JP2010037631A - 原料回収方法、トラップ機構、排気系及びこれを用いた成膜装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】特定の冷媒に対して分解せずに安定した特性を有している有機金属化合物の原料を気化させて得られた原料ガスを用いて被処理体の表面に金属膜の薄膜を形成するようにした処理容器10より排出される排気ガス中から原料を回収するトラップ機構において、排気ガスを冷媒120と接触させて冷却することにより未反応の原料ガスを凝固させて原料を再析出させる凝固ユニット72と、凝固ユニット内の冷媒を濾過することにより再析出された原料を冷媒から分離して回収する濾過回収ユニット74とを備える。これにより、排気ガス中の未反応の原料を簡単に且つ容易に回収する。
【選択図】図1
Description
請求項3の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記冷媒は、冷却水であることを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の発明において、前記有機金属化合物は、カルボニル系の有機金属化合物であることを特徴とする。
請求項10の発明は、請求項9記載の発明において、前記凝固ユニットは、スクラバー装置、水封ポンプ装置及びバブリング装置よりなる群より選択されるいずれか1つの装置よりなることを特徴とする。
請求項15の発明は、請求項8乃至14のいずれか一項に記載の発明において、前記有機金属化合物は、カルボニル系の有機金属化合物であることを特徴とする。
請求項19の発明は、請求項18記載の発明において、前記補助トラップ機構は、クライオポンプよりなることを特徴とする。
請求項20の発明は、請求項17乃至19のいずれか一項に記載の発明において、前記排気通路に介設されて前記処理容器内の圧力を制御する圧力調整弁を有することを特徴とする。
請求項1及びこれを引用する請求項の発明によれば、特定の冷媒に対して分解せずに安定した特性を有している有機金属化合物の原料を用いて被処理体の表面に薄膜を形成するに際して、排気ガスを冷媒と接触させて冷却することにより未反応の原料ガスを凝固させて原料を再析出させ、この原料を冷媒から分離するようにしたので、未反応の原料を簡単に且つ容易に回収することができる。
図1は本発明に係るトラップ機構を有する成膜装置を示す概略構成図、図2はトラップ機構の凝固ユニットの一例を示す断面構成図である。ここでは有機金属化合物の原料としてカルボニル系の有機金属化合物であるRu3 (CO)12を用い、キャリアガスとしてCO(一酸化炭素)を用いてRu金属膜よりなる薄膜を成膜する場合を例にとって説明する。
Ru3 (CO)12↑ ⇔ Ru3 (CO)12−x↑+XCO↑
Ru3 (CO)12−x↑+Q → 3Ru+(12−X)CO↑
Ru3 (CO)12↑+Q → 3Ru+12CO↑
ここで”⇔”は可逆的であることを示し、”↑”はガス状態であることを示し、”↑”が付いていないものは固体状態であることを示し、”Q”は熱量が加わることを示す。
次に凝固ユニットの変形実施形態について説明する。先の実施形態では凝固ユニット72としてスクラバー装置73を用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、バブリング装置や水封ポンプ装置を用いてもよい。図4はこのような凝固ユニットの変形実施形態を示す概略断面図である。尚、図4中において、図2に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付してその説明を省略する。
次にトラップ機構68の変形実施形態について説明する。先の実施形態ではトラップ機構68に冷媒を用いたが、これに替えて未反応の原料ガスを溶解させる溶媒を用いるようにしてもよい。図5はこのような本発明のトラップ機構の変形実施形態を示す構成図、図6はトラップ機構の変形実施形態を用いた時の原料回収方法を説明するための工程図である。図5において、図1及び図2と同一構成部分については同一参照符号を付して、その説明を省略する。
