定距离(例如4mm)。如以上所述，这样便于使用晶片传送机械手自动地进行安装和卸下的操作。
如以上所描述的，该吸气衬垫904这样来形成，其剖面形状是U形，其厚度向着远侧端部逐渐减少。这样就进一步改善了在利用吸力支持硅衬底901的自由度。
【第5配置】
图10是按照本实施例的第5配置的支持器和阳极化处理槽的示意性剖面图。参照数字1001表示待进行阳极化处理的硅衬底，1002表示由四氟乙烯树脂制成的支持器，1008表示也由四氟乙烯树脂制成的阳极化处理槽。虽然支持器1002和阳极化处理槽1008在图10中被结合在一起，但它们也可以是分离开的。并且，阳极化处理槽1008可包括多个支持器1002。
在支持器1002的中心形成开口1003。沿开口1003形成圆形的沟，将由基于氟树脂的全氟化乙烯制成的吸气衬垫1004嵌入这些沟内。该吸气衬垫1004具有平坦的吸气面，从而吸气衬垫1004利用吸力与被支持的硅衬底1001进行表面接触。形成圆形的沟1004a，并连接到吸气孔1005。为了利用吸力来支持硅衬底1001，通过泵(未示出)经过吸气孔1005减少在该沟1004a内的空间中的压力。
当使用铂电极1006a作为负电极和铂电极1006b作为正电极通过施加直流电压来进行阳极化处理同时利用吸力支持硅衬底1001时，只对硅衬底1001的前表面进行阳极化处理，其后表面未被阳极化处理。之所以如此，是因为使吸气衬垫1004与硅衬底1001的后表面进行紧密的接触，这样后表面不与HF溶液1007接触。这就是说，当通过使用该阳极化处理设备进行阳极化处理时，只使硅衬底1001的前表面变成多孔的，在后表面上不形成多孔层。因此，可扩大有效的区域(例如，在打算形成SOI衬底时的有用的区域)。
以下将描述用于自动地将硅衬底1001安置在支持器1002上和从支持器1002卸下硅衬底1001的晶片传送机械手的一个例子。当使用按照本配置的支持器时，难以使用诸如图6中示出的晶片传送机械手，这是因为夹持单元510紧靠在支持器1002或吸气衬垫1004上。
图11是示意性地示出适合于该配置的单一晶片传送机械手的配置图。该晶片传送机械手是通过将两个晶片传送机械手1101和1102结合起来而构成的。
第1机械手1101利用真空吸力支持硅衬底1001的后表面。如用箭头a所表示的，第1机械手1101将硅衬底1001传送到支持器1002的前表面附近，并将硅衬底1001转移到第2传送机械手1102。当第2传送机械手1102利用真空吸力支持硅衬底1001时，第1传送机械手1101在图11中一次性地向上移动，然后在与箭头a相反的方向上从该阳极化处理槽移出。
在利用真空吸力支持硅衬底1001的后表面后，第2传送机械手1102如箭头b所表示的那样传送硅衬底1001。使该硅衬底1001与吸气衬垫1004接触，并通过吸气衬垫1004利用吸力来支持硅衬底1001。其后，第2传送机械手1102进一步在箭头b的方向上移动，然后如箭头c所表示的那样向上移动，从阳极化处理槽移出。
在传送硅衬底1001之前，第2传送机械手1102在与箭头c和b相反的方向上移动到第2传送积械手1102利用真空吸力支持硅衬底1001的位置(如图11所示)。
使用进行如以上描述的操作的晶片传送机械手，即使当使用具有平坦的吸气衬垫的支持器时也可使阳极化处理的自动化变得可行。
注意具有如图6中示出的夹持单元的传送机械手也如第1传送积械手那样是可用的。
【第6配置】
上述的按照第1至第5配置的支持器通过使用诸如双重O形环的吸气单元或沿开口形成的吸气衬垫利用吸力来支持硅衬底。这种结构的优点是，该结构是简单的，硅衬底和支持器可基本上被完全密封。
但本发明不排除沿开口配置的环形的吸气机构之外的机构。图12A是按照本发明的第6配置的支持器的正面图。该支持器1202具有多个分离的O形环1204。通过使用泵(未示出)经过吸气孔1205减少在由这些O形环围绕的空间内的压力利用吸力来支持硅衬底1201。
在图12A中示出的配置中，HF溶液在硅衬底的前后表面之间经过不形成O形环1204的部分而移动。因而，如图12B中所示，形成用于密封不形成O形环1204的部分的密封部件1210是较为理想的。该密封部件1210最好由例如基于氟树脂的全氟化乙烯制成。
【第7配置】
图13是自动阳极化处理设备的示意性平面图。参照数字1301表示自动阳极化处理设备主体。该阳极化设备的操作例如由计算机来控制。装载器1302具有下述功能：将放置在装载器1302上的晶片载体移动到单一晶片传送机械手1307可夹住晶片的位置上。该晶片传送机械手1307具有如图6中示出的夹持晶片的边缘的功能。为此，阳极化处理槽1303的支持器例如具有如图5A和5B中示出的伸出部，该伸出部防止晶片传送机械手1307的夹持单元510接触该支持器的主表面。该阳极化处理槽1303如图7中所示与支持器结合为一体。在该结构中，以串联方式配置25个支持器。因此，阳极化处理槽1303具有同时处理25个晶片的能力。
图14是用于说明将存储于晶片载体内的晶片安置在阳极化处理槽1303中的流程图。当操作者将晶片载体1312放置在装载器1302的台1302a上时，该晶片载体1312在计算机的控制下自动地将晶片载体1312传送到台1302b，然后传送到台1302c。其后，带有用于支持晶片的沟的板1311从台1302c上的晶片载体1312之下经过晶片载体1312的下部内的一个窗口(开口)而上升。结果，所有存储于晶片载体1312的晶片被该板1311的沟所支持，并从晶片载体1312向上移动(在图14中示出该状态)。
在该状态下，晶片传送积械手1307从最末端的晶片起一个接着一个地夹住晶片，并将每个晶片传送到阳极化处理槽1303。当晶片被传送到晶片与阳极化处理槽1303内的支持器1303a的晶片吸气表面接触的位置时，支持器1303a的真空管路的阀门被打开以便利用吸力来支持晶片。当利用吸力支持晶片时，晶片传送机械手1307释放晶片，并遵循相同的流程将下一个晶片安置在下一个支持器内。以这种方式，在板1311上的所有的晶片都被安置在阳极化处理槽1303的晶片支持器1303a内。
然后通过在形成于该阳极化处理槽1303的两端的铂电极1303b和1303c之间施加直流电压，来进行阳极化处理。
其后，用纯水来清洗完全阳极化处理好的晶片。图15A是用于说明将完全阳极化处理好的晶片传送到清洗槽和清洗这些晶片的流程图。图15B是示出在图15A中示出的清洗槽中的板和晶片载体的布局的平面图。图15C是用于说明将完全清洗好的晶片存储于晶片载体和从清洗槽移出晶片的流程图。
晶片传送机械手1307逐一地从阳极化处理槽1303将完全阳极化处理好的晶片取出，并在用图15A中的箭头表示的方向上传送每个晶片。这就是说，首先将晶片移动到清洗槽1304上的一个位置，然后将其浸入清洗槽1304内的纯水中。将具有25个晶片支持沟的板1314固定在清洗槽1304中，在这些沟内逐一地安置晶片。
预先将晶片载体1313浸入清洗槽1304中。该晶片载体1313具有在使晶片载体1313向上移动时通过舀取晶片能接受所有在板1314的沟内被支持的晶片的形状。并且，晶片载体1313具有开口1313a，当晶片载体1313舀取在板1314上的晶片时该开口1313a允许板1314通过它。
