專利名稱：陽極化設(shè)備,陽極化系統(tǒng),及基體處理設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陽極化設(shè)備，陽極化系統(tǒng)，基體處理設(shè)備和方法，以及基體制造方法。
多孔硅由A.Uhlir和D.R.Turner在研究氫氟酸中被施加正電位偏壓的單晶硅的電解拋光時(shí)發(fā)現(xiàn)。
稍后，為了利用多孔硅極好的反應(yīng)性，檢查了硅集成電路制造中，多孔硅對(duì)元素隔離工藝方法的作用，并開發(fā)了利用多孔氧化硅薄膜的全隔離技術(shù)(FIFOS借助多孔氧化硅的全隔離)(K.Imai，Solid StateElectron 24，159，1981)。
最近，研究出一種直接結(jié)合應(yīng)用技術(shù)，這種技術(shù)中，在多孔硅基體上生長一層硅晶體外延層，基體通過氧化膜和非晶態(tài)基體或單晶硅基體結(jié)合。(日本專利公開No.5-21338)。
作為另一應(yīng)用例子，作為獨(dú)自發(fā)光的熒光或電熒光材料，多孔硅已受到極大的注意(日本專利公開No.6-338631)。
下面將描述一種用于制造具有多孔硅層的基體的常規(guī)陽極化設(shè)備。
圖20表示了一種常規(guī)陽極化設(shè)備的構(gòu)造(日本專利公開No.6094737)。在該陽極化設(shè)備中，由抗HF材料的Teflon(美國杜邦公司的商品名稱)制成的陽極化罐1902a和1902b被布置成從兩側(cè)把硅基體1901夾在當(dāng)中。陽極化罐1902a和1902b分別具有用于在夾持硅基體1901的部分進(jìn)行密封的O形環(huán)1904a和1904b。陽極化罐1902a和1902b分別具有鉑電極1903a和1903b。在硅基體1901被兩個(gè)陽極化罐1902a和1902b夾在當(dāng)中之后，分別使陽極化罐1902a和1902b充滿HF溶液1905a和1905b。這種狀態(tài)下，通過把鉑電極1903a設(shè)為負(fù)電極，把鉑電極1903b設(shè)為正電極，在這兩個(gè)電極之間施加一個(gè)電壓。硅基體1901被陽極化，在該硅基體1901的負(fù)電極側(cè)表面上形成多孔硅層。
在這種垂直夾持硅基體，并對(duì)其進(jìn)行陽極化的常規(guī)方案中，陽極化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體(例如氫氣)可能長時(shí)間停留在硅基體的表面上，或者沿著硅基體的表面上升。這種情況下，將在在硅基體上形成的多孔硅層的表面上留下氣體的痕跡。這將使多孔硅不均勻，導(dǎo)致質(zhì)量較差，產(chǎn)量和生產(chǎn)率降低。因此，需要采用一種防止陽極化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體對(duì)陽極化產(chǎn)生不利影響的新方案。
對(duì)于具有多孔硅層的基體，為了獲得高的質(zhì)量和生產(chǎn)率，降低陽極化過程中硅基體的污染，以及在包括陽極化和相關(guān)工藝步驟(例如沖洗和干燥)的一系列工藝步驟中降低硅基體的污染是重要的。
為了增大具有多孔硅層的基體的生產(chǎn)率，增大包括陽極化和相關(guān)工藝步驟的一系列工藝步驟的速度也是重要的。
另外，考慮到近來硅基體直徑方面的增大趨勢，提出一種能夠容易地適應(yīng)直徑增大的方案也是重要的。
鑒于上述情況，作出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種新的陽極化方案。
更具體地說，本發(fā)明的目的是，例如防止陽極化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的任何影響。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，例如防止要處理的基體的任何污染。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是，例如增大包括陽極化和相關(guān)工藝步驟的一系列工藝步驟的速度。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是，例如便于適應(yīng)直徑的增大。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種陽極化基體的陽極化設(shè)備，其特征在于包括用于大體水平夾持要處理的基體的夾持部分，布置在基體上方，面對(duì)該基體的負(fù)電極，布置在基體下方的正電極，及用電解液充填基體和負(fù)電極之間空間的陽極化罐，其中負(fù)電極具有防止氣體停留在下側(cè)的功能。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備中，例如，負(fù)電極最好具有用于防止氣體停留在下側(cè)的排氣孔。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備中，例如，當(dāng)與處于陽極化狀況下的基體的下表面直接接觸時(shí)，正電極最好向要處理的基體施加電流。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備中，例如，至少與要處理的基體接觸的正電極部分最好由半導(dǎo)體材料制成。
最好，根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備還包括，例如支承正電極的電極支承部分，并且電極支承部分具有加裝/卸下正電極的機(jī)構(gòu)。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備中，例如，正電極最好具有用于卡緊要處理的基體的卡盤機(jī)構(gòu)。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備中，例如，卡盤機(jī)構(gòu)最好包含真空卡盤機(jī)構(gòu)。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備中，例如，夾持部分最好夾住要處理基體的下表面的周緣部分。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備中，例如，夾持部分最好具有通過卡緊要處理基體下表面的周緣部分，夾住要處理基體的卡盤部分。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備中，例如，陽極化罐最好在底部具有開口部分，并且當(dāng)夾持部分夾住要處理基體時(shí)，可被充填液體。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備中，例如，正電極最好在開口部分內(nèi)與要處理基體的下表面接觸。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備最好還包括，例如用于垂直移動(dòng)正電極的電極提升機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備最好還包括，例如用于大體上在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)要處理的基體，以除去粘附在該基體上的液體的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備最好還包括，例如在夾持部分松開基體之后，大體上在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)卡緊基體的正電極，以旋轉(zhuǎn)該基體的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
