JPH09143184A - Production of high-purity tetramethoxysilane - Google Patents

Production of high-purity tetramethoxysilane

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JPH09143184A
JPH09143184A JP30921695A JP30921695A JPH09143184A JP H09143184 A JPH09143184 A JP H09143184A JP 30921695 A JP30921695 A JP 30921695A JP 30921695 A JP30921695 A JP 30921695A JP H09143184 A JPH09143184 A JP H09143184A
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JP
Japan
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tetramethoxysilane
distillation
crude
methanol
column
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JP30921695A
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Inventor
Yoshio Suguro
芳雄 勝呂
Takanobu Katsuki
隆伸 香月
Akira Utsunomiya
明 宇都宮
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high-purity tetramethoxysilane useful as a raw material for synthetic quartz powder or synthetic quartz molding, by subjecting crude tetramethoxysilane prepared by reacting metal silicon with methanol to superfractionation under a specific condition. SOLUTION: Crude tetramethoxysilane prepared by reacting metal silicon with methanol is subjected to superfractionation by making difference in temperature between the top and the bottom of a column <=20 deg.C to remove a high- boiling component. The crude tetramethoxysilane is obtained by using 1mol of metal silicon and 4-10mols of methanol and 1.5-10mol based on 1g of the metal silicon of dodecylbenzene as a reaction solvent. The superfractionation is usually carried out by using a distillation column installing 5-50 plate trays or packed materials while refluxing a part of a condensed liquid at the top of the column at 0.1-5 reflux ratio. The distillation and purification are preferably carried out to make content of trimethoxymethylsilane in tetramethoxysilane after the separation of a low-boiling component from the crude tetramethoxysilane <=0.15wt.%.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、合成石英粉あるい
は合成石英成形体の原料として有用な高純度テトラメト
キシシランの製造方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing high-purity tetramethoxysilane useful as a raw material for synthetic quartz powder or a synthetic quartz molded body.

【0002】近年、光通信分野、半導体産業等で使用さ
れるガラス製品に於いてはその微量不純物に関し非常に
厳しい管理が行われている。例えばガラス製品がシリコ
ン単結晶引き上げ用るつぼである場合、微量不純物を含
有していると、るつぼより溶出した微量不純物がシリコ
ン単結晶に混入し半導体の性能を低下させる。特に、リ
ン・ほう素等のIII−V族元素は半導体特性を悪化させ
るので格段の注意が払われる。また、高温で使用される
石英治具の場合には、石英成形体中に含まれるIII−V
族元素が拡散し、シリコンウウェハーを汚染するので所
望の半導体特性が得られない。
In recent years, in glass products used in the optical communication field, the semiconductor industry, etc., very strict control has been performed on the trace impurities. For example, when the glass product is a crucible for pulling up a silicon single crystal, if a trace amount of impurities is contained, the trace amount impurities eluted from the crucible are mixed into the silicon single crystal and the performance of the semiconductor is deteriorated. In particular, III-V group elements such as phosphorus and boron deteriorate the semiconductor characteristics, so that great care is required. Further, in the case of a quartz jig used at high temperature, III-V contained in the quartz molded body is used.
Since the group element diffuses and contaminates the silicon wafer, desired semiconductor characteristics cannot be obtained.

【0003】このような高純度のガラスは主に、天然
石英を精製する方法、四塩化珪素の酸水素炎中での分
解で発生したヒュームを基体に付着・成長させる方法、
シリコンアルコシキド等の加水分解・ゲル化等により
得たシリカゲルを焼成して得られた合成石英粉を用いる
方法等によって生成される。
Such high-purity glass is mainly used for refining natural quartz, and for attaching and growing fumes generated by decomposition of silicon tetrachloride in an oxyhydrogen flame onto a substrate.
It is produced by, for example, a method using synthetic quartz powder obtained by firing silica gel obtained by hydrolysis and gelation of silicon alkoxide and the like.

