TWI741485B - 處理裝置及處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之實施形態係關於一種處理裝置及處理方法。  本發明提供一種對含有矽及鹵族元素之原料物質之反應或含有矽之原料物質與含有鹵族元素之原料物質之反應中產生之副產物進行安全處理的處理裝置及處理方法。  根據實施形態，提供一種對含有矽及鹵族元素之原料物質之反應或含有矽之原料物質與含有鹵族元素之原料物質之反應中產生之副產物進行處理的處理裝置。處理裝置具備處理液罐、處理槽、供給機構及排氣機構。於處理液罐中貯存含有鹼性水溶液之處理液。於處理槽中投入含有副產物之被處理構件。供給機構將處理液自處理液罐供給至處理槽，利用所供給之處理液於處理槽中對副產物進行處理。排氣機構將藉由處理液與副產物之反應而產生之氣體自處理槽排出。

Description

處理裝置及處理方法
本發明之實施形態係關於一種處理裝置及處理方法。
半導體矽基板廣泛用作用於形成各種電子電路之材料。於形成該半導體矽基板時及形成含有含矽物之膜或錠等時之各種時候，使用磊晶生長裝置及化學氣相生長裝置等含矽物質形成裝置。
磊晶生長裝置具備反應室以及連接於反應室之供給管及排出管。經由供給管向反應室供給原料氣體。然後，經由排出管自反應室排出廢氣。於使用磊晶生長裝置時，於惰性氛圍下且減壓之反應室內設置基板。然後，使導入至反應室內之原料氣體與經加熱之基板反應，藉此於基板上形成含有含矽物之膜。作為原料氣體，例如使用含有矽及氯之化合物與氫氣之混合氣體。反應室內與基板反應過之原料氣體作為廢氣經由排出管向裝置之外部排出。廢氣可含有原料氣體中之成分，例如含有矽及氯之化合物。
此處，反應室內之溫度與排出管相比為非常高溫。因此，排出至排出管內之廢氣中所含之含有矽及氯之化合物有時會於排出管內冷卻而作為副產物析出。副產物可含有亦被稱為油性矽烷之黏性較高之液狀物質及固體物質。又，副產物可含有油性矽烷於空氣中或水中變質而二次生成之物質。要求此種副產物安全無害化。
本發明所欲解決之課題在於提供一種對含有矽及鹵族元素之原料物質之反應或含有矽之原料物質與含有鹵族元素之原料物質之反應中產生之副產物進行安全處理的處理裝置及處理方法。
根據實施形態，提供一種對含有矽及鹵族元素之原料物質之反應或含有矽之原料物質與含有鹵族元素之原料物質之反應中產生之副產物進行處理的處理裝置。處理裝置具備處理液罐、處理槽、供給機構及排氣機構。於處理液罐中貯存含有鹼性水溶液之處理液。於處理槽中投入含有副產物之被處理構件。供給機構將處理液自處理液罐供給至處理槽，利用所供給之處理液於處理槽中對副產物進行處理。排氣機構將藉由處理液與副產物之反應而產生之氣體自處理槽排出。
又，根據實施形態，提供一種對含有矽及鹵族元素之原料物質之反應或含有矽之原料物質與含有鹵族元素之原料物質之反應中產生之副產物進行的處理方法。於處理方法中將含有副產物之被處理構件投入至處理槽。又，於處理方法中將含有鹼性水溶液之處理液蓄積於處理槽。然後，於處理方法中利用蓄積之處理液於處理槽中對副產物進行處理。又，於處理方法中將藉由處理液與副產物之反應而產生之氣體自處理槽排出。
根據上述構成，可提供一種對含有矽及鹵族元素之原料物質之反應或含有矽之原料物質與含有鹵族元素之原料物質之反應中產生之副產物進行安全處理的處理裝置及處理方法。
以下，參照圖1及圖2對實施形態進行說明。
(副產物)  首先，對成為實施形態中進行無害化之對象之副產物進行說明。副產物可含有亦稱為油性矽烷之黏性較高之液狀物質及固體物質。又，副產物可含有油性矽烷於空氣中或水中變質而二次生成之物質。此種副產物含有鹵矽烷類。鹵矽烷類含有屬於第17族之鹵族元素之任一種以上，鹵族元素中，可列舉氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)及碘(I)等。鹵矽烷類可藉由含有鹵族元素及矽之化合物反應而產生。鹵矽烷類具有Si-α鍵(α為選自由Cl、Br、F及I所組成之群中之1種以上之鹵族元素)與Si-Si鍵。  作為鹵矽烷類之一例，可列舉氯矽烷類及溴矽烷類等。氯矽烷類含有氯作為鹵族元素，且具有Si-Cl鍵與Si-Si鍵。又，溴矽烷類含有溴作為鹵族元素，且具有Si-Br鍵與Si-Si鍵。又，鹵矽烷類亦可含有鹵族元素之2種以上，某一例中，鹵矽烷類於氯之基礎上含有氯以外之鹵族元素之任一種以上。
副產物中所含之鹵矽烷類有不會變質之情形。另一方面，鹵矽烷類具有Si-α鍵(α為選自由Cl、Br、F及I所組成之群中之1種以上之鹵族元素)與Si-Si鍵，該等鍵可對於水及氧呈現較高之反應性。因此，鹵矽烷類於大氣氛圍下可與水及氧快速地反應而變質為具有爆炸性之物質。
再者，副產物中所含之鹵矽烷類可含有具有環狀結構之鹵矽烷類與不具有環狀結構之鹵矽烷類。具有環狀結構之鹵矽烷類可含有結構式(1)至(25)所示之結構之化合物之任一種。因此，具有環狀結構之鹵矽烷類可具有四元環結構、五元環結構、六元環結構、七元環結構、八元環結構及多元環結構之任一種。再者，結構式(1)至(25)中，X為選自由Cl、Br、F及I所組成之群中之1種以上之鹵族元素。  [化1]
