JP2013538324A5 - - Google Patents

Description

この発明は、特に例示の実施形態を参照して示され、記述されているが、その形状や細部に、添付の特許請求の範囲に包含される発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更を加えてもよいことが当業者には理解される。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
［態様１］
閉ループ一次冷却システムと、二次冷却システムと、システム制御ユニットとを備え、負荷を冷却するシステムであって、
前記一次冷却システムは、
低圧の一次冷媒を取り込み、高圧の一次冷媒を送出する一次コンプレッサーと、
前記一次コンプレッサーから高圧の一次冷媒を受け取る入口および低圧の一次冷媒を前記一次コンプレッサーに返送する出口を備える断熱容器と、
高圧の一次冷媒を受け取り、前記二次冷却システムからの二次冷媒を用いて冷却する前記断熱容器内の少なくとも一つの熱交換器であって、二次冷媒が、前記少なくとも一つの熱交換器において一次冷媒と熱を交換する関係にある少なくとも一つの熱交換器と、
前記少なくとも一つの熱交換器から高圧の一次冷媒を受け取り、低圧の一次冷媒を送出する前記断熱容器内の膨張ユニットと、
低圧の一次冷媒を前記負荷に送出する供給ラインおよび一次冷媒を前記負荷から前記一次冷却システムに返送する返送ラインとを備え、
前記二次冷却システムは、少なくとも一つの二次極低温冷却器を備え、
前記システム制御ユニットは、前記一次冷却システムおよび前記二次冷却システムの少なくとも一方の動作を制御し、前記負荷に送出される一次冷媒の圧力および前記負荷の少なくとも一つの温度のうち少なくとも一方に基づいて、前記負荷に対する可変の冷却能力を供給するシステム。
［態様２］
前記負荷の前記少なくとも一つの温度が、約−８０Ｃから約−２５０Ｃの温度である態様１に記載のシステム。
［態様３］
前記二次冷却システムが、冷却を前記負荷の少なくとも一つの伝熱面に送出する第一のチャンネルと、二次冷媒を前記少なくとも一つの熱交換器に送出する第二のチャンネルとを備える態様１に記載のシステム。
［態様４］
前記少なくとも一つの伝熱面が、熱を伝達して前記負荷の少なくとも一部を約−４０Ｃから約−１００Ｃの範囲の温度に冷却する態様３に記載のシステム。
［態様５］
前記少なくとも一つの伝熱面が、前記負荷のシステムによって加工される半導体基板を受け取るチャンバーの少なくとも一部を含む態様３に記載のシステム。
［態様６］
前記二次冷却システムが、混合ガス冷却システムを含む態様３に記載のシステム。
［態様７］
前記混合ガス冷却システムが、二つ以上の前記熱交換器と少なくとも一つの相分離器を備える態様６に記載のシステム。
［態様８］
前記二次冷却システムが、逆ブレイトン冷却システムを含む態様１に記載のシステム。
［態様９］
前記負荷が、予冷極低温インターフェースモジュール、予冷チャンバー、冷パッド極低温インターフェースモジュール、プラテン、静電チャックおよび二つの別個の負荷の少なくとも一つを備える態様１に記載のシステム。
［態様１０］
前記負荷との電子通信における電子インターフェース制御ユニットをさらに備える態様１に記載のシステム。
［態様１１］
前記電子インターフェース制御ユニットが、前記負荷の少なくとも一つの温度を指示する電気信号を受け取る態様１０に記載のシステム。
［態様１２］
前記電子インターフェース制御ユニットが、前記負荷の少なくとも一つの設定温度を指示する電気信号を受け取る態様１０に記載のシステム。
［態様１３］
前記電子インターフェース制御ユニットが、電気信号を出力し、前記二次冷却システムの動作を制御して前記負荷の少なくとも一つの温度を制御する態様１０に記載のシステム。
［態様１４］
前記電子インターフェース制御ユニットによって制御される前記負荷の少なくとも一つの温度が、前記負荷の少なくとも一つの伝熱面の温度を含む態様１３に記載のシステム。
［態様１５］
前記システム制御ユニットが、少なくとも前記負荷に送出される一次冷媒の圧力に基づいて、前記負荷に対する可変の冷却能力の供給を制御する制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様１６］
前記システム制御ユニットが、前記一次コンプレッサーの送出速度を制御する制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様１７］
前記システム制御ユニットが、前記一次コンプレッサーの高圧、低圧および差圧の少なくとも一つを制御する制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様１８］
