JP2020145456A - 処理液及び処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケイ素及びハロゲンを含むガスを用いて、基材上にケイ素含有物を堆積させる方法により生じる副生成物を安全性の高い方法で処理できる処理液及び処理方法を提供する。【解決手段】一実施形態によると、処理液が提供される。処理液は、ケイ素及びハロゲンを含むガスを用いて、基材上にケイ素含有物を堆積させる方法により生じる副生成物を処理するための処理液である。処理液は、無機塩基及び有機塩基の少なくとも一方を含み、塩基性である。【選択図】 なし

Description

本発明の実施形態は、処理液及び処理方法に関する。

半導体シリコン基板は、種々の電子回路を形成するための材料として広く用いられている。この半導体シリコン基板上には、電子回路を作成し易くするために、ケイ素含有物を含む膜を形成することがある。このような膜を形成するための装置として、エピタキシャル成長装置が用いられている。

エピタキシャル成長装置は、反応室と、反応室に接続され原料ガスが供給される供給管と、反応室に接続され排気ガスが排出される排出管とを備えている。エピタキシャル成長装置は、不活性雰囲気下で減圧された反応室内に基板を設置し、反応室内に導入された原料ガスと加熱された基板とを反応させることにより、基板上にケイ素含有物を含む膜を形成する。原料ガスとしては、例えば、ケイ素及び塩素を含む化合物を含有する水素ガスを用いる。反応室内に導入された原料ガスは、排気ガスとして、排出管を介して装置の外部へと排出される。排気ガスは、ケイ素及び塩素を含む化合物を含み得る。

ここで、反応室内の温度は、排出管と比較して非常に高温である。したがって、排出管内に排出された排気ガスに含まれるケイ素及び塩素を含む化合物は、排出管内で冷却され、副生成物として析出することがある。副生成物は、オイリーシランとも呼ばれ、粘性の高い液状物質であり得る。このような副生成物を、安全性が高い方法で無害化することが求められている。

特開２０１２−４９３４２号公報 特開２０１７−５４８６２号公報 特開２０１３−１９７４７４号公報

Frank Meyer-Wegner, Andor Nadj, Michael Bolte, Norbert Auner, Matthias Wagner, Max C. Holthausen, and Hans-Wolfram W. Lerner, 「The Perchlorinated Silanes Si2Cl6 and Si3Cl8 as Sources of SiCl2」Chemistry A European Journal, April 18, 2011, Volume 17, Issue 17, p. 4715-4719. K.V.C.Vollhardt、N.E.Schore著、古賀憲司・野依良治・村橋俊一ら監訳、大嶌幸一郎・小田嶋和徳・小松満男・戸部義人ら訳、「ボルハルト・ショアー現代有機化学 第三版」、1996年4月1日、ｐ．223−296

実施形態の目的は、ケイ素及びハロゲンを含むガスを用いて、基材上にケイ素含有物を堆積させる方法により生じる副生成物を安全性の高い方法で処理できる処理液及び処理方法を提供することにある。

第１実施形態によると、ケイ素及びハロゲンを含むガスを用いて、基材上にケイ素含有物を堆積させる方法により生じる副生成物を処理するための処理液が提供される。処理液は、無機塩基及び有機塩基の少なくとも一方を含む。処理液は、塩基性である。

第２実施形態によると、実施形態に係る処理液を用いる処理方法が提供される。処理方法は、副生成物と、処理液とを接触させることを含む。

エピタキシャル成長装置の一例を概略的に示す斜視図。 副生成物に係る²⁹Ｓｉ ＮＭＲスペクトルの一例を示すグラフ。 副生成物に係る質量スペクトルの一例を示すグラフ。 副生成物に係る赤外分光スペクトルの一例を示すグラフ。 副生成物の加水分解生成物に係る²⁹Ｓｉ ＮＭＲスペクトルの一例を示すグラフ。

実施形態

従来、特許文献１に記載されているように、上述した副生成物の主成分は、塩化シランポリマー、すなわち、クロロシランポリマーであると推定されていた。しかしながら、副生成物は、水や酸素に対して高い反応性を有するため、副生成物自体を直接的に分析する手法は確立されていなかった。本発明者らは鋭意研究した結果、副生成物自体を直接分析する手法を確立し、その結果、副生成物の主成分は環状構造を有するクロロシラン類であることを見出した。本発明は、この知見に基づくものである。

実施形態に係る処理液は、ケイ素及び塩素を含むガスを用いて、基材上にケイ素含有物を堆積させる方法により生じる副生成物を処理するためのものである。この処理液は、無機塩基又は有機塩基の少なくとも一方を含んでいる。実施形態に係る処理液は、塩基性である。

副生成物は、環状構造を有するクロロシラン類を含み得る。環状構造を有するクロロシラン類は、熱力学的に安定な構造を有している。したがって、環状構造を有するクロロシラン類は、不活性ガス雰囲気下では変質しない。しかしながら、環状構造を有するクロロシラン類は、水や酸素と速やかに反応して、より爆発性の高い物質に変質し得る。本発明者らは、不活性雰囲気下で採取した環状構造を有するクロロシラン類を塩基性の処理液で処理すると、非常に安全に無害化可能なことを見出した。

すなわち、実施形態に係る処理液は、環状構造を有するクロロシラン類を処理するための処理液と言い換えることもできる。

実施形態に係る処理液を用いると、安全性が高い方法で副生成物を無害化することができる。

以下、この処理液及び処理方法について、詳細を説明する。ここでは、副生成物を生成する装置として、エピタキシャル成長装置を例に挙げて説明する。

図１は、エピタキシャル成長装置の一例を概略的に示す斜視図である。図１に示すエピタキシャル成長装置１は、装置本体１０と、除害装置２０と、接続部３０とを備えている。

装置本体１０は、筐体１１と、反応室１２と、排出管１３と、供給管（図示せず）とを備えている。反応室１２と、排出管１３と、供給管とは、筐体１１内に収容されている。供給管の一端は、反応室１２に接続されている。供給管の他端は、原料ガスの供給装置（図示せず）に接続されている。

排出管１３の一端は、反応室１２に接続されている。排出管１３の他端は、接続部３０に接続されている。排出管１３は、配管１３１乃至１３５を含んでいる。配管１３１の一端は、反応室１２に接続されている。配管１３１の他端は、配管１３２の一端に接続されている。配管１３２は、反応室独立バルブ（Chamber Isolation Valve：ＣＩＶ）を含んでいる。配管１３２の他端は、配管１３３の一端に接続されている。配管１３３は、圧力調整バルブ（Pressure Control Valve：ＰＣＶ）を含んでいる。配管１３３の他端は、配管１３４の一端に接続されている。配管１３４の他端は、配管１３５の一端に接続されている。配管１３５の他端は、接続部３０の一端に接続されている。

接続部３０は、配管３１と配管３２とを含んでいる。配管３１の一端は、配管１３５の他端に接続されている。配管３１の他端は、配管３２の一端に接続されている。配管３２の他端は、除害装置２０に接続されている。

エピタキシャル成長装置１において、原料ガスは、原料ガスの供給装置から排出され、供給管を介して、反応室１２に導入される。原料ガスは、ケイ素及び塩素を含むガスである。ケイ素及び塩素を含むガスは、例えば、水素ガスと、ケイ素及び塩素を含む化合物との混合ガスである。この混合ガスにおける水素の濃度は、例えば、９５体積％以上である。ケイ素及び塩素を含む化合物は、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ₃）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ₄）又はこれらの混合物である。なお、この混合ガスは、モノシラン（ＳｉＨ₄）、及び塩化水素（ＨＣｌ）の少なくとも一方を含んでいてもよい。

反応室１２には、減圧下、基板が設置され、基板は、原料ガスとの反応温度以上に加熱される。反応温度は、一例によると、６００℃以上であり、他の例によると、１０００℃以上である。基板と原料ガスとが反応すると、基板上に、熱化学反応により単結晶又は多結晶のケイ素含有膜が形成される。基板は、例えば、単結晶シリコン基板である。

