專利名稱：三氯硅烷制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將四氯化硅轉(zhuǎn)換為三氯硅烷的三氯硅烷制造裝置。
本發(fā)明基于2006年10月31日在日本提出申請的特愿2006-297035 號以及2007年10月3日在日本提出申請的特愿2007-259446號主張優(yōu) 先權(quán)，這里援用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
作為用來制造高純度硅(si:硅)的原料使用的三氯硅烷(snaci3)
可以通過使四氯化硅(SiCl4:四氯化硅)與氫反應(yīng)轉(zhuǎn)換來制造。
即，硅通過基于以下的反應(yīng)式(1) (2)的三氯硅烷的還原反應(yīng) 和熱分解反應(yīng)生成，三氯硅烷通過基于以下的反應(yīng)式(3)的轉(zhuǎn)換反應(yīng) 生成。
S^C13+H2 -Si+3HCI ...... (1)
4SiHCl3 — Si+3SiCl4+2H2 ……(2)
SiCl4+H2 — SiHCb+HCl ……(3)
作為制造該三氯硅烷的裝置，例如在專利文獻(xiàn)l (特許第3781439 號公報(bào))中，提出了下述反應(yīng)器被發(fā)熱體包圍的反應(yīng)室為具有由同 心配置的兩個(gè)管形成的外室和內(nèi)室的雙層室設(shè)計(jì)，經(jīng)由設(shè)在該反應(yīng)室 的下部的熱交換器對反應(yīng)室從下方供給氫與四氯化硅的供給氣體，并 且將反應(yīng)生成氣體從反應(yīng)室的下方排出，在該反應(yīng)器中，在上述熱交 換器中，被供給到反應(yīng)室中的供給氣體被從由反應(yīng)室排出的反應(yīng)生成 氣體傳遞熱而被預(yù)熱，并且進(jìn)行排出的反應(yīng)生成氣體的冷卻。

發(fā)明內(nèi)容
在上述以往的技術(shù)中，存在以下的問題。
即，在上述以往的三氯硅烷的制造裝置中，通過與由設(shè)在反應(yīng)室 的下部的熱交換器供給的供給氣體熱交換來進(jìn)行供給氣體的預(yù)熱，但 是有一旦從反應(yīng)室排出的反應(yīng)生成氣體溫度下降、不能充分地得到向 供給氣體的預(yù)熱效果的不良狀況。此外，在反應(yīng)室的外部需要另外設(shè)置熱交換器，有裝置整體大型化并且高成本化的問題。
本發(fā)明是鑒于上述問題而做出的，目的是提供一種能夠通過與反
應(yīng)生成氣體的熱交換將供給氣體有效地預(yù)熱、并且能夠?qū)崿F(xiàn)裝置整體
的小型化及低成本化的三氯硅烷制造裝置。
本發(fā)明為了解決上述問題，采用了以下的結(jié)構(gòu)。即，本發(fā)明的三
氯硅烷制造裝置的特征在于，具備反應(yīng)容器，在內(nèi)部的反應(yīng)流路中 被供給包括四氯化硅和氫的供給氣體，生成包括三氯硅烷與氯化氫的 反應(yīng)生成氣體；加熱機(jī)構(gòu)，將上述反應(yīng)容器的內(nèi)部加熱；氣體供給部， 將上述供給氣體供給到上述反應(yīng)容器內(nèi)；氣體排氣部，將上迷反應(yīng)生 成氣體從上述反應(yīng)容器排出到外部；上述反應(yīng)流路具有供給側(cè)流路， 在上述反應(yīng)容器的中央部連接在上迷氣體供給部上，使上述供給氣體 一邊在上述反應(yīng)容器內(nèi)折回一邊朝向外側(cè)流動(dòng)；返回流路，連接在上 述供給側(cè)流路的下游端，到達(dá)上述反應(yīng)容器的中央部；排出側(cè)流路， 連接在上述返回流路的下游端，相鄰于上述反應(yīng)容器的中央部的上述 供給側(cè)流路而配設(shè)，連接在上迷氣體排氣部上。
