KR101645262B1 - 가스 분산 장치 - Google Patents

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Abstract

프로세스 챔버와 함께 이용하기 위한 가스 분산 장치는: 최상부, 최상부의 바닥 표면에 연결된 링, 및 최상부 맞은편에 링에 연결된 분산 홀들을 갖는 바닥 플레이트를 갖는 석영 바디; 최상부와 바닥 플레이트 사이에 배치된 복수의 석영 플레이트 - 복수의 플레이트는 하나가 다른 것의 위에 위치되고 이격되어, 바닥 플레이트와 복수의 플레이트 각각의 위에 플레넘을 형성함 - ; 플레넘들을 복수의 분산 홀에 연결하는 복수의 석영 튜브 - 복수의 석영 튜브 각각은 플레넘들 중 하나 내에 배치된 제1 단을 갖고 분산 홀들 중 하나에 연결된 제2 단을 가짐 - ; 및 최상부를 관통하여 배치된 복수의 도관 - 복수의 도관 각각은 플레넘들 중 하나에 연결됨 - 을 포함한다.

Description

가스 분산 장치{GAS DISPERSION APPARATUS}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 처리 장비에 관한 것이다.
반도체 프로세스 챔버 내에서 이용되는 (예를 들어, 샤워헤드, 가스 분산 헤드 또는 그와 유사한 것 등과 같은) 종래의 가스 분산 장치는 전형적으로 프로세스 챔버의 처리 용적(processing volume)에 하나 이상의 프로세스 가스를 제공하도록 구성된 복수의 가스 분산 홀을 갖는 수냉식 스테인레스 스틸 바디(water cooled stainless steel body)를 포함한다. 그러나, 본 발명자들은 스테인레스 스틸의 열 전달 속성으로 인해, 종래의 가스 분산 장치는 일부 응용에 대해서는 부적절한 온도 제어를 제공할 수 있으며, 이는 가스 분산 장치 내에서의 프로세스 가스 성분들의 기체상 반응 및/또는 해리(disassociation)의 발생을 증가시킬 수 있음을 인식하였다.
일부 종래의 장치에서, 가스 분산 홀들은 프로세스 가스 성분들의 고속 가스 주입을 제공하여 프로세스 가스 성분들의 기체상 반응 및 해리의 가능성을 감소시키기 위한 크기를 가질 수 있다. 그러나, 본 발명자는 또한 그러한 고속 주입이 가스 분산 홀들 근처의 가스 유동 와류(gas flow vortices)를 생성하고, 그에 의해 가스 분산 홀 부근의 입자 퇴적 증가를 야기하며, 따라서 가스 분산 장치의 더 빈번한 세정 및 유지보수를 요구한다는 것을 인식하였다.
더욱이, 본 발명자는 스테인레스 스틸 구성을 이용하는 종래의 가스 분산 장치가 불량한 입자 형성 및 금속 오염 제어를 제공하고, 이는 또한 더 빈번한 세정 및 유지보수를 요구함으로써 프로세스 챔버의 다운타임(downtime)을 증가시키고 효율을 감소시킨다는 것을 인식하였다.
그러므로, 본 발명자는 아래에 논의되는 바와 같이, 상술한 문제점들 중 적어도 일부를 극복할 수 있고 다른 이점들을 제공할 수 있는 개선된 가스 분산 장치를 제공하였다.
가스 분산 장치의 실시예들이 본 명세서에 제공된다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버와 함께 이용하기 위한 가스 분산 장치는: 최상부, 최상부의 바닥 표면에 연결된 링, 및 최상부 맞은편에 링에 연결된 복수의 분산 홀을 갖는 바닥 플레이트를 갖는 석영 바디; 최상부와 바닥 플레이트 사이에 배치된 복수의 석영 플레이트 - 복수의 석영 플레이트는 하나가 다른 것의 위에 위치되고 이격되어, 바닥 석영 플레이트와 복수의 석영 플레이트 각각의 위에 플레넘을 형성함 - ; 플레넘들을 복수의 분산 홀에 연결하는 복수의 석영 튜브 - 복수의 석영 튜브 각각은 플레넘들 중 하나 내에 배치된 제1 단을 갖고 복수의 분산 홀 중 하나에 연결된 제2 단을 가짐 - ; 및 바디의 최상부를 관통하여 배치된 복수의 도관 - 복수의 도관 각각은 플레넘들 중 하나에 연결되어 플레넘들에 프로세스 가스를 제공함 - 을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 프로세스 챔버에 가스를 제공하기 위한 가스 분산 장치는 석영 바디 - 석영 바디는 처리 측, 처리 측에 맞은편의 제2 측, 처리 측과 제2 측 사이에서 석영 바디 내에 밀봉되는 적어도 3개의 플레넘, 및 바디의 처리 측에 배치된 적어도 3개의 가스 분산 홀 세트를 갖고, 각각의 플레넘은 서로 다른 플레넘으로부터 분리되고, 적어도 3개의 가스 분산 홀 세트의 각각의 세트는 적어도 3개의 플레넘 각각에 유동적으로(fluidly) 연결됨 - ; 석영 바디 내에 배치된 복수의 석영 튜브 - 각각의 석영 튜브는 가스 분산 홀을 적어도 3개의 플레넘 중 하나에 연결함 - ; 및 바디의 제2 측을 관통하여 배치된 복수의 도관 - 복수의 도관 중 적어도 하나는 개별 플레넘에 프로세스 가스를 제공하기 위해 적어도 3개의 플레넘 각각에 연결됨 - 을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들 및 추가의 실시예들이 이하에 설명된다.
위에서 간략하게 요약하고 이하에 더 상세하게 논의되는 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 본 발명은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 발명의 전형적인 실시예들을 도시할 뿐이며, 따라서 그것의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따라 가스 분산 장치와 함께 이용하기에 적합한 프로세스 챔버의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 2-7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가스 분산 장치의 다양한 실시예들의 단면도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 가스 분산 장치의 하부도를 도시한다.
이해를 쉽게 하기 위해, 가능한 경우에는 도면들에 공통인 동일한 구성요소를 지칭하는 데에 동일한 참조 번호들이 이용되었다. 도면들이 비례에 맞춰 그려지지는 않으며, 명확성을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 구성요소들 및 특징들은 더 이상의 언급 없이도 다른 실시예들에 유리하게 포함될 수 있다는 것이 생각된다.