Figure 02_image001
[化2]
Figure 02_image003
[化3]
Figure 02_image005
[化4]
Figure 02_image007
[化5]
Figure 02_image009
[化6]
Figure 02_image011
[化7]
Figure 02_image013
副產物中所含之具有環狀結構之鹵矽烷類可為如結構式(1)至(25)所示般具有僅由矽構成之矽環之同素環式化合物。又，具有環狀結構之鹵矽烷類可為如結構式(1)至(25)所示般不含碳之無機環式化合物。又，具有環狀結構之鹵矽烷類亦可含有包含矽及氧之雜環式化合物。
不具有環狀結構之鹵矽烷類可含有具有鏈狀結構之鹵矽烷類。具有鏈狀結構之鹵矽烷類可含有結構式(26)及(27)所示之結構之化合物之任一種。再者，於結構式(26)中，N例如為0或15以下之正整數。於結構式(26)及(27)中，X為選自由Cl、Br、F及I所組成之群中之1種以上之鹵族元素。  [化8]
Figure 02_image015
具有鏈狀結構之鹵矽烷類可為如結構式(26)所示般無分支之直鏈化合物。又，具有鏈狀結構之鹵矽烷類可為如結構式(27)所示般具有分支之鏈式化合物。
又，副產物可含有可藉由上述鹵矽烷類與水接觸而二次生成之水解產物。水解產物可為固體狀物質。鹵矽烷類之水解產物與鹵矽烷類同樣地可具有Si-Si鍵。又，水解產物可為矽氧烷類。而且，水解產物可含有具有矽氧烷鍵(Si-O-Si、O-Si-O)及矽烷醇基(-Si-OH)之至少一者之化合物。又，水解產物可具有氫矽烷醇基(-Si(H)OH)。副產物中所含之水解產物可具有結構式(28)至(33)之結構之任一種。  [化9]
Figure 02_image017
結構式(28)至(33)所示之水解產物為僅由矽、氧及氫構成之水解產物。又，結構式(28)至(33)所示之水解產物具有矽氧烷鍵及矽烷醇基之兩者。而且，結構式(28)至(33)所示之水解產物為具有2個以上之矽烷醇基之聚矽烷醇。副產物中所含之水解產物中，Si-Si鍵及矽氧烷鍵可成為爆炸性之原因。又，副產物可含有氧化矽。
圖1表示作為產生可含有上述鹵矽烷類及水解產物之副產物之裝置之磊晶生長裝置(含矽物質形成裝置)的一例。圖1之一例之磊晶生長裝置1具備裝置本體2、除害裝置3及連接部5。裝置本體2具備殼體6、反應室7、排出管8及供給管(未圖示)。反應室7、排出管8及供給管收容於殼體6內。供給管之一端連接於反應室7，供給管之另一端連接於包含作為原料物質之原料氣體之供給源之供給裝置(未圖示)。
排出管8之一端連接於反應室7，排出管8之另一端連接於連接部5。排出管8包含(圖1之一例中為5個)配管11～15。裝置本體2中，相對於反應室7自近位側(自上游側)按配管11、12、13、14、15之順序配置。於配管12配置有反應室獨立閥(Chamber Isolation Valve：CIV)16，於配管13配置有壓力調整閥(Pressure Control Valve：PCV)17。於反應室獨立閥16關閉之狀態下，可僅對排出管8中相對於反應室獨立閥16而與反應室7為相反側(下游側)之部位進行維護。連接部5之一端連接於排出管8之配管15，連接部5之另一端連接於除害裝置3。連接部5包含(圖1之一例中為2個)配管18、19。磊晶生長裝置1中，相對於裝置本體2自近位側(自上游側)按配管18、19之順序配置。
磊晶生長裝置1中，原料氣體作為原料物質自供給裝置經由供給管供給並導入至反應室7。原料氣體為含有矽及鹵族元素之氣體。因此，原料氣體含有鹵族元素之任一種以上及矽。含有矽及鹵族元素之氣體例如為含有矽及鹵族元素之化合物與氫氣之混合氣體。該混合氣體中之氫氣之濃度例如為95體積%以上。含有矽及鹵族元素之化合物中含有選自由含有矽及氯之化合物、含有矽及溴之化合物、含有矽及氟之化合物及含有矽及碘之化合物所組成之群中之1種以上之化合物。而且，含有矽及鹵族元素之化合物中含有鹵矽烷類。
含有矽及氯之化合物例如為二氯矽烷(SiH2 Cl2 )、三氯矽烷(SiHCl3 )及四氯矽烷(SiCl4 )等氯矽烷類之任一種或該等之混合物。於含有矽及氯之化合物含有於混合氣體中之情形時，混合氣體亦可含有甲矽烷(SiH4 )及氯化氫(HCl)之至少一者。又，含有矽及溴之化合物例如為二溴矽烷(SiH2 Br2 )、三溴矽烷(SiHBr3 )及四溴矽烷(SiBr4 )等溴矽烷類之任一種或該等之混合物。於含有矽及溴之化合物含有於混合氣體中之情形時，混合氣體亦可含有甲矽烷(SiH4 )及溴化氫(HBr)之至少一者。
原料氣體亦可含有鹵族元素之2種以上，原料氣體亦可於氯之基礎上含有氯以外之鹵族元素之任一種以上。某一例中，原料氣體係含有矽及氯之化合物、氫氣、以及含有氯以外之鹵族元素之化合物及氯氣以外之鹵素氣體之至少一者之混合氣體。含有氯以外之鹵族元素之化合物中可含有矽，亦可不含有矽。又，其他某一例中，原料氣體係含有氯以外之鹵族元素及矽之化合物、氫氣、以及含有氯之化合物及氯氣之至少一者之混合氣體。含有氯之化合物中可含有矽，亦可不含有矽。
