KR200379260Y1 - 반도체 프로세싱용 가스 운반 시스템 - Google Patents

반도체 프로세싱용 가스 운반 시스템 Download PDF

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KR200379260Y1
KR200379260Y1 KR20-2004-0036506U KR20040036506U KR200379260Y1 KR 200379260 Y1 KR200379260 Y1 KR 200379260Y1 KR 20040036506 U KR20040036506 U KR 20040036506U KR 200379260 Y1 KR200379260 Y1 KR 200379260Y1
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슈드하이르 곤드하레카르
패드마나브한 크리쉬나라즈
탐케이. 초
무하마드 라쉬드
헤만트 문게카르
탄엔. 팜
총 퀴앙후아
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means

Abstract

교체식 가스 노즐이 기판 프로세싱 챔버의 가스 분배기 링에 삽입될 수 있으며 상기 챔버 내부에서 차폐될 수 있다. 교체식 가스 노즐은 가스의 흐름을 챔버 내로 안내하는 채널을 가지는 길이 방향 세라믹 바디부를 포함한다. 세라믹 바디부는 가스 분배기 링과 정합되는 제 1 수나사부, 및 열 차폐물을 수용하는 제 2 수나사부를 포함한다. 채널은 가스 분배기 링으로부터 가스를 수용하는 입구 및 가스를 챔버 내로 배출하는 핀홀 출구를 갖는다. 열 차폐물은 챔버 내부에서 신장되는 노즐을 차폐하기 위해 사용될 수 있다. 열 차폐물은 노즐과 정합되도록 구성되고 상기 노즐의 일부 또는 전체의 주위에 배치되기에 충분한 크기의 내부 치수를 갖는 중공 부재를 구비한다. 또한, 중공 부재는 노즐의 출구 말단으로부터 시작되는 신장부 및 상기 노즐 출구로부터 나와 흘러나온 프로세스 가스가 흐를 수 있도록 하는 열 차폐 개구를 구비한다.

Description

반도체 프로세싱용 가스 운반 시스템 {GAS DELIVERY SYSTEM FOR SEMICONDUCTOR PROCESSING}
교차 참조
본 출원은 2002년 9월 13일 "반도체 프로세싱용 가스 운반 시스템"이라는 명칭으로 출원되어 곤드하레카르 등에게 허여된 가특허 출원 제 60/410,353 호(U.S. Provisional Patent Application No. 60/410,353,entitled "Gas Delivery System for Semiconductor Processing" to Gondhalekar et al., filed on September 13, 2002)를 기초로 그 이익을 주장하는, 2003년 7월 28일 "반도체 프로세싱용 가스 운반 시스템"이라는 명칭으로 출원되어 곤드하레카르 등에게 허여된 미국 특허 출원 번호 제 10/630,989 호의 일부 계속 출원이다.
종래 기술
본 고안은 일반적으로 반도체 프로세싱용 가스 운반 시스템에 관한 것이다.
집적 회로(ICs)의 제조는 기판 상에서의 층의 증착, 기판의 갭 에칭, 및 갭의 충전(filling)을 포함하여 챔버 내에서 기판 상의 다수의 공정 실행이 연관된다. 이러한 프로세스 챔버는 통상적으로 챔버 내로 신장되는 노즐, 가스 에너자이저(gas energizer), 및 가스 제거를 위한 배기 포트를 가지는 가스 분배기를 포함한다. 가스 에너자이저는 바이어스 전력(bias power)이 적용되는 전극 또는 소스 전력(source power)이 적용되는 안테나를 포함할 수 있다. 챔버의 내부면은 챔버 부품 및 챔버면에 형성되는 축적된 공정 잔류물을 제거하기 위해 각각의 기판 프로세싱 사이클 사이에 세정 공정에 따라 주기적으로 세정된다.
화학 기상 증착(CVD)은 기판 상에 재료를 증착하기 위해 반도체 산업에서 사용되는 가스 프로세스이다. 몇몇 고밀도 플라즈마(HDP) 강화 CVD 프로세스는 표면에 대해 거의 직각으로 또는 기판 표면의 방향성 바이어싱에 의해 기판에 바람직한 각도로 음극 바이어싱 기판 표면에 대한 양극 충전 플라즈마 이온의 인력에 의해 증착을 강화시키도록 RF 플라즈마와 같은 고주파수 발생 플라즈마의 사용을 통해 이온 발생을 수반하는 가스를 사용한다. 고 RF 전력 HDP-CVD 프로세스는 개선된 갭충전(gapfill), 특히 약 90 nm 이하의 폭 및 약 4 이상의 종횡비를 가지는 갭에 대한 개선된 갭충전의 결과를 가져온다. 예를 들어, 소스 RF 전력은 200 mm 기판을 프로세싱하기 위해 약 10 kW 이상이며, 소스 RF 전력은 300 mm 기판을 프로세싱하기 위해 약 12 kW 이상이다.
그러나, CVD 프로세스에서 갭 충전을 위해 사용되는 보다 큰 RF 전력은 챔버 내 입자 발생을 증가시킬 수 있다. 이것은 증가된 에너지를 갖는 플라즈마 종(plasma species)이 충돌하여 챔버의 내부면, 특히 가스 분배기의 노즐로부터 축적된 퇴적물의 박리(flaking)를 야기하기 때문이다. 박리된 입자는 기판 상에 떨어져 생산량을 감소시킨다. 모든 기판의 프로세싱 후에 실행되는 플라즈마 세정 프로세스에 의한 챔버면의 세정은 프로세스 잔류물의 축적을 감소시켜 보다 우수한 생산량을 제공할 수 있다. 그러나, 각각의 프로세스 사이클 사이의 이러한 추가적인 세정 단계는 바람직하지 않게 투자 비용을 증가시키는 챔버 휴지 기간의 증가를 야기한다.
따라서, CVD 프로세스와 같은 프로세스에서 보다 높은 RF 전력을 적용할 수 있는 프로세스 챔버를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 챔버 내에 과도한 잔류물을 발생시키지 않는 가스 분배기를 갖는 것도 바람직하다. 또한, 챔버를 보다 효율적으로 사용하기 위해 각각의 세정 사이클 사이에 기판 프로세스 사이클의 횟수를 극대화하는 것 역시 바람직하다.
