JP2000178018A - 多結晶シリコンの製造方法および高純度シリカの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製造設備のコストおよび運転コストの低減に有
効な多結晶シリコンの製造方法および高純度シリカの製
造方法を提供する。 【解決手段】第１反応器（１０−１）で、金属シリコン
とアルコールの気相反応を行って、トリアルコキシシラ
ンを生成し、第２反応器（１０−２）で、該トリアルコ
キシシランの不均化反応を行って、モノシランと、テト
ラアルコキシシランとを生成し、第３反応器（１０−
３）で、該テトラアルコキシシランを種シリカの流動層
反応器に供給して、該種シリカ上に高純度のシリカを析
出、成長させ、第４反応器（１０−４）で、該モノシラ
ンを種シリコンの流動層反応器に供給して、該種シリコ
ン上に高純度の多結晶シリコンを析出、成長させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多結晶シリコンの
製造方法および高純度シリカの製造方法に関し、特に、
製造設備のコストおよび運転コストの低減に有効な多結
晶シリコンの製造方法および高純度シリカの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】金属シリコン（ＭＧ−Ｓｉ）から多結晶
シリコンを製造する方法として、シーメンス（Ｓｉｅｍ
ｅｎｓ）法と称される技術が知られている。このシーメ
ンス法は、以下のステップで多結晶シリコンを製造す
る。 （１）まず、金属シリコンに塩化水素を反応させて、Ｓ
ｉＨＣｌ_３を生成する。 （２）次に、該ＳｉＨＣｌ_３を原料ガスとして、多結晶
シリコンを析出させ、多結晶シリコン棒を製造する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記シーメン
ス法では、塩化水素を用いるため、設備の各所に耐食性
を有する高価な材料が必要であり、また、塩化水素の回
収設備が必要になる。このため、製造装置および製品の
コストが高くなるという問題があった。また、年々、塩
化水素、塩素化合物等の有害物の規制が厳しくなりつつ
あるため、塩化水素の処理に多大なコストが必要にな
る。

【０００４】また、金属シリコン中には、一般に、Ｆ
ｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｎ等多くの金属不純物が含まれてい
る。シーメンス法では、これら不純物からも塩化物が生
成されるため、後続のトリクロロシランの精製が容易で
ないという問題があった。特に、ＢとＰの塩化物が分離
しにくく、高純度シリコンの製造において、解決すべき
大きな課題であった。

【０００５】尚、参考までに市販の金属シリコン中に含
まれた不純物の種類と濃度の概略値を以下に示す。 Ｆｅ＝３，５００〜５，０００ｐｐｍ Ａｌ＝１，６００〜２，０００ｐｐｍ Ｔｉ＝２００〜７００ｐｐｍ Ｃａ＝２，０００〜４，０００ｐｐｍ Ｍｎ＝７０〜１００ｐｐｍ Ｎｉ＝３０〜９０ｐｐｍ Ｂ＝２０〜８０ｐｐｍ Ｐ＝２０〜５０ｐｐｍ そこで、本発明は、製造設備のコストおよび運転コスト
の低減に有効な多結晶シリコンの製造方法および高純度
シリカの製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、金属シリコンから多結晶シ
リコンを製造する方法において、前記金属シリコンとア
ルコールとを気相反応させて、トリアルコキシシランを
生成するトリアルコキシシラン生成工程（Ｓ１０）と、
前記トリアルコキシシランの不均化反応によって、モノ
シランを生成するモノシラン生成工程（Ｓ１２）と、種
シリコン粒子の流動層において、前記モノシランを熱分
解反応させて、該種シリコン粒子表面上に前記多結晶シ
リコンを析出させる多結晶シリコン析出工程（Ｓ１４）
とを具備することを特徴とする。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記トリアルコキシシラン生成工程
（Ｓ１０）は、前記トリアルコキシシランの収率が高く
なる反応条件と触媒とを流動層反応器において使用する
ことを特徴とする。

【０００８】また、請求項３記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記モノシラン生成工程（Ｓ１２）
は、モノシラン以外のアルコキシシラン類の生成を抑制
できる反応条件と触媒とを使用することを特徴とする。

