JP2020136540A - 水蒸気処理装置及び水蒸気処理方法 - Google Patents

水蒸気処理装置及び水蒸気処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】処理ガスによる処理が施された基板に対して、高い生産性の下で水蒸気処理を行う水蒸気処理装置及び水蒸気処理方法を提供すること。【解決手段】処理ガスによる処理が施された基板を水蒸気により処理する水蒸気処理装置であって、上下に分離された第一処理室と第二処理室を有する外側チャンバーと、前記第一処理室に収容され、前記第一処理室の内壁面と接触せず、前記第一処理室の床面にある固定部材に載置される第一内側チャンバーと、前記第二処理室に収容され、前記第二処理室の内壁面と接触せず、前記第二処理室の床面にある固定部材に載置される第二内側チャンバーと、前記第一内側チャンバーと前記第二内側チャンバーのそれぞれに水蒸気を供給する水蒸気供給部と、前記第一内側チャンバーと前記第二内側チャンバーのそれぞれから排気する内側排気部とを有する。【選択図】図４

Description

本開示は、水蒸気処理装置及び水蒸気処理方法に関する。
特許文献１には、ハロゲン系ガスのプラズマによって被処理体に処理を施す被処理体処理室に接続され、内部の被処理体に対して高温水蒸気を供給する高温水蒸気供給装置を備えている、大気搬送室が開示されている。特許文献１に開示の大気搬送室によれば、反応生成物中のハロゲンの還元を促進し、反応生成物の分解を促進することができる。
特開２００６−２６１４５６号公報
本開示は、処理ガスによる処理が施された基板に対して、高い生産性の下で水蒸気処理を行うことのできる水蒸気処理装置及び水蒸気処理方法を提供する。
本開示の一態様による水蒸気処理装置は、
処理ガスによる処理が施された基板を水蒸気により処理する水蒸気処理装置であって、
上下に分離された第一処理室と第二処理室を有する外側チャンバーと、
前記第一処理室に収容され、前記第一処理室の内壁面と接触せず、前記第一処理室の床面にある固定部材に載置される第一内側チャンバーと、
前記第二処理室に収容され、前記第二処理室の内壁面と接触せず、前記第二処理室の床面にある固定部材に載置される第二内側チャンバーと、
前記第一内側チャンバーと前記第二内側チャンバーのそれぞれに水蒸気を供給する水蒸気供給部と、
前記第一内側チャンバーと前記第二内側チャンバーのそれぞれから排気する内側排気部と、を有する。
本開示によれば、処理ガスによる処理が施された基板に対して、高い生産性の下で水蒸気処理を行う水蒸気処理装置及び水蒸気処理方法を提供することができる。
実施形態に係る水蒸気処理装置によるアフタートリートメント処理が適用される薄膜トランジスターの一例を示す縦断面図である。 エッチング処理後の電極近傍の状態を示す模式図である。 アフタートリートメント処理後の電極近傍の状態を示す模式図である。 実施形態に係る水蒸気処理装置を含むクラスターツールの一例を示す平面図である。 実施形態に係る水蒸気処理装置の一例の縦断面図である。 図４のV−V矢視図であって、図４と直交する方向の縦断面図である。 図４のVI−VI矢視図であって、実施形態に係る水蒸気処理装置の一例の横断面図である。 基板が搭載された基板搬送部材を内側チャンバーに搬入し、基板を載置台に載置する状況を説明する縦断面図である。 図７のVIII−VIII矢視図である。 図７のIX−IX矢視図である。 水蒸気供給部の供給管と内側排気部の排気管の他の実施形態を示す横断面図である。 図１０のXI−XI矢視図である。 水蒸気供給部の供給機構と内側排気部の排気管のさらに他の実施形態を示す縦断面図である。 図１２のXIII−XIII矢視図である。 実施形態に係る水蒸気処理装置による処理フローの一例を示すフローチャートである。 気化器と内側チャンバーの圧力制御方法の一例を示す図である。
以下、本開示の実施形態に係る水蒸気処理装置について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の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した説明を省く場合がある。
［実施形態］
＜アフタートリートメント処理が適用される薄膜トランジスターの一例＞
はじめに、図１乃至図２Ｂを参照して、本開示の実施形態に係る水蒸気処理装置によりアフタートリートメント処理が適用される、薄膜トランジスターの一例について説明する。ここで、図１は、実施形態に係る水蒸気処理装置によるアフタートリートメント処理が適用される薄膜トランジスターの一例を示す縦断面図である。また、図２Ａは、エッチング処理後の電極近傍の状態を示す模式図であり、図２Ｂは、アフタートリートメント処理後の電極近傍の状態を示す模式図である。
液晶表示装置（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）などのフラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display：ＦＰＤ）に使用される例えば薄膜トランジスター（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）は、ガラス基板などの基板Ｇの上に形成される。具体的には、基板Ｇの上に、ゲート電極やゲート絶縁膜、半導体層などをパターニングしながら順次積層していくことにより、ＴＦＴが形成される。尚、ＦＰＤ用の基板Ｇの平面寸法は世代の推移と共に大規模化しており、実施形態に係る水蒸気処理装置により処理される基板Ｇの平面寸法は、例えば、第６世代の1500mm×1800mm程度の寸法から、第１０世代の2800mm×3000mm程度の寸法までを少なくとも含む。
