WO2012132609A1

WO2012132609A1 - 基板処理装置及び回収装置

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Publication number: WO2012132609A1
Application number: PCT/JP2012/053719
Authority: WO
Inventors: 薫山本; 正道原; 淳五味; 俊治平田; 敏多賀
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2011-03-26
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2012-10-04
Anticipated expiration: 2013-09-26
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Abstract

　基板処理装置は、有機金属化合物を含む原料ガスを用いて基板処理を行う処理室と、有機金属化合物を回収する回収装置を含む。回収装置は、処理室から排出されたガスが通流する通流部、通流部に流入したガスに含まれる未反応の有機金属化合物を通流部内で析出させるよう該通流部を冷却する冷却部、通流部の上流側と下流側とを連通するバイパス路、通流部の上流側に設けられ、処理室から排出されたガスの通流部への流入を許可または阻止する第１開閉部、通流部の上流側に設けられ、処理室から排出されたガスのバイパス路への流入を許可または阻止するバイパス路開閉部、および通流部の下流側に設けられた排出管を含む。

Description

基板処理装置及び回収装置

　本発明は、回収装置、及び該回収装置を備えた基板処理装置に関し、とくに基板処理を行う処理室より排出されたガスから、該ガスに含まれる未反応の有機金属化合物を回収する回収装置、及び該回収装置を備えた基板処理装置に関する。

　半導体デバイスの成膜処理装置の一つとしてＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置が利用されている。ＣＶＤ装置は、原料ガスをウェハが載置された処理室に供給し、処理室内で原料ガスを反応させることによってウェハ上に薄膜を形成する装置である。ＣＶＤ装置の成膜処理（基板処理）で発生した副生成物及び未反応の原料ガス等は、処理室外へ排気される。排気された副生成物及び未反応の原料ガス等がそのまま大気中に放出されると環境汚染等の原因となる。そのため、排気系に設けられた捕獲装置によってこれらの副生成物及び原料ガスを捕獲して除去するようにしてある。

　特許文献１には、処理室から排気されたガスを冷媒と接触させ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とで構成された捕獲装置が開示されている。

　特許文献２には、処理室から排気されたガスを高温に曝して排気ガス中に含まれる未反応の原料ガスを熱分解させて原料ガス中に含まれている金属を付着させる捕集部材を有する捕獲装置が開示されている。

　特許文献３には、処理室から排気されたガスを通過させる排気通路が形成された複数の排気捕集ユニットを直列に配置してなる捕獲装置が開示されている。排気捕集ユニットは、ガスの流れを遮るように配置された複数の衝突板を有する。

特開２０１０－３７６３１号公報特開２０１０－４２３３０号公報国際公開第２００５／１０７９２２号パンフレット

　しかしながら、特許文献１の捕獲装置においては、冷媒を循環させ、冷媒に接触して析出した未反応の原料を冷媒から濾過するなどの処理が必要であり、装置構成が複雑で高コストであるという問題があった。

　特許文献２の捕獲装置においては、処理室から排気されたガスを高温に曝して排気ガス中に含まれる未反応の原料ガスを熱分解させる構成であり、やはり装置構成が複雑で高コストであるという問題があった。

　また、特許文献２に記載の方法においては未反応の原料ガスが金属の状態で回収されるが、金属の状態で回収すると再精製にコストを要するという問題があった。

　特許文献３の捕獲装置においては、処理装置のアイドリング時に処理室から排気されるガスが捕獲装置に流入した場合、捕獲された原料の一部が昇華し、外部へ排気されるという問題があった。

　本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、処理室より排気されたガスから、未反応の有機金属化合物を簡単な構成で回収し、回収された有機金属化合物が処理装置のアイドリング時に昇華して排気されることを防止することができる基板処理装置及び回収装置を提供することを目的とする。

　一実施形態の基板処理装置は、有機金属化合物を含む原料ガスを用いて基板処理を行う処理室と、有機金属化合物を回収する回収装置を含む。回収装置は、処理室から排出されたガスが通流する通流部、通流部に流入したガスに含まれる未反応の有機金属化合物を通流部内で析出させるよう該通流部を冷却する冷却部、通流部の上流側と下流側とを連通するバイパス路、通流部の上流側に設けられ、処理室から排出されたガスの通流部への流入を許可または阻止する第１開閉部、通流部の上流側に設けられ、処理室から排出されたガスのバイパス路への流入を許可または阻止するバイパス路開閉部、および通流部の下流側に設けられた排出管を含む。

　一実施形態の回収装置は、有機金属化合物を含む原料ガスを用いて基板処理を行う処理室から排出された原料ガスが通流する通流部と、通流部に流入したガスに含まれる未反応の有機金属化合物を通流部内で析出させるよう該通流部を冷却する冷却部と、通流部の上流側と下流側とを連通するバイパス路と、通流部の上流側に設けられ、処理室から排出されたガスの通流部への流入を許可または阻止する第１開閉部と、通流部の上流側に設けられ、処理室から排出されたガスのバイパス路への流入を許可または阻止するバイパス路開閉部と、および通流部の下流側に設けられた排出管とを含む。

本実施の形態の基板処理装置の一構成例を示すブロック図である。原料ガス供給部及び成膜装置の一構成例を模式的に示す側断面図である。回収装置の一構成例を示す側断面図である。制御部が第１開閉弁、第２開閉弁および第３開閉弁の開閉を制御する処理手順を示すフローチャートである。回収装置の他の構成例を示す側断面図である。回収装置の他の構成例を示す側断面図である。回収装置の他の構成例を示す側断面図である。

　以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

　尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

　以下の実施の形態において、有機金属化合物が有機ルテニウム化合物であり、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ウェハ上に成膜する場合を例として説明する。

　図１は、本実施の形態の基板処理装置１００の一構成例を示すブロック図である。

　本実施の形態の基板処理装置１００は、気化した有機ルテニウム化合物を含む原料ガスを供給する原料ガス供給部１と、原料ガス供給部１より供給された原料ガスを用いて基板の成膜処理（基板処理）を行う成膜装置２と、成膜装置２から排出されたガスから未反応の有機ルテニウム化合物を回収する回収装置３と、各構成部の動作を制御する制御部４とを備える。

