阳极氧化装置、阳极氧化方法 【技术领域】
本发明涉及以被处理基板作为阳极并进行电化学处理的阳极氧化装置及阳极氧化方法，特别涉及处理时适合于进行光照射的阳极氧化的阳极氧化装置及阳极氧化方法。
背景技术
对被处理基板进行电化学阳极氧化的处理，可被利用于各种情况。作为这样的阳极氧化之一，有对多晶硅层进行多孔化的处理。简言之，即，在表面形成有多晶硅层的被处理基板，通过导电体，由电源地正电位极通电且浸入到溶解于溶剂(例如乙醇)的氟酸溶液中。例如由铂制成的电极浸入到氟酸溶液中即药液中，由上述电源的负电位极通电。另外，利用灯向浸入到药液中的被处理基板的多晶硅层照射光。
由此，多晶硅层的一部分溶解至氟酸溶液中。因为该溶解出的痕迹形成为细孔，所以硅层进行了多孔化。另外，灯光的照射是为了在上述溶解、多孔化反应时，在多晶硅层上生成需要的空穴。仅供参考，在这样的阳极氧化中的多晶硅层的反应例如说明如下。
在此，e+是空穴，e-是电子。即，在该反应中，作为前提，空穴是必要的，仅是与电解研磨不同。
这样，在生成的多孔硅的微观水平的表面进一步形成硅氧化层时，成为适合作为高效率的电场放射型电子源的物质，例如，这在特开2000-164115号公报、特开2000-100316号公报等中有公开。利用这样的电场放射型电子源的多孔硅作为开辟新的平面型显示装置的实现途径而受到注目。
在上述这样的光照射是必要的阳极氧化处理中，阴极电极的位置必然地位于用于照射光的灯和被处理基板的被处理部之间。作为阴极电极的条件，首先，需要使阴极电极在位置方面与被处理部的全面没有遗漏地相对向，以便对被处理部均匀地产生作用。另外，在另一方面，也需要使灯发出的光通过被处理部。
因此，例如，使用具有与被处理部的平面展宽相同展宽的网格状电极。由此，阴极电极相对于被处理部的全面，在位置方面没有遗漏地存在，而且能使光从网格之间通过、并能使光到达被处理部。
但是，无论构成怎样的网格状电极，在被处理部上也发生网格状的电极影子。因此，若更细地看，被处理部上的光照射量在其面上不均匀，阳极氧化的均匀处理性受到一定限制。
【发明内容】
本发明就是考虑这种情况而完成的，因此，其目的在于提供一种阳极氧化装置及阳极氧化方法，在以被处理基板作为阳极、并进行电化学处理的阳极氧化装置及阳极氧化方法中，对被处理基板的被处理部的光照射均匀，由此在被处理基板面内能更均匀进行阳极氧化处理。
为了解决上述课题，本发明的阳极氧化装置的特征在于：具备：放射光的灯；设置于上述放射的光到达的位置上、可以保持被处理基板的被处理基板保持部；设置于上述放射的光到达上述保持的被处理基板的途中、具有用于使上述光通过的开口部并具有不透过上述光的导体部的阴极电极；使上述阴极电极、上述灯或上述被处理基板保持部的空间位置周期振动的振动机构(权利要求1)。
即，维持灯、阴极电极、保持被处理基板的被处理基板保持部的这三者的大概位置关系，使其中的至少一个的空间位置周期地振动。由此，阴极电极的影子在被处理基板上随时间的推移而分散。因此，在阳极氧化工序所需要的时间中的对被处理基板上的各部分的光照射量实现了时间积分地平均化、均匀化。因而，在被处理基板面内能使阳极氧化处理更均匀。
另外，使保持灯、阴极电极、保持被处理基板的被处理基板保持部的哪一个振动，可以在设计装置时根据成本或各部分的空间配置效率来决定。另外，这三者的配置关系除了上下方向以外，也包括为了从横方向照射光沿横方向配置的情况。而且，光对被处理基板的照射也可以是通过反射、折射等来实现的照射。另外，“周期的振动”意思是指在位移空间上的轨迹以从一定范围不外出的方式周期地运动，也包括一维、二维、三维的任一运动。
