[发明专利]三氯硅烷制造装置以及三氯硅烷制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过氯化氢气体使金属级的硅粉末流动并进行反应，从而制造三氯硅烷的三氯硅烷制造装置以及三氯硅烷制造方法。 

本申请要求2009年1月20日提出的日本专利申请第2009-10358号的优先权，在此援用其内容。 

背景技术

作为用于制造高纯度的硅的原料而使用的三氯硅烷(SiHCl₃)是通过使纯度为98％左右的金属级的硅粉末(Si)与氯化氢气体(HCl)反应而制造的。 

作为这种三氯硅烷制造装置，例如具有在特开平8-59221号公报中所述的装置。这种三氯硅烷制造装置具备反应炉，向该反应炉的底部供给金属级的硅粉末的原料供给机构，以及导入与该金属级的硅粉末反应的氯化氢气体的气体导入机构，通过氯化氢气体使反应炉内的金属级的硅粉末流动并进行反应，从反应炉的上部取出生成的三氯硅烷。而且，在反应炉内，沿着上下方向设置有使传热介质流通的导热管。这种将导热管以插入反应炉内的状态设置的方式与使反应炉的炉壁为夹套结构而使传热介质流通的方式相比，能够减小半径方向的温度差，容易与反应炉的大型化相对应。 

但是，根据本发明者们的研究，在反应炉的内底部，金属级的硅粉末因从其下方导入的氯化氢气体上升而流动，在其流动中，金属级的硅粉末与氯化氢气体接触而发生反应。此时，氯化氢气体像气泡那样自下而上地在金属级的硅粉末的流动层中上升，但在其间气泡成长，成为在反应炉的上部比在下部大的气泡。当该氯化氢气体的气泡增大时，与金属级的硅粉末的接触面积减小，反应效率恶化，但通过气泡与反应炉内沿着上下方向插入的导热管接触(或者碰撞)而适当分散，能够有效地进行与金属级的硅粉末的反应。 

要使这种氯化氢气体的气泡变小，可以将导热管尽可能地偏向于反应炉的中心配置，但由于金属级的硅粉末也与氯化氢气体一起在导热管的外表面上碰撞，所以在导热管上容易产生磨损。 

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种三氯硅烷制造装置以及三氯硅烷制造方法，使从反应炉的下部导入的氯化氢气体在反应炉的上部也有效地参与反应，提高反应效率，并且抑制了导热管的磨损。 

本发明的三氯硅烷制造装置的特征在于，设有：反应炉；原料供给机构，将作为原材料的金属级的硅粉末供给到上述反应炉中；气体导入机构，将氯化氢气体导入上述反应炉中，用于通过上述氯化氢气体使供给到反应炉内的上述金属级的硅粉末流动并进行反应；气体取出机构，从上述反应炉中取出通过上述反应而生成的三氯硅烷；多个气体流控制部件，在上述反应炉的中心部空间内沿着上下方向配置；导热管，在包围述上述反应炉的中心部空间的环状空间内沿着上下方向配置，传热介质在其中流通。 

在反应炉的内部，其下部反应最多，温度较高，而且来自下方的氯化氢气体也上升，所以在流动层，反应炉的中心部附近为上升流。而且，其上升流穿过气体流控制部件之间。因此，通过与这些气体流控制部件接触(或者碰撞)，氯化氢气体的气泡的成长受到抑制，在反应炉的上部也存在很多比较细小的气体，与金属级的硅粉末相接触的面积增大，反应效率提高。 

在这种情况下，通过将导热管设置在这些气体流控制部件的外侧的环状空间内，气体流控制部件因在反应炉的中心部产生的上升流碰撞而容易磨损，而导热管则由于配置在避开了上升流的环状空间内而不易磨损。而且，该导热管在反应中被传热介质冷却，自身受到氯化氢气体的侵蚀也少。而且，通过使该导热管接近反应炉的内周面，该反应炉的内表面不易受到氯化氢气体侵蚀的影响。另外，气体流控制部件采用棒状、管状、带板状等部件，但只要是不像导热管那样传热介质等在内部流通，并在磨损较少时更换成新的部件即可。 

在本发明的三氯硅烷制造装置中，构成上述反应炉的上部的壁的一部分的筒状框体能够装卸地设置在上述反应炉的筒体部，在上述筒体部的内部设置有具有顺延于上下方向的多个贯通孔的有孔引导部件，上述导热管的上端部支撑在筒状框体上，上述气体流控制部件以长度方向的中途位置插入上述有孔引导部件中的状态得到保持。