気体発生装置
【課題】パーティクルの発生による気体の純度の低下が防止された気体発生装置を提供する。
【解決手段】ベローズポンプ６１は、モータ７０およびヘッド部７１を備える。ヘッド部７１内に、金属からなるベローズ７２が収容されている。ベローズ７２内に気体圧縮室７３が形成されている。モータ７０が作動することにより、ベローズ７２が伸縮する。それにより、気体圧縮室７３が圧縮および拡張され、フッ素ガスが気体導入口７４ａから気体導出口７４ａへ送り出される。ベローズポンプ６１のモータ７０とヘッド部７１との間に、ボール減速機６２が取り付けられる。ボール減速機６２は、モータ７０の回転速度を所定の減速比で減速させてヘッド部７１内のベローズ７２に伝達する。
【解決手段】ベローズポンプ６１は、モータ７０およびヘッド部７１を備える。ヘッド部７１内に、金属からなるベローズ７２が収容されている。ベローズ７２内に気体圧縮室７３が形成されている。モータ７０が作動することにより、ベローズ７２が伸縮する。それにより、気体圧縮室７３が圧縮および拡張され、フッ素ガスが気体導入口７４ａから気体導出口７４ａへ送り出される。ベローズポンプ６１のモータ７０とヘッド部７１との間に、ボール減速機６２が取り付けられる。ボール減速機６２は、モータ７０の回転速度を所定の減速比で減速させてヘッド部７１内のベローズ７２に伝達する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体を発生する気体発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体の製造工程等において、材料の洗浄および表面改質等の種々の用途でフッ素ガスが用いられている。フッ素ガス自体が用いられることもあり、フッ素ガスを基に合成されたＮＦ３（三フッ化窒素）ガス、ＮｅＦ（フッ化ネオン）ガスおよびＡｒＦ（フッ化アルゴン）ガス等の種々のフッ素系ガスが用いられることもある。
【０００３】
フッ素ガスを安定に供給するために、例えばＨＦ（フッ化水素）を電気分解してフッ素ガスを発生する気体発生装置が用いられる。
【０００４】
特許文献１に示されるフッ素ガス発生装置は、電解槽、ＨＦ吸着塔、バッファタンクおよびコンプレッサを備える。電解槽内にはＫＦ−ＨＦ系混合溶融塩からなる電解浴が形成されている。その電解浴にＨＦが供給され、ＨＦの電気分解が行われる。それにより、電解槽の陽極からフッ素ガスが発生する。発生したフッ素ガスは、ＨＦ吸着塔に導かれる。ＨＦ吸着塔においてフッ素ガスに混入しているＨＦが除去される。
【０００５】
このようにして得られた高純度のフッ素ガスは、バッファタンクに貯留される。バッファタンク内の圧力は、コンプレッサにより調整される。そして、必要に応じてバッファタンクからフッ素ガスが供給される。
【特許文献１】特開２００４−１０７７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなフッ素ガス発生装置では、一般的に、コンプレッサとして金属製のベローズを備えたベローズポンプが用いられる。ベローズポンプの作動時には、モータによってベローズが駆動され、伸縮する。それにより、バッファタンク内のフッ素ガスが圧縮される。
【０００７】
しかしながら、ベローズポンプを継続的に使用すると、ベローズが摩耗してパーティクルが発生し、そのパーティクルが不純物としてフッ素ガス中に混入する。それにより、フッ素ガスの純度が低下し、種々の用途において処理能力が低下する。
【０００８】
本発明の目的は、パーティクルの発生による気体の純度の低下が防止された気体発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）第１の発明に係る気体発生装置は、気体を発生させる気体発生部と、気体発生部により発生した気体を貯蔵する気体貯蔵部と、気体発生部により発生した気体を気体貯蔵部に圧縮して送る気体圧縮搬送部とを備え、気体圧縮搬送部は、所定の速度で回転するモータと、モータの回転に伴って伸縮するベローズと、ベローズの伸縮に伴って圧縮および拡張するようにベローズの内部に形成され、気体を導入するための気体導入口および気体を導出するための気体導出口を有する気体圧縮室と、モータの回転速度を減速させてベローズに伝達する回転速度伝達部とを有するものである。
【００１０】
その気体発生装置においては、気体発生部により発生した気体が、気体圧縮搬送部により気体貯蔵部に圧縮して送られる。その気体は、気体貯蔵部に貯蔵される。気体貯蔵部に貯蔵された気体は、必要に応じて外部に供給される。
【００１１】
気体圧縮搬送部においては、モータの回転が回転速度伝達部を介してベローズに伝達されることにより、ベローズが伸縮し、ベローズの内部に形成された気体圧縮室が圧縮および拡張する。それにより、気体導入口を通して気体圧縮室に気体が導入されるとともに気体圧縮室から気体導出口を通して気体が導出され、気体が搬送される。
【００１２】
この場合、回転速度伝達部がモータの回転速度を減速させてベローズに伝達する。そのため、ベローズの伸縮動作が抑制される。それにより、ベローズの摩耗によるパーティクルの発生が抑制される。したがって、気体貯蔵部に送られる気体の純度の低下が防止される。
【００１３】
また、モータの回転速度を直接調整する場合に比べて、簡単な構成で容易にベローズの伸縮動作を抑制することができるとともに、モータの動作不良の発生を抑制することができる。
【００１４】
（２）回転速度伝達部は、モータの回転速度を毎分当り１００回転以上１０００回転以下に減速させてもよい。
【００１５】
この場合、気体貯蔵部への気体の供給圧を適切に維持しつつベローズの摩耗によるパーティクルの発生を十分に抑制することができる。
【００１６】
（３）第２の発明に係る気体発生装置は、気体を発生させる気体発生部と、気体発生部により発生した気体を貯蔵する気体貯蔵部と、気体発生部により発生した気体を気体貯蔵部に圧縮して送る気体圧縮搬送部とを備え、気体圧縮搬送部は、モータと、モータにより伸縮駆動されるベローズと、ベローズの伸縮に伴って圧縮および拡張するようにベローズの内部に形成され、気体を導入するための気体導入口および気体を導出するための気体導出口を有する気体圧縮室と、モータをモータの定格回転速度よりも低い回転速度で回転させるインバータとを有するものである。
【００１７】
その気体発生装置においては、気体発生部により発生した気体が、気体圧縮搬送部により気体貯蔵部に圧縮して送られる。その気体は、気体貯蔵部に貯蔵される。気体貯蔵部に貯蔵された気体は、必要に応じて外部に供給される。
【００１８】
気体圧縮搬送部においては、モータによってベローズが伸縮駆動されることにより、ベローズの内部に形成された気体圧縮室が圧縮および拡張する。それにより、気体導入口を通して気体圧縮室に気体が導入されるとともに気体圧縮室から気体導出口を通して気体が導出され、気体が搬送される。
【００１９】
この場合、インバータによりモータが定格回転速度よりも低い回転速度で回転する。そのため、ベローズの伸縮動作が抑制される。それにより、ベローズの摩耗によるパーティクルの発生が抑制される。したがって、気体貯蔵部に送られる気体の純度の低下が防止される。
【００２０】
（４）インバータは、モータを毎分当り１００回転以上１０００回転以下で回転させてもよい。
【００２１】
