專利名稱：氯化氫氣體噴出用構件及三氯硅烷制造用反應裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氯化氫氣體噴出用構件及具有該氯化氫氣體噴出 用構件的三氯硅烷制造用反應裝置、以及使用該氯化氫氣體噴出用構 件的三氯硅烷制造方法，上述氯化氫氣體噴出用構件在使金屬硅粉末 與氯化氫氣體發(fā)生反應而生成三氯硅烷時所使用的三氯硅烷制造用反 應裝置中使用，使氯化氫氣體向供給到裝置主體內的金屬硅粉末中噴 出。
背景技術：
作為用于制造99.999999999%以上極高純度珪的原料而使用的三 氯硅烷(SiHCl3)，是通過使純度為98%左右的金屬硅粉末(Si)和 氯化氫氣體(HC1)發(fā)生反應而制造的。
作為用于這樣使金屬硅粉末和氯化氫氣體發(fā)生反應來生成三氯硅 烷的三氯硅烷制造用反應裝置，提出了例如如專利文獻l所示的裝置， 其包括被供給金屬硅粉末的裝置主體、從該裝置主體的底部將氯化 氫氣體導入裝置主體內的氣體導入機構。在此，為了使氯化氫氣體噴 出到金屬硅粉末中，氣體導入機構上安裝有具有噴出孔的氯化氫氣體 噴出用構件。
將粒徑為lOOOjim以下的較小金屬硅粉末供給到裝置主體，從裝置 主體底部通過氯化氫氣體噴出用構件使氯化氫氣體高速噴出，使金屬 硅粉末流動。由此，使金屬硅粉末與氯化氫氣體充分接觸，通過它們 的反應得到三氯硅烷。
專利文獻1:日本特開2002 - 220219號公報。
但是，以往的氯化氫氣體噴出用構件，以其噴出孔朝向裝置主體 上方開口的方式固定在裝置主體底部。在此，金屬硅粉末如上述那樣 粒徑較小，有可能進入噴出孔中而發(fā)生堵塞。因此，需要更換或清潔 氯化氫氣體噴出用構件，但由于氯化氫氣體噴出用構件固定在裝置主 體底部，因此無法容易地卸下氯化氫氣體噴出用構件。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述問題而作出的，其目的在于提供一種可抑制由 金屬硅粉末引起的堵塞、并可使氯化氫氣體廣闊分散而提高三氯硅烷 的生產效率的氯化氫氣體噴出用構件及具有該氯化氬氣體噴出用構件 的三氯硅烷制造用反應裝置、以及使用該氯化氫氣體噴出用構件的三 氯珪烷制造方法。
本發(fā)明的氯化氫氣體噴出用構件，在使氯化氫氣體與金屬硅粉末 發(fā)生反應來生成三氯硅烷的三氯硅烷制造用反應裝置中使用，其中， 該氯化氫氣體噴出用構件具有朝向長度方向延伸的軸部、和沿與該軸 部的上述長度方向交叉的方向延伸的頭部。上述軸部上設有朝向上述 長度方向延伸的供給孔.上述頭部上形成有多個噴出孔。各噴出孔與 上述供給孔連通，并且沿與上述供給孔的延伸方向交叉的方向延伸而 在上述頭部的外表面開口。
本發(fā)明的氯化氫氣體噴出用構件，具有朝向長度方向延伸的軸部、 和沿與該軸部的長度方向交叉的方向延伸的頭部，設于軸部上的供給 孔沿軸部長度方向延伸，并且頭部上設有沿與供給孔交叉的方向延伸 的噴出孔。因此，在上述三氯硅烷制造用反應裝置上安裝了該氯化氫 氣體噴出用構件時，金屬硅粉末難以進入噴出孔，可防止噴出孔的堵 塞。
此外，由于形成多個噴出孔，因此可朝向多個方向噴出氯化氫氣 體，使氯化氫氣體在金屬硅粉末中廣闊分散，可促進反應。
本發(fā)明的氯化氫氣體噴出用構件，優(yōu)選在上述軸部上形成有螺紋部。
本發(fā)明的氯化氫氣體噴出用構件，可裝卸地安裝在上述三氯硅烷 制造用反應裝置的氣體導入機構上。因此，即使長時間使用而劣化， 也可容易地進行更換。此外，在萬一發(fā)生噴出孔堵塞的情況下，也可 取下該氯化氫氣體噴出用構件來進行清潔，因此維修保養(yǎng)非常容易。 而且，通過螺紋的旋緊旋松即可簡單裝卸氯化氬氣體噴出用構件，可 進一步提高維修保養(yǎng)性。另外，優(yōu)選地，氯化氫氣體噴出用構件的頭 部為可與扳手等作業(yè)用工具嚙合的形狀。
