JP7175782B2 - ケイ素含有物質形成装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、ケイ素含有物質形成装置に関する。
半導体シリコン基板は、様々な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を形成する際、及び、ケイ素含有物を含む膜又はインゴット等を形成する際のそれぞれでは、エピタキシャル成長装置及び化学気相成長装置等のケイ素含有物質形成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、反応室に接続される供給管及び排出管と、を備える。反応室へは、供給管を介して、原料ガスが供給される。そして、反応室から、排出管を介して、排出ガスが排出される。エピタキシャル成長装置を使用する際には、不活性雰囲気下で減圧された反応室内に、基板を設置する。そして、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が、形成される。原料ガスとしては、例えば、ケイ素及び塩素を含む化合物と、水素ガスと、の混合ガスを用いる。反応室内で基板と反応した原料ガスは、排出ガスとして、排出管を介して装置の外部へと排出される。排出ガスは、原料ガス中の成分、例えば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る粘性の高い液状物質、及び、固体物質を含み得る。また、副生成物は、オイリーシランが空気中又は水中で変質し、二次的に生成される物質を含み得る。このような副生成物を、安全に無害化することが求められている。そして、安全性向上および作業時間の短縮の観点から、排出ガスの排出経路を形成する排出管等の配管を取外すことなく、副生成物を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
本発明が解決しようとする課題は、ケイ素及びハロゲン元素を含む原料物質の反応、又は、ケイ素を含む原料物質とハロゲン元素を含む原料物質との反応において生じた副生成物が、排出経路を形成する配管を取外すことなく処理されるケイ素含有物質形成装置を提供することにある。
実施形態によれば、ケイ素含有物質形成装置は、反応室と、排出機構と、処理液タンクと、供給機構と、排気機構と、第１の流路切替え部材と、を備える。反応室では、ケイ素及びハロゲン元素を含む原料物質が反応する、又は、ケイ素を含む原料物質とハロゲン元素を含む原料物質とが反応する。排出機構は、反応室からの排出物質を排出する排出経路を備え、排出経路は第１の延設部を備える。第１の延設部では、下流側へ向かって反応室からの排出物質が排出される。処理液タンクには、塩基性の水溶液を含む処理液が貯液される。供給機構は、処理液タンクから排出機構の排出経路に処理液を供給する供給ラインを備え、供給した処理液によって、反応により生じた副生成物を排出経路において処理させる。排気機構は、処理液と副生成物との反応によって発生したガスを、排出機構の排出経路の第１の延設部から排気する排気ラインを備える。第１の流路切替え部材は、排出経路において第１の延設部と反応室との間に配置されるとともに、供給機構の供給ライン及び排気機構の排気ラインが接続される。第１の流路切替え部材は、第１の作動状態及び第２の作動状態に切替わり可能である。第１の流路切替え部材の第１の作動状態では、排出経路の第１の延設部を反応室と連通させるとともに、供給ライン及び排気ラインに対する第１の延設部の連通を遮断させる。第１の流路切替え部材の第２の作動状態では、第１の延設部を供給ライン及び排気ラインと連通させるとともに、反応室に対する第１の延設部の連通を遮断させる。
図１は、第１の実施形態に係るエピタキシャル成長装置を示す概略図である。 図２は、第１の実施形態のある変形例に係るエピタキシャル成長装置を示す概略図である。
以下、実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
（第１の実施形態）
ます、実施形態に係るケイ素含有物質形成装置の一例として、第１の実施形態に係るエピタキシャル成長装置について説明する。図１は、第１の実施形態に係るエピタキシャル成長装置１を示す。図１に示すように、本実施形態のエピタキシャル成長装置１は、装置本体２と、除害装置３と、接続部５と、を備える。装置本体２は、筐体６と、反応室７と、排出管８と、供給管（図示しない）と、を備える。反応室７、排出管８及び供給管は、筐体６内に収容される。供給管の一端は、反応室７に接続され、供給管の他端は、原料物質である原料ガスのガス供給源（図示しない）に接続される。本実施形態では、供給管によって、原料ガスをガス供給源から反応室７に供給するガス供給機構（ガス供給系統）が、形成される。
排出管８の一端は、反応室７に接続され、排出管８の他端は、接続部５に接続される。排出管８には、反応室独立バルブ（Chamber Isolation Valve：ＣＩＶ）１３及び圧力調整バルブ（Pressure Control Valve：ＰＣＶ）１５が配置される。本実施形態では、反応室独立バルブ１３は、圧力調整バルブ１５に対して、反応室７側（上流側）に配置される。反応室独立バルブ１３が閉じられた状態では、排出管８において反応室独立バルブ１３に対して反応室７とは反対側（下流側）の部位のみを、メンテナンスすることが可能になる。接続部５の一端は、排出管８に接続され、接続部５の他端は、除害装置３に接続される。なお、排出管８及び接続部５のそれぞれは、１つ以上の配管（パイプ）から形成される。
エピタキシャル成長装置１は、前述の反応室７に加えて、排出機構（排出系統）１０、制御部（コントローラ）２１、洗浄水タンク２２、処理液タンク２３、供給機構（供給系統）２５、排気機構（排気系統）２７、センサ２８、液排出機構（液排出系統）３１、及び、廃液タンク３２を備える。なお、図１では、実線の矢印は、液体及びガス等の流体の流れを示し、破線の矢印は、制御部２１への入力信号及び制御部２１からの出力信号等の電気信号を示す。
本実施形態では、排出機構１０は、排出管８、接続部５、及び、除害装置３から形成される。そして、本実施形態では、排出管８及び接続部５によって、排出機構１０の排出経路１１が、形成される。このため、前述の反応室独立バルブ１３及び圧力調整バルブ１５は、排出経路１１に配置される。排出経路１１は、反応室７と連通可能である。
制御部２１は、エピタキシャル成長装置１全体を制御する。制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を含むプロセッサ又は集積回路（制御回路）と、メモリ等の記憶媒体と、を備える。制御部２１は、プロセッサ又は集積回路を１つのみ備えてもよく、プロセッサ又は集積回路を複数備えてもよい。制御部２１は、記憶媒体に記憶されるプログラム等を実行することにより、処理を行う。
供給機構（液供給機構）２５は、供給ライン３５を備える。また、排気機構２７は、排気ライン３６を備え、液排出機構３１は、液排出ライン３７を備える。供給ライン３５、排気ライン３６、及び、液排出ライン３７のそれぞれは、１つ以上の配管（パイプ）から形成される。また、供給ライン３５、排気ライン３６、及び、液排出ライン３７のそれぞれは、排出機構１０の排出経路１１に接続される。
また、本実施形態では、エピタキシャル成長装置１は、流路切替え部材として、切替えバルブ４１，４２を備える。切替えバルブ４１，４２は、排出機構１０の排出経路１１に配置される。切替えバルブ４１は、前述の反応室独立バルブ１３及び圧力調整バルブ１５に対して、反応室７側（上流側）に配置される。また、切替えバルブ４２は、反応室独立バルブ１３及び圧力調整バルブ１５に対して、反応室７とは反対側（下流側）に配置される。本実施形態の排出経路１１では、切替えバルブ４１，４２の間において、反応室７側（上流側）から除害装置３側（下流側）へ、延設部１２が１つのみ形成される。また、排出経路１１では、切替えバルブ４２から除害装置３まで、中継部４３が形成される。
本実施形態では、供給機構２５の供給ライン３５、及び、排気機構２７の排気ライン３６は、切替えバルブ（第１の流路切替え部材）４１で、排出機構１０の排出経路１１に接続される。また、液排出機構３１の液排出ライン３７は、切替えバルブ（第２の流路切替え部材）４２で、排出機構１０の排出経路１１に接続される。