図１には、チャネルエッチ型のボトムゲート型構造のＴＦＴを示している。図示するＴＦＴは、ガラス基板Ｇ（基板の一例）上にゲート電極Ｐ１が形成され、その上にＳｉＮ膜などからなるゲート絶縁膜Ｆ１が形成され、さらにその上層に表面がｎ＋ドープされたａ-Ｓｉや酸化物半導体の半導体層Ｆ２が積層されている。半導体層Ｆ２の上層側には金属膜が成膜され、この金属膜がエッチングされることにより、ソース電極Ｐ２（電極の一例）とドレイン電極Ｐ３（電極の一例）が形成される。
ソース電極Ｐ２とドレイン電極Ｐ３が形成された後、ｎ＋ドープされた半導体層Ｆ２の表面をエッチングすることにより、ＴＦＴにおけるチャネル部が形成される。次いで、表面を保護するために、例えばＳｉＮ膜からなるパッシベーション膜が形成される（図示せず）。そして、パッシベーション膜の表面に形成されたコンタクトホールを介してソース電極Ｐ２やドレイン電極Ｐ３がＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの不図示の透明電極に接続され、この透明電極が駆動回路や駆動電極に接続されることにより、ＦＰＤが形成される。尚、図示例のボトムゲート型構造のＴＦＴ以外にも、トップゲート型構造のＴＦＴなどもある。
図示するＴＦＴにおいて、ソース電極Ｐ２とドレイン電極Ｐ３を形成するための金属膜としては、例えば下層側から順に、チタン膜、アルミニウム膜、チタン膜が積層されたＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ構造の金属膜が適用される。図１に示すように、例えばＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ構造の金属膜の表面にはレジスト膜Ｆ３がパターニングされている。この金属膜に対して、塩素ガス（Ｃｌ２）や酸塩化ホウ素（ＢＣｌ３）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）といった塩素系のエッチングガス（ハロゲン系のエッチングガス）を適用してドライエッチング処理を行うことにより、ソース電極Ｐ２とドレイン電極Ｐ３が形成される。
このように、塩素系のエッチングガスを適用してソース電極Ｐ２やドレイン電極Ｐ３をパターニングすると、図２Ａに示すように、レジスト膜Ｆ３に塩素（Ｃｌ）が付着し得る。さらに、エッチングされた金属膜である電極Ｐ２（Ｐ３）にも、塩素や塩素とアルミニウムの化合物である塩化アルミニウム（塩素系化合物）が付着し得る。このように塩素が付着した状態のＴＦＴをその後のレジスト膜Ｆ３の剥離のために大気搬送すると、レジスト膜Ｆ３や電極Ｐ２（Ｐ３）に付着している塩素と大気中の水分の水素とが反応して塩酸が生成されるとともに残った水酸基（ＯＨ）とアルミニウムが反応して水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）が生成され、電極Ｐ２（Ｐ３）のコロージョンを引き起こす要因となり得る。
そこで、本実施形態では、塩素系のエッチングガスを適用してエッチング処理を行うことにより電極Ｐ２（Ｐ３）が形成された後の基板Ｇに対して、水蒸気（Ｈ２Ｏ水蒸気、非プラズマ水蒸気）を提供する水蒸気処理（以下、「アフタートリートメント」ともいう）を行う。この水蒸気処理により、電極Ｐ２（Ｐ３）に付着している塩素を除去する。すなわち、図２Ｂに示すように、Ｈ２Ｏ水蒸気は、電極Ｐ２（Ｐ３）に付着している塩素や塩素系化合物と反応して塩化水素（ＨＣｌ）を生成し、電極Ｐ２（Ｐ３）から塩化水素が離脱することにより塩素や塩素系化合物を除去し、コロージョンの原因となる水酸化アルミニウムの発生を抑制する。
＜実施形態に係る水蒸気処理装置を含むクラスターツールの一例＞
次に、図３を参照して、実施形態に係る水蒸気処理装置を含むクラスターツールの一例について説明する。ここで、図３は、実施形態に係る水蒸気処理装置を含むクラスターツールの一例を示す平面図である。
クラスターツール２００は、マルチチャンバー型で、真空雰囲気下においてシリアル処理が実行可能なシステムとして構成されている。クラスターツール２００において、中央に配設されている平面視六角形の搬送チャンバー２０（トランスファーモジュールとも言う）の一辺には、ゲートバルブ１２を介してロードロックチャンバー１０が取り付けられている。また、搬送チャンバー２０の他の四辺には、それぞれゲートバルブ３１を介して四基のプロセスチャンバー３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ（プロセスモジュールとも言う）が取り付けられている。さらに、搬送チャンバー２０の残りの一辺には、ゲートバルブ３２を介して本実施形態に係る水蒸気処理装置１００（アフタートリートメントチャンバー）が取り付けられている。
各チャンバーはいずれも同程度の真空雰囲気となるように制御されており、ゲートバルブ３１、３２が開いて搬送チャンバー２０と各チャンバーとの間の基板Ｇの受け渡しが行われる際に、チャンバー間の圧力変動が生じないように調整されている。
ロードロックチャンバー１０には、ゲートバルブ１１を介してキャリア（図示せず）が接続されており、キャリアには、キャリア載置部（図示せず）上に載置されている多数の基板Ｇが収容されている。ロードロックチャンバー１０は、常圧雰囲気と真空雰囲気との間で内部の圧力雰囲気を切り替えることができるように構成されており、キャリアとの間で基板Ｇの受け渡しを行う。
ロードロックチャンバー１０は、例えば二段に積層されており、それぞれのロードロックチャンバー１０内には、基板Ｇを保持するラック１４や基板Ｇの位置調節を行うポジショナー１３が設けられている。ロードロックチャンバー１０が真空雰囲気に制御された後、ゲートバルブ１２が開いて同様に真空雰囲気に制御されている搬送チャンバー２０と連通し、ロードロックチャンバー１０から搬送チャンバー２０に対してＸ２方向に基板Ｇの受け渡しを行う。
搬送チャンバー２０内には周方向であるＸ１方向に回転自在であって、かつ、各チャンバー側へスライド自在な搬送機構２１が搭載されている。搬送機構２１は、ロードロックチャンバー１０から受け渡された基板Ｇを所望のチャンバーまで搬送し、ゲートバルブ３１，３２が開くことにより、ロードロックチャンバー１０と同程度の真空雰囲気に調整されている各チャンバーへの基板Ｇの受け渡しを行う。
