[发明专利]三氯硅烷制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及将四氯化硅转换为三氯硅烷的三氯硅烷制造装置。

本发明基于2006年10月31日在日本提出申请的特愿2006-297033 号以及2007年10月16日在日本提出申请的特愿2007-268618号主张 优先权，这里援用其内容。

背景技术

作为用来制造高纯度硅(Si：硅)的原料使用的三氯硅烷(SiHCl₃) 可以通过使四氯化硅(SiCl₄：四氯化硅)与氢反应转换来制造。

即，硅通过基于以下的反应式(1)(2)的三氯硅烷的还原反应 和热分解反应生成，三氯硅烷通过基于以下的反应式(3)的转换反应 生成。

SiHCl₃+H₂→Si+3HCl        ......(1)

4SiHCl₃→Si+3SiCl₄+2H₂    ......(2)

SiCl₄+H₂→SiHCl₃+HCl      ......(3)

作为制造该三氯硅烷的装置，例如在专利文件1(特许第3781439 号公报)中，提出了下述反应器：被发热体包围的反应室为具有由同 心配置的两个管形成的外室和内室的双层室设计，经由设在该反应室 的下部的热交换器对反应室从下方供给氢与四氯化硅的供给气体，并 且将反应生成气体从反应室的下方排出。在该反应器中，在上述热交 换器中，被供给到反应室中的供给气体被从由反应室排出的反应生成 气体传递热而被预热，并且进行排出的反应生成气体的冷却。

发明内容

在上述以往的技术中，存在以下的问题。

在上述以往的三氯硅烷的制造装置中，通过与由设在反应室的下 部的热交换器供给的供给气体热交换来进行反应生成气体的冷却，但 是基于上述反应式(3)的四氯化硅向三氯硅烷的转换反应如果不将排 出的反应生成气体迅速冷却则也会发生恢复为原来物质的逆反应。因 此，在以往那样的基于气体彼此的热交换进行的冷却中，迅速冷却效 果较低，有向三氯硅烷的转换率降低的不良情况。

本发明是鉴于上述问题而做出的，目的是提供一种能够高效地迅 速冷却反应生成气体并使转换效率提高的三氯硅烷制造装置。

本发明为了解决上述问题，采用了以下的结构。

本发明的三氯硅烷制造装置具备：反应容器，在内部被供给包括 四氯化硅和氢的供给气体，生成包括三氯硅烷与氯化氢的反应生成气 体；加热机构，将上述反应容器的内部加热；收纳容器，收纳上述反 应容器及上述加热机构；气体供给内筒，将上述供给气体供给到上述 反应容器内；气体排气外筒，大致同轴地配设在上述气体供给内筒的 外侧，在上述气体供给内筒的外周面与自己的内周面之间形成有上述 反应生成气体的排气流路；冷却筒，通过内侧支承上述气体排气外筒， 在内部形成有使冷媒流通的冷媒路径。

在该三氯硅烷制造装置中，由于配设在气体供给内筒的外侧的气 体排气外筒被支承在内部形成有冷媒路径的冷却筒的内侧，所以被从 反应容器排出而高温状态的反应生成气体在气体排气外筒的内侧的排 气流路中流动而排出时，被外侧的冷却筒迅速冷却，并且在与流过内 侧的气体供给内筒的供给气体之间经由气体供给内筒的较大的圆筒表 面进行热交换而被进一步冷却。即，通过基于冷却筒的冷却及基于与 供给气体的热交换的冷却的两种效果，将反应生成气体急剧地冷却并 排出，所以能够抑制转换的逆反应而维持稳定的转换反应，提高转换 率。

上述三氯硅烷制造装置也可以具备对上述收纳容器内供给氩气的 氩气供给机构。在该三氯硅烷制造装置中，由于通过氩气供给机构将 氩气供给到收纳容器内，所以通过用氩气使反应容器周围成为加压状 态，能够防止供给气体或反应生成气体从反应容器泄漏。由此，能够 防止从反应容器泄漏的供给气体或反应生成气体与在反应容器外侧的 加热机构等中使用的碳反应。此外，通过由氩气供给机构对气体排气 外筒的周围也供给氩气，能够将气体排气外筒进一步冷却，也能够进 一步促进在内侧流通的反应生成气体的迅速冷却。