泻流单元和含有泻流单元的沉积系统以及相关方法与流程

本发明涉及一种与物理气相沉积系统一起使用的泻流源，特别是涉及一种含有所述泻流源的物理气相沉积系统，以及制备所述泻流源和物理气相沉积系统的方法。

背景技术：

物理气相沉积是众所周知的沉积过程，其中，将被沉积在沉积室内的基片上的元素或分子，通过蒸发或升华过程被提供。然而物理上不同的过程中“蒸发”和“升华”这两个词在此被交替使用，并取决于将被沉积的材料。沉积室是封闭的且通常在真空下。也就是说，至少一些可测量的气体从沉积室中被移除。沉积室通常由钢，铝，其他金属或玻璃形成，并且在外部区域(通常为空气)与内部区域(气体被部分移除)之间定义物理边界。

当气体位于绝对零度以上温度时，气体的各分子或原子具有定义为1/2mv²的特定动能，其中m是气体粒子的质量(原子或分子)，且v是粒子的速度。当这些高能粒子与室壁发生碰撞时会在室壁上产生力。施加于室壁上的所述力作为压力被示出并通常以psi(poundspersquareinch)的单位被说明，其他单位通常是本领域技术人员已知的pascals或torr。施加的力的大小取决于室的面积，发生的碰撞数，以及气体的密度和动能。

当考虑一种系统，其中室外的压力与真空室内的压力不同，净力作用于室壁上。当室外的压力小于室内的压力时，则施加力使室膨胀或甚至破裂。在这种情况下，此室被称为压力室。当室内的压力小于室外的压力，则施加净力使室压缩或甚至破碎。在这种情况下，此室通常被称为真空室，必须坚固地制成以承受施加于其上的力。为了方便起见，所述“室”涉及“真空室”或“室”。

在许多应用中，如半导体、光学涂层、工具涂层以及各种生物医学应用，制品处理包括薄膜沉积、蚀刻和退火，但并不局限于此。因此不仅需要将室排空，还需要将控制的已知气体流引入至真空室。所述气体可提供沉积、蚀刻、退火中使用的制品，或一般用于处理真空环境中所生成的制品。真空可以提供一种除了真空做不到的处理方法，例如等离子体处理，或者仅仅是提供压力差，从而使气体流动并由此被传送至正在处理的制品。或者，真空可以提供一种减少不需要的背景杂质浓度以防止制品污染或防止不良化学反应或热反应的方法。本技术领域中的技术人员应理解，的使用真空来处理制品的多种原因，在此所提到的仅为示例且并未详尽。

由于通常不能除去室中所有的气体粒子，存在一些可测量的残余气体，定义真空室压力，通常相对于海平面的大气压力(1大气压相当于760torr)被测量。当气体被除去，压力约为～<760torr至～1×10^-3torr时，真空被称为“中真空”。当压力进一步降低到约～1×10^-3torr至～1×10^-8torr的范围时，真空被称为“高真空”或“高压(hv)”，当压力进一步降低到约～1×10^-8torr以下时，真空被称为“超高真空”或“超高压(uhv)”。

不管室是否为真空室、管、孔或任何其他封闭的容积，室的几何形状定义气体流动并穿过系统的一些关键特征。因此，所有封闭的容积都简单地被称为“室”，当气体处于足够低的压力时，粒子不会频繁地互相碰撞。粒子互相碰撞之前移动的平均距离通常被本领域的技术人员称为“平均自由程”(碰撞之间)。当室壁以小于平均自由程(λ)的距离被隔开时，与室壁的碰撞支配粒子间的碰撞，来决定经动量传输的以及来自气体和室壁的气流的阻力。所述气流的模式被称为“分子流”。

当气体的平均自由程小于室壁的尺寸时，粒子间的碰撞支配经动量从粒子传输至粒子的气流的阻力。所述气流模式被称为“黏性流”，并示出类似流体，其中粒子作用减缓并从室壁中散射具较小阻抗效应的其他粒子。

当气体移动穿过真空系统时，可以从一种流动模式转变为另一种模式。例如，气体可在较小的管(真空室的一种形式)中被传送，其中，其压力和管的尺寸将其定义为黏性流模式。气体随后可被注入到较大的室，其中，其压力和室的尺寸将气体定义为分子流模式。经平均自由程与室主要尺寸的比率定义的无量纲量，对本领域的技术人员来说为已知技术，称为“knudsonnumber”(“k”)，定义气体的模式。当knudsonnumber约大于1时，气体倾向于分子流，且当knudsonnumber约小于1时，气体趋向于黏性流。本领域的技术人员应理解，不存在明显的界限来定义黏性流与分子流，因此，当knudsonnumber约为1时，通常将定义为“混流”的区域用来定义流特性的转变。

通常情况下，真空工具的处理速度部分地取决于“气体吞吐量”(“q”)，其涉及到分子通量j。吞吐量用于测量流动并穿过系统的总质量。因此，较高的质量流相当于更多的气态物种进入室中。在沉积系统中，较高的q或j是可取的，从而增加沉积率，并由此处理吞吐量。本领域的技术人员应理解，吞吐量q的常用单位为每秒torr-liters，每秒标准(大气压)cm³，每秒标准升或其他单位。分子通量j的单位为原子数/(cm²-second)或克/(cm²-second)中的任何一个。在一些情况下，吞吐量以将被运作的室中的设定压力被定义，且在其他情况下，其对于大气压(标准压力)被定义。

室的压力和气体吞吐量与室的热导c相关。室、管或孔的热导用来测量气体流动的逆电阻，且通常是以升/秒(l/s)的单位被测量。因此，当为分子流状态时，热导仅由室的尺寸被定义，其用来限制气流，且粒子间的碰撞对于限制气流的影响不大。同样地，黏性流状态的室中的热导取决于气体的压力，设定的气体压力决定碰撞数，以及气流的阻抗。一般情况下，q，c以及压力p之间的关系为

方程式1)q＝cp，

其中，分子流时，c为常数，取决于的室的尺寸，且黏性流时，c为变量，取决于室的尺寸和压力两者。以下考虑到取决于热导的压力示出有关黏性流的更准确方程式

方程式2)q＝f(p²up-p²down)，

其中pup是上游气流中的压力(气流来源)且pdown是气流的下游中的压力(真空室中或在将真空供应至室的泵中)。上游和下游压力之间的差异往往足够大使下游压力可被忽略。因此，通过c＝f/(2×paverage)～f/(2×pup)，方程式2)可被缩减至方程式1)。

真空需要某种形式的泵将气体从真空室中去除来生成真空。除非真空泵连续地排出气体，否则气体流动进入室中会导致压力增加。因此，每一个真空系统至少包含一个或有时更多真空泵。真空泵的性能由已知的泵速s的值示出，并且具有与室热导相同的单位。因此，泵的泵速取决于黏性流状态下的压力，并与分子流状态下的压力无关。