反応室１２から排出された排出ガスは、排出管１３及び接続部３０からなる排出経路を経て、除害装置２０に導入される。排出ガスには、原料ガスに含まれるケイ素及び塩素を含む化合物のうち、基板上に堆積しなかったものや、モノシラン、塩化水素等が含まれ得る。排出ガスは、除害装置２０において燃焼されて無害化される。

副生成物は、排出管１３及び接続部３０の一部で析出し得る。副生成物は、上述した排出ガスに含まれる成分が重合して固形物あるいは液状になったものであると考えられる。副生成物は、排出管１３のうち、配管１３４付近で析出し易い。反応室１２の近くに位置する配管１３１乃至１３３では、排出ガスの温度が十分に高いため、重合物が析出しにくいと考えられる。また、反応室１２から遠くに位置する接続部では、排出ガス中における副生成物の原料となる成分の量が少ないため、副生成物が生成しにくいと考えられる。

副生成物は、環状のクロロシラン類を含んでいると考えられる。副生成物が環状のクロロシラン類を含んでいることは、以下の方法により推定することができる。

先ず、エピタキシャル成長装置１の排出管１３を解体して、副生成物が付着した配管を取り出す。例えば、図１に示す配管１３４のように、排出ガスの流れ方向に沿って圧力調整バルブＰＣＶの下流に位置し、湾曲している配管を取り出す。次いで、取り出した配管の両端を閉栓する。なお、この作業は、窒素（Ｎ₂）ガスなどの不活性雰囲気下で行う。

次いで、取り出した配管を、窒素ガスなどの不活性ガスでパージされたグローブボックス内に移動させる。次いで、配管から副生成物を採取し、核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光分析、及び質量（ＭＳ）分析に用いるための分析試料を、それぞれ準備する。グローブボックス内の雰囲気としては、アルゴン雰囲気下、水分濃度を１ｐｐｍ以下とし、酸素濃度を１０ｐｐｍ以下とすることが好ましい。グローブボックスとしては、例えば、ＶＡＣ社製ＶＡＣ１０１９６５ＯＭＮＩ−ＬＡＢ ＳＴＣＨ−Ａを用いる。各分析試料を、それぞれの分析装置へと運ぶ際には、樹脂製容器などに入れた後、この樹脂製容器を密閉容器に入れた状態で、グローブボックス内から、各分析装置へと移動させる。以下、各分析試料の準備に際しては、分析試料と酸素及び水とが接触しないように注意する。分析装置に分析試料を設置する際など、やむを得ず各分析試料を空気中に曝すときには、手早く行うようにする。

次に、副生成物について、核磁気共鳴（ＮＭＲ）法による分析を行う。分析試料としては、例えば、０．２ｇの副生成物と、２ｍＬの脱水重トルエン（関東化学製：製品番号２１７４４−１Ａ）とを混合し、この混合物を４時間にわたって静置したものを用いる。次いで、この混合物を株式会社ハルナ製Ｊ．ＹＯＵＮＧバルブ付き試料管（Ｓ−５−６００−ＪＹ−８）に分取する。次いでこのＮＭＲ試料管をＮＭＲ分光分析装置内にセットし、²⁹Ｓｉ ＮＭＲスペクトルを測定する。ＮＭＲ分光分析装置としては、例えば、日本電子株式会社製ＪＮＭ−ＥＣＡ８００を用いることができる。²⁹Ｓｉ ＮＭＲスペクトルの測定に際しては、例えば、積算回数を３５００回とし、測定範囲を−５００ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ以下とする。

次に、副生成物について、質量（ＭＳ）分析による分析を行い、質量スペクトルを得る。分析試料としては、例えば、副生成物を、脱気及び脱水処理を施したトルエンに溶解させたものを用いる。この溶解液における副生成物の濃度は、５質量％とし、水分は０．６ｐｐｍ以下とする。トルエンの脱気及び脱水処理に際しては、例えば、ＶＡＣ社製の精製装置ＶＡＣ ＳＯＬＶＥＮＴ ＰＵＲＩＦＩＥＲ １０３９９１を用いる。質量分析装置としては、例えば、ブルカー・ダルトニクス社製 solariX 9.4Tを用いる。イオン化法としては、ＡＰＣＩ(Atmospheric Pressure Chemical Ionization)法を用いる。質量スペクトルの測定に際しては、例えば、積算回数を３００回とし、測定範囲を１００ｍ／ｚ以上２０００ｍ／ｚ以下とする。

これらの分析結果から、以下の要件（１）及び（２）が同時に達成されるとき、副生成物は、環状構造を有するクロロシラン類を含んでいると推定することができる。

要件（１）：²⁹Ｓｉ ＮＭＲスペクトルにおいて、相対強度が最も大きいシグナルが、−０．４ｐｐｍの位置に現れる。

要件（１）を満たす²⁹Ｓｉ ＮＭＲスペクトルについて、図２を参照しながら説明する。図２は、副生成物に係る²⁹Ｓｉ ＮＭＲスペクトルの一例を示すグラフである。図２において、横軸は化学シフト（ｐｐｍ）を示し、縦軸は相対強度を示す。図２に示す²⁹Ｓｉ ＮＭＲスペクトルには、−０．４ｐｐｍの位置に、相対強度が最も大きいシグナルが検出されている。また、−８０ｐｐｍ以上−４０ｐｐｍ以下の範囲内に、シグナルが検出されていない。非特許文献１に記載のデータから、−０．４ｐｐｍの位置に現れるシグナルは、ＳｉＣｌ₃ユニット若しくはＳｉＣｌ₂ユニットに帰属すると推定される。

要件（２）：質量スペクトルにおいて、（ＳｉＣｌ₂）_nに帰属するシグナルが、質量電荷比が０ｍ／ｚから１５００ｍ／ｚ程度の範囲まで検出される。

要件（２）を満たす質量スペクトルについて、図３を参照しながら説明する。図３は、副生成物に係る質量スペクトルの一例を示すグラフである。図３において、横軸は質量電荷比（ｍ／ｚ）を示し、縦軸は相対強度（％）を示す。図３において、右上に示す部分は、質量スペクトルの高質量電荷比の部分を、縦軸方向に拡大して示す拡大図である。図３に示す質量スペクトルにおいて、（ＳｉＣｌ₂）_nに帰属するシグナルが、３９１ｍ／ｚ以上１５４５ｍ／ｚ以下の範囲内に検出されている。

すなわち、（１）の要件から、副生成物は、分子骨格がＳｉＣｌ₂ユニット及びＳｉＣｌ₃ユニットにより構成された物質を主成分として含んでいると考えられる。また、（２）の要件から、副生成物は、ケイ素と塩素との質量比が、１：２の物質を含むことが考えられる。このような物質の組成式は、（ＳｉＣｌ₂）_nと考えられ、ｎは３以上１５以下であると考えられる。（ＳｉＣｌ₂）_nは、例えば、Ｓｉ₆Ｃｌ₁₂、Ｓｉ₁₄Ｃｌ₂₈、及びＳｉ₁₅Ｃｌ₃₀で表される。このような質量比を有する化合物としては、Ｓｉ＝Ｓｉ結合を有するものと、環状構造を有するものとが考えられる。しかしながら、Ｓｉ＝Ｓｉ結合は、非常に不安定な結合であり、室温で直ちに分解することから、この質量比を有する物質は、Ｓｉ＝Ｓｉ結合を有するものではないと考えられる。したがって、この質量比を有する物質は、環状構造を有すると考えられる。

環状構造のクロロシラン類は、以下に示す構造式（ａ）乃至（ｄ）の何れかで表されると考えられる。

副生成物は、上記構造式（ａ）乃至（ｄ）で表される環状構造を有するクロロシラン類の混合物であると考えられる。上記構造式に示す環状構造のクロロシラン類は、熱力学的に安定である。しかしながら、上記環状構造を有するクロロシラン類は、Ｓｉ−Ｓｉ結合及びＳｉ−Ｃｌ結合を有している。これらの結合は、水及び酸素に対して高い反応性を示す。したがって、環状構造を有するクロロシラン類は、大気雰囲気下においては、速やかに、水や酸素と反応すると考えられる。このようなクロロシラン類は、水及び酸素と更に反応して、爆発性を有する物質を生じると考えられる。