가스 분산 장치의 실시예들이 본 명세서에 제공된다. 적어도 일부 실시예들에서, 본 발명의 장치는 유리하게도 종래의 가스 분산 장치에 비해, 증가된 온도 제어, 온도 변화에 대한 개선된 응답 시간 및/또는 더 큰 동적 동작 범위를 제공할 수 있다. 본 발명의 장치의 적어도 일부 실시예들은 유리하게도 감소된 입자 형성 및 오염을 더 제공할 수 있으며, 그에 의해 덜 빈번한 세정 및 유지보수를 요구하고, 따라서 감소된 다운타임(downtime)을 제공할 수 있다. 본 발명의 장치의 적어도 일부 실시예들은 유리하게도 프로세스 가스들의 더 낮은 주입 속도를 더 제공할 수 있으며, 그에 의해 감소된 입자 형성 및 오염을 갖는 가스 분산 장치를 더 제공할 수 있으며, 그에 의해 덜 빈번한 세정 및 유지보수를 요구하고, 따라서 감소된 다운타임을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버(100)의 개략적인 측면도를 도시한다. 일부 실시예들에서, 프로세스 챔버(100)는 캘리포니아주 산타클라라의 Applied Materials, Inc.로부터 입수가능한 RP EPI® 리액터, 또는 예를 들어 에피택셜 퇴적과 같은 퇴적 프로세스를 수행하도록 구성된 임의의 적절한 반도체 프로세스 챔버와 같이, 상용화되어 있는 프로세스 챔버일 수 있다.
프로세스 챔버(100)는 일반적으로 내측 용적(101)을 정의하는 챔버 바디(110), 가스 분산 장치(103), 및 기판(125)을 지지하도록 구성되고 내측 용적(101) 내에 배치된 기판 지지체(124)를 포함한다. 내측 용적(101)은 가스 분산 장치(103)와 기판 지지체(124) 사이의 영역으로서 정의된 처리 용적(105)을 포함한다. 프로세스 챔버(100)는 이하에 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 지원 시스템(130) 및 제어기(140)를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 인젝터(114)는 기판(125)이 기판 지지체(124) 상에 배치될 때 기판(125)의 처리 표면(123)에 걸쳐 하나 이상의 프로세스 가스를 제공하기 위해 기판 지지체(124)의 제1 측(121) 부근에 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 가열식 배기 매니폴드(heated exhaust manifold)(118)는 인젝터(114) 맞은편에 기판 지지체(124)의 제2 측(119) 부근에 배치되어, 프로세스 챔버(100)로부터 하나 이상의 프로세스 가스를 배기할 수 있다. 가열식 배기 매니폴드(118)는 기판(125)의 직경과 거의 동일하거나 그보다 큰 폭을 갖는 개구를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가열식 배기 매니폴드(118)는 접착 감소 라이너(adhesion reducing liner)(117)를 포함할 수 있다. 접착 감소 라이너는 예를 들어 석영, 니켈 함침형 불소 중합체(nickel impregnated fluoropolymer), 니켈 이산화물, 그들의 조합, 또는 그와 유사한 것과 같은 임의의 재료를 포함할 수 있다.
챔버 바디(110)는 일반적으로, 상측 부분(102), 하측 부분(104) 및 인클로저(120)를 포함한다. 상측 부분(102)은 하측 부분(104) 상에 배치되고, 챔버 리드(106) 및 상측 챔버 라이너(116)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 밀봉부(예를 들어, 도시된 2개의 o-링(131, 133))가 챔버 리드(106)와 상측 챔버 라이너(116) 사이에 배치되어 컴포넌트들 사이의 진공 밀봉을 용이하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상측 고온계(pyrometer)(151)는 처리 동안 기판의 처리 표면의 온도에 관한 데이터를 제공하기 위해 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상측 챔버 라이너(116)는 도시된 바와 같이 인젝터(114) 및 가열식 배기 매니폴드(118) 위에, 그리고 챔버 리드(106) 아래에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상측 챔버 라이너(116)는 예를 들어 기판(125)으로부터 및/또는 기판 지지체(124) 아래에 배치된 램프로부터 방사되는 에너지를 적어도 부분적으로 반사시키기 위해, 석영 또는 그와 유사한 것과 같은 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상측 챔버 라이너(116), 챔버 리드(106) 및 하측 챔버 라이너(136)(이하에 논의됨)는 석영일 수 있고, 그에 의해 유리하게도 기판(125)을 둘러싸는 석영 엔벨로프를 제공한다.
챔버 리드(106)는 (도시된 바와 같이) 평평하거나 돔 형상(도시되지 않음)을 갖는 것과 같은 임의의 적절한 기하학적 구조를 가질 수 있으며, 또는 S자형 커브 리드(reverse curve lid)와 같은 다른 형상들도 고려된다. 챔버 리드(106)는 예를 들어 스테인레스 스틸, 알루미늄, 석영 또는 그와 유사한 것과 같은 임의의 적절한 재료를 포함할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 챔버 리드(106)는 기판(125)으로부터 및/또는 기판 지지체(124) 아래에 배치된 램프로부터 방사되는 에너지를 적어도 부분적으로 반사시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 챔버 리드(106)는 가스 분산 장치(103)의 온도 제어를 용이하게 하기 위한 액체 냉각식 리드(liquid cooled lid)일 수 있다.
일부 실시예들에서, 가스 분산 장치(103)의 온도의 모니터링 및 제어를 용이하게 하기 위해, 챔버 리드(106) 내에 형성되고 가스 분산 장치(103) 부근에 위치된 관통 홀들(137) 내에 하나 이상의 열전대(도시된 3개의 열전대(135))가 배치될 수 있다. 열전대들(135)은 가스 분산 장치(103)의 온도가 별개의 위치들에서 모니터링되는 것을 허용하는 데에 적합한 임의의 방식으로 위치될 수 있다. 예를 들어, (도 1에서와 같이) 3개의 열전대가 존재하는 실시예들에서, 3개의 열전대는 가스 분산 장치(103)의 중심으로부터 각각 약 40mm, 약 90mm 및 약 140mm에 배치될 수 있다. 열전대들의 위치는 가스 분산 장치(103)의 특정 기하학적 구조에 의존할 수 있다. 예를 들어, 그들은 온도 구역들에 대응하여 배치될 수 있고, 또는 시스템의 기하학적 구조에 기초하여 (예를 들어, 서셉터(susceptor)의 에지 부근, 기판의 에지 부근, 기판의 반경의 약 절반, 기판의 중심 부근 등에) 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 열전대들(135)이 내측 용적(101) 내의 환경에 노출되지 않게 하면서 열전대들(135)이 가스 분산 장치(103) 부근에 위치되는 것을 허용하기 위해, 열전대들(135)은 하우징(155) 내에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하우징(155)은 챔버 리드(106)의 관통 홀 내에 들어맞도록 구성된 바닥(147), 및 바닥(147)에 연결되고 열전대들(135)을 고정된 위치 내에 보유하도록 구성된 최상부(141)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 밀봉부(예를 들어, 0-링(161))는 진공 밀봉을 제공하기 위해 최상부(141)와 챔버 리드(106) 사이에 배치될 수 있다.