【０００９】また、請求項４記載の発明は、金属シリコ
ンから高純度シリカを製造する方法において、前記金属
シリコンとアルコールとを気相反応させて、トリアルコ
キシシランを生成するトリアルコキシシラン生成工程
（Ｓ１０）と、前記トリアルコキシシランの不均化反応
によって、テトラアルコキシシランを生成するテトラア
ルコキシシラン生成工程（Ｓ１６）と、前記テトラアル
コキシシランと水とを種シリカ粒子の流動層において加
水分解反応させて、生成するシリカを該種シリカ粒子上
に前記高純度シリカを析出させるシリカ析出工程（Ｓ１
８）とを具備することを特徴とする。

【００１０】また、請求項５記載の発明は、請求項４記
載の発明において、前記トリアルコキシシラン生成工程
（Ｓ１０）は、前記トリアルコキシシランの収率が高く
なる反応条件と触媒とを流動層反応器において使用する
ことを特徴とする。

【００１１】また、請求項６記載の発明は、請求項５記
載の発明において、前記シリカ析出工程（Ｓ１８）は、
前記テトラアルコキシシランを加水分解させる加水分解
工程を含み、前記トリアルコキシシラン生成工程（Ｓ１
０）は、前記加水分解反応で副次的に生成されたアルコ
ールを再利用することを特徴とする。

【００１２】また、請求項７記載の発明は、請求項６記
載の発明において、前記加水分解工程は、前記テトラア
ルコキシシランの２倍モル以下の水を該テトラアルコキ
シシランに加えることにより、反応器出口の流体中に未
反応の水がほとんど含まれないことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】（発明の概要）本発明の特徴は、
金属シリコン（ＭＧ−Ｓｉ）とアルコールを原料とし
て、気相反応、不均化反応、析出という一連のプロセス
を実行することにある。このプロセスでは、塩化水素等
のハロゲン化物を要しないため、高純度の多結晶シリコ
ンおよびシリコン化合物が安価かつ安全に製造できる
（図１、２参照）。

【００１４】（第１の形態）本発明の第１の形態は、多
結晶シリコンの製造に関する発明であり、本発明者ら
は、以下に示すプロセスでこの第１の形態を構成した。
まず、本発明者らは、従来のシーメンス法で問題となっ
ていた塩化水素を必要としない反応系を構成すべく、ア
ルコールを用いる構成を検討した。アルコールと金属シ
リコンを反応させる技術としては、日本国内で既に登録
された特許番号第２６５３７００号がある。この特許番
号第２６５３７００号は、多結晶シリコンまたはシリコ
ン化合物を製造する技術ではないが、工業的に安価なア
ルコキシシランを製造する技術の１つとして、有用と思
われる。そこで、本発明者らは、このアルコールを用い
たアルコキシシランの製造技術を本発明に係る多結晶シ
リコン製造の第１ステップのベースとして採用した。次
に、本発明者らは、上記アルコキシシランを多結晶シリ
コンに変換する反応ステップを検討し、不均化反応の適
用を見出した。不均化反応に関する先行技術文献として
は、小野らの論文「ＫＦ／Ａｌ_２Ｏ_３およびハイドロタ
ルサイト熱処理によるトリエトキシシランの不均化反
応」（”Ｄｉｓｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｔｉｏｎ ｏｆ
ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ ｏｖｅｒ ＫＦ／
Ａｌ_２Ｏ _３ ａｎｄ ｈｅａｔ−ｔｒｅａｔｅｄ ｈｙ
ｄｒｏｔａｌｃｉｔｅ”， Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃａｔａ
ｌｙｓｉｓ， １６７， ｐｐ．７−１０ １９９８）
がある。この論文には、固定層反応器中で、トリエトキ
シシランの不均化反応を行って、モノシランとテトラエ
トキシシランを生成する方法が記載されている。モノシ
ランは、多結晶シリコンの原料として使用できるため、
本発明者らは、この不均化反応を本発明に係る多結晶シ
リコン製造に向けての第２ステップとして採用した。さ
らに、本発明者らは、モノシランを原料とした多結晶シ
リコンの生産効率を向上させるべく、種シリコン粒子の
流動層にモノシランを反応させる構成を見出した。この
ような構成によれば、新たな種シリコン粒子が次々に供
給されるため、ベルジャー炉のようなバッチ方式の反応
器でモノシランから多結晶シリコンを析出させる構成に
比べて、生産性が高く、エネルギーコストも低いため、
多結晶シリコンの効率的な生成に適している。本発明の
第１の形態は、上記観点から構成された発明であり、高
純度の多結晶シリコンを安価かつ安全に製造する技術を
提供する。

