特開 2023-68739 液体循環システム、基板処理装置及び液体循環方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023068739

(43)【公開日】2023-05-18

(54)【発明の名称】液体循環システム、基板処理装置及び液体循環方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20230511BHJP

   B01J 3/02 20060101ALI20230511BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 Z

B01J3/02 101J

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021180011

(22)【出願日】2021-11-04

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000125370

【氏名又は名称】学校法人東京理科大学

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】岡部 貴雄

(72)【発明者】

【氏名】上田 博一

(72)【発明者】

【氏名】梅下 尚己

(72)【発明者】

【氏名】岩下 光秋

(72)【発明者】

【氏名】関口 賢治

(72)【発明者】

【氏名】秋山 浩二

(72)【発明者】

【氏名】森本 保

(72)【発明者】

【氏名】秋元 敏和

(57)【要約】

【課題】真空中でイオン液体を連続的に循環させることができる技術を提供する。
【解決手段】本開示の一態様による液体循環システムは、真空容器内に供給したイオン液体を回収して再び真空容器内に戻す液体循環システムであって、前記真空容器内と連通する開口を有し、該開口を介して前記真空容器内から取り出されるイオン液体を貯留する貯留タンクと、前記貯留タンクに対して鉛直方向下方に設けられる粘性ポンプと、前記貯留タンク内のイオン液体を前記真空容器内に送る配管と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空容器内に供給したイオン液体を回収して再び真空容器内に戻す液体循環システムであって、
前記真空容器内と連通する開口を有し、該開口を介して前記真空容器内から回収されるイオン液体を貯留する貯留タンクと、
前記貯留タンクに対して鉛直方向下方に設けられる粘性ポンプと、
前記貯留タンク内のイオン液体を前記真空容器内に送る配管と、
を有する、液体循環システム。

【請求項2】

前記粘性ポンプは、前記貯留タンクの下端に接続される、
請求項１に記載の液体循環システム。

【請求項3】

前記粘性ポンプは、円筒形状の筐体と、前記筐体内で前記筐体の中心軸を回転軸として回転する回転体と、を含む、
請求項１又は２に記載の液体循環システム。

【請求項4】

前記回転体は、イオン液体の液面よりも鉛直方向下方に設けられる、
請求項３に記載の液体循環システム。

【請求項5】

前記回転体の外周面には、螺旋状の溝が形成されている、
請求項３又は４に記載の液体循環システム。

【請求項6】

前記回転体の外周面と前記筐体の内周面との間には、隙間が設けられる、
請求項３乃至５のいずれか一項に記載の液体循環システム。

【請求項7】

前記貯留タンクは、円筒形状を有し、内径が前記筐体の内径と同じ又は前記筐体の内径より大きい、
請求項３乃至６のいずれか一項に記載の液体循環システム。

【請求項8】

前記粘性ポンプと前記配管との間に設けられるダイヤフラムポンプを有する、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液体循環システム。

【請求項9】

前記配管を流れるイオン液体の流量を制御する流量制御器を有する、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液体循環システム。

【請求項10】

前記配管の内部の圧力を検出するセンサを有し、
前記流量制御器は、前記センサが検出した前記圧力に基づいて前記流量を制御する、
請求項９に記載の液体循環システム。

【請求項11】

前記貯留タンクの前記開口に設けられ、前記貯留タンク内から前記真空容器内への飛沫の侵入を遮蔽する飛沫遮蔽部材を有する、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の液体循環システム。

【請求項12】

前記貯留タンク内のイオン液体の温度を調整する温調器を有する、
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液体循環システム。

【請求項13】

前記真空容器内は、超高真空（１０^－５Ｐａ～１０^－８Ｐａ）に維持される、
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の液体循環システム。

【請求項14】

基板を処理する真空容器と、
前記真空容器内に供給したイオン液体を回収して再び真空容器内に戻す液体循環システムと、
を備え、
前記液体循環システムは、
前記真空容器内と連通する開口を有し、該開口を介して前記真空容器内から取り出されるイオン液体を貯留する貯留タンクと、
前記貯留タンクに対して鉛直方向下方に設けられる粘性ポンプと、
前記貯留タンク内のイオン液体を前記真空容器内に送る配管と、
を有する、
基板処理装置。

【請求項15】

前記真空容器のチャンバ壁に形成された開口を開閉するゲートバルブを備え、
前記ゲートバルブは、
前記開口を閉じる位置と開く位置との間で移動するゲートシャッタと、
前記ゲートシャッタにより鉛直方向上方に押し付けられる浮上体と、
前記液体循環システムからイオン液体が供給されることで前記浮上体を鉛直方向下方に押し付けて前記浮上体を支持する流体軸受と、
を有する、
請求項１４に記載の基板処理装置。

【請求項16】

前記真空容器内に設けられる回転ステージと、
前記回転ステージの下部に接続され、前記回転ステージを回転させる回転軸と、
中空形状を有し、中空部に前記回転軸が挿通される軸受ハウジングと、
前記液体循環システムからイオン液体が供給されることで前記軸受ハウジングに対して前記回転軸を支持する流体軸受と、
を備える、
請求項１４に記載の基板処理装置。