この場合、気体貯蔵部への気体の供給圧を適切に維持しつつベローズの摩耗によるパーティクルの発生を十分に抑制することができる。
【００２２】
（５）気体発生部は、フッ化水素を含む混合溶融塩を電気分解してフッ素を発生させてもよい。
【００２３】
この場合、発生したフッ素の純度を高く維持することができる。それにより、種々の用途で効果的にフッ素を用いることができる。
【００２４】
（６）気体発生装置は、気体発生部により発生した気体からフッ化水素を除去するフッ化水素除去部をさらに備えてもよい。この場合、より高純度のフッ素を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ベローズの摩耗によるパーティクルの発生が抑制される。それにより、気体貯蔵部に送られる気体の純度の低下が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態に係る気体発生装置について図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態においては、気体発生装置の一例としてフッ素ガスを発生するフッ素ガス発生装置について説明する。
【００２７】
（１）第１の実施の形態
（１−１）フッ素ガス発生装置
図１は、第１の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、フッ素ガス発生装置１は、筐体１００を備える。筐体１００の内部は、第１処理室１０１、第２処理室１０２および第３処理室１０３に区画されている。
【００２８】
第１処理室１０１と第２処理室１０２との間には隔壁１０４が設けられ、第２処理室と第３処理室との間には隔壁１０５が設けられている。隔壁１０４により第１処理室１０１と第２処理室１０２との間で雰囲気が遮断され、隔壁１０５により第１処理室１０１と第３処理室１０３との間で雰囲気が遮断されている。
【００２９】
第１処理室１０１には、電解槽１０が収容されている。電解槽１０は、例えばＮｉ（ニッケル）、モネル、純鉄もしくはステンレス鋼等の金属または合金により形成されている。電解槽１０内にＫＦ−ＨＦ系混合溶融塩からなる電解浴１１が形成されている。電解浴１１に一部浸漬するように、円筒状の隔壁１２が配置されている。隔壁１２は、例えばＮｉまたはモネルからなる。隔壁１２の内側に陽極室１０ａが形成され、隔壁１２の外側に陰極室１０ｂが形成される。
【００３０】
電解浴１１の陽極室１０ａ内の領域に陽極１３が配置され、陰極室１０ｂ内の領域に陰極１４が配置されている。陽極室１０ａにおいて主にフッ素ガスが発生し、陰極室１０ｂにおいて主に水素ガスが発生する。陽極１３としては、低分極性炭素電極を用いることが好ましい。陰極１４としては、例えばＮｉを用いることが好ましい。
【００３１】
電解槽１０の上部には、ガス排出口１５，１６が設けられている。ガス排出口１５は陽極室１０ａに連通し、ガス排出口１６は陰極室１０ｂに連通している。陽極室１０ａで発生する気体はガス排出口１５を通して排出され、陰極室１０ｂで発生する気体はガス排出口１６を通して排出される。ガス排出口１５には排気管１５ａが接続され、ガス排出口１６には排気管１６ａが接続されている。
【００３２】
電解槽１０の外面を覆うように、温水ジャケット２０ａが取り付けられている。温水ジャケット２０ａには、温水加熱装置２０によって加熱された温水が供給される。これにより、電解浴１１の温度がＨＦの電気分解に適した値に維持される。
【００３３】
ＨＦ（フッ化水素）を供給するためのＨＦ供給ライン１７が、電解槽１０に接続されている。ＨＦ供給ライン１７は、温度調整用ヒータ１７ａにより覆われている。これにより、ＨＦ供給ライン１７内でＨＦが液化することが防止される。電解浴１１の液面の高さは図示しない液面検知手段により検出される。検出された液面の高さが所定値よりも低くなると、ＨＦ供給ライン１７を通して電解槽１０内にＨＦが供給される。陽極室１０ａの内部圧力は、圧力計１８ａにより検出され、陰極室１０ｂの内部圧力は、圧力計１８ｂにより検出される。
【００３４】
第２処理室１０２には、複数（図１においては２つ）のＨＦ吸着塔３０が並設されている。電解槽１０のガス排出口１６から延びる排気管１６ａは複数の排気管１６ｂに分岐し、複数のＨＦ吸着塔３０の一端部に接続されている。電解槽１０のガス排出口１６（陰極室１０ｂ）から排出される気体は、排気管１６ａ，１６ｂを通してＨＦ吸着塔３０に導かれる。
【００３５】
各ＨＦ吸着塔３０には例えばソーダライムが充填される。電解槽１０のガス排出口１６（陰極室１０ｂ）から排出される気体は主に水素ガスであり、その中に腐食性が高いＨＦが混入している。そのＨＦがＨＦ吸着塔３０において吸着除去される。なお、各ＨＦ吸着塔３０の材料としては、フッ素ガスおよびＨＦに対して耐食性を有する材料が用いられることが好ましい。そのような材料としては、例えばステンレス鋼、モネル、Ｎｉまたはフッ素系樹脂等が挙げられる。
【００３６】
排気管１６ａには、電解槽１０側から順に開閉バルブＶ１、ピエゾバルブＰＶ１およびバキュームジェネレータ３１が介挿されている。また、各排気管１６ｂには開閉バルブＶ２が介挿されている。
【００３７】
開閉バルブＶ１が開かれることにより、電解槽１０のガス排出口１６から排出される気体がＨＦ吸着塔３０に導かれる。バキュームジェネレータ３１は、エジェクタ効果を利用して排気管１６ａ内を減圧する。ピエゾバルブＰＶ１は、排気管１６ａ内の圧力を所定の範囲内に維持し、排気管１６ａ内の減圧による不具合が電解槽１０内で発生しないように作動する。
【００３８】
複数の開閉バルブＶ２のうち１または複数が開かれることにより、対応するＨＦ吸着塔３０に電解槽１０のガス排出口１６から排出される気体が選択的に導かれる。例えば、１つのＨＦ吸着塔３０において充填剤（ソーダライム）の交換を行うときに、そのＨＦ吸着塔３０の使用が一時的に停止される。この場合、他のＨＦ吸着塔３０を継続して使用することができる。
【００３９】
各ＨＦ吸着塔３０の他端部には、排気管３２ａが接続されている。各排気管３２ａには開閉バルブＶ３が介挿されている。複数の排気管３２ａは、互いに合流して筐体１００の外部に延びている。ＨＦ吸着塔３０を通過してＨＦが除去された気体（水素ガス）は、排気管３２ａを通して外部に排出される。
【００４０】
第３処理室１０３には、複数のＨＦ吸着塔４０が並設されている。また、第３処理室１０３には、圧力調整用タンク５０、コンプレッサ６０およびバッファタンク８０が収容されている。電解槽１０のガス排出口１５から延びる排気管１５ａは複数の排気管１５ｂに分岐し、複数のＨＦ吸着塔４０の一端部に接続されている。電解槽１０のガス排出口１５（陽極室１０ａ）から排出される気体は、排気管１５ａ，１５ｂを通してＨＦ吸着塔４０に導かれる。
【００４１】
各ＨＦ吸着塔４０には例えばＮａＦ（フッ化ナトリウム）が充填される。電解槽１０のガス排出口１５（陽極室１０ａ）から排出される気体は主にフッ素ガスであり、その中にＨＦが混入している。そのＨＦがＨＦ吸着塔４０において吸着除去される。それにより、高純度のフッ素ガスが得られる。なお、各ＨＦ吸着塔４０の材料としては、上記のＨＦ吸着塔３０と同様に、フッ素ガスおよびＨＦに対して耐食性を有する材料が用いられることが好ましい。
【００４２】
排気管１５ａには、電解槽１０側から順に開閉バルブＶ４およびピエゾバルブＰＶ２が介挿されている。また、各排気管１５ｂには開閉バルブＶ５が介挿されている。
