JP3132016B2 - 高純度クロルシランの製造方法 - Google Patents
高純度クロルシランの製造方法Info
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- JP3132016B2 JP3132016B2 JP03013852A JP1385291A JP3132016B2 JP 3132016 B2 JP3132016 B2 JP 3132016B2 JP 03013852 A JP03013852 A JP 03013852A JP 1385291 A JP1385291 A JP 1385291A JP 3132016 B2 JP3132016 B2 JP 3132016B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、メチルクロルシランを
実質的に含有しない高純度のクロルシラン類を製造する
方法に関する。
実質的に含有しない高純度のクロルシラン類を製造する
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】トリクロルシランや四塩化ケイ素等のク
ロルシラン類は、窒化ケイ素や種々の有機ケイ素化合物
の合成原料、更には合成石英や半導体シリコンの原料と
して重要である。
ロルシラン類は、窒化ケイ素や種々の有機ケイ素化合物
の合成原料、更には合成石英や半導体シリコンの原料と
して重要である。
【０００３】かかるクロルシラン類は、従来主に金属ケ
イ素と塩化水素とを反応させて合成されており、この反
応ではトリクロルシランＳｉＨＣｌ3（沸点３２℃）、
四塩化ケイ素ＳｉＣｌ4（沸点５７℃）が主成分として
生成し、ジクロルシランＳｉＨ2Ｃｌ2（沸点８℃）は１
０％以下の組成となるが、このようなクロルシラン類の
生成と共に数十〜数百ｐｐｍのメチルクロルシラン類が
副生してしまうという問題がある。このメチルクロルシ
ラン類は、次に沸点を示したように、特に四塩化ケイ素
と沸点が近接しているため除去することが困難であり、
このため高純度の四塩化ケイ素を得ることが困難であっ
た。
イ素と塩化水素とを反応させて合成されており、この反
応ではトリクロルシランＳｉＨＣｌ3（沸点３２℃）、
四塩化ケイ素ＳｉＣｌ4（沸点５７℃）が主成分として
生成し、ジクロルシランＳｉＨ2Ｃｌ2（沸点８℃）は１
０％以下の組成となるが、このようなクロルシラン類の
生成と共に数十〜数百ｐｐｍのメチルクロルシラン類が
副生してしまうという問題がある。このメチルクロルシ
ラン類は、次に沸点を示したように、特に四塩化ケイ素
と沸点が近接しているため除去することが困難であり、
このため高純度の四塩化ケイ素を得ることが困難であっ
た。
【０００４】 ＨＳｉＣＨ3Ｃｌ2 メチルジクロルシラン 沸点 ４２℃ ＳｉＣＨ3Ｃｌ3 メトルトリクロルシラン 沸点 ６６℃ Ｓｉ（ＣＨ3）2Ｃｌ2 ジメチルジクロルシラン 沸点 ７０℃ Ｓｉ（ＣＨ3）3Ｃｌ トリメチルクロルシラン 沸点 ５８℃
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、メチルクロル
シラン類を不純物として含むクロルシランを原料に用い
た場合には種々の不都合が生じてしまう。例えば四塩化
ケイ素を光ファイバー用原料として用いた場合には、メ
チルクロルシラン類に由来する極く微量の炭素の存在が
光伝送特性に影響を与えたり、あるいはトリクロルシラ
ンをＳｉ多結晶ないしはエピタキシャル原料として用い
た場合には、やはりメチルクロルシラン類に由来する極
く微量の炭素の存在がデバイスの電気特性に影響を与え
るおそれがある。従って、これらの用途にはメチルクロ
ルシラン類の含有量が１ｐｐｍ以下であり、実質的にメ
チルクロルシラン類を含まないものであることが要望さ
れている。
シラン類を不純物として含むクロルシランを原料に用い
た場合には種々の不都合が生じてしまう。例えば四塩化
ケイ素を光ファイバー用原料として用いた場合には、メ
チルクロルシラン類に由来する極く微量の炭素の存在が
光伝送特性に影響を与えたり、あるいはトリクロルシラ
ンをＳｉ多結晶ないしはエピタキシャル原料として用い
た場合には、やはりメチルクロルシラン類に由来する極
く微量の炭素の存在がデバイスの電気特性に影響を与え
るおそれがある。従って、これらの用途にはメチルクロ
ルシラン類の含有量が１ｐｐｍ以下であり、実質的にメ
チルクロルシラン類を含まないものであることが要望さ
れている。
【０００６】なお、本発明者らは、既にメチルクロルシ
ラン類の副生が避け難いものとしてその除去方法に関し
て四塩化ケイ素を対象としたメチルクロルシラン類の除