最好，在根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備中，例如，陽極化罐在底部具有使正電極與要處理的基體的下表面接觸的開口部分，夾持部分沿著陽極化罐底部的開口部分被布置成環(huán)形形狀，并夾持要處理基體的下表面的周緣部分。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備最好還包括，例如垂直移動(dòng)正電極的電極提升機(jī)構(gòu)，以及在電極提升機(jī)構(gòu)把要處理的基體向上移動(dòng)到基體不與夾持部分接觸的位置之后，大體上在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)卡緊基體的正電極，以便旋轉(zhuǎn)該基體的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備最好還包括，例如用于從自動(dòng)傳送機(jī)械接收要處理的基體，并使夾持部分夾持該基體的基體操作機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備最好還包括，例如用于從自動(dòng)傳送機(jī)械接收要處理的基體，使夾持部分夾住該基體，并把處理后的基體轉(zhuǎn)移給該自動(dòng)傳送機(jī)械或另一自動(dòng)傳送機(jī)械的基體操作機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備最好還包括，例如用于在陽極化罐的上部，從自動(dòng)傳送機(jī)械接收要處理的基體，向下移動(dòng)該基體，并使夾持部分夾住該基體的提升機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備最好還包括，例如用于在陽極化罐的上部，從自動(dòng)傳送機(jī)械接收要處理的基體，向下移動(dòng)該基體，使夾持部分夾住該基體，從該夾持部分接收處理后的基體，向上移動(dòng)該基體，并把該基體轉(zhuǎn)移給該自動(dòng)傳送機(jī)械或另一自動(dòng)傳送機(jī)械的基體提升機(jī)構(gòu)。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備中，例如，提升機(jī)構(gòu)最好具有用于從下方支承要處理的基體的支承部分，并垂直移動(dòng)放置在該支承部分上的基體。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備中，例如，支承部分最好大體水平地從自動(dòng)傳送機(jī)械接收要處理的基體，并把該基體大體水平地轉(zhuǎn)移給該自動(dòng)傳送機(jī)械。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備中，例如，支承部分最好具有能夠從從下方支承要處理基體的自動(dòng)傳送機(jī)械接收該基體，并把該基體轉(zhuǎn)移給該自動(dòng)傳送機(jī)械的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備最好還包括，例如用于移動(dòng)負(fù)電極的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備中，例如，當(dāng)要處理的基體將由夾持部分夾住時(shí)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)最好從陽極化罐取出負(fù)電極，并且當(dāng)將對(duì)該基體進(jìn)行陽極化時(shí)，使負(fù)電極面對(duì)該基體。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備最好還包括，例如把電解液輸入陽極化罐的供給部分。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備最好還包括，例如從陽極化罐排放電解液的排放部分。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備最好還包括，例如用于在把電解液輸入陽極化罐，并且同時(shí)從陽極化罐排放該電解液的時(shí)候，循環(huán)電解液的循環(huán)系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備最好還包括，例如用于在基體被陽極化之后，把清洗液輸入陽極化罐中的供給部分。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備最好還包括，例如從陽極化罐排放清洗液的排放部分。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備最好可被用作，例如用電解液充填陽極化罐，以便對(duì)基體進(jìn)行陽極化，并且隨后用清洗液充填陽極化罐，以便沖洗該基體的設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的陽極化設(shè)備最好可被用作，例如用電解液充填陽極化罐，以便對(duì)基體進(jìn)行陽極化，用清洗液充填該陽極化罐，以便沖洗該基體，并且隨后干燥該基體的設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種對(duì)基體進(jìn)行陽極化的陽極化設(shè)備，其特征在于包括陽極化罐，負(fù)電極，正電極，使用陽極化罐，把電解液加入負(fù)電極和基體之間的空間，以便通過在負(fù)電極和正電極之間施加一個(gè)電壓，對(duì)該基體進(jìn)行陽極化的第一供給部分，和使用陽極化罐向基體提供清洗液，以便沖洗陽極化后的基體的第二供給部分。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的陽極化設(shè)備最好還包括，例如用于旋轉(zhuǎn)陽極化罐中沖洗后的基體，以便干燥該基體的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種基體處理設(shè)備，其特征在于包括處理罐，和用于對(duì)處理罐中的基體進(jìn)行陽極化、沖洗和干燥中的至少兩個(gè)連續(xù)步驟的處理裝置。
在根據(jù)本發(fā)明第三方面的基體處理設(shè)備中，例如，處理裝置最好在使基體大體保持水平狀態(tài)的同時(shí)，對(duì)基體進(jìn)行處理。
在根據(jù)本發(fā)明第三方面的基體處理設(shè)備中，例如，處理裝置最好在只從下方支承該基體的時(shí)候，對(duì)基體進(jìn)行處理。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的基體處理設(shè)備最好還包括，例如，用于大體呈水平狀態(tài)從自動(dòng)傳送機(jī)械接收基體，處理該基體，并大體呈水平狀態(tài)把處理后的基體轉(zhuǎn)移給該自動(dòng)傳送機(jī)械的基體操作裝置。
在根據(jù)本發(fā)明第三方面的基體處理設(shè)備中，例如，基體操作裝置最好通過只從下方支承該基體來操縱該基體。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種陽極化系統(tǒng)，其特征在于包括前述任一陽極化設(shè)備，用于把未處理的基體傳送給該陽極化設(shè)備，從該陽極化設(shè)備接收處理后的基體，并把處理后的基體傳送到預(yù)定位置的自動(dòng)傳送機(jī)械，以及用于控制陽極化設(shè)備的陽極化操作和自動(dòng)傳送機(jī)械的基體傳送操作的控制部分。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種陽極化系統(tǒng)，其特征在于包括前述任一陽極化設(shè)備，在水平狀態(tài)下從下方支承基體的同時(shí)，把未處理的基體傳送給陽極化設(shè)備，在水平狀態(tài)下從下方支承基體的同時(shí)，從該陽極化設(shè)備接收陽極化后的基體，并把陽極化后的基體傳送到預(yù)定位置的自動(dòng)傳送機(jī)械，以及用于控制陽極化設(shè)備的陽極化操作和自動(dòng)傳送機(jī)械的基體傳送操作的控制部分。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種陽極化系統(tǒng)，其特征在于包括前述任一陽極化設(shè)備，沖洗和干燥陽極化后的基體的沖洗/干燥設(shè)備，把未處理的基體傳送給陽極化設(shè)備，從該陽極化設(shè)備接收陽極化后的基體，把陽極化后的基體轉(zhuǎn)移給沖洗/干燥設(shè)備，從沖洗/干燥設(shè)備接收沖洗和干燥后的基體，并把沖洗和干燥后的基體傳送到預(yù)定位置的自動(dòng)傳送機(jī)械，以及用于控制陽極化設(shè)備的陽極化操作，沖洗/干燥設(shè)備的沖洗/干燥操作和自動(dòng)傳送機(jī)械的基體傳送操作的控制部分。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了一種基體處理方法，其特征在于包括大體水平夾持基體，使負(fù)電極面對(duì)基體的上表面，把正電極放置在基體的下方，用電解液充填基體和負(fù)電極之間的空間的第一步驟，和在負(fù)電極和正電極之間施加一個(gè)電壓，以對(duì)基體進(jìn)行陽極化，同時(shí)防止陽極化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體停留在負(fù)電極下方的第二步驟。
在根據(jù)本發(fā)明第七方面的基體處理方法中，例如，具有用于防止氣體停留在其下方的結(jié)構(gòu)的負(fù)電極最好被用作為負(fù)電極。
