JPH09166376A

JPH09166376A - 冷凍システム及び冷却方法

Info

Publication number: JPH09166376A
Application number: JP8218482A
Authority: JP
Inventors: Joseph E Paganessi; ジョゼフ・イー・パガネシー
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 1995-09-15
Filing date: 1996-08-20
Publication date: 1997-06-24
Also published as: SG54364A1; CN1286385A; EP0763848A2; KR970016401A; EP0763848A3; TW338791B; US5660047A

Abstract

(57)【要約】【解決する課題】小型化が可能でサセプタを所望の温度
に精度良く冷却できる冷凍システム。【課題を解決するための手段】スプレー熱交換器２０と
シエル／チューブ熱交換器３０とを収容した真空ジャケ
ット圧力容器１０を具備する。このスプレー熱交換器
は、第１の冷媒を、第２の冷媒を搬送している熱交換部
材に噴霧して中の第２の冷媒を冷却するためのノズルを
有する。前記シエル／チューブ熱交換器は、スプレー熱
交換器に第２の冷媒を搬送するための内チューブと、真
空ジャケット圧力容器の内部からこれの外に回収された
第１の冷媒を搬送するための、内チューブを囲む外チュ
ーブとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍システム及び冷凍
システムを使用した目的物の冷却方法に関し、特に、本
発明は、極低温に冷却できるより効率的な冷却システム
を提供するように、主冷媒と二次冷媒とを使用して動作
する冷凍システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハの製造は、ウエハのプラズ
マエッチングのような冷却される処理装置を必要とする
種々の工程を有している。ウエハの処理中に、ウエハ
は、これの下に位置されるサセプタと称されるウエハ処
理装置の部材を冷却することにより、冷却される。この
サセプタは、サセプタ内のチャクネルに冷却流体の冷媒
を流すことにより冷却される。サセプタが冷却される温
度は、プラズマエッチングの速度、即ち、ウエハのエッ
チング速度に影響を与える。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】半導体の製造では、工
程ごとの態様でエッチング速度を変えることが望まれて
いる。例えば、ウエハの広い領域には高速のエッチング
速度を使用し、この後に、エッチングの幅を減じるよう
に低速のエッチング速度に変更される。エッチング速度
でのこの工程ごとの変更をするために、サセプタの温度
は、迅速に変えられなければならない。一連の工程ごと
の温度変更は、予め設定された温度プログラムを用いた
制御システムにより冷却システムを制御することにより
得られる。半導体産業で使用するために知られ、また各
エッチング速度でこれら工程ごとの変更のために必要な
冷却を行うことのできる冷却システムは、代表的にはフ
ロンを使用した非常に大型の機械的冷却システムであ
る。しかし、これら冷却システムは、スペースが重要で
ある電子産業で使用するためには大型すぎるという欠点
がある。フロン冷却システムの他の欠点は、低温での効
率が悪いということである。また、従来のフロン冷却シ
ステムは、特に、予め設定された温度プログラムを用い
た制御システムが使用されるときに、サセプタを所望の
温度に精度良く冷却できないことである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係われば、極低
温に下がった温度で安定した冷却力を与えるように、第
１の冷媒と第２の冷媒とを使用する冷凍システムが提供
される。本発明の冷凍システムは、フロンを使用した従
来の機械的冷凍システムに比較して、効率が非常に高
く、かつサイズが小さくなる。

【０００５】本発明の一態様は、スプレー熱交換器とシ
エル／チューブ熱交換器との両方を収容した真空ジャケ
ット圧力容器を具備する冷凍システムに関する。液体の
気化熱を回収するスプレー熱交換器は、第１の冷媒を向
けるための少なくとも１つのノズルと、二次冷媒を搬送
するための冷媒搬送システムとを有する。少なくとも１
つのノズルは、第１の冷媒が冷媒搬送システムと接触し
てこれを冷却し、かくして搬送システム中を流れる二次
冷媒を冷却するように、第１の冷媒を冷媒搬送システム
の方向に向ける。スプレー熱交換器の少なくとも１つの
ノズルから噴射された第１の冷媒で利用できるエントロ
ピーを回収するシエル／チューブ熱交換器は、スプレー
熱交換器の冷媒搬送システムに二次冷媒を搬送するため
の内チューブと、スプレー熱交換器から回収された第１
の冷媒を搬送する、内チューブを囲む外チューブとを有
する。

