專利名稱：：氙回收系統(tǒng)及回收設備的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及氙(下文稱為"Xe")回收系統(tǒng)及回收設備，且本發(fā)明特別可用于在制造設備(例如用于半導體制造工廠中的等離子體蝕刻設備)中用作輔助氣體的氙的回收系統(tǒng)和回收設備。在本文中，"回收"是指使用例如吸附和膜分離的裝置以可再使用的形式選擇性地從樣品中取出特定組分。
背景技術：
：Xe在半導體制造過程(例如等離子體蝕刻法)中用作輔助氣體。Xe在制程過程中不會被反應等消耗，并作為廢氣隨水、二氧化碳(C02)以及例如氟代烴(FC)的反應產物(例如CHF3、CF4、C2F6及C2F4)排出。因為Xe極昂貴且為稀有元素，因此需要回收并再循環(huán)在廢氣中的Xe。為了回收Xe,需要從不影響半導體過程的階段收集廢氣。特別地，如果從位于半導體制造過程下游的反應性氣體的解毒設備(通過燃燒、催化反應或吸附去除一氧化碳(CO)、氟(F2)、氟化氫(HF)等)的下游收集廢氣，可以避免影響半導體制造過程。但是，因為從該階段收集的廢氣僅包含大約0.1至1體積％(下文稱為"％")的Xe和大約相同濃度的作為雜質的其它物質，例如水、C02及FC,因此需要克服技術問題。換言之，為了從不會負面影響制造過程的階段回收并濃縮Xe,不僅需要有效回收并濃縮低濃度的Xe，還需要有效地除去雜質，例如水、C02及FC。先前已報導了從這種半導體制造過程回收并再循環(huán)惰性氣體(例如Xe)的一些技術。特別地，可列舉出下述方案。(1)通過結合變壓吸附分離法(PSA)和速度型變壓吸附分離法從廢氣中分離并精制高附加值氣體(惰性氣體)的方法(例如，參考專利文獻1)。(2)惰性氣體回收設備，這些設備回收包含在從使用惰性氣體的裝置排出的廢氣中的惰性氣體，通過至少2個或更多個氣體分離過程回收惰性氣體，并通過將它們返回使用惰性氣體的裝置的惰性氣體供應管道而使用這些被回收的氣體(例如，參考專利文獻2)。(3)精制方法，其特征為通過低溫吸附從使用惰性氣體的裝置所排出的廢氣中分離囟化烴(例如，參考專利文獻4)。(4)分離、精制、再循環(huán)及再使用高附加價值氣體(惰性氣體)的設備，其通過引入法(使用PSA)除去通常難以從包含高附加價值氣體(惰性氣體，例如氪(Kr)和Xe)的廢氣中分離的次要氣體組分，例如氦(He)及氫(112)(例如，參照專利文獻4)。專利文獻1]已公告未審查的專利申請2002-126435[專利文獻2]已公告未審查的專利申請2002-09700專利文獻31已7>告未審查的專利申請2003-062419l專利文獻4]已公告未審查的專利申請2005-24613
發(fā)明內容但是，上述回收方法及回收設備可能發(fā)生下述問題。關于方案(l)至(5):方法(1)需要在廢氣中的惰性氣體濃度為大約30%，且基于在廢氣中的其它雜質僅是氮的條件。因此，其不能有效地從具有約0，1至1.0%的低惰性氣體濃度同時包含F(xiàn)C的廢氣中精制高純度的惰性氣體。當存在FC作為雜質時，其也不適用。關于方法(2)，當廢氣包含例如水、C02和FC的雜質時，這些氣體不能在2個或更多個氣體分離過程和它們下游的吸附分離設備充分地去除，且這些雜質將殘留在惰性氣體中。例如，據(jù)報道，關于再循環(huán)的的惰性氣體，"至于少量無法去除且殘留在惰性氣體中的雜質，例如氧、氮、水、CO、C02、氟碳化合物、氳和各種成膜氣體，…雜質濃度為100ppm或更低，并更理想地為10ppm或較低"(專利文獻2的第段)，此方法不能提高高純度(99.99%純度)的惰性氣體。因為方法(3)絕對需要安裝冷凍器以除去卣化烴，當考慮到例如絕熱性能時，其在能量方面不一定有利。因此，難以將其應用在需要較少能量消耗的方法的
