JP2008147564A - 蒸気発生装置、処理システム、蒸気発生方法及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸気発生装置における蒸気発生量の安定化を図る。タンク筐体を覆うカバーなどの温度上昇を防止する。
【解決手段】液体を貯留する貯留空間６１と、貯留空間６１内の液体を加熱するヒータ６２を備え、貯留空間６１に補給される前の液体を、ヒータ６２から発生する熱によって昇温させる熱交換部７６を設けた。熱交換部７６は、貯留空間６１及びヒータ６１を備えるタンク筐体６０と、タンク筐体６０の外側を覆うカバー７５との間に設けた。また、熱交換部７６には、貯留空間６１及びヒータ６２を囲む熱交換流路を備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば半導体ウェハやＬＣＤ基板用ガラス等の被処理体を処理するために用いられる蒸気を発生させる装置と方法に関し、さらに、蒸気を用いて被処理体を処理する処理システム、蒸気発生方法を行わせる記録媒体に関する。

例えば半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）の表面に塗布されたレジストを剥離する処理工程として、処理容器内の処理空間に収納したウェハにオゾンガスと水蒸気の混合ガスを供給し、前記混合ガスによってレジストを酸化させることにより水溶性に変質させ、その後、純水により除去するものが知られている（特許文献１、２参照）。

かかる処理を行う処理システムには、ウェハに供給する水蒸気を発生させる水蒸気発生装置が備えられている。水蒸気発生装置は、水（純水）を貯留空間に貯留し、ヒータによって加熱して沸騰させることにより、水蒸気を発生させる構造になっている。

特開２００４−１３４５２５号公報 特開２００３−２２４１０２号公報

従来の水蒸気発生装置においては、水を貯留空間に補給する際、貯留空間において加熱されている高温の水に、まだ加熱されていない低温の水が混入させられることにより、貯留空間内の高温の水が冷却されてしまうので、加熱効率や気化効率を向上させることが難しかった。また、通常、水は貯留空間に対して継続的に補給されているのではなく、貯留空間において気化したことで減少した分の水を、貯留空間に対して断続的に補給するようになっているが、この場合、水を補給しているときの気化効率が、水の補給を停止させているときの気化効率よりも低下してしまう問題があった。即ち、水の補給を行っているときと停止させているときの水蒸気発生量にばらつきが生じ、ウェハに対する水蒸気の供給流量が不安定になり、ひいては、ウェハの処理効率が悪化し、ウェハの処理効果にばらつきが生じるおそれがあった。

さらに、従来の水蒸気発生装置においては、貯留空間とヒータを備えるタンク筐体の外部に、ヒータから発生する熱が放散し、例えばタンク筐体を保護するカバーなど、タンク筐体の外側に設けられている外部部材が高温になる問題があった。このような外部の温度上昇を防止するため、例えばタンク筐体の外側や、カバーの内側などに、断熱材等を設けることも考えられるが、そうすると装置コストが高くなるという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、蒸気発生量の安定化を図ることができる蒸気発生装置、処理システム、蒸気発生方法及び記録媒体を提供することを目的とする。さらに、タンク筐体を覆うカバーなど、貯留空間の外部の温度上昇を防止できる蒸気発生装置、処理システム、蒸気発生方法及び記録媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明によれば、被処理体に供給する蒸気を発生させる蒸気発生装置であって、液体を貯留する貯留空間と、前記貯留空間に液体を補給する液体補給路と、前記貯留空間内の液体を加熱するヒータと、前記貯留空間から蒸気を導出させる蒸気導出路とを備え、前記貯留空間に補給される前の液体を前記ヒータから発生する熱によって昇温させる熱交換部を設けたことを特徴とする、蒸気発生装置が提供される。

この蒸気発生装置においては、前記貯留空間及び前記ヒータを備えるタンク筐体と、前記タンク筐体の外側を覆うカバーとを設け、前記タンク筐体と前記カバーとの間に、前記熱交換部を設けるようにしても良い。また、前記熱交換部は、前記貯留空間及び前記ヒータを囲む螺旋状に形成された熱交換流路を備え、前記貯留空間に補給される前の液体を、該熱交換流路に通過させる構成にしても良い。

さらに、前記貯留空間内に所定の設定貯留量の液体があるか否かを検出する貯留量検出センサを設け、前記液体補給路を開閉する開閉弁と、前記貯留量検出センサの検出結果に基づいて前記液体の補給を制御する補給制御部を設けても良い。前記補給制御部は、前記貯留空間内の液体の貯留量が前記設定貯留量より少なくなると、前記開閉弁を開状態にし、前記開閉弁を開状態にしてから所定の開放時間が経過すると、前記開閉弁を閉状態にする制御を行うようにしても良い。

前記熱交換部に保持可能な液体の体積は、前記液体補給路から前記貯留空間に対して一回に補給される液体の体積以上の量にしても良い。また、前記貯留空間に整流板を備え、前記液体補給路の下流端は前記整流板の下方に開口させ、前記蒸気導出路の上流端を前記整流板の上方に開口させても良い。さらに、前記貯留空間内の圧力を調節する圧力調節機構を備えても良い。

また、本発明によれば、被処理体に蒸気を供給して処理する処理装置を備えた処理システムであって、上記のいずれかに記載の蒸気発生装置を備え、前記蒸気発生装置から蒸気を導出させる蒸気導出路の下流側を、前記処理装置に蒸気を供給させる処理側蒸気流路と、前記処理装置に蒸気を供給させない排出側蒸気流路に接続したことを特徴とする、処理システムが提供される。この処理システムにおいては、前記蒸気導出路を前記処理側蒸気流路に連通させる状態と前記蒸気導出路を前記排出側蒸気流路に連通させる状態とを切り替える切替弁を設けても良い。

さらに、本発明によれば、液体をタンク筐体の内部に設けた貯留空間に貯留し、前記タンク筐体に備えたヒータによって加熱することにより、被処理体に供給する蒸気を発生させる方法であって、前記貯留空間に液体を補給する前に、前記ヒータから発生する熱によって、前記液体を昇温させ、かつ、前記液体によって前記タンク筐体の外部を冷却させ、前記昇温された状態の液体を前記貯留空間に補給し、前記ヒータによって加熱することにより、前記貯留空間内において蒸気を発生させることを特徴とする、蒸気発生方法が提供される。

前記貯留空間に補給する前の液体は、前記タンク筐体の周囲において螺旋状に通過させても良い。

また、前記貯留空間内の液体の貯留量が所定の設定貯留量より少なくなると、前記貯留空間に対する液体の補給を開始させ、前記貯留空間に対する液体の補給を開始させてから所定の時間が経過すると、前記貯留空間に対する液体の補給を停止させるようにしても良い。

また、前記貯留空間に補給する前の液体を、前記タンク筐体の外部において静止させてから、前記貯留空間に補給させても良い。前記貯留空間に対して一回に補給される液体の体積以上の液体を、前記貯留空間の外部に静止させた状態で、前記ヒータから発生する熱によって昇温させるようにしても良い。また、前記ヒータの出力及び前記貯留空間内の圧力は一定にしても良い。

さらに、本発明によれば、蒸気発生装置を制御する蒸気発生装置制御コンピュータによって実行することが可能なプログラムが記録された記録媒体であって、
前記プログラムは、前記蒸気発生装置制御コンピュータによって実行されることにより、前記蒸気発生装置に、上記のいずれかに記載の蒸気発生方法を行わせるものであることを特徴とする、記録媒体が提供される。