又，反應室7可藉由壓力調整閥17進行減壓。藉由利用壓力調整閥17對反應室7進行減壓，而於排出管8中，與相對於壓力調整閥17而為反應室7側之區域相比，在相對於壓力調整閥17而與反應室7為相反側之區域中壓力上升。磊晶生長裝置1中，於反應室7之壓力被減壓之狀態下，在反應室7設置基板。於反應室7中，經由供給管供給之原料氣體與基板反應。此時，基板被加熱至與原料氣體之反應溫度以上。某一例中，反應溫度為600℃以上，其他某一例中，反應溫度為1000℃以上。如上所述，藉由減壓下且高溫下之原料氣體與基板之熱化學反應，而於基板上形成單晶或多晶之含矽膜。再者，基板例如為單晶矽基板。
作為來自反應室7之排出物質之排出氣體經由排出管8及連接部5向除害裝置3排出。因此，由排出管8及連接部5形成自反應室7之排出路徑。於排出氣體中可含有原料氣體中所含之含有矽及鹵族元素之化合物中未堆積在基板上之一部分。因此，於排出氣體中可含有原料氣體中所含之鹵矽烷類中未堆積在基板上之一部分。又，於排出氣體中可含有原料氣體中所含之含有矽及鹵族元素之化合物中在反應室7中未反應之一部分。而且，於排出氣體中可含有藉由含有鹵族元素及矽之化合物在反應室7中之反應而產生之鹵矽烷類。進而，於作為排出物質之排出氣體中可含有上述甲矽烷(SiH4 )，並且可含有上述氯化氫(HCl)及溴化氫(HBr)等鹵化氫。排出氣體於除害裝置3中藉由燃燒而無害化。
於原料氣體與基板之反應中產生之副產物可在排出管8及連接部5之一部分析出。副產物係上述排出氣體中所含之成分反應而固形化或液狀化者。例如，可藉由排出氣體中所含之鹵矽烷類彼此於排出管8或連接部5中反應而產生副產物。又，可藉由鹵矽烷類與排出氣體中所含之其他成分於排出管8或連接部5中反應而產生副產物。由於如上所述般產生副產物，故而副產物中含有上述鹵矽烷類。產生之副產物可附著於排出管8之配管11～15之內表面及連接部5之配管18、19之內表面等。
此處，相對於反應室7而位於近位之配管11、12等中溫度較高。又，配管11、12等相對於壓力調整閥17而為反應室7側之區域與反應室7同樣地被減壓。因此，認為配管11、12等相對於壓力調整閥17而為反應室7側之區域中難以發生廢氣中所含之成分之聚合，而難以產生副產物。
又，如上所述般與相對於壓力調整閥17而為反應室7側之區域相比，相對於壓力調整閥17而與反應室7為相反側之區域之壓力上升。因此，於壓力調整閥17處，相對於上游側，於下游側壓力上升。因此，認為於相對於壓力調整閥17而在下游側鄰接之區域中，排出氣體中所含之成分彼此之反應易於進行，而易於產生副產物。因此，認為配管13中相對於壓力調整閥17而為下游側之部位及配管14中尤其容易產生副產物。再者，排出氣體中所含之成分彼此之上述反應於減壓下難以發生。
又，於與壓力調整閥17在下游側隔開之配管15及連接部5等中，排出氣體中成為副生物之原料之成分之量變少。因此，認為配管15及連接部5等中難以產生副產物。
再者，副產物除鹵矽烷類以外，可含有藉由鹵矽烷類與水接觸而可生成之上述水解產物。水解產物如上所述般可含有具有矽氧烷鍵(Si-O-Si、O-Si-O)及矽烷醇基(-Si-OH)之至少一者之化合物。又，副產物如上所述般可含有氧化矽。
於後述實施形態等之處理裝置及處理方法中，上述副產物成為要進行處理之處理對象。此時，堆積有副產物之配管11～15、18、19用作被處理構件。因此，被處理構件中含有副產物。尤其是附著於認為易於堆積副產物之配管13、14等之副產物要藉由後述實施形態等之處理裝置及處理方法進行處理。如上所述，含有鹵矽烷類等之副產物於大氣氛圍下可變質為具有爆炸性之物質。因此，存在使副產物無害化之必要性，於後述實施形態等中，提供一種使副產物無害化之處理裝置及處理方法。
又，產生含有上述鹵矽烷類等之副產物之裝置並不限於上述磊晶生長裝置。於某實施例之含矽物質形成裝置中，含有矽之原料物質與含有鹵族元素之原料物質相對於彼此以不同途徑供給至反應室(例如7)。此處，含有矽之原料物質可含有粉末狀(固體狀)之矽。又，含有鹵族元素之原料物質可為含有氯化氫等鹵化氫之原料氣體。
本實施例之含矽物質形成裝置中，於反應室(例如7)未設置矽基板等基板。而且，於反應室中，相對於彼此而分別導入之含有矽之原料物質與含有鹵族元素之原料物質進行反應。藉由含有矽之原料物質與含有鹵族元素之原料物質之反應而生成鹵矽烷類及氫氣。而且，藉由鹵矽烷類與氫氣之反應而獲得含矽物質。藉由含有矽之原料物質與含有鹵族元素之原料物質之反應而生成之鹵矽烷類可含有三氯矽烷(SiHCl3 )等氯矽烷類。又，於反應室之反應中，可產生鹵化氫及四鹵化矽等。
本實施例之含矽物質形成裝置中，自反應室排出之排出氣體(排出物質)亦含有鹵矽烷類，排出氣體中所含之鹵矽烷類中可含有上述三氯矽烷等氯矽烷類。又，來自反應室之排出氣體中可含有氫氣，並且可含有反應室內之反應中產生之鹵化氫及四鹵化矽等。反應室內之反應中產生之鹵化氫可含有氯化氫(HCl)。而且，反應室內之反應中產生之四鹵化矽可含有四氯化矽(SiCl4 )。
