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JP4085174B2 - Fluorine gas generator - Google Patents

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JP4085174B2
JP4085174B2 JP2003149135A JP2003149135A JP4085174B2 JP 4085174 B2 JP4085174 B2 JP 4085174B2 JP 2003149135 A JP2003149135 A JP 2003149135A JP 2003149135 A JP2003149135 A JP 2003149135A JP 4085174 B2 JP4085174 B2 JP 4085174B2
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Japan
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gas
pressure
automatic valve
cathode chamber
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JP2003149135A
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Japanese (ja)
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哲朗 東城
次郎 平岩
修 吉本
仁 竹林
良臣 多田
宇大 田中
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Toyo Tanso Co Ltd
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Toyo Tanso Co Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オンサイト型のフッ素ガス発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、フッ素ガスは、例えば半導体製造分野においては欠くことのできない基幹ガスである。そして、それ自体で用いられる場合もあるが、特にフッ素ガスを基にして三フッ化窒素ガス(以下、NF3ガスという。)等を合成し、これを半導体製造装置のクリーニングガスやドライエッチング用ガスとしたものは急速に需要が伸びている。また、フッ化ネオンガス(以下、NeFガスという。)、フッ化アルゴンガス(以下、ArFガスという。)、フッ化クリプトンガス(以下、KrFガスという。)等は半導体集積回路のパターニングの際に用いられるエキシマレーザ発振用ガスであり、その原料には希ガスとフッ素ガスの混合ガスが多用されている。
【0003】
半導体等の製造に使用されるフッ素ガスやNF3ガスは不純物の少ない高純度のガスが要求される。また半導体等の製造現場ではフッ素ガスを充填したガスボンベから必要量のガスを取出して使用している。このためガスボンベの保管場所、ガスの安全性確保や純度維持等の管理が大変重要である。さらにNF3ガスは最近になって需要が急増しているため供給面に問題があり、ある程度の在庫を抱えなければならないという問題もある。これらを考慮すると、高圧のフッ素ガスボンベを扱うよりも、オンデマンド、オンサイトのフッ素ガス発生装置を使用する場所に設置するのが好ましい。
【0004】
通常、フッ素ガスは図3に示すような電解槽によって生成されている。電解槽本体201の材質は通常、Ni、モネル、炭素鋼等が使用されている。さらに、電解槽本体201の底部には発生した水素ガスとフッ素ガスが混ざるのを防止するためにポリテトラフルオロエチレン等からなる底板212が付設されている。電解槽本体201中には、フッ化カリウム−フッ化水素系(以下、KF−HF系という。)の混合溶融塩が電解浴202として満たされている。そして、モネル等により形成されているスカート209によって、陽極室210と陰極室211に分離されている。この陽極室210に収納された炭素またはニッケル(以下、Niという。)陽極203と、陰極室211に収納されたNi陰極204の間に電圧を印加し、電解することによりフッ素ガスは生成されている。なお、生成されたフッ素ガスは、発生口208から排出され、陰極側で発生する水素ガスは、水素ガス排出口207から排出される。ところが電解時に発生する四フッ化炭素ガス(以下、CF4ガスという。)や電解浴より蒸発するフッ化水素ガス(以下、HFガスという。)等の混入により純度の高いフッ素ガスは得られにくいという問題があった。
【0005】
また、オンデマンド、オンサイトで使用する場合、電解槽本体201内の電解浴の液面の自動調整は安全に自動運転を行う上で必要不可欠のものである。例えば、電解液面の変動を制御する技術としては、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4及び特許文献5中に所謂スタート/ストップ制御(On/Off制御)が提案されている。しかし、この方法で電解を行うと液面が変動するたびに電解を休止し、電解液面が元の位置に戻るまで電解を再開することができないという問題もある。
【0006】
【特許文献1】
特表平9−505853号公報
【特許文献2】
欧州特許第0728228B1号明細書
【特許文献3】
欧州特許第0852267B1号明細書
【特許文献4】
欧州特許第0965661B1号明細書
【特許文献5】
米国特許第5688384号明細書
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は高純度のフッ素ガスを安定的にかつ安全に発生させることのできるフッ素ガス発生装置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】
フッ化水素を含む混合溶融塩からなる電解浴を電気分解して高純度のフッ素ガスを生成するためのフッ素ガス発生装置であって、隔壁によって陽極が設けられた陽極室と陰極が設けられた陰極室とに分離された電解槽と、前記陽極室と前記陰極室内とを大気圧に維持する圧力維持手段と、前記陽極室と前記陰極室のそれぞれの前記電解浴の液面レベルを5以上の段階で検知できる液面検知手段とを備え、前記液面検知手段が、平均液面レベルと最上位の異常な液面レベルとの間、及び、平均液面レベルと最下位の異常な液面レベルとの間において、異常となる前の所定の液面レベルを検知できるものであり、前記圧力維持手段が、前記陽極室と前記陰極室とにそれぞれ設けられた圧力計と連動して開閉し、前記陽極室と前記陰極室とから生成されたガスを排気又は遮断できる圧力計用自動弁と、前記陰極室内のガスを排出するために前記陰極室に接続され、前記液面検知手段に連動して開閉する第1の連動自動弁を有する経路と、前記陽極室内のガスを排出するために前記陽極室に接続され、前記液面検知手段に連動して開閉する第2の連動自動弁を有する経路と、パージガスを供給するために前記陰極室に接続され、前記液面検知手段に連動して開閉する第3の連動自動弁を有する経路と、パージガスを供給するために前記陽極室に接続され、前記液面検知手段に連動して開閉する第4の連動自動弁を有する経路とを有しており、前記陰極室における前記液面検知手段が、平均液面レベルと最上位の異常な液面レベルとの間において異常となる前の所定の液面レベルを検知した際には、前記第1の連動自動弁が前記陰極室から排出されるガスを遮断するために閉鎖されるとともに、前記第4の連動自動弁が前記陽極室に供給されていたパージガスを遮断するために閉鎖され、前記陰極室における前記液面検知手段が、最上位の異常な液面レベルを検知した際には、前記第2の連動自動弁が前記陽極室で生成されたガスの排出を遮断するために閉鎖されるとともに、第3の連動自動弁が前記陰極室に供給されていたパージガスを遮断するために閉鎖されるものである。
この構成によると、液面の僅かな変動を検知することができるとともに、圧力維持手段によって、陽極室及び陰極室内を常に大気圧に維持できる。このため、電解浴の液面高さが安定する。これによって、電解時の電解条件の変動を少なくできるので、安定したフッ素ガスの供給が可能となる。また、陽極室及び陰極室内が大気圧に維持されているため、外部からの空気等の流入を防止することができ、高純度のフッ素ガスを安定して発生させることができる。また、電解槽内の圧力制御が容易にかつ確実に行えるようになる。さらに、液面検知手段と自動弁とが連動するため、電解浴の液面高さを自動調整することが可能となる。
【0010】
請求項2に記載のフッ素ガス発生装置は、請求項1において、前記電解槽内の圧力を大気圧に維持する圧力維持手段の一つである前記自動弁は、前記電解槽内の圧力が大気圧よりも高くなると開き、前記電解槽内のガスを排出するものである。
この構成によると、電解槽内、特に陰極室内を常に大気圧に維持することができる。このため、電解槽内の電解浴の液面高さを常に安定した状態とすることができる。
【0011】
請求項3に記載のフッ素ガス発生装置は、請求項1又は2において、前記圧力計と連動して開閉する前記自動弁の後ろに、コンプレッサー、バキュームジェネレータのうち少なくともいずれか一つ以上が設けられ、前記圧力計と連動して開閉する前記自動弁を減圧状態に維持しているものである。
この構成によると、圧力計と連動して開閉する自動弁の下流側のガス排出ラインが減圧状態となる。このため、陰極室から排出されるガスはより確実に圧力計と連動して開閉する自動弁を通過するようになる。
【0012】
請求項4に記載のフッ素ガス発生装置は、請求項1において、前記液面検知手段が、前記電解浴の各液面レベルを検知できる5個以上の液面センサによって構成されているものである。
この構成によると、電解槽内の電解浴の液面高さを段階以上で検知することが可能となるので僅かな液面変動でも感知できるようになる。そして、各液面センサからの信号に合わせて、電解槽に接続されている各ガスライン上の各バルブを開閉しガス流入して加圧あるいは減圧させて液面を上昇をすることが可能となる。このため、特許文献1等に開示されているような電解浴の液面制御(On/Off制御)により電解を一々停止しなくても、一定のレベルに液面を保った状態での自動運転が可能となる。
