JP2023127833A - 基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】機械的な動力によらずに半導体製造装置の真空容器に液体を供給する基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置１は、処理対象の基板Ｗが内部に収容され、基板処理が実施される処理容器（チャンバ１０及びマイクロ波導入機構３０の一部で構成される）と、処理容器の内部に第１イオン液体を供給する液体供給部１１１と、処理容器の内部から第１イオン液体を回収する液体回収部１１２と、液体回収部と液体供給部とを接続する接続管１１３と、接続管にガスを供給し、上昇するガスのガスリフトポンプ作用により、に第１イオン液体を液体回収部から液体供給部送り込むガス供給部１１４と、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】基板処理装置１は、処理対象の基板Ｗが内部に収容され、基板処理が実施される処理容器（チャンバ１０及びマイクロ波導入機構３０の一部で構成される）と、処理容器の内部に第１イオン液体を供給する液体供給部１１１と、処理容器の内部から第１イオン液体を回収する液体回収部１１２と、液体回収部と液体供給部とを接続する接続管１１３と、接続管にガスを供給し、上昇するガスのガスリフトポンプ作用により、に第１イオン液体を液体回収部から液体供給部送り込むガス供給部１１４と、を有する。
【選択図】図１
Description
本開示は、基板処理装置に関する。
半導体製造装置の真空容器内にイオン液体を供給する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
本開示は、機械的な動力によらずに半導体製造装置の真空容器に液体を供給できる技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理装置は、処理対象の基板が内部に収容され、基板処理が実施される処理容器と、前記処理容器の内部に第１イオン液体を供給する液体供給部と、前記処理容器の内部から前記第１イオン液体を回収する液体回収部と、前記液体回収部と前記液体供給部とを接続する接続管と、前記接続管にガスを供給し、上昇する前記ガスのガスリフトポンプ作用により、前記液体回収部から前記液体供給部に前記第１イオン液体を送り込むガス供給部と、を有する。
本開示によれば、機械的な動力によらずに半導体製造装置の真空容器に液体を供給できる。
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔第１の実施形態〕
図１を参照し、第１の実施形態に係る基板処理装置１について説明する。第１の実施形態に係る基板処理装置１は、プラズマ処理装置として構成される。ただし、基板処理装置１は、プラズマ処理装置に限定されるものではない。基板処理装置１は、基板処理が実施される装置であればよく、例えば成膜装置、メッキ装置、塗布装置であってもよい。
図１を参照し、第１の実施形態に係る基板処理装置１について説明する。第１の実施形態に係る基板処理装置１は、プラズマ処理装置として構成される。ただし、基板処理装置１は、プラズマ処理装置に限定されるものではない。基板処理装置１は、基板処理が実施される装置であればよく、例えば成膜装置、メッキ装置、塗布装置であってもよい。
基板処理装置１は、例えば５００℃以下の低温で酸化処理により酸化膜を形成するプロセス（プラズマ処理方法）に好適に利用できる。酸化膜としては、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が挙げられる。また、酸化膜としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、チタン酸ストロンチウム（ＳＴＯ；ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸バリウム（ＢＴＯ；ＢａＴｉＯ３）等の高誘電膜（Ｈｉｇｈ－ｋ膜）が挙げられる。
基板処理装置１は、チャンバ１０、ステージ２０、マイクロ波導入機構３０、ガス供給部４０、液体循環部１１０、排気部８０及び制御部９０を備える。