さらに先の実施形態で説明した凝固ユニット72(スクラバー装置73、バブリング装置122、水封ポンプ装置126等)にて再析出した原料94を冷媒ごと蒸発タンク156内へ取出し、冷媒を蒸発用加熱ヒータ162により加熱することによって蒸発させ、原料94を回収してもよい。
ここで本発明のトラップ機構を備えた成膜装置を用いて実験的に成膜処理を行ったので、その実験の評価結果について説明する。ここでは先に説明した実施形態の内、図4(A)に示すバブリング装置について評価を行った。図7はトラップ機構としてバブリング装置を用いて評価実験を行った時の装置例を示す図である。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やGaAs、SiC、GaNなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。
4 成膜装置本体
6 原料ガスの供給系
8 排気系
10 処理容器
12 保持手段
18 加熱手段
26 シャワーヘッド
28 ガス導入手段
32 原料タンク
34 固体原料
60 排気通路
62 圧力調整弁
64 真空ポンプ部
64A ターボ分子ポンプ
64B ドライポンプ
68 トラップ機構
70 除害装置
72 凝固ユニット
73 スクラバー装置
74 濾過回収ユニット
76 凝固容器
82 シャワーヘッド
90 循環通路
92 循環ポンプ
94 再析出した原料
96,96A,96B 回収容器
100A,100B フィルタ
120 冷媒(冷却水)
122 バブリング装置
126 水封ポンプ装置
140 溶解ユニット
142 蒸発回収ユニット
144 溶解容器
146 シャワーヘッド
148 溶媒貯留タンク
150 溶媒
156 蒸発タンク
162 蒸発用加熱ヒータ
W 半導体ウエハ(被処理体)
Claims (21)
- 特定の冷媒に対して分解せずに安定した特性を有している有機金属化合物の原料を気化させて得られた原料ガスを用いて被処理体の表面に金属膜の薄膜を形成するようにした処理容器より排出される排気ガス中から前記原料を回収する原料回収方法において、
前記排気ガスを前記冷媒と接触させて冷却することにより未反応の原料ガスを凝固させて前記原料を再析出させる凝固工程と、
前記凝固工程で再析出された前記原料を前記冷媒から分離して回収する回収工程と、
を有することを特徴とする原料回収方法。 - 前記回収工程では、前記冷媒を濾過する濾過法、或いは前記冷媒を蒸発させる蒸発法を用いることを特徴とする請求項1記載の原料回収方法。
- 前記冷媒は、冷却水であることを特徴とする請求項1又は2記載の原料回収方法。
- 特定の溶媒に溶解する有機金属化合物の原料を気化させて得られた原料ガスを用いて被処理体の表面に金属膜の薄膜を形成するようにした処理容器より排出される排気ガス中から前記原料を回収する原料回収方法において、
前記排気ガスを前記溶媒と接触させることにより未反応の原料ガスを溶解させる溶解工程と、
前記溶媒を蒸発させることによって前記溶媒中に溶解している原料を再析出させて回収する回収工程と、
を有することを特徴とする原料回収方法。 - 前記溶媒は、アルコール類、アルカン類、エーテル類、芳香族炭化水素よりなる群から選択される1以上のものよりなることを特徴とする請求項4記載の原料回収方法。
- 前記有機金属化合物は、カルボニル系の有機金属化合物であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の原料回収方法。
- 前記カルボニル系の有機金属化合物は、Ru3 (CO)12、W(CO)6 、Ni(CO)4 、Mo(CO)6 、Co2 (CO)8 、Rh4 (CO)12、Re2 (CO)10、Cr(CO)6 、Os3 (CO)12、Ta(CO)5 よりなる群から選択される1又は複数の材料よりなることを特徴とする請求項6記載の原料回収方法。
- 特定の冷媒に対して分解せずに安定した特性を有している有機金属化合物の原料を気化させて得られた原料ガスを用いて被処理体の表面に金属膜の薄膜を形成するようにした処理容器より排出される排気ガス中から前記原料を回収するトラップ機構において、
