CN101681802A - 用于在反应环境中的视口窗口上减少窗口模糊效应的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了多通道阵列结构和一种机制，用于在多通道阵列中建立粘滞流来阻止导致窗口模糊的微粒流入。提供反应腔室用于将反应压力限制在反应容积中，沿着该腔室具有视口窗口用于查看至少部分反应容积。在反应腔室中设置有进入口，连接至反应容积，用于在反应容积中接收反应气体，而排出口设置在反应腔室中，连接至反应容积用于从反应容积提取出气体流。多通道阵列(MCA)设置在视口窗口和反应腔室的反应容积之间。MCA具有多个通道，每个通道具有直径和长度。窗口腔室限制在视口窗口和MCA之间，具有腔室窗口开口用于接收气体进入腔室容积。在MCA的通道的窗口侧形成粘滞流阻止微粒进入窗口腔室和附着在窗口上。通过腔室窗口开口提高窗口腔室的压力来建立粘滞流，其中窗口腔室压力超出了反应压力，但不足以充分地提高反应容积的气体流动的速率。粘滞流速率实际上低于反应气体流入反应容积的速率。

Description

用于在反应环境中的视口窗口上减少窗口模糊效应的方法和装置

技术领域

本发明一般涉及用于在等离子体环境中减少光传感器窗口的模糊效应的设备。尤其，本发明涉及为减少窗口模糊在多通道阵列中实现密相输送系统和方法。

背景技术

在半导体处理技术中，为了从晶片形成集成电路结构，选择性地在半导体晶片上清除或者沉积材料是已知的。从半导体晶片上清除材料是由使用某些类型的蚀刻处理完成的，例如和包括离子蚀刻、深度离子蚀刻、溅射蚀刻和等离子体蚀刻。在晶片上沉积材料可以包括化学和物理气相沉积、蒸汽沉积、电子束物理气相沉积、溅射沉积、脉冲激光沉积、分子束外延和高速氧化沉积。其它清除和沉积处理是已知的。这种处理是紧密控制的并且在密封处理腔中完成。因为材料的精确数量沉积到基板晶片或者从基板晶片上清除，所以其过程要持续地和精确地监控来准确的判断特定过程的停止时间或终点。光监控腔室过程是确定正在进行的过程的进程或者终点的一种非常有用的工具。例如，可以通过在腔室中光谱分析发射的或者从目标反射的光线的预定波长来为某个已知的发射光线光监控腔室的内部。典型的方法是光发射光谱(OES)、吸收光谱、反射计等。典型的，将光传感器或者光源放置在腔室外部并临近视口或者窗口，具有腔室中要观察的目标区域的有利点。

光监控腔室过程的一个问题是在很多这些过程中，腔室内部包括导致沉积在腔室内部表面，包括视口窗口的合金、聚合体和反应气体。另外，要通过腔室中的反应气体蚀刻窗口，和进一步的剥蚀。随着窗口变模糊，其光特性改变了，这会影响光传感器的测量。因为期望腔室的整个内部表面必须有时清除沉积，和腔室重新验证，所以窗口必须更频繁的清除或者更换以维持始终如一的准确的光测量。在某些条件下，在腔室清洁之间视口窗口必须清除十或者二十次，和光传感器重新校准。维护腔室窗口是费时、昂贵的，并减少了腔室的可用运行时间。

典型的，现有技术以三种降低腔室清洁周期之间窗口维护之间频率的方法中的一种处理窗口模糊：调整说明窗口模糊的光测量；在原处清洁窗口；和防止窗口的光退化。没有单一的方法调整光测量来适应所有的情况和过程。这些方法的成功根据各种情况、特定过程、甚至正在为某个过程监控的光谱波长的基础而改变。在原处清洁典型地包括一些装置，用于清洁视口窗口而不用移动窗口并且几乎不干扰过程进度。一种方法是将惰性气体引导到窗口的外部表面来从窗口清除污染物。气体例如氦气和氮气是通常使用的，但是其它非惰性气体，例如O₂也可以帮助清除视口窗口。然而，在窗口上使用惰性气体(或者任何非反应气体)，将其暴露在腔室内部并且与反应气体混合，可能不利地影响该过程。授予Ni等名称为“使用反应气体清洁具有光窗口的腔室的处理过程”的美国专利No.6,052,176公开了使用反应气体从窗口上清除污染物。用于处理气体的端口平行面向外部窗口表面。反应气体流从窗口表面驱逐任何副产品，然后同样处理腔室。授予Chen等名称为“气相处理反应器中的感应器和窗口的气体净化保护”的美国专利No.6,344,151公开了用于气相反应腔室中的终点检测的气体净化视口，其通过使用净化气体流来阻止光监控窗口的污染物。气体净化视口包括光透明窗口和反应腔室之间的预燃室。净化气体通过预燃室进入反应腔室来净化窗口。Chen等讨论使用气体净化系统来净化系统的其它部分，包括暴露在腔室外面的传感器。授予Grimbergen等名称为“具有改进的处理监控窗口的腔室”的美国专利No.6,390,019和No.6,712,927公开了使用高能处理气体离子高能量地轰击窗口，并清除沉积于其中的处理残留物。电场源包括具有一个或者多个缝隙的电极，该缝隙处在窗口和光源之间提供与窗口平面垂直的电场并对朝向窗口的处理气体离子加速。

使用净化气体，甚至反应气体，可以减少处理气体到喷射头的流量，并导致对处理过程的有害影响。授予McDiarmid等名称为“用于CVD和热的装置和方法”的美国专利No.6,301,434公开了一种用于热反应系统中的双气体注射进气管，在其上表上面具有净化气体喷射头和在其底表面上具有反应气体喷射头。该进气管阻止了窗口内侧上的多余沉积，还注入反应气体用于沉积和蚀刻。

在其影响窗口的光特性之前防止窗口模糊好像是模糊的最可行的解决方案，然而，直到此时还没有完全成功。阻止污染物到达视口窗口通常包括限制窗口的通过量。授予Rulkens的名称为“用于在原处的薄膜厚度测量的方法和将其用于在原处控制沉积的薄膜厚度”的美国专利No.6,762,849公开了为保护窗口在光端口入口的内部表面安装细金属网眼屏或者小直径管束。授予Enjouji等的名称为“通过反应溅射技术形成氧化涂层的方法和装置”的美国专利No.4,407,709公开了用于防止溅射装置的视口窗口的模糊的具有裂缝的窗口。

另一种技术是在窗口和腔室之间设置限流器，阻止污染物通过窗口。授予DeOrnellas等的名称为“具有沉积屏蔽的等离子体反应器”的美国专利No.6,170,431公开了包括屏蔽层的反应器，该屏蔽层阻止材料从晶片沿着视线路径朝向和到达窗口的沉积。该屏蔽层包括多个以相对于晶片歪斜的角度放置的百页窗或者板条。然而，这个特殊配置还阻止了视线光测量。其它限流器设备包括凸出屏蔽设计，例如由Nakata等教导的，在授予Nakata的名称为“半导体制造方法、等离子体处理方法和等离子体处理装置”的美国专利No.6,576,559中。这里，凸出屏蔽具有有角的圆柱体形状，并且是放置在激光源和窗口之间来尽可能多地阻止反应产生的材料进入窗口的内表面。屏蔽层之间气体的数量由激光束的特性决定，并且扫描操作由激光电流镜执行。Brcka在名称为“在电感耦合等离子体产生中保护绝缘体窗口”的美国专利No.6,666,982中公开了在电感耦合等离子体反应器中用狭缝屏蔽层阻止涂层或者溅射材料沉积到绝缘体窗口，然而狭缝允许某些材料进入窗口。

