JP2023022938A - 基板水蒸気処理方法、および基板水蒸気処理システム - Google Patents

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Abstract

Figure 2023022938000001
【課題】水蒸気による基板の処理を一層安定的に行うことができる技術を提供する。
【解決手段】基板水蒸気処理方法は、処理容器にて水蒸気による処理を基板に施す。処理容器には、少なくとも貯水タンクと気化器とを含む供給部、および少なくとも気液分離部を含む排出部が接続される。基板水蒸気処理方法は、貯水タンクに液水を貯水する貯留工程と、移送経路の気体を除去する気体除去工程と、気化器で水蒸気を生成する水蒸気生成工程と、基板に対して水蒸気による処理を施す水蒸気処理工程と、を有する。また、基板水蒸気処理方法は、処理容器から排出される排出物を排ガスと排液とに分離する排出物分離工程と、排ガスおよび排液を別々に排出する排ガス排液排出工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

本開示は、基板水蒸気処理方法、および基板水蒸気処理システムに関する。
塩素を含む処理ガスによって加工処理がなされた基板には、塩素が残留している。このため、基板の加工処理工程では、処理ガスによる基板の処理後に、水蒸気に基板を晒して基板の塩素を除去する水蒸気処理を実施している。
例えば、特許文献１には、ロードロック室に水蒸気を供給して、ロードロック室内に収容された基板の塩素を取り除く水蒸気の供給方法（基板水蒸気処理方法）が開示されている。
特開平７―８６２５３号公報
本開示は、水蒸気による基板の処理を一層安定的に行うことができる技術を提供する。
本開示の一態様によれば、基板加工処理装置にて処理ガスにより処理された基板に対して、処理容器の内部にて水蒸気による処理を施す基板水蒸気処理方法であって、前記処理容器には、少なくとも貯水タンクと気化器とを含む供給部、および少なくとも気液分離部を含む排出部が接続され、（ａ）前記基板を前記処理容器内に搬入する工程と、（ｂ）前記貯水タンクに液水を供給して、当該貯水タンクに前記液水を貯水する工程と、（ｃ）前記貯水タンクから前記気化器までの移送経路の気体を除去する工程と、（ｄ）前記移送経路を介して前記貯水タンクから前記気化器に前記液水を移送し、前記気化器で前記水蒸気を生成する工程と、（ｅ）前記気化器で生成した前記水蒸気を前記処理容器に供給し、前記基板に対して前記水蒸気による処理を施す工程と、（ｆ）前記水蒸気による処理により前記処理容器から排出される排出物を前記気液分離部により排ガスと排液とに分離する工程と、（ｇ）前記排ガスを排気経路から排出するとともに、前記排液を排液経路から排出する工程と、を有する、基板水蒸気処理方法が提供される。
一態様によれば、水蒸気による基板の処理を一層安定的に行うことができる。
一実施形態に係る基板水蒸気処理システムの全体構成を概略的に示すブロック図である。 基板水蒸気処理システムの供給部を示す概略説明図である。 基板水蒸気処理システムの排出部を示す概略説明図である。 基板水蒸気処理方法の処理フローを示すフローチャートである。 基板水蒸気処理方法の供給工程を示すタイミングチャートである。 供給工程における供給部の液水の流通状態を示す説明図である。 基板水蒸気処理方法の排出工程を示すタイミングチャートである。 基板水蒸気処理方法の排出工程における排出物の流通状態を示す説明図である。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
図１は、一実施形態に係る基板水蒸気処理システム１の全体構成を概略的に示すブロック図である。一実施形態に係る基板水蒸気処理システム１は、図１に示すように、基板Ｇを加工し発光素子などを形成する工場に設置され、基板Ｇ上の発光素子などの形成における一工程として水蒸気による処理（以下、水蒸気処理という）を基板Ｇに施す。例えば、基板水蒸気処理システム１は、基板加工システム１００において塩素（Ｃｌ）を含む処理ガスを使用した基板加工処理装置２の後工程に組み込まれ、基板Ｇの塩素を除去する。
水蒸気処理が施される基板Ｇの一例としては、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）に適用されるガラス基板があげられる。この場合、基板Ｇには薄膜トランジスタが形成される 。薄膜トランジスタは、基板Ｇの絶縁体層に積層された金属膜に対して、塩素ガス（Ｃｌ２）、酸塩化ホウ素（ＢＣｌ３）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）などの処理ガスによりドライエッチング処理が行われることで、所定の電極が形成される。そのため、電極形成後の基板Ｇには、塩素が残留している。
基板水蒸気処理システム１は、電極形成後のアフタートリートメントとして、基板Ｇに対して水蒸気処理を行う処理装置本体１０を備える。処理装置本体１０は、水蒸気処理において基板Ｇを水蒸気に晒すことで、基板Ｇに残留している塩素や塩素系化合物と水蒸気を反応させて塩化水素（ＨＣｌ）を生成する。生成された塩化水素は基板Ｇから分離していく。これにより、基板Ｇは、塩素や塩素系化合物が除去されて、コロージョンの原因となる水酸化アルミニウムの発生が抑制される。
上記の水蒸気処理を行うため、基板水蒸気処理システム１は、処理装置本体１０の他に、処理装置本体１０に水蒸気を供給する供給部２０と、処理装置本体１０から排出物を排出する排出部５０と、基板水蒸気処理システム１の全体を制御する制御部７０と、を含む。以下、処理装置本体１０、供給部２０および排出部５０の各構成について、具体的に説明していく。