교체식 가스 노즐은 기판 프로세싱 챔버의 가스 분배기 링에 삽입 가능하며 챔버 내에서 차폐될 수 있다. 교체식 가스 노즐은 가스의 흐름을 챔버 내로 안내하기 위한 채널을 가지는 길이 방향 세라믹 바디부를 갖는다. 세라믹 바디부는 가스 분배기 링과 정합되는 제 1 수나사부, 및 열 차폐물을 수용하기 위한 제 2 수나사부를 포함한다. 채널은 가스 분배기 링으로부터 가스를 수용하기 위한 입구 및 챔버 내로 가스를 배출하기 위한 핀홀(pin hole) 출구를 갖는다.
또 다른 실시예에서, 챔버 내로 신장되는 노즐을 차폐하기 위한 열 차폐물도 제공된다. 열 차폐물은 노즐과 결합되도록 구성되는 중공 부재를 갖는다. 중공 부재는 노즐의 적어도 일부의 주위에 배치되기에 충분한 내부 치수를 갖는다. 또한 중공 부재는 노즐 출구의 말단부로부터 시작하는 신장부 및 노즐 출구로부터 흘러 나온 프로세스 가스가 흐를 수 있도록 하는 열 차폐물 개구를 갖는다.
도 1은 HDP-CVD형 시스템(10)과 같은, 유전층이 기판 상에 증착될 수 있는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착의 실시예를 도시한다. 시스템(10)은 챔버(13), 진공 시스템(70), 소스 플라즈마 시스템(80A), 바이어스 플라즈마 시스템(80B), 가스 운반 시스템(33), 및 원격 플라즈마 세정 시스템(50)을 포함한다. 챔버(13)의 상부는, 산화 알루미늄, 산화 규소 혹은 질화 알루미늄과 같은 세라믹 재료, 또는 알루미늄과 같은 금속으로 제조되는 직선형 벽 또는 돔형일 수 있는 천장(14)을 갖는다. 천장(14)은 플라즈마 프로세싱 영역(16)의 상부 경계를 형성한다. 플라즈마 프로세싱 영역(16)은 바닥부로는 기판 지지대(18) 및 기판(17)의 상부면에 의해 경계지어진다.
가열기 판(23) 및 냉각 판(24)은 천장(14) 위에 위치되어 열적으로 상기 천장(14)과 결합된다. 가열기 판(23) 및 냉각 판(24)으로 인해 약 100℃ 내지 약 200℃에 대해 약 ±10℃ 내에서 천장 온도의 제어가 가능하다. 이로 인해, 다양한 공정에 있어서 천장 온도를 최적화하는 것이 가능하다. 예를 들어, 증착 공정보다 세정 또는 에칭 공정을 위해 천장을 고온으로 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 천장 온도의 정밀한 제어는 챔버 내의 플레이크(flake) 또는 입자의 개수를 감소시키고 증착층과 기판 사이의 접착을 개선한다.
일반적으로, 플라즈마에 노출시킴으로써 기판 지지대(18) 상에 위치되는 기판이 가열된다. 기판 지지대(18)는 열 전달 가스(때때로 후면 냉각 가스로 언급)를 기판의 후면에 전달할 수 있는 내부 및 외부 통로(도시되지 않음)를 포함한다.
챔버(13)의 하부는 챔버를 진공 시스템에 결합하는 바디 부재(22)를 포함한다. 기판 지지대(18)의 베이스부(21)는 바디 부재(22)에 장착되고 상기 바디 부재(22)와 함께 연속적인 내부면을 형성한다. 기판은 챔버(13)면의 삽입/제거 개구(도시되지 않음)를 통해 로봇 블레이드(도시되지 않음)에 의해 챔버(13) 내부 및 외부로 이송된다. 승강 핀(도시되지 않음)은 상승된 후 상부 적재부(57)에서 로봇 블레이드로부터 기판이 기판 지지대(18)의 기판 수용부(19) 상에 위치되는 하부 프로세싱부(56)로 상기 기판을 이동시키도록 모터(도시되지 않음) 제어하에서 하강된다. 기판 수용부(19)는 기판 프로세싱 동안 기판 지지대(18)에 상기 기판을 고정시키는 정전 척(electrostatic chuck)(20)을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 기판 지지대(18)는 산화 알루미늄 또는 알루미늄 세라믹 재료로 제조된다.
진공 시스템(70)은 3개의 블레이드 스로틀 밸브(26)를 수용하는 스로틀 바디부(25)를 포함하고 게이트 밸브(27) 및 터보-분자 펌프(28)에 부착된다. 스로틀 바디부(25)는 1995년 12월 12일 출원되고 본 원에 참조되는 동시 출원 및 동시 양도 미국 특허 출원 번호 제 08/574,839 호에서 개시된 것처럼 가스 흐름에 최소한의 장애를 가하고 대칭적 펌핑을 가능하게 한다. 게이트 밸브(27)는 펌프(28)를 스로틀 바디부(25)로부터 분리할 수 있으며, 또한 스로틀 밸브(26)가 완전히 개방될 때 배출 흐름 용량을 제한함으로써 챔버 압력을 제어할 수 있다. 스로틀 밸브, 게이트 밸브, 및 터버-분자 펌프의 배열로 인해 약 1 밀리토르 내지 약 2 토르 사이에서 챔버 압력의 정확하고 안정적인 제어가 가능하게 된다.
소스 플라즈마 시스템(80A)은 천장(14)에 장착되는 상단 코일(29) 및 측면 코일(30)을 포함한다. 대칭적 접지 차폐물(ground shield)(도시되지 않음)이 상기 코일 사이의 전기적 결합을 감소시킨다. 상단 코일(29)은 상단 소스 RF(SRF) 발생기(31A)에 의해 전력을 공급 받고, 반면에 측면 코일(30)은 측면 SRF 발생기(31B)에 의해 전력을 공급 받음으로써 각각의 코일에 대해 독자적인 작동 주파수 및 전력 레벨을 허용한다. 이러한 이중 코일 시스템으로 인해 챔버(13) 내의 반경 방향 이온 밀도의 제어가 가능하게 되어 플라즈마 균일성을 개선한다. 측면 코일(30) 및 상단 코일(29)은 일반적으로 유도적으로 구동되고 보충 전극을 요구하지 않는다. 특정 실시예에서, 상단 소스 RF 발생기(31A)는 약 8,000 와트 까지의 RF 전력 또는 2 MHz 이상의 공칭 주파수를 제공하고 측면 소스 RF 발생기(31B)는 약 8,000 와트 까지의 RF 전력 또는 2 MHz 이상의 공칭 주파수를 제공한다. 상단 및 측면 RF 발생기의 작동 주파수는 플라즈마-발생 효율을 개선하기 위해 공칭 작동 주파수(예를 들어, 각각 1.7 내지 1.9 MHz 및 1.9 내지 2.1 MHz)로부터 오프셋될 수 있다.
