(57)【要約】【課題】省スペースで簡単な構造でありながら、被処理体の表面に薄膜を形成する処理容器から排出される排気ガス中から金属成分を回収し、且つ排気ガスを除害することが可能な金属回収装置を提供することにある。【解決手段】有機金属化合物の原料よりなる原料ガスを用いて被処理体の表面に薄膜の形成するようにした処理容器から排出される排気ガス中から金属成分を回収して排気ガスを除害する金属回収装置６６において、排気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成分を付着させる捕集部材８４を有する捕集ユニット８０と、捕集ユニットを通過した排気ガス中に含まれる有害なガス成分を酸化して除害する触媒１００を有する除害ユニット８２と、を備える。【選択図】図１
2010042330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機金属化合物の原料よりなる原料ガスを用いて被処理体の表面に薄膜の形成するようにした処理容器から排出される排気ガス中から金属成分を回収して排気ガスを除害する金属回収方法において、
前記排気ガスを高温に曝して該排気ガス中に含まれる未反応の前記原料ガスを熱分解させて前記原料ガス中に含まれている金属成分を捕集部材に付着させる捕集工程と、
前記捕集工程を経た前記排気ガスを触媒に接触させることにより前記排気ガス中に含まれる有害なガス成分を酸化して除害する除害工程と、
を有することを特徴とする金属回収方法。
【請求項２】
前記除害工程は、酸化ガスの存在下で行われることを特徴とする請求項１記載の金属回収方法。
【請求項３】
前記捕集工程は、酸化ガスの存在下で行われることを特徴とする請求項１又は２記載の金属回収方法。
【請求項４】
前記除害工程の前記触媒の温度は６００〜８００℃の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の金属回収方法。
【請求項５】
前記捕集工程の前記捕集部材の温度は６００〜１０００℃の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の金属回収方法。
【請求項６】
前記触媒は、ＭｎＯ２ 、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＨｆＯ２ 、Ｔａ２ Ｏ５ よりなる群より選択される１以上の材料よりな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金属回収方法。
【請求項７】
前記酸化ガスは、Ｏ２ 、Ｏ３ 、Ｈ２ Ｏ、空気よりなる群より選択される１以上のガスよりなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の金属回収方法。
【請求項８】
前記有機金属化合物は、ハロゲン元素を含まないＲｕ３ （ＣＯ）１２、ＴＥＭＡＴ（テトラキスエチルメチルアミノチタニウム）、ＴＡＩＭＡＴＡ、Ｃｕ（ＥＤＭＤＤ）２ 、Ｒｕ３ （ＣＯ）１２、Ｗ（ＣＯ）６ 、ＴａＣｌ５ 、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＢＴＤＥＴ（ターシャリーブチルイミド−トリ−ジエチルアミドタンタル）、ＰＥＴ（ペンタエトキシタンタル）、ＴＭＳ（テトラメチルシラン）、ＴＥＨ（テトラキスエトキシハフニウム）、Ｃｐ２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ５ ）２ ］、（ＭｅＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（ＣＨ３ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、（ＥｔＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ２ Ｈ５ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、（ｉ−ＰｒＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ３ Ｈ７ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、ＭｅＣｐＭｎ（ＣＯ）３ ［＝（ＣＨ３ Ｃ５ Ｈ４ ）Ｍｎ（ＣＯ）３ ］、（ｔ−ＢｕＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ４ Ｈ９ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、ＣＨ３ Ｍｎ（ＣＯ）５ 、Ｍｎ（ＤＰＭ）３ ［＝Ｍｎ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２ ）３ ］、Ｍｎ（ＤＭＰＤ）（ＥｔＣｐ）［＝Ｍｎ（Ｃ７ Ｈ１１Ｃ２ Ｈ５ Ｃ５ Ｈ４ ）］、Ｍｎ（ａｃａｃ）２ ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ７ Ｏ２ ）２ ］、Ｍｎ（ＤＰＭ）２ ［＝Ｍｎ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２ ）２ ］、Ｍｎ（ａｃａｃ）３ ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ７ Ｏ２ ）３ ］よりなる群から選択される１以上の材料よりなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の金属回収方法。
【請求項９】
前記有機金属化合物はＲｕ３ （ＣＯ）１２であり、前記除害工程にて排出されるガスはＣＯ２ ガスであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の金属回収方法。
【請求項１０】
有機金属化合物の原料よりなる原料ガスを用いて被処理体の表面に薄膜の形成するようにした処理容器から排出される排気ガス中から金属成分を回収して排気ガスを除害する金属回収装置において、
前記排気ガスを高温に曝して該排気ガス中に含まれる未反応の前記原料ガスを熱分解させて前記原料ガス中に含まれている金属成分を付着させる捕集部材を有する捕集ユニットと、
前記捕集ユニットを通過した前記排気ガス中に含まれる有害なガス成分を酸化して除害する触媒を有する除害ユニットと、
を備えたことを特徴とする金属回収装置。
【請求項１１】
前記捕集ユニットと前記除害ユニットとは筐体内に、前記排気ガスの流れ方向に沿って順に配列されていることを特徴とする請求項１０記載の金属回収装置。
【請求項１２】
前記捕集ユニットは、前記捕集部材を加熱する捕集部材加熱手段を有していることを特徴とする請求項１０又は１１記載の金属回収装置。
【請求項１３】
前記除害ユニットは、前記触媒を加熱する触媒加熱手段を有していることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の金属回収装置。
【請求項１４】
前記捕集部材は、ケーシング内に複数の捕集片を収容して形成されていることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の金属回収装置。
【請求項１５】
前記捕集部材は、複数の金網を、前記排気ガスの流れ方向に沿って配列して形成されていることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の金属回収装置。
【請求項１６】
前記捕集部材は、通気孔を有する複数のパンチング板を、前記排気ガスの流れ方向に沿って配列して形成されていることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の金属回収装置。
【請求項１７】