本実施形態では、切替えバルブ４１は、第１の作動状態及び第２の作動状態に切替わり可能である。切替えバルブ４１の第１の作動状態では、排出機構１０の排出経路１１の延設部１２は、反応室７と連通する。ただし、切替えバルブ４１の第１の作動状態では、供給機構２５の供給ライン３５及び排気機構２７の排気ライン３６のそれぞれに対する排出機構１０の排出経路１１（延設部１２）の連通は、遮断される。一方、切替えバルブ４１の第２の作動状態では、排出機構１０の排出経路１１（延設部１２）は、供給機構２５の供給ライン３５及び排気機構２７の排気ライン３６のそれぞれと連通する。ただし、切替えバルブ４１の第２の作動状態では、反応室７に対する排出機構１０の排出経路１１の延設部１２の連通は、遮断される。したがって、切替えバルブ（流路切替え部材）４１の作動状態が切替わることにより、反応室７、供給機構２５の供給ライン３５、及び、排気機構２７の排気ライン３６のそれぞれに対する排出経路１１（延設部１２）の連通状態が、切替わる。
また、切替えバルブ４２は、第３の作動状態及び第４の作動状態に切替わり可能である。切替えバルブ４２の第３の作動状態では、排出機構１０の排出経路１１の延設部１２は、中継部４３を介して除害装置３と連通する。ただし、切替えバルブ４２の第３の作動状態では、液排出機構３１の液排出ライン３７に対する排出機構１０の排出経路１１（延設部１２）の連通は、遮断される。一方、切替えバルブ４２の第４の作動状態では、排出機構１０の排出経路１１（延設部１２）は、液排出機構３１の液排出ライン３７と連通する。ただし、切替えバルブ４２の第４の作動状態では、除害装置３（中継部４３）に対する排出機構１０の排出経路１１の延設部１２の連通は、遮断される。したがって、切替えバルブ（流路切替え部材）４２の作動状態が切替わることにより、液排出機構３１の液排出ライン３７、及び、除害装置３のそれぞれに対する排出経路１１（延設部１２）の連通状態が、切替わる。
本実施形態では、切替えバルブ４１，４２の作動が、制御部２１によって制御され、制御部２１によって、切替えバルブ４１，４２のそれぞれの作動状態が切替えられる。ある実施例では、 制御部２１は、ユーザーインターフェース等の操作装置（図示しない）での作業者の操作に基づいて、切替えバルブ４１，４２のそれぞれの作動状態を切替える。なお、切替えバルブ４１，４２のそれぞれの作動状態の切替えは、制御部２１によって行われる必要はなく、別のある実施例では、切替えバルブ４１，４２のそれぞれの作動状態の切替えが、作業者によって、制御部２１を介さずに、行われてもよい。
エピタキシャル成長装置１では、ガス供給機構によるガス供給源から反応室７への原料物質である原料ガスの供給において、切替えバルブ４１は第１の作動状態に切替えられ、切替えバルブ４２は第３の作動状態に切替えられる。すなわち、原料ガスが反応室７に導入されている状態では、反応室７は、排出機構１０の排出経路１１（延設部１２）を介して除害装置３と連通し、排出経路１１（延設部１２）は、供給機構２５の供給ライン３５、排気機構２７の排気ライン３６、及び、液排出機構３１の液排出ライン３７のいずれとも連通しない。
原料ガスは、ケイ素及びハロゲン元素を含むガスである。したがって、原料ガスは、ハロゲン元素のいずれか１種類以上と、ケイ素と、を含む。ハロゲン元素は、１７族に属し、ハロゲン元素には、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）及びヨウ素（Ｉ）等が挙げられる。ケイ素及びハロゲン元素を含むガスは、例えば、ケイ素及びハロゲン元素を含む化合物と、水素と、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。ケイ素及びハロゲン元素を含む化合物には、ケイ素及び塩素を含む化合物、ケイ素及び臭素を含む化合物、ケイ素及びフッ素を含む化合物、及び、ケイ素及びヨウ素を含む化合物からなる群より選ばれる１種類以上の化合物が含まれる。そして、ケイ素及びハロゲン元素を含む化合物には、ハロシラン類が含まれる。
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）、及び、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ4）等のクロロシラン類のいずれか１種類、又は、これらの混合物である。ケイ素及び塩素を含む化合物が混合ガスに含まれる場合、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もよい。また、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）、及び、テトラブロモシラン（ＳｉＢｒ4）等のブロモシラン類のいずれか１種類、又は、これらの混合物である。ケイ素及び臭素を含む化合物が混合ガスに含まれる場合、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もよい。
原料ガスは、ハロゲン元素の２種類以上を含んでもよく、原料ガスは、塩素に加えて塩素以外のハロゲン元素のいずれか１種類以上を含んでもよい。ある一例では、原料ガスは、ケイ素及び塩素を含む化合物と、水素ガスと、塩素以外のハロゲン元素を含む化合物及び塩素ガス以外のハロゲンガスの少なくとも一方と、の混合ガスである。塩素以外のハロゲン元素を含む化合物には、ケイ素が含まれてもよく、ケイ素が含まれていなくてもよい。また、別のある一例では、原料ガスは、塩素以外のハロゲン元素及びケイ素を含む化合物と、水素ガスと、塩素を含む化合物及び塩素ガスの少なくとも一方と、の混合ガスである。塩素を含む化合物には、ケイ素が含まれてもよく、ケイ素が含まれていなくてもよい。
また、反応室７が排出経路１１の延設部１２と連通する状態では、反応室７は、圧力調整バルブ１５によって、減圧可能である。圧力調整バルブ１５によって反応室７が減圧されることにより、排出経路１１では、圧力調整バルブ１５に対して反応室７側の領域に比べて、圧力調整バルブ１５に対して反応室７とは反対側の領域で、圧力が上昇する。エピタキシャル成長装置１では、反応室７の圧力が減圧された状態で、反応室７に基板が設置される。反応室７では、供給管を介して供給された原料ガスが基板と反応する。この際、基板は、原料ガスとの反応温度以上に加熱される。ある一例では、反応温度は、６００℃以上であり、別のある一例では、反応温度は、１０００℃以上である。前述のように、減圧下かつ高温での原料ガスと基板との熱化学反応によって、単結晶又は多結晶のケイ素含有膜が、基板上に形成される。なお、基板は、例えば、単結晶シリコン基板である。
反応室７からの排出物質である排出ガスは、排出経路１１（延設部１２及び中継部４３）を介して、除害装置３へと排出される。排出ガスには、原料ガスに含まれるケイ素及びハロゲン元素を含む化合物において、基板上に堆積しなかった一部が、含まれ得る。このため、排出ガスには、原料ガスに含まれるハロシラン類において基板上に堆積しなかった一部が、含まれ得る。また、排出ガスには、原料ガスに含まれるケイ素及びハロゲン元素を含む化合物において、反応室７で未反応の一部が、含まれ得る。そして、排出ガスには、ハロゲン元素及びケイ素を含む化合物の反応室７での反応によって生じたハロシラン類が、含まれ得る。さらに、排出物質である排気ガスには、前述のモノシラン（ＳｉＨ4）が含まれ得るとともに、前述の塩化水素（ＨＣｌ）及び臭化水素（ＨＢｒ）等のハロゲン化水素が含まれ得る。排出ガスは、除害装置３において、燃焼によって、無害化される。
原料ガスと基板との反応において生じる副生成物は、排出経路１１（延設部１２）の一部で、析出し得る。副生成物は、前述の排出ガスに含まれた成分が反応して、固形化又は液状化されたものである。例えば、排出ガスに含まれるハロシラン類同士が、排出経路１１において反応することにより、副生成物が生じ得る。また、ハロシラン類が、排出ガスに含まれる他の成分と、排出経路１１において反応することにより、副生成物が生じ得る。そして、生じた副生成物は、排出経路１１を形成する配管の内表面等に、付着し得る。
前述のようにして生じた副生成物は、オイリーシランとも呼ばれる粘性の高い液状物質、及び、固体物質を含み得る。また、副生成物は、オイリーシランが空気中又は水中で変質し、二次的に生成される物質を含み得る。このような副生成物は、ハロシラン類 を含む。ハロシラン類は、ハロゲン元素及びケイ素を含む化合物が反応することにより、生じ得る。ハロシラン類は、Ｓｉ－α結合（αはＣｌ，Ｂｒ，Ｆ及びＩからなる群より選ばれる１種類以上のハロゲン元素）と、Ｓｉ－Ｓｉ結合と、を有する。