由于泵速与室热导有相同的单位，可以通过有效热导ceff更换方程式1)和2)中的热导c在说明各组合效应，

方程式3)1/ceff＝1/c+1/s。

同样地，当大的以及小的n个室，以及泵以一系列气流配置被连接时，有效热导如以下被示出

方程式4)1/ceff＝1/c1+1/c2+…1/cn+1/s。

当具有较高泵速的泵以一系列各种尺寸的室连接时，最低的热导室，即，具有最小特征尺寸的一个，将决定整体热导，并由此决定系统的吞吐量和压力。因此，当高速泵通过小的开口(有限热导)被连接至真空室，所述开口限制整体热导，且吞吐量以及可达到的压力。在此根据本发明的实施例示出此特征的重要性，并可忽略方程式3)和方程式4)中的泵速s，从而系统通量吞吐量由传送系统的源和组合热导的压力决定(即在此所述的泻流单元)。

在分子流条件下，热导是独立的压力，因为气体分子不太可能相互作用。圆形孔(具有开口的孔径，开口的厚度基本上小于开口的直径)具有以下热导：

方程式5)c＝11.6πd²/4；或

c＝11.6(cross-sectionalareaorifice)。

管的热导为：

方程式6)ctube＝11.6(d³/l)；或

ctube＝11.6(crosssectionalareatube)(4d/πl)，

其中d是孔/管内径(cm)，l是管长度(cm)，p是压力(torr)。应注意此分子流的情况下，热导c与压力无关。

对于管的黏性流，热导c由以下示出：

方程式7)c＝180(d4/l)paverage；或

c＝180(crosssectionalareatube)(4d²/πl)paverage。与简单的q＝ceffp相比，使黏性流状态下的气流特征化的更准确的方法为：

方程式8)q＝f(p²upstream–p²downstream)

其中，pupstream为孔的上流压力，且pdownstream为孔的下流压力，f与热导有关，c为关联

方程式9)f＝c/(2paverage)，其中paverage＝0.5(pupstream+pdownstream).

有关黏性流管的c和f之间的关系通过以下被证实：

q＝c(pupstream-pdownstream)

paverageq＝c（pupstream-pdownstream)paverage

∴

从方程式5)至方程式7)，当尺寸为毫米(cm)，压力为托(torr)时，所有的热导以升/秒被测量，且其中对于上述各热导方程式的前因子用于说明单位转换。非圆形的孔径和管具有本技术领域已知的相似表示，但并不普遍。

管和孔的开口的面积尺寸影响热导。因此，高质量流通过方程式1)被说明，其优选是具有大直径的管和孔，使热导最大化。

由于本发明实施例利用一些强大的机械连接，被设计用来支持比现有熔罐和泻流单元设计更大的机械负荷，因为这些连接(在一些情况下)可能需要被液体密封，来防止液化蒸发的材料逸出，需要一种在真空中连接厚重部分的方式且不会生成“虚漏(virtualleak)”。虚漏是通过低热导路径与真空连接的体积中捕捉的气体(非液体)。所述路径通常是较小或高度收缩的开口或类似螺纹的狭长路径。用于避免虚漏的本技术领域的已知方法包括中心钻孔的螺栓和螺钉，被用于盲螺纹孔以便提供另一气体路径或将一个接头的内螺纹开槽，允许更直接的(更直及更短的)路径来用于气体逸出。但是，虽然需要将内螺纹开槽来用于使捕捉的气体逸出，但其会使液体蒸发的材料经“毛细作用”穿过槽从接头中逸出。

如本技术领域已知的，mbe系统由一个或多个加热的熔罐构成，所述熔罐被填充蒸发(或升华)材料，配置在真空室中从而将蒸发材料引导至基片，被凝结成为固体薄膜。机械快门通常被配置在熔罐外部，从而中断或使蒸发材料的通量沉积在基片上。熔罐通常被设计为薄壁的材料(通常约为～0.035英寸厚)，一般由聚萘二酸丁醇酯(pbn)或其他合适的高纯度，热透明材料制成，或是在一些情况下，热不透明的难熔金属、氧化物，例如氧化铝、氧化铍或石墨。总的来说，熔罐可被拆卸和更换，使其可以互换，因此，没有特定的材料。由于优选是调整蒸发通量，来实现不同的沉积率，或是以特定的通量比率混合蒸发材料，来生成复合薄膜，在几乎所有的情况下，由于mbe熔罐较薄，使热质量最小化从而使改变温度的响应时间最大化，并由此改变所需的蒸发通量。

在任何薄膜沉积系统中，特别是在mbe中，上沉积率经泻流单元的喷溅被限制。喷溅可由加热的熔体中的对流生成(有时错误地称为“沸腾”)，随温度升高增加，导致液体的液滴释放至基片，并导致从金属液滴到干化学反应的液滴合金的缺陷，由于其的几何特征，在一些应用中经常被称为“椭圆缺陷”。当一些蒸发凝结在熔罐壁上并聚集时，在较低温度下也会发生源喷溅。由于熔体之上的熔罐壁没有熔体本身热，促使壁上液滴冷凝，因此当使用类似pbn的透明材料时所述聚集被加重。这些冷凝的液滴回落到熔体“喷溅”液体至单元外。上述机制中的任何一个或本技术领域已知的其他相似机制可能会导致源喷溅，导致沉积的膜产生缺陷。在中等速度沉积中，通过加热孔来减少喷溅缺陷，或熔罐的唇状边缘被设计“热唇”，来防止材料冷凝或使用凹状的熔罐。但这些设计热吸收效率低，且与熔融区相比温度差有限，与标准的开口单元设计相比，仅提供适度减少的喷溅。“运动长度”是在系统被打开用于维护，通常材料再加载之前，mbe或pvd系统可用于生长的时间。几乎所有的现有泻流单元利用单一的开口设计，其中材料通过加载材料的相同开口被蒸发。因此需要将泻流单元从系统中取出以重新填充材料。在要求高纯度的工程中，如半导体材料的沉积，在约100兆半导体原子中有一个杂质便被视为“不纯”，其破坏真空且随后系统经h2o、co、o2、co2和其他大气中发现的污染气体被污染，导致昂贵和费时的“后期维护清理”周期。通常，整个系统在高达250℃的高温下烘烤几天，将杂质排出至各种泵中。其被认为是mbe过程中的主要产业限制之一，是许多制造商选择竞争技术来代替mbe的主要原因。虽然一些挑选的泻流源中不通过蒸发材料的相同开口来加载材料，但此设计破坏真空，仍需要加载材料，导致运动长度同样被限制。