図示例は、プロセスチャンバー３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄがいずれもプラズマ処理装置であり、各チャンバーでは、いずれもハロゲン系のエッチングガス（塩素系のエッチングガス）を適用したドライエッチング処理が行われる。クラスターツール２００における基板Ｇの処理の一連の流れとしては、まず、搬送チャンバー２０からプロセスチャンバー３０Ａへ基板Ｇが受け渡され、プロセスチャンバー３０Ａにてドライエッチング処理が施される。ドライエッチング処理が施された基板Ｇは、搬送チャンバー２０へ受け渡される（以上、基板ＧはＸ３方向に移動）。
搬送チャンバー２０へ受け渡された基板Ｇには、図２Ａを参照して既に説明したように、基盤Ｇの表面に形成されているソース電極Ｐ２とドレイン電極Ｐ３に塩素や塩素系化合物が付着している。そこで、搬送チャンバー２０から水蒸気処理装置１００に基板Ｇを受け渡し、水蒸気処理装置１００にて水蒸気処理によるアフタートリートメントを行う。アフタートリートメントにより、電極Ｐ２（Ｐ３）から塩素や塩素系化合物を除去し、塩素等が除去された基板Ｇを搬送チャンバー２０に受け渡す（以上、基板ＧはＸ７方向に移動）。
以下、同様に、搬送チャンバー２０とプロセスチャンバー３０Ｂとの間のＸ４方向の基板Ｇの受け渡しを行い、搬送チャンバー２０と水蒸気処理装置１００との間のＸ７方向の基板Ｇの受け渡しを行う。また、搬送チャンバー２０とプロセスチャンバー３０Ｃとの間のＸ５方向の基板Ｇの受け渡しを行い、搬送チャンバー２０と水蒸気処理装置１００との間のＸ７方向の基板Ｇの受け渡しを行う。さらに、搬送チャンバー２０とプロセスチャンバー３０Ｄとの間のＸ６方向の基板Ｇの受け渡しを行い、搬送チャンバー２０と水蒸気処理装置１００との間のＸ７方向の基板Ｇの受け渡しを行う。
このように、クラスターツール２００は、塩素系のエッチングガスを適用したドライエッチング処理（プラズマエッチング処理）を行う複数のエッチングチャンバーと、水蒸気処理によるアフタートリートメントを行う水蒸気処理装置１００とを有する。そして、各エッチングチャンバーにおける基板Ｇのエッチング処理と、水蒸気処理装置１００における水蒸気処理によるアフタートリートメントを一連のシーケンスとするプロセスレシピに従い、このシーケンスをエッチングチャンバーごとに行うクラスターツールである。クラスターツール２００では、以下で詳説する水蒸気処理装置１００を上下二段配置とすることにより、より一層生産性の高いクラスターツールが形成される。
尚、各プロセスチャンバーがいずれもドライエッチング処理を行う形態以外の形態であってもよい。例えば、各プロセスチャンバーが、ＣＶＤ（Chemical Vaper Deposition）処理やＰＶＤ（Physical Vaper Deposition）処理等の成膜処理と、エッチング処理とをシーケンシャルに行う形態のクラスターツールであってもよい。また、クラスターツールを構成する搬送チャンバーの平面形状は図示例の六角形状に限定されるものでなく、接続されるプロセスチャンバーの基数に応じた多角形状の搬送チャンバーが適用される。
＜実施形態に係る水蒸気処理装置＞
次に、図４乃至図９を参照して、実施形態に係る水蒸気処理装置を含むクラスターツールの一例について説明する。ここで、図４は、実施形態に係る水蒸気処理装置の一例の縦断面図である。また、図５は、図４のV−V矢視図であって、図４と直交する方向の縦断面図であり、図６は、図４のVI−VI矢視図であって、実施形態に係る水蒸気処理装置の一例の横断面図である。また、図７は、基板が搭載された基板搬送部材を内側チャンバーに搬入し、基板を載置台に載置する状況を説明する縦断面図である。さらに、図８は、図７のVIII−VIII矢視図であり、図９は、図７のIX−IX矢視図である。
水蒸気処理装置１００は、塩素系のエッチングガス（処理ガスの一例）による処理が施された基板Ｇを水蒸気により処理する装置である。水蒸気処理装置１００は、上下に分離された第一処理室１１１と第二処理室１１２とを有する外側チャンバー１１０と、第一処理室１１１内に載置される第一内側チャンバー１２０と、第二処理室１１２内に載置される第二内側チャンバー１５０とを有する。
外側チャンバー１１０は、本体１０３と、上蓋１０４と、下蓋１０６とを有し、本体１０３、上蓋１０４、及び下蓋１０６はいずれも、アルミニウムもしくはアルミニウム合金により形成されている。
本体１０３は、水平方向に延設して、第一処理室１１１と第二処理室１１２とを上下に仕切る仕切り板１０２と、仕切り板１０２に連続して鉛直方向に延設する側壁１０１とを有する。側壁１０１は、平面形状が矩形状を呈しており、側壁１０１の上端には、平面形状が矩形状の係合段部１０３ａが内側に突設するようにして設けられており、側壁１０１の下端には、平面形状が矩形状の係合段部１０３ｂが内側に突設するようにして設けられている。
矩形状の係合段部１０３ａに対して、同様に平面形状が矩形状の上蓋１０４の有する係合突起１０４ａが係合され、双方が固定手段（図示せず）により固定される。尚、上蓋１０４の一辺が本体１０３の一辺に回動部（図示せず）を介して回動自在に取り付けられていてもよい。例えば、第一内側チャンバー１２０をメンテナンス等する際には、本体１０３から上蓋１０４を取り外すことにより、第一処理室１１１から第一内側チャンバー１２０を搬出することができる。そして、メンテナンスが行われた第一内側チャンバー１２０を第一処理室１１１に搬入し、本体１０３に対して上蓋１０４を取り付けることにより、第一処理室１１１に対して第一内側チャンバー１２０を設置することができる。