チャンバ１０は、略円筒状に形成されている。チャンバ１０の底壁１１の略中央部には、開口部１２が形成されている。底壁１１には、開口部１２と連通し、下方に突出する排気室１３が設けられている。チャンバ１０の側壁１４には、基板Ｗが通過する搬入出口１５が形成されている。搬入出口１５は、ゲートバルブ１６によって開閉される。チャンバ１０は、マイクロ波導入機構３０の一部と共に内部を減圧可能な処理容器を構成する。処理容器の内部には処理対象の基板Ｗが収容される。基板Ｗは、例えば半導体ウエハである。チャンバ１０には、内部の圧力を検出する圧力センサ１８が設けられている。圧力センサ１８の検出値は、制御部９０に送られる。
ステージ２０は、処理対象となる基板Ｗを載置する載置台である。ステージ２０は、略円板状を有する。ステージ２０は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックスにより形成されている。ステージ２０は、排気室１３の底部略中央から上方に延びる略円筒状のＡｌＮ等のセラミックスからなる支柱２１に支持されている。
マイクロ波導入機構３０は、チャンバ１０の上部に設けられている。マイクロ波導入機構３０は、チャンバ１０内にマイクロ波を供給する。マイクロ波導入機構３０は、マイクロ波出力部、マイクロ波伝送部、マイクロ波放射部等を含む。マイクロ波は、マイクロ波出力部により出力され、マイクロ波伝送部及びマイクロ波放射部を通ってチャンバ１０の内部に導入される。マイクロ波の周波数は、例えば３００ＭＨｚ～１０ＧＨｚである。
ガス供給部４０は、チャンバ１０の天壁１７の下方にプラズマ励起ガスを供給する。ガス供給部４０は、例えばチャンバ１０の側壁１４を貫通するガスノズルを含んでよい。ガス供給部４０からプラズマ励起ガスが供給され、プラズマ励起ガスがマイクロ波により励起されてプラズマＰが発生する。プラズマ励起ガスとしては、例えばアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガスが挙げられる。
液体循環部１１０は、液体供給部１１１、液体回収部１１２、接続管１１３及びガス供給部１１４を有する。
液体供給部１１１は、チャンバ１０の側壁１４及び天壁１７に固定されている。液体供給部１１１は、チャンバ１０の周方向に沿って設けられている。液体供給部１１１には、第１流路１１１ａ及び第２流路１１１ｂが形成されている。
第１流路１１１ａは、液体供給部１１１の内部に、チャンバ１０の周方向に沿って形成されている。第１流路１１１ａは、円環状を有する。第１流路１１１ａには、接続管１１３から第１イオン液体ＩＬ１が供給される。なお、第１イオン液体ＩＬ１の詳細については後述する。
第２流路１１１ｂは、一端が第１流路１１１ａと連通し、他端がチャンバ１０内と連通する。第２流路１１１ｂには、第１流路１１１ａから第１イオン液体ＩＬ１が供給される。第２流路１１１ｂは、第１流路１１１ａから供給される第１イオン液体ＩＬ１をチャンバ１０内に供給する。チャンバ１０内に供給される第１イオン液体ＩＬ１は、側壁１４の内面を伝って底壁１１まで流れる。このとき、第１イオン液体ＩＬ１は、側壁１４の内面に液膜を形成する。液膜は、チャンバ１０内において基板処理（例えばプラズマ処理）が実施される際に、腐食から側壁１４を保護する。
第２流路１１１ｂは、チャンバ１０の周方向に間隔をあけて複数設けられていてもよい。この場合、第１イオン液体ＩＬ１がチャンバ１０の周方向における複数の位置から供給されるので、第１イオン液体ＩＬ１が側壁１４の内面の広範囲にわたって流れる。このため、側壁１４の内面の広範囲に液膜が形成される。側壁１４の内面には、チャンバ１０の周方向に沿って第１イオン液体ＩＬ１を流動させる溝（図示せず）が形成されていてもよい。この場合、第１イオン液体ＩＬ１が側壁１４の内面の広範囲にわたって流れる。このため、側壁１４の内面の広範囲に液膜が形成される。
このように、液体供給部１１１はチャンバ１０の天壁１７の近傍からチャンバ１０の内部に第１イオン液体ＩＬ１を供給する。
液体回収部１１２は、液体供給部１１１よりも鉛直下方に設けられている。液体回収部１１２は、排出溝１１２ａ及び排出穴１１２ｂを含む。排出溝１１２ａは、底壁１１上に円環状に形成されている。排出溝１１２ａは、底壁１１に到達した第１イオン液体ＩＬ１を排出穴１１２ｂに誘導する。排出穴１１２ｂは、排出溝１１２ａの底面に形成され、底壁１１を貫通して接続管１１３に接続される。排出溝１１２ａに到達した第１イオン液体ＩＬ１は排出穴１１２ｂを介して接続管１１３に流れ込む。このように、液体回収部１１２はチャンバ１０の内部から第１イオン液体ＩＬ１を回収して接続管１１３に流出させる。