目标基片上沉积的膜的均匀性是膜厚度的统计变差和几何变差或是由合金组成时的原子组成，作为定位在基片上的功能。pvd系统，例如已知的用于制备高度均匀的膜的mbe系统，在一些情况下，厚度和组合物的标准偏差为1％或以下。考虑到通量分布与对泻流单元轴的角度的对比通常根据余弦功率(功率通常小于～3)，mbe系统中的高均匀性则通过将源至基片的距离增加到足够大的距离被获取，从而获得近似图1a和图1b中所示的通量分布。然而，由于到达基片的通量减少约1/lss的系数，其中lss是基片至源的间距，因此这种常见的做法还实质上降低了沉积率。强制通风熔罐被用来提高均匀性，但是与直壁式熔罐相比其容量减少，并示出众所周知的被称为“损耗影响”的长期通量不稳定，其中，由于被蒸发的材料的表面积由于材料消耗而改变，因此就算在恒定温度下，也会随着时间改变通量。所有开放式的熔罐，不论是强制通风(锥形)或直壁式，示出由于消耗的影响一些测量的长期通量不稳定，且当外部快门被打开或关闭时倾向于短期通量不稳定。当部分热反射快门从泻流单元开口被移出时，这些短期外部快门通量瞬变是众所周知的泻流单元瞬时冷却或加热的结果，从而允许从泻流单元的更多(打开快门)或更少(关闭快门)热损失，通过驱动pid(proportionalintegralderivative)控制系统经瞬变被补偿，向电阻丝施加更多(打开快门)或更少(关闭快门)功率来回至所需的恒定温度。

在此，离开泻流单元的气流包含具压力p的蒸汽或气体，并通过横截面积a的足够薄的限制性开口(孔)进入至真空，通过以下被示出：

方程式10)j＝pa/(2πmkt)^1/2,

其中，开口足够薄，被归类为厚度比开口宽度更薄的孔，且j＝气流，m＝蒸发种类的分子质量(kg)，k＝玻尔兹曼常数，t＝单元中的绝对温度，p＝与温度t相关的单元中的压力，通过以下形式：方程式11)p＝ye^(-ea/kt)，

y是蒸发材料的特征常数，且ea是与蒸发或升华过程相关的活化能。

从相隔孔的距离lss处进入到真空中的分子的准确通量为多变量的复杂函数，但其在本领域中为已知技术。这些变量包括j，孔的尺寸，孔的形状，以及甚至局部压力(p是位置z函数，其中0≤z≤lss)，其变化的原因在于其进入真空中至基片位置点lss时分子束扩展或聚焦。

使用lambert的近似法，示出由于将相隔孔的距离lss平方，位于相隔孔的距离lss处的基片上的入射通量f减少：

方程式12)f＝hj/(lss)²，

其中h是比例系数。

用于生成通量的已知方法通常涉及：含有蒸发的材料的熔罐，将热提供给熔罐的灯丝加热器，以及光束阻挡机制(快门或阀)。熔罐可以通过各种各样的材料被制成，但根据性能被选择，不与蒸发的源材料化学反应，并使不良污染气体的排气最小化。熔罐通常为具有开口端的容器，但在一些情况下，为具有喷嘴或孔的密封容器，设计来限制或塑造离开单元的通量。

绝大多数的泻流单元使用安装在熔罐外部的机械快门，由叶片组成，配置在离开泻流单元的通量的分子束的路径中。这些外部安装的快门降低传递的通量，但为更高压力时，出现散射或室解吸，当在关闭位置，所述通量减少可仅约为～10的系数。所述叶片可以由w、ta、mo、pbn、石墨或是被充分限制与蒸发材料反应的其他材料制成，并通常不加热，从而不断增加快门上沉积的材料厚度。沉积的材料可能被积累，从而厚度会引起快门驱动问题(迟缓或锁定问题)并甚至可能会接触到包围快门的冷表面，快门和冷表面之间形成“固化材料焊接”，阻止快门驱动。叶片通常是通过线性回缩/插入机制被驱动，或沿小于360°的圆弧路径旋转运动，通常为90°至180°。关闭一个打开的快门，需要快门反向横穿其在打开周期期间所移动的路径，此过程缓慢并往往不实用。

同样，在一些罕见的泻流单元中，柱塞式阀被用来堵住和打开泻流单元熔罐的圆柱形管，从而切断并恢复分子通量。此设计允许加热的阀体，使材料积累最小化，并提供更主动的关闭，从而减少了阀/快门中通量”泄漏“的数量。然而，所述柱塞阀通量调制方法需要相同的路径被反向穿越，导致类似于外部快门配置的缓慢通量调制。所述分子通量中断的方法被设计为简单地开启并间或地地使光束停止，且在mbe领域众所周知当需要快速频繁的快门/阀时较难制作。要求快速通量调制的方法包括生长多层的薄交替组合物，被称为超晶格或提供金属的频繁脉冲来增加金属调制外延(mme)过程中发生的表面迁移，例如在题为“用于生长非相分离的group-iii氮化物半导体合金的系统和方法”美国专利第9142413号中被说明。因此，当要求快速脉冲调制的通量生长时，无论是外部安装“刀片式”的快门和内部安装的“柱塞式阀”都不能提供所需的驱动速度。这些快门/阀系统的时间约束随着沉积率增加被加剧。例如，在mme的情况下，快门驱动每2秒的生长率可约为～1-2μm/小时，但要实现约为～10-50μm/小时的生长率时，频率需增加至每0.1至0.2秒。

使用mbe系统的主要原因之一是保持超高真空，以尽量减少不理想的杂质掺入。大多数情况下，这些杂质是不理想的氧气和碳气形式，主要来自加热的金属，为这些不理想的污染气体的无限源。在维护和操作程序时要特别注意，以确保每天实现非常低的基准压力。例如，用来生长iii氮化物材料的商业mbe系统能够在各操作日以大约～6^-8×10^-11torr基准压力(可以通过离子规压力传感器读取下限)开始。然而，当泻流单元或基片加热器中的任何一个从闲置值(idlevalues)(约200℃)增加到其操作温度，在系统中的基准压力可能会从静态值上升至10^-9torr一样高(且立刻甚至更高)。

mbe通过使用由电阻金属丝加热的泻流单元被执行，且基片保持件通常由金属的钽，钨，或锆氧稳定的pt被制成。所述电阻金属丝，用于保持电阻金属丝的陶瓷部件，和金属的气体捕获辊件，被用来反射热并使逸出泻流单元或基片加热器的热量最小化，但是其可能会导致杂质被引入蒸发通量。金属是含碳和含氧气体的无限源并容易排出co、co2和o2气体，以及其他不良分子，其需要被抽走或将其纳入到生长膜中。此外，基片加热器和泻流单元以直接瞄准线至生长基片。因此，用于分散或解吸气体的所有精致屏蔽和吸气泵，在遇到生长基片之前对于降低气体浓度的影响不大。

技术实现要素：

在一些实施例中，本发明公开一种泻流单元，包括：熔罐，被配置为容纳蒸发或升华的材料；输送管，被配置为将蒸发或升华的材料从所述熔罐输送至所述泻流单元之外并进入到室中；供给管，从所述熔罐延长，所述供给管被定位并配置为捕捉源自所述蒸发或升华的材料的冷凝物，并将所述冷凝物送回至所述熔罐；及至少一个加热组件，被定位并配置为加热所述熔罐中包含的材料，从而使所述材料蒸发或升华，所述蒸发或升华的材料流动并穿过所述输送管至所述泻流单元之外。其中，所述泻流单元被配置为所述熔罐可填充有蒸发或升华的材料且无需将所述泻流单元从进程真空室中去除。