【0004】しかしながら、の方法では、微量不純物
含有率の低減に限界があり、の方法では、極めて製造
コストが高い等の問題点がある。また、のシリカゲル
を用いる方法、特に原料としてシリコンアルコキシドを
用いる方法では、比較的微量不純物含有率が低い合成石
英粉が得られるが、要求レベルを必ずしも満足している
とは言えない。
However, the method (1) has a limit in reducing the content of trace impurities, and the method (2) has a problem that the manufacturing cost is extremely high. Further, the method using silica gel, particularly the method using silicon alkoxide as a raw material, can obtain a synthetic quartz powder having a relatively low content of trace impurities, but it cannot be said that the required level is necessarily satisfied.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記実
情に鑑み、原料としてシリコンアルコキシドを用いる方
法で、従来に比べ、リン含有率が低い合成石英粉あるい
は合成石英成形体を製造する方法につき鋭意研究した結
果、これらの問題の主原因の原料シリコンアルコキシド
中のリンは、特定の蒸留条件下で大幅に低減できること
を見いだし本発明を完成した。
In view of the above situation, the present inventors have proposed a method of producing a synthetic quartz powder or a synthetic quartz compact having a phosphorus content lower than that of a conventional method by using a silicon alkoxide as a raw material. As a result of intensive studies, the inventors have found that phosphorus in the raw material silicon alkoxide, which is the main cause of these problems, can be significantly reduced under specific distillation conditions, and completed the present invention.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、金属
珪素とメタノールの反応によって得られた粗テトラメト
キシシランを精製し高純度テトラメトキシシランを製造
する方法に於いて、粗テトラメトキシシランより高沸成
分を分離するに際し、塔頂と塔底の温度差を20℃以下
として精密蒸留することを特徴とする高純度テトラメト
キシシランの製造方法等に存する。
That is, the present invention provides a method for purifying crude tetramethoxysilane obtained by the reaction of metallic silicon and methanol to produce high-purity tetramethoxysilane, which is higher than crude tetramethoxysilane. In separating the boiling components, there is a method for producing high-purity tetramethoxysilane, which is characterized in that the temperature difference between the tower top and the tower bottom is set to 20 ° C. or less and precision distillation is performed.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いる粗テトラメトキシシランは、下記(1)
式に示すように、金属珪素とメタノールを反応させるこ
とによって得られる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The crude tetramethoxysilane used in the present invention has the following (1)
As shown in the formula, it is obtained by reacting metallic silicon with methanol.

【0008】[0008]

【数1】 Si + 4MeOH → Si(OMe)4 + 2H2 (1)[Equation 1] Si + 4 MeOH → Si (OMe) 4 + 2H 2 (1)

【0009】メタノールの使用量は、金属珪素1モルに
対し3〜50倍モル、特に好ましくは4〜10倍モルの
範囲から選ばれる。3倍モル未満では未反応の金属珪素
が多量に残存し、生産性が低い。また50倍モルを超え
ると、未反応メタノールが多量に残存し、分離精製に多
量のエネルギーを要する。
The amount of methanol used is selected in the range of 3 to 50 times mol, particularly preferably 4 to 10 times mol, per mol of metallic silicon. When the amount is less than 3 times the molar amount, unreacted metallic silicon remains in a large amount and the productivity is low. On the other hand, if it exceeds 50 times by mole, a large amount of unreacted methanol remains, and a large amount of energy is required for separation and purification.

【0010】反応溶媒としては、炭化水素溶媒を広く用
いることができるが、テトラメトキシシランと分離が容
易な高沸点溶媒が使用に適する。高沸点溶媒としては、
例えば、トリエチルベンゼン、オクチルベンゼン、ドデ
シルベンゼン、ジドデシルベンゼン等のアルキルベンゼ
ン化合物やジフェニルメタン、ベンジルトルエン、ジベ
ンジルトルエン等のアリールメタン化合物が挙げられ
る。これらのうち、特にドデシルベンゼンが、目的物で
あるテトラメトキシシランとの沸点差が大きく分離が容
易であり、また比較的安価であるため好ましい。溶媒の
使用量は、工業的には金属珪素1gに対し1ミリリット
ル〜100ミリリットル、特に1.5〜10ミリリット
ルの範囲から適宜選択するのがよい。溶媒があまりに少
ないと金属珪素をスラリー状態とすることができないの
で反応を行うことができず、逆に多すぎると単位当たり
の生産性が低く大型の装置を要するためである。
Although a hydrocarbon solvent can be widely used as a reaction solvent, a high boiling point solvent which is easily separated from tetramethoxysilane is suitable for use. As a high boiling point solvent,
Examples thereof include alkylbenzene compounds such as triethylbenzene, octylbenzene, dodecylbenzene and didodecylbenzene, and arylmethane compounds such as diphenylmethane, benzyltoluene and dibenzyltoluene. Of these, dodecylbenzene is particularly preferable because it has a large difference in boiling point from the target product, tetramethoxysilane, is easy to separate, and is relatively inexpensive. The amount of the solvent to be used is industrially suitably selected from the range of 1 ml to 100 ml, particularly 1.5 to 10 ml per 1 g of metallic silicon. This is because if the amount of the solvent is too small, the metallic silicon cannot be made into a slurry state, and the reaction cannot be performed. On the contrary, if the amount is too large, the productivity per unit is low and a large apparatus is required.