接続管１１３は、液体回収部１１２と液体供給部１１１とを接続する。具体的には、接続管１１３は、一端が液体回収部１１２の排出穴１１２ｂと連通し、他端が液体供給部１１１の第１流路１１１ａと連通する。
ガス供給部１１４は、供給源１１４ａ、供給管１１４ｂ及び流量制御器１１４ｃを含む。供給源１１４ａは、ガスの供給源である。ガスは、例えばアルゴン等の不活性ガスを含む。供給管１１４ｂは、一端が供給源１１４ａに接続され、他端が接続管１１３に接続されている。供給管１１４ｂは、接続管１１３を流れる第１イオン液体ＩＬ１にガスを供給し、上昇するガスのガスリフトポンプ作用により、第１イオン液体ＩＬ１を第１流路１１１ａに送り込む。具体的には、ガス供給部１１４は、接続管１１３の下方にガスを注入し、接続管１１３の内部の第１イオン液体ＩＬ１の比重を軽くすること及び気泡の上昇力を利用して第１イオン液体ＩＬ１を接続管１１３の上方に位置する第１流路１１１ａに送り込む。流量制御器１１４ｃは、供給管１１４ｂを流れるガスの流量を制御する。流量制御器１１４ｃは、例えばマスフローコントローラである。このように、ガス供給部１１４は、供給源１１４ａから供給管１１４ｂを介して接続管１１３にガスを供給し、上昇するガスのガスリフトポンプ作用により、排出穴１１２ｂから第１流路１１１ａに第１イオン液体ＩＬ１を送り込む。
このように液体循環部１１０は、液体回収部１１２によりチャンバ１０内から回収される第１イオン液体ＩＬ１を、接続管１１３を介して液体供給部１１１に送り込み、液体供給部１１１によりチャンバ１０内に供給する。言い換えると、液体循環部１１０は、チャンバ１０内から第１イオン液体ＩＬ１を回収すると共に、回収した第１イオン液体ＩＬ１をチャンバ１０内に供給することにより、第１イオン液体ＩＬ１を循環させる。
排気部８０は、排気管８１及び排気装置８２を含む。排気管８１は、排気室１３の底壁に設けられている。排気装置８２は、排気管８１に接続されている。排気装置８２は、真空ポンプ、圧力制御弁等を含み、排気管８１を介してチャンバ１０内を排気して減圧する。
制御部９０は、メモリ、プロセッサ、入出力インターフェイス等を有する。メモリには、プロセッサによって実行されるプログラム及び各処理の条件等を含むレシピが格納されている。プロセッサは、メモリから読み出したプログラムを実行し、メモリ内に記憶されたレシピに基づいて、入出力インターフェイスを介して、基板処理装置１の各部を制御する。
以上に説明したように、第１の実施形態に係る基板処理装置１は、液体供給部１１１、液体回収部１１２、接続管１１３及びガス供給部１１４を有する。接続管１１３は、液体供給部１１１の第１流路１１１ａと、液体回収部１１２の排出穴１１２ｂとを接続する。ガス供給部１１４は、接続管１１３にガスを供給し、上昇するガスのガスリフトポンプ作用により、排出穴１１２ｂから第１流路１１１ａに第１イオン液体ＩＬ１を送り込む。これにより、機械的な動力によらずに、チャンバ１０内から第１イオン液体ＩＬ１を回収し、回収した第１イオン液体ＩＬ１をチャンバ１０内に供給できる。すなわち、機械的な動力によらずに、第１イオン液体ＩＬ１を循環させることができる。また、複雑な液体輸送ポンプの機構が不要であるため、大幅にシステム全体のコストが下がり、かつイオン液体の性能保全が装置稼働中に同時に実施できる。そのため、メンテナンス時間が短縮でき、循環するイオン液体の性能維持のための再生に要するダウンタイムを短縮できる。このように、第１の実施形態に係る基板処理装置１によれば、装置稼働時間を減らすことがなく、スループットを維持できる。
なお、第１の実施形態では、マイクロ波導入機構３０によりプラズマＰを発生させる場合を説明したが、これに限定されない。例えば、誘導結合プラズマ生成機構や容量結合プラズマ生成機構によりプラズマＰを発生させてもよい。誘導結合プラズマ生成機構は、高周波電源、コイル等を有する。高周波電源からコイルに高周波電流が供給されることにより、チャンバ１０内に供給されるプラズマ励起ガスが励起されてプラズマＰが発生する。容量結合プラズマ生成機構は、高周波電源、電極等を有する。高周波電源から電極に高周波電流が供給されることにより、チャンバ１０内に供給されるプラズマ励起ガスが励起されてプラズマＰが発生する。