【0013】
請求項記載の発明は、液面検知手段を有するとともに、電解槽内の圧力を検知できる圧力計を具備したフッ素ガス発生装置である。
この構成によると、差圧により生ずる電解浴の上昇や降下による液面変動をより正確に制御でき、電解浴の飛散等による後段の配管やラインに付設されたフィルターなどの閉塞を防止しうる。この制御で安全且つ安定な操業が確保できるようになる。
【0014】
請求項に記載のフッ素ガス発生装置は、請求項1又は2において、前記液面検知手段に連動して開閉する前記電磁弁の開閉により前記陰極室及び前記陽極室に供給されるガスが、希ガスまたは窒素ガスであるものである。
この構成によると、発生したガスを例えば、窒素(N2)ガス、または、ネオンガス(Neガス)、アルゴンガス(Arガス)、クリプトンガス(Krガス)等の希ガスによって希釈することで、任意の混合比の混合ガスとして半導体集積回路のパターニングの際に用いられるエキシマレーザ発振用ガスとして使用することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明に係るフッ素ガス発生装置の実施形態の一例を説明する。
【0016】
図1は、本実施形態例のフッ素ガス発生装置の主要部の概略図である。図1において、1は電解槽、2はKF−HF系混合溶融塩からなる電解浴、3は陽極室、4は陰極室、5は陽極室3の電解浴2の液面レベルを検知する第1液面検知手段、6は陰極室4の液面レベルを5段階で検知する第2液面検知手段である。また、7は陽極室3の圧力を測定する圧力計、8は陰極室4の圧力を測定する圧力計である。そして、9,10は、これら圧力計7,8の圧力に応じて連動して開閉する自動弁である。また、11は電解浴2の温度を測定する温度計、12は温度計11からの信号によって作動して電解槽1の側面及び底部に設けられているヒータ13を制御する温度制御手段である。14は陰極室4から排出される水素とHFの混合ガス中からHFを吸着する吸着塔であり、15は陽極室3から排出されるF2とHFとの混合ガス中からHFガスを吸着して高純度のフッ素ガスのみを排出するようにするNaF等を充填したHF吸収塔である。
【0017】
電解槽1は、Ni、モネル、純鉄、ステンレス鋼等の金属で形成されている。電解槽1は、Niまたはモネルからなる隔壁16によって、陽極室3及び陰極室4とに分離されている。陽極室3には、図示していないが陽極が配置されている。そして、陰極室4には、図示しない陰極が設けられている。なお、陽極には黒鉛成形体から所定の形状に加工してブロック状に形成したものを使用することが好ましい。また、陰極としては、Niまたは鉄を使用することが好ましい。電解槽1の上蓋17には、陽極室3及び陰極室4内を大気圧に維持する圧力維持手段の一つであるガスライン18,19からのパージガス出入口20,21と、陽極室3から発生するフッ素ガスの発生口22と、陰極室4から発生する水素ガスの発生口23とが設けられている。これら発生口22,23は、ハステロイ等のフッ素ガスに対して耐食性を有した材料で形成された曲折した管を備えており、陽極室3及び陰極室4からの飛沫がガスライン内に侵入することを抑制している。また、上蓋17には、電解浴2の液面高さが低下した場合にHFを供給するHF供給ライン24からのHF導入口25と、陽極室3及び陰極室4の液面高さをそれぞれ検知する第1液面検知手段5及び第2液面検知手段6と、圧力計7,8とが設けられている。
【0018】
また、電解槽1は、電解槽1内を加熱する温度調整手段が設けられている。温度調整手段は、電解槽1本体の周囲に密着して設けられているヒータ13と、そのヒータ13に接続され、一般的なPID制御が可能な温度制御手段12と、陽極室3または陰極室4のいずれか一方に設けられている熱電対等の温度計11と、から構成され、電解槽1内の温度制御をしている。なお、ヒータ13の周りには断熱材を設けることも可能である。ヒータ13は、リボンタイプのものや、ニクロム線、あるいは温水等が例示でき、その形態は特に限定されないが、電解槽1の全周を覆うような形状であることが好ましい。
【0019】
第1液面検知手段5及び第2液面検知手段6は、図2に示すように5本の液面センサS1〜S5を備えている。これら5本の液面センサS1〜S5で電解浴2の液面高さを段階的に検知することができる。
【0020】
陽極室3及び陰極室4内の圧力を大気圧に維持する圧力維持手段は、加圧用のボンベからのガスを、陽極室3及び陰極室4内の圧力を測定する圧力計7,8の測定結果に連動して開閉する自動弁9,10と、第1液面検知手段5及び第2液面検知手段6による電解浴2の液面高さの検知結果によって開閉して電解槽1内の陽極室3及び陰極室4それぞれにガスを供給又は排気を行う、自動弁31〜34と、この圧力維持手段のガスライン18,19等の開閉を行う手動弁35〜38と、ガスライン内を通過するガス流量を予め所定の流量に設定することができる流量計39〜41とで構成されている。自動弁31〜34は、エアアクチュエータ方式のものを使用することが好ましい。これによって、作動時に発熱が小さく、ガスラインへ及ぼす影響を小さくすることができる。この圧力維持手段によって、陽極室3及び陰極室4内の圧力は、大気圧に維持される。これによって、電解槽1内の圧力は大気圧に維持され、電解中の液面高さを安定した状態に維持できる。このため、電解条件の変動が少なく、安定した電解を行うことができる。また、電解されて生成されるフッ素ガスや水素ガスは、電解槽1内から押し出されるようにしてそれぞれの発生口22,23から排出される。このように、圧力維持手段は、陽極室3及び陰極室4内の圧力を大気圧に維持することで、電解されて生成されるガスを電解槽1から排出するとともに、電解槽1内への外気の侵入も防止している。
【0021】
また、圧力維持手段に接続されている電解槽1内にガスを供給するガスとしては、不活性のガスであれば特に限定されない。例えば、Arガス,Neガス,Krガス,Xeガス等の希ガスのうち1種類以上を用いると、フッ素ガスとこれら希ガスとの混合ガスを容易に任意の混合比で得ることができる。これによって、例えば、半導体製造分野における集積回路のパターニング用のエキシマレーザ発振用線源として用いることが可能となり、半導体製造分野の製造ライン上に本発明に係るフッ素ガス発生装置を配置することで、オンサイトで、フッ素ガスを必要時に必要量供給することができるようになる。
【0022】
陰極室4から排出される水素ガス中のHFガスを吸着するHF吸着塔14は、第1吸着塔14aと第2吸着塔14bとが並列に設けられている。これら第1吸着塔14a及び第2吸着塔14bは同時に使用することも、いずれか一方を使用することもできる。この吸着塔14は、フッ素ガス及びHFに対して耐食性を有する材料で形成されていることが好ましく、例えば、ステンレス鋼、モネル、Ni、フッ素系樹脂等で形成され、内部にフッ化ナトリウム、ソーダライムが充填されて、通過するHFを吸着することによって、水素ガス中のHFを除去している。
【0023】
このHF吸着塔14は、圧力維持手段を構成する一つである自動弁10の下流側に配置されている。そして、この自動弁10とHF吸着塔14との間にはバキュームジェネレータ26が設けられている。このバキュームジェネレータ26は、ガスライン27を通過するガスによるエジェクタ効果によってガスライン28内の圧力を減圧状態にするものであり、油分を使用することなく、ガスライン28を減圧状態とすることができ、油分のガスライン及び電解槽1への侵入を防止することができる。
【0024】
陽極室3から排出されるフッ素ガス中のHFを除去するHF吸収塔15は、前述のHF吸着塔14と同様に、第1吸収塔15a、15bとが並列に設けられている。そして、内部にNaFが充填されており、放出されてくるフッ素ガス中に含まれるHFを除去する。このHF吸収塔15も、HF吸着塔14同様に、フッ素ガス及びHFに対して耐食性を有する材料で形成されていることが好ましく、例えば、ステンレス鋼、モネル、Ni等が例示できる。
【0025】
このHF吸収塔15の下流側には圧力維持手段を構成する一つである自動弁9が設けられている。陽極室3から発生するガスは、フッ素ガスと同時にHFガス、電解浴飛沫が発生する苛酷な環境となる。特にフッ素とHFが混在する環境では、強い酸化性雰囲気になる。このため、自動弁9は、HF吸収塔15の下流側に設けることで、HFが除去されたフッ素ガスのみの状態にでき、HFガスによる影響を受けることなく開閉動作を行うことが可能となる。なお、これらHF吸着塔14及びHF吸収塔15には圧力計30,29が設けられており、内部の詰まりを検知することが可能となっている。
【0026】
なお、これら電解槽1を含むフッ素ガス発生装置は、図示しない1つの筐体からなるキャビネット内に設けられることが好ましい。オンデマンド、オンサイトでの使用が容易になるからである。また、このキャビネットは、フッ素ガスと反応しない材料で形成されていることが好ましい。例えば、ステンレス鋼等の金属や、塩化ビニル等の樹脂を使用することができる。
【0027】
また、図示していないが、高純度のフッ素ガスが排出される下流側には、バッファタンク等の貯蔵手段が設けられていることが好ましい。これによって必要なときに必要量のフッ素ガスを提供することができ、半導体製造設備の製造ラインに配設することが可能となるオンラインのフッ素ガス発生装置となる。
【0028】
次に、本実施形態例にかかるフッ素ガス発生装置の作動について説明する。
【0029】
通常、電解が正常に行われている状態では、電解槽1内は大気圧に維持されており、陽極室3及び陰極室4内の電解浴2の高さは同じ液面高さとなる。ところが、電解中に、例えば電解浴2の飛沫等の蓄積によるフッ素ガスライン(フッ素ガス発生口22以降のガスライン)の閉塞、あるいは、水素ガスライン(水素発生口23以降のガスライン)の閉塞等によって電解槽1内の圧力が変動する。このとき、陽極室3及び陰極室4に設けられている圧力計7,8によって圧力が測定され、その圧力の変動によって、各圧力計7,8に連動する自動弁9、10を開閉し、電解槽1内の圧力を大気圧に維持するように調整する。
【0030】