其他现有技术窗口模糊限流器包括限制分子平均自由行程的观点。授予Nguyen等的名称为“分子限制器”的美国专利No.5,145,493公开了根据限制分子的平均自由行程具有晶胞大小的限流器平板。分子限流器包括具有至少一个具有平行墙壁和开放末端的伸长的晶胞的平板，其中该晶胞具有宽度和长度。最优的，Nguyen等说明该宽度应当小于一个平均自由行程和晶胞的长度应当大于平均自由行程的十倍。Nguyen等进一步断言对于比率为2/1(长度/宽度)的情况，其分子传输大约是比率为1/1的一半。在比率为5/1时，只发送大约9％，当下至发送大约1％时比率仅仅大约是12.5/1。Aqui等在名称为“用于溅射涂层腔室的在原处实时粒子监控”的美国专利No.5,347,138中公开了使用平均自由行程来确定屏蔽管对腔室开放的尺寸，但用于由激光束从目标驱逐的金属原子上。Aqui等说明屏蔽管的最优宽度等于小于一个平均自由行程，它们的长度是三倍于平均自由行程或者更大。

还有其它阻止窗口模糊的尝试使用限流器和使用净化气体。授予Suzuki的名称为“影像激发的处理装置和同样用于制造半导体设备的方法”的美国专利No.5,681,394公开了影像激发的处理装置，包括充满反应气体的反应腔室、影像激发的照射光源和在光源和腔室之间的可传送光的窗口。多孔的透明传播涂层设置在可传送光的窗口和腔室内的基板之间。然而，这个传播涂层的厚度没有公开。净化气体，或者N₂或者O₂，进入可传送光的窗口和透明传播涂层之间。传播涂层和净化气体的组合抑制了沉积到可传送光的窗口的表面上。授予Haruta等的名称为“使用激光的薄膜形成装置”的美国专利No.6,110,291公开引入了清洁净化气体，例如氧气，为了清洁窗口通过管道直接到达窗口(或者激光器窗口感应器窗口)。另外，Haruta等人教导在腔室和窗口之间设置缝隙和可选的，伸长的栅格，这样激光器窗口和目标之间的立体角度更小，为了减少窗口上聚集的灰尘。

发明内容

本发明专注于用于在反应环境中的视口窗口上减少窗口模糊效应的方法和装置。提供了多通道阵列结构和一种机制，用于在多通道阵列中建立粘滞流来阻止导致窗口模糊的微粒流入。提供反应腔室用于将反应压力限制在反应容积中，沿着该腔室具有视口窗口用于查看至少部分反应容积。在反应腔室中设置有进入口，连接至反应容积，用于在反应容积中接收反应气体，而排出口设置在反应腔室中，连接至反应容积用于从反应容积提取出气体流。多通道阵列(MCA)设置在视口窗口和反应腔室的反应容积之间。MCA具有多个通道，每个通道具有直径和长度。窗口腔室限制在视口窗口和MCA之间，具有腔室窗口开口用于接收气体进入腔室容积。在MCA的通道的窗口侧形成粘滞流阻止微粒进入窗口腔室和附着在窗口上。通过腔室窗口开口提高窗口腔室的压力来建立粘滞流，其中窗口腔室压力超出了反应压力，但不足以充分地提高反应容积的气体流动的速率。粘滞流速率实际上低于反应气体流入反应容积的速率。

得到一个或者多个模糊视口窗口用于测试，其中模糊来自于暴露在反应环境中。模糊典型地显示为测试窗口上的涂层薄膜。分析模糊视口窗口用于一个或者多个具有好的传输的光谱区。光传输的门限级别由使用窗口的特定应用确定。用特定算法评估好的传输的光谱区的有用性，该算法会使用生产环境中的光谱数据。不能使用附属算法评估的光谱区不予考虑。选择可以使用附属算法评估的和显示出低吸收的光谱区用于监控生产环境。

附图说明

被认为是本发明特性的新颖特征在所附的权利要求中阐述。然而，通过参考后面的示例性实施方式的详细描述以及附图，可以很好地理解本发明自身以及优选的使用模式、及其进一步的目标和优点，其中：

图1A和1B是根据本发明示意性实施例的多通道阵列的部分示意图；

图2是根据本发明示意性实施例的用于减少窗口模糊的具有承载MCA的反应腔室的示意图；

图3是根据本发明示意性实施例的反应腔室的示意图，其中为了创建用于减少窗口模糊的粘滞流体而使用非反应净化气体来创造MCA和视口窗口之间的反向压力；

图4是根据本发明示意性实施例的反应腔室的示意图，其中使用反应气体来创造用于阻止窗口模糊的MCA和视口窗口之间的反向压力；

图5是根据本发明示意性实施例显示建立粘滞流体进入MCA中同时维持从MCA低速率进入腔室的过程的流程图；

图6是根据本发明另一个示意性实施例的包含流体用于阻止窗口模糊的MCA的示意图；

图7是根据本发明另一个示意性实施例的包含流体用于阻止窗口模糊的MCA的示意图，其中该流体流过MCA的表面；

图8是根据本发明另一个示意性实施例的具有包含流体的窗口腔室用于阻止窗口模糊的MCA的示意图；

图9是根据本发明另一个示意性实施例的具有包含流体的窗口腔室用于阻止窗口模糊的MCA的示意图，其中该流体流过窗口腔室；

图10是根据本发明示意性实施例显示利用MCA减少窗口模糊同时维持从MCA低速率进入腔室的方法的流程图；

图11是根据本发明示意性实施例用于获得准确的OES测量的系统的示意图；

图12是根据本发明示意性实施例用于评估具有不同的涂层薄膜和模糊量的窗口的相对传输I_T测量设备的示意图；

图13是根据本发明示意性实施例显示三个具有不同涂层薄膜量的窗口的经过近红外光谱区域的传输响应的图表；

图14显示经过UV，高度模糊的窗口1的可视的和近红外光谱区域的传输响应的图表；

图15显示蚀刻的典型终点趋势的图表；

图16是显示在扩展的时间阶段重复进行的蚀刻过程的终点趋势的示意图；

图17是根据本发明示意性实施例显示用于识别对测量确定有用的具有低吸收率光谱区域的方法的流程图；以及

图18是显示典型的传感器类型和他们对应的光谱范围的图表。

根据附图和下面的详细说明本发明的其它特性将更加清楚。

具体实施方式

部件参考标号分配

100：多通道阵列(MCA)

102：衬底

104：通道

200：多通道阵列(MCA)

202：窗口

203：光传感器

206：窗口腔室

210：反应腔室

212：反应腔室内部

214：晶片支撑

216：晶片

220：等离子体

232：反应气体入口(淋浴头)

238：反应腔室气体出口

300：多通道阵列(MCA)

302：窗口

303：光传感器

306：窗口腔室

310：反应腔室

312：反应腔室内部

314：晶片支撑

316：晶片

320：等离子体

332：反应气体入口(淋浴头)

334：反应腔室计量阀

338：反应腔室气体出口

342：窗口腔室气体入口

344：窗口腔室计量阀

400：多通道阵列(MCA)

402：窗口

403：光传感器

406：窗口腔室

410：反应腔室

412：反应腔室内部

414：晶片支撑

416：晶片

420：等离子体

432：反应气体入口(淋浴头)

434：反应腔室计量阀

436：反应气体计量阀

437：反应气体源

438：反应腔室气体出口

442：窗口腔室气体入口

444：窗口腔室计量阀

600：多通道阵列(MCA)

602：窗口

603：光传感器

606：窗口腔室

608：高粘滞流体

610：反应腔室

612：反应腔室内部

700：多通道阵列(MCA)