〔第２の実施形態〕
図２を参照し、第２の実施形態に係る基板処理装置２について説明する。第２の実施形態に係る基板処理装置２は、液体循環部１１０に代えて、液体循環部１２０を備える。他の構成は、基板処理装置１と同様である。
図２を参照し、第２の実施形態に係る基板処理装置２について説明する。第２の実施形態に係る基板処理装置２は、液体循環部１１０に代えて、液体循環部１２０を備える。他の構成は、基板処理装置１と同様である。
液体循環部１２０は、液体供給部１２１、液体回収部１２２、下部タンク１２３、回収管１２４、接続管１２５及びガス供給部１２６を有する。
液体供給部１２１は、液体供給部１１１と同様の構成であってよい。すなわち、液体供給部１２１には、第１流路１２１ａ及び第２流路１２１ｂが形成されている。
液体回収部１２２は、液体回収部１１２と同様の構成であってよい。すなわち、液体回収部１２２は、排出溝１２２ａ及び排出穴１２２ｂを含む。
下部タンク１２３は、内部が回収管１２４を介して排出穴１２２ｂと連通する。下部タンク１２３は、排出穴１２２ｂを介して排出される第１イオン液体ＩＬ１を貯留する。下部タンク１２３は、排出穴１２２ｂよりも鉛直下方に設けられる。これにより、第１イオン液体ＩＬ１は、排出穴１２２ｂから下部タンク１２３の内部に自重で流れ込む。なお、下部タンク１２３は、回収管１２４を介さずに、排出穴１２２ｂに直結されていてもよい。
回収管１２４は、一端が排出穴１２２ｂと連通し、他端が下部タンク１２３の内部に挿通されている。回収管１２４は、例えば他端が下部タンク１２３の上方から下部タンク１２３の内部に挿通されている。回収管１２４は、排出穴１２２ｂから下部タンク１２３の内部に第１イオン液体ＩＬ１を送り込む。
接続管１２５は、下部タンク１２３と液体供給部１２１とを接続する。具体的には、接続管１２５は、一端が下部タンク１２３の内部と連通し、他端が液体供給部１２１の第１流路１２１ａと連通する。接続管１２５は、例えば一端が下部タンク１２３の上方から下部タンク１２３の内部に貯留された第１イオン液体ＩＬ１の液面よりも下に挿通されている。
ガス供給部１２６は、供給源１２６ａ、供給管１２６ｂ及び流量制御器１２６ｃを含む。供給源１２６ａは、ガスの供給源である。ガスは、例えばアルゴン等の不活性ガスを含む。供給管１２６ｂは、一端が供給源１２６ａに接続され、他端が下部タンク１２３の内部に挿通され、例えばＬ字状に屈曲して接続管１２５の下端の直下に位置する。供給管１２６ｂは、接続管１２５を流れる第１イオン液体ＩＬ１にガスを供給し、上昇するガスのガスリフトポンプ作用により、第１イオン液体ＩＬ１を第１流路１２１ａに送り込む。具体的には、ガス供給部１２６は、接続管１２５の下方にガスを注入し、接続管１２５の内部の第１イオン液体ＩＬ１の比重を軽くすること及び気泡の上昇力を利用して第１イオン液体ＩＬ１を接続管１２５の上方に位置する第１流路１２１ａに送り込む。なお、供給管１２６ｂは、下部タンク１２３の内部又は外部において接続管１２５の途中に接続されていてもよい。流量制御器１２６ｃは、供給管１２６ｂを流れるガスの流量を制御する。流量制御器１２６ｃは、例えばマスフローコントローラである。このように、ガス供給部１２６は、供給源１２６ａから供給管１２６ｂを介して接続管１２５にガスを供給し、上昇するガスのガスリフトポンプ作用により、下部タンク１２３から第１流路１２１ａに第１イオン液体ＩＬ１を送り込む。
このように液体循環部１２０は、液体回収部１２２によりチャンバ１０内から回収されて下部タンク１２３に貯留される第１イオン液体ＩＬ１を、接続管１２５を介して液体供給部１２１に送り込み、液体供給部１２１によりチャンバ１０内に供給する。言い換えると、液体循環部１２０は、チャンバ１０内から第１イオン液体ＩＬ１を回収すると共に、回収した第１イオン液体ＩＬ１をチャンバ１０内に供給することにより、第１イオン液体ＩＬ１を循環させる。