在另一个实施例中，本发明公开一种含有一个或多个泻流单元的半导体基片处理系统。

附图说明

图1a是由泻流单元提供的光通量分布的示图，作为泻流单元与基底之间径向距离的函数，用于泻流单元与基片之间的第一间隔距离。

图1b是示出由泻流单元提供的通量分布的示图，作为泻流单元与基片之间径向距离的函数，用于泻流单元与基片之间的第二间隔距离。

图2a是示出本发明的泻流单元的一个实施例的示图，与采用所述泻流单元的系统分离的组装状态，且没有外部真空膜室。

图2b是图2a所示的泻流单元的分解透视图。

图3a是图2a和2b的泻流单元的侧视图。可采用与真空室连接的外部真空膜室。

图3b是图2a和2b的泻流单元的另一个实施例的侧面视图。具有与真空室连接的外部真空膜室。

图4是组装状态下的图2a和2b的泻流单元的横截面视图。

图5a是图2a、图2b和图4的泻流单元的供给管和多个挡板(可配置在供给管内)分解透视图。

图5b是图5a所示的挡板中的一个的俯视图。图5c是图5a所示的挡板中的一各的仰视图。

图6a是图2a、图2b和图4的泻流单元的射频线圈组件的透视图。

图6b是图6a所示的射频线圈组件的放大的部分俯视图。

图6c是图6a和6b所示的射频线圈组件下部的部分侧视图。

图7a是示出图2a、图2b和图4的泻流单元的输送管及相关部件的示图，与图2a、图2b和图4的泻流单元的熔罐20连接，其中省略泻流单元的其他组件。图7b是示出图7a所示的泻流单元的各种组成的分解图。

图8a是简单及示意性地说明可在本发明的泻流单元的实施例中被采用的一种配置的熔罐和输送管的横截面侧视图。

图8b是简单及示意性地说明可在本发明的泻流单元的实施例中被采用的另一种配置的熔罐和输送管的横截面侧视图。

图9a是示出图2a、图2b和图4的泻流单元的输送管及相关部件的示图，与泻流单元的其他组成分离。

图9b是示出图9a的泻流单元的各种组成的分解视图。

图10a是示出图2a、图2b和图4的泻流单元的快门组件、导管和喷嘴的示图。图10b是示出图10a所示的快门组件，导管和喷嘴的局部放大图。

图10c是从不同于图10b的角度示出图10a的快门组件，导管和喷嘴的局部放大图。

图11a是示出图2a、图2b和图4的泻流单元的快门组件和喷嘴的分解图。图11b是示出组装状态下的图11a的快门组件和喷嘴的示图。

图11c是从不同于11a的角度示出图11a的快门组件和喷嘴的另一分解图。

具体实施方式

本例所示的附图不代表任何特定的泻流单元或半导体基片处理系统的实际视图，其仅用于描述本公开的实施例的理想化体现。附图之间相同的组件和特征以相同的数字符号被示出。

本发明的示例性泻流单元可用于已知的“分子束外延”(“mbe”)，或者更普遍的是，在一般被称为“物理气相沉积”(“pvd”)的薄膜和厚膜的真空沉积中，或是使用封闭的真空室来处理一个或多个基片的任何其他处理系统，或是泻流单元被用来将蒸发提供至真空室来处理基片。因为在此说明的泻流单元的实施例的操作压力范围可能高于“分子流”所定义的，相对于先前已知的泻流单元，所述泻流单元具有更好的灵活性，特别是在较高的蒸发或环境压力下，因此，泻流单元可用于除了mbe系统以外的处理系统。与现有的“外延式”泻流单元相比，在此所述的示例性泻流单元提供的蒸发通量可通过占空比变化和通量的快速脉冲持续时间被调整，且缓慢地响应经温度变化产生的通量变化。因此，在本发明的实施例中可使用更厚、更强大的熔罐，不易断裂。当要求恒定温度时，熔罐的温度也可被改变来影响通量的变化，但以较慢的速率，以及较高的热稳定性。在此所述的泻流单元在沉积室和过程中具实用性，其中沉积在中等真空，高真空(hv)或超高真空(hv)的压力范围下被进行。在一般情况下，沉积系统的主要优点在于高沉积率、优秀的均匀性、较广的操作压力范围、低杂质掺入和多成分膜的组合物的良好控制性。除了上述理想的特征，本发明具有减少液滴喷溅的性能，通过原位材料再加载性能以高沉积率提供通量的快速时间响应。此外，在此公开的泻流单元的实施例利用独特的“真空外”再加载设计，允许原位再加载而无需将系统暴露于大气中，从限制系统的运动长度的因素中去除材料再加载。此外，本发明的泻流单元的实施例，能够相对快速地调制分子通量(例如，通量中断机制的激活和失活)，甚至在高通量速率下。在此说明的泻流单元的实施例可减少已知泻流单元设计所造成的出气，且甚至通过去除设计中不必要的热金属加热线，可消除有害的气体源。

根据本发明的泻流单元的实施方案的另一个优点是降低泻流单元成本。具体地，已知的电阻加热的泻流单元包括昂贵的钽，铂，和其他稀有金属以形成电阻加热丝和加热的热反射镜。耐氧化性泻流单元采用昂贵的氧化锆稳定的铂或铱，以避免灯丝氧化。本发明的泻流单元的实施例可以不使用上述昂贵，排出杂质的金属，可由高纯度，mocvd标准和硅基半导体制造系统中广泛使用的材料形成。本发明的泻流单元的实施例可以不包括含有钽，铂或其他稀有金属的任何电阻加热丝或加热的热反射器。

图2a示出根据本发明的实施例的装配状态下的泻流单元，图2b是示出图2a的泻流单元的分解图。如图2a和图2b所示，泻流单元包括射频感应线圈10，加热厚的机械坚固耐用(即，非材料可互换)的熔罐20。泻流单元还包括：组合性蒸发材料供给及机械支撑管30，具有内偏差挡板31。泻流单元还包括另一个rf感应线圈11，其加热输送管40，其配有高速360°旋转的快门组件50和装配在输送管40内的可更换喷嘴60。导管70机械地支持快门组件50，并使其位于输送管40内的中心处。厚壁的熔罐20从供给管30机械地被悬挂，其中具有挡板31。供给管30用来提供大量的传导性温度梯度，使蒸汽冷凝成液体。此液体被困在挡板31上，从而滴回至熔罐20内下方安装的源储层中。具有内挡板31的供给管30更具有第二开口端32，但不允许明显的蒸汽从第二开口端32逃脱。供给管30通过螺纹连接件81被附于标准的双面真空法兰80至热绝缘器90。通过本领域已知的方法，真空法兰80可选择性地通过冷却水，液氮ln2，或多种已知的液体冷却剂被冷却，来消散传导的热。

热绝缘器90可选择性地被钻孔，由多孔材料制成和/或加工，从而来限制热阻，控制流动至真空法兰80的热量。此外，供给管30的长度可以被调整，以实现所需的热传导至真空法兰80。以此方法，供给管30的顶部可以保持在适当的温度，确保供给管30中的蒸汽冷凝，并返回至熔罐20。热绝缘器90可具有圆锥状或漏斗状的内部形状，从而辅助如下所述的材料再加载。