ハロシラン類の一例として、クロロシラン類、及び、ブロモシラン類等が挙げられる。クロロシラン類は、ハロゲン元素として塩素を含み、Ｓｉ－Ｃｌ結合と、Ｓｉ－Ｓｉ結合と、を有する。また、ブロモシラン類は、ハロゲン元素として臭素を含み、Ｓｉ－Ｂｒ結合と、Ｓｉ－Ｓｉ結合と、を有する。また、ハロシラン類は、ハロゲン元素の２種類以上を含んでもよく、ある一例では、ハロシラン類は、塩素に加えて、塩素以外のハロゲン元素のいずれか１種類以上を含む。
副生成物に含まれるハロシラン類は、変質しない場合がある。一方で、ハロシラン類は、前述のように、Ｓｉ－α結合（αはＣｌ，Ｂｒ，Ｆ及びＩからなる群より選ばれる１種類以上のハロゲン元素）と、Ｓｉ－Ｓｉ結合と、を有し、これらの結合は、水及び酸素に対して高い反応性を示し得る。このため、ハロシラン類は、大気雰囲気下においては、水及び酸素と速やかに反応して、爆発性を有する物質に変質し得る。このため、副生成物を安全に無害化することが、必要になる。
なお、副生成物に含まれるハロシラン類は、環状構造を有するハロシラン類と、環状構造を有さないハロシラン類と、を含み得る。環状構造を有するハロシラン類は、構造式（１）乃至（２５）に示す構造の化合物いずれかを含み得る。したがって、環状構造を有するハロシラン類は、４員環構造、５員環構造、６員環構造、７員環構造、８員環構造、及び、多員環構造のいずれかを有し得る。なお、構造式（１）乃至（２５）において、Ｘは、Ｃｌ，Ｂｒ，Ｆ及びＩからなる群より選ばれる１種類以上のハロゲン元素である。
Figure 0007175782000001
Figure 0007175782000002
Figure 0007175782000003
Figure 0007175782000004
Figure 0007175782000005
Figure 0007175782000006
Figure 0007175782000007
副生成物に含まれる環状構造を有するハロシラン類は、構造式（１）乃至（２５）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、環状構造を有するハロシラン類は、構造式（１）乃至（２５）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。また、環状構造を有するハロシラン類は、ケイ素及び酸素からなる複素環式化合物を含んでもよい。
環状構造を有さないハロシラン類は、鎖状構造を有するハロシラン類を含み得る。鎖状構造を有するハロシラン類は、構造式（２６）及び（２７）に示す構造の化合物のいずれかを含み得る。なお、構造式（２６）において、Ｎは、例えば、０、又は、１５以下の正の整数である。構造式（２６）及び（２７）において、Ｘは、Ｃｌ，Ｂｒ，Ｆ及びＩからなる群より選ばれる１種類以上のハロゲン元素である。
Figure 0007175782000008
鎖状構造を有するハロシラン類は、構造式（２６）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（２７）に示すように、分枝を有する鎖式化合物であり得る。
また、副生成物は、前述のハロシラン類が水と接触することにより二次的に生成され得る加水分解生成物を含み得る。加水分解生成物は、固体状物質であり得る。ハロシラン類の加水分解生成物は、ハロシラン類と同様に、Ｓｉ－Ｓｉ結合を有し得る。また、加水分解生成物は、シロキサン類であり得る。そして、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）を有し得る。副生成物に含まれる加水分解生成物は、構造式（２８）乃至（３３）の構造のいずれかを有し得る。
Figure 0007175782000009
構造式（２８）乃至（３３）に示す加水分解生成物は、ケイ素、酸素、及び、水素のみからなる加水分解生成物である。また、構造式（２８）乃至（３３）に示す加水分解生成物は、シロキサン結合及びシラノール基の両方を有する。そして、構造式（２８）乃至（３３）に示す加水分解生成物は、シラノール基を２つ以上有するポリシラノールである。副生成物に含まれる加水分解生成物では、Ｓｉ－Ｓｉ結合及びシロキサン結合が爆発性の原因となり得る。また、副生成物は、シリカを含み得る。
ここで、切替えバルブ４１と反応室独立バルブ１３との間の部位等、排出経路１１において反応室７に対して近位側の部位では、温度が高い。また、圧力調整バルブ１５に対して反応室７側の領域は、反応室７と同様に、減圧される。このため、圧力調整バルブ１５に対して反応室７側の領域では、排出ガスに含まれた成分の反応が発生し難く、副生成物が生じ難いと考えられる。
また、前述のように、圧力調整バルブ１５に対して反応室７側の領域に比べて、圧力調整バルブ１５に対して反応室７とは反対側の領域は、圧力が上昇する。このため、圧力調整バルブ１５では、上流側に対して下流側で圧力が上昇する。したがって、排出経路１１において圧力調整バルブ１５に対して下流側に隣接する部位では、排出ガスに含まれた成分同士の反応が、進行し易く、副生成物が生じ易いと考えられる。このため、排出経路１１において圧力調整バルブ１５、及び、圧力調整バルブ１５の下流側に隣接する部位では、特に、副生成物が生じ易いと考えられる。すなわち、排出経路１１（延設部１２）では、圧力調整バルブ１５及びその近傍において、副生成物が生じ易いと考えられる。なお、排出ガスに含まれた成分同士の前述の反応は、減圧下では、発生し難い。
また、排出経路１１において除害装置３の近傍の部位等、排出経路１１において圧力調整バルブ１５から下流側に離れた部位では、排出ガス中の副生物の原料となる成分の量が少なくなる。このため、排出経路１１において圧力調整バルブ１５から下流側に離れた部位では、副生成物が生じ難いと考えられる。
前述のように、エピタキシャル成長装置１では、原料ガスと基板との反応によって、排出経路１１で副生成物が生じる。本実施形態のエピタキシャル成長装置１では、原料ガスと基板とを反応させ、基板上にケイ素含有膜を形成する処理が行われた後に、排出経路１１で生じた副生成物を無害化する処理が行われる。
エピタキシャル成長装置１では、副生成物の無害化において、切替えバルブ４１は第２の作動状態に切替えられ、切替えバルブ４２は第４の作動状態に切替えられる。すなわち、排出経路１１で副生成物の無害化が行われている状態では、排出機構１０の排出経路１１の延設部１２は、反応室７及び除害装置３のいずれとも連通しない。そして、排出経路１１で副生成物の無害化が行われている状態では、排出機構１０の排出経路１１の延設部１２は、供給機構２５の供給ライン３５、排気機構２７の排気ライン３６、及び、液排出機構３１の液排出ライン３７のそれぞれと連通する。
本実施形態では、排出機構１０の排出経路１１は、供給機構２５の供給ライン３５を介して、洗浄水タンク２２及び処理液タンク２３に接続される。洗浄水タンク２２には、洗浄水が貯水される。また、処理液タンク２３には、処理液が貯液される。処理液は、副生成物の無害化に用いられる。また、処理液は、塩基性の水溶液を含む。供給機構（液供給機構）２５は、洗浄水タンク２２から排出経路１１の延設部１２へ洗浄水を供給可能にするとともに、処理液タンク２３から排出経路１１の延設部１２へ処理液を供給可能にする。
本実施形態では、供給機構２５は、前述の供給ライン３５に加えて、バルブ４５，４６，４８、及び、ポンプ等の流量調整器４７を備える。また、供給ライン３５は、流路部５５～５８を備える。流路部５５は、洗浄水タンク２２からバルブ４５まで延設され、流路部５６は、処理液タンク２３からバルブ４６まで延設される。また、流路部５７は、バルブ４５，４６のそれぞれからバルブ４８まで延設される。本実施形態では、洗浄水タンク２２からの供給経路と処理液タンク２３からの供給経路の合流部が、流路部５７に形成される。また、流路部５８は、バルブ４８から流量調整器４７を通って切替えバルブ４１まで、延設される。
また、本実施形態では、排出機構１０の排出経路１１は、液排出機構３１の液排出ライン３７を介して、廃液タンク３２に接続される。液排出機構３１は、副生成物の無害化に用いられた処理液を、排出経路１１の延設部１２から排出可能にする。また、廃液タンク３２には、排出経路１１から排出された処理液が貯められる。