また、矩形状の係合段部１０３ｂに対して、同様に平面形状が矩形状の下蓋１０６の有する係合突起１０６ａが係合され、双方が固定手段（図示せず）により固定される。そして、第二内側チャンバー１５０をメンテナンス等する際には、本体１０３から下蓋１０６を取り外すことにより、第二処理室１１２から第二内側チャンバー１５０を搬出することができる。そして、メンテナンスが行われた第二内側チャンバー１５０を第二処理室１１２に搬入し、本体１０３に対して下蓋１０６を取り付けることにより、第二処理室１１２に対して第二内側チャンバー１５０を設置することができる。
アルミニウムもしくはアルミニウム合金製の外側チャンバー１１０は十分な熱容量を有している。従って、クラスターツール２００が収容されるクリーンルーム等の環境下においては、水蒸気処理に際し高温となりうる第１内側チャンバー１２０もしくは第２内側チャンバー１５０に対して特別な断熱措置を講じなくても、例えば常時６０℃程度の温度を保持することができる。そのため、水蒸気処理装置１００をメンテナンス等する際には、作業員が外側チャンバー１１０に触れてメンテナンス等の作業を行うことができる。
第一内側チャンバー１２０は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金により形成されている筐体である。図５に示すように、第一内側チャンバー１２０の有する一つの側面には第一内側開口１２３が設けられており、第一内側開口１２３を開閉するようにＹ１方向に回動する開閉蓋１２４が、回動部１２５を介して取り付けられている。
また、外側チャンバー１１０のうち、第一内側開口１２３に対応する位置には第一外側開口１０５が設けられており、第一外側開口１０５を開閉するようにＹ２方向に回動する開閉蓋１０７が、回動部１１５を介して取り付けられている。
第二内側チャンバー１５０も同様に、アルミニウムもしくはアルミニウム合金により形成されている筐体である。図５に示すように、第二内側チャンバー１５０の有する一つの側面には第二内側開口１５３が設けられており、第二内側開口１５３を開閉するようにＹ１方向に回動する開閉蓋１５４が、回動部１５５を介して取り付けられている。
また、外側チャンバー１１０のうち、第二内側開口１５３に対応する位置には第二外側開口１０８が設けられており、第二外側開口１０８を開閉するようにＹ２方向に回動する開閉蓋１０９が、回動部１１６を介して取り付けられている。
開閉蓋１２４、１０７が開くことにより、搬送チャンバー２０から基板Ｇを第一内側チャンバー１２０に受け渡すことができ、同様に、水蒸気処理後の基板Ｇを第一内側チャンバー１２０から搬送チャンバー２０に受け渡すことができる。また、開閉蓋１５４、１０９が開くことにより、搬送チャンバー２０から基板Ｇを第二内側チャンバー１５０に受け渡すことができ、同様に、水蒸気処理後の基板Ｇを第二内側チャンバー１５０から搬送チャンバー２０に受け渡すことができる。
第一処理室１１１において、第一内側チャンバー１２０は第一処理室１１１の内壁面と接触せず、第一処理室１１１の床面にある複数の固定部材１４０に載置される。同様に、第二内側チャンバー１５０は、第二処理室１１２の内壁面と接触せず、第二処理室１１２の床面にある複数の固定部材１７０に載置される。この構成により、第一処理室１１１と第一内側チャンバー１２０の間に空間Ｓ１が形成され、第二処理室１１２と第二内側チャンバー１５０の間に空間Ｓ３が形成される。また、基板Ｇに対して水蒸気処理が行われる第一内側チャンバー１２０の内部に処理空間Ｓ２が形成され、同様に基板Ｇに対して水蒸気処理が行われる第二内側チャンバー１５０の内部に処理空間Ｓ４が形成される。
固定部材１４０，１７０は断熱性を有し、テフロン（登録商標）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックス、熱伝導率の低いステンレス等により形成されている。第一内側チャンバー１２０が第一処理室１１１の内壁面と接触せず、断熱性を有する固定部材１４０を介して第一処理室１１１の床面に固定されている。この構成により、以下で説明するように、温調制御された第一内側チャンバー１２０の熱が外側チャンバー１１０に伝熱されることを抑制することができる。同様に、第二内側チャンバー１５０が第二処理室１１２の内壁面と接触せず、断熱性を有する固定部材１７０を介して第二処理室１１２の床面に固定されている。この構成により、温調制御された第二内側チャンバー１５０の熱が外側チャンバー１１０に伝熱されることを抑制することができる。
第一内側チャンバー１２０の床面には、基板Ｇを載置する第一支持部材１３０（第一載置台）が配設されている。第一支持部材１３０は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金により形成されている、長尺のブロック状部材であり、図４及び図６に示すように、複数の第一支持部材１３０が隙間を置いて配設されている。この隙間は、図７乃至図９に示す基板搬送部材５００を構成する軸部材５１０が収容される収容溝１３４を形成する。
同様に、第二内側チャンバー１５０の床面には、基板Ｇを載置する第二支持部材１６０（第二載置台）が配設されている。第二支持部材１６０は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金により形成されている、長尺のブロック状部材であり、複数の第二支持部材１６０が隙間を置いて配設されている。この隙間は、収容溝１６４を形成する。
第一支持部材１３０の上面には、複数の突起１３２が間隔を置いて配設されており、突起１３２の上に基板Ｇが載置される。同様に、第二支持部材１６０の上面には、複数の突起１６２が間隔を置いて配設されており、突起１６２の上に基板Ｇが載置される。
外側チャンバー１１０において、空間Ｓ１内の圧力を計測する圧力計３０２が取り付けられており、空間Ｓ３内の圧力を計測する圧力計３０６が取り付けられている。また、第一内側チャンバー１２０において、処理空間Ｓ２内の圧力を計測する圧力計３０４が取り付けられており、第二内側チャンバー１５０において、処理空間Ｓ４内の圧力を計測する圧力計３０８が取り付けられている。これらの圧力計３０２，３０４，３０６，３０８によるモニター情報は、制御部６００に送信されるようになっている。
