TWI832990B - 用於收集及再循環氣體之系統及方法 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種諸如用於半導體處理設備之處理腔室，其與一回收單元連接。該回收單元包含針對緩衝氣體之一第一儲存槽及針對稀有氣體之一第二儲存槽。兩個儲存槽與該回收單元中之一圓柱連接。該回收單元及處理腔室可作為一閉合系統操作。該稀有氣體可按一可變流速輸送，而該回收單元中之分離按一恆定流量條件操作。
Description
本發明係關於半導體處理設備。
對貴重的稀有氣體之需求不斷增加。氙氣係大氣之一痕量組分(87ppb)且其係一複雜空氣分離程序之一副產物，此使氙氣係對半導體處理應用或其他應用之一昂貴材料。例如，氙氣在諸如麻醉、離子推進引擎、照明中之高強度放電、半導體製造中之電漿蝕刻、放電中之電漿介質或雷射產生電漿之應用中愈來愈多地使用。增大數目之應用通常受有限之氙氣供應限制。以最高回收效率收集且再循環貴重的稀有氣體(如氙氣)將係有幫助的。
一稀有氣體回收單元之回收效率影響收集稀有氣體之數量。典型效能在90%至99.9%之範圍中。當緩衝氣體被排出或以其他方式移除時一般損失0.1%至10%之殘餘稀有氣體(諸如Xe)。取決於氣體分離技術及實施方案，回收效率之改良可能不可行或可能係高成本的。
殘餘稀有氣體之損失對(例如)一半導體處理工具中之長期擁有成本之影響可為明顯的。當稀有氣體流處於每分鐘數公升之高流速且處理腔室幾乎一天24小時操作時(此在半導體製造中係常見的)對擁有成本之負面影響可為尤其嚴重的。
因此，需要收集且再循環稀有氣體之新的系統及方法。
在一第一實施例中提供一種系統。該系統包括：一處理腔室，其使用氙氣及/或氪氣；及一回收單元，其與該處理腔室流體連通。該回收單元包含：一混合槽，其經由一氣體排放管線與該處理腔室流體連通；一第一圓柱，其與該混合槽流體連通；一第二圓柱，其與該混合槽流體連通；一第一儲存槽，其與該第一圓柱及該處理腔室流體連通；一第二儲存槽，其與該第二圓柱及該處理腔室流體連通；一第一氣體供應管線，其將該第一儲存槽連接至該處理腔室；一第二氣體供應管線，其將該第二儲存槽連接至該處理腔室；一第一回送管線，其將該第一氣體供應管線連接至該氣體排放管線；及一第二回送管線，其將該第二氣體供應管線連接至該排放管線。
該氣體排放管線可包含一真空泵。
該系統可進一步包含一壓縮泵，該壓縮泵與該混合槽、該第一圓柱及該第二圓柱流體連通。
該回收單元可使用變壓吸附、真空變壓吸附或變溫吸附之至少一者。
該回收單元可使用低溫蒸餾。
該回收單元可使用薄膜分離。
該回收單元可為具有該處理腔室之一閉合迴路系統。
該系統可進一步包含複數個處理腔室，其與該氣體排放管線、該第一氣體供應管線及該第二氣體供應管線流體連通。該等處理腔室之各者可按一不同氣體供應流速操作。
在一第二實施例中提供一種方法。該方法包括使用一處理氣體在一處理腔室中處理一半導體晶圓。該處理氣體包含一稀有氣體及緩衝氣體。經由一氣體排放管線將該處理氣體自該處理腔室泵抽至一混合槽。將該處理氣體自該混合槽泵抽至一第一圓柱及一第二圓柱。在該第一圓柱及該第二圓柱中分離該處理氣體。將該緩衝氣體自該第一圓柱輸送至一第一儲存槽。將該稀有氣體自該第二圓柱輸送至一第二儲存槽。將該緩衝氣體自該第一儲存槽輸送至該處理腔室且將該稀有氣體自該第二儲存槽輸送至該處理腔室。
該稀有氣體可包含氙氣或氪氣之至少一者。該緩衝氣體可包含氬氣、氖氣、氧氣、氮氣或氫氣之至少一者。
該方法可進一步包含使該稀有氣體之至少一些自該第二氣體供應管線轉向至該氣體排放管線而非該處理腔室。
該方法可進一步包含使該緩衝氣體之至少一些自該第一氣體供應管線轉向至該氣體排放管線而非該處理腔室。
將該處理氣體自該處理腔室泵抽至該混合槽可使用一真空泵。將該處理氣體自該混合槽泵抽至該第一圓柱及該第二圓柱可使用一壓縮泵。