　図２は、原料ガス供給部１及び成膜装置２の一構成例を模式的に示す側断面図である。

　成膜装置２は、筒体状の処理室２１と、処理室２１内に設けられ、ウェハＷを保持する保持手段２２と、ゲートバルブ２３と、処理室２１の天井部に設けられたシャワーヘッド２４とを含む。

　保持手段２２は、処理室２１の底部に立設された支柱２２ａと、支柱２２ａにより支持された円板状の載置台２２ｂと、ウェハＷを加熱するように構成された加熱部２２ｃとを有する。載置台２２ｂ上には、ウェハＷが載置される。載置台２２ｂは、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）等のセラミック材より構成される。加熱部２２ｃは、載置台２２ｂ内部に設けられた構成とすることができる。この場合、加熱部２２ｃは、例えばタングステンワイヤ等より構成される。

　処理室２１は、例えばアルミニウム合金等より構成される。処理室２１は、底部に設けられた排気口２１ａと、側壁に設けられ、ウェハＷを搬出入するための開口２１ｂとを含む。排気口２１ａには、後述する排気系２６が接続されて、処理室２１内を減圧雰囲気にすることができるように構成される。ゲートバルブ２３は、開口２１ｂを気密に開閉するように設けられる。

　シャワーヘッド２４は、ガス入口２４ａと、下面に設けられたガス噴出孔２５とを含む。シャワーヘッド２４は、ガス噴出孔２５から処理室２１内へ成膜処理に必要な原料ガスを供給するように構成される。

　原料ガス供給部１は、固体原料１０を貯留する原料貯留部１１と、原料貯留部１１内に設けられた多孔板１１ａと、原料貯留部１１を加熱するための貯留部加熱部１１ｂと、原料貯留部１１にキャリアガスを供給するためのキャリアガス管１４と、キャリアガス管１４に設けられた流量制御器１２およびキャリアガス開閉弁１３と、原料貯留部１１内で気化された原料ガスを送出するガス出口１５と、原料貯留部１１のガス出口１５と成膜装置２とを接続する原料通路１７と、原料通路１７に設けられた開閉弁１６と、バイパス管１８と、バイパス開閉弁１９とを含む。

　固体原料１０は、成膜処理に用いる有機金属化合物を含む。本実施の形態において、固体原料１０は、有機ルテニウム化合物、例えばＲｕ_３（ＣＯ）_１２を含む。この場合、固体原料１０は、一般的には蒸気圧が非常に低くて蒸発し難い特性を有している。また、成膜反応に寄与する量は非常に少なく、９０％程度の有機金属化合物が未反応状態でキャリアガスであるＣＯとともに、排気される。

　ガス出口１５は、原料貯留部１１の天井部に設けられる。原料通路１７は、一端が原料貯留部１１のガス出口１５に接続され、他端が成膜装置２のシャワーヘッド２４のガス入口２４ａに接続されて原料ガス供給部１と成膜装置２とを接続する。原料貯留部１１で発生した原料ガスは、原料通路１７を介して成膜装置２に供給できるようになっている。開閉弁１６は、原料通路１７の原料貯留部１１に近い部分に設けられている。

　キャリアガス管１４は、原料貯留部１１の下面側に設けられる。流量制御器１２は、たとえばマスフローコントローラとすることができる。キャリアガス開閉弁１３は、流量制御器１２と原料貯留部１１との間に設けられる。

　多孔板１１ａは、原料貯留部１１内部のキャリアガス管１４が設置された側の近傍に設置される。多孔板１１ａには複数の孔部が設けられ、固体原料１０は、多孔板１１ａの上に保持される。このような構成において、キャリアガス管１４から供給されたキャリアガスは、多孔板１１ａの孔部を介して、原料貯留部１１内に均一に供給される。キャリアガスとしてここではＣＯ（一酸化炭素）ガスを用いることができる。

　原料貯留部１１は、たとえばタンクとすることができる。貯留部加熱部１１ｂは、原料貯留部１１を構成するタンク全体を覆うようにして設けられており、固体原料１０の気化を促進させるようになっている。貯留部加熱部１１ｂが固体原料１０を加熱する温度は、有機ルテニウム化合物が分解せずに安定的に存在できる温度、例えば約８０℃程度とすることができる。

　バイパス管１８は、キャリアガス管１４のキャリアガス開閉弁１３よりも上流側（流量制御器１２に近い側）と原料通路１７の開閉弁１６の下流側とを連通する。バイパス開閉弁１９はバイパス管１８に設けられ、必要に応じてキャリアガスを原料貯留部１１をバイパスさせて成膜装置２に流すことができるようになっている。

　また、原料ガス供給部１は、原料通路１７に設けられた、テープヒータ等の加熱部（図示せず）をさらに含み、加熱部により原料通路１７を加熱して原料ガスが再固化することを防止するようになっている。

　以上のような構成の原料ガス供給部１において、原料ガス供給部１から成膜装置２に原料ガスを供給する場合、バイパス開閉弁１９でバイパス管１８を閉じるとともに、キャリアガス開閉弁１３および開閉弁１６を開く。この状態で、流量制御器１２およびキャリアガス開閉弁１３により、キャリアガスを流量制御しつつ原料貯留部１１に供給して、貯留部加熱部１１ｂにより固体原料１０を加熱することにより、原料貯留部１１内で固体原料１０が気化され、原料ガスが形成される。原料貯留部１１内で形成された原料ガスは成膜装置２に供給される。

　一方、原料ガス供給部１から成膜装置２にキャリアガスのみを供給する場合は、キャリアガス開閉弁１３および開閉弁１６を閉じてキャリアガス管１４へのキャリアガスの流れを閉じ、バイパス開閉弁１９を開く。これにより、原料を含まないキャリアガスのみが成膜装置２に供給されるようになる。