702：窗口

703：光传感器

706：窗口腔室

708：高粘滞流体

710：反应腔室

712：反应腔室内部

752：流体入口

754：流体出口

800：多通道阵列(MCA)

802：窗口

803：光传感器

806：窗口腔室

807：光流体窗口

808：低粘滞流体

810：反应腔室

812：反应腔室内部

900：多通道阵列(MCA)

902：窗口

903：光传感器

906：窗口腔室

908：高粘滞流体

910：反应腔室

912：反应腔室内部

952：流体入口

954：流体出口

1100：OES测量装置

1102：窗口

1104：收集光学器件

1106：光纤

1108：传感器

1109：光谱摄制仪

1110：反应腔室

1112：反应腔室内部

1114：晶片支撑

1116：晶片

1120：等离子体

1132：反应气体入口(淋浴头)

1138：反应腔室气体出口

1200：测试测量装置

1202：窗口

1203：光源

1205：集成球体

1208：传感器

1209：光谱摄制仪

高质量的光路径对于实现大部分分光镜技术是必须的，例如发射光谱学和反射计。任何影响射线的强度的障碍物都降低了技术的准确性和可靠性。障碍物可以改变作为波长的函数的强度。典型地，光传感器放置在反应腔室外面，邻近视口窗口用于获得目标在反应环境中的光测量，(该反应环境可以是反应腔室，或者沿着与反应腔室相关的管道的上游或者下游)。了解这些窗口的光特性对于通过他们获得准确的测量很关键。如果视口窗口变得模糊，它的光特性就改变了，有时候以有害的方式。必须从视口窗口上清除沉积，或者替换窗口以保持高质量的光路径。

与窗口模糊相关的问题一直困扰着半导体工业。用于解决窗口模糊问题的现有技术包括或者调整通过窗口发送光的强度来补偿窗口模糊(对于光窗口)，改变光测量算法来补偿模糊(对于视口窗口)，或者用于降低窗口维护(清洁或者替换窗口和校准视口的光传感器)的频率的技术。调整技术是很复杂的，并且非常难于实现，因为他们随着特定实现而不同。减少窗口清洁的频率的现有技术包括在窗口和腔室之间设置限流器平板来减少到达窗口的污染物的数量，并且可选地，用净化气体流来清洁窗口的外部表面。限流器平板不是完全有效的，仅仅是减少了到达窗口的污染物的数量。限流器缝隙的交叉区域可以缩小来进一步减少向前到达窗口的污染物的数量，但是更小的缝隙与更大的缝隙相比容易更频繁地被污染物阻塞。然而，不同于清洁或者替换视口窗口，限流器平板可以由相同平板替换而不用将光传感器校准到新平板上。当然，无论何时窗口变模糊了，光传感器应当校准到替换窗口。

用净化气体清洁窗口假设污染物已经或者将要到达窗口，但是这些污染物可以用气流分离。首先，这个假设可能是错误的；到达窗口的污染物可以附着到窗口表面上。在任何情况下，将净化气体直接到达窗口遭受缺点就是使这个技术对于某些应用是不切实际的。例如，为净化气流使用反应气体消除了与使用非反应气体相关的不相容问题。然而，通常反应气体本身与导致模糊的窗口材料发生反应。不幸的，为了使用反应气体作为净化气体可能必须改变窗口材料。为净化气体使用非反应气体使操作者能够为要进行的光测量选择最优的窗口材料，而不用考虑窗口与净化气体反应。使用非反应气体作为净化气体的另一个好处是可以由于其清洁属性而为特定类型的污染物选择净化气体。使用非反应气体作为净化气体的缺点是双重的。首先，净化气体不能够完全阻止反应气体到达并与窗口反应，这样在选择窗口材料的类型时，必须考虑反应气体导致的模糊的敏感性。更重要的是，非反应气体通常具有对反应有害的影响。因此，非反应气体的净化气流速率应当保持为绝对最小值，这就会恶化模糊速率。

而且，这些净化气体技术中的每一个都要求对窗口视口周围区域的大量的重新设计。例如，净化气体应当具有足够的流速并朝向一个合适的方向来擦去窗口外面的依附到窗口上的任何污染物。这要求开口(多个开口)或者瞄准窗口来使气流直接到达窗口的表面，或者设计临近窗口的空腔来便于气流从窗口表面上带走污染物并驱使气流返回到反应腔室中。

现有技术没有一个对窗口模糊的问题具有实质效果。很多这些技术是应用特定的，对于每个唯一的实现要求大量修改。大部分要求对系统进行实质性修改，通常是成本可观的，而只有窗口模糊的边缘缩小。需要的是将窗口模糊减少到窗口维护的频率降低到大约系统清洁的频率的程度的方法和系统。

在讨论提议的窗口模糊解决方案之前，更全面的了解窗口模糊的原因是有帮助的。连接窗口模糊的原因有利于确定阻止或者减少模糊的最好的方法。考虑创造(起源)机制是有必要的，传送到窗口表面，以及窗口表面上的活动。将参考半导体工业中众所周知的典型的反应腔室来讨论这些，但这仅仅是示意用于描述本发明的某个方面。本发明同等地用于进行光测量的上行方向或者下行方向传送。

在很多环境中，视口窗口不在晶片视线中。还有，腔室气体中任何材料的平均自由行程大大小于到窗口的距离。所以，来自于晶片的少许溅射材料通常直接到达窗口。

微粒的起源可以来自于腔室墙壁上剥落的反应产品。可选的，这些微粒可以从等离子体化学形成，并且可以在等离子体中接合，或者是某些其它高能反应的副产品，例如来自于激光器。

腔室中的微粒可以扩散到窗口表面。布朗(Brownian)运动的等式如下，

$\stackrel{\‾}{x^2}=\frac{\mathrm{kT}}{3\mathrm{\π}\·\mathrm{\η}\·a}\·t---\left(1\right)$

其中x²是微粒位移的平均值，

a是微粒半径，

t是时间，

T是媒介温度，以及

η是黏度。

这表示微粒在半径迁移1微米是很慢的，典型情况下是6×10^-10cm/sec。微粒可以通过它们机械的湍流影响而迁移到窗口，例如当腔室回填时从紊乱移动等。因此，当回填腔室时应当小心。另外，微粒可以移动到窗口作为热梯度的结果，就是他们通过由晶片和窗口之间的温度差异或者来自于等离子体的高温度的热湍流等引起的热分子流动(或者热蒸发)移动到窗口。一旦到达窗口，微粒可以依附到窗口上作为涂层，静电吸引或者化学吸收作用引起的。

来自于等离子体的反应气体和来自于晶片的反应产品可以通过扩散、湍流、热梯度等传送到窗口表面。在窗口表面，这些气体可以以多种方式改变窗口的光传输。如果反应气体到达窗口表面，他们可以通过化学吸收作用、静电吸引等粘合到表面并形成薄膜。如果某些材料正在沉积，那么必须确定沉积材料的准确成分。可选的，或者附加的，窗口表面可以由反应气体蚀刻。如果窗口融合了硅或者玻璃，取代蓝宝石作为窗口材料可以是有利的，因为蓝宝石更抗蚀刻。仍然进一步，有可能由材料溶解到窗口中引起窗口的大量成分的变化。例如，碱(钠、铯等)可以溶解到石英中来产生棕色。从等离子体的辐射可以导致窗口的光特性改变。因此，一些气体成分可以在窗口区域进行光分解并涂在窗口上。还有，一些组成气体可以用化学方法吸收到窗口上并由光催化作用转换成涂在窗口上的材料。