本実施形態では、液排出機構３１は、前述の液排出ライン３７に加えて、バルブ５１を備える。また、液排出ライン３７は、流路部６１，６２を備える。流路部６１は、切替えバルブ４２からバルブ５１まで、延設される。また、流路部６２は、バルブ５１から廃液タンク３２まで延設される。
また、エピタキシャル成長装置１は、循環ライン５２を備える。循環ライン５２は、１つ以上の配管（パイプ）から形成される。循環ライン５２の一端は、供給ライン３５に接続され、循環ライン５２の他端は、液排出ライン３７に接続される。循環ライン５２は、バルブ４８で、供給ライン３５に接続される。また、循環ライン５２は、バルブ５１で、液排出ライン３７に接続される。
バルブ４５，４６のそれぞれは、開状態及び閉状態に、作動状態が切替わり可能である。バルブ４５の開状態では、供給ライン３５において流路部５５，５７が連通し、バルブ４５の閉状態では、供給ライン３５において流路部５５，５７の連通が遮断される。また、バルブ４６の開状態では、供給ライン３５において流路部５６，５７が連通し、バルブ４６の閉状態では、供給ライン３５において流路部５６，５７の連通が遮断される。
また、バルブ４８，５１のそれぞれは、循環状態及び非循環状態に、作動状態が切替わり可能である。バルブ４８の循環状態では、供給ライン３５の流路部５８が、循環ライン５２と連通し、供給ライン３５において流路部５７，５８の連通が遮断される。バルブ４８の非循環状態では、供給ライン３５において流路部５７，５８が連通し、供給ライン３５と循環ライン５２との間の連通が遮断される。また、バルブ５１の循環状態では、液排出ライン３７の流路部６１が、循環ライン５２と連通し、液排出ライン３７において流路部６１，６２の連通が遮断される。バルブ５１の非循環状態では、液排出ライン３７において流路部６１，６２が連通し、液排出ライン３７と循環ライン５２との間の連通が遮断される。
また、ポンプ等の流量調整器４７の作動状態が変化することにより、供給ライン３５において流路部５８を通過する洗浄水又は処理液の流量が、変化する。そして、流路部５８の流量が変化することにより、供給ライン３５から排出経路１１への洗浄水又は処理液の噴射圧力が変化する。したがって、流量調整器４７の作動が制御されることにより、流路部５８の流量が調整され、供給ライン３５から排出経路１１への噴射圧力が調整される。
本実施形態では、バルブ４５，４６，４８，５１及び流量調整器４７の作動が、制御部２１によって制御され、制御部２１によって、バルブ４５，４６，４８，５１及び流量調整器４７のそれぞれの作動状態が切替えられる。ある実施例では、 制御部２１は、ユーザーインターフェース等の操作装置（図示しない）での作業者の操作に基づいて、バルブ４５，４６，４８，５１及び流量調整器４７のそれぞれの作動状態を切替える。なお、バルブ４５，４６，４８，５１及び流量調整器４７のそれぞれの作動状態の切替えは、制御部２１によって行われる必要はなく、別のある実施例では、バルブ４５，４６，４８，５１及び流量調整器４７のそれぞれの作動状態の切替えが、作業者によって、制御部２１を介さずに、行われてもよい。
本実施形態では、バルブ４６を開状態にし、かつ、バルブ４８を非循環状態にすることにより、供給機構２５によって、処理液タンク２３から供給ライン３５を通して処理液が供給される。また、前述のように切替えバルブ４１が第２の作動状態であるため、供給ライン３５から排出経路１１の延設部１２に処理液が噴射され、排出経路１１（延設部１２）に処理液が供給される。排出経路１１（延設部１２）では、排出経路１１を形成する配管等に付着した副生成物が、供給機構２５が供給した処理液によって、無害化される。
前述のように、処理液は、塩基性の水溶液を含む。また、ハロシラン類は、前述のように、水及び酸素に対して高い反応性を示す結合として、Ｓｉ－α結合（αはＣｌ，Ｂｒ，Ｆ，Ｉからなる群より選ばれる１種類以上のハロゲン元素）と、Ｓｉ－Ｓｉ結合と、を有する。ハロシラン類と塩基性の処理液とが反応することにより、水及び酸素に対して高い反応性を示す前述の結合が、切断される。例えば、クロロシラン類と塩基性の処理液とが反応することにより、Ｓｉ－Ｃｌ結合及びＳｉ－Ｓｉ結合が、切断される。
また、副生成物に含まれ得る加水分解生成物は、前述のように、爆発性の原因となり得るシロキサン結合及びＳｉ－Ｓｉ結合を有し得る。加水分解生成物と塩基性の処理液とが反応することにより、爆発性の原因となり得る前述の結合が、切断される。
このため、副生成物と反応後の処理液には、爆発性を有する物質がほぼ含まれない。前述のようにして、副生成物と塩基性の処理液とを接触させることにより、爆発性を有する物質を生じることなく、副生成物が分解される。すなわち、ケイ素及びハロゲン元素を含むガスと基板との反応において生じた副生成物が、安全に無害化される。
また、処理液による副生成物の無害化反応によって、ハロゲン化水素が生じ得る。例えば、副生成物にクロロシラン類が含まれる場合、処理液と副生成物との反応によって、塩化水素（ＨＣｌ）が生じ得る。また、副生成物にブロモシラン類が含まれる場合、処理液と副生成物との反応によって、臭化水素（ＨＢｒ）が生じ得る。塩化水素等のハロゲン化水素の水溶液は、酸性である。このため、副生成物と処理液との反応によってハロゲン化水素が生じることにより、処理液のｐＨが低くなり易い。本実施形態では、塩基性の処理液を用いることにより、処理液によってハロゲン化水素を中和するため、処理液のｐＨの低下を抑制することができる。したがって、塩基性の処理液を用いることにより、反応後の処理液の安全性がより向上する。
ここで、処理液に含まれる塩基性の水溶液は、無機塩基及び有機塩基の少なくとも一方を含む。無機塩基としては、例えば、金属水酸化物、アルカリ金属塩、炭酸塩、炭酸水素塩、金属酸化物、及び、水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）からなる群より選ばれる１種類以上が、用いられる。また、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１種類以上を含むことが好ましい。特に、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１種類以上であることが好ましい。この場合、毒性が低い無機塩基が用いられるため、副生成物がより安全に処理される。そして、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１種類以上あることがより好ましい。この場合、処理液と副生成物との反応が穏やかに進行するため、副生成物を無害化する処理が、より安全に行われる。
処理液に含まれ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１種類以上が用いられる。また、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１種類以上であることが好ましい。
また、処理液の溶媒としては、水が用いられる。そして、処理液のｐＨは、副生成物の無害化処理の前後において、８以上１４以下であることが好ましい。また、無害化処理の前の処理液の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。また、処理液は、無機塩基及び有機塩基の少なくとも一方に加えて、界面活性剤及びｐＨ緩衝剤等の任意成分を含んでもよい。
なお、ある実施例では、制御部２１が流量調整器４７の作動を制御し、流路部５８での処理液の流量が調整されることにより、供給ライン３５から排出経路１１（延設部１２）への処理液の噴射圧力が、０．１Ｐａ以上に調整される。供給ライン３５から排出経路１１へ０．１Ｐａ以上の噴射圧力で処理液が噴射されることにより、処理液と排出経路１１の内表面（排出経路１１を形成する配管）との衝突によって、副生成物の塊が分散される。排出経路１１を形成する配管等に付着した副生成物が分散されることにより、副生成物と処理液との反応が促進され、副生成物の無害化が促進される。
また、ある実施例では、処理液は、排出経路１１において圧力調整バルブ１５又はその近傍に向かって、供給機構２５の供給ライン３５から噴射される。前述のように、原料ガスと基板との反応では、排出経路１１（延設部１２）において圧力調整バルブ１５及びその近傍に、副生成物が生じ易い。このため、供給ライン３５から圧力調整バルブ１５又はその近傍に向かって処理液が噴射されることにより、排出経路１１において副生成物が多く発生したと考えられる箇所に、処理液が噴射される。このため、排出経路１１において副生成物が多く発生したと考えられる箇所では、処理液が適切に副生成物と反応する。これにより、副生成物の無害化が促進される。
