(57)【要約】  開示されるのは、内側シャフトを含む回転ユニオンであり、内側シャフトは回転可能であり、極低温流体をプラテンに送出するように動作可能な内部チャネルを含む。回転ユニオンは、内側シャフトを取り囲む回転ユニオンシャフトと、回転ユニオンシャフトに連結されたシールアセンブリとを更に含み得る。シールアセンブリは、支持体と、支持体の外側周囲に延在する金属ベローズと、金属ベローズに連結され、支持体の周囲に延在するシール支持体を含み得る。シールアセンブリは、シール支持体に着座した非回転シール構成要素と、非回転シール構成要素と当接してそれらの間に機械的シールを生じさせる回転シール構成要素とを更に含み得る。【選択図】図１
2022502615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転ユニオンであって、
回転可能であり、極低温流体をプラテンに送出するように動作可能な内部チャネルを含む内側シャフトと、
前記内側シャフトを取り囲む回転ユニオンシャフトと、
前記回転ユニオンシャフトに連結されたシールアセンブリであって、
支持体と、
前記支持体の外側周囲に延在する金属ベローズと、
前記金属ベローズに連結され、前記支持体の周囲に延在するシール支持体と、
前記シール支持体に接続された非回転シール構成要素と、
前記非回転シール構成要素と当接する回転シール構成要素と
を含む、シールアセンブリと
を備える、回転ユニオン。
【請求項２】
前記シールアセンブリと前記回転ユニオンシャフトとを取り囲む回転ユニオン軸受ハウジングと、
前記回転ユニオン軸受ハウジングと前記回転ユニオンシャフトとの間に配置された少なくとも１つの軸受と
を更に備える、請求項１に記載の回転ユニオン。
【請求項３】
前記内側シャフトを取り囲む中間チューブを更に備え、前記中間チューブの第１の端部は前記回転ユニオンシャフトに連結され、前記中間チューブの第２の端部は前記プラテンに連結される、請求項１に記載の回転ユニオン。
【請求項４】
前記シール支持体が、
前記支持体の外面から径方向に延在するベースと、
前記ベースから延在する側壁と
を含む、請求項１に記載の回転ユニオン。
【請求項５】
前記非回転シール構成要素が、前記側壁と前記支持体の外面との間に位置づけされる、請求項４に記載の回転ユニオン。
【請求項６】
前記シールアセンブリは、前記内側シャフトを取り囲むインサートを更に含み、前記インサートは、前記回転ユニオンシャフトの内部チャネル壁に沿って延在する、請求項１に記載の回転ユニオン。
【請求項７】
回転可能なシール構成要素が前記インサートを取り囲む、請求項６に記載の回転ユニオン。
【請求項８】
前記支持体が内部空洞を含み、前記インサートが前記内部空洞内に延在する、請求項６に記載の回転ユニオン。
【請求項９】
ワークピース処理システムであって、
プラテンを収容するプロセスチャンバと、
前記プラテンに連結された回転ユニオンであって、
回転可能であり、極低温流体を前記プラテンに送出するように動作可能な内部チャネルを含む内側シャフトと、
前記内側シャフトを取り囲む回転ユニオンシャフトと、
前記回転ユニオンシャフトに連結されたシールアセンブリであって、
支持体と、
前記支持体の外側周囲に延在する金属ベローズと、
前記金属ベローズに連結され、前記支持体の周囲に延在するシール支持体と、
前記シール支持体に着座した非回転シール構成要素と、
前記非回転シール構成要素と当接する回転シール構成要素と
を含む、シールアセンブリと
を含む、回転ユニオンと
を備える、ワークピース処理システム。
【請求項１０】
前記シールアセンブリと前記回転ユニオンシャフトとを取り囲む回転ユニオン軸受ハウジングと、
前記回転ユニオン軸受ハウジングと前記回転ユニオンシャフトとの間に配置された少なくとも１つの軸受と
を更に備える、請求項９に記載のワークピース処理システム。
【請求項１１】
前記回転ユニオンが、前記内側シャフトを取り囲む中間チューブを更に含み、前記中間チューブの第１の端部は、前記回転ユニオンシャフトに連結され、前記中間チューブの第２の端部は、前記プラテンに連結される、請求項９に記載のワークピース処理システム。
