[发明专利]处理室冷却系统

权利要求书

1.一种设备，其包括：

处理室；

所述处理室内的衬底支撑件，其中所述衬底支撑件用于与衬底热接触；以及

用于冷却所述衬底支撑件的冷却系统，其中所述冷却系统包括：

第一制冷系统，其包括：

第一制冷剂入口，其用于从所述第一制冷系统外部的第一制冷剂源接收第一制冷剂，其中所述第一制冷剂处于第一压强下；

第一节气门，其中所述第一节气门使得所述第一制冷剂能受控膨胀，其中所述第一制冷剂的膨胀冷却所述第一制冷剂；

第一传热系统，其用于吸收热量并将热量传递给冷却后的所述第一制冷剂；以及

第一制冷剂回流装置，其用于将在第二压强下的来自所述第一制冷系统的所述第一制冷剂引导离开所述第一制冷系统。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一制冷剂是二氧化碳。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一压强大于650磅/平方英寸(psi)。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第二压强高于CO₂三相点且低于100psi。

5.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一传热系统包括在所述衬底支撑件中的至少一个通道，其中所述第一制冷剂流过所述至少一个通道。

6.根据权利要求1所述的设备，其还包括使用第二制冷剂的第二制冷系统，其包括：

第二制冷热输出热交换器；

用于对所述第二制冷剂加压的第二制冷剂压缩机；

第二节气门，其中所述第二节气门使得所述第二制冷剂能受控膨胀，其中所述第二制冷剂的膨胀使所述第二制冷剂冷却；以及

第二制冷吸热热交换器，其用于从所述衬底吸收热量。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述第二制冷系统是混合气体制冷系统。

8.根据权利要求6所述的设备，其中所述第二制冷剂是二氧化碳、低全球变暖潜势(GWP)制冷剂和天然流体中的至少一种。

9.一种用于处理衬底的设备，其包括

等离子体处理系统，其中该等离子体处理系统包括处理室；

所述处理室内的衬底支撑件；以及

冷却系统，其提供至少20千瓦的冷却，其中所述冷却系统的占地面积小于或等于所述等离子体处理系统的占地面积。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述冷却系统是单级蒸汽压缩系统、复叠制冷系统、自动复叠系统、热电系统、混合气体制冷剂系统、或斯特林制冷循环、布雷顿制冷循环、吉福德麦克马洪制冷循环或脉冲管制冷循环。

11.根据权利要求9所述的设备，其中所述冷却系统包括：

第一冷却设备；和

第二冷却设备。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述第一冷却设备包括第一冷却通道，其中所述第一冷却通道向所述衬底支撑件提供-90℃至40℃范围内的冷却剂，并且其中所述第二冷却设备包括第二冷却通道，其中所述第二冷却通道向所述衬底支撑件提供-40℃至100℃范围内的冷却剂。

13.根据权利要求12所述的设备，其还包括顶板，并且其中所述冷却系统还包括顶板冷却设备，该顶板冷却设备包括顶板通道，其中所述顶板通道向所述顶板提供冷却剂，其中所述冷却剂在10℃到100℃的温度范围内提供。

14.根据权利要求9所述的设备，其中所述冷却系统的所述占地面积小于所述等离子体处理系统的所述占地面积的25％。