加热窗口可以减少或者消除窗口的涂层。这可以减小附着系数，这样材料就不会一开始就粘在窗口上。可选的，蒸发或者分解已经沉积的材料是有帮助的。可能需要将窗口加热到200℃来阻止窗口模糊。对于持续机制，这可以由增加加热元件到窗口上来完成。对于脉冲机制，吸收材料的消融可以由闪光灯或者脉冲激光器来完成。

具有通道通过其中的平板是现有技术中已知的。这些平板已经用在很多地方，例如电子倍增器、原子束瞄准仪、中子瞄准仪、窗口等。这些现有技术平板可以由各种金属、绝缘体和透镜等组成。当用于阻止窗口模糊时，有时减小缝隙大小，以减少到达窗口的污染物的数量，可选的他们有时面向窗口光路径的侧面来抑制污染物到达窗口的直线路径。一些现有技术参考书建议了平均自由行程(MFP)和通过平板的缝隙大小之间的关系。

根据本发明示意性实施例，MCA中的通道的大小可以由模糊窗口的分子的平均自由行程(MFP)预测出来。通过使用MFP作为衡量标准，可以设计出作为屏障减慢到窗口的传送和在通道中收集材料的获得者的MCA。

MFP，L_α大约由以下公式给出，

$L_{\mathrm{\α}}=8.589\·\frac{\mathrm{\η}}{P_{\mathrm{mm}}}\sqrt{\frac{T}{M}}---\left(2\right)$

其中η是黏度，

P_mm是压力，

T是温度，和

M是微粒质量。

氩气(Ar)在150微米汞柱的L_αMFP是L_α＝0.4mm。

为了最佳的屏障效果，通道的长度L应当显著大于会模糊窗口的气体或者微粒的MFP L_α(L_α＜＜L)。这会减慢材料沿着轴线通过通道的速度。另外，通道半径，d应当小于MFP(L_α≥d)。这会增加到MCA的墙壁的附着而减少扩散。然后，通道的通道半径应当足够大来避免频繁的阻塞。

即使屏障MCA会降低模糊速度，最终材料会通过MCA的通道并开始模糊窗口。如果清洁周期之间的时间大大小于模糊窗口的时间，那么这个模糊是可以接受的。

图1A和1B是下面参考本发明将要描述的屏障多通道阵列(MCA)的部分的示意图。MCA 100指屏障MCA，因为MCA自己的结构通过作为对模糊窗口的微粒的屏障来抑制窗口模糊。MCA 100包括具有第一和第二表面(103和105)的主体102和从第一表面103穿越主体102到达第二表面105的多个通道104。图1A中的MCA 100的主体102显示为具有圆形横截面形状，然而这仅仅是示意性的，因为主体102的形状在执行安装到反应腔室时是预先知道的。典型地，MCA 100的一个表面是内部的或者是窗口侧表面103，另一个表面是外部的或者是腔室侧表面105。内部和外部的设计是与下面还要描述的窗口腔室有关的。因为一个表面，腔室侧表面105暴露在反应腔室的内部，为主体102选择的材料应当不与腔室中内部反应起反应。而且，如果为主体102选择透明材料(即用于测量的光传感器可投射光的)，腔室表面105可以以与窗口类似的方式成为光模糊的并影响光测量。所以，优选的，随着外表面105变模糊，为了维持通过MCA的均匀传输，主体102应当是对于正在测量的光波不透明的，或者涂有非反应和不透明涂层。

继续参考图1A和1B，MCA 100显示为安装在腔室210上，如图2的MCA 200。注意通道204穿越主体102并位于邻近视口窗口202并在视口窗口202之外的光传感器203和目标(这里目标显示为等离子体220)之间的光路径上。通道204的轴基本上平行于光路径。因此，每个通道204平行于每个穿过主体102的其他通道。通道204的准确横截面形状对于本发明并不很重要，虽然作为实际要素某些横截面形状比其他形状更容易制造。阻止微粒到达窗口关注的是通道的尺寸。

如上面所述，因为MFP是粒子碰撞之间的距离。对于屏障MCA，将半径d理解为开放通道的最小横截面距离。因此，对于圆形通道，就是在任何点跨过圆形的中心点的半径，但是对于多边形横截面形状，d的设置就随着形状不同而不同(注意在图1B中，d是跨过平行面的距离，但对于五边形，d是从任何顶点到对面的中点)。期望通道半径d跨越通道长度L维持不变，但应当理解d随着L从窗口侧表面103到腔室侧表面105而变化可能是有利的。例如，圆锥形通道(在窗口侧表面103具有小的末端)可以指引更多光线到达光传感器。为了阻止分子沿着通道轴穿越通道长度，通道长度L应当比污染物的MFP大很多。现有技术中已经讨论了3个和12个MFP之间的长度尺寸。

MCA 200的材料应当对扩散到窗口的材料具有大的粘附系数。例如，通过对MCA 200使用与窗口202相同的材料来完成，这样粘附系数应当相同。冷却MCA 200也可以提高粘附系数。

MCA 200具有N个穿过其主体的通道204。数量N和通道204的设置会影响光传感器203进行的光测量的特性。因此，N个通道204应当均匀地分布在MCA 200位于光传感器203的光路径的部分，并且如果可能，穿过光传感器203的整个视口。因为屏障MCA在阻止污染物到达窗口时不是彻底有效，MCA得到的材料的量与通道数量N成正比，因此N应当尽可能的低而不牺牲光质量。

进一步参考图2，根据本发明示意性实施例显示了屏障MCA的示意图。反应腔室210显示为具有内部212，在其中等离子体220被点燃，例如，当位于晶片桌面214上的晶片216上反应时。反应气体通过进入开口，或者反应气体入口232(典型的是淋浴头)进入内部212，通过排出口或者反应腔室气体出口238排出(并到达真空泵)。从反应气体入口232进入腔室210的容积212示意性地显示为箭头并表示为Q_W，以及进入真空泵(未显示)也示意性地显示为箭头并表示为Q_T。典型地，窗口202暴露于沿着腔室210的内部一个表面，或者侧面、顶面或底面的位置和方向，这样光传感器203具有到达目标的直线视线(在此目标是等离子体220)。在实现中，视线测量在哪里是不必要的，窗口202位置和方向可能不同。在某些应用中，将沿着腔室212的内部表面在不同位置安装多个窗口。

在任何情况下，MCA 200暴露于腔室210的内部212和窗口202之间，这样在窗口和MCA之间创造出容积，表示为窗口腔室206。应当理解准确的形状、尺寸甚至窗口腔室206的存在对于实现本发明的本屏障MCA是相对不重要的。然而，通道204和窗口202的内部开口之间可以只有微小的缝隙。腔室210之内的压力表示为腔室压力P_C，而窗口腔室206内部压力表示为窗口腔室压力P_W。通常，腔室压力P_C由反应确定，而P_W基本上等于P_C。

如上面所述，屏障MCA 200可以由任何非反应材料制成，包括玻璃、兰宝石和其它绝缘体、不锈钢、铝、稀有金属和其它导体和半导体。MCA的外部表面(腔室侧)由在光传感器203测量的波长上透明的材料制成，随着外部表面变模糊为了维持通过MCA的一致传输，可以涂有不能传送的涂层。

下面，期望到达窗口的材料量的准确值。但是首先，这对于洞察各种参数如何影响流速率是有用的。扩散可以发生：

分子的-平均自由行程比通道直径大很多(MFP＞＞d)

粘滞的-平均自由行程比通道直径小很多(MFP＜＜d)