【請求項17】

真空容器内に供給したイオン液体を回収して再び真空容器内に戻す液体循環方法であって、
前記真空容器内と連通する開口を介して前記真空容器内から貯留タンクにイオン液体を回収して貯留することと、
前記貯留タンクに対して鉛直方向下方に設けられる粘性ポンプにより配管を介して前記真空容器内にイオン液体を送ることと、
を有する液体循環方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、液体循環システム、基板処理装置及び液体循環方法に関する。

【背景技術】

【0002】

液体ポンプを用いて真空チャンバ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１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－２３９２２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、真空中でイオン液体を連続的に循環させることができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様による液体循環システムは、真空容器内に供給したイオン液体を回収して再び真空容器内に戻す液体循環システムであって、前記真空容器内と連通する開口を有し、該開口を介して前記真空容器内から取り出されるイオン液体を貯留する貯留タンクと、前記貯留タンクに対して鉛直方向下方に設けられる粘性ポンプと、前記貯留タンク内のイオン液体を前記真空容器内に送る配管と、を有する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、真空中でイオン液体を連続的に循環させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態の基板処理装置の一例を示す図

【図2】実施形態の液体循環システムの一例を示す断面斜視図

【図3】粘性ポンプの一部を拡大して示す断面斜視図

【図4】配管に設けられる継ぎ手の位置の一例を示す図

【図5】粘性ポンプと配管との接続部の一例を示す断面図

【図6】粘性ポンプと配管との接続部の別の一例を示す断面図

【図7】イオン液体再生機構の一例を示す図

【図8】高温対応ゲートバルブの一例を示す断面図（１）

【図9】高温対応ゲートバルブの一例を示す断面図（２）

【図10】高温対応回転シールの一例を示す断面図

【発明を実施するための形態】

【0008】

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。

【0009】

〔超高真空環境におけるイオン液体の循環について〕
超高真空環境でナノレベルの運動が可能な機構の需要が半導体製造分野で高まっている。ナノレベルの運動が滑らかに可能な機械要素には磁気軸受や流体軸受が挙げられる。なぜならば、磁気軸受や流体軸受は浮上して運動するので機械的な摩擦による振動や抵抗がないためである。振動や抵抗がないことは、ナノレベルの位置決め制御のしやすさと摩耗粉のコンタミレス化にも寄与するためナノレベルの加工精度がクリーンな環境下で要求される半導体製造の分野に適している。特に流体軸受は磁気軸受よりも軸受剛性が高く、放出される磁界も少ないためこの分野で既に多く利用されている。

【0010】

近年では、情報の大容量化に伴って半導体リソグラフィの微細化が求められている。そのため、リソグラフィ光源(ビーム源)に極端紫外放射（ＥＵＶ：Extreme Ultra Violet Radiation）や電子線（ＥＢ：Electron Beam）を用いる動きが広まっている。これらの低波長のビームは気体分子によって吸収・散乱されてしまうためリソグラフィを超高真空環境で行う必要がある。このため、加工対象についても超高真空環境で位置決めすることが求められる。

【0011】

しかしながら、流体軸受は気体や液体を使用するという特徴上、真空で扱いづらいという問題がある。高真空用の流体軸受としては、差動排気シールが挙げられる。差動排気シールは、加圧気体で軸受を浮かせた後、超高真空環境にその気体が放出される前に真空ポンプで吸い出す仕組みである。差動排気シールを用いることにより超高真空環境でナノレベルの位置決め精度が得られる。しかしながら、差動排気シールは機構が複雑であり、高価な上に大型化する問題がある。

【0012】

また、高真空用の流体軸受としては、磁気軸受が挙げられる。しかしながら、磁気軸受はコイルが発熱し超高真空環境をベーキングするため、真空度が悪化しやすい。そのため、機構は１０^－３Ｐａの低真空に置いておき、ビーム照射部分のみを差動排気シールで１０^－５Ｐａ台にシーリングすることが行われている。

【0013】

本発明者らは、鋭意検討した結果、真空中でイオン液体を連続的に循環させることができる液体循環システムを見出し、該液体循環システムを用いることで機構の簡素化、小型化及び低コスト化が可能な流体軸受を実現できることを見出した。以下、詳細に説明する。

【0014】

〔基板処理装置〕
図１を参照し、実施形態の基板処理装置の一例について説明する。実施形態の基板処理装置は、半導体ウエハやガラス基板等の基板に対して各種の半導体プロセスを実行する装置である。

【0015】

基板処理装置は、処理容器１、排気部２、液体利用部３及び液体循環システム４を備える。

【0016】

処理容器１は、内部を所定の真空度に維持可能な真空容器である。所定の真空度は、例えば超高真空（１０^－８Ｐａ～１０^－５Ｐａ）、高真空（１０^－５Ｐａ～１０^－１Ｐａ）である。

【0017】

排気部２は、処理容器１内を排気することで所定の真空度に減圧する。排気部２は、真空ポンプ、排気配管及び圧力制御弁を含む。

【0018】

液体利用部３は、処理容器１内に設けられる。液体利用部３は、液体循環システム４から送られるイオン液体が利用される対象である。液体利用部３は、例えば真空シール、温調対象物、除電対象物である。