このように、自動弁9,10の開閉によって電解槽1内の圧力が大気圧に維持されている場合は、電解槽1内の陽極室3及び陰極室4内の電解浴2の高さは同じ液面高さとなる。ところが、電解中に、例えば電解浴2の飛沫等が更に蓄積し、自動弁9、10の開閉によっては電解槽1内の圧力を大気圧に保つことができず、例えば、フッ素ガスライン(フッ素ガス発生口22以降のガスライン)の閉塞等により、陽極室3内での圧力が高くなる、或いは、陰極室4の圧力が低くなることによって、陽極室3の電解浴2の液面高さが陰極室4の電解浴2の液面高さよりも低くなる場合もある。この場合、陽極室3及び陰極室4に設けられた第1液面検知手段5及び第2液面検知手段6によって、液面高さの異常が検知される。
【0031】
通常、電解槽1内の圧力が自動弁9,10の開閉によって大気圧に保たれ、正常に電解がされている場合の電解浴2の液面高さは、第1液面検知手段5及び第2液面検知手段6の5本の液面センサS1〜S5のうち、液面センサS2とS4の間に位置している。ところが、前述のように、陰極室4の電解浴2の液面高さが陽極室3の電解浴の液面高さよりも高くなった場合、すなわち、陰極室4の液面高さが第2液面検知手段の液面センサS2よりも高くなった場合は、自動弁31及び自動弁34を閉鎖する。これで、陰極室4の電解浴2の液面高さが正常に戻った場合は、自動弁31及び自動弁34を開放し、引き続き電解を行う。一方、自動弁31及び自動弁34を閉鎖した場合であっても、陰極室4の電解浴2の液面高さが上昇し、液面センサS1よりも高くなった場合は、自動弁33及び自動弁32も閉鎖し、電解を中断する。
【0032】
電解が中断すると、自動弁32が短時間開かれ、陽極室3内のフッ素ガスが電解槽1の上蓋17に設けられているフッ素ガスの発生口23から放出される。これと同時に、自動弁33も短時間開かれて、陰極室4内にパージガスが導入される。これによって、電解浴2の陽極室3及び陰極室4の液面高さが同じに戻れば、電解が再開される。
【0033】
以上のように、本実施形態例に係るフッ素ガス発生装置は、電解槽1内の圧力を測定する圧力計7,8とこれらに連動する自動弁9,10によって電解槽1内の圧力を調整し、電解槽1内を大気圧に維持して電解浴2の液面高さを制御する。また、これら自動弁9,10の開閉による液面高さ制御で電解槽1内の電解浴2の液面高さを同レベルに維持できない場合は、陽極室3及び陰極室4に設けられた第1液面検知手段5及び第2液面検知手段6と、これらと連動して開閉する自動弁31〜34によって電解槽1内を大気圧に維持する。このように、2段階の制御方式で、電解槽1内を大気圧に維持し、電解浴2の液面高さを安定した高さに維持することができる。これによって、電解中の電解条件を変更する必要がなくなり、安定したフッ素ガスの生成を行うことができる。
【0034】
なお、本発明に係るフッ素ガス発生装置は、前述の実施形態例に限定されるものではなく、例えば、以下のようなものであっても良い。
【0035】
例えば、電解槽本体を陰極として電解浴を電解し、この際、電解浴の液面高さを検知する液面検知手段は、1つのみを使用して電解浴の液面高さを制御するようにすることもできる。また、自動弁の位置、数等についても特に本発明の実施形態に限定されるものではない。
【0036】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されており、電解槽内を大気圧に維持し、電解浴の液面高さを圧力計及び液面検知手段の2系統で検知、制御する。このため、電解浴の液面高さを常に一定の高さに保つことが可能となり、電解条件を安定させ、フッ素ガスの安定した生成、供給が可能となる。また、フッ素ガスに他のガス、例えば、希ガスを混合する手段を設けたので所望する混合比の希ガスとフッ素ガスとの混合ガスを得ることができ、エキシマレーザ発振用線源等半導体製造分野で利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフッ素ガス発生装置の主要部の模式概略図である。
【図2】本発明に係るフッ素ガス発生装置に用いられる液面検知手段の一例の模式概略図である。
【図3】従来使用していたフッ素ガス発生装置の模式図である。
【符号の説明】
1 電解槽
2 電解浴
3 陽極室
4 陰極室
5 第1液面検知手段
6 第2液面検知手段
7、8 圧力計
9、10 自動弁
11 温度計
12 温度制御手段
13 ヒータ
14 HF吸着塔
15 HF吸収塔
16 隔壁
17 上蓋
18、19 ガスライン
20、21 パージガス出入口
22、23 ガス発生口
24 HF供給ライン
25 HF導入口
26 バキュームジェネレータ
27,28 ガスライン
29,30 圧力計
31〜34 自動弁
35〜38 手動弁
39〜41 流量計
42 コンプレッサーユニット
S1〜S5 液面センサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an on-site type fluorine gas generator.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, fluorine gas is an essential gas that is indispensable in the field of semiconductor manufacturing, for example. Although it may be used by itself, nitrogen trifluoride gas (hereinafter referred to as NF 3 gas) is synthesized based on fluorine gas, and is used for cleaning gas or dry etching of semiconductor manufacturing equipment. The demand for gas is growing rapidly. Further, neon fluoride gas (hereinafter referred to as NeF gas), argon fluoride gas (hereinafter referred to as ArF gas), krypton fluoride gas (hereinafter referred to as KrF gas), and the like are used for patterning a semiconductor integrated circuit. A gas for excimer laser oscillation, and a mixed gas of a rare gas and a fluorine gas is often used as a raw material.
[0003]
Fluorine gas and NF 3 gas used for manufacturing semiconductors and the like are required to have high purity gas with few impurities. Moreover, in the manufacturing site of semiconductors, etc., a necessary amount of gas is taken out from a gas cylinder filled with fluorine gas and used. For this reason, it is very important to manage the storage location of the gas cylinder, ensuring the safety of the gas and maintaining the purity. Furthermore, since the demand for NF 3 gas has been increasing rapidly recently, there is a problem in supply, and there is also a problem that a certain amount of inventory must be held. Considering these, it is preferable to install the on-demand, on-site fluorine gas generator in a place where the high-pressure fluorine gas cylinder is used.
[0004]
Normally, fluorine gas is generated by an electrolytic cell as shown in FIG. As the material of the electrolytic cell main body 201, Ni, Monel, carbon steel or the like is usually used. Further, a bottom plate 212 made of polytetrafluoroethylene or the like is attached to the bottom of the electrolytic cell body 201 in order to prevent the generated hydrogen gas and fluorine gas from being mixed. The electrolytic bath body 201 is filled with a mixed molten salt of potassium fluoride-hydrogen fluoride (hereinafter referred to as KF-HF) as the electrolytic bath 202. The anode chamber 210 and the cathode chamber 211 are separated by a skirt 209 formed of monel or the like. Fluorine gas is generated by applying voltage between the carbon or nickel (hereinafter referred to as Ni) anode 203 housed in the anode chamber 210 and the Ni cathode 204 housed in the cathode chamber 211 for electrolysis. Yes. The generated fluorine gas is discharged from the generation port 208, and the hydrogen gas generated on the cathode side is discharged from the hydrogen gas discharge port 207. However, it is difficult to obtain high-purity fluorine gas by mixing carbon tetrafluoride gas (hereinafter referred to as CF 4 gas) generated during electrolysis or hydrogen fluoride gas (hereinafter referred to as HF gas) evaporated from the electrolytic bath. There was a problem.