去方法を提案した。この方法は高純度の四塩化ケイ素を
得ることができる精製方法であるが、このような精製を
行なうことなく、金属ケイ素と塩化水素との反応により
直接高純度のクロルシラン類を得ることが更に望まれ
る。
ラン類の副生が避け難いものとしてその除去方法に関し
て四塩化ケイ素を対象としたメチルクロルシラン類の除
去方法を提案した。この方法は高純度の四塩化ケイ素を
得ることができる精製方法であるが、このような精製を
行なうことなく、金属ケイ素と塩化水素との反応により
直接高純度のクロルシラン類を得ることが更に望まれ
る。
【０００７】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
金属ケイ素と塩化水素とからクロルシランを製造する方
法において、実質的にメチルクロルシラン類が副生せず
精製工程を省略乃至は簡略化することができて、コスト
的に有利な高純度クロルシランの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
金属ケイ素と塩化水素とからクロルシランを製造する方
法において、実質的にメチルクロルシラン類が副生せず
精製工程を省略乃至は簡略化することができて、コスト
的に有利な高純度クロルシランの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは上
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、原料の工
業用金属ケイ素中に含まれる炭素が金属ケイ素と塩酸と
の反応に際し、その機構は不明であるが、塩酸と反応し
てメチルクロルシラン類に変換し、金属ケイ素中の炭素
量がメチルクロルシランの発生量と密接に関連している
ことを知見した。そして更に検討を進めた結果、クロル
シラン用原料の金属ケイ素として炭素含有量が５０ｐｐ
ｍ以下のものを用いることにより、メチルクロルシラン
類の含有量が１ｐｐｍ以下の実質的にメチルクロルシラ
ン類を含まない高純度のクロルシランを製造でき、従っ
て、後の精製工程を省略乃至は簡略化することができ、
コスト的に有利な高純度クロルシランの製造方法である
ことを見い出し、本発明をなすに至ったものである。
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、原料の工
業用金属ケイ素中に含まれる炭素が金属ケイ素と塩酸と
の反応に際し、その機構は不明であるが、塩酸と反応し
てメチルクロルシラン類に変換し、金属ケイ素中の炭素
量がメチルクロルシランの発生量と密接に関連している
ことを知見した。そして更に検討を進めた結果、クロル
シラン用原料の金属ケイ素として炭素含有量が５０ｐｐ
ｍ以下のものを用いることにより、メチルクロルシラン
類の含有量が１ｐｐｍ以下の実質的にメチルクロルシラ
ン類を含まない高純度のクロルシランを製造でき、従っ
て、後の精製工程を省略乃至は簡略化することができ、
コスト的に有利な高純度クロルシランの製造方法である
ことを見い出し、本発明をなすに至ったものである。
【０００９】従って、本発明は、金属ケイ素と塩化水素
とからクロルシランを製造する方法において、金属ケイ
素として炭素含有量が５０ｐｐｍ以下のものを用い、メ
チルクロルシラン類の含有量が１ｐｐｍ以下のクロルシ
ランを得ることを特徴とする高純度クロルシランの製造
方法を提供する。
とからクロルシランを製造する方法において、金属ケイ
素として炭素含有量が５０ｐｐｍ以下のものを用い、メ
チルクロルシラン類の含有量が１ｐｐｍ以下のクロルシ
ランを得ることを特徴とする高純度クロルシランの製造
方法を提供する。
【００１０】以下、本発明について更に詳しく説明する
と、本発明は上述したように金属ケイ素と塩化水素から
クロルシランを製造する方法において、炭素含有量が５
０ｐｐｍ以下、好ましくは３０ｐｐｍ以下の金属ケイ素
を用いるものである。炭素含有量が５０ｐｐｍを超える
金属ケイ素を用いる場合には、メチルクロルシラン類の
含有量が１ｐｐｍ以下のクロルシランを得ることができ
ず、光ファイバ用やＳｉ多結晶あるいはエピタキシャル
原料として好適なクロルシランを得ることができない。
なお、本発明の金属ケイ素中の炭素含有量は、高温Ｏ2
燃焼−非分散赤外分析による市販の炭素分析装置によ
り、炭素の化学形態によらずトータルカーボン量として
測定、定量される値である。
と、本発明は上述したように金属ケイ素と塩化水素から
クロルシランを製造する方法において、炭素含有量が５
０ｐｐｍ以下、好ましくは３０ｐｐｍ以下の金属ケイ素
を用いるものである。炭素含有量が５０ｐｐｍを超える
金属ケイ素を用いる場合には、メチルクロルシラン類の