前記システム制御ユニットが、一次冷媒に送出される熱を供給する熱源を制御する制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様１９］
前記膨張ユニットが、調節可能なスロットルを備え、前記システム制御ユニットが、前記調節可能なスロットルの動作を制御する制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様２０］
前記システム制御ユニットが、前記少なくとも一つの熱交換器の少なくとも一部を迂回するように一次冷媒の流れを制御する制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様２１］
前記システム制御ユニットが、前記一次冷却システムの少なくとも一部を迂回するように一次冷媒の流れを制御する制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様２２］
前記システム制御ユニットが、一次冷媒の流量を制御する制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様２３］
前記システム制御ユニットが、二次冷媒の流量を制御する制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様２４］
前記システム制御ユニットが、前記二次冷却システムの設定温度を制御する制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様２５］
前記システム制御ユニットが、二次冷媒に送出される熱を供給する熱源を制御する制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様２６］
前記システム制御ユニットが、前記二次冷却システムの二次コンプレッサーのスピードを制御する制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様２７］
前記システム制御ユニットが、前記二次冷却システムの少なくとも一部を迂回するように二次冷媒の流れを制御する制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様２８］
前記システム制御ユニットが、一次冷媒の少なくとも一部の流れを制御して前記負荷の少なくとも一部を暖める制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様２９］
前記システム制御ユニットが、二次冷媒の少なくとも一部の流れを制御して前記負荷の少なくとも一部を暖める制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様３０］
前記断熱容器が、前記二次冷却システムの少なくとも一部に一体化されている態様１に記載のシステム。
［態様３１］
前記少なくとも一つの熱交換器が、凝縮器を含む態様１に記載のシステム。
［態様３２］
前記システム制御ユニットが、前記少なくとも一つの二次極低温冷却器のスピードを調節する制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様３３］
前記システム制御ユニットが、前記少なくとも一つの二次極低温冷却器の少なくとも一つの二次コンプレッサーのスピードを調節する制御ユニットをさらに備える態様３２に記載のシステム。
［態様３４］
前記システム制御ユニットが、前記少なくとも一つの二次極低温冷却器の少なくとも一つを停止させる制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様３５］
前記システム制御ユニットが、前記一次冷却システムおよび前記二次冷却システムの少なくとも一方の動作を制御して、前記負荷に流れる一次冷媒の液相対気相の割合を変える態様１に記載のシステム。
［態様３６］
二つ以上の前記二次極低温冷却器を備え、前記システム制御ユニットが、前記二つ以上の二次極低温冷却器の動作を制御して相異なるスピードで作動させる制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様３７］
二つ以上の前記二次極低温冷却器を備え、前記システム制御ユニットが、前記二つ以上の二次極低温冷却器の動作を制御して同じスピードで作動させる制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様３８］