바이어스 플라즈마 시스템(80B)은 바이어스 RF(BRF) 발생기(31C) 및 바이어스 정합 네트워크(bias matching network)(32C)를 포함한다. 보충 전극으로서 작용하는 바이어스 플라즈마 시스템(80B)은 기판부(17)를 바디 부재(22)에 전기 용량적으로 결합시킨다. 바이어스 플라즈마 시스템(80B)은 소스 플라즈마 시스템(80A)에 의해 발생되는 플라즈마 종(예를 들어, 이온)의 기판 표면으로의 이동을 강화하는 역할을 한다. 특정 실시예에서, 바이어스 RF 발생기는 약 8,000 와트의 RF 전력 또는 13.56 MHz 이상의 주파수를 제공한다.
RF 발생기(31A, 31B)는 디지털 제어 합성 장치를 포함하고 약 1.8 내지 약 2.1 MHz의 주파수에 걸쳐 작동한다. 각각의 발생기는 당업자 수준에서 이해 가능한 것처럼, 챔버 및 코일로부터 발생기로의 반사 전력을 측정하여 가장 낮은 반사 전력을 얻기 위해 작동 주파수를 조정하는 RF 제어 회로(도시되지 않음)를 포함한다. RF 발생기는 일반적으로 50 옴의 특성 임피던스의 부하에서 작동하도록 설계된다. RF 전력은 발생기와 상이한 특성 임피던스를 가지는 부하로부터 반사될 수 있다. 이것은 부하로 전송되는 전력을 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 부하로부터 발생기로의 반사되는 전력은 과부하가 걸려 발생기를 손상시킬 수 있다. 플라즈마의 임피던스가 플라즈마 이온 밀도에 따라, 다른 요소들 사이에서 5 옴 미만부터 900 옴 이상일 수 있기 때문에, 그리고 반사 전력이 주파수의 함수일 수 있기 때문에, 반사 전력에 따라 발생기 주파수를 조정하는 것은 RF 발생기로부터 플라즈마로 전달되는 전력을 증가시키고 발생기를 보호한다. 반사 전력을 감소시키고 효율을 개선하기 위한 또 다른 방법은 정합 네트워크와 연관된다.
정합 네트워크(32A, 32B)는 발생기(31A, 31B)의 출력 임피던스를 각각의 코일(29, 30)과 정합시킨다. RF 제어 회로는 부하 변화로서 발생기를 부하에 정합시키기 위해 정합 네트워크 내에서 커패시터의 값을 변화시킴으로써 모든 정합 네트워크를 동조(tune)시킬 수 있다. RF 제어 회로는 부하로부터 발생기로 반사되는 전력이 소정의 한계를 도과할 때, 정합 네트워크를 동조시킬 수 있다. 일정한 정합을 제공하고 RF 제어 회로가 정합 네트워트를 동조시키는 것을 효과적으로 방지하는 하나의 방법은 반사 전력의 소정의 기대치 이상의 반사 전력 한계를 설정하는 것이다. 이것은 가장 최근 상태에서 정합 네트워크 상수를 유지함으로써 일부 상태하에서 플라즈마를 안정화시키는데 도움이 될 수 있다. 다른 방법들도 플라즈마의 안정화에 기여할 수 있다. 예를 들어, RF 제어 회로는 부하(플라즈마)로 전달되는 전력을 결정하기 위해 사용될 수 있으며 층의 증착 동안 전달된 전력이 실질적으로 일정하게 유지하도록 발생기 출력 전력을 증가 또는 감소시킬 수 있다.
가스 운반 시스템(33)은 가스 운반 라인(38)(일부만 도시됨)을 통해 기판을 처리하기 위해 몇몇 소스(34A-34E)로부터 챔버로 가스를 제공한다. 가스 운반 시스템(33)에 의해 운반된 가스는 예를 들어, 이산화규소 필름의 증착에 사용되는 예를 들어, 실란, 헬륨, 및 산소를 포함한다. 당업자에게 이해될 수 있는 것처럼, 소스(34A-34E)를 위해 사용되는 실질적 소스 및 챔버(13)에의 운반 라인(38)의 실질적인 연결은 챔버(13) 내에서 실행되는 증착 및 세정 공정에 따라 다양하다. 가스는 가스 분배 링(37) 및/또는 상단 노즐(45)을 통해 챔버(13) 내로 유입된다. 도 2는 가스 분배 링(37)의 추가적인 상세를 도시하는 챔버(13)의 간략화된 부분 단면도이다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 2 가스 소스(34A, 34B)와 제 1 및 제 2 가스 흐름 제어기(35A', 35B')는 가스 운반 라인(38)(일부만 도시됨)을 통해 가스 분배 링(37)의 링 플레넘(36)(ring plenum)에 가스를 제공한다. 가스 분배 링(37)은 기판 위로가스의 균일한 흐름을 제공하는 다수의 가스 노즐(39A)(설명을 위해 하나만 도시됨)을 갖는다. 노즐 길이 및 노즐 각도는 각각의 챔버 내에서 특정 공정에 대한 가스 이용 효율 및 균일성 프로파일의 설계를 허용하도록 변경될 수 있다. 일 실시예에서, 가스 분배 링(37)은 산화알루미늄 세라믹으로 제조되는 가스 노즐(39A)을 갖는다.
또한, 가스 분배 링(37)은 바람직한 실시예에서는 소스 가스 노즐(39A)과 길이가 동일하고 동일 평면에 있으며, 일 실시예에서는 바디 플레넘(41)으로부터 가스를 수용하는 다수의 가스 노즐(39B)(하나만 도시됨)을 갖는다. 가스가 챔버(13) 내로 주입되기 전에 가스를 혼합하지 않는 것이 바람직한 일부 실시예에 있어서 가스 노즐(39A, 39B)은 유동적으로 결합되지 않는다. 다른 실시예에서, 바디 플레넘(41)과 가스 분배 링 플레넘(36) 사이에 구멍(도시되지 않음)을 제공함으로써 가스를 챔버(13) 내로 주입하기 전에 상기 가스가 혼합될 수 있다. 일 실시예에서, 제 3 및 제 4 가스 소스(34C, 34D)와 제 3 및 제 4 가스 흐름 제어기(35C', 35D')는 가스 운반 라인(38)을 통해 바디 플레넘에 가스를 제공한다. 추가적으로, "43B"와 같은 밸브(다른 밸브는 도시되지 않음)는 흐름 제어기로부터 챔버로의 가스를 차단할 수 있다.