処理装置本体１０は、基板Ｇに対して水蒸気処理を行う処理容器１１（処理チャンバ）を備える。処理容器１１は、例えば、基板Ｇを載置可能な載置台を処理空間に有するとともに、処理容器１１の外部と処理空間の間で基板Ｇを搬入出可能な搬入出口、およびこの搬入出口を開閉するゲートバルブを有する（共に不図示）。基板Ｇは、基板加工システム１００の図示しない搬送装置により保持され、搬入出口を介して処理容器１１内に搬入されて載置台に載置される。さらに水蒸気処理後に、基板Ｇは、搬送装置により保持されて処理容器１１内から搬出され、基板加工システム１００の別の装置若しくは基板加工システム１００の外部に搬送される。なお、処理容器１１は、複数の基板Ｇを一度に収容して、各基板Ｇをまとめて水蒸気処理する構造でもよい。
処理装置本体１０は、処理容器１１内において、基板Ｇの面全体に水蒸気を満遍なく吐出可能なシャワーヘッド（水蒸気吐出部：不図示）を備えていることが好ましい。さらに、載置台は、載置された基板Ｇの温度を、水蒸気処理に応じた温度に調整可能な温調機構（不図示）を備えているとよい。
また、基板水蒸気処理システム１は、処理容器１１と供給部２０間を接続して供給部２０から処理容器１１に水蒸気を供給可能な供給経路１２と、処理容器１１と排出部５０間を接続して処理容器１１から排出部５０に排出物を排出可能な排出経路１４と、を含む。処理装置本体１０は、処理容器１１の処理空間が排出部５０により真空雰囲気に調整された状態で、供給部２０からの水蒸気の供給に基づき処理空間に収容された基板Ｇに水蒸気処理を行い、さらに処理空間の水蒸気や処理による生成物である塩化水素などを排出部５０に排出する。なお、処理容器１１には、水蒸気を供給および排出する構成の他に、窒素ガス（Ｎ２）などの不活性ガスを供給する不活性ガス部（不図示）が接続されてもよい。
図２は、基板水蒸気処理システム１の供給部２０を示す概略説明図である。図２に示すように、供給部２０は、液体状の水（以下、液水という）から水蒸気を生成して、この水蒸気を処理装置本体１０に供給する、基板水蒸気処理システム１の上流側部位を形成している。供給部２０は、液水の流通方向の上流側から下流側に向かって順に、工場給水源２１、貯水タンク２２および気化器２３を備える。
工場給水源２１は、基板水蒸気処理システム１が設置された工場において、供給部２０の上流側から下流側に向かって液水を供給する。工場給水源２１は、不純物が無いまたは不純物が少ない純水の液水を生成する種々の構造を適用し得る。例えば、工場給水源２１は、市水を供給する外部供給源に接続されるとともに、フィルタなどの不純物除去部（不図示）、および液水を圧送するポンプ（不図示）を有する。このように構成された工場給水源は、市水から不純物を取り除いた液水を、ポンプによって供給部２０の上流側から下流側に向かって定常的に送出することができる。なお、工場給水源２１から送出される液水には、多くの場合、空気などの気体が含まれ得る。
供給部２０は、工場給水源２１と貯水タンク２２との間を液水供給経路２４によって接続している。液水供給経路２４は、液水が流通可能な流路を内部に有する液水用供給配管２５により構成されている。また、液水供給経路２４には、制御部７０の制御に基づき、液水用供給配管２５の流路を開閉する液水供給側バルブ２６が設けられている。すなわち、工場給水源２１の液水は、液水供給側バルブ２６の開状態で貯水タンク２２に供給され、液水供給側バルブ２６の閉状態で供給が遮断される。なお、通常、工場給水源２１から工場内の配管末端へは加圧された状態で液水が供給されるため、工場内環境との差圧により配管末端からは液水が自然流出する。そのため、液水を圧送するポンプを設けず自然流出により貯水タンク２２に液水を供給するようにしてよい。
貯水タンク２２は、所定の容積からなる貯留空間２２ａを有し、供給部２０において液水を一時的に貯留する機能を有している。例えば、貯水タンク２２は、鉛直方向に沿って長く延在した有底円筒体に形成され、その上端部が蓋で閉じられることにより、貯留空間２２ａを密閉している。液水供給経路２４は、例えば、貯水タンク２２の上端部の蓋に連結されている。
貯水タンク２２は、貯留空間２２ａに貯留された液水の水位を検出して、その検出結果を制御部７０に送信する供給側水位検出部２７を備える。例えば、供給側水位検出部２７は、液水の供給および供給停止を判定するための供給判定用センサ２８と、貯水タンク２２に貯留する液水のシステム限界値を検出する上下限センサ２９と、を別々に有する。供給判定用センサ２８は、下方値（図２中のＬ参照）と、上方値（図２中のＨ参照）とを検出可能であり、制御部７０は、水位が下方値となったことを検出した場合に、液水供給側バルブ２６を開放して貯水タンク２２に液水を供給する。逆に、制御部７０は、水位が上方値となったことを検出した場合に、液水供給側バルブ２６を閉塞して貯水タンク２２への液水の供給を停止する。また例えば、上下限センサ２９により貯水上限値（図２中のＨＨ参照）または貯水下限値（図２中のＬＬ参照）を検出した場合に、異常が発生したとして、制御部７０は、基板水蒸気処理システム１の動作を停止する。
供給部２０は、貯水タンク２２に対して、エアなどの加圧気体を供給および排出して、貯水タンク２２に貯留された液水を押圧する圧力調整部３０を有する。圧力調整部３０は、制御部７０に接続されており、制御部７０の制御下に、貯水タンク２２に対する加圧気体の供給および加圧気体の排出を行う。
さらに、供給部２０は、貯水タンク２２と気化器２３との間を移送経路３１によって接続している。移送経路３１は、貯留空間２２ａと貯水タンク２２の外部との間を延在する導出管３２と、導出管３２に接続されて液水が流通可能な流路を内部に有する移送配管３３と、を有する。導出管３２は、貯水タンク２２の上端部の蓋を通して、貯留空間２２ａ内を鉛直方向に延在し、その下端が貯水タンク２２の底面付近（上下限センサ２９の下限側よりも下方）に配置されている。導出管３２は、下端に設けられた開口から液水を流入させ、導出管３２内の流路を介して移送配管３３の流路に液水を流通させる。