前記システム制御ユニットが、前記一次冷却システムおよび前記二次冷却システムの少なくとも一方の動作を制御して、前記負荷の前記少なくとも一つの温度を実質的に一定に保つ態様１に記載のシステム。
［態様３９］
前記システム制御ユニットが、一次冷媒の少なくとも一部を前記システムにおける比較的暖かい面に送って前記負荷に対する冷却を減らす制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様４０］
前記システム制御ユニットが、前記一次コンプレッサーの可変スピード動作および前記一次コンプレッサーのパルス動作の少なくとも一つを可能にする制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様４１］
前記システム制御ユニットが、前記二次冷却システムの動作を制御して、
前記負荷から返送される一次冷媒の測定された圧力に基づいて、前記負荷から返送される一次冷媒の計算された沸点を求め、
前記負荷から返送される一次冷媒の測定された温度を、前記計算された沸点と比較し、
前記測定された温度が、前記計算された沸点よりも所定の温度差を超えて高いと、前記二次冷却システムを制御して前記負荷に対して利用可能な冷却を増すことによって、前記負荷の冷却が不十分になることを避ける態様１に記載のシステム。
［態様４２］
前記システム制御ユニットが、前記二次冷却システムの動作を制御して、
前記負荷から返送される一次冷媒の温度を、前記負荷の下流にある第一の温度センサーでモニターし、
前記第一の温度センサーによる温度が所定の想定飽和温度に到達していると、前記第一の温度センサーの下流にある小ヒーターが作動するように制御し、
前記小ヒーターの下流にある第二の温度センサーで一次冷媒の温度をモニターし、
前記小ヒーターが作動することで一次冷媒の温度が上昇すると、前記二次冷却システムを制御して前記負荷に利用可能な冷却を増すことによって、前記負荷の冷却が不十分になることを避ける態様１に記載のシステム。
［態様４３］
前記システム制御ユニットが、前記二次冷却システムの動作を制御して、
前記負荷から返送される一次冷媒の温度を、前記負荷の下流にある第一の温度センサーでモニターし、
前記第一の温度センサーによる温度が所定の想定飽和温度に到達していると、前記第一の温度センサーの下流にある小ヒーターが作動するように制御し、
前記小ヒーターの下流にある第二の温度センサーで一次冷媒の温度をモニターし、
前記小ヒーターが作動することで一次冷媒の温度が上昇すると、前記小ヒーターが供給する熱の大きさを求め、その大きさに基づいて、前記二次冷却システムを制御して前記負荷に利用可能な冷却を減らすか否かを決定することによって、前記負荷の冷却が過剰になることを避ける態様１に記載のシステム。
［態様４４］
前記システム制御ユニットが、前記少なくとも一つの二次極低温冷却器の可変ヒーターを調節する制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様４５］
前記システム制御ユニットが、前記少なくとも一つの二次極低温冷却器の設定温度を制御する制御ユニットを備える態様１に記載のシステム。
［態様４６］
前記システム制御ユニットが、二つ以上の前記二次極低温冷却器を制御して、相異なる設定温度を有するようにする態様４５に記載のシステム。
［態様４７］
一次冷媒が、窒素流を含む態様１に記載のシステム。
［態様４８］
一次冷媒が、アルゴン、キセノン、クリプトン、ヘリウムおよび混合ガス冷媒の少なくとも一つを含む態様１に記載のシステム。
［態様４９］
一次冷媒が、前記二次冷却システムにおいて用いられる冷媒の沸点よりも高い沸点を有する少なくとも一つの冷媒成分を含む態様１に記載のシステム。
［態様５０］
一次冷媒が、アルゴン、窒素、キセノンおよびクリプトンの少なくとも一つを含み、二次冷媒が、ヘリウムおよびネオンの少なくとも一方を含む態様４９に記載のシステム。
［態様５１］
一次冷媒が、前記二次冷却システムにおいて用いられる少なくとも一つの冷媒の沸点よりも低い沸点を有する冷媒を含む態様１に記載のシステム。
［態様５２］
一次冷媒が、アルゴン、窒素、キセノン、クリプトンおよびヘリウムの少なくとも一つを含み、二次冷媒が、混合ガス冷媒を含む態様５１に記載のシステム。
［態様５３］
前記断熱容器内にあって、前記断熱容器の入口から流れる高圧の一次冷媒と前記負荷から返送される一次冷媒との間で熱を交換する伝熱式熱交換器をさらに備え、その伝熱式熱交換器は、高圧の一次冷媒をコンデンサーに送出する態様１に記載のシステム。
［態様５４］