在該三氯硅烷制造裝置中，在供給側(cè)流路中，供給氣體一邊從反 應(yīng)容器的中央部折回一邊朝向外側(cè)流動(dòng)， 一邊被加熱一邊成為反應(yīng)生
成氣體。并且，在通過返回流路使包括反應(yīng)生成氣體的氣體回到反應(yīng) 容器的中央部后，在相鄰于供給側(cè)流路的排出側(cè)流路中流通時(shí)，在流 過供給側(cè)流路的供給氣體與流過排出側(cè)流路的高溫狀態(tài)的反應(yīng)生成氣 體之間進(jìn)行熱交換，將供給氣體預(yù)熱。因而，在該三氯硅烷制造裝置 中，由于具有通過返回流路使高溫狀態(tài)的反應(yīng)生成氣體回到相鄰于供 給側(cè)流路的排出側(cè)流路中的構(gòu)造，所以能夠在從反應(yīng)容器排出之前將 反應(yīng)生成氣體維持著高溫狀態(tài)而與供給氣體熱交換，能夠高效地進(jìn)行 供給氣體的預(yù)熱。此外，由于在反應(yīng)容器內(nèi)具備熱交換機(jī)構(gòu)，所以不 需要在外部另外設(shè)置熱交換器，能夠使裝置整體小型化，并且能夠降 低裝置成本。
在上述三氯硅烷制造裝置中，氣體供給部也可以是氣體供給管， 氣體排氣部也可以是氣體排氣管。
此外，上迷本發(fā)明的三氯硅烷制造裝置也可以是，具備多個(gè)上述 氣體排氣部；在上述排出側(cè)流路的下游端連接著多個(gè)上述氣體排氣部。 在該三氯硅烷制造裝置中，由于在排出側(cè)流路的下游端上連結(jié)有多個(gè)氣體排氣部，所以通過將高溫狀態(tài)的反應(yīng)生成氣體朝向多個(gè)氣體排氣 部分開排出來提高冷卻效果，并且能夠與外部在多個(gè)部位進(jìn)行熱交換， 能夠進(jìn)行迅速冷卻。即，四氯化硅向三氯硅烷的轉(zhuǎn)換反應(yīng)如果不將排 出的反應(yīng)生成氣體迅速冷卻則也會發(fā)生恢復(fù)為原來物質(zhì)的逆反應(yīng)，但 通過由從上述多個(gè)氣體排氣部的排出將反應(yīng)生成氣體迅速冷卻，能夠 提高向三氯硅烷的轉(zhuǎn)換率。
上述三氯硅烷制造裝置也可以是，構(gòu)成反應(yīng)容器的部材由碳形成。 上述三氯硅烷制造裝置也可以是，上述碳的表面用碳化硅涂層。
在該三氯硅烷制造裝置中，由于由用碳化硅(SiC)涂層的碳構(gòu)成反應(yīng)
容器，所以與用碳純凈材料構(gòu)成的情況相比能夠設(shè)定為高溫，能夠與 更高溫度的反應(yīng)生成氣體熱交換，能夠得到較高的預(yù)熱效果。此外，
能夠防止碳與供給氣體及反應(yīng)生成氣體中的氫、氯硅烷及氯化氫(HCI) 反應(yīng)、生成甲烷、甲基氯硅烷、碳化硅等而成為不純物，能夠得到純 度較高的三氯硅烷。
此外，上述本發(fā)明的三氯硅烷制造裝置也可以是，具備收納上述 反應(yīng)容器及上述加熱機(jī)構(gòu)的收納容器；具備將氬氣供給到上述收納容 器內(nèi)的氬氣供給機(jī)構(gòu)。在該三氯硅烷制造裝置中，由于通過氬氣供給 機(jī)構(gòu)將氬氣供給到收納容器內(nèi)，所以通過用氬氣使反應(yīng)容器周圍成為 加壓狀態(tài)，能夠防止供給氣體或反應(yīng)生成氣體從反應(yīng)容器泄漏。由此， 能夠防止從反應(yīng)容器泄漏的供給氣體或反應(yīng)生成氣體與在反應(yīng)容器外 側(cè)的加熱機(jī)構(gòu)等中使用的碳反應(yīng)，
根據(jù)本發(fā)明，發(fā)揮以下的效果。
根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的三氯硅烷制造裝置，由于具有通過返回流路使