【0011】この反応の触媒としては、アルカリアルコ
レート等の塩基触媒(特開昭52−12133号公報)
と塩化銅等の銅触媒(特公昭50−34538号公報)
が知られている。 反応温度は、溶媒・触媒等によって
も異なるが、通常、100〜300℃である。反応時の
圧力は、上記反応温度に於けるメタノール及び炭化水素
の蒸気圧に、反応により発生する水素ガスの圧力が加算
された値になるが、発生する水素ガスをパージしつつ行
い、低圧で反応を行う事もできる。
As a catalyst for this reaction, a basic catalyst such as an alkali alcoholate (Japanese Unexamined Patent Publication No. 52-12133)
And copper catalysts such as copper chloride (Japanese Patent Publication No. 50-34538)
It has been known. The reaction temperature varies depending on the solvent, the catalyst, etc., but is usually 100 to 300 ° C. The pressure during the reaction is a value obtained by adding the pressure of hydrogen gas generated by the reaction to the vapor pressure of methanol and hydrocarbons at the above reaction temperature. The reaction can also be performed.

【0012】上記一段反応の他に、一旦、テトラメトキ
シシラン、トリメトキシメチルシラン及びメタノールの
混合組成物を得た後、アルカリ金属或いはアルカリ土類
金属の酸化物または水酸化物を触媒としテトラメトキシ
シランを得る方法も提案されている(特開昭63−16
6888号公報)。
In addition to the above one-step reaction, once a mixed composition of tetramethoxysilane, trimethoxymethylsilane and methanol is obtained, tetramethoxysilane is used as a catalyst with an oxide or hydroxide of an alkali metal or alkaline earth metal. A method for obtaining silane has also been proposed (JP-A-63-16).
6888).

【0013】このようにして得られた反応組成物(以
下、「粗テトラメトキシシラン」という)中には、目的
物質であるテトラメトキシシランの他に、溶媒、未反応
メタノール、不溶成分及び副生物であるトリメトキシメ
チルシランと珪素含有オリゴマーを含有している。
In the reaction composition thus obtained (hereinafter referred to as "crude tetramethoxysilane"), in addition to the target substance tetramethoxysilane, a solvent, unreacted methanol, insoluble components and by-products. Which contains trimethoxymethylsilane and a silicon-containing oligomer.

【0014】本発明においては、かかる粗テトラメトキ
シシランを精製することにより高純度テトラメトキシシ
ランを得る。効率的な精製を行うに際しては、例えば以
下の方法が挙げられる。まず、不溶成分を分離する。不
溶成分は、反応液中に固体として分散しているものであ
り、濾過により分離するか、或いは、薄膜蒸発機を用い
高沸成分の一部と共に蒸留残渣として分離することがで
きる。粗テトラメトキシシラン中の不溶成分は、濾過性
が不良である場合が多いので、工業的に行うには後者の
方法が好ましい。
In the present invention, high purity tetramethoxysilane is obtained by purifying such crude tetramethoxysilane. For efficient purification, for example, the following method may be mentioned. First, the insoluble component is separated. The insoluble component is dispersed as a solid in the reaction liquid, and can be separated by filtration or can be separated as a distillation residue together with a part of the high boiling component using a thin film evaporator. Since the insoluble component in the crude tetramethoxysilane often has poor filterability, the latter method is preferred for industrial use.

【0015】不溶成分を除去した後の精製方法は、先
ず、テトラメトキシシランに比べ低沸の成分を蒸留分離
する。ここで言う低沸成分とは、未反応のメタノール及
びトリメトキシメチルシラン等の、テトラメトキシシラ
ンに比べ沸点が低い成分である。
In the purification method after removing the insoluble component, first, a component having a lower boiling point than tetramethoxysilane is separated by distillation. The low boiling point component here is a component having a lower boiling point than tetramethoxysilane, such as unreacted methanol and trimethoxymethylsilane.

【0016】蒸留分離は、通常の蒸留装置を使用でき
る。操作は、回分・連続のいずれでも実施できる。テト
ラメトキシシランとメタノール及びトリメトキシメチル
シランの分離を精密に行うために、蒸留塔内には棚段或
いは充填物が設置される。その段数は、5〜50段で、
塔径は、処理条件により決定される。圧力は、通常、常
圧あるいは減圧で操作される。分離を精密に行うため
に、塔頂凝縮液の一部は塔に還流させつつ操作するが、
その還流比は、通常、0.1〜5である。回分で蒸留を
行う場合は、流出する液の組成見合いで還流比を変化さ
せつつ操作を行ってもよい。又、回分操作では、低沸成
分に引き続き、高純度のテトラメトキシシランが流出す
ることとなるが、連続操作では、テトラメトキシシラン
は、リボイラーから抜き出す事となる。
For distillation separation, an ordinary distillation apparatus can be used. The operation can be performed either batchwise or continuously. In order to precisely separate tetramethoxysilane from methanol and trimethoxymethylsilane, trays or packings are installed in the distillation column. The number of stages is 5 to 50,
The tower diameter is determined by the processing conditions. The pressure is usually normal pressure or reduced pressure. In order to perform the separation precisely, a part of the condensate at the top of the column is operated while being refluxed to the column,
The reflux ratio is usually 0.1-5. When the distillation is carried out batchwise, the operation may be carried out while changing the reflux ratio depending on the composition of the liquid flowing out. Further, in the batch operation, high-purity tetramethoxysilane will flow out after the low boiling point component, but in the continuous operation, the tetramethoxysilane will be extracted from the reboiler.