以上に説明したように、第２の実施形態に係る基板処理装置２は、液体供給部１２１、液体回収部１２２、下部タンク１２３、回収管１２４、接続管１２５及びガス供給部１２６を有する。接続管１２５は、液体供給部１２１の第１流路１２１ａと、下部タンク１２３の内部とを接続する。ガス供給部１２６は、接続管１２５にガスを供給し、上昇するガスのガスリフトポンプ作用により、下部タンク１２３の内部から第１流路１２１ａに第１イオン液体ＩＬ１を送り込む。これにより、機械的な動力によらずに、チャンバ１０内から第１イオン液体ＩＬ１を回収し、回収した第１イオン液体ＩＬ１をチャンバ１０内に供給できる。すなわち、機械的な動力によらずに、第１イオン液体ＩＬ１を循環させることができる。また、第２の実施形態に係る基板処理装置２によれば、第１の実施形態に係る基板処理装置１と同様に、装置稼働時間を減らすことがなく、スループットを維持できる。
〔第３の実施形態〕
図３を参照し、第３の実施形態に係る基板処理装置３について説明する。第３の実施形態に係る基板処理装置３は、液体循環部１２０に代えて、液体循環部１３０を備える。他の構成は、基板処理装置２と同様である。
図３を参照し、第３の実施形態に係る基板処理装置３について説明する。第３の実施形態に係る基板処理装置３は、液体循環部１２０に代えて、液体循環部１３０を備える。他の構成は、基板処理装置２と同様である。
液体循環部１３０は、液体供給部１３１、液体回収部１３２、下部タンク１３３、回収管１３４、接続管１３５、ガス供給部１３６、上部タンク１３７、液体補充部１３８及びバイパス管１３９を有する。
液体供給部１３１は、液体供給部１２１と同様の構成であってよい。すなわち、液体供給部１３１には、第１流路１３１ａ及び第２流路１３１ｂが形成されている。
液体回収部１３２は、液体回収部１２２と同様の構成であってよい。すなわち、液体回収部１３２は、排出溝１３２ａ及び排出穴１３２ｂを含む。
下部タンク１３３は、下部タンク１２３と同様の構成であってよい。
回収管１３４は、回収管１２４と同様の構成であってよい。
接続管１３５は、下部タンク１３３と上部タンク１３７とを接続する。具体的には、接続管１３５は、一端が下部タンク１３３の内部と連通し、他端が上部タンク１３７の内部と連通する。接続管１３５は、例えば一端が下部タンク１３３の上方から下部タンク１３３の内部に挿通されている。接続管１３５は、例えば他端が上部タンク１３７の下方から上部タンク１３７の内部に貯留された第１イオン液体ＩＬ１の液面よりも下に挿通されている。
ガス供給部１３６は、供給源１３６ａ、供給管１３６ｂ及び流量制御器１３６ｃを含む。供給源１３６ａは、ガスの供給源である。ガスは、例えばアルゴン等の不活性ガスを含む。供給管１３６ｂは、一端が供給源１３６ａに接続され、他端が下部タンク１３３の内部に挿通され、例えばＬ字状に屈曲して接続管１３５の下端の直下に位置する。供給管１３６ｂは、接続管１３５を流れる第１イオン液体ＩＬ１にガスを供給し、上昇するガスのガスリフトポンプ作用により、第１イオン液体ＩＬ１を上部タンク１３７に送り込む。具体的には、ガス供給部１３６は、接続管１３５の下方にガスを注入し、接続管１３５の内部の第１イオン液体ＩＬ１の比重を軽くすること及び気泡の上昇力を利用して第１イオン液体ＩＬ１を接続管１３５の上方に位置する上部タンク１３７に送り込む。なお、供給管１３６ｂは、下部タンク１３３の内部又は外部において接続管１３５の途中に接続されていてもよい。流量制御器１３６ｃは、供給管１３６ｂを流れるガスの流量を制御する。流量制御器１３６ｃは、例えばマスフローコントローラである。このように、ガス供給部１３６は、供給源１３６ａから供給管１３６ｂを介して接続管１３５にガスを供給し、上昇するガスのガスリフトポンプ作用により、下部タンク１３３から上部タンク１３７に第１イオン液体ＩＬ１を送り込む。
また、ガスは、第１イオン液体ＩＬ１に含まれる不純物と反応して析出する第１反応ガスを含んでいてもよい。この場合、接続管１３５を流れる第１イオン液体ＩＬ１が不純物を含む場合、第１反応ガスが第１イオン液体ＩＬ１に含まれる不純物と反応して析出する。析出物は、例えば上部タンク１３７に沈殿する。これにより、第１イオン液体ＩＬ１に含まれる不純物を除去できる。例えば、第１イオン液体ＩＬ１に含まれる不純物が鉄（Ｆｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属汚染物である場合、第１反応ガスとして炭酸ガスを好適に利用できる。炭酸ガスは、金属汚染物と反応して炭酸塩として析出する。