【００４３】
開閉バルブＶ４が開かれることにより、電解槽１０のガス排出口１５から排出される気体がＨＦ吸着塔４０に導かれる。ピエゾバルブＰＶ２は、排気管１５ａ内の圧力を所定の範囲内に維持するように作動する。また、複数の開閉バルブＶ５のうち１または複数が開かれることにより、対応するＨＦ吸着塔３０に電解槽１０のガス排出口１６から排出される気体が選択的に導かれる。
【００４４】
各ＨＦ吸着塔４０の他端部には、排気管４１ａが接続されている。複数の排気管４１ａは、排気管４１ｂに合流している。各排気管４１ａには開閉バルブＶ６が介挿され、排気管４１ｂにはピエゾバルブＰＶ３が介挿されている。ピエゾバルブＰＶ３は、排気管４１ｂ内の圧力を所定の範囲内に維持するように作動する。
【００４５】
排気管４１ｂは、圧力調整用タンク５０に接続されている。開閉バルブＶ６が開かれることにより、ＨＦ吸着塔４０から排出される高純度のフッ素ガスが圧力調整用タンク５０に導かれる。
【００４６】
圧力調整用タンク５０は、供給管４２ａを介してコンプレッサ６０に接続されている。コンプレッサ６０は、供給管４２ｂを介してバッファタンク８０に接続されている。供給管４２ａには開閉バルブＶ８が介挿され、供給管４２ｂには開閉バルブＶ９が介挿されている。開閉バルブＶ８，Ｖ９が開かれることにより、コンプレッサ６０によって圧力調整用タンク５０内のフッ素ガスがバッファタンク８０に送られ、貯蔵される。
【００４７】
バッファタンク８０から筐体１００の外部に供給管４３が延びている。供給管４３には開閉バルブＶ１０が介挿されている。開閉バルブＶ１０が開かれることにより、バッファタンク８０に貯蔵されるフッ素ガスが筐体１００の外部に供給される。
【００４８】
（１−２）コンプレッサ
本実施の形態におけるコンプレッサ６０は、金属製のベローズを備えた加圧ポンプ（以下、ベローズポンプと呼ぶ）６１、およびボール減速機６２により構成される。
【００４９】
図２は、コンプレッサ６０の具体的な構成の一例を示す模式的側面図である。図２に示すように、ベローズポンプ６１は、モータ７０およびヘッド部７１を備える。
【００５０】
ヘッド部７１内に、金属（例えばステンレス）からなるベローズ７２が収容されている。ベローズ７２内に気体圧縮室７３が形成されている。ヘッド部７１の上部には、気体圧縮室７３に気体を導入および導出するための気体導入口７４ａおよび気体導出口７４ｂが設けられている。
【００５１】
気体導入口７４ａに供給管４２ａが接続され、気体導出口７４ｂに供給管４２４２ｂが接続される。フッ素ガスは、供給管４２ａから気体導入口７４ａを通して気体圧縮室７３に導入され、気体圧縮室７３から気体導出口７４ｂを通して供給管４２ｂに排出される。
【００５２】
モータ７０が作動することにより、ベローズ７２が伸縮する。それにより、気体圧縮室７３が圧縮および拡張され、フッ素ガスが気体導入口７４ａから気体導出口７４ａへ送り出される。
【００５３】
ベローズポンプ６１のモータ７０とヘッド部７１との間に、ボール減速機６２が取り付けられる。ボール減速機６２は、モータ７０の回転速度を所定の減速比で減速させてヘッド部７１内のベローズ７２に伝達する。それにより、ベローズ７２の伸縮速度が低下する。
【００５４】
通常、ベローズポンプ６１を用いる場合、効率良くフッ素ガスを送り出すためにモータ７０の回転速度が高く設定される。しかしながら、その場合には、ベローズ７２が伸縮動作によって摩耗し、多量のパーティクルが発生する。そのパーティクルが不純物としてフッ素ガスに混入し、バッファタンク８０に送られるフッ素ガスの純度が低下する。
【００５５】
そこで、ベローズポンプ６１にボール減速機６２を取り付けることにより、ベローズ７２に伝達される回転速度が低下し、ベローズ７２の伸縮動作が抑制される。それにより、パーティクルの発生量を低減することができる。また、ベローズポンプ６１の動作時における騒音が低減される。さらに、ボール減速機６２による減速比を適切に調整することにより、バッファタンク８０へのフッ素ガスの供給圧を適切に維持することが可能になる。
【００５６】
また、モータ７０の回転速度を直接調整する場合に比べて、簡単な構成で容易にベローズ７２の伸縮動作を抑制することができるとともに、モータ７０の動作不良の発生を抑制することができる。
【００５７】
ベローズ７２に伝達される回転速度は、１００ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下であることが好ましく、１５０ｒｐｍ以上５００ｒｐｍ以下であることがより好ましい。すなわち、ベローズ７２の１分間当たりの伸縮回数（伸縮の周波数）を１００［回／分］（１００Ｈｚ）以上１０００［回／分］（１０００Ｈｚ）以下に設定することが好ましく、１５０［回／分］（１５０Ｈｚ）以上５００［回／分］（５００Ｈｚ）以下に設定することがより好ましい。
【００５８】
ベローズ７２に伝達される回転速度が１００ｒｐｍ以上であることにより、バッファタンク８０へのフッ素ガスの供給圧を適切に維持することができる。また、ベローズ７２に伝達される回転速度が１０００ｒｐｍ以下であることにより、パーティクルの発生を十分に抑制することができる。
【００５９】
（１−３）実施例および比較例
種々の条件でベローズポンプ６１を運転し、パーティクルの発生量および他の特性を調べた。表１に、実施例１〜４および比較例１，２のベローズポンプ６１の条件および種々の測定結果が示される。なお、以下の説明において、モータ出力とは、モータ７０自体の仕事率をいい、モータ回転速度とは、モータ７０からベローズ７２に伝達される回転速度、すなわち、ボール減速機６２が取り付けられている場合にはボール減速機６２によって減速された回転速度をいう。
【００６０】
【表１】
【００６１】
（１−３−１）実施例１〜４
実施例１〜４では、ボール減速機６２が取り付けられたベローズポンプ６１を用いた。実施例１〜４のベローズポンプ６１のモータ出力は６５Ｗであった。また、モータ７０の回転速度は１６００ｒｐｍで一定である。ボール減速機６２による減速比を変更することにより、ベローズポンプ６１のモータ回転速度を実施例１〜４でそれぞれ１６ｒｐｍ、５０ｒｐｍ、１６０ｒｐｍおよび４００ｒｐｍとした。
【００６２】
（１−３−２）比較例１，２
比較例１，２では、ボール減速機６２が取り付けられていないベローズポンプ６１を用いた。比較例１のベローズポンプ６１のモータ出力は６５Ｗであり、比較例２のベローズポンプ６１のモータ出力は３８０Ｗであった。比較例１のベローズポンプ６１のモータ回転速度は１６００ｒｐｍであり、比較例２のベローズポンプ６１のモータ回転速度は３４５０ｒｐｍであった。
【００６３】
（１−３−３）評価
図３は、パーティクルの発生量の測定方法について説明するための図である。図３に示すように、窒素ガスを２０Ｌ／ｍｉｎで実施例１〜４または比較例１，２のベローズポンプ６１に導入し、ベローズポンプ６１から導出される気体を０．５Ｌ／ｍｉｎでパーティクルカウンタ８１に導入した。表１には、１立方フィート（約２８．３Ｌ）の気体に含まれるパーティクル数の平均値が示される。
【００６４】
その結果、実施例１〜４においては、比較例１，２に比べてパーティクルの発生量が大幅に少なかった。これにより、ボール減速機６２が取り付けられたベローズポンプ６１を用いることにより、パーティクルの発生量が大幅に低減されることがわかった。