【0017】本発明に於いては、粗テトラメトキシシラ
ンより低沸成分を分離した後のテトラメトキシシラン中
のトリメトキシメチルシラン含有率が0.3%重量以下
となるように蒸留精製するの好ましい。テトラメトキシ
シランより低沸のリン化合物の構造は明らかではない
が、テトラメトキシシラン中のトリメトキシメチルシラ
ン含有率を0.3%重量を超えるものとすると、リンの
濃度は急激に増加することが本発明者らの実験で確認さ
れた。
In the present invention, it is preferable to carry out distillation purification so that the content of trimethoxymethylsilane in tetramethoxysilane after separating the low-boiling component from crude tetramethoxysilane is 0.3% by weight or less. . The structure of the phosphorus compound having a lower boiling point than that of tetramethoxysilane is not clear, but when the content of trimethoxymethylsilane in tetramethoxysilane is more than 0.3% by weight, the concentration of phosphorus may increase sharply. It was confirmed by the experiments of the present inventors.

【0018】次に、テトラメトキシシランに比べ高沸の
成分を蒸留分離する。ここで言う高沸成分とは、珪素含
有オリゴマー及び溶媒等のテトラメトキシシランに比べ
沸点が高い成分である。
Next, components having a higher boiling point than tetramethoxysilane are separated by distillation. The high-boiling component mentioned here is a component having a higher boiling point than tetramethoxysilane such as a silicon-containing oligomer and a solvent.

【0019】蒸留分離は、通常の蒸留装置を使用でき
る。操作は、回分・連続のいずれでも実施できる。低沸
成分の蒸留分離を回分操作で行う場合は、低沸成分に引
き続き、高純度のテトラメトキシシランを流出させ、同
一の蒸留装置で高沸成分と蒸留分離することができる。
一方、低沸成分の蒸留分離を連続操作で行う場合は、テ
トラメトキシシランをリボイラーから抜き出す事とな
り、この抜き出し液を、シリーズで設置した蒸留装置に
供給し、高沸の成分を蒸留分離することができる。
For the distillation separation, an ordinary distillation apparatus can be used. The operation can be performed either batchwise or continuously. When the low-boiling component is separated by distillation by a batch operation, high-purity tetramethoxysilane can be allowed to flow out after the low-boiling component, and the high-boiling component can be separated by distillation with the same distillation apparatus.
On the other hand, when performing low-boiling component distillation separation in a continuous operation, tetramethoxysilane is extracted from the reboiler, and the extracted liquid is supplied to a distillation apparatus installed in the series to separate high-boiling components by distillation. You can

【0020】テトラメトキシシランと珪素含有オリゴマ
ー及び溶媒等の分離を精密に行うために、蒸留塔内には
棚段或いは充填物が設置される。その段数は、5〜50
段で、塔径は、処理条件により決定される。圧力は、通
常、常圧あるいは減圧で操作される。分離を精密に行う
ために、塔頂凝縮液の一部は塔に還流させつつ操作する
が、その還流比は、通常、0.1〜5である。回分で蒸
留を行う場合は、流出する液の組成見合いで還流比を変
化させつつ操作を行ってもよい。
In order to precisely separate tetramethoxysilane from the silicon-containing oligomer, the solvent and the like, a tray or a packing is installed in the distillation column. The number of steps is 5 to 50
In a stage, the tower diameter is determined by the processing conditions. The pressure is usually normal pressure or reduced pressure. In order to carry out the separation precisely, a part of the condensate at the top of the column is operated while being refluxed in the column, and the reflux ratio is usually 0.1 to 5. When the distillation is carried out batchwise, the operation may be carried out while changing the reflux ratio depending on the composition of the liquid flowing out.