【請求項１２】
前記シール支持体が、
前記支持体の外面から径方向に延在するベースと、
前記ベースから延在する側壁と
を含み、前記非回転シール構成要素が前記側壁と前記支持体の外面との間に位置づけされる、請求項９に記載のワークピース処理システム。
【請求項１３】
前記シールアセンブリは、前記内側シャフトを取り囲むインサートを更に含み、前記インサートは、前記回転ユニオンシャフトの内部チャネル壁に沿って延在する、請求項９に記載のワークピース処理システム。
【請求項１４】
回転可能なシール構成要素が前記インサートを取り囲む、請求項１３に記載のワークピース処理システム。
【請求項１５】
前記支持体が内部空洞を含み、前記インサートが前記内部空洞内に延在する、請求項１３に記載のワークピース処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［０００１］本実施形態は、極低温流体を送出するための回転ユニオン、より具体的には、メカニカルシールアセンブリを含む回転ユニオンに関する。
【背景技術】
【０００２】
［０００２］一部のワークピース処理システムでは、ワークピース（被処理品）は回転可能なプラテン上に配置される。プラテンは、電源と通信する電極等の電気部品を含み得る。更に、プラテンは、流体がそこを通過してプラテンを加熱又は冷却することを可能にする流体導管を有し得る。これらの流体導管は、外部流体源及び外部流体シンクと連結している。プラテンが回転するため、回転ユニオンを使用してプラテンを外部構成要素につなげることが可能である。回転ユニオンは、電気接続、及び流体入口及び流体出口を提供する。場合によっては、電気接続を統合することができるが、別の電気回転ユニオンを使用することも可能である。更に、典型的には、回転ユニオンの一方の端部が、しばしば非常に低い圧力に維持されるプロセスチャンバに配置され、他方は大気条件に配置される。ワークピースは、プラテン上に配置されている間に１又は複数のプロセスを経る半導体ウエハであり得る。これらのプロセスは、エッチング、堆積、及びイオン注入を含み得る。
【０００３】
［０００３］極低温での半導体ウエハの処理により、性能の改善が見られる。多くの場合、ウエハは処理環境で移動する。極低温伝熱媒体を移動しているワークピースホルダに移送するための方法が必要である。動的メカニカルシールは、プロセス環境への冷却液の漏れを防ぐために使用される１つのオプションである。ただし、極低温の動的メカニカルシールは、極低温伝熱流体が回転ユニオンを通って流れるときに熱膨張によって漏れが発生しやすいため、信頼性を高めるのが困難である。
【０００４】
［０００４］したがって、非常に低い温度に失敗なしに耐えることができるシールを備えた回転ユニオンがあれば有益であろう。上記回転ユニオンにより、回転プラテンを使用してワークピースの極低温処理をより効果的に実施することが可能になるであろう。
【発明の概要】
【０００５】
［０００５］本概要は、以下の詳細な説明に更に記載される簡略化された形態における概念の選択を紹介するために提供されるものである。本概要は、請求項に係る主題の主要な特徴又は本質的な特徴を特定するものではなく、請求項に係る主題の範囲の決定を支援するものではない。
【０００６】
［０００６］一実施形態では、回転ユニオンは内側シャフトを含み、内側シャフトは回転可能であり、極低温流体をプラテンに送出するように動作可能な内部チャネルを含む。回転ユニオンは、内側シャフトを取り囲む回転ユニオンシャフトと、回転ユニオンシャフトに連結されたシールアセンブリを更に含み得る。シールアセンブリは、支持体と、支持体の外側周囲に延在する金属ベローズと、金属ベローズに連結され、支持体の周囲に延在するシール支持体とを含み得る。シールアセンブリは、シール支持体に接続された非回転シール構成要素と、非回転シール構成要素と当接する回転シール構成要素とを更に含み得る。
【０００７】
