JP5689427B2 - 結露のない熱チャック - Google Patents

Description

本発明は、一般に半導体処理システムに関する。より具体的には、基板をクランプし、これらに関連した熱エネルギーを伝達するための静電チャックの製造方法に関する。

シリコンウェハの処理は、現代のマイクロエレクトロニクスデバイスの製造において、一般的なことである。プラズマ処理およびイオン注入を含むこのような処理は、低圧力で実行される。ここで、ＲＦ波またはマイクロ波のプラズマ、または、高出力粒子ビームがウェハに供給され、ウェハは高温度となる。しかし、このような高温度（例えば、従来の注入による１００度を超える温度、およびそのほかの処理による４００度を超える温度）は、ウェハに有害な影響を与える。

多くの処理に対して、ウェハの温度を、イオン注入中に１００度以下、または一般的に４００度以下の所定の温度以下に維持する限り、正確な温度制御は必要とされない。しかし、イオン注入における現在の傾向は、高出力のシリアル注入機に向けられており、個々では熱伝達係数（ＨＴＣ）がＨＴＣ＞２００ｍＷ／ｃｍ^２Ｃであり、温度制御が±５％以内であることを満足する冷却が一般に必要とされる。高度な注入およびウェハ処理動作において、正確な温度制御が典型的に必要とされる。３００ｍｍウェハにわたるＨＴＣの均一性を、例えば、１％以内に維持する必要がある。このような処理は、例えば、５００ｍＷ／ｃｍ^２Ｃと同程度に高いＨＴＣ値を有する。

ウェハの温度制御および半導体処理における問題のために、時々、静電チャック（ＥＳＣ）が利用されてきた。典型的な単一極のＥＳＣが、図１に示されている。ここで、ＥＳＣ１０は、静電気力によってウェハ２０を保持する。ウェハ２０は、絶縁層４０によって電極３０から分離される。電圧（例えば、＋として図示される。）は、電源５０によって電極３０に印加される。電極に印加された電圧は、ウェハ２０に静電界（例えば“−”として図示される。）を生じさせ、このウェハ２０上に等しくかつ反対の電荷（例えば、＋として図示される。）を誘導する。ウェハ２０上の静電界は、ウェハとＥＳＣ１０との間に静電気力を生じさせる。その結果、静電気力は、絶縁層４０に対してウェハ２０を保持する。

複数のＥＳＣを用いるときのウェハ２０の冷却は、ウェハと絶縁層４０の接触面６０との間の接触伝導性によって与えることができる。ここで、絶縁層は、水冷または冷却媒体により、冷却することができる。従来、ウェハ２０の冷却は、一般的に、ＥＳＣに印加される電圧に応じて増加する。しかし、かなり高い電圧は、ウェハ上に有害な影響（例えば、粒子発生原因となる）を与える。また、かなり高い電圧は、故障率の増加とともに、高価な電力供給および電力消費をもたらすことになる。加えて、ＥＳＣが置かれるチェンバ処理の暖かい環境とＥＳＣの内部冷却との間で生成された温度差は、コンポーネントの故障とともに結露の発生を可能とする。

真空環境において、従来のＥＳＣは、ウェハ２０と絶縁層４０との間に冷却ガスを用いる。ここで、絶縁層４０の接触面６０は、絶縁層内部に機械加工された複数の突出部（図示略）を有しており、冷却ガスが残留する領域を供給する。セラミック層は、典型的に内部に突出部を形成するために機械加工される。この突出部は、ビードブラスト処理により形成される。

低温度のイオン注入が試みられてきたが、現存のアプローチは、多くの欠陥に苦しんでいる。例えば、低温度ウェハおよび／または冷却チャックへの真空チェンバの露出は、低温度で作動する間、チャック表面の外側に残留湿気または凝縮性物質（例えば、水）をもたらし、氷結を引き起こす。

これらを考慮して、上記の問題点を改善するハイスループットのイオン注入機で用いる低温度のイオン注入の解決法を提供することが好ましい。

本開示の基本的な構成を理解するために、単純化した要約を以下に示す。この要約は、拡張的な概要を示すものではない。これは、本開示の重要な要素を識別しかつ正確に概説するものでもない。この目的は、後に記載する詳細な説明の序文として、いくつかの概念を単純化した形で示すことにある。