另外，本发明的阳极氧化装置的特征在于：具备：能保持被处理基板的被处理基板保持部；与上述保持的被处理基板相连接地设置、形成上部开放的处理槽的壁体；向上述处理槽供给处理液的处理液供给部；与上述保持的被处理基板相对向地设置、向上述保持的被处理基板放射光的灯组件；设置于上述保持的被处理基板和上述灯组件之间、且具有使光通过的开口部的阴极电极；使上述阴极电极相对于上述保持的被处理基板做相对振动的振动机构(权利要求2)。通过该构成，发挥与上述大约同样的作用和效果。
另外，作为本发明的优选实施方式，在权利要求1或2记载的阳极氧化装置中，上述振动机构使上述阴极电极、上述灯、上述灯组件或上述被处理基板保持部在与上述放射的光的放射方向近乎垂直的平面上振动(权利要求3)。在被处理基板上，产生的影子的位置随时间的推移而改变。
另外，作为本发明的优选实施方式，在权利要求1或2记载的阳极氧化装置中，上述振动机构使上述阴极电极、上述灯、上述灯组件或上述被处理基板保持部在与上述放射的光的放射方向近乎平行的平面上振动(权利要求4)。在被处理基板上，产生的影子的强弱图案随时间的推移而改变。
另外，作为本发明的优选实施方式，在权利要求3记载的阳极氧化装置中，上述振动是往复运动、圆运动或椭圆运动(权利要求5)。这是因为利用更单纯的机构来产生运动。
另外，作为本发明的优选实施方式，在权利要求4记载的阳极氧化装置中，上述振动是往复运动、圆运动或椭圆运动(权利要求6)。这也是因为利用更单纯的机构来发生运动。
另外，作为本发明的优选实施方式，在权利要求5记载的阳极氧化装置中，上述阴极电极是上述导体部具有交叉点的正方网格构造，上述圆运动是以上述交叉点间的正方距离的约一半的奇数倍为半径的上述阴极电极的圆运动(权利要求7)。考虑到交叉点的影子在被处理基板上最浓，设法使该影子通过运动尽可能不造成集中区域。即，若使圆运动的半径为交叉点间的正方距离的约一半的偶数倍时，交叉点通过该运动移动至邻近的交叉点，结局是造成交叉点的影子集中。
另外，作为周期振动的上述圆运动，若相对于阳极氧化工序所需要的时间以至少一周期结束的方式选择频率时，则该工序的光照射量大致平均化。因此，如果一周期的整数倍在阳极氧化工序所需要的时间内结束，就得到了平均化的效果，但若该整数很大时，刚好是整数的意味就相对地变小，与是实数倍的情况相比几乎没有变化。
另外，作为本发明的优选实施方式，在权利要求5记载的阳极氧化装置中，上述阴极电极是上述导体部具有交叉点的网格构造，上述往复运动是以上述交叉点间的对角距离的约一半的奇数倍为振幅、且成为上述对角距离方向的上述阴极电极的往复运动(权利要求8)。这也考虑到交叉点的影子在被处理基板上最浓，设法使该影子通过运动尽可能不造成集中点。
另外，作为周期振动的上述往复运动，若相对于阳极氧化工序所需要的时间以至少振幅方向的从最大到最小的半周期结束的方式选择频率时，则该工序的光照射量的大致平均化。因此，如果上述半周期的整数倍在阳极氧化工序所需要的时间内结束，就得到了平均化的效果，但若该整数很大时，刚好是整数的意味就相对地变小，与是实数倍的情况相比几乎没有变化。
另外，作为本发明的优选实施方式，在权利要求5记载的阳极氧化装置中，上述阴极电极是上述导体部具有交叉点的长方网格构造，上述椭圆运动是以上述交叉点间的长边距离的约一半的奇数倍为长径且以上述交叉点间的短边距离的约一半的奇数倍为短径的上述阴极电极的椭圆运动(权利要求9)。这也考虑到交叉点的影子在被处理基板上最浓，设法使该影子通过运动尽可能不造成集中点。
此时，作为周期振动的上述椭圆运动，若相对于阳极氧化工序所需要的时间至少一周期结束的方式选择频率时，则该工序的光照射量的大致平均化。因此，如果一周期的整数倍在阳极氧化工序所需要的时间内结束，就得到了平均化的效果，但若该整数很大时，刚好是整数的意味就相对地变小，与是实数倍的情况相比几乎没有变化。
另外，作为本发明的优选实施方式，在权利要求6记载的阳极氧化装置中，上述阴极电极是具有与上述放射的光的放射方向近乎平行的主面的板状体的集合(权利要求10)。通过在与光放射方向近乎平行的板状体的主面上，使角度变小并使光入射-反射，增加难以产生影子的效果。