【００６５】
また、実施例１〜４および比較例１，２のベローズポンプ６１による気体の最大昇圧能力（バッファタンク８０への気体の供給圧の最大値）を調べた。なお、上記のフッ素ガス発生装置１において、一般的に要求されるフッ素ガスの供給圧は、約１５０ｋＰａである。
【００６６】
実施例３，４においては、２５０ｋＰａおよび３００ｋＰａと高い最大昇圧能力が得られ、フッ素ガス発生装置１において要求される条件を満たしていた。一方、実施例１，２においては、１００ｋＰａおよび４０ｋＰａと実施例３，４に比べて最大昇圧能力が低かった。
【００６７】
また、実施例１〜４および比較例１，２のベローズポンプ６１による気体の搬送量を調べた。気体の供給圧は、実施例１〜４および比較例１，２において共通の１５０ｋＰａとした。なお、上記のフッ素ガス発生装置１において、一般的に要求されるフッ素ガスの搬送量は、約４００ｃｃ／ｍｉｎである。
【００６８】
実施例３，４においては、１０００ｃｃ／ｍｉｎおよび３０００ｃｃ／ｍｉｎと十分な量の気体を搬送することができ、フッ素ガス発生装置１で要求される条件を満たしていた。一方、実施例１，２においては、３００ｃｃ／ｍｉｎおよび１００ｃｃ／ｍｉｎと実施例３，４に比べて気体の搬送量が少なかった。
【００６９】
また、実施例１〜４および比較例１，２のベローズポンプ６１のベローズ７２の寿命を調べた。その結果、実施例１〜４のベローズポンプ６１では、ベローズ７２が摩耗しにくいため、８０００〜１２００ｈと長期間の使用が可能であった。一方、比較例１，２のベローズポンプ６１では、ベローズ７２が摩耗しやすいので、４０００ｈと短期間しか使用することができなかった。
【００７０】
（２）第２の実施の形態
第２の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置１について、上記第１の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置１と異なる点を説明する。第２の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置１は、図２のコンプレッサ６０の代わりに、図４に示すコンプレッサを備える。
【００７１】
図４は、第２の実施の形態におけるコンプレッサの構成を示す模式的側面図である。図４のコンプレッサ６０ａは、ボール減速機６２の代わりにインバータ回路６５を備える。モータ７０の回転速度は、ヘッド部７１のベローズ７２に直接伝達される。インバータ回路６５はモータ７０に接続され、モータ７０の回転速度を制御する。この場合、インバータ回路６５は、モータ７０の回転速度を定格回転速度よりも低く調整する。
【００７２】
これにより、ベローズ７２の伸縮動作が抑制される。それにより、パーティクルの発生量を低減することができる。また、ベローズポンプ６１の動作時における騒音が低減される。さらに、モータ７０の回転速度を適切に調整することにより、バッファタンク８０へのフッ素ガスの供給圧を適切に維持することが可能になる。
【００７３】
モータ７０の回転速度は、１００ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下に調整されることが好ましく、１５０ｒｐｍ以上５００ｒｐｍ以下に調整されることがより好ましい。すなわち、ベローズ７２の１分間当たりの伸縮回数（伸縮の周波数）を１００［回／分］（１００Ｈｚ）以上１０００［回／分］（１０００Ｈｚ）以下に設定することが好ましく、１５０［回／分］（１５０Ｈｚ）以上５００［回／分］（５００Ｈｚ）以下に設定することがより好ましい。
【００７４】
この場合、モータ７０の回転速度が１００ｒｐｍ以上であることにより、バッファタンク８０へのフッ素ガスの供給圧を適切に維持することができる。また、モータ７０の回転速度が１０００ｒｐｍ以下であることにより、パーティクルの発生を十分に抑制することができる。
【００７５】
（３）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【００７６】
上記実施の形態では、電解槽１０が気体発生部の例であり、バッファタンク８０が気体貯蔵部の例であり、コンプレッサ６０が気体圧縮搬送部の例であり、ボール減速機６２が回転速度伝達部の例であり、インバータ回路６５がインバータの例であり、ＨＦ吸着塔４０がフッ化水素除去部の例である。
【００７７】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、半導体の製造工程等において有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置の構成を示す模式的側面図である。
【図２】コンプレッサの具体的な構成の一例を示す模式的側面図である。
【図３】パーティクルの発生量の測定方法について説明するための図である。
【図４】第２の実施の形態におけるコンプレッサの構成を示す模式的側面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ フッ素ガス発生装置
１０ 電解槽
４２ａ 供給管
６０ コンプレッサ
６１ ベローズポンプ
６２ ボール減速機
６５ インバータ回路
７０ モータ
７１ ヘッド部
７３ 気体圧縮室
７４ａ 気体導入口
７４ｂ 気体導出口
１００ 筐体
１０１ 第１処理室
１０２ 第２処理室
１０３ 第３処理室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体を発生する気体発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体の製造工程等において、材料の洗浄および表面改質等の種々の用途でフッ素ガスが用いられている。フッ素ガス自体が用いられることもあり、フッ素ガスを基に合成されたＮＦ３（三フッ化窒素）ガス、ＮｅＦ（フッ化ネオン）ガスおよびＡｒＦ（フッ化アルゴン）ガス等の種々のフッ素系ガスが用いられることもある。
【０００３】
フッ素ガスを安定に供給するために、例えばＨＦ（フッ化水素）を電気分解してフッ素ガスを発生する気体発生装置が用いられる。
【０００４】
特許文献１に示されるフッ素ガス発生装置は、電解槽、ＨＦ吸着塔、バッファタンクおよびコンプレッサを備える。電解槽内にはＫＦ−ＨＦ系混合溶融塩からなる電解浴が形成されている。その電解浴にＨＦが供給され、ＨＦの電気分解が行われる。それにより、電解槽の陽極からフッ素ガスが発生する。発生したフッ素ガスは、ＨＦ吸着塔に導かれる。ＨＦ吸着塔においてフッ素ガスに混入しているＨＦが除去される。
【０００５】
このようにして得られた高純度のフッ素ガスは、バッファタンクに貯留される。バッファタンク内の圧力は、コンプレッサにより調整される。そして、必要に応じてバッファタンクからフッ素ガスが供給される。
【特許文献１】特開２００４−１０７７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなフッ素ガス発生装置では、一般的に、コンプレッサとして金属製のベローズを備えたベローズポンプが用いられる。ベローズポンプの作動時には、モータによってベローズが駆動され、伸縮する。それにより、バッファタンク内のフッ素ガスが圧縮される。