本開示は、一般的に、チャックの外側に起こる結露を防ぎながら、半導体基板の加熱または冷却のための任意のタイプの基板／ウェハチャックに対するクランプ面のクランププレートを形成する方法を指向する。この方法は、任意の機械的チャックまたは半導体基板を保持することに適した静電チャックのような支持機構を形成する工程を含んでいる。このチャックは、基板の背面に接触する支持面またはクランプ面を含むことができる。この方法は、さらに、支持機構の周囲に断熱シールを提供することができる支持機構を封止し、処理チェンバまたはエンドステーション内の構成要素の結露および氷結を防ぐ断熱層を形成する工程を含んでいる。

一実施形態において、イオン注入の間にウェハをその上に支持するチャックを形成する方法は、チャックを囲む断熱層を形成する工程を含んでいる。このチャックは、断熱層がウェハを支持する表面の下のチャックを封止する、クランプ面のような水を保持するための表面を含むことができる。断熱層は、例えば、アルミニウム、スチールおよび／またはセラミック物質などのアウターケーシングまたはアウタースキンを含んでいる。アウターケーシングまたはアウタースキンは更に、冷却機内部の表面上の結露を大幅に抑制または防止するために、チャックとケーシングとの間の真空ギャップを封止することができる。アウターケーシングと真空ギャップとは、共に、断熱層を形成することができる。また、イオン注入の間、チャックの外側に生成される、および／または、エンドステーションの処理チェンバ内に形成される結露の形成を防ぐことができる。

前述の及びこれに関連した目的を達成するために、本開示は、以下に詳細に記載されかつ特許請求の範囲に特に示された特徴を含んでいる。以下の記載及び添付の図面は、例示的な実施形態を詳細に示している。しかし、これらの実施形態は、この原理を用いる種々の方法の一部を示しているにすぎない。他の目的、利点及び新規な特徴は、図面を参照して、詳細な記載から明らかになるであろう。

従来例の静電チャックの一部断面図である。 本開示の構成に基づく例示的な静電チャックのシステム構成のブロック図である。 本開示の一構成に基づく低温度のイオン注入のために変更されたウェハ支持アセンブリの一部断面図である。 本開示の他の構成に基づく低温度のイオン注入のために変更されたウェハ支持アセンブリの一部断面図である。 本発明にしたがって半導体ベースの静電チャックを形成するための例示的な方法を示すフローチャートである。

本開示は、いくつかの革新的な特徴を有するクランプチャックおよびこれに関連するクランププレートを形成するための方法を指向する。特に、本発明の静電チャックは、ウェハ基板を均一に冷却する能力を増大させる。したがって、本発明は、図面を参照して以下で説明される。ここで同様の参照符号は、全体を通して同様の部材に対して使用される。これらの構成上の記載は、単に説明的なもので、これらの構成によって限定されるものではない。以下の記載において、説明の目的、多くの特定の詳細は、本開示の完全な理解を提供するために設けられたものである。しかし、当業者であれば、本開示は、これらの特定の詳細でなくても実施できることが明らかであろう。

本開示は、チャックの外表面への熱伝達を妨げるための、基板チャックまたはウェハ支持アセンブリを囲む断熱層により、従来技術の課題を克服する。断熱層は、冷気注入するとき、チャックの外側に形成される結露に対する懸念を軽減することができる。例えば、支持アセンブリは、冷却システムを介して、摂氏約１０度またはそれより寒い温度に冷却されることができる。ウェハ支持アセンブリは、ウェハ支持アセンブリの温度と比較して、非常に暖かい温度を有することができるエンドステーションまたは処理チェンバ内に備えることができる。したがって、このような温度差は、結露をチャックの外側に形成させ、それによって氷結が起き、その結果、システム障害を起こす可能性がある。ここに開示された構造および技術は、例えば、静電チャックおよび／または機械的チャックのようなイオン注入における任意のタイプの基板／ウェハ支持アセンブリに適用可能である。