另外，本发明的阳极氧化方法的特征在于：包括：在被处理基板保持部保持被处理基板的步骤；使上述保持的被处理基板的被处理部和阴极电极与药液接触的步骤；在与上述药液接触的上述被处理部和上述阴极电极之间进行电流驱动的步骤；利用灯向与上述药液接触的上述被处理部照射光的步骤；使与上述药液接触的上述阴极电极或在该状态中的上述被处理基板保持部或上述灯的空间位置周期振动的步骤。
另外，本发明的阳极氧化方法的特征在于：向接触处理液的被处理基板照射光，而且，使在与上述被处理基板相对向设置的灯组件和上述被处理基板之间配设的具有通过光的开口部的阴极电极相对于上述被处理基板做相对地振动。
即，维持灯、阴极电极、保持被处理基板的被处理基板保持部的这三者的大概位置关系，使其中的至少一个的空间位置周期地振动。由此，阴极电极的影子在被处理基板上随时间的推移而分散。因此，在阳极氧化工序所需要的时间中的对被处理基板上的各部分的光照射量实现了时间积分地平均化、均匀化。因此，在被处理基板面内能使阳极氧化处理更均匀。
另外，所谓“在与上述药液接触的上述被处理部和上述阴极电极之间进行电流驱动的步骤”和“利用灯向与上述药液接触的上述被处理部照射光的步骤”和“使与上述药液接触的上述阴极电极或在该状态中的上述被处理基板保持部或上述灯的空间位置周期振动的步骤”，作为顺序，未必象上述那样，莫如是进行的时间带可重叠的步骤。
若使上述阴极电极在与上述被处理基板的面平行的面内振动时，正如已叙述的那样，通过使产生的影子的位置在被处理基板上随时间的推移而改变，对被处理基板上的各部分的光照射量随时间的推移而平均化。
【附图说明】
图1是示意性地表示本发明的一实施方式的阳极氧化装置的正面图。
图2是图1中所示的阴极电极13的平面图。
图3是表示图1中所示的阴极电极振动机构19的主要部分的平面图。
图4是表示图1中所示的阴极电极13的其它例子的平面图。
图5是表示在将图4所示的阴极电极131适用于图1所示的阳极氧化装置的情况下可使用的阴极电极振动机构19的主要部分的平面图。
图6A、图6B是表示图1中所示的阴极电极13的其它例子的平面图(图6A)和正面图(图6B)。
图7是表示图1所示的阳极氧化装置的动作流程的流程图。
【具体实施方式】
根据本发明，维持灯、阴极电极、保持被处理基板的被处理基板保持部的这三者的大概位置关系，使其中的至少一个的空间位置周期地振动。由此，阴极电极的影子在被处理基板上随时间的推移而分散，因此，在阳极氧化工序所需要的时间中的对被处理基板上的各部分的光照射量实现了时间积分地平均化、均匀化。因此，在被处理基板面内能使阳极氧化处理更均匀。
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
图1是示意性地表示本发明的一个实施方式的阳极氧化装置的正面图。如该图所示，该阳极氧化装置具备：底座11、阴极电极13、壁部15、具有多个灯17的灯组件16、灯组件支持部件18、阴极电极振动机构19、阴极电极振动机构支持部件20。
在作为被处理基板保持部的底座11的上面，载置-保持有被处理基板12(上面是被处理部)，在底座11及被处理基板12的边缘上设置有围绕水平方向四周的壁部15。壁部15的该设置是在底座11上载置-保持被处理基板12之后，例如是从其上方使壁部15下降来进行。另外，阳极氧化处理时将被处理基板12作为底部，在壁部15内装满药液(处理液)14，因此壁部15和被处理基板12的接触部位设置有环状的密封部件(没有图示)。而且，在上述密封部件的四周外侧设置有用于阳极氧化处理时向被处理基板12的被处理部提供电力的导体(没有图示)。