当将晶片完全清洗好时，如图15C所示，载体传送机械手1308提升晶片载体1313，将所有在板1314上的晶片存储于晶片载体1313内，并将晶片载体1313传送到旋转干燥器1305上的载体接受单元1305a。以下述方式将晶片载体1313放置在该载体接受单元1305a上，使晶片面指向与载体传送机械手1308的移动方向垂直的方向。该状态适合于使晶片载体1313围绕其轴在旋转干燥器1305上旋转。
通过载体传送机械手1308将被旋转干燥器1305干燥的晶片在保持存储于晶片载体1313内的状态下传送到卸载器1306的台上。通过一系列这些操作，可得到25个多孔晶片。
在该设备中，晶片传送机械手1307沿垂直轴1307a垂直地移动，沿水平轴1350水平地移动。载体传送机械手1308沿垂直轴1308a垂直地移动，沿水平轴1350水平地移动。
在该自动阳极化处理设备中，将阳极化处理槽1303、清洗槽1304和旋转干燥器1305的载体接受单元1305a在平面图上基本上配置成直线，使晶片表面指向与晶片传送机械手1307和载体传送机械手1308的移动方向垂直的方向。这一点改善了在各个步骤(阳极化处理、清洗和干燥)之间的晶片传送的效率和增加生产率。另外，因为如以上所描述积械手只在两个方向上移动，故可简化配置。
以下将描述HF溶液循环过滤***。在图13中示出的循环过滤***中的过滤单元1309具有下述功能：循环和过滤从阳极化处理槽1303溢出的HF溶液并使该HF溶液返回到阳极化处理槽1303。该循环过滤***具有除去在阳极化处理槽1303中产生的粒子等的功能和有效地除去由阳极化反应产生并保持粘于晶片表面的微小气泡的功能。
图16是示出该循环过滤***的实际配置的示意图。首先将HF溶液存储于存储容器1319内。然后利用泵1315经过传输管1320将存储容器1319内的HF溶液向上压。在沿该传输管1320的途中设置过滤器1316，并从该HF溶液除去粒子。利用多支管(分配器)1317将通过过滤器1316的HF溶液分配到26条流线，并从阳极化处理槽1303的下部将其供给被25个支持器1303a隔开的处理室。由溢出槽1318一次接受从阳极化处理槽的每个处理室溢出的HF溶液，并返回到存储容器1319。
【第8配置】
该配置是通过改善按照第7配置的自动阳极化处理设备而完成的。图19为按照该配置经过改善的自动阳极化处理设备的示意性平面图。按照该配置的自动阳极化处理设备具有用于在通过载体传送机械手1308将完全清洗好的晶片存储于晶片载体1313内和将其从清洗槽1304传送到旋转干燥器1305上的载体接受单元1305a之后对载体传送机械手1308的一个臂1308b进行干燥的干燥器1360。
作为对臂1308b进行干燥的方法，在臂1308b上喷射氮气或一些其他气体的方法是较为理想的。
以下将通过将按照本配置的自动阳极化处理设备的晶片处理流程与按照第7配置的自动阳极化处理设备的晶片处理流程相比较，来描述本配置的自动阳极化处理设备的晶片处理流程。
遵循与按照第7配置的自动阳极化处理设备的晶片处理流程相同的流程，通过载体传送机械手1308将清洗槽1304中的完全清洗好的晶片存储于晶片载体1313内和将其传送到旋转干燥器1305上的载体接受单元1305a。
在该传送期间，用于清洗的纯水附着于载体传送机械手1308的臂1308b上。因此，如利用附着了纯水的载体传送机械手1308将由旋转干燥器1305完全干燥了的晶片载体1313传送到卸载器1306，则纯水可再次附着于已干燥的晶片。
因而，在按照本配置的自动阳极化处理设备中，在将晶片载体1313从清洗槽1304传送到旋转干燥器1305之后，移动载体传送机械手1308，将臂1308b定位于干燥器1360上。该干燥器1360通过在臂1308b上喷射例如氮气来使该臂1308b干燥。
在通过干燥器1360使该臂1308b干燥和通过旋转干燥器1305使晶片和晶片载体1313干燥后，传送机械手1308用臂1308b夹住晶片载体1313，并将晶片载体1313传送到卸载器1306的台上。
在以上描述的实施例中，通过改善衬底支撑方法可增加阳极化处理的效率。
更具体地说，上述的实施例使用具有下述结构的阳极化处理设备，其中当使半导体衬底的前表面制成多孔时，利用吸力由具有圆形或接近于圆形形状的密封部件来支持半导体衬底的后表面，在密封部件内部区域中的半导体衬底的后表面的一部分与正的电解溶液接触，半导体衬底的表面与负的电解溶液接触。结果，可对半导体衬底的整个表面区域进行阳极化处理。
并且，在上述的实施例中，可用非常简单的操作将半导体衬底安置在阳极化处理设备中。其结果是，可得到迄今难以进行的、实现了多片批处理的自动阳极化处理设备。
【第2实施例】
图20是示出按照本发明的另一个实施例的阳极化处理设备的配置的示意性平面图。参照数字2101表示硅衬底(例如，晶片)。一般来说，空穴的存在对于阳极化处理是重要的，因此，p型硅衬底是合适的。但是，通过利用光照射等促使空穴的产生也可使用n型硅衬底。
参照数字2102表示用于支撑硅衬底的支持器。该支持器2102由诸如四氟乙烯树脂(商标名：Teflon)的抗HF材料来制成。在支持器2102中形成一个开口2103，该开口具有圆形或接近于圆的形状，其直径小于被支撑的硅衬底的直径。
在该支持器2102的一个面上设置利用吸力来支撑硅衬底2101的吸气机构。作为该吸气机构可以有各种形式。
作为该吸气机构，在图20中使用具有矩形剖面形状和作为整体具有环形形状的吸气衬垫2105，在该吸气衬垫2105的表面内形成沟，该沟利用吸力来支持硅衬底2101。利用泵2120经过吸气孔2110和减压管路2121减少在该沟内的空间中的压力，通过该吸气衬垫2105利用吸力来支持硅衬底2101。也可将吸气孔2110连接到吸气衬垫2105的沟的几个部分。该吸气衬垫2105的材料最好是例如抗HF橡胶。
在另一个优选的吸气机构中，沿支持器2102的开口2103形成构成双重结构的两个沟，将O形环嵌入这些沟内，利用泵2120经过吸气孔2110和减压管路2121减少在两个O形环之间的空间中的压力，由此利用吸力来支持硅衬底2101。
在又一种优选的吸气机构中，沿开口2103配置其剖面具有中凹形状、U形、或一些其他形状的环形吸气衬垫。利用泵2120减少在由该吸气衬垫的开口(例如该中凹形状的凹陷处)和硅衬底2101形成的穴部内的压力，从而利用吸力来支持硅衬底2101。
在又一种优选的吸气机构中，在支持器2102的吸气表面中形成沟，利用泵2120通过减少在该沟内的压力，利用吸力来支持硅衬底。
硅衬底2101的前后表面最好用以上描述的吸气机构完全地分离开。但是，本发明的该实施例不一定需要这种完全的分离。例如，可使用这样的吸气机构，通过该机构硅衬底2101的一个或几个部分被支撑，该硅衬底和该支持器未被完全密封。
开口2103的形状基本上与硅衬底2101的后表面与HF溶液2115接触部分的形状一致。该开口2103的尺寸可比硅衬底2101小一些。
例如，开口直径可比硅衬底2101的直径小60mm，即，可使用这样的开口直径，通过使用该开口直径硅衬底2101不与HF溶液2115接触的区域从硅衬底2101的边缘算起约为30mm。本发明者已确认，即使使用如这样的开口直径，硅衬底2101的经阳极化处理的部分的厚度从中心到边缘基本上是恒定的。
因此，当支持器2102的开口2103的直径是例如90mm时，可处理任何具有100mm(4英寸)、125mm(5英寸)和150mm(6英寸)的直径的硅衬底。在所有具有这些直径的硅衬底中，阳极化处理产物的分布是良好的，它们的质量是相同的。