図２は、本開示におけるいくつかの構成にしたがって示された静電チャック２００を含むシステム２３０のブロック図である。静電チャックがここに示されているが、ここに開示の構成は、半導体基板にイオンを注入するための任意の基板チャックまたは支持アセンブリに適用可能である。したがって、本開示は、チャックアセンブリの特定のタイプに制限されない。例えば、機械的チャック、プラテンアセンブリ、および／または、ウェハをクランプするための静電チャックも構成可能である。

本発明の１つの典型的な構成によれば、静電チャック２００を制御するためのシステム２３０は、電圧供給源２４０に連結されて作動するコントローラ２３５を含むことができる。このコントローラ２３５は、電圧供給源２４０を制御することによってＥＳＣ２００の電極２３１Ａおよび２３１Ｂに供給される電圧Ｖを制御するように動作可能である。この電圧は、当該電圧によって誘起された静電気力に起因して基板２０５により観測されるクランプ力の大きさに比例する。一例によると、コントローラ２３５は、電圧Ｖを増加または減少させることにより、静電気力及びクランプ力をそれぞれ増加または減少させることによって、ＥＳＣ２００の接触熱伝導率（ＨＴＣ）の値をさらに制御することができる。上記例によれば、図２の静電チャック２００に印加される電圧Ｖを制御することは、クランププレート２１０を介しての熱伝導の大きさを有利に制御することである。低接触圧力において、基板２０５は、クランプされ、または、固定され続け、最小量の熱エネルギーが基板２０５と静電チャック２００との間で伝達される。このチャックの熱的部分は、実質的に「オフ」にされている。より大きな電圧Ｖ（例えば、約６００Ｖ）がＥＳＣ２００に印加されると、基板２０５とクランププレート２１０との間の接触圧力は、実質的に増加し、これにより、基板２０５とクランププレート２１０の間のＨＴＣを急速に増加させる。そして、基板の加熱または冷却のために、チャックの熱的部分を「オン」に効果的に切換える。

この一例におけるコントローラ２３５は、ＥＳＣ２００に印加する電圧Ｖを迅速に制御することによって接触圧力を制御可能としている。これにより、ＥＳＣが状態（例えば、加熱状態から冷却状態に）を迅速に切り換えることを可能にする。コントローラ２３５は、例えば、ＥＳＣに関連した温度センサ２４５からのウェハ温度データＴをフィードバックするために使用されることができる。ここで、電圧供給源２４０は、閉ループフィードバック装置において制御することができる。代わりに、コントローラ２３５は、所定の温度に達したとき、基板２０５とＥＳＣ２００との間のＨＴＣを、一般に制限するように動作可能である。

他の典型的な構成によれば、図２のシステム２３０は、１以上の弁２５０Ａ〜２５０Ｃが更に構成されている。１以上の弁は、基板２０５とＥＳＣとの間のガス熱伝導のための様々な形態で静電チャック２００を介して、１以上の真空ポンプ２５５に冷却ガス２６０を送り込むことを選択的に許可することを可能とする。１以上の弁２５０Ａ〜２５０Ｃは、例えば、高速に作動する電磁弁またはポペット弁のような１以上の自動弁（例えば、弁２５０Ａ）、または、当業者にとって理解可能な任意の適した弁で構成することができる。

他の典型的な構成によれば、コントローラ２３５は、１以上の真空ポンプ２５５Ａ〜２５５Ｂ、ガス供給源２６５、電圧供給源２４０、および１以上の弁２５０Ａ〜２５０Ｃと連結されて作動することが可能である。本例において、静電チャック２００に印加される真空を制御することは、冷却ガスを介して熱伝導の大きさを有利に制御することである。したがって、背面の圧力を制御できる弁２５０Ａは、静電チャック１００が状態（例えば、加熱状態から冷却状態に）を迅速に切り換えることを可能にする。したがって、コントローラ２３５は、１以上の自動弁２５０の制御を介して、基板２０５と静電チャック２００との間のガス圧力を更に制御することができる。静電チャック２００は、当業者にとって理解可能な任意の適切な冷却機構を備えることができる。例えば、冷却剤が、ウェハ１０５の背面から余分な熱を運ぶことができる冷却ループ（図示略）を通って流れることができる。