【０００６】本発明の他の態様に係われば、冷凍システ
ムは、真空ジャケット圧力容器と、この真空ジャケット
圧力容器内に設けられた少なくとも１つのスプレーノズ
ルを有する主液体冷媒吐出システムと、二次冷媒を冷却
される目的物に真空ジャケット圧力容器を介して循環さ
せる二次冷媒循環システムとを具備する。前記少なくと
も１つのスプレーノズルは二次冷媒循環システムの一部
で主液体冷媒を噴霧するように配置されている。この噴
霧された主液体冷媒は、気化して二次冷媒循環システム
内の二次冷媒を冷却する。気体回収システムが、気化さ
れた主冷媒を回収して二次冷媒を予備加熱するように真
空ジャケット圧力容器内に設けられている。

【０００７】本発明のさらに他の態様に係われば、目的
物の冷却方法は、真空ジャケット圧力容器内に収容され
たスプレー熱交換器と逆流熱交換器との組み合わせを具
備する冷凍システムの使用を含む。この方法は、液体状
の主冷媒並びに二次冷媒を与える工程と、中に二次冷媒
を含むマニホールドに主冷媒を噴霧することにより、ス
プレー熱交換器で二次冷媒をこれの気化により冷却する
工程と、気化された主冷媒を逆流熱交換器内に回収する
工程と、この逆流熱交換器内で気化された主冷媒により
二次冷媒を予備加熱する工程と、目的物を冷却するよう
に二次冷媒を循環させる工程とを具備する。

【０００８】本発明のさらなる態様に係われば、方法
は、半導体ウエハ製造プロセスでのサセプタを冷却する
ために提案されている。この方法は、液体状の主冷媒並
びに二次冷媒を与える工程と、中に二次冷媒を含むマニ
ホールドに主冷媒を噴霧することにより、スプレー熱交
換器で二次冷媒をこれの気化により冷却する工程と、気
化された主冷媒をシエル／チューブ熱交換器内に回収す
る工程と、このシエル／チューブ熱交換器内で気化され
た主冷媒により二次冷媒を予備加熱する工程と、主冷媒
と二次冷媒の少なくとも一方を制御してサセプタを所定
の温度に冷却する工程とを具備する。

【０００９】

【実施の形態】本発明に係わる冷凍システムは、第１の
冷媒と第２の冷媒とを使用して、従来のフロン冷凍シス
テムよりも低温での効率が良く、また、従来のシステム
よりも小型である。この冷凍システムは、単一の真空ジ
ャケット圧力容器１０内に配置されたスプレー熱交換器
２０と、シエル／チューブ熱交換器３０との組み合わせ
体を具備する。

【００１０】図１は、本発明の流体流れシステムと制御
システムとの概略図である。冷凍システムの主部品は、
真空ジャケット圧力容器１０と、スプレー熱交換器２０
と、シエル／チューブ逆流熱交換器３０と、制御ユニッ
ト４０とを含む。好ましくは、液体窒素からなる液体状
の主冷媒は、加圧冷媒源１２から流される。本発明に係
わる熱交換器は、ここでは、液体窒素の主冷媒を使用す
るように説明されるが、本発明の範囲から逸脱しない
で、所望の用途に応じて他の主冷媒が使用可能であるこ
とは、理解され得よう。例えば、窒素・アルゴン、クリ
プトン、ネオン、並びにこれらの混合液が主冷媒として
使用され得る。また、この主冷媒は少量の不純物を含み
得る。