環状構造を有さないクロロシラン類は、例えば、鎖状のクロロシラン類であると考えられる。

爆発性を有する物質は、例えば、シリルエーテル類、シロキサン類、シラノール類又はこれらの混合物であると考えられる。

副生成物は、環状構造を有するクロロシラン類の他に、シロキサン類、鎖状のクロロシラン類及びシリカなどを含み得る。シロキサン類は、Ｓｉ−Ｏ結合又はＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む。

副生成物がシロキサン類を含むことは、フーリエ変換赤外（ＦＴ−ＩＲ）分光分析により確認することができる。すなわち、副生成物の赤外分光スペクトルにおいて、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉに帰属するピークが検出された場合、副生成物はシロキサン類を含んでいると推定することができる。赤外分光スペクトルにおいて、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉに帰属するピークは、例えば、９００ｃｍ^-1以上１７００ｃｍ^-1以下の範囲内に検出され、他の例によると、９００ｃｍ^-1以上１３００ｃｍ^-1以下の範囲内に検出される。

具体的には、先ず、上述したのと同様の方法で、副生成物を採取する。次いで、この副生成物について、１回反射型ＡＴＲ（Attenuated Total Reflection）法により赤外分光スペクトルを得る。赤外分光分析に際しては、窒素置換されたグローブボックス内に赤外分光分析装置を設置して行う。赤外分光分析装置としては、例えば、Ｂｒｕｋｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ社製のＡＬＰＨＡを用いる。ＡＴＲ結晶としては、ゲルマニウム（Ｇｅ）を用いる。分析条件としては、例えば、入射角は４５°とし、積算回数は５１２回とし、測定範囲は５００ｃｍ^-1以上４０００ｃｍ^-1以下とし、分解能は４ｃｍ^-1とする。

図４は、副生成物に係る赤外分光スペクトルの一例を示すグラフである。図４において、横軸は波数（ｃｍ^-1）を示し、縦軸は吸光度を示す。図４に示す赤外分光スペクトルにおいて、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ伸縮に帰属するピークが、９００ｃｍ^-1以上１７００ｃｍ^-1以下の範囲内に検出されている。

環状構造を有するクロロシラン類を含む副生成物と、塩基性の処理液とを接触させると、爆発性を有する物質を生じることなく、副生成物を分解することができる。これは、環状構造を有するクロロシラン類と塩基性の処理液とを反応させることにより、環状構造を有するクロロシラン類におけるＳｉ−Ｓｉ結合及びＳｉ−Ｃｌ結合が切断されるためである。したがって、この反応後の処理液には、爆発性や燃焼性を有する物質がほぼ含まれない。また、この反応処理の際には、塩化水素（ＨＣｌ）が生じ得る。そのため、この反応処理の際には、処理液のｐＨが低くなり易い。塩基性の処理液を用いることにより、この塩化水素を中和することができるため、処理液のｐＨが低下するのを抑制することができる。それゆえ、塩基性の処理液を用いると、反応後の処理液を、安全に処分することができる。

これに対して、環状構造を有するクロロシラン類を含む副生成物と、中性の水溶液とを反応させた場合、爆発性又は燃焼性を有する物質が生じ得る。これは、副生成物と中性の水溶液とを反応させた場合、副生成物の表面のみが加水分解され、その内部に存在するクロロシラン類が分解されないためと考えられる。あるいは、副生成物と水とを反応させると、加水分解により、副生成物中のＳｉ−Ｃｌ結合は切断され得るが、Ｓｉ−Ｓｉ結合、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合、及びＳｉ−ＯＨ結合の少なくとも一つを有する生成物が生成されるためと考えられる。また、中性又は酸性の水溶液を用いた場合、塩化水素を中和できないため、反応処理後の処理液のｐＨが非常に低くなり、腐食性を有し得る。以上のことから、中性又は酸性の水溶液を用いると、塩基性の水溶液を用いる方法と比較して、副生成物の無害化を安全性が高い状態で行うことができにくい。

なお、この処理方法は、２段階に分けて行ってもよい。すなわち、先ず、環状構造を有するクロロシラン類を含む副生成物と水とを反応させる前処理を行い、混合液を得る。次いで、この混合液に、無機塩基又は有機塩基の少なくとも一方を混合する。この方法によっても、副生成物を無害化することができる。

環状構造を有するクロロシラン類を含んだ副生成物と処理液とを反応させるためには、副生成物を不活性雰囲気下で採取することが好ましく、また、副生成物を反応直前まで不活性雰囲気下に維持するために、不活性雰囲気下で副生成物と処理液とを反応させることが好ましい。副生成物を不活性雰囲気下で管理することにより、副生成物の塊の内部だけではなく、表面において水や酸素と反応することを防ぐことが可能である。不活性ガスは、例えば、窒素ガス、アルゴンガス又はこれらの混合ガスである。不活性雰囲気下において、露点−５０℃以下であり、酸素の濃度は１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。

なお、副生成物と処理液とを反応させると、水素（Ｈ₂）ガスが発生し得る。したがって、この処理は、ガス排気装置を備えた設備内で行うことが好ましい。また、副生成物と処理液との混合物を、超音波洗浄機を用いた超音波処理に供することが好ましい。すなわち、副生成物及び処理液を超音波により振動させることにより、撹拌棒等を用いずに、処理液中への副生成物の分散性を高めることができる。超音波の周波は、２０ｋＨｚ以上とすることが好ましい。

ここで、副生成物は、配管上に高粘度の液状物質として堆積し得る。したがって、副生成物の堆積物においては、その表面に存在する環状構造を有するクロロシラン類から、水や酸素と反応して、環状構造を有さないものへと分解していると考えられる。その一方で、副生成物の堆積物の内部に存在する環状構造を有するクロロシラン類は、水や酸素に接触しにくいため、大気雰囲気下においても、その環状構造を維持していると考えられる。したがって、塩基性の処理液を用いた副生成物の処理は、大気雰囲気下においても有効である。

次に、この処理方法に利用可能な処理液について説明する。

処理液は、無機塩基又は有機塩基の少なくとも一方を含む塩基性の水溶液である。処理液において、無機塩基及び有機塩基の濃度は、例えば、０．０１質量％以上３０質量％以下とし、好ましくは、０．１質量％以上１０質量％以下とする。

無機塩基としては、例えば、金属水酸化物、アルカリ金属、炭酸塩、炭酸水素塩、及び金属酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種類を用いる。

金属水酸化物は、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化銅、水酸化鉄、水酸化亜鉛、水酸化アルミニウム又はこれらの混合物である。

アルカリ金属は、例えば、カリウムの単体金属、リチウムの単体金属、ナトリウムの単体金属、又はこれらの混合物である。

炭酸塩は、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム又はこれらの混合物である。

炭酸水素塩は、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素カルシウム又はこれらの混合物である。

金属酸化物は、例えば、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム又はこれらの混合物である。

無機塩基は、例えば、アルカリ金属元素の水酸化物、アルカリ金属元素の炭酸塩、アルカリ金属元素の炭酸水素塩、アルカリ土類金属元素の水酸化物、アルカリ土類金属元素の炭酸塩、及び水酸化アンモニウム（ＮＨ₄ＯＨ）からなる群より選ばれる少なくとも１種類を含む。

また、無機塩基は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）、水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)₂）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）、及び水酸化アンモニウム（ＮＨ₄ＯＨ）からなる群より選ばれる少なくとも１種類であることが好ましい。このような無機塩基は、毒性が低いため、このような無機塩基を用いると、より安全に副生成物を処理する事ができる。

また、無機塩基は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）、及び水酸化アンモニウム（ＮＨ₄ＯＨ）からなる群より選ばれる少なくとも１種類であることがより好ましい。このような無機塩基を用いると、反応が穏やかに進行するため、より安全に処理することが可能である。

有機塩基としては、例えば、水酸化アルキルアンモニウム類、有機金属化合物、金属アルコキシド、アミン、及び複素環式アミンからなる群より選ばれる少なくとも１種類を用いる。

水酸化アルキルアンモニウム類は、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化コリン、又はこれらの混合物である。

有機金属化合物は、例えば、有機リチウム、有機マグネシウム、又はこれらの混合物である。有機リチウムは、例えば、ブチルリチウム、メチルリチウム、又はこれらの混合物である。有機マグネシウムは、例えば、ブチルマグネシウム、メチルマグネシウム、又はこれらの混合物である。