对于分子通过通道扩散，电导系数为，

$F_a=\frac{2}{3}\mathrm{\π}\frac{r^3}{L}{V}_m---\left(3\right)$

其中r＝d/2是通道的半径，

L是通道的长度，以及

V_m是平均分子速度。

通过单个通道的流速率Q_a为，

Q_a＝F_a(P_C-P_W)                    (4)

其中P_C是腔室局部压力，以及

P_W是窗口局部压力。

通过多通道阵列的整体流速率为，

Q_A＝N·Q_a                        (4)

其中N是阵列中通道的数量。

仍然根据本发明的另一个示意性实施例，提出用于阻止窗口模糊的新颖的多通道阵列方法，通过创建气流通过MCA作为对导致窗口模糊的微粒、原子、分子、离子等的屏障。气流位于从窗口腔室到反应腔室的方向。气流范围可以从由等式3、4、5所示的分子扩散到粘滞流。阻止窗口模糊的有效性从分子扩散方式到粘滞流方式会提高。对于粘滞流，原则上，没有材料会通过多通道阵列来模糊窗口。通道中的粘滞流作为屏障将杂质打扫返回腔室。粘滞流不需要扩展到通道的整个长度。目标是建立在MCA的流速率Q_A作为污染物的屏障，而同时维持反应流速率Q_C大大高于MCA的粘滞流速率Q_A(Q_C＞＞Q_A)。因此，通过MCA进入反应腔室中的气流Q_W不会不利地影响反应。

通过通道的粘滞流速率Q_a由等式给出，

$Q_a=\frac{\mathrm{\π}\·r^4}{8\·\mathrm{\η}\·L}{P}_a\·(P_W-P_C)---\left(6\right)$

其中r＝d/2是通道的半径，

L是通道的长度，

η是黏度，

P_C是腔室局部压力，

P_W是窗口局部压力，以及

P_a平均压力((PW+PW)/2)。

因此，通过多通道阵列的整体流粘滞流速率Q_A为，

Q_A＝N·Q_a                            (7)

其中N是阵列中通道的数量。

最初，通过具有精确尺寸的MCA的粘滞流速率Q_A为在给定窗口压力P_W的反应(黏度η和腔室局部压力P_C)从等式6和7确定。然后将粘滞流速率Q_A与反应的流速率Q_C比较。如果Q_C不是大大大于Q_A，反向压力P_C可以提高或者可选的，MCA的尺寸可以改变(减小通道直径d或者提高通道长度L或者二者同时进行)。P_C、d、N和L可以调整直到Q_A低于可接受的流速率。

根据示意性实施例，将MCA设计为一般尺寸，其中粘滞流速率Q_A可以为多种变化的反应而建立(黏度η和相关腔室局部压力P_C)，这样Q_C＞＞Q_W，仅仅通过调节反向压力P_W。可选的，一般MCA尺寸允许粘滞流速率越过反向压力值的很宽的范围。例如，通过选择MCA的典型尺寸，反应的粘滞流速率Q_A可以确定(压力黏度η和相关腔室局部压力P_C)。例如，L＝2.0cm，d＝0.1cm和D＝1.0cm(直径D是直径d的N个通道的有效直径)。腔室压力设置在反应的工作腔室压力，例如P_C＝150微米。对于P_W＝1.0托的反向压力，通过MCA的粘滞流是Q_A＝0.41sccm。对于P_W＝10托的反向压力，通过MCA的流是Q_A＝4.41sccm。这两个流速率与腔室中的典型工作流速率A_r相比都很小，Q_C(A_r)～500sccm。

参考图3，根据本发明的示意性实施例的反应腔室的示意图，其中为了创建减少窗口模糊的气流，使用非反应净化气体来创建MCA和视口窗口之间的反向压力。这里，反应腔室310显示为具有内部312，其中有等离子体320，如上参考图2所述。反应气体以流速率Q_G通过阀334，并通过入口332以流速率Q_C进入内部312，以流速率Q_T通过出口338。腔室压力表示为P_C。

MCA 300暴露于腔室310的内部312和窗口302之间形成窗口腔室306。窗口腔室306的特定尺寸是不重要的，因为窗口腔室306的存在并不阻止模糊。它仅仅是作为集流腔在MCA 300的所有N个通道304分布P_W。而且，在窗口腔室306内部动态的气流并不有助于模糊抑制，因为通道304的窗口侧的粘滞流作为对可能模糊窗口的材料的完全的屏障。模糊是由通道304的窗口侧的粘滞流来阻止，而不是因为窗口腔室306的存在或者其结构。微粒由MCA 300的粘滞流屏障阻止，如果不是之前，并由窗口流Q_W从MCA清除出去。

窗口腔室气体入口342允许净化气体进入窗口腔室306，由窗口腔室计量阀344计量。考虑示意性实施例，净化气体包括非反应气体，例如惰性气体，例如n₂，但是根据其它实施例，可以由反应气体替换。窗口腔室306中的压力(或者反向压力)表示为窗口腔室压力P_W。因为气体既从入口332又从窗口腔室气体入口342经过MCA 300进入腔室310内部，Q_T＝Q_C+Q_W。计量阀334的目的是独立的调节窗口腔室306中的净化气体的反向压力P_W，并形成窗口流速率Q_W。

阻止窗口模糊的气体屏障可以又调节窗口反向压力P_W来创建通道304的窗口侧的粘滞流(Q_A)而实现。从MCA 300进入腔室内部312的气流(Q_W)与从入口进入腔室的气体(Q_C)相比维持为低，Q_C＞＞Q_W，通过调节窗口反向压力P_W就足够达到通道中的粘滞流，P_W＞＞P_C，但没有高到使净化气体涌入腔室310(即Q_C＞＞Q_W)。窗口流速率Q_W可接受的值可以从等式6和7确定，并且窗口流速率Q_W应当与腔室流速率Q_C比较。如果窗口流速率Q_W太高，可以降低Q_C或者MCA 300的通道尺寸可以改变。

应当理解通道304的尺寸并不是如上面所述实施例在屏障MCA中严格地与导致模糊的微粒的MFP相关。实际上，通道直径d可以显著大于MFP和/或通道长度L可以显著小于3×-12×MFP而仍然阻止窗口模糊。这是因为粘滞流可以通过提高P_W建立，即使通道直径不支持屏障MCA。然而，高反向压力值往往将窗口流速率Q_W提高到可能对腔室反应有害的数值点。

如上面别处所述，对某些腔室反应，大量非反应气体的灌输可能对反应产生有害影响。因此，任何非反应气体进入腔室310的流速率应当保持为低。如上所述，在通道304的窗口侧的粘滞流的形成阻止窗口模糊，而管理P_W同时保持净化气体进入反应腔室的低的流速率，Q_W。因此，粘滞流屏障技术提供了使用非反应气体来阻止窗口模糊而不用对腔室中的反映产生有害影响的有用的机制。

反应气体也可以用本多通道阵列的粘滞流屏障技术作为窗口保护。图4根据本发明另一个示意性实施例，显示了使用反应气体创建MCA和视口窗口之间的反向压力来阻止窗口模糊的反应腔室示意图。这里，配置基本上与上述图3的配置相同，除了连接到反应气体入口432的反应气体集流腔具有窗口气体入口442，并允许反应气体流入窗口腔室406。这里，反应气体在阀436以流速率Q_G接收，其转移到腔室计量阀434和窗口计量阀444。计量阀的目的是使能够独立于腔室410的压力和流速率来调节窗口腔室406的压力和流速率。腔室410之内的压力表示为腔室压力P_C，窗口腔室406之内的压力表示为窗口腔室压力P_W。因为气体既从入口432又通过MCA 400从窗口腔室气体入口442进入腔室410内部，Q_T＝Q_C+Q_W。然而，到达集流腔的流速率(Q_G)用于同时流入窗口腔室406和腔室410，所以Q_G＝Q_T。如上所述，从入口进入腔室的气体(Q_C)，Q_C＞＞Q_W，通过调节窗口反向压力P_W就足够达到通道中的粘滞流，P_W＞＞P_C。窗口流速率Q_W可接受的值可以由腔室中反应的工作流速率Q_C确定，并且确定窗口反向压力P_W值，这样流速率Q_W就不会超过预定的门限值。