造，所以能夠^從反應(yīng)容i排出之前將反應(yīng)^成氣體維持著高溫狀態(tài) 而與供給氣體熱交換，能夠高效地進(jìn)行供給氣體的預(yù)熱。此外，由于 在反應(yīng)容器內(nèi)具備熱交換機(jī)構(gòu)，所以能夠使裝置整體小型化，并且能 夠降低裝置成本。因而，能夠在得到小型而低成本的裝置的同時(shí)、加 熱效率良好地得到較高的三氯硅烷的轉(zhuǎn)換率。


圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的三氯硅烷制造裝置的一實(shí)施方式的簡略的剖視圖。
圖2是沿著圖1的A-A線的向視剖視圖。 圖3是沿著圖1的B-B線的向視剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照圖1或圖2說明有關(guān)本發(fā)明的三氯硅烷制造裝置的一 實(shí)施方式。
本實(shí)施方式的三氯硅烷制造裝置如圖1所示，具備將四氯化硅和 氫的供給氣體供給到內(nèi)部的氣體流路中并通過轉(zhuǎn)換反應(yīng)生成三氯硅烷 和氯化氫的反應(yīng)生成氣體的反應(yīng)容器1、配設(shè)在反應(yīng)容器1的周圍而將 反應(yīng)容器1從外側(cè)加熱的加熱機(jī)構(gòu)2、將供給氣體供給到反應(yīng)容器1內(nèi) 的氣體供給管3、從反應(yīng)容器1將反應(yīng)生成氣體排出到外部的多個(gè)氣體 排氣管4、覆蓋反應(yīng)容器1及加熱機(jī)構(gòu)2的周圍而配設(shè)的隔熱部件5、 收納反應(yīng)容器l、加熱機(jī)構(gòu)2及隔熱部件5的收納容器6、和對收納容 器6內(nèi)供給氬氣(Ar)的氬氣供給機(jī)構(gòu)7。
上述反應(yīng)容器1內(nèi)的反應(yīng)流路具有在反應(yīng)容器1的中央部與氣體 供給管3連接、使供給氣體一邊在反應(yīng)容器1內(nèi)沿上下折回一邊朝向 外側(cè)流動(dòng)的供給側(cè)流路Fl、連 接在供給側(cè)流路Fl的下游端上而使生 成的反應(yīng)生成氣體回到反應(yīng)容器1的中央部的返回流路F2、和連接在 返回流路F2的下游端上并且與配設(shè)在反應(yīng)容器1的中央部的供給側(cè)流 路F1相鄰而配設(shè)的排出側(cè)流路F3。
為了構(gòu)成該反應(yīng)流路F1 ~F3，反應(yīng)容器1如圖1及圖2所示，具 備從內(nèi)側(cè)開始依次同心配置且內(nèi)徑不同的圓筒狀的第1 ~第6反應(yīng)筒壁 9a-9f、支承第1~第3反應(yīng)筒壁9a-9c的上部的第1上部圓板21、 支承第4~第6反應(yīng)筒壁9d~9f的上部的第2上部圓板22、支承第1 -第5反應(yīng)筒壁9a-9e的下部的第1下部圓板23、支承第6反應(yīng)筒壁9f 的下部的第2下部圓板24、和在第2下部圓板24上支承第1下部圓板 23且與第1及第2反應(yīng)筒壁9a、9b分別同徑同心的第1間隔筒部件25 及第2間隔筒部件26。
上述第1 ~第6反應(yīng)筒壁9a 9f將反應(yīng)容器1的內(nèi)部空間的大部 分劃分為中央的柱狀的小空間lla、和其周圍的多個(gè)筒狀的小空間 。第1上部圓板21比第2上部圓板22小徑地形成，隔開既定間隔配 設(shè)在笫2上部圓板22的下方，在這些兩上部圃板2K 22之間形成有水 平的小空間30a。此外，第1下部圓板23比第2下部圓板24小徑地形 成，經(jīng)由第1間隔筒部件25及第2間隔筒部件26隔開既定間隔配設(shè)在 第2下部圓板24的上方，在兩下部圓板23、 24之間形成有水平的小空 間30b。