하측 부분(104)은 일반적으로 베이스플레이트 어셈블리(119), 하측 챔버 라이너(136), 하측 돔(132), 기판 지지체(124), 사전 가열 링(pre-heat ring)(122), 기판 리프트 어셈블리(160), 기판 지지 어셈블리(164), 가열 시스템(151) 및 하측 고온계(158)를 포함한다. 가열 시스템(151)은 기판 지지체(124)에 열 에너지를 제공하기 위해 기판 지지체(124) 아래에 배치될 수 있다. 가열 시스템(151)은 하나 이상의 상측 램프(152) 및 하나 이상의 하측 램프(154)를 포함할 수 있다. 사전 가열 링(122)과 같은 프로세스 챔버의 소정 컴포넌트들을 기술하기 위해 "링"이라는 용어가 이용되지만, 이러한 컴포넌트들의 형상이 원형일 필요는 없으며, 직사각형, 다각형, 타원 및 그와 유사한 것을 포함하지만 그에 한정되지는 않는 임의의 형상을 포함할 수 있음이 고려된다. 하측 챔버 라이너(136)는 예를 들어 인젝터(114) 및 가열식 배기 매니폴드(118) 아래에, 그리고 베이스플레이트 어셈블리(119) 위에 배치될 수 있다. 인젝터(114) 및 가열식 배기 매니폴드(118)는 일반적으로 상측 부분(102)과 하측 부분(104) 사이에 배치되며, 상측 부분(102)과 하측 부분(104) 중 어느 하나 또는 둘 다에 연결될 수 있다.
기판 지지체(124)는 그 위에 기판(125)을 지지하기 위한 플레이트 또는 링(점선으로 도시됨)과 같은 임의의 적절한 기판 지지체일 수 있다. 기판 지지 어셈블리(164)는 일반적으로 기판 지지체(124)에 연결된 복수의 지지 핀(166)을 갖는 지지 브라켓(support bracket)(134)을 포함한다. 기판 리프트 어셈블리(160)는 기판 리프트 샤프트(126), 및 기판 리프트 샤프트(126)의 개별 패드들(127) 상에 선택적으로 놓이는 복수의 리프트 핀 모듈(161)을 포함한다. 일 실시예에서, 리프트 핀 모듈(161)은 선택적 상측 부분(129)을 포함한다. 리프트 핀(128)은 기판 지지체(124) 내의 제1 개구를 관통하여 이동가능하게 배치된다. 동작 시에, 기판 리프트 샤프트(126)는 리프트 핀들(128)에 체결되도록 이동된다. 체결된 때, 리프트 핀들(128)은 기판(125)을 기판 지지체(124)보다 높게 상승시키거나, 기판(125)을 기판 지지체(124) 상에 하강시킬 수 있다.
기판 지지체(124)는 기판 지지 어셈블리(164)에 연결된 리프트 메커니즘(172) 및 회전 메커니즘(174)을 더 포함할 수 있다. 리프트 메커니즘(172)은 기판 지지체(124)를 기판(125)의 처리 표면(123)에 수직한 방향으로 이동시키기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 리프트 메커니즘(172)은 샤워헤드(170) 및 인젝터(114)에 대하여 기판 지지체(124)를 위치시키기 위해 이용될 수 있다. 회전 메커니즘(174)은 중심 축에 관하여 기판 지지체(124)를 회전시키기 위해 이용될 수 있다. 동작 시에, 리프트 메커니즘은 인젝터(114) 및/또는 가스 분산 장치(103)에 의해 생성되는 유동장(flow field)에 대한 기판(125)의 위치의 동적 제어를 용이하게 할 수 있다. 유동장에 대한 기판(125)의 처리 표면(123)의 노출을 최적화하여 퇴적 균일성 및/또는 조성을 최적화하고 처리 표면(123) 상의 잔류물 형성을 최소화하기 위해, 기판(125) 위치의 동적 제어와 회전 메커니즘(174)에 의한 기판(125)의 연속적 회전이 함께 이용될 수 있다.
처리 동안, 기판(125)은 기판 지지체(124) 상에 배치된다. 램프들(152 및 154)은 적외선(IR) 복사(즉, 가열)의 소스이고, 동작 시에 기판(125)에 걸쳐 미리 결정된 온도 분포를 생성한다. 챔버 리드(106), 상부 챔버 라이너(116) 및 하부 돔(132)은 위에서 논의된 바와 같이 석영으로 형성될 수 있지만, 다른 IR 투과 및 프로세스 호환가능 재료들도 이러한 컴포넌트들을 형성하기 위해 이용될 수 있다. 램프들(152, 154)은 기판 지지체(124)의 후면측에 열 균일성을 제공하기 위한 멀티-존 램프 가열 장치의 일부일 수 있다. 예를 들어, 가열 시스템(151)은 복수의 가열 구역을 포함할 수 있는데, 각각의 가열 구역은 복수의 램프를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 램프(152)는 제1 가열 구역일 수 있고, 하나 이상의 램프(154)는 제2 가역 구역일 수 있다. 램프들(152, 154)은 섭씨 약 200도 내지 약 900도의 넓은 열 범위를 제공할 수 있다. 램프들(152, 154)은 초당 섭씨 약 5도 내지 약 20도의 신속한 응답 제어를 제공할 수 있다. 예를 들어, 램프들(152, 154)의 열 범위 및 고속 응답 제어는 기판(125) 상의 퇴적 균일성을 제공할 수 있다. 또한, 하부 돔(132)은 기판 지지체(124)의 후면측의, 및/또는 기판(125)의 처리 표면(123) 상의 열 균일성의 제어를 더 돕기 위해, 예를 들어 능동 냉각, 윈도우 설계 또는 그와 유사한 것에 의해 온도 제어될 수 있다.