　排気系２６は、成膜装置２の処理室２１の排気口２１ａに接続された排気通路２６ａと、排気通路２６ａに上流側から下流側にこの順で設けられた圧力調整弁２６ｂ、真空ポンプ部２６ｃ、通路加熱ヒータ２６ｄおよび回収装置３とを含む。成膜装置２の処理室２１内のガスは、排気通路２６ａを通じて排気されるように構成されている。回収装置３の更に下流側には図示しないドライポンプが設けられている。

　圧力調整弁２６ｂは例えばバタフライ弁よりなり、処理室２１内の圧力を調整する機能を有している。ターボ分子ポンプ２６ｃ及びドライポンプによって処理室２１内の雰囲気を真空引きできるようになっている。この場合、成膜時の設定プロセス圧力に応じて、ターボ分子ポンプ２６ｃ及びドライポンプの内のいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。

　通路加熱ヒータ２６ｄは、排気通路２６ａに沿って設けられ、排気通路２６ａに未反応の有機ルテニウム化合物が凝縮することを防止している。

　図１に示すように、回収装置３は、成膜装置２の処理室２１から排出されたガスが通流する通流部５と、成膜装置２の処理室２１から排出されたガスを通流部５へ流入させる流入管５１と、通流部５へ流入したガスから有機ルテニウム化合物が回収されたガスを排出する排出管５２と、流入管５１及び排出管５２にそれぞれ設けられた第１開閉弁５３（第１開閉部）及び第２開閉弁５４（第２開閉部）と、通流部５の上流側と、下流側とを連通するバイパス管６１（バイパス路）と、バイパス管６１に設けられた第３開閉弁６２（バイパス路開閉部）と、加熱部７と、冷却部８とを含む。

　通流部５は、たとえばステンレス製又はアルミニウム製等、熱伝導性の高い材料により構成することができる。

　第１開閉弁５３は、流入管５１（通流部５の上流側）を開閉し、成膜装置２の処理室２１から排出されたガスの流入管５１（通流部５）への流入を許可または阻止する。第２開閉弁５４は、排出管５２（通流部５の下流側）を開閉し、排出管５２（通流部５）からのガスの流出を許可または阻止する。第１開閉弁５３及び第２開閉弁５４は、例えば、空気式制御弁、電磁弁などとすることができ、後述する制御部４によって制御される。

　第３開閉弁６２は、バイパス管６１を開閉し、成膜装置２の処理室２１から排出されたガスのバイパス管６１へ流入を許可または阻止する。第３開閉弁６２も、例えば、空気式制御弁、電磁弁などとすることができ、後述する制御部４によって制御される。

　加熱部７は、流入管５１、第１開閉弁５３、バイパス管６１の第３開閉弁６２よりも上流側部分、及び第３開閉弁６２を加熱する。加熱部７は、有機ルテニウム化合物が再固化しないとともに、分解せずに安定的に存在できる温度、例えば約８０℃で、これらの部分を加熱する。加熱部７は、例えば、流入管５１及びバイパス管６１を加熱するマントルヒータならびに第１開閉弁５３及び第３開閉弁６２を加熱するカートリッジヒータにより構成することができる。

　冷却部８は、例えば冷媒を通流させることによって、通流部５を冷却する。加熱部７及び冷却部８の動作は後述の制御部４によって制御される。

　本実施の形態において、通流部５は、通流部５内に流入したガスが、通流部５内を蛇行した後に排出管５２に排出されるように、通流部５内に設けられた壁部を含む。通流部５の具体的な構成を説明する。

　図３は、回収装置３の一構成例を示す側断面図である。

　通流部５は、外筒５５と、円環部５７（第２の閉鎖部）と、上流側内筒５６と、隔壁板５８（第１の閉鎖部）と、下流側内筒５９とを含む。図３中、破線で示した矢印はガスの流れを示す。

　ここで、流入管５１と、外筒５５と、円環部５７と、上流側内筒５６と、隔壁板５８と、下流側内筒５９は、円形形状を有する。

　外筒５５は、流入管５１より直径が大きく、長さも長い。外筒５５は、両端部に設けられたフランジ５５ａおよび５５ｂを含む。円環部５７は、外筒５５の上流側の開口を閉鎖する。円環部５７は、外筒５５のフランジ５５ａと略同径であり、フランジ５５ａにボルトで締結されている。円環部５７の中央部には、開口が設けられている。

　流入管５１の下流側部分は、円環部５７の中央部に設けられた開口を貫通して、外筒５５内に、上流側から外筒５５と同軸に挿入される。流入管５１の上流側端部には第１開閉弁５３が設けられている。

　円環部５７は、開口周囲で上流側へ突出し、先端部にフランジ５７ｂが設けられた筒部５７ａを含む。流入管５１は、所定の位置で外周に設けられた鍔部５１ａを含む。筒部５７ａの先端部のフランジ５７ｂと、流入管５１の鍔部５１ａとは、断熱部材を介して接続されている。具体的には、筒部５７ａの先端部のフランジ５７ｂと、流入管５１の鍔部５１ａとは、断熱性のセンタリングＯリング５０ａを介して当接し、クランプによって締結されている。

　下流側内筒５９は、流入管５１より直径が大きく、外筒５５よりも直径が小さい。下流側内筒５９の下流側の端部には、外筒５５よりも直径が大きい円板部５９ａが設けられている。円板部５９ａの中央部には、複数の孔部５９ｂが設けられている。下流側内筒５９の周壁にも複数の孔部５９ｃが設けられている。ここで、外筒５５のフランジ５５ｂには、下流側内筒５９の円板部５９ａを嵌合可能に収容する円状の凹部が形成されている。下流側内筒５９は、円板部５９ａがフランジ５５ｂに形成された凹部に嵌合することにより、外筒５５の下流側で外筒５５に嵌合される。

