直接液体喷射装置.pdf

一种用于混合、蒸发前体成分并把该前体成分高传导性地与远程处理环境连通的装置。供应计根据压电控制阀来引入前体液体，压电控制阀与供应计连通以控制流入混合岐管的前体液体。与载气供应合作的蒸发器岐管提供载气以便同时传送入混合岐管中。蒸发部件具有至少一个加热元件，该加热元件与所述混合岐管连通并与所述蒸发器主体内的混合材料(玻璃料)合作，该蒸发部件促使所述液体前体相变成蒸汽输出。该蒸汽输出沿位于所述蒸发主体下游的至少一个高传导性运行/排放阀传送，该高传导性运行/排放阀一般结合在蒸发器岐管结构中，从而把蒸汽计量供应到远程处理室。

1、  一种直接液体喷射器装置，包括：
载气进口；
用于把液体前体传送入载气/液体界面单元的空间中的流体计量阀；
接收该液体前体和载气的混合物的蒸发器主体；
与所述蒸发器主体热接触的加热元件；
在所述蒸发器主体内的基体材料；
位于所述蒸发主体下游、用于沿管道将该混合物计量传送到远程处理室的至少一个高传导性运行/排放阀。

2、  按权利要求1所述的装置，其特征在于，该空间位于所述蒸发器主体上方。

3、  按权利要求1所述的装置，其特征在于，环形间隙允许载气进入并把液体从该空间卷入所述蒸发器主体中。

4、  按权利要求1所述的装置，进一步包括载气加热器。

5、  按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述管道竖直地位于所述蒸发器主体下方。

6、  按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述管道是线性的。

7、  按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个高传导性运行/排放阀还包括至少一对阀。

8、  按权利要求1所述的装置，其特征在于，载气向下流动通过所述空间流入所述蒸发器主体。

9、  按权利要求8所述的装置，其特征在于，所述管道垂直于所述蒸发器主体的中心轴线延伸。

10、  按权利要求8所述的装置，其特征在于，所述管道平行于所述蒸发器主体的中心轴线延伸。

11、  一种用于混合、蒸发前体成分并将该前体成分与远程处理环境以高传导性方式连通的装置，包括：
用于根据相应流量引入前体液体的供应计；
控制阀，其与所述供应计连通以用于控制流入混合岐管的所述前体液体的流量；
蒸发器岐管，其与载气供应合作并提供载气以用于同时传送入所述混合岐管中；
蒸发部件，其包括至少一个加热元件，该加热元件与所述混合岐管连通并与所述蒸发器主体内的混合材料合作，以使所述液体前体相变成蒸汽输出；以及
沿位于所述蒸发主体下游的至少一个高传导性运行/排放阀传送所述蒸汽输出，以便计量供应到远程处理室。

12、  按权利要求11所述的装置，进一步包括至少一个与所述起泡器岐管连通用于传送所述蒸汽的底座岐管。

13、  按权利要求12所述的装置，进一步包括多个与所述起泡器岐管连通的底座岐管，至少一个底座岐管进一步包括用于进一步混合所述蒸汽的稀释气体进口管线。

14、  按权利要求11所述的装置，进一步包括在传送到所述混合岐管前与所述载气供应连通的第二加热元件。

15、  按权利要求14所述的装置，其特征在于，所述加热元件都进一步包括与腔相关联的电线圈电阻加热器，所述载气和所述预蒸发前体/气体混合物中的至少一个通过所述腔。

16、  按权利要求11所述的装置，进一步包括与所述蒸发器岐管合作以用于较低蒸汽压力前体的起泡器岐管。

17、  按权利要求11所述的装置，进一步包括至少一对安装在所述蒸发器岐管上与所述蒸发主体下游的所述部位连通的运行/排放阀。

18、  按权利要求11所述的装置，其特征在于，所述混合岐管具有特定形状和尺寸，并且所述装置进一步包括环形通路，该环形通路将所述液体前体与和跨接岐管关联的同样是圆形的匹配结构连通，在环形通路与圆形的匹配结构之间形成的合作间隙的环形形状允许载气进入并把液体卷入所述混合材料中，该混合材料包括位于下方的被加热的玻璃料，载气不接触与所述蒸发部件关联的周围壁。