前記捕集ユニットに向けて酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段を有することを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれか一項に記載の金属回収装置。
【請求項１８】
前記除害ユニットに向けて酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段を有することを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれか一項に記載の金属回収装置。
【請求項１９】
前記触媒の温度は、６００〜８００℃の範囲内であることを特徴とする請求項１０乃至１８のいずれか一項に記載の金属回収装置。
【請求項２０】
前記捕集部材の温度は、６００〜１０００℃の範囲内であることを特徴とする請求項１０乃至１９のいずれか一項に記載の金属回収装置。
【請求項２１】
前記触媒は、ＭｎＯ２ 、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＨｆＯ２ 、Ｔａ２ Ｏ５よりなる群より選択される１以上の材料よりなることを特徴とする請求項１０ 乃至２０のいずれか一項に記載の金属回収装置。
【請求項２２】
前記酸化ガスは、Ｏ２ 、Ｏ３ 、Ｈ２ Ｏ、空気よりなる群より選択される１以上のガスよりなることを特徴とする請求項１０乃至２１のいずれか一項に記載の金属回収装置。
【請求項２３】
前記有機金属化合物は、ハロゲン元素を含まないＲｕ３ （ＣＯ）１２、ＴＥＭＡＴ（テトラキスエチルメチルアミノチタニウム）、ＴＡＩＭＡＴＡ、Ｃｕ（ＥＤＭＤＤ）２ 、Ｒｕ３ （ＣＯ）１２、Ｗ（ＣＯ）６ 、ＴａＣｌ５ 、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＢＴＤＥＴ（ターシャリーブチルイミド−トリ−ジエチルアミドタンタル）、ＰＥＴ（ペンタエトキシタンタル）、ＴＭＳ（テトラメチルシラン）、ＴＥＨ（テトラキスエトキシハフニウム）、Ｃｐ２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ５ ）２ ］、（ＭｅＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（ＣＨ３ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、（ＥｔＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ２ Ｈ５ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、（ｉ−ＰｒＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ３ Ｈ７ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、ＭｅＣｐＭｎ（ＣＯ）３ ［＝（ＣＨ３ Ｃ５ Ｈ４ ）Ｍｎ（ＣＯ）３ ］、（ｔ−ＢｕＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ４ Ｈ９ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、ＣＨ３ Ｍｎ（ＣＯ）５ 、Ｍｎ（ＤＰＭ）３ ［＝Ｍｎ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２ ）３ ］、Ｍｎ（ＤＭＰＤ）（ＥｔＣｐ）［＝Ｍｎ（Ｃ７ Ｈ１１Ｃ２ Ｈ５ Ｃ５ Ｈ４ ）］、Ｍｎ（ａｃａｃ）２ ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ７ Ｏ２ ）２ ］、Ｍｎ（ＤＰＭ）２ ［＝Ｍｎ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２ ）２ ］、Ｍｎ（ａｃａｃ）３ ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ７ Ｏ２ ）３ ］よりなる群から選択される１以上の材料よりなることを特徴とする請求項１０乃至２２のいずれか一項に記載の金属回収装置。
【請求項２４】
前記有機金属化合物はＲｕ３ （ＣＯ）１２であり、前記除害工程にて排出されるガスはＣＯ２ ガスであることを特徴とする請求項１０乃至２２のいずれか一項に記載の金属回収装置。
【請求項２５】
有機金属化合物の原料よりなる原料ガスを用いて被処理体の表面に薄膜の形成するようにした処理容器から排出される排気ガス中から金属成分を回収して排気ガスを除害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１０乃至２４のいずれか一項に記載の金属回収装置と、
を備えたことを特徴とする排気系。
【請求項２６】
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２５に記載の排気系と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置より排出される排気ガス中の未反応の原料ガス中の金属成分を回収する金属回収方法、金属回収装置、排気系及びこれを用いた成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＩＣなどの集積回路や論理素子を形成するためには、半導体ウエハ、ＬＣＤ基板等の表面に、所望の薄い成膜を施す行程やこれを所望のパターンにエッチングする行程が繰り返して行なわれる。
【０００３】
ところで、成膜工程を例にとれば、この工程においては、所定の処理ガス（原料ガス）を処理容器内にて反応させることによってシリコンの薄膜、シリコンの酸化物や窒化物の薄膜、或いは金属の薄膜、金属の酸化物や窒化物の薄膜等を被処理体の表面に形成するが、この成膜反応と同時に余分な反応副生成物が発生し、これが排気ガスと共に排出されてしまう。また、未反応の処理ガスも排出される。
【０００４】
この反応副生成物や未反応の処理ガスは、そのまま大気中に放出されると環境汚染等の原因になることから、これを防止するために一般的には処理容器から延びる排気系にトラップ機構を介設し、これにより排気ガス中に含まれている反応副生成物や未反応の処理ガス等を捕獲して除去するようになっている。
【０００５】
このトラップ機構の構成は、捕獲除去すべき反応副生成物等の特性に応じて種々提案されているが、例えば常温で凝縮（液化）、凝固（固化）する反応副生成物を除去する場合には、このトラップ機構はその一例として排気ガスの導入口と排出口を有する筐体内に多数のフィンを設けて構成されている。そして、このフィンは、排気ガスの流れる方向に対して、順次配列してこれらのフィン間を排気ガスが通過する時に排気ガス中の反応副生成物等をフィン表面に付着させて捕獲し、廃棄するようになっている。
【０００６】
また、このフィンを冷却媒体等により冷却して捕獲効率を上げることも行なわれている（例えば特許文献１）。また、トラップ機構として水等を散布するスクラバー装置を用い、排気ガスをこの散布された水と接触させて反応副生成物や未反応ガス成分を、散布水に解かし込んで回収する回収方法も行われている。
【０００７】
また他のトラップ機構としては、廃棄を前提とした着脱可能になされたカートリッジ形の吸着塔を設け、これに反応副生成物や未反応の原料ガス成分を吸着させて排気ガスから除去するようにしたものもあり、この場合、除去能力が低下したときには、新たな吸着塔と交換して、除去能力が低下した吸着塔は廃棄するようにしていた。このように、廃棄する理由は、原料ガス中にフッ素（Ｆ）や塩素（Ｃｌ）等のハロゲン元素が含まれている場合には回収した反応副生成物から有用な金属を再生するのが比較的困難だからである。
【０００８】
そして、トラップ機構から排出された排気ガス中には、有害ガス成分が含まれている場合が多く、この有害ガス成分はトラップ機構の下流側（後段）に設けた除害装置にて除害され、その後、この排気ガスは大気中に放出されていた。
【０００９】