また、ガスは、第１イオン液体ＩＬ１に含まれる不純物と反応してガス化生成物を生成する第２反応ガスを含んでいてもよい。この場合、接続管１３５を流れる第１イオン液体ＩＬ１が不純物を含む場合、第２反応ガスが第１イオン液体ＩＬ１に含まれる不純物と反応してガス化生成物を生成する。ガス化生成物は、例えば上部タンク１３７に挿通されたバイパス管１３９を介して排気装置８２により排出される。これにより、第１イオン液体ＩＬ１に含まれる不純物を除去できる。例えば、第１イオン液体ＩＬ１に含まれる不純物がフッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）等のハロゲンである場合、第２反応ガスとして水蒸気（Ｈ２Ｏ）、水素ガス等の水素を含むガスを好適に利用できる。水素を含むガスは、ハロゲンと反応してハロゲン化水素を生成する。
上部タンク１３７は、第１イオン液体ＩＬ１を貯留する。上部タンク１３７は、内部が供給管１３７ａを介して第１流路１３１ａと連通する。上部タンク１３７は、第１流路１３１ａよりも鉛直上方に設けられる。これにより、第１イオン液体ＩＬ１は、上部タンク１３７の内部から第１流路１３１ａに自重で流れ込む。供給管１３７ａは、上部タンク１３７と液体供給部１３１とを接続する。具体的には、供給管１３７ａは、一端が上部タンク１３７の下方から上部タンク１３７の内部に挿通されている。供給管１３７ａは、例えば他端が液体供給部１３１の第１流路１３１ａと連通する。上部タンク１３７には、内部の圧力を検出する圧力センサ１３７ｂが設けられている。圧力センサ１３７ｂの検出値は、制御部９０に送られる。上部タンク１３７には、ヒータ１３７ｃが取り付けられている。ヒータ１３７ｃは、上部タンク１３７を加熱する。
液体補充部１３８は、供給源１３８ａ、供給管１３８ｂ及びバルブ１３８ｃを含む。供給源１３８ａは、第１イオン液体ＩＬ１の供給源である。供給管１３８ｂは、一端が供給源１３８ａに接続され、他端が上部タンク１３７の内部に挿通されている。供給管１３８ｂは、上部タンク１３７の内部に第１イオン液体ＩＬ１を供給する。バルブ１３８ｃは、供給管１３８ｂに介設されている。バルブ１３８ｃは、開閉動作により、上部タンク１３７への第１イオン液体ＩＬ１の供給と停止とを切り替える。このように、液体補充部１３８は、バルブ１３８ｃの開閉動作により、必要に応じて供給源１３８ａから供給管１３８ｂを介して上部タンク１３７に第１イオン液体ＩＬ１を供給する。例えば、液体補充部１３８は、上部タンク１３７に貯留された第１イオン液体ＩＬ１の量が少なくなった場合に、上部タンク１３７に第１イオン液体ＩＬ１を供給する。
バイパス管１３９は、一端が上部タンク１３７の上方から上部タンク１３７の内部に挿通され、他端が排気管８１に接続されている。バイパス管１３９には、バルブ１３９ａが介設されている。バルブ１３９ａが開かれると、バイパス管１３９を介して上部タンク１３７の内部と排気管８１の内部とが連通する。これにより、排気装置８２により上部タンク１３７の内部のガスが排出され、上部タンク１３７の内部の圧力がチャンバ１０の内部の圧力と略同じ、又はチャンバ１０の内部の圧力よりも低くなる。その結果、下部タンク１３３の内部に貯留された第１イオン液体ＩＬ１が上部タンク１３７の内部に送り込まれやすくなる。なお、バイパス管１３９は、他端が排気管８１とは異なる排気ラインに接続されていてもよい。また、バイパス管１３９に加えて、又はバイパス管１３９の代わりに、一端が上部タンク１３７の内部に挿通され、他端が開放されたリークポートを有していてもよい。リークポートは、上部タンク１３７の内部のガスを基板処理装置３が設置された雰囲気中に排出する。
このように液体循環部１３０は、液体回収部１３２によりチャンバ１０内から回収されて下部タンク１３３に貯留される第１イオン液体ＩＬ１を、接続管１３５を介して上部タンク１３７に送り込み、液体供給部１３１を介してチャンバ１０内に供給する。言い換えると、液体循環部１３０は、チャンバ１０内から第１イオン液体ＩＬ１を回収すると共に、回収した第１イオン液体ＩＬ１をチャンバ１０内に供給することにより、第１イオン液体ＩＬ１を循環させる。