19、  按权利要求18所述的装置，进一步包括所述跨接岐管，该跨接岐管同样包括长度方向的路径66，该路径延伸到与载气进口连通的所述环形通路。

20、  按权利要求11所述的装置，进一步包括双液体喷射供应计、控制阀和蒸发器岐管，以用于混合和蒸发至少一种特定的液体前体。

21、  按权利要求20所述的装置，进一步包括双出口、三底座岐管，该双出口、三底座岐管具有用于所生成的两种蒸汽的分立出口，并具有共同的前级管道连接。

22、  按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述蒸发器主体进一步包括至少一个布置成与跨接岐管和装载岐管/控制阀连通的加热腔，每一所述腔和岐管的尺寸适合安装在工业标准模块化表面安装基体部件上。

23、  按权利要求11所述的装置，进一步包括：所述控制阀利用压电晶体的机械变形来使得所述阀座移动。

24、  按权利要求11所述的装置，其特征在于，所述控制阀利用电磁力来使得所述阀座移动。

25、  按权利要求11所述的装置，其特征在于，所述控制阀利用气动致动来使得所述阀座移动。

26、  按权利要求11所述的装置，其特征在于，所述供应计进一步包括模拟式电子传感和控制设计。

27、  按权利要求11所述的装置，其特征在于，所述供应计进一步包括数字式电子传感和控制设计。

28、  一种用于混合、蒸发前体成分并把该前体成分与远程处理环境以高传导性方式连通的装置，包括：
与所述供应计连通以用于控制流入混合岐管的所述前体液体流量的控制阀；
蒸发器岐管，其与载气供应合作并提供载气以便同时传送到所述混合岐管中；
蒸发部件，其包括至少一个加热元件，该加热元件与所述混合岐管连通并与所述蒸发器主体内的混合材料合作，以使所述液体前体相变成蒸汽输出；以及
沿位于所述蒸发主体下游的至少一个高传导性运行/排放阀传送所述蒸汽输出，以便计量供应到远程处理室中。