[0005]
Further, when used on demand or on site, automatic adjustment of the liquid level of the electrolytic bath in the electrolytic cell main body 201 is indispensable for safe automatic operation. For example, as a technique for controlling the fluctuation of the electrolyte surface, so-called start / stop control (On / Off control) is proposed in Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, and Patent Document 5. Yes. However, when electrolysis is performed by this method, there is also a problem that the electrolysis is stopped every time the liquid level fluctuates and the electrolysis cannot be resumed until the electrolytic solution level returns to the original position.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 9-505853 [Patent Document 2]
European Patent No. 0728228B1 [Patent Document 3]
European Patent No. 0852267B1 [Patent Document 4]
European Patent No. 0965661B1 [Patent Document 5]
US Pat. No. 5,688,384 Specification
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fluorine gas generator that can stably and safely generate high-purity fluorine gas.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A fluorine gas generator for electrolyzing an electrolytic bath made of a mixed molten salt containing hydrogen fluoride to generate high-purity fluorine gas, comprising an anode chamber provided with an anode by a partition wall and a cathode An electrolytic cell separated into a cathode chamber, pressure maintaining means for maintaining the anode chamber and the cathode chamber at atmospheric pressure, and the liquid level of the electrolytic bath in each of the anode chamber and the cathode chamber is 5 or more Liquid level detecting means capable of detecting at the stage, wherein the liquid level detecting means is between the average liquid level and the highest abnormal liquid level and between the average liquid level and the lowest abnormal liquid. A predetermined liquid level before an abnormality can be detected between the surface level and the pressure maintaining means opens and closes in conjunction with pressure gauges provided in the anode chamber and the cathode chamber, respectively. Generated from the anode chamber and the cathode chamber The and automatic valve pressure gauge can be exhausted or shut off gas, which is connected to the cathode chamber for discharging the cathode chamber of a gas, the first interlocking automatic valve for opening and closing in conjunction with the liquid level detecting means A path having a second interlocking automatic valve connected to the anode chamber for discharging gas in the anode chamber and opening and closing in conjunction with the liquid level detection means, and the purge gas for supplying the purge gas. A path having a third interlocking automatic valve that is connected to the cathode chamber and opens and closes in conjunction with the liquid level detecting means, and is connected to the anode chamber for supplying purge gas, and in conjunction with the liquid level detecting means. A path having a fourth interlocking automatic valve that opens and closes before the liquid level detecting means in the cathode chamber becomes abnormal between the average liquid level and the highest abnormal liquid level. When a predetermined liquid level is detected The first interlocking automatic valve is closed to shut off the gas exhausted from the cathode chamber, and the fourth interlocking automatic valve is shut off from the purge gas supplied to the anode chamber. When the liquid level detecting means in the cathode chamber is closed and the uppermost abnormal liquid level is detected, the second interlocking automatic valve shuts off the gas generated in the anode chamber. Therefore , the third interlocking automatic valve is closed to shut off the purge gas supplied to the cathode chamber .
