JP2023504831A - 極低温熱伝達システム - Google Patents

Abstract

極低温熱伝達システムであって、回転可能シャフトによって支持されたプラテンと、回転可能シャフトの一部を囲むハウジングであって、回転可能シャフトを囲み、ヒートシンクと回転可能シャフトとの間に熱伝達間隙を画定する環状ヒートシンクであって、ヒートシンクを通して第１の冷却流体を循環させるためにその中を延びる流体導管を含む、環状ヒートシンクと、ヒートシンクの第１の軸方向端部から延び、回転可能シャフトを囲む第１のダイナミックシール装置と、ヒートシンクの第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部から延び、回転可能シャフトを半径方向に囲む第２のダイナミックシール装置とを含むハウジングとを含み、ヒートシンク、並びに第１及び第２のダイナミックシール装置は、回転可能シャフトを囲む流体的に密閉された容積を画定し、流体的に密閉された容積は第２の冷却流体を含む、極低温熱伝達システム。
【選択図】図１

Description

［０００１］本開示の実施形態は、概して、半導体処理機器の分野に関し、より具体的には、イオン注入プロセスで使用される回転可能なプラテンを冷却するための極低温熱伝達システムに関するものである。

［０００２］イオン注入は、特性を変化させる不純物を基板に導入するための標準的な技法である。イオン注入プロセスの間、所望の不純物材料（「ドーパント」）はソースチャンバでイオン化され、イオンは抽出開孔を通して方向づけされる。イオンは加速されて所定のエネルギーのイオンビームを形成し、このイオンビームはプロセスチャンバの回転可能なプラテンに配置された基板の表面上に照射される。イオンビーム中の高エネルギーイオンは、基板材料の表面下に浸透し、基板材料の結晶格子に埋め込まれ、所望の導電性又は材料特性の領域を形成する。

［０００３］幾つかのイオン注入プロセスでは、低温（例えば、－１００から－２００℃）でターゲット基板にイオンを注入することにより、所望の注入プロファイルが達成される。ターゲット基板の上記温度への冷却は、イオン注入プロセス中に基板を冷却されたプラテン上に支持することによって達成され得る。一般に、プラテンは、冷却流体（例えば、ヘリウム又は窒素）をプラテンのシャフトの周囲に、直接接触させて高圧で循環させることによって冷却される。回転可能なプラテンの場合、シャフトの回転を可能にしつつ冷却流体が基板のプロセス環境に漏れるのを防ぐために、シャフトの周囲にダイナミック流体シールが実装される。上記シールは、一般的に非常に複雑で実装が難しく、高圧の流体に直面すると漏れが発生しやすくなる。したがって、上記シールは、実質的に冷却流体の選択肢を、重大な漏れのリスクを最小限に抑えて、又は重大な漏れのリスクが全くなしでシールすることが可能なものに限定してしまう。例えば、液体及びヘリウム等のガスは冷却流体として使用するのに最適な選択であり得るが、窒素等のあまり効果的でないガスが、高圧での密閉が容易なために選択されることが多い。

［０００４］これら及び他の考慮事項に関して、本改良は有用であり得る。

［０００５］本概要は、概念の選択を簡略化した形で紹介するために提供されるものである。本概要は、請求された主題の重要な特徴又は必須の特徴を特定することを意図しておらず、また、請求された主題の範囲を決定する際の補助として意図されるものでもない。

［０００６］本開示に係る極低温熱伝達システムの一実施形態は、回転可能シャフトによって支持されたプラテンと、回転可能シャフトの一部を囲むハウジングであって、回転可能シャフトを囲み、ヒートシンクと回転可能シャフトとの間に熱伝達間隙を画定する環状ヒートシンクであって、ヒートシンクを通して第１の冷却流体を循環させるためにその中を延びる流体導管を含む、環状ヒートシンクと、ヒートシンクの第１の軸方向端部から延び、回転可能シャフトを囲む第１のダイナミックシール装置と、ヒートシンクの第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部から延び、回転可能シャフトを半径方向に囲む第２のダイナミックシール装置とを含むハウジングとを含んでいてよく、ヒートシンク、並びに第１及び第２のダイナミックシール装置は、回転可能シャフトを囲む流体的に密閉された容積を画定し、流体的に密閉された容積は第２の冷却流体を含む。