29、  按权利要求28所述的装置，进一步包括：所述控制阀利用压电晶体的机械变形来使得所述阀座移动。

30、  按权利要求28所述的装置，其特征在于，所述控制阀利用电磁力来使得所述阀座移动。

31、  按权利要求28所述的装置，其特征在于，所述控制阀利用气动致动来使得所述阀座移动。

32、  按权利要求28所述的装置，其特征在于，所述控制阀进一步包括模拟电路和数字电路的组合。

直接液体喷射装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2006年2月17日提交的美国临时申请No.60/774318和于2007年2月19日提交的美国临时申请No.11/676346的优先权，它们的内容并入本文供参考。
技术领域
本发明大体上涉及半导体处理装置中的前体喷射，特别涉及一种液体前体或前体液体溶液喷射器，其用在例如对容纳在相应处理室内的硅晶片进行原子层沉积(ALD)。
背景技术
原子层沉积(ALD)处理是把基体反复、交替地暴露于一种或多种单独的气相化学前体/反应物。当前在用或刚刚开始使用的许多前体只以液态或固态存在。许多这些前体共有的一个物理特性是低蒸汽压力，因此依赖材料的室温平衡气相无法满足供应浓度大到足以处理器件晶片的气体。必须施加外部能量来使得材料相变成气(蒸汽)相，以提供处理所需的足够浓度。这可通过在液态下加热和使用起泡方法来实现。但是，系统温度能升高到多少是有限制的，因为化学物质传送系统中(一般)还有其它成分，包括化学物质本身，其具有不得超过的温度极限。因此，为了从这些低蒸汽压力材料生成浓度足够的气体，使用有时称为直接液体喷射的另一种蒸发液体的方法。市场上有许多这类系统，但这些系统中的大多数适用于化学气相沉积(CVD)所需的连续、持续操作。少数系统设计成可在ALD中使用短脉冲(剂量)，但它们的集成仍受限。由于ALD的小剂量要求，以及系统的剂量输出需要模拟没有延迟的实时控制信号，需要满足下列特征来实现最佳性能：
-在计量阀(相变阀)处对液体前体的有限制加热，以防止化学物质的分解，该化学物质由于该过程的小剂量特性将以极慢速率消耗，
-计量阀内的有限容积，座对座方式，以防止阀泵送液体，
-蒸发之前与液体在计量阀之后的有限表面接触(最大程度减少液体在阀之后的表面输送)，
-装置的大传导性，以使得在计量(相变)阀处由处理室泵造成的压力尽可能最低，
-液体向蒸发器输送时方向不变动，这使得液体离开载气气流并附着在管道边界表面上。
如前所述，现有许多提供用于对可结合到ALD系统中的液体前体进行蒸发的系统，但所有这些系统的设计各不相同，没有共同的基础，都是些独立部件。这对集成到系统中来说是个挑战，该系统要求在上游和下游设置阀、岐管、进行监控等，同时对整个部件组件保持加热，以防止蒸汽在处理室之前冷凝在管道表面上。
由于前体的特异性，许多前体的价格十分昂贵，因此极其需要尽可能减少浪费。尽管一般使用运行/排放策略来通过以下方式传送剂量
a)提供通向前级管道的第一路径，以确立/稳定所需浓度和流量；
b)在给定时间内提供通向处理室的第二路径，以传送剂量，然后
c)导引回到第一路径，返回前级管道，
但仍需要最大程度减小前级管道的浪费和中止剂量之间的任何可能的消耗。
因此，需要有一种具有上述特征的前体喷射器。此外，需要一种能限制表面接触、输送时间、剩余液体储存、加热前体并能提供通向处理室的高传导性路径的喷射器。
发明内容
本发明公开了一种用于混合、蒸发前体成分并把该前体成分高传导性地与远程处理环境连通的装置。特别是，本发明特别适用于与例如硅晶片处理操作有关的原子层沉积(ALD)或化学气相沉积(CVD)工艺。
提供托盘底座或其它合适的支撑结构，其上固定用于根据相应压力引入前体液体的供应计。压电控制阀与该供应计连通，用于控制流入混合岐管的该前体液体的流量。蒸发器部件岐管与载气供应合作，并提供用于同时传送入该混合岐管的载气。