　上流側内筒５６は、下流側内筒５９の上流側端部（左端部）で、隔壁板５８を介して下流側内筒５９と締結されている。上流側内筒５６は、下流側内筒５９と略等しい直径を有し、流入管５１の周囲（外周）を囲むように外筒５５の内側に配されている。上流側内筒５６は、外筒５５及び流入管５１と同軸に配されている。上流側内筒５６の長手方向の長さは、上流側内筒５６の上流側端部（左端部）と、円環部５７との間に所定の間隙が形成されるように設定されている。隔壁板５８の外径は、外筒５５の内径と略同一又は外筒５５の内径よりも僅かに小さく形成され、外筒５５と、上流側内筒５６及び下流側内筒５９との間を隔てている。隔壁板５８の外周部分には、外筒５５と、上流側内筒５６及び下流側内筒５９との間を上流側から下流側へ通流させる孔部５８ａが全周に亘って形成されている。

　排出管５２の上流側端部には、中央部に開口が設けられた環状（円形形状）の冷却リング５２ｅが嵌合固定されている。冷却リング５２ｅは、略Ｃ字状とすることもできる。該冷却リング５２ｅと、外筒５５のフランジ５５ｂとが当接し、ボルトで締結されている。冷却リング５２ｅと、外筒５５のフランジ５５ｂとを当接させ締結することによって、下流側内筒５９も外筒５５に固定される。

　また、排出管５２は、２つの第１管部５２ａ及び第２管部５２ｂによって構成されており、第１管部５２ａの鍔部５２ｃと、第２管部５２ｂの鍔部５２ｄとの間には、Ｏリング５０ｂが設けられ、第１管部５２ａ及び第２管部５２ｂが互いに固定されている。排出管５２の第１管部５２ａは、冷却リング５２ｅの開口に連続して接続されている。

　冷却リング５２ｅには、冷却部８（図１参照）から供給された冷媒、例えば水が通流するように構成されており、冷却部８によって冷却リング５２ｅが冷却されるように構成されている。

　本実施の形態において、下流側内筒５９の円板部５９ａは、ほぼ全面にわたって冷却部８と接している。また、外筒５５のフランジ５５ｂは円板部５９ａと接している。また、上流側内筒５６および下流側内筒５９は、それぞれ隔壁板５８に接している。つまり、冷却リング５２ｅは、下流側内筒５９、隔壁板５８、上流側内筒５６、外筒５５に直接又は間接的に接触している。本実施の形態において、通流部５の外筒５５、上流側内筒５６、隔壁板５８、および下流側内筒５９は、熱伝導性の高い材料により構成されている。そのため、冷却リング５２ｅが冷却されると、これらの各部を冷却することができる。

　一方、円環部５７と、流入管５１との間は、断熱性を有するセンタリングＯリング５０ａを介して接続されている。そのため、流入管５１を加熱部７で加熱することにより高温に維持するとともに、この高温の熱が通流部５の各部に伝わらないようにすることができる。

　なお、外筒５５の上流側を閉鎖している円環部５７は、加熱されている流入管５１と、冷却されている外筒５５との間に設けられており、各部を断熱する部材として機能する。

　流入管５１の温度は、有機ルテニウム化合物が再固化しない温度以上とすることができ、たとえば７０℃以上とすることができる。また、流入管５１の温度は、有機ルテニウム化合物が分解せず安定して存在し得る温度以下とすることができ、たとえば１００℃以下とすることができる。本実施の形態において、流入管５１は、たとえば約８０℃に加熱される。

　冷却リング５２eにより冷却される下流側内筒５９、隔壁板５８、上流側内筒５６および外筒５５の温度は、有機ルテニウム化合物が再昇華しない温度以上とすることができ、たとえば４０℃以下とすることができる。また、冷却リング５２eに巡回させる冷媒としては、たとえば２０℃程度の公共水を用いることができる。

　排出管５２の下流側端部には第２開閉弁５４が設けられている。

　図１に戻り、制御部４は、例えば、ＣＰＵを有するマイクロコンピュータであり、基板処理装置１００の各構成部の動作を制御するためのコンピュータプログラムを記憶した記憶部、一時記憶用のＲＡＭ、インタフェース等がバスを介してＣＰＵに接続されている。ＣＰＵは、前記記憶部が記憶するコンピュータプログラムをＲＡＭに読み出して実行することにより、回収装置３及び成膜装置２の動作を制御する。

　図４は、制御部４が第１開閉弁５３、第２開閉弁５４および第３開閉弁６２の開閉を制御する処理手順を示したフローチャートである。

　以下では、回収装置３の制御部分について説明する。

　本実施の形態において、制御部４は、成膜装置２の処理室２１から有機ルテニウム化合物を含むガスが排出される場合に、処理室２１から排出されたガスが通流部５に選択的に流入し、処理室２１から有機ルテニウム化合物を含むガスが排出されない場合に、処理室２１から排出されたガスがバイパス管６１に選択的に流入するよう、第１の開閉弁５３および第３の開閉弁６２の動作を制御する。また、制御部４は、成膜装置２の処理室２１から有機ルテニウム化合物を含むガスが排出される場合に、通流部５からガスが流出され、処理室２１から有機ルテニウム化合物を含むガスが排出されない場合に、通流部５からガスが流出されないよう、第２の開閉弁５４の動作を制御する。

　具体的には、制御部４は、成膜装置２の動作を管理するためのデータを記憶部又はＲＡＭに記憶している。制御部４は、該データを用いて、現在、基板処理中であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。

　基板処理中であると判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、制御部４は、第１開閉弁５３及び第２開閉弁５４が開状態となるように、第１開閉弁５３及び第２開閉弁５４の動作を制御し（ステップＳ１２）、次いで、第３開閉弁６２が閉状態となるように、第３開閉弁６２の動作を制御して（ステップＳ１３）、処理を終える。これにより、成膜装置２の処理室２１から排出されるガスが流入管５１を介して通流部５内に選択的に流入され、通流部５内で有機ルテニウム化合物が取り除かれたガスが排出管５２から排出される。なお、このとき、原料ガス供給部１では、バイパス開閉弁１９を閉じて、キャリアガス開閉弁１３および開閉弁１６を開いておくことができる。これにより、原料ガスが成膜装置２に供給されるようになる。