本発明によれば、貯留空間内の液体を加熱するために設けられているヒータの熱を利用して、貯留空間に補給する前の液体を昇温させることにより、貯留空間において加熱されている高温の液体に低温の液体が混入することを防止できる。即ち、液体を補給した際に、貯留空間内の高温の液体が冷却されることを防止でき、これにより、貯留空間における液体の加熱効率や気化効率を安定させることができる。例えば液体が貯留空間に対して断続的に補給される場合であっても、液体を補給しているときの気化効率が、液体の補給を停止しているときの気化効率に対して低下することを防止できる。従って、被処理体に対する蒸気の供給流量が不安定になること、ひいては、被処理体の処理効率が悪化することや、被処理体に対する処理効果にばらつきが生じることを防止できる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、被処理体の一例としてのウェハに対して、ウェハの表面に塗布されたレジストを水溶化して剥離する処理を施す処理システム１に基づいて説明する。図１は、本実施の形態にかかる処理システム１の平面図である。図２は、その側面図である。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

この処理システム１は、ウェハＷにレジスト水溶化処理及び洗浄処理を施す処理部２と、処理部２に対してウェハＷを搬入出する搬入出部３を有しており、更に、処理システム１の各部に制御命令を与える制御コンピュータ１９を備えている。なお説明のため、図１、図２においては、水平面内において処理部２と搬入出部３の幅方向をＹ方向、処理部２と搬入出部３の並び方向（Ｙ方向と直交する方向）をＸ方向、鉛直方向をＺ方向と定義する。

搬入出部３は、複数枚、例えば２５枚の略円盤形状のウェハＷを所定の間隔で略水平に収容可能な容器（キャリアＣ）を載置するための載置台６が設けられたイン・アウトポート４と、載置台６に載置されたキャリアＣと処理部２との間でウェハＷの受け渡しを行うウェハ搬送装置７が備えられたウェハ搬送部５と、から構成されている。

ウェハＷはキャリアＣの一側面を通して搬入出され、キャリアＣの側面には開閉可能な蓋体が設けられている。また、ウェハＷを所定間隔で保持するための棚板が内壁に設けられており、ウェハＷを収容する２５個のスロットが形成されている。ウェハＷは表面（半導体デバイスを形成する面）が上面（ウェハＷを水平に保持した場合に上側となっている面）となっている状態で各スロットに１枚ずつ収容される。

イン・アウトポート４とウェハ搬送部５との間には、ウェハ搬入出口である複数の窓部８ａを備えた境界壁８が設けられている。キャリアＣは、蓋体を窓部８ａに合わせた状態で、載置台６上に載置される。

ウェハ搬送部５に配設されたウェハ搬送装置７は、Ｙ方向とＺ方向に移動可能であり、かつ、Ｚ方向を中心軸として回転自在に構成されている。また、ウェハ搬送装置７は、ウェハＷを把持する取出収納アーム１１を有し、この取出収納アーム１１はＸ方向にスライド自在となっている。こうして、ウェハ搬送装置７は、載置台６に載置された全てのキャリアＣの任意の高さのスロットに窓部８ａを通じてアクセスし、また、処理部２に配設された上下２台のウェハ受け渡しユニット１６、１７にアクセスして、イン・アウトポート４側から処理部２側へ、逆に処理部２側からイン・アウトポート４側へウェハＷを搬送することができるように構成されている。

処理部２は、搬送手段である主ウェハ搬送装置１８と、ウェハ搬送部５との間でウェハＷの受け渡しを行うためにウェハＷを一時的に載置する２つのウェハ受け渡しユニット１６、１７と、４台の洗浄ユニット１２、１３、１４、１５と、レジストを水溶化処理する６台の処理装置としての処理ユニット２３ａ〜２３ｆとを備えている。

また、処理部２には、処理ユニット２３ａ〜２３ｆに供給する処理流体としてのオゾンガスを発生させるオゾンガス発生装置４０および処理流体（蒸気）としての水蒸気を発生させる水蒸気発生装置４１を備える処理ガス発生ユニット２４と、洗浄ユニット１２、１３、１４、１５に送液する所定の処理液を貯蔵する薬液貯蔵ユニット２５とが配設されている。処理部２の天井部には、各ユニット及び主ウェハ搬送装置１８に、清浄な空気をダウンフローするためのファンフィルターユニット（ＦＦＵ）２６が配設されている。

上記主ウェハ搬送装置１８は、Ｘ方向とＺ方向に移動可能であり、かつ、Ｚ方向を中心軸として回転自在に構成されている。また、主ウェハ搬送装置１８は、ウェハＷを把持する搬送アーム１８ａを有し、この搬送アーム１８ａはＹ方向にスライド自在となっている。こうして、主ウェハ搬送装置１８は、上記ウェハ受け渡しユニット１６、１７と、洗浄ユニット１２〜１５、処理ユニット２３ａ〜２３ｆの全てのユニットにアクセス可能に配設されている。

各洗浄ユニット１２、１３、１４、１５は、処理ユニット２３ａ〜２３ｆにおいてレジスト水溶化処理が施されたウェハＷに対して、洗浄処理及び乾燥処理を施す。なお、洗浄ユニット１２、１３、１４、１５は、上下２段で各段に２台ずつ配設されている。なお、各洗浄ユニット１２、１３、１４、１５は概ね同様の構成を備えている。

一方、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆは、ウェハＷの表面に塗布されているレジストを水溶化する処理を行う。処理ユニット２３ａ〜２３ｆは、図２に示すように、上下方向に３段で各段に２台ずつ配設されている。左段には処理ユニット２３ａ、２３ｃ、２３ｅが上からこの順で配設され、右段には処理ユニット２３ｂ、２３ｄ、２３ｆが上からこの順で配設されている。なお、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆは概ね同様の構成を備えている。

また、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対する処理流体としてのオゾンガスおよび水蒸気を供給する配管系統は、いずれも同様の構成を備えている。そこで次に、処理ユニット２３ａを例として、その配管系統と構造について詳細に説明する。

図３は、処理ユニット２３ａの配管系統に関する概略構成図である。処理ユニット２３ａには、ウェハＷを収納する処理容器３０が備えられている。処理容器３０は、上面が開口した処理容器本体３１と、この処理容器本体３１の上面開口部を閉塞する蓋体３２とを備えている。即ち、蓋体３２によって処理容器本体３１の上面開口部を閉塞することにより、処理容器３０の内部に、ウェハＷが収納され処理が行われる処理空間３３が形成される構成になっている。処理容器３０（処理空間３３）には、前述した処理ガス発生ユニット２４内に設置されたオゾンガス発生装置４０及び蒸気発生装置としての水蒸気発生装置４１から、処理流体としてのオゾンガスおよび水蒸気が供給されるようになっている。

オゾンガス発生装置４０は、含酸素気体中で放電することによりオゾンガスを発生させる構造になっている。オゾンガス発生装置４０は、処理システム１が備える各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対して共通であり、オゾンガス発生装置４０に直接接続されたオゾン元流路４５には、それぞれの各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対応して設けられたオゾン主流路４６が、分岐するように接続されている。オゾン主流路４６には、ニードル弁４７と流量計４８が設けられており、オゾンガス発生装置４０で発生させたオゾンガスを、処理ユニット２３ａの処理容器３０に対して所望の流量で供給できるようになっている。

オゾン主流路４６の下流側は、切替弁５０を介して、処理容器３０にオゾンガスを供給する処理側オゾンガス流路５１と、処理容器３０を迂回させてオゾンガスを通すバイパス側オゾンガス流路５２に接続されている。バイパス側オゾンガス流路５２の下流側は、オゾンガスの逆流を防止する逆流防止オリフィス５３を介して、後述する主排出流路１７１に接続されている。