【0021】本発明に於いては、粗テトラメトキシシラ
ンより高沸成分を分離するに際し、塔頂と塔底の温度差
を20℃以下として蒸留精製することを必須の要件とす
る。テトラメトキシシランより高沸のリン化合物の構造
は明らかではないが、塔頂と塔底の温度差を20℃以下
として蒸留精製すると、その濃度は10ppb以下にで
きることが実験で確認された。塔頂と塔底の温度差が2
0℃を超えるものであっても、珪素含有オリゴマー及び
溶媒等は、通常、実質的に完全に分離することができる
が、温度差が20℃を超えるとリンの濃度は急激に増加
する。
In the present invention, in separating the high boiling point component from the crude tetramethoxysilane, it is essential that the temperature difference between the top and bottom of the column is 20 ° C. or less and the distillation purification is performed. Although the structure of the phosphorus compound having a higher boiling point than tetramethoxysilane is not clear, it was confirmed by experiments that the concentration can be reduced to 10 ppb or less by distillation purification with the temperature difference between the column top and the column bottom being 20 ° C. or less. The temperature difference between the top and bottom of the tower is 2
Even if the temperature exceeds 0 ° C, the silicon-containing oligomer, the solvent and the like can usually be separated substantially completely, but if the temperature difference exceeds 20 ° C, the concentration of phosphorus sharply increases.

【0022】回分法で操作を行う場合は、リボイラーの
温度を測定し、塔頂と塔底の温度差が20℃になったと
ころで、蒸留を打ち切る事となる。一方、連続法で操作
を行う場合は、リボイラー内液のテトラメトキシシラン
の濃度を制御することにより塔頂と塔底の温度差を20
℃以下に保つことができる。
When the operation is carried out by the batch method, the temperature of the reboiler is measured, and the distillation is terminated when the temperature difference between the top and the bottom of the column reaches 20 ° C. On the other hand, when the operation is carried out by the continuous method, the temperature difference between the top and the bottom of the tower is controlled by controlling the concentration of tetramethoxysilane in the liquid in the reboiler.
It can be kept below ℃.

【0023】不溶成分を除去した後の精製を、連続法で
行う場合、まず、テトラメトキシシランより高沸成分を
分離し、続いて、低沸成分を分離するフローでも実施す
ることができるが、この方法では高純度のテトラメトキ
シシランを最終的にリボイラーから抜き出すこととな
り、操作時における装置からの微量金属の混入が発生す
るので、再度、蒸留処理を施し、高純度化を行うのが望
ましい。
When the purification after removing the insoluble components is carried out by a continuous method, it is possible to first separate the high boiling components from tetramethoxysilane and then to separate the low boiling components. In this method, high-purity tetramethoxysilane is finally extracted from the reboiler, and trace metals are mixed from the device during operation. Therefore, it is desirable to perform distillation treatment again to achieve high purity.

【0024】上述した本発明の製造方法により、テトラ
メトキシシラン中のトリメトキシメチルシランの含有率
を0.3重量%以下、望ましくは0.15重量%以下と
することが容易に達成でき、かかるトリメトキシメチル
シランの含有率の低いテトラメトキシシランを用い、ゾ
ル・ゲル法により得られたシリカゲルを焼成して合成石
英粉を製造すると、シリカゲルの焼成時に黒色の粉の発
生が大幅に減少し、このような黒色粉の少ない石英粉を
用いて製造した石英ガラス成形体は微小な泡の発生も大
幅に減少する。この現象に対するメカニズムは必ずしも
明らかになっていないが、通常のメトキシ基は焼成時
に、脱メトキシあるいは酸化により実質的に消滅する
が、メチル基は、脱離しがたく、酸化速度も遅い為に、
合成石英粉中に未燃炭素として残存し易く、黒色粒子を
発生させ、このような石英粉を用いた成形の際、泡が発
生する原因となると考えられる。
By the above-mentioned production method of the present invention, it is possible to easily achieve the content of trimethoxymethylsilane in tetramethoxysilane of 0.3% by weight or less, preferably 0.15% by weight or less. Using tetramethoxysilane having a low content of trimethoxymethylsilane, when silica gel obtained by the sol-gel method is fired to produce synthetic quartz powder, the generation of black powder during firing of silica gel is greatly reduced, The quartz glass molded body produced by using such a quartz powder having a small amount of black powder also greatly reduces the generation of minute bubbles. Although the mechanism for this phenomenon has not been clarified, the usual methoxy group is practically eliminated by demethoxylation or oxidation during firing, but the methyl group is difficult to be eliminated and the oxidation rate is slow,
It is considered that unburned carbon is likely to remain in the synthetic quartz powder to generate black particles, which may cause bubbles during molding using such quartz powder.

【0025】一方、微量不純成分で、最近、最も注目さ
れているリンは、これまで、雰囲気からの汚染が考えら
れていたが、本発明者らによる種々検討の結果、主に原
料であるテトラメトキシシランより混入することが判明
した。即ち、テトラメトキシシラン中のリンの含有率と
合成石英粉或いはその成形体中のリンの含有率に極めて
良好な正の相関が見られる。テトラメトキシシラン中の
リンの形態は明らかとはなっていないが、反応に用いる
金属珪素中に存在するリンとメタノールの反応により生
成する有機リン化合物と考えられる。
On the other hand, phosphorus, which is a trace amount of impure component and has recently received the most attention, has been considered to be contaminated from the atmosphere until now. It was found to be mixed in from methoxysilane. That is, a very good positive correlation is found between the content of phosphorus in tetramethoxysilane and the content of phosphorus in the synthetic quartz powder or its molded product. Although the form of phosphorus in tetramethoxysilane has not been clarified, it is considered to be an organophosphorus compound produced by the reaction of phosphorus and methanol existing in metallic silicon used for the reaction with methanol.