金属アルコキシドは、例えば、ナトリウムエトキシド、ナトリウムブトキシド、カリウムエトキシド、カリウムブトキシド、ナトリウムフェノキシド、リチウムフェノキシド、ナトリウムエトキシド、又はこれらの混合物である。

アミンは、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、ジエチルアミン、アニリン又はこれらの混合物である。

複素環式アミンは、ピリジン、ピロリジン、イミダゾール、ピペリジン又はこれらの混合物である。

有機塩基は、好ましくは、ナトリウムフェノキシド（Ｃ₆Ｈ₅ＯＮａ）、２−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド（水酸化コリン）、及びテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）からなる群より選ばれる少なくとも１種類である。

処理液の溶媒としては、水を用いる。水は、純水、イオン交換水、精製水、若しくは水道水を用いてもよく、又はこれらの混合物を用いてもよい。

処理液のｐＨは、処理前後において８以上１４以下であることが好ましい。また、処理前の処理液のｐＨは、９以上１４以下であることが好ましく、１０以上１４以下であることがより好ましい。

処理液は、無機塩基及び有機塩基の他に、界面活性剤やｐＨ緩衝剤などの任意成分を含んでいてもよい。

界面活性剤は、処理液中での副生成物の分散性を高め、処理速度を向上させる。処理液における界面活性剤の濃度は、例えば、０．０１質量％以上１０質量％以下とし、好ましくは、０．１質量％以上１質量％以下とする。

界面活性剤は、例えば、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、及び非イオン性界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも１種類を含む。

アニオン性界面活性剤は、例えば、ラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、１−ヘキサンスルホン酸ナトリウム、ラウリルリン酸又はこれらの混合物である。

カチオン性界面活性剤は、例えば、塩化テトラメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウム、塩化オクチルトリメチルアンモニウム、モノメチルアミン塩酸塩、塩化ブチルピリジニウム又はこれらの混合物である。

両性界面活性剤は、例えば、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、コカミドプロミルベタイン、ラウロイルグルタミン酸ナトリウム、ラウリルジメチルアミンＮ−オキシド又はこれらの混合物である。

非イオン性界面活性剤は、例えば、ラウリン酸グリセリン、ペンタエチレングリコールオノドデシルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ラウリン酸ジエタノールアミド、オクチルグルコシド、セタノール又はこれらの混合物である。

界面活性剤は、塩化ベンザルコニウム及びラウリン酸ナトリウムの少なくとも一方を含むことが好ましく、塩化ベンザルコニウムを用いることがより好ましい。

ｐＨ緩衝剤は、副生成物の処理中に、処理液のｐＨを一定に保つ役割を果たす。ｐＨ緩衝剤を用いることにより、副生成物分解処理後の溶液のｐＨが、過剰に高くなること若しくは過剰に低くなることを抑制することができる。したがって、ｐＨ緩衝剤を用いると、より安全に副生成物を無害化することができる。

処理液におけるｐＨ緩衝剤の濃度は、例えば、０．０１質量％以上３０質量％以下とし、好ましくは、０．１質量％以上１０質量％以下とする。

ｐＨ緩衝剤としては、弱酸とその共役塩基との混合物や、弱塩基とその共役酸との混合物を用いることができる。ｐＨ緩衝剤としては、例えば、酢酸（ＣＨ₃ＣＯＯＨ）と酢酸ナトリウム（ＣＨ₃ＣＯＯＮａ）との混合物、クエン酸とクエン酸ナトリウムとの混合物、又はトリスヒドロキシメチルアミノメタン（ＴＨＡＭ）とエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）との混合物を含む。

以上説明した実施形態に係る処理液は、塩基性である。したがって、実施形態に係る処理液を用いると、ケイ素及び塩素を含むガスを用いて、基材上にケイ素含有物を堆積させる方法により生じる副生成物を、安全に無害化することができる。

ここでは、エピタキシャル成長法を例に挙げて説明したが、上述した処理方法及び処理液は、エピタキシャル成長法以外の化学気相蒸着（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）法で生じた副生成物にも適用することができる。また、この処理方法及び処理液は、ＣＶＤ法以外のケイ素及び塩素を含むガスを用いて、ケイ素含有物を合成する方法により生じた副生成物にも適用することができる。このような方法としては、例えば、トリクロロシランを含む水素ガスによる還元を用いた多結晶シリコンの製造が挙げられる。

また、ここでは、環状構造を有するクロロシラン類を含む副生成物を例に挙げて説明したが、副生成物は、塩素以外のハロゲン元素を含む環状構造を有するハロシラン類を含み得る。

すなわち、フッ素（Ｆ）、臭素（Ｂｒ）、及びヨウ素（Ｉ）は、塩素（Ｃｌ）と同様に、１７族に属するハロゲン元素である。同族の元素は、類似した性質を有することが、一般的に知られている。したがって、塩素以外のハロゲン元素も、塩素と同様に、ケイ素と反応して環状構造を有するハロシラン類を生成し得る。環状構造を有するハロシラン類は、Ｓｉ−Ｃｌ結合、Ｓｉ−Ｂｒ結合、Ｓｉ−Ｆ結合及びＳｉ−Ｉ結合からなる群より選ばれる少なくとも１つの結合と、Ｓｉ−Ｓｉ結合とを含み得る。また、副生成物に含まれ得る環状構造を有するハロシラン類は、ＳｉＸ_y基及びＸ_y基の少なくとも一方を含み得る。ここで、yは１以上３以下であり、ＸはＣｌ、Ｆ、Ｂｒ及びＩからなる群より選ばれる少なくとも１種である。

環状構造を有するハロシラン類は、例えば、ケイ素及びハロゲンを含むガスを用いて、基材上にケイ素含有物を堆積させる方法により生じる副生成物に含まれ得る。環状構造を有するハロシラン類を含む副生成物の生成法について、以下に、図１を参照しながら説明したエピタキシャル成長法を例に挙げて説明する。

図１に示すエピタキシャル成長装置１において、反応室１２に導入される原料ガスには、塩素以外のハロゲン元素も含まれ得る。すなわち、原料ガスは、水素ガスと、ケイ素及び塩素以外のハロゲン元素を含む化合物との混合ガスであり得る。ケイ素及び塩素以外のハロゲン元素を含む化合物は、例えば、ケイ素及び臭素を含む化合物である。ケイ素及び臭素を含む化合物は、例えば、ジブロモシラン（ＳｉＨ₂Ｂｒ₂）、トリブロモシラン（ＳｉＨＢｒ₃）、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ₄）又はこれらの混合物である。なお、この混合ガスは、モノシラン（ＳｉＨ₄）、及び臭化水素（ＨＢｒ）の少なくとも一方を含んでいてもよい。

このようにケイ素及び塩素以外のハロゲン元素を含む化合物を含む原料ガスを用いた場合、ケイ素及び塩素を含む化合物を含む原料ガスを用いた場合と同様に、基板上にケイ素含有膜を形成することができる。また、エピタキシャル成長装置１の排出管１３及び接続部３０で析出し得る副生成物には、環状構造を有し、塩素以外のハロゲンを含むハロシラン類、例えば、環状構造を有するブロモシラン類が含まれ得る。

また、上記混合ガスは、塩素以外のハロゲン元素を含む化合物及び塩素以外のハロゲンガスの少なくとも一方と、ケイ素及び塩素を含む化合物と、水素ガスとの混合ガスであってもよい。塩素以外のハロゲン元素を含む化合物は、ケイ素を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。また、上記混合ガスは、塩素を含む化合物及び塩素ガスの少なくとも一方と、ケイ素及び塩素以外のハロゲン元素を含む化合物と、水素ガスとの混合ガスであってもよい。塩素を含む化合物は、ケイ素を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。

このように塩素元素と、塩素以外のハロゲン元素とを含む原料ガスを用いた場合、析出し得る副生成物には、環状構造を有するクロロシラン類、環状構造を有し、塩素以外のハロゲンを含むハロシラン類、及び、環状構造を有し塩素及び塩素以外のハロゲン元素を含むハロシラン類からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物が含まれ得る。