また、前述の処理液による副生成物の無害化反応では、ガスが発生する。副生成物を無害化する反応で発生するガスには、水素が含まれる。また、副生成物を無害化する反応で発生するガスには、塩化水素等のハロゲン化水素が含まれ得る。排気機構（気体排出機構）２７は、副生成物と処理液との反応によって発生したガスを、排出機構１０の排出経路１１から排気ライン３６を通して排気する。前述のように、副生成物の無害化においては、切替えバルブ４１が第２の作動状態となる。このため、排出機構１０の排出経路１１が排気機構２７の排気ライン３６と連通し、ガスが排気ライン３６を介して適切に排気される。
排気機構２７の排気ライン３６は、例えば、排出経路１１から作業者が作業を行う部屋（環境）の外部まで、形成される。副生成物を無害化する反応で発生したガスは、排気ライン３６を介して、作業者が作業を行う部屋の外部に、排気される。ある実施例では、部屋の外部に排気されたガスは、回収され、無害化される。また、別のある実施例では、排気機構２７は、吸引ポンプ等の吸引源（図示しない）を備える。そして、吸引源によって排出経路１１及び排気ライン３６に吸引力を作用させることにより、前述のガスが排気される。この場合、制御部２１によって、吸引源の駆動が制御されてもよい。
また、副生成物を無害化する反応で発生するガスは、主に水素である。水素は、空気に比べて、軽い。このため、排気ライン３６の排出経路１１への接続部分は、排出経路１１（延設部１２）において鉛直上側の部位に設けられることが好ましい。これにより、副生成物を無害化する反応で発生するガス（水素）が、より適切に排気される。図１の一例では、延設部１２（排出経路１１）において反応室７に対して近位側（上流側）の部位が、延設部１２（排出経路１１）において反応室７に対して遠位側（下流側）の部位に比べて、鉛直上側に位置する。そして、延設部１２（排出経路１１）において反応室７に対して近位側（上流側）の部位に、切替えバルブ４１が設けられ、切替えバルブ４１で、排気ライン３６が排出経路１１へ接続される。このため、排気ライン３６の排出経路１１への接続部分は、排出経路１１（延設部１２）において鉛直上側の部位に設けられる。
ある実施例では、延設部１２（排出経路１１）において反応室７に対して近位側（上流側）の部位が、延設部１２（排出経路１１）において反応室７に対して遠位側（下流側）の部位に比べて、鉛直下側に位置してもよい。この場合も、排気ライン３６の排出経路１１への接続部分は、排出経路１１（延設部１２）において鉛直上側の部位に設けられることが好ましい。したがって、本実施例では、排気ライン３６の排出経路１１への接続部分は、例えば、延設部１２（排出経路１１）において反応室７に対して遠位側（下流側）の部位に設けられることが好ましい。
排出経路１１において副生成物と反応した処理液は、液排出機構３１によって、排出経路１１から液排出ライン３７を介して排出される。前述のように副生物の無害化においては、切替えバルブ４２が第４の作動状態であるため、排出経路１１（延設部１２）から液排出ライン３７に処理液が流入する。また、切替えバルブ４２が第４の作動状態であるため、中継部４３を介しての除害装置３への処理液の流入が、防止される。液排出ライン３７へ排出された処理液は、廃液タンク３２に溜められる。この際、バルブ５１を非循環状態にすることにより、液排出機構３１によって、廃液タンク３２に処理液が排出される。
また、本実施形態では、バルブ４８，５１のそれぞれを循環状態に切り替えることにより、処理液を、液排出ライン３７の流路部６１から循環ライン５２を介して、供給ライン３５の流路部５８に流入させることができる。これにより、供給ライン３５の流路部５８、排出経路１１の延設部１２、液排出ライン３７の流路部６１、及び、循環ライン５２を通して、処理液が循環する。前述のように処理液を循環させることにより、副生成物の無害化に用いる処理液の量を少なくすることが可能になり、処理液が有効に活用される。
また、図１の一例では、延設部１２において上流側の部位（切替えバルブ４１及びその近傍）が、延設部１２において下流側の部位（切替えバルブ４２及びその近傍）に対して、鉛直上側に位置する。また、供給ライン３５は、液排出ライン３７に比べて、鉛直上側に位置する。そして、供給ライン３５の流路部５８、排出経路１１の延設部１２、液排出ライン３７の流路部６１、及び、循環ライン５２の中では、循環ライン５２の液排出ライン３７への接続部分であるバルブ５１及びその近傍が、最も鉛直下側に位置する。このため、前述のように処理液を循環させる場合には、ポンプ等の流量調整器４７によって、液排出ライン３７から循環ライン５２を通して、処理液が供給ライン３５へ汲上げられる。
ここで、排出経路１１において副生成物と反応した処理液、すなわち、液排出ライン３７において排出される処理液には、処理液に溶解していない残渣が含まれ得る。処理液に含まれる残渣としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等が挙げられる。図１の一例では、処理液の循環において、前述のように液排出ライン３７から供給ライン３５へ処理液が汲上げられる。このため、処理液を循環させている状態では、液排出ライン３７への循環ライン５２の接続部分、すなわち、バルブ５１及びその近傍に、処理液中の残渣が沈殿し易くなる。これにより、処理液中の残渣が液排出ライン３７から供給ライン３５へ流入し難くなり、残渣を多く含んだ処理液が供給ライン３５から排出経路１１（延設部１２）へ供給されることが、有効に防止される。
また、図１の一例では、廃液タンク３２が、バルブ５１に対して鉛直下側に位置し、液排出ライン３７の流路部６２は、バルブ５１から廃液タンク３２へ鉛直下側に向かって延設される。このため、バルブ５１を循環状態から非循環状態に切替えることにより、処理液の循環においてバルブ５１及びその近傍に沈殿した残渣が、適切に廃液タンク３２へ排出される。
また、ある実施例では、液排出ライン３７から循環ライン５２への流入部分に、流路断面の一部を塞ぐ壁部が、設けられてもよい。この場合、処理液の循環において、液排出ライン３７から循環ライン５２へ流入する処理液が、壁部に衝突する。処理液が壁部に衝突することにより、処理液に含まれる残渣が、バルブ５１及びその近傍に、より沈殿し易くなる。これにより、処理液中の残渣が液排出ライン３７から供給ライン３５へ、さらに流入し難くなる。
また、ある実施例では、液排出ライン３７から循環ライン５２への流入部分に、フィルタが設けられてもよい。この場合、処理液等の液体は、フィルタを通過可能であるが、処理液中の残渣はフィルタを通過不可能である。フィルタを設けることにより、処理液中の残渣の液排出ライン３７から供給ライン３５への流入が、確実に防止される。そして、液排出ライン３７への循環ライン５２の接続部分において、処理液中の残渣が、確実に沈殿する。
また、本実施形態では、副生成物の無害化処理において、センサ２８が、処理液と副生成物との反応の進行状況に関するパラメータを検知する。センサ２８は、液排出ライン３７を通して排出される処理液について、すなわち、排出経路１１で副生成物と反応した処理液について、検知を行う。図１の一例では、センサ２８は、液排出ライン３７の流路部６１を流れる処理液について、検知を行う。センサ２８は、液排出ライン３７と一体であってもよく、液排出ライン３７に着脱可能に取付けられてもよい。また、ある実施例では、センサ２８は、液排出ライン３７とは別体で設けられ、液排出ライン３７に機械的に連結されなくてもよい。センサ２８は、例えば、ｐＨ測定器、ラマン分光分析装置、赤外分光（Infrared spectroscopy：ＩＲ）分析装置、及び、核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance：ＮＭＲ）分光装置の１つ以上を含むことができる。