【0026】本発明者らは、トリメトキシメチルシラン
とテトラメトキシシランの分離検討及び高沸成分の分離
検討を行う過程で、意外にも、トリメトキシメチルシラ
ンの含有率を下げ、高沸成分の分離蒸留の際の塔頂と塔
底の温度差を下げるに従いリンの含有率が低下する事を
も見いだした。すなわち、本発明の製造方法により、高
沸成分の分離蒸留の際の塔頂と塔底の温度差を20℃以
下に保つことにより、リン含有率が10ppb以下のテ
トラメトキシシランが容易に得られるのである。なお、
トリメトキシメチルシランの含有率は、公知の測定方法
により測定すればよく、例えばFID法等のガスクロマ
トグラフィー等を利用すれば、高感度で測定することが
できる。また、リンの含有率の測定方法も特に限定され
ず充分な感度を有するものであれば種々の公知の方法を
用いることができるが、例えば、テトラメトキシシラン
を超純水で加水分解してSiO2としてフッ酸に溶か
し、ICP−MS法により測定する等の手段により正確
に検出することができる。
The inventors of the present invention surprisingly reduced the content of trimethoxymethylsilane in the process of examining the separation of trimethoxymethylsilane and tetramethoxysilane and the study of the separation of high-boiling components, and surprisingly It was also found that the phosphorus content decreases as the temperature difference between the top and bottom of the distillation is reduced. That is, according to the production method of the present invention, tetramethoxysilane having a phosphorus content of 10 ppb or less can be easily obtained by keeping the temperature difference between the tower top and the tower bottom at 20 ° C. or less during the separation distillation of high boiling components. Of. In addition,
The content of trimethoxymethylsilane may be measured by a known measuring method, and for example, by using gas chromatography such as FID method, it can be measured with high sensitivity. The method for measuring the phosphorus content is not particularly limited, and various known methods can be used as long as they have sufficient sensitivity. For example, tetramethoxysilane is hydrolyzed with ultrapure water to form SiO 2. It can be accurately detected by means such as dissolution in hydrofluoric acid as 2 and measurement by ICP-MS method.

【0027】なお、本発明の高純度テトラメトキシシラ
ン中の、トリメトキシメチルシラン及びリン以外の成分
の含有量も、当然少ないことが望ましい。例えば未反応
メタノールの残存量も、好ましくは0.3重量%以下と
するのがよいが、これら他の成分は、通常、トリメトキ
シメチルシラン除去の過程で同時に除去される。いずれ
にせよ本発明の製造方法により、リンの含有率制御を達
成することができる。
The high-purity tetramethoxysilane of the present invention preferably has a small content of components other than trimethoxymethylsilane and phosphorus. For example, the residual amount of unreacted methanol is preferably 0.3% by weight or less, but these other components are usually removed at the same time in the process of removing trimethoxymethylsilane. In any case, the phosphorus content control can be achieved by the production method of the present invention.

【0028】このようにして得られた高純度テトラメト
キシシランを用い、ゾル・ゲル法により合成石英粉を製
造すると、リンを実質的に含有せず、この合成石英粉を
用いて製造した石英ガラス成形体もリンを実質的に含有
しないものとなる。このような石英ガラス成形体は、例
えばシリコン単結晶引き上げ用るつぼとして用いた場合
も、るつぼからのリンの溶出がないため、実質的にリン
を含有しないシリコン単結晶が得られる等、極めて有用
である。
When the synthetic quartz powder is produced by the sol-gel method using the high-purity tetramethoxysilane thus obtained, the quartz glass produced by using the synthetic quartz powder does not substantially contain phosphorus. The molded body also contains substantially no phosphorus. Such a quartz glass molded body is extremely useful, for example, even when used as a crucible for pulling up a silicon single crystal, since phosphorus is not eluted from the crucible, a silicon single crystal containing substantially no phosphorus can be obtained. is there.