在根據(jù)本發(fā)明第七方面的基體處理方法中，例如，具有用于防止氣體停留在其下方的排氣孔的負(fù)電極最好被用作為負(fù)電極。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供了一種基體處理方法，其特征在于包括利用陽極化罐對(duì)基體進(jìn)行陽極化的第一步驟，及利用陽極化罐沖洗陽極化后的基體的第二步驟。
根據(jù)本發(fā)明第八方面的基體處理方法最好還包括，例如，干燥陽極化罐中的沖洗后的基體的第三步驟。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供了一種基體制造方法，其特征在于包括下述步驟借助前述任一基體處理方法，在基體表面上形成多孔層；在該多孔層上制備至少具有半導(dǎo)體層的第一基體；在半導(dǎo)體層的一側(cè)，使第二基體和第一基體的表面結(jié)合，以制備結(jié)合的基體疊層；并在多孔層把結(jié)合的基體疊層分離為兩個(gè)基體。
參考附圖，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的下述詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見的。


圖1A-1E說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例制造SOI基體的步驟；圖2示意地表示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的陽極化設(shè)備的構(gòu)造；圖3示意地表示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的陽極化設(shè)備的構(gòu)造；
圖4示意地表示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的陽極化設(shè)備的構(gòu)造；圖5示意地表示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的陽極化設(shè)備的構(gòu)造；圖6示意地表示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的陽極化設(shè)備的構(gòu)造；圖7示意地表示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的陽極化設(shè)備的構(gòu)造；圖8示意地表示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的陽極化設(shè)備的構(gòu)造；圖9示意地表示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的陽極化設(shè)備的構(gòu)造；圖10是表示圖2-9中所示的陽極化設(shè)備的部分的平面圖；圖11是示意表示具有圖2-10中所示的陽極化設(shè)備的陽極化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；圖12是示意表示圖11中所示陽極化系統(tǒng)的操作的流程圖；圖13示意表示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的后處理設(shè)備的構(gòu)造；圖14示意表示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的后處理設(shè)備的構(gòu)造；圖15示意表示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的后處理設(shè)備的構(gòu)造；圖16示意表示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的后處理設(shè)備的構(gòu)造；圖17是示意表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的陽極化系統(tǒng)的構(gòu)造的平面圖；圖18示意表示了圖17中所示陽極化系統(tǒng)500進(jìn)行的硅基體處理工藝的流程；圖19是表示處理一個(gè)硅基體的情況下，圖17中所示陽極化系統(tǒng)的操作的流程圖；圖20表示了常規(guī)陽極化設(shè)備的構(gòu)造(日本專利公開No.60-94737)。
下面將描述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
作為具有多孔硅層的基體的典型例子(該多孔硅層由根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例的陽極化設(shè)備制造)，下面將首先描述一種SOI基體制造方法。
圖1A-1E說明了根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例制造SOI基體的步驟。
在圖1A中所示的步驟中，制備單晶Si硅基體11，并利用根據(jù)稍后將描述的一個(gè)實(shí)施例的陽極化設(shè)備，在單晶Si基體11上形成多孔Si層12。正如多孔Si層12一樣，通過逐步改變工藝操作條件，可形成具有多層結(jié)構(gòu)的多孔層，所述多層結(jié)構(gòu)具有孔隙率不同的若干層。
在圖1B中所示的步驟中，通過外延生長，以無孔隙層的形式在多孔Si層12上形成單晶Si層13。氧化該單晶Si層13的表面，形成SiO2層14作為無孔隙隔離層。借助該工藝過程，形成第一基體10。
在圖1C中所示的步驟中，制造單晶Si基體作為第二基體20。在室溫下使第一基體10和第二基體20相互緊密接觸，同時(shí)使第一基體10的SiO2層14面對(duì)第二基體20。之后，這些基體可經(jīng)受陽極結(jié)合、壓制、加熱，或者它們的組合。借助這種處理，形成結(jié)合的基體疊層，其中第二基體20和SiO2層14被牢固地結(jié)合在一起。當(dāng)使第一和第二基體相互緊密接觸時(shí)，可在單晶Si基體11一方，或者在第二基體20上，或者在兩個(gè)基體上形成SiO2層14，直到獲得圖1C中所示的狀態(tài)為止。
在圖1D中所示的步驟中，結(jié)合的基體疊層30在多孔Si層12處被分離。第二基體一方(10″+20)具有由多孔Si層12″/單晶Si層13/隔離層14/單晶Si基體20組成的多層結(jié)構(gòu)。第一基體一方(10′)具有這樣的結(jié)構(gòu)，即多孔Si層12′形成于單晶Si基體11上。
在除去剩余的多孔Si層12′，并且根據(jù)需要對(duì)分離后的第一基體一側(cè)(10′)的表面進(jìn)行平面化之后，第一基體被用作用于再次形成第一基體10的單晶Si基體11或第二基體20。
在分離結(jié)合的基體疊層30之后，在圖1E中所示的步驟中，有選擇地除去第二基體一方(10″+20)表面上的多孔層12″。借助該工藝過程，獲得具有單晶Si層13/隔離層14/單晶Si基體20的多層結(jié)構(gòu)，即SOI結(jié)構(gòu)的基體。
借助陽極化反應(yīng)形成多孔硅基體，或者孔隙的形成是在，例如HF溶液中進(jìn)行的。已知硅基體中小孔的存在對(duì)于該工藝方法來說是必不可少的。反應(yīng)機(jī)理推定如下首先，在負(fù)電極側(cè)的硅基體表面上誘發(fā)HF溶液中被施加電場的硅基體中的小孔。于是，補(bǔ)償硅基體表面上的未鍵合元素的Si-H鍵的強(qiáng)度增大。此時(shí)，負(fù)電極側(cè)HF溶液中的F-親核破壞Si-H鍵，形成Si-F鍵。借助該反應(yīng)，產(chǎn)生H2分子，同時(shí)一個(gè)電子被射向正電極。
當(dāng)形成Si-F鍵時(shí)，由于Si-F鍵的極化特性，硅基體表面附近的Si-Si鍵被水削弱。這些弱Si-Si鍵受到HF或H2O的破壞，晶體表面上的Si原子形成SiF4，并從晶體表面被除去。從而在晶體表面中形成凹陷部分。在該部分產(chǎn)生優(yōu)先吸引小孔的場分布(場濃度)。當(dāng)這種表面不均勻性擴(kuò)展時(shí)，硅原子的浸蝕沿著電場連續(xù)不斷地前進(jìn)。
如上所述，由于對(duì)于陽極化來說，小孔的存在是必不可少的，因此優(yōu)選p型硅基體作為被處理的基體。但是，通過利用光輻照n型硅基體，促使形成小孔，也可使用n型硅基體。
用于陽極化的溶液并不限于HF溶液，可使用其它任何電解溶液。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例的陽極化設(shè)備。
第一實(shí)施例圖2-9示意地表示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的陽極化設(shè)備的構(gòu)造。圖10是表示圖2-9中所示的陽極化設(shè)備100的一部分的平面圖。