技術領域：
中。此外，作為采用使用吸附劑的低溫吸附法的缺點，Xe回收效率降4氐，因為其吸附Xe和卣化烴，且在吸附劑的再生過程中同時排出Xe。關于方法(4),當廢氣包含容易被吸附的雜質時，例如水、C02和FC，由于這些不需要的氣體也會隨著惰性氣體被第1階段吸附柱吸附，因此當通過變壓分離被吸附的氣體時，這些不需要的氣體殘留在惰性氣體中成為雜質。因此，此方法不能提供99.99%純度的高純度的惰性氣體。如上所述，迄今已報道的方法僅適于具有高濃度Xe(大約30至50%)的廢氣，且不適于從含有低濃度Xe(0.1至1%)的廢氣中回收和再循環(huán)Xe。此外，它們不適于包含例如水、C02及FC等雜質的廢氣。目前，通常使用燃燒方法和等離子分解法除去FC。在燃燒方法中，使用龐大體積的空氣作為燃燒輔助氣體，并且在燃燒設備出口的廢氣中Xe濃度降低至在燃燒設備入口處Xe濃度的大約1/100。也就是說，廢氣量增加到大約10倍。在這種情況下，需要大規(guī)模的機械系統(tǒng)回收和濃縮Xe，且回收、濃縮和精制效率將極度降低。而等離子體法難以完全去除FC，因為FC去除效率大大依賴于入口處的FC濃度而變化，其應用很困難。本發(fā)明的目的是為使用者提供簡單且有效的回收方法和回收設備，其可通過從來自例如等離子體蝕刻法的半導體制造工藝的、包含低濃度Xe的廢氣中功能性地除去例如水、C02和FC的成分(下文稱為"雜質")回收高純度Xe。在本文中，"低濃度Xe，，是指1%濃度或更低的Xe,"高濃度Xe，，是指10%或更高濃度的Xe，而"高純度Xe，，是指99.99%或更高濃度的6Xe。解決問題的手段]為了解決前述問題，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過多次細致的研究，發(fā)現(xiàn)使用下述Xe回收系統(tǒng)和回收設備可實現(xiàn)前述目標，從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明涉及從包含氙和至少氟碳化合物的樣品中回收氙的系統(tǒng)，其特征是至少包括所述樣品的下述加工過程(Al)使用吸附劑吸附并除去作為前述氟碳化合物的一種的三氟曱坑;(A2)使用氣體分離膜除去作為前述氟碳化合物的一種的具有飽和鍵的氟碳化合物，并將氛濃縮；(A3)使用吸附劑吸附并回收前述氙，并使氙與所述吸附劑分離；(A4)使用反應物除去作為前述氟碳化合物的一種的具有不飽和鍵的氟碳化合物。(權利要求l)如上所述，僅使用單功能的分離裝置不能從包含低濃度Xe和多種其它雜質的廢氣中回收高純度Xe，且即使使用具有不同功能的分離裝置的組合也會有限制。本發(fā)明的發(fā)明人比較了各個共存組分關于分離和精制裝置(除了分離裝置之外，還包括其它裝置)的分離性質，以及這些裝置的排列的明顯效果，已發(fā)現(xiàn)使用包括上述(Al)至(A4)的加工過程的加工操作，可除去通過常規(guī)方法不能除去的雜質，并獲得極純的Xe。特別地，一方面，通過常規(guī)吸附劑除去雜質中的例如水和C02的成分，關于FCs,通過結合下述操作可以有效地和有效率地除去雜質(Al),用吸附劑吸附并除去三氟甲烷(CHF3);(A2)，用氣體分離膜分離并除去具有飽和鍵的FCs(下文稱為"飽和FC")，例如四氟甲烷(CF4)和六氟乙烷(C2F6);(A4)，用反應物與具有不飽和鍵FCs(下文稱為"不飽和FC，，，例如四氟乙烯(C2F4)和六氟丙烯(C3F6))反應并將它們除去。