氟气发生装置 【技术领域】
本发明涉及氟气发生装置，特别是涉及生成用于半导体等制造工程的杂质极少的高纯度氟气的氟气发生装置。
背景技术
以往，氟气是例如在半导体制造领域不可欠缺的基本气体。而且，还有其自身应用的场合。特别是以氟气为基础合成三氟化氮气(以下称NF3气)等，把它作为半导体的清洗气体和干蚀刻用气体的需要急速上升。而且，氟化氖气体(以下称NeF气)、氟化氩气体(以下称ArF气)、氟化氪气体(以下称KrF气)等是半导体集成电路的图案形成时用的激元激光器振荡用气体，其原料多用稀有气体和氟气的混合气体。
用于半导体制造的氟气和NF3等气体要求是杂质少的高纯度气体。而且，在半导体等制造现场是从充有氟气的储气瓶中取出必要量的气体使用。因此，储气瓶的保管场所、气体安全性的确保和纯度的维持等管理是非常重要的。还有，由于NF3气体在供给方面，最近存在着需要量急增的问题，所以还存在着必须有一定量的库存的问题。如果考虑这些情况的话，与其使用高压的氟气，还不如设置有需要的、在线的使用氟气发生装置地场所更好。
通常，氟气是按图9所示由电解槽生成。电解槽主体201的材质通常使用Ni、蒙乃尔合金、碳素钢等。还有，在槽底为防止生成的氢气和氟气混合而设有由聚四氟乙烯等制成的底板212。氟化钾—氟化氢体系(以下称KF-HF体系)的混合熔融盐作为电解液202充满于电解槽主体201中。而且，由蒙乃尔合金形成的裙部209将其分离为阳极室210和阴极室211。在收放于该阳极室210内的石墨或镍(以下称Ni)阳极203和收放在阴极室211内的Ni阴极204之间施加电压，通过电解生成氟气。再者，生成的氟气由发生口208排出，在阴极一侧生成的氢气由氢气排出口207排出。但是，存在由于电解时生成的四氟化碳气体(以下称CF4气)和由电解液蒸发的氟化氢气体(以下称HF气)等的混入而难以得到纯度高的氟气的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种能够稳定地生成高纯度的氟气的氟气发生装置。
发明的公开
为了解决上述课题，本发明的氟气发生装置是为了将含有氟化氢的混合熔融盐电解生成高纯度的氟气的氟气发生装置，具有由隔板分成阳极室和阴极室的电解槽、和分别向上述阳极室及上述阴极室供给气体而使上述阳极室和阴极室内部维持在既定压力的压力维持机构。
通过压力维持机构使阳极室和阴极室内通常维持在一定压力。因此，将作为载气的稀有气体导入氟气内，能够迅速地实现既定的氟浓度和流量。特别是能够达到从电解槽开始工作时就可迅速地使用气体的状态。而且，由于阳极室和阴极室的内部维持在既定的压力，所以能够防止空气等从外部进入，能够稳定地生成高纯度的氟气。另外，本发明所说的维持在既定的压力下包含与外部环境没有压力差的状态(例如，在大气压下使用)。
还有，本发明的氟气发生装置是为了将含有氟化氢的混合熔融盐电解生成高纯度的氟气的氟气发生装置，它具有由隔板分离成阳极室和阴极室的电解槽、分别向上述阳极室和上述阴极室供给气体使上述阳极室和上述阴极室内部维持在既定压力下的压力维持机构、收放上述电解槽且能够控制氛围的壳体、收放于上述壳体内用于除去由上述电解槽生成的氟气中的微粒的过滤器。
能够控制电解槽周围的氛围，就能够确实地防止二氧化碳等气体进入电解槽内。正因为如此，所以它能够抑制由氟气和二氧化碳气反应生成的CF4气体的生成，能够得到高纯度的氟气。而且，即使发生从电解槽泄漏氟气的情况，也不用担心泄漏到外部。而且由过滤器能够确实地除去由于电解过程中电解液的飞溅而产生的微粒。因此，过滤器最好能耐氟气腐蚀，例如可以使用烧结蒙乃尔合金、烧结耐热耐蚀镍基合金等。而且，收放电解槽的壳体最好能耐氟气腐蚀，例如最好是由碳素钢等金属、氯乙烯等制成。
还有，本发明的氟气发生装置，在上述电解槽的上述阳极室和上述阴极室的至少一方上，设有检测熔融盐的液面变动的上限水平和下限水平的液面检测机构。