【００１５】図１は、本発明の第１の形態に係る多結晶
シリコンの製造方法の構成を示す工程図である。以下、
同図に基づいて、本発明の第１の形態の構成を説明す
る。

【００１６】トリアルコキシシラン生成工程Ｓ１０は、
金属シリコンとアルコールとを気相反応させて、トリア
ルコキシシランを生成し、該生成したトリアルコキシシ
ランをモノシラン生成工程Ｓ１２に引き渡す。金属シリ
コンとアルコールの気相反応については、前述した特許
番号第２６５３７００号の技術が一部参考となる。該気
相反応は、本発明のように、流動層反応器を用いて行う
ことが好ましい。流動層反応器は、固定層反応器とは違
って、連続操作が可能であり、発熱量の大きな反応系で
の均一な温度制御に適しているからである。この気相反
応は、２００℃〜４００℃、１気圧の比較的低温・低圧
下条件で行うことができる。

【００１７】トリアルコキシシランの生成には、触媒を
用いることが好ましい。この触媒としては、金属シリコ
ンにＣｕ、Ｆｅ、Ａｌ等のうちの少なくとも１成分を１
０ｗｔ％以下混合し、非酸化性雰囲気、２００〜３００
℃で予備加熱処理したものを用いる。

【００１８】本工程で生成されるトリアルコキシシラン
は、上記アルコールとして、メタノールを使用した場合
には、トリメトキシシランとなり、エタノールを使用し
た場合には、トリエトキシシランとなる。それぞれの場
合の反応式は、 上記のようになる。尚、図面中では、メタノールとエタ
ノールの２形態を想定し、アルコールを「Ｒ−ＯＨ」、
アルコキシル基を「Ｒ−Ｏ」と示す。

【００１９】トリアルコキシシランを生成する上記気相
反応は、塩化水素等のハロゲン化合物を使用しないた
め、反応器の腐食や安全性等に優れている。また、反応
温度も塩化水素を用いたシーメンス法に比べて低くでき
るため、設備コストや所要エネルギーの低減が期待でき
る。

【００２０】また、アルコールを用いた気相反応によれ
ば、シーメンス法に比べて、金属シリコン中の不純物が
反応して製品ガスであるトリアルコキシシランガス中に
同伴されて含まれる量が少なくなる。これは、金属シリ
コン中に含まれたＦｅ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｂ
等の不純物がアルコールと反応しない、または、しにく
いため、シーメンス法に比べて、生成される不純物化合
物が少なく、かつ、本工程で生成された不純物化合物
は、固体または液体として金属シリコン中に残存しやい
ため、気体として発生する量が少ないからである。尚、
本工程でトリアルコキシシランに含まれた不純物は、沸
点差が大きいため、蒸留・精製によって、比較的容易に
分離できる。

【００２１】モノシラン生成工程Ｓ１２は、トリアルコ
キシシランの不均化反応によって、モノシランを生成
し、該生成したモノシランを多結晶シリコン析出工程Ｓ
１４に引き渡す。トリアルコキシシランの不均化反応に
ついては、前述した小野らの論文に記載された技術が利
用できる。この不均化反応も前記気相反応と同様に、発
熱反応系であるため、反応温度の制御の面から流動層反
応器を用いて行うことが好ましい。本工程は、１００℃
〜２００℃、１気圧の比較的低温・低圧条件で行うこと
ができる。従って、前記気相反応と同様に、所要エネル
ギーが少ない点で優れている。メタノールおよびエタノ
ールを使用した場合の該不均化反応の反応式は、それぞ
れ、 上記のようになる。