但是，在利用吸力支持具有100mm(4英寸)直径的硅衬底时，当考虑在吸气期间完全密封取向平面的容限和容许一个差别的容限时，开口2103的直径最好是90mm或更小。
但是，如开口2103的直径减少到90mm或更小，则当通过吸气衬垫2105利用吸力来支持直径为150mm(6英寸)的硅衬底和对其进行阳极化处理时，难以形成均匀的多孔膜。
再有，当通过吸气衬垫2105利用吸力来支持直径为200mm(8英寸)的硅衬底和对其进行阳极化处理时，在硅衬底的直径和开口2103之间的差别大大超过60mm。这就更难以形成均匀的多孔膜。
在本实施例中，形成吸气衬垫2108，以便很好地对其直径比开口2103的直径大一个预定值的硅衬底进行阳极化处理。该吸气衬垫2108除了直径外实质上具有与吸气衬垫2105相同的结构。该吸气衬垫2108利用泵2120经过吸气孔2111和减压管路2122减少在沟内的压力，利用吸力来支持硅衬底。
在其上形成了吸气衬垫2108的支持器表面2107和在其上形成了吸气衬垫2105的中间面2104之间形成台阶差。即使在准备对具有大的直径(例如，200mm)的硅衬底进行阳极化处理时，该台阶差可大大地增加HF溶液2115与硅衬底的后表面接触的面积。因此，可将所形成的多孔膜做得均匀。
为了得到良好分布的多孔膜，在吸气表面2104和吸气表面2107之间的台阶差最好是5mm或更多。但是，即使该台阶差小于5mm，通过在处理期间提供用于除去所产生的H2气体的装置和充分地将HF溶液2115供给通过吸气衬垫2108利用吸力被支持的硅衬底的后表面，可得到具有良好分布的多孔膜。一个优选的例子是在中间面2104内形成多个孔，使孔延伸穿过支持器2102并从硅衬底的后表面经过这些孔除去H2气体。如果是这种情况，则这些孔最好在通过吸气衬垫2105利用吸力支持硅衬底和对其进行阳极化处理时被关闭。
以下将描述其他组成部分。参照数字2109a和2109b分别表示负和正电极，这些电极最好由化学稳定的铂材料形成。参照数字2112和2113表示分别在减压管路2121和2122中设置的关闭阀。硅衬底的吸气可通过控制这些关闭阀2112和2113来控制。参照数字2114表示多支管，2115表示HF溶液。在需要的情况下可将诸如酒精的醇混合于HF溶液2115中，以便立即从硅衬底表面除去作为反应产物的例如H2的气泡。图20中的箭头2117表示电场的方向。参照数字2118表示经过阳极化处理的硅衬底2101的放大的剖面，示出从硅衬底表面形成多孔膜的状态。
注意该设备包括在图20中示出的实施例中的两个吸气表面。但是，该设备也可包括三个或更多的吸气表面，在这种情况下可处理具有更多的不同尺寸的硅衬底。
在本发明的该优选实施例中，可提供适合于批量生产和处理具有各种尺寸的衬底的阳极化处理设备。
更具体地说，为了将准备进行处理的衬底固定到支持器上，只需要相对于支持器的吸气表面按压衬底的后表面，利用吸力支持后表面。这也便于衬底的操作。
并且，按照衬底的尺寸可选择最佳的吸气机构，将待处理的衬底固定到支持器上。因而，不管衬底的尺寸如何，都可形成均匀的多孔膜。例如，通过只设置一个支持器，可适当地处理其尺寸范围从4英寸或更小到12英寸或更大的衬底。
再有，通过与衬底的直径相比适当地减少支持器的每个吸气机构的直径，不再需要限制利用吸力被支持的衬底的取向平面的位置。另外，衬底的中心可稍微偏离支持器的中心。
并且，由于支持衬底的操作得到简化，故阳极化处理易于实现自动化。
以下将列举和描述本实施例的优选配置。
【第1配置】
图21A是按照本实施例的第1配置的支持器的正面图。图21B是图21A中示出的支持器的纵向剖面图。
参照数字2201表示待进行阳极化处理的4或5英寸硅衬底，2202表示由四氟乙烯树脂(商标名：Teflon)制成的支持器。在支持器2202的中心形成具有75mm直径的开口2203。
该支持器2202具有利用吸力支持4英寸硅衬底2201的中间面2204和利用吸力支持6英寸或更大的硅衬底2210的支持器表面2207。该中间面2204是这样形成的，在从支持器表面2207朝向开口2203的方向上形成台阶差。
该台阶差最好是5mm或更多，以便在硅衬底2210的阳极化处理期间除去所产生的H2气体和很好地将HF溶液供给硅衬底2210的后表面。并且，该中间面2204的外周边最好与开口2203同心。在该配置中，中间面2104的外直径是130mm。
在中间面2204中沿开口2203的边缘形成构成双重结构的两个圆形的沟，将由基于氟树脂的全氟化乙烯制成的O形环2205a和2205b嵌入这些沟内。外O形环2205a的内直径是92mm，内O形环2205b的内直径是79mm，每个O形环的剖面的直径是2.5mm。
在外O形环2205a和内O形环2205b之间形成用于减少由这两个O形环和硅衬底2201确定的空间内的压力的吸气孔2206。该吸气孔2206向支持器2202的上部延伸。为了利用吸力来支持硅衬底2201，只需要利用连接到吸气孔2206的泵(未示出)经过减压管路减少在O形环之间的空间内的压力即可。
4英寸的硅衬底2201的直径是100mm。因而，只要硅衬底2201的中心和开口2203的中心基本上互相一致，取向平面的位置可指向任何方向。因此，当通过支持器2202利用吸力来支持硅衬底2201时，不需要考虑取向平面的位置。这同样适用于5英寸的硅衬底2201。
另外，在支持器表面2207内沿中间面2204的外周边形成构成双重结构的两个圆形的沟，将由基于氟树脂的全氟化乙烯制成的O形环2208a和2208b嵌入这些沟内。外O形环2208a的内直径是141mm，内O形环2208b的内直径是133mm，每个O形环的剖面的直径是2.5mm。
在外O形环2208a和内O形环2208b之间形成用于减少由这两个O形环和硅衬底2210确定的空间内的压力的吸气孔2209。该吸气孔2209向支持器2202的上部延伸。为了利用吸力来支持硅衬底2210，只需要利用连接到吸气孔2209的泵(未示出)经过减压管路减少在O形环之间的空间内的压力即可。
6英寸的硅衬底2210的直径是150mm。因而，只要硅衬底2210的中心和开口2203的中心基本上互相一致，取向平面的位置可指向任何方向。因此，当通过支持器2202利用吸力来支持硅衬底2210时，不需要考虑取向平面的位置。这同样适用于大于6英寸的硅衬底2210。
该支持器2202可使用于4英寸(或5英寸)的硅衬底2201和6英寸或更大的硅衬底2210。当然，这两种类型的硅衬底不同时利用吸力被支持和进行阳极化处理，即，一次只处理一种类型的衬底。
注意可按照待处理的硅衬底的尺寸适当地改变支持器2202的各个部分的尺寸。
在实际上对硅衬底进行阳极化处理中，将利用吸力支持硅衬底的支持器2202安置在阳极化处理槽中。图22是示出将支持器2202安置在阳极化处理槽中的方法的图。注意支持器2202和阳极化处理槽2211也可结合为一体。
阳极化处理槽2211如支持器2202那样由四氟乙烯树脂制成。将铂电极2213a和2213b安装在阳极化处理槽2211的两侧。在阳极化处理槽2211的中部，形成用于支撑支持器2202的支持器沟2212。当将利用吸力支持硅衬底的支持器2202嵌入该支持器沟2212时，该阳极化处理槽2211被分为右和左部分，并将充满于该槽内的HF溶液2214分开。
在这种情况下，通过使用铂电极2213a作为负电极和铂电极2213b作为正电极，施加直流电压。这样就对硅衬底的前表面的整个区域和外O形环2205a之外的其后表面的一部分(后表面周边部分)进行阳极化处理。因此，可在硅衬底的整个前表面和后表面周边部分上形成多孔硅层。