本發(fā)明的氯化氫氣體噴出用構件，優(yōu)選將多個上述噴出孔形成為 從上述供給孔以放射狀延伸。在本發(fā)明的氯化氫氣體噴出用構件中，通過供給孔供給來的氯化 氫氣體從多個噴出孔以放射狀噴出，可使氯化氫氣體在金屬硅粉末中 更廣闊地分散。
本發(fā)明的三氯硅烷制造用反應裝置，使氯化氫氣體與金屬硅粉末 發(fā)生反應來生成三氯硅烷，其中，該三氯硅烷制造用反應裝置具有被 供給上述金屬硅粉末的裝置主體、從該裝置主體的底部側將上述氯化 氫氣體向上述裝置主體內導入的氣體導入機構。在該氣體導入機構中， 上述氯化氫氣體噴出用構件貫穿上述裝置主體的底板部而可裝卸地安 裝，上述頭部配置在上述底板部上方。
根據(jù)本發(fā)明的三氯硅烷制造用反應裝置，可防止氯化氫氣體噴出 用構件的堵塞，可進行穩(wěn)定操作。此外，通過使氯化氫氣體在金屬硅 粉末中廣闊分散，可大幅度提高三氯硅烷的生產效率。
本發(fā)明的三氯硅烷制造方法，使氯化氫氣體與金屬硅粉末發(fā)生反 應來生成三氯硅烷，其中，在被供給上述金屬硅粉末的裝置主體的底 板部上安裝上述的氯化氫氣體噴出用構件，將上述頭部配置在上述底 板部的上表面上方，向上述裝置主體下部一邊供給金屬硅粉末， 一邊 從上述氯化氫氣體噴出用構件的上述噴出孔噴出氯化氫氣體。
根據(jù)本發(fā)明，可抑制由金屬硅粉末引起的堵塞。除此之外，根據(jù) 本發(fā)明，可使氯化氫氣體廣闊分散而提高三氯硅烷的生產效率。


圖l是表示本發(fā)明實施方式的氯化氫氣體噴出用構件的側視圖。
圖2是圖1所示氯化氫氣體噴出用構件的俯視圖。
圖3是使用圖1所示氯化氫氣體噴出用構件的三氯硅烷制造用反 應裝置的概略說明圖。
圖4是表示在氣體導入機構上安裝有圖1所示氯化氫氣體噴出用 構件的狀態(tài)的說明圖。
圖5是表示排列于裝置主體的底板部的多個氯化氫氣體噴出用構 件的說明圖。
圖6是氯化氫氣體噴出用構件的第2實施方式的側視圖。
圖7是圖6所示氯化氫氣體噴出用構件的俯視圖。
圖8是氯化氫氣體噴出用構件的第3實施方式的側視圖。圖9是圖8所示氯化氫氣體噴出用構件的俯視圖。
圖IO是氯化氫氣體噴出用構件的第4實施方式的側視圖。
圖11是圖IO所示氯化氫氣體噴出用構件的俯視圖。
附圖標記說明
1氯化氫氣體噴出用構件
2軸部
2A外螺紋部(嗜合部) 3頭部 4供給孔 5噴出孔
10三氯硅烷制造用反應裝置 11裝置主體 13底部
20氣體導入機構
51、 53、 55氯化氫氣體噴出用構件
52、 54、 56頭部
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
如圖1和圖2所示，本實施方式的氯化氫氣體噴出用構件1包括 呈大致圓柱狀的軸部2、在該軸部2的上端沿與軸部2的長度方向(圖 1中的上下方向)交叉的方向延伸的頭部3。
在本實施方式中，頭部3沿與軸部2的長度方向正交的方向延伸， 如圖2所示那樣，在俯視圖中頭部3為正六邊形。另外，頭部3的上 表面3A是與軸部2的長度方向正交的平面，頭部3的側面3B與上表 面3A正交。由此，頭部3為大致正六棱柱形。
此外，軸部2的外周面形成有外螺紋。如此，氯化氫氣體噴出用 構件1做成與所謂的六角螺栓相同的形狀，頭部3可與扳手等作業(yè)用 工具嚙合。
