KR20030093118A - 불소가스 발생장치 - Google Patents

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KR20030093118A
KR20030093118A KR10-2003-0033986A KR20030033986A KR20030093118A KR 20030093118 A KR20030093118 A KR 20030093118A KR 20030033986 A KR20030033986 A KR 20030033986A KR 20030093118 A KR20030093118 A KR 20030093118A
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Abstract

본 발명은 불화수소를 포함하는 혼합용융염으로 이루어진 전해욕(2)을 전기분해하여 고순도의 불소가스를 생성하기 위한 불소가스 발생장치에 있어서, 격벽(16)에 의해 양극이 설치된 양극실(3)과 음극이 설치된 음극실(4)로 분리된 전해조(1)와, 상기 양극실(3)과 상기 음극실(4) 내를 대기압으로 유지하는 압력유지 수단과, 상기 양극실(3)과 상기 음극실(4)의 각각의 상기 전해욕(2)의 액면레벨을 3단계 이상으로 검지할 수 있는 액면검지수단(5, 6)을 구비하는 것으로, 고순도의 불소가스를 안정적이고 안전하게 발생시킬 수 있는 불소가스 발생장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

불소가스 발생장치{FLUORINE GAS GENERATOR}
본 발명은 온사이트형의 불소가스 발생장치에 관한 것이다.
종래부터, 불소가스는 예를 들어 반도체 제조분야에서 빼놓을 수 없는 기간가스이다. 그리고, 그 자체로 사용되는 경우도 있지만, 특히 불소가스를 기초로 하여 삼불화 질소가스(이하, NF3가스라고 함.) 등을 합성하고, 이것을 반도체 제조장치의 클리닝 가스나 드라이 에칭용 가스로 한 것은 급속하게 수요가 신장하고 있다. 또한, 불화 네온가스(이하, NeF가스라고 함.), 불화아르곤가스(이하, ArF가스라고 함.), 불화크립톤가스(이하, KrF가스라고 함.) 등은 반도체 집적회로의 패터닝시에 사용되는 엑시머 레이저 발진용 가스이고, 그 원료에는 희가스(rare gas)와 불소가스의 혼합가스가 널리 사용되고 있다.
반도체 등의 제조에 사용되는 불소 가스나 NF3가스는 불순물이 적은 고순도의 가스가 요구된다. 또한, 반도체 등의 제조현장에서는 불소가스를 충전한 가스실린더로부터 필요량의 가스를 취출하여 사용하고 있다. 이 때문에 가스 실린더의 보관장소, 가스의 안전성 확보나 순도유지 등의 관리가 매우 중요하다. 또한, NF3가스는 최근 수요가 급증하고 있으므로 공급면에 문제가 있고, 어느 정도의 재고를 안지 않으면 안된다는 문제도 있다. 이를 고려하면, 고압의 불소가스 실린더를 취급하기 보다는 온디멘드(on-demand), 온사이트(on-site)의 불소가스 발생장치를 사용하는 장소에 설치하는 것이 바람직하다.
통상, 불소가스는 도 3에 도시한 바와 같은 전해조에 의해 생성되어 있다. 전해조 본체(201)의 재질은 통상 Ni, 모넬, 탄소강 등이 사용되고 있다. 또한, 전해조 본체(201)의 저부에는 발생한 수소가스와 불소가스가 섞이는 것을 방지하기 위해 폴리테트라 플루오로 에틸렌 등으로 이루어진 저판(212)이 설치되어 있다. 전해조 본체(201) 중에는 불화 칼륨-불화수소계(이하, KF-HF계라고 함)의 혼합용융염이 전해욕(202)으로서 채워져 있다. 그리고, 모넬 등에 의해 형성되어 있는 스커트(209)에 의해, 양극실(210)과 음극실(211)로 분리되어 있다. 상기 양극실(210)에 수납된 탄소 또는 니켈(이하, Ni라고 함) 양극(203)과, 음극실(211)에 수납된 Ni음극(204)의 사이에 전압을 인가하고, 전해함으로써 불소가스가 생성된다. 또한, 생성된 불소가스는 발생구(208)로부터 배출되고, 음극측에서 발생하는 수소가스는 수소가스 배출구(207)로부터 배출된다. 그러나, 전해시에 발생하는 사불화 탄소가스(이하, CF4가스라고 함)나 전해욕에서 증발하는 불화수소가스(이하, HF가스라고 함) 등의 혼입에 의해 순도가 높은 불소가스는 얻어지기 어렵다는 문제가 있었다.
