(57)【要約】【課題】チャンバ内に残留する水分や内壁に付着したガス成分を従来以上に効率よく除去する。【解決手段】真空雰囲気下で基板に所定の処理を施す処理室（プロセスチャンバ）２００と，処理室内を排気して所定の真空圧力に減圧する排気系２７０と，所定温度以上の過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生装置３００と，処理室に設けられた過熱水蒸気導入口２０４から過熱水蒸気発生装置で発生した過熱水蒸気を導入するための過熱水蒸気導入配管３１０とを備える。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧可能なチャンバを備える真空処理装置であって，
前記チャンバ内を排気して所定の真空圧力に減圧する排気系と，
所定温度以上の過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生装置と，
前記チャンバに設けられた過熱水蒸気導入口から前記チャンバ内に，前記過熱水蒸気発生装置で発生した過熱水蒸気を導入するための配管と，
を備えることを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
前記過熱水蒸気導入口には，前記過熱水蒸気を拡散する拡散フィルタを設けたことを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記過熱水蒸気導入口を複数設け，
前記配管は，複数に分岐して前記各過熱水蒸気導入口に接続するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記過熱水蒸気発生装置は，水を導入して水蒸気を発生させる水蒸気発生部と，前記水蒸気発生部で発生した水蒸気を加熱して前記チャンバに向けて導出する水蒸気加熱部と，を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の真空処理装置。
【請求項５】
前記排気系によって前記チャンバ内を所定の真空圧力に減圧する前に又は減圧しながら，前記過熱水蒸気発生装置から前記チャンバ内に過熱水蒸気を導入する制御部を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の真空処理装置。
【請求項６】
減圧可能な複数のチャンバを備える真空処理装置であって，
所定温度以上の過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生装置と，
前記各チャンバに設けられた過熱水蒸気導入口から前記各チャンバ内に，前記過熱水蒸気発生装置で発生した過熱水蒸気を導入するための各配管と，
前記各配管にそれぞれ設けられ，前記各チャンバに導入される過熱水蒸気を調整するバルブと，
を備えることを特徴とする真空処理装置。
【請求項７】
前記各過熱水蒸気導入口には，前記過熱水蒸気を拡散する拡散フィルタを設けたことを特徴とする請求項６に記載の真空処理装置。
【請求項８】
前記チャンバ１つあたりに前記過熱水蒸気導入口を複数設け，
前記チャンバに接続する配管は，複数に分岐して前記複数の過熱水蒸気導入口に接続するように構成したことを特徴とする請求項７に記載の真空処理装置。
【請求項９】
前記過熱水蒸気発生装置は，水を導入して水蒸気を発生させる水蒸気発生部と，前記水蒸気発生部で発生した水蒸気を加熱して前記各チャンバに向けて導出する水蒸気加熱部と，を備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の真空処理装置。
【請求項１０】
前記過熱水蒸気発生装置は，前記各チャンバごとに複数設けたことを特徴とする請求項９に記載の真空処理装置。
【請求項１１】
前記過熱水蒸気発生装置は，前記水蒸気発生部を１つ備えるとともに，前記水蒸気加熱部を前記各チャンバごとに複数備え，
前記各水蒸気加熱部は，前記水蒸気発生部と前記各チャンバとを接続する前記各配管に設けたことを特徴とする請求項９に記載の処理装置。
【請求項１２】
前記各チャンバには，プロセスチャンバ，トランスファーチャンバ，ロードロックチャンバが含まれることを特徴とする請求項６〜１１のいずれかに記載の真空処理装置。
【請求項１３】
減圧可能なチャンバを備える真空処理装置であって，
前記チャンバ内を排気して所定の真空圧力に減圧する排気系と，
前記チャンバに設けられた過熱水蒸気導入口に過熱水蒸気を導入するための配管と，
前記配管に設けられ，その配管から前記チャンバ内に導入する過熱水蒸気の流量を調整するバルブと，
前記バルブの開度を調整することによって，前記チャンバ内に導入する過熱水蒸気の流量を調整する制御部と，
を備えることを特徴とする真空処理装置。
【請求項１４】
減圧可能なチャンバを備える真空処理装置の減圧処理方法であって，
前記チャンバ内に過熱水蒸気を導入しながら前記チャンバ内を排気する過熱水蒸気導入ステップと，
前記過熱水蒸気の導入を停止し，前記チャンバ内を排気して所定の真空圧力に減圧する減圧ステップと，
を有することを特徴とする減圧処理方法。
【請求項１５】
真空雰囲気下で基板に所定の処理を施すチャンバを備える真空処理装置の基板処理方法であって，
前記基板に所定の処理を施す前に，前記チャンバ内に過熱水蒸気を導入しながら前記チャンバ内を排気する過熱水蒸気導入ステップと，
前記過熱水蒸気の導入を停止し，前記チャンバ内を排気して所定の真空圧力に減圧する減圧ステップと，
