JP2013540895A - フッ素生成用プラント - Google Patents

Abstract

本発明は、Ｆ_２がＫＦ／ＨＦ組成物の電気分解により製造されるフッ素ガス製造プラントに関する。このプラントは：ＦＩＦ保管、電解セル、製造されたＦ_２粗ガスの保管および精製、単一の緩衝剤タンクまたは複数の保管ユニットを含むフッ素ガスの輸送、精製された廃ガスをもたらすスクラバー、冷却水循環路の提供、分析、電気整流器、変圧器および非常用電源を有する変電所、ならびに、実験室および要員用休憩室を有する制御室を含むユーティリティのためのスキッドモジュールを備えている。スキッドの利点は、製作所において個別に製造され、テストされ、施設に輸送され、および、そこで組み立てられ得ることである。大きな利点は安全面であり、高純度Ｆ_２の毎日２４時間のＦ_２の確実な生成である。

Description

２０１０年９月１５日に出願の米国仮特許出願第６１／３８３２０４号明細書および２０１０年９月１６日に出願の米国仮特許出願第６１／３８３５３３号明細書（これらの特許出願の内容は、すべての目的について本明細書において参照により援用される）に基づく優先権の利益を主張する本発明は、組み立てスキッド形のフッ素生成用プラント、および、そこで利用されるプロセスに関する。

半導体、光起電力電池、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）液晶ディスプレイおよび微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の製造中においては、材料の堆積ステップおよび個々の部品のエッチングステップが好適なチャンバ中で連続的に実施されることが多く；これらのプロセスでは、プラズマが使用されることが多い。堆積ステップにおいて、堆積物は、部品の上だけではなく、チャンバの壁部および他の内部にも形成されることが多い。元素フッ素が、不要な堆積物を除去するためのエッチングおよびチャンバのクリーニングの両方についてきわめて効果的な薬剤であることが観察された。この種のプロセスは、例えば、（特許文献１）（フッ素および一定の混合物のエッチング剤およびチャンバクリーニング剤としての使用が記載されている）、（特許文献２）（ＭＥＭＳの製造が記載されている）、（特許文献３）（太陽電池の製造が記載されている）、および、ＴＦＴの製造に関する未公開の（特許文献４）に記載されている。

米国特許出願には、製造施設内におけるフッ素の生成および分配が記載されている。フッ素をオンサイトで提供することにより、生成される施設から使用場所へのフッ素の輸送に関連するリスクが軽減される。

国際公開第２００７／１１６０３３号パンフレット 国際公開第２００９／０８０６１５号パンフレット 国際公開第２００９／０９２４５３号パンフレット 欧州特許出願第０９１７４０３４．０号明細書

例えば、漏出した場合もしくは器具が破損した場合の大量の純粋なフッ素（Ｆ_２）およびＨＦの分解などの、オンサイト仕様で用いられる装置に関連して解決されるべき問題が未だある。

本発明は、特に半導体、光起電力電池、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイおよび微小電気機械システムの製造においてエッチング剤およびチャンバクリーニング剤として用いられるフッ素のオンサイトでの生成に好適である向上したプラントをもたらす。

本発明のプラントは、フッ素ガスを反応体として用いてその中で化学反応を行うツールにフッ素ガスを供給し、この装置は、
−スキッド１と表される、ＨＦ用の少なくとも１つの保管タンクを備えるスキッド載置モジュール、
−スキッド２と表される、Ｆ_２を生成する少なくとも１つの電解セルを備えるスキッド載置モジュール、
−スキッド３と表される、Ｆ_２を精製するための精製手段を備えるスキッド載置モジュール、
−スキッド４と表される、フッ素ガスを使用場所に吐出する手段を備えるスキッド載置モジュール、
−スキッド５と表される、冷却水循環路を備えるスキッド載置モジュール、
−スキッド６と表される、廃ガスを処理するための手段を備えるスキッド載置モジュール、
−スキッド７と表される、Ｆ_２を分析するための手段を備えるスキッド載置モジュール、および
−スキッド８と表される、電解セルを操作するための手段を備えるスキッド載置モジュール
からなる群から選択される少なくとも１つのスキッド載置モジュールを含むスキッド載置モジュールを備えている。

有用なスキッド構成を伴う本発明に基づくプラントの実施形態を示す。

本発明の好ましいプラントは、フッ素ガスを反応体としてその中で化学を行うツールにフッ素ガスを供給し、この装置は、
−スキッド１と表される、ＨＦ用の少なくとも１つの保管タンクを備えるスキッド載置モジュール、
−スキッド２と表される、Ｆ_２を生成する少なくとも１つの電解セルを備えるスキッド載置モジュール、
−スキッド３と表される、Ｆ_２を精製するための精製手段を備えるスキッド載置モジュール、
−スキッド４と表される、フッ素ガスを使用場所に吐出する手段を備えるスキッド載置モジュール、
−スキッド５と表される、冷却水循環路を備えるスキッド載置モジュール、
−スキッド６と表される、廃ガスを処理するための手段を備えるスキッド載置モジュール、
−スキッド７と表される、Ｆ_２を分析するための手段を備えるスキッド載置モジュール、および
−スキッド８と表される、電解セルを操作するための手段を備えるスキッド載置モジュール
を含むスキッド載置モジュールを備える。

プラントはまた、スキッドモジュール１〜８に近接して位置されていても、これらから離れていてもよいスキッドモジュール、すなわち、
−主に中電圧を低電圧に変圧する変電器であるスキッドモジュール９、および／または
−ユーティリティを収容するスキッドモジュール１０（制御室、実験室、休憩室）
を備えていることが好ましい。

さらに、装置は、例えば、液体窒素および窒素ガスを供給する手段などの不活性ガスを供給する手段、圧縮空気および水を供給する手段、ならびに、付随施設および補助施設を備えていてもよい。少なくとも、スキッド１、２、３、４および７、好ましくはすべてのスキッドは、安全上の理由のために筐体を備えている。

本発明の文脈において、「フッ素ガス」という用語は、特に分子フッ素（Ｆ_２）、および、特に不活性ガスとのその混合物を示す。不活性ガスは、例えばアルゴン、窒素、酸素およびＮ_２Ｏから選択されることが好ましい。好ましいフッ素ガスは、Ｆ_２から構成されるか、Ｆ_２から実質的に構成される。

図１に示されている好ましいプラントが以下に詳細に記載されている。

図１は、本発明に基づくプラントＰを示す。サイズは３９ｍ×２３ｍである。図１中の符号１は、ＨＦの保管および蒸発を行うスキッド１を示す。符号２は、電解セルを備えている点線によって示されているスキッドを示し、これは、モジュール５および７の下方のプラントの下方階に位置されている。図の符号３は、生成されたＦ_２を精製する精製手段を備えているスキッド３を指す。図１の符号４は、フッ素ガスの保管手段を備えているスキッド４を示す。スキッド４はまた、一実施形態によれば、使用または最終的な保管用の精製されたＦ_２の最終分析用の単一セルＦＴ−ＩＲを備えていてもよい。図１の符号５は、冷却水手段を収容するスキッド５を示す。これはスキッド２の上方に位置されている。図１中の符号６Ａは非常時対応用スクラバーＥＲＳを備えているスキッド６Ａを指し、および、符号６Ｂは、Ｆ_２スクラバーおよびＨ_２スクラバーを有するスキッド６Ｂを示す。図１中の符号７は、Ｆ_２を分析するための任意選択の手段を備えているスキッド７を示す（これは、例えば、ＦＴ−ＩＲおよび／またはＵＶ分光計を含み得る）。図１中の符号８は、スキッド８中の整流器キャビネットを指す。符号９Ａおよび９Ｂは、中電圧電気サブスキッド９Ａおよび低電圧電気サブスキッド９Ｂを指す。符号１０Ａは実験室および制御室を備えているスキッド１０Ａを示し、符号１０Ｂは休憩室および更衣室のような補助施設を有するスキッド１０Ｂを指す。符号１１ａおよび１１ｂは、特にスキッド５および７などの上階にあるスキッドに移動して行くためのエスカレータおよびプラットホームを示す。符号１２は、作業中のフォークリフトを示す。符号１３は、ＫＯＨ溶液および他の必要とされる薬品の保管場所を示し、ならびに、符号１４は非常時のシャワーを指す。必要に応じて、プラントは、図１中の黒線によって示されているとおり柵で囲まれ得る。柵で囲まれているプラントは、Ｆ_２生成プラントの運転に関わらないと見込まれる作業員の進入を防ぎ、それ故、このような作業員のリスクが低減されるため、利点を有する。この場合、フッ素ガスプラントは、フッ素ガスを消費する半導体製造プラントのオンサイトに建設されて、柵を越えてフッ素ガスが輸送されてもよい。