在第1下部圓板23及第2下部圓板24上，形成有第1中心孔23a 及第2中心孔24a，經(jīng)由這些第1中心孔23a及第2中心孔24a，第1 反應(yīng)筒壁9a的內(nèi)側(cè)的小空間lla連通到第1間隔筒部件25及后述的供 給用連結(jié)管13。此外，在第1上部圓板21上也形成有第3中心孔21a， 在該第3中心孔21a上連通著第l反應(yīng)筒壁9a內(nèi)的小空間lla的上端 開口部，使該小空間11a成為連通到兩上部圓板21、 22之間的水平的 小空間30a的狀態(tài)。
在第1下部圓板23上，形成有在第1中心孔23a的外周側(cè)沿周向 配設(shè)有多個(gè)的第1貫通孔23b、和在比這些第1貫通孔23b靠外周側(cè)沿 周向配設(shè)有多個(gè)的第2貫通孔23c。此外，在第2下部圓板24上，形 成有在第2中心孔24a的外周側(cè)沿周向配設(shè)有多個(gè)的第3貫通孔24b。 和在比這些第4貫通孔22b靠內(nèi)側(cè)沿周向配設(shè)有多個(gè)的第5貫通孔22c。
在第2反應(yīng)筒壁9b及第5反應(yīng)筒壁9e的上部，沿周向形成有多個(gè) 流通用貫通孔IO。此外，在第4反應(yīng)筒壁9d的下部上也沿周向形成有 多個(gè)流通用貫通孔10。
上述氣體供給管3及氣體排氣管4將上端固定在收納容器6下部， 分別連通到形成在收納容器6下部的供給孔6a及排氣孔6b。在該收納 容器6的下部上，貫通隔熱部件5而在中央部設(shè)有供給用連結(jié)管13, 并且如圖1及圖3所示，與該供給用連結(jié)管13同心狀地貫通隔熱部件 5而設(shè)有兩個(gè)筒體14A、 14B，在這些筒體14A、 14B之間以筒狀形成 有排氣用連結(jié)流路32。并且，上述供給孔6a及排氣孔6b的上端開口 部分別連通到供給用連結(jié)管13及排氣用連結(jié)流路32的下端開口部。
上述供給用連結(jié)管13通過其上端支承笫2下部圓板24的中央下表 面，并且上端開口部連通到第2中心孔24a。此外，構(gòu)成排氣用連結(jié)流 路32的筒體14A、 14B中的外側(cè)的筒體14A形成得比內(nèi)側(cè)的筒體14B 長，將上述第2下部圓板24的外周緣部載置在該外側(cè)的筒體14A上，在該第2下部圃板24的下方形成水平流路33。通過該構(gòu)造，名夂氣用連 結(jié)流路32經(jīng)由該水平流路33將上端開口部連通到第3貫通孔24b。
上述氣體排氣管4如圖3所示，沿排氣用連結(jié)流路32的周向等間 隔地配置有8根。
在氣體供給管3上連接有供給氣體的供給源(圖示略)，在氣體 排氣管4中，通過管內(nèi)的壓力差將反應(yīng)生成氣體向外部排出，但也可 以連接排氣用泵。
構(gòu)成反應(yīng)容器1的上述各部件在該實(shí)施方式的情況下，第1~第6 反應(yīng)筒壁9a-9f、第1上部圓板21、第2上部圓板22、第1下部圃板 23、第2下部圓板24、第1間隔筒部件25及第2間隔筒部件26等分 別由碳形成，并且在該碳的表面上涂層有碳化硅。
上述收納容器6由筒狀壁35、將其兩端堵塞的底板部36及頂板部 37構(gòu)成，是不銹鋼制。
上述加熱機(jī)構(gòu)2具備配設(shè)在反應(yīng)容器1的周圍以使其包圍反應(yīng)容 器1的作為發(fā)熱體的加熱器部15、和連接在該加熱器部15上、用來使 電流流到加熱器部15中的電極部16。該電極部16連接在未圖示的電 源上。上述加熱器部15由碳形成。此外，加熱機(jī)構(gòu)2進(jìn)行加熱控制以
使反應(yīng)容器i內(nèi)成為soot: - uoox:的范圍內(nèi)的溫度。另外，如果將反
應(yīng)容器1內(nèi)設(shè)定為1200匸以上，則轉(zhuǎn)換率提高。此外，也可以導(dǎo)入乙 硅烷類而將硅烷類取出。