【０００７】
しかしながら、ベローズポンプを継続的に使用すると、ベローズが摩耗してパーティクルが発生し、そのパーティクルが不純物としてフッ素ガス中に混入する。それにより、フッ素ガスの純度が低下し、種々の用途において処理能力が低下する。
【０００８】
本発明の目的は、パーティクルの発生による気体の純度の低下が防止された気体発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）第１の発明に係る気体発生装置は、気体を発生させる気体発生部と、気体発生部により発生した気体を貯蔵する気体貯蔵部と、気体発生部により発生した気体を気体貯蔵部に圧縮して送る気体圧縮搬送部とを備え、気体圧縮搬送部は、所定の速度で回転するモータと、モータの回転に伴って伸縮するベローズと、ベローズの伸縮に伴って圧縮および拡張するようにベローズの内部に形成され、気体を導入するための気体導入口および気体を導出するための気体導出口を有する気体圧縮室と、モータの回転速度を減速させてベローズに伝達する回転速度伝達部とを有するものである。
【００１０】
その気体発生装置においては、気体発生部により発生した気体が、気体圧縮搬送部により気体貯蔵部に圧縮して送られる。その気体は、気体貯蔵部に貯蔵される。気体貯蔵部に貯蔵された気体は、必要に応じて外部に供給される。
【００１１】
気体圧縮搬送部においては、モータの回転が回転速度伝達部を介してベローズに伝達されることにより、ベローズが伸縮し、ベローズの内部に形成された気体圧縮室が圧縮および拡張する。それにより、気体導入口を通して気体圧縮室に気体が導入されるとともに気体圧縮室から気体導出口を通して気体が導出され、気体が搬送される。
【００１２】
この場合、回転速度伝達部がモータの回転速度を減速させてベローズに伝達する。そのため、ベローズの伸縮動作が抑制される。それにより、ベローズの摩耗によるパーティクルの発生が抑制される。したがって、気体貯蔵部に送られる気体の純度の低下が防止される。
【００１３】
また、モータの回転速度を直接調整する場合に比べて、簡単な構成で容易にベローズの伸縮動作を抑制することができるとともに、モータの動作不良の発生を抑制することができる。
【００１４】
（２）回転速度伝達部は、モータの回転速度を毎分当り１００回転以上１０００回転以下に減速させてもよい。
【００１５】
この場合、気体貯蔵部への気体の供給圧を適切に維持しつつベローズの摩耗によるパーティクルの発生を十分に抑制することができる。
【００１６】
（３）第２の発明に係る気体発生装置は、気体を発生させる気体発生部と、気体発生部により発生した気体を貯蔵する気体貯蔵部と、気体発生部により発生した気体を気体貯蔵部に圧縮して送る気体圧縮搬送部とを備え、気体圧縮搬送部は、モータと、モータにより伸縮駆動されるベローズと、ベローズの伸縮に伴って圧縮および拡張するようにベローズの内部に形成され、気体を導入するための気体導入口および気体を導出するための気体導出口を有する気体圧縮室と、モータをモータの定格回転速度よりも低い回転速度で回転させるインバータとを有するものである。
【００１７】
その気体発生装置においては、気体発生部により発生した気体が、気体圧縮搬送部により気体貯蔵部に圧縮して送られる。その気体は、気体貯蔵部に貯蔵される。気体貯蔵部に貯蔵された気体は、必要に応じて外部に供給される。
【００１８】
気体圧縮搬送部においては、モータによってベローズが伸縮駆動されることにより、ベローズの内部に形成された気体圧縮室が圧縮および拡張する。それにより、気体導入口を通して気体圧縮室に気体が導入されるとともに気体圧縮室から気体導出口を通して気体が導出され、気体が搬送される。
【００１９】
この場合、インバータによりモータが定格回転速度よりも低い回転速度で回転する。そのため、ベローズの伸縮動作が抑制される。それにより、ベローズの摩耗によるパーティクルの発生が抑制される。したがって、気体貯蔵部に送られる気体の純度の低下が防止される。
【００２０】
（４）インバータは、モータを毎分当り１００回転以上１０００回転以下で回転させてもよい。
【００２１】
この場合、気体貯蔵部への気体の供給圧を適切に維持しつつベローズの摩耗によるパーティクルの発生を十分に抑制することができる。
【００２２】
（５）気体発生部は、フッ化水素を含む混合溶融塩を電気分解してフッ素を発生させてもよい。
【００２３】
この場合、発生したフッ素の純度を高く維持することができる。それにより、種々の用途で効果的にフッ素を用いることができる。
【００２４】
（６）気体発生装置は、気体発生部により発生した気体からフッ化水素を除去するフッ化水素除去部をさらに備えてもよい。この場合、より高純度のフッ素を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ベローズの摩耗によるパーティクルの発生が抑制される。それにより、気体貯蔵部に送られる気体の純度の低下が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態に係る気体発生装置について図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態においては、気体発生装置の一例としてフッ素ガスを発生するフッ素ガス発生装置について説明する。
【００２７】
（１）第１の実施の形態
（１−１）フッ素ガス発生装置
図１は、第１の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、フッ素ガス発生装置１は、筐体１００を備える。筐体１００の内部は、第１処理室１０１、第２処理室１０２および第３処理室１０３に区画されている。
【００２８】
第１処理室１０１と第２処理室１０２との間には隔壁１０４が設けられ、第２処理室と第３処理室との間には隔壁１０５が設けられている。隔壁１０４により第１処理室１０１と第２処理室１０２との間で雰囲気が遮断され、隔壁１０５により第１処理室１０１と第３処理室１０３との間で雰囲気が遮断されている。
【００２９】
第１処理室１０１には、電解槽１０が収容されている。電解槽１０は、例えばＮｉ（ニッケル）、モネル、純鉄もしくはステンレス鋼等の金属または合金により形成されている。電解槽１０内にＫＦ−ＨＦ系混合溶融塩からなる電解浴１１が形成されている。電解浴１１に一部浸漬するように、円筒状の隔壁１２が配置されている。隔壁１２は、例えばＮｉまたはモネルからなる。隔壁１２の内側に陽極室１０ａが形成され、隔壁１２の外側に陰極室１０ｂが形成される。
【００３０】
電解浴１１の陽極室１０ａ内の領域に陽極１３が配置され、陰極室１０ｂ内の領域に陰極１４が配置されている。陽極室１０ａにおいて主にフッ素ガスが発生し、陰極室１０ｂにおいて主に水素ガスが発生する。陽極１３としては、低分極性炭素電極を用いることが好ましい。陰極１４としては、例えばＮｉを用いることが好ましい。
【００３１】
電解槽１０の上部には、ガス排出口１５，１６が設けられている。ガス排出口１５は陽極室１０ａに連通し、ガス排出口１６は陰極室１０ｂに連通している。陽極室１０ａで発生する気体はガス排出口１５を通して排出され、陰極室１０ｂで発生する気体はガス排出口１６を通して排出される。ガス排出口１５には排気管１５ａが接続され、ガス排出口１６には排気管１６ａが接続されている。