此外，通過2階段Xe濃縮過程一一在過程(A2)中的氣體分離膜和在過程(A3)中的吸附劑_一可以在損失很少的情況下獲得高純度的、功能優(yōu)良的Xe。本發(fā)明可以回收高純Xe(這在先前是不可能的)，并提供了具有高回收比率的、具有雜質去除功能和濃縮功能協(xié)同效應的簡單回收系統(tǒng)。至于加工過程(Al)至(A4)的次序，雖然根據(jù)樣品的狀況而有所限制，但基本上可以依據(jù)使用者的判斷來排列它們。通常來說，在大部分情況下，可以以(Al)^(A2)^(A4)^(A3)的次序來排列它們，以便在除去雜質后進行Xe的濃縮過程，但是因為例如在加工過程(A2)中存在可同時進行Xe濃縮過程的情況，或例如在加工過程(A4)中存在在反應過程中產生新的附加雜質(例如水和C02)的情況，因此，合意的是，設定理想的加工次序以適于樣品狀況。由于在此系統(tǒng)中可任意結合多種不同形式的加工過程，例如吸附、反應和膜分離，以及單獨和/或同時進行雜質去除和Xe濃縮的加工過程，因此，其特征在于可建立一種具有過去不能獲得的廣泛適用范圍的極多功能的系統(tǒng)。此外，還容易將其與下文提到的其它加工裝置(例如低溫相變分離加工過程)結合，從而能夠適應更寬范圍的樣品狀況。本發(fā)明涉及上述氙回收系統(tǒng)，其特征在于除了前述加工過程(Al)至(A4)夕卜，還包括下述加工過程(A5)包括通過在低于氙沸點的溫度條件下的相變過程分離氱的加工操作，或所述力口工過程(A5)和下述加工過考呈，(A6)使用高溫吸氣劑分離并除去殘余的雜質。(權利要求2)對于從包含大約0.1至0.5%的低濃度Xe的樣品中回收Xe的回收系統(tǒng)，難以使用單階段加工操作或多個相似類型的階段將Xe濃縮至高純度，因為樣品還包含大約相同濃度的雜質。而對于本發(fā)明，通過下述操作，首次可以有效且一致地回收99.99%的極純Xe:在第一階段中使用氣體分離膜的有效分離和濃縮步驟；在第二階段中使用吸附劑的吸附以及通過與該吸附劑分離的選擇性濃縮；和在第三階段中在除去大部分雜質后的與樣品分離的低溫相變。所需條件為，此時的相變溫度應該為Xe的標準沸點(其為-108.rC)，或低于其標準熔點的-111.9。C，在-110至-150。C。在本文中，"低溫"是指-110。C或更低的溫度。至于在最近半導體制造工藝中所需的更高純度的Xe，通過除了使用低溫相變分離的第三階段濃縮操作之外，還使用高溫吸氣劑對殘留雜質施以分離和去除操作，可以有效且一致地回收99.999%的極高純度的Xe。本發(fā)明是上述氙回收系統(tǒng)，其特征在于在前述加工過程(Al)中，在第一階段使用孔徑大小為4A或更小的合成沸石作為吸附劑、在第二階段使用氧化鋁作為吸附劑進行加工操作。(權利要求3)如上所述，通過有效使用多個加工裝置，本發(fā)明的發(fā)明人可以沒有損失地從共同存在例如水、C02和FCs的成分的樣品氣體中回收所述需高純Xe，而這在之前是極困難的。在FCs中，特別例如CHF3，本發(fā)明已發(fā)現(xiàn)通過使用氧化鋁的吸附過程可極有效且選擇性地將它們去除。這一發(fā)現(xiàn)在Xe回收系統(tǒng)中具有重要意義。在本發(fā)明中，通過在第一階段進一步加入孔徑大小為4A或更小的合成沸石以選擇性地除去水和C02，可以通過防止在使用氧化鋁的第二階段的竟爭性吸附而進一步提高CHF吸附能力。