또한, 온디멘드, 온사이트에서 사용하는 경우, 전해조 본체(201)내의 전해욕의 액면의 자동조정은 안전하게 자동 운전을 실시하는 상에서 필요 불가결한 것이다. 예를 들어, 전해액면의 변동을 제어하는 기술로서는 일본 특표평9-505853호 공보 중에 소위 스타트/스톱 제어(On/Off 제어)가 제안되어 있다. 그러나, 이 방법에서 전해를 실시하면 액면이 변동할 때마다 전해를 휴지하고, 전해액면이 원래의 위치에 되돌아갈 때까지 전해를 재개할 수 없다는 문제도 있다.
그래서, 본 발명은 고순도의 불소가스를 안정적이고 안전하게 발생시킬 수 있는 불소가스 발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 불소가스 발생장치의 주요부의 모식개략도,
도 2는 본 발명에 관한 불소가스 발생장치에 사용되는 액면검지수단의 일례의 모식 개략도, 및
도 3은 종래 사용하고 있던 불소가스 발생장치의 모식도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 전해조 2: 전해욕
3: 양극실 4: 음극실
5: 제 1 액면검지수단 6: 제 2 액면검지수단
7,8: 압력계 9,10: 자동밸브
11: 온도계 12: 온도제어수단
13: 히터 14: HF흡착탑
15: HF흡수탑 16: 격벽
17: 상부덮개 18, 19: 가스라인
20, 21: 퍼지가스 출입구 22, 23: 가스발생구
24: HF공급라인 25: HF도입구
26: 진공 발생장치 27, 28: 가스라인
29, 30: 압력계 31~34: 자동밸브
35~38: 수동밸브 39~41: 유량계
42: 컴프레서 유닛 S1~S5: 액면센서
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 청구항 1에 기재된 불소가스 발생장치는 불화 수소를 포함하는 혼합용융염으로 이루어진 전해욕을 전기분해하여 고순도의 불소가스를 생성시키기 위한 불소가스 발생장치로서, 격벽에 의해 양극이 설치된 양극실과 음극이 설치된 음극실로 분리된 전해조와, 전해조내를 대기압으로 유지하는 압력유지수단과, 상기 양극실과 음극실 각각의 상기 전해욕의 액면 레벨을 3단계 이상으로 검지할 수 있는 액면검지수단을 구비한 것이다.
이 구성에 의하면 액면의 약간의 변동을 검지할 수 있음과 동시에, 압력유지수단에 의해 양극실 및 음극실내를 항상 대기압으로 유지할 수 있다. 이 때문에, 전해욕의 액면 높이가 안정된다. 이에 의해, 전해시의 전해조건의 변동을 적게 할 수 있으므로 안정된 불소가스의 공급이 가능해진다. 또한, 양극실 및 음극실내가 대기압으로 유지되어 있으므로, 외부로부터의 공기 등의 유입을 방지할 수 있고 고순도의 불소가스를 안정적으로 발생시킬 수 있다.
청구항 2에 기재된 불소가스 발생장치는 청구항 1에서 상기 압력유지수단이 상기 양극실과 상기 음극실에 각각 설치된 압력계와 연동하여 개폐하는 자동밸브와, 상기 양극실과 상기 음극실에 각각 설치된 액면검지수단과 연동하는 자동밸브로 구성되어 있는 것이다.
이 구성에 의하면 전해조 내의 압력제어를 용이하고 확실하게 실시할 수 있게 된다. 또한, 액면검지수단과 자동밸브가 연동하므로, 전해욕의 액면높이를 자동조정하는 것이 가능해진다.
청구항 3에 기재된 불소가스 발생장치는 청구항 2에서 상기 전해조 내의 압력을 대기압으로 유지하는 압력 유지수단 중 하나인 자동밸브는 상기 전해조내의 압력이 대기압보다도 높아지면 개방되고, 상기 전해조내의 가스를 배출하는 것이다.
이 구성에 의하면 전해조 내, 특히 음극실내를 항상 대기압으로 유지할 수 있다. 이 때문에, 전해조 내의 전해욕의 액면 높이를 항상 안정된 상태로 할 수 있다.