イオン注入器（図示略）の使用の一例として、６０ｋｅＶのビームエネルギーおよび２０ｍＡのビーム電流によるヒ素（Ａｓ）注入は、静電チャック２００とウェハ２０５とを含んでいるエンドステーション（図示略）への約１２００Ｗのエネルギーを蓄積できる。このイオン注入処理の間、ウェハ２０５と静電チャック２００との間の温度差は、およそ４０度である。例えば、外付けの水冷式熱交換器（図示略）によって２０度に冷却される水の流れは、パイプ、チューブ、またはある種のチャネルを通って、０．６ｇｐｍ（ガロン／分）の割合でチャック２００に循環させることができる。この水の流れは、ウェハの温度が上限値（例えば、それより高い温度であればウェハを覆うフォトレジストが劣化することが知られている１００度）を超えないことを保障するのに十分である。いくつかのケースにおいて、チャックは、低温（例えば２０度より低い温度）に冷却される。このような状況下の物質は、多くの問題を誘導するチャック上に凝結する。

一実施形態において、静電チャック２００は、当該チャック２００の外側に形成される結露を防ぐ断熱層２０３を更に含んでいる。断熱層２０３は、チャックの外表面への熱伝達を妨げるために静電チャックを封止する。したがって、チャックは、バリア２０５の何れかの側に大幅に異なる温度が存在することを可能とするために、静電チャック２００を囲む熱凝結バリア２０５を作り出すサーモススキン（thermos skin）またはアウターケーシング２１３を含むことができる。

一実施形態において、断熱層２０３は、アウタースキン（outer skin）および／またはケーシングおよびそれらの中に形成された真空ギャップ２０７を含んでいる。真空ギャップは、クランププレート２１０の下のチャック２００の外側を囲んでいる。真空ギャップ２０７は、アウターケーシング２１３によって分離された領域内において、外部の第２の真空から生成された第１の真空を含んでいる。アウターケーシングは、真空ギャップ内の第１の真空が外部の第２の真空によって生成されることを可能にする穴であって、かなりの結露がそれらを通じて通過することを防ぐ十分小さい穴（図示略）を含んでいる。

図３は、イオン注入の間にウェハを支持する一実施形態の例としての、ウェハ支持アセンブリ３００を示す。ウェハ支持アセンブリ３００は、エンドステーションまたは真空チェンバ３２６に実装される。ウェハ支持アセンブリ３００は、ウェハ支持チャック３２８だけでなくマウント支持ブロック３０８のような、１以上のベアリングおよび／または結合部（図示略）と連結した取り付け機構を含んでいる。ウェハ３２７は、イオンビーム（図示略）からのイオン注入を受けとるために、クランプ力によってウェハ支持チャック３２８に保持される。ウェハ３２７は、静電気的にクランプされる、機械的にクランプされる、または、当業者にとって理解可能なそのほかの機構によってクランプされる。

ウェハ支持チャック３２８またはプラテンは、クランプ力を生成するためのセラミック物質内に内蔵された電極部３０１を含んでいる。例えば、電圧供給源３３０は、ウェハ３２７の背面をチャック３２８の表面にクランプするために、電極部３０１を介して生成している静電気力が提供される。さらに、冷却システム（図示略）は、ウェハ支持アセンブリ３００に組み込まれている、または、連結されている。また、冷却システムは、当業者にとって理解可能なウェハ支持チャック３２８を冷却する任意の冷却システムを含むことができる。ウェハ３２７は、ウェハ支持チャック３２８内のガス供給源３３２によって生成された背面ガスを通して熱を伝達する。また、流れる冷却媒体（例えば、冷却剤）は、余分な熱を取り除く。一実施形態において、チャック３２８は、摂氏マイナス８０度、または、任意の温度チャック内から結露を形成するに十分涼しい温度より低い温度で冷却することができる。

一実施形態において、断熱層３１４は、ウェハ３２７の背面に対向するチャックの表面の下の背面にウェハ支持チャック３２８を封止する。図２に示すように、接触面以外の場所を意味するチャック３２８の背面を封止しているが、これは、表面の左側を意味している。さらに、断熱層３１４は、その中に第１の真空を有した真空ギャップ３０６を含んでいる。また、真空ギャップ３０６の周りの密閉されたバリアを含むアウタースキン３１２またはアウターケーシングを含んでいる。アウタースキン３１２は、アルミニウム、スチールおよび／またはセラミックケーシングを含むことができる。