此外，由于CHF3被氧化鋁吸附，通過CHF3與所述吸附劑的分離可以選擇性地濃縮CHF3，因此，可以單獨回收CHF3。本發(fā)明涉及上述氙回收系統(tǒng)，其特征在于在前述加工過程(A2)中，使用硅氧烷或聚乙烯中空纖維氣體分離膜組件作為氣體分離膜進行加工操作。(權利要求4)在從包含F(xiàn)Cs的樣品回收Xe的回收系統(tǒng)中，雖然需要在可回收的條件下還分離飽和FCs，例如，CF4和QtF6，但^f吏用吸附劑除去飽和FCs的操作是不實際的，因為其去除效率低。通過本系統(tǒng)的所述方法，本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，通過使用硅氧烷或聚乙烯中空纖維氣體分離膜組件的分離方法，可以有效地除去飽和FC。此外，因為該氣體分離膜對于濃縮Xe也有效，并且能夠在相同過程中在普通條件下完成這兩種功能，因此以該氣體分離膜作為主要組件可以形成高純Xe回收系統(tǒng)。本發(fā)明涉及上述氙回收系統(tǒng)，其特征在于在前述加工過程(A3)中，9使用活性碳、孔徑大小為5A或更大的合成沸石、孔徑大小為5A或更大的碳分子篩、或它們的組合作為吸附劑進行加工操作。(權利要求5)在Xe回收系統(tǒng)中，除了始于極低濃度Xe的高濃縮率之外，高Xe回收效率也是重要需求。應對此需求，本發(fā)明除了第一階段的氣體分離膜外，通過使用活性碳、孔徑大小為5A或更大的合成沸石、孔徑大小為5A或更大的碳分子篩、或它們的組合作為吸附劑(其對較大分子具有優(yōu)良的吸附和分離性質)，構成了損失很少的高選擇性Xe回收系統(tǒng)。本發(fā)明涉及上述氙回收系統(tǒng)，其特征在于在前述加工過程(A4)中，使用鈣化合物作為反應物進行加工操作。(權利要求6)關于不飽和FCs，例如，QjF4和C3F6，與飽和FCs不同，它們難以在可回收的條件(例如吸附劑和氣體分離膜)下分離。在從包含F(xiàn)Cs樣品回收Xe的回收系統(tǒng)的驗證過程中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，多種化合物(其在堿土金屬當中，特別包含鋦)在不飽和FCs與飽和FCs共存的條件下選擇性地與不飽和FCs反應。此外，由于堿性釣化合物同時還可用于除去co2，并能夠在相同過程中在普通條件下實現(xiàn)這兩種功能，因此，使用《丐化合物作為主要組分可形成高純Xe回收系統(tǒng)。本發(fā)明涉及從包含氙和至少氟碳化合物的樣品中回收氙的設備，其特征為至少具有所述樣品的下述加工過程(Al)第一吸附裝置，其填充有串聯(lián)排列的孔徑大小為4A或更小的合成沸石和氧化鋁；(A2)氣體分離裝置，其由硅氧烷或聚乙烯中空纖維氣體分離膜組件構成；(A3)第二吸附裝置，其填充有活性碳、孔徑大小為5A或更大的合成沸石、孔徑大小為5A或更大的碳分子篩、或這些的組合；(A4)和反應裝置，其填充有鈣化合物作為反應物。(權利要求7)為了從包含雜質(例如FCs)和低濃度Xe的樣品有效地回收并高度濃縮Xe，重要的是，不僅需要具有去除各雜質的功能的加工裝置和具有Xe濃縮功能的加工裝置，還需要提高各加工裝置的能力和功能，并將具有這兩種功能的加工裝置結合以獲得協(xié)同效應。在本發(fā)明Xe回收設備中，其特征之一為組合多種類型的加工裝置(它們是吸附裝置、反應裝置和膜分離裝置)，以有效利用各種類型加工裝置的獨特功能，且另一個特征為利用加工裝置，使得相同類型的加工裝置具有不同功能。