【００１１】ソレノイドバルブ１４により制御される冷
媒源１２からの液体Ｎ₂は、スプレー熱交換器２０に入
り、ここでＮ₂は、１もしくは複数のノズル（図１には
示されていない）を介して噴霧される。ノズルはＮ₂を
微小霧状にして噴霧し、これらは二次冷凍搬送システム
に当たる。そして、Ｎ₂は気化し、Ｎ₂の気化熱は、搬
送システム内の二次冷媒を冷却するのに使用される。こ
のスプレー熱交換器２０の構造と動作とは、図２ないし
４を参照して以下に詳述される。

【００１２】スプレー熱交換器２０のノズルからの噴霧
により気化された真空ジャケット圧力容器１０内の気体
状のＮ₂は、回収されてシエル／チューブ逆流熱交換器
３０に入る。このシエル／チューブ逆流熱交換器３０に
入った気体状のＮ₂は、スプレー熱交換器内で蒸発され
た後に、冷却される。この冷却されたＮ₂ガスにおいて
利用できるエントロピーは、シエル／チューブ逆流熱交
換器３０中を反対方向に流れる二次冷媒を予備冷却する
ことにより回収され得る。このシエル／チューブ逆流熱
交換器３０の構造並びに動作は後で詳述される。

【００１３】シエル／チューブ逆流熱交換器３０を出た
Ｎ₂ガスはソレノイドバルブ１６により制御されてＮ₂
ガス出口２８の所から排出される。

【００１４】本発明に係われば、半導体ウエハ製造工程
で使用されるサセプタのような目的物を冷却するように
中で二次冷媒が循環される閉じた二次冷凍システムが設
けられている。この二次冷媒はプロパン、エタノール、
プロピレン、メタン、アンモニア、ｎ−ブタン、イソ・
ブタン、もしくはこれらの混合物、または他の適当な冷
媒で良い。閉じた二次冷凍システムにおいて、二次冷媒
は冷媒戻し３２により冷却された目的物から戻される。
二次冷媒は、中でＮ₂ガスにより予備冷却されるシエル
／チューブ逆流熱交換器３０へとポンプ１８により循環
される。このシエル／チューブ逆流熱交換器３０から、
二次冷媒はスプレー熱交換器２０へと流れ、ここで最終
の冷却がなされる。そして、この二次冷媒は、サセプタ
のような目的物を冷却するために使用されている冷媒供
給体３４に流される。

【００１５】上記閉じたシステム中の二次冷媒の流れ
は、スプレー熱交換器２０の出口側に設けられた３つの
制御バルブにより、好ましくは、制御される。これらバ
ルブは、バイパスバルブ２２と、ソレノイドバルブ２４
と、小変更バルブ２６とである。この小変更バルブ２６
は、サセプタ温度の維持並びに／もしくは温度に緩やか
な減少を与えるために使用されている。また、前記ソレ
ノイドバルブ２４は、小変更バルブ２６により達成され
るよりも短い時間でサセプタ温度を急激に減少させるよ
うに開成される。そして、前記バイパスバルブ２２は、
比較的一定の冷媒の流れを達成するように、二次冷媒を
熱交換器２０，３０中で循環させ、より一定の冷媒温度
を可能にする。小変更バルブ２６もしくはソレノイドバ
ルブ２４と組をなすバイパスバルブ２２の使用により、
システムは、短い持続時間で非常に低い温度にすること
を可能にしている。

【００１６】Ｎ₂ガスを主冷媒として使用している本発
明に係わる冷凍システムは、−１９０℃ないし２０℃の
範囲に二次冷媒温度をすることができる。本発明のシス
テムは、小さい足跡を有しながら（換言すれば、このシ
ステムは従来のシステムのように広い床スペースを必要
としない）、極低温を達成できる能力を与える大きな冷
却キャパシティを持っている。