　一方、ステップＳ１１で基板処理中で無いと判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、つまり、成膜装置２がメンテナンス時等のアイドリング中であると判定した場合、制御部４は、第１開閉弁５３及び第２開閉弁５４が閉状態となるように、第１開閉弁５３及び第２開閉弁５４の動作を制御し（ステップＳ１４）、次いで、第３開閉弁６２が開状態となるように、第３開閉弁６２の動作を制御して（ステップＳ１５）、処理を終える。これにより、成膜装置２から排出されるガスは、バイパス管６１に選択的に流入され、通流部５を迂回して排出される。なお、このとき、原料ガス供給部１では、キャリアガス開閉弁１３および開閉弁１６を閉じて、バイパス開閉弁１９を開いておくことができる。これにより、原料を含まないキャリアガスのみが成膜装置２に供給されるようになる。

　なお、言うまでもなく、第１開閉弁５３及び第２開閉弁５４の制御と、第３開閉弁６２の制御とを逆順で実行しても良い。

　本実施の形態の回収装置３及び基板処理装置１００によれば、処理室２１より排気されたガスは、図３に示すように、加熱された流入管５１を通じて、通流部５に流入する。流入管５１は約８０℃に加熱されているため、流入管５１に有機ルテニウム化合物が付着しない。

　通流部５に流入したガスは、図中右方向に通流して隔壁板５８で折り返し、流入管５１と、上流側内筒５６との間を図中左方向へ通流し、円環部５７で再び折り返して、外筒５５と、上流側内筒５６との間を図中右方向に通流する。処理室２１から排気されたガスは、冷却されている上流側内筒５６の内周面及び外周面、隔壁板５８、外筒５５の内周面で凝縮し、これらの壁面に固体の有機ルテニウム化合物が付着する。

　本実施の形態において、流入管５１および上流側内筒５６が、通流部５内に流入したガスが、通流部５内を蛇行した後に排出管５２に排出されるようにする壁部として機能する。このようにガスが通流部５内を蛇行して移動することにより、ガスが通流部５内を移動する距離が長くなり、有機ルテニウム化合物の析出量を増やすことができる。

　更に、外筒５５と、上流側内筒５６との間を通流するガスは、隔壁板５８の孔部５８ａ、下流側内筒５９の孔部５９ｃおよび５９ｂを通流して、排出管５２から排気される。ガスに含まれる有機ルテニウム化合物の大部分は、外筒５５と、上流側内筒５６との間を通流している段階で除去されるが、残留している有機ルテニウム化合物も下流側内筒５９で捕獲される。本実施の形態において、通流部５内の下流側に隔壁板５８の孔部５８ａ、ならびに下流側内筒５９の孔部５９ｃおよび５９ｂを設けているので、通流部５内で析出した有機ルテニウム化合物が通流部５内で回収されやすい構成とすることができる。

　以上により、処理室２１より排気されたガスから、未反応の有機ルテニウム化合物を簡単な構成で回収し、回収された有機ルテニウム化合物が成膜装置２のアイドリング時に昇華及び排気されることを防止することができる。回収された有機ルテニウム化合物は、有価物として再利用することができる。

　処理室２１から排出されたガスに含まれる有機ルテニウム化合物は、回収装置３によって回収されるため、原料ガスに含まれる有機ルテニウム化合物が排気ライン、ドライポンプに凝縮することを防止することができる。また、ドライポンプの後段に除外装置を設ける場合、除外装置にも有機ルテニウム化合物が析出することを防止することができ、除外装置のメンテナンスコストを低減することができる。

　また、成膜装置２のメンテナンス時においては、第１開閉弁５３及び第２開閉弁５４を閉鎖し、第３開閉弁６２を開放するように構成している。そのため、成膜装置２の処理室２１から有機ルテニウム化合物を含まないガスが排出されている場合、該ガスは通流部５を通流せず、バイパス管６１を通じて排気される。従って、成膜装置２のアイドリング中に有機ルテニウム化合物を含まないガスが通流部５を通流し、一旦捕獲された有機ルテニウム化合物が外部へ排気されることを防止することができる。

　更に、有機ルテニウム化合物は、減圧雰囲気下においてはキャリアガスとして一酸化炭素を通量させなければ不安定化し、分解する性質がある。しかし、本実施の形態の回収装置３によれば、通流部５内部が減圧雰囲気に曝されるおそれがある場合、第１開閉弁５３及び第２開閉弁５４を閉鎖することによって、減圧雰囲気とならないようにすることができ、通流部５で捕獲された有機ルテニウム化合物が分解されることを防止することができる。

　更にまた、隔壁板５８によって、通流部５を通量するガスの流量を制限しているため、処理室２１から排気されたガスから有機ルテニウム化合物を効率良く回収することができる。また、通流部５内に一旦捕獲された有機ルテニウム化合物がガスの通流によって再び昇華し、外部へ排気されることを防止することができる。

　更にまた、流入管５１は高温に維持されているため、流入管５１及びその上流側で有機ルテニウム化合物が凝縮することを防止することができる。

　更にまた、冷却リング５２ｅに直接又は間接的に接触している下流側内筒５９、隔壁板５８、上流側内筒５６、外筒５５を間接的に冷却するように構成してあるため、冷却機構を簡単化、低コスト化し、メンテナンス性を向上させることができる。
（変形例１）
　図５は、変形例１の回収装置３の構成例を示した側断面図である。

　変形例１の回収装置３は、図３を参照して説明した上記実施の形態と同様の構成であるが、排出管５２を構成する第１管部５２ａと、第２管部５２ｂとの間に、メッシュ１５０ａが設けられた点で異なる。メッシュ１５０ａは、ガスを通過させるとともに析出した有機ルテニウム化合物を通過させないように設けられる。具体的には、Ｏリング５０ｂに代えて、第１管部５２ａと、第２管部５２ｂとの間にメッシュ１５０ａ付きのセンターリング１５０ｂが設けられる。