また、最近にあっては、配線抵抗やコンタクト抵抗の低減化等の目的のために銀、金、ルテニウム等の貴金属を含む有機金属化合物の原料（ソースガス）を用いて薄膜を成膜装置で形成することも行われており、このような貴金属は、非常に高価であることから、前述したような廃棄を前提とした捕集方法では、貴金属等の高価な金属類が無駄に消費されてしまい、ランニングコストを上昇させてしまう問題がある。
【００１０】
そこで、上記した貴金属や高価な金属類の有効利用を図るために、処理容器から排出される排気ガスを冷却してガスを凝縮等して未反応の原料を含む反応副生成物を回収し、更に、この反応副生成物を精製することにより未反応原料を得るように回収方法も提案されている（例えば特許文献２）。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２１４２７２号公報
【特許文献２】特開２００１−３４２５６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、前述したような有機金属化合物の原料の中には、金属原子の他にＣ、Ｈ、Ｏ等は含むがＦやＣｌなどのハロゲン元素は含まない原料もあり、このような原料に対して、前述したような回収物の廃棄を前提とした捕集方法を適用することは、高価な金属を無駄に廃棄してしまうことになるので、ランニングコストの高騰を招く、といった問題があった。
【００１３】
また、特許文献２に開示した回収方法では、未反応の原料と共に反応副生成物も一緒に回収されるため、その後に、未反応の原料を取り出す精製作業を必ず行わなければならず、作業は煩雑化する、といった問題があった。
【００１４】
更には、従来のスクラバー装置やフィン等を用いたトラップ機構は、これより排出される排気ガスを除害する除害装置を必ず別体で設けなければならず、そのため、設置スペースも大きくなってしまう、といった問題があった。
【００１５】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、省スペースで簡単な構造でありながら、被処理体の表面に薄膜を形成する処理容器から排出される排気ガス中から金属成分を回収し、且つ排気ガスを除害することが可能な金属回収方法、金属回収装置、排気系及びこれを用いた成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に係る発明は、有機金属化合物の原料よりなる原料ガスを用いて被処理体の表面に薄膜の形成するようにした処理容器から排出される排気ガス中から金属成分を回収して排気ガスを除害する金属回収方法において、前記排気ガスを高温に曝して該排気ガス中に含まれる未反応の前記原料ガスを熱分解させて前記原料ガス中に含まれている金属成分を捕集部材に付着させる捕集工程と、前記捕集工程を経た前記排気ガスを触媒に接触させることにより前記排気ガス中に含まれる有害なガス成分を酸化して除害する除害工程と、を有することを特徴とする金属回収方法である。
【００１７】
このように、有機金属化合物の原料よりなる原料ガスを用いて被処理体の表面に薄膜を形成する処理容器から排出される排気ガス中から金属成分を回収するに際して、排気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成分を捕集部材に付着させる捕集工程と、捕集工程を経た排気ガスを触媒に接触させることにより排気ガス中に含まれる有害なガス成分を酸化して除害する除害工程とを有するようにしたので、省スペースで簡単な構造でありながら、被処理体の表面に薄膜を形成する処理容器から排出される排気ガス中から金属成分を回収し、且つ排気ガスを除害することができる。
【００１８】
また、回収された金属成分は、廃棄されることなく再利用されるので、その分、ランニングコストを削減することができる。また、再利用に関しては、複雑な精製作業を行う必要がなく、簡易に原料として取り出すことができる。
【００１９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記除害工程は、酸化ガスの存在下で行われることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記捕集工程は、酸化ガスの存在下で行われることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記除害工程の前記触媒の温度は６００〜８００℃の範囲内であることを特徴とする。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、前記捕集工程の前記捕集部材の温度は６００〜１０００℃の範囲内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、前記触媒は、ＭｎＯ２ 、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＨｆＯ２ 、Ｔａ２ Ｏ５ よりなる群より選択される１以上の材料よりなることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発明において、前記酸化ガスは、Ｏ２ 、Ｏ３ 、Ｈ２ Ｏ、空気よりなる群より選択される１以上のガスよりなることを特徴とする。
【００２１】
請求項８の発明は、請求項１乃至７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、ハロゲン元素を含まないＲｕ３ （ＣＯ）１２、ＴＥＭＡＴ（テトラキスエチルメチルアミノチタニウム）、ＴＡＩＭＡＴＡ、Ｃｕ（ＥＤＭＤＤ）２ 、Ｒｕ３ （ＣＯ）１２、Ｗ（ＣＯ）６ 、ＴａＣｌ５ 、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＢＴＤＥＴ（ターシャリーブチルイミド−トリ−ジエチルアミドタンタル）、ＰＥＴ（ペンタエトキシタンタル）、ＴＭＳ（テトラメチルシラン）、ＴＥＨ（テトラキスエトキシハフニウム）、Ｃｐ２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ５ ）２ ］、（ＭｅＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（ＣＨ３ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、（ＥｔＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ２ Ｈ５ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、（ｉ−ＰｒＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ３ Ｈ７ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、ＭｅＣｐＭｎ（ＣＯ）３ ［＝（ＣＨ３ Ｃ５ Ｈ４ ）Ｍｎ（ＣＯ）３ ］、（ｔ−ＢｕＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ４ Ｈ９ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、ＣＨ３ Ｍｎ（ＣＯ）５ 、Ｍｎ（ＤＰＭ）３ ［＝Ｍｎ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２ ）３ ］、Ｍｎ（ＤＭＰＤ）（ＥｔＣｐ）［＝Ｍｎ（Ｃ７ Ｈ１１Ｃ２ Ｈ５ Ｃ５ Ｈ４ ）］、Ｍｎ（ａｃａｃ）２ ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ７ Ｏ２ ）２ ］、Ｍｎ（ＤＰＭ）２ ［＝Ｍｎ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２ ）２ ］、Ｍｎ（ａｃａｃ）３ ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ７ Ｏ２ ）３ ］よりなる群から選択される１以上の材料よりなることを特徴とする。