【００１７】本発明に係わる熱交換器は、好ましくは、
夫々が制御ユニット４０に接続された複数の圧力センサ
ーＰと温度センサーＴとを備えた制御システムを有す
る。この制御ユニット４０は、圧力センサーＰと温度セ
ンサーＴとから受けた情報並びに使用者により入力され
た情報に従って、バルブ１４，１６，２２，２４，２６
とポンプ１８とを制御する。また、この制御ユニット４
０は、目的物の温度の工程ごとの制御を果たすように、
事前に設定された温度プログラムを遂行するようにプロ
グラミングされ得る。

【００１８】ほぼ円筒状の真空ジャケット圧力容器１０
が図２並びに３に概略的に示されている。前記スプレー
熱交換器２０は、この真空ジャケット圧力容器１０の中
心部に、好ましくは、配置され、一方、シエル／チュー
ブ熱交換器３０は、真空ジャケット圧力容器１０の周辺
近くに曲がって、好ましくは、配置されている。明らか
にするために、シエル／チューブ熱交換器３０は、単一
の垂直セグメントのみを有するように図２並びに３では
示されている。しかし、図４に示されているように、シ
エル／チューブ熱交換器３０は、湾曲した端部セグメン
トにより接続された複数の垂直セグメントを有する。

【００１９】図２に示すように、好ましくは加圧された
液体Ｎ₂である主冷媒は、入口パイプ４２から真空ジャ
ケット圧力容器に入る。そして、この液体Ｎ₂は、熱交
換部材４６の両側に配置された４つのノズル４４から噴
霧される。熱交換部材４６に細かい霧状に噴霧された液
体Ｎ₂は気化し、この結果、熱交換部材４６を冷却す
る。この冷却された熱交換部材は、この中を流れている
二次冷媒を冷却する。前記ノズル４４は、熱交換部材４
６の全面もしくはほぼ全面に渡って粒子状の細かい霧を
噴霧するように、好ましくは、配設されている。これら
ノズル４４の数とサイズとは、特別な適用のための冷凍
署つ力に適用するように変更され得る。ノズルの数を増
し、サイズを大きくすることにより、二次冷媒のより早
い冷却と、システムの総体的な高冷却能力とが達成でき
る。

【００２０】真空ジャケット圧力容器１０内の冷たいＮ
₂ガスは、冷たいＮ₂ガスのエントロピーが回収される
シエル／チューブ熱交換器３０から排出される。このシ
エル／チューブ熱交換器３０は、内チューブ４８と、こ
の内チューブ４８を囲む外同心チューブ５０とを有す
る。冷たいＮ₂ガスは真空ジャケット圧力容器１０の底
近くの入口６４からシエル／チューブ熱交換器３０に入
る。外同心チューブ５０を流れる冷たいＮ₂ガスは、シ
エル／チューブ熱交換器３０の内チューブ４８を流れて
いる二次冷媒を冷却する。そして、主冷媒は、Ｎ₂出口
５２を介してシエル／チューブ熱交換器３０から排出さ
れる。この出口５２は、Ｎ²ガスを３０ｐｓｉないし１
００ｐｓｉの圧力で排出するように構成され得る。この
排出されたＮ₂ガスは、他の用途に使用され得る。

【００２１】前記二次冷媒は、シエル／チューブ熱交換
器３０の内チューブ４８に接続されたパイプ５４を介し
て、真空ジャケット圧力容器１０に入る。そして、二次
冷媒は、これが熱交換部材４６の底部に入る前に、シエ
ル／チューブ熱交換器の内チューブ４８を通るのに従っ
て予備冷却される。

【００２２】図６並びに７に示すような熱交換部材４６
は、上マニホールド５６と、下マニホールド５８と、こ
れら上並びに下マニホールド間に延びた複数のチューブ
６０とを有する。図７に示すように、これらチューブ６
０は、プレート６２の両側に交互に（スタッガー状に）
配置されている。このプレート６２は、熱交換部材４６
の両側に設けられたノズル４４からのＮ₂のストリーム
を分ける機能をする。また、このプレート６２は、熱交
換部材４６の表面領域を大きくして熱伝導を改良する。
熱交換部材４６と、冷たい冷媒出口パイプ４７とは冷媒
搬送システムを構成している。

