Способ очистки хлорсиланов
Использование: при глубокой очистке хлорсиланов, предназначенных для производства полупроводникового кремния . Сущность изобретения: смешивают потоки влажного инертного газа и пары исходных хлорсиланов в кубе ректификационной колонны при скоростях, обеспечивающих соотношение критериев Рейнольдса в пределах , проводят ректификацию при молярном отношении потоков конденсата и инертного, газа в пределах 3-300, кубовый продукт отбирают из куба и смешивают с исходными хлорсиланами в соотношении 1:(90-300)р смесь выдерживают 8-16 ч, направляют в верхнюю часть колонны очистки от легкокипящих примесных соединений, из куба которой отбирают пары хлорсиланов, конденсируют в теплообменном аппарате и сконденсированный продукт подают в куб ректификационной колонны в которой осуществлялось смешивание с влажным инертным газом, з очищенные хлорсиланы отбирают в виде дистиллята. 1 табл,, 1 пример .
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (st)s,С 01 В 3 /107
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГО С ПАТЕ НТ С С С P) К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4929107/26 (22) 17.04.91 (46) 23 08.93. Бюл. 31 (71) Запорожский титано-магниевый комбинат (72) B.А.ЕФремов, В,И.Крикавцов, И.И,Лиходед, И.А.Тищенко и Л.Я.Нварцман (56) Патент ФРГ Р 1072227, кл. 12. g l/01, 1950. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ХЛОРСИЛАНОВ (57) Использование: при глубокой очистке хлорсиланов, предназначенных для производства полупроводникового крем" ния. Сущность изобретения: смешивают потоки влажного инертного газа и пары исходных хлорсиланов в кубе ректяфикационной колонны при скоростях, Изобретение относится к химической технологии полупроводниковых материалов и может быть использовано при глубокой очистке хлорсиланов, предназначенных для производства полупроводникового кремния.
Известен способ очистки хлорсиланов путем контактирования их с влажным инертным газом с последующим отделением примесей ректификацией .
Смешение потоков влажного инертного газа и паров хлорсиланов проводят в кубе ректификационной колонны. При повышении производительности происходит ухудшение степени очистки по бору. Содержание бора в готовом продукте повышалось до ° 10 3, что не
„„ЯЦ„„1835386 А1 обеспечивающих соотношение критериев
-ю
Рейнольдса в пределах 10 з-i0, проводят ректификацию при молярном отношении потоков конденсата и инертного, газа в пределах 3-300, кубовый про" дукт отбирают из куба и смешивают с исходными хлорсиланами в соотношении
1:(90-300), смесь выдерживают 8"16 ч, направляют в верхнюю часть колонны очистки от легкокипящих примесных соединений, из куба которой отбирают пары хлорсиланов, конденсируют в теплообменном аппарате и сконденсированный продукт подают в куб ректификационной колонны, в которой осуществ.ь лялось смешивание с влажным инертным
Ф газом, а очищенные хлорсиланы отбира- 3 ют в виде дистиллята. 1 табл,, 1 пример.
Л
ОФ допускается по технологии. Поэтому
1 возникает задача дальнейшего повышения производительности при сохранении или улучшении качества трихлорсилана.
Цель изобретения " повышение йро-, изводительности при сохранении высо.Ь-. кой степени очистки. указанная цель достигается тем, что в способе очистки хлорсиланов, включающем контактирование их с влажным инертным газом с последующим отделением примесей ректификацией, контактирование осуществляют смешением потоков влажного инертного газа и паров хлорсиланов в кубе ректификацис-,ной колонны при скоростях, обеспечи1835386 вающих соотношение критериев Рей" нольдса в пределах 10 з-10 ректификацию проводят при молярном отношении потоков конденсата и инертного газа в пределах 3-300, кубовый продукт отбирают из куба и смешивают с; исходными хлорсиланами в соотношении
1:(90:300),. смесь выдерживают 8"16 ч, направляют в верхнюю часть колонны 10 очистки от легкокипящих примесных соединений, из куба которой отбирают пары хлорсиланов, конденсируют в теплообменном аппарате и сконденсированный продукт подают в куб, ректифи-щ кационной колонны, в которой осуществлялось контактирование с влажным инертным газом, а очищенные хлорсиланы отбирают в виде дистиллята.
Практика работы по глубокой очист- 0 ке хлорсиланов показала, что дальнейшее повышение производительности or"" раничено "проскоком" бора в целевой продукт, очевидно, теряется эффективность перевода бора в труднолетучие 25 соединения. Механизм этого процесса неясен, однако, дополнительные операции, предложенные в новом техническом решении, позволяют дополнительно уве" личить производительность на 15-203 ЗО при сохранении качества и даже некотором его улучшении. Дополнительный контакт с кубовым продуктом осуществляется в колонне очистки от легко" летучих соединений. Здесь происходит интенсивное перемешивание и улучшается контакт.
Значительное влияние на достижение поставленной цели оказывает соотношение, при котором смешивают кубо" вый продукт из колонны увлажнения и исходный загрязненный продукт, поступающий на очистку.