［０００７］本開示に係る極低温熱伝達システムの別の実施形態は、回転可能シャフトによって支持されたプラテンと、回転可能シャフトを回転させるために回転可能シャフトに結合された駆動機構と、回転可能シャフトの一部を囲むハウジングであって、回転可能シャフトを囲み、ヒートシンクと回転可能シャフトとの間に熱伝達間隙を画定する環状ヒートシンクであって、ヒートシンクを通して第１の冷却流体を循環させるためにその中を延びる流体導管を含む、環状ヒートシンクを含むハウジングとを含み得る。ハウジングは更に、ヒートシンクの第１の軸方向端部から延び、回転可能シャフトを囲む第１のダイナミックシール装置であって、回転可能シャフトに固着された第１の回転ベアリング部材と、第１の回転ベアリング部材を囲み、ヒートシンクに固着された第１の固定ベアリング部材とを含み、第１の回転ベアリング部材及び第１の固定ベアリング部材は協働して回転可能シャフトが回転することを可能にしながら回転可能シャフトを囲む液密シールを形成する、第１のダイナミックシール装置と、ヒートシンクの第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部から延び、回転可能シャフトを半径方向に囲む第２のダイナミックシール装置であって、回転可能シャフトに固着された第２の回転ベアリング部材と、第２の回転ベアリング部材を囲み、ヒートシンクに固着された第２の固定ベアリング部材とを含み、第２の回転ベアリング部材及び第２の固定ベアリング部材は協働して回転可能シャフトが回転することを可能にしながら回転可能シャフトを囲む液密シールを形成する、第２のダイナミックシール装置とを含み得る。ヒートシンク、並びに第１及び第２のダイナミックシール装置は、回転可能シャフトを囲む流体的に密閉された容積を画定し、流体的に密閉された容積は第２の冷却流体を含み、第１の冷却流体の流体圧力は第２の冷却流体の流体圧力よりも大きい。

［０００８］本開示に係るイオン注入システムの一実施形態は、密封されたプロセス環境を画定するプロセスチャンバと、プロセスチャンバ内に配置された回転可能シャフトに支持されたプラテンと、回転可能シャフトの一部を囲むハウジングであって、回転可能シャフトを囲み、ヒートシンクと回転可能シャフトとの間に熱伝達間隙を画定する環状ヒートシンクであって、ヒートシンクを通して第１の冷却流体を循環させるためにその中を延びる流体導管を含む、環状ヒートシンクと、ヒートシンクの第１の軸方向端部から延び、回転可能シャフトを囲む第１のダイナミックシール装置と、ヒートシンクの第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部から延び、回転可能シャフトを半径方向に囲む第２のダイナミックシール装置とを含むハウジングとを含み得る。ヒートシンク、並びに第１及び第２のダイナミックシール装置は、回転可能シャフトを囲む流体的に密閉された容積を画定し、流体的に密閉された容積は第２の冷却流体を含む。イオン注入システムは更に、流体ラインによって流体導管に接続され、第１の冷却流体を冷却するように適合された冷却ユニットであって、冷却ユニット、流体ライン、及び流体導管は、プロセス環境から流体的に密閉された固定閉ループ流体回路を画定する、冷却ユニットを含み得る。

［０００９］例として、開示のシステムの様々な実施形態を、添付の図面を参照しながら、これから説明する。

本開示の非限定的な実施形態に係る極低温熱伝達システムを示す概略断面図である。

［００１１］以下に、幾つかの実施形態を示す添付の図面を参照しながら、本実施形態についてより詳細に説明する。本開示の主題は、多くの異なる形態で具体化され得るものであり、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈すべきではない。これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全なものとなり、当業者に主題の範囲を完全に伝えるように提供される。図面において、同様の番号は、全体を通して同様の要素を指す。