を有することを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，半導体ウエハ，ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板などに，真空雰囲気下で所定の処理を施すチャンバを備える真空処理装置，減圧処理方法，基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばエッチング処理装置等の真空処理装置は，気密な処理室（プロセスチャンバ）と，この処理室内に配設された電極と，半導体ウエハなどの基板を載置する載置台とを備え，処理室内に所定のプロセスガスを導入して電極に高周波電力を印加することで処理室内にプロセスガスのプラズマを励起して製品用基板に対して所定のプラズマ処理を施すように構成されている。そして，製品用基板のプラズマ処理を継続すると，処理室内が副生成物等によって汚染されたり，内部部品が消耗したりする。このため，プラズマ処理装置を一旦停止し，処理室を開放してクリーニングや部品交換等のメンテナンスを行う。そして，メンテナンス終了後には真空処理装置を再起動する。このような再起動を行う場合には，処理室内の圧力を大気圧から所定の真空圧力に減圧させる真空引きなどの圧力制御が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１４１２９１号公報
【特許文献２】特開２００８−３０５９５３号公報
【特許文献３】特開平０７−０７８７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで，上述したようなプラズマ処理装置では，部品交換やメンテナンスを行う際に処理室を開放するので，処理室内には水分（Ｈ２Ｏ）が入り込み易く，その一部は処理室の内壁などにガス成分として付着する。従って，再起動する際に処理室内に水分などが残留したまま，処理室内を減圧する真空引きを行ってしまうと，所定の真空圧力になるまでに時間がかかるという問題があった。
【０００５】
このため，真空引きを行う前に処理室内の水分を除去するため，処理室にヒータを設け，処理室をヒータによって加熱するベーキングと呼ばれる処理が行われている（特許文献１参照）。その他，処理室の排気系にクライオポンプを設け，そのクライオパネルを極低温にすることで水分を吸着固化させて除去するものや（特許文献２参照），加熱した不活性ガス（例えばアルゴンガス）を処理室内に導入して水分を除去するものがある（特許文献２，３参照）。
【０００６】
ところが，処理室をヒータによって加熱するものでは，例えば装置の大型化に伴って処理室自体を大型化すると，伝熱効率が悪くなり処理室全体を加熱するのに時間がかかってしまうとともに，ヒータの消費電力も大きくなるなどコストもかかってしまう。また，クライオポンプを用いて水分を吸着させて除去するものでは，クライオパネル自体を極低温にするのに時間がかかってしまうという問題がある。また，加熱した不活性ガスを処理室内に導入して水分を除去するものでは処理室の内壁を加熱できるほどの十分な熱量があるわけではないため，処理室の内壁に付着した水分などのガス成分まで効率よく除去することはできない。
【０００７】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，チャンバ内に残留する水分や内壁に付着したガス成分を従来以上に効率よく除去することができ，ひいては再起動時におけるチャンバの真空引きにかかる時間をより短縮することができる真空処理装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，減圧可能なチャンバを備える真空処理装置であって，前記チャンバ内を排気して所定の真空圧力に減圧する排気系と，所定温度以上の過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生装置と，前記チャンバに設けられた過熱水蒸気導入口から前記チャンバ内に，前記過熱水蒸気発生装置で発生した過熱水蒸気を導入するための配管と，を備えることを特徴とする真空処理装置が提供される。
【０００９】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，減圧可能なチャンバを備える真空処理装置の減圧処理方法であって，前記チャンバ内に過熱水蒸気を導入しながら前記チャンバ内を排気する過熱水蒸気導入ステップと，前記過熱水蒸気の導入を停止し，前記チャンバ内を排気して所定の真空圧力に減圧する減圧ステップと，を有することを特徴とする減圧処理方法が提供される。
【００１０】
このような本発明にかかる装置及び方法によれば，チャンバを減圧する際に，過熱水蒸気を過熱水蒸気導入口からチャンバ内に導入することができる。このとき，過熱水蒸気はチャンバ内の全体に行き渡り，過熱水蒸気の高熱によってチャンバ内の内壁などを直接加熱できるので，従来以上に効率よく内壁を加熱できる。これにより，チャンバ内に残留する水分や内壁に付着した水分などのガス成分を効率よく除去することができるので，チャンバを排気系によって所定の真空圧力まで真空引きする減圧処理を行う際の時間をより短縮することができる。
【００１１】
また，上記過熱水蒸気導入口には，前記過熱水蒸気を拡散する拡散フィルタを設けるようにしてもよい。このように，過熱水蒸気導入配管からの過熱水蒸気を拡散フィルタを介して噴出させることで，チャンバ内全体に拡散させるように過熱水蒸気を導入することができる。
【００１２】
また，上記前記過熱水蒸気導入口を複数設け，前記配管は，複数に分岐して前記各過熱水蒸気導入口に接続するように構成してもよい。これによれば，複数箇所から過熱水蒸気を導入できるので，チャンバの内壁の加熱効率をより高めることができる。なお，上記過熱水蒸気発生装置は，例えば水を導入して水蒸気を発生させる水蒸気発生部と，前記水蒸気発生部で発生した水蒸気を加熱して前記チャンバに向けて導出する水蒸気加熱部と，を備える。
【００１３】
また，上記排気系によって前記チャンバ内を所定の真空圧力に減圧する前に又は減圧しながら，前記過熱水蒸気発生装置から前記チャンバ内に過熱水蒸気を導入する制御部を設けてもよい。これによれば，過熱水蒸気の高熱によりチャンバ内に残留する水分や内壁に付着したガス成分を効率よく除去してチャンバ内を減圧できるので，チャンバ内を減圧する真空引きにかかる時間を従来以上に短縮することができる。