Если это соотношение меньше, чем
1:90, то снижается производительность 4> из-за высокого. разбавления исходного сырья, повышается температура в ко лонне отбора легкой фракции, что затрудняет дальнейшую очистку.
Если это соотношение больше чем щ
l:300, . то не достигается цель, т.к, при дальнейшем повышении производи" тельности наблюдается проскок бора и ухудшается качество.
Если исходные хлорсиланы выдерживают в смеси с кубовым продуктом менее 8 ч, то при повышении производительности наблюдается ухудшение качества, если этот период больше 16 ч, то снижается производительность всей технологической цепочки.
Пример. Исходную смесь хлорсиланов (203 тетрахлорида кремния и
803 трихлорсилана), содержащую 3х
« 10 / бора, смешивали с кубовым продуктом, в соотношении 1:80-320, колонны увлажнения и выдерживали в ем» кости 25 мз в течение б, 8, 10, 16, 18 ч, после чего подавали на 48 та» релку колонны очистки от легколетучих соединений. Из куба этой колонны в виде паров отбирали кубовый продукт и подавали его на теплообменник, гд.-. конденсировали пары хлорсиланов и сконденсированный продукт напра вляли в колонну увлажнения в куб этой колонны под слой жидкости.
В паровую фазу куба этой колонны через трубу ф 20 мм подавали увлажненный азот. Скорости поддерживались таким образом, чтобы соотношение критериев Рейнольдса при контактировании влажного инертного газа и паров хлорсиланов находилось в пределах
10 -10 з, Молярное отношение потоков конденсата и инертного газа в ректификационной колонне поддерживалось в пределах 3-300, Из куба колонны отбирали продукт в количестве, обеспечивающем соотношение при смешивании с исходными хлорсиланами 1:80, 1:90, 1:150, 1:220, 1:300„ 1:320,и направляли в сборник исходного продукта, где смесь выдерживалась от 6 до
18 ч. Из дефлегматора этой колонны отбирали целевой продукт, который направлялся на дальнейшую переработку. Результаты испытаний приведены в таблице.
Из таблицы видно, что в опыте 1 производительность снижается, хотя ухудшения качества существенно не происходит. В то же время в опыте 9 качество несколько даже улучшается, но снижается производительность. Если увеличивать при условиях опыта 9 производительность, то наблюдается резкое снижение качества .
В опытах 5 и 6 при повышении производительности увеличивается проскок бора и ухудшается качество, поэтому производительность сохраняется такой же как и в основном изобретении. При проведении очистки в условиях опытов
2-4, 7;8, содержание примесей. было минимальным даже при повышении произ18353
Способ очистки хлорсиланов, вклю- чающий контактирование их с влажным инертным газом с последующим отделением примесей ректиФикацией, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це25
Повыаение Примечание (+) или снижение (-) произ водитель" ност.и т/год
Содержание бора в конеч" ном про-. дукте,. мас.3
Моля рное отношеН оныта
Соотношение критериев
Рейнольдса для потоков влажного га за и паров хлорсиланов
Соотношение к б.продукт и исх. ТХС
Время выдержки смеси перед очисткой ние исх.
ТХС конденсат азот
3 10 -500
1/80
0,03 снижение производ.
8 10
1 ° 10
2 10
1 -10
6 10
1 10
99101 10
+700
12
0,03
0,03
0,01
0,03
0,03
0,03
0,01
0,03
1/9 0
1/220
3
5
7
1000
12
+1300
100
12
1/30 0
1/320
1/150
1/1 50
1/150
1/150
12
8
16
+1000
+1500
100
"300 снижение производ, не допускается по техническим условиям
Составитель Я.Ярмолюк
Редактор И.Ленина Техред И.Иоргентал Корректор Il. Гереши
Заказ 2975 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 водитель ности . Произ водительн ость схемы очистки была достаточно высокой, по целевому продукту, кроме того возникла возможность дополнительного извлечения тетрахлорида кремния, который раньше попадал в целевой продукт.
Дополнительно извлеченный по предложенной схеме тетрахлорид кремния после дополнительной очистки получался в качестве побочного продукта и реализовывался потребителю как продукт улучшенного качества.
Результаты опытов в таблице явля" 1в; ются усредненными результатами груп" пы опытов по 5 экспериментов в одинаковых решениях.
Формула изобретения 2О
86 6 лью повышения производительности при
I сохранении высокой степени очистки, контактирование осуществляют смеше-: нием потоков влажного инертного газа и паров хлорсиланов в кубе ректификационной колонны при скоростях, обеспечивающих соотношение, критериев Рейнольдса в пределах 10->"10, ректификацию проводят при молярном отношении потоков конденсата и инертного газа в пределах 3-300, кубовый продукт отбирают из куба и смешивают с исходными хлорсиланами в соотношении 1:(90-300), смесь выдерживают
8-16 ч, направляют в верхнюю часть колонны очистки от легкокипящих при" месных соединений, из куба которой отбирают пары хлорсиланов, конденсируют в теплообменном аппарате и сконденсированный продукт подают в куб ректификационной колонны, в которой осуществлялось контактирование с влажным инертным газом, а очищенные хлорсиланы отбирают в виде дистиллята.