移送配管３３は、例えば、導出管３２の上端から横方向（水平方向）に延在する上側横延在部３４と、上側横延在部３４から鉛直方向下側に延在する縦延在部３５と、縦延在部３５の下端から横方向に延在する下側横延在部３６と、を有する。上側横延在部３４は、貯水タンク２２よりも上方に位置し、その途中位置には開閉バルブ３７が設けられている。開閉バルブ３７は、水蒸気処理を実施している通常時は開放しており、基板水蒸気処理システム１のメンテナンス時や異常時などに閉塞することで、気化器２３に対する液水の移送を遮断する。
縦延在部３５は、上側横延在部３４に接続される上端と、下側横延在部３６に接続される下端とを有し、貯水タンク２２の外側の側方を直線状に延在している。縦延在部３５の上端は、後記の気体抜き経路４０の配管とともに、Ｔ型コネクタ３８を介して上側横延在部３４に連結している。
下側横延在部３６の途中位置には、気化器前段側バルブ３９が設けられている。気化器前段側バルブ３９は、移送配管３３内の流路を開閉可能であり、制御部７０の制御下に、気化器２３に対する液水の供給および供給停止を切り替える。
そして、本実施形態に係る供給部２０は、移送経路３１の流路内の気体（エア）を抜くための気体抜き経路４０（気体抜き部）を備える。具体的には、気体抜き経路４０は、上側横延在部３４と縦延在部３５の接続箇所（Ｔ型コネクタ３８）に接続されている。気体抜き経路４０は、気体および液水が流通可能な流路を有する気体抜き用配管４１と、気体抜き用配管４１に接続される廃棄タンク４２と、を有する。
気体抜き用配管４１は、Ｔ型コネクタ３８から鉛直方向上側に所定長さ延在し、さらに湾曲部を介して横方向に延在して廃棄タンク４２に接続されている。また、気体抜き用配管４１の途中位置には、制御部７０の制御に基づき気体抜き用配管４１内の流路を開閉する気体抜き側バルブ４３が設けられている。気体抜き側バルブ４３は、例えば、気体抜き用配管４１の水平方向に延在している部分に設置されている。
廃棄タンク４２は、上方が開放した凹状容器に形成され、気体抜き経路４０を介して流入した液水を貯留しつつ、容器からエアを放出する。なお、供給部２０は、廃棄タンク４２を備えずに、工場内に設けられた適宜の排水場所（例えば、後記の工場排液部５５）まで気体抜き経路４０が延在してもよい。あるいは、供給部２０は、気体抜き経路４０を介して、工場給水源２１または貯水タンク２２に液水を循環させる構成でもよい。気体抜き部は、気体抜き経路４０に限定されず、例えば、気体が通過可能な一方で、液水の通過を遮断するベント構造を移送経路３１に備えた構成でもよい。
一方、供給部２０の気化器２３は、移送経路３１（下側横延在部３６）から供給された液水を加熱して水蒸気に気化させ、この水蒸気を供給経路１２に流出させる。この気化器２３は、周知の構成を適用することができる。例えば、気化器２３は、液水を吸引する内部ポンプと、内部ポンプにより吸引された液水を貯留可能な密閉タンクと、液水の温度を調整可能な温度調整部と、を備えた構成をとり得る（共に不図示）。液水は温度調整部で加熱される。また、気化器２３は、制御部７０により液水の引き込み量や加熱量が制御されることで、処理容器１１に供給する水蒸気の供給量を調整する。なお、内部ポンプを設けず、真空引きされる処理容器１１と移送経路３１との差圧により液水を気化器２３内に導くようにしてもよい。
供給経路１２は、水蒸気が流通可能な流路を有する供給配管１３により構成され、例えば、気化器２３の密閉タンクの上部に接続されて、処理装置本体１０まで延在している。これにより、供給経路１２には、密閉タンク内で生成された水蒸気が自然に流入する。この水蒸気は、供給経路１２を流通して処理容器１１内に流入する。基板水蒸気処理システム１の供給部２０は、基本的には以上のように構成される。
図３は、基板水蒸気処理システム１の排出部５０を示す概略説明図である。図３に示すように、排出部５０は、処理装置本体１０で使用した水蒸気を含む排出物を排出する、基板水蒸気処理システム１の下流側部位を形成している。処理装置本体１０の排出物には、水蒸気の他に、基板Ｇから除去した塩素から生成された塩化水素、または不活性ガスが混じっている。排出部５０は、排出物の流通方向の上流側から下流側に向かって順に、ドライポンプ５１、熱交換器５２、排出側タンク５３、排液ポンプ５４、工場排液部５５および工場排気部５６を備える。
処理装置本体１０とドライポンプ５１との間を接続している排出経路１４は、排出物を流通可能な流路を有する排出配管１５により構成されている。また、排出配管１５には、制御部７０の制御に基づき、排出配管１５の流路を開閉する排出側バルブ５７が設けられている。すなわち、処理装置本体１０の排出物は、排出側バルブ５７の開状態で排出部５０に排出され、排出側バルブ５７の閉状態で排出部５０への排出が遮断される。
ドライポンプ５１は、排出配管１５を介して処理装置本体１０に接続されていることで、制御部７０の制御下に、処理容器１１の処理空間を吸引する機能を有する。これにより、ドライポンプ５１は、処理容器１１の処理空間を真空雰囲気にするとともに、処理装置本体１０から排出部５０に排出物を流出させる。また、ドライポンプ５１は、処理装置本体１０から流出した排出物を、ドライポンプ５１よりも下流側に圧送する。
排出部５０は、ドライポンプ５１と熱交換器５２の間を共通排出経路５８によって接続している。共通排出経路５８は、排出物が流通可能な流路を内部に有する共通排出配管５９により構成されている。