［００１２］本開示に従って、極低温熱伝達システムが提供され、以下に詳細に説明される。本開示の極低温熱伝達システムは、イオン注入システムのプロセス環境に高圧の冷却流体が漏れるリスクを排除又は大幅に低減しながら、イオン注入システムにおける回転可能なプラテンの冷却を容易にし得る。提供される極低温熱伝達システムのダイナミック流体シールは、低圧に保持された冷却流体を含む必要があるだけであり、したがって、従来の冷却された回転可能なプラテンに典型的に実装されるダイナミック流体シールと比較して、ダイナミック流体シールを実装することに関連する困難さ及び複雑さを低減するものである。

［００１３］本開示の非限定的、例示的な実施形態に係る極低温熱伝達システム１０（以下「システム１０」）を示す断面図である図１を参照する。本明細書では、便宜上及び明確化のために、「上部」、「底部」、「上」、「下」、「下方」、「上方」、「下向き」、「上向き」、「垂直」、「軸方向」、「半径方向」等の用語を以下に用いて、図１に示すシステム１０の形状寸法及び配向全てに対する、システム１０の様々な構成要素の相対的配置及び配向について説明する。また、該用語には、具体的に言及された語句、その派生語、及び類似の輸入語句が含まれるものとする。

［００１４］システム１０は、イオン注入システムのプロセスチャンバ１６に基板１４（例えば、半導体ウエハ）を保持するように適合された概ね平面の円盤状のプラテン１２を含み得る。プラテン１２は、基板１４をプラテン１２に確実にクランプすることを容易にするために、その上に配置された、又は他の方法でそれと一体化された静電クランプ１５を含み得る。静電クランプ１５は、当業者に馴染みのある任意の種類であってよく、本開示には関係がない。様々な代替実施形態では、機械的クランプが静電クランプ１５に置き換えられ得る。本開示は、この点に関して限定されない。プラテン１２は、プラテン１２の底面から垂直に延びる回転可能シャフト１８によって支持され得る。様々な実施形態では、プラテン１２及びシャフト１８は、機械的に結合された別個の構成要素であってよい、又は連続した一体構造の構成部分（例えば、連続した材料から形成されたもの）であってよい。プラテン１２及びシャフト１８は、アルミニウム、アルミナ、ステンレス鋼、又は同様に良好な熱伝導率（例えば、１７５ワット／メートルケルビンを上回る熱伝導率）を有する他の材料で形成され得る。本開示は、この点に関して限定されない。

［００１５］システム１０のシャフト１８は、ハウジング２０内に回転可能に取り付けられていてよく、シャフト１８及びプラテン１２を垂直軸２２の周囲で制御可能に回転させるように適合された駆動機構２１（例えば、回転駆動モータ及びプーリ配置、直接駆動回転モータ等）に結合され得る。ハウジング２０は、シャフト１８及びプラテン１２が駆動機構２１によって回転することを可能にしながら、シャフト１８及びプラテン１２を冷却するように適合され得る。ハウジング２０は、シャフト１８をそれと密接なクリアランス関係で半径方向に囲む概ね環状又は円筒状のヒートシンク２４を含み得る。ヒートシンク２４の内面及びシャフト１８の外面は、概して同軸であってよく、その間に熱伝達間隙２６を画定し得る。様々な実施形態では、熱伝達間隙２６は、２５ミクロンから１５０ミクロンの範囲の幅を有し得る。本開示は、この点に関して限定されない。ヒートシンク２４は、アルミニウム、アルミナ、ステンレス鋼、又は同様に良好な熱伝導率（例えば、１７５ワット／メートルケルビンを上回る熱伝導率）を有する他の材料で形成され得る。様々な実施形態では、ヒートシンク及びシャフト１８は、温度に関係なく熱伝達間隙の幅を維持するために、同じ材料（あるいは同じ又は類似の熱膨張係数を有する材料）で形成され得る。