图23是示出能支持多个支持器2202的阳极化处理槽的一个例子的剖面图。如图23中所示，通过在阳极化处理槽2211’中形成多个支持器沟2212。可支持多个支持器2202。这进一步改善了生产率。注意在该阳极化处理槽的例子中支持器以串联方式配置，但也可以平行方式或以矩阵方式来配置支持器。注意也可将支持器2202和阳极化处理槽2211’结合为一体。
以下将描述用于自动地将硅衬底安置在支持器2202上和从支持器2202卸下硅衬底的晶片传送机械手的一个例子。
图24是示意性地示出适合于该配置的单一晶片传送机械手的配置图。该晶片传送机械手是通过将两个晶片传送机械手1307和1330结合起来而构成的。
第1晶片传送机械手1307利用真空吸力支持硅衬底2220的后表面。如用箭头a所表示的，第1晶片传送机械手1307将硅衬底2220传送到支持器2202的前表面附近，并将硅衬底2220转移到第2传送机械手1330。当第2晶片传送机械手1330利用真空吸力支持硅衬底2220时，第1晶片传送机械手1307一次性地向上移动，然后在与箭头a相反的方向上从该阳极化处理槽2211′移出。
在利用真空吸力支持硅衬底2220的后表面后，第2传送机械手1330如箭头b所表示的那样传送硅衬底2220。第2传送机械手1330的操作按照硅衬底2220的尺寸而改变。这就是说，当硅衬底2220的尺寸是4英寸(或5英寸)时，第2传送机械手1330将硅衬底2220传送到O形环2205的位置。另一方面，当硅衬底2220的尺寸是6英寸(或更多)时，第2传送机械手1330将硅衬底2220传送到O形环2208的位置。
当硅衬底2220被传送到与O形环2205或2208接触并被O形环2205或2208利用吸力支持的位置时，第2晶片传送机械手1330释放硅衬底2220。其后，第2晶片传送机械手1330进一步在箭头b的方向上移动，然后如箭头c所表示的那样向上移动，从阳极化处理槽2211′移出。
在传送硅衬底2220之前，第2晶片传送机械手1330在与箭头c和b相反的方向上移动并到达第2晶片传送机械手1330利用真空吸力支持硅衬底2220的位置(在图24中示出)。
使用进行如以上描述的操作的晶片传送机械手使阳极化处理的自动化变得可行。
【第2配置】
图25是按照本实施例的第2配置的支持器的剖面图。该支持器2303可与例如按照第1配置的阳极化处理槽2211或2211’结合起来使用。并且，在图24中示出的单一晶片传送机械手适合于硅衬底的安装和卸下。
按照本配置的支持器2303是通过用其他的吸气机构来代替按照第1配置的支持器中的双O形环而得到的。这就是说，该支持器2303包括利用吸力支持4英寸(或5英寸)硅衬底2301的吸气机构和利用吸力支持6英寸或更大的硅衬底2302的吸气机构。
在本配置中使用各具有U剖面形状和作为一个整体的环形形状的吸气衬垫2305和2306作为硅衬底吸气机构。
分别在吸气衬垫2305和2306的部分形成与减压管路2307和2308相连的吸气孔2312和2313。分别在减压管路2307和2308的端部设置关闭阀2309和2310。在这些关闭阀之后设置多支管2311，并将两个减压管路合为一个单一管路。为了支持硅衬底2301和2302，只需要分别打开关闭阀2309和2310即可。
当如在本配置中那样使用具有U形剖面的吸气衬垫时，与第1配置相比，与硅衬底接触部分的自由度增加。因此就不需要准确地将硅衬底传送到接触部分。
【第3配置】
图26是按照本实施例的第3配置的支持器的剖面图。该支持器2303’可与例如按照第1配置的阳极化处理槽2211或2211’结合起来使用。并且，在图24中示出的单一晶片传送机械手适合于硅衬底的安装和卸下。
按照本配置的支持器2303’是通过用其他的吸气机构、即分别具有中凹剖面的吸气衬垫2305’和2306’来代替按照第1配置的支持器中的吸气衬垫2305和2306而得到的。注意与图25中相同的参照数字表示相同的部分，将省略其详细描述。
当如本实施例那样使用具有中凹剖面的吸气衬垫作为吸气机。构时，如第2配置中的情况一样，与硅衬底接触部分的自由度增加。因此就不需要准确地将硅衬底传送到接触部分。
【第4配置】
图27是按照本实施例的第4配置的支持器的平面图。该支持器2403可与例如按照第1配置的阳极化处理槽2211或2211’结合起来使用。并且，在图24中示出的单一晶片传送机械手适合于硅衬底的安装和卸下。
按照本结构的支持器2403是通过用其他的吸气机构来代替按照第1配置的支持器中的双O形环而得到的。这就是说，该支持器2403包括利用吸力支持4英寸(或5英寸)硅衬底2401的吸气机构和利用吸力支持6英寸或更大的硅衬底2402的吸气机构。
在本配置中使用各具有矩形剖面形状和作为一个整体的环形形状的吸气衬垫2405和2406作为硅衬底吸气机构。
在这些吸气衬垫2405和2406中形成利用吸力来支持硅衬底2401和2402的沟。在这些沟内形成与减压管路2411和2412相连的吸气孔2407和2408。分别在减压管路2411和2412的端部设置关闭阀2409和2410。在这些关闭阀之后设置多支管2413，并将两个减压管路合为一个单一管路。为了支持硅衬底2401和2402，只需要分别打开关闭阀2409和2410即可。
当通过使用按照本配置的支持器2403并和阳极化处理槽2211或2211’一起对硅衬底进行阳极化处理时，只对硅衬底的前表面进行阳极化处理，其后表面未被阳极化处理。之所以如此，是因为使吸气衬垫2405或2406与硅衬底2401或2402的后表面进行紧密的接触，这样在硅衬底的前表面上的HF溶液不移动到硅衬底的后表面。这就是说，当通过使用该支持器2403进行阳极化处理时，只使硅衬底的前表面变成多孔，在后表面上不形成多孔层。因此，可扩大有效区(即，打算形成SOI衬底时的可用区)。
【第5配置】
图28是按照本实施例的第5配置的支持器的剖面图。该支持器2505可与例如按照第1配置的阳极化处理槽2211或2211’结合起来使用。并且，在图24中示出的单一晶片传送机械手适合于硅衬底的安装和卸下。
按照本配置的支持器2505包括多个处理具有各种不同尺寸的硅衬底的吸气机构。这就是说，在支持器主体中形成台阶状的孔，使其从支持器主体的前表面延伸到后表面，该支持器2505在该支持器主体的每个台阶(中间面)上具有硅衬底吸气机构。
参照数字2505表示用于支撑硅衬底的支持器。该支持器2505由诸如四氟乙烯树脂(商标名：Teflon)的抗HF材料制成。该支持器2505从前表面到后表面包括分别在支持器表面2524、中间面2523、中间面2522和中间面2521上的用于12英寸衬底、8英寸衬底、6英寸衬底和5英寸(和4英寸)衬底的吸气机构。注意台阶(吸气机构)的数目可增加以便支持超过12英寸的硅衬底，或者可省略不必要的中间面。
在图28示出的配置中，使用双O形环2507、2508、2509和2510作为吸气机构。但是，使用诸如在以上描述的第2至第4配置中的吸气机构也是有效的。
在本配置中，用于8英寸衬底的中间面2523的外直径是280mm，用于6英寸衬底的中间面2522的外直径是180mm，用于4英寸(和5英寸)衬底的中间面2521的外直径是130mm，开口2506的直径是75mm。但是，其他尺寸也可使用。