なお、反応室１２内には、塩素以外のハロゲン元素が不可避的に導入され得る。すなわち、反応室１２に設置される基板は、シリコン基板の表面上に、塩素以外のハロゲン元素を含む膜が形成されたものであり得る。このような基板を用いた場合、シリコン基板の表面上に形成された膜に含まれるハロゲン元素と、原料ガスに含まれるケイ素とが反応して、ハロシラン類が生成し得る。このハロシラン類は、反応室１２内でガス化して、排出ガスとともに排出管１３へと排出される。そして、排出管１３や接続部３０において、ハロシラン類同士が重合、あるいは、ハロシラン類と排出ガスに含まれる他の成分とが重合することにより、副生成物が生成され得る。この副生成物は、環状構造を有するクロロシラン類、環状構造を有し、塩素以外のハロゲンを含むハロシラン類、及び、環状構造を有し塩素及び塩素以外のハロゲン元素を含むハロシラン類からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含み得る。

あるいは、反応室１２内に設置される基板の表面には、塩素以外のハロゲン元素が残留していることがある。例えば、シリコン基板などの基板の洗浄に、フッ化水素酸（ＨＦ）が用いられることがある。また、基板は、ハロゲン元素を含むガスにより、エッチングなどの表面処理が施されることがある。このような場合、基板の表面に、フッ化水素酸などの塩素以外のハロゲン元素を含む化合物が残留し得る。このようにして反応室１２内に不可避的に導入されたハロゲン元素と、ケイ素とが反応することにより、上述したハロシラン類が生成され、その結果、環状構造を有するハロシラン類を含む副生成物が生成され得る。

このようにして生成され得る塩素以外のハロゲンを含むハロシラン類、及び、環状構造を有し塩素及び塩素以外のハロゲン元素を含むハロシラン類は、上述した環状構造を有するクロロシラン類と同様の性質を有すると類推される。したがって、環状構造を有するハロシラン類は、上述した環状構造を有するクロロシラン類と同様な無害化処理が施されることが好ましい。実施形態に係る処理液と、これらの環状構造を有するハロシラン類とを接触させることにより、これらの環状構造を有するハロシラン類を安全に無害化することができると考えられる。

環状構造を有するハロシラン類は、以下に示す構造式（ｅ）乃至（ｈ）の何れかで表されると考えられる。構造式（ｅ）乃至（ｈ）において、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素である。以下に示す環状構造を有するハロシラン類の構造は、上述した核磁気共鳴（ＭＮＲ）分光分析、及び質量（ＭＳ）分析などを用いて副生成物を分析することにより推定できる。

なお、副生成物は、環状構造を有するハロシラン類の他に、シロキサン類、鎖状のハロシラン類及びシリカなどを含み得る。

ここで、環状構造を有するハロシラン類は、下記構造式（１）乃至（２１）で示すように、４員環構造、５員環構造、構造式（ｅ）乃至（ｈ）以外の６員環構造、７員環構造、８員環構造、多員環構造などを有し得る。下記構造式（１）乃至（２１）において、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素である。なお、下記構造式（１−１）乃至（２１−１）は、それぞれ、構造式（１）乃至（２１）における元素Ｘが塩素であるクロロシラン類を示す。

副生成物に含まれる環状構造を有するハロシラン類は、上記構造式（１）乃至（２１）に示すように、ケイ素のみからなるケイ素環を有する単素環式化合物であり得る。また、上記構造式（１）乃至（２１）に示すように、炭素を含まない無機環式化合物であり得る。副生成物は、ケイ素及び酸素からなる複素環式化合物を含んでいてもよい。

また、副生成物に含まれ得る鎖状構造を有するハロシラン類は、例えば、下記構造式（２２）及び（２３）で表される。下記構造式（２２）において、Ｎは、例えば、０以上１５以下の正の整数である。下記構造式（２２）及び（２３）において、Ｘは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素である。なお、下記構造式（２２−１）及び（２３−１）は、それぞれ、構造式（２２）及び（２３）における元素Ｘが塩素であるクロロシラン類を示す。

鎖状構造を有するハロシラン類は、上記構造式（２２）に示すように、分枝がない直鎖化合物であり得る。また、鎖状構造を有するハロシラン類は、構造式（２３）に示すように、分枝を有する鎖式化合物であり得る。副生成物が鎖状構造を有するハロシラン類を含んでいることは、質量分析により推定することができる。

ケイ素及びハロゲンを含むガスを用いて、基材上にケイ素含有物を堆積させる方法により生じる副生成物は、ハロシラン類として、環状構造を有するもののみを含んでいてもよく、鎖状構造を有するもののみを含んでいてもよく、環状構造を有するものと鎖状構造を有するものとの双方を含んでいてもよい。

実施形態に係る処理液は、シロキサン結合及びシラノール基の少なくとも一方を有する化合物を含む物質を処理するための処理液として用いることができる。シロキサン結合及びシラノール基の少なくとも一方を有する化合物を含む物質としては、環状構造又は鎖状構造を有するハロシラン類の加水分解生成物を挙げることができる。すなわち、ケイ素及びハロゲンを含むガスを用いて、基材上にケイ素含有物を堆積させる方法により生じる副生成物は、加水分解生成物を含み得る。

副生成物に含まれ得る加水分解生成物は、環状構造又は鎖状構造を有するハロシラン類を含む副生成物に、水又は大気を接触させることにより得られる。加水分解生成物は、固体状であり得る。加水分解生成物は、塊状であってもよく、微粒子上であってもよい。

加水分解生成物は、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ、Ｏ−Ｓｉ−Ｏ）及びシラノール基（−Ｓｉ−ＯＨ）の少なくとも一方を有する化合物を含み得る。また、加水分解生成物は、ヒドラシラノール基（−Ｓｉ(Ｈ)ＯＨ）を含み得る。加水分解生成物が、シロキサン結合及びシラノール基の少なくとも一方を有することは、以下に説明する核磁気共鳴分光分析により推定することができる。

先ず、上述したのと同様の方法で、副生成物を採取する。大気雰囲気下のドラフトチャンバ内で、副生成物を含むシャーレ内に純水を添加して、副生成物と純水との混合物を得る。純水の量は、例えば、５０ｍｇの副生成物に対して１ｍＬとする。なお、純水とは、比抵抗が１８．２ＭΩ・ｃｍ以上の水である。混合物をフッ素樹脂製のスパチュラなどで撹拌した後、シャーレにふたをして、混合物を１時間以上静置する。その後、シャーレのふたを外し、常温下、２４時間以上にわたって混合物を静置して、混合物から水を揮発させる。このようにして得られた固形物を、フッ素樹脂製のスパチュラなどを用いて粉砕して粉末を得る。この粉末を、真空ポンプで５Ｐａ以下の減圧下で２時間以上にわたって乾燥させて、測定試料を得る。

次に、この測定試料を日本電子株式会社製３．２ｍｍジルコニア試料管（708239971）に分取する。このＮＭＲ試料管をＮＭＲ分光分析装置内にセットし、²⁹Ｓｉ ＮＭＲスペクトルを測定する。ＮＭＲ分光分析装置としては、例えば、日本電子株式会社製ＪＮＭ−ＥＣＡ８００を用いることができる。²⁹Ｓｉ ＮＭＲスペクトルの測定に際しては、例えば、積算回数を４０９６回とし、測定範囲を−２５０ｐｐｍ以上２５０ｐｐｍ以下とする。

このようにして得られた加水分解生成物に係る²⁹Ｓｉ ＮＭＲスペクトルにおいて、−１２０ｐｐｍ以上１０ｐｐｍ以下の範囲内に現れるピークは、シロキサン結合及びシラノール基の少なくとも一方に由来すると考えられる。したがって、この範囲内にピークを有する場合、加水分解生成物は、シロキサン結合及びシラノール基の少なくとも一方を有すると推定することができる。

図５は、副生成物の加水分解生成物に係る²⁹Ｓｉ ＮＭＲスペクトルの一例を示すグラフである。図５において、横軸は化学シフト（ｐｐｍ）を示し、縦軸は相対強度を示す。図５に示す²⁹Ｓｉ ＮＭＲスペクトルには、−７０ｐｐｍの位置に、相対強度が最も大きいピークが検出されている。