【００３２】
電解槽１０の外面を覆うように、温水ジャケット２０ａが取り付けられている。温水ジャケット２０ａには、温水加熱装置２０によって加熱された温水が供給される。これにより、電解浴１１の温度がＨＦの電気分解に適した値に維持される。
【００３３】
ＨＦ（フッ化水素）を供給するためのＨＦ供給ライン１７が、電解槽１０に接続されている。ＨＦ供給ライン１７は、温度調整用ヒータ１７ａにより覆われている。これにより、ＨＦ供給ライン１７内でＨＦが液化することが防止される。電解浴１１の液面の高さは図示しない液面検知手段により検出される。検出された液面の高さが所定値よりも低くなると、ＨＦ供給ライン１７を通して電解槽１０内にＨＦが供給される。陽極室１０ａの内部圧力は、圧力計１８ａにより検出され、陰極室１０ｂの内部圧力は、圧力計１８ｂにより検出される。
【００３４】
第２処理室１０２には、複数（図１においては２つ）のＨＦ吸着塔３０が並設されている。電解槽１０のガス排出口１６から延びる排気管１６ａは複数の排気管１６ｂに分岐し、複数のＨＦ吸着塔３０の一端部に接続されている。電解槽１０のガス排出口１６（陰極室１０ｂ）から排出される気体は、排気管１６ａ，１６ｂを通してＨＦ吸着塔３０に導かれる。
【００３５】
各ＨＦ吸着塔３０には例えばソーダライムが充填される。電解槽１０のガス排出口１６（陰極室１０ｂ）から排出される気体は主に水素ガスであり、その中に腐食性が高いＨＦが混入している。そのＨＦがＨＦ吸着塔３０において吸着除去される。なお、各ＨＦ吸着塔３０の材料としては、フッ素ガスおよびＨＦに対して耐食性を有する材料が用いられることが好ましい。そのような材料としては、例えばステンレス鋼、モネル、Ｎｉまたはフッ素系樹脂等が挙げられる。
【００３６】
排気管１６ａには、電解槽１０側から順に開閉バルブＶ１、ピエゾバルブＰＶ１およびバキュームジェネレータ３１が介挿されている。また、各排気管１６ｂには開閉バルブＶ２が介挿されている。
【００３７】
開閉バルブＶ１が開かれることにより、電解槽１０のガス排出口１６から排出される気体がＨＦ吸着塔３０に導かれる。バキュームジェネレータ３１は、エジェクタ効果を利用して排気管１６ａ内を減圧する。ピエゾバルブＰＶ１は、排気管１６ａ内の圧力を所定の範囲内に維持し、排気管１６ａ内の減圧による不具合が電解槽１０内で発生しないように作動する。
【００３８】
複数の開閉バルブＶ２のうち１または複数が開かれることにより、対応するＨＦ吸着塔３０に電解槽１０のガス排出口１６から排出される気体が選択的に導かれる。例えば、１つのＨＦ吸着塔３０において充填剤（ソーダライム）の交換を行うときに、そのＨＦ吸着塔３０の使用が一時的に停止される。この場合、他のＨＦ吸着塔３０を継続して使用することができる。
【００３９】
各ＨＦ吸着塔３０の他端部には、排気管３２ａが接続されている。各排気管３２ａには開閉バルブＶ３が介挿されている。複数の排気管３２ａは、互いに合流して筐体１００の外部に延びている。ＨＦ吸着塔３０を通過してＨＦが除去された気体（水素ガス）は、排気管３２ａを通して外部に排出される。
【００４０】
第３処理室１０３には、複数のＨＦ吸着塔４０が並設されている。また、第３処理室１０３には、圧力調整用タンク５０、コンプレッサ６０およびバッファタンク８０が収容されている。電解槽１０のガス排出口１５から延びる排気管１５ａは複数の排気管１５ｂに分岐し、複数のＨＦ吸着塔４０の一端部に接続されている。電解槽１０のガス排出口１５（陽極室１０ａ）から排出される気体は、排気管１５ａ，１５ｂを通してＨＦ吸着塔４０に導かれる。
【００４１】
各ＨＦ吸着塔４０には例えばＮａＦ（フッ化ナトリウム）が充填される。電解槽１０のガス排出口１５（陽極室１０ａ）から排出される気体は主にフッ素ガスであり、その中にＨＦが混入している。そのＨＦがＨＦ吸着塔４０において吸着除去される。それにより、高純度のフッ素ガスが得られる。なお、各ＨＦ吸着塔４０の材料としては、上記のＨＦ吸着塔３０と同様に、フッ素ガスおよびＨＦに対して耐食性を有する材料が用いられることが好ましい。
【００４２】
排気管１５ａには、電解槽１０側から順に開閉バルブＶ４およびピエゾバルブＰＶ２が介挿されている。また、各排気管１５ｂには開閉バルブＶ５が介挿されている。
【００４３】
開閉バルブＶ４が開かれることにより、電解槽１０のガス排出口１５から排出される気体がＨＦ吸着塔４０に導かれる。ピエゾバルブＰＶ２は、排気管１５ａ内の圧力を所定の範囲内に維持するように作動する。また、複数の開閉バルブＶ５のうち１または複数が開かれることにより、対応するＨＦ吸着塔３０に電解槽１０のガス排出口１６から排出される気体が選択的に導かれる。
【００４４】
各ＨＦ吸着塔４０の他端部には、排気管４１ａが接続されている。複数の排気管４１ａは、排気管４１ｂに合流している。各排気管４１ａには開閉バルブＶ６が介挿され、排気管４１ｂにはピエゾバルブＰＶ３が介挿されている。ピエゾバルブＰＶ３は、排気管４１ｂ内の圧力を所定の範囲内に維持するように作動する。
【００４５】
排気管４１ｂは、圧力調整用タンク５０に接続されている。開閉バルブＶ６が開かれることにより、ＨＦ吸着塔４０から排出される高純度のフッ素ガスが圧力調整用タンク５０に導かれる。
【００４６】
圧力調整用タンク５０は、供給管４２ａを介してコンプレッサ６０に接続されている。コンプレッサ６０は、供給管４２ｂを介してバッファタンク８０に接続されている。供給管４２ａには開閉バルブＶ８が介挿され、供給管４２ｂには開閉バルブＶ９が介挿されている。開閉バルブＶ８，Ｖ９が開かれることにより、コンプレッサ６０によって圧力調整用タンク５０内のフッ素ガスがバッファタンク８０に送られ、貯蔵される。
【００４７】
バッファタンク８０から筐体１００の外部に供給管４３が延びている。供給管４３には開閉バルブＶ１０が介挿されている。開閉バルブＶ１０が開かれることにより、バッファタンク８０に貯蔵されるフッ素ガスが筐体１００の外部に供給される。
【００４８】
（１−２）コンプレッサ
本実施の形態におけるコンプレッサ６０は、金属製のベローズを備えた加圧ポンプ（以下、ベローズポンプと呼ぶ）６１、およびボール減速機６２により構成される。
【００４９】
図２は、コンプレッサ６０の具体的な構成の一例を示す模式的側面図である。図２に示すように、ベローズポンプ６１は、モータ７０およびヘッド部７１を備える。
【００５０】
ヘッド部７１内に、金属（例えばステンレス）からなるベローズ７２が収容されている。ベローズ７２内に気体圧縮室７３が形成されている。ヘッド部７１の上部には、気体圧縮室７３に気体を導入および導出するための気体導入口７４ａおよび気体導出口７４ｂが設けられている。
【００５１】
気体導入口７４ａに供給管４２ａが接続され、気体導出口７４ｂに供給管４２４２ｂが接続される。フッ素ガスは、供給管４２ａから気体導入口７４ａを通して気体圧縮室７３に導入され、気体圧縮室７３から気体導出口７４ｂを通して供給管４２ｂに排出される。
【００５２】
モータ７０が作動することにより、ベローズ７２が伸縮する。それにより、気体圧縮室７３が圧縮および拡張され、フッ素ガスが気体導入口７４ａから気体導出口７４ａへ送り出される。
【００５３】
ベローズポンプ６１のモータ７０とヘッド部７１との間に、ボール減速機６２が取り付けられる。ボール減速機６２は、モータ７０の回転速度を所定の減速比で減速させてヘッド部７１内のベローズ７２に伝達する。それにより、ベローズ７２の伸縮速度が低下する。