【００１４】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，減圧可能な複数のチャンバを備える真空処理装置であって，所定温度以上の過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生装置と，前記各チャンバに設けられた過熱水蒸気導入口から前記各チャンバ内に，前記過熱水蒸気発生装置で発生した過熱水蒸気を導入するための各配管と，前記各配管にそれぞれ設けられ，前記各チャンバに導入される過熱水蒸気を調整するバルブと，を備えることを特徴とする真空処理装置が提供される。上記複数のチャンバには，プロセスチャンバ，トランスファーチャンバ，ロードロックチャンバが含まれる。
【００１５】
このような本発明にかかる装置よれば，各バルブを開閉することで，過熱水蒸気を所望のチャンバに導入させることができる。各チャンバでは，過熱水蒸気の高熱によってチャンバ内の内壁などを直接加熱できるので，従来以上に効率よく内壁を加熱できる。これにより，各チャンバ内に残留する水分や内壁に付着した水分などのガス成分を効率よく除去することができるので，チャンバを排気系によって所定の真空圧力まで真空引きする際の時間をより短縮することができる。
【００１６】
また，上記各過熱水蒸気導入口には，前記過熱水蒸気を拡散する拡散フィルタを設けることが好ましい。この場合，上記チャンバ１つあたりに前記過熱水蒸気導入口を複数設け，前記チャンバに接続する配管は，複数に分岐して前記複数の過熱水蒸気導入口に接続するように構成するようにしてもよい。
【００１７】
また，上記過熱水蒸気発生装置は，例えば水を導入して水蒸気を発生させる水蒸気発生部と，前記水蒸気発生部で発生した水蒸気を加熱して前記各チャンバに向けて導出する水蒸気加熱部とを備える。この場合，上記過熱水蒸気発生装置を前記各チャンバごとに複数設けるようにしてもよい。また，上記過熱水蒸気発生装置は，前記水蒸気発生部を１つ備えるとともに，前記水蒸気加熱部を前記各チャンバごとに複数備え，前記各水蒸気加熱部は，前記水蒸気発生部と前記各チャンバとを接続する前記各配管に設けるようにしてもよい。
【００１８】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，減圧可能なチャンバを備える真空処理装置であって，前記チャンバ内を排気して所定の真空圧力に減圧する排気系と，前記チャンバに設けられた過熱水蒸気導入口に過熱水蒸気を導入するための配管と，前記配管に設けられ，その配管から前記チャンバ内に導入する過熱水蒸気の流量を調整するバルブと，前記バルブの開度を調整することによって，前記チャンバ内に導入する過熱水蒸気の流量を調整する制御部と，を備えることを特徴とする真空処理装置が提供される。
【００１９】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，真空雰囲気下で基板に所定の処理を施すチャンバを備える真空処理装置の基板処理方法であって，前記基板に所定の処理を施す前に，前記チャンバ内に過熱水蒸気を導入しながら前記チャンバ内を排気する過熱水蒸気導入ステップと，前記過熱水蒸気の導入を停止し，前記チャンバ内を排気して所定の真空圧力に減圧する減圧ステップと，を有することを特徴とする基板処理方法が提供される。
【００２０】
このような本発明にかかる装置又は方法によれば，排気系によってチャンバを減圧する際に，所望の流量の過熱水蒸気を過熱水蒸気導入口からチャンバ内に導入することができる。また，こうして過熱水蒸気の流量を調整することで，チャンバの側壁などの温度を調整することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば，チャンバ内に過熱水蒸気を導入することで，従来以上に効率よくチャンバの内壁を加熱することができる。これにより，チャンバ内に残留する水分や内壁に付着したガス成分を従来以上に効率よく除去することができ，ひいては再起動時におけるチャンバの真空引きにかかる時間をより短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態にかかる基板処理装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す処理室（プロセスチャンバ）の概略構成を示す断面図である。
【図３】図１に示す過熱水蒸気発生装置の概略構成を示す図である。
【図４】過熱水蒸気の温度と熱量との関係を示す図である。
【図５】温度とモル比熱の関係を示す図であって，水蒸気の場合と他の気体の場合とを比較する図である。
【図６】処理室内の圧力を大気圧から所定の真空圧力に復帰するための減圧処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。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。
【００２４】
（真空処理装置の構成例）
先ず，本発明の実施形態にかかる真空処理装置について図面を参照しながら説明する。ここでは，真空処理装置として，基板例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」ともいう。）Ｗに対して成膜処理，エッチング処理等の各種の処理を行う基板処理装置を例に挙げて説明する。図１は本実施形態にかかる基板処理装置の概略構成を示す図である。この基板処理装置１００は，被処理基板例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」ともいう。）Ｗに対して成膜処理，エッチング処理等の各種の処理を行う処理ユニット１１０と，この処理ユニット１１０に対してウエハＷを搬出入させる搬送ユニット１２０とを備える。
【００２５】