例如，關于吸附裝置，通過使第一吸附裝置僅用作雜質的吸附過程、第二吸附裝置僅用作Xe的吸附過程，在雜質去除功能與Xe濃縮功能之間造成區(qū)別。關于Xe濃縮功能，第一濃縮裝置的氣體分離膜用于濃縮Xe并同時作為在雜質中難以使用吸附劑除去的飽和FCs的分離裝置，且第二濃縮裝置用作Xe吸附裝裝置。通過利用加工裝置的這種功能，可提供具有高回收效率的、能夠回收高純Xe的簡單回收設備。本發(fā)明涉及氙回收設備，其特征為除了前述加工裝置(Al)至(A4)外，還具有下述加工裝置(A5)低溫分離裝置，其具有保持在低于氙沸點的溫度下的開放空間，或所述加工裝置(A5)和下述加工裝置；(A6)去除裝置，其包含高溫吸氣劑。(權利要求8)如上所述，使用加工裝置(Al)至(A4)除去包含大約0.1至0.5%的低濃度Xe的樣品中的大部分雜質，可以回收超過99%的極高純度的Xe。通過將樣品引入具有低溫開放空間的低溫分離裝置，以施加伴隨著相變的加工操作，本發(fā)明還能夠有效且穩(wěn)定回收超過99.99%的極高純度的Xe。此外，通過在此低溫分離裝置之后的階段增加包含高溫吸氣劑的去除裝置以對殘留的雜質施加分離和去除操作，可一致地回收超過99.999%的極高純度Xe。。(1)利用增壓才幾1將引入該系統(tǒng)的樣品加壓至所需壓力(例如，0.1MpaG)，然后將其引入吸附柱2(對應于第二吸附裝置)。如前所述，吸附柱2在第一階段2a填充有孔徑大小為4A或更小的合成沸石，在第二階段2b中填充有氧化鋁，并在室溫下操作。在第一階段2a，主要吸附和除去水和C02，在第二階段2b吸附和除去CHF3。依賴于氧化鋁的吸附能力，在除去CHF3的同時可進一步除去水和C02。(2)然后，利用增壓機3再將樣品加壓至所需壓力(例如，2MpaG)，然后將其引入氣體分離膜組件4(對應于氣體分離裝置A2，且例如由硅氧烷或聚乙烯制得的那些中空纖維膜組件是優(yōu)選的)。此時，通過真空泵5降低氣體分離膜組件4的滲透側的壓力，并調整至所需壓力(例如，-0.1MpaG)。這將Xe分離至氣體分離膜的滲透側，將飽和FCs(例如CF4和C2F6)分離至氣體分離膜的非滲透側，從而可有效地濃縮Xe并除去CF4和QjF6。特別地，可將Xe濃縮2至5倍，實現(xiàn)超過75%的Xe捕獲比，并將CF4與C2F6減少至5ppm或更低。(3)利用增壓才幾6將在氣體分離膜組件4處濃縮的樣品加壓至所需壓力(例如，0.4MpaG)，然后將其引入吸附柱10(對應于第二吸附裝置A3)。吸附柱10填充有活性碳、孔徑大小為5A或更大的合成沸石、或孔徑大小為5A或更大的碳分子篩，以選擇性地吸附Xe。處置或再使用通過吸附柱10的樣品。在吸附過程進行指定的時間之后，通過電熱器ll將吸附Xe的吸附柱10加熱至250。C，以分離吸附在容器中的Xe。此時，通過用少量惰性氣體(例如N2等)吹掃吸附柱IO內部，可進行有效的分離過程。吹掃后的Xe濃度為70至卯Q/。。因為吸附過程的進行時間可由引入吸附柱10的樣品流速、樣品中的Xe濃度以及吸附劑容量大致估計，因此其可預先設定。還可將吸附柱10制成可移動的單元，并將本設備分成吸附柱10的上游側Ul和下游側U2。如果本i殳備不能以整體緊接著Xe回收裝置安裝，那么通過將吸附柱10移出本i殳備、將其轉移至具有下述裝置或功能的設備、設置在下游側的其它地方，可以以整體進行本設備的過程。這僅增加了將其轉移的過程，且不影響其技術和與產物相關的性能。還可以保留包含在吸附柱10處回收并濃縮的Xe的樣品。