在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的陽極化設(shè)備100中，可執(zhí)行包括陽極化、沖洗和干燥的一系列工藝步驟。按照該陽極化設(shè)備100，可不必在單獨(dú)進(jìn)行陽極化、沖洗和干燥的部件之間傳送基體。因此，例如1)生產(chǎn)率高，2)可防止基體掉落，3)可使該陽極化設(shè)備較為緊湊。
在陽極化設(shè)備100中，在水平夾持要處理的基體的同時(shí)，進(jìn)行包括陽極化、沖洗和干燥的一系列工藝步驟。因此，例如，當(dāng)從水平夾持并傳送基體的自動(dòng)傳送機(jī)械接收基體時(shí)，可在不旋轉(zhuǎn)該基體(例如，垂直放置該基體)的情況下，對(duì)該基體進(jìn)行上述一系列工藝步驟。為此，可提高基體處理效率。
在陽極化設(shè)備100中，在從下方支托被處理基體的同時(shí)，進(jìn)行陽極化、沖洗和干燥。這樣，可降低基體掉落的危險(xiǎn)。
在陽極化設(shè)備100中，在基本水平夾持基體，以便將在其上形成多孔層的表面指向上方的同時(shí)，對(duì)基體進(jìn)行陽極化。借助這種安排，可快速地從基體表面除去陽極化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，并可防止該氣體沿著基體表面移動(dòng)。按照該陽極化設(shè)備100，可以高的產(chǎn)率制造高質(zhì)量的基體。在陽極化設(shè)備100中，面對(duì)基體的負(fù)電極被布置在基體上方，因?yàn)榛w被基本水平地夾持，以便將在其上形成多孔層的表面指向上方。在這種情況下，陽極化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體(例如氫氣)停留在負(fù)電極的下側(cè)，導(dǎo)致陽極化效率下降。為了防止這一點(diǎn)，陽極化設(shè)備100具有防止氣體停留在負(fù)電極下側(cè)，從而防止陽極化效率降低的裝置。
在陽極化設(shè)備100中，由于使基體操作部件只與被處理基體的下表面，即不在其上形成多孔層的表面接觸，可有效地防止對(duì)基體表面，即將在其上形成多孔層的表面的污染或損壞。
在陽極化設(shè)備100中，由于通過硅基體向被處理基體的下表面供給電流，可防止基體下表面的污染。
在陽極化設(shè)備100中，由于使正電極卡緊要處理的基體，在基體和正電極之間可保持良好的接觸，并可減少由于供電設(shè)備故障引起的陽極化失敗。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的陽極化設(shè)備100的構(gòu)造。
陽極化設(shè)備100具有用于被處理硅基體101的提升機(jī)械，作為從自動(dòng)傳送機(jī)械接收硅基體101，把該硅基體移動(dòng)到處理位置，并把處理后的硅基體101傳輸給該自動(dòng)傳送機(jī)械或另一自動(dòng)傳送機(jī)械的機(jī)構(gòu)。該提供機(jī)械垂直移動(dòng)硅基體101，同時(shí)由直立在環(huán)形部件110上的三個(gè)升降銷釘111從下方支承硅基體101的下表面。環(huán)形部件110與提升致動(dòng)器(例如氣缸)113的連桿112的上端耦接，并由致動(dòng)器113驅(qū)動(dòng)。
陽極化設(shè)備100具有位于上方的陽極化罐(處理罐)102和位于下方的用于支承陽極化罐102的支承部件131。
陽極化罐102由對(duì)陽極化處理液具有抵抗力的材料制成。當(dāng)采用HF溶液作為陽極化處理液時(shí)，陽極化罐102最好由抗HF材料聚四氟乙烯(商品名稱Teflon)制成。
在陽極化罐102的底部形成環(huán)形開口部分103，以便可使正電極114直接接觸硅基體101。環(huán)形卡盤墊104沿著開口部分103附著在陽極化罐102的底部?？ūP墊104由，例如全氟乙烯形成?？ūP墊104在其表面上具有用于真空卡緊硅基體101的環(huán)形凹槽104a。凹槽104a通過抽吸孔105與真空管道134連通。真空管道134和真空泵(圖中未表示)連接。
當(dāng)硅基體101被卡盤墊104卡緊時(shí)，陽極化罐102中可充填用于陽極化的處理液，或者用于沖洗的處理液。
陽極化罐102具有用于把處理液注入陽極化罐中的兩個(gè)注射口106a和106b，及用于排放處理液的兩個(gè)排放口108a和108b。注射口106a和106b分別與處理液供給管道107a和107b連通。排放口108a和108b分別與處理液回收管道109a和109b連通。參見圖2-9，為了圖示方便，只表示了一組注射口、排放口、供給管道和回收管道。
在本實(shí)施例中，為了陽極化硅基體101，構(gòu)造了循環(huán)陽極化處理液(例如HF溶液)的循環(huán)系統(tǒng)，它通過經(jīng)供給管道107a把陽極化處理液注入陽極化罐102中，并經(jīng)回收管道109a回收該處理液，循環(huán)陽極化處理液。為了沖洗陽極化后的硅基體101，通過供給管道107b把沖洗處理液(例如純凈水)注入陽極化罐102中，并通過回收管道109b回收該沖洗處理液。每種處理液可從硅基體101的上側(cè)供給。
當(dāng)將對(duì)硅基體101進(jìn)行陽極化時(shí)，陽極化罐102被充填陽極化處理液。這種情況下，把負(fù)電極129浸入處理液中，并使之面對(duì)硅基體101。同時(shí)，使正電極114接觸硅基體101的下表面。
負(fù)電極129具有多個(gè)防止陽極化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體(例如氫氣)停留在負(fù)電極129下側(cè)的排氣孔130。代替在負(fù)電極129中形成排氣孔130，也可使用網(wǎng)狀負(fù)電極129。
負(fù)電極129通過連接構(gòu)件128與電機(jī)127的軸連接，并由電機(jī)127操縱。更具體地說，當(dāng)要進(jìn)行陽極化時(shí)，電機(jī)127使負(fù)電極129繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)到硅基體101的相對(duì)位置。這種情況下，負(fù)電極129的電極表面被水平設(shè)置。當(dāng)要進(jìn)行除陽極化外的其它工藝步驟時(shí)，電極127使負(fù)電極129繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)到陽極罐102的上側(cè)。負(fù)電極129與供電設(shè)備(圖中未表示)的負(fù)極相連。
電機(jī)127還具有在使負(fù)電極129和硅基體101大體保持平行的同時(shí)，精細(xì)調(diào)節(jié)負(fù)電極129和硅基體101之間間隔的功能。這允許改變陽極化條件。但是，在保持負(fù)電極129和硅基體101大體水平的同時(shí)，可以只垂直移動(dòng)負(fù)電極129少量的距離。為了增大該移動(dòng)量，例如，最好采用用于移動(dòng)負(fù)電極129的操縱機(jī)械。
負(fù)電極129最好由抗陽極化處理液的材料制成。例如，當(dāng)采用HF溶液作為陽極化處理液時(shí)，負(fù)電極129最好由，例如作為抗HF材料的鉑制成。
至少在和硅基體101接觸的部分，正電極114最好由和硅基體101相同的材料，即硅材料制成。這種硅材料最好具有低的電阻率。當(dāng)正電極114由硅材料制成時(shí)，可防止硅基體101被正電極114的材料污染。由于正電極114并不接觸陽極化處理液(例如HF溶液)，因此即使當(dāng)正電極114由硅材料制成時(shí)，正電極的表面也很少改變其質(zhì)量。
正電極114在其表面上具有用于卡緊硅基體101下表面的真空卡盤的環(huán)形凹槽115。凹槽115通過抽吸孔118和密封部分119和真空管道120連通。真空管道120和真空泵(圖中未表示)相連。抽吸孔118通過下電極116和電極支承部件117與旋轉(zhuǎn)軸135的側(cè)面連通。環(huán)形密封部分119附著在旋轉(zhuǎn)軸135的外表面上，環(huán)繞抽吸孔118的出口。密封部分119與真空管道120連接。從而，當(dāng)啟動(dòng)與真空管道120相連的真空泵時(shí)，可把硅基體卡緊在正電極114的表面上。
下電極116是向正電極114的整個(gè)表面施加等電位電壓的電極。下電極116最好具有用于加裝/卸下正電極114的機(jī)構(gòu)，以便當(dāng)正電極114被污染或損壞時(shí)，能夠容易地互換正電極114。