含有量が１ｐｐｍ以下のクロルシランを得ることができ
ず、光ファイバ用やＳｉ多結晶あるいはエピタキシャル
原料として好適なクロルシランを得ることができない。
なお、本発明の金属ケイ素中の炭素含有量は、高温Ｏ2
燃焼−非分散赤外分析による市販の炭素分析装置によ
り、炭素の化学形態によらずトータルカーボン量として
測定、定量される値である。
【００１１】即ち、クロルシラン製造用原料である工業
用金属ケイ素は通常ケイ石の炭材による電炉還元で製造
され、この際用いられた炭材の微少量が金属ケイ素中に
残留し、通常の工業用金属ケイ素中の炭素含有量は数百
〜数千ｐｐｍであるが、このような金属ケイ素をクロル
シラン原料として用いた場合には、比較例で示したよう
に数十〜数百ｐｐｍのメチルクロルシランの副生は避け
得ない。なお、金属ケイ素中の炭素の存在形態はフリー
の炭素なのか、ＳｉＣ等の化合物であるのか不明である
が、通常の製造ではＳｉＣスラグの発生を伴うことから
ＳｉＣ等の可能性が高い。
用金属ケイ素は通常ケイ石の炭材による電炉還元で製造
され、この際用いられた炭材の微少量が金属ケイ素中に
残留し、通常の工業用金属ケイ素中の炭素含有量は数百
〜数千ｐｐｍであるが、このような金属ケイ素をクロル
シラン原料として用いた場合には、比較例で示したよう
に数十〜数百ｐｐｍのメチルクロルシランの副生は避け
得ない。なお、金属ケイ素中の炭素の存在形態はフリー
の炭素なのか、ＳｉＣ等の化合物であるのか不明である
が、通常の製造ではＳｉＣスラグの発生を伴うことから
ＳｉＣ等の可能性が高い。
【００１２】本発明で用いる炭素含有量が５０ｐｐｍ以
下の金属ケイ素を工業的に得るには、電炉操業条件の適
正化、例えば温度、炭材種、あるいは酸素を吹き込むな
どの方法により可能である。
下の金属ケイ素を工業的に得るには、電炉操業条件の適
正化、例えば温度、炭材種、あるいは酸素を吹き込むな
どの方法により可能である。
【００１３】本発明において、金属ケイ素と塩化水素と
の反応は、原料金属ケイ素として炭素含有量が５０ｐｐ
ｍ以下のものを用いる以外は通常のクロルシラン製造条
件と同一の条件を採用し得、一般的に採用されている条
件、例えば反応温度は２５０℃〜４００℃、反応圧力は
常圧〜加圧下で行なうことができる。
の反応は、原料金属ケイ素として炭素含有量が５０ｐｐ
ｍ以下のものを用いる以外は通常のクロルシラン製造条
件と同一の条件を採用し得、一般的に採用されている条
件、例えば反応温度は２５０℃〜４００℃、反応圧力は
常圧〜加圧下で行なうことができる。
【００１４】
【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。 〔実施例１〕石英ガラス管（直径２０ｍｍ×長さ１００
０ｍｍ）にトータル炭素含有量が１０ｐｐｍの金属ケイ
素粉１００ｇを充填し、塩化水素を毎時７．５Ｎリット
ル供給しながら反応温度３６０℃にて６時間反応を行な
った。反応生成物は−６０℃でトラップし、その凝集液
をガスクロマトグラフにて分析した。その結果は、凝縮
液中にメチルクロルシラン類は検出されなかった（１ｐ
ｐｍ以下）。
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。 〔実施例１〕石英ガラス管（直径２０ｍｍ×長さ１００
０ｍｍ）にトータル炭素含有量が１０ｐｐｍの金属ケイ
素粉１００ｇを充填し、塩化水素を毎時７．５Ｎリット
ル供給しながら反応温度３６０℃にて６時間反応を行な
った。反応生成物は−６０℃でトラップし、その凝集液
をガスクロマトグラフにて分析した。その結果は、凝縮
液中にメチルクロルシラン類は検出されなかった（１ｐ
ｐｍ以下）。
【００１５】〔比較例１〕トータル炭素含有量が７０ｐ
ｐｍの金属ケイ素粉１００ｇを使用し、実施例１と同様
に塩化水素を毎時７．５Ｎリットル供給し、反応温度３
５０℃にて８時間反応を行なった。凝縮液中のメチルク
ロルシラン類を分析したところ、５ｐｐｍであった。
ｐｍの金属ケイ素粉１００ｇを使用し、実施例１と同様
に塩化水素を毎時７．５Ｎリットル供給し、反応温度３
５０℃にて８時間反応を行なった。凝縮液中のメチルク
ロルシラン類を分析したところ、５ｐｐｍであった。
【００１６】〔比較例２，３〕下記に示すトータル炭素
含有量の金属ケイ素１００ｇを使用し、下記の反応温
度、反応時間とする以外は実施例１と同様の方法で反応
を行ない、凝縮液のメチルクロルシランをガスクロマト
グラフにて分析した。結果を下記に示す。
含有量の金属ケイ素１００ｇを使用し、下記の反応温
度、反応時間とする以外は実施例１と同様の方法で反応
を行ない、凝縮液のメチルクロルシランをガスクロマト
グラフにて分析した。結果を下記に示す。