複数のスキッドに組み立てられた構成部を備えているこのようなプラントは、多くの利点を有する。例えば、スキッドは工場で予め組み立てられてテストされ得る。それ故、これらは、一種の「既製」製品であり、オンサイトでの設置のみが必要とされる。これにより時間が節約される。維持管理、修理、または、性能が向上した同一機能の構成部あるいは出力がより小さいもしくは大きい構成部を備えているスキッドとの交換のために、特定のスキッドを取り外すことがかなり容易でもある。安全性もまた向上されている。すなわち、例えば、上記において説明されているとおり、スキッド２は少なくとも１個の電解セルを備えている。既にすべての電解セルに電解質が充填されており、次いで、サイトに輸送されてスキッド２に組み立てられることが好ましい。それ故、充填は、個々に安全性が考慮されて実施することができ、このような安全性に対する対策が採用されていないことのあるローカルサイトで実施されてはならない。プラントの能力はモジュールを追加することにより拡張することが可能である。スキッドは海上コンテナサイズを有し、それ故、モジュールを容易に輸送することができることが好ましい。大きな利点は、高純度Ｆ_２を毎日２４時間確実に生成することである。

ここで、スキッドを詳細に説明する。

セルは区画化されていると共に、例えば地震に対する保護として、移動を防止する構造に接続されていることが一般に好ましい。プラントは、地震を検知して制御室にシグナルを送る手段を備えていることも好ましく、この制御室はプラントを自動的に停止させるか、または、作業員に手動でプラントを停止させるものである。好ましくは、プラントは、プラントの振動加速度を検知可能であり、例えば０．５Ｇの一定のレベルに達した場合に、アラームおよび／またはプラントの自動停止を生起させる個々のシグナルを送る、例えば強震計（加速度計）などの少なくとも１個の地震計を備えている。

セルを接続しているパイプおよびセルに接続されているパイプのすべては、例えばフランジ間のスペーサ手段によって電気的に絶縁されていなければならない。床もまた電気的に絶縁されていなければならない。

すべてのプロセススキッド（スキッド１〜８）が閉鎖空間中に含まれていることが好ましい。

スキッド１：ＨＦ保管用のスキッドモジュール（スキッド１）は、ＨＦを保管すると共にＨＦを電解セルに吐出する働きをする少なくとも１個のＨＦ（フッ化水素）保管タンクを備えている。ＨＦ用の保管タンクは、一般に、任意選択で、車輪を設けることが可能であるか、または、例えばフォークリフトによる搬送が可能である中空体である。好ましくは、スキッドは、複数の保管タンク、より好ましくは、２、３、４、５または６個の保管タンクを備えている。ＨＦは、液体形態でタンク中に保管されていることが好ましい。スキッド１は、加圧Ｎ_２を含むタンクに接続可能である。液体ＨＦは、Ｎ_２で加圧されると共にエバポレータに送出されて蒸発される。得られる、ＨＦを含有する気相が１個または複数の電解セルに送出される。必要に応じて、エバポレータを電解セルの各々に設置することが可能である。

エバポレータは、ＨＦ蒸気を発生させるために、加熱器、例えば電気加熱器、または、熱い冷却水の熱を用いる熱交換器を備えていることが好ましい。より好ましくは、ＨＦ保管コンテナは、閉塞隔離空間を有する二重隔離弁によりＨＦ供給ラインから隔離可能である。この場合、スキッド１は、１つまたは複数の閉塞隔離空間に接続されている少なくとも１つの中間通気弁をさらに備えていることが好適である。中間通気弁は、一般に、任意選択で存在するフッ化水素を閉塞隔離空間から除去するよう作動される。除去は、例えば、減圧により実施され得る。他の態様において、除去は、例えば、不活性ガス、および／または、例えば乾燥空気もしくは好ましくは窒素などの加圧されたパージガスで閉塞隔離空間をフラッシュすることにより実施され得る。

一態様において、除去は連続的に実施される。

除去は、断続的に、特にＨＦ保管コンテナが供給ラインに接続および／または切断される際に実施されることが好ましい。閉塞隔離空間から回収されたガスは、例えばスキッド６におけるスクラバーなどのＨＦ分解ユニットに好適にはベントされる。

本発明に基づくプラントおいて、例えば、適切な場合には、ガスを充填および／または排出するための中空体、バルブおよびラインなどのガスに接触されることとなるその構成部は、分子フッ素に耐性の材料で形成されているか、または、被覆されていることが好適である。このような材料の例としては、モネル金属、ステンレス鋼、銅、および、好ましくはニッケルが挙げられる。

スキッド１の好ましい態様において、フッ化水素保管コンテナは、閉鎖空間からのフッ化水素保管コンテナの出し入れを可能とする少なくとも１つの閉鎖可能なゲートを有する閉鎖空間中に入れられている。この態様の一実施形態において、閉鎖空間は、フッ化水素保管コンテナおよびフッ化水素供給ラインへの接続部を備えている。他の実施形態において、閉鎖空間は、液体ＨＦを蒸発させるエバポレータを追加的に備えている。この好ましい態様およびその実施形態において、閉鎖空間は、閉鎖空間と以下に記載のスクラバーとの結合を開始させることが可能であるＨＦセンサを備えていることが好適である。

スキッド１は、一般には、少なくとも液体ラインおよびガスラインを有している。この場合、液体ラインは、適切な場合には、例えばフランジ接続手段によってフッ化水素供給ラインに接続され得る。ガスラインは、追加的に、フッ化水素保管コンテナの加圧を可能とする不活性ガス（例えば乾燥空気、窒素等）供給ラインに接続され得る。

スキッド１において、各フッ化水素保管コンテナは、一般に、１０〜５０００リットル、度々５００リットル〜４０００リットル、好ましくは５００〜３０００リットルの容量を有している。フッ化水素保管コンテナの特定の例は、ＲＩＤ／ＡＤＲ−ＩＭＤＧ−により認可されているＵＮ Ｔ２２または、好ましくはＵＮ Ｔ２０タイプのタンクである。このようなタンクは市販されている。

スキッド１における各ＨＦ保管コンテナは、マニホルドを介してフッ化水素供給ラインに好適に接続され得る。

スキッド１における各ＨＦ保管コンテナは、フッ化水素供給ラインから個別に隔離可能であることが好ましい。

スキッド１におけるＨＦ保管コンテナは、一般に、好ましくは遠隔制御されるバルブである遠隔制御されるデバイスによりフッ化水素供給ラインから隔離され得る。より好ましくは、各保管コンテナは、コンテナをフッ化水素供給ラインから隔離させる好ましくは遠隔制御されるバルブである遠隔制御されるデバイスを備えている。

遠隔制御されるバルブが存在している場合、好適な手動バルブが追加的に設けられている。遠隔制御されるバルブにより、例えば、遠隔制御室からのＨＦ−保管−コンテナの運転が可能である。

好ましい実施形態において、ＨＦ保管コンテナは自動ＨＦレベルセンサを備えている。特にＨＦ保管コンテナは計量はかり上に設置され得る。このような場合には、プロセス制御システム、特に自動プロセス制御システムは、第１の空のＨＦコンテナの遠隔制御されるバルブを閉じて他の第２のＨＦ−含有フッ化水素保管コンテナの遠隔制御されるバルブを開くよう操作可能であることが好ましい。この実施形態は、手動によるＨＦバルブの扱いを回避すると共に、確実にＨＦを連続して供給するために特に効果的である。

好ましい態様において、バルブは、例えば、ＨＦ供給ラインに接続されたプロセス−器具におけるプロセスの中断などの異常な運転状態の場合に、自動的に閉じられるよう操作可能である。

他の好ましい態様において、バルブはスキッド１においてＨＦが漏出した場合に自動的に閉じられるよう操作可能である。このようなＨＦ漏出は、例えばＨＦ保管−コンテナ内部における任意選択的なフランジ−接続部の漏出によって生じる可能性があり、これらのバルブが遠隔制御により閉じられることが可能である。これにより、特に、この場合にはフッ化水素供給ユニットにアプローチする必要性が回避される。