【0019】

真空シールとしては、例えば処理容器１に対して基板を搬入又は搬出するための搬入出口を開閉するゲートバルブをシールする流体軸受、処理容器１内で基板を回転可能に保持する回転ステージを回転させる回転軸をシールする流体軸受が挙げられる。イオン液体は真空中かつ高温下において不揮発性を示すことから、真空中かつ高温下に置かれた流体軸受にイオン液体を供給できる。これにより、Ｏリングを用いることが困難な高温下（例えば２４０°以上）における真空シールを実現できる。

【0020】

温調対象物としては、例えば処理容器１内に設けられる真空断熱された部材（以下「真空断熱部材」という。）が挙げられる。真空断熱部材としては、例えばモータ、基板が挙げられる。イオン液体は真空中かつ高温下において不揮発性を示すことから、真空中に置かれた真空断熱部材にイオン液体を供給できる。これにより、真空断熱部材に低温のイオン液体を供給することで真空断熱部材を冷却できる。また、真空断熱部材に高温のイオン液体を供給することで真空断熱部材を加熱できる。

【0021】

除電対象物としては、例えば処理容器１内に設けられる電気的に浮遊した部材（以下「浮遊部材」という。）が挙げられる。イオン液体は真空中において不揮発性を示すことから、真空中に置かれた浮遊部材にイオン液体を供給できる。また、イオン液体は導電性を示すことから、浮遊部材にイオン液体を供給することで、イオン液体を介して浮遊部材を除電できる。

【0022】

液体循環システム４は、処理容器１内の液体利用部３に供給したイオン液体を回収して再び液体利用部３に戻すことでイオン液体を循環させるように構成される。液体循環システム４の詳細については後述する。

【0023】

〔液体循環システム〕
図１～図６を参照し、実施形態の液体循環システムの一例について説明する。

【0024】

液体循環システム４は、貯留タンク４１、粘性ポンプ４２、ダイヤフラムポンプ４３、配管４４、吐出圧センサ４５、流量制御器４６、供給圧センサ４７、液体回収トレイ４８、温調器４９、飛沫遮蔽部材５０、計測ユニット５１及びフレーム５２を有する。

【0025】

貯留タンク４１は、イオン液体ＩＬを貯留する。貯留タンク４１は、円筒形状を有する。貯留タンク４１は、上端の開口４１ａが処理容器１内と連通する。これにより、処理容器１内から開口４１ａを介して貯留タンク４１内にイオン液体ＩＬが回収され、貯留タンク４１内のイオン液体ＩＬの液面ＬＬが真空中に曝露される。また、イオン液体ＩＬが大気に触れることなく真空中で保管されるので、イオン液体ＩＬの特性の劣化を抑制でき、結果としてイオン液体の交換頻度を低くできる。また、貯留タンク４１は、下端の開口４１ｂが粘性ポンプ４２内と連通する。貯留タンク４１内では、イオン液体ＩＬが重力により下端の開口４１ｂに向けて落下して粘性ポンプ４２に送られ、イオン液体ＩＬに含まれ得る気泡は浮力により液面ＬＬに向かって上昇して液面ＬＬにおいて脱気される。これにより、イオン液体ＩＬに含まれ得る気泡が粘性ポンプ４２内に侵入することを抑制できる。イオン液体ＩＬの脱気は、粘性ポンプ４２の駆動中に行うことができ、また粘性ポンプ４２の停止中にも行うことができる。イオン液体ＩＬの種類は限定されないが、例えばアンモニウム型、イミダゾリウム型、ピリジニウム型を利用できる。

【0026】

粘性ポンプ４２は、貯留タンク４１に対して鉛直方向下方に設けられる。本実施形態において、粘性ポンプ４２は、筐体４２１、回転体４２２、ステータ４２３、軸受４２４及び回転数検出器４２５を含む。

【0027】

筐体４２１は、鉛直方向を中心軸とする円筒形状を有する。筐体４２１は、上端が貯留タンク４１の下端に接続され、筐体４２１の上端の開口４２１ａと貯留タンク４１の下端の開口４１ｂとが連通する。これにより、貯留タンク４１内のイオン液体ＩＬが重力により開口４１ｂ及び開口４２１ａを介して筐体４２１内に落下し、筐体４２１内がイオン液体ＩＬで満たされる。このように負圧や液体を押し出すためのガス等を用いることなく貯留タンク４１内から筐体４２１内にイオン液体を送液する。そのため、筐体４２１内から配管４４に所定量の液体が送られると、該所定量と同じ量のイオン液体が貯留タンク４１内から重力により筐体４２１内に供給される。

【0028】

また、筐体４２１は、貯留タンク４１と同軸に設けられ、内径が貯留タンク４１の内径と同じ又は貯留タンク４１の内径よりも小さく構成される。これにより、筐体４２１内で生じる気泡が貯留タンク４１と筐体４２１との接続部において滞留することなく処理容器１内に向けて鉛直方向上方に移動する。その結果、筐体４２１内の気泡を効率よく除去できる。また、筐体４２１の内径が貯留タンク４１の内径より小さく構成される場合、筐体４２１側から貯留タンク４１側に向けて拡径する傾斜面を設けることが好ましい。これにより、貯留タンク４１と筐体４２１との接続部における気泡の滞留を特に抑制できる。