以上に説明したように、第３の実施形態に係る基板処理装置３は、液体供給部１３１、液体回収部１３２、下部タンク１３３、回収管１３４、接続管１３５、ガス供給部１３６、上部タンク１３７、液体補充部１３８及びバイパス管１３９を有する。接続管１３５は、上部タンク１３７の内部と、下部タンク１３３の内部とを接続する。ガス供給部１３６は、接続管１３５にガスを供給し、上昇するガスのガスリフトポンプ作用により、下部タンク１３３の内部から上部タンク１３７の内部に第１イオン液体ＩＬ１を送り込む。上部タンク１３７の内部に送り込まれる第１イオン液体ＩＬ１は、供給管１３７ａにより液体供給部１３１の第１流路１３１ａに供給される。これにより、機械的な動力によらずに、チャンバ１０内から第１イオン液体ＩＬ１を回収し、回収した第１イオン液体ＩＬ１をチャンバ１０内に供給できる。すなわち、機械的な動力によらずに、第１イオン液体ＩＬ１を循環させることができる。また、第３の実施形態に係る基板処理装置３によれば、第１の実施形態に係る基板処理装置１と同様に、装置稼働時間を減らすことがなく、スループットを維持できる。
なお、図４は、第３の実施形態の変形例に係る基板処理装置を示す概略断面図である。図４に示されるように、基板処理装置３は、上部タンク１３７が、第１イオン液体ＩＬ１と混じり合わない第２イオン液体ＩＬ２を貯留するように構成されていてもよい。この場合、上部タンク１３７の内部において、第２イオン液体ＩＬ２に第１イオン液体ＩＬ１に含まれる不純物、例えば塩素（Ｃｌ）、水分（Ｈ２Ｏ）等を吸収させることができる。このため、第１イオン液体ＩＬ１の不純物の浄化効率を高めることができる。第２イオン液体ＩＬ２は、例えば液体補充部１３８から上部タンク１３７の内部に供給される。第２イオン液体ＩＬ２は、第１イオン液体ＩＬ１よりも比重が小さく粘性が高いイオン液体であることが好ましい。この場合、第２イオン液体ＩＬ２によって第１イオン液体ＩＬ１の上面を覆うことができ、水分（Ｈ２Ｏ）等の吸収効率を高めることができる。第２イオン液体ＩＬ２が吸収した不純物は、ヒータ１３７ｃによって第２イオン液体ＩＬ２を加熱することにより気化させ、バイパス管１３９を介して除去できる。また、下部タンク１３３についても上部タンク１３７と同様に、第２イオン液体ＩＬ２を貯留するように構成されていてもよい。なお、第２イオン液体ＩＬ２の詳細については後述する。
また、第３の実施形態では、接続管１３５の一端が下部タンク１３３の内部と連通する場合を説明したが、これに限定されない。例えば、第１の実施形態に係る基板処理装置１と同様に、接続管１３５の一端は液体回収部１３２の排出穴１３２ｂと連通していてもよい。この場合、下部タンク１３３は不要である。
〔イオン液体〕
上記の実施形態において利用可能な第１イオン液体ＩＬ１及び第２イオン液体ＩＬ２の一例について説明する。ただし、第１イオン液体ＩＬ１及び第２イオン液体ＩＬ２は、以下に例示するイオン液体に限定されるものではない。
上記の実施形態において利用可能な第１イオン液体ＩＬ１及び第２イオン液体ＩＬ２の一例について説明する。ただし、第１イオン液体ＩＬ１及び第２イオン液体ＩＬ２は、以下に例示するイオン液体に限定されるものではない。
第１イオン液体ＩＬ１としては、吸湿性を有するイオン液体が好適である。第１イオン液体ＩＬ１としては、例えば１－エチル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、１－ｎ－オクチルピリジニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、１－ｎ－ブチル－１－メチルピペリジニウムビス（トリフルオロメタンス ルホニル）イミド、１，１，１－トリ－ｎ－ブチル－１－ｎ－ドデシルホスホニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、トリブチルヘキサデシルホスホニウム３－トリメチルシリル－１－プロパンスルホネート（ＢＨＤＰ・ＤＳＳ）、Ｎ，Ｎ－ジエチル－Ｎ－メチル－Ｎ－（２－メトキシエチル）アンモニウムテトラフルオロボラート（ＤＥＭＥ・ＢＦ４）、Ｎ－（２－メトキシエチル）－Ｎ－メチルピロリジニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＭＥＭＰ・ＴＦＳＩ）、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムアセテート（ＥＭＩ・ＡｃＯ）、コリンクロライドウレアが挙げられる。中でも、ＤＥＭＥ・ＢＦ４が好適である。