スキッドはまた、ＨＦおよび窒素の供給を遮断するためのバルブを備えている。好ましくは、スキッド１は、３〜１０つのＨＦコンテナを備えており；特に好ましくは、４、５、６、７または８つのコンテナを備えている。４つのＨＦコンテナが、１５０トンＦ_２／年の生産能力に好適である。個別にバルブを介して閉鎖され得る場合には、特により小型サイズのタンクによりプラントの安全性が向上される。タンクは、耐ＨＦ性の材料で形成されているか、少なくとも内張りされていなければならない。壁は十分な厚さを有しているべきであり；好ましくは、１０ｍｍ ＩＭＤＧ ｃｏｄｅ（国際海上危険物規則（ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｍａｒｉｔｉｍｅ ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｇｏｏｄｓ ｃｏｄｅ））に等しい厚さを有している。

特定の実施形態において、スキッド１は、好ましくは常設的な少なくとも１つのＨＦ非常用コンテナを備えている。このようなＨＦ非常用コンテナは、好ましくはＨＦ供給ラインに接続されている本明細書に記載の空のＨＦ保管コンテナであることが好ましい。ＨＦ非常用コンテナは、一般に、ＨＦ保管コンテナから漏出するＨＦを収容するよう運用可能である。ＨＦ非常用コンテナは、好適には、不活性ガスによる加圧下に、または、減圧下で保持されている。

タンクは、トラックによる輸送が可能であるよう、および／または、フォークリフトによる取り扱いが可能であるよう可搬式であることが好ましい。

スキッド１は通気システムを備えており、周囲の空気が、特にＨＦおよびＦ_２を除去するためのＥＲＳスクラバー（以下に記載のとおり）などのスクラバーに常に通気されていることが好ましい。

スキッド２：１つまたは２つ以上の電解セル（スキッド２）を備えるスキッドをここで詳細に説明する。スキッドは少なくとも１つの電解セルを備えている。好ましくは、少なくとも２つの電解セルを備えている。より好ましくは、少なくとも６つの電解セルを備えている。８つの電解セルを備えているスキッド２がきわめて好適である。スキッドは、必要に応じて、フッ素ガスに対する需要が高まった場合に追加の電解セルを加えることが可能であるよう構成されていることが好ましい。これらのセルは、冷却水を循環させることが可能であるジャケットを備えている必要に応じて、スキッド２は、個別のサブスキッド２Ａ、２Ｂ等の形態で提供され得る。これらのサブスキッドにおいては、一定の数の電解セルが集合されている。個別のサブスキッド２Ａおよび２Ｂ（および、いずれかの他のサブスキッド）は一緒に結合されて１つのセル室を形成している。セル室は、４、６つまたはそれ以上のセル、例えば、８つ以上のセルを備えていることが多いであろう。複数の電解セルを設ける利点は、維持管理または修理のために１つ以上のセルを停止しても、他のセルの出力を上げることによりこれを相殺することが可能であることである。複数のサブスキッドを集合させることにより、通常の道路輸送に許容される最大寸法の範囲内に寸法を維持することが可能であるという利点がある。電解セルは、生成されるＦ_２およびＨ_２用のコレクタに接続される。各セルは１個以上の陽極を備えていてもよいことに注目すべきである。典型的には、セルの各々は２０〜３０個の陽極を備えている。他の実施形態において、電解セルの各々における陽極の数は３０個超であってもよく、各セルは、例えば、６０個を超える陽極、７０個以下、または、さらには８０個以下の陽極を有していてもよい。１本のケーブルが、陽極の各々と整流器とを接続している。各セルの陰極は、１本の銅またはアルミニウム母線を介して整流器に接続されている。１個の整流器は、１個または複数のセルに対して給電することが可能である。１個の陽極に対して１個の整流器を使用することが好ましい。個別の陽極の各々における強度を特定の陽極特徴に応じて細かく調節することが可能であり、特定の陽極における異常な状況（例えば過電圧、短絡、または破損した陽極）を直ぐに検知することが可能であるため、異常陽極を自動的に停止させながらすべての他の陽極およびセルでは継続してＦ_２を生成させることが可能であるという利点がある。従って、スキッド２は、複数の陽極を有する少なくとも４個の電解セルを備えていることが好ましく、ここで、スキッド８における複数の整流器の各々が単一の陽極に割り当てられているか、または、スキッド８における複数の二重整流器の各々が２個の陽極に割り当てられている。

スキッド２は、冷却水をセルのジャケットに供給する冷却水循環路（スキッド５の冷却水循環路によって供給されているか、または、これに接続されている）を備えている。

スキッド２はまた沈降槽を備えており；好ましくは、Ｆ_２用の沈降槽およびＨ_２用の沈降槽がセルの各々に接続されている。沈降槽は、セルにおいて生成されるＦ_２およびＨ_２のガス速度を低減させて、電解質の塵埃が運ばれることを防止する。沈降槽は、バイブレータ、および、分離された電解質の塵埃を溶融させて除去を容易にする加熱器を備えていることが好ましい。

生成されたＦ_２を回収するためのコレクタが、パイプによってスキッド３に接続されており、生成されたＨ_２用のコレクタは、パイプによってスキッド６ＢにおけるＨ_２用スクラバーに接続されている（これは以下において詳細に説明する）。好ましい実施形態において、スキッド２は、事故により放出されたＦ_２および／またはＨ_２を処理するための通気システムも備えている。

スキッド２の周囲の空気が、安全上の理由のためにスクラバー、特にＥＲＳスクラバーに通気されている（スクラバーは以下に説明されている）。

スキッド３：スキッド３は、生成されたＦ_２を精製するための手段を備えている。スキッド３はＦ_２が予冷却される冷却器を備えている。スキッド３はまた、予冷却されたＦ_２がきわめて低温に維持されたＨＦと接触させられるＨＦ洗浄器を備えている。ＨＦ洗浄器は、クーラントが循環する冷却ジャケットを備えている。スキッド３は、緩衝剤タンク、コンプレッサ、例えばダイヤフラム圧縮機、低温で作動するＨＦ凝縮器、および、ＨＦ用の吸収剤としてＮａＦを含有していることが好ましい少なくとも１つのＨＦ吸収カラムをさらに備えている。好ましくは、少なくとも２つの吸収カラムがスキッド３に備えられている。必要に応じて、吸収カラムは、一方の組が吸収モードであり、他方の組が再生用となるよう冗長化されている。吸収カラムは加熱器を備えている。必要に応じて、さらなる組の吸収カラムがスキッド３または吸収剤の再充填サイトに存在していてもよい。ＨＦ凝縮器はパイプを介して電気分解スキッド２に接続されている。好ましくは、少なくとも１組のカラムが、車輪付きのトロリー上に設けられてスキッドから（再）移動可能なままとされている。

ＨＦ凝縮器は、ＨＦが凝縮して液体、さらには固体を形成する温度に冷却され得る。凝縮された液体ＨＦが形成されることが好ましい。トラップを−６０℃〜−８０℃、好ましくは約−７０℃の温度に冷却することがきわめて好適である。冷却媒体としては、所望の低温で用いることが可能である周知の冷却液が好適である。液体Ｎ_２と気体Ｎ_２とを適切な量で混合することにより得たＮ_２ガスを使用することが好ましい。この冷却法はきわめて信頼性が高い。それ故、スキッド３は、冷却媒体を吐出および引き出すためのラインを備えている。

スキッド３の周囲の空気が、安全上の理由のために、スクラバー、特にＥＲＳスクラバー（以下に説明されている）に通気されている。

スキッド４：このスキッドは、フッ素ガスの保管およびフッ素ガスの使用場所への輸送のためのものである。スキッド４は、いずれかの残留する混入した固形分を除去するためのフィルタを備えている。例えば、電解セルにおいて生成されたＦ_２は、通常は、ＫＦおよびＨＦの付加物であるセルからの混入した固体電解質を含んでいる場合がある。フィルタは、耐ＨＦおよびフッ素性の材料で構成されていることが好ましく；ステンレス鋼、銅、モネル金属、および、特にニッケルが特に好適である。半導体グレードＦ_２を提供するためナノメートル範囲の孔径を有するこれらの金属の焼結粒子製のフィルタであって、例えば、５ｎｍ以下の孔径、および、より好ましくは３ｎｍ以下の孔径を有するものがきわめて好適である。

