JPS6127475B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6127475B2 JPS6127475B2 JP17971081A JP17971081A JPS6127475B2 JP S6127475 B2 JPS6127475 B2 JP S6127475B2 JP 17971081 A JP17971081 A JP 17971081A JP 17971081 A JP17971081 A JP 17971081A JP S6127475 B2 JPS6127475 B2 JP S6127475B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolyte
- substrate
- porous silicon
- contact
- chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Electrochemical Coating By Surface Reaction (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電解液中で半導体基板または金属基板
に均一に陽極反応処理を施す装置に関するもので
ある。
に均一に陽極反応処理を施す装置に関するもので
ある。
この種の装置は、近年特に半導体装置の製造工
程において、半導体基板表面に陽極酸化、陽極研
摩を施したり、シリコン基板に多孔質シリコンを
形成するのに広く用いられている。従つて、以下
の説明は、シリコン基板に多孔質シリコンを形成
する場合を例にとつて説明するが、本発明の装置
はこれに限定されるものではなく、半導体基板や
金属基板（被加工基板、以下単に基板と言う）の
陽極反応処理に広く用いることができるものであ
る。
程において、半導体基板表面に陽極酸化、陽極研
摩を施したり、シリコン基板に多孔質シリコンを
形成するのに広く用いられている。従つて、以下
の説明は、シリコン基板に多孔質シリコンを形成
する場合を例にとつて説明するが、本発明の装置
はこれに限定されるものではなく、半導体基板や
金属基板（被加工基板、以下単に基板と言う）の
陽極反応処理に広く用いることができるものであ
る。
従来、陽極反応処理装置として、第１図に示す
構造のものが提案されている（例えば、特願昭55
−111596号参照）。図において、１は基板（シリ
コン基板）、２は上部電解液室、３は下部電解液
室、４は上部電解液室中の電極、５は下部電解液
室中の電極、６は上部給液口、７は下部給液口、
８は上部排出液溜め、９は下部排出液溜め、１０
は上部排液口、１１は下部排液口、１２は上部電
解液室２の周囲に設けた複数の上部電解液通路、
１３は下部電解液室３の周囲に設けた複数の下部
電解液通路、１４は基板１を設置するための切欠
き部である。なお、電解液の循環装置等は図示を
省略した。
構造のものが提案されている（例えば、特願昭55
−111596号参照）。図において、１は基板（シリ
コン基板）、２は上部電解液室、３は下部電解液
室、４は上部電解液室中の電極、５は下部電解液
室中の電極、６は上部給液口、７は下部給液口、
８は上部排出液溜め、９は下部排出液溜め、１０
は上部排液口、１１は下部排液口、１２は上部電
解液室２の周囲に設けた複数の上部電解液通路、
１３は下部電解液室３の周囲に設けた複数の下部
電解液通路、１４は基板１を設置するための切欠
き部である。なお、電解液の循環装置等は図示を
省略した。
この装置を使つて多孔質シリコンを形成する場
合、上部電解液室２には弗化水素酸を含む電解液
１５，下部電解液室３には適当な電解液１６（導
電性性質を有する溶液であればよく、電解液１５
と同一のものでもよい）を外部からそれぞれ上部
給液口６，下部給液口７を介して送り込み、電解
液１５，電解液１６によつて基板（シリコン基
板）１及び電極４，電極５が浸漬される状態と
し、各電解液をポンプ（図示せず）等によつて循
環させる。そして、例えば下部電解液室３内の電
極５を陽極、上部電解液室２内の電極４を陰極と
して両電極間に電圧を印加し電流を流すと、上部
電解液１５と接している基板１の表面から基板内
部に向つて多孔質シリコンが形成される。
合、上部電解液室２には弗化水素酸を含む電解液
１５，下部電解液室３には適当な電解液１６（導
電性性質を有する溶液であればよく、電解液１５
と同一のものでもよい）を外部からそれぞれ上部
給液口６，下部給液口７を介して送り込み、電解
液１５，電解液１６によつて基板（シリコン基
板）１及び電極４，電極５が浸漬される状態と
し、各電解液をポンプ（図示せず）等によつて循
環させる。そして、例えば下部電解液室３内の電
極５を陽極、上部電解液室２内の電極４を陰極と
して両電極間に電圧を印加し電流を流すと、上部
電解液１５と接している基板１の表面から基板内