［０００７］別の実施形態では、ワークピース処理システムは、プラテンを収容するプロセスチャンバと、プラテンに連結された回転ユニオンとを含み得る。回転ユニオンは内側シャフトを含み得、内側シャフトは回転可能であり、極低温流体をプラテンに送出するように動作可能な内部チャネルを含む。回転ユニオンは、内側シャフトを取り囲む回転ユニオンシャフトと、回転ユニオンシャフトに連結されたシールアセンブリとを更に含み得る。シールアセンブリは、支持体と、支持体の外側周囲に延在する金属ベローズと、金属ベローズに連結され、支持体の周囲に延在するシール支持体とを更に含み得る。シールアセンブリは、シール支持体に着座した非回転シール構成要素と、非回転シール構成要素と当接する回転シール構成要素とを更に含み得る。
【０００８】
［０００８］更に別の実施形態では、回転ユニオンは内側シャフトを含み得、内側シャフトは回転可能であり、極低温流体をプラテンに送出するように動作可能な内部チャネルを含む。回転ユニオンは、内側シャフトを取り囲む回転ユニオンシャフトと、回転ユニオンシャフトに連結されたシールアセンブリとを更に含み得る。シールアセンブリは、支持体と、支持体の外側周囲に円周方向に延在する金属ベローズと、金属ベローズに連結され、支持体の周囲に円周方向に延在するシール支持体とを含み得る。回転ユニオンは、シール支持体に着座し且つ第１の接合面を含む非回転シール構成要素と、非回転シール構成要素と直接当接する回転シール構成要素とを更に含み得る。非回転シール構成要素の第１の接合面は、回転シール構成要素の第２の接合面と直接物理的に接触して維持される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の一実施形態に係るワークピース処理システムを示す側面断面図である。
【図２】本開示の一実施形態に係る図１のワークピース処理システムの回転ユニオンを示す斜視断面図である。
【図３】本開示の一実施形態に係る図１のワークピース処理システムのシールアセンブリを示す斜視図である。
【図４】本開示の一実施形態に係る図３のシールアセンブリを示す斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［００１３］図面は必ずしも縮尺通りではない。図面は単なる表現であり、本開示の特定のパラメータを描写することを意図するものではない。図面は、本開示の例示の実施形態を描写することを意図しており、したがって、範囲を限定するものと見なされるべきではない。図面では、同様の番号は同様の要素を表している。
【００１１】
［００１４］更に、説明を明確にするために、一部の図面の特定要素が省略される、又は縮尺通りに示されない場合がある。断面図は、「スライス」又は「近視」断面図の形態をとってよく、説明を明確にするために、「真の」断面図であれば見える特定の背景線が省略されている。更に、わかりやすくするために、特定の図面では一部の参照番号が省略されている場合がある。
【００１２】
［００１５］本開示に係るワークピース処理システム及び回転ユニオンを、方法の実施形態を示す添付の図面を参照しながら、以下により完全に説明する。ワークピース処理システム及び回転ユニオンは、多くの異なる形態で具現化することができ、本書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底した且つ完全なものであり、システム及び方法の範囲を当業者に完全に伝えるように提供される。
【００１３】
［００１６］上述したように、極低温メカニカルシールは信頼性を高めるのが困難である。本開示の実施形態は、膨張することができる密封された溶接金属ベローズを利用するメカニカルシールを使用することによってこの欠陥に対処し、温度変化中にメカニカルシールの漏出防止が維持されるようにする。溶接金属ベローズは、プラテン上のウエハ等のペイロードの回転を可能にしながら、極低温流体を周囲環境から隔離するために、組込み済みのメカニカルシールを提供し得る。
【００１４】