熱交換器５２は、共通排出経路５８から流入した排出物を冷却することにより、排出物を排ガス（気体）と排液（液体）とに分離する気液分離部として機能する。この熱交換器５２は、周知の構成を適用することができる。例えば、熱交換器５２は、共通排出配管５９の周囲に設けられて冷媒により熱交換を行う本体部と、冷媒を冷却するチラーユニットと、本体部とチラーユニットとの間で冷媒を循環させるポンプを有する循環路と、を備えた構成をとり得る（共に不図示）。また、熱交換器５２は、制御部７０の制御に基づき、排出物の温度を調整可能であるとよい。あるいは、共通排出配管５９の周囲に本体部を設けるのではなく、本体部に排出物が直接流通する流通路を設けて、効率よく熱交換を行えるようにしてもよい。なお、気液分離部は、熱交換器５２に限定されず、排出物を排ガスと排液に分離する種々の構造を適用してよい。
排出側タンク５３は、熱交換器５２よりも鉛直方向下側に設けられ、熱交換器５２を通った共通排出経路５８が接続されている。排出側タンク５３は、貯水タンク２２と同様に、鉛直方向に長く延在する有底円筒体に形成され、内部空間５３ａを密閉する蓋を上端部に有する。例えば、共通排出配管５９は蓋の中心位置に連結される。
排出側タンク５３には、共通排出経路５８を介して蓋（上端部）から排出側タンク５３の内部空間５３ａに、熱交換器５２で分離した排ガスと排液とが流入する。排ガスおよび排液は、内部空間５３ａにおいて分離状態を維持し、排液が底部側に溜まる一方、排ガスが上端部側に溜まる。排出側タンク５３の内面には、塩化水素による腐食を抑制するためのコーティングが形成されている。なお、排出側タンク５３は、共通排出配管５９が接続される部分に、熱交換器５２を抜けた水蒸気を捕捉するために種々の気液分離構造（ラビリンス構造など）を備えてもよい。
また、排出側タンク５３は、内部空間５３ａに貯留された排液の液位を検出して、その検出結果を制御部７０に送信する排出側液位検出部６０を備える。例えば、排出側液位検出部６０は、排液の排出および排出停止を判定するための排出判定用センサ６１と、排出側タンク５３に貯留する排液の貯水上限値（図３中のＨＨ参照）を検出する排出上限センサ６２と、を別々に有する。排出判定用センサ６１は、上方値（図３中のＨ参照）と、下方値（図３中のＬ参照）と、を検出可能であり、排出部５０は、水位が上方値になった場合に、排出側タンク５３の排液を排出する。逆に、排出部５０は、水位が下方値になった場合に、排出側タンク５３の排液を停止する。
排出部５０は、排出側タンク５３と工場排液部５５との間を排液経路６４によって接続している。排液経路６４は、排出側タンク５３の底部寄りに連結され、排出側タンク５３に溜まった液体が流通可能な流路を内部に有する排液配管６５により構成されている。なお、排液配管６５の内面には、塩化水素を含む水が流通しても腐食を抑止可能なコーティングが施されていることが好ましい。
また、排液経路６４には、排出側タンク５３に貯留された排液を吸引して、工場排液部５５へ送出する排液ポンプ５４が設置されている。排液ポンプ５４は、制御部７０により、動作、動作停止、排液の送出量などが制御される。
工場排液部５５は、排出側タンク５３から排出される排液を継続的に受容可能な場所や装置である。工場排液部５５は、例えば、工場内または工場外に設置され、工場の他の設備から排水される液体をまとめて処理可能な排水処理装置や工場の外部につながる排水管などを適用し得る。
さらに、排出部５０は、排出側タンク５３と工場排気部５６との間を排気経路６７によって接続している。排気経路６７は、排出側タンク５３の上部寄りに連結されており、排出側タンク５３に溜まった気体を流通可能な流路を内部に有する排気配管６８により構成されている。また、排気経路６７には、当該排気経路６７内の露点温度を検出する露点計６９が設置されている。露点計６９は、制御部７０に接続され、排気経路６７内での水分が結露する露点温度を検出し、その検出結果を制御部７０に送信する。
工場排気部５６は、排出側タンク５３から排出される気体を継続的に受容可能な場所や装置である。工場排気部５６は、例えば、工場内または工場外に設置され、工場の他の設備から排出される気体をまとめて処理可能な排気処理装置などを適用し得る。
図１に戻り、基板水蒸気処理システム１の制御部７０は、１以上のプロセッサ７１、メモリ７２、図示しない入出力インタフェースおよび電子回路を有する制御用コンピュータである。１以上のプロセッサ７１は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、複数のディスクリート半導体からなる回路などのうち１つまたは複数を組み合わせたものであり、メモリ７２に記憶されたプログラムを実行処理する。メモリ７２は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ（コンピュータ記憶媒体、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、メモリカードなどの記憶媒体）を含み、プログラムおよびレシピを記憶している。
制御部７０は、入出力インタフェースを介して、基板水蒸気処理システム１の処理装置本体１０、各バルブ、気化器２３、ドライポンプ５１、排液ポンプ５４などに通信可能に接続されている。また、制御部７０は、入出力インタフェースを介して、供給側水位検出部２７（図２参照）、排出側液位検出部６０および露点計６９（図３参照）などに信号受信可能に接続されている。さらに、制御部７０は、入出力インタフェースを介して、図示しない入出力装置（タッチパネル、モニタ、スピーカ、キーボード、マウスなど）に接続されている。制御部７０は、入出力装置を介してユーザが入力したレシピに基づき、基板水蒸気処理システム１の各構成に制御指令を出力して、水蒸気処理を行う。