［００１６］ヒートシンク２４は、以下に更に説明するように、ヒートシンク２４を通して第１の冷却流体３０を循環させるために、その中を延びる流体導管２８を含み得る。第１の冷却流体３０は、ヒートシンク２４を冷却するのに適したいかなる液体又はガスであってもよい。上記液体及びガスには、液体又はガスの窒素、液体又はガスのヘリウム、ネオン等が含まれるが、これらに限定されない。流体導管２８は、流体ライン３８、４０によってそれぞれ冷却ユニット３６に接続された流体入口ポート３２及び流体出口ポート３４を有し得る。冷却ユニット３６は、第１の冷却流体３０を所定の温度まで冷却することができ、ヒートシンク２４を冷却するために、第１の冷却流体３０を高圧（例えば、２５００Ｔｏｒｒから１００００Ｔｏｒｒ）で流体導管２８を通してポンプで圧送することができる。様々な実施形態では、冷却ユニット３６は、市販の冷却装置（例えば、ＣＲＹＯＭＥＣＨ社から販売されている低温ヘリウム循環システム）であってよい。冷却ユニット３６、流体ライン３８、４０、及び流体導管２８は、プロセスチャンバ１６内のプロセス環境４２から流体的に密閉された固定閉ループ流体回路を画定し得る。したがって、冷却ユニット３６は、第１の冷却流体３０がプロセス環境４２内に漏れるリスクなしで（又はリスクが非常に少ない状態で）、ヒートシンク２４を通して高圧で第１の冷却流体３０を循環させ得る。

［００１７］図１に概してＵ字形である流体導管２８を示したが、流体導管２８がヒートシンク２４を通る曲線、らせん、不規則、又は蛇行した経路を画定し得る種々の代替実施形態が考えられる。更に、流体導管は、幾つかの実施形態では、シャフト１８周囲全体に１又は複数回延びていてよい。更に、図１では１つの流体導管２８を示したが、ヒートシンク２４がその中を延びる複数の流体導管を含み得る、本開示の様々な代替実施形態が考えられる。本開示は、この点に関して限定されない。

［００１８］ハウジング２０は、ヒートシンク２４の対向する軸方向側面（すなわち、図１に示すヒートシンク２４の上側及び下側）に配置され、シャフト１８を半径方向に囲む第１及び第２のダイナミックシール装置４４、４６を更に含み得る。第１及び第２のダイナミックシール装置４４、４６は、概して同一の、互いの鏡像（すなわち、互いに対して垂直に反転したもの）であってよい。したがって、簡潔にするために、第１のダイナミックシール装置４４を以下に詳細に説明し、かかる説明は、第２のダイナミックシール装置４６にも適用されるものとする。第１のダイナミックシール装置４４の様々な構成要素に割り当てられた参照数字は、第２のダイナミックシール装置４４の対応する構成要素も指すものとする。

［００１９］第１のダイナミックシール装置４４は、シャフト１８に固着された回転ベアリング部材４８と、回転ベアリング部材４８を半径方向に囲む固定ベアリング部材５０とを含み得る。回転ベアリング部材４８は、シャフト１８の外面に直接結合された環状の第１の熱絶縁体５２を含み得る。様々な例において、第１の熱絶縁体５２は、溶接、ろう付け、様々な熱絶縁性接着剤、様々な機械的締結具（例えば、ねじ、ボルト等）、クランプ等によってシャフト１８に結合され得る。第１の熱絶縁体５２は、セラミック、プラスチック、又は同様に熱伝導率が低い（例えば、熱伝導率が２０ワット／メートルケルビンを下回る）他の材料で形成され得る。本開示は、この点に関して限定されない。

［００２０］回転ベアリング部材４８は、第１の熱絶縁体５２を半径方向に囲み、これに結合された回転ベアリング支持体５４を更に含み得る。回転ベアリング支持体５４は、例えば、ステンレス鋼で形成されていてよく、溶接、ろう付け、様々な熱絶縁性接着剤、様々な機械的締結具等によって、第１の熱絶縁体５２に結合され得る。代替実施形態では、回転ベアリング支持体５４及び第１の熱絶縁体５２は、連続した一体構造の構成部分（例えば、連続した材料から形成される）であってよい。本開示は、この点に関して限定されない。

［００２１］第１のダイナミックシール装置４４の固定ベアリング部材５０は、ヒートシンク２４から軸方向に延び、回転ベアリング部材４８を半径方向に囲み得る。固定ベアリング部材５０は、ヒートシンク２４の軸方向端面６０に結合された環状の第２の熱絶縁体５８を含み得る。様々な例において、第２の熱絶縁体５８は、溶接、ろう付け、様々な熱絶縁性接着剤、様々な機械的締結具（例えば、ねじ、ボルト等）、クランプ等によってヒートシンクに結合され得る。第１の熱絶縁体５２と同様に、第２の熱絶縁体５８は、セラミック、プラスチック、又は同様に熱伝導率が低い（例えば、熱伝導率が２０ワット／メートルケルビンを下回る）他の材料で形成され得る。本開示は、この点に関して限定されない。