【００５４】
通常、ベローズポンプ６１を用いる場合、効率良くフッ素ガスを送り出すためにモータ７０の回転速度が高く設定される。しかしながら、その場合には、ベローズ７２が伸縮動作によって摩耗し、多量のパーティクルが発生する。そのパーティクルが不純物としてフッ素ガスに混入し、バッファタンク８０に送られるフッ素ガスの純度が低下する。
【００５５】
そこで、ベローズポンプ６１にボール減速機６２を取り付けることにより、ベローズ７２に伝達される回転速度が低下し、ベローズ７２の伸縮動作が抑制される。それにより、パーティクルの発生量を低減することができる。また、ベローズポンプ６１の動作時における騒音が低減される。さらに、ボール減速機６２による減速比を適切に調整することにより、バッファタンク８０へのフッ素ガスの供給圧を適切に維持することが可能になる。
【００５６】
また、モータ７０の回転速度を直接調整する場合に比べて、簡単な構成で容易にベローズ７２の伸縮動作を抑制することができるとともに、モータ７０の動作不良の発生を抑制することができる。
【００５７】
ベローズ７２に伝達される回転速度は、１００ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下であることが好ましく、１５０ｒｐｍ以上５００ｒｐｍ以下であることがより好ましい。すなわち、ベローズ７２の１分間当たりの伸縮回数（伸縮の周波数）を１００［回／分］（１００Ｈｚ）以上１０００［回／分］（１０００Ｈｚ）以下に設定することが好ましく、１５０［回／分］（１５０Ｈｚ）以上５００［回／分］（５００Ｈｚ）以下に設定することがより好ましい。
【００５８】
ベローズ７２に伝達される回転速度が１００ｒｐｍ以上であることにより、バッファタンク８０へのフッ素ガスの供給圧を適切に維持することができる。また、ベローズ７２に伝達される回転速度が１０００ｒｐｍ以下であることにより、パーティクルの発生を十分に抑制することができる。
【００５９】
（１−３）実施例および比較例
種々の条件でベローズポンプ６１を運転し、パーティクルの発生量および他の特性を調べた。表１に、実施例１〜４および比較例１，２のベローズポンプ６１の条件および種々の測定結果が示される。なお、以下の説明において、モータ出力とは、モータ７０自体の仕事率をいい、モータ回転速度とは、モータ７０からベローズ７２に伝達される回転速度、すなわち、ボール減速機６２が取り付けられている場合にはボール減速機６２によって減速された回転速度をいう。
【００６０】
【表１】
【００６１】
（１−３−１）実施例１〜４
実施例１〜４では、ボール減速機６２が取り付けられたベローズポンプ６１を用いた。実施例１〜４のベローズポンプ６１のモータ出力は６５Ｗであった。また、モータ７０の回転速度は１６００ｒｐｍで一定である。ボール減速機６２による減速比を変更することにより、ベローズポンプ６１のモータ回転速度を実施例１〜４でそれぞれ１６ｒｐｍ、５０ｒｐｍ、１６０ｒｐｍおよび４００ｒｐｍとした。
【００６２】
（１−３−２）比較例１，２
比較例１，２では、ボール減速機６２が取り付けられていないベローズポンプ６１を用いた。比較例１のベローズポンプ６１のモータ出力は６５Ｗであり、比較例２のベローズポンプ６１のモータ出力は３８０Ｗであった。比較例１のベローズポンプ６１のモータ回転速度は１６００ｒｐｍであり、比較例２のベローズポンプ６１のモータ回転速度は３４５０ｒｐｍであった。
【００６３】
（１−３−３）評価
図３は、パーティクルの発生量の測定方法について説明するための図である。図３に示すように、窒素ガスを２０Ｌ／ｍｉｎで実施例１〜４または比較例１，２のベローズポンプ６１に導入し、ベローズポンプ６１から導出される気体を０．５Ｌ／ｍｉｎでパーティクルカウンタ８１に導入した。表１には、１立方フィート（約２８．３Ｌ）の気体に含まれるパーティクル数の平均値が示される。
【００６４】
その結果、実施例１〜４においては、比較例１，２に比べてパーティクルの発生量が大幅に少なかった。これにより、ボール減速機６２が取り付けられたベローズポンプ６１を用いることにより、パーティクルの発生量が大幅に低減されることがわかった。
【００６５】
また、実施例１〜４および比較例１，２のベローズポンプ６１による気体の最大昇圧能力（バッファタンク８０への気体の供給圧の最大値）を調べた。なお、上記のフッ素ガス発生装置１において、一般的に要求されるフッ素ガスの供給圧は、約１５０ｋＰａである。
【００６６】
実施例３，４においては、２５０ｋＰａおよび３００ｋＰａと高い最大昇圧能力が得られ、フッ素ガス発生装置１において要求される条件を満たしていた。一方、実施例１，２においては、１００ｋＰａおよび４０ｋＰａと実施例３，４に比べて最大昇圧能力が低かった。
【００６７】
また、実施例１〜４および比較例１，２のベローズポンプ６１による気体の搬送量を調べた。気体の供給圧は、実施例１〜４および比較例１，２において共通の１５０ｋＰａとした。なお、上記のフッ素ガス発生装置１において、一般的に要求されるフッ素ガスの搬送量は、約４００ｃｃ／ｍｉｎである。
【００６８】
実施例３，４においては、１０００ｃｃ／ｍｉｎおよび３０００ｃｃ／ｍｉｎと十分な量の気体を搬送することができ、フッ素ガス発生装置１で要求される条件を満たしていた。一方、実施例１，２においては、３００ｃｃ／ｍｉｎおよび１００ｃｃ／ｍｉｎと実施例３，４に比べて気体の搬送量が少なかった。
【００６９】
また、実施例１〜４および比較例１，２のベローズポンプ６１のベローズ７２の寿命を調べた。その結果、実施例１〜４のベローズポンプ６１では、ベローズ７２が摩耗しにくいため、８０００〜１２００ｈと長期間の使用が可能であった。一方、比較例１，２のベローズポンプ６１では、ベローズ７２が摩耗しやすいので、４０００ｈと短期間しか使用することができなかった。
【００７０】
（２）第２の実施の形態
第２の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置１について、上記第１の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置１と異なる点を説明する。第２の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置１は、図２のコンプレッサ６０の代わりに、図４に示すコンプレッサを備える。
【００７１】
図４は、第２の実施の形態におけるコンプレッサの構成を示す模式的側面図である。図４のコンプレッサ６０ａは、ボール減速機６２の代わりにインバータ回路６５を備える。モータ７０の回転速度は、ヘッド部７１のベローズ７２に直接伝達される。インバータ回路６５はモータ７０に接続され、モータ７０の回転速度を制御する。この場合、インバータ回路６５は、モータ７０の回転速度を定格回転速度よりも低く調整する。
【００７２】
これにより、ベローズ７２の伸縮動作が抑制される。それにより、パーティクルの発生量を低減することができる。また、ベローズポンプ６１の動作時における騒音が低減される。さらに、モータ７０の回転速度を適切に調整することにより、バッファタンク８０へのフッ素ガスの供給圧を適切に維持することが可能になる。
【００７３】