另外的特征包括蒸发部件，该蒸发部件具有至少一个加热元件，该加热元件与该混合岐管连通并与该蒸发器主体中的混合材料合作，使得该液体前体相变成蒸汽输出。沿位于蒸发主体下游的至少一对高传导性运行/排放阀传送蒸汽输出，该高传导性运行/排放阀一般构建在蒸发器部件岐管结构内，从而计量供给到远程处理室。
另外的特征包括提供至少一个与蒸发器部件岐管连通以用于传送蒸汽的底座岐管。可设置多个底座岐管与蒸发器部件岐管连通，至少一个底座岐管还用作进一步混合蒸汽的稀释气体进入管线。
设置第二加热元件与载气供应在传送给混合岐管之前连通。所述加热元件都还可包括与腔相关联的电线圈电阻加热器，载气和预蒸发前体/气体混合物中的至少一个通过该腔。
还可设置蒸发器岐管与起泡器岐管合作，以用于较低蒸气压的前体。至少一对、一般是多对成组形成的运行/排放阀安装在所述部件岐管(或可选的起泡器岐管)上与蒸发主体下游部位连通。
与混合岐管有关的另外特征包括：它有特定形状和尺寸，并且还包括环形通路，该环形通路将液体前体与和跨接岐管关联的同样圆形的匹配结构连通，形成在环形通路与圆形匹配结构之间的合作间隙的环形形状允许载气进入并把液体卷入混合材料中，该混合材料包括位于下方的加热玻璃料，载气不接触与所述蒸发部件相关的壁。跨接岐管同样可包括长度方向上的路径，其延伸至与载气进口连通的所述环形通路。
本发明另一公开的变例可包括用于混合和蒸发至少一种特定液体前体(或一对不同前体)的双液体喷射供应计、压电阀和起泡器岐管。按照该变例，安装双出口、三底座岐管，其具有用于生成的两种蒸汽的分立出口，具有共同的前级管道连接。
附图说明
下面结合附图详细说明本发明，附图中相似部件用相似标号表示，附图中：
图1为根据本发明第一变例的单直接液体喷射(DLI)装置的立体图，例如可结合在与硅晶片生产相关的原子层沉积(ALD)过程中；
图2为图1的DLI装置的横截面图，示出的特征例如有用于提供载气进口的岐管结构、与压电阀控制的液体蒸发器连通的载气/液体界面、加热元件和由一对运行/排放阀控制的高传导性路径蒸汽出口；
图3为图2所示压电控制蒸发器部件的截面立体图；
图3A为图3所示蒸发器部件的剖视截面立体图；
图3B示出装配在装载板上的压电混合阀；
图3C为与包围液体进口的载气环形区有关的装载岐管部件的另一截面立体图；
图3D为图3C的剖视截面图；
图3E为图1所示跨接岐管的截面立体图，它在图3C进口部件下面与其连通；
图3F为图3E所示跨接岐管的剖视立体图；
图4为图1所示蒸发器部件底座岐管的立体图；
图4B为图4所示岐管的剖视截面立体图；
图5为起泡器部件岐管一种形式的立体图；
图5A为图5所示起泡器部件岐管的剖视截面立体图；
图6为图1所示蒸发器部件岐管的立体图；
图6B为图6所示蒸发器岐管的剖视截面立体图；
图7为加热腔子组件的装配图，该加热腔子组件用于帮助载气/低蒸汽压力液体前体混合物相变成高传导性出口蒸汽；
图7A为图7加热器子组件的分解图；
图8为单直接液体喷射(DLI)装置的另一变例的立体图，示出所安装的与相应一对底座岐管共同连通的单起泡器部件岐管；
图9为根据本发明另一变例的双直接液体喷射(DLI)装置的立体图；
图10为图9所示装置的旋转立体图；
图11为例如图9所示根据本发明另一子变例的双出口岐管模块的的立体图，示出通向相应前级管道的中央共同路径以及用于相应第一和第二种液体喷射前体的第一和第二稀释进口；
图11A为图11所示岐管模块的横截面剖视图；
图12为根据本发明又一变例的双出口、三底座岐管DLI的立体图；
图13为图12的横截面图，示出设置于图12三岐管结构顶上的起泡器岐管。
具体实施方式
参考图1，示出了根据本发明第一变例的单直接液体喷射(DLI)装置10的立体图。如前所述，本发明的DLI装置一般合并在与硅晶片生产相关的原子层沉积(ALD)过程中，该过程例如可在半导体处理室(未示出)中进行。如下文详述，DLI蒸发器组件还可在其它应用中采用，不限于化学气相沉积(CVD)、高品质膜的形成和其它关键半导体及其它相关的工业应用。
结合图1参见图2的横截面剖视图，装置10构建在托盘底座12上，该托盘底座12具有大致平面形的构形并能支撑用来蒸发和高传导性传送液态前体的各部件。这些部件在这里概括性地提到，主要是针对它们彼此之间的结构关系，下面将结合随后的附图对它们进行详细说明。