又，本實施例之含矽物質形成裝置中，於排出氣體(排出物質)自反應室之排出路徑(排出管8)中設有對排出氣體進行冷卻之冷卻機構。排出氣體藉由經冷卻機構冷卻而液化。而且，排出氣體液狀化而成之液狀物質(排出物質)被回收。
本實施例之含矽物質形成裝置中，亦藉由利用冷卻機構使排出氣體液狀化而可於排出路徑中析出副產物。副產物可含有排出氣體之液狀物質中未被回收而殘留於排出路徑之一部分。又，副產物含有排出氣體中所含之鹵矽烷類，並且可含有鹵矽烷類之水解產物。再者，鹵矽烷類之水解產物可為固體物質。副產物可含有排出氣體中所含之四鹵化矽等。又，於排出路徑中，尤其於冷卻機構及其附近易析出副產物。
如上所述，於本實施例之含矽物質形成裝置中，含有鹵矽烷類等之副產物亦可於排出路徑析出。本實施例之含矽物質形成裝置中產生之副產物亦可於大氣氛圍下變質為具有爆炸性之物質。因此，存在使副產物無害化之必要性，後述實施形態等中提供一種使副產物無害化之處理裝置及處理方法。
(第1實施形態)  圖2表示作為對上述副產物進行處理之處理裝置之一例之第1實施形態的處理裝置20。如圖2所示，處理裝置20具備控制部(控制器)21、洗淨水罐22、處理液罐23、處理槽25、供給機構(供給系統)26、排氣機構(排氣系統)27、感測器28、治具30、分散機構(分散機)31、攪拌機構(攪拌機)32、液體循環機構(液體循環器)33、液體排出機構(液體排出系統)35及廢液罐36。再者，圖2中以實線之箭頭表示液體及氣體等流體之流動，以虛線之箭頭表示向控制部21之輸入信號及自控制部21之輸出信號等電氣信號。
控制部21對處理裝置20整體進行控制。控制部21具備：包含CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，特殊應用積體電路)或FPGA(Field Programmable Gate Array，場可程式化閘陣列)等之處理器或積體電路(控制電路)；及記憶體等記憶媒體。控制部21可僅具備1個處理器或積體電路，亦可具備複數個處理器或積體電路。控制部21藉由執行記憶於記憶媒體之程式等而進行處理。
於洗淨水罐22中貯存洗淨水。又，於處理液罐23中貯存處理液。處理液用於上述副產物之無害化。又，處理液含有鹼性水溶液。於處理槽25中投入附著有上述副產物之被處理構件37。此時，例如附著有副產物之圖1之例之配管11～15等作為被處理構件37而投入於處理槽25。因此，被處理構件37含有副產物。又，排出管8分解成各個配管而投入於處理槽25。
供給機構(液供給機構)26可將洗淨水自洗淨水罐22向處理槽25供給，並且可將處理液自處理液罐23向處理槽25供給。本實施形態中，供給機構26具備供給管線41與閥42、43。供給管線41例如由1根以上之配管(管)形成。本實施形態中，處理槽25經由供給管線41而連接於洗淨水罐22及處理液罐23。又，本實施形態中，閥42、43之動作由控制部21控制，利用控制部21切換閥42、43各自之開閉。
於閥42、43關閉之狀態下，不對處理槽25供給洗淨水及處理液之任一種。藉由閥42打開，而自洗淨水罐22經由供給管線41對處理槽25供給洗淨水。又，藉由閥43打開，而自處理液罐23經由供給管線41對處理槽25供給處理液。某實施例中，控制部21基於作業者在用戶介面等操作裝置(未圖示)之操作，切換閥42、43各自之開閉。再者，閥42、43各自之開閉之切換無需利用控制部21進行，其他某實施例中，閥42、43各自之開閉之切換亦可由作業者不經由控制部21而進行。
於處理槽25中，利用供給機構26供給之處理液使附著於投入之被處理構件37之副產物無害化。某實施例中，於副產物之無害化中，向處理槽25投入被處理構件37之後，對處理槽25供給處理液。其他某實施例中，於副產物之無害化中，將處理液供給至處理槽25，於處理槽25中蓄積有供給之處理液之狀態下向處理槽25投入被處理構件37。再者，於無害化處理中，若處理槽25中蓄積處理液至某程度，則關閉閥43，停止處理液向處理槽25之供給。
如上所述，處理液含有鹼性水溶液。又，副產物中所含之鹵矽烷類如上所述般具有Si-α鍵(α為選自由Cl、Br、F、I所組成之群中之1種以上之鹵族元素)與Si-Si鍵作為對於水及氧呈現較高反應性之鍵。藉由鹵矽烷類與鹼性之處理液進行反應，而切斷對於水及氧呈現較高反應性之上述鍵。例如，藉由氯矽烷類與鹼性之處理液進行反應，而切斷Si-Cl鍵及Si-Si鍵。
又，副產物中可含有之水解產物如上所述般可具有可成為爆炸性之原因之矽氧烷鍵及Si-Si鍵。藉由水解產物與鹼性之處理液進行反應，而切斷可成為爆炸性之原因之上述鍵。
因此，副產物與反應後之處理液中基本上不含具有爆炸性之物質。如此，藉由使副產物與鹼性之處理液接觸，副產物被分解而不會產生具有爆炸性之物質。即，含有矽及鹵族元素之氣體與基板之反應中產生之副產物被安全無害化。
又，藉由利用處理液進行之副產物之無害化反應，可產生鹵化氫。例如，於副產物中含有氯矽烷類之情形時，藉由處理液與副產物之反應，可產生氯化氫(HCl)。又，於副產物中含有溴矽烷類之情形時，藉由處理液與副產物之反應，可產生溴化氫(HBr)。氯化氫等鹵化氫之水溶液為酸性。因此，由於副產物與處理液之反應而產生鹵化氫，因此處理液之pH值容易變低。本實施形態中，藉由使用鹼性之處理液，利用處理液中和鹵化氫，因此可抑制處理液之pH值之下降。因此，藉由使用鹼性之處理液，反應後之處理液之安全性進一步提高。