According to this configuration, a slight change in the liquid level can be detected, and the anode chamber and the cathode chamber can always be maintained at atmospheric pressure by the pressure maintaining means. For this reason, the liquid level of the electrolytic bath is stabilized. As a result, fluctuations in the electrolysis conditions during electrolysis can be reduced, so that stable fluorine gas supply can be achieved. Further, since the anode chamber and the cathode chamber are maintained at atmospheric pressure, inflow of air or the like from the outside can be prevented, and high-purity fluorine gas can be stably generated. Moreover, the pressure control in the electrolytic cell can be easily and reliably performed. Furthermore, since the liquid level detecting means and the automatic valve are interlocked, the liquid level of the electrolytic bath can be automatically adjusted.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the fluorine gas generator according to the first aspect, wherein the automatic valve, which is one of pressure maintaining means for maintaining the pressure in the electrolytic cell at atmospheric pressure, has a large pressure in the electrolytic cell. When it becomes higher than the atmospheric pressure, it opens and discharges the gas in the electrolytic cell.
According to this configuration, the inside of the electrolytic cell, particularly the cathode chamber, can always be maintained at atmospheric pressure. For this reason, the liquid level height of the electrolytic bath in the electrolytic bath can always be in a stable state.
[0011]
Fluorine gas generator according to claim 3, in claim 1 or 2, behind the automatic valve which opens and closes in conjunction with the pressure gauge, a compressor, one or more at least one is provided out of the vacuum generator , the automatic valve which opens and closes in conjunction with the pressure gauge in which is maintained in a reduced pressure state.
According to this configuration, the gas discharge line on the downstream side of the automatic valve that opens and closes in conjunction with the pressure gauge is decompressed. For this reason, the gas discharged from the cathode chamber passes through the automatic valve that opens and closes in conjunction with the pressure gauge more reliably.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the fluorine gas generator according to the first aspect, wherein the liquid level detecting means is constituted by five or more liquid level sensors capable of detecting each liquid level of the electrolytic bath. .
According to this configuration, it is possible to detect the liquid level of the electrolytic bath in the electrolytic cell in five or more stages, so that even a slight liquid level fluctuation can be detected. And according to the signal from each liquid level sensor, it is possible to raise and lower the liquid level by opening and closing each valve on each gas line connected to the electrolytic cell and injecting gas to pressurize or depressurize Become. For this reason, automatic operation in a state where the liquid level is maintained at a constant level without stopping electrolysis by the liquid level control (On / Off control) of the electrolytic bath as disclosed in Patent Document 1 or the like. Is possible.
[0013]
The invention according to claim 5 is a fluorine gas generator having a pressure gauge capable of detecting the pressure in the electrolytic cell while having liquid level detecting means.
According to this configuration, the fluctuation of the liquid level due to the rise and fall of the electrolytic bath caused by the differential pressure can be controlled more accurately, and blockage of a filter attached to the downstream piping or line due to scattering of the electrolytic bath or the like can be prevented. With this control, safe and stable operation can be secured.
[0014]
The fluorine gas generator according to claim 6 is the gas supplied to the cathode chamber and the anode chamber according to claim 1 or 2 by opening and closing the electromagnetic valve that opens and closes in conjunction with the liquid level detection means. It is a rare gas or nitrogen gas.
According to this configuration, the generated gas is arbitrarily diluted with a rare gas such as nitrogen (N 2 ) gas, neon gas (Ne gas), argon gas (Ar gas), or krypton gas (Kr gas). It can be used as a gas for excimer laser oscillation used in patterning of a semiconductor integrated circuit as a mixed gas of the above mixture ratio.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of a fluorine gas generator according to the present invention will be described based on the drawings.
[0016]
FIG. 1 is a schematic view of the main part of the fluorine gas generator of this embodiment. In FIG. 1, 1 is an electrolytic cell, 2 is an electrolytic bath made of a KF-HF mixed molten salt, 3 is an anode chamber, 4 is a cathode chamber, and 5 is a first detecting the liquid level of the electrolytic bath 2 in the anode chamber 3. 1 liquid level detection means, 6 is a 2nd liquid level detection means which detects the liquid level of the cathode chamber 4 in five steps. Reference numeral 7 is a pressure gauge for measuring the pressure in the anode chamber 3, and 8 is a pressure gauge for measuring the pressure in the cathode chamber 4. Reference numerals 9 and 10 denote automatic valves that open and close in conjunction with the pressures of the pressure gauges 7 and 8. Further, 11 is a thermometer for measuring the temperature of the electrolytic bath 2, and 12 is a temperature control means for operating the heater 13 provided on the side surface and bottom of the electrolytic cell 1 by being actuated by a signal from the thermometer 11. Reference numeral 14 denotes an adsorption tower for adsorbing HF from the mixed gas of hydrogen and HF discharged from the cathode chamber 4, and reference numeral 15 denotes an adsorbed HF gas from the mixed gas of F 2 and HF discharged from the anode chamber 3. And an HF absorption tower filled with NaF or the like that discharges only high-purity fluorine gas.
[0017]
The electrolytic cell 1 is made of a metal such as Ni, Monel, pure iron, or stainless steel. The electrolytic cell 1 is separated into an anode chamber 3 and a cathode chamber 4 by a partition wall 16 made of Ni or Monel. Although not shown, an anode is disposed in the anode chamber 3. The cathode chamber 4 is provided with a cathode (not shown). In addition, it is preferable to use what was processed into the predetermined shape from the graphite molded object, and formed in the block shape for an anode. Moreover, it is preferable to use Ni or iron as a cathode. In the upper lid 17 of the electrolytic cell 1, purge gas inlets and outlets 20 and 21 from gas lines 18 and 19, which are one of pressure maintaining means for maintaining the anode chamber 3 and the cathode chamber 4 at atmospheric pressure, are generated from the anode chamber 3. A fluorine gas generating port 22 and a hydrogen gas generating port 23 generated from the cathode chamber 4 are provided. These generating ports 22 and 23 are provided with bent tubes formed of a material having corrosion resistance to fluorine gas such as Hastelloy, and droplets from the anode chamber 3 and the cathode chamber 4 enter the gas line. That is restrained. Further, the upper lid 17 has the HF introduction port 25 from the HF supply line 24 for supplying HF when the liquid level height of the electrolytic bath 2 is lowered, and the liquid level heights of the anode chamber 3 and the cathode chamber 4 respectively. A first liquid level detecting means 5 and a second liquid level detecting means 6 for detecting, and pressure gauges 7 and 8 are provided.