인화성, 독성 또는 부식성 가스가 사용되는 실시예에서, 증착 후에 가스 운반 라인에 남아있는 가스를 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 것은 예를 들어, 운반 라인(38A)으로부터 챔버(13)를 분리시키기 위해 그리고 상기 운반 라인(38A)을 진공 전방 라인(44)으로 연결시키기 위해 밸브(43B)와 같은 3-웨이 밸브를 사용하여 실행될 수 있다. 도 1에서 도시된 것처럼, "43A" 및 "43C"와 같은 다른 유사한 밸브들이 다른 가스 운반 라인에 통합될 수 있다. 이러한 3-웨이 밸브는 (3-웨이 밸브와 챔버 사이에)연결되지 않은 가스 운반 라인의 크기를 최소화하기 위해 실제와 같이 챔버(13)에 인접하여 위치될 수 있다. 추가적으로, 2-웨이(온-오프)밸브(도시되지 않음)는 질량 흐름 제어기("MFC")와 챔버 또는 가스 소스와 MFC 사이에 위치될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 챔버(13)는 상단 노즐(45)과 상단 벤트(vent)(46)를 구비한다. 상단 노즐(45) 및 상단 벤트(46)는 필름 균일성을 개선하고 필름의 증착 및 도핑 매개 변수의 미세한 조정을 가능하게 하는 가스의 상단 및 측면 흐름의 독자적 제어를 가능하게 한다. 상단 벤트(46)는 상단 노즐(45) 주위의 환형 개구이다. 일 실시예에서, 제 1 가스 소스(34A)는 소스 가스 노즐(39) 및 상단 노즐(45)을 제공한다. 소스 노즐 MFC(35A')은 소스 가스 노즐(39)로 운반되는 가스의 양을 제어하고 상단 노즐 MFC(35A)은 상단 가스 노즐(45)로 운반되는 가스의 양을 제어한다. 유사하게, 2 개의 MFC(35B, 35B')가 소스(34B)와 같은 단일 산소 공급원으로부터 상단 벤트(46) 및 산화제 가스 노즐(39B) 모두로의 산소의 흐름을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 상단 노즐(45) 및 상단 벤트(46)에 제공되는 가스는 챔버(13) 내로 가스가 흐르기 전에 분리된 채 유지될 수 있거나, 가스가 챔버(13) 내로 흐르기 전에 상단 플레넘(48)에서 혼합될 수 있다. 동일한 가스의 별도의 소스가 챔버의 다양한 부분을 공급하기 위해 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2에서 도시된 실시예에서, 원격 플라즈마 세정 시스템(50)이 챔버 부품으로부터 증착 잔류물을 주기적으로 세정하기 위해 제공된다. 세정 시스템은 반응기 공동(reactor cavity)(53)에서 예를 들어, 플루오르 분자, 3 불화질소, 다른 탄화플루오르 또는 동등물을 포함하는 세정 가스 소스(34E)로부터 플라즈마를 생성하는 원격 가스 활성장치(51)를 포함한다. 반응기 공동(53)은 예를 들어, 도넛형 또는 원통형 공동을 포함할 수 있다. 원격 가스 활성 장치(51)는 예를 들어, 반응기 공동(53) 주위를 감싸는 유도 코일 또는 반응기 공동(53)에 결합되는 마이크로파 발생기를 포함할 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 원격 플라즈마 세정 시스템의 예로는 콜로라도 포트 콜린스 소재 어드밴스드 에너지 인더스트리 사의 X스트림 원격 플라즈마 소스(Xstream Remote Plasma Source from Advanced Energy Industries, Inc, in Fort Collins, Colorado)가 있다. 이러한 플라즈마에 의한 반응종(reactive species)은 어플리케이터 튜브(applicator tube)(55)를 통해 세정 가스 공급 포트(54)를 지나 챔버(13)로 운반된다. 예를 들어, 일 실시예에서 세정 가스 공급 포트(54)가 플레넘(48) 내로 제공되고 세정 가스가 상단 벤트(46)를 지나 챔버(13) 내로 들어간다. 그러나, 다른 실시예에서, 세정 가스 공급 포트(54)는 플레넘(48) 및 상단 벤트(46)로부터 분리되어 챔버(13)에 직접 제공될 수 있다. 세정 플라즈마를 수용하기 위해 사용되는 재료[예를 들어, 공동(53), 및 어플리케이터 튜브(55)]는 플라즈마에 의한 침투(attack)에 대한 저항성을 가져야 한다. 바람직한 플라즈마 종의 농도가 반응기 공동(53)으로부터의 거리에 따라 감소할 수 있기 때문에, 반응기 공동(53)과 공급 포트(54) 사이의 거리는 실질적으로 짧게 유지되어야 한다. 원격 공동에 세정 플라즈마를 발생시킴으로써, 효율적인 원격 가스 활성 장치(51)의 사용이 가능하고 챔버 부품으로 하여금 제 위치에 형성되는 플라즈마에서 나타날 수 있는 미광 방전(glow discharge)의 충격, 온도, 방사선에 종속되지 않게한다. 결과적으로, 정전 척(20)과 같은 상대적으로 민감한 부품이 제자리 플라즈마 세정 공정에 요구될 수 있는 것처럼, 더미 웨이퍼(dummy wafer)로 덮히거나 보호될 필요가 없다.