前記断熱容器の入口から流れる高圧の一次冷媒が、前記負荷から返送される一次冷媒と熱を交換しないように、前記伝熱式熱交換器を迂回することを可能にするバイパス弁をさらに備える態様５３に記載のシステム。
［態様５５］
前記システム制御ユニットが、前記二次冷却システムの動作を制御して、
前記伝熱式熱交換器の中間点および前記伝熱式熱交換器の端点の少なくとも一方における温度をモニターし、
そのモニターした温度が所定の温度を下回ると、前記二次冷却システムを制御して前記負荷に対して利用可能な冷却を減らすことによって、前記負荷の冷却が不十分になることを避ける態様５３に記載のシステム。
［態様５６］
前記負荷が、静電チャックを含む態様１に記載のシステム。
［態様５７］
前記静電チャックが、半導体デバイスを製造するイオン注入システムの一部である態様５６に記載のシステム。
［態様５８］
前記静電チャックでの取り扱いに先立って前記半導体デバイスを受け取る予冷チャンバーをさらに備える態様５７に記載のシステム。
［態様５９］
前記負荷が、半導体ウェハを冷却するシステムの少なくとも一部、イオン注入システムの少なくとも一部および物理蒸着システムの少なくとも一部のうち、少なくとも一つを含む態様１に記載のシステム。
［態様６０］
前記少なくとも一つの二次極低温冷却器が、ギフォード・マクマホンサイクル冷却器を含む態様１に記載のシステム。
［態様６１］
前記ギフォード・マクマホンサイクル冷却器が、ヘリウム冷却器を含む態様６０に記載のシステム。
［態様６２］
前記少なくとも一つの二次極低温冷却器が、パルス管冷却器を含む態様１に記載のシステム。
［態様６３］
前記少なくとも一つの二次極低温冷却器が、逆ブレイトンサイクル冷却器、スターリングサイクル冷却器およびジュール・トムソンサイクル冷却器の少なくとも一つを含む態様１に記載のシステム。
［態様６４］
前記少なくとも一つの二次極低温冷却器が、単一の冷媒を用いる冷却器を含む態様１に記載のシステム。
［態様６５］
前記少なくとも一つの二次極低温冷却器が、混合ガス冷媒を用いる冷却器を含む態様１に記載のシステム。
［態様６６］
前記少なくとも一つの二次極低温冷却器が、一次冷媒を冷却するように接続される二つ以上の二次極低温冷却器を含み、その二つ以上の二次極低温冷却器と熱を交換する関係になるように一次冷媒が並流である態様１に記載のシステム。
［態様６７］
前記少なくとも一つの二次極低温冷却器が、一次冷媒を冷却するように接続される二つ以上の二次極低温冷却器を含み、その二つ以上の二次極低温冷却器と熱を交換する関係になるように一次冷媒が直流である態様１に記載のシステム。
［態様６８］
前記一次冷却システムの前記一次コンプレッサーが、可変スピードコンプレッサーを含む態様１に記載のシステム。
［態様６９］
前記断熱容器内を真空にするクライオポンプ用の面をさらに備える態様１に記載のシステム。
［態様７０］
前記クライオポンプ用の面が、前記少なくとも一つの二次極低温冷却器の第二段階の冷却を含む態様６９に記載のシステム。
［態様７１］
第一の冷媒を前記負荷に送出する供給ラインおよび第一の冷媒を前記負荷から返送する返送ラインを迂回することを可能にするバイパス弁をさらに備える態様１に記載のシステム。
［態様７２］
前記膨張ユニットが、毛管、可変流域をもつ弁、スプリングバイアスの弁、ピストン膨張器およびタービン膨張器の少なくとも一つを含む態様１に記載のシステム。
［態様７３］
一次冷媒源と、前記一次コンプレッサーによって取り込まれる低圧の一次冷媒との間の一次冷媒の流れを調整する圧力調整器と、
前記圧力調整器を制御して一次冷媒の前記システムへの流入を調整する圧力制御ユニットとをさらに備える態様１に記載のシステム。
［態様７４］
前記断熱容器の圧力計に接続される遮断弁をさらに備え、その遮断弁が、前記断熱容器の圧力計が所定の最大安全圧を超える圧力を検出すると、前記断熱容器の入口に一次冷媒が流入することを防止する態様１に記載のシステム。
［態様７５］
前記断熱容器から前記一次コンプレッサーに返送される一次冷媒の温度をモニターするように接続される熱センサーと、
前記断熱容器から返送される一次冷媒の温度が所定の接触危険最低温度に満たないと、前記二次冷却システムの動作を停止するように接続される安全制御ユニットとをさらに備える態様１に記載のシステム。
［態様７６］
一次冷媒が前記システムに入り込むのに先立って、一次冷媒の供給源から誘導されるガスから不純物を取り除く清浄器をさらに備える態様１に記載のシステム。
［態様７７］
前記一次コンプレッサー内の一次冷媒から油を取り除く油分離器をさらに備える態様１に記載のシステム。
［態様７８］
前記供給ラインおよび前記返送ラインの各々の少なくとも一部が、真空断熱移送ライン内に延びる態様１に記載のシステム。