此處，處理液中所含之鹼性水溶液含有無機鹼及有機鹼之至少一者。作為無機鹼，例如使用選自由金屬氫氧化物、鹼金屬鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽、金屬氧化物及氫氧化銨(NH4 OH)所組成之群中之1種以上。又，無機鹼例如較佳為含有選自由鹼金屬元素之氫氧化物、鹼金屬元素之碳酸鹽、鹼金屬元素之碳酸氫鹽、鹼土金屬元素之氫氧化物、鹼土金屬元素之碳酸鹽及氫氧化銨(NH4 OH)所組成之群中之1種以上。尤其是無機鹼較佳為選自由氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、碳酸鈉(Na2 CO3 )、氫氧化鈣(Ca(OH)2 )、氫氧化鋰(LiOH)、碳酸氫鈉(NaHCO3 )及氫氧化銨(NH4 OH)所組成之群中之1種以上。於此情形時，由於使用毒性較低之無機鹼，故而更安全地對副產物進行處理。而且，無機鹼更佳為存在選自由氫氧化鉀(KOH)、碳酸鈉(Na2 CO3 )、氫氧化鋰(LiOH)、碳酸氫鈉(NaHCO3 )及氫氧化銨(NH4 OH)所組成之群中之1種以上。於此情形時，處理液與副產物之反應會平穩地進行，因此更安全地進行使副產物無害化之處理。
作為處理液中所含之有機鹼，例如使用選自由氫氧化烷基銨類、有機金屬化合物、金屬烷氧化物、胺及雜環式胺所組成之群中之1種以上。又，有機鹼較佳為選自由苯氧化鈉(C6 H5 ONa)、氫氧化(2-羥乙基)三甲基銨(氫氧化膽鹼)及氫氧化四甲基銨(TMAH)所組成之群中之1種以上。
又，作為處理液之溶劑，使用水。而且，處理液之pH值較佳為於副產物之無害化處理之前後為8以上14以下。又，無害化處理前之處理液之pH值較佳為9以上14以下，更佳為10以上14以下。又，處理液除無機鹼及有機鹼之至少一者以外，亦可含有界面活性劑及pH緩衝劑等任意成分。
又，於利用上述處理液進行之副產物之無害化反應中會產生氣體。使副產物無害化之反應中產生之氣體中含有氫氣。又，使副產物無害化之反應中產生之氣體中可含有氯化氫等鹵化氫。排氣機構(氣體排出機構)27將由於副產物與處理液之反應而產生之氣體自處理槽25排出。排氣機構27具備排氣管線45。排氣管線45例如由1根以上之配管(管)形成。本實施形態中，排氣管線45自處理槽25形成至作業者進行作業之房間(環境)之外部。使副產物無害化之反應中產生之氣體經由排氣管線45而排出至作業者進行作業之房間之外部。某實施例中，排出至房間之外部之氣體進行回收並無害化。
再者，使副產物無害化之反應中產生之氣體主要為氫氣。氫氣與空氣相比較輕。因此，排氣管線45與處理槽25之連接部分較佳為於處理槽25之內部空間設於鉛直上側之部位。又，某實施例中，排氣機構27具備抽吸泵等抽吸源(未圖示)。而且，藉由利用抽吸源使抽吸力作用於處理槽25之內部空間及排氣管線45而排出上述氣體。於此情形時，亦可利用控制部21控制抽吸源之驅動。
感測器28於副產物之無害化處理中，對處理液與副產物之反應之進行狀況相關之參數進行感測。感測器28可與處理槽25為一體，亦能可裝卸地安裝於處理槽25。又，於某實施例中，感測器28亦可與處理槽25分開地設置，且機械地連結於處理槽25。感測器28例如可包含pH值測定器、拉曼分光分析裝置，紅外分光(Infrared spectroscopy：IR)分析裝置及核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance：NMR)分光裝置之1種以上。
pH值測定器於副產物之無害化處理中，測定處理槽25中之處理液之pH值作為處理液與副產物之反應之進行狀況相關之參數。拉曼分光分析裝置於副產物之無害化處理中，檢測處理槽25中之處理液之拉曼光譜。然後，於檢測出之拉曼光譜中，獲取特定波長區域之光譜強度作為處理液與副產物之反應之進行狀況相關之參數。又，IR分析裝置於副產物之無害化處理中，檢測處理槽25中之處理液之IR光譜。然後，於檢測出之IR光譜中，獲取特定波長區域之光譜強度作為處理液與副產物之反應之進行狀況相關之參數。又，NMR分光分析裝置於副產物之無害化處理中，檢測處理槽25中之處理液之NMR光譜。然後，於檢測出之NMR光譜中，獲取特定波長區域之光譜強度作為處理液與副產物之反應之進行狀況相關之參數。
於本實施形態中，控制部21獲取感測器28之感測結果。然後，控制部21基於感測器28之感測結果，判斷副產物之無害化處理之進行狀況，從而判斷副產物是否被恰當地無害化。再者，於某實施例中，亦可設置報知副產物已被恰當地無害化之報知裝置(未圖示)。於此情形時，控制部21於判斷副產物已被恰當地無害化之情形時使報知裝置進行動作，報知副產物已被恰當地無害化。再者，報知係藉由發出聲音、發光及畫面顯示等之任一種而進行。又，於某實施例中，亦可由作業者代替控制部21進行副產物是否被恰當地無害化之判斷。於此情形時，作業者獲取感測器28之感測結果，基於所獲取之檢測結果，判斷副產物是否被恰當地無害化。