［００１７］具体的には、本開示の実施形態は、シールアセンブリを含む回転ユニオンを含み、シールアセンブリは、回転シャフトの端部に取り付けられた硬い機械的摩耗面を備えたシャフトを含む。機械的摩耗面の反対側には、コンプライアント溶接金属ベローズに固定的に取り付けられた別の硬い機械的摩耗面があり得る。溶接金属ベローズは、回転ユニオンのガスマニホールドに取り付けられ得る。ガスマニホールドは、極低温で冷却された流体が回転ユニオンを出入りするための経路を提供する。また、ガスマニホールドには、軸受を支持するハウジングが取り付けられ、軸受は回転シャフトを支持し、所望の回転運動を可能にする。軸受は、ボール軸受、平ジャーナル軸受、又は同様の軸受機構等の回転運動の用途に使用される任意の一般的な回転軸受であり得る。
【００１５】
［００１８］溶接金属ベローズは、メカニカルシールの両半分に係合する力を加えるため、両半分の嵌合面は常に密接に接触したまま維持される。メカニカルシールの両半分は、２つのシール面の間の小さな間隙によって漏れが最小限に抑えられるように、非常に平らになるように機械加工され得る。回転ユニオンアセンブリの部品の温度が変化すると、熱膨張により部品のサイズが変化する。以前の設計のシールは、漏れを防ぐための小さな間隙が意図したよりも大きくなって漏れが発生する程度まで伸縮する可能性がある。本開示の実施形態は、金属ベローズのばね特性を利用して、嵌合シール構成要素間の接触を維持し、構成要素間の全ての間隙が任意の温度に維持されるようにする。次に、回転ユニオンが回転ペイロードに取り付けられ、極低温流体が流体冷却装置からワークピースホルダに流され得るため、ワークピースが冷却され得る。限定はしないが、２つの対向するシール面は、優れた耐摩耗性を有する材料から製造され得、間隙を最小化するために非常に平坦に機械加工され得る。例えば、炭化タングステン、炭化ケイ素、グラファイト等の硬い材料が使用され得る。
【００１６】
［００１９］ここで、本開示の様々な実施形態に係るワークピース処理システム（以下、「システム」）１００を示す図１を参照する。図示したように、システム１００は、プラテン１０４を収容するプロセスチャンバ１０２を含み、プラテン１０４は、その上にウエハ１０６を支持するように動作可能である。プロセスチャンバ１０２は、真空又はほぼ真空の状態に維持された密閉チャンバ１０８を画定する複数の壁を含み得る。本書で使用する「ほぼ真空の状態」とは、５０ミリトール未満の圧力を指している。幾つかの実施形態では、イオン源（図示せず）もプロセスチャンバ１０２と連絡していてもよい。他の実施形態では、１又は複数の構成要素が、イオン源とプロセスチャンバ１０２との間に配置され得る。処理の種類によって構成が定義される。ある特定の非限定的な実施形態では、プロセスは物理的気相堆積（ＰＶＤ）であり、ガスがプロセスチャンバ１０２に導入されて、ウエハ１０６上に膜が形成され得る。別の実施形態では、ウエハ１０６は、ビームラインシステム又はプラズマ源のいずれかがプロセスチャンバ１０２と連絡しているイオン注入を経る場合がある。例えば、ビームラインイオン注入システム１００は、質量分析器、１又は複数の加速／減速ステージ、及びイオン源とプロセスチャンバ１０２との間に配置されたコリメータを有し得る。更に別の実施形態では、ウエハ１０６は、エッチングプロセスを経る場合がある。エッチングプロセスでは、ＲＦエネルギー源がウエハ１０６の上に配置され得、プラテンに電気バイアスがかけられ得る。したがって、プロセスチャンバ１０２に対するイオン又はプラズマ源の位置は、本開示によって限定されない。
【００１７】
［００２０］図示したように、システム１００は、プラテン１０４に連結された回転ユニオン１１０を更に含み得る。回転ユニオン１１０は、第２の端部１１６の反対側の第１の端部１１４を有する内側シャフト１１２を含み得、第２の端部１１６は、プラテン１０４に連結される。例示の実施形態では、内側シャフト１１２は回転可能であり、極低温流体をプラテン１０４に送出するように動作可能な内部チャネル１１８を含む。本システムは、内側シャフト１１２を取り囲む回転ユニオンシャフト１２０を更に含み得、回転ユニオンシャフト１２０は、中間チューブ１２４の第１の端部１２２に直接連結される。中間チューブ１２４は、内側シャフト１１２を取り囲み、プラテン１０４に固定的に連結された第２の端部１２６を含む。したがって、中間チューブ１２４及びプラテン１０４は、共に回転可能である。幾つかの実施形態では、回転ユニオンシャフト１２０及び中間チューブ１２４は、単一の構成要素であり得る。