図４、図５、図６は、水蒸気発生装置４１の縦断面図をそれぞれ示している。図４、図５及び図６に示すように、水蒸気発生装置４１は、タンク筐体６０を備えており、タンク筐体６０には、液体としての水を貯留する貯留空間６１と、貯留空間６１内の水を加熱するヒータ６２が設けられている。また、タンク筐体６０には、外部から貯留空間６１に水（純水）を補給する液体補給路としての水補給路７１と、貯留空間６１から水蒸気を導出させる蒸気導出路としての水蒸気元流路７２が接続されている。さらに、水蒸気発生装置４１は、水補給路７１による液体の補給を制御する水蒸気発生装置制御コンピュータとしての補給制御部７３を備えている。即ち、補給制御部７３の制御により水補給路７１から補給された水を、ヒータ６２の加熱により沸騰させることで、水蒸気を発生させ、水蒸気元流路７２から導出させる構成になっている。また、タンク筐体６０には、貯留空間６１から水を排出させる排液路７４が接続されている。タンク筐体６０の外側は、水蒸気発生装置４１のカバー７５によって覆われている。タンク筐体６０とカバー７５との間には、カバー７５の加熱防止と貯留空間６１に補給する水の昇温を行う熱交換部としての熱交換器７６が設けられている。なお、この水蒸気発生装置４１は、貯留空間６１内の水を例えば毎分約４０ｃｍ^３で水蒸気に気化させる性能、即ち、水蒸気を約４０ｇ／ｍｉｎ程度の流量で連続的に導出させることが可能な性能を有している。

タンク筐体６０は、円環状の外周壁９１と内周壁９２からなる二重壁、及び、略方形の平板状をなす２枚の側壁９３、９４（ヒータプレート）によって構成されている。外周壁９１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等によって形成されている。内周壁９２は、耐熱性、耐腐食性を有し、金属汚染物質が発生するおそれのない材質（例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂等）によって形成されており、外周壁９１の内周面に沿って設けられている。側壁９３は、熱伝導率の良い材質、例えばアルミニウム等の金属によって形成されており、外周壁９１及び内周壁９２の一方の円形開口部を閉塞するように、略鉛直に設けられている。側壁９４も、熱伝導率の良い材質、例えばアルミニウム等の金属によって形成されており、また、外周壁９１及び内周壁９２の他方の円形開口部を閉塞するように、略鉛直に（側壁９３と略平行に）設けられている。各側壁９３、９４の内側面は、耐熱性、耐腐食性を有し、金属汚染物質が発生するおそれのない材質（例えば炭化シリコン（ＳｉＣ）等）によって形成された被覆層９３ａ、９４ａによってそれぞれ覆われている。そして、側壁９３の内側面（被覆層９３ａ）、側壁９４の内側面（被覆層９４ａ）、内周壁９２によって囲まれた空間、即ち、正面視において略円形をなす密閉空間が、貯留空間６１となっている。

側壁９３、９４には、ヒータ６２がそれぞれ内蔵されている。即ち、側壁９３、９４は、貯留空間６１内の水に熱を与えるヒータプレート（加熱板）として機能するように構成されている。ヒータ６２は、例えば略直棒状に形成されたカートリッジヒータ（電気ヒータ）であり、各側壁９３、９４にそれぞれ複数本ずつ（例えば５本ずつ）内蔵されており、各側壁９３、９４に沿って略水平に、上下にほぼ等間隔を空けて、互いに略平行に並べて内蔵されている。即ち、ヒータ６２は、貯留空間６１内の水を、貯留空間６１の外側から側壁９３、９４を介して間接的に加熱するように設けられている。

水補給路７１、水蒸気元流路７２、排液路７４は、外周壁９１と内周壁９２を貫通して、貯留空間６１に接続されている。水補給路７１の下流端は、貯留空間６１の下部に開口されている。排液路７４の上流端は、貯留空間６１の下端部に開口されている。水蒸気元流路７２の上流端は、貯留空間６１の上端部に開口されている。

また、貯留空間６１の下部には、図６に示すように、水補給路７１によって補給される水の流れを制御する２枚の整流板１１１、１１２が設けられている。水補給路７１の下流端と排液路７４の上流端は、整流板１１１、１１２よりも下方に開口されている。

整流板１１１は、貯留空間６１の下部を上下に仕切るように、略水平に設けられている。整流板１１１には、水を下方から上方に通過させる通過孔１１１ａが設けられている。この通過孔１１１ａは、水補給路７１の下流端が設けられている箇所に対して、正面視において貯留空間６１の中央部を中心として対向する側に設けられている。

整流板１１２は、整流板１１１よりも上方において、貯留空間６１の下部を上下に仕切るように、略水平に設けられている。整流板１１２にも、水を下方から上方に通過させる通過孔１１２ａが設けられている。この通過孔１１２ａは、下方の整流板１１１の通過孔１１１ａが設けられている箇所に対して、正面視において貯留空間６１の中央部を中心として対向する側に設けられている。

一方、貯留空間６１の上部には、図６に示すように、水蒸気元流路７２に水（ミスト）が流出することを防止する２枚の水流出防止板１１５、１１６が設けられている。水流出防止板１１５、１１６は、貯留空間６１に貯留される水の液面（後述する補給停止時液面高さＨ_Ｅ）よりも上方になるように設けられている。なお、水蒸気元流路７２の上流端は、水流出防止板１１５、１１６よりも上方（整流板１１１、１１２よりも上方）に開口されている。

水流出防止板１１５は、貯留空間６１の上部を上下に仕切るように、略水平に設けられている。水流出防止板１１５には、水蒸気を下方から上方に通過させる蒸気通過孔１１５ａが、側壁９３、９４に沿った方向において複数並べて設けられている。

水流出防止板１１６は、水流出防止板１１５の上方において、貯留空間６１の上部を上下に仕切るように、略水平に設けられている。水流出防止板１１６には、水蒸気を下方から上方に通過させる蒸気通過孔１１６ａが設けられている。この蒸気通過孔１１６ａは、水流出防止板１１６の中央部に設けられており、また、下方の蒸気通過孔１１５ａに対して上下に重ならない位置、かつ、水蒸気元流路７２の上流端の真下に設けられている。

なお、本実施形態においては、整流板１１２と水流出防止板１１５との間に挟まれた空間が、主貯留領域６１ａとなっており、水の液面（後述する補給開始時液面高さＨ_Ｓ、設定高さＨ_Ｏ、補給停止時液面高さＨ_Ｅ等）は、主貯留領域６１ａの上部に位置するように構成されている。即ち、貯留空間６１内の水は、主に主貯留領域６１ａにおいて沸騰させられ、主に主貯留領域６１ａの上部において、水蒸気が生成されるようになっている。整流板１１２の下方は、水補給路７１から補給（導入）される水を整流させる導入領域６１ｂ、水流出防止板１１５の上方は、水蒸気を整流させながら導出させる導出領域６１ｃとなっている。

また、図６に示すように、タンク筐体６０には、貯留空間６１に貯留されている水の水位を監視するための水位検出器１２０が設けられている。図示の例では、水位検出器１２０は、貯留空間６１に接続されている水位検出用配管１２１を備えており、水位検出用配管１２１には、水位検出用配管１２１内の所定の設定高さＨ_ｏに水が存在するか否かを検出する水位監視センサ１２２が設けられている。水位監視センサ１２２の下方には、所定の下限設定高さに水が存在するか否かを検出する下限水位センサ１２３が設けられている。水位監視センサ１２２の上方には、所定の上限設定高さ（例えば水流出防止板１１５と水流出防止板１１６の間）に水が存在するか否かを検出する上限水位センサ１２４が設けられている。

水位検出用配管１２１は、例えば略コの字状をなし、下端部は整流板１１１の下方において貯留空間６１（導入領域６１ｂ）に連通しており、上端部は水流出防止板１１５、１１６の間において貯留空間６１（導出領域６１ｃ）に連通している。即ち、貯留空間６１（主貯留領域６１ａ）内の液面の高さと、水位検出用配管１２１内の液面の高さが、互いに同じになるように構成されている。

水位監視センサ１２２は、例えば光センサであり、水位検出用配管１２１内の液面が設定高さＨ_Ｏより低い位置にある場合は、水の存在を検出しないが、設定高さＨ_Ｏ以上の高さにある場合は、水の存在を検出するような高さに設けられている。なお、水位検出用配管１２１内（貯留空間６１内）の液面が、この設定高さＨ_Ｏにあるときは、貯留空間６１内の水の貯留量は、所定の設定貯留量Ｖ_Ｏになっている。即ち、水位監視センサ１２２は、貯留空間６１に所定の設定貯留量Ｖ_Ｏの水があるか否かを検出する貯留量検出センサとして機能する。水位監視センサ１２２の検出結果は、補給制御部７３に送信されるようになっている。