如上所述，由於副產物與處理液之反應而產生鹵化氫。鹵化氫之水溶液為酸性。因此，隨著副產物之無害化處理之進行，處理液之pH值會下降。因此，基於處理液之pH值，可恰當地判斷處理液與副產物之反應之進行狀況，從而可恰當地判斷無害化處理之進行狀況。
又，由於副產物與處理液之反應，於副產物中所含之成分中原子間之鍵結狀態及分子結構等會發生變化。例如，如上所述般由於副產物與處理液之反應，於鹵矽烷類中，Si-α鍵(α為選自由Cl、Br、F、I所組成之群中之1種以上之鹵族元素)及Si-Si鍵被切斷。又，由於副產物與處理液之反應，於上述水解產物中，矽氧烷鍵及Si-Si鍵被切斷。因此，隨著副產物之無害化處理之進行，於與處理液之混合物中，原子間之鍵結狀態及分子結構等會發生變化。由於與處理液之混合物中原子間之鍵結狀態及分子結構等發生變化，故而隨著副產物之無害化處理，拉曼光譜、IR光譜及NMR光譜亦發生變化。因此，基於拉曼光譜、IR光譜及NMR光譜之任一種之光譜強度，可恰當地判斷處理液與副產物之反應之進行狀況，從而可恰當地判斷無害化處理之進行狀況。
治具30將被處理構件37各者以特定姿勢維持於處理槽25之處理液中。此時，附著有副產物之配管等被處理構件37各者被維持於配管之開口之一側朝向鉛直上側之狀態。即，被處理構件37各者被維持於配管之開口之一側朝向處理液之液面所在之側之狀態。如上所述，於處理液中之被處理構件37各者，藉由使副產物無害化之反應而於內部產生氣體(氫氣)。本實施形態中，由於如上所述般利用治具30維持被處理構件37之姿勢，故而於被處理構件37各者之內部產生之氣體(氫氣)經由朝向鉛直上側之開口通向處理液之液面。然後，氣體自處理液之液面經由排氣管線45恰當地排出。因此，有效防止使副產物無害化之反應中產生之氣體之氣泡殘留於被處理構件各者之內部。
又，本實施形態中，由於如上所述般利用治具30維持被處理構件37之姿勢，故而有效防止處理液中被處理構件37彼此之接觸及被處理構件37各者與處理槽25之內壁之接觸。因此，於副產物之無害化處理中，有效防止被處理構件(配管)37之損傷。
分散機構31係於利用處理液進行副產物之無害化之同時，在處理槽25之處理液中使副產物之塊(凝結粒子)分散。攪拌機構32係於利用處理液進行副產物之無害化之同時，在處理槽25對處理液進行攪拌。液體循環機構33係於利用處理液進行副產物之無害化之同時，在處理槽25強制形成處理液循環之流動。藉由進行利用分散機構31之副產物之塊之分散、利用攪拌機構32之處理液之攪拌及利用液體循環機構33之處理液循環之流動之形成之任一者，而促進副產物與處理液之反應，促進副產物之無害化。
作為分散機構31，例如可使用高速旋轉剪切型之攪拌機、膠體磨機、輥磨機、高壓噴射式之分散機、超音波分散機、珠磨機及均質機之任一種。高速旋轉剪切型之攪拌機係藉由讓副產物之凝結粒子(塊)通過高速之旋轉葉與外筒之間而將副產物之塊分散。膠體磨機係藉由讓副產物之塊與處理液一起流入至旋轉之2個面之間而對處理液施加剪切力。然後，利用處理液之剪切力將副產物之塊分散。輥磨機係藉由讓副產物之塊(凝結粒子)通過旋轉之2～3根輥之間而將副產物之塊分散。高壓噴射式之分散機係對被處理構件37中附著有副產物之部位等高壓噴射處理液。藉此，利用處理液與被處理構件(配管)37之碰撞將副產物之塊分散。超音波分散機係使處理液產生超音波振動，利用產生之超音波振動將副產物之塊分散。珠磨機係使用珠粒(球體)作為介質，將副產物之塊分散。此時，對珠粒賦予運動，利用珠粒間之碰撞等將副產物之塊分散。均質機係對處理液施加高壓力，使處理液中產生均質閥。然後，藉由讓產生之均質閥通過被處理構件(配管)37之內部等，而將副產物之塊均勻地分散。
作為攪拌機構32，可使用泵及扭轉彈簧之任一種。泵係藉由在處理槽25之處理液中形成處理液之流動而對處理液進行攪拌。扭轉彈簧係藉由在處理液中進行旋轉而對處理液進行攪拌。又，可將用作分散機構31之上述機器之任一種亦作為攪拌機構32使用。於此情形時，上述機器於進行副產物之塊之分散之同時附帶對處理液進行攪拌。
作為液體循環機構33，可使用泵。圖2之一例中，在形成於處理槽25之外部之循環管線46設置泵等液體循環機構33。於此情形時，液體循環機構33強制形成在處理槽25之內部及循環管線46循環之處理液之流動。藉由在處理槽25形成處理液循環之流動而對處理液進行攪拌。因此，用作液體循環機構33之泵等亦作為攪拌機構32使用。再者，循環管線46由1根以上之配管(管)形成，且與上述供給管線41及後述液體排出管線47不同地另外設置。又，某實施例中，不設置處理槽25之外部之循環管線46等，液體循環機構33僅於處理槽25之內部強制形成處理液循環之流動。
控制部21對分散機構31、攪拌機構32及液體循環機構33各者之動作進行控制。某實施例中，控制部21基於作業者在用戶介面等操作裝置(未圖示)之操作，使分散機構31、攪拌機構32及液體循環機構33各者進行動作。然後，藉由分散機構之31之動作而將副產物之塊分散，藉由攪拌機構32之動作而對處理液進行攪拌，藉由液體循環機構33之動作而形成處理液循環之流動。又，其他某實施例中，亦可藉由作業者之操作等不經由控制部21而使分散機構31、攪拌機構32及液體循環機構33之任一者進行動作。