即使在不能目视电解槽内部的状态下，也能够把握收装于电解槽内的电解液的液面高度。因此，能够使电解液的高度始终保持在一定的水平，能够防止电解液的逆流等。而且，由于把此液面检测机构和电极的电源控制机构联动，所以在电解液的液面水平出现异常时可停止电解。
还有，本发明的氟气发生装置，在上述压力维持机构上配备有根据上述液面检测机构的检测结果进行开关，向上述阳极室和上述阴极室内供气或排气的电磁阀。
它可以根据电解液的液面高度，根据检测通向阳极室和/或阴极室内的气体的供给或排出的检测结果自动地进行。因此，可以将电解液的液面始终保持在一定高度，可以生成稳定的氟气。
还有，本发明的氟气发生装置，上述含氟化氢的混合熔融盐是KF-HF体系，具备调节上述含氟化氢的混合熔融盐温度的温度调节机构。
能够把电解过程中电解槽内的混合熔融盐的温度始终维持在一定温度。因此，能够高效地生成氟气。
还有，本发明的氟气发生装置，由上述压力维持机构供给的气体是稀有气体。
把生成的气体用例如氖气(Ne气)、氩气(Ar气)、氪气(Kr气)等气体稀释，成为任意混合比的混合气体，可以作为用于半导体集成电路图案形成时激元激光器振荡用气体使用。
还有，本发明的氟气发生装置的配置于上述阳极室和上述阴极室中的阳极和阴极是Ni。
由于用Ni阳极，所以没有在使用石墨电极进行电解的场合产生的碳粒子脱落。因此，没有碳和氟气反应生成的CF4的混入，可以生成高纯度的氟气。而且，也能够防止作为石墨电极特有的极化现象的阳极效应的发生。另外，如果阴极也用Ni，由于在Ni表面形成氢化物和氧化物，故表面能比铁阴极少，生成的氢气的气泡变大，能够防止和氟气的混合。而且，可以使阳极和阴极间的距离靠近，可以使电解槽小型化。
还有，本发明的氟气发生装置的上述电解槽是由金属制成的。
由于电解槽的主体和连接件使用强度高、气密性高的Ni、蒙乃尔合金、纯铁、不锈钢等金属，所以能够防止电解槽的气体泄漏。即使是例如使电解槽内为比大气压高0.1Mpa的压力下的氦气氛围的场合，氦气也不会泄漏。
还有，本发明的氟气发生装置的上述电解槽是圆筒状的。
通过温度调节机构，可从全周均匀地加热电解槽。而且，由于电极配置成同心圆状，所以电解槽内的电流分布也是一样的，可以稳定地电解。
还有，本发明的氟气发生装置的上述电解槽是由金属制成，作为阴极。
由于可将电解槽作为阴极，不必另外设置阴极，故可使电解槽小型化。因此，能够在任意场所设置氟气发生装置。因此，可以在例如半导体制造工程的生成线上等需要的场所，即在生产线上设置。
还有，本发明的氟气发生装置的上述电解槽是由金属制成圆筒形，作为阴极。
通过温度调节机构，可从全周均匀地加热电解槽。而且，由于电极配置成同心圆状，所以电解槽内的电流分布也是一样，可以稳定地电解。另外，由于可将电解槽作为阴极，不必另外设置阴极，故可使电解槽小型化。
还有，本发明的氟气发生装置的上述电解槽是由对氟气具有耐腐蚀性的树脂制成的。
由于电解槽由耐腐蚀性的树脂制成，电解槽不易被生成的氟气腐蚀。特别是在氟气生成量少的场合，电解槽几乎不腐蚀。在这里，电解槽的构造材料可以使用对氟气具有耐腐蚀性的聚四氟乙烯树脂等氟系树脂和聚四氟/全氟代烷基乙烯醚共聚物、三甲基戊烯等树脂。
还有，本发明的氟气发生装置的上述电解槽是由对氟气具有耐腐蚀性的树脂制成，呈方筒状。
即使是用树脂制成电解槽的情况下，也能够具有高的机械强度。
还有，本发明的氟气发生装置的上述电解槽是由对氟气具有耐腐蚀性的树脂制成的方筒状，至少一个侧面开关自由地进行螺纹配合。
能够容易地进行电解槽内的混合熔融盐和电极等的更换。而且，由于一个侧面是进行螺纹配合，所以可以提高密闭性，同时还能够提高电解槽的强度。
还有，本发明的氟气发生装置的上述电解槽是由对氟气具有耐腐蚀性的树脂制成方筒状，至少一个侧面由透明的树脂制成，其余的面用氟系树脂制成。