下電極116通過導(dǎo)線122與固定在旋轉(zhuǎn)軸135上的環(huán)形電極121相連。環(huán)形電極121通過接觸電刷(圖中未表示)與導(dǎo)線123相連。導(dǎo)線123與供電設(shè)備(圖中未表示)的正極相連。
下電極116被固定在由絕緣材料形成的電極支承部件117在。電極支承部件117被固定在電極124的旋轉(zhuǎn)軸135上。因此，正電極114、下電極116、電極支承部件117和旋轉(zhuǎn)軸135由電機(jī)124產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力整體轉(zhuǎn)動(dòng)。
電機(jī)124被固定在提升致動(dòng)器(例如氣缸)126的連桿125上。電機(jī)124和其上的結(jié)構(gòu)由提升致動(dòng)器126產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力垂直移動(dòng)。
支承部件131支承陽極化罐102，以及提升致動(dòng)器113和126。
圖11是示意地表示具有圖2-10中所示的陽極化設(shè)備的陽極化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的平面圖。
陽極化系統(tǒng)200包括兩個(gè)圖2-10中所示的陽極化設(shè)備，一個(gè)裝載機(jī)201，一個(gè)卸載機(jī)202，一個(gè)自動(dòng)傳送機(jī)械205及控制器210。在該陽極化系統(tǒng)200中，利用這兩個(gè)陽極化設(shè)備100并行執(zhí)行包括陽極化、沖洗和干燥的工藝步驟系列，從而提高了生產(chǎn)率?？墒褂萌齻€(gè)或更多陽極化設(shè)備。這種安排進(jìn)一步提高了生產(chǎn)率。
圖12是示意表示圖11中所示的陽極化系統(tǒng)200的操作的流程圖。該流程圖中所示的工藝步驟由控制器210控制?？刂破?10具有用于輸入各種指令的輸入部分(操作部分)，用于顯示處理狀況等的顯示部分，存儲(chǔ)程序的存儲(chǔ)器，執(zhí)行該程序的CPU，以及按照來自CPU的指令驅(qū)動(dòng)各個(gè)部件的驅(qū)動(dòng)部分?？刂破?10可由普通的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。
當(dāng)容納未處理的硅基體101的搬運(yùn)器203被安放在裝載機(jī)201上，用于放入處理后的硅基體101的搬運(yùn)器204被安放在卸載機(jī)202上，并且用戶指令開始工藝步驟時(shí)，陽極化系統(tǒng)200開始圖12中所示的工藝步驟。為了方便于描述，下面將只描述利用一個(gè)陽極化設(shè)備100的工藝過程。事實(shí)上，該陽極化系統(tǒng)200可利用兩個(gè)陽極化設(shè)備100同時(shí)處理兩個(gè)硅基體101。
首先，在步驟S301中，提升致動(dòng)器113向上移動(dòng)升降銷釘111，如圖2中所示。自動(dòng)傳送機(jī)械205通過從下方支承硅基體101的下表面，取出水平放在裝載機(jī)201上的搬運(yùn)器203中的硅基體101，并把硅基體101放在升降銷釘111上，同時(shí)使該硅基體保持水平。
在步驟S302中，如圖3中所示，提升致動(dòng)器113把從下方支承硅基體101的升降銷釘111移向下端。在升降銷釘111移向下端的向下移動(dòng)過程中，硅基體101由位于陽極化罐102底部的卡盤墊104從下方支承?？ūP墊104的凹槽104a中的壓強(qiáng)被降低，使卡盤墊104卡緊硅基體101。
在步驟S303中，如圖3中所示，電機(jī)127使負(fù)電極129面對(duì)硅基體101。
在步驟S304中，提升致動(dòng)器126向上移動(dòng)正電極114，并使正電極114的表面接觸硅基體101的下表面。正電極114表面上的凹槽115中的壓強(qiáng)被降低，使正電極114卡緊硅基體101。
在步驟S305中，如圖4中所示，通過供給管道107a，作為陽極化處理液(電解液)的HF溶液132從注射口106a被注入陽極化罐102中，以使陽極化罐充滿該溶液。同時(shí)，在通過回收管道109a從排放口108a排放HF溶液132的時(shí)候，由循環(huán)系統(tǒng)(圖中未表示)循環(huán)該HF溶液。
該循環(huán)系統(tǒng)不僅包括陽極化罐102、注射口106a、排放口108a、供給管道107a和回收管道109a，而且還包括存儲(chǔ)HF溶液132的存儲(chǔ)罐，循環(huán)泵和過濾器。循環(huán)系統(tǒng)還可包括密度計(jì)和用于按照密度計(jì)的測量結(jié)果和目標(biāo)濃度，增大/降低HF溶液132的濃度的濃度調(diào)節(jié)器?？赏ㄟ^，例如測量吸收率測量HF溶液132的濃度。
在步驟S306中，如圖4中所示，在循環(huán)HF溶液132的同時(shí)，由供電設(shè)備(圖中未表示)在負(fù)電極129和正電極114之間施加一個(gè)電壓，以陽極化硅基體101。借助該工藝步驟，在硅基體101的表面上形成多孔硅層。在控制器210的控制之下，供電設(shè)備具有調(diào)節(jié)要輸出的電壓和電流的功能。
在步驟S307中，如圖5中所示，電機(jī)127向上收回負(fù)電極129。
在步驟S308中，如圖5中所示，停止HF溶液的供給，并通過回收管道109a從陽極化罐102回收HF溶液。
在步驟S309中，如圖6中所示，從卡盤墊104中釋放硅基體101。該硅基體101由提升致動(dòng)器126向上移動(dòng)，并由電極124高速旋轉(zhuǎn)。借助該操作，借助離心力除去粘附在硅基體101上的HF溶液。接下來，如圖7中所示，提升致動(dòng)器126向下移動(dòng)該硅基體101，直到該硅基體101的下表面接觸卡盤墊104為止。之后，使卡盤墊104卡緊硅基體101。注意通過省略步驟S309，以更高的速度執(zhí)行這一系列工藝步驟也是有效的。
在步驟S310中，如圖7中所示，通過供給管道107b，沖洗處理液(清洗液)133從注射口106b被注入陽極化罐102中，以便充滿該陽極化罐。同時(shí)，在通過回收管道109b從排放口108b把清洗液133回收到回收罐的時(shí)候，沖洗硅基體101。
作為清洗液133，最好使用含有表面活性劑的純水。更具體地說，作為清洗液133，最好使用含有作為表面活性劑的5％-10％酒精的純水。當(dāng)使用含有表面活性劑的清洗液時(shí)，可使清洗液有效進(jìn)入硅基體101上形成的多孔硅層中的許多孔隙中。
在第一步中向硅基體101供給表面活性劑，隨后在第二步中向硅基體供給純水沖洗該硅基體101也是等效的。
或者，在向硅基體101施加超聲波的同時(shí)，可應(yīng)用超聲波清洗方法執(zhí)行該清洗步驟。當(dāng)提供超聲波時(shí)，可縮短清洗時(shí)間。
在步驟S311中，如圖8中所示，停止清洗液的供給，并通過回收管道109b把清洗液從陽極化罐102回收到回收罐中。
在步驟S312中，如圖9中所示，從卡盤墊104中釋放硅基體101。該硅基體101由提升致動(dòng)器126向上移動(dòng)，并由電機(jī)124高速旋轉(zhuǎn)。借助該操作，由離心力除去粘附在硅基體101上的清洗液，以便干燥該硅基體101。
在步驟S313中，解除正電極114對(duì)硅基體101的卡夾。同時(shí)，如圖2中所示，提升致動(dòng)器113向上移動(dòng)升降銷釘111，以把硅基體101向上移動(dòng)到預(yù)定位置，同時(shí)使硅基體101保持由升降銷釘111從下方水平支承的狀態(tài)。接下來，通過從下方支承硅基體101，自動(dòng)傳送機(jī)械205接受升降銷釘111上的硅基體101，并把該硅基體放入卸載機(jī)202上的搬運(yùn)器204中，同時(shí)保持水平狀態(tài)。
在步驟S314中，確定是否留有未處理的硅基體101。如果是，則流程返回步驟S301，對(duì)該硅基體執(zhí)行步驟S301-S313中的工藝步驟。如果不是，則終止該系列工藝步驟。
第二實(shí)施例下面將描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的自動(dòng)陽極化設(shè)備。本實(shí)施例的自動(dòng)陽極化設(shè)備具有根據(jù)第一實(shí)施例的陽極化設(shè)備100，作為進(jìn)行陽極化的設(shè)備，以及作為沖洗和干燥設(shè)備的獨(dú)立的后處理設(shè)備。
圖13-16示意地表示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的后處理設(shè)備的構(gòu)造。圖17是示意表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的陽極化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的平面圖。