내측 용적(101)은 예를 들어 200mm, 300mm 또는 그와 유사한 것과 같은 임의의 적절한 크기의 기판을 수용할 수 있다. 내측 용적(101)은 다양한 용적을 가질 수 있는데, 예를 들어 내측 용적(101)의 크기는 리프트 메커니즘(172)이 기판 지지체(124)를 챔버 리드(106)에 가깝게 상승시킬 때 수축할 수 있고, 리프트 메커니즘(172)이 기판 지지체(124)를 챔버 리드(106)로부터 멀어지게 하강시킬 때 팽창할 수 있다. 일부 실시예들에서, 내측 용적(101)은 하나 이상의 능동 또는 수동 냉각 컴포넌트에 의해 냉각될 수 있다. 예를 들어, 내측 용적(101)은 예를 들어 스테인레스 스틸 또는 그와 유사한 것일 수 있는 프로세스 챔버(100)의 벽들에 의해 수동적으로 냉각될 수 있다. 예를 들어 수동 냉각과는 별도로, 또는 그와 함께, 내측 용적(101)은 예를 들어 프로세스 챔버(100) 부근에 냉각제를 흐르게 함으로써 능동적으로 냉각될 수 있다. 예를 들어, 냉각제는 물과 같은 액체, 또는 기체일 수 있다.
지원 시스템(130)은 프로세스 챔버(100) 내의 미리 결정된 프로세스들(예를 들어, 에피택셜 막의 성장)을 실행하고 모니터링하기 위해 이용되는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 그러한 컴포넌트들은 일반적으로 프로세스 챔버(100)의 다양한 서브시스템들(예를 들어, 가스 패널(들), 가스 분배 도관, 진공 및 배기 서브시스템, 및 그와 유사한 것) 및 디바이스들(예를 들어, 전원, 프로세스 제어 기기 및 그와 유사한 것)을 포함한다.
일부 실시예들에서, 제어기(140)는 프로세스 챔버(100) 및 지원 시스템(130)에 직접, 또는 대안적으로는 프로세스 챔버 및/또는 지원 시스템에 연관된 컴퓨터들(또는 제어기들)을 경유하여 연결될 수 있다. 제어기(140)는 다양한 챔버 및 서브-프로세서를 제어하기 위해 산업용 세팅에서 이용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나일 수 있다. CPU(142)의 메모리 또는 컴퓨터 판독가능한 매체(144)는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 임의의 다른 형태의 로컬 또는 원격 디지털 저장소와 같은 쉽게 이용가능한 메모리 중 하나 이상일 수 있다. 지원 회로(146)는 종래의 방식으로 프로세서를 지원하기 위해 CPU(142)에 연결된다. 이러한 회로들은 캐시, 전력 공급부, 클럭 회로, 입력/출력 회로망 및 서브시스템 등을 포함한다.
가스 분산 장치(103)는 기판(125)의 표면(123)에 충분한 가스 분포를 제공하기 위해 프로세스 챔버(100) 내에 적절한 임의의 방식으로 위치될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 가스 분산 장치(103)는 도 1에 도시된 바와 같이 기판 지지체(124) 위에 (예를 들어, 기판 지지체(124)에 대향하여) 배치될 수 있다. 가스 분산 장치(103)는 기판(125)의 표면(123)에 충분한 가스 분포를 제공하는 데에 적절한 임의의 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 가스 분산 장치(103)는 약 12 내지 약 14 인치(300 내지 350mm)의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 분산 장치(103)는 기판보다 약 50%까지 큰 직경을 가질 수 있다(예를 들어, 300mm 기판에 대해 18" 또는 450mm). 물론, 다른 치수를 갖거나, 더 작거나 더 큰 기판을 처리하도록 구성된 프로세스 챔버들 내에서는 다른 치수들이 이용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 가스 분산 장치(103)는 가스 분산 장치(103)의 가스 피드(179)가 챔버 리드(106) 내에 형성된 관통 홀(181) 내에 배치되도록 프로세스 챔버(100) 내에 위치될 수 있다. 그러한 실시예들에서는, 가스 공급원(171)으로부터의 하나 이상의 프로세스 가스를 가스 피드(179)에 제공하는 것을 용이하게 하기 위해, 가스 분배 블록(173)이 가스 피드(179)에 연결될 수 있다. 가스 분배 블록(173)은 프로세스에 비활성인 임의의 프로세스 적합 재료(process suitable material)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 가스 분배 블록(173)은 스테인레스 스틸, 알루미늄 등과 같은 금속일 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 블록(173)은 프로세스 내에서 이용되는 특정 화학반응에 따라, 코팅된 재료 또는 세라믹일 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 분배 블록(173)은 석영일 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 밀봉부(도시된 2개의 o-링(175))가 가스 피드(179), 가스 분배 블록(173) 및 챔버 리드(106) 중 하나 이상의 사이에 배치되어 진공 밀봉을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 분산 장치(103)는 프로세스 챔버(100)의 내측 라이너(153)의 일부에 의해 지지될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 가스 분산 장치(103)는 챔버 리드(106)와 내측 라이너(153)에 의해 제자리에 유지될 수 있다.
일부 실시예들에서, 가스 분산 장치(103)는 가스 분산 장치(103)의 온도에 대한 제어를 용이하게 하기 위해 하나 이상의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 반사 코팅은 가스 분산 장치(103)의 하나 이상의 표면 또는 프로세스 챔버(100)의 내부 표면들 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 가스 분산 장치(103)의 기판 대면 표면(substrate facing surface)(143)(예를 들어, 도 2에 관련하여 아래에 논의되는 바닥 플레이트(214)) 상에 반사 코팅이 배치될 수 있다(107에서 팬텀 화법으로 도시됨). 그러한 실시예들에서, 반사 코팅은 내측 라이너(153)의 하나 이상의 인접 표면 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 분산 장치(103)의 최상부 표면(145)에 반사 코팅이 배치될 수 있다(177에서 팬텀 화법으로 도시됨). 일부 실시예들에서, 챔버 리드(106)의 내측 표면(147) 상에 반사 코팅이 배치될 수 있다(183에서 팬텀 화법으로 도시됨). 반사 코팅은 가스 분산 장치(103)의 온도에 대한 제어를 제공하기에 적합한 임의의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 반사 코팅은 석영(SiO2) 반사 코팅일 수 있다. 일부 실시예들에서, 석영(SiO2) 반사 코팅은 불투명할 수 있다. 예를 들어 불투명한 석영(SiO2) 반사 코팅이 가스 분산 장치(103)의 최상부 표면(145)에 배치되는 일부 실시예들에서, 투명한 석영(SiO2) 반사 코팅이 기판 대면 표면(143) 상에 배치될 수 있다.