第一内側チャンバー１２０には、水蒸気供給部４０２を構成する気化器４００に通じる供給配管が接続されており、供給配管には供給弁４０１が介在している。また、第一内側チャンバー１２０には、内側排気部４０８を構成するターボ分子ポンプ等の真空ポンプ４０６（内側排気部の一例）に通じる排気配管が接続されており、排気配管には排気弁４０７が介在している。また、外側チャンバー１１０と第一内側チャンバー１２０には、窒素ガス（Ｎ２）等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給部４１５からの二系統の供給配管が接続されており、各供給配管には供給弁４１６が介在している。
第二内側チャンバー１５０には、水蒸気供給部４０５を構成する気化器４０３に通じる供給配管が接続されており、供給配管には供給弁４０４が介在している。また、第二内側チャンバー１５０には、内側排気部４１１を構成するターボ分子ポンプ等の真空ポンプ４０９（内側排気部の一例）に通じる排気配管が接続されており、排気配管には排気弁４１０が介在している。また、外側チャンバー１１０と第二内側チャンバー１５０には、窒素ガス（Ｎ２）等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給部４１７からの二系統の供給配管が接続されており、各供給配管には供給弁４１８が介在している。
外側チャンバー１１０において、真空ポンプ４１２（外側排気部の一例）からの二系統の排気配管が空間Ｓ１、Ｓ３に通じるようにして接続されており、各排気配管には排気弁４１３，４１４が介在している。
真空ポンプ４１２を作動させることにより、空間Ｓ１、Ｓ３を真空雰囲気に調整し、同様に真空雰囲気に調整されている搬送チャンバー２０との間の圧力差が可及的に少なくなるように差圧制御が行われる。
また、空間Ｓ１内を真空引きしながら不活性ガス供給部４１５から不活性ガスを供給することにより、空間Ｓ１内に残存する水蒸気や塩化水素等をパージすることができる。同様に、空間Ｓ３内を真空引きしながら不活性ガス供給部４１７から不活性ガスを供給することにより、空間Ｓ３内に残存する水蒸気や塩化水素等をパージすることができる。尚、空間Ｓ１及び空間Ｓ３を真空引きすることにより、第一内側チャンバー１２０及び第二内側チャンバー１５０と外側チャンバー１１０との間の伝熱を抑制する効果を高める効果も有する。
また、第一内側チャンバー１２０においては、内側排気部４０８を作動させることにより、処理空間Ｓ２を真空雰囲気に調整し、水蒸気供給部４０２を作動させて処理空間Ｓ２内に水蒸気を供給することにより、処理空間Ｓ２内に載置されている基板Ｇの水蒸気処理を行うことができる。また、空間Ｓ１と同様に、処理空間Ｓ２内を真空引きしながら不活性ガス供給部４１５から不活性ガスを供給することにより、処理空間Ｓ２内に残存する水蒸気や塩化水素等をパージすることができる。
また、第二内側チャンバー１５０においては、内側排気部４１１を作動させることにより、処理空間Ｓ４を真空雰囲気に調整し、水蒸気供給部４０５を作動させて処理空間Ｓ４内に水蒸気を供給することにより、処理空間Ｓ４内に載置されている基板Ｇの水蒸気処理を行うことができる。また、空間Ｓ３と同様に、処理空間Ｓ４内を真空引きしながら不活性ガス供給部４１７から不活性ガスを供給することにより、処理空間Ｓ４内に残存する水蒸気や塩化水素等をパージすることができる。
第一載置台１３０には、温調媒体が流通する温調媒体流路１３６（第一温調部の一例）が設けられている。図示例の温調媒体流路１３６では、例えば温調媒体流路１３６の一端が温調媒体の流入部であり、他端が温調媒体の流出部となる。温調媒体としては、ガルデン（登録商標）やフロリナート（登録商標）等が適用される。
第一温調部１３６は、チラー（図示せず）により形成される温調源２００を含んでおらず、あくまでも第一載置台１３０に内蔵される温調媒体流路のみを指称する。尚、第一温調部がヒータ等であってもよく、この場合は、抵抗体であるヒータが、タングステンやモリブデン、もしくはこれらの金属のいずれか一種とアルミナやチタン等との化合物から形成され得る。
一方、第二載置台１６０には、温調媒体が流通する温調媒体流路１６６（第二温調部の一例）が設けられている。図示例の温調媒体流路１６６では、例えば温調媒体流路１６６の一端が温調媒体の流入部であり、他端が温調媒体の流出部となる。
第一温調部１３６と同様に、第二温調部１６６も、チラー（図示せず）により形成される温調源２００を含んでおらず、あくまでも第二載置台１６０に内蔵される温調媒体流路のみを指称する。
チラーにより形成される温調源２００は、温調媒体の温度や吐出流量を制御する本体部と、温調媒体を圧送するポンプとを有する（いずれも図示せず）。
温調源２００と温調媒体流路１３６は、温調源２００から温調媒体が供給される送り流路２０２と、温調媒体流路１３６を流通した温調媒体が温調源２００に戻される戻り流路２０４とにより接続されている。また、温調源２００と温調媒体流路１６６は、温調源２００から温調媒体が供給される送り流路２０６と、温調媒体流路１６６を流通した温調媒体が温調源２００に戻される戻り流路２０８とにより接続されている。尚、図示例のように第一温調部１３６と第二温調部１６６が共通の温調源２００に接続される形態の他、第一温調部１３６と第二温調部１６６がそれぞれ固有の温調源を有する形態であってもよい。いずれの形態であっても、第一温調部１３６と第二温調部１６６はそれぞれ個別に制御されるようになっている。
このように、第一温調部１３６と第二温調部１６６が個別に制御されることにより、例えば、第二内側チャンバー１５０をメンテナンスする際に、第一内側チャンバー１２０のみを稼働させて基板Ｇの水蒸気処理を行うことができる。ここで、第一内側チャンバー１２０と第二内側チャンバー１５０は、上記するように、それぞれに固有の水蒸気供給部４０２、４０５や内側排気部４０８，４１１等を有しており、これらの各構成部も同様に個別制御されるように構成されている。