先ず，搬送ユニット１２０の構成例について説明する。搬送ユニット１２０は図１に示すように基板収納容器例えば後述するカセット容器１３４（１３４Ａ〜１３４Ｃ）と処理ユニット１１０との間でウエハを搬出入する搬送室１３０を有している。搬送室１３０は，断面略多角形（例えば長方形）の箱体状に形成されている。搬送室１３０の一側面には，複数のカセット台１３２（１３２Ａ〜１３２Ｃ）が並設されている。これらカセット台１３２Ａ〜１３２Ｃはそれぞれ，基板収納容器の１例としてのカセット容器１３４Ａ〜１３４Ｃを載置可能に構成されている。
【００２６】
各カセット容器１３４（１３４Ａ〜１３４Ｃ）には，例えば最大２５枚のウエハＷを等ピッチで多段に載置して収容できるようになっており，内部は例えばＮ２ガス雰囲気で満たされた密閉構造となっている。そして，搬送室１３０はその内部へゲートバルブを介してウエハＷを搬出入可能に構成されている。なお，カセット台１３２とカセット容器１３４の数は，図１に示す場合に限られるものではない。
【００２７】
搬送室１３０の端部には，位置決め装置としてのオリエンタ（プリアライメントステージ）１３６が設けられている。このオリエンタ１３６では，例えばウエハＷのオリエンテーションフラットやノッチ等を検出して位置合せを行う。
【００２８】
搬送室１３０内には，例えばリニア駆動機構によって長手方向（図１に示す矢印方向）に沿ってウエハＷを搬送する搬送ユニット側搬送機構（搬送室内搬送機構）１７０が設けられている。搬送ユニット側搬送機構１７０は，制御部１４０からの制御信号に基づいて駆動するようになっている。なお，搬送ユニット側搬送機構１７０は，図１に示すような２つのピック（エンドエフェクタ）を有するダブルアーム機構であってもよく，１つのみのピックを有するシングルアーム機構であってもよい。
【００２９】
次に，処理ユニット１１０の構成例について説明する。例えばクラスタツール型の基板処理装置の場合には，処理ユニット１１０は図１に示すように断面多角形（例えば六角形）に形成された共通搬送室（トランスファーチャンバ）１５０の周囲に，複数の処理室（プロセスチャンバ）２００及びロードロック室（ロードロックチャンバ）１６０Ｍ，１６０Ｎを気密に接続して構成される。図１に示す基板処理装置１００は，複数の処理室２００として第１〜第４処理室２００Ａ〜２００Ｄを備えた場合を例に挙げたものである。
【００３０】
処理室２００Ａ〜２００Ｄでは，ウエハＷに例えば成膜処理（例えばプラズマＣＶＤ処理）やエッチング処理（例えばプラズマエッチング処理）などの所定の処理が施される。各処理室２００Ａ〜２００Ｄはそれぞれ，各処理室２００Ａ〜２００Ｄ内へ処理ガスやパージガスなど所定のガスを導入可能なガス導入系（図１では省略），各処理室２００Ａ〜２００Ｄ内を排気可能な排気系（図１では省略）が接続されている。なお，これら処理室２００Ａ〜２００Ｄの構成例は後述する。また，処理室２００の数は，図１に示す場合に限られるものではない。
【００３１】
上記共通搬送室１５０は，各処理室２００Ａ〜２００Ｄの間，又は各処理室２００Ａ〜２００Ｄと各第１，第２ロードロック室１６０Ｍ，１６０Ｎとの間でウエハＷを搬出入する機能を有する。共通搬送室１５０は多角形（例えば六角形）に形成されており，その周りに上記各処理室２００（２００Ａ〜２００Ｄ）がそれぞれゲートバルブを介して接続されているとともに，第１，第２ロードロック室１６０Ｍ，１６０Ｎの先端がそれぞれゲートバルブ（真空側ゲートバルブ）を介して接続されている。第１，第２ロードロック室１６０Ｍ，１６０Ｎの基端は，それぞれゲートバルブ（大気側ゲートバルブ）を介して搬送室１３０の他側面に接続されている。
【００３２】
第１，第２ロードロック室１６０Ｍ，１６０Ｎは，ウエハＷを一時的に保持して圧力調整後に，次段へパスさせる機能を有している。各第１，第２ロードロック室１６０Ｍ，１６０Ｎの内部にはそれぞれ，ウエハＷを載置可能な受渡台が設けられている。
【００３３】
このような処理ユニット１１０では，上述したように共通搬送室１５０と各処理室２００Ａ〜２００Ｄとの間及び共通搬送室１５０と上記各ロードロック室１６０Ｍ，１６０Ｎとの間はそれぞれ気密に開閉可能に構成され，クラスタツール化されており，必要に応じて共通搬送室１５０内と連通可能になっている。また，上記第１及び第２の各ロードロック室１６０Ｍ，１６０Ｎと上記搬送室１３０との間も，それぞれ気密に開閉可能に構成されている。
【００３４】
共通搬送室１５０内には，例えば屈伸・昇降・旋回可能に構成された多関節アームよりなる処理ユニット側搬送機構（共通搬送室内搬送機構）１８０が設けられている。処理ユニット側搬送機構１８０は，各ロードロック室１６０Ｍ，１６０Ｎ及び各処理室２００Ａ〜２００Ｄとの間でウエハＷを搬送する。処理ユニット側搬送機構１８０は，制御部１４０からの制御信号に基づいて駆動するようになっている。なお，処理ユニット側搬送機構１８０は，図１に示すような２つのピックを有するダブルアーム機構であってもよく，１つのみのピックを有するシングルアーム機構であってもよい。
【００３５】
基板処理装置１００には，上記搬送ユニット側搬送機構１７０，処理ユニット側搬送機構１８０，各ゲートバルブ，オリエンタ１３６などの制御を含め，基板処理装置全体の動作を制御する制御部１４０が設けられている。このような制御部１４０の構成例は後述する。
【００３６】
このような構成の基板処理装置１００を稼働すると，ウエハＷの処理が開始される。例えば搬送ユニット側搬送機構１７０によりカセット容器１３４Ａ〜１３４ＣのいずれかからウエハＷが搬出されてオリエンタ１３６まで搬送される。そして，オリエンタ１３６で位置決めされたウエハＷは，オリエンタ１３６から搬出されて例えばロードロック室１６０Ｍ又は１６０Ｎ内へ搬入される。このとき，必要なすべての処理が完了した処理済ウエハＷがロードロック室１６０Ｍ又は１６０Ｎにあれば，処理済ウエハＷを搬出してから，未処理ウエハＷを搬入する。
【００３７】