【００２２】
請求項９の発明は、請求項１乃至７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Ｒｕ３ （ＣＯ）１２であり、前記除害工程にて排出されるガスはＣＯ２ ガスであることを特徴とする。
請求項１０の発明は、有機金属化合物の原料よりなる原料ガスを用いて被処理体の表面に薄膜の形成するようにした処理容器から排出される排気ガス中から金属成分を回収して排気ガスを除害する金属回収装置において、前記排気ガスを高温に曝して該排気ガス中に含まれる未反応の前記原料ガスを熱分解させて前記原料ガス中に含まれている金属成分を付着させる捕集部材を有する捕集ユニットと、前記捕集ユニットを通過した前記排気ガス中に含まれる有害なガス成分を酸化して除害する触媒を有する除害ユニットと、を備えたことを特徴とする金属回収装置である。
【００２３】
このように、有機金属化合物の原料よりなる原料ガスを用いて被処理体の表面に薄膜を形成する処理容器から排出される排気ガス中から金属成分を回収する金属回収装置において、排気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成分を付着させる捕集部材を有する捕集ユニットと、捕集ユニットを通過した排気ガス中に含まれる有害なガス成分を酸化して除害する触媒を有する除害ユニットとを一体化させるようにしたので、設置スペースを大幅に削減することができる。
【００２４】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、前記捕集ユニットと前記除害ユニットとは筐体内に、前記排気ガスの流れ方向に沿って順に配列されていることを特徴とする。
請求項１２の発明は、請求項１０又は１１の発明において、前記捕集ユニットは、前記捕集部材を加熱する捕集部材加熱手段を有していることを特徴とする。
請求項１３の発明は、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の発明において、前記除害ユニットは、前記触媒を加熱する触媒加熱手段を有していることを特徴とする。
【００２５】
請求項１４の発明は、請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の発明において、前記捕集部材は、ケーシング内に複数の捕集片を収容して形成されていることを特徴とする。
請求項１５の発明は、請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の発明において、前記捕集部材は、複数の金網を、前記排気ガスの流れ方向に沿って配列して形成されていることを特徴とする。
請求項１６の発明は、請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の発明において、前記捕集部材は、通気孔を有する複数のパンチング板を、前記排気ガスの流れ方向に沿って配列して形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１７の発明は、請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の発明において、前記捕集ユニットに向けて酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段を有することを特徴とする。
請求項１８の発明は、請求項１０乃至１７のいずれか一項に記載の発明において、前記除害ユニットに向けて酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段を有することを特徴とする。
請求項１９の発明は、請求項１０乃至１８のいずれか一項に記載の発明において、前記触媒の温度は、６００〜８００℃の範囲内であることを特徴とする。
【００２７】
請求項２０の発明は、請求項１０乃至１９のいずれか一項に記載の発明において、前記捕集部材の温度は、６００〜１０００℃の範囲内であることを特徴とする。
請求項２１の発明は、請求項１０乃至２０のいずれか一項に記載の発明において、前記触媒は、ＭｎＯ２ 、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＨｆＯ２ 、Ｔａ２ Ｏ５ よりなる群より選択される１以上の材料よりなることを特徴とする。
請求項２２の発明は、請求項１０乃至２１のいずれか一項に記載の発明において、前記酸化ガスは、Ｏ２ 、Ｏ３ 、Ｈ２ Ｏ、空気よりなる群より選択される１以上のガスよりなることを特徴とする。
【００２８】
請求項２３の発明は、請求項１０乃至２２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、ハロゲン元素を含まないＲｕ３ （ＣＯ）１２、ＴＥＭＡＴ（テトラキスエチルメチルアミノチタニウム）、ＴＡＩＭＡＴＡ、Ｃｕ（ＥＤＭＤＤ）２ 、Ｒｕ３ （ＣＯ）１２、Ｗ（ＣＯ）６ 、ＴａＣｌ５ 、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＢＴＤＥＴ（ターシャリーブチルイミド−トリ−ジエチルアミドタンタル）、ＰＥＴ（ペンタエトキシタンタル）、ＴＭＳ（テトラメチルシラン）、ＴＥＨ（テトラキスエトキシハフニウム）、Ｃｐ２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ５ ）２ ］、（ＭｅＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（ＣＨ３ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、（ＥｔＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ２ Ｈ５ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、（ｉ−ＰｒＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ３ Ｈ７ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、ＭｅＣｐＭｎ（ＣＯ）３ ［＝（ＣＨ３ Ｃ５ Ｈ４ ）Ｍｎ（ＣＯ）３ ］、（ｔ−ＢｕＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ４ Ｈ９ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、ＣＨ３ Ｍｎ（ＣＯ）５ 、Ｍｎ（ＤＰＭ）３ ［＝Ｍｎ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２ ）３ ］、Ｍｎ（ＤＭＰＤ）（ＥｔＣｐ）［＝Ｍｎ（Ｃ７ Ｈ１１Ｃ２ Ｈ５ Ｃ５ Ｈ４ ）］、Ｍｎ（ａｃａｃ）２ ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ７ Ｏ２ ）２ ］、Ｍｎ（ＤＰＭ）２ ［＝Ｍｎ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２ ）２ ］、Ｍｎ（ａｃａｃ）３ ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ７ Ｏ２ ）３ ］よりなる群から選択される１以上の材料よりなることを特徴とする。
【００２９】
請求項２４の発明は、請求項１０乃至２２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Ｒｕ３ （ＣＯ）１２であり、前記除害工程にて排出されるガスはＣＯ２ ガスであることを特徴とする。
請求項２５の発明は、有機金属化合物の原料よりなる原料ガスを用いて被処理体の表面に薄膜の形成するようにした処理容器から排出される排気ガス中から金属成分を回収して排気ガスを除害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１０乃至２４のいずれか一項に記載の金属回収装置と、を備えたことを特徴とする排気系である。