청구항 4에 기재된 불소가스 발생장치는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에서, 상기 압력계와 연동하여 개폐하는 자동밸브의 뒤에, 컴프레서, 진공발생장치 중 적어도 어느 하나 이상이 설치되고, 상기 압력계와 연동하여 개폐하는 자동밸브를 감압상태로 유지하고 있는 것이다.
이 구성에 의하면 압력계와 연동하여 개폐하는 자동밸브의 하류측의 가스배출라인이 감압상태가 된다. 이 때문에, 음극실로부터 배출되는 가스는 보다 확실하게 압력계와 연동하여 개폐되는 자동밸브를 통과하게 된다.
청구항 5에 기재된 불소가스 발생장치는 청구항 1에서 상기 액면검지수단이 상기 전해욕의 각 액면레벨을 검지할 수 있는 3개 이상의 액면센서에 의해 구성되는 것이다.
이 구성에 의하면 전해조내의 전해욕의 액면높이를 3단계 이상으로 검지하는 것이 가능해지므로, 약간의 액면변동이어도 감지할 수 있게 된다. 그리고, 각 액면센서로부터의 신호에 맞추어 전해조에 접속되어 있는 각 가스라인 상의 각 밸브를 개폐하여 가스유입하여 가압 또는 감압시켜 액면을 상승하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 일본 특표평9-505853호에 개시되어 있는 바와 같은 전해욕의 액면제어(On/Off제어)에 의해 전해를 일일이 정지시키지 않아도 일정한 레벨로 액면을 유지한 상태에서의 자동운전이 가능해진다.
청구항 6에 기재된 발명은 액면검지수단을 구비함과 동시에 전해조 내의 압력을 검지할 수 있는 압력계를 구비한 불소가스 발생장치이다.
이 구성에 의하면 차압에 의해 발생하는 전해욕의 상승이나 하강에 의한 액면변동을 보다 정확하게 제어할 수 있고, 전해욕의 비산 등에 의한 후단의 배관이나 라인에 부설된 필터 등의 개폐를 방지할 수 있다. 이 제어에서 안전하고 안정적인 조업을 확보할 수 있게 된다.
청구항 7에 기재된 불소가스 발생장치는 청구항 1 또는 2에서 상기 액면검지수단에 연동하여 개폐하는 상기 전자밸브의 개폐에 의해 상기 음극실 및 상기 양극실에 공급되는 가스가 희가스인 것이다.
이 구성에 의하면 발생한 가스를 예를 들어, 질소가스(N2) 또는 네온가스(Ne가스), 아르곤가스(Ar가스), 크립톤가스(Kr가스) 등의 희가스에 의해 희석함으로써, 임의의 혼합비의 혼합가스로서 반도체 집적회로의 패터닝시에 사용되는 엑시머레이저 발진용 가스로서 사용할 수 있다.
이하, 도면에 기초하여 본 발명에 관한 불소가스 발생장치의 실시형태의 일례를 설명한다.
도 1은 본 실시형태예의 불소가스 발생장치의 주요부의 개략도이다. 도 1에서 "1"은 전해조, "2"는 KF-HF계 혼합용융염으로 이루어진 전해욕, "3"은 양극실, "4"는 음극실, "5"는 양극실(3)의 전해욕(2)의 액면레벨을 검지하는 제 1 액면검지수단, "6"은 음극실(4)의 액면레벨을 5단계에서 검지하는 제 2 액면검지수단이다. 또한, "7"은 양극실(3)의 압력을 측정하는 압력계, "8"은 음극실(4)의 압력을 측정하는 압력계이다. 그리고, "9", "10"은 이들 압력계(7, 8)의 압력에 따라서 연동하여 개폐하는 자동밸브이다. 또한, "11"은 전해욕(2)의 온도를 측정하는 온도계, "12"는 온도계(11)로부터의 신호에 의해 작동하여 전해조(1)의 측면 및 저부에 설치되어 있는 히터(13)를 제어하는 온도제어수단이다. "14"는 음극실(4)로부터 배출되는 수소와 HF의 혼합가스 중에서 HF를 흡착하는 흡착탑이고, "15"는 양극실(3)로부터 배출되는 F2와 HF의 혼합가스 중에서 HF가스를 흡착하여 고순도의 불소가스만을 배출하도록 하는 NaF 등을 충전한 HF흡수탑이다.