[0018]
Moreover, the electrolytic cell 1 is provided with a temperature adjusting means for heating the inside of the electrolytic cell 1. The temperature adjusting means includes a heater 13 provided in close contact with the periphery of the main body of the electrolytic cell 1, a temperature control means 12 connected to the heater 13 and capable of general PID control, and the anode chamber 3 or the cathode chamber. 4, and a thermometer 11 such as a thermocouple provided in any one of them, and controls the temperature in the electrolytic cell 1. A heat insulating material can be provided around the heater 13. The heater 13 can be exemplified by a ribbon type, nichrome wire, hot water or the like, and the form thereof is not particularly limited, but is preferably a shape that covers the entire circumference of the electrolytic cell 1.
[0019]
The first liquid level detection means 5 and the second liquid level detection means 6 include five liquid level sensors S1 to S5 as shown in FIG. With these five liquid level sensors S1 to S5, the liquid level height of the electrolytic bath 2 can be detected stepwise.
[0020]
The pressure maintaining means for maintaining the pressure in the anode chamber 3 and the cathode chamber 4 at atmospheric pressure is measured by the pressure gauges 7 and 8 for measuring the pressure in the anode chamber 3 and the cathode chamber 4 with the gas from the pressurizing cylinder. The automatic valves 9 and 10 that open and close in conjunction with the results, and the first and second liquid level detection means 5 and the second liquid level detection means 6 open and close according to the detection result of the liquid level of the electrolytic bath 2. Automatic valves 31 to 34 for supplying or exhausting gas to the anode chamber 3 and the cathode chamber 4 respectively, manual valves 35 to 38 for opening and closing the gas lines 18 and 19 of the pressure maintaining means, and the inside of the gas line It consists of flow meters 39-41 that can set the gas flow rate to pass through in advance. The automatic valves 31 to 34 are preferably air actuator type. Thereby, heat generation is small during operation, and the influence on the gas line can be reduced. By this pressure maintaining means, the pressure in the anode chamber 3 and the cathode chamber 4 is maintained at atmospheric pressure. Thereby, the pressure in the electrolytic cell 1 is maintained at atmospheric pressure, and the liquid level during electrolysis can be maintained in a stable state. For this reason, there is little fluctuation | variation of electrolysis conditions and stable electrolysis can be performed. In addition, fluorine gas and hydrogen gas generated by electrolysis are discharged from the respective generation ports 22 and 23 so as to be pushed out of the electrolytic cell 1. Thus, the pressure maintaining means discharges the gas generated by electrolysis from the electrolytic cell 1 by maintaining the pressure in the anode chamber 3 and the cathode chamber 4 at atmospheric pressure, and supplies the gas into the electrolytic cell 1. Intrusion of outside air is also prevented.
[0021]
Further, the gas for supplying the gas into the electrolytic cell 1 connected to the pressure maintaining means is not particularly limited as long as it is an inert gas. For example, when one or more kinds of rare gases such as Ar gas, Ne gas, Kr gas, and Xe gas are used, a mixed gas of fluorine gas and these rare gases can be easily obtained at an arbitrary mixing ratio. Thus, for example, it can be used as an excimer laser oscillation source for patterning integrated circuits in the semiconductor manufacturing field, and by disposing the fluorine gas generator according to the present invention on a manufacturing line in the semiconductor manufacturing field, The required amount of fluorine gas can be supplied on-site when necessary.
[0022]
The HF adsorption tower 14 that adsorbs the HF gas in the hydrogen gas discharged from the cathode chamber 4 is provided with a first adsorption tower 14a and a second adsorption tower 14b in parallel. These first adsorption tower 14a and second adsorption tower 14b can be used simultaneously, or either one can be used. The adsorption tower 14 is preferably made of a material having corrosion resistance to fluorine gas and HF, and is made of, for example, stainless steel, monel, Ni, fluorine-based resin, etc., and contains sodium fluoride and soda inside. Lime is filled and HF in hydrogen gas is removed by adsorbing HF passing therethrough.
[0023]
The HF adsorption tower 14 is disposed on the downstream side of the automatic valve 10 which is one of the pressure maintaining means. A vacuum generator 26 is provided between the automatic valve 10 and the HF adsorption tower 14. The vacuum generator 26 reduces the pressure in the gas line 28 by the ejector effect of the gas passing through the gas line 27, and can reduce the gas line 28 without using oil. Intrusion into the oil gas line and the electrolytic cell 1 can be prevented.
[0024]
The HF absorption tower 15 for removing HF in the fluorine gas discharged from the anode chamber 3 is provided with first absorption towers 15a and 15b in parallel as in the HF adsorption tower 14 described above. Then, the inside is filled with NaF, and HF contained in the released fluorine gas is removed. Similarly to the HF adsorption tower 14, the HF absorption tower 15 is preferably formed of a material having corrosion resistance to fluorine gas and HF. Examples thereof include stainless steel, monel, and Ni.
[0025]
On the downstream side of the HF absorption tower 15, an automatic valve 9 which is one of the pressure maintaining means is provided. The gas generated from the anode chamber 3 becomes a severe environment in which HF gas and electrolytic bath droplets are generated simultaneously with the fluorine gas. In particular, in an environment where fluorine and HF are mixed, a strong oxidizing atmosphere is obtained. For this reason, by providing the automatic valve 9 on the downstream side of the HF absorption tower 15, only the fluorine gas from which HF has been removed can be brought into a state of being opened and closed without being affected by the HF gas. . The HF adsorption tower 14 and the HF absorption tower 15 are provided with pressure gauges 30 and 29 so that clogging inside can be detected.
[0026]
In addition, it is preferable that the fluorine gas generator containing these electrolytic cells 1 is provided in the cabinet which consists of one housing | casing which is not shown in figure. This is because it becomes easy to use on demand and on site. The cabinet is preferably formed of a material that does not react with fluorine gas. For example, a metal such as stainless steel or a resin such as vinyl chloride can be used.
[0027]
Although not shown, it is preferable that storage means such as a buffer tank is provided on the downstream side from which high-purity fluorine gas is discharged. As a result, a necessary amount of fluorine gas can be provided when necessary, and an on-line fluorine gas generator that can be installed in a production line of a semiconductor production facility is obtained.
[0028]
Next, the operation of the fluorine gas generator according to this embodiment will be described.