(4)將含有從吸附柱10分離出的Xe的氣體暫時裝入貯槽T中，然后利用增壓機21加壓至所需壓力(例如0.3MpaG)，然后將其引入反應柱23(對應于反應裝置A4)。利用電熱器22將反應柱23加熱至所需溫度(例如，超過250°C)，并通過使不飽和FC(特別是C2F4)與裝在反應柱中的Ca(OH)2以及Ca(OH)2與NaOH的混合物(例如，蘇打石灰)反應除去不飽和FC。如果樣品有殘留的C02，其也可同時被除去。(5)將從反應柱23排出的樣品進一步引入吸附柱24(對應于第三吸附裝置A1，)。此吸附柱24在室溫下操作，在第一階段24a中填充有孔徑大小為4A或更小的合成沸石，在第二階段24b中填充有氧化鋁，并可如在上述(1)中那樣除去水和C02。通過將其設置在上述(4)的反應柱23的下游，其可除去由在鈣化合物與不飽和FC之間反應生成的水和C02，并維持高純Xe。此外，當包含水和C02時，需要提前將它們除去，因為它們在下面低溫相變分離過程中冷凝，并堵塞流動路徑。因此，這又用作18克服問題的措施。(6)經(jīng)由預冷卻部分25a將已通過吸附柱24的樣品引入冷卻分離設備25b，以通過液化或固化進行相變(在一起對應于低溫分離裝置A5)。冷卻分離設備25b內具有絕熱的開放空間部分25c，其已通過適當?shù)睦鋮s劑(例如液氮)冷卻至Xe的沸點或更低(至-110至-150'C),用于使用低溫相變的精制。樣品中的Xe被液化或固化，但是包含沸點低于Xe的雜質(例如N2、02、Ar和CF4)且不經(jīng)歷相變的(其余)樣品將被作為廢氣處置或再使用。在經(jīng)液化的液體或經(jīng)固化的固體中各種雜質成分的含量可被降至1ppm或更低。(7)通過氣化單元26a將已液化或固化的樣品進一步再氣化以用于最終過程，然后使其通過鈥海綿26b(在一起對應于去除裝置A6)。將鈦海綿26b加熱至大約650X:，可將在樣品中的水、C02及極少量殘余成分(例如FCs、02和&)去除至0.1ppm級別。為了有效地利用該鈦海綿，需要通過上述加工裝置(1)至(6)去除各種FCs。利用此過程，可獲得純度超過99.999%的Xe作為最終產物27。如果通過前述根據(jù)本設備的加工操作所獲Xe的純度比所需要的差，可通過再進行前述加工操作(4)至(6)提高純度。還可通過使在前述加工操作(3)中在吸附柱IO處回收和濃縮的樣品再經(jīng)過前述加工操作(4)至(6)而提高Xe純度。<本設備的構成例2>圖2是顯示本設備另一構成(構成例2)的概圖。其顯示了具有構成例1的加工裝置Al至A4'(包括A1')的多單元的配置，其中氣體分離裝置A2串聯(lián)排列，其它加工裝置平行排列。基本功能與構成例l相同，下面詳細描述構成和功能的差別。當2個氣體分離裝置A2串聯(lián)排列時，其加工操作和功能是不同的。在濃縮Xe并除去CF4和C2F6的目標方面，在使用硅氧烷或聚乙烯中空纖維膜組件作為氣體分離膜組件方面(Xe被分離在氣體分離膜的滲透側，CF4和C2F6被分離在其非滲透側)，都沒有不同，其被設計成特別通過返回流動通道的組合來提高分離和濃縮效率以及Xe的回收效率。特別地，通過增壓機3將其加壓至所需壓力(例如，0.2MpaG)，然后將其引入第一階段氣體分離膜組件4。此時，通過真空泵5將氣體分離膜組件4的滲透側降壓并調整至所需壓力(例如，-0.1MpaG)。通過增壓機6將在該滲透側的樣品進一步再加壓至所需壓力(例如，大約0.2MpaG)，然后將其引入第二階段氣體分離膜組件7。