軸部2上i殳有在軸部2的下端面2B開口、且沿軸部2的長度方向 延伸的供給孔4。另外，該供給孔4在頭部3的上表面3A上不開口， 做成所謂的盲孔。并且，在頭部3上形成有與供給孔4連通、且沿與供給孔4的延伸 方向交叉的方向延伸的多個噴出孔5。在本實施方式中，如圖1和圖2 所示，6個噴出孔5形成為分別與供給孔4的延伸方向正交。如圖2所 示，這6個噴出孔5形成為從位于頭部3中心的供給孔4以放射狀延伸， 分別在呈正六棱柱狀的頭部3的側面開口。即，噴出孔5的開口部朝 向與軸部2的長度方向正交的方向。
接著，對使用本實施方式的氯化氫氣體噴出用構件1的三氯硅烷 制造用反應裝置IO進行說明。
如圖3所示，三氯硅烷制造用反應裝置10包括裝置主體ll，該裝 置主體11具有呈大致圓筒狀的膛部12、底板部13和頂板14。在此， 如圖3和圖4所示，底板部13的上表面13A和下表面13B配置成與膛 部12所形成的圓筒的軸線正交。
在裝置主體11的膛部12的下部，形成有將金屬硅粉末供給到裝 置主體ll內的硅粉末供給口 15。該硅粉末供給口上連接有載氣的導入 配管30，從進料斗31向該載氣的導入配管30供給金屬硅粉末，經由 硅粉末供給口 15供給到裝置主體11內。進料斗31上連接有后述的旋 風分離器33,并連接有從外部供給金屬硅粉末的硅粉末供給線40。
此外，在裝置主體11的頂板14上設有將因反應生成的三氯硅烷 的氣體取出到外部的氣體取出口 17。
在該裝置主體11的下側設有用于將氯化氫氣體導入到裝置主體11 內部的氣體導入機構20。
氣體導入機構20包括儲存氯化氫氣體的氣體室21、和將氯化氫氣 體供給到氣體室21內的氣體供給口 22。在此，由裝置主體11的底板 部13將氣體室21與裝置主體11內部隔開。
并且，如圖4所示，在裝置主體11的底板部13上設有本實施方式 的氯化氫氣體噴出用構件1。對其進行詳述，在裝置主體ll的底板部 13上設有安裝孔13C，氯化氬氣體噴出用構件1的軸部2插入該安裝 孔13C,該氯化氫氣體噴出用構件1的頭部3配置在底板部13的上表 面13A上。螺母25從底板部13的下表面13B側旋入到形成在軸部2 上的外螺紋部2A上，用螺母25和頭部3夾入底板部13而將其固定。 另外，在頭部3與底板部13的上表面13A之間設有墊圏26。此外，在 螺母25與底板部13的下表面13B之間設有墊圈26。由此，氯化氫氣體噴出用構件1的軸部2穿過底板部13而插入氣 體室21內部，可裝卸地安裝于該底板部13上。此外，氯化氫氣體噴 出用構件1的軸部2上連接有與供給孔4連通的均壓管27。
如上所述，本實施方式的氯化氫氣體噴出用構件1固定在裝置11 的底板部13上，并且配置成，軸部2從底板部13向下方(沿裝置主 體ll的膛部12所形成的圓筒的軸線)延伸，且頭部3的上表面3A與 裝置主體11的底板部13的下表面13B平行。此外，軸部2的供給孔4 的下端向氣體室21內開口 ，另一方面，頭部3的噴出孔5向與裝置主 體11的膛部12所形成的圓筒的軸線正交的方向開口。并且，從氣體 供給口 22供給到氣體室21內的氯化氬氣體經由氯化氫氣體噴出用構 件l的供給孔4而從噴出孔5噴出到裝置主體11內。氣體導入機構20 包括氣體供給口 22、氣體室21和氯化氫氣體噴出用構件1。
另外，在本實施方式中，如圖5所示，多個氯化氫噴出噴嘴l在 底板部13的上表面13A的整個面上以交錯格子狀排列。
接著，對利用上述三氯硅烷制造用反應裝置IO的三氯硅烷制造方 法進行說明。
金屬硅粉末從硅粉末供給線40供給到進料斗31，從該進料斗31 經閥32而被導入到載氣的導入配管30內，并借助氣流移送而通過硅 粉末供給口 15供給到裝置主體11內部。此時，將氯化氫氣體用作氣 流移送用的載氣。此外，以恒定壓力導入栽氣。