【００３０】
請求項２６の発明は、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２５に記載の排気系と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る金属回収方法、金属回収装置、排気系及びこれを用いた成膜装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
有機金属化合物の原料よりなる原料ガスを用いて被処理体の表面に薄膜を形成する処理容器から排出される排気ガス中から金属成分を回収するに際して、排気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成分を捕集部材に付着させる捕集工程と、捕集工程を経た排気ガスを触媒に接触させることにより排気ガス中に含まれる有害なガス成分を酸化して除害する除害工程とを有するようにしたので、省スペースで簡単な構造でありながら、被処理体の表面に薄膜を形成する処理容器から排出される排気ガス中から金属成分を回収し、且つ排気ガスを除害することができる。
【００３２】
また、回収された金属成分は、廃棄されることなく再利用されるので、その分、ランニングコストを削減することができる。また、再利用に関しては、複雑な精製作業を行う必要がなく、簡易に原料として取り出すことができる。
【００３３】
特に、請求項９乃至２２の発明によれば、有機金属化合物の原料よりなる原料ガスを用いて被処理体の表面に薄膜を形成する処理容器から排出される排気ガス中から金属成分を回収する金属回収装置において、排気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成分を付着させる捕集部材を有する捕集ユニットと、捕集ユニットを通過した排気ガス中に含まれる有害なガス成分を酸化して除害する触媒を有する除害ユニットとを一体化させるようにしたので、設置スペースを大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、本発明に係る金属回収方法、金属回収装置、排気系及びこれを用いた成膜装置の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る金属回収装置を有する成膜装置を示す概略構成図、図２は金属回収装置内の一例を示す拡大断面構成図である。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。
【００３５】
図１に示すように、本発明に係る成膜装置２は、被処理体としての半導体ウエハＷに対して成膜処理を実際に施す成膜装置本体４と、この成膜装置本体４に対して成膜用の原料ガスを供給する原料ガスの供給系６と、上記成膜装置本体４からの排気ガスを排出する排気系８とにより主に構成されている。
【００３６】
まず、上記成膜装置本体４について説明する。この成膜装置本体４は、例えばアルミニウム合金等よりなる筒体状の処理容器１０を有している。この処理容器１０内には、被処理体である半導体ウエハＷを保持する保持手段１２が設けられる。具体的には、この保持手段１２は、容器底部より支柱１４により起立された円板状の載置台１６よりなり、この載置台１６上にウエハＷが載置される。そして、この載置台１６は、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）等のセラミック材よりなり、この中には、例えばタングステンワイヤ等よりなる加熱手段１８が設けられており、上記ウエハＷを加熱するようになっている。ここで上記加熱手段１８としては、タングステンワイヤ等に限定されず、例えば加熱ランプを用いてもよい。
【００３７】
この処理容器１０の底部には、排気口２０が設けられ、この排気口２０には上記排気系８が接続されて、処理容器１０内の雰囲気を真空排気できるようになっている。この排気系８については後述する。この処理容器１０の側壁には、ウエハＷを搬出入する開口２２が形成されており、この開口２２には、これを気密に開閉するためのゲートバルブ２４が設けられている。
【００３８】
そして、この処理容器１０の天井部には、例えばシャワーヘッド２６よりなるガス導入手段２８が設けられており、下面に設けたガス噴出孔３０より処理容器１０内へ必要なガスを供給するようになっている。そして、このシャワーヘッド２６のガス入口２６Ａに、上記原料ガスの供給系６や他に必要なガスがある場合には、そのガスの供給系が接続されている。用いるガス種によっては、このシャワーヘッド２６内では原料ガスと他のガスが混合される場合もあるし、シャワーヘッド２６内へ別々に導入されて別々に流れて処理容器１０内で混合される場合もある。ここでは、ガス導入手段２８としてシャワーヘッド２６を用いているが、これに代えて単なるノズル等を用いてもよい。
【００３９】
次に、上記原料ガスの供給系６について説明する。まず、この原料ガスの供給系６は、固体原料又は液体原料を貯留する原料タンク３２を有している。ここでは、この原料タンク３２内には、有機金属化合物の原料である例えば固体原料３４が貯留されており、この固体原料３４としては、前述したようにＲｕ３ （ＣＯ）１２が用いられている。この固体原料３４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。尚、上記固体原料３４に代えてバブリング等により原料ガスが形成される液体原料を用いてもよい。
【００４０】
そして、この原料タンク３２の天井部に設けたガス出口３６に一端を接続し、上記成膜装置本体４のシャワーヘッド２６のガス入口２６Ａに他端を接続して原料通路３８が設けられており、上記原料タンク３２にて発生した原料ガスを供給できるようになっている。そして、上記原料通路３８の原料タンク３２に近い部分には開閉弁４０が介設されている。
【００４１】
また、上記原料タンク３２の下面側には、上記原料タンク３２にキャリアガスを供給するためのキャリアガス管４２が接続されている。このキャリアガス管４２の途中には、マスフローコントローラのような流量制御器４４とキャリアガス開閉弁４６とが順次介設されており、キャリアガスを流量制御しつつ供給して上記固体原料３４を加熱することにより、この固体原料３４を気化させて原料ガスを形成するようになっている。
【００４２】
また原料タンク３２の内部には、上記キャリアガス管４２が設置された側の近傍に、多孔板４８が設置され、上記固体原料３４を上記多孔板４８の上に保持すると共に、上記キャリアガス管４２から供給されるキャリアガスが、上記多孔板４８に形成された孔部を介して、上記原料タンク３２内に均一に供給される構造となっている。上記キャリアガスとしてここではＣＯ（一酸化炭素）ガスが用いられている。
【００４３】
そして、上記原料タンク３２には、これを加熱するためのタンク加熱手段５０がタンク全体を覆うようにして設けられており、固体原料３４の気化を促進させるようになっている。この場合、固体原料３４の加熱温度は、分解温度未満の温度である。また、上記キャリアガス管４２のキャリアガス開閉弁４６よりも上流側と上記原料通路３８の開閉弁４０の下流側とを連通してバイパス管５２が設けられると共に、このバイパス管５２には、バイパス開閉弁５４が介設されており、必要に応じて原料タンク３２をバイパスさせてキャリアガスを流すことができるようになっている。また、上記原料通路３８には、テープヒータのような加熱手段（図示せず）が設けられており、これ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。
【００４４】
次に排気系８について説明する。この排気系８は上記処理容器１０の排気口２０に接続された排気通路６０を有しており、この排気通路６０に沿って処理容器１０内の雰囲気を排気するようになっている。具体的には、この排気通路６０には、その上流側から下流側に向けて圧力調整弁６２、真空ポンプ部６４、本発明に係る金属回収装置６６が順次介設されている。