必要に応じて、スキッド４は、１μｍ以下の孔径を有する粗大粒子をＦ_２から除去するためのプレフィルタを備えている。

スキッド４はまた、単一セルＦＴ−ＩＲを備えていてもよい。この単一セルＦＴ−ＩＲにおいて、保管用、または、使用場所への輸送用の精製されたＦ_２が分析され得る。この場合、ＵＶ分光計および／またはマルチセルＦＴ−ＩＲをスキッド７に設ける必要性はない。

スキッド４は、フッ素ガスの保管手段を備えていることが好ましい。これは、例えば、フッ素ガス用の緩衝剤タンクを備えているものでもよい。

緩衝剤タンクに追加して、好ましくはこれの代わりに、スキッド４は、Ｆ_２を保管するための複数の中空体の形態の常設のまたは一時的なフッ素ガス保管ユニットを備えていてもよい。保管ユニットは他のスキッドに接続可能である。

「常設式フッ素ガス保管ユニット」は、特に、フッ素プラントに組み込まれたフッ素ガス保管ユニットを指していると理解される。例えば、フッ素ガス保管ユニットは、可搬式であることが可能であるか、フッ素プラントの運用を通じてスキッド４中に存在している固定ユニットであることが好ましい。好ましくは、常設式フッ素ガス保管ユニットは、プラントに保管されているフッ素ガスの総重量に対して、９０重量％超、より好ましくは９５重量％超、最も好ましくは約１００重量％のフッ素ガスを含有するよう設計される。

スキッド４は、さらに、フッ素ガスをスキッド２から使用場所に運搬することが可能である。スキッド４の考えられ得るコンポーネントとしては、これらに限定されないが、供給ライン、コンプレッサ、ミキサーおよび緩衝剤タンクが挙げられる。

「接続可能」とは、特に、常設式フッ素ガス保管ユニットが、スキッド４のコンポーネントに接続され得るよう装備を有していることを示すと理解される。好ましくは、常設式フッ素ガス保管ユニットは、フッ素ガス供給ラインに接続され得るよう装備を有している。好ましい態様において、フッ素ガス保管ユニットは、スキッド４のコンポーネント、特にフッ素ガス供給ラインにフッ素ガスプラントの運用を通じて接続されている。さらに好ましい態様において、フッ素ガス保管ユニットはスキッド４のコンポーネントに直接接続されている。

スキッド４のコンポーネントに接続されるフッ素ガス保管ユニットを接続するために好適な器具としては、フッ素ガス保管ユニットの中空体の各々にラインを介して接続されていると共に、好ましくは各中空体を個別に隔離可能であるよう各ラインに閉止バルブを有しているマニホルドが挙げられ、前記マニホルドは、スキッド４のコンポーネントにさらに接続されている。

スキッド４は、４〜２５個の中空体、より好ましくは５〜８個の中空体を備えていることが好ましい。中空体は、実質的に同等の形状および寸法のものであることが好ましい。円筒形状の中空体（チューブ）が好ましい。フッ素ガス保管部の中空体の各々が閉止バルブを備えていることが好ましい。

フッ素ガス保管ユニットの中空体は、適切なフレーム手段により好適に一緒に固定され得る。特定のフレーム形状としては、三角、正方形および長方形が挙げられる。

本発明に基づくフッ素ガスプラントにおいて、フッ素ガス保管手段は、一般に、少なくとも２５ｐｓｉｇ（約１．７２ｂａｒｇ）の圧力でフッ素ガスを含有することが可能である。この圧力は、３５ｐｓｉｇ（約２．４ｂａｒｇ）以上、好ましくは４０ｐｓｉｇ（約２．８ｂａｒｇ）以上であることが多い。本発明に基づくプラントにおいて、フッ素ガス保管手段は、一般に、４００ｐｓｉｇ（約２７．６ｂａｒｇ）以下、好ましくは、７５ｐｓｉｇ（約５．２ｂａｒｇ）以下の圧力でフッ素ガスを含有することが可能である。この圧力は、６５ｐｓｉｇ（約４．５ｂａｒｇ）以下、好ましくは６０ｐｓｉｇ（約４．１ｂａｒｇ）以下であることが多い。フッ素ガス保管ユニットの中空体は、一般に、前記圧力でフッ素ガスを含有することが可能であることが理解される。中空体が、前記圧力でフッ素ガスを含有していることが特に好ましい。

本発明に基づくフッ素ガスプラントにおいて、フッ素保管手段のＦ_２分子保管量対Ｆ_２分子の１日のフッ素ガスプラントの生産能の比は、一般に、０．１〜１、好ましくは０．１〜０．２５である。

好ましくは、中空体の各々は個別にプラントから遮断され得；これにより安全性が向上する。スキッド４から出たフッ素は好ましくは二重壁パイプを介して使用場所まで輸送される。フッ素ガスは内側管中を輸送され；外側の二重包囲壁は窒素を含む。パイプは、外側二重包囲壁中の窒素圧を分析する圧力センサを備えている。パイプの壁は、通例ガスの輸送に用いられるものよりも厚いことが好ましく、すなわち、好ましくは、これらは、１ｍｍより厚く、好ましくは４ｍｍより厚く；５ｍｍ以上の壁厚が特に好ましい；「ｓｃｈｅｄｕｌｅ ８０」として分類されるパイプがきわめて好適である。これは安全性の向上に貢献する。Ｘ線検査された溶接パイプがきわめて好適である。

保管コンテナは車輪が設けられているか、または、フォークリフトによる搬送が可能であることが可能である。

以下に記載のとおり、スキッド４の周囲の空気が、スクラバー、特にＥＲＳスクラバーに通気されている（安全上の理由のために）。

本発明に基づくフッ素ガスプラントにおいて、使用場所は、例えば化学プラント、または、特に表面処理にフッ素ガスを用いるプラントなどのさらなる製造プラントに接続され得る。使用場所は、好ましくは光起電力デバイスまたはフラットパネルディスプレイの製造などの半導体製造プラントに接続されていることが多い。

本発明に基づくフッ素ガスプラントの好ましい実施形態において、フッ素ガス保管ユニットを備えているスキッド４は閉鎖空間である。閉鎖空間は、一般に、閉鎖空間のスキッド６への接続を開始させることが可能であるフッ素センサを備えている。この閉鎖空間は、スキッド４の閉鎖空間からスキッド６にガスを輸送するよう作動可能であるファンに接続された吸引ラインを介してスキッド６に接続されていることが好適である。

さらなる実施形態において、本発明に基づくフッ素ガスプラントは好ましくは静的ミキサであるミキサをさらに備えており、前記ミキサは、スキッド４からのフッ素、ならびに、不活性ガス供給ラインからの好ましくはアルゴンおよび／または窒素などの不活性ガスを受け取ることが可能であることが好ましい。

任意選択的な実施形態において、圧力制御ループは、一般に使用場所に供給されるフッ素ガスの圧力を所望の値に調節、一般に低減させる。

スキッド５は、プラントの一部の冷却または加熱を冷却水によって提供する。電気分解スキッド２またはサブスキッド２Ａおよび２Ｂまたはいずれかの追加のサブスキッド２Ｘに近接して位置されていることが好ましく、より好ましくは、スキッドの上に位置されている。スキッド５は、電解セルを加熱して反応が開始される際に電解質塩を溶融させると共に、反応が進行している最中はセルを冷却する少なくとも１つの循環路を備えている。循環路は、水道水であっても蒸留水であってもよい冷却水で充填されている。循環路は、緩衝剤タンク、冗長化されていることが好ましいポンプ、および、可変速度で駆動されるファンを有する乾燥冷却器を備えている。運転中、冷却水は、セル中の電解質の固化を回避するために７５〜９５℃に維持されることが好ましい。

スキッド５に備えられている他の循環路は、装置の他の熱交換器を冷却するためのものである。これは、好ましくは水とエチレングリコールとの混合物、より好ましくは、４０重量％のエチレングリコールを含む水である冷却液を含んでいる。また、この循環路は、緩衝剤、冗長性であることが好ましいポンプ、および、乾燥冷却器を備えている。冷却循環路は、冷却水の温度を計測するための検出器、例えば電気加熱器などの冷却水を加熱する手段、循環液体を冷却する熱交換器を備えている。任意選択で、プラントは、水蒸気またはクリーニング用熱水を供給するための水蒸気発生器を備えている。水蒸気発生器は可搬式のものであり得る。熱水蒸気は、例えば、必要の際に電解質塩が溶解し得る熱水を供給するために用いられ得る。従って、スキッド５は、少なくとも２つの冷却水循環路を備えていることが好ましい。