通过将被处理基板12作为底部并在壁部15内装满药液14形成处理槽。对处理层的药液供给，例如，可通过在处理层内设置供给管(没有图示)或贯通壁部15的供给路(没有图示)等来进行。在处理槽内，以浸入到药液14内的方式且与被处理基板12相对向来设置阴极电极13。阴极电极13悬吊在阴极电极振动机构19上，而且，通过阴极电极振动机构19使之做水平面内的圆运动。后面叙述了阴极电极13的平面构成。
阴极电极振动机构19通过阴极电极振动机构支持部件20固定在壁部15上。后面叙述了阴极电极振动机构19内的主要构成。
隔着被处理基板12的阴极电极13设置有灯组件16，该照射光线通过阴极电极13的开口部约在垂直方向入射到被处理基板12上。灯组件16通过灯组件支持部件18固定在壁部15上。
另外，该实施方式如上述那样，是在载置-保持被处理基板12的底座11、阴极电极13、灯组件17的这三者之中，使阴极电极13振动的实施方式。由此，因灯组件16造成的阴极电极13的影子在被处理基板12上随时间的推移而分散。因此，在阳极氧化工序所需要的时间中的对被处理基板12上的各部分的光照射量实现了时间积分的平均化、均匀化。因而，在被处理基板面内能使阳极氧化处理更均匀。
图2是图1中所示的阴极电极13的平面图。如图2所示，该阴极电极由纵横间距都为a1的网格状构成，在纵横的各交叉点上存在交叉点13a，构成网格的各线材之间是使光通过的开口部。在此，例如，阴极电极13的材质是铂，间距a1为10mm左右，构成网格的线材的粗细为0.5mm左右。
图3是表示图1所示的阴极电极振动机构19的主要部分的平面图。如图3所示，该主要部分中包括振动板31、阴极电极连接部32、齿轮34、36、振动销35、37、同步齿型带38、齿轮39、电动机40。
通过电动机40齿轮39旋转，该旋转力通过同步齿型带38传到齿轮36。齿轮36被固定支持在旋转轴位置并旋转自如。齿轮36和振动销37是振动销37固定在齿轮36的偏心位置的关系，振动销37形成平面圆形并嵌在设置于振动板31的贯通孔中。振动销37相对于该贯通孔的孔面滑动自如。
另一方面，齿轮34和振动销35的关系与齿轮36和振动销37的关系一样，齿轮34被固定支持在旋转轴位置并旋转自如。振动销35嵌在设置于振动板31的其它贯通孔中。振动销35相对于该贯通孔的孔面滑动自如。齿轮34相对于该齿没有设置任何的力传动要素。
振动板31通过四个部位的阴极电极连接部32悬吊阴极电极13。
利用这样的构成，电动机40旋转时，齿轮39的旋转通过同步齿型带38使齿轮36旋转，振动销37做圆运动。由此振动板31被诱发某种运动，但由于存在振动销35的控制，所以伴随着齿轮34的旋转而旋转。因此，齿轮36和齿轮34同步旋转，结局是振动板31作圆运动。因而，振动板31上悬吊的阴极电极13也在水平面内作圆运动。
在此，设相对于齿轮34(36)旋转中心的振动销35(37)的偏心如图所示为(a1)/2时，阴极电极13的交叉点13a的位置以与邻近的交叉点的位置不重叠的方式进行圆运动。因此，考虑交叉点13a的影子在被处理基板12上最浓，可以设法使该影子通过运动尽可能不造成集中区域。出于同样考虑，也可以将上述偏心量设为(a1)/2的奇数倍。
在图2中，将阴极电极13的网格构造设为正方网格构造进行了说明，表示了与此相对应的图3所示的阴极电极振动机构19的主要部分构造，但在将阴极电极13的构造设为长方网格构造的情况下，在影子的分散效率这种意义上来说，阴极电极振动机构19的运动优选为椭圆运动。
因此，可以代替圆运动使图3中的振动板31做椭圆运动。作为用于其中的一个方法，例如考虑如下。首先，使齿轮36、34倾斜，以在平面图上看是椭圆的方式进行设置。该外观上的椭圆长轴为图3的左右方向(或上下方向)。齿轮36(34)和振动销37(35)的关系是，不固定，在振动销37(35)的根部，振动销37(35)旋转自如且倒角以自如的方式支持于齿轮侧面(不是齿面的面)。另外，在振动板31的贯通孔中设置控制功能，使得振动销37(35)嵌合于振动板31的角度保持垂直。