전해조(1)는 Ni, 모넬, 순철, 스텐레스강 등의 금속으로 형성되어 있다. 전해조(1)는 Ni 또는 모넬로 이루어진 격벽(16)에 의해 양극실(3) 및 음극실(4)로 분리되어 있다. 양극실(3)에는 도시하고 있지 않지만 양극이 배치되어 있다. 그리고, 음극실(4)에는 도시하지 않은 음극이 설치되어 있다. 또한, 양극에는 흑연 성형체로부터 소정의 형상으로 가공하여 블럭 형상으로 형성한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 음극으로서는 Ni 또는 철을 사용하는 것이 바람직하다. 전해조(1)의 상부덮개(17)에는 양극실(3) 및 음극실(4) 내를 대기압으로 유지하는 압력유지수단 중 하나인 가스라인(18, 19)으로부터의 퍼지가스 출입구(20, 21)와, 양극실(3)로부터 발생하는 불소가스의 발생구(22)와, 음극실(4)로부터 발생하는 수소가스의 발생구(23)가 설치되어 있다. 이들 발생구(22, 23)는 하스텔로이 등의 불소가스에 대해서 내식성을 갖는 재료로 형성된 구부러진 관을 구비하고 있고, 양극실(3) 및 음극실(4)로부터의 비말이 가스라인내에 침입하는 것을 억제하고 있다. 또한, 상부 덮개(17)에는 전해욕(2)의 액면높이가 저하된 경우에 HF를 공급하는 HF공급라인(24)으로부터의 HF도입구(25)와, 양극실(3) 및 음극실(4)의 액면 높이를 각각 검지하는 제 1 액면검지수단(5) 및 제 2 액면검지수단(6)과, 압력계(7, 8)가 설치되어 있다.
또한, 전해조(1)는 전해조(1) 내를 가열하는 온도조정수단이 설치되어 있다. 온도조정수단은 전해조(1) 본체의 주위에 밀착하여 설치되어 있는 히터(13)와, 상기 히터(13)에 접속되고, 일반적인 PID제어가 가능한 온도제어수단(12)과, 양극실(3) 또는 음극실(4) 중 어느 한쪽에 설치되어 있는 열전대 등의 온도계(11)로 구성되어, 전해조(1) 내의 온도제어를 하고 있다. 또한, 히터(13)의 주위에는 단열재를 설치하는 것도 가능하다. 히터(13)는 리본 타입의 것이나 니크롬선, 또는 온수 등을 예시할 수 있고, 그 형태는 특별히 한정되지 않지만 전해조(1)의 전체 둘레를 덮는 형상인 것이 바람직하다.
제 1 액면검지수단(5) 및 제 2 액면검지수단은 도 2에 도시한 바와 같이 5개의 액면센서(S1~S5)를 구비하고 있다. 이들 5개의 액면센서(S1~S5)에서 전해욕(2)의 액면 높이를 단계적으로 검지할 수 있다.
양극실(3) 및 음극실(4)내의 압력을 대기압으로 유지하는 압력유지수단은 가압용 실린더로부터의 가스를, 양극실(3) 및 음극실(4)내의 압력을 측정하는 압력계(7, 8)의 측정결과에 연동하여 개폐하는 자동밸브(9, 10)와, 제 1 액면검지수단(5) 및 제 2 액면검지수단(6)에 의한 전해욕(2)의 액면높이의 검지결과에 의해 개폐하여 전해조(1) 내의 양극실(3) 및 음극실(4) 각각에 가스를 공급 또는 배기를 실시하는 자동밸브(31~34)와, 상기 압력유지수단의 가스라인(18, 19) 등의 개폐를 실시하는 수동밸브(35~38)와, 가스라인내를 통과하는 가스유량을 미리 소정의 유량으로 설정할 수 있는 유량계(39~41)로 구성되어 있다. 자동밸브(31~34)는 에어액츄에이터 방식의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 작동시에 발열이 작고 가스라인으로 미치는 영향을 작게 할 수 있다. 상기 압력유지수단에 의해 양극실(3) 및 음극실(4)내의 압력은 대기압으로 유지된다. 이에 의해, 전해조(1) 내의 압력은 대기압으로 유지되고, 전해중의 액면높이를 안정된 상태로 유지할 수 있다. 이 때문에, 전해조건의 변동이 적고 안정된 전해를 실시할 수 있다. 또한, 전해되어 생성되는 불소가스나 수소가스는 전해조(1)내로부터 압출되도록 하여 각각의 발생구(22, 23)로부터 배출된다. 이와 같이, 압력유지수단은 양극실(3) 및 음극실(4) 내의 압력을 대기압으로 유지함으로써, 전해되어 생성되는 가스를 전해조(1)로부터 배출함과 동시에, 전해조(1) 내로의 외기의 침입을 방지하고 있다.