スキッド６は、Ｆ_２およびＨ_２の各々について、少なくとも１つのスクラバーを備えている。好ましくは、スクラバーポンプ冗長性である。プラントのスキッド（特にスキッド１、２、３、４および７）は、スキッドエンクロージャの周囲の空気を常にスキッド６におけるスクラバーを介して通気する通気システムを備えている。

好ましくは、スキッド６は、安全上の理由のために、または、維持管理操作のために必要とされるいずれかのＦ_２またはＨＦベントを破壊するためのＦ_２スクラバーを備えている。スキッドからの通風空気に由来するＦ_２およびＨＦは、非常時対応用スクラバー（ＥＲＳ）において処理される。スクラバーはジェットスクラバーであることが好ましく、吸引をもたらす。スクラバーは、例えば、少なくとも１つの非常時対応用スクラバー（ＥＲＳ）を備えているサブスキッド６Ａ、その中に混入したＨＦを除去するために生成されたＨ_２を洗浄するサブスキッド６Ｂなどのサブスキッド、ならびに、以下に説明されているとおり、スキッドからの周囲雰囲気の通気に由来する廃ガス中のＨＦおよび／またはＦ_２を除去するスクラバーに設置されていてもよい。

常用Ｆ_２スクラバー（任意選択でサブスキッド６Ｂに設置されている）の容量は、通常の運転の最中に除去されるＦ_２の想定される量に少なくとも相当する。Ｆ_２は、排除溶液との接触により除去される。このスクラバーは、排除溶液とＦ_２との間の接触面積を大きくするためにジェットスクラバー、および、充填カラムを備えていることが好ましい。好ましくは、常用Ｆ_２スクラバーを出るガスはＥＲＳスクラバーのバックアップスクラバーに通される。

ＥＲＳスクラバーは、通風空気からのＦ_２またはＨＦの除去に用いられる常用Ｆ_２スクラバーのバックアップとされ、ならびに、漏出後にＨＦおよび／またはＦ_２を含有する通風空気の非常時の処理用とされる。ＥＲＳスクラバー（任意選択でサブスキッド６Ａに設置されている）の容量は、例えば、きわめて希なパイプ破損、フッ素を含有するまたはＨＦ保管タンクにおける事故などの非常時に除去されるフッ素およびＨＦの量に少なくとも対応していることが好ましい。ＥＲＳスクラバーを最悪の事態に沿って選択することが賢明である；例えば、２ｍ^３の容量を有するＨＦタンクおよび８ｋｇ Ｆ_２の能力を有するＦ_２保管チューブが存在する場合、ＥＲＳは、ＨＦおよびＦ_２のそれぞれの量、ならびに、プラント滞流量を軽減することが可能であるべきである。好ましくは、ＥＲＳスクラバーは、高い分解および除去効率を達成するために２つの洗浄用ユニットを備え；冗長化されたポンプは常用および非常用電源供給により給電されてる。これは、処理されるべきガスと排除溶液との間の良好な接触を達成するためにジェットスクラバーおよび充填カラムを備えていることが好ましい。非常時の処理に関与する他のユニットが充填カラムを備えていてもよいが、２つのジェットスクラバーを直列に備えていることが好ましい。Ｆ_２除去は、Ｆ_２の除去に公知である薬剤で実施され得る。例えばチオ硫酸ナトリウムもしくはチオ硫酸カリウムなどのチオ硫酸アルカリ金属塩を任意選択で含むＫＯＨ溶液もしくはＮａＯＨが排除溶液として用いられ、および、Ｆ_２用の分解試薬として、存在する場合には、１個または複数のスクラバーおよびカラムを通してポンプされることが好ましい。ＫＯＨ溶液を冷却するための冷却器が想定されてもよい。当然、１つの非常時スクラバーがＨＦおよびＦ_２の処理に関与することがこの仕様の利点である。

Ｈ_２ガス流のＨＦ排除に係るスキッド６のスクラバーはサブスキッド６Ｂに設置されていてもよい。サブスキッド６Ｂは、ＨＦ水溶液を伴って運用されてＨ_２中のＨＦ含有量を低減させるジェットスクラバーを備えていることが好ましい。ＨＦの濃度は１〜１０重量％の範囲内であり得る。スクラバーは、新たな水がカラムの頂部に供給されてＨＦ含有量を低減させる充填カラムをさらに備えている。スキッド６Ｂはまた、スキッド３において冷却媒体として用いられた窒素によるＨ_２の希釈を可能とするラインを備えている。

スキッド６、または、スキッド６Ａおよび６Ｂのそれぞれにおけるスクラバーの信頼性はきわめて重要である。それ故、スクラバーを通して排除溶液を循環させるファンまたはポンプの様な必須の部品は冗長化されていてもよい。時々に応じて、例えばトラックにより供給される、例えば、ＫＯＨ溶液などの新たな排除剤、および／または、チオ硫酸塩もしくはその溶液が循環している排除溶液に加えられる。

スキッド６はまた、事故での漏出に備えた液体の貯留ピットを１つ以上備えていることが好ましい。

スキッド７は、生成されたＦ_２の分析に用いられる装置に関する。これはスキッド２Ａおよび２Ｂの近くに設置されていることが好ましく；スキッド２Ａおよび２Ｂの上に位置されていることがきわめて好ましい。スキッド７は、例えば、分析器のシェルタである。その周囲の雰囲気がＥＲＳに通気されていることが好ましい。分析器は、生成されたＦ_２の主な不純物の含有量を判定するために好適な分析手段を備えている。

一実施形態において、ＵＶ分光計（これはＵＶスペクトルを分析する）および多入力式、マルチセルＦＴ−ＩＲ分光計（フーリエ変換赤外分光計）分析器がきわめて好適である。好ましくは、セルから得られる粗Ｆ_２および精製されたＦ_２の両方が、単一セルＦＴ−ＩＲまたはマルチセルＦＴ−ＩＲに送られてもよい。マルチセルＦＴ−ＩＲにおいては、一時に１つの流路が分析される。ＨＦ、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６およびＣＯＦ_２の量を、例えば、ＦＴ−ＩＲによって計測することができ、その一方で、Ｆ_２の含有量がＵＶにより分析される。ＵＶ分光法をフッ素に対する直接的な計測ツールとして用いることが可能であり、これは、陽極の焼損が生じるとフッ素濃度の急激な低下を示し、ＦＴ−ＩＲでは同時にＣＦ_４の非常に大きい増加が観察されることが見出された。従って、焼損は、不純物（主にＣＦ_４およびＣ_２Ｆ_６）が形成される焼損の最中のＦ_２濃度の急激な低下により容易に検出が可能である。この焼損（生成されたＦ_２は、正常な作動時よりも多量のＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、ＣＯＦ_２、ＨＦを含有する）は、不純物含有量の変化のみならず、本発明においては特にＵＶ分光法である検出器システムにより監視されるフッ素含有量の急激な低下をももたらす。ＵＶ分光法を用いた計測の最中に、ＵＶスペクトル全体を用いることが可能である。好ましくは、スペクトル全体ではなく、２００〜４００ｎｍ、より好ましくは２５０〜３３０ｎｍ、最も好ましくは２７０〜２９０ｎｍ、さらには約２８０ｎｍの特にＵＶ分光などの特定の波長での吸収のみがＦ_２による略最大のＵＶ吸収であるために計測に用いられる。ＦＴＩＲおよびＵＶ計測はまた、精製されるＦ_２の純度の制御にも用いられる。それ故、分析は、粗Ｆ_２をＵＶにより、および、ＣＦ_４をＦＴ−ＩＲにより計測することにより陽極の焼損を検知し、精製されたＦ_２純度を記録し制御するためのものである。

すべてのセルの粗Ｆ_２および精製されたＦ_２は連続的にサンプルが採られると共に分析される。現行のＦＴ−ＩＲは９個以下のサンプルを受け入れることが可能である。それ故、精製されたＦ_２および８個以下の電解セルの粗Ｆ_２を、電流発生装置の１個のマルチセルＦＴＩＲで分析することが可能である。