ロードロック室１６０Ｍ又は１６０Ｎへ搬入されたウエハＷは，処理ユニット側搬送機構１８０によりロードロック室１６０Ｍ又は１６０Ｎから搬出され，処理室２００Ａ〜２００Ｄのうちの所定の処理室へ搬入され，その処理室で所定のプロセス処理が実行される。プロセス処理が完了すると，処理済ウエハＷは処理ユニット側搬送機構１８０によりその処理室から搬出される。この場合，その処理済ウエハＷが連続して複数の処理室でのプロセス処理が必要な場合には，その処理済ウエハＷは次の処理室へ搬入され，所定のプロセス処理が実行される。
【００３８】
こうして，必要なすべての処理が完了した処理済ウエハＷは，ロードロック室１６０Ｍ又は１６０Ｎへ戻される。ロードロック室１６０Ｍ又は１６０Ｎへ戻された処理済ウエハＷは，搬送ユニット側搬送機構１７０により元のカセット容器１３４Ａ〜１３４Ｃに戻される。
【００３９】
また，本実施形態にかかる基板処理装置１００は，各処理室２００Ａ〜２００Ｄに過熱水蒸気を導入することによって各処理室２００Ａ〜２００Ｄの内部を加熱できるように構成されている。これにより，処理室２００の内壁（例えば側壁，天井壁，底壁の内側など）に吸着した水分などのガス分子を除去することができるようになっている。
【００４０】
具体的には，基板処理装置１００は，所定温度に加熱した過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生装置３００を備える。過熱水蒸気発生装置３００は，各処理室２００Ａ〜２００Ｄに過熱水蒸気導入配管３１０を介して接続されている。過熱水蒸気導入配管３１０は分岐配管３１０Ａ〜３１０Ｄを備え，これらは各処理室２００Ａ〜２００Ｄに接続されている。分岐配管３１０Ａ〜３１０Ｄにはそれぞれ開閉バルブ３１２Ａ〜３１２Ｄが設けられている。この開閉バルブ３１２Ａ〜３１２Ｄを開閉することによって所望の処理室２００Ａ〜２００Ｄへ過熱水蒸気を導入し，またその導入を停止させることができる。なお，開閉バルブ３１２Ａ〜３１２Ｄはそれぞれ，制御部１４０からの制御信号によって弁開度を調整可能なバルブで構成してもよい。これによれば，制御部１４０によって開閉バルブ３１２Ａ〜３１２Ｄの弁開度を調整することで，各処理室２００Ａ〜２００Ｄへ導入する過熱水蒸気の流量を調整できる。また，こうして過熱水蒸気の流量を調整することで，側壁などの温度を調整することができる。
【００４１】
（処理室の構成例）
ここで，このような過熱水蒸気を導入可能な各処理室２００Ａ〜２００Ｄの構成例について図面を参照しながら説明する。図２は各処理室２００Ａ〜２００Ｄの構成例を示すブロック図である。ここでは，各処理室２００Ａ〜２００Ｄの構成は同様とし，各処理室２００Ａ〜２００Ｄの構成要素を示す符号からＡ〜Ｄを省略して代表的に説明する。従って，例えば処理室２００という場合は各処理室２００Ａ〜２００Ｄを示す。
【００４２】
処理室２００は，上部の天井壁，側部の側壁，底部の底壁によって囲まれる気密な処理容器によって構成されている。天井壁は蓋部として開放可能に構成されている。処理室２００の底部には，ウエハＷを載置するための載置台２１０が配置されている。この場合，例えば載置台２１０の上部に設けた静電チャック（図示しない）によってウエハＷを吸着保持するようにしてもよい。載置台２１０は，処理室２００内の底部に絶縁部材２１２を介して設けられた下部電極（サセプタ）２１４からなる。この下部電極２１４にはバイアス電源としての高周波電源２１６が整合器２１８を介して接続されている。
【００４３】
処理室２００内には，上部電極２２０が載置台２１０に対向して設けられている。上部電極２２０には，プラズマ励起電源としての高周波電源２２２が整合器２２４を介して接続されている。また，上部電極２２０は処理ガス導入系２４０からの所定のガスを処理室２００内へ導入するシャワーヘッドを構成する。具体的には上部電極２２０には複数のガス導入孔(図示省略)が設けられ，このガス導入孔を介して処理ガスが載置台２１０に載置されるウエハＷに向けて導入される。
【００４４】
上記処理ガス導入系２４０から処理室２００へ導入される処理ガスとしては，例えばＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，ＮＦ３，ＳＦ６，ＮＨ３，ＮＯｘ，ハロゲン化水素，重金属アルコキシド錯体などのようなウエハのプロセス処理に用いるガスやＯ２ガスなどのような処理室２００内のクリーニングに用いるガスの他，パージガスや圧力調整ガスなどに用いられる不活性ガスが挙げられる。本明細書において不活性ガスとは，広く化学変化を起こしにくい気体をいい，例えばＡｒガス，Ｈｅガスなどの希ガス族元素のみならず，Ｎ２ガスなども含まれる。
【００４５】
処理ガス導入系２４０は例えば図２に示すように構成される。すなわち，処理ガス導入系２４０は，処理ガス供給源２４２を備え，処理ガス供給源２４２は処理ガス導入配管２４４を介して処理室２００の上部電極２２０に接続される。処理ガス導入配管２４４には，例えばマスフローコントローラなどの流量制御器２４６，開閉バルブ２４８が設けられている。なお，処理ガス導入系２４０は処理ガスの種類に応じて複数並列に設け，各処理ガスが合流して処理室２００へ導入されるような配管構成にしてもよい。
【００４６】
処理室２００には，処理室２００内を真空排気するための排気系２７０が設けられている。排気系２７０は，例えば図２に示すように処理室２００の排気口に排気管２７２を介して直列に接続した主ポンプ２８０と補助ポンプ２９０を備える。主ポンプ２８０は例えばターボポンプなどで構成され，補助ポンプ２９０は例えばドライポンプで構成される。
【００４７】
排気管２７２は処理室２００と主ポンプ２８０との間で分岐し，その分岐配管２７４は主ポンプ２８０と補助ポンプ２９０の間に接続される。主ポンプ２８０と排気管２７２の分岐点との間には，開閉バルブ２７６が設けられている。
【００４８】