更に、このようにして得られた核磁気共鳴分光分析の分析結果と、元素分析の結果とを組み合わせることにより、加水分解生成物の構造式を推定することができる。

元素分析に際しては、副生成物に含まれる炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、窒素（Ｎ）、ハロゲン元素、及び硫黄（Ｓ）の定量分析を行う。ハロゲン元素は、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、及び臭素（Ｂｒ）である。炭素、水素、及び窒素の分析に際しては、例えば、ジェイ・サイエンス・ラボ社製のＪＭ−１１を用いる。ハロゲン及び硫黄の分析に際しては、例えば、ヤナコ社製のＹＨＳ−１１を用いる。

加水分解生成物について得られた元素分析結果において、水素の存在比が１質量％以上１０質量％以下であり、ハロゲン元素の存在比が２０質量％以下である場合、加水分解により、副生成物中のハロゲン量が減少し、水素量が増加したと言える。水素の存在比は１質量％以上４質量％以下であってもよく、ハロゲン元素の存在比は１．５質量％以下であってもよい。また、上述した²⁹Ｓｉ ＮＭＲスペクトルの結果から、増加した水素は、Ｓｉ−ＯＨ結合に由来すると考えられる。したがって、副生成物の加水分解により、副生成物中のハロゲンが、ヒドロキシル基に置換されると考えられる。更に、水素の存在比が上記の範囲内であることから、ケイ素、酸素、及び水素のみからなる加水分解生成物の構造式は、下記（２４）乃至（２９）であると推定される。

上記構造式（２４）乃至（２９）で表される化合物は、シロキサン結合及びシラノール基の双方を有している。また、上記構造式（２４）乃至（２９）で表される化合物は、シラノール基を２つ以上有しているポリシラノールである。

構造式（２４）の化合物において、水素の存在比は２．９６１質量％である。構造式（２５）の化合物において、水素の存在比は３．８２質量％であり、酸素の存在比は６０．６７質量％であり、ケイ素の存在比は３５．５０質量％である。構造式（２６）の化合物において、水素の存在比は２．８８質量％であり、酸素の存在比は５７．０６質量％であり、ケイ素の存在比は４０．０７質量％である。構造式（２７）の化合物において、水素の存在比は１．６５質量％であり、酸素の存在比は５２．３８質量％であり、ケイ素の存在比は４５．９７質量％である。構造式（２８）の化合物において、水素の存在比は２．６３質量％であり、酸素の存在比は４８．６１質量％であり、ケイ素の存在比は４８．７６質量％である。構造式（２９）において、水素の存在比は２．６３質量％であり、酸素の存在比は４８．６１質量％であり、ケイ素の存在比は４８．７６質量％である。

副生成物の加水分解生成物に含まれるシロキサン結合やＳｉ−Ｓｉ結合は、爆発性又は燃焼性の原因となり得る。特に、上記構造式（２６）乃至（２９）に含まれる環状のシロキサン結合や、構造式（２８）及び（２９）に含まれる環状のケイ素環は、結合が切断される際に、大きなエネルギーを放出し得る。そのため、これらの環を含む化合物は、燃焼性を示すと考えられる。

このような副生成物の加水分解生成物と、実施形態に係る塩基性の処理液とを接触させると、シロキサン結合及びＳｉ−Ｓｉ結合を切断することができるため、副生成物の加水分解生成物を安全に無害化することができる。

以上説明した実施形態に係る処理液は、塩基性である。したがって、実施形態に係る処理液を用いると、環状構造を有するハロシラン類を含む副生成物を、安全に無害化することができる。

以下、実施例について説明する。

＜実施例１＞
先ず、原料ガスをエピタキシャル成長装置に導入して、８００℃の温度でシリコン基板と反応させて、シリコン基板上に単結晶シリコン膜を形成した。原料ガスとしては、水素ガスに、ジクロロシランと塩化水素とを混合した混合ガスを用いた。混合ガスにおける水素の濃度は、９５体積％以上であった。

次に、窒素雰囲気下でエピタキシャル成長装置の配管を分解して、副生成物を採取した。副生成物は、白色のクリーム状液体であった。次いで、採取した副生成物を、上述した方法で分析したところ、上記構造式（ａ）乃至（ｄ）、（１―１）、（２−１）、（１２−１）、及び（１４−１）の何れかに該当すると思われる環状構造を有するクロロシラン類を含んでいることが確認された。

次に、アルゴン置換されたグローブボックス内で、５０ｍｇの副生成物をシャーレに量り取った。次いで、このシャーレを気密容器に入れ、大気雰囲気下のドラフトチャンバーへと移動させた。ドラフトチャンバーの温度は２６．４℃であり、湿度は５５％であった。

次に、処理液を調製した。処理液としては、水に、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）を溶解させたものを用いた。処理液において、炭酸水素ナトリウムの濃度は、１０質量％であった。以下、この処理液を処理液ＴＳ１という。

次に、気密容器からシャーレを取り出し、このシャーレ内に１．０ｍＬの処理液ＴＳ１を添加して、副生成物と処理液ＴＳ１とを反応させた。その結果、副生成物からの細かい発泡が確認された。この処理は、温度計を用いて、処理液中の温度を測定しながら行った。

＜実施例２＞
処理液ＴＳ１の代わりに、処理液ＴＳ２を用いたこと以外は、実施例１に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。処理液ＴＳ２としては、炭酸水素ナトリウムとｐＨ緩衝剤とを混合した水溶液を用いた。ｐＨ緩衝剤としては、酢酸ナトリウム（ＣＨ₃ＣＯＯＮａ）と酢酸（ＣＨ₃ＣＯＯＨ）との混合物を用いた。処理液ＴＳ２において、炭酸水素ナトリウムの濃度は、１０質量％であり、酢酸ナトリウムの濃度は、１質量％であり、酢酸の濃度は、１質量％であった。

＜実施例３＞
処理液ＴＳ１の代わりに、処理液ＴＳ３を用いたこと以外は、実施例１に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。その結果、副生成物からの激しい発泡が確認された。処理液ＴＳ３としては、水に、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を溶解させたものを用いた。処理液ＴＳ３において、水酸化ナトリウムの濃度は、１０質量％であった。

＜実施例４＞
処理液ＴＳ１の代わりに、処理液ＴＳ４を用いたこと以外は、実施例１に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。処理液ＴＳ４としては、水に、ナトリウムフェノキシド（Sodium Phenoxide：Ｃ₆Ｈ₅ＯＮａ）を溶解させたものを用いた。処理液ＴＳ４において、ナトリウムフェノキシドの濃度は、１０質量％であった。

＜実施例５＞
処理液ＴＳ１の代わりに、処理液ＴＳ５を用いたこと以外は、実施例１に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。処理液ＴＳ５としては、水に、水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)₂）を分散させたものを用いた。処理液ＴＳ５において、水酸化カルシウムの濃度は、１０質量％であった。

＜実施例６＞
処理液ＴＳ１の代わりに、処理液ＴＳ６を用いたこと以外は、実施例１に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。その結果、副生成物は処理液中に分散した。処理液ＴＳ６としては、水酸化ナトリウムと界面活性剤とを混合した水溶液を用いた。界面活性剤としては、塩化ベンザルコニウムを用いた。処理液ＴＳ６において、水酸化ナトリウムの濃度は、１０質量％であり、塩化ベンザルコニウムの濃度は、１質量％であった。

＜実施例７＞
副生成物を酸素及び水と接触させないように、不活性ガス雰囲気下で取り扱ったこと以外は、実施例１に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。

＜実施例８＞
副生成物を酸素及び水と接触させないように、不活性ガス雰囲気下で取り扱ったこと以外は、実施例６に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。

＜実施例９＞
副生成物を酸素及び水と接触させないように、不活性ガス雰囲気下で取り扱ったこと以外は、実施例２に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。

＜比較例１＞
処理液ＴＳ１の代わりに、水を用いたこと以外は、実施例１に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。

＜比較例２＞
処理液ＴＳ１の代わりに、処理液ＴＳ７を用いたこと以外は、実施例１に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。処理液ＴＳ７としては、水に、過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）を溶解させたものを用いた。処理液ＴＳ７において、過酸化水素の濃度は、１０質量％であった。