为了得到对于这些尺寸的硅衬底的具有良好分布的多孔膜，在邻近的吸气表面之间的台阶差最好是5mm或更多。但即使该台阶差小于5mm，通过在处理期间提供用于除去所产生的H2气体的装置和充分地将HF溶液供给被处理的硅衬底的后表面，也可得到具有良好分布的多孔膜。一个优选的例子是在吸气表面2521至2523内形成多个孔2531至2533，使孔延伸穿过支持器2505并从硅衬底的后表面经过这些孔除去H2气体。如果是这种情况，则这些孔最好按照所处理的硅衬底的尺寸被关闭以防止HF溶液在硅衬底的前后表面之间移动。例如，当打算处理硅衬底2503时，不希望存在孔2533，因此最好关闭该孔2533。另一个优选的例子是通过将除了用于支持O形环作为吸气机构的部分之外的中间面朝向后表面一侧作成凹形，以扩大硅衬底的后表面一侧的的空间。
在支持器2505的上部对于双O形环2507至2510形成用于减少在这些O形环之间的空间内的压力的吸气孔2511至2514，并分别将这些O形环连接到减压管路2541至2544。将减压管路2541至2544分别连接到关闭阀2515至2518，然后连接到多支管2519。该多支管2519将这4个减压管路合为一个单一管路。为了支持硅衬底2501至2504，只需要分别打开关闭阀门2515至2518即可。
在本配置中，因为设置了多个吸气机构，故可处理具有各种不同尺寸的硅衬底。
注意通过使用具有多个在上述各个实施例中的支持器的阳极化处理槽，可同时处理具有不同尺寸的硅衬底。如果是这种情况，则可按照打算处理的硅衬底的尺寸独立地控制各个支持器的关闭阀。例如，当打算同时处理4英寸硅衬底和6英寸硅衬底时，通过控制对于处理4英寸硅衬底的支持器的4英寸关闭阀来安装和卸下4英寸硅衬底。类似地，通过控制对于处理6英寸硅衬底的支持器的6英寸关闭阀来安装和卸下6英寸硅衬底。
【第6配置】
本配置提供包括按照第1配置的阳极化处理槽2111’、第1晶片传送机械手1307和第2晶片传送机械手1330的自动阳极化处理槽。图29是该自动阳极化处理槽的示意性平面图。在该配置中，阳极化处理槽2211’包括25个支持器2202，具有同时处理25个晶片的能力。
参照数字1301表示自动阳极化处理设备主体。该阳极化设备的操作例如由计算机来控制。装载器1302具有下述功能：将放置在装载器1302上的晶片载体移动到第1晶片传送机械手1307能利用吸力支持晶片的位置上。
图30是用于说明将存储于晶片载体内的晶片安置在阳极化处理槽2211’中的流程图。当操作者将晶片载体1312放置在装载器1302的台1302a上时，该晶片载体1312在计算机的控制下自动被传送到台1302b，然后传送到台1302c。其后，带有用于支持晶片的沟的板1311从台1302c上的晶片载体1312之下经过晶片载体1312的下部内的一个窗口(开口)而上升。结果，所有存储于晶片载体1312的晶片被该板1311的沟所支持，并从晶片载体1312向上移动(在图30中示出该状态)。
在该状态下，晶片传送机械手1307从最末端的晶片起一个接着一个地夹住晶片，并如箭头d所示，将每个晶片传送到阳极化处理槽2211’中相应的支持器2202的前表面。此时，第2晶片传送机械手1330已移动到晶片接受位置并在该位置等待着。因而，第2晶片传送机械手1330利用吸力支持被传送的晶片，并将晶片传送到晶片与相应支持器的O形环接触的位置上。
在这种状态下，在计算机的控制下通过打开相应的关闭阀可利用吸力来支持晶片。当以这种方式利用吸力支持晶片时，第2晶片传送机械手1 330释放晶片，并准备安置下一个晶片。
通过重复上述的流程，在板1311上的所有晶片都被安置在阳极化处理槽2211’的晶片支持器2202内。
然后在计算机的控制下，通过在形成于该阳极化处理槽2211’的两端的铂电极2213a和2213b之间施加直流电压，来进行阳极化处理。
其后，用纯水来清洗完全阳极化处理好的晶片。图15A是用于说明将完全阳极化处理好的晶片传送到清洗槽和清洗这些晶片的流程图。图15B是示出在图15A中示出的清洗槽中的板和晶片载体的布局的平面图。图15C是用于说明将完全清洗好的晶片存储于晶片载体和从清洗槽移出晶片的流程图。
第2晶片传送机械手1330将完全阳极化处理好的晶片从这些O形环分离开并转移到第1晶片传送机械手1307。第1晶片传送机械手1307跨过第2晶片传送机械手1330，在如箭头e所示(图30)的箭头的方向上将晶片传送到清洗槽1304上的一个位置，然后将其浸入清洗槽1304内的纯水中。将具有25个晶片支持沟的板1314固定在清洗槽1304中，在这些沟内逐一地安置晶片。
预先将晶片载体1313浸入清洗槽1304中。该晶片载体1313具有在使晶片载体1313向上移动时通过舀取晶片能接受所有在板1314的沟内被支持的晶片的形状。并且，晶片载体1313具有开口1313a，当晶片载体1313舀取在板1314上的晶片时该开口1313a允许板1314通过它。
当将晶片完全清洗好时，如图15C所示，载体传送机械手1308提升晶片载体1313，将所有在板1314上的晶片存储于晶片载体1313内，并将晶片载体1313传送到旋转干燥器1305上的载体接受单元1305a。以下述方式将晶片载体1313放置在该载体接受单元1305a上，使晶片面指向与载体传送机械手1308的移动方向垂直的方向。该状态适合于使晶片载体1313围绕其轴在旋转干燥器1305上旋转。
通过载体传送机械手1308将被旋转干燥器1305干燥的晶片在保持存储于晶片载体1313内的状态下传送到卸载器1306的台上。通过一系列这些操作，可得到25个多孔晶片。
在该设备中，第1晶片传送机械手1307沿垂直轴1307a垂直地移动，沿水平轴1350水平地移动。第2晶片传送积械手1330沿垂直轴1330a垂直地移动，沿水平轴1351水平地移动。载体传送机械手1308沿垂直轴1308a垂直地移动，沿水平轴1350水平地移动。
以下将描述HF溶液循环过滤***。在循环过滤***中的过滤单元1309具有下述功能：循环和过滤从阳极化处理槽2211’溢出的HF溶液并使该HF溶液返回到阳极化处理槽2211’。该循环过滤***具有除去在阳极化处理槽2211’中产生的粒子等的功能和有效地除去由阳极化反应产生并保持粘于晶片表面的微小气泡的功能。
在该自动阳极化处理设备中，将阳极化处理槽2211’、清洗槽1304和旋转干燥器1305的载体接受单元1305a在平面图上基本上配置成直线，使晶片表面指向与第1和第2晶片传送机械手1307和1330的移动方向垂直的方向。这一点改善了在各个步骤(阳极化处理、清洗和干燥)之间的晶片传送的效率和增加生产率。另外，因为如以上所描述机械手只在两个方向上移动，故可简化配置。
在上述的自动阳极化处理设备中，也可使用通过用相同的水平轴来驱动晶片传送机械手1307和1330的配置。
该配置可通过设置提升机构和水平驱动机构来实现，该提升机构用于通过将晶片传送机械手1307和1330的主体1307b和1330b结合为一体沿水平轴水平地驱动晶片传送机械手1307和1330以及使晶片传送机械手1307的吸气单元1307a向上或向下移动，该水平驱动机构用于在水平轴1350的轴向(水平方向)移动晶片传送机械手1330的吸气单元1330a。
在该配置中为了将晶片安置在阳极化处理槽2211’中，被支持于板1311中的晶片被吸气单元1307a利用吸力而支持并如图30中的箭头d所示，被传送到阳极化处理槽2211’相应支持器2202的前表面上。在通过水平驱动机构使晶片传送机械手1330的吸气单元1330a移动到图30中的左方从而利用吸力支持晶片之后，通过提升机构使吸气单元1307a向上移动。其后，通过水平驱动机构使吸气单元1330a移动到图30中的右方的晶片与支持器2202的O形环接触的位置，支持器2202利用吸力来支持晶片。