【００２２】多結晶シリコン析出工程Ｓ１４は、モノシ
ランガスを種シリコン粒子の流動層に供給し、熱分解反
応させて、該種シリコン粒子上に多結晶シリコンを析
出、成長させ、最終生成物である多結晶シリコン粒子を
得る。多結晶シリコンの析出は、例えば、水素雰囲気
下、常圧、約７００℃でのモノシランの熱分解によって
行う。モノシランの熱分解の反応式は、 上記のようになる。

【００２３】上記のようにして製造された多結晶シリコ
ンは、半導体や太陽電池向けの高純度シリコンが要求さ
れる分野に適する。

【００２４】以上説明した本発明の第１の形態によれ
ば、塩化水素を要さず、かつ、流動層を利用した温和な
条件の反応が適宜組み込まれているため、エネルギー効
率および生産性が高い。このため、高純度の多結晶シリ
コンが安価、かつ、安全に製造できる。

【００２５】（第２の形態）本発明の第２の形態は、高
純度シリカの製造に関する発明であり、本発明者らは、
以下に示すプロセスでこの第２の形態を構成した。ま
ず、前述した第１の形態と同様に、従来のシーメンス法
で問題となっていた塩化水素を必要としない反応系を構
成すべく、アルコールを用いたアルコキシシランの製造
技術を本発明に係るシリカ製造の第１ステップとして採
用した。次に、シリカの原料として、テトラアルコキシ
シランが使用できることに着目し、このテトラアルコキ
シシランを生成するステップとして、前述した不均化反
応の適用を見出した。

【００２６】さらに、本発明者らは、テトラアルコキシ
シランを原料としたシリカの生産効率を向上させるべ
く、種シリカ粒子の流動層にテトラアルコキシシランを
反応させる構成を想到した。このような構成によれば、
新たな種シリカ粒子が次々に供給されるため、通常の固
定層にテトラアルコキシシランを反応させる構成に比べ
て、シリカの効率的な製造に適している。本発明の第２
の形態は、上記観点から構成された発明であり、高純度
のシリカを安価、かつ、安全に製造する技術を提供す
る。

【００２７】図２は、本発明の第２の形態に係るシリカ
の製造方法の構成を示す工程図である。以下、同図に基
づいて、本発明の第２の形態の構成を説明する。

【００２８】トリアルコキシシラン生成工程Ｓ１０は、
前述した第１の形態と同じである。

【００２９】テトラアルコキシシラン生成工程Ｓ１６
は、トリアルコキシシランの不均化反応によって、テト
ラアルコキシシランを生成し、該生成したテトラアルコ
キシシランをシリカ析出工程Ｓ１８に引き渡す。この工
程は、前述した第１の形態のモノシラン生成工程Ｓ１２
と同一工程で行うことができる。

【００３０】シリカ析出工程Ｓ１８は、テトラアルコキ
シシランを種シリカ粒子の流動層において、水と反応さ
せて、該種シリカ粒子上にシリカを析出、成長させ、最
終生成物である高純度シリカ粒子を得る。シリカの析出
は、テトラアルコキシシランの加水分解によって行う。
メタノールおよびエタノールを使用した場合の該加水分
解の反応式は、それぞれ、 上記のようになる。

【００３１】ここで、上記加水分解反応で副次的に生成
されたアルコールは、トリアルコキシシラン生成工程Ｓ
１０で再利用できる。また、該加水分解の際には、反応
中に完全に消費させる量の水、例えば、テトラアルコキ
シシランの２倍モル以下の水を供給し、反応に十分な接
触時間を確保することが好ましい。これは、加水分解に
よって生成されたガス中に、水分が含まれることを防止
するためである。さらに、微量水分の除去が必要である
場合には、モレキュラーシーブ等の脱水設備を用いて除
去することも可能である。

【００３２】上記のようにして製造されたシリカは、光
ファイバー材料や人工石英等の高純度のシリカやシリコ
ン化合物が要求される分野に適する。

【００３３】以上説明した本発明の第２の形態によれ
ば、第１の形態と同様に、塩化水素を要さず、流動層を
利用した反応が適宜組み込まれているため、高純度のシ
リカが安価、かつ、安全に製造できる。