下限水位センサ１２３、上限水位センサ１２４も、例えば水位監視センサ１２２と同様の構成を有する光センサである。例えば下限水位センサ１２３によって水が検出されなくなったときは、貯留量が異常に不足していると判断される。また、上限水位センサ１２４によって水が検出されたときは、液面が水流出防止板１１５を超えた高い位置にあり、貯留量が過剰であると判断される。このように、下限水位センサ１２３、上限水位センサ１２４の検出結果によって貯留量が不足あるいは過剰であると判断されるようなときは、水蒸気発生装置４１の異状と認識し、水蒸気発生装置４１の緊急停止（ヒータ６２の稼動停止、水の補給中止等）を行うようにしても良い。

水補給路７１は、熱交換器７６において螺旋状に形成された螺旋状配管１３０の内部流路（熱交換流路）、螺旋状配管１３０の上流側端部（下端部）に接続された上流側配管１３１の内部流路、螺旋状配管１３０の下流側端部（上端部）に接続された下流側配管１３２の内部流路によって構成されている。

上流側配管１３１の上流側（水補給路７１の上流端）は、カバー７５の外部において、水補給路７１の開閉を行う開閉弁１３６を介して、水（純水）を供給する液体供給源としての純水供給源１３５に接続されている。開閉弁１３６の開閉は、補給制御部７３から送信される制御信号によって制御される。上流側配管１３１の下流側は、カバー７５の内部において、螺旋状配管１３０の下端部に連結されている。

螺旋状配管１３０は、例えば一定の内径及び外径を有する円管を、タンク筐体６０とカバー７５との間において、タンク筐体６０の周囲を囲むように、螺旋状に配設したものである。螺旋状配管１３０の内部流路は、ヒータ６２から発生する熱によって水補給路７１内の水が加熱される熱交換流路となっている。

図示の例では、螺旋状配管１３０（熱交換流路）は、後述する熱交換部プレート１４１、１４２の間に挟まれた状態で保持されており、下方からみて左回転方向に向かうに従い次第に上昇する向き（左ねじ方向）に複数回（例えば７〜８回程度）巻回されている。さらに、貯留空間６１の下端部やヒータ６２が設けられている位置よりも低い高さから、貯留空間６１の上端部やヒータ６２が設けられている位置よりも高い高さまで、即ち、貯留空間６１全体と総てのヒータ６２全体を囲むように設けられている。

また、この螺旋状配管１３０の内部流路（熱交換流路）の体積、即ち、熱交換器７６に保持可能な水の体積（保持体積Ｖ_ｈ）は、後述する一回分の補給体積Ｖ_Ｉ（水補給路７１から貯留空間６１に対して一回の補給において補給される水の体積）以上になるようにしても良い（Ｖ_Ｉ≦Ｖ_ｈ）。そうすれば、螺旋状配管１３０内の水をより確実に昇温できるようになる。本実施の形態では、熱交換器７６の保持体積Ｖ_ｈと一回分の補給体積Ｖ_Ｉは、互いにほぼ等しく、それぞれ約２０ｃｍ^３程度である（Ｖ_Ｉ＝Ｖ_ｈ＝２０ｃｍ^３）。

下流側配管１３２も、カバー７５の内部（タンク筐体６０とカバー７５との間）に配設されている。下流側配管１３２は、上流側が螺旋状配管１３０の上端部に連結されており、螺旋状配管１３０の外側に隣り合う位置において、螺旋状配管１３０の上端部から略鉛直に垂下され、その下流側は、貯留空間６１の下部に対して接続されている。

なお、本実施形態においては、前述した開閉弁１３６を開状態にしたときに水補給路７１を通過する水の流量、即ち、貯留空間６１に対する水の補給流量は、一定の値になるように設定されている。さらに、かかる水の補給流量は、貯留空間６１における水の蒸発速度（例えば約４０ｃｍ^３／ｍｉｎ）よりも速い速度、例えば約５０ｃｍ^３／ｍｉｎ程度に設定されている。かかる補給流量で水を補給することにより、補給時に水が蒸発し続けていても、貯留空間６１内の水の貯留量を増加させることができる。

水蒸気元流路７２は、後述するように、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆの処理容器３０に対して、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対応する水蒸気主流路１５１、切替弁１６５、処理側水蒸気流路１６６を介して接続されており、かつ、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対応するバイパス側水蒸気流路１６７に対して、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対応する水蒸気主流路１５１、切替弁１６５を介して接続されている（図３参照）。また、水蒸気元流路７２には、後述する圧力調節機構１５２、配管保温ヒータ１５８等が設けられている。

補給制御部７３は、前述した水位監視センサ１２２の検出結果より、貯留空間６１内の液面高さが設定高さＨ_Ｏ以上あるか否か（貯留空間６１内の水の貯留量が設定貯留量Ｖ_Ｏ以上あるか否か）を監視する。また、水位監視センサ１２２の検出結果に基づいて、水補給路７１に設けられている開閉弁１３６に対して、制御信号を送信することで、開閉弁１３６の開閉動作、即ち、水の補給を制御するようになっている。

なお、本実施形態においては、補給制御部７３はシーケンサ（ＰＬＣ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）であり、シーケンス制御により水の補給を制御する。即ち、例えば水位監視センサ１２２が水を検出しなくなった場合（貯留空間６１内の貯留量が設定貯留量Ｖ_Ｏより少なくなった場合）に、水位監視センサ１２２が水を検出しなくなってから、補給制御部７３に内蔵されているタイマにおいて設定された一定時間（例えば１０秒〜２０秒程度）が経過すると、開閉弁１３６を閉状態から開状態に切り替えるように設定されている。そして、補給制御部７３の制御により開閉弁１３６を開状態にしてから、予め設定された所定の開放時間（補給時間）が経過すると、開閉弁１３６を開状態から閉状態に切り替えるように設定されている。

また、開閉弁１３６が閉状態から開状態に切り替えられるとき（水補給路７１による水の補給が開始されるとき）の補給開始時液面高さＨ_Ｓ（図６参照）は、設定高さＨ_Ｏより下方、かつ、下限設定高さ（下限水位センサ１２３）よりも上方に位置するように設定されている。開閉弁１３６が開状態から閉状態に切り替えられるとき（水補給路７１による水の補給が停止されるとき）の補給停止時液面高さＨ_Ｅは、設定高さＨ_Ｏより上方、かつ、上限設定高さ（上限水位センサ１２４）や水流出防止板１１５よりも下方に位置するように設定されている。

また、前述したように、熱交換器７６の保持体積Ｖ_ｈは、一回分の補給体積Ｖ_Ｉとほぼ同じ量になっているので、熱交換器７６内の水は、一回の補給ごとに入れ替えられるように構成されている。即ち、補給制御部７３は、水補給路７１内の水を、熱交換器７６において必ず一回は静止させた後、貯留空間６１に補給させるように制御する構成となっている。なお、貯留空間６１に補給されるときの水の温度を、所定の設定温度（本実施形態では約９０℃以上）に調整するためには、熱交換器７６の保持体積Ｖ_ｈ、ヒータ６２からの放熱量、熱交換器７６に水が静止（滞留）させられる静止時間（即ち、水の補給を停止させる補給停止時間、本実施形態では約３０秒）の関係を設定することにより、熱交換器７６内の水に所定の熱量が与えられるようにすれば良い。因みに、保持体積Ｖ_ｈを補給体積Ｖ_Ｉよりも多くすると（Ｖ_Ｉ＜Ｖ_ｈの場合は）、水を更に長時間加熱できる。即ち、熱交換流路の上流側において静止状態で昇温した水を、熱交換流路の下流側において再び静止させ、さらに昇温させることができる。