能够在电解过程中看到电解槽内，即使是用Ni作为电极的电解槽，也可以确认电解时由电极产生的淤渣的量。而且，能够看到电解时电解液的液面水平，可以利用液面检测机构进行液面水平的控制，同时可确实把握液面水平。
还有，本发明的氟气发生装置配设有对通过上述过滤器的气体加压或者减压的气体管道，在上述气体管道上设有加压或减压装置及贮藏机构。
能够适宜地提供氟气、达到规定的压力，而且利用附设的压力调整阀可防止反应体系的压力变动引起的电解液的液面变动，所以可以稳定地供给必要量的氟气。
附图的简单说明
图1是本发明的氟气发生装置的模式图。图2是为了说明本发明的氟气发生装置的实施方式的一例的配设于电解槽上的压力维持机构的动作和电解槽内电解液的液面高度的关系的图。图3表示的是电解液的液面3A下降，3B上升，用液面探针8或9检测这些异常，并关闭电磁阀51、52、53、54的图。图4表示的是持续图3的状态下，为了消除液面异常，打开放出阳极室气体的电磁阀57和向阴极室导入气体的电磁阀56的图。图5表示的是电解液的液面3A上升，3B下降，用液面探针8或9检测这些异常，并关闭电磁阀51、52、53、54的图。图6表示的是持续图5的状态下，为了消除液面异常，打开向阳极室导入气体的电磁阀55和放出阴极室气体的电磁阀58的图。图7是表示本发明的氟气发生装置的其它实施方式例的模式图。图8表示的是图7所示的实施方式的一例的氟气发生装置使用的加热器形状一例的立体图。图9是以往使用的氟气发生装置的模式图。
实施发明的优选方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式的一例。
在图1上，符号1是能够控制氛围的壳体，符号2是电解槽，符号3是由KF-HF系统混合熔融盐形成的电解液，符号4是Ni阳极，符号5是阳极室，符号7是阴极室，符号8是检测压力变动引起阳极室5的液面水平异常用的检测机构即液面探针，符号9是检测压力变动引起阴极室7的液面水平异常用的检测机构即液面探针，符号10是电解液的温度检测机构，符号20是对壳体1内的氛围进行控制的储气瓶，符号21是临时贮存由阴极产生的氢气的空塔，符号22是为了从氢气中除去HF而填充了NaF等的HF吸收塔，符号23是临时贮存由阳极产生的氟气的空塔，符号24是为了从氟气中除去HF而填充了NaF等的HF吸收塔，符号25是配备有除去氟气中含有的微粒用的由烧结蒙乃尔合金、烧结耐热耐蚀镍基合金等制成的过滤器的过滤塔。而且，在壳体1上还配设有使通过过滤塔25的气体加压或者减压的气体管道31、40。
电解槽2由Ni、蒙乃尔合金、纯铁、不锈钢等金属制成，整体形成圆筒状。电解槽2被Ni或蒙乃尔合金制成的隔板28分成阳极室5和阴极室7。阳极室5配置有由Ni制成的阳极4。而且，电解槽2自身作为阴极6。因此，为了防止阴极产生的氢气和阳极产生的氟气的混合，附设由聚四氟乙烯等制成的底板65。阳极4和隔板28的距离及隔板28和电解槽2的侧壁之间的距离最好大致相同。这样，可以抑制由于去极化作用而使隔板28溶解，可以取得电解槽2的寿命延长的效果。阳极4和阴极6构成的电解槽2为了各自通电而连接于电源13上。在电解槽的上盖11上设有对阳极室5和阴极室7内加压的压力维持机构、即来自加压储气瓶18的净化气体的出入口15、17；阳极室5产生的氟气的发生口16；阴极室7产生的氢气的发生口14。而且，电解槽2设有加热电解槽2内部的温度调节机构。温度调节机构控制电解槽2内的温度，由以下几部分构成：紧密地设在电解槽2周围的加热器12；与其加热器12相连地设于壳体1外部的能够进行一般的PID控制的温度控制器(图示省略)；设于阳极室5或阴极室7的任意一方上的热电偶等温度检测机构10。还有，在加热器12的周围设有未图示的保温材料。加热器12可以是带状的、镍铬合金线等，虽然其形态没有特殊的限定，但最好是覆盖电解槽2全周那样的形状。