上述隔熱部件5例如由碳形成，分別安裝在收納容器6的筒狀壁 35的內(nèi)壁面、底板部36的上表面、頂板部37的下表面上，以使其內(nèi) 貼在收納容器6上。
另外，在上述第2上部圓板22的下表面上，固定有突出到反應(yīng)流 路F1 -F3中的最外側(cè)的小空間llf內(nèi)的溫度傳感器S。 一邊通過該溫 度傳感器S測量溫度， 一邊通過加熱機(jī)構(gòu)2進(jìn)行溫度控制。
上迷氬氣供給機(jī)構(gòu)7具備貫通收納容器6的下部及隔熱部件5而 前端突出到收納容器6內(nèi)的氬氣供給管17、和連接在氬氣供給管17上 的氬氣供給源18。另外，該氬氣供給機(jī)構(gòu)7進(jìn)行氬氣的供給控制，以 使收納容器6內(nèi)成為既定的加壓狀態(tài)。另外，在收納容器6的上部， 連接有用來進(jìn)行內(nèi)部環(huán)境氣體的置換及氬氣的排氣的容器用泵(圖示 略)。參照圖1以下對本實(shí)施方式的三氯硅烷制造裝置的氣體的流動(dòng)進(jìn) 行說明。
首先，從氣體供給管3經(jīng)由供給用連結(jié)管13導(dǎo)入的供給氣體經(jīng)由 第1間隔筒部件25的內(nèi)側(cè)空間在第l反應(yīng)筒壁9a內(nèi)的小空間lla中向 上方流動(dòng)，經(jīng)由第1上部圓板21的第2中心孔21a流到第1上部圓板 21與第2上部圃板22之間的水平的小空間30a中后，在外側(cè)的第3反 應(yīng)筒壁9c與第4反應(yīng)筒壁9d之間的筒狀的小空間lld中向下方流動(dòng)。
接著，供給氣體經(jīng)由第4反應(yīng)筒壁9d的流通用貫通孔10移動(dòng)到 外側(cè)的第4反應(yīng)筒壁9d與第5反應(yīng)筒壁9e之間的筒狀的小空間lie 中并向上方流動(dòng)。進(jìn)而，供給氣體從第5反應(yīng)筒壁9e的流通用貫通孔 10移動(dòng)到最外側(cè)的第5反應(yīng)筒壁9e與第6反應(yīng)筒壁9f之間的小空間 llf中并向下方流動(dòng)。即，由從第1間隔筒部件25的內(nèi)側(cè)空間到第1 反應(yīng)筒壁9a的內(nèi)側(cè)的小空間lla、兩上部圓板21、 22之間的水平的小 空間30a、從笫3反應(yīng)筒壁9c到第6反應(yīng)筒壁9f的3個(gè)筒狀的小空間 lid ~ llf以及使它們連通的流通用貫通孔IO構(gòu)成的路徑為供給側(cè)流路 Fl。供給氣體在流動(dòng)到這里的期間中被加熱而成為反應(yīng)生成氣體。
因而，進(jìn)行設(shè)定，以使得供給到第1反應(yīng)筒壁9a的內(nèi)側(cè)的小空間 lla中的供給氣體一邊被加熱， 一邊經(jīng)由多個(gè)流通用貫通孔10等向外 側(cè)依次流動(dòng)并反應(yīng)而成為反應(yīng)生成氣體。并且，設(shè)定為，氣體隨著在 該供給側(cè)流路Fl中沿半徑方向移動(dòng)而在上下交錯(cuò)地配設(shè)的流通用貫通 孔IO之間流動(dòng)，〗吏氣體的流動(dòng)方向反復(fù)變4匕為上方向和下方向。另外， 在圖中，將氣體的流動(dòng)方向用箭頭表示。
接著，生成的反應(yīng)生成氣體從第5反應(yīng)筒壁9e與第6反應(yīng)筒壁9f 之間的小空間llf通過第1下部圓板23與第2下部圓板24之間的水平 的小空間30b回到反應(yīng)容器1的中央部，即，第1下部圓板23與第2 下部圃板24之間的小空間30b為返回流路F2。進(jìn)而，反應(yīng)生成氣體經(jīng) 由第1下部圓板23的第2貫通孔23c被導(dǎo)入到笫2反應(yīng)筒壁9b與第3 反應(yīng)筒壁9c之間的小空間llc中，朝向上方流動(dòng)。