該分離可使用變壓吸附、真空變壓吸附或變溫吸附之至少一者。
該分離可使用低溫蒸餾。
該分離可使用薄膜分離。
該方法可在一閉合系統中執行。
自該第二儲存槽輸送該稀有氣體可依一可變流速，而該分離按一恆定流量條件操作。
相關申請案之交叉參考
此申請案主張2019年3月13日申請且被指定為美國申請案第62/817,702號之臨時專利申請案之優先權，該案之揭示內容以引用的方式併入本文中。
儘管將依據特定實施例描述所主張之標的，然其他實施例(包含未提供本文中闡述之全部優點及特徵之實施例)亦在本發明之範疇內。可在不脫離本發明之範疇之情況下進行各種結構、邏輯、程序步驟及電子改變。因此，僅參考隨附發明申請專利範圍定義本發明之範疇。
本文中揭示之實施例包含氣體收集及再循環系統及方法。來自處理腔室之排氣中所含有之稀有氣體可被分離、純化且重新供應而幾乎不損失高價值之稀有氣體。稀有氣體(諸如Xe)之損失之減少降低系統之擁有成本。此外，處理腔室可按可變氣體供應流速運行，而回收單元按針對回收效率及純度之一改良組合之一恆定最佳化流量條件操作。多個處理器腔室可在共用一單一回收單元的同時按不同氣體供應流速運行。
在半導體處理設備中，一稀有氣體(如氙氣或氪氣)通常用另一緩衝氣體供應至一處理腔室。此組合包含但不限於Xe/Ar、Xe/Ne、Xe/He、Xe/O2
、Xe/N2
、Xe/H2
、Kr/Ar、Kr/Ne、Kr/He、Kr/O2
、Kr/N2
、Kr/H2
、Xe/Kr等。在放電或雷射產生電漿的情形中，氙原子可在電子撞擊或雷射場下被高度離子化並激發至各種高能離子狀態。密集電子組態歧管之間的轉變導致覆蓋紅外線(IR)、可見光、紫外線(UV)、極紫外線(EUV)及x射線之一寬頻發射。緩衝氣體(諸如Ar、Ne、O2
、N2
或H2
)可用於使高能Xe或Kr離子緩速(且最終停止)以防止處理腔室之蝕刻。雖然Kr被視為一稀有氣體，但Kr可用作Xe之一緩衝氣體。一或多個緩衝氣體可配合一或多個稀有氣體使用。處理腔室之排氣藉由真空泵泵抽出且發送至一稀有氣體回收單元，其中Xe及/或Kr與緩衝氣體(諸如Ar、Ne、O2
、N2
或H2
)分離。稀有氣體可藉由氣體分離技術純化。此等純化技術包含吸附分離、低溫蒸餾(例如，美國專利第9,168,467號)或薄膜分離。變壓吸附(例如，美國專利第7,300,497號)、真空變壓吸附(例如，美國專利第8,535,414號)及變溫吸附可用於吸附分離。本文中揭示之專利之全部內容以引用的方式併入。
圖1係一系統100之一實施例之一圖。系統100包含一處理腔室101及一回收單元200。處理腔室101與一氣體源管線10連接，該氣體源管線10可提供稀有氣體或若干稀有氣體及緩衝氣體或若干緩衝氣體。回收單元200與處理腔室101流體連通。使稀有氣體及緩衝氣體循環之處理腔室101可為一半導體檢測或度量系統之部分，諸如系統100之光源或量測腔室。處理腔室101亦可為一關鍵尺寸度量系統、一倍縮光罩檢測系統、雷射產生電漿源、一蝕刻腔室或其他半導體處理、檢測、度量或檢視系統之部分。例如，處理腔室101可為一氙氣電漿聚焦離子束系統或一氙氣電漿蝕刻系統之部分。半導體行業外之應用亦係可能的。例如，處理腔室101可為用於太空推進研究之一氙氣推進器測試腔室之部分。
回收單元200包含經由一氣體排放管線11/12/14與處理腔室101流體連通之一混合槽105，該氣體排放管線11/12/14包含總傳入流量區段14。一第一圓柱107及一第二圓柱108經由導管15/16與混合槽105流體連通。一第一儲存槽109經由導管17、處理腔室101及氣體排放管線11/12/14與第一圓柱107流體連通。一第二儲存槽110經由導管18、處理腔室101及氣體排放管線11/12/14與第二圓柱108流體連通。第二圓柱108與第一儲存槽109之間或第一圓柱107與第二儲存槽110之間的其他連接係可能的。一第一氣體供應管線23將第一儲存槽109連接至處理腔室101。一第二氣體供應管線24將第二儲存槽110連接至處理腔室101。