ｐＨ測定器は、副生成物の無害化処理において、液排出ライン３７での処理液のｐＨを、処理液と副生成物との反応の進行状況に関するパラメータとして、測定する。ラマン分光分析装置は、副生成物の無害化処理において、液排出ライン３７での処理液のラマンスペクトルを検出する。そして、検出したラマンスペクトルにおいて、特定の波長領域におけるスペクトル強度を、処理液と副生成物との反応の進行状況に関するパラメータとして、取得する。また、ＩＲ分析装置は、副生成物の無害化処理において、液排出ライン３７での処理液のＩＲスペクトルを検出する。そして、検出したＩＲスペクトルにおいて、特定の波長領域におけるスペクトル強度を、処理液と副生成物との反応の進行状況に関するパラメータとして、取得する。また、ＮＭＲ分光分析装置は、副生成物の無害化処理において、液排出ライン３７での処理液のＮＭＲスペクトルを検出する。そして、検出したＮＭＲスペクトルにおいて、特定の波長領域におけるスペクトル強度を、処理液と副生成物との反応の進行状況に関するパラメータとして、取得する。
本実施形態では、制御部２１は、センサ２８での検知結果を取得する。そして、制御部２１は、センサ２８での検知結果に基づいて、副生成物の無害化処理の進行状況を判断し、副生成物が適切に無害化されたか否かを判断する。なお、ある実施例では、副生成物が適切に無害化されたことを告知する告知装置（図示しない）が、設けられてもよい。この場合、制御部２１は、副生成物が適切に無害化されたと判断した場合は、告知装置を作動し、副生成物が適切に無害化されたことが告知される。なお、告知は、音の発信、発光、及び、画面表示等のいずれかによって行われる。また、ある実施例では、副生成物が適切に無害化されたか否かの判断を、制御部２１の代わりに、作業者が行ってもよい。この場合、作業者は、センサ２８での検知結果を取得し、取得した検出結果に基づいて、副生成物が適切に無害化されたか否かを判断する。
前述のように、副生成物と処理液との反応によって、ハロゲン化水素が生じる。ハロゲン化水素の水溶液は、酸性である。このため、副生成物の無害化処理が進行するにつれて、処理液のｐＨは、低下する。このため、液排出ライン３７を流れる処理液のｐＨに基づいて、処理液と副生成物との反応の進行状況を適切に判断可能となり、無害化処理の進行状況が適切に判断可能となる。
また、副生成物と処理液との反応によって、副生成物に含まれる成分において、原子間の結合状態及び分子構造等が変化する。例えば、前述のように、副生成物と処理液との反応によって、ハロシラン類において、Ｓｉ－α結合（αはＣｌ，Ｂｒ，Ｆ，Ｉからなる群より選ばれる１種類以上のハロゲン元素）及びＳｉ－Ｓｉ結合が、切断される。また、副生成物と処理液との反応によって、前述の加水分解生成物において、シロキサン結合及びＳｉ－Ｓｉ結合が、切断される。このため、副生成物の無害化処理の進行に伴って、液排出ライン３７を流れる処理液との混合物において、原子間の結合状態及び分子構造等が変化する。処理液との混合物において原子間の結合状態及び分子構造等が変化するため、副生成物の無害化処理に伴って、ラマンスペクトル、ＩＲスペクトル、及び、ＮＭＲスペクトルも変化する。したがって、ラマンスペクトル、ＩＲスペクトル、及び、ＮＭＲスペクトルのいずれかのスペクトル強度に基づいて、処理液と副生成物との反応の進行状況を適切に判断可能となり、無害化処理の進行状況が適切に判断可能となる。
ある実施例では、制御部２１は、センサ２８での検知結果に基づいて、切替えバルブ４１，４２、バルブ４５，４６，４８，５１、及び、流量調整器４７のそれぞれの作動を制御してもよい。例えば、センサ２８での検知結果に基づいて副生成物の適切に無害化されたと判断した場合に、制御部２１は、バルブ４６を閉状態にし、バルブ４８及びバルブ５１のそれぞれを非循環状態にする。これにより、排出経路１１への処理液の供給が停止される。
また、ある実施例では、センサ２８での検知結果に基づいて副生成物の無害化の進行速度が遅いと判断した場合等に、制御部２１は、流量調整器４７を制御し、供給ライン３５の流路部５８での処理液の流量を増加させる。これにより、供給ライン３５から排出経路１１への処理液の噴射圧力が増加し、排出経路１１において処理液と副生成物との反応が促進される。このため、副生成物の無害化が促進される。また、別のある実施例では、センサ２８での検知結果に基づいて副生成物の無害化の進行速度が遅いと判断した場合等に、制御部２１は、処理液による処理時間を長くする。この場合、制御部２１は、次回以降の処理において処理液を高濃度にする旨を、告知させてもよい。
また、ある実施例では、前述のように循環ライン５２を通して処理液を循環させている状態において、センサ２８での検知結果に基づいて副生成物の無害化の進行速度が遅いと判断した場合等に、制御部２１は、バルブ４８，５１のそれぞれを非循環状態にし、バルブ４６を開状態にする。これにより、循環している処理液が、廃液タンク３２へ排出されるとともに、処理液タンク２３から新しい処理液が排出経路１１に供給される。新しい処理液が排出経路１１に供給されることにより、排出経路１１において処理液と副生成物との反応が促進され、副生成物の無害化が促進される。
前述した処理液による副生物の無害化処理が終了し、排出経路１１への処理液の供給が停止されると、バルブ４５を開状態にする。これにより、洗浄水タンク２２から排出経路１１へ洗浄水が供給され、洗浄水によって、排出経路１１（延設部１２）が洗浄される。なお、洗浄水による洗浄においても、処理液による副生成物の無害化と同様に、バルブ４８，５１のそれぞれを循環状態に切替えることができる。バルブ４８，５１のそれぞれが循環状態になることにより、供給ライン３５の流路部５８、排出経路１１の延設部１２、液排出ライン３７の流路部６１、及び、循環ライン５２を通して、洗浄水が循環する。
洗浄水による排出経路１１の洗浄が終了すると、バルブ４５を閉状態にし、バルブ４８及びバルブ５１のそれぞれを非循環状態にする。これにより、排出経路１１への洗浄水の供給が停止される。排出経路１１の洗浄後、基板上にシリコン含有膜を形成する場合は、切替えバルブ４１を第１の作動状態に切替え、切替えバルブ４２を第３の作動状態に切替える。これにより、反応室７が、排出経路１１を介して除害装置３と連通する。そして、圧力調整バルブ１５によって、反応室７を減圧する。そして、減圧された反応室において、前述のように原料ガスと基板とを反応させ、基板上にシリコン含有膜を形成する。
前述のように本実施形態のケイ素含有物質形成装置であるエピタキシャル成長装置１では、ケイ素及びハロゲン元素を含むガスと基板との反応において生じた副生成物が、排出経路１１において安全に無害化される。また、エピタキシャル成長装置１では、排出経路１１を形成する配管を取外すことなく、副生成物が無害化されるため、さらに安全に副生成物の無害化処理が行われる。また、エピタキシャル成長装置１では、処理液と副生成物との反応によって発生したガス（水素）が、排気機構２７によって、適切に排気される。また、排出経路１１での処理液と副生成物との反応の進行状況に関するパラメータがセンサ２８によって検知されるため、センサ２８での検知結果に基づいて、副生成物の無害化の進行状況を適切に判断可能となる。
（変形例）
なお、エピタキシャル成長装置１には、前述したセンサ２８は、必ずしも設けられる必要はない。また、エピタキシャル成長装置１に、循環ライン５２が設けられなくてもよい。この場合、バルブ４８，５１を設ける必要がなくなる。
また、ある変形例では、排出機構１０の排出経路１１において、互いに対して並行に延設される複数の延設部が設けられてもよい。例えば、図２に示す変形例では、互いに対して並行に延設される２つの延設部１２Ａ，１２Ｂが、排出経路１１に設けられる。本変形例でも、第１の実施形態と同様に、エピタキシャル成長装置１は、反応室７、排出機構１０、制御部２１、洗浄水タンク２２、処理液タンク２３、供給機構２５、排気機構２７、センサ２８、液排出機構３１、廃液タンク３２、切替えバルブ（流路切替え部材）４１，４２、及び、循環ライン５２を備える。なお、図２では、実線の矢印は、液体及びガス等の流体の流れを示し、破線の矢印は、制御部２１への入力信号及び制御部２１からの出力信号等の電気信号を示す。
本変形例では、排出経路１１の切替えバルブ４１，４２の間において、延設部１２Ａ，１２Ｂが互いに対して並行して（並列に）延設される。このため、延設部１２Ａ，１２Ｂは、切替えバルブ４１において分岐し、切替えバルブ４２において合流する。延設部１２Ａ，１２Ｂは、互いに対して同一の反応室７に連通可能である。延設部１２Ａ，１２Ｂのそれぞれは、第１の実施形態の延設部１２と同様に、形成される。このため、延設部１２Ａには、反応室独立バルブ１３と同様の反応室独立バルブ１３Ａ、及び、圧力調整バルブ１５と同様の圧力調整バルブ１５Ａが、配置される。そして、延設部１２Ｂには、反応室独立バルブ１３と同様の反応室独立バルブ１３Ｂ、及び、圧力調整バルブ１５と同様の圧力調整バルブ１５Ｂが、配置される。