可选的，用于净化窗口腔室406的反应气体可以独立于入口437而提供。在这种情况下，上述集流腔可以省略，系统看上去和运行起来都与参考图3所述的相同，虽然是反应气体而不是非反应气体。

通过理解MCA的窗口侧的粘滞流速率会有效的阻塞所有的模糊材料，以及通过MCA的流从MCA通道清除所有进入腔室的微粒，可以构造一般的MCA能够使粘滞流用于各种反应气体、微粒和腔室压力，同时维持相对低的进入反应腔室的窗口流速率(Q_W)(因此维持Q_C＞＞Q_W)。从上述等式6和7，然后很明显对于特定MCA操作者仅仅需要调节反向压力P_W来达到Q_A。图5是根据本发明示意性实施例，显示用于使粘滞流进入MCA同时维持从MCA进入腔室的低流速率的过程的流程图。期望腔室压力P_C和进入腔室的流速率Q_C是不变的和不可调节的。开始，得到进入腔室的反应流速率(Q_C)(步骤502)。下一步，用通道数量(N)、每个通道具有通道长度(L)、通道直径d、气体黏度(η)具有的反向压力P_W和腔室压力P_C来计算MCA窗口侧的粘滞流速率(Q_A)(步骤504)。下一步，将Q_A与Q_C比较(步骤506)。如果Q_C＞＞Q_A，那么过程结束，因为作为必要的建立粘滞流而不显著增加腔室流量的反向压力Q_W的Q_A已经确定。如果Q_A超过最大门限值，调节一个或者所有反向压力P_W、通道数量N、通道长度、通道直径d(步骤508)，并且处理过程返回步骤504，从步骤504到508继续重复直到Q_A小于最大门限值并且Q_C＞＞Q_A。然后过程结束，因为作为必要的建立粘滞流而不显著增加腔室流量的反向压力Q_W的Q_A已经确定。

如上所述，虽然在MCA的窗口侧建立粘滞流是令人期望的，然而可以通过在MCA的通道建立不同压力来减少或者阻止窗口模糊。图10是根据本发明示意性实施例，显示用于使用MCA来减少窗口模糊同时维持从MCA进入腔室的低流速率的过程的流程图。期望腔室压力P_C和进入腔室的流速率Q_C是不变的和不可调节的。开始，得到进入腔室的反应流速率(Q_C)和腔室压力(P_C)(步骤1002)。对于本发明的某些应用，使用MCA可以进一步通过将要通过它进行的光测量来约束。在那些情况下，期望MCA具有有效的直径(D)，这样通道直径(d)和通道数量N可以确定有效直径D。因此，作出关于光测量是否需要特殊的有效直径D的判断(步骤1004)。如果有效直径D是已知的，那么N个通道的通道长度(L)可以确定腔室窗口压力(P_W)(或者MCA的反向压力)，其中腔室窗口压力(P_W)大于反应腔室压力(P_C)(P_W＞P_C)，这样反应流速率(Q_C)就大于通过MCA进入腔室的流速率(Q_W)(Q_C＞＞Q_W)(步骤1006)。具有N个通道的通道直径(d)和通道长度(L)，可以制造MCA用于减少窗口模糊，具有应用于通道的窗口侧的反向压力P_W(步骤1010)。

另一方面，如果有效直径D是不知道的，那么MCA的所有尺寸都可以处理用于创建反向压力(P_W)来减少窗口模糊。因此，通道长度(L)、通道直径(d)和通道数量N可以确定腔室窗口压力(P_W)。回想腔室窗口压力(P_W)大于反应腔室压力(P_C)(P_W＞P_C)，以及通过MCA进入腔室的反应流速率(Q_W)就大大小于反应流速率(Q_C)(Q_C＞＞Q_W)(步骤1008)。再次，具有N个通道的通道直径(d)和通道长度(L)，可以制造MCA用于减少窗口模糊，具有应用于通道的窗口侧的反向压力P_W(步骤1010)。

多通道阵列和流体用于各种光设备。在这种环境中，流体的行为由固体表面吸引力与流体内部分子间粘附力的相对强度确定。

根据本发明示意性实施例，MCA包括流体，例如高真空泵油。流体具有相对低的流体到固体表面张力，这样就弄湿了MCA。流体表面对MCA表面比对大量流体具有更大的引力。接触角度小于90度，就具有凹弯月面。接触角度是流体表面与通道墙壁接触的角度。图6是根据本发明另一个示意性实施例的包含流体用于阻止窗口模糊的MCA的示意图。这里，结构610包含容积612，在其中光监控目标(未显示)。结构610可以是具有目标的反应腔室或者是上行或者下行流管道。窗口602暴露于结构610中，光传感器603临近窗口602在结构610的外部。MCA 600设置在窗口602和容积612之间。每个MCA通道604包括流体608。流体608阻止微粒通过MCA 600，由此阻止窗口602模糊。

注意图6的配置可以抵挡P_W和P_C之间的大压力差，因为MCA通道具有小的直径。压力之间的关系由拉普拉斯(Laplace)等式给出，

$P_1-P_2=\mathrm{\α}(\frac{1}{R_1}-\frac{1}{R_2})---\left(8\right)$

其中a是表面张力，

P₁和P₂是交错点的压力，以及

R₁和R₂是接口的曲率半径。

图7是根据本发明另一个示意性实施例的包含流体用于阻止窗口模糊的MCA的示意图，其中流体流过MCA表面。这里，部件与上述相同，除了包括流体入口752和流体出口754。考虑这个实施例，使流体708靠着MCA 700流动，通过毛细管作用吸入通道704。流体708通过流体出口754的部分真空从通道704流出并过滤，重新循环回到流体入口752(未显示)。

图8是根据本发明另一个示意性实施例的具有窗口腔室的包含流体用于阻止窗口模糊的MCA的示意图。这里，部件与上述相同，然而流体808包含在窗口腔室806中。流体808具有相对高的流体到固体表面张力，这样就不弄湿MCA 800的通道804。流体表面对大量流体比对MCA表面具有相对更大的引力。接触角度大于90度并具有凸起弯月面。接触角度是流体表面与通道804的墙壁接触的角度。

图9是根据本发明另一个示意性实施例的具有窗口腔室的包含流体用于阻止窗口模糊的MCA的示意图，其中流体流过窗口腔室。这里，部件与上述凸8的描述相同，除了流体908经流体入口952和流体出口954通过窗口腔室906循环。流体908通过窗口腔室906流向MCA 900，并在流体出口954移动过滤和循环。

尽管上面描述了，高质量光路径对于实现大部分分光镜的技术是必要的，例如光发射分光镜(OES)和反射计。任何影响射线强度的障碍都降低了技术的准确性和可靠性。障碍可以改变作为波长函数的强度。典型地，光传感器是设置于反应腔室外部并临近视口窗口用于获得反应环境中的目标的光测量，(反应环境可以是反应腔室，或者是沿着与反应腔室有关的上行或者下行管道)。理解这些窗口的光属性对于通过他们获得准确测量是关键的。随着视口窗口变模糊，它的光属性改变了，有时以有害的方式。必须从视口窗口上清除沉积，或者替换窗口，为了维持高质量光路径。