他の実施形態によれば、生成されるフッ素の分析は単一セルＦＴ−ＩＲのみで実施され、ＵＶ分光計は使用されない。単一セルＦＴ−ＩＲは精製されたＦ_２の分析（最終分析）に用いられる。

スキッド８は、整流器、ＢＰＣＳ（ベーシックプロセス制御システム）、ＥＳＤ（非常停止システム）、火災アラームおよびガスアラームが記録されるＦ＆Ｇ（火災およびガスシステム）パネル、小型モータスタータ、照明配線、ならびに、電気を供給する、および、プラントの電気手段を制御する他の手段を備えている。スキッド８はスキッド２Ａおよび２Ｂの近くに設置され、好ましくは、これらの上方に位置される。各電解セルは、上述のとおり、通常、少なくとも１個であるが、しかしながら、例えば２６個など複数の陽極を有することが多い。「複数の陽極」という用語は、２以上の数を示し得る。陽極の数は、実際上の条件によってのみ限定される。例えば（複数のセルから構成される）セルまたはセルユニットは過度に大型であってはならない。陽極の数は、８０個以下であることが多く、好ましくは、７０個以下である。１個の整流器が１個、２個以上の陽極に給電することが可能である。各陽極が１個の整流器によって給電されていることが好ましい。整流器は、複数の陽極に個別に給電することが可能であるものが市場において入手可能である。例えば、２６個の陽極がセルに存在している場合、２個の陽極に個別に給電する２６個の整流器または１３個の二重整流器が設けられていることが好ましい。これらの整流器は、空調された筐体に設けられた整流器キャビネットに組み付けられることが好ましい。

ガスの侵入からの保護のために、このスキッド８をわずかに過圧としておくことが好ましい。すべてのケーブルおよび陰極母線は注意深くシールされているべきである。

整流器キャビネットは、地震に対する保護のために固定されたフレームにボルト留めされていることが好ましい。

スキッド８は、壁および天井を備えている。スキッド８はまた、火災検知システム、特にＶＥＳＤＡ（超早期煙検知装置）、および、例えばＨＦＣ−２２７ｅａまたは不活性ガスの混合物（窒素、アルゴンおよび二酸化炭素）であるＩｎｅｒｇｅｎ（登録商標）を用いて作動する消火システムを備えていることが好ましい。

スキッド９は、コンクリート壁で予め構成された室であるか、または、金属製の遮蔽壁から形成されたコンテナに類似していることが好ましい。スキッド９は、電流を接続すると共に、中電圧から低電圧に変圧する手段を備えている。スキッド９は、「電気変電器」サブスキッド９Ａおよび９Ｂを備えていることが好ましい。スキッド９Ａは、入力電流および出力電流および廻込電流用のＭＶ（中電圧）セル、ならびに、中電圧電流を低電圧電流に変圧する変圧器を備えていることが好ましい。ローカルネットワークに適応可能であり；例えば、変圧器は、例えば、３８０Ｖまたは４００Ｖ（５０Ｈｚ）または４４０Ｖ（６０Ｈｚ）であり得る局所的な電圧に適合するよう選択される。スキッド９はまた、火災検知システム、特にＶＥＳＤＡ（超早期煙検知装置）、および、例えばＨＦＣ−２２７ｅａまたは不活性ガスの混合物（窒素、アルゴンおよび二酸化炭素）であるＩｎｅｒｇｅｎ（登録商標）を用いて作動する消火システムを備えていることが好ましい。

スキッド９Ｂもまた、壁および天井を備えているコンクリート壁で予め構成された室であることが好ましい。この変電器は、低電圧開閉装置（ＬＶＣＳ）およびディーゼル発電機を収容している。例えばケーブル溝を介して低電圧電源供給を必要とするスキッドにケーブルによって相互接続されている。スキッド９Ｂはまた、火災検知システム、特にＶＥＳＤＡ（超早期煙検知装置）、および、例えばＨＦＣ−２２７ｅａまたは不活性ガスの混合物（窒素、アルゴンおよび二酸化炭素）であるＩｎｅｒｇｅｎ（登録商標）を用いて作動する消火システムを備えていることが好ましい。

スキッド９Ｂはまた、フォークリフト用のバッテリー充電ステーションを備えていることが好ましい。

スキッド９Ｂは、特にスキッド８内に整流器を備えるプロセススキッドに相互接続されていなければならない。

スキッド１０は、例えば、制御室、実験室および休憩室などの個人用ユーティリティを備えている。好ましくは、スキッド１０は、サブスキッド１０Ａおよびサブスキッド１０Ｂに分割されている。サブスキッド１０Ａは制御室および実験室を備えている。小型であり得る実験室は、例えば５００ｍ^３／ｈ以下およびそれ以上で良好に通気され、フードが耐酸性材料で形成されていることが好ましくならびに分析滴定に用いられることが可能であるドラフト、試薬およびサンプル用安全キャビネット、好ましくは耐酸性材料製のドラム中に化学廃棄物を回収することが可能である洗面台および化学シンクを備えている。実験室は、外気取入口に設置されたガス検出器、および、ガスアラームの際に吸気を閉止する閉止機構を有していることが好ましい。ベントガスの侵入からの保護のために、サブスキッド１０Ａをわずかに過圧としておくことが好ましい。スキッド１０Ａは空調を備えていることが好ましい。

制御室の制御盤は、他の施設に位置していてもよい遠隔制御盤にラインで接続されていることが好ましい。これにより、単一の制御室から複数のフッ素ガス生成プラントを遠隔で操作することが可能である。

サブスキッド１０Ｂは休憩室を備えている。サブスキッド１０Ｂは、制御室要員に有用な設備を含む。サブスキッド１０Ｂは、ロッカー、更衣室、手洗い、シャワー、および、化学用着衣（グローブ、ケープ他）のキャビネットを備えていることが好ましい。プラント安全シャワーは洗眼システムを含み、および、温かい飲用水が供給される必要があるのでサブスキッド１０Ｂの外に近接して位置されていることが好ましい。スキッド１０は通気および加熱手段を備えていることが好ましい。

プラントは、その運転に有用なさらなる器具を備えているであろう。

加圧フッ素ガスを提供するためにコンプレッサが必要とされる。これらはフッ素ガスに耐性でなければならない。原子力産業におけるフッ素ガスの取り扱いに用いられるコンプレッサがきわめて好適である。これらは、ダイヤフラムタイプコンプレッサであることが好ましい。このようなコンプレッサは、市場で入手可能である。ダイヤフラムは、モネル金属、ステンレス鋼、銅またはニッケルなどの耐Ｆ_２性の材料で形成されている。メンブランは３層メンブランとされており、従って、メンブランが破損した場合でも、この破損は圧力計測値によって検知されることとなり、Ｆ_２がコンプレッサメンブランから外部領域に出てしまうことはない。

プラントはまた、運転用の機器およびバルブを必要とする。

例えば、ミキサが存在してＦ_２と、不活性ガスまたは他のガスとの混合物を供給している場合、ガスを混合するプロセスステップはＦ_２とこれと混合される１種または複数種のガス用の質量流量計を含み、例えば１種または複数種の不活性ガスなどのガスとＦ_２との適切で安全な混合を保証する専用のプログラム式制御ループを伴う制御バルブおよびインターロックが設けられている。

このプラントは、上記のとおり、その運転に係る一定のパラメータ（例えば、フッ素ガスまたは不活性ガスの質量流量制御）を分析する手段を有している。この目的のために、質量流量コントローラが好ましく用いられる。このような質量流量コントローラでは、ラインを通過して、例えば、ＦＴＩＲおよびＵＶ分析器に運ばれるフッ素ガスの量を制御することが可能である。質量流量コントローラは、わずかな圧力低下しか生じさせない「低ΔＰタイプ」コントローラであるべきである。分析器へのガスの搬送に用いられ、フッ素ガスの搬送に好適でなければならないこのような流量計、ならびに、チューブ、パイプおよび装具もまた市場において入手可能である。バルブは、蛇腹シールされた高耐久性バルブであるべきである。ＰＬＣ（プログラム可能理論コントローラ）は、ＦＴＩＲ鏡の動きを管理し、機能不全アラームを収集し、および、結果をＢＰＲＳ（ベーシックプロセス制御システム）に伝達する。純粋なＦ_２を分析するためにＡｇＣｌ製の窓が使用され、例えば電解セルのサンプル採取ラインからの粗Ｆ_２などの粗Ｆ_２の分析のために、Ａｌ_２Ｏ_３窓を使用することが可能である。