［００２２］固定ベアリング部材５０は、第２の熱絶縁体５８から軸方向に延び、かつ第２の熱絶縁体５８に結合された固定ベアリング支持体６２を更に含み得る。回転ベアリング支持体５４と同様に、固定ベアリング支持体６２は、例えば、ステンレス鋼で形成されていてよく、溶接、ろう付け、様々な熱絶縁性接着剤、様々な機械的締結具等によって第２の熱絶縁体５８に結合され得る。代替実施形態では、固定ベアリング支持体６２及び第２の熱絶縁体５８は、連続した一体構造の構成部分（例えば、連続した材料から形成される）であってよい。本開示は、この点に関して限定されない。

［００２３］固定ベアリング支持体６２の半径方向内側に面する面は、回転ベアリング支持体５４の半径方向外側に面する面と平行に、間隔を置いて向かい合う関係に配置され、その間に間隙６８を画定し得る。ベアリング７０は、間隙６８内に配置されていてよく、固定ベアリング支持体６２及び回転ベアリング支持体５４の半径方向に向かい合う面と係合し得る（例えば、間に「挟まれる」）。様々な実施形態では、ベアリング７０は、図１に示すように、固定ベアリング支持体６２及び回転ベアリング支持体５４の半径方向に向かい合う面に形成された相補的な凹部内に配置され得る。当業者に理解されるように、ベアリング７０は、回転ベアリング部材４８及び取り付けられたシャフト１８の固定ベアリング部材５０に対する滑らかで比較的低摩擦の回転を促進し得る。環状のダイナミック流体シール７２は、ベアリング７０の軸方向内側（すなわち、相対的にヒートシンク２４に近い側）の間隙６８内に配置され得る。ダイナミック流体シール７２は、回転ベアリング部材４８が固定ベアリング部材５０に対して回転することを可能にしながら、固定ベアリング支持体６２及び回転ベアリング支持体５４の半径方向に向かい合う面の間に液密シールを提供し得る。様々な実施形態では、ダイナミック流体シール７２は、強磁性流体回転シール、機械的リップシール等を含むがこれらに限定されない、いずれかの種類のダイナミックシール装置であってよい、又はこれを含み得る。本開示は、この点に関して限定されない。

［００２４］様々な実施形態では、固定ベアリング部材５０は、固定ベアリング支持体６２に結合された１又は複数のヒータ７４を更に含み得る。ヒータ７４は、ヒートシンク２４及び／又はシャフト１８からの冷却がダイナミック流体シール７２の作用に干渉するのを防ぐように、第１のダイナミックシール装置４４の温度を調節し得る。様々な実施形態では、ヒータ７４は、従来の表面ヒータを含むがこれに限定されない、プロセス環境４２における実装に適した任意の種類の抵抗ヒータであってよい。ヒータ７４が省略され得る、本開示の代替実施形態も考えられる。

［００２５］上述したように、第２のダイナミックシール装置４６は、第１のダイナミックシール装置４４と概ね同一であってよい（ただし、相対的に垂直方向に反転している）。したがって、第１のダイナミックシール装置４４、ヒートシンク２４、及び第２のダイナミックシール装置４６は共に、シャフト１８を囲む流体的に密閉された容積８０を画定し得る。容積８０は、ヒートシンク２４を通して循環する第１の冷却流体３０の流体圧力と比較して相対的に低い流体圧力に保持された第２の冷却流体８２を含み得る。例えば、第２の冷却流体８２は、２０Ｔｏｒｒから６０Ｔｏｒｒの範囲の流体圧力に保持され得る。本開示は、この点に関して限定されない。第２の冷却流体８２は、第１の冷却流体３０と同じであってよく、又は異なっていてよく、シャフト１８からヒートシンク２４に熱を伝達するのに効果的な熱伝導性媒体を提供するのに適したいずれかの液体又はガスであってよい。様々な実施形態では、第２の冷却流体８２は、液体又はガスの窒素、液体又はガスのヘリウム、ネオン等であってよい。本開示は、この点に関して限定されない。