如图3a和图3b所示，整个泻流单元可以被安装在真空膜室内。此真空膜室可以具有各种形状。在非限制性示例，真空膜室可以包括如图3a所示的圆柱形室100(例如，管)，或如图3b所示的矩形室101。双面真空法兰80在附于真空室的四个真空法兰102a、102b、102c、102d中的一个和选择性的真空闸阀103之间被适配。如以下图4所示，真空闸阀103使泻流单元与再加载室隔离。选择性的真空闸阀104可以使泻流单元与注入有蒸发材料的进程室107隔离。当存在真空闸阀104时，可以通过真空法兰107被连接到进程室108。旋转机制的馈通106，其在本领域为已知技术，被连接至快门组件50用于其的操作。同样，四个射频真空馈通105a、105b、105c、105d被配置为生成射频感应线圈10、11供应和返回连接，来同时提供和返还电力和液体冷却，使射频感应线圈10，11保持在足够低的温度下，以减少不良脱气。

真空室可以选择性地包括气体馈通。此气体馈通可提供调整泻流单元产生的局部压力的手段，其有助于控制蒸发材料碰撞之间的平均自由程，由此，以先前已知泻流单元中没有被发现的方法来调整蒸发材料的方向。

真空室还可以包括各种传感器，如温度传感器、压力传感器等，并且可以选择性地包括附加的泵送端口，以允许源的“差异泵送”，本技术领域中已知的方法。

供应/供给管30可通过真空阀103来用于原位材料再加载，且单独的材料负载锁定室可被预清洗、烘烤，且在打开阀103之前被凈化，然后打开负载锁定室和源加载管之间的通道。当阀103打开时，预脱气的补充材料可以被加载至热绝缘器90，将材料排至供给管30并进入至熔罐20中。

虽然可将泻流单元安装在足够大的真空系统中，如纽约普莱恩维尤的威科仪器公司商业销售的gen200mbe系统或gen2000mbe系统或类似其他厂商的“大端口”型号，但泻流单元整体尺寸比先前已知的泻流单元相对来说更大，并可被安装用于在完全外部的位置运作，与之前通常安装在沉积室107内的泻流单元形成对比。因此，当泻流单元被安装在沉积室107外部时，绝缘阀104可选择性地配置在泻流单元和沉积室之间。

图4示出图2a和图2b的泻流单元的横截面示图。泻流单元包括一些相互连接的厚壁管，包括熔罐20，机械支撑和再加载的供给管30以及输送管40。如图4和图5a的分解图及图5b和图5c所示，支撑/供给管30内部为一些档板31、31a、31b、31c、31d，使重力自流材料被排至熔罐20储层，限制蒸汽流向上至管的开口端32。通过沿供给管30生成温度梯度，蒸发的材料发生冷凝，使冷凝的液体蒸发材料回至熔罐20储层。热绝缘器90(图4)具有内部漏斗形状，以帮助材料再加载，将液体材料引至供给管30的开口端32。当于供给管30中时，液体材料穿过挡板31被排至熔罐20储层。热绝缘器可以被加工、钻孔或由多孔材料制成，以便在供给管30的顶部保持适当的温度，从而使加载的材料保持液化。应用中通常使用的材料ga的熔点范围为～27℃且al的熔点范围为～660℃，各种过渡金属和黑色金属则更热。然而，即使是材料保持不熔化，也可使用固体粉末来再加载源。在这些液体或固体的再加载方法都不适用的应用中，可以使用泻流单元，且无需采用经适当的塞子被密封的供给管30的开口32的再加载过程。

在一些实施例中，运作期间，可在含有供给管30，熔罐20和输送管40的三个区域之间生成温度梯度。虽然这些区域的实际温度随蒸发和进程条件有所不同时，但输送管40中的温度可以比熔罐20至少热200℃，且熔罐20至少比供给管30热200℃。在一些实施例中，熔罐20可通过其各自的rf感应线圈加热组件被加热至约2200℃，且输送管40可通过其各自的rf感应线圈加热组件被加热至高达2500℃或更高的温度。

参照图4，如上所述，泻流单元可采用射频感应加热线圈。图6a-图6c进一步说明射频感应线圈泻流单元分离。射频感应线圈10，11的半径可能不同。如图4和图6a-图6c所示在一些实施例中，每个射频感应线圈可包括内绕线10a、11a，和外绕线10b、11b。换句话说，各线圈10、11可以包括导电材料的空心管，具有内绕线10a、11a和外绕线10b、11b。图6b示出内绕线10a、11a的螺距p10a、p11a，和外绕线10b、11b的螺距(p10b、p11b)，其中，螺距由绕线中线圈相邻部分之间的距离被定义。因此，各射频感应线圈10、11可包括外螺旋绕线中的内螺旋绕线，其中内绕线10a、11a的螺距p10a、p11a大于线圈直径，绕线中线圈相邻部分不相互接触。这些螺距(p10a、p11a)可以沿线圈长度而不同，可以更密集于一个末端，从而当需要更多热时，优先聚集更多的电磁通量。由于交流电生成穿过内绕线10a，11a，内绕线10a(由熔罐20和蒸发或升华的材料占据)或内绕线11a(由输送管40和内快门组件50以及喷嘴60占据)包围的空间体积内生成波动磁场。熔罐20或输送管40内波动磁场感应的电流，和蒸发或升华的材料，以及体积内的其他材料，经其中的电流被电阻加热。通过本领域已知的实证法或算法，内绕线10a、

11a的直径，线圈螺距p10a，p11a和绕线中的圈数可结合来生成线圈10，11的感应系数，并与熔罐20和输送管40的负载阻抗相匹配。

在泻流单元的运作期间，由于水或其他冷却液或流体会流过线圈10、11，从而来冷却线圈10、11并吸收从熔罐20和包含在其中的材料发射的热辐射。

此外，虽然内绕线10a、11a在线圈的相邻部分之间具有明显的缝隙或空间，来用于给定直径和被加热材料所需的电感，但外绕线10b、11b为“回归绕线”，螺旋缠绕从而线圈的相邻部分之间没有间隙，从而使沿平行于线圈轴方向的外绕线10、11的壁造成短路。选择性地，外绕线10b、11b中线圈的相邻部分之间的电接触可通过将线圈焊接，焊焊，铜焊或绑在一起被增强，形成坚实的外部水冷屏蔽，有助于电导过程很少。因此，线圈10、11可包括水冷外壳，此外壳能够去除从熔罐20和其中的材料辐射的大部分热量，防止室的任何外部加热。这些热屏蔽外绕线10b、11b形式用于真空室热屏蔽的外部线圈。外绕线10b、11b可具有相当于线圈直径的螺距p10b、p11b，线圈的各转弯接触下一个相邻的转弯，形成垂直沿外绕线10b、11b的短路。

