JPH0826715A - フッ化シランの製造法およびその精製法 - Google Patents

フッ化シランの製造法およびその精製法

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JPH0826715A
JPH0826715A JP16150894A JP16150894A JPH0826715A JP H0826715 A JPH0826715 A JP H0826715A JP 16150894 A JP16150894 A JP 16150894A JP 16150894 A JP16150894 A JP 16150894A JP H0826715 A JPH0826715 A JP H0826715A
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満也 大橋
Takashi Suenaga
隆 末永
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体、電子、光学材料の製造原料として有用
なフッ化シランの製造法およびその精製法を提供する。 【構成】フッ化水素と塩化シラン(Six y Cl
2+2x-y(xはx≧1の整数、yは0≦y≦2x+1の整
数、ただし(x,y)=(1,2)を除く))とを直接
反応させ、かつ、塩化水素を含むそのフッ化シラン(S
x y 2+2x-y(xはx≧1の整数、yは0≦y≦2
x+1の整数、ただし(x,y)=(1,2)を除
く))をエーテル中に吹き込み選択的に吸収除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体、電子、光学材料
の製造用原料として有用なフッ化シランの新規製造法お
よびその精製法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】フッ化シランは、一般に、適当な固体状
の金属フッ化物を用いて塩化シランの塩素とフッ素のハ
ロゲン置換反応を行わせることにより得られる。この際
使用される金属フッ化物としてはSbF3 、ZnF2
SnF4 等があり、これら固体状のフッ化物と塩化シラ
ンを反応させる方法としては、フッ化物充填層に塩化シ
ランをガス状で通過させる方法、あるいはフッ化物に塩
化シランを滴下する方法等が一般的である。
【0003】しかしながらこの方法では、反応収率及び
純度が満足できるほど高いものではなく、現在では、こ
れら固体状金属フッ化物を適当な有機溶媒に懸濁して塩
化シランと反応させる方法が広く知られている(特開昭
61−232215号、特開昭61−151016号、
特開昭63−201013号)。
【0004】
【発明が解決しようとする問題点】従来法によりフッ化
シランを得る場合、次に示す問題点がある。フッ化シ
ランの製造に使用される金属フッ化物は高価であり、反
応によって副生する金属塩化物の回収、再生が必要であ
る。また比較的安価な金属フッ化物を一過的に使用する
場合でも副生する金属塩化物が有害物質であるものが多
く、廃棄には除害処理が必要である。従来法によって
フッ化シランを製造する場合、反応系に水分が存在する
と多フッ化物が副生し、製品純度を低下させるため、反
応系からの脱水が重要となるが、フッ化シランの製造に
使用される金属フッ化物は吸湿性を示す物質が多く、脱
水精製が必要である。本発明は、かかる従来法の問題点
を一掃するものである。
【0005】
【問題点を解決するための手段】本発明は、塩化シラン
(Six y Cl2+2x-y(xはx≧1の整数,yは0≦
y≦2x+1の整数、ただし(x,y)=(1,2)を
除く))とフッ化水素を直接反応させることを特徴とす
るフッ化シラン(Six y 2+2x-y(xはx≧1の整
数,yは0≦y≦2x+1の整数、ただし(x,y)=
(1,2)を除く))の製造法、および塩化水素を含む
フッ化シラン(Six y 2+2x-y(xはx≧1の整
数,yは0≦y≦2x+1の整数、ただし(x,y)=
(1,2)を除く))をエーテル中に吹き込み、塩化水
素のみを選択的に吸収除去することを特徴とするフッ化
シランの精製法に関するものである。
【0006】本発明によれば、フッ素化剤に安価なフッ
化水素を用いることにより、高価な金属フッ化物を使用
することなくフッ化シランを従来法とほぼ同等の純度で
合成することができ、副生する塩化水素はフッ化シラン
と分離除去した後、アルカリとの反応によって簡単に除
害できる。また、フッ化水素は通常、数ppm〜数百p
pmの水分を含有するが、この程度の水分では多フッ化
物の副生に影響はない。
【0007】本発明においてフッ化水素と塩化シランを
反応させる場合には、塩化シランを理論反応当量より過
剰の状態で反応させるべきである。すなわち、Six
y Cl2+2x-yの塩化シランとフッ化水素とを反応させる
時には、モル比を塩化シラン/フッ化水素=1/(2+
2x−y)以上にすることが好ましく、これより小さい
場合多フッ化物が生成し好ましくない。また、塩化シラ
ンが大過剰に存在する場合は、フッ素化が部分的に進行
したフッ化塩化シランが生成し好ましくない。また、未
反応の塩化シランが大量に残り、その回収等を考えると
効率的ではない場合がある。
【0008】反応温度は10〜100℃が好ましく、最
適には30〜50℃が好ましい。反応温度が高温になる
と、反応が激しくなり、多フッ化物を生成するため好ま
しくない。また、低温の場合は、反応速度が遅くなり、
過剰の塩化シランだけでなくフッ化水素も一部未反応と
なって残り、このフッ化水素が生成したフッ化シランと
再度反応して多フッ化物となる傾向にあり好ましくな
い。
【0009】反応圧力は、純度、収率等に特に依存する
ことはないが、極端に低い圧力では反応速度が低下し、
また極端に高い圧力では反応が激しくなって危険である
ため、通常大気圧程度で行うことが好ましい。