与窗口模糊相关的问题一直困扰着半导体工业。微粒的起源可以来自于在腔室墙壁上剥落的反应产品。可选的，这些微粒可以从等离子体化学形成，并可以在等离子体中结合，或者是某些其他高能反应副产品，例如来自于激光器。

腔室中的微粒可以扩散到窗口表面。布朗(Brownian)运动的等式如下。

$\stackrel{\‾}{x^2}=\frac{\mathrm{kT}}{3\mathrm{\π}\·\mathrm{\η}\·a}\·t---\left(9\right)$

其中x²是微粒位移的平均值，

a是微粒半径，

t是时间，

T是媒介温度，以及

η是黏度。

微粒可以通过热机械效应后者湍流迁移到窗口，例如当腔室回填时从湍流移动等。因此，当回填腔室时应当注意。另外，微粒可以作为热梯度的结果而移动到窗口，就是，他们通过由晶片和窗口之间的温差或者来自于等离子体的高温的热湍流等导致的热分子流(或者热蒸发)移动到窗口。一旦到达窗口，微粒可以依附到窗口作为涂层，或者由静电或者由化学吸收作用导致的。

来自等离子体的反应气体和来自晶片的反应产品可以通过扩散、湍流、热梯度等传送到窗口表面。在窗口表面，这些气体可以以多种方式改变窗口的光传输。如果反应气体到达窗口表面，他们可以通过化学吸收作用、静电引力等粘附到表面并形成薄膜。如果某些材料沉积，那么沉积材料的准确成分应当确定。可选的，或者附加的，窗口表面可以由反应气体蚀刻。如果窗口是熔融石英或者玻璃，将窗口材料替换成兰宝石可能是有利的，因为兰宝石是更能抵抗蚀刻的。仍然进一步，有可能由材料溶解到窗口中导致的窗口的大量成分的改变。例如，碱(Na、Cs等)可以溶解到石英来产生棕色。来自等离子体的辐射可以导致窗口的光特性改变。因此，某些气体成分在窗口区域可以进行光分解并涂在窗口上。还有，某些组成气体可以用化学方法吸收到窗口，并由光催化作用传送到涂在窗口上的材料。

用于解决窗口模糊问题的现有技术包括或者调节通过窗口发送的光强度来补偿窗口模糊(对于光窗口)、改变光测量算法来补偿模糊(对于视口窗口)或者用于降低窗口维护的频率(清洁或者替换窗口并重新校准视口的光传感器)的技术。基于窗口模糊的量调节通过窗口发送的光强度的技术是非常难于实现的，因为他们随着特定应用而不同。在很多情况下，能达到的最好效果仅仅是在反应环境中监控聚集在视口窗口的内侧的化学沉积的量，例如参考名称为“具有反应腔室状态光监控的半导体设备制造装置和方法”的美国专利5,536,359，然后当窗口上的聚集物达到预定的模糊门限值量就改变窗口。

加热窗口可以减少或者消除窗口的涂层。这可以减小附着系数，这样材料就不会一开始就附着到窗口上。可选的，它可以帮助蒸发或者分解已经沉积的材料。有可能需要加热窗口到200℃来阻止窗口模糊。对于持续机制，这可以通过向窗口增加加热元件来完成。其他方法可以是加热灯或者高功率激光器。对于脉冲机制，消融吸收的材料可以由闪光灯或者脉冲激光器完成。

设计用于减少窗口清洁的频率的其他现有技术包括为了减少到达窗口的污染物的数量，在窗口和腔室之间设置限流器平板，可选的，用净化气体流清洁窗口的外部表面。限流器平板并不是完全有效的，仅仅是减少到达窗口的污染物的数量。限流器缝隙的横截面可以减少以进一步减少到达窗口的污染物的数量，但是较小的缝隙比较大的缝隙更容易被污染物阻塞。然而，不象清洁或者替换视口窗口，限流器平板可以用相同平板替换而不用将光传感器重新校准到新平板上。当然，无论何时窗口变模糊了，光传感器应当重新校准到替换窗口上。

用净化气体清洁窗口假设污染物已经，或者将要到达窗口，但是这些污染物可以由气流分离。首先，这个假设可能是不正确的；到达窗口的污染物可以粘附到窗口表面。在任何情况下，将净化气体引到窗口要忍受的缺点是使这个技术对某些应用是不实用的。例如，使用反应气体作为净化气流减少了可能与使用非反应气体相关的不兼容问题。然而，通常反应气体本身与导致模糊的窗口材料反应。最终，有可能为了使用反应气体作为净化气体而改变窗口材料。使用非反应气体作为净化气体使操作者可以为要进行的光测量选择最优的窗口材料，而不用考虑窗口与净化气体反应。使用非反应气体作为净化气体的另一个好处是可以由于其清洁属性而为特定类型的污染物选择净化气体。使用非反应气体作为净化气体的缺点是双重的。首先，净化气体不能够完全阻止反应气体到达并与窗口反应，这样在选择窗口材料的类型时，必须考虑反应气体导致的模糊的敏感性。更重要的是，非反应气体通常具有对反应有害的影响。因此，非反应气体的净化气流速率应当保持为绝对最小值，这就会恶化模糊速率。

而且，这些净化气体技术中的每一个都要求对窗口视口周围区域的大量的重新设计。例如，净化气体应当具有足够的流速并朝向一个合适的方向来擦去窗口外面的依附到窗口上的任何污染物。这要求开口(多个开口)或者瞄准窗口来使气流直接到达窗口的表面，或者设计临近窗口的空腔来便于气流从窗口表面上带走污染物并驱使气流返回到反应腔室中。

多通道阵列(MCA)是在其中具有通道的平板。他们有很多应用，例如电子乘法器、原子束瞄准仪、中子瞄准仪、窗口等。这些可以由不锈钢、铝、稀有金属等构成。典型地，他们很大，通道直径为d＞0.1mm。由玻璃构成的MCA可以具有各种尺寸，某些具有小到10微米的通道直径。因为玻璃在某些波长是透明的，当外表面变模糊(涂层)时，有可能需要对多通道阵列的外表面涂层来维持通过MCA的一致的传输。

多通道阵列是阻止模糊的一种方式。多通道阵列作为屏障减慢到窗口的传送，并作为收集通道中的材料的收气器。最终，材料会开始模糊窗口。但如果清洁周期之间的时间大大小于开始模糊窗口的时间，那么这是可接受的。

1.通道的长度L应当大于会模糊窗口的气体或者微粒的平均自由行程L_α，L_α＜＜L。这会减慢材料沿着轴通过通道的速度。

2.通道的直径d应当小于平均自由行程L_α，L_α≥d。这会提高附着到墙壁并减少扩散。然而，通道直径应当足够大以避免频繁的阻塞。

3.通道应当冷却，这样当材料移动通过通道时会附着到表面。

现有技术没有一个对窗口模糊的问题具有实质效果。很多这些技术是应用特定的，对于每个唯一的实现要求大量修改。大部分要求对系统进行实质性修改，通常是成本可观的，而只有窗口模糊的边缘缩小。

在描述本发明之前，进一步的描述本发明的背景可能是有帮助的。窗口模糊来源于附着到的内部的污染物，例如图11所示的腔室1110。这些污染物本来被烘烤反应腔室1110的内部容积1112的每个表面上，包括光视口窗口1102的内部表面。这些残留物产生随着时间增厚的视觉薄膜。如果允许这些污染物增加到腔室内部1112的表面上，最终他们会在运行时剥落并危害在其中进行的反应。视口窗口1102上的污染物的对产品反应的影响比对腔室内部的残留物的影响甚至更有害，因为窗口1102上的污染物薄膜降低了OES测量的准确性，很早以前产品反应由腔室内部1112上的污染物残留所影响。因此，视口窗口1102通常要求比腔室内部1112更频繁的维护。