此外，利用氣體導入機構20將氯化氫氣體導入到裝置主體11內 部。氯化氫氣體經配置在裝置主體11的底板部13上的多個氯化氫氣 體噴出用構件1而向裝置主體11內噴出。由氯化氫氣體噴出用構件1 噴出的氯化氫氣體被導入到金屬硅粉末中。
如此，通過將氯化氫氣體噴出到裝置主體ll內的金屬硅粉末中， 而使金屬硅粉末在裝置主體11內流動。金屬硅粉末一邊流動一邊與氯 化氫氣體接觸，從而金屬硅粉末與氯化氫氣體在既定溫度下發(fā)生反應， 生成三氯硅烷的氣體。
生成的三氯硅烷氣體從設于裝置主體11的頂板14上的氣體取出 口 17被取出而供給到后續(xù)工序。此外，在裝置主體11內部未反應的 金屬硅粉末與三氯硅烷的氣體一起從氣體取出口 17排出，被后續(xù)工序 的旋風分離器33回收而供給到進料斗31并導入到載氣的導入配管30內，再次供給到裝置主體11內。未被旋風分離器33回收的金屬硅粉 末被后續(xù)工序的過濾器34除去。
本實施方式的氯化氫氣體噴出用構件1包括呈大致圓柱狀的軸 部2、沿與軸部2的長度方向(圖1中的上下方向)交叉的方向延伸的 頭部3，軸部2朝向裝置主體11的上下方向延伸地配置，設于軸部2 上的供給孔4也朝向裝置主體11的上下方向(裝置主體11的膛部12 所形成的圓筒的軸線方向)地配置.并且，與該供給孔4正交的噴出 孔5的開口部在頭部3的側面開口，因此，沒有噴出孔5的開口部朝 向裝置主體11的上方的情況。因此，金屬硅粉末難以進入噴出孔5， 可防止噴出孔5的堵塞。
由于多個噴出孔5形成為從供給孔4以放射狀延伸，因此可從一 個氯化氫氣體噴出用構件1向多個方向噴出氯化氫氣體，可使氯化氫 氣體在金屬硅粉末中廣闊分散來促進反應。由此，可進一步促進金屬 硅粉末與氯化氫氣體的反應，提高三氯硅烷的生產效率。
此外，由于該氯化氬氣體噴出用構件1可裝卸地安裝在裝置主體 11的底板部13上，因此，即使在長時間使用而劣化的情況下，也可簡 單進行更換。此外，在萬一發(fā)生噴出孔5堵塞的情況下，也可從裝置 主體11的底板部13取下該氯化氫氣體噴出用構件1來進行清潔，因 此維修保養(yǎng)非常容易。而且，由于氯化氫氣體噴出用構件1的頭部3 呈正六棱柱狀，因此可使其與扳手等作業(yè)用工具嚙合來進行螺紋的旋 緊旋松，來簡單地進行裝卸。
此外，由于本實施方式的氯化氫氣體噴出用構件1做成與所謂的 六角螺栓相同的形狀，因此通過對通用的六角螺栓實施開孔加工，就
可制作出該氯化氫氣體噴出用構件1,可降低該氯化氫氣體噴出用構件 1的制作成本。
另外，在本實施方式中，氯化氫氣體噴出用構件1的軸部2上連 接有與供給孔4連通的均壓管27,因此可使從噴出孔5噴出的氯化氫 氣體的壓力均勻。
以上，對本發(fā)明實施方式的氯化氫氣體噴出用構件進行了說明， 但本發(fā)明不限于此，在不脫離本發(fā)明的技術構思的范圍內可進行適當 變更。
例如，在本實施方式中，說明的是噴出孔與供給孔的延伸方向正交的情況，但不限于此，為了在安裝于裝置主體的底板部的狀態(tài)下開 口部不向裝置主體上方開口 ，只要與供給孔交叉即可。
此外，說明了形成六角螺栓形狀而形成6個噴出孔的情況，但噴 出孔的數(shù)量沒有限定。優(yōu)選的是考慮氯化氫氣體噴出用構件的配置、 裝置主體的形狀而適當設計。