【0010】フッ化水素と塩化シランを反応させる方法
には、液体塩化シラン中に液体フッ化水素を滴下させる
方法、液体塩化シラン中に適当なキャリアーガスにより
フッ化水素を気体状でバブリングさせる方法、塩化シラ
ンとフッ化水素を気体で反応させる方法がある。沸点の
比較的高い塩化シラン(SiCl4 、Si2 Cl6 等)
では前二者による方法が好ましく、沸点の低い塩化シラ
ン(SiH3 Cl、SiHCl3 等)では後者による方
法が好ましい。更に後者による反応では回分式および流
通式の反応形式があるが、回分式では生成したフッ化シ
ランが再度フッ化水素に曝されて多フッ化物となる傾向
にあり純度低下を引き起こすため流通式が好ましい。
【0011】本発明において、塩化シランとフッ化水素
との反応によって副生する塩化水素は、フッ化シラン
(特に請求項1に示されるフッ化シランのうちx=1の
もの)と沸点が似通っているため蒸留による除去が困難
である。従来法によってフッ化シランを製造する場合に
も、反応系に存在する少量の水分のため塩化水素が少量
副生するが、フッ化シランの利用分野である半導体分野
において当該ガスを使用する際、この塩化水素が半導体
製造プロセスに悪影響を及ぼすことが確認されており塩
化水素の除去精製が必要である。
【0012】塩化水素を含むフッ化シランから塩化水素
のみを選択的に除去するために用いられるエーテルに
は、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、n−ジ
ブチルエーテル、ジフェニルエーテル等が使用できる
が、これらエーテル類は揮発性が高く、フッ化シランに
同伴すると除去が困難となるため可能な限り蒸気圧の低
いエーテルを使用する必要がある。具体的には、n−ジ
ブチルエーテル、ジフェニルエーテル等があるが、室温
付近でハンドリングの容易なn−ジブチルエーテルが好
ましい。塩化水素をエーテルに吸収させる場合、低温ほ
ど吸収性能が向上するが、フッ化シランも同様に吸収量
が増大していくため適正な温度を選択する必要がある。
n−ジブチルエーテルでは−20℃〜20℃程度が適し
ている。また、塩化水素を吸収した後のエーテルは、沸
点付近で還流熱処理をすることにより塩化水素と分離、
再生が可能であり、再利用ができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 実施例1〜4 1l反応器内にSiHCl3 を所定圧力吹き込み、続い
てフッ化水素を導入して10分間回分式に反応させ、こ
の生成ガスをガスクロマトグラフィーおよびFT−IR
により測定した。この結果を表1に示す。
【0014】
【表1】
【0015】実施例5〜9 流通式反応管(1/2インチ×500L)にて所定流量
のSiHCl3 とフッ化水素を300mmHgの圧力下
で混合反応させ、この生成ガスをエタノール−ドライア
イストラップ(−74℃)により高沸点成分(SiHC
3 、HF、SiHFCl2 、SiHF2 Cl)を取り
除き、3時間捕集したガスについてガスクロマトグラフ
ィーおよびFT−IRにより測定した。この結果を表2
に示す。
【0016】
【表2】
【0017】実施例10 流通式反応管(1/2インチ×500L)にてSiH3
Cl(50SCCM)とフッ化水素(50SCCM)を
大気圧下で混合反応させ、この生成ガスをエタノール−
ドライアイストラップ(−74℃)により高沸点成分
(SiH3 Cl、HF)を取り除き、3時間捕集したガ
スについてガスクロマトグラフィーおよびFT−IRに
より測定した。この結果を表3に示す。
【0018】
【表3】
【0019】実施例11〜17 攪拌機付3lトラップ内に、ゼオライトにより充分脱水
したn−ジブチルエーテル2l(液温:0℃)を仕込
み、実施例1および実施例5〜10で合成したガスを吹
き込んだ。この操作により得られたガスの組成をそれぞ
れ表4に示す。精製後のガス中の塩化水素は、FT−I
Rによる定量の結果30ppm未満であった。回収率は
SiHF3 、SiH3 Fともに約70%であった。
【0020】
【表4】
【0021】
【発明の効果】本発明は従来にない新しい反応経路を用
いて塩化シランから定量的にかつ簡便で安価にフッ化シ
ランを得ることができ、また塩化水素の除去精製によ
り、より純度の高いフッ化シランを得ることが可能とな
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩化シラン(SiX y Cl2+2x-y(x
    はx≧1の整数,yは0≦y≦2x+1の整数、ただし
    (x,y)=(1,2)を除く))とフッ化水素を直接
    反応させることを特徴とするフッ化シラン(Six y
    2+2x-y(xはx≧1の整数,yは0≦y≦2x+1の
    整数、ただし(x,y)=(1,2)を除く))の製造
    法。
  2. 【請求項2】 塩化水素を含むフッ化シラン(Six
    y 2+2x-y(xはx≧1の整数,yは0≦y≦2x+1
    の整数、ただし(x,y)=(1,2)を除く))をエ
    ーテル中に吹き込み、塩化水素のみを選択的に吸収除去
    することを特徴とするフッ化シランの精製法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009186197A (ja) * 2008-02-04 2009-08-20 Denki Kagaku Kogyo Kk クロロシラン類の化学処理方法
JP2010537947A (ja) * 2007-09-04 2010-12-09 エムイーエムシー・エレクトロニック・マテリアルズ・インコーポレイテッド 四フッ化ケイ素及び塩化水素を含有するガス流の処理方法

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