由此，因为振动销37(35)作椭圆运动，所以得到了振动板31的椭圆运动。因此，阴极电极13也做椭圆运动。另外，当然也可以利用使用偏心凸轮等的众所周知的椭圆运动机构。
阴极电极13的构造是长方网格构造，振动板31进行椭圆运动时，考虑交叉点13a的影子在被处理基板12上最浓，设法使该影子通过运动尽可能不造成集中区域，因此可以以交叉点间的长边距离的约一半的奇数倍作为长径而且以交叉点间的短边距离的约一半的奇数倍作为短径的方式使之做椭圆运动。其理由是，与若考虑与旁边的交叉点的距离则使之做圆运动的情况相同。
接着，参照图4来说明代替图2所示的阴极电极13而能在图1所示的阳极氧化装置中使用的阴极电极的其它的例子。图4是表示图1中所示的阴极电极13的其它的例子的平面图。图4所示的阴极电极131具有与图2所示的同样的正方网格构造(间距a2)，线材的设定角度倾斜为45度。
即使在该情况下，使用图3所示的阴极电极振动机构也能得到和图2所示的阴极电极13同样的效果。但是，图3所示的偏心量(a1)/2更优选为(a2)/2或其奇数倍。
另外，在图4所示的阴极电极131的情况下，即使阴极电极131不作圆运动而做直线往复运动(图上的上下方向或左右方向)，也可得到影子随时间的推移而分散的效果。这是因为，若沿这些方向作往复运动，避开各线材的长度方向而运动，线材的影子随时间的推移而移动。
图5是表示在将图4所示的阴极电极131适用于图1所示的阳极电极氧化装置中的情况下可使用的阴极电极振动机构19的主要部分的平面图。如图5所示，该主要部分中存在有：控制部件51、52；振动板53；连接节54；连接销55、56；电动机57；旋转轮58；阴极电极连接部32。
电动机57旋转时，与此连接的旋转轮58旋转，固定在旋转轮58上的连接销56旋转。使连接销56的旋转通过连接节54再通过连接销55传到振动板53，使振动板53做往复运动。即，振动板53通过控制部件5l、52控制在上下方向。由以上说明可知该机构是一种活塞-曲柄机构。
因为在振动板53上通过阴极电极连接部32悬吊有阴极电极131，所以通过振动板53的往复运动来完成阴极电极131的往复运动。
在此，连接销56的旋转轮58上的偏心，如图所示，若设为(a2)/2时，考虑到交叉点131a的影子在被处理基板12上最浓，设法使该影子通过运动尽可能不造成集中区域。即，阴极电极131的交叉点131a的位置以与邻近的交叉点的位置不重叠的方式进行往复运动。出于同样考虑，也可以将连接销56的旋转轮58上的偏心设为(a2)/2的奇数倍。
在以上的实施方式中，说明了使阴极电极13在与光照射方向相垂直的面内运动、在被处理基板12上产生的影子的位置随时间的推移而变化的情况，但使阴极电极13在与光照射方向近乎平行的面内进行运动的方法也是可以采用的方法。在该情况下，被处理基板12上产生的影子的强弱图案随时间的推移而变化。因而，与任何不使阴极电极13运动的情况相比，光照射量随时间的推移而平均化。
为了与此相对应，使阴极电极13、131在垂直方向上运动，可以设计为使图3、图5所示的阴极电极振动机构围绕水平轴旋转90度。还有，既可以使阴极电极13、131在与光照射方向近乎垂直的面内运动，而且也可以使之在与光照射方向近乎平行的面内运动。在该情况下，不将阴极电极振动机构19固定在壁部15上，可载置于使阴极电极振动机构19自身运动的其它振动机构上来实现。
接着，参照图6A、图6B来说明代替图2、图4所示的阴极电极13、131而在图1所示的阳极氧化装置中能使用的阴极电极的其它的例子。图6A、图6B表示图1中所示的阴极电极13的其它例子的平面图(图6A)及正面图(图6B)。