下面將首先參考圖13-16描述根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例的后處理設(shè)備400的構(gòu)造。除了某些功能被省略之外，該后處理設(shè)備400示意地具有和第一實(shí)施例的陽極化設(shè)備100相同的構(gòu)造。更具體地說，由于后處理設(shè)備400用于沖洗和干燥陽極化后的硅基體，它具有通過從根據(jù)第一實(shí)施例的陽極化設(shè)備100中省略用于陽極化的電極和相關(guān)組成部件而獲得的構(gòu)造。注意第一實(shí)施例的陽極化設(shè)備100可被直接用作后處理設(shè)備。
在后處理設(shè)備400中，省略了負(fù)電極129，和作為相關(guān)組成部件的連接構(gòu)件128和電極127。在后處理設(shè)備400中，還省略了作為相關(guān)組成部件的下電極116和導(dǎo)線122，環(huán)形電極121和導(dǎo)線123。
后處理設(shè)備400具有代替正電極114的卡盤部分144′。和正電極114相同，卡盤部分144′最好由硅材料制成。當(dāng)卡盤部分144′由硅材料制成時(shí)，可防止硅基體101被卡盤部分114′的材料污染。
后處理設(shè)備400具有代替電極支承部分117，用于支承卡盤部分114′的支承部分401。支承部分401最好具有用于加裝/卸下卡盤部分114′的機(jī)構(gòu)，以便當(dāng)卡盤部分114′被污染或損壞時(shí)，可容易地調(diào)換卡盤部分114′。
后處理設(shè)備400具有代替旋轉(zhuǎn)軸135的旋轉(zhuǎn)軸402。旋轉(zhuǎn)軸135和402的區(qū)別僅在于旋轉(zhuǎn)軸135具有用于向硅基體101供電的結(jié)構(gòu)，而旋轉(zhuǎn)軸402不具有這種結(jié)構(gòu)。
后處理設(shè)備400具有，例如結(jié)構(gòu)和根據(jù)第一實(shí)施例的陽極化設(shè)備100的陽極化罐完全相同的處理罐102′。
下面將參考圖17描述根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例的陽極化系統(tǒng)500。陽極化系統(tǒng)500包括兩個(gè)圖2-10中所示的陽極化設(shè)備100a和100b，兩個(gè)圖13-16中所示的后處理設(shè)備400a和400b，一個(gè)裝載機(jī)201，一個(gè)卸載機(jī)202，一個(gè)自動(dòng)傳送機(jī)械205及一個(gè)控制器510。在該自動(dòng)化陽極化系統(tǒng)500中，通過利用兩個(gè)陽極化設(shè)備和兩個(gè)后處理設(shè)備，并行執(zhí)行陽極化、沖洗和干燥，從而提高了生產(chǎn)率?？墒褂萌齻€(gè)或更多的陽極化設(shè)備和后處理設(shè)備。這種安排進(jìn)一步提高了生產(chǎn)率。
圖18示意地表示了圖17中所示的陽極化系統(tǒng)500處理硅基體的工藝步驟的流程圖。參見圖18，基體No.x(例如基體No.1)表示要處理的硅基體的編號(hào)。另外，tx(例如t1)表示自動(dòng)傳送機(jī)械205的操作順序，硅基體101按照t1、t2、t3…的順序被傳送。圖18中的水平線表示第一陽極化設(shè)備100a、第二陽極化設(shè)備100b、第一后處理設(shè)備400a和第二后處理設(shè)備400b執(zhí)行的工藝步驟。圖18中的斜線表示自動(dòng)傳送機(jī)械205進(jìn)行的傳送。
在陽極化系統(tǒng)500中，陽極化和沖洗/干燥由不同的設(shè)備執(zhí)行。為此，可防止陽極化處理液和沖洗處理液(清洗液)在罐中被混合。
圖19是示意地表示在處理一個(gè)硅基體的狀況下，圖17中所示的陽極化系統(tǒng)的操作的流程圖。
首先，在步驟S601中，陽極化設(shè)備100a或100b的提升致動(dòng)器113向上移動(dòng)升降銷釘111，如圖2中所示。自動(dòng)傳送機(jī)械205通過從下方支承硅基體101的下表面，取出水平放在裝載機(jī)201上的搬運(yùn)器203中的硅基體101，并把硅基體101放在陽極化設(shè)備100a或100b的升降銷釘111上，同時(shí)使該硅基體101保持水平。
在步驟S602中，如圖3中所示，陽極化設(shè)備100a或100b的提升致動(dòng)器113把從下方支承硅基體101的升降銷釘111移向下端。在升降銷釘111移向下端的向下移動(dòng)過程中，硅基體101由位于陽極化罐102底部的卡盤墊104從下方支承?？ūP墊104的凹槽104a中的壓強(qiáng)被降低，使卡盤墊104卡緊硅基體101。
在步驟S603中，如圖3中所示，電機(jī)127使負(fù)電極129面對(duì)硅基體101。
在步驟S604中，陽極化設(shè)備100a或100b的提升致動(dòng)器126向上移動(dòng)正電極114，并使正電極114的表面接觸硅基體101的下表面。正電極114表面上的凹槽115中的壓強(qiáng)被降低，使正電極114卡緊硅基體101。
在步驟S605中，如圖4中所示，通過供給管道107a，作為陽極化處理液(電解液)的HF溶液132從注射口106a被注入陽極化罐102中，以使陽極化罐充滿該溶液。同時(shí)，在通過回收管道109a從排放口108a排放HF溶液132的時(shí)候，由循環(huán)系統(tǒng)(圖中未表示)循環(huán)該HF溶液132。
如前所述，該循環(huán)系統(tǒng)不僅包括陽極化罐102、注射口106a、排放口108a、供給管道107a和回收管道109a，而且還包括存儲(chǔ)HF溶液132的存儲(chǔ)罐，循環(huán)泵和過濾器。循環(huán)系統(tǒng)還可包括密度計(jì)和用于按照密度計(jì)的測量結(jié)果和目標(biāo)濃度，增大/降低HF溶液132的濃度的濃度調(diào)節(jié)器?？赏ㄟ^，例如測量吸收率測量HF溶液132的濃度。
在步驟S606中，如圖4中所示，在循環(huán)HF溶液132的同時(shí)，由供電設(shè)備(圖中未表示)在負(fù)電極129和正電極114之間施加一個(gè)電壓，以陽極化硅基體101。借助該工藝步驟，在硅基體101的表面上形成多孔硅層。在控制器210的控制之下，供電設(shè)備具有調(diào)節(jié)要輸出的電壓和電流的功能。
在步驟S607中，如圖5中所示，電機(jī)127向上收回負(fù)電極129。
在步驟S608中，如圖5中所示，停止HF溶液的供給，并通過回收管道109a從陽極化罐102回收HF溶液。
在步驟S609中，如圖6中所示，從卡盤墊104中釋放硅基體101。該硅基體101由提升致動(dòng)器126向上移動(dòng)，并由電極124高速旋轉(zhuǎn)。借助該操作，由離心力除去粘附在硅基體101上的HF溶液。
在步驟S610中，首先，從正電極中釋放硅基體101。同時(shí)，如圖2中所示，提升致動(dòng)器113向上移動(dòng)升降銷釘111，把硅基體101向上移動(dòng)到預(yù)定位置，同時(shí)使硅基體101保持由升降銷釘111從下方水平支承的狀態(tài)。
和該操作并行，在后處理設(shè)備400a或400b中，提升致動(dòng)器113向上移動(dòng)升降銷釘111，如圖13中所示。
自動(dòng)傳送機(jī)械205通過從下方支承硅基體101，接受在陽極化設(shè)備100a或100b的升降銷釘111上的硅基體101，并把該硅基體101放在后處理設(shè)備400a或400b的升降銷釘111上，同時(shí)使硅基體101保持水平狀態(tài)。
在步驟S611中，如圖14中所示，后處理設(shè)備400的提升致動(dòng)器126把升降銷釘111移向下端，使硅基體101的下表面接觸卡盤墊104。之后，使卡盤墊卡緊硅基體101。
在步驟S612，如圖14中所示，通過供給管道107b，沖洗處理液(清洗液)133從注射口106b被注入后處理設(shè)備400a或400b的處理罐102′中，以便充滿該處理罐。同時(shí)，在通過回收管道109b從排放口108b把清洗液133回收到回收罐的時(shí)候，沖洗硅基體101。
作為清洗液133，最好使用，例如含有表面活性劑的純水。更具體地說，作為清洗液133，最好使用含有作為表面活性劑的5％-10％酒精的純水。當(dāng)使用含有表面活性劑的清洗液時(shí)，可使清洗液有效進(jìn)入在硅基體101上形成的多孔硅層中。
在第一步中向硅基體101供給表面活性劑，隨后在第二步中向硅基體供給純水沖洗該硅基體101也是等效的。