モータ７０の回転速度は、１００ｒｐｍ以上１０００ｒｐｍ以下に調整されることが好ましく、１５０ｒｐｍ以上５００ｒｐｍ以下に調整されることがより好ましい。すなわち、ベローズ７２の１分間当たりの伸縮回数（伸縮の周波数）を１００［回／分］（１００Ｈｚ）以上１０００［回／分］（１０００Ｈｚ）以下に設定することが好ましく、１５０［回／分］（１５０Ｈｚ）以上５００［回／分］（５００Ｈｚ）以下に設定することがより好ましい。
【００７４】
この場合、モータ７０の回転速度が１００ｒｐｍ以上であることにより、バッファタンク８０へのフッ素ガスの供給圧を適切に維持することができる。また、モータ７０の回転速度が１０００ｒｐｍ以下であることにより、パーティクルの発生を十分に抑制することができる。
【００７５】
（３）請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【００７６】
上記実施の形態では、電解槽１０が気体発生部の例であり、バッファタンク８０が気体貯蔵部の例であり、コンプレッサ６０が気体圧縮搬送部の例であり、ボール減速機６２が回転速度伝達部の例であり、インバータ回路６５がインバータの例であり、ＨＦ吸着塔４０がフッ化水素除去部の例である。
【００７７】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、半導体の製造工程等において有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１の実施の形態に係るフッ素ガス発生装置の構成を示す模式的側面図である。
【図２】コンプレッサの具体的な構成の一例を示す模式的側面図である。
【図３】パーティクルの発生量の測定方法について説明するための図である。
【図４】第２の実施の形態におけるコンプレッサの構成を示す模式的側面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ フッ素ガス発生装置
１０ 電解槽
４２ａ 供給管
６０ コンプレッサ
６１ ベローズポンプ
６２ ボール減速機
６５ インバータ回路
７０ モータ
７１ ヘッド部
７３ 気体圧縮室
７４ａ 気体導入口
７４ｂ 気体導出口
１００ 筐体
１０１ 第１処理室
１０２ 第２処理室
１０３ 第３処理室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を発生させる気体発生部と、
前記気体発生部により発生した気体を貯蔵する気体貯蔵部と、
前記気体発生部により発生した気体を前記気体貯蔵部に圧縮して送る気体圧縮搬送部とを備え、
前記気体圧縮搬送部は、
所定の速度で回転するモータと、
前記モータの回転に伴って伸縮するベローズと、
前記ベローズの伸縮に伴って圧縮および拡張するように前記ベローズの内部に形成され、気体を導入するための気体導入口および気体を導出するための気体導出口を有する気体圧縮室と、
前記モータの回転速度を減速させて前記ベローズに伝達する回転速度伝達部とを有することを特徴とする気体発生装置。
【請求項２】
前記回転速度伝達部は、前記モータの回転速度を毎分当り１００回転以上１０００回転以下に減速させることを特徴とする請求項１記載の気体発生装置。
【請求項３】
気体を発生させる気体発生部と、
前記気体発生部により発生した気体を貯蔵する気体貯蔵部と、
前記気体発生部により発生した気体を前記気体貯蔵部に圧縮して送る気体圧縮搬送部とを備え、
前記気体圧縮搬送部は、
モータと、
前記モータにより伸縮駆動されるベローズと、
前記ベローズの伸縮に伴って圧縮および拡張するように前記ベローズの内部に形成され、気体を導入するための気体導入口および気体を導出するための気体導出口を有する気体圧縮室と、
前記モータを前記モータの定格回転速度よりも低い回転速度で回転させるインバータとを有することを特徴とする気体発生装置。
【請求項４】
前記インバータは、前記モータを毎分当り１００回転以上１０００回転以下で回転させることを特徴とする請求項３記載の気体発生装置。
【請求項５】
前記気体発生部は、フッ化水素を含む混合溶融塩を電気分解してフッ素を発生させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の気体発生装置。
【請求項６】
前記気体発生部により発生した気体からフッ化水素を除去するフッ化水素除去部をさらに備えることを特徴とする請求項５記載の気体発生装置。
【請求項１】
気体を発生させる気体発生部と、
前記気体発生部により発生した気体を貯蔵する気体貯蔵部と、
前記気体発生部により発生した気体を前記気体貯蔵部に圧縮して送る気体圧縮搬送部とを備え、
前記気体圧縮搬送部は、
所定の速度で回転するモータと、
前記モータの回転に伴って伸縮するベローズと、
前記ベローズの伸縮に伴って圧縮および拡張するように前記ベローズの内部に形成され、気体を導入するための気体導入口および気体を導出するための気体導出口を有する気体圧縮室と、
前記モータの回転速度を減速させて前記ベローズに伝達する回転速度伝達部とを有することを特徴とする気体発生装置。
【請求項２】
前記回転速度伝達部は、前記モータの回転速度を毎分当り１００回転以上１０００回転以下に減速させることを特徴とする請求項１記載の気体発生装置。
【請求項３】
気体を発生させる気体発生部と、
前記気体発生部により発生した気体を貯蔵する気体貯蔵部と、
前記気体発生部により発生した気体を前記気体貯蔵部に圧縮して送る気体圧縮搬送部とを備え、
前記気体圧縮搬送部は、
モータと、
前記モータにより伸縮駆動されるベローズと、
前記ベローズの伸縮に伴って圧縮および拡張するように前記ベローズの内部に形成され、気体を導入するための気体導入口および気体を導出するための気体導出口を有する気体圧縮室と、
前記モータを前記モータの定格回転速度よりも低い回転速度で回転させるインバータとを有することを特徴とする気体発生装置。
【請求項４】
前記インバータは、前記モータを毎分当り１００回転以上１０００回転以下で回転させることを特徴とする請求項３記載の気体発生装置。
【請求項５】
前記気体発生部は、フッ化水素を含む混合溶融塩を電気分解してフッ素を発生させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の気体発生装置。
【請求項６】
前記気体発生部により発生した気体からフッ化水素を除去するフッ化水素除去部をさらに備えることを特徴とする請求項５記載の気体発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１００５０６（Ｐ２０１０−１００５０６Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７５９９９（Ｐ２００８−２７５９９９）
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【出願人】（０００２２２８４２）東洋炭素株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【出願人】（０００２２２８４２）東洋炭素株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
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