【００１７】 比較例２ 比較例３ トータル炭素含有量（ｐｐｍ） ２１０ ９１０ 反応温度（℃） ３４０ ３５３ 反応時間（ｈ） ６ ５ 副生メチルクロルシラン類（ｐｐｍ） １４ ７５２
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の高純度ク
ロルシランの製造方法によれば、金属ケイ素と塩化水素
とからクロルシランを製造するに際し、実質的にメチル
クロルシラン類が副生せず、容易に電子材料用や光ファ
イバー用等として有効な高純度のクロルシランを得るこ
とができ、後の精製工程を省略乃至は簡略化し得るの
で、コスト的に有利である。
ロルシランの製造方法によれば、金属ケイ素と塩化水素
とからクロルシランを製造するに際し、実質的にメチル
クロルシラン類が副生せず、容易に電子材料用や光ファ
イバー用等として有効な高純度のクロルシランを得るこ
とができ、後の精製工程を省略乃至は簡略化し得るの
で、コスト的に有利である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 孝明 新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28−１ 信越化学工業株式会社 合成技術研究 所内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01B 33/107
Claims (3)
- 【請求項１】 金属ケイ素と塩化水素とからクロルシラ
ンを製造する方法において、金属ケイ素として炭素含有
量が５０ｐｐｍ以下のものを用い、メチルクロルシラン
類の含有量が１ｐｐｍ以下のクロルシランを得ることを
特徴とする高純度クロルシランの製造方法。 - 【請求項２】 電子材料用のクロルシランを得る請求項
１記載の高純度クロルシランの製造方法。 - 【請求項３】 光ファイバー材料用のクロルシランを得
る請求項１記載の高純度クロルシランの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03013852A JP3132016B2 (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | 高純度クロルシランの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03013852A JP3132016B2 (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | 高純度クロルシランの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04238805A JPH04238805A (ja) | 1992-08-26 |
| JP3132016B2 true JP3132016B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=11844811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03013852A Expired - Fee Related JP3132016B2 (ja) | 1991-01-11 | 1991-01-11 | 高純度クロルシランの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3132016B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007269679A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Sumitomo Titanium Corp | 高純度アルキルシランの製造方法 |
| JP4664892B2 (ja) * | 2006-12-05 | 2011-04-06 | 株式会社大阪チタニウムテクノロジーズ | シリコン塩化物の製造方法 |
| KR20210107679A (ko) * | 2018-12-27 | 2021-09-01 | 가부시키가이샤 도쿠야마 | 클로로 실란류의 제조방법 |
-
1991
- 1991-01-11 JP JP03013852A patent/JP3132016B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04238805A (ja) | 1992-08-26 |
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