【００１８】
［００２１］本システムは、中間チューブ１２４を取り囲む外側シャフト１３０を更に含み得る。外側シャフト１３０は、中間チューブ１２４の外側と静的シール１３２を形成して、プロセスチャンバ環境を回転ユニオン環境から隔離し得る。チャネル１３４は、外側シャフト１３０を中間チューブ１２４から分離し得る。戻りチャネル１３６は、中間チューブ１２４及び内側シャフト１１２を分離していてよく、戻りチャネル１３６は、プラテン１０４を通過した後、システム１００から極低温流体を送出するように動作可能である。内側シャフト１１２、中間チューブ１２４、及び外側シャフト１３０は、３つの構成要素すべてが軸１４０を中心に回転するので、回転シャフトアセンブリと称され得る。幾つかの実施形態では、内側シャフト１１２、中間チューブ１２４及び外側シャフト１３０は、同心円状に配置され得る。更に、非限定的な実施形態では、内側シャフト１１２、中間チューブ１２４、及び外側シャフト１３０は、それぞれステンレス鋼であり得る。
【００１９】
［００２２］外側シャフト支持体１４２は、外側シャフト１３０と、外側シャフト１３０の上端近くの中間チューブ１２４との間に配置され得る。外側シャフト支持体１４２は、外側シャフト１３０を機械的に支持し、チャネル１３４を維持する助けとなり得る。更に、外側シャフト支持体１４２は、中間チューブ１２４と外側シャフト１３０との間の熱伝達を最小限に抑えるために断熱性であり得る。更に、外側シャフト支持体１４２は開口部を有するため、チャネル１３４はプロセスチャンバ１０２の雰囲気の一部であり得る。このように、チャネル１３４もほぼ真空の状態に維持され得る。
【００２０】
［００２３］プロセスチャンバ１０２は、プロセスチャンバ１０２を大気から隔離する回転磁性流体シール１４３も含み得る。非限定的な実施形態では、回転磁性流体シール１４３は、１又は複数の軸受１４８によって共に接合された内側シャフト１４４及び外側シャフト１４６を含む。内側シャフト１４４は、外側シャフト１３０の外面に対して固定され、一対の静的シール１５０（例えば、Ｏリング）は、プロセスチャンバ１０２と大気との間の潜在的な漏れを低減させるように機能する。回転磁性流体シール１４３の磁性流体１５２は、軸受１４８の間に配置されている。限定しないが、磁性流体１５２及び軸受１４８は、約−４０℃を上回る温度で動作し得る。極低温流体は、−１７０℃の低い温度に維持され得る。
【００２１】
［００２４］非限定的な実施形態では、内側シャフト１１２、中間チューブ１２４、及び外側シャフト１３０は、任意の適切な手段を使用して回転させることができる。例えば、回転シャフトアセンブリは、モータプーリ１５５及びモータ１６２と連絡している駆動タイミングベルト１５３及び従動プーリ１５４に接続することによって移動させることができる。他の実施形態では、回転シャフトアセンブリは直接駆動させることができる。
【００２２】
［００２５］回転ユニオン１１０は、極低温流体等の冷却ガスを供給するための入口１５８と、冷却ガスを戻すための出口１５９とを有するハウジング１５７を含む隔離ボックス１５６で終端する。内側シャフト１１２の内部チャネル１１８は、入口１５８と流体連結しており、戻りチャネル１３６は、出口１５９と流体連結している。隔離ボックス１５６は、回転ユニオンシャフト１２０を取り囲み、隔離ボックス１５６内の真空隔離環境１６５を隔離ボックス１５６の外側の大気圧から隔離するための動的回転シール１６０を含む。動的回転シール１６０は、ばね式テフロンシール、Ｏリング、又は他の任意の適切なシール手段であってよい。幾つかの実施形態では、隔離ボックス１５６は、ミリトール範囲等の大気圧未満の圧力に保たれ得る。限定しないが、隔離ボックス１５６内の圧力は、５０ミリトール以下であり得る。隔離ボックス１５６の内部は、真空ポンプ（図示せず）を使用して、熱伝達を最小限に抑えるのに十分に低い真空レベルを維持するために継続的にポンプで送られ得る。隔離ボックス１５６は、極低温に冷却された流体が回転ユニオン１１０を出入りするための経路を提供するマニホールド１６１を更に含み得る。