又，其他某實施例中，控制部21亦可基於感測器28之感測結果，對分散機構31、攪拌機構32及液體循環機構33各者之動作進行控制。該實施例中，例如在基於感測器28之感測結果判斷為副產物之無害化之進行速度較慢之情形時等，控制部21使分散機構31、攪拌機構32及液體循環機構33之任一者進行動作。藉此，促進副產物之無害化。
液體排出機構35將處理槽25中與副產物反應過之處理液自處理槽25排出。又，於廢液罐36中貯存自處理槽25排出之處理液。液體排出機構35具備液體排出管線47與閥48。液體排出管線47例如由1根以上之配管(管)形成。本實施形態中，處理槽25經由液體排出管線47而連接於廢液罐36。又，本實施形態中，閥48之動作由控制部21控制，利用控制部21切換閥48各自之開閉。
於閥48關閉之狀態下，不自處理槽25排出處理液。藉由閥48打開，自處理槽25經由液體排出管線47向廢液罐36排出處理液。某實施例中，控制部21基於作業者在用戶介面等操作裝置(未圖示)之操作，切換閥48各自之開閉。於此情形時，於處理槽25中正進行副產物之無害化處理時，閥48關閉。然後，若無害化處理完成，則基於作業者之操作，控制部21將閥打開，自處理槽25排出處理液。再者，閥48之開閉之切換無需由控制部21進行，其他某實施例中，閥48之開閉之切換亦可由作業者不經由控制部21而進行。
又，其他某實施例中，控制部21亦可基於感測器28之感測結果，切換閥48之開閉。該實施例中，例如在基於感測器28之感測結果判斷為副產物已被恰當地無害化之情形時，控制部21將閥48打開，將處理液自處理槽25排出。
又，本實施形態中，若自處理槽25排出處理液，則關閉閥48。然後，將閥42打開，向處理槽25供給洗淨水。繼而，利用洗淨水將被處理構件37洗淨。
如上所述，藉由本實施形態之處理裝置20及使用該處理裝置20之處理方法，於處理槽25中使含有矽及鹵族元素之氣體與基板之反應中產生之副產物安全地無害化。又，藉由處理液與副產物之反應而產生之氣體(氫氣)由排氣機構27恰當地排出。又，利用感測器28對處理槽25中之處理液與副產物之反應之進行狀況相關之參數進行感測，因此可基於感測器28之感測結果，恰當地判斷副產物之無害化之進行狀況。又，藉由在副產物之無害化之同時使分散機構31、攪拌機構32及液體循環機構33之任一者進行動作，而促進副產物與處理液之反應，促進副產物之無害化。
(變化例)  再者，處理裝置20中，上述感測器28並非必需設置。又，處理裝置20中，無需設置分散機構31、攪拌機構32及液體循環機構33之全部，某變化例中，亦可於處理裝置20僅設置分散機構31、攪拌機構32及液體循環機構33之任一個或兩個。又，其他某變化例中，亦可不於處理裝置20設置分散機構31、攪拌機構32及液體循環機構33之任一者。
又，上述實施形態等中，供給機構26之供給管線41之一部分作為洗淨水之供給及處理液之供給而共用，但並不限於此。某變化例中，亦可為自處理液罐23至處理槽25為止之處理液之供給管線之整體相對於自洗淨水罐22至處理槽25為止之洗淨水之供給管線而獨立地形成。
又，某變化例中，供給管線41亦可不連接於處理槽25。於此情形時，例如供給機構26具備與自來水之龍頭同樣之龍頭。而且，藉由在將處理槽25配置於龍頭附近之狀態下打開龍頭之栓，而將處理液注入至處理槽25。藉此，對處理槽25供給處理液，於處理槽25中蓄積處理液。又，某變化例中，於供給機構26設置2個龍頭。而且，藉由打開龍頭之一者之栓，而將處理液注入至處理槽25。又，藉由打開龍頭之另一者之栓，而將洗淨水注入至處理槽25。
又，某變化例中，不設置供給管線41，作為處理液罐23，亦可使用可搬運之罐。於此情形時，由作業者直接自處理液罐23向處理槽25注入處理液，而於處理槽25中蓄積處理液。此時，亦可使用漏斗等對處理槽25注入處理液。又，作為洗淨水罐22，亦可使用可搬運之罐。於此情形時，由作業者直接自洗淨水罐22向處理槽25注入處理液。
又，某變化例中，亦可於副產物之無害化處理中，首先將高濃度之處理液供給至處理槽25。於此情形時，在高濃度之處理液以某種程度蓄積於處理槽25中之後，對處理槽25供給水，利用所供給之水將處理液稀釋。藉此，於處理槽25中蓄積適於副產物之無害化之濃度之處理液。又，某變化例中，亦可於副產物之無害化處理中，首先將水供給至處理槽25。於此情形時，在處理槽25僅蓄積有水之狀態下將被處理構件37投入至處理槽之後，將上述無機鹼之任一種及/或上述有機鹼之任一種加入水中。藉此，於處理槽25中蓄積鹼性之處理液。又，某變化例中，亦可於將被處理構件37投入至處理槽25之後，首先將水供給至處理槽25。於此情形時，亦於處理槽25中蓄積有水之後，將上述無機鹼之任一種及/或上述有機鹼之任一種加入水中。藉此，於處理槽25中蓄積鹼性之處理液。