前述のように、補給制御部７３は例えば公知のシーケンサ（ＰＬＣ）であり、ＣＰＵ（中央演算装置）を備えた演算部７３ａと、演算部７３ａに接続された入出力部７３ｂと、水蒸気発生装置４１を制御する制御ソフトウェアを格納した記録媒体７３ｃと、を有する。この記録媒体７３ｃには、補給制御部７３によって実行されることにより水蒸気発生装置４１に水の補給、ひいては後述する水蒸気発生方法を行わせる制御ソフトウェア（プログラム）が記録されている。本実施の形態では、補給制御部７３は、該制御ソフトウェアを実行することにより、水蒸気発生装置４１の機能要素としての開閉弁１３６を制御する。

なお、補給制御部７３はシーケンサには限定されず、実行するソフトウェアに依存して任意の機能を実現する他の汎用コンピュータであっても良い。補給制御部７３の記録媒体７３ｃは、補給制御部７３に固定的に設けられるもの、あるいは、補給制御部７３に設けられた図示しない読み取り装置に着脱自在に装着されて該読み取り装置により読み取り可能なものであっても良い。また、記録媒体７３ｃは、例えばハードディスクドライブでも良いが、ＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ−ＲＯＭのような、リムーバブルディスクであっても良く、さらに、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）又はＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）のいずれの形式のものであっても良い。また、カセット式のＲＯＭのようなものであっても良い。要するに、コンピュータの技術分野において知られている任意のものを、補給制御部７３の記録媒体７３ｃとして用いることが可能である。なお、補給制御部７３（水蒸気発生装置制御コンピュータ）の機能、記録媒体７３ｃの機能等は、水蒸気発生装置４１専用の制御手段ではなく、他の装置の制御も行う制御手段、例えば制御コンピュータ１９等に備えても良い。

図６に示すように、排液路７４には、カバー７５の外側において、排液路７４を開閉する開閉弁１３８が設けられている。

カバー７５は、タンク筐体６０及び熱交換器７６を支持及び保護している外部部材であり、タンク筐体６０及び熱交換器７６の外側に設けられている。図示の例では、カバー７５は、側壁９３、９４に対して略平行な側壁を有する略直方体状の箱状に形成されている。このカバー７５の内部に、タンク筐体６０と熱交換器７６が収納されている。即ち、カバー７５は、タンク筐体６０と熱交換器７６の周囲全体を囲むように形成されている。また、略密閉構造になっており、カバー７５内の雰囲気がカバー７５の外部（蒸気発生装置４１の外部）に漏れることを防止するように構成されている。

熱交換器７６は、前述した螺旋状配管１３０（タンク筐体６０（貯留空間６１及びヒータ６２）を囲む螺旋状に形成された熱交換流路）と、螺旋状配管１３０を覆う熱交換部プレート１４１、１４２を備えている。内側の熱交換部プレート１４１は、側面視において略コの字状をなし、螺旋状配管１３０の内側（タンク筐体６０の側壁９３と螺旋状配管１３０の間、及び、タンク筐体６０の側壁９４と螺旋状配管１３０の間）に沿って略鉛直に、また、タンク筐体６０の上方を覆うように設けられている。外側の熱交換部プレート１４２は、側面視において略コの字状をなし、螺旋状配管１３０の外側に沿って、熱交換部プレート１４１と略平行に、また、熱交換部プレート１４１の上方を覆うように設けられている。即ち、螺旋状配管１３０内の水は、螺旋状配管１３０の管体、熱交換部プレート１４１、１４２を介して、熱交換器７６の周囲の雰囲気と間接的に接触し、熱交換するようになっている。これにより、螺旋状配管１３０内の水を昇温させ、また、タンク筐体６０の周囲の雰囲気（カバー７５の内側）を冷却するようになっている。

なお、熱交換部プレート１４１、１４２が設けられていなくても、螺旋状配管１３０内の水を熱交換器７６の周囲の雰囲気と熱交換させることは可能であるが、熱交換部プレート１４１、１４２によってタンク筐体６０の外側を覆うことにより、タンク筐体６０から発生する熱が熱交換器７６の外側に拡散することを、より効果的に抑制できる。即ち、熱交換部プレート１４１、１４２（遮蔽物）によってタンク筐体６０とカバー７５との間を遮蔽することにより、カバー７５の温度上昇を、より効果的に抑制できる。

上記のような構成を有する水蒸気発生装置４１は、図３に示すように、処理システム１が備える各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対して共通であり、水蒸気発生装置４１（貯留空間６１）に直接接続された蒸気導出路としての水蒸気元流路７２には、それぞれの各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対応して設けられた水蒸気主流路１５１が、分岐するように接続されている。

図３に示すように、水蒸気元流路７２には、水蒸気元流路７２内と水蒸気発生装置４１内（貯留空間６１）の蒸気の圧力を一定に調節する圧力調節機構１５２が設けられている。圧力調節機構１５２は、水蒸気元流路７２の途中に接続された逃がし路１５３、逃がし路１５３に介設された圧力スイッチ１５４とリリーフ弁１５５とを備えている。即ち、水蒸気元流路７２（貯留空間６１）の圧力が、圧力スイッチ１５４において設定された設定圧力値を超えた場合は、水蒸気元流路７２内の水蒸気の一部が、逃がし路１５３を通じて外部に排出されるようになっている。これにより、水蒸気元流路７２内と貯留空間６１内の水蒸気圧が、常に一定の設定圧力値に保たれるように構成されている。

また、水蒸気元流路７２には、配管保温ヒータ１５８が装着してあり、例えば１１０℃〜１２０℃程度に保温されている。これにより、水蒸気元流路７２内における水蒸気の温度低下が防止されている。

水蒸気元流路７２から分岐して設けられた水蒸気主流路１５１には、オリフィス１６１とニードル弁１６２が設けられている。これらオリフィス１６１とニードル弁１６２は、水蒸気発生装置４１で発生させた水蒸気を、処理ユニット２３ａの処理容器３０に対して所望の流量で供給させるための流量調節機構として機能する。

処理ユニット２３ａに対応して設けられた水蒸気主流路１５１の下流側は、蒸気供給切替弁としての切替弁１６５を介して、処理ユニット２３ａの処理容器３０に水蒸気を供給する処理側蒸気流路としての処理側水蒸気流路１６６と、処理ユニット２３ａの処理容器３０に水蒸気を供給せずに処理容器３０を迂回させて排出させる排出側蒸気流路としてのバイパス側水蒸気流路１６７に接続されている。

切替弁１６５は三方弁であり、水蒸気元流路７２を処理ユニット２３ａに対応する水蒸気主流路１５１を介して処理側水蒸気流路１６６に連通させる状態と、水蒸気元流路７２を処理ユニット２３ａに対応する水蒸気主流路１５１を介してバイパス側水蒸気流路１６７に連通させる状態とを切り替えることが可能な構成になっている。

処理容器３０から処理流体を排出させる主排出流路１７１には、図３に示すように、切替弁１７２、圧力スイッチ１７３、逆流防止オリフィス１７４、エアオペ弁１７５およびリリーフ弁１７６が順に設けられている。主排出流路１７１の下流端は、オゾンキラーなどを備えた排ガス処理装置１７７に接続されている。また、主排出流路１７１において、逆流防止オリフィス１７４とエアオペ弁１７５との間に、上述したバイパス側オゾンガス流路５２と、上述したバイパス側水蒸気流路１６７の下流側とが接続されている。

加えて、この実施の形態では、処理側オゾンガス流路５１の途中にＮ_２ガス供給流路１８１が接続してある。このＮ_２ガス供給流路１８１は、処理システム１外のＮ_２供給源よりＮ_２ガスを供給するＮ_２ガス元流路１８２から分岐して設けられている。また、Ｎ_２ガス供給流路１８１には、Ｎ_２ガスの供給を制御するエアオペ弁１８３が設けられている。また、主排出流路１７１に設けられた切替弁１７２には、Ｎ_２ガス排出流路１８５が接続してある。