图6A、图6B所示的阴极电极132是板状体的集合，即，以使光沿与该两主面近乎平行方向通过的方式构成，各板状体之间是使光通过的开口部。在此，例如，阴极电极132的材质是铂，板状体之间的间距为10mm左右，板状体的高度为2mm左右，其厚度为0.05～0.1mm左右。
根据这样的阴极电极132，由于光线通过开口部本来就有如图6B所示的(即，在板状体的两主面上产生光的反射)倾向，所以难以产生阴极电极132的影子(再稍正确地说就是分散地产生影子)。使用这样的阴极电极132而且使阴极电极132在上下方向做往复运动或圆运动时，能使产生的影子随时间的推移而分散效果增大。
因而，在阳极氧化工序所需要的时间中的对被处理基板12上的各部分的光照射量实现了时间积分的平均化、均匀化。由此，在被处理基板面内能更均匀地进行阳极氧化处理。
再者，为了进行这样的阴极电极132的运动，可以在阴极电极振动机构19中设置如图3或图5所示那样的运动机构。这时，为了使阴极电极132的运动在垂直方向，围绕水平轴倾斜90度地设置。
接着，参照图7来说明图1所示的阳极电极氧化装置的一系列的动作。图7是表示图1所示的阳极氧化装置的动作流程的流程图。
首先，底座11和壁部15处于上下离间的状态，底座11上载置有被处理基板12并保持该载置状态(步骤71)。被处理基板12的被处理部朝上。为了载置于底座11上，也可以使用机器人(robot)等基板搬送机构。
接着，使壁部15下降并设置在底座11及被处理基板12的周围边缘上。这时，如已所述的那样，在被处理基板12的周围边缘和壁部15之间确立液体密封，而且在进行该液体密封的部位的外侧通过导体与被处理基板12的电极进行电接触。另外，通过将阴极电极振动机构19及灯组件16固定在壁体15上，相对于被处理基板12按规定设定这些位置。由此，形成处理槽(以上是步骤72)。
接着，在形成的处理槽中装满药液(步骤73)。由此，被处理基板12的被处理部和阴极电极13成为与药液接触的状态。药液例如是以乙醇为溶剂的氟酸溶液。为了向处理槽中导入药液，例如可以在壁部15上设置供给路，也可以从处理槽的上方插入供给管。
接着，一边利用阴极电极振动机构19使阴极电极13周期地振动，一边在被处理基板12上引起阳极氧化反应(步骤74)。因此，在与被处理基板12的电极相接触的导体和阴极电极13之间用电流源驱动，而且，利用灯组件16的灯17照射被处理基板12。该反应时间根据温度等条件为数秒钟。
接着，使阴极电极13的周期振动、与被处理基板12的电极相接触的导体和阴极电极13之间的电流源驱动、利用灯组件16的灯17对被处理基板12的照射全部停止，排出药液。药液的排出，例如既可以通过在壁部15上设置排出路来实现，也可以从处理槽的上方插入排出管并进行吸出来实现。因为药液具有强腐蚀性，所以之后要洗涤被处理基板12以及处理槽。这样的冼净可以通过将洗涤液在处理槽中反复供给和排出来进行(以上是步骤75)。通过以上的操作，可以完成被处理基板12的一系列的阳极氧化工序。
在以上的实施方式中，说明了使阴极电极13、131、132周期振动的实施方式，但代之或者除此以外，使灯组件16、底座11周期地振动，通过使影子分散的效果，也能提高在阳极氧化处理的被处理基板12面上的均匀性。
为了使灯组件16周期地振动，例如，可以在阴极电极振动机构19这样的机构上悬吊灯组件16。为了使底座11周期地振动，可以在放开对壁部15的灯组件支持部件18及阴极电极振动机构支持部件20的支持的基础上，将底座11、被处理基板12、壁部15形成为一体而周期地振动。为此，还可以在底座11下设置如阴极电极振动机构19这样的机构。
产业上的可利用性
本发明的阳极氧化装置，可以在制造用于生产显示装置的装置的产业中进行制造，并且，可以在显示装置的制造产业中使用。另外，本发明的阳极氧化方法可以在显示装置的制造产业中使用。因此，可利用于任何一个产业中。