此時(shí)，在經(jīng)由第3反應(yīng)筒壁9c相鄰的、在第3反應(yīng)筒壁9c與第4 反應(yīng)筒壁9d之間的小空間lld中流動(dòng)的供給氣體與反應(yīng)生成氣體之間 進(jìn)行熱交換。
接著，反應(yīng)生成氣體經(jīng)由第2反應(yīng)筒壁9b的流通用貫通孔10流入到第1反應(yīng)筒壁9a與第2反應(yīng)筒壁9b之間的小空間lib中，向下方 流動(dòng)。此時(shí)，在經(jīng)由第1反應(yīng)筒壁9a相鄰的、在第1反應(yīng)筒壁9a內(nèi)的 小空間lla中流動(dòng)的供給氣體與反應(yīng)生成氣體之間進(jìn)行熱交換。即， 通過第2反應(yīng)筒壁9b與第3反應(yīng)筒壁9c之間以及第1反應(yīng)筒壁9a與 第2反應(yīng)筒壁9b之間的兩小空間llc、 llb、和將這些小空間Uc、 lib 連通的連通用貫通孔IO，構(gòu)成排出側(cè)流路F3。
然后，反應(yīng)生成氣體依次經(jīng)由第1下部圓板23的第1貫通孔23b、 第1間隔筒部件25與第2間隔筒部件26之間、笫2下部圓板24的第 3貫通孔24b、水平流路33、排氣用連結(jié)流路32及排氣孔6b被從多個(gè) 氣體排氣管4向外部排出。
這樣，在本實(shí)施方式中，在供給側(cè)流路F1中，供給氣體從反應(yīng)容 器1的中央部一邊沿上下4斤回一邊朝向外側(cè)流動(dòng)， 一邊被加熱一邊成 為反應(yīng)生成氣體。接著，通過返回流路F2使反應(yīng)生成氣體回到反應(yīng)容 器1的中央部之后，在通過相鄰于供給側(cè)流路F1的排出側(cè)流路F3時(shí)， 由流過供給側(cè)流路Fl的供給氣體與流過排出側(cè)流路F3的高溫狀態(tài)的 反應(yīng)生成氣體進(jìn)行熱交換，將供給氣體預(yù)熱。
因而，在該三氯硅烷制造裝置中，由于具有通過返回流路F2使高 溫狀態(tài)的反應(yīng)生成氣體回到與供給側(cè)流路Fl相鄰的排出側(cè)流路F3中 的構(gòu)造，所以在從反應(yīng)容器1排出之前能夠使反應(yīng)生成氣體維持著高 溫狀態(tài)而與供給氣體熱交換，能夠高效地進(jìn)行供給氣體的預(yù)熱。此外， 由于在反應(yīng)容器1內(nèi)具備熱交換機(jī)構(gòu)，所以不需要在外部另外設(shè)置熱 交換器，能夠使裝置整體小型化，并且能夠降低裝置成本。
此外，由于在排出側(cè)流路F3的下游端連結(jié)有多個(gè)氣體排氣管4， 所以通過將高溫狀態(tài)的反應(yīng)生成氣體在多根中與外部熱交換并從冷卻 效果較高的氣體排氣管4排出，能夠進(jìn)行迅速冷卻。即，由于從多個(gè) 氣體排氣管4的排出使反應(yīng)生成氣體迅速冷卻，能夠抑制三氯硅烷的 轉(zhuǎn)換的逆反應(yīng)，提高三氯硅烷的轉(zhuǎn)換率。
進(jìn)而，由于通過由碳化硅(SiC)涂層的碳構(gòu)成反應(yīng)容器1，所以 與由碳純凈材料構(gòu)成的情況相比能夠設(shè)定為高溫，能夠與更高溫度的 反應(yīng)生成氣體熱交換，能夠得到較高的預(yù)熱效果。此外，能夠防止碳 與供給氣體及反應(yīng)生成氣體中的氫、氯硅烷及氯化氫(HC1)反應(yīng)、生 成甲烷、甲基氯硅烷、碳化硅等而成為不純物，能夠得到純度較高的三氣娃坑。