圖6~圖11表示氯化氫氣體噴出用構件的第2~第4實施方式。任 一實施方式都是頭部的形狀與第1實施方式不同、軸部與第1實施方 式相同，因此，標注相同附圖標記省略iJL明。其他與第1實施方式共 通的供給孔、噴出孔，也標注相同附圖標記。圖6和圖7所示的氯化 氫氣體噴出用構件51中，其頭部52在俯視時形成為正方形，上表面 52A形成為與長度方向正交的平面，并且與供給孔4正交的四個噴出 孔5分別在頭部52的各側面52B上開口。圖8和圖9所示的氯化氫氣 體噴出用構件53中，其頭部54在俯視時為將圓形的兩側部相互平行 地切除的形狀，上表面54A形成為與長度方向正交的平面，但側面則 形成有一對圓弧狀側面54B和一對平面狀側面54C。此外，與供給孔4 正交的四個噴出孔5分別在頭部54的圓弧狀側面54B上開口。此外， 圖IO和圖11所示的氯化氫氣體噴出用構件55中，其頭部56形成為半 球狀，做成其兩側部的一部分被相互平行地切除的形狀。因此，頭部 56的上表面56A形成為半球面， 一對平面狀側面56B形成為與長度方 向平行。并且，與供給孔4傾斜交叉的四個噴出孔5在半球狀的上表 面56A上傾斜朝上地開口 。
無論哪個氯化氫氣體噴出用構件，都具有其頭部的平面部分(圖6 和圖7中為各側面52B，圖8和圖9中為平面狀側面54C，圖10和圖 11中為平面狀側面56B)，通過與扳手等工具嚙合而進行螺紋的旋緊 旋;^，可相對于底板部進行裝卸。
此外，作為氯化氫氣體噴出用構件的頭部形狀，除了上述形狀之 外，也可以是俯視呈三角形等，只要在側面上形成可與工具嚙合的平 面即可。
權利要求
1. 一種氯化氫氣體噴出用構件，在使氯化氫氣體與金屬硅粉末發(fā)生反應來生成三氯硅烷的三氯硅烷制造用反應裝置中使用，該氯化氫氣體噴出用構件具有朝向長度方向延伸的軸部、和沿與該軸部的上述長度方向交叉的方向延伸的頭部，上述軸部上設有朝向上述長度方向延伸的供給孔，上述頭部上形成有多個噴出孔，各噴出孔與上述供給孔連通，并且沿與上述供給孔的延伸方向交叉的方向延伸而在上述頭部的外表面開口。
2. 根據(jù)權利要求1所述的氯化氫氣體噴出用構件，其特征在于， 上述軸部上形成有螺紋部。
3. 根據(jù)權利要求1所述的氯化氫氣體噴出用構件，其特征在于， 多個上述噴出孔形成為從上述供給孔以放射狀延伸。
4. 一種三氯硅烷制造用反應裝置，使氯化氫氣體與金屬硅粉末發(fā) 生反應來生成三氯珪烷，該三氯硅烷制造用反應裝置具有被供給上述金屬硅粉末的裝置主 體、從該裝置主體的底部側將上述氯化氫氣體向上述裝置主體內導入 的氣體導入機構，該氣體導入機構的如權利要求1所迷的氯化氫氣體噴出用構件貫 穿上述裝置主體的底板部而可裝卸地安裝，上述頭部配置在上述底板 部上方。
5. —種三氯硅烷制造方法，使氯化氫氣體與金屬硅粉末發(fā)生反應 來生成三氯硅烷，在被供給上述金屬硅粉末的裝置主體的底板部上安裝權利要求1 所述的氯化氫氣體噴出用構件，將上述頭部配置在上述底板部上方，向上述裝置主體的下部一邊供給金屬硅粉末， 一邊從上述氯化氫 氣體噴出用構件的上述噴出孔噴出氯化氫氣體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氯化氫氣體噴出用構件、三氯硅烷制造用反應裝置以及三氯硅烷制造方法，氯化氫氣體噴出用構件(1)在使氯化氫氣體與金屬硅粉末發(fā)生反應來生成三氯硅烷的三氯硅烷制造用反應裝置中使用，具有朝向長度方向延伸的軸部(2)、和沿與該軸部(2)的上述長度方向交叉的方向延伸的頭部(3)，軸部(2)上設有朝向上述長度方向延伸的供給孔(4)，頭部(3)上形成有多個噴出孔(5)，噴出孔(5)與供給孔(4)連通，并且沿與供給孔(4)的延伸方向交叉的方向延伸而在頭部(3)外表面開口。
文檔編號C01B33/00GK101417805SQ200810170599
公開日2009年4月29日 申請日期2008年10月23日 優(yōu)先權日2007年10月25日
發(fā)明者稻葉力 申請人:三菱麻鐵里亞爾株式會社