【００２３】図４に示すように、シエル／チューブ熱交
換器３０は、真空ジャケット圧力容器１０の内側の周辺
近くで上下に曲がっている。シエル／チューブ熱交換器
３０は、夫々の下曲がりセグメント８０と上曲がりセグ
メント８２とに接続された複数の垂直セグメントを有す
る。上曲がりセグメント８２は図４では破線で示されて
いる。このような構成は、多数のセグメントが真空ジャ
ケット圧力容器１０内に配置され得るので、極めてコン
パクトな熱交換器を提供できる。このシエル／チューブ
熱交換器３０の長さは、垂直セグメント並びに曲がった
セグメントの数を変更することにより変えられ得る。こ
のシエル／チューブ熱交換器３０の適性な長さは、冷た
いＮ₂ガスから回収されるように利用されるエントロピ
ーの程度に依存している。前記スプレー熱交換器２０
は、ノズル４４が熱交換部材４６に対して垂直かつ離間
して位置するようにして、真空ジャケット圧力容器１０
の中心に、好ましくは、配設されている。図４に示すよ
うに、ノズル４４は、シエル／チューブ熱交換器３０の
垂直セグメントの２つの間に配置され得る。

【００２４】図５は、本発明をテストするのに使用され
るテストスタンドを示す。このテストスタンドは、半導
体製造のために使用される装置の一例である。このテス
トスタンドは、絶縁体６６と、サセプタ６８と、ウエハ
支持体７０とを有する。ダミーウエハ７２と抵抗ヒータ
７４とが、本発明をテストするためにテストスタンド上
に載置されている。前記サセプタ６８には、二次冷媒が
サセプタ６８を冷却するように循環される入口７６と出
口７８とを備えた冷却チューブが設けられている。

【００２５】本発明の熱交換器は、サセプタ６８で達成
され得る温度を決定するように図５に示すテストスタン
ドに接続されている。図９は、時間に対するサセプタ６
８の種々の場所の温度のグラフを示す。サセプタ６８
は、まず、２ｋＷの加熱キャパシティを有する抵抗ヒー
タ７４により加熱され、そして温度は、二次冷媒をサセ
プタ６８中で循環させ得る変更バルブ２６の動作により
８０℃ないし９０℃に維持された。そして、サセプタ６
８は、ソレノイドバルブ２４を開成することにより、さ
らに冷却され、二次冷媒をサセプタ中で比較的高速で循
環させた。曲線Ｔ₂，Ｔ₃，Ｔ₄，Ｔ₅は、時間中のサ
セプタの種々の場所の温度を示す。図９に示すように、
約１１秒後にサセプタ６８の温度は３０℃低下した、こ
のような高効率と迅速な応答とにより、本発明の冷凍シ
ステムは、低温、精度の良い温度、もしくは早い応答性
が必要な多くの適用において、従来の冷凍システムと、
有効的に取り換えられ得る。本発明のシステムは、予め
設定された温度変化における温度プログラムが必要なシ
ステムに使用されるのに特に有効である。

【００２６】図８に示すように、本発明に係わる冷凍シ
ステムは、フロンを使用する従来の冷凍システムよりも
熱力学効果がある。特に、２０℃から−２０℃への冷却
が必要なときに、従来の冷凍システムは８％ないし９％
の相対的熱力学効率を有する。これに対して、本発明の
システムは、２０℃から−２０℃への冷却のときには、
約８８％の相対的熱力学効率を有する。−４０℃並びに
それ以下への冷却が必要である適用に対して、従来の機
械的システムは、極めて低い熱力学効率を有している。
本発明により得られる熱力学効率の大幅な増加に加え
て、本発明は、同程度の冷却をするのに必要であろう従
来の冷凍システムのサイズのほぼ１０分の１のサイズに
なる。