なお、以上では代表して処理ユニット２３ａを例として説明したが、他の処理ユニット２３ｂ〜２３ｆも同様の構成を備えている。

処理システム１の各機能要素は、処理システム１全体の動作を自動制御する制御コンピュータ１９（図１参照）に、信号ライン等を介して接続されている。ここで、機能要素とは、例えば前述した搬入出部３に設けられたウェハ搬送装置７、窓部開閉機構１０、処理部２に設けられた主ウェハ搬送装置１８、４台の洗浄ユニット１２、１３、１４、１５、処理ガス発生ユニット２４が備えるオゾンガス発生装置４０および水蒸気発生装置４１、薬液貯蔵ユニット２５、更には、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆ、切替弁５０、１６５、１７２等の、所定のプロセス条件を実現するために動作する総ての要素を意味している。制御コンピュータ１９は、典型的には、実行するソフトウェアに依存して任意の機能を実現することができる汎用コンピュータである。

次に、上記のように構成された処理システム１におけるウェハＷの処理時に水蒸気発生装置４１おいて行われる水蒸気発生方法について説明する。水蒸気発生装置４１においては、水補給路７１によって補給された水が、タンク筐体６０の貯留空間６１に、所定範囲内の貯留量で貯留されている。また、ヒータ６２は一定の出力で稼動しており、ヒータ６２の発熱により、タンク筐体６０の側壁９３、９４がそれぞれ昇温させられる。即ち、ヒータ６２の発熱が、側壁９３、９４を介して貯留空間６１内の水に伝達し、これにより、貯留空間６１内の水が加熱及び気化させられ、水蒸気が生成される。

貯留空間６１（主貯留領域６１ａ）内に生成された水蒸気は、水流出防止板１１５の下方から、蒸気通過孔１１５ａを通じて、水流出防止板１１５と水流出防止板１１６の間の隙間に上昇し、さらに、蒸気通過孔１１６ａを通じて、水流出防止板１１６の上方に向かい、水蒸気元流路７２の上流端に流入する。こうして、主貯留領域６１ａの水蒸気は、導出領域６１ｃにおいて水流出防止板１１５、１１６によって整流されながら、貯留空間６１から導出される。一方、貯留空間６１内の沸騰状態の水は、ミスト状に飛散しても、水流出防止板１１５、１１６によって邪魔されることで、導出領域６１ｃに上昇しないように、即ち、水蒸気元流路７２の上流端に流入しないようになっている。従って、十分に気化された水蒸気のみを、円滑に導出させることができる。

水蒸気発生装置４１からは、水蒸気が例えば約４０ｃｍ^３／ｍｉｎ程度の流量で導出される。また、水蒸気元流路７２内の水蒸気は、圧力調節機構１５２の作用によって、一定の水蒸気圧（例えば約８０ｋＰａ〜９０ｋＰａ程度）に保たれる。さらに、配管保温ヒータ１５８によって保温されながら、水蒸気元流路７２内を通過し、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対応する水蒸気主流路１５１に流入する。各水蒸気主流路１５１に供給された水蒸気は、各切替弁１６５の切り替えにより、処理側水蒸気流路１６６、バイパス側水蒸気流路１６７のいずれかに導入される。処理側水蒸気流路１６６に導入された水蒸気は、処理容器３０に供給される。処理容器３０においては、処理側オゾンガス流路５１によって供給されたオゾンガスと処理側水蒸気流路１６６によって供給された水蒸気との混合ガスによって、処理容器３０内のウェハＷに対してレジスト水溶化処理、即ち、ウェハＷの表面に塗布されたレジストを酸化させる処理が行われる。一方、バイパス側水蒸気流路１６７に導入された水蒸気は、処理容器３０には供給されず、主排出流路１７１を通じて排出させられる。

このように水蒸気発生装置４１おいて水蒸気が生成及び導出され、かつ、水補給路７１からの水の補給が停止させられている間は、貯留空間６１内の水の貯留量は、水が蒸発することにより、次第に減少していく。そして、貯留空間６１内の貯留量が設定貯留量Ｖ_Ｏより少なくなり、液面が設定高さＨ_Ｏより低くなると、水位検出用配管１２１に設けられている水位監視センサ１２２において、水の存在が検出されなくなる。すると、補給制御部７３は、水補給路７１に設けられている開閉弁１３６を、閉状態から開状態にする制御を行う。これにより、水補給路７１が連通させられ、水の補給が開始される。即ち、純水供給源１３５から供給された水が、例えば約５０ｃｍ^３／ｍｉｎ程度の補給流量で水補給路７１内を流れ、貯留空間６１内に補給される。そして、所定の開放時間が経過すると、補給制御部７３の制御により、開閉弁１３６が開状態から閉状態に戻される。これにより、水補給路７１が再び遮断され、水の補給が停止される。

このように、一回の補給により（水の補給開始からその直後の補給停止までの間に連続的に）補給される水の補給体積Ｖ_Ｉは、約２０ｃｍ^３程度である。従って、貯留空間６１内の貯留量は、一回の補給により約２０ｃｍ^３程度増加させられ、貯留空間６１内の水の液面高さは、補給開始時液面高さＨ_Ｓから補給停止時液面高さＨ_Ｅに上昇させられる。

そして、開閉弁１３６が閉状態にされ、水の補給が停止させられると、貯留空間６１内の水の貯留量が、再び次第に減少していき、設定高さＨ_Ｏより低くなると、上記と同様にして、補給制御部７３の制御により、水の補給が再開される。

以上のようにして、水蒸気発生装置４１においては、補給制御部７３の制御により、水位監視センサ１２２の検出結果に応じて、開閉弁１３６の開閉（水の補給開始と補給停止）が交互に繰り返される。つまり、貯留空間６１内の貯留量が設定貯留量Ｖ_ｏより少なくなる都度、開閉弁１３６が開状態にされ、水の補給が開始され、補給体積Ｖ_Ｉの水が補充される。また、貯留空間６１内の貯留量が設定貯留量Ｖ_ｏより多くなると、開閉弁１３６が閉状態にされ、水の補給が停止される。このような貯留空間６１に対する水の補給が、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆにおいて処理が行われている間、断続的に複数回行われる。

上記のように水補給路７１から貯留空間６１に補給される水は、熱交換器７６において予め昇温されており、常温よりも高い温度になっている。そのため、貯留空間６１内において加熱されている水の温度と、水補給路７１から補給される水の温度との温度差は、常温の水を補給する場合よりも小さくなっている。

即ち、水は純水供給源１３５からほぼ常温で供給され、上流側配管１３１の内部流路を通過した後、上流側配管１３１から螺旋状配管１３０の下端部に流入する。そして、螺旋状配管１３０において、タンク筐体６０の周囲を螺旋状に周回しながら、下方から上方に向かう。このとき、タンク筐体６０は、ヒータ６２の発熱によって加熱されており、熱交換器７６の熱交換部プレート１４１の内側（タンク筐体６０の周囲）に存在する雰囲気は、タンク筐体６０の熱により、高温状態になっている。この熱交換部プレート１４１の内側に存在する高温の雰囲気と、螺旋状配管１３０内の低温の水が、螺旋状配管１３０の管体及び熱交換部プレート１４１を介して、互いに熱交換する。すると、螺旋状配管１３０の管体、熱交換部プレート１４１、及び、熱交換部プレート１４１の内側の雰囲気（タンク筐体６０の外部）は、螺旋状配管１３０内の水によって熱が奪われることにより冷却される。一方、螺旋状配管１３０内の水は、螺旋状配管１３０の管体、熱交換部プレート１４１、及び、熱交換部プレート１４１の内側の雰囲気から熱が与えられることにより、加熱される。即ち、ヒータ６２から発生する熱によって水が昇温される。

こうして、水補給路７１内の水は、螺旋状配管１３０内において昇温されながら螺旋状に通過（上昇）した後、下流側配管１３２に流入して下降する。そして、常温に対して高温になっている状態（例えば約９０℃以上）で、貯留空間６１の下部に導入される。そして、貯留空間６１において、ヒータ６２の発熱によってさらに加熱されることにより沸点に達し、蒸発するようになっている。