대안적으로, 또는 그와 조합하여, 일부 실시예들에서, 가스 공급원(167)은 가스 분산 장치(103) 부근에 가스의 유동을 제공하여, 가스 분산 장치(103)의 온도에 대한 제어를 용이하게 하기 위해, 하나 이상의 가스를 가스 유입구(169)에 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 유입구(169)는 챔버 리드(106) 내에 형성된 관통 홀(163) 내에 배치될 수 있다. 가스는 가스 분산 장치(103)의 온도에 대한 제어를 제공하기에 적합한 임의의 유형의 가스일 수 있고, 가스 분산 장치(103)의 요구되는 온도 변화에 따라 선택 또는 변경될 수 있다. 예를 들어, 온도 증가가 요구되는 실시예에서는, 예를 들어 질소(N2)와 같이 높은 열전도 속성을 갖는 가스가 이용될 수 있다. 대안적으로, 온도 감소가 요구되는 실시예에서는, 예를 들어 헬륨(He) 또는 수소(H2)와 같이 낮은 열전도 속성을 갖는 가스가 이용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 일부 실시예들에서, 가스 분산 장치(103)는 일반적으로, 바디(200), 및 바디(200) 내에 배치되고 가스 피드(179)로부터의 복수의 가스를 바닥 플레이트(214) 내에 형성된 복수의 가스 분산 홀(216)에 제공하도록 구성된 복수의 플레이트(도시된 2개의 플레이트(206, 210))를 포함할 수 있다. 여기에서 이용될 때, 최상부 또는 바닥과 같은 상대적인 용어들은 설명을 목적으로 이용되는 것일 뿐이며, 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 예를 들어, 가스 분산 장치는 프로세스 챔버, 또는 처리를 위해 거기에 배치된 기판에 대하여 기울어져서(at an angle), 옆으로(sideways) 또는 뒤집혀서(upside down) 제공될 수 있다. 예를 들어, 더 일반적으로는, 바디는 복수의 가스 분산 홀이 배열되는 처리 측(예를 들어, 바닥 플레이트(214)), 및 처리 측에 대향하는 제2 측을 갖는다. 바닥 플레이트(214)는 예를 들어 도 8과 관련하여 아래에 설명되는 것과 같이, 프로세스 챔버(예를 들어, 위에서 설명된 프로세스 챔버(100))에의 프로세스 가스의 요구되는 분산을 제공하기에 적합한 임의의 치수를 갖는 임의의 수량의 가스 분산 홀(216)을 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 가스 분산 장치(103)는 석영(SiO2)으로 제조될 수 있다. 본 발명자들은 가스 분산 장치(103)를 석영(SiO2)으로 제조하는 것에 의해, 가스 분산 장치(103) 내의 금속 오염 및/또는 입자 형성이 감소 또는 제거될 수 있음을 알아차렸다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 가스 분산 장치(103)는 제곱 센티미터 당 약 1e109 원자 미만, 또는 일부 실시예들에서는 제곱 센티미터 당 약 1e1010 원자 미만의 금속 함량을 포함할 수 있다. 금속 오염 및/또는 입자 형성을 감소시키거나 제거함으로써, 가스 분산 장치는 인-시튜 세정될 수 있고, 따라서 유지보수에 요구되는 다운타임을 감소시키고 프로세스 챔버(100)의 효율을 증가시킨다.
추가로, 본 발명자들은 가스 분산 장치(103)를 석영(SiO2)으로 제조하는 것에 의해, 금속(예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 그와 유사한 것)과 같은 종래의 가스 분산 장치 재료에 비해 석영(SiO2)의 낮은 열전도 속성으로 인해, 가스 분산 장치는 프로세스 챔버 내의 온도 변화에 대해 개선된 온도 응답 시간을 가질 수 있으며, 그에 의해 가스 분산 장치의 온도 제어 및 동적 동작 범위를 증가시킨다는 것을 알아차렸다. 또한, 석영(SiO2)의 비교적 낮은 열전도 속성은 프로세스 가스 화합물의 분해 또는 해리의 경우를 감소시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 바디(200)는 최상부(202), 및 최상부(202)에 연결되고 그로부터 외향 연장되는 링(203)을 포함할 수 있다. 바닥 플레이트(214)는 최상부(202)에 대향하는 링(203)에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 바디(200) 내에 배치된 복수의 플레이트(플레이트(206, 210))는 복수의 플레넘(도시된 3개의 플레넘(204, 208, 212))이 바디(200) 내에 형성되도록 위치된다. 일부 실시예들에서, 3개의 플레넘, 또는 적어도 3개의 플레넘이 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 플레넘(플레넘(204))은 최상부(202)와 제1 플레이트(플레이트(206)) 사이에 형성되고, 제2 플레넘(플레넘(208))은 제1 플레이트(플레이트(206))와 제2 플레이트(플레이트(210)) 사이에 형성되고, 제3 플레넘(212)은 제2 플레이트(플레이트(210))와 바닥 플레이트(214) 사이에 형성된다.