【0029】

回転体４２２は、筐体４２１内に設けられ、イオン液体ＩＬに浸されている。すなわち、回転体４２２は、イオン液体ＩＬの液面ＬＬよりも鉛直方向下方に設けられている。回転体４２２は、筐体４２１の中心軸を回転軸とする円筒形状を有する。回転体４２２の軸方向の長さは、例えば回転体４２２の直径の２倍～３倍である。回転体４２２は、筐体４２１内で回転することで筐体４２１内のイオン液体を該イオン液体の粘性を用いて配管４４に送る。回転体４２２の外周面と筐体４２１の内周面との間には、隙間Ｇ１（図３）が設けられている。隙間Ｇ１は例えば０．０１ｍｍ～０．５ｍｍであり、一例として０．２５ｍｍである。回転体４２２の外周面には、回転体４２２の回転軸を螺旋軸とする螺旋状の送液溝４２２ａ（図３）が形成されている。送液溝４２２ａの深さＤ１は例えば０．０１ｍｍ～１ｍｍであり、一例として０．２２ｍｍである。

【0030】

ステータ４２３は、回転体４２２の外側に設けられ、回転体４２２を回転させるための力を発生させる。ステータ４２３は、例えば永久磁石型ステータである。

【0031】

軸受４２４は、上部軸受ブロック４２４ａ及び下部軸受ブロック４２４ｂを含む。軸受４２４は、上部軸受ブロック４２４ａにより回転体４２２の上部を軸支し、下部軸受ブロック４２４ｂにより回転体４２２の下部を軸支する。軸受４２４は、流体軸受であることが好ましい。これにより、コンタミネーションの発生を防止し、かつ回転体４２２を高速で回転させることができる。ただし、軸受４２４は、転がり軸受であってもよい。

【0032】

回転数検出器４２５は、センサ回転側４２５ａ及びセンサ固定側４２５ｂを含み、回転体４２２の回転数を検出する。

【0033】

ダイヤフラムポンプ４３は、粘性ポンプ４２と配管４４との間に設けられる。本実施形態において、ダイヤフラムポンプ４３は粘性ポンプ４２の下部に接続されている。ダイヤフラムポンプ４３は、粘性ポンプ４２から送られるイオン液体ＩＬを配管４４に送る。なお、ダイヤフラムポンプ４３は設けられなくてもよく、図２ではダイヤフラムポンプ４３が設けられていない場合を示している。

【0034】

配管４４は、一端がダイヤフラムポンプ４３に気密に接続され、他端が処理容器１の底板１１を貫通して処理容器１内に挿通される。これにより、配管４４はダイヤフラムポンプ４３から送られるイオン液体ＩＬを処理容器１内に送り、液体利用部３に供給する。配管４４は、例えば１本の配管で構成される。ただし、図４に示されるように、配管４４は、複数本、例えば４本の配管４４１～４４４で構成されていてもよい。配管４４が４本の配管４４１～４４４で構成される場合、配管４４１～４４４同士を接続する継ぎ手４４５～４４７を鉛直方向に延びる配管に設けることが好ましい。

【0035】

例えば、図５に示されるように、鉛直方向に延びる配管Ｐ１，Ｐ２同士を接続すると、ＯリングＲ１が取り付けられる溝部Ｔ１内で生じる気泡が浮力により上昇しながら配管Ｐ１，Ｐ２内の流路ＦＰに移動する。そのため、溝部Ｔ１内の気泡を除去できる。また、図５に示されるように、溝部Ｔ１の内周面の周方向における一部に、溝部Ｔ１の底面から上面まで鉛直方向に延び、かつ上面において流路ＦＰに連通するドレインＤＲを設けることが好ましい。これにより、溝部Ｔ１の内周面、溝部Ｔ１の底面及びＯリングＲ１で囲まれる領域Ａ１の気泡がドレインＤＰを通って流路ＦＰに移動する。そのため、溝部Ｔ１内の気泡を効率よく除去できる。

【0036】

これに対し、図６に示されるように、水平方向に延びる配管Ｐ３，Ｐ４同士を接続すると、ＯリングＲ２が取り付けられる溝部Ｔ２のうち配管Ｐ３，Ｐ４内の流路ＦＰよりも鉛直方向上方に位置する領域Ａ２において生じる気泡が流路ＦＰに移動しない。そのため、溝部Ｔ２内の気泡を完全に除去できない。

【0037】

配管４４には、ダイヤフラムポンプ４３の側から順に、吐出圧センサ４５、流量制御器４６及び供給圧センサ４７が介設されている。

【0038】

吐出圧センサ４５は、配管４４に介設されており、ダイヤフラムポンプ４３から吐出されるイオン液体ＩＬの吐出圧を検出する。吐出圧センサ４５は、検出した吐出圧を流量制御器４６に送信する。

【0039】

流量制御器４６は、配管４４に介設されている。流量制御器４６は、吐出圧センサ４５が検出した吐出圧及び供給圧センサ４７が検出した供給圧の少なくともいずれかに基づいて、配管４４を流れるイオン液体ＩＬの流量を制御する。

【0040】

供給圧センサ４７は、配管４４に介設されており、流量制御器４６で流量が制御されて処理容器１内に供給されるイオン液体ＩＬの供給圧を検出する。供給圧センサ４７は、検出した供給圧を流量制御器４６に送信する。