또한, 압력유지수단에 접속되어 있는 전해조(1) 내에 가스를 공급하는 가스로서는 불활성 가스이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, Ar가스, Ne가스, Kr가스, Xe가스 등의 희가스 중 1종류 이상을 사용하면, 불소가스와 이들 희가스의 혼합가스를 용이하게 임의의 혼합비로 얻을 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 반도체 제조 분야에서의 집적회로의 패터닝용 엑시머 레이저 발진용 선원으로서 사용하는 것이 가능해지고, 반도체 제조 분야의 제조라인상에 본 발명에 관한 불소가스 발생장치를 배치함으로써 온사이트에서 불소가스를 필요시에 필요량만큼 공급할 수 있게 된다.
음극실(4)로부터 배출되는 수소가스 중의 HF가스를 흡착하는 HF흡착탑(14)은 제 1 흡착탑(14a)과 제 2 흡착탑(14b)이 병렬로 설치되어 있다. 이들 제 1 흡착탑(14a) 및 제 2 흡착탑(14b)은 동시에 사용할 수도, 어느 한쪽을 사용할 수도 있다. 이 흡착탑(14)은 불소가스 및 HF에 대해서 내식성을 갖는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하고, 예를 들어 스텐레스강, 모넬, Ni, 불소계 수지 등으로 형성되고, 내부에 불화 나트륨, 소다라임이 충전되어 통과하는 HF를 흡착함으로써 수소가스 중의 HF를 제거하고 있다.
상기 HF 흡착탑(14)은 압력유지수단을 구성하는 하나의 자동밸브(10)의 하류측에 배치되어 있다. 그리고, 상기 자동밸브(10)와 HF흡착탑(14) 사이에는 진공 발생장치(26)가 설치되어 있다. 상기 진공 발생장치(26)는 가스라인(27)을 통과하는 가스에 의한 이젝터 효과에 의해 가스라인(28)내의 압력을 감압상태로 하는 것이고, 유분을 사용하지 않고 가스라인(28)을 감압상태로 할 수 있고 유분의 가스라인 및 전해조(1)로의 침입을 방지할 수 있다.
양극실(3)로부터 배출되는 불소가스 중의 HF를 제거하는 HF흡수탑(15)은 상술한 HF흡착탑(14)과 동일하게 제 1 흡수탑(15a, 15b)이 병렬로 설치되어 있다. 그리고, 내부에 NaF가 충전되어 있고 방출되어 오는 불소가스 중에 포함되는 HF를 제거한다. 상기 HF흡수탑(15)도 HF흡착탑(14)과 동일하게 불소가스 및 HF에 대해서 내식성을 갖는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하고, 예를 들어 스텐레스강, 모넬, Ni 등을 예시할 수 있다.
상기 HF 흡수탑(15)의 하류측에는 압력유지수단을 구성하는 하나의 자동밸브(9)가 설치되어 있다. 양극실(3)로부터 발생하는 가스는 불소가스와 동시에 HF가스, 전해욕 비말이 발생하는 가혹한 환경이 된다. 특히 불소와 HF가 혼재하는 환경에서는 강한 산화성 분위기가 된다. 이 때문에, 자동밸브(9)는 HF흡수탑(15)의 하류측에 설치함으로써 HF가 제거된 불소가스만의 상태로 할 수 있고, HF가스에 의한 영향을 받지 않고 개폐 동작을 실시하는 것이 가능해진다. 또한, 이들 HF흡착탑(14) 및 HF흡수탑(15)에는 압력계(30, 29)가 설치되어 있고 내부의 막힘을 검지하는 것이 가능해지고 있다.
또한, 이들 전해조(1)를 포함하는 불소가스 발생장치는 도시하지 않은 하나의 하우징으로 이루어진 캐비넷 내에 설치되는 것이 바람직하다. 온디멘드, 온사이트에서의 사용이 용이해지기 때문이다. 또한, 상기 캐비넷은 불소가스와 반응하지 않는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 스텐레스강 등의 금속이나 염화비닐 등의 수지를 사용할 수 있다.