［態様７９］
前記少なくとも一つの熱交換器が、一次冷媒の少なくとも相当の部分を液相に変える態様１に記載のシステム。
［態様８０］
前記少なくとも一つの熱交換器が、一次冷媒を実質的には液相に変えない態様１に記載のシステム。
［態様８１］
前記膨張ユニットが、一次冷媒の少なくとも相当の部分を液相に変える態様８０に記載のシステム。
［態様８２］
前記供給ラインが、前記断熱容器の外の移送ライン経由で、低圧の冷媒を前記負荷に送出し、前記返送ラインが、前記移送ライン経由で、冷媒を前記負荷から前記断熱容器に返送する態様１に記載のシステム。
［態様８３］
前記負荷が前記断熱容器内にある態様１に記載のシステム。
［態様８４］
前記負荷が、半導体基板、深冷分離用の流体の流れ、液化されるガス、生体サンプル、化学プロセス、材料特性分析装置、水蒸気トラップ、製造プロセスにおける物品、撮像装置、亜原子粒子検出器、光子検出器、化学分析装置、超電導ケーブルおよび超電導装置の少なくとも一つを含む態様１に記載のシステム。
［態様８５］
閉ループ一次冷却システムと、二次冷却システムと、システム制御ユニットとを備え、冷媒を負荷に提供するシステムであって、
前記一次冷却システムは、
低圧の冷媒を取り込み、高圧の冷媒を送出するコンプレッサーと、
前記コンプレッサーから高圧の冷媒を受け取り、低圧の冷媒を断熱容器に送出する膨張弁と、
前記膨張弁から冷媒を受け取る入口および低圧の冷媒を前記コンプレッサーに返送する出口を備える前記断熱容器と、
低圧の冷媒を受け取り、冷媒と熱を交換する関係にある二次冷却システムを用いて冷却する前記断熱容器内の少なくとも一つの熱交換器と、
低圧の冷媒を前記負荷に送出する供給ラインおよび冷媒を前記負荷から前記一次冷却システムに返送する返送ラインとを備え、
前記二次冷却システムは、少なくとも一つの二次極低温冷却器を備え、
前記システム制御ユニットは、前記一次冷却システムおよび前記二次冷却システムの少なくとも一方の動作を制御し、前記負荷に送出される一次冷媒の圧力および前記負荷の少なくとも一つの温度の少なくとも一方に基づいて、前記負荷に対する可変の冷却能力を供給するシステム。
［態様８６］
負荷を冷却する方法であって、
閉ループ一次冷却システムの一次コンプレッサーにおいて一次冷媒を圧縮し、前記一次コンプレッサーが、低圧の一次冷媒を取り込み、高圧の一次冷媒を送出するものであり、
高圧の一次冷媒を前記一次コンプレッサーから断熱容器の入口に移送し、低圧の一次冷媒を前記断熱容器から前記一次コンプレッサーに返送し、
高圧の一次冷媒を前記断熱容器内の少なくとも一つの熱交換器に移送し、前記少なくとも一つの熱交換器内の一次冷媒を二次冷却システムからの二次冷媒との熱交換を用いて冷却し、前記二次冷却システムが、少なくとも一つの二次極低温冷却器を備えるものであり、
一次冷媒を断熱容器内の膨張ユニットを用いて膨張させ、前記膨張ユニットが、前記少なくとも一つの熱交換器から高圧の一次冷媒を受け取り、低圧の一次冷媒を送出するものであり、
低圧の一次冷媒を前記負荷に送出し、前記負荷から前記一次冷却システムに返送し、
前記一次冷却システムおよび前記二次冷却システムの少なくとも一方の動作を制御し、前記負荷に送出される一次冷媒の圧力および前記負荷の少なくとも一つの温度のうち少なくとも一方に基づいて、前記負荷に対する可変の冷却能力を供給する方法。
［態様８７］
冷却を、前記二次冷却システムから、前記二次冷却システムの第一のチャンネル経由で前記負荷の少なくとも一つの伝熱面に送出し、二次冷媒を、前記二次冷却システムの第二のチャンネル経由で前記少なくとも一つの熱交換器に送出することをさらに備える態様８６に記載の方法。
［態様８８］
前記負荷に送出される一次冷媒の少なくとも圧力に基づいて、前記負荷に対する可変の冷却能力の供給を制御することをさらに備える態様８６に記載の方法。
［態様８９］
前記一次コンプレッサーの高圧、低圧および差圧の少なくとも一つを制御することをさらに備える態様８６に記載の方法。
［態様９０］
熱源を制御して一次冷媒に送出される熱を供給することをさらに備える態様８６に記載の方法。
［態様９１］
前記膨張ユニットが調節可能なスロットルを備え、その調節可能なスロットルの動作を制御することをさらに備える態様８６に記載の方法。
［態様９２］
一次冷媒の流れを制御して、前記少なくとも一つの熱交換器の少なくとも一部を迂回させることをさらに備える態様８６に記載の方法。
［態様９３］
一次冷媒の流れを制御して、前記一次冷却システムの少なくとも一部を迂回させることをさらに備える態様８６に記載の方法。
［態様９４］
一次冷媒の流量を制御することをさらに備える態様８６に記載の方法。
［態様９５］