氣體排放管線11/12/14可包含一真空泵102。將混合槽105連接至第一圓柱107及第二圓柱108之導管15/16可包含一壓縮泵106。
來自處理腔室101之氣體排放11可藉由真空泵102泵抽出且發送至一回收單元200。回收單元200之經接收氣體固持於一混合槽105中，且接著可被泵抽至氣體分離圓柱107、108，其中其藉由壓縮泵106加壓。氣體分離圓柱107、108內側之充填材料、溫度及壓力(或真空)可取決於氣體分離技術之選擇而不同。一般言之，經純化稀有氣體(諸如Xe)及經純化緩衝氣體(諸如N2
)出現於圓柱107、108之相對端處，其可在圓柱中使用一特定溫度/壓力分佈。經純化稀有氣體(諸如Xe)可儲存於第二儲存槽110中且可經由第二氣體供應管線24被輸送回至處理腔室101。第二儲存槽110可具有小於100%之稀有氣體，且可含有雜質或少量緩衝氣體。經純化低成本緩衝氣體(諸如N2
)可儲存於第一儲存槽109中且可經由第一氣體供應管線23輸送回至處理腔室101。第一儲存槽109可具有小於100%之緩衝氣體，且可含有雜質或少量稀有氣體。可使用一泵來在第一氣體供應管線23及第二氣體供應管線24中輸送氣體。
系統100可包含將第一氣體供應管線23連接至氣體排放管線11/12/14之一第一回送管線21。來自第一回送管線21及氣體排放管線11/12/14之流量之組合可形成總傳入流量區段14。
系統100可包含將第二氣體供應管線24連接至氣體排放管線11/12/14之一第二回送管線22。來自第二回送管線22及氣體排放管線11/12/14之流量之組合可形成總傳入流量區段14。
針對來自回收單元200之輸出流量提供第一回送管線21及第二回送管線22。至處理腔室101之第一氣體供應管線23及第二氣體供應管線24之流速可(諸如使用一或多個閥)調整或關閉，而不影響回收單元200之狀態。自第一氣體供應管線23轉向之流量被轉向至第一回送管線21。自第二氣體供應管線24轉向之流量被轉向至第二回送管線22。被轉向至第一回送管線21或第二回送管線22之流量可自0%至100%，且第一回送管線21及第二回送管線22可具有被轉向至其中之不同數量之流量。回收單元200之總傳入流量區段14中之氣體流量及總傳入流量區段14內之部分壓力可保持恆定。
氣體排放管線12、第一回送管線21、第二回送管線22、第一氣體供應管線23及第二氣體供應管線24可包含單向閥或其他類型之閥。
系統100可請求一特定流量之稀有氣體及一特定流量之緩衝氣體，其透過第一氣體供應管線23及第二氣體供應管線24遞送。第一儲存槽109及第二儲存槽110可提供大於處理腔室101處之最大需求之一恆定流量。剩餘量可諸如以一連續方式透過回收單元200再循環。
回收單元200可使用變壓吸附、真空變壓吸附、變溫吸附、低溫蒸餾或薄膜分離之一或多者。其他技術係可能的。
如在圖1中展示，針對一緩衝氣體(諸如N2
)添加第一儲存槽109，且緩衝氣體類似於稀有氣體(諸如Xe)自第二儲存槽110再循環至處理腔室101。在一例項中，回收單元200係具有處理腔室101之一閉合迴路系統。第一儲存槽109及第一氣體供應管線23中之所有殘餘稀有氣體保持於系統中而幾乎無損失。
圖2係一方法300之一方塊圖，該方法300可應用於圖1之系統100中。在301處，在一處理腔室中用一處理氣體處理一半導體晶圓。處理氣體包含一稀有氣體及一緩衝氣體。稀有氣體可包含氙氣或氪氣之至少一者。緩衝氣體可包含氬氣、氖氣、氧氣、氮氣或氫氣之至少一者。其他稀有氣體或緩衝氣體亦係可能的。
在302處使用(例如)一真空泵經由一氣體排放管線將處理氣體自處理腔室泵抽至一混合槽。在303處使用(例如)一壓縮泵將處理氣體自混合槽泵抽至一第一圓柱及一第二圓柱。在304處，在第一圓柱及第二圓柱中分離處理氣體。分離可使用變壓吸附、真空變壓吸附或變溫吸附、低溫蒸餾或薄膜分離之一或多者。