使用Ni作为阳极4。由于用Ni作为阳极4，故可以防止CF4气体混入生成的氟气中，并且不会产生阳极效应。还有，由于电解槽2由Ni、蒙乃尔合金、纯铁、不锈钢等金属制成，故电解槽2成为阴极6，不需要另外设置阴极，所以可以将电解槽2主体的尺寸小型化。
还有，在阳极室5和阴极室7上各设有一对长短不同的液面探针8、9，据此检测电解液3的液面水平。此液面探针8、9连接于未图示的电力控制器上，可以在液面水平的变动达到所容许的上限或下限时停止电解。还有，这一对长短不同的液面探针8、9设于阳极室5和阴极室7两室内，但也可以设在任意一室内。
将阳极室5和阴极室7内的压力维持在一定压力以上的压力维持机构50由以下几部分构成：根据液面探针8、9检测结果开关从加压储气瓶出来的气体，向电解槽2内供气或排气的电磁阀51、52、53、54、55、56、57、58；对该压力维持机构50的气体管道进行开关的手动阀60、61、62；以及能够将通过气体管道内的气体流量设定为预先给定的流量的流量计63、64。根据此压力维持机构，阳极室5和阴极室7内的压力始终维持在高出大气压0.01Mpa的高压。因此，电解生成的氟气和氢气从电解槽2内被压出，由各自的发生口16、14排出。象这样，压力维持机构50将阳极室5和阴极室7内的压力维持在一定压力以上，电解生成的气体从电解槽2排出的同时，通过将电解槽2内的压力维持得稍高于大气压，以防止外界气体进入电解槽2内。
还有，作为高压储气瓶18用的气体，只要是惰性气体就可以，没有特殊的限定。例如，若使用Ar气、Ne气、Kr气、Xe气等稀有气体中的一种以上，可以容易地得到任意混合比的氟气和这些稀有气体的混合气体。因此，可以作为半导体制造等领域的集成电路的图案形成用的激元激光器的振荡用线源，可以在半导体制造领域的生产线上配置本发明的氟气发生装置，在生产线上必要时适宜地供给氟气。
空塔21、23用于除去在电解时包含在分别从阳极室5和阴极室7放出的氟气和氢气内的电解液3的飞沫。因此，它们最好是由对氟气及氟化氢具有耐腐蚀性的材料制成。例如，不锈钢、蒙乃尔合金、Ni、氟系树脂等。
吸收塔22、24内部收装有NaF，除去含在排出的氟气或氢气中的HF。此吸收塔22、24也同空塔21、23一样，最好是由对氟气及氟化氢具有耐腐蚀性的材料制成。例如，不锈钢、蒙乃尔合金、Ni、氟系树脂等。
过滤塔25配设在吸收塔24的下游侧，在内部设有由烧结蒙乃尔合金或烧结耐热耐蚀镍基合金制成的过滤器。通过此过滤器，可除去含在从阳极室5排出来的氟气中的电解液3和Ni以及铁的络合物形成的微粒。
收放这些，并可以控制氛围的壳体1最好是由和氟气不产生反应的材料制成。例如，可以使用不锈钢等金属和氯乙烯等树脂。此壳体1，为了能够控制壳体1内的氛围，具有控制氛围用的储气瓶20和排气口19。这样就可以控制壳体1内的氛围，可以生成高纯度的氟气。另外，壳体1也可以内装于半导体制造工场等用的储气瓶用壳体内。
在配设于此壳体1内的加压管40上设有压力调整阀41、加压器42、作为贮藏机构的缓冲罐44、压力计45、带有流量调节功能的流量计(以下称质量流量计)47及真空泵48。电解槽2产生的气体在加压器42内加压。此时压力调整阀41防止电解槽2内减压。缓冲罐44由压力计45和阀门43、46，质量流量计47控制气体的进出。然后，使用氟气时，由出口49取出。
还有，减压管31上设有压力调整阀32、作为减压下的贮藏装置的缓冲罐35、压力计34及真空泵37等。缓冲罐35由真空泵37控制压力，由压力计34和阀门33或36调节压力，控制氟气的进出。压力调整阀32防止电解槽2内减压。然后，使用氟气时从出口38取出。象这样，由于本发明设有贮藏由电解生成的氟气的机构，因此在必要时可提供所希望量的氟气，成为可以配设于半导体制造设备的生产线上的在线氟气发生装置。另外，这些减压管31或者加压管40可以适当地配设，本发明的氟气发生装置对这些没有限定。在这里，构成加压器42，压力调整阀41、32，缓冲罐35、44等管线的部件最好是由对氟气具有耐腐蚀性的材料制成。加压器42，压力调整阀41、32最好用Ni制成，缓冲罐35、44和管道用不锈钢合适。这样，可以防止氟气引起的腐蚀等。