二次冷媒の流量を制御することをさらに備える態様８６に記載の方法。
［態様９６］
前記二次冷却システムの設定温度を制御することをさらに備える態様８６に記載の方法。
［態様９７］
熱源を制御して、二次冷媒に送出される熱を供給することをさらに備える態様８６に記載の方法。
［態様９８］
前記二次冷却システムの二次コンプレッサーのスピードを制御することをさらに備える態様８６に記載の方法。
［態様９９］
二次冷媒の流れを制御して、前記二次冷却システムの少なくとも一部を迂回させることをさらに備える態様８６に記載の方法。
［態様１００］
一次冷媒の少なくとも一部の流れを制御して、前記負荷の少なくとも一部を暖めることをさらに備える態様８６に記載の方法。
［態様１０１］
二次冷媒の少なくとも一部の流れを制御して、前記負荷の少なくとも一部を暖めることをさらに備える態様８６に記載の方法。
［態様１０２］
冷媒を低圧にて前記断熱容器の外の移送ライン経由で前記負荷に送出し、前記負荷からその移送ライン経由で前記断熱容器に返送することを備える態様８６に記載の方法。
［態様１０３］
前記負荷が、前記断熱容器内にある態様８６に記載の方法。
［態様１０４］
前記負荷が、半導体基板、深冷分離用の流体の流れ、液化されるガス、生体サンプル、化学プロセス、材料特性分析装置、水蒸気トラップ、製造プロセスにおける物品、撮像装置、亜原子粒子検出器、光子検出器、化学分析装置、超電導ケーブルおよび超電導装置の少なくとも一つを含む態様８６に記載の方法。
［態様１０５］
冷却される物体または流体を、前記負荷の伝熱面から前記負荷の別の部分に移動させることをさらに備える態様８６に記載の方法。

Claims (31)

1. 閉ループ一次冷却システムと、二次冷却システムと、システム制御ユニットとを備え、負荷を冷却するシステムであって、
   前記一次冷却システムは、
   低圧の一次冷媒を取り込み、高圧の一次冷媒を送出する一次コンプレッサーと、
   前記一次コンプレッサーから高圧の一次冷媒を受け取る入口および低圧の一次冷媒を前記一次コンプレッサーに返送する出口を備える断熱容器と、
   高圧の一次冷媒を受け取り、前記二次冷却システムからの二次冷媒を用いて冷却する前記断熱容器内の少なくとも一つの熱交換器であって、二次冷媒が、前記少なくとも一つの熱交換器において一次冷媒と熱を交換する関係にある少なくとも一つの熱交換器と、
   前記少なくとも一つの熱交換器から高圧の一次冷媒を受け取り、低圧の一次冷媒を送出する前記断熱容器内の膨張ユニットと、
   低圧の一次冷媒を前記負荷に送出する供給ラインおよび一次冷媒を前記負荷から前記一次冷却システムに返送する返送ラインとを備え、
   前記二次冷却システムは、少なくとも一つの二次極低温冷却器を備え、
   前記システム制御ユニットは、前記一次冷却システムおよび前記二次冷却システムの少なくとも一方の動作を制御し、前記負荷に送出される一次冷媒の圧力および前記負荷の少なくとも一つの温度のうち少なくとも一方に基づいて、前記負荷に対する可変の冷却能力を供給するシステム。
2. 前記負荷の前記少なくとも一つの温度が、約−８０Ｃから約−２５０Ｃの温度である請求項１に記載のシステム。
3. 前記二次冷却システムが、冷却を前記負荷の少なくとも一つの伝熱面に送出する第一のチャンネルと、二次冷媒を前記少なくとも一つの熱交換器に送出する第二のチャンネルとを備える請求項１に記載のシステム。
4. 前記少なくとも一つの伝熱面が、ａ）熱を伝達して前記負荷の少なくとも一部を約−４０Ｃから約−１００Ｃの範囲の温度に冷却するか、または、ｂ）前記負荷のシステムによって加工される半導体基板を受け取るチャンバーの少なくとも一部を含む請求項３に記載のシステム。
5. 前記二次冷却システムが、混合ガス冷却システムを含む請求項３に記載のシステム。
6. 前記負荷との電子通信における電子インターフェース制御ユニットをさらに備え、
   前記電子インターフェース制御ユニットが、
   ａ）前記負荷の少なくとも一つの温度を指示する電気信号を受け取るか、
   ｂ）前記負荷の少なくとも一つの設定温度を指示する電気信号を受け取るか、または、
   ｃ）電気信号を出力し、前記二次冷却システムの動作を制御して前記負荷の少なくとも一つの温度を制御する請求項１に記載のシステム。
7. 前記システム制御ユニットが、
   ａ）少なくとも前記負荷に送出される一次冷媒の圧力に基づいて、前記負荷に対する可変の冷却能力の供給を制御する制御ユニットか、
   ｂ）前記一次コンプレッサーの送出速度を制御する制御ユニットか、
   ｃ）前記一次コンプレッサーの高圧、低圧および差圧の少なくとも一つを制御する制御ユニットか、