【0041】

液体回収トレイ４８は、処理容器１の底板１１上に設けられ、貯留タンク４１の開口４１ａに向けて傾斜する漏斗状を有する。液体回収トレイ４８は、液体利用部３で利用されたイオン液体ＩＬを集めて貯留タンク４１の開口４１ａに回収する。液体回収トレイ４８を設けることにより、イオン液体ＩＬは液体回収トレイ４８の傾斜面を通過する際に薄い液膜となって表面積が大きくなるため、イオン液体ＩＬからの脱気が促進される。

【0042】

温調器４９は、貯留タンク４１内のイオン液体ＩＬの温度を測定し調整する。例えば、液体利用部３が温調対象物であり、温調対象物を冷却する場合、温調器４９は貯留タンク４１内のイオン液体ＩＬの温度を低下させるように制御する。また、例えば液体利用部３が温調対象物であり、温調対象物を加熱する場合、温調器４９は貯留タンク４１内のイオン液体ＩＬの温度を高めるように制御する。また、例えば温調器４９が貯留タンク４１内のイオン液体ＩＬの温度を低下させるように制御することで粘性ポンプ４２を冷却してもよい。

【0043】

飛沫遮蔽部材５０は、貯留タンク４１の開口４１ａに設けられる。飛沫遮蔽部材５０は、貯留タンク４１内のイオン液体ＩＬが脱気する際に液面ＬＬにおいて泡が割れることで生じる飛沫が貯留タンク４１内から処理容器１内に侵入することを遮蔽する。本実施形態において、飛沫遮蔽部材５０は、上部遮蔽板５０１及び下部遮蔽板５０２を含む。ただし、飛沫遮蔽部材５０は、１枚の遮蔽板のみで構成されていてもよく、３枚以上の遮蔽板で構成されていてもよい。

【0044】

上部遮蔽板５０１は、開口４１ａの直径と略同じ外径の円板形状を有し、開口４１ａを塞ぐように設けられる。これにより、貯留タンク４１内から処理容器１内への飛沫の侵入が遮蔽される。上部遮蔽板５０１には、複数の貫通穴５０１ａが形成されている。これにより、液体回収トレイ４８で集められたイオン液体ＩＬは、複数の貫通穴５０１ａを通過して鉛直方向下方に落下する。

【0045】

下部遮蔽板５０２は、上部遮蔽板５０１の鉛直方向下方に、上部遮蔽板５０１と間隔をあけて設けられている。下部遮蔽板５０２は、開口４１ａの直径と略同じ外径の円板形状を有し、開口４１ａを塞ぐように設けられる。これにより、貯留タンク４１内から処理容器１内への飛沫の侵入が遮蔽される。下部遮蔽板５０２には、複数の貫通穴５０２ａが形成されている。これにより、上部遮蔽板５０１を通過したイオン液体ＩＬは、複数の貫通穴５０２ａを通過して鉛直方向下方に落下して貯留タンク４１内に流れ込む。複数の貫通穴５０２ａは、平面視において複数の貫通穴５０１ａと異なる位置に設けられることが好ましい。これにより、飛沫が複数の貫通穴５０２ａを通過したとしても、上部遮蔽板５０１によって鉛直方向上方への飛散が遮蔽されるので、貯留タンク４１内から処理容器１内への飛沫の侵入を特に抑制できる。

【0046】

計測ユニット５１は、貯留タンク４１内のイオン液体ＩＬの状態を監視する。計測ユニット５１は、例えばイオン液体ＩＬの比抵抗又は比色を測定することにより、イオン液体ＩＬが真空中の水分や酸化性ガスを吸収した度合いを監視する。これにより、イオン液体ＩＬの一部をサンプリングしてイオン液体ＩＬの状態を監視する方法に比べ、イオン液体ＩＬ全体の劣化度合いを容易に把握できる。

【0047】

フレーム５２は、液体循環システム４の各要素を保持する。例えば、フレーム５２は、粘性ポンプ４２に取り付けられ、吐出圧センサ４５、流量制御器４６及び供給圧センサ４７を保持する。

【0048】

以上に説明したように、実施形態の液体循環システム４によれば、粘性ポンプ４２が貯留タンク４１に対して鉛直方向下方に設けられる。これにより、貯留タンク４１内からイオン液体ＩＬが重力により粘性ポンプ４２に送られ、イオン液体ＩＬに含まれ得る気泡は浮力により上昇して脱気される。そのため、イオン液体ＩＬに含まれ得る気泡が粘性ポンプ４２内に侵入することを抑制できる。その結果、イオン液体ＩＬに含まれ得る気泡を除去しながら真空中でイオン液体ＩＬを連続的に循環させることができる。

【0049】

また、実施形態の液体循環システム４によれば、真空中で密閉された状態でイオン液体ＩＬを循環させるので、イオン液体が気体に触れることがなく、イオン液体の品質を維持できる。そのため、液体循環システム４に導入したイオン液体を交換する頻度を低くできる。

【0050】

また、実施形態の液体循環システム４によれば、開閉弁の開閉による吸込・吐出過程がなく、定量かつ連続的にイオン液体ＩＬを循環させるので、吐出圧に低周波の脈動が生じることを防止できる。