또한, 도시하지 않지만 고순도의 불소가스가 배출되는 하류측에는 버퍼탱크 등의 저장수단이 설치되는 것이 바람직하다. 이에 의해 필요할 때에 필요량의 불소가스를 제공할 수 있고 반도체 제조설비의 제조라인에 설치하는 것이 가능해지는 온라인 불소가스 발생장치가 된다.
다음에, 본 실시형태예에 관한 불소가스 발생장치의 작동에 대해서 설명한다.
통상, 전해가 정상적으로 실시되고 있는 상태에서는 전해조(1) 내는 대기압으로 유지되어 있고, 양극실(3) 및 음극실(4) 내의 전해욕(2)의 높이는 동일한 액면 높이가 된다. 그러나, 전해중에 예를 들어 전해욕(2)의 비말 등의 축적에 의한 불소가스 라인(불소가스 발생구(22) 이후의 가스라인)의 폐쇄, 또는 수소라인(수소발생구(23) 이후의 가스라인)의 폐쇄 등에 의해 전해조(1) 내의 압력이 변동한다. 이 때, 양극실(3) 및 음극실(4)에 설치되어 있는 압력계(7, 8)에 의해 압력이 측정되고, 그 압력의 변동에 의해 각 압력계(7,8)에 연동하는 자동밸브(9, 10)를 개폐하고 전해조(1) 내의 압력을 대기압으로 유지하도록 조정한다.
이와 같이, 자동밸브(9, 10)의 개폐에 의해 전해조(1) 내의 압력이 대기압으로 유지되어 있는 경우에는 전해조(1) 내의 양극실(3) 및 음극실(4) 내의전해욕(2)의 높이는 동일한 액면 높이가 된다. 그러나, 전해중에 예를 들어 전해욕(2)의 비말 등이 또한 축적되고, 자동밸브(9, 10)의 개폐에 의해서는 전해조(1) 내의 압력을 대기압으로 유지할 수 없고, 예를 들어 불소가스 라인(불소가스 발생구(22) 이후의 가스라인)의 폐쇄 등에 의해 양극실(3) 내에서의 압력이 높아지는, 또는 음극실(4)의 압력이 낮아짐으로써 양극실(3)의 전해욕(2)의 액면 높이가 음극실(4)의 전해욕(2)의 액면높이 보다도 높아지는 경우도 있다. 이 경우, 양극실(3) 및 음극실(4)에 설치된 제 1 액면검지수단(5) 및 제 2 액면검지수단(6)에 의해 액면높이의 이상이 검지된다.
통상, 전해조(1) 내의 압력이 자동밸브(9, 10)의 개폐에 의해 대기압으로 유지되고, 정상적으로 전해가 되어 있는 경우의 전해욕(2)의 액면높이는 제 1 액면검지수단(5) 및 제 2 액면검지수단(6)의 5개의 액면센서(S1~S5) 중, 액면센서(S2와 S4) 사이에 위치하고 있다. 그러나, 상술한 바와 같이 음극실(4)의 전해욕(2)의 액면높이가 양극실(3)의 전해욕의 액면높이 보다도 높아진 경우, 즉 음극실(4)의 액면높이가 제 2 액면검지수단의 액면센서(S2) 보다도 높아진 경우에는, 자동밸브(31) 및 자동밸브(34)를 폐쇄한다. 그래서, 음극실(4)의 전해욕(2)의 액면높이가 정상적으로 되돌아 온 경우에는, 자동밸브(31) 및 자동밸브(34)를 개방하고 계속하여 전해를 실시한다. 한편, 자동밸브(31) 및 자동밸브(34)를 폐쇄한 경우에도 음극실(4)의 전해욕(2)의 액면높이가 상승하고, 액면센서(S1) 보다도 높아진 경우에는 자동밸브(33) 및 자동밸브(32)도 폐쇄하고 전해를 중단한다.
전해가 중단되면, 자동밸브(32)가 단시간 개방되고 양극실(3) 내의 불소가스가 전해조(1)의 상부덮개(17)에 설치되어 있는 불소가스의 발생구(23)로부터 방출된다. 이와 동시에, 자동밸브(33)도 단시간 개방되어 음극실(4) 내에 퍼지가스가 도입된다. 이에 의해, 전해욕(2)의 양극실(3) 및 음극실(4)의 액면높이가 동일하게 되돌아오면 전해가 재개된다.