【００２３】
［００２６］回転ユニオン１１０は、回転ユニオンシャフトに連結されたシールアセンブリ１７０を更に含み得る。より詳細に説明するように、シールアセンブリ１７０は、回転シール構成要素１７２と相補的に当接する非回転シール構成要素１７１から構成されるメカニカルシールインターフェースを含み得る。例示的な実施形態では、回転シール構成要素１７２は、回転ユニオンシャフト１２０に固定され、軸１４０を中心に回転する。非回転シール構成要素１７１は静止していてもよい。
【００２４】
［００２７］シールアセンブリ１７０は、非回転シール構成要素１７１から延在する金属ベローズ１７４を更に含み得る。金属ベローズ１７４は、非回転シール構成要素１７１に対して力が加わるように、軸方向に、例えば軸１４０に平行な方向にばね力を供給するように構成されたメカニカルベローズであり得る。金属ベローズ１７４からの力により、回転及び非回転シール構成要素１７１、１７２は、それらの間の流体シールを維持する。非限定的な実施形態では、金属ベローズ１７４は、薄いステンレス鋼ウェブ等のステンレス鋼で構成され得る。ステンレス鋼ウェブは、約０．００５から０．０２０インチの間であり得、熱伝導を制限するように動作可能でありつつ、気密ガスバリアとしても機能し得る。シールアセンブリ１７０を取り囲むのは、回転ユニオン軸受ハウジング１７５及び軸受１７６であり得る。
【００２５】
［００２８］ここで、図２に目を向けて、本開示の実施形態に係る回転ユニオン１１０の断面を、より詳細に説明する。図示したように、回転ユニオンは、内側シャフト１１２を含み得、内側シャフト１１２は回転可能であり、極低温流体をプラテンに送出するように動作可能な内部チャネル１１８を含む。回転ユニオンシャフト１２０は、内側シャフト１１２を円周方向に取り囲み、中間チューブ１２４と連結可能な第１の端部１７７を含む（図１）。非限定的な実施形態では、第１の端部１７７は、回転ユニオンシャフト１２０を中間チューブ１２４に固定するために、フランジ１４７を通って延びる１又は複数のファスナ１７８を有するフランジ１４７を含み得る。回転ユニオンシャフト１２０は、シールアセンブリ１７０の回転シール構成要素１７２まで延在する第２の端部１７９を更に含み得る。図示したように、内側シャフト１１２は、回転ユニオンシャフト１２０の内部チャネル壁１８１によって画定される戻りチャネル１３６内に配置される。回転ユニオン軸受ハウジング１７５及び軸受１７６は、シールアセンブリ１７０及び回転ユニオンシャフト１２０を取り囲む。図示したように、軸受１７６は、回転ユニオン軸受ハウジング１７５と回転ユニオンシャフト１２０の外側との間に配置される。
【００２６】
［００２９］図示したように、シールアセンブリ１７０は、内側シャフト１１２を取り囲む支持体１８２を含み得る。支持体１８２は、回転ユニオンシャフト１２０の下に（図示した方向に）位置づけされ得る。シールアセンブリは、支持体１８２の外側に沿って円周方向及び径方向に延在する金属ベローズ１７４を含む。シール支持体１８３は、金属ベローズ１７４に連結され得、シール支持体１８３は、支持体１８２の周囲に円周方向に延在する。幾つかの実施形態では、シール支持体１８３は、支持体１８２の外側に沿って上下に自由に動くことができるリングであり得る。シールアセンブリ１７０は、シール支持体１８３に着座した非回転シール構成要素１７１を更に含み得る。回転シール構成要素１７２は、非回転シール構成要素１７１と直接接触して、それらの間に液密インターフェースを形成する。
【００２７】
［００３０］更に示すように、回転ユニオン１１０は、戻りチャネル１３６内に配置されて内側シャフト１１２を取り囲むインサート１８４を含み得る。インサート１８４は、回転ユニオンシャフト１２０の内部チャネル壁１８１に沿って延在し得る。幾つかの実施形態では、回転シール構成要素１７２は、インサート１８４の一部を取り囲み、インサートのフランジ１８６は、回転シール構成要素１７２の底面１８７と係合する。幾つかの実施形態では、インサート１８４は、回転シール構成要素１７２を回転ユニオンシャフト１２０に連結させる中空シャフトボルトであり得る。限定しないが、インサート１８４は、支持体１８２の内部空洞１８８内に部分的に延在し得る。