一実施形態に係る基板水蒸気処理システム１は、基本的には、以上のように構成され、以下その動作および効果について図４を参照して説明する。図４は、基板水蒸気処理方法の処理フローを示すフローチャートである。
基板水蒸気処理システム１は、塩素を含む処理ガスによりドライエッチング処理された基板Ｇに対して水蒸気処理を実施する。基板水蒸気処理方法において、制御部７０は、処理装置本体１０の処理容器１１に基板Ｇを搬入する搬入工程を行う。また、制御部７０は、供給工程、処理工程および排出工程を同時に行い、供給部２０、処理容器１１、排出部５０の順に水蒸気を流通させる。
詳細には、搬入工程では、以下の（ａ）の工程を行い、供給工程では以下の（ｂ）～（ｄ）の工程を行い、処理工程では以下の（ｅ）の工程を行い、排出工程では以下の（ｆ）、（ｇ）の工程を行う。
（ａ）処理容器１１内に基板Ｇを搬入して水蒸気吐出部に対向配置する搬入配置工程［ステップＳ１１］
（ｂ）貯水タンク２２に液水を供給して、当該貯水タンク２２に液水を貯水する貯留工程［ステップＳ１２］
（ｃ）貯水タンク２２から気化器２３までの移送経路３１の気体（エア）を除去する気体除去工程［ステップＳ１３］
（ｄ）移送経路３１を介して貯水タンク２２から気化器２３に液水を移送し、気化器２３で水蒸気を生成する水蒸気生成工程［ステップＳ１４］
（ｅ）気化器２３で生成した水蒸気を処理容器１１に供給し、基板Ｇに対して水蒸気による処理を施す水蒸気処理工程［ステップＳ１５］
（ｆ）処理容器１１から排出される排出物を熱交換器５２及び排出側タンク５３により排ガスと排液とに分離する排出物分離工程［ステップＳ１６］
（ｇ）排ガスを排気経路６７から排出するとともに、排液を排液経路６４から排出する排ガス排液排出工程［ステップＳ１７］
搬入工程（搬入配置工程）は、処理工程（水蒸気処理工程）の実施前に、実施する工程である。例えば図４に示すように、制御部７０は、供給工程を行う前にこの搬入工程を行い、基板加工処理装置２にて塩素を含む処理ガスにより処理された基板を、処理容器１１内に配置する。なお、処理容器１１内に先に水蒸気処理を行った基板Ｇがある場合、制御部７０は、処理済の基板Ｇを搬出した後に、新たな基板Ｇを搬入する。あるいは、基板水蒸気処理方法では、供給工程（貯留工程、気体除去工程）を行っている最中に、搬入工程を実施してもよい。これにより、プロセス全体としての処理期間の短縮化を促進することができる。
また、供給工程は供給部２０の動作に関係し、処理工程は処理装置本体１０の動作に関係し、排出工程は排出部５０の動作に関係する。このため、以下では、供給部２０の動作と、処理装置本体１０の動作と、排出部５０の動作とで分けて説明していく。
図５は、基板水蒸気処理方法の供給工程を示すタイミングチャートである。図６は、供給工程における供給部２０の液水の流通状態を示す説明図であり、（ａ）は貯留工程を示し、（ｂ）は気体除去工程を示し、（ｃ）は水蒸気生成工程を示す。図５および図６に示すように、制御部７０は、供給部２０の各バルブの開閉を制御することにより、貯留工程、気体除去工程、水蒸気生成工程を実施する。
具体的には、制御部７０は、供給側水位検出部２７により貯水タンク２２の水位が下方値を検出した場合または供給工程の開始時に水位が上方値に達していない場合に、液水供給側バルブ２６を開放する。これにより、工場給水源２１から液水供給側バルブ２６を介して貯水タンク２２へ液水が供給され、貯留空間２２ａに液水が貯留されていく（図６（ａ）参照）。基板水蒸気処理システム１は、工場給水源２１の液水にエアが混入し、あるいは液水供給経路２４にエアが存在していたとしても、貯水タンク２２の貯留空間２２ａに液水を一旦溜めることで、貯水タンク２２内においてエアを除去することができる。
そして、図５の時点ｔａにおいて、供給側水位検出部２７は、貯水タンク２２の水位が上方値に達したことを検出する。この供給側水位検出部２７の検出信号を受信した制御部７０は、液水供給側バルブ２６を閉塞して、貯水タンク２２への液水の供給（貯留工程）を停止する。これにより、貯水タンク２２の貯留空間２２ａは、液水とエアが分離した静水状態を保ちつつ、基板Ｇの水蒸気処理に必要な量の液水を溜めることができる。
また時点ｔａにおいて、制御部７０は、貯水タンク２２から気化器２３に液水を移送可能な貯水量になったことを判定する。ただし、本実施形態に係る基板水蒸気処理方法では、貯水タンク２２から気化器２３に液水を注水する前に、移送経路３１に存在する気体を抜くための気体除去工程を行う。
制御部７０は、気体除去工程を開始すると、移送経路３１の気化器前段側バルブ３９を閉塞する一方で、気体抜き側バルブ４３を開放して、さらに圧力調整部３０から貯留空間２２ａに加圧気体を供給する。貯留工程の停止により液水供給側バルブ２６が閉塞しているので、圧力調整部３０から加圧気体が供給されると、貯水タンク２２の内圧が上昇し、貯留空間２２ａに溜まっている液水が導出管３２から移送配管３３に圧送される（図６（ｂ）参照）。導出管３２に流入した液水は、導出管３２、移送配管３３の順に流通するが、気化器前段側バルブ３９が閉じられていることで、移送配管３３の縦延在部３５（図２参照）に溜まっていく。この際、移送経路３１に存在していたエアまたは液水に混入していたエアは、移送経路３１から気体抜き経路４０に抜けていく。
移送経路３１から気体抜き経路４０に押し出されたエアは、気体抜き経路４０を通って廃棄タンク４２に排出される。そして、制御部７０は、液水が移送経路３１を満たすまで気体除去工程を継続する。例えば、制御部７０は、流量計（不図示）を気体抜き経路４０の廃棄タンク４２への接続部に設け、液水が、気体の混じらない安定した流量となったことに基づき気体除去工程を終了する。これにより、液水が移送経路３１および気体抜き経路４０を満たして、移送経路３１からエアが確実に除去される。なお、制御部７０は、流量計を備えずに、気体除去工程を所定期間実施することで、移送経路３１のエアを除去してもよい。