このような排気系２７０によれば，開閉バルブ２７６を閉じて補助ポンプ２９０を駆動することによって，処理室２００内の圧力を大気圧に近い状態から一定の真空状態まで排気する粗引き排気処理を行うことができる。続いて，補助ポンプ２９０を駆動して主ポンプ２８０の背圧を保持したまま，開閉バルブ２７６を開いて主ポンプ２８０を駆動することによって処理室２００内をさらに所望の高真空圧まで排気する本引き排気処理を行うことができる。なお，補助ポンプ２９０の排気側は，例えば工場の排気設備などに接続される。
【００４９】
処理室２００には，その内部圧力を検知する圧力センサ２０２が設けられている。圧力センサ２０２は，例えば隔膜真空計（キャパシタンスマノメータなど）によって構成され，この圧力センサ２０２からの圧力に基づいて処理室内圧力の制御が行われる。
【００５０】
上記処理ガス導入系２４０の開閉バルブ２４８及び排気系２７０の開閉バルブ２７６はそれぞれ，制御部１４０の制御信号によって制御されるようになっている。また，上記圧力センサ２０２からの出力は，制御部１４０へ供給されるようになっている。
【００５１】
本実施形態にかかる処理室２００には，過熱水蒸気発生装置３００で発生した過熱水蒸気が過熱水蒸気導入配管３１０を介して導入されるようになっている。具体的には，処理室２００の側壁に過熱水蒸気導入口２０４を設け，過熱水蒸気導入口２０４に過熱水蒸気導入配管３１０を接続する。
【００５２】
ここで，過熱水蒸気発生装置３００について図面を参照しながら説明する。図３は，過熱水蒸気発生装置３００の概略構成を示す図である。図３に示すように過熱水蒸気発生装置３００は，大別すると，導入した水を加熱して水蒸気を発生させる蒸気発生部３２０と，蒸気発生部３２０で発生した水蒸気を所定温度に加熱する蒸気加熱部３３０とから構成される。蒸気加熱部３３０で所定温度に加熱された過熱水蒸気は過熱水蒸気導入配管３１０に流れる。蒸気発生部３２０は例えばボイラーで構成することができる。
【００５３】
蒸気加熱部３３０は，例えば図３に示すように石英管３３２内に水蒸気が流れる内部配管３１４を通すように構成される。内部配管３１４にはその周りを囲むように被加熱構造体３３４が配置される。被加熱構造体３３４と石英管３３２との間には，被加熱構造体３３４を覆うように断熱部材（例えばカーボングラファイト）３３６が配置される。
【００５４】
石英管３３２の外側には，被加熱構造体３３４を加熱するための誘導コイル３２８が巻き付けられている。誘導コイル３２８には図示しない高周波電源が接続されている。これによれば，高周波電源から所定周波数の高周波を誘導コイル３２８に印加することで，被加熱構造体３３４が誘導加熱される。被加熱構造体３３４は，内部配管３１４を通る水蒸気を加熱する。こうして所定温度以上に加熱された過熱水蒸気は，過熱水蒸気導入配管３１０に流れ，過熱水蒸気導入口２０４を介して処理室２００内に導入される。
【００５５】
このとき，過熱水蒸気導入口２０４から導入された過熱水蒸気は，処理室２００内に噴出されるので，例えば過熱水蒸気は処理室２００の内部全体に行き渡り，処理室２００の天井壁，側壁，底壁の内壁や内部部品などを加熱する。
【００５６】
特に本実施形態では，処理室２００の側壁に過熱水蒸気導入口２０４を設けているので，過熱水蒸気導入口２０４からの過熱水蒸気はその反対側の側壁に向けて噴出されて，その内面に沿って流れるので，側壁全体に行き渡る流れができ易いと考えられる。これにより，水などのガス分子が付着し易い側壁全体を効率的に加熱することができるので，水などのガス分子の除去を促進できる。
【００５７】
また，過熱水蒸気は，低温の部分に吸着し易い性質を有するので，内壁などの表面に積極的に吸着して凝縮し，内壁全体を均一に加熱することができる。すなわち，過熱水蒸気の凝縮により，処理室２００の内壁や内部部品などのうちの低温の部分に水分が付着してその表面温度は急激に上昇する。このように，過熱水蒸気が水に戻るときの凝縮熱と顕熱によって，上記低温の部分はすばやく加熱される。そして，その部分が１００℃に達した時点で，過熱水蒸気の１００℃以上の顕熱によってその部分の表面の水分を蒸発させる。さらに，過熱水蒸気の高い伝熱効果も加わって処理室２００内の側壁や内部部品などの加熱対象部を効率よく加熱して乾燥できる。
【００５８】
蒸気加熱部３３０によって例えば１００℃以上〜６００℃以下の過熱水蒸気を生成する。このときの過熱水蒸気の温度と熱量の関係は例えば図４に示すようになる。このように，過熱水蒸気は大きな熱エネルギーを与えることができるので，高温に加熱した過熱水蒸気を処理室２００内に導入することによって，処理室２００の内壁をより効率よく加熱できる。
【００５９】
また，過熱水蒸気以外の気体を用いて処理室２００内を加熱することも可能である。ところが，図５に示すように１００℃以上の範囲でのモル比熱を見ると，他の気体（例えばＯ２，Ｈ２，Ｎ２，Ｃｏ２，エタン，アルゴン）と比べて，水蒸気（Ｈ２Ｏ）のモル比熱は極めて大きくなる。特に，水蒸気（Ｈ２Ｏ）はその温度が高くなるに連れてモル比熱の上昇率が極めて大きい。従って，他の気体を用いた場合に比して，加熱効率が極めて高いことがわかる。
【００６０】
過熱水蒸気の温度は，少なくとも処理室２００の内壁を加熱できる程度の温度，さらに処理室２００内の加熱効率や乾燥効率などを考慮して設定される。このような過熱水蒸気の温度は，高周波電源によって誘導コイル３２８に印加する高周波電力を調整し，蒸気加熱部３３０の被加熱構造体３３４の温度を制御することで所望の温度に調整できる。
【００６１】
なお，図２では過熱水蒸気導入口２０４を１つだけ設けた場合を例に挙げて説明したが，これに限られるものではなく，複数の過熱水蒸気導入口２０４を処理室２００の側壁に設けるようにしてもよい。この場合，過熱水蒸気導入配管３１０をさらに分岐させて各過熱水蒸気導入口２０４に接続するようにしてもよい。また，過熱水蒸気導入口２０４の位置は，必ずしも処理室２００の側壁でなくてもよく，例えば処理室２００の天井壁に設けるようにしてもよい。
【００６２】