［００２６］システム１０の通常動作中、冷却ユニット３６は、流体導管２８を通して第１の冷却流体３０をポンプで圧送し、上述したようにヒートシンク２４を冷却し得る。様々な実施形態では、ヒートシンク２４は、－１５０℃以下の温度まで冷却され得る。本開示は、この点に関して限定されない。冷却されたヒートシンク２４は、今度はシャフト１８を囲む隣接容積８０の第２の冷却流体８２を冷却し得、冷却された第２の冷却流体８２は、次にシャフト１８及びプラテン１２を冷却し、そしてプラテン１２上に配置された基板１４を冷却し得る。特に、熱は、基板１４からプラテン１２及びシャフト１８に伝わり、その後、シャフト１８から狭い熱伝達間隙２６の第２の冷却流体８２を通してヒートシンク２４に伝わり、そして第１の冷却流体３０によって冷却ユニット３６へ熱が奪い去られ得る。同時に、ハウジング２０、特に第１及び第２のダイナミックシール装置４４、４６は、シャフト１８及びプラテンが駆動機構２１によって自由に回転することを可能にし得る。第２の冷却流体８２の比較的低い圧力のために、第１及び第２ダイナミックシール装置４４、４６のダイナミック流体シール７２は、第２の冷却流体８２がプロセス環境４２に漏れるリスクなしで（又はリスクが非常に少ない状態で）、第２の冷却流体８２を容積８０内に効果的に保持し得る。

［００２７］様々な実施形態では、システム１０は、基板１４の温度を測定するための温度センサ８６（例えば、熱電対、サーミスタ等）を更に含み得る。測定された温度は、冷却ユニット３６に動作可能に接続されたコントローラ８８（例えば、プログラマブルロジックコントローラ、マイクロコントローラ等）に通信され得る。コントローラ８８は、基板１４の所定の温度を達成するために冷却ユニット３６によって提供される冷却を制御するために、測定された温度に基づいて冷却ユニット３６の様々な動作パラメータを指示し得る。上記パラメータは、冷却温度及び冷却ユニット３６の流量を含むことができ、また、それらに限定されない。

［００２８］上記の説明を考慮すると、本開示の極低温熱伝達システムは、イオン注入システムのプロセス環境に高圧の冷却流体が漏れるリスクを排除又は大幅に軽減しながら、イオン注入システムにおける回転可能なプラテンの冷却を容易にすることによって、当技術分野における利点を提供するものである。本開示の極低温熱伝達システムは、上記冷却流体が低い流体圧力に維持され、したがって、ダイナミック流体シールを使用してプロセス環境から容易かつ効果的に密閉することができるため、回転可能なプラテンのシャフトの周囲を循環させるために多数の異なる冷却流体を選択することを可能にすることにより、更なる利点を提供するものである。更なる利点として、また、シャフトを囲む冷却流体が低流体圧力に維持されるため、ダイナミック流体シールの実装に関連する困難さと複雑さが、従来の冷却された回転可能なプラテンに通常実装されるダイナミック流体シールと比較して軽減される。

［００２９］本明細書で使用する、単数形で言及され、単語「ａ」又は「ａｎ」が前につく要素又はステップは、除外が明示的に言及されない限り、複数の要素又はステップを除外しないものとして理解されるであろう。更に、本開示の「一実施形態」への言及は、言及された特徴を組み込んだ追加の実施形態の存在を排除すると解釈されるようには意図していない。

［００３０］本開示は、本明細書に記載の特定の実施形態によって範囲を限定されるものではない。実際、本明細書に記載のものに加えて、本開示の他の様々な実施形態及び変更例が、前述の説明及び添付の図面から当業者には明らかとなるであろう。したがって、そのような他の実施形態及び変更例は、本開示の範囲内に入ることが意図される。更に、本開示を、特定の目的のための特定の環境における特定の実装態様の文脈で本明細書に説明してきたが、当業者であれば、その有用性がそれらに限定されないことを認識するであろう。本開示の実施形態は、任意の数の目的のために任意の数の環境において有益に実装され得る。したがって、以下に記載される特許請求の範囲は、本明細書に記載される本開示の全幅及び主旨に鑑みて解釈されるものとする。