＜比較例３＞
シャーレ内に水を添加した後、シャーレの底面をヒータで５０℃となるように加熱したこと以外は、比較例１に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。

＜比較例４＞
シャーレ内に水を添加した後、超音波洗浄機を用いて超音波処理を行ったこと以外は、比較例１に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。超音波処理は、２８ｋＨｚの周波数で行った。

＜比較例５＞
シャーレ内に水を添加した後、シャーレ上の副生成物の塊をスパチュラで粉砕したこと以外は、比較例１に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。

＜比較例６＞
処理液ＴＳ１の代わりに、処理液ＴＳ８を用いたこと以外は、実施例１に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。処理液ＴＳ８としては、水に、塩化ベンザルコニウムを溶解させたものを用いた。その結果、副生成物は処理液中に分散した。

＜実施例１０＞
シャーレ内に処理液ＴＳ１を添加した後、超音波洗浄機を用いて超音波処理を行ったこと以外は、実施例１に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。超音波処理は、２８ｋＨｚの周波数で行った。

＜実施例１１＞
シャーレ内に処理液ＴＳ５を添加した後、超音波洗浄機を用いて超音波処理を行ったこと以外は、実施例５に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。超音波処理は、２８ｋＨｚの周波数で行った。

＜実施例１２＞
処理液ＴＳ１の代わりに、処理液ＴＳ９を用いたこと以外は、実施例１に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。処理液ＴＳ９としては、水に、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を溶解させたものを用いた。処理液ＴＳ９において、ＴＭＡＨの濃度は、２５質量％であった。

＜実施例１３＞
先ず、実施例１に記載したのと同様の方法で、５０ｍｇの副生成物をシャーレ内に量り取った。次いで、このシャーレ内に１．０ｍＬの水を滴下して、１時間静置した。次いで、このシャーレ内に１．０ｍＬの処理液ＴＳ９を滴下した。このようにして、副生成物を処理した。副生成物の元素分析と、水処理後、かつ、処理液ＴＳ９による処理前の副生成物、すなわち、加水分解生成物の元素分析とを後述する方法で行った。

＜実施例１４＞
処理液ＴＳ１の代わりに、処理液ＴＳ１０を用いたこと以外は、実施例１に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。処理液ＴＳ１０としては、水に、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を溶解させたものを用いた。処理液ＴＳ１０において、ＴＭＡＨの濃度は、５質量％であった。

＜実施例１５＞
処理液ＴＳ１の代わりに、処理液ＴＳ１１を用いたこと以外は、実施例１に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。処理液ＴＳ１１としては、水に、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を溶解させたものを用いた。処理液ＴＳ１１において、ＴＭＡＨの濃度は、０．２６質量％であった。この結果、副生成物を処理中の処理液の温度は、上昇しなかった。

＜実施例１６＞
処理液ＴＳ１の代わりに、処理液ＴＳ１２を用いたこと以外は、実施例１に記載したのと同様の方法で副生成物を処理した。処理液ＴＳ１２としては、水に、水酸化コリンを溶解させたものを用いた。処理液ＴＳ１２において、水酸化コリンの濃度は、４質量％であった。

（ｐＨ測定）
副生成物の処理前及び処理後の処理液のｐＨを、ｐＨ試験紙を用いて測定した。この結果を、表１に示す。

（摩擦感度試験及び火炎感度試験）
以下の方法により、副生成物を処理後の処理液に、可燃性固体が含まれているか否かを確認した。

先ず、各試験後の処理液を、排気ブース内で十分に乾燥させた。次いで、シャーレ上に残留した固形物を、ＳＵＳ製の容器に少量分取した。次いで、固形物にＳＵＳ製のスパチュラを押し当てた状態で、シャーレ上で動かした。この際、固形物が発火するか否かを目視で確認した。

また、ＳＵＳ製の容器に分取した固形物に、ポータブル点火装置を用いて火炎を接触させ、発火するか否かを目視で確認した。なお、ポータブル点火装置のガスはブタンガスを用いた。また、火炎の温度はおよそ５００℃であった。

試験結果を、以下の表１にまとめる。

上記表１において、「処理液」という見出しの下方の列であって、「塩／酸」と表記した列には、処理液に含まれる塩又は酸の種類を記載している。また、「濃度（ｍａｓｓ％）」と表記した列には、処理液に含まれる塩又は酸の濃度を記載している。また、「界面活性剤」と表記した列には、処理液に含まれる界面活性剤の種類を記載している。また、「ｐＨ緩衝剤」と表記した列には、処理液に含まれるｐＨ緩衝剤の種類を記載している。また、「ｐＨ」と表記した列には、副生成物を処理前の処理液のｐＨを記載している。

また、上記表１において、「処理中」という見出しの下方の列であって、「最高温度（℃）」と表記した列には、副生成物を処理中の処理液が到達した最も高い温度を記載している。また、「処理後」という見出しの下方の列であって、「ｐＨ」と表記した列には、副生成物を処理後の処理液のｐＨを記載している。また、「処理方法」という見出しの下方の列には、処理方法の特徴を記載している。

また、上記表１において、「評価」という見出しの下方の列であって、「摩擦感度試験」と表記した列には、固形物に摩擦を加えた際に、固形物が発火したか否かを記載している。また、「火炎感度試験」と表記した列には、固形物に火炎を近づけた際に、固形物が発火したか否かを記載している。

上記表１に示すように、実施例１乃至１６の方法によると、処理後の処理液のｐＨは７以上であり、処理後の処理液を乾燥させて得られる固形物に、燃焼性及び爆発性は見られなかった。これに対して、比較例１乃至６に係る処理方法によると、処理後の処理液のｐＨは１以下であった。また、比較例１及び３乃至６に係る処理方法によると、処理後の処理液を乾燥させて得られる固形物には、燃焼性が見られた。

また、表１に示すように、ＮａＯＨを含む処理液ＴＳ３及びＣａ(ＯＨ)₂を含む処理液ＴＳ５を用いるよりも、ＮａＨＣＯ₃を含む処理液ＴＳ１又はＣ₆Ｈ₅ＯＮａを含む処理液ＴＳ４を用いるほうが、処理中の最高温度も低く、処理後のｐＨも中性に近いことから、より安全性が高いといえる。

（元素分析）
実施例で得られた副生成物、及び、実施例１３で得られた副生成物の加水分解生成物について、上述した方法で元素分析を行った。その結果を表２に示す。

上記表２から、副生成物と水とを接触させて加水分解することにより、副生成物中の塩素が減り、水素が増加することが分かる。なお、表２に示すように、加水分解生成物からは微量のフッ素及び塩素が検出された。このフッ素は、不可避的に導入された不純物由来のものであると考えられる。また、塩素は、加水分解生成物の表面に付着した塩化水素由来のものであると考えられる。

＜実施例１７＞
先ず、反応温度を８００℃から１０００℃に変更したこと以外は、実施例１に記載したのと同じ条件で単結晶シリコン膜を形成した。次に、窒素雰囲気下でエピタキシャル成長装置の配管を分解して、副生成物を採取した。副生成物は、薄黄色の油状体であった。採取した副生成物を、上述した方法で分析したところ、上記構造式（ａ）乃至（ｄ）、（１―１）、（２−１）、（１２−１）、及び（１４−１）の何れかに該当すると思われる環状構造を有するクロロシラン類と、上記構造式（２２−１）及び（２３−１）の何れかに該当すると思われる鎖状構造を有するクロロシラン類とを含んでいると推定された。

次に、アルゴン置換されたグローブボックス内で、５０ｍｇの副生成物をシャーレに量り取った。このシャーレを気密容器に入れ、大気雰囲気下のドラフトチャンバーへと移動させた。ドラフトチャンバーの温度は２５．３℃であり、湿度は５０％であった。

次に、気密容器からシャーレを取り出し、このシャーレ内に１．０ｍＬの処理液ＴＳ１を添加して、副生成物と処理液ＴＳ１とを反応させた。その結果、副生成物からの細かい発泡が確認された。この処理は、温度計を用いて、処理液中の温度を測定しながら行った。