【００２８】
［００３１］ここで、図３〜図４を参照しながら、本開示の実施形態に係るシールアセンブリ１７０をより詳細に説明する。図示したように、シールアセンブリ１７０は、支持体１８２と、支持体１８２の外面１８９周囲に円周方向に延在する金属ベローズ１７４を含み得る。金属ベローズ１７４は、シール支持体１８３が支持体１８２の外面１８９に沿って位置を変えるときに、互いに対して圧縮される及び膨張するように構成された一連の接続された山及び谷を含み得る。非回転シール構成要素１７１は、図示したように、シール支持体１８３に着座し得る。幾つかの実施形態では、非回転シール構成要素１７１は、回転シール構成要素１７２の第２の接合面１９１と係合するように構成された第１の接合面１９０を含む。例示的な実施形態では、非回転シール構成要素１７１の第１の接合面１９０は、回転シール構成要素１７２の第２の接合面１９１と直接機械的／物理的に接触して維持される。限定しないが、２つの対向する第１及び第２の界面表面１９０、１９１は、優れた耐摩耗性を提供する材料から製造され、間隙を最小化するために非常に平坦に機械加工され得る。例えば、炭化タングステン、炭化ケイ素、グラファイト等の硬い材料が使用され得る。
【００２９】
［００３２］図示したように、シール支持体１８３は、支持体１８２の周囲に円周方向に延在し得、支持体１８２の外面１８９から径方向に延在するベース１９２を含み得る。シール支持体１８３は、例えば、垂直角度でベース１９２から延在する側壁１９３を更に含み得る。図示したように、非回転シール構成要素１７１は、シール支持体１８３の側壁１９３と支持体１８２の外面１８９との間に位置づけされる。例示的な実施形態では、金属ベローズ１７４の第１の端部１９４は、シール支持体１８３のベース１９２に直接固定され、金属ベローズ１７４の第２の端部１９５は、支持体１８２のレッジ１９６に直接固定される。更に図示したように、支持体１８２は、回転ユニオン１１０から極低温流体を除去するために、非回転シール構成要素１７１の内部空洞１９８と流体接続された内部空洞１８８及び回転シール構成要素１７２の内部空洞１９９を含む。
【００３０】
［００３３］前述の考察は、例示及び説明の目的で提示されており、本開示を本書に開示された１又は複数の形態に限定することを意図するものではない。例えば、本開示の様々な特徴は、本開示を合理化する目的で、１又は複数の態様、実施形態又は構成で共にグループ化され得る。しかしながら、本開示の特定の態様、実施形態又は構成の様々な特徴が、代替の態様又は構成に組み合わせ得ることが理解されるであろう。更に、以下の請求項の範囲は、この参照により本明細書の発明を実施するための形態に組み込まれ、各請求項は、本開示の個々の実施形態として自立している。
【００３１】
［００３４］本書で使用する、単数形で列挙され、「ａ」又は「ａｎ」という単語が続く要素又はステップは、そのような除外が明白に示されていない限り、複数の要素又はステップを除外しないものと理解されるであろう。更に、本開示の「一実施形態」への参照は、列挙された特徴も組み込んだ追加の実施形態の存在を除外するものとして解釈されるべきではない。
【００３２】
［００３５］本書における「含む」、「備える」、又は「有する」及びそれらの変形の使用は、その後に記載される項目及びそれらの同等物、ならびに追加の項目を包含することを意味する。したがって、「含む」、「備える」、又は「有する」という用語及びそれらの変形は、自由形式の表現であり、本書において交換可能に使用することができる。
【００３３】