本変形例では、切替えバルブ４１は、第１の作動状態及び第２の作動状態に切替わり可能である。切替えバルブ４１の第１の作動状態では、排出経路１１の延設部（第１の延設部）１２Ａが、反応室７と連通する。ただし、切替えバルブ４１の第１の作動状態では、供給機構２５の供給ライン３５及び排気機構２７の排気ライン３６のそれぞれに対する排出経路１１の延設部１２Ａの連通は、遮断される。また、切替えバルブ４１の第１の作動状態では、排出経路１１の延設部（第２の延設部）１２Ｂが、供給機構２５の供給ライン３５及び排気機構２７の排気ライン３６のそれぞれと連通する。ただし、切替えバルブ４１の第１の作動状態では、反応室７に対する排出経路１１の延設部１２Ｂの連通は、遮断される。
また、切替えバルブ４１の第２の作動状態では、排出経路１１の延設部（第１の延設部）１２Ａが、供給機構２５の供給ライン３５及び排気機構２７の排気ライン３６のそれぞれと連通する。ただし、切替えバルブ４１の第２の作動状態では、反応室７に対する排出経路１１の延設部１２Ａの連通は、遮断される。また、切替えバルブ４１の第２の作動状態では、排出経路１１の延設部（第２の延設部）１２Ｂが、反応室７と連通する。ただし、切替えバルブ４１の第２の作動状態では、供給機構２５の供給ライン３５及び排気機構２７の排気ライン３６のそれぞれに対する排出経路１１の延設部１２Ｂの連通は、遮断される。したがって、切替えバルブ（流路切替え部材）４１の作動状態が切替わることにより、反応室７、供給機構２５の供給ライン３５、及び、排気機構２７の排気ライン３６のそれぞれに対する排出経路１１の複数の延設部１２Ａ，１２Ｂのそれぞれの連通状態が、切替わる。
また、本変形例では、切替えバルブ４２は、第３の作動状態及び第４の作動状態に切替わり可能である。切替えバルブ４２の第３の作動状態では、排出経路１１の延設部（第１の延設部）１２Ａは、中継部４３を介して除害装置３と連通する。ただし、切替えバルブ４２の第３の作動状態では、液排出機構３１の液排出ライン３７に対する排出経路１１の延設部１２Ａの連通は、遮断される。また、切替えバルブ４２の第３の作動状態では、排出経路１１の延設部（第２の延設部）１２Ｂは、液排出ライン３７と連通する。ただし、切替えバルブ４２の第３の作動状態では、除害装置３（中継部４３）に対する排出経路１１の延設部１２Ｂの連通は、遮断される。
また、切替えバルブ４２の第４の作動状態では、排出経路１１の延設部（第１の延設部）１２Ａは、液排出ライン３７と連通する。ただし、切替えバルブ４２の第４の作動状態では、除害装置３（中継部４３）に対する排出経路１１の延設部１２Ａの連通は、遮断される。また、切替えバルブ４２の第４の作動状態では、排出経路１１の延設部（第２の延設部）１２Ｂは、中継部４３を介して除害装置３と連通する。ただし、切替えバルブ４２の第４の作動状態では、液排出ライン３７に対する排出経路１１の延設部１２Ｂの連通は、遮断される。したがって、切替えバルブ（流路切替え部材）４２の作動状態が切替わることにより、液排出機構３１の液排出ライン３７、及び、除害装置３のそれぞれに対する排出経路１１の複数の延設部１２Ａ，１２Ｂのそれぞれの連通状態が、切替わる。
本変形例のエピタキシャル成長装置１では、基板と反応した原料ガスを、反応室７から延設部１２Ａ，１２Ｂの一方を通して排気ガスとして排出すると同時に、延設部１２Ａ，１２Ｂの他方において副生成物を、処理液によって無害化することが可能になる。例えば、切替えバルブ４１が第１の作動状態になり、かつ、切替えバルブ４２が第３の作動状態になることにより、反応室７は、延設部１２Ａ及び中継部４３を通して、除害装置３と連通する。このため、反応室７において原料ガスを基板と反応させても、原料ガスと基板との反応による排出ガスが、延設部１２Ａを通して排出される。また、切替えバルブ４１が第１の作動状態になることにより、供給ライン３５を通して延設部１２Ｂに処理液を供給可能になる。供給された処理液によって、延設部１２Ｂでは、副生成物が無害化される。また、切替えバルブ４２が第３の作動状態になることにより、延設部１２Ｂで副生成物と反応した処理液を、延設部１２Ｂから液排出ライン３７を通して排出可能になる。
一方、切替えバルブ４１が第２の作動状態になり、かつ、切替えバルブ４２が第４の作動状態になることにより、反応室７は、延設部１２Ｂ及び中継部４３を通して、除害装置３と連通する。このため、反応室７において原料ガスを基板と反応させても、原料ガスと基板との反応による排出ガスが、延設部１２Ｂを通して排出される。また、切替えバルブ４１が第２の作動状態になることにより、供給ライン３５を通して延設部１２Ａに処理液を供給可能になる。供給された処理液によって、延設部１２Ａでは、副生成物が無害化される。また、切替えバルブ４２が第４の作動状態になることにより、延設部１２Ａで副生成物と反応した処理液を、延設部１２Ａから液排出ライン３７を通して排出可能になる。
また、前述の実施形態等では、供給機構２５の供給ライン３５の一部が、洗浄水の供給用及び処理液の供給用として共用されるが、これに限るものではない。ある変形例では、処理液タンク２３から排出経路１１までの処理液の供給ラインの全体が、洗浄水タンク２２から排出経路１１までの洗浄水の供給ラインに対して、独立して形成されてもよい。
また、前述のハロシラン類等を含む副生成物が排出経路（例えば１１）で発生する装置は、前述のエピタキシャル成長装置に限るものではない。ある実施例のケイ素含有物質形成装置では、反応室（例えば７）に、ケイ素を含む原料物質とハロゲン元素を含む原料物質が互いに対して別ルートで供給される。ここで、ケイ素を含む原料物質は、粉末状（固体状）のシリコンを含み得る。また、ハロゲン元素を含む原料物質は、塩化水素等のハロゲン化水素を含む原料ガスであり得る。
本実施例のケイ素含有物質形成装置では、反応室（例えば７）に、シリコン基板等の基板は設けられない。そして、反応室では、互いに対して別々に導入されたケイ素を含む原料物質とハロゲン元素を含む原料物質が反応する。ケイ素を含む原料物質とハロゲン元素を含む原料物質の反応によって、ハロシラン類及び水素が生成される。そして、ハロシラン類と水素との反応によって、ケイ素含有物質を得る。ケイ素を含む原料物質とハロゲン元素を含む原料物質の反応によって生成されるハロシラン類は、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ3）等のクロロシラン類を含み得る。また、反応室の反応では、ハロゲン化水素及び四ハロゲン化ケイ素等が発生し得る。
本実施例のケイ素含有物質形成装置でも、反応室から排出される排出ガス（排出物質）は、ハロシラン類を含み、排出ガスに含まれるハロシラン類には、前述のトリクロロシラン等のクロロシラン類が含まれ得る。また、反応室からの排出ガスには、水素が含まれ得るとともに、反応室での反応で発生するハロゲン化水素及び四ハロゲン化ケイ素等が含まれ得る。反応室での反応で発生するハロゲン化水素は、塩化水素（ＨＣｌ）を含み得る。そして、反応室での反応で発生する四ハロゲン化ケイ素は、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）を含み得る。
また、本実施例のケイ素含有物質形成装置では、反応室からの排出ガス（排出物質）の排出経路（排出管８）に、排出ガスを冷却する冷却機構が、設けられる。排出ガスは、冷却機構によって冷却されることにより、液化する。そして、排出ガスが液状化した液状物質（排出物質）は、回収される。
本実施例のケイ素含有物質形成装置でも、排出ガスが冷却機構によって液状化されることにより、排出経路（例えば１１）において副生成物が析出し得る。副生成物は、排出ガスの液状物質において回収されることなく排出経路（例えば１１）に残留した一部を、含み得る。また、副生成物は、排出ガスに含まれるハロシラン類を含むとともに、ハロシラン類の加水分解生成物を含み得る。なお、ハロシラン類の加水分解生成物は、固体物質であり得る。副生成物は、排出ガスに含まれる四ハロゲン化ケイ素等を含み得る。また、排出経路（例えば１１）では、特に、冷却機構及びその近傍において、副生成物が析出し易い。
前述のように、本実施例のケイ素含有物質形成装置でも、ハロシラン類等を含む副生成物が、排出経路（例えば１１）に析出し得る。本実施例のケイ素含有物質形成装置において発生する副生成物も、大気雰囲気下において、爆発性を有する物質に変質し得る。このため、本実施例のケイ素含有物質形成装置でも、前述の実施形態等のいずれかと同様にして、排出経路（例えば１１）において、処理液を用いて副生成物が無害化される。