【0051】

また、実施形態の液体循環システム４によれば、イオン液体ＩＬの流路の全てが真空であり、かつ差圧を利用することなくイオン液体ＩＬを循環させるので、圧力差をシールするシール構造（例えば差動排気シール）が不要となる。そのため、液体循環システム４の小型化及び簡素化に寄与する。

【0052】

また、実施形態の液体循環システム４によれば、差圧を利用することなくイオン液体ＩＬを循環させるので、停電等により動力を失った場合であってもイオン液体ＩＬの循環が停止するのみのフェールセーフ構造を有する。これに対し、差圧を利用してイオン液体ＩＬを循環させる場合には、動力を失うと処理容器１に対するイオン液体ＩＬの流入や流出を停止できないことが懸念される。

【0053】

また、実施形態の液体循環システム４は、図７に示されるように液体再生機構５３を有していてもよい。液体再生機構５３は、蒸留装置５３１、配管５３２、開閉弁５３３及びダイヤフラムポンプ５３４を含む。

【0054】

蒸留装置５３１は、イオン液体ＩＬを、例えば１５０℃～４００℃に加熱することにより、イオン液体ＩＬ内に含まれる不純物（例えば水分）を選択的に蒸発させて除去する。

【0055】

配管５３２は、貯留タンク４１と蒸留装置５３１とを接続する。配管５３２には、貯留タンク４１側から順に、開閉弁５３３及びダイヤフラムポンプ５３４が介設されている。

【0056】

開閉弁５３３は、配管５３２に介設されており、配管５３２内の流路を開閉する。開閉弁５３３は、イオン液体ＩＬの再生を行う場合に開かれ、それ以外の場合には閉じられる。開閉弁５３３は、例えば手動弁であるが、電磁弁であってもよい。

【0057】

ダイヤフラムポンプ５３４は、配管５３２に介設されている。ダイヤフラムポンプ５３４は、貯留タンク４１内のイオン液体ＩＬを蒸留装置５３１に送るように構成されると共に、蒸留装置５３１のイオン液体ＩＬを貯留タンク４１内に戻すように構成される。

【0058】

液体再生機構５３によりイオン液体ＩＬの再生を行う場合、まず、処理容器１内の圧力を、蒸留装置５３１内の圧力と同じ圧力、又は蒸留装置５３１内の圧力より僅かに高い圧力に調整する。続いて、開閉弁５３３を開き、ダイヤフラムポンプ５３４を駆動させることにより、貯留タンク４１内のイオン液体ＩＬを蒸留装置５３１内に送る。続いて、蒸留装置５３１においてイオン液体ＩＬを加熱することにより、イオン液体ＩＬ内に含まれる不純物を選択的に蒸発させて除去する。続いて、ダイヤフラムポンプ５３４を駆動させることにより、蒸留装置５３１内のイオン液体ＩＬを貯留タンク４１内に戻す。蒸留装置５３１内から貯留タンク４１内にイオン液体ＩＬが戻された後、ダイヤフラムポンプ５３４を停止させ、開閉弁５３３を閉じる。以上の処理により、イオン液体ＩＬが再生される。

【0059】

〔高温対応ゲートバルブ〕
図８及び図９を参照し、実施形態の液体循環システムが適用できる高温対応ゲートバルブの一例について説明する。図８はゲートシャッタが閉じている状態の高温対応ゲートバルブを示す断面図であり、図９はゲートシャッタが開いている状態の高温対応ゲートバルブを示す断面図である。

【0060】

高温対応ゲートバルブは、真空チャンバのチャンバ壁１５０に形成された開口１５１を開閉する。真空チャンバ内は、例えば超高真空、高真空に維持される。チャンバ壁１５０は、内部にヒータ１５２が埋設されており、高温に加熱される。高温対応ゲートバルブは、シール部１１０及び液体循環システム１２０を有する。

【0061】

シール部１１０は、ハウジング１１１、ゲートシャッタ１１２、浮上体保持部１１３、浮上体１１４、流体軸受パッド１１５、流体軸受１１６、液体回収溝１１７及びＯリング１１８，１１９を含む。

【0062】

ハウジング１１１は、ゲートシャッタ１１２を水平方向に移動自在に収容する。ハウジング１１１におけるゲートシャッタ１１２の先端が収容される部分には傾斜面１１１ａが設けられている。これにより、ハウジング１１１内にゲートシャッタ１１２がスムーズに収容される。

【0063】

ゲートシャッタ１１２は、ハウジング１１１内において、平面視で開口１５１と重なる位置（閉位置）に移動することで開口１５１を塞ぐ（図８）。これにより、真空チャンバの内部が気密に密閉される。一方、ゲートシャッタ１１２は、平面視で開口１５１と重ならない位置（開位置）に移動することで開口１５１を開く（図９）。これにより、真空チャンバの内部と外部とが連通する。ゲートシャッタ１１２の上面には、浮上体１１４の下面との隙間を気密にシールするＯリング１１８が設けられる。

【0064】

浮上体保持部１１３は、ハウジング１１１上に設置される。浮上体保持部１１３は、ゲートシャッタ１１２が開位置に移動した状態において浮上体１１４を保持する。浮上体保持部１１３の内周面には、浮上体１１４の外周面との隙間を気密にシールするＯリング１１９が設けられる。