另一方面，为了使晶片从阳极化处理槽2211’转移到清洗槽1304，晶片的后表面被吸气单元1330a利用吸力来支持，释放支持器2202的O形环对于晶片的吸力。将吸气单元1330a移动到图30中的左方以在晶片和支持器2202之间形成预定的间隔。通过提升机构将吸气单元1307a向下移动到晶片和支持器2202之间的位置，并支持晶片的后表面。释放吸气单元1330a的吸力，通过水平驱动机构将吸气单元1330a移动到图30中的右方。其后，如图30中的箭头e’所示，将结合为一体的晶片传送机械手1307和1330移动到清洗槽1304。
该配置不需要如箭头e所示那样在将晶片从阳极化处理槽2211’传送到清洗槽1304时跨过晶片传送机械手1330来移动晶片传送机械手1307。因而，可将结合为一体的晶片传送机械手1307和1330如图30中的箭头e’所示的那样来移动。因此，可缩短晶片传送路径。
【第7配置】
该配置是通过改善按照第6配置的自动阳极化处理设备而完成的。图31是按照该配置的经过改进的自动阳极化处理设备的示意性平面图。按照该配置的自动阳极化处理设备具有干燥器1360，该干燥器1360用于在通过载体传送机械手1308将完全清洗好的晶片存储于晶片载体1313内和将其从清洗槽1304传送到旋转干燥器1305上的载体接受单元1305a之后对载体传送机械手1308的一个臂1308b进行干燥。
作为对臂1308b进行干燥的方法，在臂1308b上喷射氮气或一些其他气体的方法是较为理想的。
以下将通过将按照本配置的自动阳极化处理设备的晶片处理流程与按照第6配置的自动阳极化处理设备的晶片处理流程相比较，来描述本配置的自动阳极化处理设备的晶片处理流程。
遵循与按照第6配置的自动阳极化处理设备的晶片处理流程相同的流程，通过载体传送机械手1308将清洗槽1304中的完全清洗好的晶片存储于晶片载体1313内和将其传送到旋转干燥器1305上的载体接受单元1305a。
在该传送期间，用于清洗的纯水附着于载体传送机械手1308的臂1308b上。因此，如利用附着了纯水的载体传送机械手1308将由旋转干燥器1305完全干燥了的晶片载体1313传送到卸载器1306，则纯水可再次附着于已干燥的晶片。
因而，在按照本配置的自动阳极化处理设备中，在将晶片载体1313从清洗槽1304传送到旋转干燥器1305之后，将载体传送机械手1308这样来移动，将臂1308b放置于干燥器1360上。该干燥器1360通过在臂1308b上喷射例如氮气来使该臂1308b干燥。
在通过干燥器1360使该臂1308b干燥和通过旋转干燥器1305使晶片和晶片载体1313干燥后，传送机械手1308用臂1308b夹住晶片载体1313，并将晶片载体1313传送到卸载器1306的台上。
在以上描述的实施例中，通过改善衬底支撑方法可提高阳极化处理的效率和增加可处理的衬底的尺寸数。
【第3实施例】
本实施例提供一种通过使用以上描述的按照第1或第2实施例的设备在一些制造步骤中制造半导体基底的方法。
图32A至32F是示出半导体基底的制造方法的步骤图。以下将简要地描述该制造方法。这就是说，在单晶硅衬底上形成多孔硅层，并在该多孔硅层上形成非多孔层。将在其上最好形成绝缘膜的第1衬底和分开制备的第2衬底以绝缘膜夹在其中的方式粘接在一起。其后，从第1衬底的后表面除去单晶硅衬底。另外，对多孔硅层进行刻蚀以制造半导体衬底。
以下将参照图32A至32F描述制造半导体基底的实际方法。
首先，制备用于形成第1衬底的单晶硅衬底51，在该衬底51的主表面上形成多孔硅层52(图32A)。该多孔硅层52可通过使用以上描述的按照第1或第2实施例的阳极化处理设备，通过对单晶硅衬底51的主表面进行加工来形成。
其后，在多孔硅层52上形成至少一个非多孔层53(图32B)。该非多孔层53最好是例如单晶硅层、多晶硅层、非晶硅层、金属膜层、化合物半导体层或超导层。并且，在该非多孔层53内可形成诸如MOSFET的器件。
以下所述是较为理想的：在非多孔层53上形成SiO2层54，最好将所得到的结构用作第1衬底(图32C)。在下述的意义上该SiO2层54也是有用的：在其后的步骤中将第1衬底和第2衬底55粘接在一起时，可将被粘接的表面之间的界面的界面态密度从有源层分离开。
其后，使第1衬底和第2衬底55在室温下互相紧密地接触，以使SiO2层54夹在它们之间(图32D)。其后，也可通过进行下述工艺中的任一个：阳极结工艺、加压工艺，以及，如需要的话，退火，或者通过将这些工艺结合起来，使该粘接得到增强。
当单晶硅层作为非多孔层53被形成时，最好在通过例如热氧化在该单晶硅层的表面上形成SiO2层54之后将该单晶硅层粘接到第2衬底55上。
作为第2衬底55，最好使用例如硅衬底、通过在硅衬底上形成SiO2层而得到的衬底、诸如石英或蓝宝石的透光衬底。但是，只要被粘接的表面足够平坦，第2衬底55也可以是一些其他类型的衬底。
注意图32D示出第1和第2衬底经SiO2层54被粘接在一起的状态。但是，如非多孔层53或第2衬底不是硅，则不需要形成SiO2层54。
并且，在将第1和第2衬底粘接在一起时可在它们之间夹入薄的绝缘板。
其后，从第2衬底除去第1衬底，使多孔硅层53留下(图32E)。作为除去的方法，可采用利用研磨、抛光或刻蚀的第1方法(通过该方法第1衬底被消耗)，或者使第1和第2衬底从多孔层53分离开的第2方法。当采用第2方法时，通过除去留在衬底上的多孔硅，被分离的第1衬底可被重新利用，而且，如需要的话，对衬底表面进行平面化处理。
其后，有选择地将多孔硅层52刻蚀掉(图32F)。
图32E示意性地示出通过上述制造方法得到的半导体衬底。在该制造方法中，在第2衬底55的表面的整个区域上平坦地和均匀地形成非多孔层53(例如，单晶硅层)。
例如，当使用绝缘衬底作为第2衬底55时，通过上述制造方法得到的半导体衬底在形成绝缘电子器件方面非常有用。
本发明不限于上述的实施例，在本发明的精神和范围内可作各种变更和修正。因而，为了向公众告知本发明的范围而提出了下面的权利要求。

Claims (67)

1.一种用于在电解溶液中对衬底进行阳极化处理的阳极化处理设备，包括：
一对对置电极；和
支持单元，用于在所述电极间利用吸力支持衬底的一个表面的一部分。
2.如权利要求1所述的设备，所述支持单元的主体具有一个开口，使电解溶液穿过所述开口与被支持的衬底的后表面接触。
3.如权利要求1或2所述的设备，其中所述支持单元包括一个用于利用吸力来支持衬底的基本上环形的吸气部件，所述吸气部件沿被支持的衬底的外周边部分的内部而配置。
4.如权利要求3所述的设备，其中所述吸气部件包括两个构成双重结构的O形环和一个通过减少在所述两个O形环之间的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
5.如权利要求3所述的设备，其中所述吸气部件包括一个具有中凹剖面形状的吸气衬垫和一个通过减少在所述吸气衬垫的凹陷处内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
6.如权利要求3所述的设备，其中所述吸气部件包括一个具有U剖面形状的吸气衬垫和一个通过减少在所述吸气衬垫的凹陷处内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