시스템 제어기(60)는 시스템(10)의 작동을 제어한다. 시스템 제어기(60)는 메모리(62)에 결합되는 프로세서(61)를 포함한다. 바람직하게는, 메모리(62)는 하드 디스크 드라이브일 수 있으나, 당연히 ROM, PROM 등과 같은 다른 유형의 메모리일 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 제어기(60)는 플로피 디스크 드라이브(도시되지 않음) 및 카드 랙(card rack)(도시되지 않음)도 포함한다. 카드 랙은 단일 보드 컴퓨터(SBC)(도시되지 않음), 아날로그 및 디지털 입력/출력 보드(도시되지 않음), 인터페이스 보드(도시되지 않음), 및 스텝퍼 모터 제어기 보드(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
시스템 제어기(60)는 하드 디스크 드라이브에 저장되는 컴퓨터 프로그램 또는 플로피 디스크에 저장되는 프로그램과 같은 그 외 다른 컴퓨터 프로그램의 제어하에 작동한다. 컴퓨터 프로그램은 예를 들어, 타이밍, 가스의 혼합, RF 전력 레벨 및 그 외 다른 특정 공정에 대한 매개 변수를 지시한다. 사용자와 시스템 제어기 사이의 인터페이스는 음극선관과 같은 모니터(도시되지 않음), 및 라이트 펜(도시되지 않음)을 통해 이루어진다. 컴퓨터 프로그램 코드는 68000 어셈블리 언어, C, C++, 또는 파스칼과 같은 소정의 종래 컴퓨터 판독 프로그래밍 언어로 쓰일 수 있다. 적합한 프로그램 코드가 종래의 문서 편집기를 사용하여 단일 파일 또는 다중 파일에 기입되고 컴퓨터의 메모리 시스템과 같은 컴퓨터-이용 매체에 저장되거나 상기 매체에서 구체화된다. 만약, 기입된 코드 문자가 고급 언어로 되어 있다면, 코드는 컴파일링되고, 그 후에 결과적인 컴파일러 코드가 미리 컴파일링된 라이브러리 루틴(precompiled library routine)의 목적 코드에 연결된다. 컴파일링된 연결 목적 코드를 실행하기 위해, 시스템 사용자는 컴퓨터 시스템이 메모리의 코드를 로딩하도록 야기하는 목적코드를 촉발하며 CPU는 프로그램에서 확인된 태스크(task)를 실행하기 위해 상기 목적 코드로부터 상기 코드를 읽고 이를 수행한다.
도 3은 챔버 내에서 기판 위로 가스 흐름을 제공하기 위해 사용되는 교체식 세라믹 가스 노즐(39)을 도시한다. 가스 노즐(39)은 도 2에 도시된 노즐(39A, 39B) 중 어느 하나일 수 있다. 가스 노즐(39)은 길이 방향 바디부(82)를 포함한다. 일 유형에서, 세라믹 바디부(82)는 원통형이다. 노즐(39) 및 세라믹 바디부(82)는 인접 단부(83) 및 말단부(85)를 갖는다. 세라믹 바디부(82)의 인접 단부(83)는 가스 분배기 링(37)에 결합되고 말단부(85)는 챔버(13) 내로 신장된다.
세라믹 바디부(82)는 챔버(13) 내로 가스의 흐름을 안내하는 채널(84)을 포함한다. 채널(84)의 크기는 가스의 흐름에 대한 압력 및 흐름 속도 특성을 제공하기 위해 선택된다. 일 유형에서, 채널 단면은 원형이며 채널의 중심 축선을 중심으로 대칭적 직경을 갖는다. 축선 방향으로 중심화된 채널(84)은 채널 직경을 선택함으로써 크기가 정해진다. 일 유형에서, 채널 직경은 약 1.1 mm 내지 약 2.1 mm 또는 약 1.5 mm 내지 약 1.7 mm 이다. 채널(84)을 통해 가스가 이동하는 거리는 노즐(39)의 길이와 동일하다. 일 유형에서, 노즐(39)의 길이는 약 55 mm 내지 약 67 mm 또는 약 64 mm 내지 약 66 mm 혹은 약 57 mm 내지 약 59 mm이다.
채널(84)은 가스 분배기 링(37)으로부터 가스를 수용하기 위한 입구(86)를 포함한다. 입구(86)는 세라믹 바디부(82)의 인접 단부(83)에서 채널(84)의 말단에 위치된다. 입구(86)는 가스 분배기 링(37)으로부터 가스 흐름을 수용하기 위해 크기가 정해지는 직경을 갖는 개구이다. 채널(84)은 입구(86)의 직경으로부터 채널 직경까지 가스 흐름의 폭을 감소시키는 입구(86)에 인접한 테이퍼진 입구부(87)를 포함할 수 있다. 채널(84)의 테이퍼진 입구부(87)의 길이 및 직경은 가스 흐름에 대한 흐름 속도 및 압력 특성을 제공하도록 선택된다. 예를 들어, 일 유형에서, 입구 직경은 약 2.5 내지 3.5 mm, 또는 약 3.0 내지 3.1 mm 일 수 있으며, 가스 흐름이 감소되는 채널(84)의 테이퍼진 입구부(87)는 약 0.8 내지 1.8 mm 또는 약 1.2 내지 1.4 mm 일 수 있다.
채널(84)은 하나 이상의 공정 가스 흐름이 세라믹 바디부(82)의 말단부(85)에서 챔버(13) 내로 흐르게 되는 핀홀 출구(90)를 포함한다. 핀홀 출구(90)는 가스의 흐름에 대한 가스 흐름 속도 및 압력 특성을 제공하도록 선택되는 직경(do)을 갖는다. 일 유형에서, 출구 직경(do)은 약 0.3 mm 내지 약 0.4 mm 일 수 있다. 또한, 채널은 채널 직경으로부터 핀홀 출구 직경(do) 까지 가스 흐름을 감소시키는 테이퍼진 출구부(92)를 포함한다. 테이퍼진 출구부(92)는 가스 흐름 특성에 부정적인 영향을 끼치지 않고 채널(84) 내의 가스 흐름과 핀홀 출구(90) 외부로의 가스 흐름 사이의 과도 영역을 제공한다.
가스 노즐 세라믹 바디부(82)의 인접 단부(83)는 가스 분배기 링(37)에 연결된다. 세라믹 바디부(82)는 가스 분배기 링(37)과 정합되는 제 1 수나사부(88)를 포함한다. 제 1 수나사부(88)는 가스 분배기 링(37)에 대한 노즐(39)의 편리하고 기밀성 있는 조립을 제공하도록 크기가 정해진다. 일 유형에서, 제 1 수나사부(88)는 mm 당 약 0.9 내지 1.0의 나사산을 구비하며 나사산 처리된 노즐(39)의 길이 방향 부분이 약 3.0 내지 3.6 mm인 UNF-2A(Unified National Fine, standard class, external thread)형 나사부이다. 세라믹 바디부(82)의 인접 단부(83)는 또한 가스 분배기 링(37)과 정합될 수 있다. 예를 들어, 인접 단부(83)는 표면을 포함할 수 있으며 상응하는 표면과 정합되는 형상 또는 가스 분배기 링(37)의 수용부의 형상을 가질 수 있다.