また，過熱水蒸気導入口２０４には，処理室２００の側壁から処理室２００内に突き出すように拡散フィルタを設けてもよい。これによれば，過熱水蒸気導入配管３１０からの過熱水蒸気を拡散フィルタを介して噴出させることで，処理室２００内全体に拡散させるように過熱水蒸気を導入することができる。特に減圧下では，圧力が低いほど過熱水蒸気は直進性が高くなって拡散し難くなる。このような場合でも拡散フィルタを介して過熱水蒸気を導入することで，過熱水蒸気を処理室２００内全体に拡散させることができる。このような拡散フィルタとしては，例えばコバレントマテリアル株式会社のブレイクフィルタを用いることができる。
【００６３】
（基板処理装置の動作例）
このような構成の基板処理装置１００では，処理室２００の蓋部を開けてクリーニングや部品交換などのメンテナンスを行った後に再起動する場合には，処理室２００内の圧力を大気圧力から所定の真空圧力に復帰させる圧力処理を行うようになっている。
【００６４】
このような圧力処理の具体例を図６を参照しながら説明する。図６は，制御部１４０が行う圧力処理の概略を示すフローチャートである。制御部１４０は，所定のプログラムに基づいて各部を制御しながら図６に示す処理を実行する。ここでは，処理室２００を代表してその処理室２００の圧力処理について説明する。
【００６５】
先ずステップＳ１１０にて処理室２００内に例えば２００℃〜３００℃の過熱水蒸気を導入しながら処理室２００内を排気する。具体的には過熱水蒸気発生装置３００を駆動して過熱水蒸気を発生させ，それを処理室２００内に導入させる。このとき，処理室２００内の排気は，開閉バルブ２７６を閉じて補助ポンプ２９０を駆動することによって行う。これによれば，過熱水蒸気によって処理室２００の内壁が加熱され，水分などのガス分子が脱離して排気管２７２から補助ポンプ２９０によって排出される。
【００６６】
この状態でステップＳ１２０にて所定時間が経過したか否かを判断する。そして所定時間が経過したと判断した場合は，ステップＳ１３０にて過熱水蒸気の導入を停止する。具体的には例えば過熱水蒸気発生装置３００と処理室２００との間に設けられた開閉バルブ３１２を閉じることによって過熱水蒸気の導入を停止する。
【００６７】
続いてステップＳ１４０にて粗引き排気を行う。すなわち，開閉バルブ２７６を閉じたまま，補助ポンプ２９０が駆動している場合にはそのまま駆動しておき，また補助ポンプ２９０が駆動していない場合には駆動する。こうして，処理室２００内を所定の圧力まで減圧する粗引き排気を行う。
【００６８】
続いてステップＳ１５０にて本引き排気を行う。すなわち，補助ポンプ２９０は駆動したまま，開閉バルブ２７６を開いて主ポンプ２８０を駆動させる。これにより，さらに処理室２００内をさらに減圧して所定の真空圧力になったところで本引き排気を終了する。
【００６９】
その後は，ゲートバルブを開いてウエハＷを処理室２００に搬入する。ウエハＷが載置台に載置されると，ゲートバルブを閉じてウエハＷの処理工程に移行する。すなわち，処理室２００内の圧力が例えば圧力センサ２０２からの圧力に基づいて所定圧力に維持された状態で，上記ウエハＷの処理を所定時間実行する。
【００７０】
具体的には，上部電極２２０と下部電極２１４にそれぞれ所定の高周波電力を印加し，開閉バルブ２４８を開いて，処理ガス供給源２４２からの処理ガスを処理室２００内に導入する。これにより，処理ガス導入系２４０からの処理ガスは上部電極２２０を介してウエハＷに向けて均一に導入される。上部電極２２０から導入された処理ガスはプラズマ化され，ウエハＷの表面に例えばエッチング処理などのプロセス処理が施される。
【００７１】
このような処理室２００におけるウエハＷの処理は，例えば制御部１４０のレシピデータ記憶手段に予め記憶された処理工程等を示すプロセス・レシピなどのウエハ処理情報に基づいて行われる。ウエハ処理情報は，ウエハの処理の種類や条件によって異なる。
【００７２】
ウエハＷの処理が完了すると，開閉バルブ２４８を閉じて処理ガスの導入を停止し，主ポンプ２８０による処理室２００内の排気を行った後，処理済ウエハＷを処理室２００から搬出する。こうして，１枚のウエハＷの処理が終了する。その後は，次のウエハＷを処理室２００に搬入して，上記と同様の手順でウエハＷを１枚ずつ順次処理して行く。
【００７３】
このように本実施形態では，メンテナンス後の再起動などのように処理室２００内の圧力を所定の真空圧力に復帰させるのに先だって，処理室２００内に所定温度に加熱した過熱水蒸気を導入することによって処理室２００の内壁を効率的に加熱することができる。これにより，処理室２００内の残留する水分や内壁に付着する水のガス成分を脱離させて従来以上に効率よく除去することができるので，処理室２００を排気系２７０によって所定の真空圧力まで真空引きする際の時間をより短縮することができる。
【００７４】
また，過熱水蒸気を導入させることで処理室２００の内壁，すなわち天井壁，側壁，底壁の内側を直接加熱できるので，従来のように処理室全体にヒータを設けて加熱する場合よりも加熱効率が高い。従って，短時間で処理室２００を加熱できる点も有利である。また，従来のヒータによる加熱では，処理室自体が大型化すると，伝熱効率が悪くなるとともに，ヒータの消費電力も大きくなるなどコストもかかる点で，本実施形態によれば処理室自体が大型化してもそのような問題が生じない点で有利である。
【００７５】
なお，図６では過熱水蒸気の導入の終了を所定時間経過によって判断する場合を例に挙げているが，これに限られるものではなく，処理室２００の内壁温度を温度センサなどによって検出し，その検出温度によって判断するようにしてもよい。例えば内壁温度が所定温度（例えば１５０℃以上）になった時点で過熱水蒸気の導入の終了するようにしてもよい。
【００７６】
また，図６に示すステップＳ１１０〜Ｓ１４０までの処理を所定回数だけ繰り返すようにしてもよい。これにより，処理室２００内に残留する水分などの除去効率を高めることができる。この場合，圧力センサ２０２によって処理室２００内の圧力を検出し，その検出圧力によってステップＳ１１０〜Ｓ１４０までの処理をさらに繰り返すか否かを判断するようにしてもよい。