在305處將緩衝氣體自第一圓柱輸送至一第一儲存槽。在306處將稀有氣體自第二圓柱輸送至一第二儲存槽。在307處將緩衝氣體及稀有氣體輸送至處理腔室。因此，方法300可在一閉合系統中執行。
在一例項中，稀有氣體可按一可變流速輸送，而分離按一恆定流量條件操作。
在一例項中，稀有氣體之至少一些自第二氣體供應管線轉向至氣體排放管線及/或緩衝氣體之至少一些自氣體供應管線轉向至氣體排放管線。因此，稀有氣體及/或緩衝氣體之一些或全部經旁通而未進入處理腔室。例如，處理腔室可不在使用中或可在修理中，且氣體可透過再循環系統再循環直至處理腔室再次上線。
例如，至處理腔室之氣體供應可關閉，且處理腔室排氣可在關閉其連接埠時切換至空氣。處理腔室可被泵抽至真空，且一相關聯回收單元可經灌注至設計操作條件。回收單元可在第一回送管線及第二回送管線完全敞開的情況下運行。回收可接著依回收效率及純度之一最佳組合穩定化。氣體排放管線可被切換、連接或敞開至總傳入流量區段。可設定第一氣體供應管線及第二氣體供應管線至處理腔室之流速。第一回送管線之流速可為來自第一儲存槽之輸出減去第一氣體供應管線中之流量之差。第二回送管線之流速可為來自第二儲存槽之輸出減去第二氣體供應管線中之流量之差。
如在圖3中展示，系統201可進一步包含與處理腔室101及混合槽105流體連通之一氣體刮除器(gas scraper) 103。氣體刮除器103可在氣體排放管線11/12/14上。氣體刮除器(103)可自處理腔室101移除污染。此污染可包含自環境空氣至腔室中之洩漏O2
、真空潤滑劑之碳氫化合物、來自腔室材料之釋氣或其他源。氣體刮除器103可包含(例如)一過濾器、吸附器、低溫捕集器(cryogenic trap)、吸氣劑或觸媒轉換器之一或多者。
如在圖4中展示，多個處理腔室101-1至101-4及多個真空泵102-1至102-4可用於系統202中。雖然繪示四個處理腔室，但可包含更多或更少處理腔室。最大數目個處理腔室可由回收單元200之效能支配。處理腔室101-1至101-4之各者與氣體排放管線11/12/14流體連通且可按氣體供應之一不同流速運行，諸如使用一質流控制器或其他控制器。處理腔室之各者經連接至一氣體源管線10-1至10-4、一第一氣體供應管線23-1至23-4及一第二氣體供應管線24-1至24-4。雖然各腔室具有一氣體源管線10-1至10-4，但少於所有腔室可具有一氣體源管線。一些腔室可僅連接至第一氣體供應管線及第二氣體供應管線。
如在圖5之系統203中展示，處理腔室101-1至101-4可各具有一單獨氣體刮除器103-1至103-4。
使用本文中揭示之系統及方法，可實施用於氣體收集及再循環之一全閉合迴路系統，此可導致幾乎無貴重稀有氣體損失。回送管線可容許處理腔室按可變氣體供應流速運行，而回收單元可按針對回收效率及純度之最佳組合最佳化之一恆定傳入流量條件運行。可添加氣體刮除器以移除對回收單元或處理腔室之效能具有影響之污染及/或雜質。多個處理腔室可共用一單一回收單元。此等處理腔室之各者可按氣體供應之不同流速運行。此等處理腔室之各者可使用不同氣體刮除器以移除污染及/或雜質。
在一例項中，本文中揭示之系統可依稀有氣體之僅0.01%損失操作。此等損失可在任何氣體刮除器之維修期間或在處理腔室清洗期間出現。
在一實例中，一氙氣雷射產生電漿(LPP)軟x射線源使用N2
作為一緩衝氣體以停止電漿中產生之高能氙氣離子以防止腔室蝕刻及光學器件之損壞。此軟x射線源使用一回收單元自N2
緩衝氣體回收氙氣。在此實例中，回收單元係一商用變壓吸附(PSA)回收單元。本文中揭示之實施例的使用可減輕回收單元之任何緩慢長期漂移或無法預見之較低氙氣回收效率之風險。回收效率係影響工具之擁有成本之因素。由多個工具共用一單一回收單元可進一步降低擁有成本。回收單元可針對所要流量按比例調整。