【００４５】
上記圧力調整弁６２は例えばバタフライ弁よりなり、上記処理容器１０内の圧力を調整する機能を有している。上記真空ポンプ部６４は、ここでは例えばターボ分子ポンプとドライポンプの組み合わせよりなり、処理容器１０内の雰囲気を真空引きできるようになっている。
【００４６】
また本発明の金属回収装置６６は、排気通路６０内を流れてくる排気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分解して金属成分を回収し、更に、排気ガス中の有害成分を酸化して除害するものであり、ここでは未反応の原料ガス、すなわちＲｕ３ （ＣＯ）１２  ガスのほとんど全てを回収するようにする。この構成については後述する。
【００４７】
まず、この金属回収装置６６の上流側と下流側との排気通路６０には、それぞれ開閉弁６８が介設されており、この金属回収装置６６のメンテナンス時には、此の開閉弁６８を閉じることにより、この金属回収装置６６を排気通路６０側から遮断するようになっている。
【００４８】
図２にも示すように、この金属回収装置６６は、その外殻が例えばステンレススチール等により筒体状に成形されて筐体７０により覆われている。この筐体７０の上部にはガス入口７２が形成されると共に、下部にはガス出口７４が形成されている。そして、上記ガス入口７２は、ここに形成されたフランジ部７２Ａによって上記排気通路６０の一方側にＯリング等のシール部材７６を介して気密に接続される。また、上記ガス出口７４は、ここに形成されたフランジ部７４Ａによって、上記排気通路６０の他方側にＯリング等のシール部材７８を介して気密に接続されている。
【００４９】
そして、上記筒体状の筐体７０内には、排気ガスを高温に曝してこの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た金属成分を捕集する捕集ユニット８０と、この捕集ユニット８０を通過した排気ガス中に含まれる有害なガス成分を酸化して除害する除害ユニット８２とが、排気ガスの流れ方向に沿って順に配列されている。
【００５０】
具体的には、上記捕集ユニット８０は、上記熱分解によって発生した金属成分を付着する捕集部材８４を有している。ここでは、上記捕集部材８４としては、球形状、塊状或いはブロック状になされた複数（多数）の捕集片８６を用いており、この捕集片８６を着脱可能になされた筒体状のケーシング８８内に収容している。このケーシング８８は例えばステンレススチールにより形成されている。
【００５１】
このケーシング８８の天井、及び底部には、排気ガスを通すための多数の通気孔９０、９２がそれぞれ形成されており、このケーシング８８内に排気ガスを流すようになっている。そして、このケーシング８８の外周には、この捕集部材８４を加熱するために例えばタングステンヒータ等よりなる捕集部材加熱手段９４が設けられており、上記捕集片８６を所定の温度、例えば６００〜１０００℃の範囲に加熱し得るようになっている。
【００５２】
上記捕集片８６は、この捕集片８６間を流れる排気ガスの通気性を十分に確保するために、例えば捕集片８６が球形の場合には、その直径を１０ｍｍ以上に設定するのが好ましい。この捕集片８６としては、例えばステンレススチール等の金属片の他に、シリコン片や窒化アルミニウム、アルミナ等よりなるセラミック片などを用いることができる。
【００５３】
また上記捕集ユニット８０の下流側に配置される上記除害ユニット８２は、上記捕集ユニット８０を通過して流れてきた排気ガス中に含まれる有害なガス成分を酸化して除害する触媒１００を有している。ここでは、上記触媒１００は、球形状、塊状或いはブロック状になされており、この触媒１００を着脱可能になされた筒体状のケーシング１０２内に収容している。このケーシング１０２は例えばステンレススチールにより形成されている。
【００５４】
このケーシング１０２の天井、及び底部には、排気ガスを通すための多数の通気孔１０４、１０６がそれぞれ形成されており、このケーシング１０２内に、上記捕集ユニット８０内を通過してきた排気ガスを流すようになっている。そして、このケーシング１０２の外周には、この触媒１００を加熱するために例えばタングステンヒータ等よりなる触媒加熱手段１０８が設けられており、上記触媒１００を所定の温度、例えば６００〜８００℃の範囲に加熱し得るようになっている。
【００５５】
上記触媒１００は、この触媒１００間を流れる排気ガスの通気性を十分に確保するために、例えば触媒１００が球形の場合には、その直径を５ｍｍ以上に設定するのが好ましい。この触媒１００としては、ＭｎＯ２ 、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＨｆＯ２ 、Ｔａ２ Ｏ５ 等を用いることができる。
【００５６】
また上記筐体７０には、この中に酸化ガスを供給するための酸化ガス供給手段１１０が設けられている。この酸化ガス供給手段１１０は、ここでは筐体７０内の天井部、すなわち排気ガス流の最上流部に設けた円形リング状になされたシャワーヘッド１１２を有しており、このシャワーヘッド１１２に、途中に開閉弁１１４を介設したガス流路１１６を接続している。そして、上記シャワーヘッド１１２に形成した複数のガス噴射孔１１２Ａより捕集ユニット８０の上流側の略全面に向けて流量制御された酸化ガスを供給するようになっている。
【００５７】
このシャワーヘッド１１２より供給された酸化ガスは、上記捕集ユニット８０内のみならず、その下流側に位置する除害ユニット８２内も流れるようになっている。ここで、除害ユニット８２内のみに酸化ガスを流す場合には、上記酸化ガス供給手段１１０のシャワーヘッド１１２を、上記捕集ユニット８０と除害ユニット８２との間に設定するようにすればよい。この酸化ガスとしては、Ｏ２ を用いることができる。尚、上記酸化ガス供給手段１１０の構造は、上記構成に限定されない。
【００５８】
そして、上記処理容器１０の排気口２０から金属回収装置６６までの排気通路６０及びその途中に介設された各部材にはテープヒータ等の通路加熱ヒータ１２０が設けられており、これにより排気通路６０内を流れている排気ガスを、使用する原料にもよるが、ここでは例えば１１０℃程度に加熱して途中で未反応の排気ガス中の未反応の原料ガスが凝縮（凝固）することを防止するようになっている。
【００５９】
そして、このように構成された成膜装置２の全体の動作、例えばガスの供給の開始、停止、プロセス温度、プロセス圧力、金属回収装置６６における酸化ガスの供給等の制御は、例えばコンピュータよりなる装置制御部１２２により行われることになる。
【００６０】
この制御に必要なコンピュータに読み取り可能なプログラムは記憶媒体１２４に記憶されており、この記憶媒体１２４としては、フレキシブルディスク、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ等を用いることができる。尚、必要な場合には、上記金属回収装置６６の上流側に未反応の原料ガスの一部を補助的に捕集する補助トラップ機構を設置するようにしてもよい。
【００６１】
次に、以上のように構成された成膜装置２の動作について図３乃至図５も参照して説明する。図３は本発明の金属回収方法を説明する工程図、図４は原料ガスが熱分解されて金属成分の捕集と有害ガスの除害が行われる一般的な状況を示す模式図、図５は原料ガスであるＲｕ３ （ＣＯ）１２が熱分解されて金属成分の捕集と有害ガスの除害が行われる状況を示す模式図である。まず、図１に示すように、この成膜装置２の成膜装置本体４においては、排気系８の真空ポンプ部６４が継続的に駆動されて、処理容器１０内が真空引きされて所定の圧力に維持されており、また載置台１６上の半導体ウエハＷは加熱手段１８により所定の温度に維持されている。また処理容器１０の側壁及びシャワーヘッド２６もそれぞれ容器側加熱手段（図示せず）により所定の温度に維持されている。
【００６２】