或者，在向硅基體101施加超聲波的同時(shí)，可應(yīng)用超聲波清洗方法執(zhí)行該清洗步驟。當(dāng)施加超聲波時(shí)，可縮短清洗時(shí)間。
在步驟S613中，如圖15中所示，停止清洗液的供給，并通過回收管道109b把清洗液從后處理設(shè)備400a或400b的處理罐102′回收到回收罐中。
在步驟S614中，如圖16中所示，從卡盤墊104中釋放硅基體101。該硅基體101由提升致動(dòng)器126向上移動(dòng)，并由電機(jī)124高速旋轉(zhuǎn)。借助該操作，由離心力除去粘附在硅基體101上的清洗液，以便干燥該硅基體101。
在步驟S615中，從正電極114中釋放硅基體101。同時(shí)，如圖13中所示，后處理設(shè)備400a或400b的提升致動(dòng)器113向上移動(dòng)升降銷釘111，把硅基體101向上移動(dòng)到預(yù)定位置，同時(shí)使硅基體101保持由升降銷釘111從下方水平支承的狀態(tài)。之后，通過從下方支承硅基體101，自動(dòng)傳送機(jī)械205接受升降銷釘111上的硅基體101，并把該硅基體放入卸載機(jī)202上的搬運(yùn)器204中，同時(shí)保持水平狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明，例如，要處理的基體被水平夾持，負(fù)電極被布置在基體的上方，并防止氣體停留在負(fù)電極的下側(cè)，從而降低了陽極化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的影響。
根據(jù)本發(fā)明，例如，至少接觸要處理的基體的正電極部分由半導(dǎo)體材料形成，從而降低了基體的污染。
根據(jù)本發(fā)明，例如要處理的基體只從下方被支承，從而降低了基體的污染。
根據(jù)本發(fā)明，例如陽極化、沖洗和干燥中的至少兩個(gè)連續(xù)步驟是在一個(gè)處理罐中執(zhí)行的，從而增大了陽極化和一系列相關(guān)工藝步驟的速度。
根據(jù)本發(fā)明，例如，在使基體保持水平狀態(tài)的同時(shí)，在設(shè)備之間傳送基體。這有效地防止了，例如基體的掉落，并且便于適應(yīng)基體直徑的增加。
根據(jù)本發(fā)明，例如，在水平狀態(tài)下，從下方支承基體的同時(shí)，執(zhí)行一系列工藝步驟。這有效地防止了，例如基體的掉落，并且便于適應(yīng)基體直徑的增加。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作出各種改變和修改。于是，為了向公眾告知本發(fā)明的范圍，提出了下述權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種陽極化基體的陽極化設(shè)備，其特征在于包括用于大體水平夾持要處理基體的夾持部分；布置在基體上方，面對(duì)該基體的負(fù)電極；布置在基體下方的正電極；用電解液充填基體和所述負(fù)電極之間空間的陽極化罐，其中所述負(fù)電極具有防止氣體停留在下方的功能。
2.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述負(fù)電極具有防止氣體停留在下方的排氣孔。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于當(dāng)與處于陽極化狀況下的基體的下表面直接接觸時(shí)，所述正電極向要處理的基體施加電流。
4.按照權(quán)利要求1-3任一所述的設(shè)備，其特征在于至少與要處理的基體接觸的正電極部分由半導(dǎo)體材料制成。
5.按照權(quán)利要求1-4任一所述的設(shè)備，其特征在于還包括支承所述正電極的電極支承部分，所述電極支承部分具有加裝/卸下所述正電極的機(jī)構(gòu)。
6.按照權(quán)利要求1-5任一所述的設(shè)備，其特征在于所述正電極具有用于卡緊要處理的基體的卡盤機(jī)構(gòu)。
7.按照權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于所述卡盤機(jī)構(gòu)包含真空卡盤機(jī)構(gòu)。
8.按照權(quán)利要求1-7任一所述的設(shè)備，其特征在于所述夾持部分夾住要處理基體下表面的周緣部分。
9.按照權(quán)利要求1-7任一所述的設(shè)備，其特征在于所述夾持部分具有通過卡緊要處理基體下表面的周緣部分，夾住要處理基體的卡盤部分。
10.按照權(quán)利要求1-9任一所述的設(shè)備，其特征在于所述陽極化罐在底部具有開口部分，并且當(dāng)所述夾持部分夾住要處理基體時(shí)，可被充填液體。
11.按照權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于所述正電極在開口部分內(nèi)與要處理基體的下表面接觸。
12.按照權(quán)利要求1-11任一所述的設(shè)備，其特征在于還包括用于垂直移動(dòng)所述正電極的電極提升機(jī)構(gòu)。
13.按照權(quán)利要求1-12任一所述的設(shè)備，其特征在于還包括用于大體上在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)要處理的基體，以除去粘附在該基體上的液體的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
14.按照權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于還包括在所述夾持部分松開基體之后，大體上在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)卡緊基體的所述正電極，以旋轉(zhuǎn)該基體的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
15.按照權(quán)利要求1-7任一所述的設(shè)備，其特征在于所述陽極化罐在底部具有使所述正電極與要處理的基體的下表面接觸的開口部分，所述夾持部分沿著所述陽極化罐底部的開口部分被布置成環(huán)形形狀，并夾持要處理基體下表面的周緣部分。
16.按照權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于還包括垂直移動(dòng)所述正電極的電極提升機(jī)構(gòu)，以及在所述電極提升機(jī)構(gòu)把要處理的基體向上移動(dòng)到基體不與所述夾持部分接觸的位置之后，大體上在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)卡緊基體的所述正電極，以旋轉(zhuǎn)該基體的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
17.按照權(quán)利要求1-16任一所述的設(shè)備，其特征在于還包括用于從自動(dòng)傳送機(jī)械接收要處理的基體，并使所述夾持部分夾持該基體的基體操作機(jī)構(gòu)。
18.按照權(quán)利要求1-16任一所述的設(shè)備，其特征在于還包括用于從自動(dòng)傳送機(jī)械接收要處理的基體，使所述夾持部分夾住該基體，并把處理后的基體轉(zhuǎn)移給所述自動(dòng)傳送機(jī)械或另一自動(dòng)傳送機(jī)械的基體操作機(jī)構(gòu)。
19.按照權(quán)利要求1-16任一所述的設(shè)備，其特征在于還包括用于在所述陽極化罐的上部，從自動(dòng)傳送機(jī)械接收要處理的基體，向下移動(dòng)該基體，并使所述夾持部分夾住該基體的提升機(jī)構(gòu)。
20.按照權(quán)利要求1-16任一所述的設(shè)備，其特征在于還包括用于在所述陽極化罐的上部，從自動(dòng)傳送機(jī)械接收要處理的基體，向下移動(dòng)該基體，使所述夾持部分夾住該基體，從所述夾持部分接收處理后的基體，向上移動(dòng)該基體，并把該基體轉(zhuǎn)移給所述自動(dòng)傳送機(jī)械或另一自動(dòng)傳送機(jī)械的基體提升機(jī)構(gòu)。
21.按照權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于所述提升機(jī)構(gòu)具有用于從下方支承要處理的基體的支承部分，并垂直移動(dòng)放置在所述支承部分上的基體。
22.按照權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其特征在于所述支承部分大體水平地從所述自動(dòng)傳送機(jī)械接收要處理的基體，并把該基體大體水平地轉(zhuǎn)移給所述自動(dòng)傳送機(jī)械。