儘管已關於一或多個特定實施例描述本發明，然將瞭解，可在不脫離本發明之範疇之情況下進行本發明之其他實施例。因此，本發明被視為僅受限於隨附發明申請專利範圍及其之合理解釋。
10:氣體源管線
10-1至10-4:氣體源管線
11:氣體排放管線
12:氣體排放管線
14:氣體排放管線
15:導管
16:導管
17:導管
18:導管
21:第一回送管線
22:第二回送管線
23:第一氣體供應管線
23-1至23-4:第一氣體供應管線
24:第二氣體供應管線
24-1至24-4:第二氣體供應管線
100:系統
101:處理腔室
101-1至101-4:處理腔室
102:真空泵
103:氣體刮除器
103-1至103-4:氣體刮除器
105:混合槽
106:壓縮泵
107:第一圓柱
108:第二圓柱
109:第一儲存槽
110:第二儲存槽
200:回收單元
202:系統
203:系統
300:方法
301:步驟
302:步驟
303:步驟
304:步驟
305:步驟
306:步驟
307:步驟
為更完全理解本發明之性質及目的，應參考結合附圖進行之以下實施方式，其中：
圖1係根據本發明之一系統之一實施例之一圖。
圖2係根據本發明之一方法之一方塊圖。
圖3係根據本發明之一系統之另一實施例之一圖。
圖4係根據本發明之具有多個處理腔室之一系統之一實施例之一圖；及
圖5係根據本發明之具有多個處理腔室之一系統之另一實施例之一圖。
10:氣體源管線
11:氣體排放管線
12:氣體排放管線
14:氣體排放管線
15:導管
16:導管
17:導管
18:導管
21:第一回送管線
22:第二回送管線
23:第一氣體供應管線
24:第二氣體供應管線
100:系統
101:處理腔室
102:真空泵
105:混合槽
106:壓縮泵
107:第一圓柱
108:第二圓柱
109:第一儲存槽
110:第二儲存槽
200:回收單元
Claims (20)
- 一種用於收集及再循環氣體之系統，其包括：一處理腔室，其使用氙氣(xenon)及/或氪氣(krypton)；及一回收單元，其與該處理腔室流體連通，其中該回收單元包含：一混合槽，其經由一氣體排放管線與該處理腔室流體連通；一第一圓柱，其與該混合槽流體連通；一第二圓柱，其與該混合槽流體連通；一第一儲存槽，其與該第一圓柱及該處理腔室流體連通；一第二儲存槽，其與該第二圓柱及該處理腔室流體連通；一第一氣體供應管線，其將該第一儲存槽連接至該處理腔室；一第二氣體供應管線，其將該第二儲存槽連接至該處理腔室；一第一回送管線，其將該第一氣體供應管線連接至該氣體排放管線；及一第二回送管線，其將該第二氣體供應管線連接至該排放管線。
- 如請求項1之系統，其中該氣體排放管線包含一真空泵。
- 如請求項1之系統，其進一步包括一壓縮泵，其與該混合槽、該第一圓柱及該第二圓柱流體連通。
- 如請求項1之系統，其中該回收單元使用變壓吸附、真空變壓吸附、變溫吸附、低溫蒸餾(cryogenic distillation)或薄膜分離之至少一者。
- 如請求項1之系統，其中該回收單元係具有該處理腔室之一閉合迴路系統。
- 如請求項1之系統，其進一步包括複數個處理腔室，其與該氣體排放管線、該第一氣體供應管線及該第二氣體供應管線流體連通，其中該等處理腔室之各者按一不同氣體供應流速操作。
- 如請求項1之系統，其中該處理腔室為一半導體檢測系統之部分。
- 如請求項1之系統，其中該處理腔室為一半導體度量系統之部分。
- 如請求項1之系統，其中該處理腔室為一半導體蝕刻系統之部分。
- 如請求項1之系統，其中該處理腔室為一光源。
- 如請求項1之系統，其中該處理腔室為一量測腔室。