如在第一階段中那樣，通過真空泵8將^^透側調整至所需壓力(例如，-0.1MpaG)。此時，建立將第二階段氣體分離膜組件7的殘留側與第一階段氣體分離膜組件4的進入側連接的返回流動通道，以使第二階段氣體分離膜組件7的殘留氣體(非滲透氣體)與第一階段氣體分離膜的i4^部分合并。此外，建立將第二階段氣體分離膜組件7的滲透側與其進入側連接的另一返回流動通道，以使第二階段氣體分離膜組件7的一部分已滲透氣體與下一過程合并，且另一部分與第二階段氣體分離膜組件7的進入側再合并。這樣，可以既提高回收速率又提高Xe的濃縮率。特別地，可實現(xiàn)10至20倍的Xe濃縮及超過卯。/。的Xe捕獲比。還可將CF4及C2F6減少至5ppm或更低。此夕卜，通過使用第三階段氣體分離膜組件，當然可保證甚至更高的Xe濃度和更少的CF4和C2F6。當各個加工裝置Al(包括Al')、A3及A4中的2個單元平行排列時，其加工操作是不同的。通過將實際對樣品起作用的加工裝置和用于再生及維護的那些平行排列，其被設計為連續(xù)長時間使用。特別地，如圖3(A)所示，實線代表實際對樣品起作用的的流程，虛線代表通過引入吹掃氣體用于再生和維護的流程。如圖3(B)所示，可在通過一定的時間后切換各流程。至于加工裝置A1(包括A1')，其可通過在從實際對樣品起作用的狀態(tài)切換時加熱吸附劑并分離吸附在其上的物質而恢復吸附能力。至于加工裝置3,其可通過在從實際對樣品起作用的狀態(tài)切換時加熱吸附劑并分離吸附在其上的物質，將包含經(jīng)濃縮的Xe的樣品引入下一加工裝置。至于加工裝置4，其可在從實際對樣品起作用的狀態(tài)切換時進行維護操作，例如檢查和更換處理能力已經(jīng)降低的吸附劑。合意的是，這些切換操作可在各個循環(huán)進行或對各加工裝置合適的時間進行。\2和02。已證實，通過本設備所獲產物Xe的純度超過99.999%，且其性能等于通過常規(guī)制造法制造的Xe。在此實例中，Xe回收比為80%或更高，且足以用于實際應用。各個過程后的濃度<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>如上所述，本設備可提供具有高回收效率的Xe簡單回收方法及回收設備，其可從例如來自半導體制造過程的廢氣中由包含低濃度Xe的樣品功能性除去雜質，并回收高純Xe。換言之，可容易地從半導體制造過程排出的氣體中回收和再使用Xe，并獲得性能與通過大規(guī)?？諝夥蛛x工廠所制造的Xe相等的Xe。從具體實施例中，可回收和再循環(huán)大約80%或更多的Xe，因而將購買材料的成本降低至大約20%?？紤]到事實上多數(shù)Xe供應依賴海外來源(非曰本)，即使在半導體工業(yè)中Xe的消耗擴大，通過本發(fā)明也可在國內且一致地獲得Xe材料。雖然前述Xe回收方法及設備涉及包含低濃度Xe的樣品，但完全可以包含高濃度Xe的樣品，圖1為顯示本發(fā)明Xe回收設備的基本構成的概圖。圖2為顯示本i殳備另一構成(構成例2)的概圖。圖3為顯示構成的概圖，其中本發(fā)明的加工裝置平行排列。圖4為顯示本i殳備的構成例3的概圖。圖5為顯示本i殳備的構成例4的概圖。圖6為顯示本設備的構成例5的概圖。1、3、6、21增壓機2、24吸附柱2a、24a第一階段2b、24b第二階段4、7氣體分離膜組件5、8真空泵10吸附柱11、22電熱器23反應柱25a預冷卻部分25b冷卻分離設備26a氣化單元26b鈦海綿27最終產物Al第一吸附裝置Al，第三吸附裝置A2氣體分離裝置A3第二吸附裝置A4反應裝置A5低溫分離裝置A6包含吸氣劑的去除裝置T槽m本裝置的上游側U2本裝置的下游側29權利要求1.