【００２７】本発明は、好ましい実施の形態を参照して
詳述されたが、本発明の精神並びに範囲から逸脱しない
で、種々の変更が可能で、同等のものが使用されること
はこの分野の者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係わる処理の制御システムと
流体流れとの図である。

【図２】図２は、シェルの単一のセグメントとチューブ
熱交換器とを備えた本発明に係わる冷却システムの概略
的縦断面図である。

【図３】図３は、シェルの単一のセグメントとチューブ
熱交換器とを備え、図２とは９０°をなす図２の冷凍シ
ステムの概略的縦断面図である。

【図４】図４は、図２並びに３に示す冷凍システムの横
断面図である。

【図５】図５は、半導体製造テストスタンドの側面図で
ある。

【図６】図６は、本発明に係わるスプレー熱交換部材の
側面図である。

【図７】図７は、図６のスプレー熱交換部材の拡大断面
図である。

【図８】図８は、従来のフロン冷凍システムと、本発明
の液体窒素冷凍システムとの相対効率を比較した図であ
る。

【図９】図９は、時間に対するサセプタの種々の場所で
の温度を示す図である。

【符号の説明】

１０…真空ジャケット圧力容器、１２…冷媒源、２０…
スプレー熱交換器、３０…シエル／チューブ熱交換器、
４０…制御ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体状の主冷媒並びに二次冷媒を与える
工程と、圧力室内に配置された装置に前記主冷媒を噴霧して主冷
媒を気化させる工程と、気化された主冷媒を熱交換器中に回収する工程と、前記気化された主冷媒により前記二次冷媒を予備冷却す
るように前記熱交換器中に二次冷媒を搬送する工程と、さらに二次冷媒を冷却するように前記装置に予備冷却さ
れた二次冷媒を搬送する工程と、サセプタを所望の温度に冷却するように前記主冷媒と二
次冷媒との少なくとも一方の流れを制御する工程とを具
備する、半導体製造プロセスにおけるサセプタの冷却方
法。
【請求項２】前記二次冷媒の流れが、工程ごとのパタ
ーンでの冷却を果たすように制御される請求項１のサセ
プタの冷却方法。
【請求項３】圧力容器と、前記圧力容器内に設けられ、少なくとも１つのノズルと
第２の冷媒を搬送するための冷媒搬送システムとを備
え、前記ノズルが冷媒搬送システム内の第２の冷媒を冷
却するように冷媒搬送システムに第１の冷媒を向けるよ
うになっている、第１の冷媒の気化熱を回収する第１の
熱交換器と、前記圧力容器内に設けられ、第２の冷媒を第１の熱交換
器の冷媒搬送システムに搬送するための内チューブと、
第２の冷媒が冷媒搬送システムに搬送される前に第２の
冷媒を予備冷却するように第１の熱交換器から回収され
た第１の冷媒を受ける、内チューブを囲む外チューブと
を有し、第１の熱交換器の少なくとも１つのノズルから
噴射された第１の冷媒で利用できるエントロピーを回収
する第２の熱交換器とを具備する冷凍システム。
【請求項４】前記第１の冷媒は窒素である請求項３の
冷凍システム。
【請求項５】前記第２の冷媒は、プロパン、エタノー
ル、プロピレン、メタン、アンモニア、ｎ−ブタン、イ
ソ・ブタン、もしくはこれらの混合物の１つである請求
項３の冷凍システム。
【請求項６】前記第１の熱交換器はスプレー熱交換器
である請求項３の冷凍システム。
【請求項７】前記第２の熱交換器はシエル／チューブ
熱交換器である請求項３の冷凍システム。
【請求項８】第１の熱交換器の冷媒搬送システムは、
マニホールドに接続された複数のチューブを有し、前記