Claims (20)

1. 極低温熱伝達システムであって、
   回転可能シャフトによって支持されたプラテンと、
   前記回転可能シャフトの一部を囲むハウジングであって、
   前記回転可能シャフトを囲み、ヒートシンクと前記回転可能シャフトとの間に熱伝達間隙を画定する環状ヒートシンクであって、前記ヒートシンクを通して第１の冷却流体を循環させるためにその中を延びる流体導管を含む、環状ヒートシンクと、
   前記ヒートシンクの第１の軸方向端部から延び、前記回転可能シャフトを囲む第１のダイナミックシール装置と、
   前記ヒートシンクの前記第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部から延び、前記回転可能シャフトを半径方向に囲む第２のダイナミックシール装置と
   を含むハウジングとを備え、
   前記ヒートシンク、並びに前記第１及び第２のダイナミックシール装置は、前記回転可能シャフトを囲む流体的に密閉された容積を画定し、前記流体的に密閉された容積は第２の冷却流体を含む、極低温熱伝達システム。
2. 前記熱伝達間隙は、２５ミクロンから１５０ミクロンの範囲の幅を有する、請求項１に記載の極低温熱伝達システム。
3. 前記第１の冷却流体の流体圧力は、前記第２の冷却流体の流体圧力より大きい、請求項１に記載の極低温熱伝達システム。
4. 前記第１の冷却流体の流体圧力は、２５００Ｔｏｒｒから１００００Ｔｏｒｒの範囲であり、前記第２の冷却流体の流体圧力は、２０Ｔｏｒｒから６０Ｔｏｒｒの範囲である、請求項３に記載の極低温熱伝達システム。
5. 前記第１の冷却流体は、窒素、ヘリウム、及びネオンのうちの１つである、請求項１に記載の極低温熱伝達システム。
6. 前記第２の冷却流体は、窒素、ヘリウム、及びネオンのうちの１つである、請求項１に記載の極低温熱伝達システム。
7. 前記流体導管に接続され、前記第１の冷却流体を冷却するように適合された冷却ユニットを更に備える、請求項１に記載の極低温熱伝達システム。
8. 前記回転可能シャフト及び前記ヒートシンクは、同じ材料で形成される、請求項１に記載の極低温熱伝達システム。
9. 前記回転可能シャフトは第１の材料で形成され、前記ヒートシンクは前記第１の材料とは異なる第２の材料で形成され、前記第１の材料の熱膨張係数は、前記第２の材料の熱膨張係数と等しい、請求項１に記載の極低温熱伝達システム。
10. 前記第１のダイナミックシール装置は、前記回転可能シャフトに固着された回転ベアリング部材と、前記回転ベアリング部材を囲み、前記ヒートシンクに固着された固定ベアリング部材とを含み、前記回転ベアリング部材及び前記固定ベアリング部材は協働して前記回転可能シャフトが回転することを可能にしながら回転可能シャフトを囲む液密シールを形成する、請求項１に記載の極低温熱伝達システム。
11. 極低温熱伝達システムであって、
    回転可能シャフトによって支持されたプラテンと、
    前記回転可能シャフトを回転させるために、前記回転可能シャフトに結合された駆動機構と、
    前記回転可能シャフトの一部を囲むハウジングであって、
    前記回転可能シャフトを囲み、ヒートシンクと前記回転可能シャフトとの間に熱伝達間隙を画定する環状ヒートシンクであって、前記ヒートシンクを通して第１の冷却流体を循環させるためにその中を延びる流体導管を含む、環状ヒートシンクと、
    前記ヒートシンクの第１の軸方向端部から延び、前記回転可能シャフトを囲む第１のダイナミックシール装置であって、前記回転可能シャフトに固着された第１の回転ベアリング部材と、前記第１の回転ベアリング部材を囲み、前記ヒートシンクに固着された第１の固定ベアリング部材とを含み、前記第１の回転ベアリング部材及び前記第１の固定ベアリング部材は協働して前記回転可能シャフトが回転することを可能にしながら回転可能シャフトを囲む液密シールを形成する、第１のダイナミックシール装置と、