從包含氙和至少氟碳化合物的樣品中回收氙的系統(tǒng)，以及氙回收系統(tǒng)，其特征是至少包括所述樣品下述加工過程的加工操作(A1)使用吸附劑吸附并除去作為前述氟碳化合物的一種的三氟甲烷；(A2)使用氣體分離膜除去作為前述氟碳化合物的一種的具有飽和鍵的氟碳化合物，并將氙濃縮；(A3)使用吸附劑吸附并回收前述氙，并使氙與所述吸附劑分離；(A4)使用反應物除去作為前述氟碳化合物的一種的具有不飽和鍵的氟碳化合物。2.權利要求1所述的氙回收系統(tǒng)，其特征在于除了前述加工過程(A1)至(A4)夕卜，還包括下述加工過程(A5)包括通過在低于氱沸點的溫度條件下的相變過程分離氙的加工操作，或所述加工過禾呈(A5)和下述加工過禾呈，(A6)使用高溫吸氣劑分離并除去殘余的雜質。3.權利要求1或2所述的氙回收系統(tǒng)，其特征在于在前述加工過程(Al)中，在第一階段使用孔徑大小為4A或更小的合成沸石作為吸附劑、在第二階段使用氧化鋁作為吸附劑進行加工操作。4.權利要求1至3之一所述的氙回收系統(tǒng)，其特征在于在前述加工過程(A2)中，使用硅氧烷或聚乙烯中空纖維氣體分離膜組件作為氣體分離膜進行加工操作。5.權利要求1至4之一所述的氙回收系統(tǒng)，其特征在于在前述加工過程(A3)中，使用活性碳、孔徑大小為5A或更大的合成沸石、孔徑大小為5A或更大的碳分子篩、或它們的組合作為吸附劑進行加工操作。6.4又利要求1至5之一所述的氙回收系統(tǒng)，其特征在于在前述加工過程(A4)中，使用鉤化合物作為反應物進行加工操作。7.從包含氮和至少氟碳化合物的樣品中回收氙的設備，其特征為至少具有所述樣品的下述加工過程(Al)笫一吸附裝置，其填充有串聯(lián)排列的孔徑大小為4A或更小的合成沸石和氧化鋁；(A2)氣體分離裝置，其由硅氧烷或聚乙烯中空纖維氣體分離膜組件構成；(A3)第二吸附裝置，其填充有活性碳、孔徑大小為5A或更大的合成沸石、孔徑大小為5A或更大的碳分子篩、或這些的組合；(A4)和反應裝置，其填充有釣化合物作為反應物。8.權利要求7所述的氙回收設備，其特征為除了前述加工裝置(Al)至(A4)夕卜，還具有下述加工裝置(A5)低溫分離裝置，其具有保持在低于氙沸點的溫度下的開放空間，或所述加工裝置(A5)和下述加工裝置；(A6)去除裝置，其包含高溫吸氣劑。全文摘要本發(fā)明提供了具有高回收效率的簡單高純度Xe回收方法及設備，其通過從來自半導體制造工藝(例如等離子體蝕刻)的、包含低濃度Xe的廢氣中功能性地除去例如水、CO₂及FCs的成分而實現(xiàn)。對于包含氙及氟碳化合物的樣品。本發(fā)明的特征為至少具有第一吸附裝置(A1)，其填充有串聯(lián)排列的孔徑大小為4或更小的合成沸石和氧化鋁；氣體分離裝置(A2)，其由硅氧烷或聚乙烯中空纖維氣體分離膜組件4構成；第二吸附裝置(A3)，其填充有活性炭、孔徑大小為5或更大的合成沸石、孔徑大小為5或更大的碳分子篩、或這些的組合；和反應裝置(A4)，其填充有鈣化合物作為反應物。文檔編號C01B23/00GK101547857SQ200780044543公開日2009年9月30日申請日期2007年11月30日優(yōu)先權日2006年12月1日發(fā)明者小浦輝政,木本雅裕,橋本泰司,楢崎勝貴,橫木和夫,福田幸生,酒井徹申請人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司