[0029]
Usually, in a state where electrolysis is normally performed, the inside of the electrolytic cell 1 is maintained at atmospheric pressure, and the height of the electrolytic bath 2 in the anode chamber 3 and the cathode chamber 4 is the same liquid level. However, during electrolysis, for example, the fluorine gas line (gas line after the fluorine gas generation port 22) is blocked due to accumulation of droplets or the like in the electrolytic bath 2, or the hydrogen gas line (gas line after the hydrogen generation port 23) is blocked. Etc., the pressure in the electrolytic cell 1 fluctuates. At this time, the pressure is measured by the pressure gauges 7 and 8 provided in the anode chamber 3 and the cathode chamber 4, and the automatic valves 9 and 10 linked to the pressure gauges 7 and 8 are opened and closed according to the fluctuation of the pressure, The pressure in the electrolytic cell 1 is adjusted to be maintained at atmospheric pressure.
[0030]
Thus, when the pressure in the electrolytic cell 1 is maintained at atmospheric pressure by opening and closing the automatic valves 9 and 10, the height of the electrolytic bath 2 in the anode chamber 3 and the cathode chamber 4 in the electrolytic cell 1 is The liquid level is the same. However, during electrolysis, for example, droplets of the electrolytic bath 2 accumulate further, and the pressure in the electrolytic cell 1 cannot be maintained at atmospheric pressure by opening and closing the automatic valves 9 and 10. For example, a fluorine gas line (fluorine) The liquid surface height of the electrolytic bath 2 in the anode chamber 3 is increased by increasing the pressure in the anode chamber 3 due to blockage of the gas line after the gas generating port 22 or the like, or decreasing the pressure in the cathode chamber 4. May be lower than the liquid level of the electrolytic bath 2 in the cathode chamber 4. In this case, an abnormality in the liquid level is detected by the first liquid level detecting means 5 and the second liquid level detecting means 6 provided in the anode chamber 3 and the cathode chamber 4.
[0031]
Usually, the liquid level of the electrolytic bath 2 when the pressure in the electrolytic cell 1 is kept at atmospheric pressure by opening and closing the automatic valves 9 and 10 and electrolysis is performed normally is the first liquid level detecting means 5 and Of the five liquid level sensors S1 to S5 of the second liquid level detection means 6, the liquid level sensors are located between the liquid level sensors S2 and S4. However, as described above, when the liquid surface height of the electrolytic bath 2 in the cathode chamber 4 is higher than the liquid surface height of the electrolytic bath in the anode chamber 3, that is, the liquid surface height of the cathode chamber 4 is second. When it becomes higher than the liquid level sensor S2 of the liquid level detecting means, the automatic valve 31 and the automatic valve 34 are closed. Thus, when the liquid level of the electrolytic bath 2 in the cathode chamber 4 returns to normal, the automatic valve 31 and the automatic valve 34 are opened, and the electrolysis is continued. On the other hand, even when the automatic valve 31 and the automatic valve 34 are closed, when the liquid level of the electrolytic bath 2 in the cathode chamber 4 increases and becomes higher than the liquid level sensor S1, the automatic valve 33 and The automatic valve 32 is also closed and the electrolysis is interrupted.
[0032]
When the electrolysis is interrupted, the automatic valve 32 is opened for a short time, and the fluorine gas in the anode chamber 3 is released from the fluorine gas generating port 23 provided in the upper lid 17 of the electrolytic cell 1. At the same time, the automatic valve 33 is also opened for a short time, and the purge gas is introduced into the cathode chamber 4. As a result, when the liquid level height of the anode chamber 3 and the cathode chamber 4 of the electrolytic bath 2 returns to the same level, the electrolysis is resumed.
[0033]
As described above, the fluorine gas generator according to this embodiment adjusts the pressure in the electrolytic cell 1 by the pressure gauges 7 and 8 that measure the pressure in the electrolytic cell 1 and the automatic valves 9 and 10 that are linked to these. Then, the liquid surface height of the electrolytic bath 2 is controlled while maintaining the inside of the electrolytic cell 1 at atmospheric pressure. Further, when the liquid level of the electrolytic bath 2 in the electrolytic cell 1 cannot be maintained at the same level by controlling the liquid level by opening and closing these automatic valves 9 and 10, they are provided in the anode chamber 3 and the cathode chamber 4. The inside of the electrolytic cell 1 is maintained at atmospheric pressure by the first liquid level detection means 5 and the second liquid level detection means 6 and automatic valves 31 to 34 that open and close in conjunction with these. Thus, the inside of the electrolytic cell 1 can be maintained at atmospheric pressure by the two-stage control method, and the liquid level of the electrolytic bath 2 can be maintained at a stable height. As a result, it is not necessary to change the electrolysis conditions during electrolysis, and stable generation of fluorine gas can be performed.
[0034]
The fluorine gas generator according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be as follows, for example.
[0035]
For example, the electrolytic bath is electrolyzed using the electrolytic cell body as a cathode, and at this time, the liquid level detecting means for detecting the liquid level of the electrolytic bath controls the liquid level of the electrolytic bath using only one. It can also be done. Further, the position and number of automatic valves are not particularly limited to the embodiment of the present invention.
[0036]
【The invention's effect】
The present invention is configured as described above, and the inside of the electrolytic cell is maintained at atmospheric pressure, and the liquid level of the electrolytic bath is detected and controlled by two systems of a pressure gauge and a liquid level detecting means. For this reason, it becomes possible to always maintain the liquid level height of the electrolytic bath at a constant level, to stabilize the electrolysis conditions, and to stably generate and supply fluorine gas. In addition, since a means for mixing other gases such as rare gas into fluorine gas is provided, a mixed gas of rare gas and fluorine gas having a desired mixing ratio can be obtained, and semiconductor manufacturing such as a source for excimer laser oscillation It can be used in the field.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a fluorine gas generator of the present invention.