- 一種用於收集及再循環氣體之方法，其包括：使用一處理氣體在一處理腔室中處理一半導體晶圓，其中該處理氣體包含一稀有氣體及緩衝氣體；經由一氣體排放管線將該處理氣體自該處理腔室泵抽至一混合槽；將該處理氣體自該混合槽泵抽至一第一圓柱及一第二圓柱； 在該第一圓柱及該第二圓柱中分離該處理氣體；將該緩衝氣體自該第一圓柱輸送至一第一儲存槽；將該稀有氣體自該第二圓柱輸送至一第二儲存槽；將該緩衝氣體自該第一儲存槽輸送至該處理腔室且將該稀有氣體自該第二儲存槽輸送至該處理腔室；使該稀有氣體之至少一些自一第二氣體供應管線轉向至該氣體排放管線而非該處理腔室；及使該緩衝氣體之至少一些自一第一氣體供應管線轉向至該氣體排放管線而非該處理腔室。
- 如請求項12之方法，其中該稀有氣體包含氙氣或氪氣之至少一者，且其中該緩衝氣體包含氬氣、氖氣、氧氣、氮氣或氫氣之至少一者。
- 如請求項12之方法，其中將該處理氣體自該處理腔室泵抽至該混合槽使用一真空泵，且其中將該處理氣體自該混合槽泵抽至該第一圓柱及該第二圓柱使用一壓縮泵。
- 如請求項12之方法，其中該分離使用變壓吸附、真空變壓吸附、變溫吸附、低溫蒸餾或薄膜分離之至少一者。
- 如請求項12之方法，其中該方法在一閉合系統中執行。
- 如請求項12之方法，其中自該第二儲存槽輸送該稀有氣體係依一可 變流速，而該分離按一恆定流量條件操作。
- 如請求項12之方法，其中該處理腔室為一半導體檢測系統、一半導體度量系統、或一半導體蝕刻系統之部分。
- 如請求項12之方法，其中該處理腔室為一光源。
- 如請求項12之方法，其中該處理腔室為一量測腔室。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW200300362A (en) * | 2001-11-27 | 2003-06-01 | Nippon Oxygen Co Ltd | Method and device for separating gas |
| TW200300699A (en) * | 2001-12-04 | 2003-06-16 | Nippon Oxygen Co Ltd | Gas supply method and device |
| JP2005000862A (ja) * | 2003-06-13 | 2005-01-06 | Idemitsu Eng Co Ltd | 吸着装置及び吸着方法 |
| TWI288656B (en) * | 2000-09-22 | 2007-10-21 | Taiyo Nippon Sanso Corp | Method and apparatus for collecting rare gas |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4112659B2 (ja) | 1997-12-01 | 2008-07-02 | 大陽日酸株式会社 | 希ガスの回収方法及び装置 |
| JP2001185539A (ja) | 1999-12-24 | 2001-07-06 | Toshiba Corp | ガス回収システムおよびガス回収方法 |
| JP3902416B2 (ja) * | 2001-04-16 | 2007-04-04 | 大陽日酸株式会社 | ガス分離方法 |
| JP3899282B2 (ja) | 2002-04-15 | 2007-03-28 | 大陽日酸株式会社 | ガス分離方法 |
| JP4023302B2 (ja) | 2002-11-22 | 2007-12-19 | 松下電工株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
| JP4652860B2 (ja) | 2004-04-27 | 2011-03-16 | 大陽日酸株式会社 | クリプトン又はキセノンの回収方法 |
| JP4898194B2 (ja) * | 2005-11-14 | 2012-03-14 | 大陽日酸株式会社 | 圧力変動吸着式ガス分離方法及び分離装置 |