下面，一边参照图2至图6，一边就氟气发生时电解槽2内的状态及压力维持机构50的动作进行说明。还有，在以下的图中，涂满黑色的阀门表示阀门打开，气体流通的状态。白色的阀门表示阀门关闭，气体不流通的状态。
图2是表示正常电解时电解槽2内的电解液3的状态和压力控制机构50的各阀门的开关状态的图。在图2中，涂满黑色的电磁阀51、52、53、54和手动阀60、61、62及流量计63、64表示呈打开状态，表示在此管道中气体在流通。气体由流量计63、64调整其流量，伴随既定量的载气在气体管道内流动。还有，如图2所示，在电解正常进行的状态下，电解槽2内的阳极室5和阴极室7内的的电解液3的高度呈同一水平。
在电解过程中，在例如由于电解液3的飞沫等的蓄积引起氟气管道闭塞，在阳极室5，阳极室5内的压力升高的状态，或者在由于阴极室7的压力下降，阳极室5的电解液3A的水平面比阴极室7的电解液3B的液面低的场合，根据设于阳极室5及阴极室7的液面探针8、9检测液面水平3A、3B的异常。
于是，根据液面探针8或9的信号，如图3所示，由控制各电磁阀51、52、53、54、55、56、57、58的控制机构(图示省略)，关闭电磁阀51、52、53、54、气体停止流动。与此同时，根据来自控制机构的信号，中断电解的电源13，电解停止。
若电解停止，出口部分的电磁阀57短时间开启，阳极室5内的氟气从设于电解槽2的上盖11上的氟气发生口16排出。与此同时，电磁阀56也短时间开启，净化气体经由氢气发生口14导入阴极室7内，此状态如图4所示。因此，若电解液3的阳极室5和阴极室7的液面水平回到同一水平，则电磁阀56、57关闭，电磁阀51、52、53、54开启(参照图2)，电解再次开始。
还有，在电解过程中，由于电解液3的飞沫等的蓄积引起氢气管道的闭塞，而使阴极室7内的压力升高，或者使阳极室5内的压力下降。电解液3的液面水平为阳极室5的一方比阴极室7的高。在这种场合，用液面探针8、9检测液面水平3A、3B的异常。
于是，根据液面探针8或9的信号，如图5所示，电磁阀51、52、53、54被关闭，气体管道内的气体停止流动。与此同时，根据来自控制机构的信号，电解的电源13也中断，电解停止。
接着，如图6所示，电磁阀58短时间开启，阴极室7内的氢气从设于电解槽的上盖11上的氢气发生口14排出。与此同时，电磁阀55也短时间开启，净化气体经由氟气发生口16导入阳极室5内。因此，若电解液3的阳极室5和阴极室7的液面水平回到同一水平，则电磁阀55、58关闭，电磁阀51、52、53、54开启(参照图2)，电解再次开始。
象上述那样，电磁阀51、52、53、54、55、56、57、58根据设于阳极室5及阴极室7上的液面探针8、9的液面检测信号恰当地开关，将电解液3的液面水平始终控制在液面探针8、9的上限和下限之间的一定范围内。因此，可以进行稳定地电解，稳定地供给氟气。
下面，就本实施方式例的氟气发生装置的氟气生成方法进行说明。