第２イオン液体ＩＬ２としては、オリゴマー化させた（高分子）のカチオン部を有するイオン液体が好ましい。このようなイオン液体は、比重が軽く粘性が高いので、第１イオン液体ＩＬ１の上面を覆うことができ、かつ水分（Ｈ２Ｏ）の吸収効率を高めることができる。第２イオン液体ＩＬ２としては、ブチルメチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェートあるいはブチルメチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを含んでなる混合イオン液体が好適である。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１ 基板処理装置
１０ チャンバ
１１０ 液体循環部
１１１ 液体供給部
１１２ 液体回収部
１１３ 接続管
１１４ ガス供給部
２ 基板処理装置
１２０ 液体循環部
１２１ 液体供給部
１２２ 液体回収部
１２３ 下部タンク
１２４ 回収管
１２５ 接続管
１２６ ガス供給部
３ 基板処理装置
１３０ 液体循環部
１３１ 液体供給部
１３２ 液体回収部
１３３ 下部タンク
１３４ 回収管
１３５ 接続管
１３６ ガス供給部
１３７ 上部タンク
１０ チャンバ
１１０ 液体循環部
１１１ 液体供給部
１１２ 液体回収部
１１３ 接続管
１１４ ガス供給部
２ 基板処理装置
１２０ 液体循環部
１２１ 液体供給部
１２２ 液体回収部
１２３ 下部タンク
１２４ 回収管
１２５ 接続管
１２６ ガス供給部
３ 基板処理装置
１３０ 液体循環部
１３１ 液体供給部
１３２ 液体回収部
１３３ 下部タンク
１３４ 回収管
１３５ 接続管
１３６ ガス供給部
１３７ 上部タンク
Claims (10)
- 処理対象の基板が内部に収容され、基板処理が実施される処理容器と、
前記処理容器の内部に第１イオン液体を供給する液体供給部と、
前記処理容器の内部から前記第１イオン液体を回収する液体回収部と、
前記液体回収部と前記液体供給部とを接続する接続管と、
前記接続管にガスを供給し、上昇する前記ガスのガスリフトポンプ作用により、前記液体回収部から前記液体供給部に前記第１イオン液体を送り込むガス供給部と、
を有する、基板処理装置。 - 前記液体供給部は、前記液体回収部から送り込まれる前記第１イオン液体を前記処理容器の内部に供給する流路を含む、
請求項１に記載の基板処理装置。 - 前記液体供給部は、前記接続管が挿通され、前記第１イオン液体を貯留する上部タンクを含み、
前記流路は、前記上部タンクの内部と前記処理容器の内部とを連通させる、
請求項２に記載の基板処理装置。 - 前記上部タンクは、前記第１イオン液体と混じり合わず、かつ前記第１イオン液体よりも比重が小さい第２イオン液体を貯留する、
請求項３に記載の基板処理装置。 - 前記処理容器の内部を排気する排気管と、
前記上部タンクの内部と前記排気管の内部とを連通させるバイパス管と、
を有する、
請求項３又は４に記載の基板処理装置。 - 前記液体回収部は、前記上部タンクよりも鉛直下方に設けられる下部タンクを有し、
前記下部タンクは、前記処理容器の内部と連通し、かつ前記接続管が挿通される、
請求項３乃至５のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記ガスは、前記第１イオン液体に含まれる不純物と反応して析出する第１反応ガスを含む、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記第１反応ガスは、炭酸ガスである、
請求項７に記載の基板処理装置。 - 前記ガスは、前記第１イオン液体に含まれる不純物と反応してガス化生成物を生成する第２反応ガスを含む、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記第２反応ガスは、水素を含むガスである、
請求項９に記載の基板処理装置。
Priority Applications (2)
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