一実施形態において、エンドステーション３２６内の高真空は、例えば、真空ギャップ３０６内のような、断熱層３１４内の第１の真空を生成する第２の真空にすることができる。アウタースキン３１２は、エンドステーション３２６内の真空が、真空ギャップ３０６内の第１の真空を生成することを可能にするための小さな開口部（図示略）を含むことができる。エンドステーション３２６内の第２の真空は、チェンバ内のバックグラウンド圧力を提供できる。チェンバ内のバックグラウンド圧力は、約１０^−３から１０^−７トールであり、例えば、約１０^−５トールである。他の実施形態において、真空ギャップ３０６内の第１の真空は、エンドステーション３２６、またはその他の真空ポンプ３３２から生成された処理チェンバ内の第２の真空からの代わりに、別々の真空ポンプ３３６によって生成可能である。

断熱層３１４は、冷却されたチャック３２８を隔離し、圧力を変更することなく、その内部の構成要素を外部の環境より熱くまたは冷たく保つ。これは、断熱を提供する真空領域を内容物と環境（例えば、エンドステーションの環境）との間に介在させることによってなされる。第１の真空として呼ばれるものは、断熱材として用いられる。この内容物は必ずしも真空の条件を満たしている必要はない。断熱材としての真空の使用は、伝導または対流による熱伝達を避ける。さらに、放射熱損失は、１つのオプションとして銀を使用するといった、表面に反射膜を適用することによって最小限にすることができる。これは、デューワ魔法瓶（Dewar thermos）に似ている。

ウェハをエンドステーションまたは真空チェンバに持ち込むまたは持ち出すたびに、小規模爆発のように空気が流入する可能性がある。したがって、フォトレジストからの物質やその他の外部のガス処理物質などのあらゆる種類の物質は、ウェハ自身によってもたらされ得る。真空内の圧力は低いが、低温度で実行しているときは特に、チャック上に凝結可能な多くの凝結物質が存在する。したがって、断熱層は、このような結露からチャックを保護することができる。

図４は、ウェハ４０８内にイオンを注入するための真空チェンバまたは処理チェンバのような、真空空間４０２を含むエンドステーション４００を示す。ウェハ４０８は、電極４１４と、ウェハホルダ４１２の中に連結された冷却ユニット（図示略）とを有したウェハホルダ４１２によって固定位置に設置される。ウェハホルダ４１２は、典型的には、動作可能、または、静止したマウント基板４１８によって支持され、かつ、例えば静電気力によって、ウェハ４０８を所定の位置に固定可能な固定プラテンである。また、ウェハホルダは、機械的なシステムであってもよい。

１以上の真空ポンプ４０６は、ウェハ４０８とウェハホルダ４１２との間のガス熱伝導のための様々な形態で、ホルダを介して冷却ガスを送り込むために、ウェハホルダ４１２と連結される。真空は、冷却ガスを介して熱伝導の大きさを有利に制御する本例において、エンドステーション４００に適用される。したがって、圧力が状態（例えば、加熱状態から冷却状態に）を迅速に切り換えることを可能にする。加えて、真空ポンプ４０６は、ウェハ４０８とウェハホルダ４１２との間にガス圧力を供給するガスポンプ４１０を介して、ガス圧力を制御するために用いられる。ウェハホルダ４１２は、当業者にとって理解可能な任意の適した冷却機器を含むことができる。例えば、冷却剤が、ウェハ４０８の背面から余分な熱を運ぶことができる冷却ループ（図示略）を通って流れることができる。

一実施形態において、ウェハホルダ４１２は、例えば、ウェハ４０８が支持されていない面のような、ウェハホルダ４１２の背面を封止した断熱層４２２を含んでいる。断熱層４２２は、エンドステーション４００からウェハホルダ４１２の背面を断熱するアウタースキンまたはケーシング４０４を含むことができる。アウタースキン４０８は、更に真空領域を含んだ真空ギャップ４２０を封止することができる。一実施形態において、アウタースキン４０８は、アルミニウム、スチールおよび／またはセラミックケーシングを含むことができる。真空ギャップ４２０は、エンドステーション４００の他の領域からウェハホルダ４１２を断熱する真空空間である。真空ギャップ４２０は、それらの上に結露が形成されることを防ぐ。