【0029】[0029]

【実施例】以下実施例により本発明を更に具体的に説明
するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。 〔参考例−1〕ドデシルベンゼンを溶媒とし、銅触媒存
在下、金属珪素粉末とメタノールを反応させ、テトラメ
トキシシラン、トリメトキシメチルシラン、未反応メタ
ノール及びドデシルベンゼンの混合組成物を得た後、炭
酸カルシウムを触媒としトリメトキシメチルシランを実
質的に全量テトラメトキシシランに変換し、表−1に記
載の組成物を得た。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples. [Reference Example-1] Using dodecylbenzene as a solvent, in the presence of a copper catalyst, metal silicon powder and methanol were reacted to obtain a mixed composition of tetramethoxysilane, trimethoxymethylsilane, unreacted methanol and dodecylbenzene, Substantially the entire amount of trimethoxymethylsilane was converted to tetramethoxysilane using calcium carbonate as a catalyst to obtain the compositions shown in Table 1.

【0030】[0030]

【表1】 HB:珪素含有オリゴマー及び炭酸カルシウム 等の不溶物[Table 1] HB: Silicon-containing oligomer and insoluble matter such as calcium carbonate

【0031】引き続き、表−1に記載の組成物を連続的
に薄膜蒸発機に供し、110℃でHB及びドデシルベン
ゼンを分離し、表−2に記載の組成物を得た。
Subsequently, the compositions shown in Table 1 were continuously subjected to a thin film evaporator to separate HB and dodecylbenzene at 110 ° C. to obtain the compositions shown in Table 2.

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】〔実施例−1〕塔頂に還流冷却器を有する
ガラス製オルダーショウ型蒸留装置(段数:20段)を
用い、常圧・回分操作(還流比:3)で、参考例の表−
2に記載の組成物を蒸留した。塔頂温度が120℃未満
のメタノールを主成分とする流出液を初留として採取し
た後、塔頂温度が120〜121℃の留分をリボイラー
の温度が126℃に上昇するまで本留として採取した。
塔頂と塔底の温度差の最大は5℃であった。本留液を分
析したところ表−3に示す組成であった。また、リンの
含有率を測定したところ、0.8ppbであった(リン
の含有率は,ICP−MS法による測定値である)。
[Example-1] Using a glass Oldershaw type distillation apparatus having a reflux condenser at the top of the column (the number of stages: 20), at atmospheric pressure and in a batch operation (reflux ratio: 3), the table of the reference example-
The composition described in 2 was distilled. After collecting the effluent containing methanol as a main component with a column top temperature of less than 120 ° C as the first fraction, the fraction with a column top temperature of 120 to 121 ° C is collected as the main fraction until the reboiler temperature rises to 126 ° C. did.
The maximum temperature difference between the tower top and the tower bottom was 5 ° C. When this distillate was analyzed, it had the composition shown in Table 3. Moreover, the phosphorus content was measured and found to be 0.8 ppb (the phosphorus content is a value measured by the ICP-MS method).

【0034】[0034]

【表3】 [Table 3]

【0035】〔実施例−2〕本留採取時の塔頂温度を8
0〜121℃とした以外は、実施例−1と同様の操作で
蒸留を行った。採取した組成物を分析したところ表−4
に示す組成であった。また、リンの含有率を測定したと
ころ、4ppbであった。
[Example-2] The column top temperature at the time of main distillation collection was set to 8
Distillation was performed in the same manner as in Example-1, except that the temperature was set to 0 to 121 ° C. When the collected composition was analyzed, Table-4
The composition shown in FIG. The phosphorus content was measured and found to be 4 ppb.

【0036】[0036]

【表4】 [Table 4]

【0037】〔実施例−3、4及び比較例−1〕塔頂に
還流冷却器を有するステンレス製充填塔型蒸留装置(理
論段数:14段)用い、常圧・連続操作(還流比:3)
で、参考例の表−2に記載の組成物を蒸留し低沸成分を
分離した後、シリーズで設置した塔頂に還流冷却器を有
するステンレス製充填塔型蒸留装置(理論段数:14
段)用い、常圧・連続操作で高沸成分を蒸留分離した。
低沸成分の蒸留条件は同一とし、高沸成分の蒸留条件の
みを変えて操作を行った。即ち、高沸成分の蒸留分離時
の塔頂・塔底の温度は表−5に示す値に各々を制御し
た。採取した組成物を分析したところ表−5に示す組成
であった。また、リンの含有率を測定したところ表−5
に示す値であった。
[Examples 3, 4 and Comparative Example 1] Using a packed column distillation apparatus made of stainless steel (theoretical plate number: 14 plates) having a reflux condenser at the top of the column, atmospheric pressure and continuous operation (reflux ratio: 3) )
Then, after distilling the composition shown in Table 2 of Reference Example to separate low boiling components, a packed tower type distillation apparatus made of stainless steel (theoretical plate number: 14
The high boiling components were separated by distillation under normal pressure and continuous operation.
The distillation conditions for the low-boiling components were the same, and the operation was performed by changing only the distillation conditions for the high-boiling components. That is, the temperatures at the top and bottom of the column during the distillation separation of the high boiling components were controlled to the values shown in Table-5. When the collected composition was analyzed, the composition was as shown in Table-5. Also, the phosphorus content was measured and found to be Table-5.
It was the value shown in.