図５の時点ｔｂにおいて、制御部７０は、気体除去工程から水蒸気生成工程に移行する。制御部７０は、移送経路３１の気化器前段側バルブ３９を開放しつつ、気体抜き側バルブ４３を閉塞し、さらに気化器２３を動作させる（図６（ｃ）参照）。気化器２３は、動作を開始すると、内部ポンプの回転下若しくは差圧により移送経路３１から液水を引き込み、引き込んだ液水を気化（水蒸気化）する。気体除去工程を先に実施していることにより、移送経路３１から移送される液水には、エアが混入していない。そのため、気化器２３は、エアを含まない水蒸気を安定的に生成して、供給経路１２を介して処理装置本体１０に、生成した水蒸気を送り出すことができる。
制御部７０は、処理装置本体１０の水蒸気処理工程中に、供給部２０にて水蒸気生成工程を継続する。この際、制御部７０は、貯水タンク２２に貯留された液水の水位を供給側水位検出部２７により監視し、水位が下方値未満となった場合（図５の時点ｔｃ）に、水蒸気生成工程を停止して、貯留工程を再び実施する。さらに貯留工程後に、気体除去工程、水蒸気生成工程を繰り返すことで、供給部２０は、水蒸気を安定的に生成することができる。
なお、基板水蒸気処理システム１は、供給工程において、貯水タンク２２への液水の供給（貯留工程）と、移送経路３１の気体の除去（気体除去工程）および貯水タンク２２から気化器２３への液水の移送（水蒸気生成工程）とを同時に実施してもよい。
そして、基板水蒸気処理システム１は、処理装置本体１０の処理工程（水蒸気処理工程）において、気化器２３から供給経路１２を介して処理容器１１に供給された水蒸気により、基板Ｇの塩素を除去する。この際、処理容器１１の処理空間には、気体除去工程で液水からエアが除去されたことにより、単位時間当たりの供給量が一定で、かつ圧力変動が抑えられた水蒸気が供給される。このため、処理装置本体１０は、基板Ｇの被処理面に均一的に分布するように水蒸気を供給して、基板Ｇの塩素をムラなく除去する。これにより、基板水蒸気処理システム１は、基板Ｇ毎の塩素除去量を一定にできる。換言すれば、処理装置本体１０は、水蒸気処理を安定して（プロセス変動することなく）行うことができる。
図７は、基板水蒸気処理方法の排出工程を示すタイミングチャートである。図８は、基板水蒸気処理方法の排出工程における排出物の流通状態を示す説明図であり、（ａ）は排出物分離工程を示し、（ｂ）は排ガス排液排出工程を示す。
制御部７０は、水蒸気処理工程を実施しながら、図７および図８に示すように、排出部５０により処理容器１１の排出物を排出する排出工程を実施する。排出工程において、制御部７０は、排出側バルブ５７を開放するとともに、ドライポンプ５１を駆動することにより、処理容器１１から排出部５０側に、水蒸気処理で使用した主に気体で構成される排出物を排出させる。排出物は、水蒸気および塩化水素を含み、高い温度で処理装置本体１０から流出する。この排出物は、共通排出経路５８を介してドライポンプ５１から熱交換器５２に移動する。
また、制御部７０は、熱交換器５２を駆動することで、熱交換器５２に移動した排出物を冷却する。熱交換器５２は、例えば、常温（２５℃）程度まで排出部５０の温度を低下させる。これにより、排出物は、排ガスと排液とに分離する。排ガスには、水蒸気と、若干の塩化水素とが含まれる一方で、排液には、液水と、排ガスよりも多くの塩化水素とが含まれる。排ガスは主に水蒸気で構成されるが、液水が微粒子状となるミストも含まないため、乾燥気体として扱うことができる。排出部５０は、熱交換器５２の下流側の排出側タンク５３に、分離した排ガスおよび排液を流入させる（図８（ａ）参照）。
排ガスは、排出側タンク５３の上部に滞留して、排出側タンク５３に接続された排気経路６７に流出する。排気経路６７に流出した排ガスは、露点計６９を通過して工場排気部５６に排出される。この排ガスは、塩化水素が少なく、液体を含まない気体であるため、排気経路６７を腐食させることなく、工場排気部５６まで流通する。すなわち、基板水蒸気処理システム１は、排気経路６７の腐食対策を不要とし、かつ当該排気経路６７のメンテナンス頻度を低減することができる。
一方、制御部７０は、排出側タンク５３の排出側液位検出部６０の検出結果に基づき、排液ポンプ５４を動作させることで、排出側タンク５３に貯留した排液を排出する。具体的には、図７の時点ｔｄにおいて、排出側タンク５３に貯留された排液の液位が上方値に達すると、制御部７０は、排液ポンプ５４の駆動を開始して、排出側タンク５３の排液を排液経路６４に流出させる。排液経路６４において、排液は、排液ポンプ５４を通過するとそのまま下流側に送り出されて、工場排液部５５に排出される（図８（ｂ）参照）。上記したように、排液経路６４の排液配管６５には、塩化水素による腐食に対応するコーティングが施されている。このため、基板水蒸気処理システム１は、塩化水素を含む排液を工場排液部５５に円滑に排出することができる。
また、図７中の時点ｔｅにおいて、制御部７０は、排出側液位検出部６０により排出側タンク５３に貯留された排液が下方値に達したことを検出すると、排液ポンプ５４の駆動を停止する。この際、制御部７０は、所定期間（例えば、３０秒）にわたって排液ポンプ５４を動作させる余剰運転を行い、この余剰運転後に排液ポンプ５４を停止する。この余剰運転を実施することで、排液配管６５内に排液が残ることを低減して、排液経路６４の腐食を一層確実に抑制することが可能となる。