　変形例１の回収装置３及び基板処理装置１００によれば、第１管部５２ａと、第２管部５２ｂとの間にメッシュを設けることにより、通流部５で回収されなかった有機ルテニウム化合物をセンターリング１５０ｂのメッシュ１５０ａで回収することができる。
（変形例２）
　図６は、変形例２の回収装置３の構成例を示した側断面図である。

　変形例２の回収装置３は、図３を参照して説明した上記実施の形態と同様の構成であるが、排出管５２を構成する第１管部５２ａと、第２管部５２ｂとの間に、流量制御機能付きの流量制御オリフィス２０５ｂが設けられている点が実施の形態と異なる。

　流量制御オリフィス２０５ｂは、図中破線で示したように、上流側へ撓むように付勢され、中央部に孔部（不図示）が形成されたオリフィス板を有する。流量制御オリフィス２０５ｂのオリフィス板は、排出管５２を流れるガスの流量が一定値以上になると、付勢力に逆らって下流側へ撓み、排出管５２を閉鎖する。ただし、流量制御オリフィス２０５ｂのオリフィス板の中央部には孔部が形成されているため、一定量のガスは通流するようになっている。

　変形例２の回収装置３及び基板処理装置１００によれば、通流部５を通量するガスの流量が多い場合、オリフィス板は付勢力に逆らって下流側へ押され、排出管５２が閉塞し、オリフィス板の孔部（不図示）からのみガスが流れる。一方、通流部５を流れるガスの流量が少ない場合、オリフィス板を下流側へ押す力が働かないため、付勢力によって図中破線で示したようにオリフィス板が上流側に撓み、排出管５２が大きく開放する。このようなオリフィス板を備えることによって、通流部５を流れるガスの流量を一定値以下に制限することができる。

　従って、通流部５を流れるガスの流れによって、通流部５に固着した有機ルテニウム化合物が外部へ排気されることを防止するとともに、ガスを通流部５内に滞留させて捕獲回収率をより高めることができる。
（変形例３）
　図７は、変形例３の回収装置３の構成例を示した側断面図である。

　変形例３の回収装置３は、通流部５内のガスの流れを遮るように、流入管５１の外周面に螺旋状に形成された衝突板３５１ｂを有する。衝突板３５１ｂは、流入管５１から流入した上流側内筒５６内へ流入したガスが、隔壁板５８で折り返して上流側内筒５６の内周面に沿って図中左方向に移動する際に、衝突板３５１ｂに沿って螺旋状に移動するように設けられている。

　変形例３の回収装置３及び基板処理装置１００によれば、成膜装置２の処理室２１から排出されたガスが流入管５１から上流側内筒５６内へ流入して上流側内筒５６の内周面に沿って図中左方向に移動する際、螺旋状に形成された衝突板３５１ｂに衝突して上流側内筒５６の内周面を螺旋状に移動する。そのため、衝突板３５１ｂを有しない構成に比べて、ガスに含まれる有機ルテニウム化合物が通流部５内部に滞留する時間を長くすることができる。これにより、凝縮可能な温度に冷却された上流側内筒５６等との接触確率を高めることができる。つまり、螺旋状の衝突板３５１ｂを設けることにより、流路長を伸ばして冷却されている上流側内筒５６との接触確率を向上させることができるとともに、遠心力を作用させて、上流側内筒５６と衝突板３５１ｂとに囲まれた領域に渦流を形成して、ガスを領域内に効果的に滞留させることができる。

　本例では、流入管５１および上流側内筒５６に加えて、衝突板３５１ｂも通流部５内に流入したガスが、通流部５内を蛇行した後に排出管５２に排出されるようにする壁部として機能する。このようにガスが通流部５内を蛇行して移動することにより、ガスが通流部５内を移動する距離が長くなり、有機ルテニウム化合物の析出量を増やすことができる。

　従って、成膜装置２の処理室２１から排出されたガスから有機ルテニウムをより効果的に回収することができる。

　なお、変形例３では、螺旋状の衝突板３５１ｂを説明したが、通流部５の内部を流れるガスの接触確率を上昇させる構成であれば、特にその形状は限定されない。たとえば、上流側内筒５６と外筒５５との間の領域においてもガスが螺旋状に移動するように、衝突板３５１ｂと同様の構成を導入することもできる。

　また、以上の実施の形態では、たとえば図１に示したように、第１開閉弁５３と第３開閉弁６２とをそれぞれバイパス管６１が流入管５１から分岐した下流側に設けた例を示したが、第１開閉弁５３と第３開閉弁６２とをたとえば三方弁により構成し、バイパス管６１が流入管５１から分岐する分岐点に設けた構成とすることもできる。このような構成とした場合、原料を含むガスがバイパス管６１に流入されるのを防ぐことができ、バイパス管６１の上流側部分を加熱部７で加熱しなくてもよくなる。

　また、以上の実施の形態では、たとえば図１に示したように、第２開閉弁５４の下流側でバイパス管６１が排出管５２に合流した構成となっているが、バイパス管６１が排出管５２に合流することなく、バイパス管６１を経由したガスが排出管５２とは別に排出される構成とすることもできる。このような構成とした場合、バイパス管６１から排出するガスが下流側から通流部５に逆流するおそれがないため、たとえば第２開閉弁５４を設けない構成とすることもできる。

　さらに、以上の実施の形態においては、有機金属化合物が有機ルテニウム化合物である場合を例として説明したが、本実施の形態の基板処理装置１００および回収装置３は、有機ルテニウム化合物以外の有機金属化合物にも適用することができる。有機金属化合物は、たとえばＷ（ＣＯ）_６、Ｎｉ（ＣＯ）_４、Ｍｏ（ＣＯ）_６、Ｃｏ_２ＣＯ）_８、Ｒｈ_４（ＣＯ）_１２、Ｒｅ_２（ＣＯ）_１０、Ｃｒ（ＣＯ）_６、Ｏｓ_３（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カルボニル系の有機金属化合物等とすることができる。この場合、貯留部加熱部１１ｂが固体原料１０を加熱する温度、加熱部７が流入管５１等を加熱する温度、冷却部８が通流部５を冷却する温度等は、用いる有機金属化合物に応じて適宜設定することができる。