又，上述實施形態等中，於液體排出機構35設有液體排出管線47，液體排出管線47並非必需設置。某變化例中，於液體排出機構35不設置液體排出管線47，液體排出機構35亦可具備安裝於處理槽25之閥。於此情形時，在將與副產物反應過之處理液自處理槽25排出時，打開閥，自閥向處理槽25之外部噴出處理液。然後，藉由利用廢液罐36接收自閥排出之處理液，而於廢液罐36回收處理液。
根據該等至少一實施形態或實施例之處理裝置及處理方法，利用含有鹼性水溶液之處理液於處理槽中對副產物進行處理。又，藉由處理液與副產物之反應而產生之氣體自處理槽排出。藉此，可提供一種對含有矽及鹵族元素之原料物質之反應或含有矽之原料物質與含有鹵族元素之原料物質之反應中產生之副產物進行安全處理的處理裝置及處理方法。
對本發明之若干實施形態進行了說明，但該等實施形態係作為示例而提出，並不意欲限定發明之範圍。該等新穎之實施形態能以其他各種形態實施，可於不脫離發明之主旨之範圍內進行各種省略、替換、變更。該等實施形態或其變化包含於發明之範圍或主旨中，並且包含於申請專利範圍中記載之發明及其均等之範圍中。
1:磊晶生長裝置2:裝置本體3:除害裝置5:連接部6:殼體7:反應室8:排出管11:配管12:配管13:配管14:配管15:配管16:反應室獨立閥17:壓力調整閥18:配管19:配管20:處理裝置21:控制部(控制器)22:洗淨水罐23:處理液罐25:處理槽26:供給機構(供給系統)27:排氣機構(排氣系統)28:感測器30:治具31:分散機構(分散機)32:攪拌機構(攪拌機)33:液體循環機構(液體循環器)35:液體排出機構(液體排出系統)36:廢液罐37:被處理構件41:供給管線42:閥43:閥45:排氣管線46:循環管線47:液體排出管線48:閥
圖1係表示作為產生成為實施形態之處理裝置之處理對象之副產物的裝置之磊晶生長裝置之一例之概略圖。  圖2係表示第1實施形態之處理裝置之概略圖。
20:處理裝置
21:控制部(控制器)
22:洗淨水罐
23:處理液罐
25:處理槽
26:供給機構(供給系統)
27:排氣機構(排氣系統)
28:感測器
30:治具
31:分散機構(分散機)
32:攪拌機構(攪拌機)
33:液體循環機構(液體循環器)
35:液體排出機構(液體排出系統)
36:廢液罐
37:被處理構件
41:供給管線
42:閥
43:閥
45:排氣管線
46:循環管線
47:液體排出管線
48:閥

Claims (8)

  1. 一種處理裝置，其係對含有矽及鹵族元素之原料物質之反應或含有矽之原料物質與含有鹵族元素之原料物質之反應中產生之副產物進行處理者，其具備：處理液罐，其貯存含有鹼性水溶液之處理液；處理槽，其被投入含有上述副產物之被處理構件；供給機構，其將上述處理液自上述處理液罐供給至上述處理槽，利用所供給之上述處理液於上述處理槽中對上述副產物進行處理；及排氣機構，其將藉由上述處理液與上述副產物之反應而產生之氣體自上述處理槽排出。
  2. 如請求項1之處理裝置，其進而具備感測器，該感測器對上述處理槽中之上述處理液與上述副產物之上述反應之進行狀況相關之參數進行感測。
  3. 一種處理裝置，其係對含有矽及鹵族元素之原料物質之反應或含有矽之原料物質與含有鹵族元素之原料物質之反應中產生之副產物進行處理者，其具備：處理液罐，其貯存含有鹼性水溶液之處理液；處理槽，其被投入含有上述副產物之被處理構件；供給機構，其將上述處理液自上述處理液罐供給至上述處理槽，利用所供給之上述處理液於上述處理槽中對上述副產物進行處理；及 排氣機構，其將藉由上述處理液與上述副產物之反應而產生之氣體自上述處理槽排出，且進而具備分散機構、攪拌機構及液體循環機構之一種以上，上述分散機構於上述處理槽之上述處理液中使上述副產物之塊分散，上述攪拌機構於上述處理槽中對上述處理液進行攪拌，上述液體循環機構於上述處理槽中形成上述處理液循環之流動。
  4. 如請求項1之處理裝置，其進而具備液體排出機構，該液體排出機構將上述處理槽中與上述副產物反應過之上述處理液自上述處理槽排出。
  5. 一種處理方法，其係對含有矽及鹵族元素之原料物質之反應或含有矽之原料物質與含有鹵族元素之原料物質之反應中產生之副產物進行者，其包括：將含有上述副產物之被處理構件投入至處理槽；將含有鹼性水溶液之處理液蓄積於上述處理槽；利用蓄積之上述處理液於上述處理槽中對上述副產物進行處理；及將藉由上述處理液與上述副產物之反應而產生之氣體自上述處理槽排出。
  6. 如請求項5之處理方法，其進而包括：對上述處理槽中之上述處理液與上述副產物之上述反應之進行狀況相關之參數進行感測，基於上述參數之感測結果，判斷上述副產物之處理之進行狀況。
  7. 如請求項5之處理方法，其進而包括於利用上述處理液進行上述副產物之無害化之同時，執行以下之一者以上：於上述處理槽之上述處理液中使上述副產物之塊分散；於上述處理槽中對上述處理液進行攪拌；及於上述處理槽中形成上述處理液循環之流動。
  8. 如請求項5之處理方法，其進而包括：將上述處理槽中與上述副產物反應過之上述處理液自上述處理槽排出。
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