上記の既述から、Ｆ_２の分析に関して複数の代替形態を使用することが可能であることが明らかとなる。

第１の代替形態によれば、単一セルＦＴ−ＩＲがスキッド４に配置される。これは、Ｆ_２の最終的な分析を実施するものである。

第２の代替形態によれば、マルチセルＦＴ−ＩＲ、および、任意選択でＵＶ分析器がスキッド７に配置される。

第３の代替形態によれば、単一セルＦＴ−ＩＲがスキッド４に配置されると共に、マルチセルＦＴ−ＩＲ、および、任意選択でＵＶ分析器がスキッド７に配置される。

第１の代替形態は最も安価な解決策である。第２の代替形態は第１の代替形態よりも高価であるが、１個または複数のセルにおけるＦ_２生成が妨げられた場合に迅速な反応が可能である。セルの作動異常を識別することもまた可能である。第３の代替形態は最も高価なものであり、同時に、迅速な反応および異常なセルの識別が可能となり、ならびに、最終的なＦ_２の純度の確認が可能となる。

これらの代替形態は、顧客の期待または需要、要員の経験、プラントの異常状態になる傾向等に応じて選択される。分析器をスキッド４および７に設けることも可能であるが、連続的にではなく、間欠的に一方または両方が作動されることとなる。

安全器具：特にＦ_２およびＨＦは慎重な取り扱いが必要とされる化合物であることは周知である。当然Ｈ_２は引火性である。従って、プラントは安全設備を備えている。例えば、プラントは、非常停止（ＥＳＤ）用スイッチ、アラーム用スイッチ、および、オーバーライディング自動プロセス用スイッチを備えた安全パネルを備えている。

Ｆ_２、ＨＦおよび、適切な場合には、Ｈ_２用の検出器が、例えば、ＥＲＳスクラバーへの通気ダクトおよび排出箇所に設置されている。ガスアラームシグナルは安全機能のためにＥＳＤに送られる。プラントは、すなわちガスアラームシグナルがＥＳＤに送られた場合に作動される警告灯を備えている。アラームはまた、スキッド１０の制御室において検知可能でなければならない。ガス計測値が制御室に、例えばｐｐｍの単位で報告されなければならない。プラントが火災＆ガスパネルをスキッド１０の制御室に備えており、すべての火災およびガスアラーム、ならびに、通気の不全が示されることがきわめて有利である。

上述のとおり、プラントは、煙検知器およびＶＥＳＤＡ検出器を備えている。例えばスキッド１、２、３、４および７などの特にプロセススキッドは、例えば非常押ボタンにより手動でＦ_２の生成を停止させる手段、および／または、消火装置を起動させる手段を備えている。ＣＣＴＶ（閉回路テレビ）を用いてプラントを監視することが可能である。それを用いて、プラントへのアクセス、材料（例えばＨＦ可搬式タンクまたはＫＯＨ溶液）の積み下ろしをモニタすることが可能である。

センサ、ＥＳＤシステムおよび安全アクチュエータを備える安全機器システム（ＳＩＳ）がこのプラントに備えられている。ＳＩＳは、安全度水準「２」が達成されるよう設計されている。特に、安全機器機能の構成部として電気モータまたは電気負荷が備えられている必要性がある場合、例えばモータ／電気負荷専用の接触器または循環路ブレーカが開かない場合に上流のブレーカを引き外すことにより、これらのモータ／負荷を引き外す代替的な独立した手段が考慮される。

外部電源供給が切断される場合に備え、好ましくは１００ｋＶＡを供給するディーゼル発電機である非常用発電機がプラントに備えられていることが好ましい。

制御室が、単独で作業する操作者用の「デッドマン」検出器を備えていることもまた好ましい。

さらに、制御室が、風向および風速データを提供することが好ましい。

１５０ｔ／年の生産能力を有するプラント用の組み立てられたプロセススキッドの設置面積は３０ｍ×９．２ｍである。ユーティリティ、個人用領域、ならびに、維持管理および点検用のアクセス空間用のスキッドでは、全体のサイズは約３９ｍ×２３ｍである。スキッドの高さは、基準（基準高は６４インチ）よりも高くてもよい。非常用スクラバーを備えているスキッド６Ａは基準設置面積を有していないことが多いが、それぞれのプラントの特定の必要性に適応していなければならない。

スキッド構造は、すべての器具が固定されている塗装されたスチールフレームであることが多く、これらは、屋外設備用に設計されている。パネル、ドアおよび天井がスキッドの外部構造に固定されている場合には、外部スキッド寸法が標準的な海上コンテナ寸法を超えていることが示唆される。必要な場合には、このようなスキッドは予め構成されており、パネル、ドアおよび天井はそれぞれ、スキッドにオンサイトで組みつけられる。スキッドは、既存のコンクリートスラブに、または、特定の基礎により、もしくは、その上に留められる。

スキッドの利点は、例えば、これらは、工場試験の前に製造され、配管され、配線され、および、一緒に組み立てられることである。スキッド間の面と面の界面が最低限であると共に、それぞれのスキッドにおけるすべての構成部は維持管理、検査または修理のために可能な限りアクセスが容易であるよう構成されていることが好ましい。

スキッドの利点は安全面であり、高純度Ｆ_２の毎日２４時間のＦ_２の確実な生成である。

以下において、アセンブリ、および、スキッドにより構成されたプラントの運転が記載されている。

上記のスキッドは製作所で組み立てられ、一実施形態においては、スキッド２の電解セルは電解質塩が既に充填されて供給されている。これにより安全性が向上する。スキッドは製作所において事前にテストされており、次いで、これらにより生成されるＦ_２が必要とされる施設に輸送される。この施設において、その上にＦ_２生成プラントを建設することが可能であるコンクリートスラブを十分事前に打設しておくことが好ましい。

スキッドは組み立てられると共に接続されている。スキッド２は、１個のセル室を形成する６個の電解セルを備えている。電解セルの各々は、この場合、２６個の陽極を備えており、必要に応じて、例えば８０個以下の陽極、および、さらにそれ以上など他の数となるであろう。これらは接続の前後に、地震または荒天対策処置として地面にブロックされる。

スキッド１３は、例えばチオ硫酸塩、水酸化物および／または電解質塩などの必要な薬品用の保管室の働きをする。

次いで、組み立てられた構成部が作動可能かどうかテストされることが好ましい。

プラントの運転をここで詳細に記載する。

６個のセルを有するプラントが設けられている。このプラントの公称生産能力は、毎日２４時間運転された場合、純粋なＦ_２約１００トン／年である（１２ｋｇ／ｈ、ピーク２０ｋｇ／ｈ）。この生産能力は、さらに２個の電解セルおよび整流器または整流器ラックを追加することにより拡張され得る。３００ｔ／年の生産能力までの拡張がスキッド（追加のセル室および整流器、追加の冷却スキッド、追加の分析器）をさらに追加することにより可能であろう。好ましくは１〜２０ｍ^３の内部容量、最も好ましくは１〜３ｍ^３のサイズを有する、ＨＦで満たされたタンクがスキッド１に組み立てられると共に、電解セルに接続される。粗組成物ＫＦ・２ＨＦの電解質塩が、プラントの最終的なアセンブリの前に既にセルに充填されている。電解セルの内容物は、その中で溶融されるよう約８０〜１２０℃に加熱される。スキッド１からのエバポレータからのＨＦが電解セルに供給される。スキッド９Ａからは中電圧がスキッド９Ｂに供給され、８〜１２Ｖの範囲内の電圧を有する低圧直流に変圧され、この電流が８０〜１２０℃の温度範囲に保持されるＨＦの溶融組成物および溶融電解質塩に通電される。各セルに１個の整流器が割り当てられていてもよく、１個の整流器が陽極の各々に割り当てられていることが好ましい。二重整流器を使用することが特に好ましく、このような二重整流器は２個の陽極に対応し得る。２６個の陽極が各セル中に存在している場合、１３個の二重整流器が陽極への給電に使用されていてもよい。これらのセルは、雰囲気圧より高い圧力（例えば、７〜１０ｍｂａｒｇ）で作動される。元素フッ素（Ｆ_２）および元素水素（Ｈ_２）がスキッド２中のそれぞれの電極室において形成される。