23.按照權(quán)利要求21或22所述的設(shè)備，其特征在于所述支承部分具有能夠從從下方支承要處理基體的所述自動(dòng)傳送機(jī)械接收該基體，并把該基體轉(zhuǎn)移給所述自動(dòng)傳送機(jī)械的結(jié)構(gòu)。
24.按照權(quán)利要求1-23任一所述的設(shè)備，其特征在于還包括用于移動(dòng)所述負(fù)電極的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
25.按照權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其特征在于當(dāng)要處理的基體將由所述夾持部分夾住時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)從所述陽極化罐取出所述負(fù)電極，并且當(dāng)將對(duì)該基體進(jìn)行陽極化時(shí)，使所述負(fù)電極面對(duì)該基體。
26.按照權(quán)利要求1-25任一所述的設(shè)備，其特征在于還包括把電解液輸入所述陽極化罐的供給部分。
27.按照權(quán)利要求1-26任一所述的設(shè)備，其特征在于還包括從所述陽極化罐排放電解液的排放部分。
28.按照權(quán)利要求1-26任一所述的設(shè)備，其特征在于還包括用于在把電解液輸入所述陽極化罐，并且同時(shí)從所述陽極化罐排放該電解液的時(shí)候，循環(huán)電解液的循環(huán)系統(tǒng)。
29.按照權(quán)利要求26-28任一所述的設(shè)備，其特征在于還包括用于在基體被陽極化之后，把清洗液輸入所述陽極化罐中的供給部分。
30.按照權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其特征在于還包括從所述陽極化罐排放清洗液的排放部分。
31.按照權(quán)利要求1-30任一所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備可被用作用電解液充填所述陽極化罐，以便對(duì)基體進(jìn)行陽極化，并且隨后用清洗液充填所述陽極化罐，以便沖洗該基體的設(shè)備。
32.按照權(quán)利要求1-30任一所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備可被用作用電解液充填所述陽極化罐，以便對(duì)基體進(jìn)行陽極化，用清洗液充填所述陽極化罐，以便沖洗該基體，并且隨后干燥該基體的設(shè)備。
33.一種對(duì)基體進(jìn)行陽極化的陽極化設(shè)備，其特征在于包括陽極化罐；負(fù)電極；正電極；使用所述陽極化罐，把電解液加入所述負(fù)電極和基體之間的空間，以便通過在所述負(fù)電極和所述正電極之間施加一個(gè)電壓，對(duì)所述基體進(jìn)行陽極化的第一供給部分；和使用所述陽極化罐向基體提供清洗液，以便沖洗陽極化后的基體的第二供給部分。
34.按照權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其特征在于還包括用于旋轉(zhuǎn)所述陽極化罐中沖洗后的基體，以便干燥該基體的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
35.一種基體處理設(shè)備，其特征在于包括處理罐；和對(duì)所述處理罐中的基體進(jìn)行陽極化、沖洗和干燥中的至少兩個(gè)連續(xù)步驟的處理裝置。
36.按照權(quán)利要求35所述的設(shè)備，其特征在于在所述處理裝置在使基體大體保持水平狀態(tài)的同時(shí)，對(duì)基體進(jìn)行處理。
37.按照權(quán)利要求35或36所述的設(shè)備，其特征在于在只從下方支承該基體的時(shí)候，所述處理裝置對(duì)基體進(jìn)行處理。
38.按照權(quán)利要求35-37任一所述的設(shè)備，其特征在于還包括用于大體呈水平狀態(tài)從自動(dòng)傳送機(jī)械接收基體，處理該基體，并大體呈水平狀態(tài)把處理后的基體轉(zhuǎn)移給所述自動(dòng)傳送機(jī)械的基體操作裝置。
39.按照權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其特征在于所述基體操作裝置通過只從下方支承該基體來操縱該基體。
40.一種陽極化系統(tǒng)，其特征在于包括權(quán)利要求1-32任一所述的陽極化設(shè)備；用于把未處理的基體傳送給所述陽極化設(shè)備，從所述陽極化設(shè)備接收處理后的基體，并把處理后的基體傳送到預(yù)定位置的自動(dòng)傳送機(jī)械；和用于控制所述陽極化設(shè)備的陽極化操作和所述自動(dòng)傳送機(jī)械的基體傳送操作的控制部分。
41.一種陽極化系統(tǒng)，其特征在于包括權(quán)利要求1-32任一所述的陽極化設(shè)備；呈水平狀態(tài)從下方支承基體的同時(shí)，把未處理的基體傳送給所述陽極化設(shè)備，呈水平狀態(tài)從下方支承基體的同時(shí)，從所述陽極化設(shè)備接收陽極化后的基體，并把陽極化后的基體傳送到預(yù)定位置的自動(dòng)傳送機(jī)械；和用于控制所述陽極化設(shè)備的陽極化操作和所述自動(dòng)傳送機(jī)械的基體傳送操作的控制部分。
42.一種陽極化系統(tǒng)，其特征在于包括權(quán)利要求1-28任一所述的陽極化設(shè)備；沖洗和干燥陽極化后的基體的沖洗/干燥設(shè)備；把未處理的基體傳送給所述陽極化設(shè)備，從所述陽極化設(shè)備接收陽極化后的基體，把陽極化后的基體轉(zhuǎn)移給所述沖洗/干燥設(shè)備，從所述沖洗/干燥設(shè)備接收沖洗和干燥后的基體，并把沖洗和干燥后的基體傳送到預(yù)定位置的自動(dòng)傳送機(jī)械；和控制所述陽極化設(shè)備的陽極化操作，所述沖洗/干燥設(shè)備的沖洗/干燥操作和所述自動(dòng)傳送機(jī)械的基體傳送操作的控制部分。
43.一種基體處理方法，其特征在于包括大體水平夾持基體，使負(fù)電極面對(duì)基體的上表面，把正電極放置在基體的下方，用電解液充填基體和所述負(fù)電極之間空間的第一步驟；和在所述負(fù)電極和所述正電極之間施加一個(gè)電壓，對(duì)基體進(jìn)行陽極化，同時(shí)防止陽極化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體停留在所述負(fù)電極下方的第二步驟。
44.按照權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于具有用于防止氣體停留在其下方的結(jié)構(gòu)的負(fù)電極被用作所述負(fù)電極。
45.按照權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于具有用于防止氣體停留在其下方的排氣孔的負(fù)電極被用作所述負(fù)電極。
46.一種基體處理方法，其特征在于包括利用所述陽極化罐對(duì)基體進(jìn)行陽極化的第一步驟；及利用所述陽極化罐沖洗陽極化后的基體的第二步驟。
47.按照權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于還包括干燥所述陽極化罐中的沖洗后的基體的第三步驟。
48.一種基體制造方法，其特征在于包括下述步驟借助權(quán)利要求43-47任一所述的基體處理方法，在基體表面形成多孔層；在該多孔層上制備至少具有半導(dǎo)體層的第一基體；在半導(dǎo)體層的一側(cè)，使第二基體和第一基體的表面結(jié)合，以制備結(jié)合的基體疊層；和在多孔層把結(jié)合的基體疊層分離為兩個(gè)基體。
全文摘要
本發(fā)明將降低陽極化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的影響。要處理的硅基體(101)被水平夾住。負(fù)電極(129)被布置在硅基體(101)的上方,并使正電極(114)與硅基體(101)的下表面接觸。用HF溶液(132)充填負(fù)電極(129)和硅基體(101)之間的空間。負(fù)電極(129)具有許多排氣孔(130),以防止陽極化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體停留在負(fù)電極(129)的下方。
文檔編號(hào)H01L21/00GK1269601SQ00104669
公開日2000年10月11日 申請(qǐng)日期2000年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月25日
發(fā)明者松村聰, 山方憲二 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社