일부 실시예들에서, 복수의 튜브(플레넘(204)에 연결된 제1 세트의 튜브들(215), 플레넘(208)에 연결된 제2 세트의 튜브들(217), 및 플레넘(212)에 연결된 제3 세트의 튜브들(218)이 도시됨)가 바디(200) 내에 배치될 수 있고, 복수의 플레넘 각각을 복수의 가스 분산 홀(216)의 개별 그룹에 연결하도록 구성될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 복수의 플레이트(플레이트(206, 210)) 중의 각각의 플레이트는 복수의 튜브 각각이 가스 분산 홀들(216)에 연결되는 것을 허용하도록 구성된 복수의 관통 홀(238, 240, 242)을 포함할 수 있다. 복수의 튜브는 복수의 플레넘을 복수의 가스 분산 홀(216)에 연결하기에 적합한 임의의 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 복수의 튜브 각각은 복수의 플레넘 중 하나에 연결된 제1 단(244, 246, 248), 및 가스 분산 홀(216) 중 하나에 연결된 제2 단(250, 252, 254)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 튜브(예를 들어, 튜브(215))의 제1 단(244)은 개방 단(242)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 그와 함께, 일부 실시예들에서, 튜브(예를 들어, 튜브(216, 218))의 제1 단(246, 248)은 튜브의 측면에 배치된 홀(220, 222)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 도관(도시된 3개의 도관(224, 226, 230))은 가스 피드(179) 내에, 그리고 바디(200)의 최상부(202)를 관통하여 배치되고, 각각 플레넘들(204, 208, 212) 중 하나에 연결된다. 복수의 도관(224, 226, 230) 각각은 가스 공급원(예를 들어, 위에서 설명된 가스 공급원(171))에 연결되고, 다른 도관들에 독립하여 프로세스 가스를 각각 제공하도록 구성된다. 예를 들어, III-V족 반도체 층을 형성하기 위해 MOCVD(metalorganic chemical vapor deposition)와 같은 에피택셜 프로세스가 수행되는 실시예들에서, 제1 도관(예를 들어, 도관(224))은 III족 화합물을 포함하는 제1 프로세스 가스를 제공할 수 있고, 제2 도관(예를 들어, 도관(226))은 V족 화합물을 포함하는 제2 프로세스 가스를 제공할 수 있고, 제3 도관(예를 들어, 도관(230))은 퍼지 또는 도펀트 가스를 포함하는 제3 프로세스 가스를 제공할 수 있다. 프로세스 가스들 각각을 개별 도관을 통해 별개의 플레넘에 제공함으로써, 가스들이 프로세스 챔버의 처리 용적(예를 들어, 위에서 설명된 프로세스 챔버(100)의 처리 용적(105))에 도달하기 전의 기체상 반응이 감소되고, 그에 의해 프로세스의 효율을 증가시킨다. 추가로, 프로세스 가스들 각각을 개별 도관을 경유하여 별개의 플레넘에 제공함으로써, 프로세스 가스들 각각이 상이한 소스로부터 얻어질 수 있다. 예를 들어, 위에서 설명된 예에서, 제1, 제2 및 제3 프로세스 가스 각각은 고체, 액체 또는 기체 선구물질로부터 독립적으로 제공될 수 있다. 또한, 프로세스 가스들 각각을 개별 도관을 경유하여 별개의 플레넘에 제공함으로써, 바디(200) 내의 내측 용적이 감소될 수 있고, 그에 의해 가스들이 효율적으로 전환되는 것을 허용하며, 따라서 예를 들어 에피택셜 퇴적된 층들에서의 급작스러운 이질 접합 성장과 같이, 프로세스 챔버 내에서 프로세스들을 수행하는 동안 동적 변화가 이루어질 수 있게 한다.
일부 실시예들에서, 추가의 도관(228)이 가스 피드(179) 내에 배치되어, 바닥 플레이트(214) 부근의 바디(200) 내로 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어 석영 광섬유 프로브와 같은 광섬유 프로브, 열전대 프로브 또는 그와 유사한 것과 같은 온도 측정 디바이스는 가스 분산 장치(103)의 온도 모니터링을 용이하게 한다.
일부 실시예들에서, 다른 컴포넌트들에 접속할 때 기밀 밀봉(air-tight seal)을 제공하기 위해, 밀봉부(예를 들어, o-링(232, 234, 236, 238))가 복수의 도관(224, 226, 230) 및 추가의 도관(228)의 최상부 부근에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 도관(224, 226, 230) 및 추가의 도관(228)은 가스 피드(179) 내에 탑재된 튜브들이다. 대안적으로, 일부 실시예들에서, 가스 피드(179)는 예를 들어 스테인레스 스틸과 같은 고체 재료편(solid piece of material)으로 제조될 수 있으며, 복수의 도관(224, 226, 230) 및 추가의 도관(228)은 예를 들어 도 5-7과 관련하여 아래에 설명되는 것과 같이, 가스 피드(179) 내에 형성된 채널들이다.
도 3을 참조하면, 일부 실시예들에서, 가스 분산 장치는 바디(200)의 에지(312) 부근에 배치되고 바디(200)의 에지(312) 둘레에 냉각제 가스의 유동을 허용하여 가스 분산 장치(103)에 대한 온도 제어를 용이하게 하도록 구성된 냉각제 채널(310)을 포함할 수 있다. 냉각제 가스는 응용에 따라, 예를 들어 헬륨(He), 수소(H2), 아르곤(Ar), 질소(N2) 등과 같은 임의의 적절한 가스일 수 있다.
일부 실시예들에서, 가스 공급원(예를 들어, 위에서 설명된 가스 공급원(171))은 가스 공급 도관(302), 가스 링(304) 및 공급 채널(308)을 경유하여 냉각제 가스를 냉각제 채널(310)에 제공할 수 있다. 반환 채널(return channel)(314)은 가스 링(304) 및 가스 반환 도관(303)에 연결될 수 있고, 그에 의해 가스 공급 도관(302)으로부터 냉각제 채널(310)을 통해 반환 도관(303)까지의 유동 경로를 구축할 수 있다. O-링(306, 307) 또는 다른 적절한 밀봉부가 가스 공급원 및 반환 도관들(302, 303)의 다른 컴포넌트들에의 임의의 접속부들 부근에 제공될 수 있다.
냉각제 채널(310)은 임의의 방식으로 위치될 수 있고, 가스 분산 장치(103)에 대한 요구되는 온도 제어를 제공하기에 충분한 임의의 크기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 냉각제 채널(310)은 바닥 플레이트(214) 위와 인접 플레이트(플레이트(210)) 아래에 배치될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 인접 플레넘(예를 들어, 플레넘(212))과 유사한 크기를 가질 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예들에서, 냉각제 채널(402)은 플레이트들(플레이트들(206, 210))에 인접하게 위치될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 바디(200)의 최상부(202)로부터 바닥 플레이트(214)까지 연장될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 공급 채널(308) 및 반환 채널(314)과 인터페이스하도록 구성된 복수의 관통 홀(도시된 2개의 관통 홀(406, 408))을 갖는 링(404)은 냉각제 채널(402)을 정의하기 위해 바디(200) 내에 배치될 수 있다. 링(404)은 요구되는 치수를 갖는 냉각제 채널(402)을 제공하기에 적합한 임의의 크기일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 링(404)은 약 0.25 인치 내지 약 1 인치, 또는 약 0.5 인치의 벽 두께(외측 직경에서 내측 직경을 감산한 것)를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 링(404)은 약 13.78 인치의 외측 직경을 가질 수 있지만, 가스 분산 장치(103)의 구성에 따라, 다른 치수들이 이용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 일부 실시예들에서, 가스 피드(179)는 복수의 도관(224, 226, 230) 및 추가의 도관(228)을 형성하기 위해 복수의 채널이 내부에 형성되어 있는 고체 재료편으로 제조될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 가스 피드(179)는 바디(200)의 최상부(202) 및 플레이트들(206, 210) 내에 형성된 관통 홀(502) 내에 배치될 수 있고, 여기에서 가스 피드(179)의 바닥은 예를 들어 도면에 도시된 것과같이 바닥 플레이트(214) 부근에 배치된다. 가스 피드(179)는 임의의 적절한 재료, 예를 들어 스테인레스 스틸, 알루미늄 또는 그와 유사한 것과 같은 금속으로 제조될 수 있다.