7.如权利要求3所述的设备，其中所述吸气部件包括一个吸气衬垫和一个通过减少在所述吸气衬垫的沟内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔，所述吸气衬垫具有与被支持的衬底的后表面接触的平坦的接触部分和在接触部分的表面内的基本上环形的沟。
8.如权利要求3所述的设备，其中使所述吸气部件与被支持的衬底进行紧密的接触，以防止在衬底的前表面的电解溶液移到衬底的后表面。
9.如权利要求1至8的任一项所述的设备，包括多个所述支持单元。
10.一种用于在电解溶液中支持待进行阳极化处理的衬底的衬底支持器，其中的主体包括：
用于通过吸力来支持衬底的一个表面的一部分的吸气部件；和
开口，使电解溶液穿过所述开口与被支持的衬底的后表面接触。
11.如权利要求10所述的支持器，其中所述吸气部件沿被支持的衬底的外周边部分的内部而配置。
12，如权利要求11所述的支持器，其中所述吸气部件包括两个构成双重结构的O形环和一个通过减少在所述两个O形环之间的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
13.如权利要求11所述的支持器，其中所述吸气部件包括一个具有中凹剖面形状的吸气衬垫和一个通过减少在所述吸气衬垫的凹陷处内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
14，如权利要求11所述的支持器，其中所述吸气部件包括一个具有U剖面形状的吸气衬垫和一个通过减少在所述吸气衬垫的凹陷处内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
15.如权利要求11所述的支持器，其中所述吸气部件包括一个吸气衬垫和一个通过减少在所述吸气衬垫的沟内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔，所述吸气衬垫具有与被支持的衬底的后表面接触的平坦的接触部分和在接触部分的表面内的基本上环形的沟。
16.如权利要求11所述的支持器，其中使所述吸气部件与被支持的衬底进行紧密的接触，以防止在衬底的前表面的电解溶液移到衬底的后表面。
17.一种阳极化处理***，包括：按照权利要求1至9的任一项所述的阳极化处理设备、用于清洗经阳极化处理的衬底的清洗设备、用于使清洗好的衬底干燥的干燥设备和用于在设备之间传送衬底的传送设备。
18.权利要求17所述的***，其中所述干燥设备包括一个用于接受清洗好的衬底的接受单元，将所述阳极化处理设备、所述清洗设备和所述接受单元基本上以一条直线来配置。
19.权利要求17所述的***，其中所述干燥设备包括一个用于接受清洗好的衬底的接受单元，将所述阳极化处理设备、所述清洗设备和所述接受单元基本上以一条直线来配置，所述传送设备这样来传送衬底，使得衬底的表面平行于与该直线垂直的方向。
20.权利要求19所述的***，其中所述传送设备包括用于将衬底从所述阳极化处理设备传送到所述清洗设备的第1传送机械手和用于将包含衬底的载体从所述清洗设备传送到所述干燥设备的所述接受单元的第2传送机械手。
21.权利要求20所述的***，其中第1和第2传送机械手的每一个只具有第1驱动轴和第2驱动轴作为用于传送衬底或载体的驱动轴，第1驱动轴用于将衬底或载体移到各个设备上的一个部分，第2驱动轴用于沿该直线移动衬底或载体。
22.一种用于处理半导体衬底的半导体处理***，包括：
用于清洗半导体衬底的清洗设备；
用于对被所述清洗设备清洗好的半导体衬底进行干燥的干燥设备；和
用于将半导体衬底从清洗之前的步骤传送到所述清洗设备和从所述清洗设备传送到所述干燥设备的传送设备，
其中所述干燥设备包括一个用于接受清洗好的半导体衬底的接受单元，所述清洗设备和所述接受单元基本上以一条直线来配置，和
所述传送设备这样来传送半导体衬底，使得半导体衬底的表面平行于与该直线垂直的方向。
23.如权利要求22所述的***，其中所述传送设备包括用于将衬底传送到所述清洗设备的第1传送机械手和用于将包含在载体内的衬底从所述清洗设备传送到所述干燥设备的所述接受单元的第2传送机械手。
24.如权利要求23所述的***，其中第1和第2传送机械手的每一个只具有第1驱动轴和第2驱动轴作为用于传送衬底或载体的驱动轴，其中第1驱动轴用于将衬底或载体移到各个设备上的一个部分，第2驱动轴用于沿该直线移动衬底或载体。
25.如权利要求17所述的***，还包括一个用于净化所述阳极化处理设备中电解溶液的过滤设备。
26.如权利要求25所述的***，其中所述过滤设备包括一个用于存储电解溶液的容器和一个用于将存储于所述容器中的电解溶液供给所述阳极化处理设备和将从所述阳极化处理设备溢出的电解溶液返回到所述容器的循环机构。
27.一种制造具有多孔层的衬底的方法，包括下述步骤：在一对对置电极之间利用吸力支持衬底的一个表面的一部分和在充满电解溶液的情况下通过在所述电极之间加上电压对该衬底进行阳极化处理。
28.一种用于在电解溶液中对衬底进行阳极化处理的设备，包括：
一对对置电极；和
用于在所述电极之间利用吸力支持衬底的一个表面的一部分的支持单元，
其中所述支持单元包括多个利用吸力支持衬底的基本上环形的吸气部件，所述吸气部件在尺寸上不同。
29.如权利要求28所述的设备，其中所述支持单元的主体具有基本上圆形的开口，所述开口具有至少一个在所述主体的前后表面之间的基本上环形的中间面，将所述主体的前表面和中间面配置成形成台阶形状，所述主体的前表面和中间面具有在尺寸上不同的所述吸气部件。
30.如权利要求28或29所述的设备，其中每个所述吸气部件包括两个构成双重结构的O形环和一个通过减少在所述两个O形环之间的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
31.如权利要求28或29所述的设备，其中每个所述吸气部件包括一个具有中凹剖面形状的吸气衬垫和一个通过减少在所述吸气衬垫的凹陷处内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
32.如权利要求28或29所述的设备，其中每个所述吸气部件包括一个具有U剖面形状的吸气衬垫和一个通过减少在所述吸气衬垫的凹陷处内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
33.如权利要求28或29所述的设备，其中每个所述吸气部件包括一个吸气衬垫和一个通过减少在所述吸气衬垫的沟内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔，所述吸气衬垫具有与被支持的衬底的后表面接触的平坦的接触部分和在接触部分的表面内的基本上环形的沟。
34.如权利要求28至33的任一项所述的设备，包括多个所述支持单元。
35.如权利要求28至33的任一项所述的设备，还包括一个用于独立地通过所述吸气部件来控制衬底吸气操作的控制单元。
36.如权利要求29至33的任一项所述的设备，其中由所述主体的前表面和中间面形成的台阶形状的台阶差至少是5mm。
37.一种用于在电解溶液中支持待进行阳极化处理的衬底的衬底支持器，包括具有多个用于支持衬底的基本上环形的吸气部件的主体，所述吸气部件在尺寸上不同。