   ｄ）一次冷媒に送出される熱を供給する熱源を制御する制御ユニットか、
   ｅ）前記膨張ユニットの調節可能なスロットルの動作を制御する制御ユニットか、
   ｆ）前記少なくとも一つの熱交換器の少なくとも一部を迂回するように一次冷媒の流れを制御する制御ユニットか、
   ｇ）前記一次冷却システムの少なくとも一部を迂回するように一次冷媒の流れを制御する制御ユニットか、
   ｈ）一次冷媒の流量を制御する制御ユニットか、
   ｉ）二次冷媒の流量を制御する制御ユニットか、
   ｊ）前記二次冷却システムの設定温度を制御する制御ユニットか、
   ｋ）二次冷媒に送出される熱を供給する熱源を制御する制御ユニットか、
   ｌ）前記二次冷却システムの二次コンプレッサーのスピードを制御する制御ユニットか、
   ｍ）前記二次冷却システムの少なくとも一部を迂回するように二次冷媒の流れを制御する制御ユニットか、
   ｎ）一次冷媒の少なくとも一部の流れを制御して前記負荷の少なくとも一部を暖める制御ユニットか、または、
   ｏ）二次冷媒の少なくとも一部の流れを制御して前記負荷の少なくとも一部を暖める制御ユニットを備える請求項１に記載のシステム。
8. 前記断熱容器が、前記二次冷却システムの少なくとも一部に一体化されている請求項１に記載のシステム。
9. 前記システム制御ユニットが、前記少なくとも一つの二次極低温冷却器のスピードを調節する制御ユニットを備える請求項１に記載のシステム。
10. 前記システム制御ユニットが、前記少なくとも一つの二次極低温冷却器の少なくとも一つの二次コンプレッサーのスピードを調節する制御ユニットをさらに備える請求項９に記載のシステム。
11. 前記システム制御ユニットが、前記少なくとも一つの二次極低温冷却器の少なくとも一つを停止させる制御ユニットを備える請求項１に記載のシステム。
12. 前記システム制御ユニットが、前記一次冷却システムおよび前記二次冷却システムの少なくとも一方の動作を制御して、前記負荷に流れる一次冷媒の液相対気相の割合を変える請求項１に記載のシステム。
13. 二つ以上の前記二次極低温冷却器を備え、前記システム制御ユニットが、前記二つ以上の二次極低温冷却器の動作を制御してａ）相異なるスピードまたはｂ）同じスピードで作動させる制御ユニットを備える請求項１に記載のシステム。
14. 前記システム制御ユニットが、前記一次冷却システムおよび前記二次冷却システムの少なくとも一方の動作を制御して、前記負荷の前記少なくとも一つの温度を実質的に一定に保つ請求項１に記載のシステム。
15. 前記システム制御ユニットが、
    ａ）一次冷媒の少なくとも一部を前記システムにおける比較的暖かい面に送って前記負荷に対する冷却を減らす制御ユニットか、または、
    ｂ）前記一次コンプレッサーの可変スピード動作および前記一次コンプレッサーのパルス動作の少なくとも一つを可能にする制御ユニットを備える請求項１に記載のシステム。
16. 前記システム制御ユニットが、前記二次冷却システムの動作を制御して、
    ａ）前記負荷から返送される一次冷媒の測定された圧力に基づいて、前記負荷から返送される一次冷媒の計算された沸点を求め、
    前記負荷から返送される一次冷媒の測定された温度を、前記計算された沸点と比較し、
    前記測定された温度が、前記計算された沸点よりも所定の温度差を超えて高いと、前記二次冷却システムを制御して前記負荷に対して利用可能な冷却を増すことによって、前記負荷の冷却が不十分になることを避けるか、
    ｂ）前記負荷から返送される一次冷媒の温度を、前記負荷の下流にある第一の温度センサーでモニターし、
    前記第一の温度センサーによる温度が所定の想定飽和温度に到達していると、前記第一の温度センサーの下流にある小ヒーターが作動するように制御し、
    前記小ヒーターの下流にある第二の温度センサーで一次冷媒の温度をモニターし、
    前記小ヒーターが作動することで一次冷媒の温度が上昇すると、前記二次冷却システムを制御して前記負荷に利用可能な冷却を増すことによって、前記負荷の冷却が不十分になることを避けるか、または、
    ｃ）前記負荷から返送される一次冷媒の温度を、前記負荷の下流にある第一の温度センサーでモニターし、
    前記第一の温度センサーによる温度が所定の想定飽和温度に到達していると、前記第一の温度センサーの下流にある小ヒーターが作動するように制御し、
    前記小ヒーターの下流にある第二の温度センサーで一次冷媒の温度をモニターし、