【0065】

浮上体１１４は、ゲートシャッタ１１２が閉位置に移動すると、ゲートシャッタ１１２により鉛直方向上方に押し付けられて浮上体保持部１１３から離間する（図８）。一方、浮上体１１４は、ゲートシャッタ１１２が開位置に移動すると、ゲートシャッタ１１２による押付力がなくなるので、鉛直方向下方に移動して浮上体保持部１１３上に着地する（図９）。

【0066】

流体軸受パッド１１５は、金属ガスケット１１５ａを介してチャンバ壁１５０の下面に接続される。流体軸受パッド１１５には、配管１２３から送られるイオン液体ＩＬを流体軸受１１６に供給するための流路１１５ｂが形成されている。

【0067】

流体軸受１１６は、液体循環システム１２０により加圧されたイオン液体ＩＬが、流体軸受パッド１１５と浮上体１１４により形成される軸受隙間１１６ａに供給されることで浮上体１１４を非接触で支持する。

【0068】

液体回収溝１１７は、浮上体１１４及び流体軸受パッド１１５に形成され、軸受隙間１１６ａに供給されるイオン液体ＩＬを液体循環システム１２０に戻すための流路である。

【0069】

液体循環システム１２０は、貯留タンク１２１、粘性ポンプ１２２、配管１２３、温調器１２４、圧力調整機構１２５及び脱気穴１２６を有する。

【0070】

貯留タンク１２１は、浮上体保持部１１３、浮上体１１４及び流体軸受パッド１１５に囲まれる領域であり、イオン液体ＩＬを貯留する。貯留タンク１２１には、液体回収溝１１７からイオン液体ＩＬが流れ込む。

【0071】

粘性ポンプ１２２は、貯留タンク１２１に対して鉛直方向下方に設けられる。これにより、貯留タンク１２１内のイオン液体ＩＬが重力により粘性ポンプ１２２内に落下し、粘性ポンプ１２２内がイオン液体ＩＬで満たされる。粘性ポンプ１２２は、前述した粘性ポンプ４２と同様の構成であってよい。また、粘性ポンプ１２２の下流側にダイヤフラムポンプを設けてもよい。

【0072】

配管１２３は、一端が粘性ポンプ１２２に気密に接続され、他端が流路１１５ｂに接続される。配管１２３は、粘性ポンプ１２２から送られるイオン液体ＩＬを流路１１５ｂ内に送る。配管１２３は、前述した配管４４と同様の構成であってよい。配管１２３には、粘性ポンプ１２２側から順に、温調器１２４及び圧力調整機構１２５が介設されている。

【0073】

温調器１２４は、配管１２３に介設されている。温調器１２４は、配管１２３を流れるイオン液体ＩＬの温度を測定し調整する。例えば、温調器１２４は、配管１２３を流れるイオン液体ＩＬを冷やすことにより、流体軸受１１６に低温のイオン液体ＩＬを供給する。これにより、浮上体１１４を冷却できるので、浮上体１１４の温度をＯリングが使用可能な温度範囲に保つことができる。

【0074】

圧力調整機構１２５は、配管１２３に介設されている。圧力調整機構１２５は、配管１２３に供給されるイオン液体ＩＬの圧力を調整する。圧力調整機構１２５が流体軸受１１６に供給されるイオン液体ＩＬの圧力を調整することにより、浮上体１１４の鉛直方向の位置を正確に制御できる。例えば、流体軸受１１６に供給されるイオン液体ＩＬの圧力を調整することにより、高温側（流体軸受パッド１１５）から浮上体１１４を離間させることで、高温側から浮上体１１４を介してＯリングに伝わる熱を低減できる。また、高温のチャンバ壁１５０から逃げる熱量を低減できる。

【0075】

脱気穴１２６は、チャンバ壁１５０を貫通する貫通穴であり、貯留タンク１２１に対して鉛直方向上方に位置する。脱気穴１２６は、貯留タンク１２１内と真空チャンバ内とを連通させる。貯留タンク１２１内のイオン液体ＩＬに含まれる気泡が脱気穴１２６を介して真空チャンバ内に移動し、真空チャンバに接続される排気部（図示せず）により排気される。

【0076】

以上に説明したように、高温対応ゲートバルブによれば、Ｏリング１１８、１１９の接触面を、機械的締結のない独立した浮上体１１４に設け、Ｏリング１１８，１１９が直接熱せられることを防いでいる。浮上体１１４は、ゲートシャッタ１１２が閉位置に移動すると、ゲートシャッタ１１２により鉛直方向上方に押し付けられる。このとき、浮上体１１４の上面にある流体軸受１１６が押し付けられた力を押し返すように浮上体１１４を支持する。浮上体１１４は、ゲートシャッタ１１２による押付力と流体軸受１１６による浮上力とが釣り合う位置で停止する。これにより、浮上体１１４は流体軸受１１６が非接触で支持する軸受隙間１１６ａによって高温側と機械的に接触しないようになっている。その結果、Ｏリング１２８，１２９を用いて高温に加熱されたチャンバ壁１５０の開口１５１をゲートシャッタ１１２で開閉できる。