38.如权利要求37所述的支持器，其中所述主体具有基本上圆形的开口，所述开口具有至少一个在所述主体的前后表面之间的基本上环形的中间面，将所述主体的前表面和中间面配置成形成台阶形状，所述主体的前表面和中间面具有在尺寸上不同的所述吸气部件。
39.如权利要求37或38所述的支持器，其中每个所述吸气部件包括两个构成双重结构的O形环和一个通过减少在所述两个O形环之间的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
40.如权利要求37或38所述的支持器，其中每个所述吸气部件包括一个具有中凹剖面形状的吸气衬垫和一个通过减少在所述吸气衬垫的凹陷处内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
41.如权利要求37或38所述的支持器，其中每个所述吸气部件包括一个具有U剖面形状的吸气衬垫和一个通过减少在所述吸气衬垫的凹陷处内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔。
42.如权利要求37或38所述的支持器，其中每个所述吸气部件包括一个吸气衬垫和一个通过减少在所述吸气衬垫的沟内的空间内的压力从而利用吸力来支持衬底的吸气孔，所述吸气衬垫具有与被支持的衬底的后表面接触的平坦的接触部分和在接触部分的表面内的基本上环形的沟。
43.如权利要求38至42的任一项所述的支持器，其中由所述主体的前表面和中间面形成的台阶形状的台阶差至少是5mm。
44.一种制造具有多孔层的衬底的方法，通过使用权利要求28至36的任一项所述的阳极化处理设备对衬底进行阳极化处理。
45.一种阳极化处理***，包括权利要求28至36的任一项所述的阳极化处理设备、用于清洗经阳极化处理的衬底的清洗设备、用于使清洗好的衬底干燥的干燥设备和用于在所述设备之间传送衬底的传送设备。
46.如权利要求45所述的***，其中所述干燥设备包括用于接受清洗好的衬底的接受单元，将所述阳极化处理设备、所述清洗设备和所述接受单元基本上以一条直线来配置。
47.如权利要求45所述的***，其中所述干燥设备包括用于接受清洗好的衬底的接受单元，将所述阳极化处理设备、所述清洗设备和所述接受单元基本上以一条直线来配置，所述传送设备这样来传送衬底，使得衬底的表面平行于与该直线垂直的方向。
48.如权利要求47所述的***，其中所述传送设备包括用于将衬底从所述阳极化处理设备传送到所述清洗设备的第1机械手和用于将包含衬底的载体从所述清洗设备传送到所述干燥设备的所述接受单元的第2机械手。
49.如权利要求48所述的***，其中第1和第2传送机械手的每一个只具有第1驱动轴和第2驱动轴作为用于传送衬底或载体的驱动轴，其中第1驱动轴用于将衬底或载体移到各个设备上的一个部分，第2驱动轴用于沿所述直线移动衬底或载体。
50.一种制造具有多孔层的衬底的方法，通过使用权利要求1至9的任一项所述的阳极化处理设备对衬底进行阳极化处理。
51.一种具有多孔层的衬底，所述多孔层是通过在一对对置电极之间利用吸力来支持所述衬底的一个表面的一部分并通过在充满电解溶液的情况下在所述电极之间加电压对所述衬底进行阳极化处理而得到的。
52.一种通过使用两个衬底来制造半导体衬底的方法，包括下述步骤：
在一对对置电极之间利用吸力支持半导体衬底的一个表面的一部分和在充满电解溶液的情况下通过在所述电极之间加上电压对半导体衬底进行阳极化处理，由此在半导体衬底的一个表面上形成多孔层；
在所述半导体衬底的多孔层上形成单晶硅层；
将另一个衬底粘接到所述半导体衬底的单晶硅层一侧上；以及
从所述多孔层将两个已粘接的衬底分离开。
53.一种制造具有多孔层的衬底的方法，包括下述步骤：
将衬底浸入充满电解溶液的阳极化处理槽中和在一对电极之间通过吸气部件利用吸力来支持所述衬底的一个表面的一部分；
通过在所述电极之间加电压对衬底进行阳极化处理以在所述衬底的一个表面上形成多孔层；
从所述阳极化处理槽中移出在其上已形成了多孔层的衬底和将所述衬底浸入清洗槽以清洗所述衬底；和
从所述清洗槽移出完全清洗好的衬底并将衬底传送到干燥设备以对衬底进行干燥。
54.如权利要求53所述的方法，其中从上面来观察时将所述阳极化处理槽、所述清洗槽和所述干燥设备基本上以一条直线来配置，由此这样来传送衬底，使得从上面来观察时从所述阳极化处理槽到所述清洗槽的衬底传送路径和从所述清洗槽到所述干燥设备的衬底传送路径基本上以一条直线来配置。
55.如权利要求53或54所述的方法，还包括下述步骤：将已干燥的衬底从所述干燥设备传送到卸载器，其中通过单一机械手将衬底从所述清洗槽传送到所述干燥设备和从所述干燥设备传送到所述卸载器。
56.如权利要求55所述的方法，还包括下述步骤：在所述机械手将衬底从所述清洗槽传送到所述干燥设备之后和在所述机械手将衬底从所述干燥设备传送到所述卸载器之前对所述机械手进行干燥。
57.如权利要求56所述的方法，其中对所述机械手进行干燥的步骤在该直线上进行。
58.一种处理衬底的衬底处理方法，包括下述步骤：
将衬底浸入充满化学处理溶液的处理槽中和对衬底进行化学处理；
将经化学处理的衬底从所述处理槽中移出和将所述衬底浸入清洗槽以清洗所述衬底；和
从所述清洗槽移出完全清洗好的衬底并将衬底传送到干燥设备以对衬底进行干燥，
其中从上面来观察时将所述处理槽、所述清洗槽和所述干燥设备基本上以一条直线来配置，由此这样来传送衬底，使得从上面来观察时从所述处理槽到所述清洗槽的衬底传送路径和从所述清洗槽到所述干燥设备的衬底传送路径基本上以一条直线来配置，并使衬底的表面指向与该直线垂直的方向。
59.如权利要求58所述的方法，还包括下述步骤：将已干燥的衬底从所述干燥设备传送到卸载器，其中通过单一机械手将衬底从所述清洗槽传送到所述干燥设备和从所述干燥设备传送到所述卸载器。
60.如权利要求59所述的方法，还包括下述步骤：在所述机械手将衬底从所述清洗槽传送到所述干燥设备之后和在所述机械手将衬底从所述干燥设备传送到所述卸载器之前对所述机械手进行干燥。
61.一种处理衬底的衬底处理***，包括：
用于对衬底进行化学处理的处理槽；
用于清洗由所述处理槽化学处理过的半导体衬底的清洗槽；
用于对被所述清洗槽清洗好的半导体衬底进行干燥的干燥设备；和
用于将半导体衬底从所述处理槽传送到所述清洗槽和从所述清洗槽传送到所述干燥设备的传送设备，
其中从上面观察时所述处理槽、所述清洗槽和所述干燥设备基本上以一条直线来配置，所述传送设备这样来传送衬底，使得衬底的表面指向与该直线垂直的方向。
62.如权利要求61所述的***，其中所述传送设备包括用于将衬底从所述处理槽传送到所述清洗槽的第1传送机械手和用于将衬底从所述清洗槽传送到所述干燥设备以及从所述干燥设备传送到卸载器的第2传送机械手。
63.如权利要求62所述的***，还包括第2干燥设备，所述第2干燥设备用于在所述第2传送机械手将衬底从所述清洗槽传送到所述干燥设备之后和在所述第2传送机械手将衬底从所述干燥设备传送到所述卸载器之前对所述第2传送机械手进行干燥。
64.一种通过权利要求27所述的方法制造的衬底。
65.一种通过权利要求52所述的方法制造的衬底。
66.一种通过权利要求53至57的任一项所述的方法制造的衬底。
67.一种通过权利要求58至60的任一项所述的方法处理的衬底。
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