　本実施の形態の基板処理装置によれば、成膜装置２の処理室２１から排気されたガスが通流部５を通流する。通流部５は、冷却部８によって冷却されているため、該ガスに含まれる有機ルテニウム化合物等の有機金属化合物は凝縮し、捕獲される。第１開閉弁５３及び第２開閉弁５４を閉鎖することによって、一旦通流部５に捕獲された有機金属化合物が再び昇華し、外部へ排気されることを防止することが可能である。また、第１開閉弁５３及び第２開閉弁５４が閉鎖している状態で、バイパス管６１の第３開閉弁６２を開放することによって、処理室２から排出されたガスを、バイパス管６１を通じて下流側へ流すことができる。

　また、加熱部７によって流入管５１を加熱しているため、通流部５の上流側部分に有機金属化合物が付着することを防止することができる。

　本実施の形態の基板処理装置１００によれば、成膜装置２の処理室２１で基板処理が行われている場合、第１開閉弁５３及び第２開閉弁５４が開状態、第３開閉弁６２が閉状態になる。従って、処理室２１から排気されたガスが通流部５を通流し、該ガスに含まれる有機金属化合物が捕獲される。

　基板処理が行われる前後の待機状態にある場合、第１開閉弁５３及び第２開閉弁５４が閉状態、第３開閉弁６２が開状態になる。従って、処理室２１から原料ガス以外のガス、例えばキャリアガスがパージガスとして排出されている場合、該ガスは通流部５を流れることなく、バイパス管６１を通じて下流側へ流れる。

　ただし、原料ガス供給部１から成膜装置２にキャリアガスのみを供給する場合でも、たとえば、成膜装置２に原料ガスを供給した後、成膜装置２をキャリアガス等で洗浄等する際に、成膜装置２から排出されるガス中の原有機金属化合物濃度が高いと考えられる場合には、第１開閉弁５３及び第２開閉弁５４を開いて、第３開閉弁６２を閉じた状態としてもよい。この場合、成膜装置２から排出されるガスに多量の有機金属化合物が含まれる可能性があるが、成膜装置２から排出されたガスが通流部５内に流入され、通流部５で回収されるようにすることができる。

　本実施の形態の基板処理装置１００によれば、メッシュ１５０ａ付きのセンターリング１５０ｂ等により構成されるメッシュ１５０ａを排出管５２の途中に設けることによって、通流部５から排出されたガスに残留する有機金属化合物がメッシュ１５０ａによって捕獲される。

　本実施の形態の基板処理装置１００によれば、成膜装置２の処理室２１から排出されたガスが通流部５を流れる流量を制限することによって、通流部５にて一旦捕獲された有機金属化合物がガスの通流によって外部へ排気されることを防止することができる。

　本実施の形態の基板処理装置１００によれば、流入管５１を通じて通流部５に流入したガスは、流入管５１と、上流側内筒５６との間を流れ、次いで、上流側内筒５６と、外筒５５との間を流れ排出される。ガスに含まれる有機金属化合物は、流入管５１と、上流側内筒５６と、外筒５５との間を通流することによって、冷却されて凝縮し、上流側内筒５６又は外筒５５の周壁に捕獲される。

　本実施の形態の基板処理装置１００によれば、外筒５５及び上流側内筒５６間の隙間を流れるガスの流量を制限することができ、通流部５にて一旦捕獲された有機金属化合物がガスの通流によって外部へ排気されることを防止することができる。

　本実施の形態の基板処理装置１００によれば、たとえばＲｕ_３（ＣＯ）_１２である有機ルテニウム化合物を通流部５で捕獲することができる。流入管５１は、７０℃以上１００℃以下の温度範囲で加熱されている。流入管５１を７０℃以上に加熱することによってＲｕ_３（ＣＯ）_１２が再凝縮することを防ぐことができ、流入管５１を加熱する温度を１００℃以下に抑えることによって、Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２が分解することを防ぐことができる。従って、流入管５１を７０℃以上１００℃以下の温度範囲で加熱することによって、流入管５１にＲｕ_３（ＣＯ）_１２が付着することを防ぎ、通流部５側にＲｕ_３（ＣＯ）_１２を付着させることができる。

　通流部５は、流入したガスが螺旋状に通流するように設けられた衝突板３５１ｂを有する。そのため、通流部５に流入したガスは衝突板３５１ｂに衝突しながら通流する。これにより、流路を伸ばし、気化した有機金属化合物が衝突板３５１ｂに接触する確率を向上させることができる。また、衝突板３５１ｂが螺旋状であるため、通流するガスに遠心力が作用し、通流部５の内壁（上流側内筒５６）と、衝突板３５１ｂとで囲まれた領域に渦流を形成し、ガスを該領域内に効果的に滞留させることができる。

　本実施の形態によれば、処理室２１から排気されたガスから、未反応の有機金属化合物を簡単な構成で回収し、回収された有機金属化合物が成膜装置２のアイドリング時に昇華及び排気されることを防止することができる。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　本国際出願は２０１１年３月２６日に出願された日本国特許出願２０１１－０６９０１７号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容をここに援用する。