如上所述，提供了一对底座岐管14和16(一般为机加工铝)，它们支撑在陶瓷绝缘层18上，然后用螺栓或其它方式固定在底座12上(见图2剖视图中紧固件20、21、22和24)。蒸发器部件岐管26与多个高传导性阀连通，例如如图所示的成对运行阀34、32和排放阀28、30。载气进口36与蒸发器部件岐管26的远端相关联，并与岐管26中的朝向顶部的出口37相通，这在下文详细说明。蒸发器主体下游设有至少一个高传导性运行/排放阀30、34，以用于把载气/加热的前体混合物定量供给到处理室中。优选是，蒸发器主体与处理室之间的管道具有最短的长度和最小的角偏转。尽管附图所示该管道垂直于蒸发器主体的底座延伸，但应理解管道也可呈各种角度延伸，包括向下并大致与蒸发器主体的轴线平行地延伸，优选是与蒸发器主体轴线同心地延伸。
该装置的其它部件还包括也称为加热腔的一对加热环阵列组件38和40，它们用来在对液体/气体混合物的蒸发步骤中预热从进口36(在38处)引入的气体以及气体/液体界面(40处)。跨接岐管42上支撑有压电混合阀组件44，该压电混合阀组件用来控制通过液体供应控制装置46(例如液体质量流量计)经相关装载岐管48引入的液流。
液体供应进口50与所选择的液体前体合作，前体液体质量流量计46支撑在大致U形的支架(见图1中52)上，该支架安装在托盘底座12上(见另外的安装件54和56，它们与支架52的角形底部接合，并与支撑着部件46的上部水平边缘表面相对)。液体质量流量计46还用来监控与液体前体相关的上游液体流量，并与压电混合阀组件44的调节方面协同地在跨接岐管42内混合(经进口36引入的)载气，然后混合的载气从跨接岐管42提供到蒸发器加热的玻璃料，该玻璃料未示出，但应理解其位于与跨接岐管出口直接连通的第二加热腔40中。
结合图3-3F再次参见图2的DLI装置的横截面图，提供了可连接的接头58，用于连通通过出口管线60(见图1)从供应控制装置46引入的液体前体，该可连接的接头58一般是带有螺纹的可转动的锁定螺栓。L形流体传送管线61把该液体前体引到与压电控制阀44相关联的岐管部件48。特别是，从图3C和3D可看得最清楚，岐管部件48有环形或圆形通路，该通路使传送的液体前体(从图3C剖视图中可看得最清楚)与跨接岐管42的同样是圆形的相配结构(见图3A剖视图中的相配结构)连通。如图3A剖视图所示，该环形区是指与混合岐管相关联的邻接环形段62以及与跨接岐管相关联的邻接环形段64，该环形区完全由跨接装配在装载板上而形成。液体流出圆锥形出口的顶端，与同心载气流混合，并沿着内部同心路径输送到下方被加热的玻璃料。如图3C和3D所示，设有O形环凹槽63。液体气体混合物流出圆锥形顶端65(见图3D剖视图)，流入水平环形区(见图3E中65’)，被载气卷入中央通道中，该中央通道参见DLI引入岐管与跨接岐管之间部位。
装载岐管48为全金属座-密封设计，装载板(液体在该板中从流量控制器传送到阀组区域)顶部的O形环凹槽设计用于安放全金属密封。阀底部为具有极高品质表面光洁度的基本平的表面。它用螺栓单独地连接到装载板顶部上，形成装载阀组件。按照一种所需设计的该装载板还有两个通向装载板顶部的小孔，从而装载板的该上表面实质上为阀座，该上表面为与该阀的平底相配的光洁度极高的光滑表面。液体在这两个相配表面之间区域流过。未通电时，压电阀处于收缩状态(见图2剖视图)，液体可从中央孔流出，流到形成在装载板底部与跨接岐管顶部之间的环形区中的圆锥形顶端，在此由载气携带向下输送入蒸发器玻璃料中。该阀通电时，晶体的长度变化(生长)，从而造成阀底部偏转，这样就封锁了两个小孔之间的路径，从而提供了调节液体流量的方法。