由于大量的热辐射可能来源于熔罐20和输送管40增加热损失，选择性地，外绕线10b、11b可经任意数量的附加热反射容器10c、11c被扩张，或是多层薄片被直接接触，焊接，铜焊或绑至外绕线10b、11b，并由本领域已知的材料制成来有效地反射热。这些材料包括钢、ta、mo、cu、au、ag、ni、al、cr和/或涂有各种氧化物、氟化物或氮化物的相同形式。不同于标准的泻流单元，此热屏蔽通过与外绕线10b、11b明显接触被保持在较低的温度下。

如上所述，射频感应线圈10、11包括经水/冷却剂冷却的及导电的线圈，通过射频感应加热来加热熔罐20和包含在其中的材料。在此配置中，射频感应线圈10、11有效地加热熔罐20和包含在其中的材料以及输送管40和其中的组件，而无需明显加热泻流单元的其他组件，相比先前已知的泻流单元，减少了不良脱气。在限制性的示例中，包含在熔罐20中的材料为升华材料(mg、as、p等)，当泻流单元包括一种将固体材料保持在射频感应线圈内的位置中的手段时(虽然熔罐20仍然可被用于防止不理想的杂散蒸发)熔罐20可以选择性地被除去。由于射频能量与蒸发的材料直接藕合并穿过高纯度超致密的石墨熔罐(或其他合适的材料，如sic、tac、beo、pbn、bn、aln、al2o3或通常作为熔罐材料的类似材料)，因此在任何情况下，无需加热ta(或钨、锆稳定的pt等)灯丝。这些超致密的石墨熔罐通常被用于mocvd系统并在之后性能提高的薄熔罐mbe应用被采用，相当于或优于pbn陶瓷。然而，在此示例中，熔罐20由厚壁(0.036“≤t≤1”)构成来用于机械完整性，代替常规的薄壁(t≤0.035)熔罐。石墨、陶瓷、金属、金属碳化物、金属氮化物、金属硼化物或类似的熔罐可镶有各种涂层，用于特定的应用兼容性(例如，tac，石墨碳，氮化硅或氧环境中的al和sic的aln，本领域中已知的许多其他选择)。另外，当被视为可接受时，由于氧化物材料生长的情况下不涉及脱气，因此，熔罐也可由ta、mo、w、nb、ti或其他高纯度厚壁金属制成。

应注意，由于需要空间，射频加热先前没有在mbe系统中被使用。mbe系统通常具有狭窄的泻流单元开口，被设计为捕捉脱气的杂质。因此，低温板中的小开口被填充使用的液态氮或防冻剂混合物。当一个将射频单元被配置在这些开口中的一个，其可能会不适配，且其被结合至低温护罩并会完全蒸发液态氮。因此，根据本发明的泻流单元可用于大口径的真空沉积或mbe系统中，或用于外部安装的配置中。这是由于新的射频泻流单元不会从加热的金属中脱气杂质，只有加热的材料和熔罐。

参照图4、图7a、图7b、图8a、图8b，泻流单元还包括输送管40。输送管的轴可对于保持蒸发材料21的熔罐20区域的轴成角度φ被定向，并可配有射频加热的高速旋转阀50和可拆卸的喷嘴组件60。图7a和图7b进一步示出输送管40及相关部件。参照图8a和图8b，相对于熔罐20的输送管40的角度φ可以是约0°-180°之间的任何角度，但0°-135°之间的角度可能会减少泻流单元的喷溅物。在0°-135°之间的角度的情况下，由于管没有与熔罐20中所含的熔融物质对齐，熔罐20中“沸腾”的熔融液体源材料21仅喷溅较少的液滴至输送管40中。图8a示出输送管40相对于熔罐20的角度φ约为0°(即，输送管40平行于熔罐20)的实施例，且图8b示出输送管40相对于熔罐20的角度φ约为90°(即，输送管40垂直于熔罐20)的实施例。由于输送管40与熔罐20中的熔融源材料21不在视线中，且由于输送管40设计有自己独立的射频感应加热源11，其可被操作从而使输送管40比熔罐20更热，“喷溅”到输送管40中的任何数量的液滴可重新被汽化，然后通过阀50和喷嘴组件60退出管。

可使用方程式1)至9)，通过定义合适的结合电导来用于任何特定的沉积系统中所需的分子通量流，来定义熔罐20，输送管40，阀50和喷嘴组件60的可接受尺寸。因此，较短和/或较宽的输送管40提供更多的通量，

而更长和/或较窄的输送管40限制和减少通量。同样，根据方程式3)和4)的结合电导示出阀50和喷嘴60的管状电导和孔状电导的相似关系。

液体可能会溢出的一些重要连接可位于在接头外侧，以便密封接头。例如，熔罐20和输送管40的联合是通过具选择性外石墨涂层(或类似上述内涂层种类的其他材料)的螺纹连接，来形成液体密封和气密密封。此接头经外涂层通过螺纹连接和液体密封被机械结合。此联合的螺纹使气口(沿螺纹的切割)和相比内螺纹较短的外螺纹一体化，以消除沿螺纹或机械联合的基部中被捕捉的气体。在此描述的组件通过螺纹被机械连接，因此，可以支持较大的机械和热负荷，但通过添加外石墨(或其他类似的)涂层针对泄漏的气体/液体被密封。这种防漏密封在φ等于或接近0°时特别需要，从而联合的熔罐20和输送管40将与熔融液体21接触。

如图4所示，输送管的末端包含喷嘴60，通过熔罐20和输送管40联合中所述的相似螺纹连接，被安装至输送管40。图9a和图9b也示出喷嘴60。喷嘴60包含一个或多个狭窄的“开口”61，实际上可以是孔或管，当与阀50中的“开口”51a、51b、51c对齐时(如图9b所示的孔、槽或管)，使分子通量流动，且非对齐时，中断分子通量。通量中断的速度由以下定义：

方程式13)通量速度＝60/(n×rpm),

在通量速度是每秒通量调制的时间，n是喷嘴中的圆形排列的孔或管的数量，与阀中的孔或管的数量相等，且rpm是每分钟阀旋转的转数。在图9的示例中n＝3。

因此，对于适度的200rpm阀旋转，通量调制能够以0.1秒通过仅三个喷嘴和阀开口被完成。如果需要更高的通量速度，可以使用更高的rpm或喷嘴和阀中更多的开口。阀50和喷嘴60的开口间距和数量可以改变，以便调节通量调制的速度和占空比。例如，通量可以在约0.001秒到大约几秒钟的范围内被传输或保持开放用于恒定的通量供应。除非需要50％的占空比，否则阀50和喷嘴60无需相同数量的开口。

如图10a及图10b中所示，在喷嘴60上的各孔61、61a、61b、61c的形状一般是外侧的强制通风，具有相对于输送管40轴约25-45°角的孔61。每个孔的具体形状和锥度可以调整，以生成相比本技术领域中已知的更直接或漫射的分子通量。如图9所示，喷嘴还包括旋转轮毂，位于可以旋转的阀50上。此轮毂可以是相对于内侧上的喷嘴的锥形曲线和/或喷嘴60包含的选择性圆柱形杆52。最后，合适的耐磨性和蒸发材料兼容的涂层，如高密度石墨、tac、碳化硅、氮化铝或其他材料，选择性地施加至阀50和喷嘴60的接触面。