    前記小ヒーターが作動することで一次冷媒の温度が上昇すると、前記小ヒーターが供給する熱の大きさを求め、その大きさに基づいて、前記二次冷却システムを制御して前記負荷に利用可能な冷却を減らすか否かを決定することによって、前記負荷の冷却が過剰になることを避ける請求項１に記載のシステム。
17. 前記システム制御ユニットが、
    ａ）前記少なくとも一つの二次極低温冷却器の可変ヒーターを調節する制御ユニットか、
    ｂ）前記少なくとも一つの二次極低温冷却器の設定温度を制御する制御ユニットか、または、
    ｃ）二つ以上の前記二次極低温冷却器を制御して、相異なる設定温度を有するようにする制御ユニットを備える請求項１に記載のシステム。
18. 前記断熱容器内にあって、前記断熱容器の入口から流れる高圧の一次冷媒と前記負荷から返送される一次冷媒との間で熱を交換する伝熱式熱交換器をさらに備え、その伝熱式熱交換器は、高圧の一次冷媒をコンデンサーに送出する請求項１に記載のシステム。
19. 前記断熱容器の入口から流れる高圧の一次冷媒が、前記負荷から返送される一次冷媒と熱を交換しないように、前記伝熱式熱交換器を迂回することを可能にするバイパス弁をさらに備える請求項１８に記載のシステム。
20. 前記システム制御ユニットが、前記二次冷却システムの動作を制御して、
    前記伝熱式熱交換器の中間点および前記伝熱式熱交換器の端点の少なくとも一方における温度をモニターし、
    そのモニターした温度が所定の温度を下回ると、前記二次冷却システムを制御して前記負荷に対して利用可能な冷却を減らすことによって、前記負荷の冷却が不十分になることを避ける請求項１８に記載のシステム。
21. 前記負荷が、半導体デバイスを製造するイオン注入システムの一部である静電チャックを含む請求項１に記載のシステム。
22. 前記静電チャックでの取り扱いに先立って前記半導体デバイスを受け取る予冷チャンバーをさらに備える請求項２１に記載のシステム。
23. 前記負荷が、半導体ウェハを冷却するシステムの少なくとも一部、イオン注入システムの少なくとも一部および物理蒸着システムの少なくとも一部のうち、少なくとも一つを含む請求項１に記載のシステム。
24. 前記少なくとも一つの二次極低温冷却器が、
    ａ）ギフォード・マクマホンサイクル冷却器を含むか、
    ｂ）パルス管冷却器を含むか、
    ｃ）逆ブレイトンサイクル冷却器、スターリングサイクル冷却器およびジュール・トムソンサイクル冷却器の少なくとも一つを含むか、
    ｄ）単一の冷媒を用いる冷却器を含むか、
    ｅ）混合ガス冷媒を用いる冷却器を含むか、
    ｆ）一次冷媒を冷却するように接続される二つ以上の二次極低温冷却器を含み、その二つ以上の二次極低温冷却器と熱を交換する関係になるように一次冷媒が並流であるか、または、
    ｇ）一次冷媒を冷却するように接続される二つ以上の二次極低温冷却器を含み、その二つ以上の二次極低温冷却器と熱を交換する関係になるように一次冷媒が直流である請求項１に記載のシステム。
25. 前記断熱容器内を真空にするクライオポンプ用の面をさらに備える請求項１に記載のシステム。
26. 前記クライオポンプ用の面が、前記少なくとも一つの二次極低温冷却器の第二段階の冷却を含む請求項２５に記載のシステム。
27. 第一の冷媒を前記負荷に送出する供給ラインおよび第一の冷媒を前記負荷から返送する返送ラインを迂回することを可能にするバイパス弁をさらに備える請求項１に記載のシステム。
28. 一次冷媒源と、前記一次コンプレッサーによって取り込まれる低圧の一次冷媒との間の一次冷媒の流れを調整する圧力調整器と、
    前記圧力調整器を制御して一次冷媒の前記システムへの流入を調整する圧力制御ユニットとをさらに備える請求項１に記載のシステム。
29. 前記断熱容器の圧力計に接続される遮断弁をさらに備え、その遮断弁が、前記断熱容器の圧力計が所定の最大安全圧を超える圧力を検出すると、前記断熱容器の入口に一次冷媒が流入することを防止する請求項１に記載のシステム。
30. 前記断熱容器から前記一次コンプレッサーに返送される一次冷媒の温度をモニターするように接続される熱センサーと、
    前記断熱容器から返送される一次冷媒の温度が所定の接触危険最低温度に満たないと、前記二次冷却システムの動作を停止するように接続される安全制御ユニットとをさらに備える請求項１に記載のシステム。
31. ａ）前記供給ラインおよび前記返送ラインの各々の少なくとも一部が、真空断熱移送ライン内に延びるか、
    ｂ）前記供給ラインが、前記断熱容器の外の移送ライン経由で、低圧の冷媒を前記負荷に送出し、前記返送ラインが、前記移送ライン経由で、冷媒を前記負荷から前記断熱容器に返送するか、または、
    ｃ）前記負荷が前記断熱容器内にある請求項１に記載のシステム。