【００７７】
上記実施形態により詳述した本発明については，複数の機器から構成されるシステムに適用しても，１つの機器からなる装置に適用してもよい。上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを記憶した記憶媒体等の媒体をシステムあるいは装置に供給し，そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体等の媒体に格納されたプログラムを読み出して実行することによっても，本発明が達成され得る。
【００７８】
この場合，記憶媒体等の媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施形態の機能を実現することになり，そのプログラムを記憶した記憶媒体等の媒体は本発明を構成することになる。プログラムを供給するための記憶媒体等の媒体としては，例えば，フロッピー（登録商標）ディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ＋ＲＷ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどが挙げられる。また，媒体に対してプログラムを，ネットワークを介してダウンロードして提供することも可能である。
【００７９】
なお，コンピュータが読み出したプログラムを実行することにより，上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく，そのプログラムの指示に基づき，コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い，その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も，本発明に含まれる。
【００８０】
さらに，記憶媒体等の媒体から読み出されたプログラムが，コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後，そのプログラムの指示に基づき，その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い，その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も，本発明に含まれる。
【００８１】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得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。
【００８２】
例えば上記実施形態では，真空処理装置として各処理室２００Ａ〜２００Ｄに過熱水蒸気を導入可能に構成した基板処理装置１００を例に挙げて説明したが，これに限定されるものではなく，各処理室２００Ａ〜２００Ｄに加えて，共通搬送室（トランスファーチャンバ）１５０やロードロック室（ロードロックチャンバ）１６０Ｎ，１６０Ｍに過熱水蒸気を導入可能な基板処理装置に本発明を適用してもよい。これにより，処理室２００Ａ〜２００Ｄのみならず，共通搬送室１５０やロードロック室１６０Ｎ，１６０Ｍにおいても水分などのガス成分の除去を効率的に行うことができる。
【００８３】
また，真空処理装置としては，基板処理装置に限定されるものではなく，基板以外のものに処理を行う装置であってもよい。例えば半導体部品，電気部品などの部品や，電子材料，セラミックなどの材料に真空雰囲気下で所定の処理を施す真空処理装置に本発明を適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は，基板などに，真空雰囲気下で所定の処理を施すチャンバを備える真空処理装置，減圧処理方法，基板処理方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１００      基板処理装置（真空処理装置）
１１０      処理ユニット
１２０      搬送ユニット
１３０      搬送室
１３２（１３２Ａ〜１３２Ｃ）      カセット台
１３４（１３４Ａ〜１３４Ｃ）      カセット容器
１３６      オリエンタ
１４０      制御部
１５０      共通搬送室（トランスファーチャンバ）
１６０Ｍ，１６０Ｎ      ロードロック室（ロードロックチャンバ）
１７０      搬送ユニット側搬送機構
１８０      処理ユニット側搬送機構
２００（２００Ａ〜２００Ｄ）      処理室（プロセスチャンバ）
２０２      圧力センサ
２０４      過熱水蒸気導入口
２１０      載置台
２１２      絶縁部材
２１４      下部電極
２１６      高周波電源
２１８      整合器
２２０      上部電極
２２２      高周波電源
２２４      整合器
２４０      処理ガス導入系
２４２      処理ガス供給源
２４４      処理ガス導入配管
２４６      流量制御器
２４８      開閉バルブ
２７０      排気系
２７２      排気管
２７４      分岐配管
２７６      開閉バルブ
２８０      主ポンプ
２９０      補助ポンプ
３００      過熱水蒸気発生装置
３１０      過熱水蒸気導入配管
３１０Ａ〜３１０Ｄ      分岐配管
３１２（３１２Ａ〜３１２Ｄ）      開閉バルブ
３１４      内部配管
３２０      蒸気発生部
３２８      誘導コイル
３３０      蒸気加熱部
３３２      石英管
３３４      被加熱構造体
Ｗ        ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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