これらの少なくとも一つの実施形態又は実施例のケイ素含有物質形成装置によれば、供給機構は、処理液タンクから排出機構の排出経路に供給ラインを通して処理液を供給し、供給した処理液によって、反応により生じた副生成物を排出経路において処理させる。また、流路切替え部材は、反応室及び供給機構の供給ラインのそれぞれとの間で、排出機構の排出経路の連通状態を切替える。これにより、ケイ素及びハロゲン元素を含む原料物質の反応、又は、ケイ素を含む原料物質とハロゲン元素を含む原料物質との反応において生じた副生成物が、排出経路を形成する配管を取外すことなく処理されるケイ素含有物質形成装置を提供することができる。
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、付記を記載する。
［１］ケイ素及びハロゲン元素を含む原料物質を反応させる、又は、ケイ素を含む原料物質とハロゲン元素を含む原料物質とを反応させる反応室と、
前記反応室からの排出物質を排出する排出経路を備える排出機構と、
塩基性の水溶液を含む処理液が貯液される処理液タンクと、
前記処理液タンクから前記排出機構の前記排出経路に前記処理液を供給する供給ラインを備え、供給した前記処理液によって、反応により生じた副生成物を前記排出経路において処理させる供給機構と、
前記反応室及び前記供給機構の前記供給ラインのそれぞれとの間で、前記排出機構の前記排出経路の連通状態を切替える流路切替え部材と、
を具備する、ケイ素含有物質形成装置。
［２］前記処理液と前記副生成物との反応によって発生したガスを、前記排出機構の前記排出経路から排気する排気ラインを備える排気機構をさらに具備する、［１］のケイ素含有物質形成装置。
［３］前記排出機構の前記排出経路への前記排気機構の前記排気ラインの接続部分は、前記排出経路において鉛直上側の部位に位置する、［２］のケイ素含有物質形成装置。
［４］前記排出機構の前記排出経路において前記副生成物と反応した前記処理液を前記排出経路から排出する液排出ラインを備える液排出機構をさらに具備し、
前記流路切替え部材は、前記液排出機構の前記液排出ラインに対する前記排出機構の前記排出経路の連通状態を切替える、
［１］乃至［３］のいずれか１項のケイ素含有物質形成装置。
［５］前記排出機構は、前記排出経路に配置される圧力調整バルブを備え、
前記圧力調整バルブは、前記反応室で前記原料物質を用いた反応が行われている状態において、前記圧力調整バルブに対して反応室側の領域に比べて、前記圧力調整バルブに対して前記反応室とは反対側の領域で、前記排出経路の圧力を上昇させ、
前記排出機構の前記排出経路に供給される前記処理液は、前記排出経路において前記圧力調整バルブ又はその近傍に向かって、前記供給機構の前記供給ラインから噴射される、
［１］乃至［４］のいずれか１項のケイ素含有物質形成装置。
［６］前記排出機構の前記排出経路に供給される前記処理液は、０．１Ｐａ以上の噴射圧力で、前記供給機構の前記供給ラインから前記排出経路に噴射される、［１］乃至［５］のいずれか１項のケイ素含有物質形成装置。
［７］前記排出機構の前記排出経路は、互いに対して並行して延設され、互いに対して同一の前記反応室に連通可能な複数の延設部、を備え、
前記流路切替え部材は、前記反応室及び前記供給機構の前記供給ラインのそれぞれに対する前記複数の延設部のそれぞれの連通状態を切替える、
［１］乃至［６］のいずれか１項のケイ素含有物質形成装置。
［８］前記流路切替え部材は、第１の作動状態及び第２の作動状態に作動状態が切替わり可能であり、
前記流路切替え部材の前記第１の作動状態では、前記複数の延設部の１つである第１の延設部が、前記反応室と連通するとともに、前記複数の延設部の前記第１の延設部とは別の１つである第２の延設部が、前記供給機構の前記供給ラインと連通し、
前記流路切替え部材の前記第２の作動状態では、前記第１の延設部が、前記供給機構の前記供給ラインと連通するとともに、前記第２の延設部が、前記反応室と連通する、
［７］のケイ素含有物質形成装置。
［９］前記排出機構の前記排出経路での前記処理液と前記副生成物との反応の進行状況に関するパラメータを検知するセンサをさらに具備する、［１］乃至［８］のいずれか１項のケイ素含有物質形成装置。
１…エピタキシャル成長装置、７…反応室、１０…排出機構、１１…排出経路、１２，１２Ａ，１２Ｂ…延設部、２１…制御部、２３…処理液タンク、２５…供給機構、２７…排気機構、２８…センサ、３１…液排出機構、３５…供給ライン、３６…排気ライン、３７…液排出ライン、４１，４２…切替えバルブ。

Claims (7)

  1. ケイ素及びハロゲン元素を含む原料物質を反応させる、又は、ケイ素を含む原料物質とハロゲン元素を含む原料物質とを反応させる反応室と、
    前記反応室からの排出物質を排出する排出経路を備え、前記排出経路は第１の延設部を備え、前記第１の延設部では下流側へ向かって前記反応室からの前記排出物質が排出される排出機構と、
    塩基性の水溶液を含む処理液が貯液される処理液タンクと、
    前記処理液タンクから前記排出機構の前記排出経路に前記処理液を供給する供給ラインを備え、供給した前記処理液によって、反応により生じた副生成物を前記排出経路において処理させる供給機構と、
    前記処理液と前記副生成物との反応によって発生したガスを、前記排出機構の前記排出経路の前記第１の延設部から排気する排気ラインを備える排気機構と、
    前記排出経路において前記第１の延設部と前記反応室との間に配置されるとともに、前記供給機構の供給ライン及び前記排気機構の排気ラインが接続され、第１の作動状態及び第２の作動状態に切替わり可能な第１の流路切替え部材であって、前記第１の作動状態では、前記排出経路の前記第１の延設部を前記反応室と連通させるとともに、前記供給ライン及び前記排気ラインに対する前記第１の延設部の連通を遮断させ、前記第２の作動状態では、前記第１の延設部を前記供給ライン及び前記排気ラインと連通させるとともに、前記反応室に対する前記第１の延設部の連通を遮断させる第１の流路切替え部材と、
    を具備する、ケイ素含有物質形成装置。
  2. 前記排出機構の前記排出経路の前記第１の延設部への前記排気機構の前記排気ラインの接続部分は、前記第１の延設部の鉛直上側の端に位置する、請求項１のケイ素含有物質形成装置。
  3. 前記排出機構の前記排出経路の前記第１の延設部において前記副生成物と反応した前記処理液を前記排出経路の前記第１の延設部から排出する液排出ラインを備える液排出機構と、
    前記液排出機構の前記液排出ラインに対する前記排出機構の前記排出経路の前記第１の延設部の連通状態を切替える第２の流路切替え部材と、
    をさらに具備する、請求項１又は２のケイ素含有物質形成装置。
  4. 前記排出機構の前記排出経路の前記第１の延設部に供給される前記処理液は、０．１Ｐａ以上の噴射圧力で、前記供給機構の前記供給ラインから前記排出経路の前記第１の延設部に噴射される、請求項１乃至３のいずれか１項のケイ素含有物質形成装置。
  5. 前記排出機構の前記排出経路は、前記第１の延設部に対して並行して延設され、前記第１の延設部と同一の前記反応室に連通可能な第２の延設部を備え、
    前記第１の流路切替え部材は、前記反応室、前記供給機構の前記供給ライン及び前記排気機構の前記排気ラインのそれぞれに対する前記第２の延設部の連通状態を切替える、
    請求項１乃至４のいずれか１項のケイ素含有物質形成装置。
  6. 前記第１の流路切替え部材の前記第１の作動状態では、前記第２の延設部が前記供給機構の前記供給ライン及び前記排気機構の前記排気ラインと連通するとともに、前記反応室に対する前記第２の延設部の連通が遮断され、
    前記第１の流路切替え部材の前記第２の作動状態では、前記第２の延設部が前記反応室と連通するとともに、前記供給ライン及び前記排気ラインに対する前記第２の延設部の連通が遮断される、
    請求項５のケイ素含有物質形成装置。
  7. 前記排出機構の前記排出経路の前記第１の延設部での前記処理液と前記副生成物との反応の進行状況に関するパラメータを検知するセンサをさらに具備する、請求項１乃至６のいずれか１項のケイ素含有物質形成装置。
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