另外，各反應(yīng)筒壁9a~9f受加熱機(jī)構(gòu)2加熱而發(fā)生熱膨脹，在此 情況下，由于在外側(cè)配置有加熱機(jī)構(gòu)2，所以外側(cè)的反應(yīng)筒壁9f因被 加熱最多而有熱膨脹也變大的傾向，但由于通過返回流路F2使成為高 溫的反應(yīng)生成氣體回到相鄰于供給側(cè)流路Fl的排出側(cè)流路F3中，在 流過兩者的氣體之間進(jìn)行熱交換，所以能夠減小半徑方向的溫度差， 能夠減小在反應(yīng)容器1內(nèi)的結(jié)構(gòu)部件(特別是沿徑向配置的兩上部圓 板21、 22、下部圓板23、 24)中產(chǎn)生的熱應(yīng)變。
配置在外側(cè)的反應(yīng)筒壁9d-9f的上端上的第2上部圓板22在圖1 所示的例子中為接觸在隔熱部件5上的狀態(tài)，因此，反應(yīng)筒壁9d-9f 的熱膨脹力直接作用在隔熱部件5上，但作為該隔熱部件5，是具有能 夠吸收其熱膨脹的緩沖性的結(jié)構(gòu)。此外，也可以考慮到反應(yīng)筒壁9d~ 9f的熱膨脹量而在隔熱部件5與第2上部圓板22之間設(shè)置間隙。
此外，由于通過氬氣供給機(jī)構(gòu)7將氬氣供給到收納容器6內(nèi)，所 以通過用氬氣使反應(yīng)容器1周圍成為加壓狀態(tài)，能夠防止供給氣體或 反應(yīng)生成氣體從反應(yīng)容器1泄漏。由此，能夠防止從反應(yīng)容器泄漏的 供給氣體或反應(yīng)生成氣體與在反應(yīng)容器1外側(cè)的加熱機(jī)構(gòu)2等中使用 的碳反應(yīng)。
另外，在將氬氣作為吹掃用氣體供給的情況下，通過氬氣供給機(jī) 構(gòu)7從收納容器6的下部供給氬氣，所以通過加熱器部15的加熱朝上 生成自然對流。并且，通過從連接在收納容器6上部的容器用泵吸引， 吹掃用氣體從下向上順利地流動(dòng)并穿過，由此能夠得到較高的吹掃效 果。
另外，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā) 明的主旨的范圍內(nèi)能夠加以各種變更。
例如，在上述實(shí)施方式中，使用了 6個(gè)第1~笫6反應(yīng)筒壁9a-9f， 但也可以采用6以外的個(gè)數(shù)的反應(yīng)筒壁。另外，如果反應(yīng)筒壁的個(gè)數(shù) 較多，則傳熱面積增加而能量效率變高，另一方面加熱機(jī)構(gòu)2的輻射 熱變得難以向內(nèi)側(cè)傳遞而加熱效果降低，所以反應(yīng)筒壁根據(jù)氣體流量 及裝置整體的大小而設(shè)定為適當(dāng)?shù)膫€(gè)數(shù)。
此外，也可以在收納容器5的壁內(nèi)部形成使水等冷媒流通的冷媒 路徑、附加冷卻機(jī)構(gòu)。進(jìn)而，在相互的周面間形成流路的兩反應(yīng)筒壁的流通用貫通孔10
也可以不僅在上下位置、相互在周向上也錯(cuò)開形成，在此情況下，能
夠使流通用貫通孔IO之間的流路變得更長。此外，也可以不是貫通孔，
而做成由形成在反應(yīng)筒壁的上端部或下端部上的切口構(gòu)成的流通用貫通部。
此外，在上述實(shí)施方式中，將排氣用連結(jié)流路32形成在一組筒體 14A、 14B之間，但也可以將一個(gè)筒體配置為使其包圍供給用連結(jié)管13 的周圍而形成雙層筒狀，在其之間形成排氣用連結(jié)流路。在此情況下， 也可以形成為氣體排氣管包圍氣體供給管3的周圍的雙層管狀。
此外，在上述實(shí)施方式中，也可以將氣體供給管3與氣體排氣管4 的位置設(shè)定為相反、在同樣的裝置構(gòu)造中使氣體的入口與出口相反而 使氣體的流動(dòng)相反。
工業(yè)實(shí)用性
根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的三氯硅烷制造裝置，能夠通過將反應(yīng)生成氣體 維持著高溫狀態(tài)而與供給氣體熱交換來高效地進(jìn)行供給氣體的預(yù)熱。 此外，由于在反應(yīng)容器內(nèi)具備熱交換機(jī)構(gòu)，所以能夠使裝置整體小型 化，并且能夠降低裝置成本。因而，能夠在實(shí)現(xiàn)小型且低成本的裝置 的同時(shí)加熱效率良好地得到較高的三氯硅烷的轉(zhuǎn)換率。