Claims

　有機金属化合物を含む原料ガスを用いて基板処理を行う処理室と、および
　　前記処理室から排出されたガスが通流する通流部、
　　前記通流部に流入したガスに含まれる未反応の前記有機金属化合物を前記通流部内で析出させるよう該通流部を冷却する冷却部、
　　前記通流部の上流側と下流側とを連通するバイパス路、
　　前記通流部の上流側に設けられ、前記処理室から排出されたガスの前記通流部への流入を許可または阻止する第１開閉部、
　　前記通流部の上流側に設けられ、前記処理室から排出されたガスの前記バイパス路への流入を許可または阻止するバイパス路開閉部、および
　前記通流部の下流側に設けられた排出管、
　を含み、前記有機金属化合物を回収する回収装置と、
　を備える基板処理装置。
　前記処理室から前記有機金属化合物を含むガスが排出される場合に、前記処理室から排出されたガスが前記通流部に選択的に流入し、前記処理室から前記有機金属化合物を含むガスが排出されない場合に、前記処理室から排出されたガスが前記バイパス路に選択的に流入するよう、前記第１開閉部および前記バイパス路開閉部の動作を制御する制御部をさらに備える
　請求項１に記載の基板処理装置。
　前記処理室で基板処理が行われているか否かを判断し、前記処理室で基板処理が行われている場合に、前記処理室から排出されたガスが前記通流部に選択的に流入し、前記処理室で基板処理が行われていない場合に、前記処理室から排出されたガスが前記バイパス路に選択的に流入するよう、前記第１開閉部および前記バイパス路開閉部の動作を制御する制御部をさらに備える
　請求項１に記載の基板処理装置。
　前記回収装置は、
　前記排出管に設けられ、前記通流部からのガスの流出を許可または阻止する第２開閉部を含む
　請求項１に記載の基板処理装置。
　前記処理室から前記有機金属化合物を含むガスが排出される場合に、前記処理室から排出されたガスが前記通流部に選択的に流入するとともに前記通流部からガスが流出され、前記処理室から前記有機金属化合物を含むガスが排出されない場合に、前記処理室から排出されたガスが前記バイパス路に選択的に流入するとともに前記通流部からガスが流出されないよう、前記第１開閉部、前記第２開閉部、および前記バイパス路開閉部の動作を制御する制御部をさらに備える
　請求項４に記載の基板処理装置。
　前記回収装置は、
　前記排出管内に設けられ、ガスを通過させるとともに析出した前記有機金属化合物を通過させないメッシュを含む
　請求項１に記載の基板処理装置。
　前記回収装置は、
　前記排出管内に設けられ、前記通流部内を流れるガスの流量に応じて、流量が多い場合に当該通流部から前記排出管に排出されるガスの通流面積が少なくなるように変化するオリフィスを含む
　請求項１に記載の基板処理装置。
　前記通流部は、該通流部内に流入したガスが、該通流部内を蛇行した後に前記排出管に排出されるように該通流部内に設けられた壁部を含む
　請求項１に記載の基板処理装置。
　前記通流部の上流側に設けられ、前記処理室から排出されたガスを前記通流部に流入する流入管をさらに含み、
　前記通流部は、
　前記流入管よりも大きい直径を有し、該流入管が上流側から挿入された外筒、
　前記流入管よりも大きく前記外筒よりも小さい直径を有し、前記流入管の周囲を囲むように前記外筒の内側に配された内筒、
　前記内筒の下流側端部に設けられ、当該内筒を閉鎖する第１の閉鎖部、
　前記外筒の上流側端部に設けられ、前記流入管を貫通させ、前記内筒の上流側端部との間に間隙を設けて、前記外筒の上流側の開口を閉鎖する第２の閉鎖部
　を含み、
　前記流入管から流入したガスが、前記第１の閉鎖部で折り返して前記流入管と前記内筒との隙間を流通し、前記第２の閉鎖部でさらに折り返して前記内筒と前記外筒との隙間を通流するよう構成された
　請求項１に記載の基板処理装置。
　前記第１の閉鎖部は、前記内筒と前記外筒との隙間にも延在するよう設けられ、前記内筒と前記外筒との隙間部分に複数の通流孔が設けられた
　請求項９に記載の基板処理装置。
　前記通流部は、
　前記外筒よりも小さい直径を有し、前記外筒内の下流側に設けられ、前記内筒と前記外筒との隙間を流通したガスを、前記外筒内の中心部に流通させるように複数の通流孔が設けられた下流側内筒をさらに含む
　請求項９に記載の基板処理装置。
　前記通流部は、
　前記流入管と前記内筒との隙間に、当該隙間をガスが螺旋状に通流するよう設けられた衝突板を含む
　請求項９に記載の基板処理装置。
　前記通流部は、
　当該通流部内に、当該通流部内を原料ガスが螺旋状に通流するよう設けられた衝突板を含む
　請求項１に記載の基板処理装置。
　前記処理室と前記通流部との間の領域を、前記原料ガスに含まれる有機金属化合物が再固化しない温度に加熱する前記加熱部をさらに備える
　請求項１に記載の基板処理装置。
　前記通流部の上流側に設けられ、前記処理室から排出されたガスを前記通流部に流入する流入管と、
　前記流入管と前記通流部との間に設けられた断熱部材と、
　をさらに含み、
　前記加熱部は前記流入管を加熱し、前記流入管と前記通流部とは、前記断熱部材を介して接続された
　請求項１４に記載の基板処理装置。
　前記有機金属化合物が有機ルテニウム化合物である請求項１に記載の基板処理装置。
　前記有機ルテニウム化合物はＲｕ_３（ＣＯ）_１２であり、一酸化炭素であるキャリアガスを用いて前記処理室へ搬送するようにしてあり、
　前記処理室と前記通流部との間の領域を７０℃以上１００℃以下に加熱する加熱部をさらに備える
　請求項１６に記載の基板処理装置。
　有機金属化合物を含む原料ガスを用いて基板処理を行う処理室から排出された原料ガスが通流する通流部と、
　前記通流部に流入したガスに含まれる未反応の前記有機金属化合物を前記通流部内で析出させるよう該通流部を冷却する冷却部と、
　前記通流部の上流側と下流側とを連通するバイパス路と、
　前記通流部の上流側に設けられ、前記処理室から排出されたガスの前記通流部への流入を許可または阻止する第１開閉部と、
　前記通流部の上流側に設けられ、前記処理室から排出されたガスの前記バイパス路への流入を許可または阻止するバイパス路開閉部と、および
　前記通流部の下流側に設けられた排出管と、
　を備える回収装置。