一実施形態において、アウタースキン４０４は、真空ギャップ４２０がエンドステーション４００内の真空４０２からの真空圧力を内部に有することができるようにする、１以上の小さな開口部または穴４１６を含む。

一実施形態において、エンドステーション４００内の高真空は、例えば、真空ギャップ４２０内のような、断熱層４２２内の第１の真空を生成する第２の真空４０２にすることができる。アウタースキン４０８は、エンドステーション４００内の真空が、真空ギャップ４２０内の第１の真空を生成することを可能にするための小さな開口部４１６を含むことができる。エンドステーション４００内の第２の真空は、チェンバ内のバックグラウンド圧力を提供できる。チェンバ内のバックグラウンド圧力は、約１０^−３から１０^−７トールであり、例えば、約１０^−５トールである。他の実施形態において、真空ギャップ４２０内の第１の真空は、エンドステーション４００、またはその他の処理チェンバ内の第２の真空４２０からの代わりに、別々の真空ポンプ（図示略）によって生成可能である。

図５には、基板ウェハチャック／プラテンのようなウェハ支持を製造するための典型的な方法５００が示されており、この典型的な方法５００について以下に説明する。方法５００およびその他の方法が、ここで一連の動作または事象として以下に説明かつ記載されているが、本開示は、このような動作または事象の説明される順序によって制限されるものではない。例えば、いくつかの動作は、本発明にしたがって、ここで記載されおよび／または示されたものと異なる順序、および／または、他の動作または事象を同時に実行することができる。さらに、図示されたステップでなくても、本発明にしたがう方法論に含まれるようにすることもできる。更に、本発明によれば、この方法は、ここで記載しかつ説明した構造および／または処理構造と関連させることができるとともに、ここで説明されていない他の構造と関連させることも可能である。

方法５００は、５０２で初期化し、５０４で基板をクランプするための支持機構が形成される。支持機構は、イオン注入処理のための単一または複数の基板を保持するための任意の支持機構である。例えば、支持機構は、任意のタイプ冷却機能によってそれらを冷却させる静電チャックまたは機械的プラテンを含むことができる。５０６において、断熱層は、基板の裏側のような、基板の接触面の外側の表面上に支持機構を封止するために形成される。一実施形態において、断熱層は、クランプ面の下に形成される。断熱層は、５０８にて最初に形成するアウターケーシングまたはアウタースキンによって形成されることができる。アウターケーシングは当該アウターケーシングと支持機構との間に、５１０において形成された真空ギャップを封止することができる。アウターケーシングは、真空が支持機構を保護しているチェンバ内のその他の真空から生じる真空ギャップ内になることを可能にするための開口穴を含むことができる。

本発明を或る好ましい実施及び実施形態に対して図示して説明してきたが、この明細書と添付された図面とを読んで理解すると他の同業者にも同等の変更や修正ができるものと認識することができる。特に上述の構成要素（アセンブリ、装置、回路等）によって実行される種々の機能に関して、そのような構成要素を説明するために使用される用語（「手段」に対する参照を含めて）は、他に表示されていなければ、たとえ開示された構成に構造的に同等でなくても、本発明のここで図示された例示的実施形態においてその機能を果たすものであれば、説明された構成要素の特定された機能を実行する（即ち、機能的に同等である）いずれかの構成要素に相当するものと意図されている。更に、本発明の特定の特徴が幾つかの実施形態のただ一つに対して開示されてきたが、そのような特徴は、いずれかの或るまたは特定の用途にとって望ましくかつ有利な他の実施形態における一つ以上の特徴と組み合わされ得るものである。

Claims (16)