權(quán)利要求
1、一種三氯硅烷制造裝置，其特征在于，具備反應(yīng)容器，在內(nèi)部的反應(yīng)流路中被供給包括四氯化硅和氫的供給氣體，生成包括三氯硅烷與氯化氫的反應(yīng)生成氣體；加熱機(jī)構(gòu)，將上述反應(yīng)容器的內(nèi)部加熱；氣體供給部，將上述供給氣體供給到上述反應(yīng)容器內(nèi)；氣體排氣部，將上述反應(yīng)生成氣體從上述反應(yīng)容器排出到外部；上述反應(yīng)流路具有供給側(cè)流路，在上述反應(yīng)容器的中央部連接在上述氣體供給部上，使上述供給氣體一邊在上述反應(yīng)容器內(nèi)折回一邊朝向外側(cè)流動(dòng)；返回流路，連接在上述供給側(cè)流路的下游端，到達(dá)上述反應(yīng)容器的中央部；排出側(cè)流路，連接在上述返回流路的下游端，相鄰于上述反應(yīng)容器的中央部的上述供給側(cè)流路而配設(shè)，連接在上述氣體排氣部上。
2、 如權(quán)利要求1所述的三氯硅烷制造裝置，其特征在于， 具備多個(gè)上述氣體排氣部；在上述排出側(cè)流路的下游端連接著多個(gè)上述氣體排氣部。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的三氯硅烷制造裝置，其特征在于， 構(gòu)成上述反應(yīng)容器的部材由碳形成。
4、 如權(quán)利要求3所述的三氯硅烷制造裝置，其特征在于， 上述碳的表面用碳化硅涂層。
5、 如權(quán)利要求1或2所述的三氯硅烷制造裝置，其特征在于， 具備收納上迷反應(yīng)容器及上述加熱機(jī)構(gòu)的收納容器； 具備將氬氣供給到上述收納容器內(nèi)的氬氣供 >給機(jī)構(gòu)。
6、 如權(quán)利要求3所述的三氯硅烷制造裝置，其特征在于， 具備收納上述反應(yīng)容器及上述加熱機(jī)構(gòu)的收納容器； 具備將氬氣供給到上述收納容器內(nèi)的氬氣供給機(jī)構(gòu)。
7、 如權(quán)利要求4所述的三氯硅烷制造裝置，其特征在于， 具備收納上述反應(yīng)容器及上述加熱機(jī)構(gòu)的收納容器； 具備將氬氣供給到上述收納容器內(nèi)的氬氣供給機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種三氯硅烷制造裝置，具備反應(yīng)容器，在內(nèi)部的反應(yīng)流路中被供給包括四氯化硅和氫的供給氣體，生成包括三氯硅烷與氯化氫的反應(yīng)生成氣體；加熱機(jī)構(gòu)，將反應(yīng)容器的內(nèi)部加熱；氣體供給部，將供給氣體供給到反應(yīng)容器內(nèi)；氣體排氣部，將反應(yīng)生成氣體從反應(yīng)容器排出到外部；反應(yīng)流路具有供給側(cè)流路，在反應(yīng)容器的中央部連接在氣體供給部上，使供給氣體一邊在反應(yīng)容器內(nèi)折回一邊朝向外側(cè)流動(dòng)；返回流路，連接在供給側(cè)流路的下游端，到達(dá)反應(yīng)容器的中央部；排出側(cè)流路，連接在返回流路的下游端，相鄰于反應(yīng)容器的中央部的供給側(cè)流路而配設(shè)，連接在氣體排氣部上。
文檔編號C01B33/107GK101421189SQ20078001270
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月31日
發(fā)明者伊藤秀男, 清水祐司, 石井敏由記 申請人:三菱麻鐵里亞爾株式會社