【0038】[0038]

【表5】 [Table 5]

【0039】〔実施例−5,6及び比較例−2〕実施例
−3,4及び比較例−1で得られたテトラメトキシシラ
ンを用い、各々、水と反応させ、塊状のウエットゲルを
得た。粒径が1mm以下になるように粉砕した後、乾燥
し粉状のドライゲルとした。続いて、粉状のドライゲル
を石英製の容器に入れ、電気炉中・1200℃で30時
間保持した。得られた石英粉中のリン含有量は、各々、
表−6に示す値であった。
[Examples-5, 6 and Comparative Example-2] The tetramethoxysilanes obtained in Examples-3, 4 and Comparative Example-1 were each reacted with water to obtain a lumpy wet gel. It was After crushing to a particle size of 1 mm or less, it was dried to obtain a powdery dry gel. Subsequently, the powdery dry gel was placed in a quartz container and kept in an electric furnace at 1200 ° C. for 30 hours. The phosphorus content in the obtained quartz powder,
The values are shown in Table-6.

【0040】[0040]

【表6】 [Table 6]

【0041】〔実施例−7,8及び比較例−3〕実施例
−5,6及び比較例−2で得られた石英粉を、酸・水素
炎中で溶融(ベルヌーイ法)し棒状のインゴットを作成
した。インゴット中に存在するリン含有量は、各々、表
−7に示す値であった。
[Examples-7, 8 and Comparative Example-3] The quartz powders obtained in Examples-5, 6 and Comparative Example-2 were melted (Bernoulli method) in an acid / hydrogen flame to obtain a rod-shaped ingot. It was created. The phosphorus contents present in the ingot were the values shown in Table-7, respectively.

【0042】[0042]

【表7】 [Table 7]

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明により、合成石英粉あるいは合成
石英成形体の原料として有用な高純度テトラメトキシシ
ランを得る。
Industrial Applicability According to the present invention, high-purity tetramethoxysilane useful as a raw material for synthetic quartz powder or a synthetic quartz compact is obtained.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属珪素とメタノールの反応によって得
られた粗テトラメトキシシランを精製し高純度テトラメ
トキシシランを製造する方法に於いて、粗テトラメトキ
シシランより高沸成分を分離するに際し、塔頂と塔底の
温度差を20℃以下として精密蒸留することを特徴とす
る高純度テトラメトキシシランの製造方法。
1. A method for purifying crude tetramethoxysilane obtained by the reaction of metallic silicon and methanol to produce high-purity tetramethoxysilane, wherein a high boiling point component is separated from crude tetramethoxysilane at the top of the column. And a column bottom temperature difference of 20 ° C. or less for precision distillation to produce a high-purity tetramethoxysilane.
【請求項2】 粗テトラメトキシシランより低沸成分を
分離した後のテトラメトキシシラン中のトリメトキシメ
チルシラン含有率が0.3%重量以下となるように蒸留
精製することを特徴とする請求項1記載の高純度テトラ
メトキシシランの製造方法。
2. Distillation purification is carried out so that the content of trimethoxymethylsilane in tetramethoxysilane after separating the low boiling point component from crude tetramethoxysilane is 0.3% by weight or less. 1. The method for producing high-purity tetramethoxysilane according to 1.
JP30921695A 1995-05-26 1995-11-28 Production of high-purity tetramethoxysilane Pending JPH09143184A (en)

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EP96914406A EP0831060B1 (en) 1995-05-26 1996-05-23 Synthetic quartz glass powder, quartz glass moldings, high purity tetraalkoxysilane, and production methods thereof
US08/952,495 US6131409A (en) 1995-05-26 1996-05-23 Process for producing a high purity synthetic quartz
PCT/JP1996/001362 WO1996037434A1 (en) 1995-05-26 1996-05-23 Synthetic quartz glass powder, quartz glass moldings, high purity tetraalkoxysilane, and production methods thereof
KR1019970708404A KR100434572B1 (en) 1995-05-26 1996-05-23 Synthetic quartz glass powder, quartz glass moldings, high purity tetraalkoxysilane, and production methods thereof
DE69630951T DE69630951T2 (en) 1995-05-26 1996-05-23 SYNTHETIC QUARTZ GLASS POWDER, MOLDED QUARTZ GLASS, HIGH PURITY TETRAAL COXYSILANE AND THEIR PRODUCTION PROCESS
TW085106517A TW457218B (en) 1995-05-26 1996-05-31 Process for producing high-puritied synthetic quartz glass powder, quartz glass article and high purity tetraalkoxysilane

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009510059A (en) * 2005-09-29 2009-03-12 モーメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・インク Recovery method of alkoxysilane using separation membrane

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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