このように、第一内側チャンバー１２０と第二内側チャンバー１５０を構成する各構成部がそれぞれ個別制御されることにより、一方のチャンバーがメンテナンス等で稼働停止している場合であっても、他方のチャンバーの稼働を継続することができる。そのため、水蒸気処理装置１００の稼働が完全に停止することが解消され、高い生産性の下で水蒸気処理を行うことが可能になる。
また、水蒸気処理装置１００では、外側チャンバー１１０を上下に分割することにより、第一処理室１１１と第二処理室１１２が形成され、各処理室に第一内側チャンバー１２０と第二内側チャンバー１５０が収容され、各チャンバー内にて水蒸気処理が実行される。そのため、実際に水蒸気処理が実行されるチャンバーの容量を可及的に低容量化することができる。そして、可及的に低容量な第一内側チャンバー１２０と第二内側チャンバー１５０を第一処理室１１１と第二処理室１１２から取り外し、それらの内部の表面処理補修（耐食コート処理等）を行うことで補修が足りることから、メンテナンスも容易に行うことができる。
尚、図示例の第一支持部材１３０と第二支持部材１６０は、複数の収容溝１３４を介して配設される複数の長尺のブロック状部材により形成される載置台であるが、それ以外の形態であってもよい。例えば、第一内側チャンバー１２０と第二内側チャンバー１５０の各床面から上方に突設する複数のピン状の軸部材により形成され、各軸部材の先端に基板Ｇが直接載置される突起が設けられている形態等であってもよい。
また、図示例の気化器４００，４０３や真空ポンプ４０６，４０９は、それぞれ個別の気化器や真空ポンプが適用されているが、共通の気化器と共通の真空ポンプを適用する形態であってもよい。この形態では、一つの気化器から二系統の供給管が第一内側チャンバー１２０と第二内側チャンバー１５０に接続され、各供給管に固有の供給弁が介在し、各供給弁の開閉制御を個別に実行する。同様に、一つの真空ポンプから二系統の排気管が第一内側チャンバー１２０と第二内側チャンバー１５０に接続され、各排気管に固有の排気弁が介在し、各排気弁の開閉制御を個別に実行する。この形態では、気化器と真空ポンプの基数を低減することができ、装置の製造コストを削減することができる。
制御部６００は、水蒸気処理装置１００の各構成部、例えば、水蒸気供給部４０２、４０５や内側排気部４０８，４１１、不活性ガス供給部４１５，４１７、温調源２００等の動作を制御する。制御部６００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。ＣＰＵは、ＲＡＭ等の記憶領域に格納されたレシピ（プロセスレシピ）に従い、所定の処理を実行する。レシピには、プロセス条件に対する水蒸気処理装置１００の制御情報が設定されている。
制御情報には、例えば、気化器４００，４０３の圧力や第一内側チャンバー１２０と第二内側チャンバー１５０の圧力、気化器４００，４０３から供給される水蒸気の温度や流量、水蒸気供給プロセスと各チャンバーからの排気プロセスのプロセス時間やタイミング等が含まれる。
レシピ及び制御部６００が適用するプログラムは、例えば、ハードディスクやコンパクトディスク、光磁気ディスク等に記憶されてもよい。また、レシピ等は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、メモリカード等の可搬性のコンピュータによる読み取りが可能な記憶媒体に収容された状態で制御部６００にセットされ、読み出される形態であってもよい。制御部６００はその他、コマンドの入力操作等を行うキーボードやマウス等の入力装置、水蒸気処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等の表示装置、及びプリンタ等の出力装置といったユーザーインターフェイスを有している。
図７乃至図９に示すように、第一内側チャンバー１２０と第二内側チャンバー１５０への基板Ｇの受け渡しは、基板搬送部材５００の上に基板Ｇを載置した状態で第一内側チャンバー１２０等に基板Ｇを収容することにより行われる。基板搬送部材５００は、複数（図示例は四本）の軸部材５１０と、複数の軸部材５１０を相互に繋ぐ繋ぎ部材５２０とを有する。ここで、繋ぎ部材５２０に対して、複数の軸部材５１０は、第一内側チャンバー１２０内にあるそれぞれの収容溝１３４や第二内側チャンバー１５０内にある収容溝１５４に対応する位置に取り付けられている。また、繋ぎ部材５２０はロボットアーム（図示せず）等に接続されている。
第一内側チャンバー１２０を取り上げて説明すると、開閉蓋１２４、１０７を同時もしくはシーケンシャルに開くことにより、搬送チャンバー２０と第一内側チャンバー１２０を開放する。次いで、基板Ｇが載置された基板搬送部材５００を、ロボットアーム（図示せず）等により第一内側チャンバー１２０内に挿入する（図７及び図８の一点鎖線の状態）。次いで、ロボットアームをＹ３方向に降下させることにより、複数の軸部材５１０が対応する収容溝１３４に収容され、軸部材５１０の上に搭載されていた基板Ｇが第一支持部材１３０の上に載置される（図７及び図８の実線の状態）。
第一内側チャンバー１２０等において基板Ｇの水蒸気処理が終了した後は、ロボットアーム等により複数の軸部材５１０を持ち上げることにより、収容溝１３４から軸部材５１０が上方に突出して基板Ｇを支持する。基板Ｇが支持された基板搬送部材５００を第一内側チャンバー１２０等から引き出すことにより、基板Ｇの搬出が行われる。
次に、図１０乃至図１３を参照して、水蒸気供給部の供給管と内側排気部の排気管の他の実施形態について説明する。ここで、図１０は、水蒸気供給部の供給管と内側排気部の排気管の他の実施形態を示す横断面図であり、図１１は、図１０のXI−XI矢視図である。また、図１２は、水蒸気供給部の供給機構と内側排気部の排気管のさらに他の実施形態を示す縦断面図であり、図１３は、図１２のXIII−XIII矢視図である。尚、いずれも、第一内側チャンバー１２０における供給管（供給機構）や排気管を説明しているが、第二内側チャンバー１５０においても同様の構成が適用される。