가스 피드(179)는 복수의 도관(224, 226, 230) 및 추가의 도관(228)을 수용하기에 적합한 임의의 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 가스 피드는 약 0.75 내지 약 2 인치, 일부 실시예들에서는 약 1 인치의 외측 직경을 가질 수 있지만, 가스 분산 장치(103)의 구성에 따라, 다른 치수들이 이용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 피드(179)는 약 3.00 인치의 전체 길이를 가질 수 있지만, 가스 분산 장치(103)의 구성에 따라, 다른 치수들이 이용될 수 있다.
도 6을 참조하면, 가스 피드(179)가 위에서 설명된 것과 같은 고체 재료편으로 제조되는 실시예들에서, 가스 분산 장치는 예를 들어 도 3과 관련하여 위에서 설명된 것과 같이, 바디(200)의 에지(312) 부근에 배치되고 바디(200)의 에지(312) 둘레에 냉각제 가스의 유동을 허용하여 가스 분산 장치(103)에 대한 온도 제어를 용이하게 하도록 구성되는 냉각제 채널(310)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 냉각제 채널(310)은 바닥 플레이트(214) 위와 인접 플레이트(플레이트(210)) 아래에 배치될 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이 인접 플레넘(예를 들어, 플레넘(212))과 유사한 크기를 가질 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예들에서, 냉각제 채널(402)은 플레이트들(플레이트들(206, 210))에 인접하게 위치될 수 있고, 도 7에 도시된 바와 같이, 바디(200)의 최상부(202)로부터 바닥 플레이트(214)까지 연장된다.
도 8을 참조하면, 가스 분산 장치(103)는 프로세스 가스들의 요구되는 분포를 제공하기에 적합한 임의의 수량의 가스 분산 홀(802)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가스 분산 장치(103)는 이용되는 프로세스 가스 당 약 100개 내지 약 500개의 가스 분배 홀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 3가지의 프로세스 가스(예를 들어, 위에서 설명된 바와 같이, III족 화합물을 포함하는 제1 프로세스 가스, V족 화합물을 포함하는 제2 프로세스 가스, 및 퍼지 또는 도펀트 가스를 포함하는 제3 프로세스 가스)가 이용되는 실시예들에서, 가스 분산 장치(103)는 총 약 300개 내지 약 1500개, 또는 일부 실시예들에서는 약 880개의 가스 분산 홀(802)을 포함할 수 있는데, 이들은 예를 들어 제1 가스 분산 홀(804), 제2 가스 분산 홀(806) 및 제3 가스 분산 홀(808)로 세분된다. 가스 분산 홀들(804, 806, 808)의 개수 및 패턴은 예시일 뿐이다. 가스 분산 홀들(802)(및 가스 분산 홀들(804, 806, 808)의 패턴)은 전체적으로는 물론, 각각의 플레넘으로부터 제공되는 가스들에 대한 요구되는 가스 분포 경사(gas distribution gradient)에 따라 이격될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 동일한 프로세스 가스를 제공하는 가스 분산 홀들(802)은 약 8 내지 약 16mm, 또는 일부 실시예들에서는 약 10mm의 간격을 가질 수 있다. 추가로, 가스 분산 홀들(802)은 예를 들어 약 0.5 내지 약 1.5mm, 또는 일부 실시예들에서는 약 1mm와 같은 적합한 벽 두께를 갖는 튜브들로 형성될 수 있다.
가스 분산 홀들(802)은 가스 분산 장치(103)에 의해 분산되는 프로세스 가스들의 요구되는 속도를 제공하기에 적합한 임의의 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 가스 분산 홀들(802) 각각은 약 1 내지 약 6mm의 직경, 또는 일부 실시예들에서는 약 1 내지 약 4mm의 직경을 가질 수 있다. 본 발명자들은 종래의 가스 분산 장치에서 발견되는 분산 홀 크기들에 비해 더 큰 직경을 갖는 가스 분산 홀들(802)을 제공함으로써, 가스 분산 장치(103)에 의해 분산되는 프로세스 가스들의 속도가 감소될 수 있고, 그에 의해 가스 분산 홀들(802) 부근에서 형성되는 와류의 형성이 감소되며, 따라서 가스 분산 홀들(802) 상에서의 또는 그 부근에서의 입자 형성의 경우가 감소되거나 없어진다는 것을 알아차렸다. 예를 들어, 가스 분산 장치(103)에 의해 분산되는 프로세스 가스들의 속도는 약 1 내지 약 30 cm/sec일 수 있다. 추가로, 더 큰 직경을 갖는 가스 분산 홀들(802)을 제공함으로써, 가스 분산 홀들(802)의 머시닝 허용오차(machining tolerances)가 덜 중요해지고, 그에 의해 더 빠르고 더 효율적인 가스 분산 장치(103) 제조 프로세스를 제공한다.
상술한 것은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예들 및 추가의 실시예들이 그것의 기본 범위로부터 벗어나지 않고서 만들어질 수 있다.