さらに、基板水蒸気処理システム１は、排出工程中に、排ガスが結露する露点温度を露点計６９により検出している。制御部７０は、排ガスの温度が所定の露点温度値に至った場合（図７中の時点ｔｆ参照）に、排出側バルブ５７を閉塞するととともに、ドライポンプ５１および熱交換器５２の駆動を停止して、処理装置本体１０からの排出物の排出を規制（禁止）する。これにより、排ガスは、排気経路６７への流入が抑制されるので、排気経路６７での結露の発生が回避される。また、熱交換器５２が動作しないことで、ドライポンプ５１よりも下流側の構造の温度が上昇するようになり、排ガスの温度を所定の露点温度値から高くすることができる。
以上の実施形態で説明した本開示の技術的思想および効果について以下に記載する。
本開示の第１の態様は、基板加工処理装置２にて処理ガスにより処理された基板Ｇに対して、処理容器１１の内部にて水蒸気による処理を施す基板水蒸気処理方法であって、処理容器１１には、少なくとも貯水タンク２２と気化器２３とを含む供給部２０、および少なくとも気液分離部（熱交換器５２）を含む排出部５０が接続され、（ａ）基板Ｇを処理容器１１内に搬入する工程と、（ｂ）貯水タンク２２に液水を供給して、当該貯水タンク２２に液水を貯水する工程と、（ｃ）貯水タンク２２から気化器２３までの移送経路３１の気体を除去する工程と、（ｄ）移送経路３１を介して貯水タンク２２から気化器２３に液水を移送し、気化器２３で水蒸気を生成する工程と、（ｅ）気化器２３で生成した水蒸気を処理容器１１に供給し、基板Ｇに対して水蒸気による処理を施す工程と、（ｆ）処理容器１１から排出される排出物を気液分離部により排ガスと排液とに分離する工程と、（ｇ）排ガスを排気経路６７から排出するとともに、排液を排液経路６４から排出する工程と、を有する。
上記によれば、基板水蒸気処理方法は、移送経路３１の気体を除去して貯水タンク２２に貯留した液水を気化器２３に移送することが可能となり、気化器２３から処理容器１１に供給する水蒸気の供給量を安定化させることができる。また、基板水蒸気処理方法は、処理容器１１の排出物を気液分離部（熱交換器５２）により排ガスと排液に分離して別々に排出することで、排気経路６７の腐食を抑制するとともに、メンテナンス頻度を低減できる。したがって、基板水蒸気処理方法は、水蒸気による基板Ｇの処理を一層安定的に行うことができる。
また、水蒸気による処理を施す基板Ｇは、塩素を含む処理ガスにより処理が施された基板である。これにより、基板水蒸気処理方法は、水蒸気処理により基板Ｇの塩素を除去することができる。
また、移送経路３１には、気体抜き経路４０が接続され、（ｃ）の工程では、移送経路３１の気体を気体抜き経路４０に排出して当該移送経路３１を液水で満たした状態とし、（ｃ）の工程後の（ｄ）の工程において、貯水タンク２２から気化器２３に液水を供給する。これにより、基板水蒸気処理方法は、移送経路３１に存在する気体をより確実に排出することができる。
また、排気経路６７には、露点計６９が接続され、露点計６９により排気経路６７の露点温度を監視し、露点温度が所定の露点温度値になったことを検出した場合に、処理容器１１からの排出物の排出を停止する。これにより、基板水蒸気処理方法は、排気経路６７に排ガスが結露して排液となることを抑えることができる。そのため、排気経路６７の腐食を一層効果的に抑止でき、例えば、腐食防止用のコーティングがない配管でも長期間にわたって使用することが可能となる。
また、本開示の第２の態様に係る基板水蒸気処理システム１は、内部において基板Ｇに対して水蒸気による処理を施す処理容器１１と、処理容器１１に接続され、当該処理容器１１に水蒸気を供給する供給部２０と、処理容器１１に接続され、当該処理容器１１から排出物を排出する排出部５０と、を含み、供給部２０は、液水を貯水する貯水タンク２２と、液水から水蒸気を生成する気化器２３と、貯水タンク２２および気化器２３の間を接続する移送経路３１と、移送経路３１に接続され、当該移送経路３１の気体を除去する気体抜き部（気体抜き経路４０）と、を有し、排出部５０は、排出物を排ガスと排液とに分離する気液分離部（熱交換器５２）と、気液分離部により分離された排ガスを排出可能な排気経路６７と、排気経路６７と別に設けられ、気液分離部により分離された排液を排出可能な排液経路６４と、を有する。これにより、基板水蒸気処理システム１は、水蒸気による基板Ｇの処理を一層安定的に行うことができる。
また、排気経路６７は、気液分離部（熱交換器５２）により分離された排ガスの露点温度を監視する露点計６９を備える。この露点計６９を利用することにより、基板水蒸気処理システム１は、排ガスによる結露の発生を早期に回避することができる。
また、排出部５０は、排液経路６４が接続され、かつ気液分離部（熱交換器５２）により分離された排液を貯留する排出側タンク５３と、排液経路６４に設けられ、排出側タンク５３から排液を排出させる排液ポンプ５４と、を有し、排出側タンク５３の排液の水位が所定の排出側上方値に達した場合に、排液ポンプ５４を動作させる。これにより、基板水蒸気処理システム１は、電力消費を抑えて、排出側タンク５３の排液を適切なタイミングで排出することができる。
また、排出側タンク５３の排液の水位が所定の排出側下方値に達した後、予め定められた期間にわたって、排液ポンプ５４を動作させ続ける。これにより、基板水蒸気処理システム１は、排液経路６４に排液が滞留することによる排液経路６４の腐食を効果的に抑制することができる。
また、気液分離部は、処理容器１１から排出された排出物を冷却する熱交換器５２である。これにより、基板水蒸気処理システム１は、気体として排出される排出物を冷却することで、排ガスと排液を良好に分離することができる。
また、貯水タンク２２は、液水の水位を検出する供給側水位検出部２７を備え、供給側水位検出部２７の検出に基づき、液水の水位が供給側下方値を下回ると貯水タンク２２への給水を開始し、液水の水位が供給側上方値を上回ると貯水タンク２２への給水を停止する。これにより、基板水蒸気処理システム１は、貯水タンク２２への液水の貯水と、貯水タンク２２から気化器２３への液水の移送と、をより安定して行うことができる。