【0077】

また、高温対応ゲートバルブによれば、軸受隙間１１６ａに供給されるイオン液体ＩＬの温度を調整する温調器１２４を有する。これにより、軸受隙間１１６ａに供給されるイオン液体ＩＬを温調器１２４で調整することで浮上体１１４を冷却し、浮上体１１４の温度をＯリング１１８，１１９が使用可能な温度範囲に保つことができる。

【0078】

〔高温対応回転シール〕
図１０を参照し、実施形態の液体循環システムが適用できる高温対応回転シールの一例について説明する。

【0079】

高温対応回転シールは、真空チャンバ２５１内に設けられる回転ステージ２５２を回転させる回転軸２５３を気密にシールする。真空チャンバ２５１内は、例えば超高真空、高真空に維持される。真空チャンバ２５１内には加熱用リアクタ２５４が設けられ、加熱用リアクタ２５４により回転ステージ２５２が高温に調整される。回転ステージ２５２上には、処理対象となる基板２５５が載置される。回転軸２５３は、回転ステージ２５２の下部に接続されており、モータ２５６により鉛直方向を回転軸として回転する。回転軸２５３は、スラスト軸受２５７により支持される。高温対応回転シールは、高温シール２１０及び液体循環システム２２０を有する。

【0080】

高温シール２１０は、軸受ハウジング２１１、流体軸受２１２、液体循環流路２１３及び軸シール２１４を含む。

【0081】

軸受ハウジング２１１は、中空形状を有し、中空部に回転軸２５３が挿通される。軸受ハウジング２１１は、液体循環流路２１３を形成する。

【0082】

流体軸受２１２は、液体循環システム２２０により加圧されたイオン液体ＩＬが、回転軸２５３と軸受ハウジング２１１により形成される軸受隙間に供給されることで回転軸２５３を非接触で支持する。

【0083】

液体循環流路２１３は、軸受ハウジング２１１により形成され、軸受隙間に供給されるイオン液体ＩＬを液体循環システム２２０に戻すための流路である。

【0084】

軸シール２１４は、後述する貯留タンク２２１内に設けられ、イオン液体ＩＬ中に浸漬される。軸シール２１４は、回転軸２５３を軸受ハウジング２１１に対して回転自在かつ気密にシールする。軸シール２１４は、Ｏリング、磁性流体シール等である。

【0085】

液体循環システム２２０は、貯留タンク２２１、粘性ポンプ２２２、配管２２３、温調器２２４及び圧力調整機構２２５を有する。

【0086】

貯留タンク２２１は、軸受ハウジング２１１の内部に形成され、イオン液体ＩＬを貯留する。貯留タンク２２１には、液体循環流路２１３からイオン液体ＩＬが流れ込む。

【0087】

粘性ポンプ２２２は、貯留タンク２２１に対して鉛直方向下方に設けられる。これにより、貯留タンク２２１内のイオン液体ＩＬが重力により粘性ポンプ２２２内に落下し、粘性ポンプ２２２内がイオン液体ＩＬで満たされる。粘性ポンプ２２２は、前述した粘性ポンプ４２と同様の構成であってよい。また、粘性ポンプ２２２の下流側にダイヤフラムポンプを設けてもよい。

【0088】

配管２２３は、一端が粘性ポンプ２２２に気密に接続され、他端が軸受ハウジング２１１を水平方向に貫通して流体軸受２１２内に挿通される。配管２２３は、粘性ポンプ２２２から送られるイオン液体ＩＬを流体軸受２１２内に送る。配管２２３は、前述した配管４４と同様の構成であってよい。配管２２３には、粘性ポンプ２２２側から順に、温調器２２４及び圧力調整機構２２５が介設されている。

【0089】

温調器２２４は、配管２２３に介設されている。温調器２２４は、配管２２３を流れるイオン液体ＩＬの温度を測定し調整する。例えば、温調器２２４は、配管２２３を流れるイオン液体ＩＬを冷やすことにより、流体軸受２１２に低温のイオン液体ＩＬを供給する。これにより、回転軸２５３を冷却でき、また、貯留タンク２２１内に浸漬した軸シール２１４を冷却できる。そのため、軸シール２１４が接触する部位の温度がＯリングの使用可能温度となるため、軸シール２１４としてＯリングを利用できる。

【0090】

圧力調整機構２２５は、配管２２３に介設されている。圧力調整機構２２５は、配管２２３に供給されるイオン液体ＩＬの圧力を調整する。

【0091】

以上に説明したように、高温対応回転シールによれば、軸シール２１４をイオン液体ＩＬ中に浸漬させることで軸シール２１４が使用可能な温度に回転軸２５３を冷却している。これにより、回転軸２５３として長大な軸が不要となり、回転軸２５３を小型化できる。

【0092】

また、高温対応回転シールによれば、温調器２２４が、循環するイオン液体ＩＬの温度を測定して調整する。これにより、真空チャンバ２５１のチャンバ壁や回転軸２５３に設けられる温度計測素子（例えば熱電対）を省略できるため、温度計測素子の数を削減できる。

【0093】

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。

【符号の説明】

【0094】

１ 処理容器
４ 液体循環システム
４１ 貯留タンク
４１ａ 開口
４２ 粘性ポンプ
４４ 配管
ＩＬ イオン液体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】