공정 환경 때문에, 노즐(39)은 요구되지 않은 증착 또는 침식을 겪을 수 있으며, 이에 따라 노즐(39)은 교체식으로 설계된다. 예를 들어, 노즐(39)은 에칭 또는 증착 가스를 챔버(13)에 전달하기 위해 이용될 수 있다. 추가적으로 이러한 가스는 소스 플라즈마 시스템(80A) 또는 바이어스 플라즈마 시스템(80B)에 의해 활성화될 수 있다. 이러한 가스는 노즐(39)에 침전물을 생성하거나 노즐(39)을 에칭할 수 있다. 시간의 경과로, 핀홀 출구 직경(do)과 같은 노즐(39)의 치수적 특징이 초기의 사양으로부터 왜곡될 수 있다. 이러한 왜곡 현상은 노즐로부터의 가스 흐름의 특성에 바람직하지 못한 변화를 가져올 수 있다. 따라서, 노즐(39)은 교체식으로 설계된다. 제 1 수나사부(88)는 가스 노즐(39)과 가스 분배기 링(37) 사이의 인터페이스를 제공하여 노즐(39)의 교체를 가능하게 한다.
세라믹 바디부(82)는 챔버(13) 내로 돌출하는 말단부(85)를 포함한다. 노즐(39)의 말단부(85)는 챔버(13) 내에서 발생되는 에너지로부터 기인하는 온도에 종속된다. 노즐(39)의 말단부(85)는 일반적으로 팁(93) 방향으로 테이퍼진다. 말단부(85)를 테이퍼 처리함으로써 노즐 출구(90)로부터 기판 전체에 걸쳐 가스의 균일한 흐름을 발생할 수 있게 된다. 예를 들어, 노즐(39)의 말단부(85)는 노즐(39) 내의 채널(84)의 길이 방향 중심 축선(94)에 대하여 상대적으로 약 35°내지 45°의 각도로 테이퍼질 수 있다.
노즐 바디부(82)는 열 차폐물(91)을 수용하기 위한 제 2 수나사부(89)를 포함한다. 제 2 수나사부(89)는 거리(dst)로 핀홀 출구(90)로부터 떨어져 위치된다. 거리(dst)는 핀홀 출구(90)로부터 가스의 흐름의 특성에 영향을 끼치지 않도록 선택된다. 예를 들어, 핀홀 출구 직경(do)은 노즐(39)을 빠져 나가 챔버(13) 내로 흐르는 가스 흐름에 대한 흐름 속도 및 압력을 제공하도록 선택된다. 노즐(39)로부터 열 차폐물(91)에의 나사산 처리된 결합부의 존재는 챔버(13) 내로의 가스 흐름의 유체 역학적 측면에 부정적인 영향을 끼칠 수 있다. 예를 들어, 핀홀 출구(90) 후방 위치에서 노즐(39)에 결합되는 열 차폐물(91)은 핀홀 출구(90)로부터 제 2 수나사부(89)까지의 부분 영역에서 노즐(39)까지 외측으로의 가스 압력 구배를 변경시킬 수 있으며, 핀홀 출구(90)로부터의 가스 흐름 특성에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 이유로, 거리(dst)는 핀홀 출구(90)에 대한 제 2 수나사부(89)의 부정적 영향을 방지하기 위해 핀홀 출구(90)와 제 2 수나사부(89) 사이의 분리를 제공하도록 선택된다. 일 유형에서, 거리(dst)는 do 보다 약 90 내지 140 배일 수 있다. 또 다른 유형에서, 거리(dst)는 약 30 mm 내지 약 55 mm가 되도록 선택된다.
도 4a, 4b는 플라즈마에 의해 CVD 챔버(13) 내에서 발생되는 열 또는 CVD 챔버(13)에서 공정을 수행하도록 적용되는 다른 에너지로부터 노즐(39)을 차폐하기 위해 사용될 수 있는 열 차폐물(91)을 도시한다. 노즐 팁(93)의 낮은 열질량으로 인해, 노즐(39)의 말단부(85)는 일반적으로 챔버(13)에서 발생되는 에너지로 인한 커다란 온도 상승을 겪게 된다. 따라서, 노즐(39)의 말단부(85)를 포함하여 챔버(13) 내부에서 노출된 노즐(39)의 부분을 차폐하는 것이 바람직하다. 도 4a, 4b에 도시된 것처럼, 열 차폐물(91)은 적어도 노즐(39)의 일부, 바람직하게는 챔버(13)에서 노출되는 노즐(39)의 전체 부분 주위에 배치되도록 구성된다. 도시된 것처럼, 열 차폐물(91)은 노즐(39)에 결합되는 별도의 부분이다. 예를 들어, 열 차폐물(91)은 노즐(39)과 정합되는 암나사부(97)를 가질 수 있다. 이러한 열 차폐물(91)은 편리하게도 기존 CVD 챔버에서 노즐 상에 재장착될 수 있다. 별도의 열 차폐물 및 노즐 부품은 또한 분리 가능한 교체식 부품 각각의 장점을 가진다. 그러나, 다른 실시예에서, 열 차폐물(91)은 노즐(39)과 일체형으로 형성될 수 있다.
도시된 실시예에서, 열 차폐물(91)은 노즐(39) 주위에 위치되며 충분히 큰 내부 치수를 갖는 중공 부재(96)를 갖는다. 일 유형에서, 중공 부재(96)는 원통형이다. 열 차폐물(91)의 내부 단면은 바람직하게는 도 4에서 도시된 것처럼 노즐(39)의 외부 단면보다 약간 크다. 특정 실시예에서, 열 차폐물(91)과 노즐(39) 사이의 갭 또는 간격은 열 차폐물(91)의 두께보다 작다. 열 차폐물(91)은 프로세스 가스가 노즐 핀홀 출구(90)로부터 흐를 수 있는 열 차폐 개구(95)를 포함한다. 바람직하게는 열 차폐물(91)은 노즐(39) 말단부(85)의 노즐 핀홀 출구(90)의 말단 부분에서부터 시작되는 신장부(98)를 포함한다. 신장부(98)의 길이는 챔버(13) 내의 열로부터 노즐(39)의 말단부(85)를 차폐하기에 충분히 커야 한다. 신장부(98)의 길이는 기판(17) 상에 형성되는 층의 불균일과 같은 실행 중인 공정에 대한 부정적인 효과를 가질만큼 커서는 안된다. 더 나아가, 과도하게 긴 신장부(98)는 추가적인 입자를 발생시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 신장부(98)의 길이는 노즐(39)의 반경과 노즐(39)의 직경 사이이다. 일 유형에서, 신장부(98)의 길이는 약 5 mm 내지 약 8 mm이다. 특정 실시예에서, 신장부(98)의 길이는 약 6.4 mm이며, 열 차폐물(91)은 약 50.0 mm의 길이, 약 16.1 mm의 외부 직경, 및 약 3.9 mm의 두께를 갖는다. 도 1 및 도 2에서 도시된 것처럼, 노즐(39A, 39B)은 기판 지지부(18) 주위에 배치된다. 열 차폐물(91)은 노즐(39A, 39B) 모두 또는 일부 주위에 위치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 노즐(39) 및 열 차폐물(91)은 열 차폐물 개구(95)가 기판(17) 원주의 외측 반경 방향으로 배치되도록 구성된다. 다시 말해, 만약 열 차폐물(91)이 기판(17)의 평면 상에 수직 하향으로 돌출된다면, 열 차폐물(91)은 기판(17)과 겹치지 않는다.