また、副生成物の処理前及び処理後の処理液のｐＨを、ｐＨ試験紙を用いて測定した。また、処理後の固形物について、上述したのと同様の方法で摩擦感度試験及び火炎感度試験を行った。この結果を、表３に示す。

上記表３から明らかなように、鎖状構造を有すると考えられるクロロシラン類についても、環状構造を有すると考えられるクロロシラン類と同様に、実施形態に係る処理液を用いて無害化することができた。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、ケイ素及び塩素などのハロゲンを含むガスを用いて、基材上にケイ素含有物を堆積させる方法により生じる副生成物を処理するための処理液が提供される。この処理液は、無機塩基及び有機塩基の少なくとも一方を含み、塩基性である。したがって、この処理液を用いると、ケイ素及び塩素などのハロゲンを含むガスを用いて、基材上にケイ素含有物を堆積させる方法により生じる副生成物に含まれる環状構造及び鎖状構造を有するクロロシラン類などの環状構造及び鎖状構造を有するハロシラン類を安全性の高い方法で処理できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

以下に、当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
ケイ素及び塩素を含むガスを用いて、基板上にケイ素含有物を堆積させる方法により生じる副生成物を処理するための処理液であって、無機塩及び有機塩基の少なくとも一方を含み、塩基性である処理液。
［２］
前記無機塩を含み、前記無機塩は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）、水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)₂）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）、及び水酸化アンモニウム（ＮＨ₄ＯＨ）からなる群より選ばれる少なくとも１種類を含む［１］に記載の処理液。
［３］
前記無機塩を含み、前記無機塩は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）、及び水酸化アンモニウム（ＮＨ₄ＯＨ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む［１］又は［２］に記載の処理液。
［４］
前記有機塩基を含み、前記有機塩基は、水酸化アルキルアンモニウム類、有機金属化合物、金属アルコキシド、アミン、及び複素環式アミンからなる群より選ばれる少なくとも１種類を含む［１］乃至［３］の何れかに記載の処理液。
［５］
前記有機塩基を含み、前記有機塩基は、フェノキシナトリウム（Ｃ₆Ｈ₅ＯＮａ）、２−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド（水酸化コリン）、及びテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）からなる群より選ばれる少なくとも１種類を含む［１］乃至［４］の何れかに記載の処理液。
［６］
ｐＨ値が８以上１４以下である［１］乃至［５］の何れかに記載の処理液。
［７］
界面活性剤を更に含む［１］乃至［６］の何れかに記載の処理液。
［８］
前記界面活性剤は、カチオン性界面活性剤である［７］に記載の処理液。
［９］
［１］乃至［８］の何れかに記載の処理液を用いる処理方法であって、前記副生成物と前記処理液とを接触させることを含む処理方法。
［１０］
前記副生成物と、前記処理液とを接触させた後、得られた混合物について超音波処理を行うことを含む［９］に記載の処理方法。なお、基材は基板を含み得る。
[１１]
ケイ素及びハロゲンを含むガスを用いて、基材上にケイ素含有物を堆積させる方法により生じる副生成物を処理するための処理液であって、無機塩基及び有機塩基の少なくとも一方を含み、塩基性である処理液。
[１２]
前記無機塩基を含み、前記無機塩基は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）、水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)₂）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）、及び水酸化アンモニウム（ＮＨ₄ＯＨ）からなる群より選ばれる少なくとも１種類を含む[１１]に記載の処理液。
[１３]
前記無機塩基を含み、前記無機塩基は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）、及び水酸化アンモニウム（ＮＨ₄ＯＨ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む[１１]又は[１２]に記載の処理液。
[１４]
前記有機塩基を含み、前記有機塩基は、水酸化アルキルアンモニウム類、有機金属化合物、金属アルコキシド、アミン、及び複素環式アミンからなる群より選ばれる少なくとも１種類を含む[１１]乃至[１３]の何れかに記載の処理液。
[１５]
前記有機塩基を含み、前記有機塩基は、ナトリウムフェノキシド（Ｃ₆Ｈ₅ＯＮａ）、２−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド（水酸化コリン）、及びテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）からなる群より選ばれる少なくとも１種類を含む[１１]乃至[１４]の何れかに記載の処理液。
[１６]
ｐＨ値が８以上１４以下である[１１]乃至[１５]の何れかに記載の処理液。
[１７]
界面活性剤を更に含む[１１]乃至[１６]の何れかに記載の処理液。
[１８]
前記界面活性剤は、カチオン性界面活性剤である[１７]に記載の処理液。
[１９]
ｐＨ緩衝剤を更に含む[１１]乃至[１８]の何れかに記載の処理液。
[２０]
前記ガスの前記ハロゲンは、塩素を含む[１１]乃至[１９]の何れかに記載の処理液。
[２１]
前記副生成物は、シロキサン結合及びシラノール基の少なくとも一方を有する化合物を含む[１１]乃至[２０]の何れかに記載の処理液。
[２２]
[１１]乃至[２１]の何れかに記載の処理液を用いる処理方法であって、前記副生成物と前記処理液とを接触させることを含む処理方法。
[２３]
前記副生成物と、前記処理液とを接触させた後、得られた混合物について超音波処理を行うことを含む[２２]に記載の処理方法。
[２４]
[１１]乃至[２１]の何れかに記載の処理液を用いる処理方法であって、
前記副生成物と水とを接触させて混合物を得ることと、
前記混合物と前記処理液とを接触させることと
を含む処理方法。
[２５]
前記副生成物と水とを接触させて得られた前記混合物は、シロキサン結合及びシラノール基の少なくとも一方を有する化合物を含む[２４]に記載の処理方法。

Claims (13)

1. ケイ素及びハロゲンを含むガスを用いて、基材上にケイ素含有物を堆積させる方法により生じる固体又は液体状の副生成物を処理するための処理液を用いる処理方法であって、
   前記処理液は、水酸化アルキルアンモニウム類、有機金属化合物、金属アルコキシド、アミン、及び複素環式アミンからなる群より選ばれる少なくとも１種類の有機塩基を含み、かつ塩基性であり、
   前記副生成物と水とを接触させて混合物を得ることと、
   前記混合物に前記処理液を添加することにより、前記混合物と前記処理液とを接触させることと
   を含む処理方法。
2. 前記副生成物と水とを接触させて得られた前記混合物は、シロキサン結合及びシラノール基の少なくとも一方を有する化合物を含む請求項１に記載の処理方法。
3. 前記処理液は無機塩基を更に含み、前記無機塩基は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）、水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)₂）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）、及び水酸化アンモニウム（ＮＨ₄ＯＨ）からなる群より選ばれる少なくとも１種類を含む請求項１に記載の処理方法。
4. 前記処理液は無機塩基を更に含み、前記無機塩基は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、炭酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣＯ₃）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）、及び水酸化アンモニウム（ＮＨ₄ＯＨ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む請求項１又は２に記載の処理方法。
5. 前記有機塩基は、水酸化アルキルアンモニウム類、アミン、及び複素環式アミンからなる群より選ばれる少なくとも１種類を含む請求項１乃至４の何れか１項に記載の処理方法。
6. 前記有機塩基は、ナトリウムフェノキシド（Ｃ₆Ｈ₅ＯＮａ）、２−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド（水酸化コリン）、及びテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）からなる群より選ばれる少なくとも１種類を含む請求項１乃至４の何れか１項に記載の処理方法。
7. 前記処理液はｐＨ値が８以上１４以下である請求項１乃至６の何れか１項に記載の処理方法。
8. 前記処理液は界面活性剤を更に含む請求項１乃至７の何れか１項に記載の処理方法。
9. 前記界面活性剤は、カチオン性界面活性剤である請求項８に記載の処理方法。
10. 前記処理液はｐＨ緩衝剤を更に含む請求項１乃至９の何れか１項に記載の処理方法。
11. 前記処理液における前記有機塩基の濃度は、０．０１質量％以上３０質量％以下である請求項１乃至１０の何れか１項に記載の処理方法。
12. 前記ガスの前記ハロゲンは、塩素を含む請求項１乃至１１の何れか1項に記載の処理方法。
13. 請求項１乃至１２の何れか1項に記載の処理方法で用いられる処理液。