今回開示された実施形態に係る基板水蒸気処理方法および基板水蒸気処理システム１は、すべての点において例示であって制限的なものではない。実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形および改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。例えば、基板水蒸気処理方法および基板水蒸気処理システム１は、基板Ｇの塩素を除去する水蒸気処理に限定されず、基板Ｇに付着した他の物質を水蒸気により除去するものでもよい。あるいは、基板水蒸気処理方法および基板水蒸気処理システム１は、水蒸気を利用して物質の化学反応、または滅菌などを促すものでもよい。
１ 基板水蒸気処理システム
１０ 処理装置本体
１１ 処理容器
２０ 供給部
２２ 貯水タンク
２３ 気化器
２７ 供給側水位検出部
３１ 移送経路
４０ 気体抜き経路
５０ 排出部
５２ 熱交換器
５３ 排出側タンク
５４ 排液ポンプ
６０ 排出側液位検出部
６４ 排液経路
６７ 排気経路
６９ 露点計
７０ 制御部

Claims (10)

  1. 基板加工処理装置にて処理ガスにより処理された基板に対して、処理容器の内部にて水蒸気による処理を施す基板水蒸気処理方法であって、
    前記処理容器には、少なくとも貯水タンクと気化器とを含む供給部、および少なくとも気液分離部を含む排出部が接続され、
    （ａ）前記基板を前記処理容器内に搬入する工程と、
    （ｂ）前記貯水タンクに液水を供給して、当該貯水タンクに前記液水を貯水する工程と、
    （ｃ）前記貯水タンクから前記気化器までの移送経路の気体を除去する工程と、
    （ｄ）前記移送経路を介して前記貯水タンクから前記気化器に前記液水を移送し、前記気化器で前記水蒸気を生成する工程と、
    （ｅ）前記気化器で生成した前記水蒸気を前記処理容器に供給し、前記基板に対して前記水蒸気による処理を施す工程と、
    （ｆ）前記水蒸気による処理により前記処理容器から排出される排出物を前記気液分離部により排ガスと排液とに分離する工程と、
    （ｇ）前記排ガスを排気経路から排出するとともに、前記排液を排液経路から排出する工程と、を有する、
    基板水蒸気処理方法。
  2. 前記水蒸気による処理を施す前記基板は、塩素を含む前記処理ガスにより処理された基板である、
    請求項１に記載の基板水蒸気処理方法。
  3. 前記移送経路には、気体抜き経路が接続され、
    前記（ｃ）の工程では、前記移送経路の前記気体を前記気体抜き経路に排出して当該移送経路を前記液水で満たした状態とし、
    前記（ｃ）の工程後の前記（ｄ）の工程において、前記貯水タンクから前記気化器に前記液水を供給する、
    請求項１または２に記載の基板水蒸気処理方法。
  4. 前記排気経路には、露点計が接続され、
    前記露点計により前記排気経路の露点温度を監視し、前記露点温度が所定の露点温度値になったことを検出した場合に、前記処理容器からの前記排出物の排出を停止する、
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板水蒸気処理方法。
  5. 内部において水蒸気による処理を基板に施す処理容器と、
    前記処理容器に接続され、当該処理容器に前記水蒸気を供給する供給部と、
    前記処理容器に接続され、当該処理容器から排出物を排出する排出部と、を含み、
    前記供給部は、
    液水を貯水する貯水タンクと、
    前記液水から水蒸気を生成する気化器と、
    前記貯水タンクおよび前記気化器の間を接続する移送経路と、
    前記移送経路に接続され、当該移送経路の気体を除去する気体抜き部と、を有し、
    前記排出部は、
    前記排出物を排ガスと排液とに分離する気液分離部と、
    前記気液分離部により分離された前記排ガスを排出可能な排気経路と、
    前記排気経路と別に設けられ、前記気液分離部により分離された前記排液を排出可能な排液経路と、を有する、
    基板水蒸気処理システム。
  6. 前記排気経路は、前記気液分離部により分離された前記排ガスの露点温度を監視する露点計を備える、
    請求項５に記載の基板水蒸気処理システム。
  7. 前記排出部は、
    前記排液経路が接続され、かつ前記気液分離部により分離された前記排液を貯留する排出側タンクと、
    前記排液経路に設けられ、前記排出側タンクから前記排液を排出させる排液ポンプと、を有し、
    前記排出側タンクの前記排液の水位が所定の排出側上方値に達した場合に、前記排液ポンプを動作させる、
    請求項５または６に記載の基板水蒸気処理システム。
  8. 前記排出側タンクの前記排液の水位が所定の排出側下方値に達した後、予め定められた期間にわたって、前記排液ポンプを動作させ続ける、
    請求項７に記載の基板水蒸気処理システム。
  9. 前記気液分離部は、前記処理容器から排出された前記排出物を冷却する熱交換器である、
    請求項５乃至８のいずれか１項に記載の基板水蒸気処理システム。
  10. 前記貯水タンクは、前記液水の水位を検出する水位検出部を備え、
    前記水位検出部の検出に基づき、前記液水の水位が供給側下方値を下回ると前記貯水タンクへの給水を開始し、前記液水の水位が供給側上方値を上回ると前記貯水タンクへの給水を停止する、
    請求項５乃至９のいずれか１項に記載の基板水蒸気処理システム。
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