ＨＦは、それぞれのセルにおける電解質塩およびＨＦレベルが特定の上下レベルを超えないように供給されることが有利である。電解セルを備えているスキッドはまた、セル中の温度、セル中の液体レベル、圧力および圧力差、陽極電流および電圧、ならびに、ガス温度を測定するセンサを備えていることが好ましい。セルは、約７５〜９５℃、好ましくは７５〜８５℃の温度を有する冷却水で冷却される。

形成されるＨ_２はスキッド６Ｂに通されて、ジェットスクラバー中において水中に０〜約５重量％以下のＨＦを含む水溶液と接触させられる。スクラバーを出るガスは充填カラムの底部に通されて、その中でカラムの頂部で噴霧される新たな水と接触させられる。充填カラムを出るガスは窒素で希釈されて、大気中に放出される。

プラントは約４１５ｋｇ／日のＦ_２を生成する。

セルにおいて生成されたＦ_２は、先ず、粒子（主に、混入した再固化した電解質塩）を除去することにより予備精製される。次いで、粗Ｆ_２流は冷却され、これにより、混入したＨＦの一部が凝縮し除去可能となる。次いで、粗Ｆ_２はダイヤフラム圧縮機で約３．５ｂａｒｇの圧力に圧縮される。冗長化されたＮａＦタワーの対がトロリーの上に設置されて、特にＮａＦペレットの完全な交換が必要な場合（これ以上のさらなる再生が不可能である場合）のためにその移動可能性が保持される。次いで、圧縮されたＦ_２はトラップに通され、蒸発された液体Ｎ_２および気体Ｎ_２によってその中で約−７０℃に冷却される。残存するＨＦがこのトラップにおいて凝縮によって除去される。次いで、わずかに残留するＨＦはいずれも、ＮａＦペレットを含有する２つの吸収タワーの２つのラインのうち一方のラインにＦ_２を通すことにより除去される。ＮａＦタワーは、約３５０〜４００℃に加熱され、これにＮ_２が通されて吸着されたＨＦが除去されてそれぞれのタワーが再生されることもあるために、これらのラインは冗長化されている。吸収モード中のＮａＦタワー中の圧力は約３．５ｂａｒｇである。２つのＮａＦタワーを出るＦ_２ガス流は２つのフィルタに通されて特にＮａＦなどのいずれの固形分も除去される。これらのフィルタは、モネル金属製であることが好ましく、第２のフィルタは３ｎｍの孔径を有する。第１のタワーの温度は約１００℃であり、第２のタワーの温度は約３０〜４０℃である。精製されたＦ_２は連続的にサンプルされる。

一実施形態によれば、サンプルは上記のとおりマルチセルＦＴ−ＩＲおよびＵＶ分析器に送られる。他の実施形態によれば、単一セルＦＴ−ＩＲが精製されたＦ_２の分析に選択的に使用される。分析データはオンラインでスキッド１０Ａにおける制御室中の制御盤に送られる。

半導体製造に有用であるには純度が低すぎる（例えば過剰量のＣＦ_４またはより高い同族体を含有している）Ｆ_２が１個または複数のセルから生成されていることをサンプルの分析が示している場合、これはセルの破損を示し、電解セルによって生成されるサンプルおよびＦ_２のそれぞれは、チオ硫酸ナトリウムを含むＫＯＨ溶液による分解のために、スキッド５におけるＦ_２スクラバーおよび非常用スクラバーに通される。あるいは、低純度のＦ_２は、純度レベルを十分とするために回収されて使用され得る。生成されたＦ_２が所望される純度に対応していることがサンプルにより示される場合、サンプルはＦ_２生成ラインに戻される。次いで、Ｆ_２は、各々が１．３ｍ^３の内部容量を有する同一形状のコンテナを６個備えている保管手段に通される。各々のシリンダは、閉止バルブによって個々に開放されていることも閉じられていることも可能である。あるいは、生成されたＦ_２の圧力は圧力制御ループによって約１．５ｂａｒｇに減圧され、次いで、使用場所であるチャンバクリーニングにＦ_２を用いるフラットパネルディスプレイ製造プラントに移される。二重壁パイプが用いられ、ここで、内管と外管との間の空間には窒素が充填されており、Ｆ_２はその内管を通される。

通常の運転において、閉止バルブは開放されており、Ｆ_２保管ユニットと使用場所との間の圧力差により緩衝されるため、使用場所での消費パターンが様々であっても、または、Ｆ_２発生ユニットの生成の中断中であっても、送られるフッ素ガス流の円滑な制御が可能とされている。

参照により本明細書において援用されている特許、特許出願および公報のいずれかの開示が用語を不明確とし得る程度に本出願の記載と矛盾する場合、本記載が優先されるべきである。

Claims (17)

1. −スキッド１と表される、ＨＦ用の少なくとも１個の保管タンクを備えるスキッド載置モジュールと、
   −スキッド２と表される、Ｆ_２を生成する少なくとも１個の電解セルを備えるスキッド載置モジュールと、
   −スキッド３と表される、Ｆ_２を精製するための精製手段を備えるスキッド載置モジュールと、
   −スキッド４と表される、フッ素ガスを使用場所に吐出する手段を備えるスキッド載置モジュールと、
   −スキッド５と表される、冷却水循環路を備えるスキッド載置モジュールと、
   −スキッド６と表される、廃ガスを処理するための手段を備えるスキッド載置モジュールと、
   −スキッド７と表される、Ｆ_２を分析するための手段を備えるスキッド載置モジュールと、
   −スキッド８と表される、電解セルを操作するための手段を備えるスキッド載置モジュールと
   からなる群から選択される少なくとも１個のスキッド載置モジュールを備えているフッ素ガス生成用プラント。
2. −中電圧を低電圧に変圧する変電所であるスキッドモジュール９、および／または
   −ユーティリティおよび補助施設を収容するスキッドモジュール１０
   をさらに備えている、請求項１に記載のプラント。
3. スキッド１中のＨＦ用の前記保管タンクが、１〜２ｍ^３の内部容量を有する、請求項１に記載のプラント。
4. スキッド２が、各々が少なくとも１個の個別の整流器に割り当てられている少なくとも４個の電解セルを備えており、好ましくは、スキッド２は複数の陽極を有する少なくとも４個の電解セルを備えており、ここで、複数の整流器の各々が単一の陽極に割り当てられているか、または、複数の二重整流器の各々が２個の陽極に割り当てられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラント。
5. スキッド３が、粗Ｆ_２ガスを液体ＨＦと接触させるＨＦ洗浄器、ＨＦを前記Ｆ_２から除去する凝縮器、および、前記Ｆ_２からＨＦを吸収する少なくとも１つの吸収カラムを備えている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラント。
6. スキッド４が、フッ素ガス保管用の複数の中空体を備えている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラント。
7. 各中空体が個別に前記プラントから遮断され得る、請求項６に記載のプラント。
8. スキッド５が、少なくとも２つの冷却水循環路、ならびに、前記冷却水のための加熱および冷却手段を備えている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプラント。
9. スキッド６が、非常用スクラバーを備えているサブスキッド６Ａ、ならびに、Ｆ_２およびＨ_２用のスクラバーを備えているサブスキッド６Ｂを備えている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプラント。
10. スキッド７が、マルチセルＦＴ−ＩＲ分光計および任意選択でＵＶ分光計を備えており、ならびに／または、スキッド４が前記フッ素の最終分析用の単一セルＦＴ−ＩＲを備えている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプラント。
11. スキッド８が、複数の整流器を備えており、整流器の数は陽極の数に対応しているか、または、スキッド８が、複数の二重整流器を備えており、前記二重整流器の各々は２個の陽極に給電する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプラント。
12. スキッド９が、入力電流、出力電流および廻込電流用の中電圧セルを収容するサブスキッド９Ａ、ならびに、低電圧開閉装置、非常用発電機およびバッテリー充電ステーションを収容するスキッド９Ｂを備えている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプラント。
13. スキッド１０が、実験室を含む制御室を収容するサブスキッド１０Ａ、および、休憩室を収容するサブスキッド１０Ｂを備えている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のプラント。
14. 少なくとも１つの非常ボタンが各スキッドに存在している、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のプラント。
15. 地震計を備えている、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプラント。
16. 前記地震計が強震計である、請求項１５に記載のプラント。
17. 前記地震計が制御盤に接続されており、前記プラントの停止を生起させる、請求項１５または１６に記載のプラント。

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