以上のように、水蒸気発生装置４１においては、純水供給源１３５から供給される水を、貯留空間６１に補給する前に、熱交換器７５（タンク筐体６０とカバー７５との間）に供給し、ヒータ６２から発生する熱を利用して予め加熱することにより、貯留空間６１に既に貯留されている水の温度に近づけた状態（貯留空間６１内の水の気化に影響を与えない温度にした状態）で、貯留空間６１に補給するようになっている。そのため、貯留空間６１内の高温の水に低温の水が混入することを防止できる。従って、貯留空間６１内の熱量が損失すること、即ち、貯留空間６１内の高温の水が低温の水によって冷却されることを防止できる。そのため、ヒータ６２の熱を効率的に利用することができ、水の加熱効率を向上させることができる。また、貯留空間６１内の気化が水の補給によって妨げられること、即ち、貯留空間６１に水を補給しているときの気化効率が、水の補給を停止させているときの気化効率に対して大幅に低下することを防止できる。従って、水蒸気発生量にばらつきが生じることを防止でき、水蒸気元流路７２によって導出される水蒸気の流量や、各水蒸気主流路１５１に供給される水蒸気の供給流量を、貯留空間６１に水が補給されているか否かに関わらず、ほぼ一定に安定させることができる。

特に、熱交換器７６においては、貯留空間６１に補給する前の水を、ヒータ６２の熱を利用して加熱できるため、貯留空間６１に補給する前の水を加熱するための加熱手段をヒータ６２の他に別途設ける必要がない。従って、装置コストの低減、装置のコンパクト化を図ることができる。また、ヒータ６２の廃熱（即ち、貯留空間６１内の水に与えられずタンク筐体６０の外側に放散してしまった熱量）を、熱交換器７６内の水によって回収することで、貯留空間６１内の水に与えることができる。こうして、ヒータ６２の廃熱を有効利用することにより、加熱効率をさらに向上させることができる。

また、ヒータ６２の熱が熱交換器７６において水の加熱に利用されることにより、熱交換器７６の周辺の温度を冷却することができ、これにより、カバー７５等の外部部材が加熱されることを抑制できる。そのため、カバー７５等に高価な断熱材を設けなくても良い。従って、装置コストの低減を図りながらも、カバー７５等の外部部材の温度上昇を抑制できる。また、水を熱交換器７６から貯留空間６１に送り出すことで、熱交換器７６の熱を貯留空間６１に回収するとともに、新たな低温の水を上流側配管１３１から熱交換器７６に供給できる。即ち、熱交換器７６の水を、冷却効果の高い新たな低温の冷却水に入れ替えることにより、タンク筐体６０周辺の雰囲気や熱交換器７６を再び効率的に冷却できる。従って、水蒸気発生装置４１を長時間稼動させても、高い冷却効果を維持することができ、カバー７５の温度上昇を効果的に防止し続けることができる。

特に、この水蒸気発生装置４１においては、各回に補給される水の補給体積Ｖ_Ｉが、それぞれ熱交換器７６の保持体積Ｖ_ｈ（タンク筐体６０の外部において静止させられヒータ６２の熱によって昇温させられる水の体積）と等しくなるように設定されているので、純水供給源１３５から供給された水の流れは、熱交換器７６において必ず一回は静止（滞留）させられた後、貯留空間６１に補給される。このように、熱交換器７６において保持体積Ｖ_ｈ（補給体積Ｖ_Ｉ）の量の水を静止させることにより、水を連続的に流しながら熱交換器７６における熱交換を行う場合よりも、熱交換器７６内の水に対して多くの熱量を確実に与えることができる。従って、熱交換器７６内の水を、さらに高い温度まで確実に昇温させることができる。

また、この水蒸気発生装置４１においては、貯留空間６１に対する水の補給は、ほぼ一定の周期で間欠的に行われる。即ち、各ヒータ６２の出力は一定であり、水蒸気元流路７２内と貯留空間６１内の圧力は、圧力調節機構１５２の作動により一定に制御されており、これにより、貯留空間６１内の温度、圧力の条件は、水の貯留量の減少速度がほぼ一定（約４０ｃｍ^３／ｍｉｎ）（水蒸気発生量がほぼ一定（約４０ｇ／ｍｉｎ））になるように設定されている。この場合、水の補給停止時に液面高さが補給停止時液面高さＨ_Ｅから設定高さＨ_Ｏに下がるまでにかかる時間や、補給停止時液面高さＨ_Ｅから補給開始時液面高さＨ_Ｓに下がるまでにかかる時間（即ち、補給体積Ｖ_Ｉ（約２０ｃｍ^３）に相当する量の水が気化する時間（２０ｃｍ^３÷４０ｃｍ^３／ｍｉｎ＝約３０秒））も、ほぼ一定である。つまり、水の補給停止から次の補給開始までの間の時間間隔（補給停止時間）は、ほぼ一定（約３０秒）である。この場合、水が熱交換器７６の熱交換流路内に存在する静止時間も一定（約３０秒）であるため、その間に熱交換器７６において水に与えられる熱量も一定になる。従って、熱交換器７６においては、水を常温から所定の設定温度（例えば約９０℃以上）まで、均等に昇温させることができる。即ち、貯留空間６１に補給される水の温度にばらつきが生じることを防止でき、これにより、貯留空間６１での水蒸気発生量にばらつきが生じることを、より確実に防止できる。

なお、貯留空間６１の下部において、水は下流側配管１３２から主貯留領域６１ａに対して直接的に導入されるのではなく、通過孔１１１ａ、１１２ａを通過して、整流板１１１、１１２を迂回するようにして、間接的に導入される。そして、導入領域６１ｂを通過する間にも、ヒータ６２の熱によって加熱、保温される。従って、主貯留領域６１ａに既に貯留されている高温の沸騰水と、下流側配管１３２から導入された直後の水との温度差を、導入領域６１ｂにおいてさらに小さくした状態で、主貯留領域６１ａに導入することができる。そのため、水の補給が貯留空間６１内の気化に与える影響を、整流板１１１、１１２を設けない場合よりも、さらに小さくすることが可能である。

以上説明したように、かかる処理システム１の水蒸気発生装置４１にあっては、貯留空間６１内の水を加熱するために設けられているヒータ６２の熱を利用して、貯留空間６１に補給する前の水を昇温させることにより、貯留空間６１において加熱されている高温の水に低温の水が混入することを防止できる。即ち、貯留空間６１内の高温の液体に与えられている熱量が損失すること、貯留空間６１内の温度が低下することを防止でき、これにより、水の補給を行っているときの貯留空間６１における水の加熱効率や気化効率を向上させることができる。例えば水が貯留空間６１に対して断続的に補給される場合も、水を補給しているときの気化効率が、水の補給を停止させているときの気化効率に対して低下することを防止できる。即ち、水を貯留空間６１に補給する間も、貯留空間６１内の気化を安定した状態で継続することができる。従って、水蒸気発生装置４１の水蒸気発生量の安定化を図ることができる。さらに、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆにおいて、処理容器３０内のウェハＷに対する水蒸気の供給流量が不安定になることを防止できる。ひいては、処理ユニット２３ａ〜２３ｆにおけるウェハＷのレジスト水溶化処理の処理効率が悪化することを防止でき、また、ウェハＷに対するレジスト水溶化処理の処理効果にばらつきが生じることを防止できる。即ち、レジスト水溶化処理の信頼性を高めることができる。

さらに、かかる水蒸気発生装置４１にあっては、熱交換器７６においてヒータ６２の放熱を回収することにより、タンク筐体６０（貯留空間６１）の外部の雰囲気や、例えばカバー７６などの外部部材が温度上昇することを防止できる。断熱材を設けなくても良いので、水蒸気発生装置４１に要する装置コストの低減を図ることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば処理システム１は、処理ユニット２３ａ〜２３ｆと洗浄ユニット１２、１３、１４、１５を備えるものには限定されず、レジスト水溶化処理や洗浄処理以外の他の処理を行う装置を備えた処理システムであっても良い。被処理体は半導体ウェハに限らず、例えば他の基板、即ち、ＬＣＤ基板用ガラスやＣＤ基板、プリント基板、セラミック基板などであっても良い。