【００３４】

【実施例】（要約）第１反応器１０−１で、金属シリコ
ンとアルコールの気相反応を行って、トリアルコキシシ
ランを生成し、第２反応器１０−２で、該トリアルコキ
シシランの不均化反応を行って、モノシランと、テトラ
アルコキシシランとを生成し、第３反応器１０−３で、
該テトラアルコキシシランを種シリカの流動層反応器に
供給して、該種シリカ上に高純度のシリカを析出、成長
させ、第４反応器１０−４で、該モノシランを種シリコ
ンの流動層反応器に供給して、該種シリコン上に高純度
の多結晶シリコンを析出、成長させる（図３参照）。

【００３５】（好適な実施例）図３は、本発明の好適な
実施例に係る多結晶シリコンおよび高純度シリカの製造
プロセスを示す工程図である。以下、同図に基づいて、
該製造プロセスを詳細に説明する。尚、以下の説明で
は、メタノールを用いた場合の例について説明するが、
エタノールを用いた場合にも同様の手順で実施できる。

【００３６】まず、第１反応器１０−１に、金属シリコ
ン（ＭＧ−Ｓｉ）とメタノールを供給し、以下に示す反
応条件下でトリメトキシシランを合成する。 反応温度：２００℃ 反応圧力：１気圧 ここで、第１反応器１０−１には、内径１１ｍｍ、ＳＵ
Ｓ製カラムの流動層で、金属シリコンの粒子層高が約３
００ｍｍのものを使用する。メタノールについては、８
０℃のメタノール液中に、窒素ガスを噴出させて生成し
たメタノール飽和蒸気を供給する。このときの供給流量
は、上記反応条件で、反応器ガス空塔速度７ｃｍ／ｓ相
当になる。金属シリコンについては、平均粒子径約５０
０ミクロンのものに、塩化銅２、鉄５、アルミニウム２
をおのおの約１０％混合し、２４０℃の窒素ガス雰囲気
下で約２時間加熱したものを使用する。

【００３７】上記条件下での合成結果を検証すべく、第
１反応器１０−１の出口から噴出された気相をガスクロ
マトグラフィーによって分析したところ、メタノール転
化率＝約７５％、トリメトキシシランの選択率＝約９７
％、ジメトキシシランの生成量＝１％が得られた。尚、
該ガスクロマトグラフィーは、ガスクロパック５４をＳ
ＵＳ内径５ｍｍ×長さ２，０００ｍｍのカラムに充填
し、Ｈｅガスキャリアを用いて、１０℃／ｍｉｎで２５
０℃まで昇温させ、ＴＣＤ検出器を用いて分析を行っ
た。

【００３８】第１反応器１０−１からは、トリメトキシ
シランの他に、水素と、未反応のメタノールが得られ
る。そこで、該メタノールを第１分離器１２−１で分離
・回収して、第１反応器１０−１に戻し、該水素を第２
分離器１２−２で分離・回収して、第４反応器１０−４
に供給し、残ったトリメトキシシランを第２反応器１０
−２に供給する。

【００３９】次に、第２反応器１０−２で、触媒の存在
下、トリメトキシシランの不均化反応を行って、モノシ
ランとテトラメトキシシランを生成する。この不均化反
応は、以下に示す条件で行う。 反応温度：１５０℃ 反応圧力：１気圧 ここで、第２反応器１０−２には、内径１１ｍｍ、ＳＵ
Ｓ製カラムの流動層で、触媒粒子高が約４００ｍｍのも
のを使用する。トリメトキシシランについては、８０℃
のトリメトキシシラン液中に、窒素ガスを噴出させて生
成したトリメトキシシラン飽和蒸気を供給する。このと
きの供給流量は、上記反応条件で、反応器ガス空塔速度
６ｃｍ／ｓ相当になる。触媒については、平均粒子径が
約３００ミクロンのハイドロタルサイトを５００℃の窒
素ガス気流中で約１時間加熱したものを使用する。

【００４０】上記条件下での反応結果を検証すべく、第
２反応器１０−２の出口から噴出された気相をガスクロ
マトグラフィーによって分析したところ、トリメトキシ
シラン転化率＝約８０％、モノシランの選択率＝約２４
％、テトラメトキシシランの選択率＝約７３％、ジメト
キシシランの生成量＝約１％が得られた。尚、ガスクロ
マトグラフィーは、第１反応器１０−１のときと同じ条
件を使用した。