配合间隙的环形形状使得载气可流入并把液体卷入下方被加热的玻璃料，而不接触周围的壁。跨接岐管42同样具有长度方向上的路径66，该路径66延伸到圆形的相配/混合部位62和64，该路径66经线圈加热腔38与载气进口36相通，该线圈加热腔38用来在选定载气与液体前体混合并在传送到第二加热器40之前的部位把该选定载气的进口温度升高到合适温度。第二加热器40进一步供应帮助从跨接岐管蒸汽出口流出的一般是较低压力的液体/载气混合物相变所需的热能。粗过滤基体在蒸发器主体40内提供了用于允许加热元件与蒸发器主体内前体之间传热所需的表面积。过滤基体的材料一般选择成在蒸发器主体内的条件下不与前体起化学反应。基体材料举例说包括熔融石英、氧化铝(包括市场上称为的已知产品，这是一种泡沫铝型材料)、石墨和金属薄片。应理解的是，在某些情况下希望在引入处理室之前把前体化学转变成活跃的、不稳定的物种，并且可选择地在过滤基体内设置催化剂以诱发所需的前体化学转变。在一种应用中，可使用粗玻璃料(如后参照图7所述)来提供在第二加热室40内蒸发所需的附加表面积，但应足够粗，以使得相变所需的大部分驱动能量是由于相关阀出口处发生的压力变动造成的。也可在上游加热腔38中设置细过滤基体，以改善在流入跨接岐管前对载气的加热。
除了线圈喷嘴加热元件38/40以外，可在起泡器、蒸发器和底座岐管内设置用来接收筒式加热器之类的结构，以保持整个组件所需的温度，特别是防止冷凝所需的温度。在这些部件内的钻孔中使用筒式加热器进一步使加热更容易实现，这在使用分立部件时是很难实现的。
进一步参考图7和7A，它们为选定加热腔子组件的组装图和分解图。例如前面就38而提及的，提供了三维形状的加热腔模块，其顶面内具有凹入的圆形结构，见环形凹座68，该凹座内支撑有基本上延伸的中央柱70。电阻线圈加热器(或喷嘴加热器)设置作为大致圆柱形套筒72，其匹配地套在与该外腔模块相关联的柱70的环形外表面上。容纳在加热腔内的高导电性线圈元件由规则的电引线74供电，电引线74与埋置在该线圈组件(即大致在图7A中75所示)内的电阻丝相配，该高导电性线圈元件与可插入的内套筒72的表面连成一体(见部位76)，从而把电生成的热源(未示出，但在一种变例中可由高导电电阻电缆提供)传送给载气通过的中央通道78。
进一步参见图7A分解图，可设置O形密封圈80以完成该组件并经由跨接岐管通路66流通加热的气体。玻璃料元件82向下滑入柱70中，从而可根据上游/下游部位而定来安装细玻璃料或粗玻璃料。第二加热器组件40的结构和工作方式基本上与此相同，以帮助低压载气/前体液体相变成出口蒸汽。离开第二加热器的蒸汽(见图2中84)经高传导性路径流通到相应的运行阀32、34和排放阀28、30，再流通到任一底座岐管14/16，然后流通到晶片处理室(未示出)或经图10所示装置136流通到前级管道。
现在参见图4和4B，将进一步说明图1所示底座模块岐管14和16的特征。特别是，例如标注为16并示出在图4中的第一岐管16可包括进口管道(前面提及但未示出)，它可用于例如稀释且可选择加热的氩气之类。两个底座岐管是必要的，因为一个提供通向处理室的路径，另一个提供通向前级管道的路径。所示模块支撑用于两种物种的两个蒸发器部件岐管，还应理解，按照图1所示的变例，不使用的进口可用帽封闭，或者模块可按需缩短以应用于单DLI流道的变例。
在典型应用中，以并排的方式使用一对这类模块14和16，并且它们使用一共同出口，以供两种不同物种流到处理室。在这一应用中，一个模块(例如14或16)经由两个平行阀(多个阀在图4和4A中用出口88、90、92和94表示，它们从纵向和长度方向上延伸的通路96(图4A)连通)来引导每种气体。从模块16每侧分别延伸有一条通道98，通道98不连通，它们限定了用于加热的可选筒式加热器(未示出)的安装部位，还应理解的是，通道98可根据所使用的加热的进口气体或蒸发的前体的组合来选择性用帽封闭。
参见图5和5A，示出了起泡器部件岐管100，其与先前用26(图6和6A)表示的蒸发器部件岐管合作，特别参见图8所示的另一种单DLI装置。图5和6中的起泡器100和蒸发器部件26岐管都使用两对阀，见起泡器部件岐管100的接收孔部位102、104和蒸发器部件岐管26的接收孔部位106、108，以便把气体引导到下面的底座岐管(14和16)以及引导到处理室(未示出)或前级管道通路(例如经进口86)。起泡器岐管100的纵向通道在110处示出，其具有送料通道112和114(图5A)，以将各对阀进口102和104与出口部位(该图未示出)连通。还示出通向模块的起泡器进口116。