| US7368000B2 (en) * | 2004-12-22 | 2008-05-06 | The Boc Group Plc | Treatment of effluent gases |
| US20110023908A1 (en) | 2009-07-30 | 2011-02-03 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for process abatement with recovery and reuse of abatement effluent |
| US8591634B2 (en) | 2010-01-28 | 2013-11-26 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method and equipment for selectively collecting process effluent |
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| US8535414B2 (en) | 2010-09-30 | 2013-09-17 | Air Products And Chemicals, Inc. | Recovering of xenon by adsorption process |
| US9168467B1 (en) | 2012-03-20 | 2015-10-27 | Vitaly Leonidovich Bondarenko | Assembly for separating gas mixtures in fractionating columns |
| US9649590B2 (en) | 2014-01-13 | 2017-05-16 | Versum Materials Us, Llc | System and method for gas recovery and reuse |
| WO2017072863A1 (ja) * | 2015-10-27 | 2017-05-04 | ギガフォトン株式会社 | レーザガス精製システム |
| CN108700373B (zh) | 2016-01-11 | 2021-02-12 | 普莱克斯技术有限公司 | 用于稀有气体回收的系统和方法 |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI288656B (en) * | 2000-09-22 | 2007-10-21 | Taiyo Nippon Sanso Corp | Method and apparatus for collecting rare gas |
| TW200300362A (en) * | 2001-11-27 | 2003-06-01 | Nippon Oxygen Co Ltd | Method and device for separating gas |
| TW200300699A (en) * | 2001-12-04 | 2003-06-16 | Nippon Oxygen Co Ltd | Gas supply method and device |
| JP2005000862A (ja) * | 2003-06-13 | 2005-01-06 | Idemitsu Eng Co Ltd | 吸着装置及び吸着方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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