源包含独立可控及射频感应的线圈10、11，从而相比含有蒸发材料的熔罐20温度，允许独立控制的输送管40，喷嘴60和阀组件50的温度。其允许输送管40，阀组件50和喷嘴60在高温下操作，以防止冷凝和由此产生的喷溅和/或堵塞。阀组件50可以具有附设的阀轴，并且可以安装在长阀轴管70上。长阀轴管70拧入熔罐20壁，形成如前面所述的防漏连接。虽然输送管40内阀50至阀轴管70开口不防漏，但通过方程式1)-9)中说明的方法，阀50轴和长阀轴管70的紧密间隙和较长的长度形成电导限制，其形成电导限制来防止蒸汽从阀50轴与阀轴管70的间隙中被泄漏。阀轴管70还可具有位于输送管40内的机械定心支架71，用来将阀组件50与喷嘴60对齐。可以利用任何数量n的喷嘴开口61，但喷嘴开口大于12时，会造成较大的源输送管40尺寸或通量减少，这是由于喷嘴开口61直径使方程式1)-9)的电导下降。在实践中，任何尺寸的源输送管40直径是允许的，但优选是尺寸小于或等于将配置的区域。此外，虽然在此示出的例子是圆柱形性质，但可以是不失一般性的任何几何形状。特别是，泻流单元可具有平坦的输送管40，不圆同心或多种尺寸，形状和位置的喷嘴开口61，以便更好地塑造分子通量属性，或使输送管40源于单一熔罐20或源于多个独立控制的熔罐20多样化。此外，可使用多个温度传感器，热电偶，电阻温度装置或类似的传感器，来监测熔罐，输送管和热绝缘器温度，可纳入在其他位置之间。

最后，真空膜室主体上的选择性注入气口可以被用来增加蒸发材料的局部压力，并提供“气帘”，其中蒸发物质被活性或非活性性质的气束包围。非活性气体可以用来从室中的其他反应气体中分离蒸发材料，或通过降低碰撞之间的平均自由程(λ)来降低分子束的方向性。活性气帘可以在蒸发材料接触沉积基片之前产生理想的气相预反应，或是可以作为双组分沉积的反应气体，在基片上反应。

以下提出本公开的附加非限制性实施例：

实施例1：一种泻流单元，包括：熔罐，被配置为容纳所述泻流单元内蒸发或升华的材料；输送管，被配置为将蒸发或升华的材料从所述熔罐输送至所述泻流单元之外并进入到室中；至少一个射频(rf)加热组件，被定位并配置为加热所述熔罐中包含的材料，从而使所述材料在所述熔罐中蒸发或升华，所述蒸发或升华的材料流动并穿过所述输送管至所述泻流单元之外。

实施例2：实施例1的泻流单元，其中，所述熔罐包括一个或多个壁，所述一个或多个壁的每个壁具有大于或等于0.036英寸(0.091cm)的平均壁厚。

实施例3：实施例2的泻流单元，其中，所述一个或多个壁的每个壁具有大于或等于0.25英寸(0.635cm)的平均壁厚。

实施例4：实施例3的泻流单元，其中，所述一个或多个壁的每个壁具有大于或等于0.50英寸(1.27cm)的平均壁厚。

实施例5：实施例1-4中任何一个的泻流单元，其中，所述泻流单元被配置为所述熔罐可填充有蒸发或升华的材料且无需将所述泻流单元从进程真空室中去除。

实施例6：实施例5的泻流单元，其中，所述泻流单元被配置为所述熔罐填充有蒸发或升华的材料，且无需中断使用所述泻流单元实施的处理操作，并无需中断所述室中的真空释放且所述蒸发或升华的材料从所述熔罐通过所述输送管被输送至所述泻流单元之外。

实施例7：实施例1-6中任何一个的泻流单元，其中，所述熔罐包含材料，所述材料从由石墨、陶瓷、金属、金属碳化物、金属氮化物和金属硼化物构成的组中被选出。

实施例8：实施例1-7中任何一个的泻流单元，其中，所述熔罐具有包含材料的内层，所述材料从由碳化钽(tac)、石墨碳、碳化硅、氮化硅、碳化硼和氮化铝构成的组中被选出。

实施例9：实施例1-8中任何一个的泻流单元，其中，所述泻流单元不包括任何钽或铂电阻丝。

实施例10：实施例1-9中任何一个的泻流单元，其中，所述输送管的轴以相对于所述熔罐的垂直轴成角度地被定向。

实施例11：实施例10的泻流单元，其中，所述输送管的轴以相对于所述熔罐的轴成0°-135°的角度地被定向。

实施例12：实施例11的泻流单元，其中，所述输送管的轴以相对于所述熔罐的轴成90°的角度地被定向。

实施例13：实施例1-12中任何一个的泻流单元，还包括:快门组件，与所述输送管操作性地连接，所述快门组件被配置为选择性地中断蒸发或升华的材料流动至所述输送管之外。

实施例14：实施例13的泻流单元，其中，所述快门组件被配置为选择性地打开和关闭一个或多个通道，使蒸发或升华的材料流动并穿过所述输送管。

实施例15：实施例13或实施例14的泻流单元，其中，所述快门组件被配置为选择性地打开和关闭所述输送管内的一个或多个通道，且不改变所述快门组件的运动方向。

实施例16：实施例13-15中任何一个的泻流单元，其中，所述快门组件包括旋转的快门组件。

实施例17：实施例16的泻流单元，其中，所述旋转的快门组件包括：旋转阀和固定喷嘴。

实施例18：实施例17的泻流单元，其中，所述旋转阀包括：多个第一开口，所述喷嘴包括多个第二开口，且其中，所述旋转阀在转动相对于所述固定喷嘴的所述旋转阀的轴附近以单一旋转方向连续旋转，从而循序和重复地使所述多个第一开口与所述多个第二开口对准及非对准，从而循序和重复地打开和关闭所述输送管内的所述一个或多个通道。

实施例19：实施例18的泻流单元，其中，所述驱动机制以一定的旋转速度来驱动所述旋转阀的旋转，足够使所述输送管内的所述一个或多个通道在小于或等于0.1秒的时间内被打开或关闭。

实施例20：实施例13-19中任何一个的泻流单元，其中，所述快门组件至少部分地被设置在所述输送管内。

实施例21：实施例1-20中任何一个的泻流单元，其中，至少一个射频(rf)加热组件包括围绕所述熔罐的射频线圈。

实施例22：实施例1-21中任何一个的泻流单元，还包括：至少一个附加的射频(rf)加热组件，被定位并配置为加热所述输送管中包含的材料，从而阻碍所述蒸发或升华的材料的冷凝物流动并穿过所述输送管至所述泻流单元之外。

实施例23：实施例1-22中任何一个的泻流单元，其中，所述泻流单元不包括电阻加热组件。

实施例24：实施例1-23中任何一个的泻流单元，还包括：供给管，从所述熔罐延长，所述供给管被定位并配置为捕捉源自所述蒸发或升华的材料的冷凝物，并将所述冷凝物送回至所述熔罐。