Claims (18)

  1. 프로세스 챔버에 가스들을 제공하기 위한 가스 분산 장치로서,
    최상부, 상기 최상부의 바닥 표면에 연결된 링, 및 상기 최상부 맞은편에 상기 링에 연결된 복수의 가스 분산 홀을 갖는 바닥 플레이트를 갖는 석영 바디;
    상기 최상부와 상기 바닥 플레이트 사이에 배치된 복수의 석영 플레이트 - 상기 복수의 석영 플레이트는 수직 방향으로 서로 이격되어 배열되어, 상기 바닥 플레이트와 상기 복수의 석영 플레이트 각각의 위에 플레넘(plenum)을 형성함 - ;
    상기 플레넘들을 상기 복수의 가스 분산 홀에 연결하는 복수의 석영 튜브 - 상기 복수의 석영 튜브 각각은 상기 플레넘들 중 하나 내에 배치된 제1 단을 갖고 상기 복수의 가스 분산 홀 중 하나에 연결된 제2 단을 가짐 - ;
    상기 석영 바디의 상기 최상부를 관통하여 배치된 복수의 도관 - 상기 복수의 도관 각각은 상기 플레넘들 중 하나에 연결되어 상기 플레넘들에 프로세스 가스를 제공함 - ; 및
    상기 프로세스 챔버의 벽 또는 천장에 형성된 관통 홀 내에 배치될 수 있도록 상기 석영 바디로부터 멀어지게 연장되어 있는 부분을 가지며, 상기 복수의 도관을 하우징하는(house), 가스 피드(gas feed)
    를 포함하는 가스 분산 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 가스 분산 홀은 1 내지 6 밀리미터의 직경을 갖는 가스 분산 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 가스 분산 홀은 플레넘 당 100개 내지 500개의 가스 분산 홀을 포함하는 가스 분산 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 석영 바디의 바닥 표면, 상기 석영 바디의 최상부 표면, 또는 상기 석영 바디 부근에 배치된 상기 프로세스 챔버의 표면 중 적어도 하나에 배치된 반사 코팅을 더 포함하는 가스 분산 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 석영 바디 부근에 배치된 상기 프로세스 챔버의 상기 표면은 상기 프로세스 챔버의 벽 또는 천장의 내부 표면 또는 상기 프로세스 챔버 내에 배치된 라이너의 부분 중 하나이며 상기 가스 분산 장치를 지지하도록 구성된, 가스 분산 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 반사 코팅은 투명 또는 불투명한 석영(SiO2) 층을 포함하는 가스 분산 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 가스 피드는 상기 석영 바디의 최상부에 연결된 중공 튜브(hollow tube)이며, 상기 복수의 도관은 상기 가스 피드 내에 배치된 복수의 튜브인, 가스 분산 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 가스 피드는 상기 석영 바디 내에 배치된 고체 블록(solid block)이며, 상기 복수의 도관은 상기 고체 블록 내에 형성된 복수의 채널인, 가스 분산 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 고체 블록은 스테인레스 스틸 또는 알루미늄으로 제조되는 가스 분산 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 프로세스 챔버 내부에 배치된 라이너를 더 포함하며, 상기 석영 바디는 상기 라이너의 일부분의 맨 위에 위치하는, 가스 분산 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 프로세스 챔버는 상기 석영 바디의 외측 표면 부근에 온도 제어 가스를 제공하기 위해 상기 석영 바디 부근의 상기 프로세스 챔버의 벽 또는 천장에 배치되는 가스 유입구(gas inlet)를 포함하는, 가스 분산 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 온도 제어 가스는 헬륨, 수소, 또는 질소 중 하나인, 가스 분산 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 가스 분산 장치의 온도를 모니터링하기 위해 상기 석영 바디 부근의 상기 프로세스 챔버의 벽 또는 천장에 배치된 하나 이상의 열전대(thermocouple)를 더 포함하는 가스 분산 장치.
  14. 프로세스 챔버에 가스들을 제공하기 위한 가스 분산 장치로서,
    최상부, 상기 최상부의 바닥 표면에 연결된 링, 및 상기 최상부 맞은편에 상기 링에 연결된 복수의 가스 분산 홀을 갖는 바닥 플레이트를 갖는 석영 바디;
    상기 최상부와 상기 바닥 플레이트 사이에 배치된 복수의 석영 플레이트 - 상기 복수의 석영 플레이트는 수직 방향으로 서로 이격되어 배열되어, 상기 바닥 플레이트와 상기 복수의 석영 플레이트 각각의 위에 플레넘을 형성함 - ;
    상기 플레넘들을 상기 복수의 가스 분산 홀에 연결하는 복수의 석영 튜브 - 상기 복수의 석영 튜브 각각은 상기 플레넘들 중 하나 내에 배치된 제1 단을 갖고 상기 복수의 가스 분산 홀 중 하나에 연결된 제2 단을 가짐 - ;
    상기 석영 바디의 상기 최상부를 관통하여 배치된 복수의 도관 - 상기 복수의 도관 각각은 상기 플레넘들 중 하나에 연결되어 상기 플레넘들에 프로세스 가스를 제공함 - ; 및
    상기 석영 바디 내에 배치되고 상기 석영 바디의 외측 에지에 인접한 채널 - 상기 채널은 상기 가스 분산 장치의 온도를 제어하기 위해 상기 석영 바디의 외측 에지 둘레에 냉각제 가스의 유동을 제공하도록 구성되며, 상기 채널은 상기 복수의 석영 플레이트 중의 바닥 플레이트와 상기 석영 바디의 상기 바닥 플레이트 사이에 배치됨 -
    을 포함하는 가스 분산 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 채널은 상기 석영 바디의 상기 최상부와 상기 바닥 플레이트 사이에, 그리고 상기 복수의 석영 플레이트의 외측 에지 둘레에 배치되는, 가스 분산 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 냉각제 가스는 헬륨 또는 질소인, 가스 분산 장치.
  17. 프로세스 챔버에 가스들을 제공하기 위한 가스 분산 장치로서,
    석영 바디로서, 처리 측, 상기 처리 측 맞은편의 제2 측, 상기 처리 측과 상기 제2 측 사이에서 상기 석영 바디 내에 밀봉되는 적어도 3개의 플레넘, 및 상기 석영 바디의 상기 제2 측에 배치된 가스 분산 홀의 적어도 3개의 세트를 가지는 석영 바디 - 각각의 플레넘은 서로 다른 플레넘으로부터 분리되고, 상기 가스 분산 홀의 적어도 3개의 세트의 각각의 세트는 상기 적어도 3개의 플레넘 각각에 유동적으로(fluidly) 연결됨 - ;
    상기 석영 바디 내에 배치된 복수의 석영 튜브 - 각각의 석영 튜브는 가스 분산 홀을 상기 적어도 3개의 플레넘 중 하나에 연결함 - ;
    상기 석영 바디의 상기 제2 측을 관통하여 배치된 복수의 도관 - 상기 복수의 도관 중 적어도 하나는 개별 플레넘에 프로세스 가스를 제공하기 위해 상기 적어도 3개의 플레넘 각각에 연결됨 - ; 및
    상기 프로세스 챔버의 벽 또는 천장에 형성된 관통 홀 내에 배치될 수 있도록 상기 석영 바디로부터 멀어지게 연장되어 있는 부분을 가지며, 상기 복수의 도관을 하우징하는, 가스 피드
    를 포함하는 가스 분산 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 가스 분산 홀의 적어도 3개의 세트 중의 가스 분산 홀은 1 내지 6 밀리미터의 직경을 갖는 가스 분산 장치.
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