这两种模块的蒸汽经四个大通道提供到这些阀，这四个大通道分别位于四个较小螺栓孔阵列的中心。如图所示，阀的出口朝向一对螺栓孔偏心设置。这些出口然后与下方底座岐管连通。由于获得向下通向底座岐管的路径的复杂性，所以一组阀在一个方向上定向，而另一组阀必须在另一方向上定向。还应注意，两运行阀都使用具有两安装定向的阀，前级管道对的情况也是如此。用于蒸发器部件岐管26的内部通道在118处示出，其具有送料通道120和122(图6A)，以将各对阀进口106和108与相应的出口连通，该相应的出口与前述加热器/蒸发级40连通。124为从蒸发器到该部件的进口，还应理解，蒸汽通过与这些阀连通的同样的偏心孔离开。
应理解，蒸发器/起泡器岐管部件(26和100)可互换使用，这取决于所使用的前体的需要以及所使用的前体的数量。与底座岐管14和16一样，蒸发器/起泡器岐管26和100用合适的铝、钢或机加工原料制成，其中钻有通道，通道中然后焊接塞子而形成气密的内部通道。
使用成对的高传导性阀，以创造朝向蒸发点返回的尽可能最大流导的路径，蒸发点或者是蒸发玻璃料区域，或者在起泡器的情况下为起泡器罐顶部空间。这些在图8例子中示为阀对126、128和阀对130、132，其中阀对126、128与起泡器岐管100的部位102(从模块的交叉内部向上到阀进口的通道)和104(从该阀穿过模块离开下方底座岐管的通道)相联，而阀对130、132与蒸发器岐管26的部位106(从模块的交叉内部向上到阀进口的通道)和108(从该阀穿过模块离开下方底座岐管的通道)相联。还应注意，如果在底座岐管14和16上在不同方向应用起泡器岐管，那么两岐管26与100之间的通道不同。示出在图8变例中的相应高传导性阀的大孔径是重要的，因为这些阀倾向于是气体路径流导的限制因素，并且因为普通阀座工作时只有极小的行程。尽管未示出，但还应理解，加热器电缆可与蒸发器岐管26或起泡器岐管100连接，以帮助加热与蒸发和随后ALD程序有关的载气和/或液体前体的之一或二者。
图8为单直接液体喷射(DLI)装置另一变例的立体图，示出与蒸发器岐管模块26合作的单起泡器模块100，它们共同与相应的一对底座岐管14和16连通。图8重复示出许多与起初针对图1变例描述相同的部件。例如，底座岐管16有稀释气体(例如氩气)进口86，对应底座岐管14上有另一进口134，该另一进口134用于连接相应的前级管道(未示出)，该前级管道例如可延伸到处理室。
现在参考图9和10，示出了根据本发明另一变例的双直接液体喷射(DLI)装置136的第一和第二旋转立体图。相同的部件在图9变例中的标号以重复的方式表示(例如流体进口和调节岐管用46和46’表示，以表示在所示变例中采用了两个)，该变例与前述图1的单DLI变例的工作原理相同，只是与前体的DLI喷射有关的部件加以修正，以便于两种DLI液体的蒸发。还应注意，图9的双DLI变例与图8单DLI装置子变例的不同之处在于：起泡器岐管100由复制的蒸发器岐管26替代。
图11和11A为按照例如图9所示本发明另一子变例的双出口岐管模块138的变例的立体图和剖视图(其取代了一对底座模块14和16)。修正的底座模块设计包括标准底座岐管(中央)模块140，它与布置在其相对两侧的一对横向突出模块142和144连通。中央模块140有共同前级管道路径146(应理解该出口同样也可位于另一相对端，需要时供应吹扫气体)。第二岐管模块142和144分别有稀释气体进口148和150，它们的相对出口端(152和154)分别把最终的第一和第二蒸发的前体物种连通入处理室(在处理室例如进行ADL、CVD或所需处理操作)。156和158(见图11)为通向模块140和142的#1物种的进口，而160和162为通向模块140和144的#2物种的进口。