비록, 도시된 것처럼 열 차폐물(91)이 균일한 두께를 가지는 균일한 원형 단면을 갖지만, 다른 구성, 형상 및 두께 프로파일이 다른 실시예에 적용 가능하다는 것을 이해하여야 한다.
노즐(39) 및 열 차폐물(91)은 일반적으로 세라믹 재료로 구성된다. 세라믹 재료가 높은 작동 온도에서 안정적이기 때문에, 이를 선택하는 것은 바람직하다. 일 유형에서, 노즐(39) 및 열 차폐물(91)은 산화 알루미늄으로 구성된다. 또 다른 유형에서, 노즐(39) 및 열 차폐물(91)은 질화 알루미늄으로 구성된다. 몇몇 실시예에서, 열 차폐물(91) 및 노즐(39)은 산화 알루미늄 또는 질화 알루미늄과 같은 동일한 재료로 제조되지만, 다른 실시예에서 노즐(39) 및 열 차폐물(91)은 각각 상이한 재료로 제조될 수 있다. 다른 유형에서, 열 차폐물(91) 및 노즐(39)은 다른 재료, 예를 들어 알루미늄과 같은 금속으로 제조될 수 있다.
일 유형에서, 노즐(39) 및 열 차폐물(91)은 교체식 차폐형 가스 노즐(99)을 형성한다. 이러한 유형에서, 차폐형 가스 노즐은 단일 유니트로 교체될 수 있다. 이러한 유형은, 열 차폐물(91) 및 노즐(39)이 챔버(13) 내에서 수행되는 특정 공정에 적합한 예를 들어, d0, dst 와 신장부(98)의 길이 사이의 치수적 관계를 갖을 때 유리하다. 단일 유니트로서 차폐형 가스 노즐(98)을 사용하고 대체하는 것은 이러한 치수적 관계를 유지하여 챔버(13) 내에서 수행되는 공정의 품질과 신뢰성을 증가시킨다.
열 차폐물(91)은 개선된 입자 성능을 제공하기 위해 노즐 온도를 상대적으로 낮게 유지한다. 플라즈마 CVD 챔버에서 고 전력 방식에 대한 입자 소스는 높은 소스 RF 전력 레벨에서 플라즈마의 노즐 온도의 증가로부터 야기되는 실란(SiH4) 열분해에 의해 발생되는 입자에 대한 모델링 및 실험의 결합과 동일시된다. 이러한 기체상 입자 핵 생성 메카니즘은 플라즈마 산화에 의한 이산화규소(SiO2) 뿐 아니라 수소화된 실리콘 클러스터(hydrogenated Si cluster)[예를 들어, 디실란(Si2H6)]를 생성한다. 입자 SEM 플롯은 기체상 핵 생성에 일치하는 구상 입자를 도시한다. 노즐(39) 및 열 차폐물(91)은 기체상 입자 핵 분열 메카니즘을 저해하기 위해 챔버(13) 내 노즐 온도를 감소시킨다. 기체상 핵 분열 메카니즘을 저해하는 것은 입자 발생을 감소시켜, 챔버(13)에서 처리되어 기판(17) 상에 떨어지는 입자에 의해 야기되는 결점을 감소시킨다.
본 고안은 STI, IMD(내부-금속 유전체), PSG[포소실리케이트 글라스(phosphosilicate glass)], FSG(플루오실리케이트 글라스)] 등을 포함하는 다양한 공정에 적용 가능하다. 또한, 열 차폐물(91) 및 노즐(39)의 낮은 작동 온도는 예를 들어, 개선된 갭필 용량(gapfill capability)을 위해 플라즈마 CVD 챔버(13)의 높은 전력 레벨에서의 작동이 가능하게 한다. 개선된 갭필에 추가하여, 감소된 입자 발생으로 인해 챔버(13)가 세정될 필요가 생기기 전에 기판(17)을 처리하기 위한 긴 시간동안 사용되도록 한다. 이러한 것은 다중-엑스 세정(multi-x clean)이라 언급된다. 예를 들어, 본 고안의 열 차폐물(91) 및 노즐(39) 없이, 세정 공정은 단일 기판(17)의 처리 후에 진행될 필요성이 있을 수 있다. 열 차폐물(91) 및 노즐(39)의 감소된 입자 발생 예를 들어 2 내지 5로, 기판(17)은 세정 공정이 챔버(13)에서 진행될 필요가 있기 전에 CVD 증착으로 처리될 수 있어서 기판 프로세싱 시스템(10)의 처리량을 현저하게 증가시킨다.
도 5는 노즐(39) 및 주변 열 차폐물(91)을 가지는 CVD 시스템 및 노즐을 위한 열 차폐물(91)을 가지지 않는 CVD 시스템에서 측정된 입자 개수를 비교한다. CVD 시스템(10)은 도 1 및 도 2에서 도시된 것과 유사하고 도 4a, 4b의 열 차폐물(91)은 기판(17)의 원주 주변에 배치되는 노즐(39A, 39B) 상에 놓인다. 플롯에 포함되는 입자는 약 0.16 ㎛ 보다 크다. 공정은 SiH4, H2, 및 O2 로부터 USG 층을 증착함으로써 약 4 : 1의 종횡비 및 약 110 nm의 트렌치 폭을 가지는 300 mm 실리콘 기판(17) 상의 얕은 트렌치 분리[shallow trench isolation(STI)]의 갭필을 포함한다. 챔버(13) 내의 압력은 약 4 mTorr이다.