【００４１】第２反応器１０−２からは、モノシラン
と、テトラメトキシシランと、水素と、未反応のトリメ
トキシシランが得られる。そこで、該モノシランと水素
を第３分離器１２−３で分離・回収して、第４反応器１
０−４に供給し、未反応のトリメトキシシランを第４分
離器１２−４で分離・回収して、第２反応器１０−２に
戻し、残ったテトラメトキシシランを第３反応器１０−
３に供給する。

【００４２】次に、第３反応器１０−３に水と、種シリ
カを供給し、テトラメトキシシランの加水分解を行っ
て、該種シリカ上にシリカを析出、成長させる。この加
水分解は、以下に示す条件で行う。 反応温度：１５０℃ 反応圧力：１気圧 ここで、第３反応器１０−３には、内径１１ｍｍ、ＳＵ
Ｓ製カラム、平均粒子径が２００ミクロンのシリカ粒子
を約３００ｍｍ充填したものを使用する。テトラメトキ
シシランについては、７０℃のテトラメトキシシラン液
中に、窒素ガスを噴出させて生成したテトラメトキシシ
ラン飽和蒸気を供給する。水については、７０℃の水中
に、窒素ガスを噴出させて生成した水蒸気を供給する。
このときの供給流量は、上記反応条件で、反応器ガス空
塔速度５ｃｍ／ｓ相当になる。流動床については、シリ
カ粒子を反応物ガスによって流動させたものを使用す
る。

【００４３】上記条件下での反応結果を検証すべく、第
３反応器１０−３の出口から噴出された気相をガスクロ
マトグラフィーによって分析したところ、テトラメトキ
シシラン転化率＝約４０％、メタノールの選択率＝約７
５％が得られた。尚、ガスクロマトグラフィーは、第１
反応器１０−１のときと同じ条件を使用した。

【００４４】第３反応器１０−３からは、シリカ粒子上
に析出したシリカと、メタノールと、未反応のテトラメ
トキシシランが得られる。そこで、該メタノールおよび
テトラメトキシシランを第５分離器１２−５でそれぞれ
分離・回収して、メタノールを第１反応器１０−１に戻
し、テトラメトキシシランを第３反応器１０−３に戻
す。

【００４５】一方、第４反応器１０−４には、第３分離
器１２−３で分離されたモノシランと水素を種シリコン
の流動層に供給し、モノシランの熱分解を行って、該種
シリコン上に多結晶シリコンを析出、成長させる。この
熱分解は、以下に示す条件で行う。 反応温度：７００℃ 反応圧力：１気圧 ここで、第４反応器１０−４には、内径１１ｍｍ、ＳＵ
Ｓ製カラム、平均粒子径が３００ミクロンの多結晶シリ
コン粒子を約２００ｍｍ充填したものを使用する。この
ときの全ガス流量は、上記反応条件で、反応器ガス空塔
速度５ｃｍ／ｓ相当になる。流動床については、種シリ
コン粒子を供給ガスによって流動させたものを使用す
る。

【００４６】第４反応器１０−４から多結晶シリコンの
副生成物として得られる水素と、未反応のモノシラン
は、再び、第４反応器１０−４に戻して再利用する。

【００４７】上記条件下での反応結果を検証すべく、第
４反応器１０−４と同一の実験環境を有する反応器を用
意し、該反応器に、ボンベ入りの高純度モノシランガス
と水素を４対６の割合で供給して、３０時間の反応によ
り多結晶シリコンを生成した。該反応器から得られたシ
リコン粒子の表面をＳＥＭ、ＸＲＤ、ＦＴ−ＩＲによっ
て分析したところ、種シリコン粒子が平均粒子径約６０
０ミクロンの粒子に成長したことを確認した。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
製造設備のコストおよび運転コストの低減に有効な多結
晶シリコンの製造方法および高純度シリカの製造方法を
提供することができる。

【００４９】また、本発明の第１の形態によれば、塩化
水素を要さず、かつ、流動層を利用した温和な条件の反
応が適宜組み込まれているため、エネルギー効率および
生産性が高い。このため、高純度の多結晶シリコンが安
価、かつ、安全に製造できる。