前記排気ガスを前記冷媒と接触させて冷却することにより未反応の原料ガスを凝固させて前記原料を再析出させる凝固ユニットと、
前記凝固ユニット内の前記冷媒を濾過することにより前記再析出された原料を前記冷媒から分離して回収する濾過回収ユニットと、
を備えたことを特徴とするトラップ機構。 - 前記凝固ユニットは、前記冷媒として冷却水を用いることを特徴とする請求項8記載のトラップ機構。
- 前記凝固ユニットは、スクラバー装置、水封ポンプ装置及びバブリング装置よりなる群より選択されるいずれか1つの装置よりなることを特徴とする請求項9記載のトラップ機構。
- 前記濾過回収ユニットは、
途中に循環ポンプが介設されて前記凝固ユニット内の再析出された原料を含む前記冷媒を循環させる循環通路と、
前記循環通路に介設されて前記冷媒中から前記再析出された原料を濾過により回収するフィルタを有する回収容器と、
よりなることを特徴とする請求項8乃至10のいずれか一項に記載のトラップ機構。 - 前記フィルタを有する回収容器は、前記循環通路に対して選択的な使用が可能なように並列的に複数個介設されていることを特徴とする請求項11記載のトラップ機構。
- 特定の溶媒に溶解する有機金属化合物の原料を気化させて得られた原料ガスを用いて被処理体の表面に金属膜の薄膜を形成するようにした処理容器より排出される排気ガス中から前記原料を回収するトラップ機構において、
前記排気ガスを前記溶媒と接触させて前記排気ガス中の未反応の原料ガスを溶解させる溶解ユニットと、
前記溶解ユニットから取り出した前記溶媒を蒸発させることにより溶解していた前記原料を再析出させて回収する蒸発回収ユニットと、
を備えたことを特徴とするトラップ機構。 - 前記溶解ユニットは、スクラバー装置、液体封止ポンプ装置及びバブリング装置よりなる群より選択されるいずれか1つの装置よりなることを特徴とする請求項13記載のトラップ機構。
- 前記有機金属化合物は、カルボニル系の有機金属化合物であることを特徴とする請求項8乃至14のいずれか一項に記載のトラップ機構。
- 前記カルボニル系の有機金属化合物は、Ru3 (CO)12、W(CO)6 、Ni(CO)4 、Mo(CO)6 、Co2 (CO)8 、Rh4 (CO)12、Re2 (CO)10、Cr(CO)6 、Os3 (CO)12、Ta(CO)5 よりなる群から選択される1又は複数の材料よりなることを特徴とする請求項15記載のトラップ機構。
- 特定の冷媒に対して分解せずに安定した特性を有している有機金属化合物の原料を気化させて得られた原料ガスを用いて被処理体の表面に金属膜の薄膜を形成するようにした処理容器に接続した排気系において、
前記処理容器の排気口に接続された排気通路と、
前記排気通路に介設された真空ポンプ部と、
前記排気通路に介設された請求項8乃至16のいずれか一項に記載のトラップ機構と、
前記トラップ機構よりも下流側に介設されて前記排気ガス中の有害ガスを除害する除害装置と、
を備えたことを特徴とする排気系。 - 前記トラップ機構の上流側には、前記排気ガスを冷却して排気ガス中に含まれる未反応の原料ガスを回収する補助トラップ機構が介設されていることを特徴とする請求項17記載の排気系。
- 前記補助トラップ機構は、クライオポンプよりなることを特徴とする請求項18記載の排気系。
- 前記排気通路に介設されて前記処理容器内の圧力を制御する圧力調整弁を有することを特徴とする請求項17乃至19のいずれか一項に記載の排気系。
- 被処理体に対して成膜処理を施すための成膜装置において、
真空排気が可能になされた処理容器と、
前記処理容器内で前記被処理体を保持する保持手段と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、
前記ガス導入手段に接続された原料ガスの供給系と、
前記処理容器に接続された請求項17乃至20のいずれか一項に記載の排気系と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
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