首先，将不锈钢等金属加工成图1所示的圆筒状，作为电解槽2。而且，作为上盖11，设有气体发生口14、16及净化气体出入口15、17，HF导入口26。在此上盖11的电解槽2的一侧，中心部分形成将电解槽2内部分成的阳极室5和阴极室7的隔板28。此隔板28可以和上盖11形成一体，也可以以后通过焊接等组装起来。而且，在上盖11的中心部位安装有Ni阳极4。还在阳极室5和阴极室7内安装检测液面用的长短不同的一对液面探针8、9。再有，在阴极室7内安装有电解液3的温度管理用的热电偶10。然后，加热、熔融，填充构成电解液3的粉体状的酸性氟化钾(KF·HF)。接着，在上盖11和电解槽2之间夹入密封材料，用上盖11以螺纹结合等方式将电解槽2密封住。然后，将HF供给管道加热到约40℃，将既定量的气体状的无水氟化氢从HF导入口26导入事先填充的KF·HF中，通过沸腾而得到熔融的KF·2HF液。再有，配设有加热器12和保温材料、加压或减压机构等的气体管道50，并收放于壳体1内。一旦进行电解，原料HF就会减少。HF的供给方法有间歇式和连续式的，工业上主要采用后者。所谓间歇式，是指已知电解液3的重量减少，只补给其减少部分的HF的方法。另一方面，所谓连续式，就是反复重复以下动作的方法，即由附设于阴极室7内的图中未示出的液面探针，检测电解液3的HF温度降低而引起的液面下降，打开附设于HF供给管道上的图中未示出的电磁阀(不检测压力变动所引起的阴极室7的液面变动的电磁阀)，HF从上盖11自动地供给。因此，电解液3的液面缓缓上升，在接触到上述图中未示出的液面探针时发出信号，该电磁阀自动关闭。设于阴极室7中的图中未示出的液面探针与设于阴极室7内的液面探针9在电气上是独立的，在产生压差变动的场合，特别是即使在图6所示的阴极室7内的氢气压力升高的状态下，仍然这样进行动作，即在切断电源13的同时关闭HF供给管道的电磁阀，HF供给停止。
由加热器12将电解槽内加热至90℃左右，使KF·2HF液熔融，就可以电解。通过电解，在阳极室5及阴极室7一侧充满了生成的氟气和氢气，通过由压力维持机构50导入的气体进行挤压，从气体发生口16、14排出。从阳极室5排出来的氟气通过空塔23、吸收塔24、过滤塔25之后，作为去除了微粒的高纯度氟气供给加压或减压系统。
此时，由液面探针8、9检测阳极室5和阴极室7内的电解液3的液面水平，在液面水平发生异常的场合，如前所述，适当地开关电磁阀51、52、53、54、55、56、57、58，将电解槽2内的液面水平始终控制在一定范围内。因此，可以持续稳定的电解，稳定地供给高纯度的氟气。
接下来，就本发明的氟气发生装置的其它实施方式例，参照图7，图8进行说明。还有，和图1至图6相同的部件标记相同的符号，不再详细说明。
用于本实施方式例的氟气发生装置的电解槽72，是用对氟气具有耐腐蚀性，对电解过程中70～90℃的温度也能够耐受的具有耐热性的聚四氟乙烯树脂等氟系树脂制成方筒状，至少有一个侧面用聚四氟/全氟代烷基乙烯醚共聚物、三甲基戊烯树脂等的任意一种制成。电解槽72，用氟系树脂制成的块体，通过凿穿加工等加工成如图7所示的具有把手73及隔板76，能够收装电解液3的电解槽72的形状，一体地形成如图7所示的形状。而且，最好是至少有一个侧面是开口的形状。在此开口部分，把用聚四氟/全氟代烷基乙烯醚共聚物或三甲基戊烯等透明树脂制成的板75拧紧在设于此开口部分的许多螺纹孔74上，故可以将电解槽72封闭，还可以看到电解槽72的内部。此时，为了提高其紧密性，最好将氟系树脂的密封材料夹在电解槽72的主体和板75之间。还有，把由聚四氟/全氟代烷基乙烯醚共聚物或三甲基戊烯等透明树脂制成的板75和相同尺寸的不锈钢等金属框接触，而且，用螺钉从其上拧紧，便可以提高与电解槽72的侧面接触的由聚四氟/全氟代烷基乙烯醚共聚物或三甲基戊烯等透明树脂制成的板75的密合性。而且，象这样，由于在侧面的一部分上的开口部分开关自由，故电极4、6和成为电解液3的混合熔融盐的更换容易进行。