部に向つて多孔質シリコンが形成される。
この装置の構造によると、上部給液口６，下部
給液口７の径は、上部電解液室２，下部電解液室
３の径に比べ小さいため、ポンプ等によつて電解
液室２，３に送り込まれる電解液１５，１６の圧
力を電解液室内で均一にすることは難かしい。従
つて、基板１面内においても電解液の圧力は不均
一となり、電解液が強い圧力を持つて接触する部
分は、形成される多孔質シリコンが厚くなり、形
成される多孔質シリコンの膜厚は面内で不均一と
なる問題点があつた。
給液口７の径は、上部電解液室２，下部電解液室
３の径に比べ小さいため、ポンプ等によつて電解
液室２，３に送り込まれる電解液１５，１６の圧
力を電解液室内で均一にすることは難かしい。従
つて、基板１面内においても電解液の圧力は不均
一となり、電解液が強い圧力を持つて接触する部
分は、形成される多孔質シリコンが厚くなり、形
成される多孔質シリコンの膜厚は面内で不均一と
なる問題点があつた。
また、基板１上面の電解液に接触する面は円形
であるが、下面側は下部電解液室との接触面積に
加え、下部電解液通路１３においても電解液と接
触するため、第２図に示すごとく歯車状の形状と
なつている。その結果、基板上面の電解液接触面
積に比べ、基板下面の電解液接触面積は歯車形状
における歯に相当する部分だけ広くなる。このた
め、第３図に示すように陽極反応処理時におい
て、基板１の下面の電解液接触面から基板内に流
れ込んだ電流のうち、第２図の歯車形状の歯に相
当する部分から流れ込んだ電流は、基板１の上面
から上部電解液１５へ流へ出るときに、基板１の
中心側へ曲がる。従つて、基板上面の電解液接触
面の周囲は、基板中央に比べ通過する電流密度は
高くなる。なお、図において、前出のものと同一
符号のものは同一又は均等部分を示すものとし、
矢印は電流の流れを示している。
であるが、下面側は下部電解液室との接触面積に
加え、下部電解液通路１３においても電解液と接
触するため、第２図に示すごとく歯車状の形状と
なつている。その結果、基板上面の電解液接触面
積に比べ、基板下面の電解液接触面積は歯車形状
における歯に相当する部分だけ広くなる。このた
め、第３図に示すように陽極反応処理時におい
て、基板１の下面の電解液接触面から基板内に流
れ込んだ電流のうち、第２図の歯車形状の歯に相
当する部分から流れ込んだ電流は、基板１の上面
から上部電解液１５へ流へ出るときに、基板１の
中心側へ曲がる。従つて、基板上面の電解液接触
面の周囲は、基板中央に比べ通過する電流密度は
高くなる。なお、図において、前出のものと同一
符号のものは同一又は均等部分を示すものとし、
矢印は電流の流れを示している。
第４図は上記電流密度と多孔質シリコンの形成
速度の関係を示したグラフであり、陽極化成を行
なう側の弗化水素酸濃度50wt％の場合の例でで
ある。このグラフから明らかなように、電流密度
が高いほど多孔質シリコンの形成速度は速くなる
ため、前述（第３図）のような場合には、第５図
に示す如く多孔質シリコンが基板の周囲で厚くな
るという問題が発生する。
速度の関係を示したグラフであり、陽極化成を行
なう側の弗化水素酸濃度50wt％の場合の例でで
ある。このグラフから明らかなように、電流密度
が高いほど多孔質シリコンの形成速度は速くなる
ため、前述（第３図）のような場合には、第５図
に示す如く多孔質シリコンが基板の周囲で厚くな
るという問題が発生する。
また、電極４，５の形状、面積が基板の電解液
接触面と同一でないと、基板１の上・下面と電解
液界面の電位分布に乱れが生じる。さらに、電極
４，５の位置が基板１と大きく離れている場合、
電解液の流れ・圧力によつて基板と電解液界面の
電位分布の均一性は再現性に乏しくなる。このよ
うな基板と電解液界面の電位分布の不均一さは、
形成する多孔質シリコンの膜厚を不均一にすると
いう問題があつた。
接触面と同一でないと、基板１の上・下面と電解
液界面の電位分布に乱れが生じる。さらに、電極
４，５の位置が基板１と大きく離れている場合、
電解液の流れ・圧力によつて基板と電解液界面の
電位分布の均一性は再現性に乏しくなる。このよ
うな基板と電解液界面の電位分布の不均一さは、
形成する多孔質シリコンの膜厚を不均一にすると
いう問題があつた。
本発明はこれらの問題点を解決するためになさ
れたものである。その第１の目的は、多孔板を電
解液の循環経路に挿入することにより、電解液の
流れが均一な圧力で基板に接触するようにし、均
一な陽極反応処理が行えるようにすることにあ
る。第２の目的は、基板の両面での電解液接触面
を対向して、同形状、同面積にし、基板内の電流
の流れを均一化することにより、より均一な陽極
処理が行えるようにすることにある。第３の目的
は、電解液内に設けられる電極をメツシユ状に
し、かつ、基板の電解液接触面を同形状・同面積
にし、基板と電極間の電解液中での電位を均一化