이상과 같이 본 실시형태예에 관한 불소가스 발생장치는 전해조(1) 내의 압력을 측정하는 압력계(7, 8)와 이것에 연동하는 자동밸브(9, 10)에 의해 전해조(1) 내의 압력을 조정하고, 전해조(1) 내를 대기압으로 유지하여 전해욕(2)의 액면높이를 제어한다. 또한, 이들 자동밸브(9, 10)의 개폐에 의한 액면높이 제어로 전해조(1) 내의 전해욕(2)의 액면 높이를 동일한 레벨로 유지할 수 없는 경우에는 양극실(3) 및 음극실(4)에 설치된 제 1 액면검지수단(5) 및 제 2 액면검지수단(6)과, 이들과 연동하여 개폐하는 자동밸브(31~34)에 의해 전해조(1) 내를 대기압으로 유지한다. 이와 같이 2단계의 제어방식으로 전해조(1) 내를 대기압으로 유지하고, 전해욕(2)의 액면높이를 안정적인 높이로 유지할 수 있다. 이에 의해, 전해중의 전해조건을 변경할 필요가 없어지고, 안정된 불소가스의 생성을 실시할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 불소가스 발생장치는 상술한 실시형태예에 한정되는 것은 아니고 예를 들어 이하와 같은 것이어도 좋다.
예를 들어, 전해조 본체를 음극으로 하여 전해욕을 전해하고 이 때, 전해욕의 액면높이를 검지하는 액면검지수단은 하나만을 사용하여 전해욕의 액면높이를 제어하도록 할 수도 있다. 또한, 자동밸브의 위치, 수 등에 대해서도 특별히 본 발명의 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 이상과 같이 구성되어 있고, 전해조내를 대기압으로 유지하고 전해욕의 액면높이를 압력계 및 액면검지수단의 2계통으로 검지, 제어한다. 이 때문에, 전해욕의 액면높이를 항상 일정한 높이로 유지하는 것이 가능해지고, 전해조건을 안정시켜 불소가스의 안정된 생성, 공급이 가능해진다. 또한, 불소가스에 다른 가스, 예를 들어 희가스를 혼합하는 수단을 설치했으므로 원하는 혼합비의 희가스와 불소가스의 혼합가스를 얻을 수 있고 엑시머 레이저 발진용 선원 등 반도체 제조분야에서 이용하는 것이 가능해진다.

Claims (7)

  1. 불화수소를 포함하는 혼합용융염으로 이루어진 전해욕을 전기분해하여 고순도의 불소가스를 생성하기 위한 불소가스 발생장치에 있어서,
    격벽에 의해 양극이 설치된 양극실과 음극이 설치된 음극실로 분리된 전해조와,
    상기 양극실과 상기 음극실 내를 대기압으로 유지하는 압력유지수단과,
    상기 양극실과 상기 음극실의 각각의 상기 전해욕의 액면레벨을 3이상의 단계로 검지할 수 있는 액면검지수단을 구비한 불소가스 발생장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력유지수단이 상기 양극실과 상기 음극실에 각각 설치된 압력계와 연동하여 개폐하는 자동밸브와, 상기 양극실과 상기 음극실에 각각 설치된 액면검지수단과 연동하는 자동밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 불소가스 발생장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    전해조 내의 압력을 대기압으로 유지하는 압력유지수단 중 하나인 압력계와 연동하여 개폐하는 자동밸브는 상기 전해조내의 압력이 대기압보다도 높아지면 개방되고, 상기 전해조 내의 가스를 배출하는 것을 특징으로 하는 불소가스 발생장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력계와 연동하여 개폐하는 자동밸브 뒤에, 컴프레서, 진공 발생장치 중 적어도 하나 이상이 설치되고, 상기 압력계와 연동하여 개폐하는 자동밸브의 하류의 가스배출라인을 감압상태로 유지하고 있는 것을 특징으로 하는 불소가스 발생장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 액면검지수단이 상기 전해욕의 각 액면레벨을 검지할 수 있는 3개 이상의 액면센서에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 불소가스 발생장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액면검지수단을 구비함과 동시에, 전해조내의 압력을 검지할 수 있는 압력계를 구비한 것을 특징으로 하는 불소가스 발생장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액면검지수단에 연동하여 개폐하는 상기 자동밸브의 개폐에 의해 전해조 내에 공급되는 가스가 희가스 또는 질소가스인 것을 특징으로 하는 불소가스 발생장치.
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