    前記ヒートシンクの前記第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部から延び、前記回転可能シャフトを半径方向に囲む第２のダイナミックシール装置であって、前記回転可能シャフトに固着された第２の回転ベアリング部材と、前記第２の回転ベアリング部材を囲み、前記ヒートシンクに固着された第２の固定ベアリング部材とを含み、前記第２の回転ベアリング部材及び前記第２の固定ベアリング部材は協働して前記回転可能シャフトが回転することを可能にしながら回転可能シャフトを囲む液密シールを形成する、第２のダイナミックシール装置と
    を含むハウジングとを備え、
    前記ヒートシンク、並びに前記第１及び第２のダイナミックシール装置は、前記回転可能シャフトを囲む流体的に密閉された容積を画定し、前記流体的に密閉された容積は第２の冷却流体を含み、前記第１の冷却流体の流体圧力は前記第２の冷却流体の流体圧力より大きい、極低温熱伝達システム。
12. イオン注入システムであって、
    密封されたプロセス環境を画定するプロセスチャンバと、
    前記プロセスチャンバ内に配置された回転可能シャフトに支持されたプラテンと、
    前記回転可能シャフトの一部を囲むハウジングであって、
    前記回転可能シャフトを囲み、ヒートシンクと前記回転可能シャフトとの間に熱伝達間隙を画定する環状ヒートシンクであって、前記ヒートシンクを通して第１の冷却流体を循環させるためにその中を延びる流体導管を含む、環状ヒートシンクと、
    前記ヒートシンクの第１の軸方向端部から延び、前記回転可能シャフトを囲む第１のダイナミックシール装置と、
    前記ヒートシンクの前記第１の軸方向端部とは反対側の第２の軸方向端部から延び、前記回転可能シャフトを半径方向に囲む第２のダイナミックシール装置と
    を含み、
    前記ヒートシンク、並びに前記第１及び第２のダイナミックシール装置は、前記回転可能シャフトを囲む流体的に密閉された容積を画定し、前記流体的に密閉された容積は第２の冷却流体を含む、ハウジングと、
    流体ラインによって前記流体導管に接続され、前記第１の冷却流体を冷却するように適合された冷却ユニットであって、前記冷却ユニット、前記流体ライン、及び前記流体導管は、前記プロセス環境から流体的に密閉された固定閉ループ流体回路を画定する、冷却ユニットと
    を備える、イオン注入システム。
13. 前記熱伝達間隙は、２５ミクロンから１５０ミクロンの範囲の幅を有する、請求項１２に記載のイオン注入システム。
14. 前記第１の冷却流体の流体圧力は、前記第２の冷却流体の流体圧力よりも大きい、請求項１２に記載のイオン注入システム。
15. 前記第１の冷却流体の流体圧力は２５００Ｔｏｒｒから１００００Ｔｏｒｒの範囲であり、前記第２の冷却流体の流体圧力は２０Ｔｏｒｒから６０Ｔｏｒｒの範囲である、請求項１４に記載のイオン注入システム。
16. 前記第１の冷却流体は、窒素、ヘリウム、及びネオンのうちの１つである、請求項１２に記載のイオン注入システム。
17. 前記第２の冷却流体は、窒素、ヘリウム、及びネオンのうちの１つである、請求項１２に記載のイオン注入システム。
18. 前記回転可能シャフト及び前記ヒートシンクは、同じ材料で形成される、請求項１２に記載のイオン注入システム。
19. 前記回転可能シャフトは第１の材料で形成され、前記ヒートシンクは前記第１の材料とは異なる第２の材料で形成され、前記第１の材料の熱膨張係数は前記第２の材料の熱膨張係数と等しい、請求項１２に記載のイオン注入システム。
20. 前記第１のダイナミックシール装置は、前記回転可能シャフトに固着された回転ベアリング部材と、前記回転ベアリング部材を囲み、前記ヒートシンクに固着された固定ベアリング部材とを含み、前記回転ベアリング部材及び前記固定ベアリング部材は協働して前記回転可能シャフトが回転することを可能にしながら回転可能シャフトを囲む液密シールを形成する、請求項１２に記載のイオン注入システム。

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