以上の実施形態では、液体は水（純水）であるとし、蒸気は純水を気化させた水蒸気であるとして説明したが、勿論、本実施形態の水蒸気発生装置４１の構成及び水蒸気発生方法は、水以外の他の種類の液体の蒸気を発生させる蒸気発生装置及び方法に適用することも可能である。この場合も、蒸気発生量の安定化を図ることができる。また、タンク筐体を覆うカバーなど、外部の温度上昇を防止できる。

また、水蒸気発生装置４１の構造、例えば貯留空間６１の形状、ヒータ６２の種類や配置等も、以上の実施形態には限定されない。例えば貯留空間６１は側面視において略円形としたが、方形などであっても良い。さらに、整流板１１１、１１２、水流出防止板１１５、１１６、通過孔１１１ａ、１１２ａ、蒸気通過孔１１５ａ、１１６ａの配置や形状等も、以上の形態には限定されない。整流板１１１、１１２、水流出防止板１１５、１１６等は、必ずしも設けなくても良い。

水補給路７１及び熱交換器７６は、螺旋状配管１３０によって構成された螺旋状の熱交換流路を備えるとしたが、かかる熱交換流路は、タンク筐体６０を囲む螺旋状には限定されず、他の任意の形状にしても良い。また、熱交換流路においては、下方から上方に向かって水が流れるとしたが、水の通流方向は、かかる方向には限定されず、例えば上方から下方に向かう方向であっても良い。

貯留空間６１に対する水の補給は、断続的に行うとしたが、連続して行うようにしても良い。この場合も、貯留空間６１に補給する前の水を適宜昇温させ、水蒸気発生量の安定化を図り、また、カバー７５の温度上昇を防止できる。また、例えば螺旋状配管１３０を長くし、熱交換器７６の保持体積Ｖ_ｈを多くすることにより、あるいは、熱交換器７６における水の流量を小さくすること等により、熱交換器７６を通過する水に対して、所望の熱量を与え、水蒸気発生量を安定させることが可能である。

本発明は、例えば半導体ウェハやＬＣＤ基板用ガラス等の被処理体の処理に用いられる蒸気を発生させる装置、方法などに適用できる。

処理システムの平面図である。 処理システムの側面図である。 処理ユニットの概略構成図である。 水蒸気発生装置の縦断面図である。 図４におけるＩ−Ｉ線による水蒸気発生装置の縦断面図である。 図４におけるＩＩ−ＩＩ線による水蒸気発生装置の縦断面図である。

符号の説明

１ 処理システム
２３ａ〜２３ｆ 処理ユニット
３０ 処理容器
４１ 水蒸気発生装置
６０ タンク筐体
６１ 貯留空間
６２ ヒータ
７１ 水補給路
７２ 水蒸気元流路
７３ 補給制御部
７３ｃ 記録媒体
７５ カバー
７６ 熱交換器
１２２ 水位監視センサ
１３０ 螺旋状配管
１３６ 開閉弁
１５２ 圧力調節機構

Claims (16)

1. 被処理体に供給する蒸気を発生させる蒸気発生装置であって、
   液体を貯留する貯留空間と、前記貯留空間に液体を補給する液体補給路と、前記貯留空間内の液体を加熱するヒータと、前記貯留空間から蒸気を導出させる蒸気導出路とを備え、
   前記貯留空間に補給される前の液体を前記ヒータから発生する熱によって昇温させる熱交換部を設けたことを特徴とする、蒸気発生装置。
2. 前記貯留空間及び前記ヒータを備えるタンク筐体と、前記タンク筐体の外側を覆うカバーとを設け、
   前記タンク筐体と前記カバーとの間に、前記熱交換部を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の蒸気発生装置。
3. 前記熱交換部は、前記貯留空間及び前記ヒータを囲む螺旋状に形成された熱交換流路を備え、前記貯留空間に補給される前の液体を、該熱交換流路に通過させることを特徴とする、請求項１又は２に記載の蒸気発生装置。
4. 前記貯留空間内に所定の設定貯留量の液体があるか否かを検出する貯留量検出センサを設け、
   前記液体補給路を開閉する開閉弁と、前記貯留量検出センサの検出結果に基づいて前記液体の補給を制御する補給制御部を設け、
   前記補給制御部は、前記貯留空間内の液体の貯留量が前記設定貯留量より少なくなると、前記開閉弁を開状態にし、前記開閉弁を開状態にしてから所定の開放時間が経過すると、前記開閉弁を閉状態にする制御を行うことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の蒸気発生装置。
5. 前記熱交換部に保持可能な液体の体積は、前記液体補給路から前記貯留空間に対して一回に補給される液体の体積以上の量であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の蒸気発生装置。
6. 前記貯留空間に整流板を備え、
   前記液体補給路の下流端を前記整流板の下方に開口させ、前記蒸気導出路の上流端を前記整流板の上方に開口させたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の蒸気発生装置。
7. 前記貯留空間内の圧力を調節する圧力調節機構を備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の蒸気発生装置。
8. 被処理体に蒸気を供給して処理する処理装置を備えた処理システムであって、
   請求項１〜６のいずれかに記載の蒸気発生装置を備え、
   前記蒸気発生装置から蒸気を導出させる蒸気導出路の下流側を、前記処理装置に蒸気を供給させる処理側蒸気流路と、前記処理装置に蒸気を供給させない排出側蒸気流路に接続したことを特徴とする、処理システム。
9. 前記蒸気導出路を前記処理側蒸気流路に連通させる状態と前記蒸気導出路を前記排出側蒸気流路に連通させる状態とを切り替える切替弁を設けたことを特徴とする、請求項８に記載の処理システム。
10. 液体をタンク筐体の内部に設けた貯留空間に貯留し、前記タンク筐体に備えたヒータによって加熱することにより、被処理体に供給する蒸気を発生させる方法であって、
    前記貯留空間に液体を補給する前に、前記ヒータから発生する熱によって、前記液体を昇温させ、かつ、前記液体によって前記タンク筐体の外部を冷却させ、
    前記昇温された状態の液体を前記貯留空間に補給し、
    前記ヒータによって加熱することにより、前記貯留空間内において蒸気を発生させることを特徴とする、蒸気発生方法。
11. 前記貯留空間に補給する前の液体を、前記タンク筐体の周囲において螺旋状に通過させることを特徴とする、請求項１０に記載の蒸気発生方法。
12. 前記貯留空間内の液体の貯留量が所定の設定貯留量より少なくなると、前記貯留空間に対する液体の補給を開始させ、
    前記貯留空間に対する液体の補給を開始させてから所定の時間が経過すると、前記貯留空間に対する液体の補給を停止させることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の蒸気発生方法。
13. 前記貯留空間に補給する前の液体を、前記タンク筐体の外部において静止させてから、前記貯留空間に補給させることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれかに記載の蒸気発生方法。
14. 前記貯留空間に対して一回に補給される液体の体積以上の液体を、前記タンク筐体の外部に静止させた状態で、前記ヒータから発生する熱によって昇温させることを特徴とする、請求項１３に記載の蒸気発生方法。
15. 前記ヒータの出力及び前記貯留空間内の圧力を一定にすることを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれかに記載の蒸気発生方法。
16. 蒸気発生装置を制御する蒸気発生装置制御コンピュータによって実行することが可能なプログラムが記録された記録媒体であって、
    前記プログラムは、前記蒸気発生装置制御コンピュータによって実行されることにより、前記蒸気発生装置に、請求項１０〜１５のいずれかに記載の蒸気発生方法を行わせるものであることを特徴とする、記録媒体。

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