实施例25：实施例24的泻流单元，其中，所述供给管具有与所述熔罐藕合的末端。

实施例26：实施例24或实施例25的泻流单元，还包括：配置在所述供给管内的一个或多个挡板。

实施例27：实施例24-26中任何一个的泻流单元，其中，所述供给管和所述供给管开口中的至少一个被冷却。

实施例28：一种泻流单元，包括：熔罐，被配置为容纳所述泻流单元内蒸发或升华的材料；输送管，被配置为将蒸发或升华的材料从所述熔罐输送至所述泻流单元之外并进入到室中；供给管，从所述熔罐延长，所述供给管被定位并配置为捕捉源自所述蒸发或升华的材料的冷凝物，并将所述冷凝物送回至所述熔罐；及至少一个加热组件，被定位并配置为加热所述熔罐中包含的材料，从而使所述材料在所述熔罐中蒸发或升华，所述蒸发或升华的材料流动并穿过所述输送管至所述泻流单元之外；其中，所述泻流单元被配置为所述熔罐可填充有蒸发或升华的材料且无需将所述泻流单元从进程真空室中去除。

实施例29：实施例28的泻流单元，其中，所述泻流单元被配置为所述熔罐填充有蒸发或升华的材料，且无需中断实施所述室中的真空释放且所述蒸发或升华的材料从所述熔罐通过所述输送管被输送至所述泻流单元之外的处理操作。

实施例30：实施例28或实施例29的泻流单元，其中，所述至少一个加热组件包括射频(rf)加热组件。

实施例31：实施例28-30中任何一个的泻流单元，其中，所述熔罐包括一个或多个壁，所述一个或多个壁的每个壁具有大于或等于0.036英寸(0.091cm)的平均壁厚。

实施例32：实施例31的泻流单元，其中，所述一个或多个壁的每个壁具有大于或等于0.25英寸(0.635cm)的平均壁厚。

实施例33：实施例32的泻流单元，其中，所述一个或多个壁的每个壁具有大于或等于0.50英寸(1.27cm)的平均壁厚。

实施例34：实施例28-33中任何一个的泻流单元，其中，所述泻流单元被配置为所述熔罐填充有蒸发或升华的材料，且无需中断实施所述室中的真空释放且所述蒸发或升华的材料从所述熔罐通过所述输送管被输送至所述泻流单元之外的处理操作。

实施例35：实施例28-34中任何一个的泻流单元，其中，所述熔罐包含材料，所述材料从由石墨、陶瓷、金属、金属碳化物、金属氮化物和金属硼化物构成的组中被选出。

实施例36：实施例28-35中任何一个的泻流单元，其中，所述熔罐具有包含材料的内层，所述材料从由tac、石墨碳、碳化硅、氮化硅、碳化硼和氮化铝构成的组中被选出。

实施例37：实施例28-36中任何一个的泻流单元，其中，所述泻流单元不包括任何钽或铂电阻丝。

实施例38：实施例28-37中任何一个的泻流单元，其中，所述输送管的轴以相对于所述熔罐的垂直轴成角度地被定向。

实施例39：实施例38的泻流单元，其中，所述输送管的轴以相对于所述熔罐的轴成0°-135°的角度地被定向。

实施例40：实施例39的泻流单元，其中，所述输送管的轴以相对于所述熔罐的轴成90°的角度地被定向。

实施例41：实施例28-40中任何一个的泻流单元，还包括：快门组件，与所述输送管操作性地连接，所述快门组件被配置为选择性地中断蒸发或升华的材料流动至所述输送管之外。

实施例42：实施例41的泻流单元，其中，所述快门组件被配置为选择性地打开和关闭一个或多个通道，使蒸发或升华的材料流动并穿过所述输送管。

实施例43：实施例41或实施例42的泻流单元，其中，所述快门组件被配置为选择性地打开和关闭所述输送管内的一个或多个通道，且不改变所述快门组件的运动方向。

实施例44：实施例41-43中任何一个的泻流单元，其中，所述快门组件包括旋转的快门组件。

实施例45：实施例44的泻流单元，其中，所述旋转的快门组件包括：旋转阀和固定喷嘴。

实施例46：实施例45的泻流单元，其中，所述旋转阀包括：多个第一开口，所述喷嘴包括多个第二开口，且其中，所述旋转阀在转动相对于所述固定喷嘴的所述旋转阀的轴附近以单一旋转方向连续旋转，从而循序并重复地使所述多个第一开口与所述多个第二开口对准及非对准，从而循序并重复地打开和关闭所述输送管内的所述一个或多个通道。

实施例47：实施例46的泻流单元，其中，所述驱动机制以一定的旋转速度来驱动所述旋转阀的旋转，足够使所述输送管内的所述一个或多个通道在小于或等于0.1秒的时间内被打开或关闭。

实施例48：实施例41-47中任何一个的泻流单元，其中，所述快门组件至少部分地被设置在所述输送管内。

实施例49：实施例28-48中任何一个的泻流单元，其中，所述至少一个加热组件包括围绕所述熔罐的射频线圈。

实施例50：实施例28-49中任何一个的泻流单元，还包括：至少一个附加的加热组件，被定位并配置为来加热所述输送管中包含的材料，从而阻碍所述蒸发或升华的材料的冷凝物流动并穿过所述输送管至所述泻流单元之外。

实施例51：实施例28-50中任何一个的泻流单元，其中，所述泻流单元不包括电阻加热组件。

实施例52：实施例28-51中任何一个的泻流单元，其中，所述供给管具有与所述熔罐藕合的末端。

实施例53：实施例28-52中任何一个的泻流单元，还包括：配置在所述供给管内的一个或多个挡板。

实施例54：实施例28-53中任何一个的泻流单元，其中，所述供给管和所述供给管开口中的至少一个被冷却。

实施例55：一种半导体基片处理系统，包括：室；至少一个真空泵，被配置为从所述室排出气体以在其中形成真空；以及实施例1-54中任何一个所述的至少一个泻流单元，与所述室操作性地连接，并配置为选择性地将蒸发或升华的材料从所述至少一个泻流单元引入到所述室中。

实施例56：实施例55的半导体基片处理系统，其中，所述半导体基片处理系统包括物理气相沉积系统。

实施例57：实施例56的半导体基片处理系统，其中，所述物理气相沉积系统包括分子束外延(mbe)系统。

实施例58：一种包括制备实施例1-54中任何一个所述的泻流单元的方法。

实施例59：一种处理半导体基片的方法，包括：使用实施例1-54中任何一个所述的泻流单元，将蒸发或升华的材料引入至真空室中。

虽然本发明在此通过示例性实施例被说明，但本技术领域中的普通技术人员应理解本发明的实施例并不仅局限于在此示出的实施例。相反，在不脱离本发明声明的思想范围的前提下，可对说明的实施例进行添加、删除、及修改，包括其等价物。此外，一个实施例中的特征可与另一个实施例的特征相结合，且仍被包含在公开的范围内。