することにより、基板全面に均一な陽極反応処理
（多孔質シリコンを製造）する装置の提供にあ
る。
れたものである。その第１の目的は、多孔板を電
解液の循環経路に挿入することにより、電解液の
流れが均一な圧力で基板に接触するようにし、均
一な陽極反応処理が行えるようにすることにあ
る。第２の目的は、基板の両面での電解液接触面
を対向して、同形状、同面積にし、基板内の電流
の流れを均一化することにより、より均一な陽極
処理が行えるようにすることにある。第３の目的
は、電解液内に設けられる電極をメツシユ状に
し、かつ、基板の電解液接触面を同形状・同面積
にし、基板と電極間の電解液中での電位を均一化
することにより、基板全面に均一な陽極反応処理
（多孔質シリコンを製造）する装置の提供にあ
る。
以下、本発明を実施例によつて詳細に説明す
る。第６図は本発明の陽極反応処理装置の一構成
例を示す要部構造断面図である。図において、１
７，１８は孔（例えば直径２mm，間隔５mm）が多
数あいている多孔板である。その一例を第７図に
示す。電解液１５，１６はそれぞれ給液口６，７
を介して電解液室２，３に送り込まれるが、ポン
プによつて押し出された圧力によつて多孔板１
７，１８に接触する。電解液１５，１６は多孔板
によつて圧力を周囲へ分散され、電解液室内で均
一化する。従つて、電解液１５，１６は多孔板１
７，１８を通過後、基板１の面全体へ均一な圧力
で接触し、その後電解液室２，３から排出する。
る。第６図は本発明の陽極反応処理装置の一構成
例を示す要部構造断面図である。図において、１
７，１８は孔（例えば直径２mm，間隔５mm）が多
数あいている多孔板である。その一例を第７図に
示す。電解液１５，１６はそれぞれ給液口６，７
を介して電解液室２，３に送り込まれるが、ポン
プによつて押し出された圧力によつて多孔板１
７，１８に接触する。電解液１５，１６は多孔板
によつて圧力を周囲へ分散され、電解液室内で均
一化する。従つて、電解液１５，１６は多孔板１
７，１８を通過後、基板１の面全体へ均一な圧力
で接触し、その後電解液室２，３から排出する。
電解液を基板に吹き付けることによつて、化成
反応で発生し基板表面に付着している気泡を除去
しているが、多孔板１７，１８の挿入によつて基
板全面に均一な圧力で電解液が吹き付けられるた
め、基板面の全ての気泡を完全に除去することが
可能となる。気泡の付着した部分は、化成電流が
流れないため、その部分では多孔質シリコンの形
成が止まり、基板面内の多孔質シリコン膜の均一
性は悪化する。しかしながら、多孔板の挿入によ
つて基板面内の全ての気泡が除去できるため、均
一性は向上する。
反応で発生し基板表面に付着している気泡を除去
しているが、多孔板１７，１８の挿入によつて基
板全面に均一な圧力で電解液が吹き付けられるた
め、基板面の全ての気泡を完全に除去することが
可能となる。気泡の付着した部分は、化成電流が
流れないため、その部分では多孔質シリコンの形
成が止まり、基板面内の多孔質シリコン膜の均一
性は悪化する。しかしながら、多孔板の挿入によ
つて基板面内の全ての気泡が除去できるため、均
一性は向上する。
また、基板１の上面の電解液接触面と下面の電
解液接触面の形状・面積を同一とし、かつ、それ
ぞれの電解液接触面が対向するようにする。
解液接触面の形状・面積を同一とし、かつ、それ
ぞれの電解液接触面が対向するようにする。
第８図に、上面の電解液接触面の直径を65mmと
し、下面の電解液接触面の直径をａ６０mm，b65
mm，c70mmとしたときに形成した多孔質シリコン
膜の膜厚分布を示す。多孔質シリコン膜の形成条
件はいずれも同じであり、陽極化成を行なう側の
弗化水素酸濃度50wt％電流密度5mA／cm2、化成
時間40分である。
し、下面の電解液接触面の直径をａ６０mm，b65
mm，c70mmとしたときに形成した多孔質シリコン
膜の膜厚分布を示す。多孔質シリコン膜の形成条
件はいずれも同じであり、陽極化成を行なう側の
弗化水素酸濃度50wt％電流密度5mA／cm2、化成
時間40分である。
この図からわかるように、上面、下面の電解液
接触面積が同一である。ｂのときに均一性が最も
良くなつている。
接触面積が同一である。ｂのときに均一性が最も
良くなつている。
また、電極４，５は電解液１５，１６の流れを
妨げないように、網状たとえば３〜５mm間隔と
し、電極４，５の形状・面積を基板１の電解液接
触面と同一にする。さらに、電極４，５の位置は
基板１から14mm程度までの位置とし、かつ基板１
と電極４，５はそれぞれ平行となるようにする。
妨げないように、網状たとえば３〜５mm間隔と
し、電極４，５の形状・面積を基板１の電解液接
触面と同一にする。さらに、電極４，５の位置は
基板１から14mm程度までの位置とし、かつ基板１
と電極４，５はそれぞれ平行となるようにする。
第９図はこれらの効果を示す図で、同図ａは電