［００３６］本書で使用する「少なくとも１つ」、「１又は複数」、及び「及び／又は」という言い回しは、現行において接続的及び隣接的の両方である自由形式の表現である。例えば、各表現「Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、又はＣの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、及びＣの１又は複数」、「Ａ、Ｂ、又はＣの１又は複数」及び「Ａ、Ｂ、及び／又はＣ」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ及びＢを共に、Ａ及びＣを共に、Ｂ及びＣを共に、又はＡ、ＢとＣを共にということを意味する。
【００３４】
［００３７］すべての方向参照（例えば、近位、遠位、上、下、上方、下方、左、右、横、縦、前、後ろ、上部、底部、の上、の下、垂直、水平、径方向、軸方向、時計回り、及び反時計回り）は、読者が本開示を理解するのを助けるための識別目的でのみ使用され、特に本開示の位置、向き、又は使用に関して限定を生じさせない。接続参照（例えば取付け、連結、接続、及び接合）は、広く解釈されるべきであり、特に明記しない限り、要素の集合体間の中間部材及び要素間の相対的な動きを含み得る。このため、接続参照は、必ずしも２つの要素が直接接続され、相互に固定されていることを暗示するわけではない。
【００３５】
［００３８］更に、「実質的」又は「実質的に」という用語、ならびに「おおよそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ）」又は「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という用語は、幾つかの実施形態では交換可能に使用され得、当業者によって許容される任意の相対的尺度を使用して説明され得る。例えば、これらの用語は、目的の機能を提供できる偏差を示すために、参照パラメータとの比較として機能し得る。限定しないが、参照パラメータからの偏差は、例えば、１％未満、３％未満、５％未満、１０％未満、１５％未満、２０％未満等であり得る。
【００３６】
［００３９］本開示は、本書に記載の特定の実施形態によって範囲が限定されるべきではない。実際、本開示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本開示に対する他の様々な修正が、前述の説明及び添付の図面から当業者には明らかとなろう。したがって、そのような他の実施形態及び修正は、本開示の範囲内に入ることが意図されている。更に、本開示は、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背景で説明されてきた。当業者は、有用性がそれらに限定されないことを認識し、本開示は、任意の数の目的のために任意の数の環境で有益に実施され得る。したがって、以下に記載される特許請求の範囲は、本書に記載されている本開示の全幅及び精神を考慮して解釈されるべきである。
【００３７】
［００４０］前述を考慮すると、本書に開示の実施形態によって、少なくとも以下の利点が達成される。第一に、シールアセンブリの溶接金属ベローズがメカニカルシールに予圧力を加えるため、シールはより広い動作温度範囲にわたって最小の漏れを維持する。第二に、漏れを減らすことで、極低温流体供給システムの効率が向上し、容量が小さくなる。金属ベローズによりシール性能が向上した回転ユニオンを提供することで、困難又は以前は不可能であった様々な用途が可能になる。例えば、極低温流体の漏れを最小限に抑えながら、極低温流体をプロセスチャンバ内の回転プラテンに供給することができる。
【００３８】
［００４１］本開示の特定の実施形態を本書に記載してきたが、本開示はそれらに限定されず、本開示は当技術分野が許す限りの広い範囲にあり、明細書も同様に読むことができる。したがって、上記の説明は限定的なものとして解釈されるべきではない。むしろ、上記の説明は単に特定の実施形態の適例である。当業者は、本明細書に添付された特許請求の範囲の精神及び範囲内で他の修正を想定するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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