少なくとも１つのノズルは、複数のチューブの両側から
複数のチューブに第１の冷媒を向ける２つのノズルであ
る請求項３の冷凍システム。
【請求項９】目的物への第２の冷媒の流れを制御する
ための変更バルブとソレノイドバルブとをさらに具備す
る請求項３の冷凍システム。
【請求項１０】第１並びに第２の熱交換器を介して第
２の冷媒を再循環させるためのバイパスバルブとをさら
に具備する請求項９の冷凍システム。
【請求項１１】予め設定された温度プログラムに従っ
て前記変更バルブと、ソレノイドバルブと、バイパスバ
ルブとを制御するための制御システムをさらに具備する
請求項１０の冷凍システム。
【請求項１２】前記圧力容器は、真空ジャケット圧力
容器である請求項３の冷凍システム。
【請求項１３】圧力容器と、この圧力容器内に設けられた少なくとも１つのスプレー
ノズルを有する主液体冷媒吐出システムと、二次冷媒を冷却される目的物に圧力容器を介して循環さ
せる二次冷媒循環システムとを具備し、前記少なくとも
１つのスプレーノズルは二次冷媒循環システムの一部で
主液体冷媒を噴霧するように配置され、この噴霧された
主液体冷媒は気化して二次冷媒を冷却し、さらに前記圧
力容器内で気化された主冷媒を回収して二次冷媒を予備
加熱する気体回収システムを具備する冷凍システム。
【請求項１４】前記二次冷媒循環システムは、冷却さ
れる目的物に奪われるエネルギーを与えるたの少なくと
も１つの吐出バルブと、この吐出バルブよりも短い持続
時間で奪われるより大きいエネルギーを与えるバイパス
バルブとを有する請求項１３の冷凍システム。
【請求項１５】前記少なくとも１つの吐出バルブは、
冷却される目的物への二次冷媒の流れを制御するための
変更バルブとソレノイドバルブとを有する請求項１４の
冷凍システム。
【請求項１６】前記二次冷媒循環システムは、マニホ
ールドに接続された複数のチューブを備えたプレート熱
交換器を有する請求項１３の冷凍システム。
【請求項１７】前記気体回収システムは、逆流熱交換
器を有する請求項１３の冷凍システム。
【請求項１８】前記逆流熱交換器はシエル／チューブ
熱交換器である請求項１７の冷凍システム。
【請求項１９】前記主冷媒は窒素である請求項１３の
冷凍システム。
【請求項２０】前記二次冷媒は、プロパン、エタノー
ル、プロピレン、メタン、アンモニア、ｎ−ブタン、イ
ソ・ブタン、もしくはこれらの混合物の１つである請求
項１３の冷凍システム。
【請求項２１】前記圧力容器は、真空ジャケット圧力
容器である請求項１３の冷凍システム。
【請求項２２】液体状の主冷媒並びに二次冷媒を与え
る工程と、圧力室内に配置された装置に前記主冷媒を噴霧して主冷
媒を気化させる工程と、気化された主冷媒を熱交換器中に回収する工程と、前記気化された主冷媒により前記二次冷媒を予備冷却す
るように前記熱交換器通して二次冷媒を搬送する工程
と、さらに二次冷媒を冷却するように前記装置に予備冷却さ
れた二次冷媒を搬送する工程と、目的物を冷却するように冷却された二次冷媒を循環させ
る工程とを具備する目的物の冷却方法。
【請求項２３】前記二次冷媒は、同軸チューブを備え
た逆流熱交換器内で予備加熱される請求項２２の冷却方
法。
【請求項２４】前記冷却される目的物は、半導体ウエ
ハ製造プロセスにおけるサセプタである請求項２２の冷
却方法。
【請求項２５】前記主冷媒は窒素である請求項２２も
しくは２４の冷却方法。
【請求項２６】前記熱交換器通して二次冷媒を搬送す
る工程は、圧力容器内に配置された熱交換器を通して二
次冷媒を搬送させることを含む請求項２２の冷却方法。