図１０及び図１１に示す実施形態は、主管４２１と、主管４２１から分岐する複数（図示例は三本）の枝管４２２とにより供給管４２０が形成され、各枝管４２２が外側チャンバー１１０の側壁を貫通し、第一内側チャンバー１２０の側壁に接続されている。供給管４２０は、図４等に示す気化器４００に通じている。また、主管４３１と、主管４３１から分岐する複数（図示例は三本）の枝管４３２とにより、排気管４３０が形成される。各枝管４３２は、外側チャンバー１１０の側壁（枝管４２２が貫通する側壁と対向する反対側の側壁）を貫通し、第一内側チャンバー１２０の側壁（枝管４２２が貫通する側壁と対向する反対側の側壁）に接続されている。排気管４３０は、図４等に示す真空ポンプ４０９に通じている。
図１０に示すように、第一内側チャンバー１２０内において、供給管４２０の複数本の枝管４２２から層状にＺ１方向に水蒸気が供給される。この供給態様により、第一内側チャンバー１２０内に載置されている基板Ｇの全域に、効率的に水蒸気を供給することができる。また、排気管４３０の複数本の枝管４３２により、第一内側チャンバー１２０内の水蒸気やアフタートリートメントにより生成された塩化水素（ＨＣｌ）等を、効率的に排気することができる。尚、枝管４２２，４３２は、図示例の三本以外の数（一本、五本等）であってもよい。
一方、図１２及び図１３に示す実施形態は、第一内側チャンバー１２０の上方に水蒸気が供給される流入空間１８０を設け、流入空間１８０の下方にシャワーヘッド供給部１９０を設け、シャワーヘッド供給部１９０を介して下方の基板ＧにＺ２方向に水蒸気をシャワー状に供給する。鉛直方向にシャワー状に供給された水蒸気は、基板Ｇの全域にＺ３方向に拡散しながら供給される。
また、第一内側チャンバー１２０の側壁には四本の枝管４４２が接続されて外側チャンバー１１０を貫通し、各枝管４４２が主管４４１に接続されることにより、排気管４４０が形成されている。
図１２及び図１３に示すように、第一内側チャンバー１２０内において、天井からシャワー状に水蒸気が供給されることにより、第一内側チャンバー１２０内に載置されている基板Ｇの全域に、効率的に水蒸気を供給することができる。尚、図示例のシャワーヘッド供給部１９０に代わり、第一内側チャンバー１２０の天井に一本もしくは複数本の供給配管を接続し、供給配管を介して水蒸気を天井から供給する形態であってもよい。
＜実施形態に係る水蒸気処理方法＞
次に、図１４及び図１５を参照して、実施形態に係る水蒸気処理方法の一例について説明する。ここで、図１４は、実施形態に係る水蒸気処理装置による処理フローの一例を示すフローチャートであり、図１５は、気化器と内側チャンバーの圧力制御方法の一例を示す図である。
図１４に示すように、実施形態に係る水蒸気処理方法は、まず、気化器の供給弁を開制御し（ステップＳ１０）、次いで、気化器から内側チャンバーに対して水蒸気を供給し、所定時間保持することにより、所定時間のアフタートリートメントを実行する（ステップＳ１２）。
このアフタートリートメントに際し、第一支持部材等を第一温調部等にて温調制御することにより、内側チャンバー内の温度が常に気化器の温度を下回らないように調整する。この調整により、供給された水蒸気の液化を抑制することができる。提供される水蒸気の温度が例えば２０℃乃至５０℃程度の場合には、内側チャンバーの温度を４０℃乃至１２０℃に調整する。
内側チャンバーに水蒸気を供給するに当たり、気化器のタンクに充填された水を所定の温度に制御することにより、蒸気圧によって加圧された状態とする。一方、内側チャンバーは、排気管４３０、４４０により０．１Ｔｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）以下に排気された状態とする。このように気化器のタンク内の圧力と内側チャンバーの圧力の圧力差（差圧）により、内側チャンバーに水蒸気が供給される。この時、差圧を可及的に大きくすることにより、内側チャンバーに対して水蒸気を効率的に供給することができる。さらに、内側チャンバーの容積を可及的に小さくすることにより、より短時間に所定の圧力まで昇圧することができるため、生産性が向上する。従って、気化器は可及的に圧力が高く、内側チャンバーは可及的に圧力が低いのが好ましい。ところで、気化器の制御容易性の観点で言えば、気化器は可及的に低い温度で運転制御されるのが好ましい。そこで、例えば、上記するように２０℃乃至５０℃程度の温度の水蒸気を内側チャンバーに供給する。尚、２０℃の水蒸気の平衡蒸気圧は２０Ｔｏｒｒ（２６６６Ｐａ）程度であり、５０℃の水蒸気の平衡蒸気圧は９０Ｔｏｒｒ（１１９９７Ｐａ）程度である。
このように、気化器の運転制御の観点から可及的に低温の水蒸気を供給するのが好ましい一方で、水蒸気の温度が低いと、今度は気化器の圧力が低くなり、気化器と内側チャンバーの差圧を大きくし難くなる。そのため、内側チャンバーに対して水蒸気を効率的に供給し難くなり、水蒸気処理時間が長くなる恐れがある。
しかしながら、図４等に示す水蒸気処理装置１００においては、第一内側チャンバー１２０や第二内側チャンバー１５０の容量が可及的に低容量であることにより、提供される水蒸気の温度が低い場合でも、可及的に短時間で気化器と内側チャンバーの差圧を大きくすることができる。図１５に示すように、水蒸気の供給により、気化器の圧力は漸減し、内側チャンバーの圧力は急増する。
尚、気化器の供給弁を開制御する（ステップＳ１０）に当たり、内側チャンバーの排気弁は、閉制御されてもよいし、開制御されてもよい。
図１４に戻り、アフタートリートメントが終了した後、気化器の供給弁を閉制御し（ステップＳ１４）、次いで、内側チャンバーの排気弁を開制御することにより（ステップＳ１６）、内側チャンバー内の水蒸気やアフタートリートメントにより生成された塩化水素（ＨＣｌ）等を排気する。図１５に示すように、気化器の供給弁の閉制御と、水蒸気や塩化水素（ＨＣｌ）等の排気により、気化器の圧力が漸増し、内側チャンバーの圧力は急減し、新たな基板に対する水蒸気処理が可能な状態が形成される。尚、内側チャンバーからの排気に加えて、不活性ガスによるパージを適宜行ってもよい。