1. 基板を支持するため、および熱伝達を制御するための、イオン注入システムにおける真空チェンバ内の基板チャックであって、
   イオン注入の際に基板を保持すると共に、ウェハを少なくとも１次元的に移動可能にするクランプ面を含む支持機構と、
   上記支持機構に連結した冷却機構と、
   上記クランプ面の外側の上記基板チャックを封止する断熱層と、を備え、
   上記断熱層は、
   上記支持機構の外側を囲む真空ギャップと、
   上記真空ギャップを実質的に封止するアウターケーシングと、を備え、
   上記断熱層は、上記支持機構と上記支持機構の外側との間に真空バリアを生成することによって、上記支持機構の壁上の結露と上記支持機構への熱伝達とを防ぐものである、
   ことを特徴とする基板チャック。
2. 上記支持機構の上記アウターケーシングは、穴を更に備え、
   上記真空ギャップは、上記真空チェンバ内の第２の真空によって生成された第１の真空を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板チャック。
3. 上記真空ギャップは、上記真空チェンバに第２の真空を供給する第２の真空ポンプから分離した第１の真空ポンプからの第１の真空を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板チャック。
4. 上記支持機構と連結された上記冷却機構は、上記支持機構内に、上記基板の温度を下回る温度に上記支持機構を冷却するための冷却構造を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板チャック。
5. 上記アウターケーシングは、アルミニウムケーシング、スチールケーシング、またはセラミックケーシングであることを特徴とする請求項１に記載の基板チャック。
6. 上記支持機構は、摂氏１０度から摂氏マイナス８０度までの温度に冷却されることを特徴とする請求項１に記載の基板チャック。
7. 上記基板チャックは、上記断熱層によって封止された静電チャックを更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の基板チャック。
8. 上記アウターケーシングは、上記真空ギャップから外部チェンバ内の環境へ開口を制御するための弁を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板チャック。
9. 上記支持機構に連結された支持部を更に備え、
   上記アウターケーシングは、上記支持部を、上記冷却機構、及びイオン注入の際に上記ウェハが保持される上記真空チェンバ内の真空空間の少なくとも一つの部分から実質的に分離させることを特徴とする請求項１に記載の基板チャック。
10. 上記第１の真空および上記第２の真空は、実質的に等しいことを特徴とする請求項２に記載の基板チャック。
11. 表面の上にウェハを支持するため、および冷却時の熱伝達を制御するための、イオン注入システムにおけるウェハ支持チャックであって、
    上記表面の下の上記ウェハ支持チャックを封止する断熱層を備え、
    上記断熱層は、
    上記表面の下の上記ウェハ支持チャックの外側を囲む真空ギャップと、
    上記真空ギャップを実質的に封止するアウターケーシングと、を備えていることを特徴とするウェハ支持チャック。
12. 上記断熱層は、
    上記ウェハ支持チャックと、処理チェンバとの間に、熱凝結バリアを備えることによりウェハ支持チャックの外側及び上記処理チェンバへの結露を防ぐものであり、
    上記ウェハ支持チャックを囲む上記断熱層の背面上に配置された開口穴を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載のウェハ支持チャック。
13. 上記真空ギャップは、第１の真空領域内の第１の真空を含み、
    処理チェンバは、上記ウェハ支持チャックと、第２の真空領域内の第２の真空とを含み、
    上記第２の真空は、上記断熱層内の穴を介して上記第１の真空を生成するための十分な圧力を含んでいることを特徴とする請求項１１に記載のウェハ支持チャック。
14. 上記断熱層は、上記処理チェンバ内に結露が形成されることを防ぐのに十分なように、上記ウェハ支持チャックから上記処理チェンバへの熱伝達を実質的に減少させ、かつ、０．１ｍｍから１０ｍｍの厚さであることを特徴とする請求項１３に記載のウェハ支持チャック。
15. 低温イオン注入のためのウェハ支持チャックを形成するための形成方法であって、
    基板をクランプするためのクランプ面を含む支持機構を形成する第１の形成工程と、
    上記支持機構を封止し、かつ、上記支持機構と連結した断熱層を形成する第２の形成工程と、を含み、
    上記断熱層は、上記クランプ面の下の上記支持機構を封止していることを特徴とする形成方法。
16. 上記断熱層を形成する上記第２の形成工程は、内部に真空を含む真空ギャップと、上記真空ギャップを封止するアウタースキンとを形成する形成工程を含んでいることを特徴とする請求項１５に記載の形成方法。

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