極を基板から14mmの距離で設置した場合、ｂは電
極を基板から25mmの距離に設置した場合の多孔質
シリコンの膜厚分布を示したものである。多孔質
シリコン膜の形成条件はいずれも第８図の場合と
同じである。図から明らかなように、ｂはａに比
べ均一性が悪く、かつ再現性も良くない。
極を基板から14mmの距離で設置した場合、ｂは電
極を基板から25mmの距離に設置した場合の多孔質
シリコンの膜厚分布を示したものである。多孔質
シリコン膜の形成条件はいずれも第８図の場合と
同じである。図から明らかなように、ｂはａに比
べ均一性が悪く、かつ再現性も良くない。
なお、このときの多孔板と電極の位置関係は逆
でも同じ効果が得られる。
でも同じ効果が得られる。
以上説明したように、本発明の陽極反応処理装
置によれば、基板全面に均一性・再現性のすぐれ
た多孔質シリコンが形成可能となる。なお、本発
明の装置は前述したように、陽極酸化あるいは陽
極研摩等にも利用することができ、同様の効果が
期待できる。
置によれば、基板全面に均一性・再現性のすぐれ
た多孔質シリコンが形成可能となる。なお、本発
明の装置は前述したように、陽極酸化あるいは陽
極研摩等にも利用することができ、同様の効果が
期待できる。
第１図は本発明の陽極反応処理装置の要部構成を
示す断面図、第２図は基板下面の電解液接触状態
説明図、第３図は従来装置における陽極反応処理
時の電流の流れの説明図、第４図は電流密度と多
孔質シリコンの形成速度の関係を示すグラフ、第
５図、第８図ａ〜ｃ及び第９図ａ，ｂはいずれも
形成された多孔質シリコンの膜厚分布説明図、第
６図は本発明の陽極反応処理装置の要部構造断面
図、第７図は多孔板の平面図である。 １……基板、２……上部電解液室、３……下部
電解液室、４，５……電極、６……上部給液口、
７……下部給液口、８……上部排出液溜め、９…
…下部排出液溜め、１０……上部排液口、１１…
…下部排液口、１２……上部電解液通路、１３…
…下部電解液通路、１４……切欠き部、１５，１
６……電解液、１７，１８……多孔板。
示す断面図、第２図は基板下面の電解液接触状態
説明図、第３図は従来装置における陽極反応処理
時の電流の流れの説明図、第４図は電流密度と多
孔質シリコンの形成速度の関係を示すグラフ、第
５図、第８図ａ〜ｃ及び第９図ａ，ｂはいずれも
形成された多孔質シリコンの膜厚分布説明図、第
６図は本発明の陽極反応処理装置の要部構造断面
図、第７図は多孔板の平面図である。 １……基板、２……上部電解液室、３……下部
電解液室、４，５……電極、６……上部給液口、
７……下部給液口、８……上部排出液溜め、９…
…下部排出液溜め、１０……上部排液口、１１…
…下部排液口、１２……上部電解液通路、１３…
…下部電解液通路、１４……切欠き部、１５，１
６……電解液、１７，１８……多孔板。
Claims (1)
- １ 被加工基板によつて分割された電解液室と、
上記分割された電解液室のそれぞれに電極と電解
液を循環させる手段を有する陽極反応処理装置に
おいて、上記電解液の循環経路における基板の両
側に多孔板を備えたことを特徴とする陽極反応処
理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17971081A JPS5881998A (ja) | 1981-11-11 | 1981-11-11 | 陽極反応処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17971081A JPS5881998A (ja) | 1981-11-11 | 1981-11-11 | 陽極反応処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5881998A JPS5881998A (ja) | 1983-05-17 |
| JPS6127475B2 true JPS6127475B2 (ja) | 1986-06-25 |
Family
ID=16070514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17971081A Granted JPS5881998A (ja) | 1981-11-11 | 1981-11-11 | 陽極反応処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5881998A (ja) |
-
1981
- 1981-11-11 JP JP17971081A patent/JPS5881998A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5881998A (ja) | 1983-05-17 |
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