처음 3 개의 실험은 열 차폐물(91) 없이 실행되었다. 상단 SRF 발생기(31A) 및 측면 SRF 발생기(31B)을 위한 소스 전력 레벨은 제 1 테스트를 위해 약 6 kW 및 4 kW, 제 2 테스트를 위해 약 7 kW 및 4 kW, 및 제 3 테스트를 위해 약 7 kW 및 5 kW이다. 도 5에서 도시된 것처럼, 입자 개수는 약 80 초 이후에 초당 약 50에서부터 약 116의 속도로 급격하게 상승한다. 또 다른 2 개의 실험은 열 차폐물(91)로 실행된다. 입자는 열 차폐물(91)이 사용될 때 실질적으로 보다 낮은 속도로 증가한다. 2개의 테스트는 각각 약 6 kW 및 4 kW 와 약 7 kW 및 5 kW의 상단 및 측면 SRF 전력 레벨을 사용한다. 입자 개수의 비율은 2개의 테스트 동안, 각각 약 80 초 이후에는 초당 약 1 및 약 5 입자, 그리고 약 120 초 이후에는 초당 약 5 및 약 9 입자이다.
상기 설명은 단지 설명을 위한 것이며 한정하려는 의도가 아니라는 것을 이해하여야 한다. 많은 실시예들이 상기 설명을 검토함으로써 당업자들에게 명백하게 될 것이다. 예를 들어, 본 고안은 플라즈마 증착 챔버 뿐 아니라 다른 유형의 열적 챔버 까지 그리고 기판을 처리하기 위한 다른 공정에 까지 확장된다. 따라서, 본 고안의 범위는 상기 설명에 의해 결정될 것이 아니라, 모든 범위의 균등물과 함께 첨부되는 청구항에 의해 결정되어야 한다.
본 고안은 기판의 프로세싱 후에 플라즈마 세정 프로세스를 실행하여 프로세스 잔류물의 축적을 감소시키며, 이 때 각각의 세정 사이클 사이에 기판 프로세스 사이클의 횟수를 극대화하여 큰 RF 전력의 사용에 따른 박리 현상으로 인한 기판 생산량 감소를 방지하여 보다 우수한 생산량을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP-CVD) 시스템의 전형적인 실시예의 간략화된 도표이며,
도 2는 도 1의 전형적인 화학 기상 증착 시스템과 연관되어 이용될 수 있는 가스 분배기 링의 간략화된 단면도이며,
도 3은 노즐에 대한 실시예의 단면도이며,
도 4a, 도 4b는 노즐 및 열 차폐물에 대한 실시예의 부분 단면도이며,
도 5는 노즐을 위한 열 차폐물이 없는 CVD 시스템과 노즐 주위에 열 차폐물을 가지는 CVD 시스템에 대한 실험 결과를 비교하는 그래프로서, 프로세싱 시간동안 발생된 입자의 개수의 분포를 도시하는 그래프이다.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
39 : 가스 노즐 83 : 인접 단부
85 : 말단부 91 : 열 차폐물
93 : 팁 95 : 열 차폐 개구
96 : 중공 부재 98 : 신장부
99 : 교체식 차폐형 가스 노즐

Claims (14)

  1. 기판 프로세싱 챔버의 가스 분배기 링에 삽입 가능하고 상기 챔버 내에서 차폐될 수 있는 교체식 가스 노즐로서,
    상기 챔버 내로 가스의 흐름을 안내하는 채널, 상기 가스 분배기 링과 정합되는 제 1 수나사부 및 열 차폐물을 수용하는 제 2 수나사부를 구비하며, 상기 채널이 상기 가스 분배기 링으로부터 가스를 수용하는 입구 및 상기 챔버 내로 가스를 배출하는 핀홀 출구를 상기 채널 단부에 구비하는, 길이 방향 세라믹 바디부를 포함하는,
    교체식 가스 노즐.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 핀홀 출구는 직경(do)을 가지며, 상기 제 2 수나사부와 상기 핀홀 출구 사이의 거리(dst)가 약 90do 내지 약 140do 인,
    교체식 가스 노즐.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 do가 약 0.3 mm 내지 약 0.4 mm 인,
    교체식 가스 노즐.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 dst가 약 30 mm 내지 약 55 mm 인,
    교체식 가스 노즐.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 바디부가 산화 알루미늄으로 구성되는,
    교체식 가스 노즐.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 바디부가 질화 알루미늄으로 구성되는,
    교체식 가스 노즐.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 바디부가 상기 핀홀 출구를 향해 약 35°내지 약 45°각도로 테이퍼지는,
    교체식 가스 노즐.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 수나사부 상에 장착되는 열 차폐물을 더 포함하는,
    교체식 가스 노즐.
  9. 기판 프로세싱 챔버용 차폐식 가스 노즐로서,
    (a) 상기 챔버 내로 상기 가스의 흐름을 안내하는 채널, 상기 가스 분배기 링과 정합되는 제 1 수나사부 및 열 차폐물을 수용하는 제 2 수나사부를 구비하며, 상기 채널이 상기 가스 분배기 링으로부터 가스를 수용하는 입구 및 상기 챔버 내로 가스를 배출하는 핀홀 출구를 상기 채널 단부에 구비하는, 길이 방향 세라믹 바디부,
    (b) 상기 세라믹 바디부와 결합되도록 구성되고 상기 세라믹 바디부의 일부 또는 전체의 주위에 배치되기에 충분히 큰 내부 치수를 가지며, 상기 핀홀 출구의 말단부로부터 돌출되어 상기 핀홀 출구로부터 흘러 나온 프로세스 가스가 흐를 수 있는 열 차폐 개구를 포함하는 신장부를 가지는, 중공 부재를 포함하는,
    차폐식 가스 노즐.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 핀홀 출구가 직경(do)을 가지며, 상기 제 2 수나사부와 상기 핀홀 출구 사이의 거리(dst)가 약 90do 내지 약 140do인,
    차폐식 가스 노즐.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 중공 부재는 원통형으로, 대략 상기 중공 부재의 두께보다는 적은 양만큼 상기 세라믹 바디부의 외부 단면적보다 큰 내부 단면적을 가지는,
    차폐식 가스 노즐.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 중공 부재의 신장부는 대략 상기 세라믹 바디부의 반경과 상기 세라믹 바디부의 직경 사이의 거리만큼 상기 핀홀 출구의 말단부로부터 돌출되는,
    차폐식 가스 노즐.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 세라믹 바디부 및 상기 중공 부재가 산화 알루미늄으로 구성되는,
    차폐식 가스 노즐.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 세라믹 바디부 및 상기 중공 부재가 질화 알루미늄으로 구성되는,
    차폐식 가스 노즐.
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