また、原料ガスの供給系６の全体は、タンク加熱手段５０や通路加熱手段（図示せず）によって予め所定の温度に加熱されている。そして、成膜処理が開始すると、原料ガスの供給系６においては、原料タンク３２内へはキャリアガス管４２を介して流量制御されたキャリアガス（ＣＯ）を供給することにより、原料タンク３２内に貯留されている固体原料３４が加熱されて気化し、これにより原料ガスが発生する。
【００６３】
この発生した原料ガスは、キャリアガスと共に原料通路３８内を下流側に向けて流れて行く。この原料ガスは、成膜装置本体４のシャワーヘッド２６から減圧雰囲気になされている処理容器１０内へ導入され、この処理容器１０内で例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりウエハＷ上にＲｕ金属の薄膜が成膜されることになる。この時のプロセス条件は、プロセス圧力が０．１Ｔｏｒｒ（１３．３Ｐａ）程度、ウエハ温度が２００〜２５０℃程度、処理容器１０の側壁の温度が７５〜８０℃程度である。
【００６４】
ここで固体原料３４であるＲｕ３ （ＣＯ）１２は、蒸気圧が非常に低くて蒸発（気化）し難い原料であり、また成膜反応に寄与する量は非常に少なく、９０％程度の原料ガスが未反応状態でキャリアガスであるＣＯと共に排気系８の排気通路６０内を流下して行く。この時の反応は下記の化学式で示され、反応によってキャリアガスと同じガス種であるＣＯ（一酸化炭素）が発生している。
【００６５】
Ｒｕ３ （ＣＯ）１２  ⇔  Ｒｕ３ （ＣＯ）１２↑
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。
【００６６】
上記排気通路６０を流下する排気ガスは、圧力調整弁６２、真空ポンプ部６４、本発明に係る金属回収装置６６を順次経由した後に大気中に放散される。この場合、金属回収装置６６内で未反応の原料ガスの金属成分が回収された後は、排気ガスとしてＣＯガスが残留するだけなので、このＣＯガスは更にこの金属回収装置６６内にて酸化されてＣＯ２ になって大気放散されることになる。
【００６７】
ここで金属回収装置６６内で排気ガスに対して行われる処理の内容について詳しく説明すると、図３に示すように、排気ガスを高温に曝してこの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成分を捕集部材８４に付着させる捕集工程（ステップＳ１）と、上記捕集工程を経た排気ガスを触媒１００に接触させることにより排気ガス中に含まれる有害なガス成分を酸化して除害する除害工程（ステップＳ２）とが行われる。
【００６８】
すなわち、排気通路６０内を流れてきた排気ガスは、上記金属回収装置６６の天井部に設けたガス入口７２から筐体７０内へ導入され、捕集ユニット８０内へ流れ込んで、このケーシング８８内に収容されている捕集部材８４を構成する多数の捕集片８６の表面と接触しつつ下流側に向けて流れて行くことになる。ここで、上記捕集片８６は捕集部材加熱手段９４により、所定の温度、すなわち未反応の原料ガスを熱分解し得る温度である６００〜１０００℃の範囲内に加熱されているので、この原料ガス、すなわち、Ｒｕ３ （ＣＯ）１２は”Ｒｕ”と”ＣＯ”とに熱分解されてしまう。そして、この内、金属成分である”Ｒｕ”は上記高温状態になされた捕集片８６の表面に付着して捕集されることになる。
【００６９】
この時の状況は、図４（Ａ）及び図５（Ａ）に模式的に示されており、図４（Ａ）に示すように、例えば金属原子１３０に配位子１３２が結合しているような原料ガスは、高温に曝されると熱分解して金属原子１３０と配位子１３２とに分離し、ここで金属原子１３０が高温の捕集片８６の表面に付着することになる。上記配位子としては、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、水素（Ｈ）の内、何れか１つ以上、好ましくは何れか２つ以上を含んだ配位子が対応し、フッ素や塩素等のハロゲン元素は含まれない。
【００７０】
また、図５（Ａ）に示すように、ここでは原料としてＲｕ３ （ＣＯ）１２を用い、キャリアガスとしてＣＯ（一酸化炭素）を用いているので、金属成分としてＲｕが分離し、また配位子が脱離してＣＯが発生し、キャリアガスであるＣＯはそのまま残存する。
【００７１】
このようにして、上記捕集ユニット８０内で金属成分が捕集された排気ガスは、捕集ユニット８０内を通過した後、有害成分である”ＣＯ”を含んだ状態で下流側の除害ユニット８２内へ流れ込む。そして、この排気ガスは、この除害ユニット８２内で、触媒加熱手段９４により高温、例えば６００〜８００℃に加熱されている例えばＭｎＯ２ やＣａＯ等よりなる触媒と接触しつつ流れることになる。
【００７２】
ここで、上記排気ガス中には、筐体７０の天井部に設けた酸化ガス供給手段１１０から酸化ガスとして例えばＯ２ ガスが導入されているのでＯ２ ガスが混入されており、従って、上記有害ガスであるＣＯは、高温状態にある触媒１００の触媒作用によりＯ２ ガスとの酸化反応が促進され、ＣＯ２ となって除害されることになる。
【００７３】
一般的には、例えば図４（Ｂ）に示すように、Ｃ、Ｏ、Ｈを含んだ配位子１３２はＯ２ ガスと酸化され、ＣＯ２ やＨ２ ＯやＯ２ となって除害される。ここでは、図５（Ｂ）に示すように、ＣＯ成分が酸化されてＣＯ２ となって除害されることになる。このように除害されると、排気ガス中には、上記ＣＯ２ 、Ｈ２ Ｏ、Ｏ２ 等の大気中に放出しても人体上安全なガス成分のみとなり、従って、この金属回収装置６６から排気された排気ガスはそのまま大気中に放出されることになる。
【００７４】
そして、上記捕集片８６に付着した金属成分は、この捕集ユニット８０を定期的に交換することにより、金属成分は回収されて再利用されることになる。また、除害ユニット８０の触媒１００には付着するものがないので、この触媒１００は半永久的に繰り返し使用されることになる。
【００７５】
実際に、上記成膜装置２を用い、原料としてＲｕ３ （ＣＯ）１２を用いてＲｕ薄膜を形成して排気ガス中のＣＯ濃度を測定したところ、排気ガス中のＣＯ濃度は金属回収装置６６のガス入口７２の部分では２００ｐｐｍであったが（キャリアガスＣＯ：１００ｓｃｃｍ、ドライポンプＮ２ ：５０リットル）、ガス出口７４では０ｐｐｍであり、これにより、排気ガスを完全に除害できることを、確認することができた。
【００７６】
このように、本発明によれば、有機金属化合物の原料、例えばＲｕ３ （ＣＯ）１２よりなる原料ガスを用いて被処理体、例えば半導体ウエハＷの表面に薄膜を形成する処理容器１０から排出される排気ガス中から金属成分を回収するに際して、排気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成分を捕集部材に付着させる捕集工程と、捕集工程を経た排気ガスを触媒１００に接触させることにより排気ガス中に含まれる有害なガス成分を酸化して除害する除害工程とを有するようにしたので、省スペースで簡単な構造でありながら、被処理体の表面に薄膜を形成する処理容器から排出される排気ガス中から金属成分を回収し、且つ排気ガスを除害することができる。
【００７７】
また、回収された金属成分は、廃棄されることなく再利用されるので、その分、ランニングコストを削減することができる。また、再利用に関しては、複雑な精製作業を行う必要がなく、簡易に原料として取り出すことができる。
【００７８】
また、有機金属化合物の原料よりなる原料ガスを用いて被処理体の表面に薄膜を形成する処理容器から排出される排気ガス中から金属成分を回収する金属回収装置において、排気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成分を付着させる捕集部材８４を有する捕集ユニット８０と、捕集ユニットを通過した排気ガス中に含まれる有害なガス成分を酸化して除害する触媒１００を有する除害ユニット８２とを一体化させるようにしたので、設置スペースを大幅に削減することができる。
【００７９】
＜捕集ユニット８０の変形実施態様＞