図示する水蒸気処理方法によれば、水蒸気処理装置１００を適用することにより、高い生産性の下で水蒸気処理を行うことができる。
また、第一内側チャンバーと第二内側チャンバーのいずれか一方をメンテナンスする際には、いずれか他方のみを使用して基板に対して水蒸気処理を行うことができる。従って、水蒸気処理装置１００の稼働が完全に停止することが解消され、このことによっても高い生産性の下で水蒸気処理を行うことが可能になる。
上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本開示はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
１００ 水蒸気処理装置
１１０ 外側チャンバー
１１１ 第一処理室
１１２ 第二処理室
１２０ 第一内側チャンバー
１４０ 固定部材
１５０ 第二内側チャンバー
１７０ 固定部材
４０２，４０５ 水蒸気供給部
４０８，４１１ 内側排気部
Ｇ 基板

Claims (12)

  1. 処理ガスによる処理が施された基板を水蒸気により処理する水蒸気処理装置であって、
    上下に分離された第一処理室と第二処理室を有する外側チャンバーと、
    前記第一処理室に収容され、前記第一処理室の内壁面と接触せず、前記第一処理室の床面にある固定部材に載置される第一内側チャンバーと、
    前記第二処理室に収容され、前記第二処理室の内壁面と接触せず、前記第二処理室の床面にある固定部材に載置される第二内側チャンバーと、
    前記第一内側チャンバーと前記第二内側チャンバーのそれぞれに水蒸気を供給する水蒸気供給部と、
    前記第一内側チャンバーと前記第二内側チャンバーのそれぞれから排気する内側排気部とを有する、水蒸気処理装置。
  2. 前記第一内側チャンバーは、前記基板を支持する第一支持部材を有し、
    前記第二内側チャンバーは、前記基板を支持する第二支持部材を有し、
    前記第一支持部材と前記第二支持部材の上面には、前記基板を直接支持する複数の突起が設けられている、請求項１に記載の水蒸気処理装置。
  3. 前記第一支持部材は第一温調部を有し、
    前記第二支持部材は第二温調部を有している、請求項２に記載の水蒸気処理装置。
  4. 前記第一内側チャンバーの側面に第一内側開口が設けられ、前記外側チャンバーのうち、前記第一内側開口に対応する位置に第一外側開口が設けられており、
    前記第二内側チャンバーの側面に第二内側開口が設けられ、前記外側チャンバーのうち、前記第二内側開口に対応する位置に第二外側開口が設けられており、
    前記第一内側開口、前記第一外側開口、前記第二内側開口、及び前記第二外側開口のそれぞれに開閉蓋が取り付けられている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の水蒸気処理装置。
  5. 制御部をさらに有し、
    前記制御部により、前記第一温調部と前記第二温調部がそれぞれ個別に温調制御される、請求項３、又は請求項３に従属する請求項４に記載の水蒸気処理装置。
  6. 前記第一処理室と前記第二処理室のそれぞれから排気する外側排気部をさらに有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の水蒸気処理装置。
  7. 前記第一処理室、前記第二処理室、前記第一内側チャンバー、及び前記第二内側チャンバーのそれぞれに不活性ガスを供給してパージする不活性ガス供給部をさらに有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の水蒸気処理装置。
  8. 前記固定部材が断熱性を有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の水蒸気処理装置。
  9. 前記第一支持部材と前記第二支持部材の上面にはそれぞれ、前記上面に連通する複数の収容溝が開設されており、
    複数の軸部材と、複数の前記軸部材を相互に繋ぐ繋ぎ部材と、を有する基板搬送部材が、複数の前記軸部材の上に前記基板を載置した状態で前記第一内側チャンバーと前記第二内側チャンバーに収容され、前記軸部材が前記収容溝に収容されることにより、前記第一支持部材と前記第二支持部材にそれぞれ前記基板が載置される、請求項２、請求項２に従属する請求項３乃至８のいずれか一項に記載の水蒸気処理装置。
  10. 処理ガスによる処理が施された基板を水蒸気により処理する水蒸気処理方法であって、
    上下に分離された第一処理室と第二処理室を有する外側チャンバーと、
    前記第一処理室に収容されている第一内側チャンバー、及び、前記第二処理室に収容されている第二内側チャンバーと、を有する水蒸気処理装置を準備する工程と、
    前記第一内側チャンバーと前記第二内側チャンバーにそれぞれ前記基板を収容し、水蒸気を供給して処理する工程と、
    前記第一内側チャンバーと前記第二内側チャンバーから排気する工程と、を有する、水蒸気処理方法。
  11. 前記第一内側チャンバーと前記第二内側チャンバーはそれぞれ、前記基板を載置して温調する第一支持部材と第二支持部材を有し、
    前記第一支持部材と前記第二支持部材を、それぞれ個別に温調制御しながら水蒸気による処理を行う、請求項１０に記載の水蒸気処理方法。
  12. 前記第一内側チャンバーと前記第二内側チャンバーのいずれか一方をメンテナンスする際には、いずれか他方のみを使用して前記基板に対して水蒸気を供給して処理する、請求項１０又は１１に記載の水蒸気処理方法。
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