【００５０】また、本発明の第２の形態によれば、第１
の形態と同様に、塩化水素を要さず、流動層を利用した
反応が適宜組み込まれているため、高純度のシリカが安
価、かつ、安全に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の形態に係る多結晶シリコンの製
造方法の構成を示す工程図である。

【図２】本発明の第２の形態に係るシリカの製造方法の
構成を示す工程図である。

【図３】本発明の好適な実施例に係る多結晶シリコンお
よび高純度シリカの製造プロセスを示す工程図である。

【符号の説明】

１０−１…第１反応器、１０−２…第２反応器、１０−
３…第３反応器、１０−４…第４反応器、１２−１…第
１分離器、１２−２…第２分離器、１２−３…第３分離
器、１２−４…第４分離器、１２−５…第５分離器、Ｓ
１０…トリアルコキシシラン生成工程、Ｓ１２…モノシ
ラン生成工程、Ｓ１４…多結晶シリコン析出工程、Ｓ１
６…テトラアルコキシシラン生成工程、Ｓ１８…シリカ
析出工程

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古田 昭男 愛知県半田市州の崎町２−110 日揮衣浦 研究所内 Ｆターム(参考） 4G072 AA01 AA27 AA28 BB12 GG01 GG03 HH01 HH04 HH30 JJ38 RR02 RR05 RR15

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属シリコンから多結晶シリコンを製造
   する方法において、 前記金属シリコンとアルコールとを気相反応させて、ト
   リアルコキシシランを生成するトリアルコキシシラン生
   成工程（Ｓ１０）と、 前記トリアルコキシシランの不均化反応によって、モノ
   シランを生成するモノシラン生成工程（Ｓ１２）と、 種シリコン粒子の流動層において、前記モノシランを熱
   分解反応させて、該種シリコン粒子表面上に前記多結晶
   シリコンを析出させる多結晶シリコン析出工程（Ｓ１
   ４）とを具備することを特徴とする多結晶シリコンの製
   造方法。
2. 【請求項２】 前記トリアルコキシシラン生成工程（Ｓ
   １０）は、 前記トリアルコキシシランの収率が高くなる反応条件と
   触媒とを流動層反応器において使用することを特徴とす
   る請求項１記載の多結晶シリコンの製造方法。
3. 【請求項３】 前記モノシラン生成工程（Ｓ１２）は、 モノシラン以外のアルコキシシラン類の生成を抑制でき
   る反応条件と触媒とを使用することを特徴とする請求項
   １記載の多結晶シリコンの製造方法。
4. 【請求項４】 金属シリコンから高純度シリカを製造す
   る方法において、 前記金属シリコンとアルコールとを気相反応させて、ト
   リアルコキシシランを生成するトリアルコキシシラン生
   成工程（Ｓ１０）と、 前記トリアルコキシシランの不均化反応によって、テト
   ラアルコキシシランを生成するテトラアルコキシシラン
   生成工程（Ｓ１６）と、 前記テトラアルコキシシランと水とを種シリカ粒子の流
   動層において加水分解反応させて、生成するシリカを該
   種シリカ粒子上に前記高純度シリカを析出させるシリカ
   析出工程（Ｓ１８）とを具備することを特徴とする高純
   度シリカの製造方法。
5. 【請求項５】 前記トリアルコキシシラン生成工程（Ｓ
   １０）は、 前記トリアルコキシシランの収率が高くなる反応条件と
   触媒とを流動層反応器において使用することを特徴とす
   る請求項４記載の多結晶シリコンの製造方法。
6. 【請求項６】 前記シリカ析出工程（Ｓ１８）は、 前記テトラアルコキシシランを加水分解させる加水分解
   工程を含み、 前記トリアルコキシシラン生成工程（Ｓ１０）は、 前記加水分解反応で副次的に生成されたアルコールを再
   利用することを特徴とする請求項５記載の高純度シリカ
   の製造方法。
7. 【請求項７】 前記加水分解工程は、 前記テトラアルコキシシランの２倍モル以下の水を該テ
   トラアルコキシシランに加えることにより、反応器出口
   の流体中に未反応の水がほとんど含まれないことを特徴
   とする請求項６記載の高純度シリカの製造方法。