FIG. 2 is a schematic schematic view of an example of a liquid level detection means used in the fluorine gas generator according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic view of a conventionally used fluorine gas generator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrolysis tank 2 Electrolytic bath 3 Anode chamber 4 Cathode chamber 5 1st liquid level detection means 6 2nd liquid level detection means 7, 8 Pressure gauge 9, 10 Automatic valve 11 Thermometer 12 Temperature control means 13 Heater 14 HF adsorption tower 15 HF absorption tower 16 Bulkhead 17 Upper lid 18, 19 Gas line 20, 21 Purge gas inlet / outlet 22, 23 Gas generation port 24 HF supply line 25 HF inlet 26 Vacuum generator 27, 28 Gas line 29, 30 Pressure gauges 31-34 Automatic valve 35 -38 Manual valve 39-41 Flow meter 42 Compressor unit S1-S5 Liquid level sensor

Claims (5)

フッ化水素を含む混合溶融塩からなる電解浴を電気分解して高純度のフッ素ガスを生成するためのフッ素ガス発生装置であって、
隔壁によって陽極が設けられた陽極室と陰極が設けられた陰極室とに分離された電解槽と、
前記陽極室と前記陰極室内とを大気圧に維持する圧力維持手段と、
前記陽極室と前記陰極室のそれぞれの前記電解浴の液面レベルを5以上の段階で検知できる液面検知手段とを備え、
前記液面検知手段が、平均液面レベルと最上位の異常な液面レベルとの間、及び、平均液面レベルと最下位の異常な液面レベルとの間において、異常となる前の所定の液面レベルを検知できるものであり、
前記圧力維持手段が、前記陽極室と前記陰極室とにそれぞれ設けられた圧力計と連動して開閉し、前記陽極室と前記陰極室とから生成されたガスを排気又は遮断できる圧力計用自動弁と、前記陰極室内のガスを排出するために前記陰極室に接続され、前記液面検知手段に連動して開閉する第1の連動自動弁を有する経路と、前記陽極室内のガスを排出するために前記陽極室に接続され、前記液面検知手段に連動して開閉する第2の連動自動弁を有する経路と、パージガスを供給するために前記陰極室に接続され、前記液面検知手段に連動して開閉する第3の連動自動弁を有する経路と、パージガスを供給するために前記陽極室に接続され、前記液面検知手段に連動して開閉する第4の連動自動弁を有する経路とを有しており、
前記陰極室における前記液面検知手段が、平均液面レベルと最上位の異常な液面レベルとの間において異常となる前の所定の液面レベルを検知した際には、前記第1の連動自動弁が前記陰極室から排出されるガスを遮断するために閉鎖されるとともに、前記第4の連動自動弁が前記陽極室に供給されていたパージガスを遮断するために閉鎖され、
前記陰極室における前記液面検知手段が、最上位の異常な液面レベルを検知した際には、前記第2の連動自動弁が前記陽極室で生成されたガスの排出を遮断するために閉鎖されるとともに、第3の連動自動弁が前記陰極室に供給されていたパージガスを遮断するために閉鎖されるフッ素ガス発生装置。
A fluorine gas generator for electrolyzing an electrolytic bath made of a mixed molten salt containing hydrogen fluoride to produce high purity fluorine gas,
An electrolytic cell separated into an anode chamber provided with an anode by a partition wall and a cathode chamber provided with a cathode;
Pressure maintaining means for maintaining the anode chamber and the cathode chamber at atmospheric pressure;
A liquid level detecting means capable of detecting the liquid level of the electrolytic bath in each of the anode chamber and the cathode chamber in five or more stages,
Predetermined before the liquid level detecting means becomes abnormal between the average liquid level and the highest abnormal liquid level and between the average liquid level and the lowest abnormal liquid level. It can detect the liquid level of
Said pressure maintenance means, and open and close in conjunction with the anode chamber and a pressure gauge wherein the respectively provided in the cathode chamber, an automatic pressure gauge which can be evacuated or shut off gas generated from said cathode compartment and said anode compartment A valve, a path connected to the cathode chamber for discharging the gas in the cathode chamber, and having a first interlocking automatic valve that opens and closes in conjunction with the liquid level detection means; and discharges the gas in the anode chamber For connecting to the anode chamber and having a second interlocking automatic valve that opens and closes in conjunction with the liquid level detection means, and to the cathode chamber for supplying purge gas, A path having a third interlocking automatic valve that opens and closes in conjunction, and a path having a fourth interlocking automatic valve that is connected to the anode chamber for supplying purge gas and opens and closes in conjunction with the liquid level detection means Have
When the liquid level detection means in the cathode chamber detects a predetermined liquid level before an abnormality occurs between the average liquid level and the highest abnormal liquid level, the first interlocking is performed. An automatic valve is closed to shut off the gas exhausted from the cathode chamber, and the fourth interlocking automatic valve is closed to shut off the purge gas supplied to the anode chamber;
When the liquid level detecting means in the cathode chamber detects the uppermost abnormal liquid level, the second interlocking automatic valve is closed to shut off the gas generated in the anode chamber. And a fluorine gas generator in which the third interlocking automatic valve is closed to shut off the purge gas supplied to the cathode chamber .
電解槽内の圧力を大気圧に維持する圧力維持手段の一つである圧力計と連動して開閉する前記自動弁は、前記電解槽内の圧力が大気圧よりも高くなると開き、前記電解槽内のガスを排出する請求項1に記載のフッ素ガス発生装置。  The automatic valve that opens and closes in conjunction with a pressure gauge that is one of pressure maintaining means for maintaining the pressure in the electrolytic cell at atmospheric pressure opens when the pressure in the electrolytic cell becomes higher than atmospheric pressure, and the electrolytic cell The fluorine gas generator according to claim 1, wherein the gas inside is discharged. 前記圧力計と連動して開閉する前記自動弁の後ろに、コンプレッサー、バキュームジェネレータのうち少なくともいずれか一つ以上が設けられ、前記圧力計と連動して開閉する前記自動弁の下流のガス排出ラインを減圧状態に維持している請求項1又は2に記載のフッ素ガス発生装置。  At least one of a compressor and a vacuum generator is provided behind the automatic valve that opens and closes in conjunction with the pressure gauge, and a gas discharge line downstream of the automatic valve that opens and closes in conjunction with the pressure gauge The fluorine gas generator according to claim 1 or 2, wherein the pressure is maintained in a reduced pressure state. 前記液面検知手段が、前記電解浴の各液面レベルを検知できる5個以上の液面センサによって構成されている請求項1に記載のフッ素ガス発生装置。  The fluorine gas generator according to claim 1, wherein the liquid level detection means is constituted by five or more liquid level sensors capable of detecting each liquid level of the electrolytic bath. 前記液面検知手段を有するとともに、電解槽内の圧力を検知できる圧力計を具備した請求項1乃至4のいずれか1項に記載のフッ素ガス発生装置。  The fluorine gas generator according to any one of claims 1 to 4, further comprising a pressure gauge that has the liquid level detection means and can detect the pressure in the electrolytic cell.
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JP3905433B2 (en) * 2002-07-11 2007-04-18 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・ア・ディレクトワール・エ・コンセイユ・ドゥ・スールベイランス・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード Fluorine gas generator
JP4494158B2 (en) * 2004-10-13 2010-06-30 東洋炭素株式会社 Gas generator and method for adjusting piping temperature of gas generator
CN101248216B (en) 2005-08-25 2010-06-16 东洋炭素株式会社 Fluorogas generator
TW200738911A (en) * 2006-01-20 2007-10-16 Toyo Tanso Co Electrolytic apparatus for producing fluorine or nitrogen trifluoride
JP2010189675A (en) * 2009-02-16 2010-09-02 Toyo Tanso Kk Gas generator and gas generating method
JP5881271B2 (en) * 2009-03-13 2016-03-09 東洋炭素株式会社 Gas generator
JP5431223B2 (en) 2010-03-29 2014-03-05 東洋炭素株式会社 Gas generator
JP5567375B2 (en) * 2010-04-14 2014-08-06 東洋炭素株式会社 Gas generating apparatus and gas generating method
EP3872235A4 (en) * 2018-10-24 2021-12-29 Showa Denko K.K. Fluorine gas production device
CN111850597B (en) * 2020-06-15 2022-08-05 中船(邯郸)派瑞特种气体股份有限公司 Electrochemical fluorination external circulation electrolysis system
CN112342560B (en) * 2020-09-30 2022-11-25 中船(邯郸)派瑞特种气体股份有限公司 Novel fluorine-making electrolytic cell liquid level control device and control method
CN115747833B (en) * 2022-11-01 2023-09-22 福建德尔科技股份有限公司 High-integration-level high-purity fluorine gas supply system

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