电解槽72被隔板76分离成阳极室5和阴极室7，该隔板用和电解槽72相同的树脂制成，各室配置由Ni制成的电极作为阳极4和阴极6。电解槽72的上面设有对阳极室5及阴极室7内加压的压力维持机构50的净化气体出入口15、17；从阳极室5产生的氟气的发生口16；从阴极室7产生的氢气的发生口14。而且，电解槽72还设有加热电解槽72内部的温度调节机构。温度调节机构由紧贴于电解槽72主体周围的加热器12；与该加热器12相连，可以进行一般的PID控制的温度控制器(图示省略)；设于阳极室7内的热电偶10构成，控制着电解槽72内的温度。而且，在加热器12的周围设有保温材料77。另外，加热器12可以是带状物、镍铬合金线等，虽然对形状没有特殊限定，但最好制成如图8所示形状的箱形加热器。这样，便能够收放电解槽72，可正确地进行电解槽72内的温度控制。
在本实施方式例的氟气发生装置中，阳极4和阴极6使用Ni。由于把Ni作为阳极4，故由石墨和氟气反应生成的CF4不会混入，可以生成高纯度的氟气。而且，也能够防止石墨电极特有的极化现象、即阳极效应的发生。而且，若阴极6也使用Ni，则在Ni表面生成的氢化物和氧化物会使表面能比铁阴极的少，生成的氢气的气泡变大，可以防止和氟气的混合。再者，通过把阳极4和阴极6的电极形状制成例如象钻孔、多孔金属网那样，可以更进一步抑制氟气和氢气的混合。据此，可以拉近阳极和阴极之间的距离，可以使电解槽小型化。
本实施方式例的氟气发生装置，首先，对用氟系树脂制成的块体进行凿穿加工，加工成如图7所示的具有把手73，侧面的一侧开口，在其大致中央有能够将电解槽72的内部分成两部分的隔板76的电解槽72的形状。在其上面设有气体发生口14、16及净化气体出入口15、17，同时安装有Ni制的阳极4和阴极6。在各室5、7内，安装有检测液面水平的长短不同的一对液面探针8、9。然后，填充粉体状KF·HF。接下来，在开口部分的侧面形成许多的螺纹孔74，在其上面夹入密封材料，用螺钉把由聚四氟/全氟代烷基乙烯醚共聚物或三甲基戊烯等透明树脂制成的板75拧紧。再有，在阴极室7安装控制电解液3的温度用的热电偶10。然后，通过使既定量的无水氟化氢沸腾来调制电解液3。接下来，配设加热器12和保温材料77、压力维持机构50等的气体管道等，收放于壳体内。
而且，如前所述，由加热器12将电解槽72内部加热到90℃左右，使KF·2HF体系混合盐熔融，可以电解。通过电解，在阳极室5及阴极室7一侧充满了生成的氟气及氢气，通过由压力维持机构50导入的气体进行挤压，从气体发生口16、14排出。从阳极室5排出来的氟气经空塔23、吸收塔24和过滤塔25之后，作为除去了微粒的高纯度的氟气供给。
此时，由液面探针8、9检测阳极室5和阴极室7内的电解液3的液面水平，在液面水平发生异常的情况下，如前所述，适当地开关电磁阀51、52、53、54、55、56、57、58，将电解槽72内的液面水平始终控制在一定水平。因此，可持续稳定的电解，可以稳定地供给高纯度的氟气。
在这里，电解液3若进行长时间的电解，由于电解时生成的淤浆、即氟化镍(NiF2)悬浮而变得浑浊，这可以通过电解槽72的透明板75看到。若NiF2蓄积起来，则电解液3的电阻增大，难以继续进行电解。此时，要更换电解液3。而且，Ni电极消耗显著时要进行电极更换。
象以上那样产生的高纯度的氟气如图7所示，通过和图1一样的设于下游侧的加压管道40或减压管道31调整成既定压力，贮藏于缓冲罐35等内。因此，在必要时，可以随时分别从供给口38、49供给必要的量，可以设置在半导体工场等的生产线上。据此，可以容易地用于半导体制品等的清洗。而且，本发明的氟气发生装置由于体积小，可以在生产线上使用，故对设置场所等没有限制，所以除了半导体制造工程之外，还可用于各种材料的表面处理等。例如，可以适用于纸张和布匹等的表面改性，赋予其斥水性和亲水性。
产业上的可利用性
本发明的氟气发生装置能够稳定地生成高纯度的氟气。而且，能够防止电解液从电解槽泄漏。还可以防止生成的氟气的泄漏。另外，由于是可以作为在生产线上使用的氟气发生装置，故不需要象以往那样贮藏危险的氟气储气瓶。正因为如此，除了在半导体制造领域使用之外，还可用于各种材料的表面处理等。