图12为按照本发明另一变例的双出口、三底座岐管DLI164的立体图。在该变例中，该双DLI装置中的底座岐管修正成包括图11和11A的子变例，以允许蒸发器和蒸汽模块组件交错安装。如前面结合图11A所述，这使得所产生的两种蒸汽有分立出口，它们具有共同的前级管道连接。在这一应用中，使用排放-运行-排放型气体传送，而不用担心两种前体是否在共同前级管道(仍在146)中混合。另外的应用设想的是在每一DLI供应中使用相同前体，这视所需前体数量和与生成所需数量蒸汽时的单传送管线有关的限制而定。在这类应用中，所生成的蒸汽的增加常常随之造成压力增加，达到可发生冷凝的压力，因此具有能够提供两个交替蒸汽发生器的能力是有利的，如果它们不互相冲突的话。最后参照图13，为图12的另一横截面图，示出设置于图12的三底座岐管结构顶部上的蒸发器岐管26和26’，如图所示，蒸发器岐管26和26’交错地支撑在托盘底座12上。
关于本发明的设计要注意的其它方面包括蒸发器本身包含在两个加热腔、跨接岐管和装载阀组件的部件内。这些部件可以并确实与用来引导蒸汽流的模块式表面安装阀共享相同的安装孔型式。蒸发器能直接装配在阀所在的相同工业标准岐管上，并且事实上与由许多第三方提供、都是设计用于工业标准几何平台上的手动阀、气动阀、过滤器、调节器和其它部件共享相同安装界面。其优点是：该蒸发器可集成入这些其它部件中。并且还保持了设计紧凑的优点，这在模块化表面安装方法的形成上是一个因素。还预见的是，在不偏离本发明范围的情况下，其它工业标准基体可代替该部件和底座岐管，这个因素使得本发明的设计大大优于现有技术中的其它公知设计。
关于液体控制器，本发明设想了使用数字式液体质量流量控制器，其中控制阀结合在装载阀组件(图3C中48)中，以控制液体前体的液体流量。该质量流量控制器(即46)为数字式构造，从而如果给予设定点时，它在存储器中存储控制阀施加的电压信号，并且在进一步给予所存储的设定点时，它将直接跳到该存储的阀电压并使用PID算法开始连续控制。该方案使得可以极快地跳到该设定点，并且在发出该设定点的半秒时间内导致稳定的流动。这是一个独特优点，因为在ALD中用户可使其处于零设定点，直到刚刚在需要传送所需前体化学物质之前为止，从而排放的浪费最小。控制装置(例如控制阀)的使用除了只用模拟方式或只用数字方式之外还可包括同时使用模拟和数字传感和控制电子器件。其它的考虑因素包括省略液体流量控制装置而只使用阀，不管是气动阀、电磁阀还是压电阀，液体处于已知压力，进一步使用阀打开时间是控制引入蒸发器的液体数量的唯一变量。
因此，本发明可用来向半导体处理室输送和输出前体。该喷射器装置(岐管46和压电控制阀44)可限制表面接触、输送时间、残余液体存储、加热前体，并提供了通向半导体处理室的高传导性路径。
另外的特征包括：该装置选择性地提供了在蒸发器内的区域，该区域提供了增大的表面积，以使液体更大地消散以利蒸发。如上所述，该装置还可包括用于预热进入蒸发区之前的载气的区域(线圈加热器组件38)。该总体装置设计的变例使得它能集成到现有的标准模块化气体部件中，从而成为标准平台上的另一部件，并作为用于相同标准化部件的现有加热方法的补充。从各个变化实施例还可看出本发明的可升级性，这些实施例可使用前体液体、起泡器和/或蒸发器岐管的不同组合以及涉及底座岐管的不同结构。本发明还旨在最大程度地减少前体的浪费，为此使用闭环控制方式的快速控制部件以最大程度地减小运行/排放要求，和/或完全采用前述的闭环控制并用较简单的计量(相变)阀在成本较低的开环模式下工作。
还应明白，在这里任意数量的安装都是有效的。与安装结构和构建材料的选择相关的因素部分地包括前体的蒸汽压力、前体的腐蚀性和前体流量。
与本发明装置相关的一些另外的特性包括：
a)把液体从计量阀输送到被设计成最大程度减小表面输送机理的蒸发器，改善对控制信号变动的响应；
b)载气提供了用于把液体输送到蒸发器中的环形护套；
c)载气可作为该装置的组成部分被加热；
d)支持浪费最小的短剂量脉冲的闭环控制的设计；
e)使得高温下存储在计量阀附近的滞留化学物质最少的设计；
f)小型、紧凑的设计适合安装在狭窄区域。
以上说明了本发明，但本领域技术人员将明了不偏离权利要求范围的其它和附加优选实施例。