次に、上記捕集ユニット８０の変形実施態様について説明する。先の図２に示す金属回収装置６６の捕集ユニット８０では、捕集部材８４として多数の例えば球体状の捕集片８６を用いたが、これに限定されず、次に示すような構造としてもよい。図６は捕集ユニットの変形実施態様を示す概略構成図である。尚、図６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。
【００８０】
図６（Ａ）は捕集ユニット８０の第１の変形実施形態を示し、ここでは捕集部材８４として複数のパンチング板１４０を用いている。このパンチング板１４０には、複数の（多数）の通気孔１４０Ａが全面に亘って形成されており、このパンチング板１４０を排気ガスの流れ方向に沿って所定のピッチで配列させている。
【００８１】
この際、上下に隣り合うパンチング板１４０は、その通気孔１４０Ａが水平面内において左右方向、或いは前後方向へ位置ズレするように配置されており、排気ガスが直線的に流れないようにし、排気ガスがパンチング板１４０の表面と効率的に接触するようにしている。この各パンチング板１４０の側部には、捕集部材加熱手段９４が設けられており、このパンチング板１４０を加熱し得るようになっている。このパンチング板１４０の材料としては、例えばステンレススチール、セラミック等を用いることができる。
【００８２】
この第１の変形実施態様の場合にも、図２において説明した作用効果と同様な作用効果を発揮することができ、排気ガス中の金属成分を付着して捕集することができる。
図６（Ｂ）は捕集ユニット８０の第２の変形実施形態を示し、ここでは捕集部材８４として複数の金網１４６を用いており、この複数の金網１４６を排気ガスの流れ方向に沿って所定のピッチで配列させている。
【００８３】
この各金網１４６の側部には、捕集部材加熱手段９４が設けられており、この金網１４６を加熱し得るようになっている。この金網１４６の材料としては、例えばステンレススチール、タングステン等を用いることができる。この第２の変形実施態様の場合にも、図２において説明した作用効果と同様な作用効果を発揮することができ、排気ガス中の金属成分を付着して捕集することができる。
【００８４】
尚、以上の実施形態では、触媒１００としてＭｎＯ２ やＣａＯを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されるものではなく、触媒１００としては、ＭｎＯ２ 、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＨｆＯ２ 、Ｔａ２ Ｏ５ よりなる群から選択される１以上の材料を用いることができる。また、以上の実施形態では、酸化ガスとしてＯ２ ガスを用いたが、これに限定されず、Ｏ２ 、Ｏ３ 、Ｈ２ Ｏ、空気（酸素と窒素の混合ガス）よりなる群から選択される１以上のガスを用いることができる。
【００８５】
また、以上の実施形態では、有機金属化合物の原料としてＲｕ３ （ＣＯ）１２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、有機金属化合物の原料としては、ハロゲン元素を含まないＲｕ３ （ＣＯ）１２、ＴＥＭＡＴ（テトラキスエチルメチルアミノチタニウム）、ＴＡＩＭＡＴＡ、Ｃｕ（ＥＤＭＤＤ）２ 、Ｒｕ３ （ＣＯ）１２、Ｗ（ＣＯ）６ 、ＴａＣｌ５ 、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＢＴＤＥＴ（ターシャリーブチルイミド−トリ−ジエチルアミドタンタル）、ＰＥＴ（ペンタエトキシタンタル）、ＴＭＳ（テトラメチルシラン）、ＴＥＨ（テトラキスエトキシハフニウム）、Ｃｐ２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ５ ）２ ］、（ＭｅＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（ＣＨ３ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、（ＥｔＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ２ Ｈ５ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、（ｉ−ＰｒＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ３ Ｈ７ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、ＭｅＣｐＭｎ（ＣＯ）３ ［＝（ＣＨ３ Ｃ５ Ｈ４ ）Ｍｎ（ＣＯ）３ ］、（ｔ−ＢｕＣｐ）２ Ｍｎ［＝Ｍｎ（Ｃ４ Ｈ９ Ｃ５ Ｈ４ ）２ ］、ＣＨ３ Ｍｎ（ＣＯ）５ 、Ｍｎ（ＤＰＭ）３ ［＝Ｍｎ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２ ）３ ］、Ｍｎ（ＤＭＰＤ）（ＥｔＣｐ）［＝Ｍｎ（Ｃ７ Ｈ１１Ｃ２ Ｈ５ Ｃ５ Ｈ４ ）］、Ｍｎ（ａｃａｃ）２ ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ７ Ｏ２ ）２ ］、Ｍｎ（ＤＰＭ）２ ［＝Ｍｎ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２ ）２ ］、Ｍｎ（ａｃａｃ）３ ［＝Ｍｎ（Ｃ５ Ｈ７ Ｏ２ ）３ ］よりなる群から選択される１以上の材料を用いることができる。
【００８６】
上記各原料中には、金属成分の他に、例えばＣ、Ｏ、Ｈを含む配位子が含まれることになる。この場合、上記原料中にフッ素や塩素等のハロゲン元素が含まれると、複雑な精製工程（作業）が必要となるので好ましくない。また用いる原料の種類によっては、金属成分の捕集時に、酸化し易い金属、例えばＭｎやＴａ等のように金属の酸化物として回収する場合もあり、この場合には、図２に示したように酸化ガス供給手段１１０より酸化ガスを捕集ユニット８０内へ必ず導入することが必要となる。更に、用いる原料の種類によっては、金属膜の成膜ために原料ガスの他に還元ガスを用いる場合もあり、この場合には還元ガスとしてＨ２ ガス等が用いられ、このＨ２ ガスも上述したように除害される。
【００８７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る金属回収装置を有する成膜装置を示す概略構成図である。
【図２】金属回収装置内の一例を示す拡大断面構成図である。
【図３】本発明の金属回収方法を説明する工程図である。
【図４】原料ガスが熱分解されて金属成分の捕集と有害ガスの除害が行われる一般的な状況を示す模式図である。
【図５】原料ガスであるＲｕ３ （ＣＯ）１２が熱分解されて金属成分の捕集と有害ガスの除害が行われる状況を示す模式図である。
【図６】捕集ユニットの変形実施態様を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００８９】
２  成膜装置
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
１６  載置台
１８  加熱手段
２８  ガス導入手段
３２  原料タンク
３４  固体原料
３８  原料通路
６０  排気通路
６６  金属回収装置
８０  捕集ユニット
８２  除害ユニット
８４  捕集部材
８６  捕集片
９４  捕集部材加熱手段
１００  触媒
１１０  酸化ガス供給手段
１２２  装置制御部
１２４  記憶媒体
１４０  パンチング板
１４０Ａ  通気孔
１４６  金網
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
2010042330.tif 000003
【図２】
2010042330.tif 000004
【図３】
2010042330.tif 000005
【図４】
2010042330.tif 000006
【図５】
2010042330.tif 000007
【図６】
2010042330.tif 000008