模糊的类型随着反应腔室1110中进行的反应而不同。例如，用CF进行蚀刻化学反应广泛应用于半导体工业。对于光测量，这些化学反应通过用在很多方面类似于聚四氟乙烯(PTFE)的聚合体物质涂层窗口产生了问题。那个涂层随着时间过去可以吸收大量光并减少通过窗口传送的光的数量。这个光的大量吸收影响紫外线和可见光辐射的传输。因此，在这些领域利用波长的光发射光谱(OES)和其他测量会被这些窗口上的薄膜涂层有害地影响。而且，因为这些波长区域主要用于反应和诊断测量的半导体工业，所以窗口模糊是用CF蚀刻化学反应的严重的和正在发生的问题。

现有技术努力克服窗口模糊问题假设大量的光吸收来源于沉积在视口窗口上的不透明薄膜。这个假设可以来源于在可见光光谱不透明的薄膜(即，薄膜可以容易地在窗口上看到)，并且可能增加，因为薄膜对于在半导体工业中使用的利用硅类CCD监测器的传统测量设备是不透明的。实际上，大多数用于半导体工业的光测量设备是设计为通过辐射光谱的可见区域在紫外线中使用的。因此，窗口模糊的问题假设窗口薄膜涂层是不透明的，因此，半导体工业的势不可挡的推动力已经朝向解决不透明窗口模糊的问题，用于辐射光谱的紫外线可见区域的环境。

另一方面，申请人已经发现至少应归于CF蚀刻化学反应的涂层薄膜的光吸收在整个辐射光谱中不是不变的。就是，某种窗口薄膜通过辐射光谱的可见区域的紫外线(UV)中是几乎不透明的，但是在低频率呈现格外好的传输特性，例如在辐射光谱的近红外线区域(NIR)。换句话说，申请人理解窗口模糊问题的更明确的解决方法不是假设涂层薄膜是不透明的，而是识别低吸收的光谱区域，然后选择对于执行特定测量有用的识别区域的子区域。如上所述，因为现有技术对窗口模糊问题的解决方法已经假设涂层薄膜总会提高光吸收，所以这些解决方法首要包括调解光强度、改变光测量算法来补偿模糊或者降低窗口维护频率的技术。因为本发明不假设窗口涂层薄膜是不透明的，既不需要改变光强度也不需要改变光测量算法，也不需要对窗口腔室做任何另外的修改来降低窗口维护的频率(虽然与窗口腔室的某种修改结合时本发明的好处可以优化)。

在进一步讨论光吸收之前，需要一种用于量化传输的光数量的装置，即相对传输，I_T。I_T可以由两个测量的比率来确定，由窗口在发射路径中的传输和第二个由窗口在发射路径外的传输：

$I_T=\frac{I_{\mathrm{in}}}{I_{\mathrm{out}}}---\left(10\right)$

其中I_in是由窗口在发射路径中的传输，以及

I_out是由窗口在发射路径外的传输。

相对传输I_T在0.0到1.0之间调整，0.0是完全不透明而1.0是对正在研究的辐射波长完全透明。

图12是根据本发明示意性实施例用于评估具有不同的涂层薄膜和模糊量的窗口的相对传输I_T测量设备的示意图。该设备通常包括辐射源(光源)1203，用于产生具有很宽光谱范围的光，或者可选的辐射源1203可以包括多个光源，该多个光源可以相互替换来发射各种光谱区域的光。为一个测试选择的光源是典型地在实验室中用来加热项目的持续红外灯。这个特殊的灯具有红外传输过滤并产生几乎持续黑体光谱。测试窗口1202直接设置在光源1203和集合球1205的开口之间。来自于光源1203的辐射通过测试窗口1202并进入集合球1205的开口(使用来自于瑞典斯德哥尔摩的LOT-Oriel Nordic Division的标准集合球)。集合球1205产生射线的一致分布来充满光谱摄制仪1209的入口缝隙。光谱摄制仪以对输入口的正确的角度位于集合球1205的另一个开口。使用来自于美国德克萨斯州的Verity Instrument，Inc.，of Carrollton的SD512NIR分光计进行传输测量。光谱摄制仪1209利用传感器1208将光谱光转换成信号。

这里应当提到，选择用于评估窗口1202(以及其上的涂层薄膜)的相对传输I_T的传感器应当在研究的光谱区域呈现良好的量子效率，即研究的光谱区域应当在传感器的光谱操作范围之内。例如下面的实例，使用InGaAs二极管阵列传感器。

为了描述本发明，测试了三个具有不同模糊量的测试窗口。三个测试窗口日益增多地暴露于等离子体化学反应。窗口1暴露时间最短并具有轻微模糊，浅黄色外观，即涂层薄膜稍微可见；窗口2暴露时间稍长并在边上具有暗黄色模糊外观，即薄膜清晰可见比窗口1更暗的黄色外观，但是不透明；以及窗口3暴露于等离子体化学反应时间最长并具有高度模糊的、茶褐色外观，即薄膜高度可见变黑外观，并达到了不透明性。

图13是显示研究结果的图表。图13中的图表是根据本发明示意性实施例显示三个具有不同涂层薄膜量的窗口的经过近红外光谱区域的传输响应的图表。在获得测量时，要小心通过窗口薄膜的最黑部分的辐射。注意窗口1的相对传输I_T相当直线的并很高，通常高于相关值0.97。窗口2的结果是类似地，虽然稍微低于相对传输I_T，近似直线并在1100nm到1600nm之间高于0.96。即使窗口3，具有在可见光几乎不透明的涂层，在NIR区域呈现出显著的改进。注意在图13的图表中对于高度模糊的具有茶褐色外观的窗口3，相对传输I_T超过0.85(就是所有NIR辐射的85％通过涂层薄膜传输)，并在NIR区域的更长波段近似于直线。

从传输图表，可以看到窗口传输对应于各自的外观和暴露于等离子体的时间长短。传输的降低包括由窗口上的薄膜吸收和在接口的反射损失。薄膜吸收大部分可见光。然而，他们在NIR对各种范围几乎透明，但是根据他们暴露于等离子体的时间长短。

图14是显示经过UV，高度模糊的窗口1的可视的和近红外光谱区域的传输响应的图表。测量传输曲线1402显示窗口3在UV和辐射光谱的可见区域的相对传输，该辐射光谱是典型地用于半导体工业测量的，通过使用例如硅类型CCD传感器。在测量中使用合适的光源来产生UV可见光。注意相对传输在高频速度非常低，因此吸收很多UV可见波长。而且，测量传输曲线1402证明越过UV可见区域的响应是高度依赖波长的，并且相对地不适于用来获得光测量。另一方面测量传输曲线1404显示了越过辐射光谱NIR区域(约900nm-100nm)的相对传输。如上所述，这些测量是使用InGaAs二极管阵列传感器获得的。这里注意在NIR区域的响应是更能传送的，即涂层薄膜在NIR区域吸收较少的光线。还注意如图13中所示，测量传输曲线1404几乎独立于波长，相对传输I_T在整个NIR区域超过0.85。

应当提到窗口的相对传输I_T可接受的值依赖于使用测量的特定应用。例如，某应用，例如诊断测量，较少的容忍光吸收，由此他们的相对传输门限更高，可能在≈0.99等级。其他应用例如端点测量，可能更能容忍光吸收，例如相对传输门限＞0.85。

其目的是识别涂层薄膜具有低吸收的以及对特殊判决有用的光谱区域。仅仅识别用于获得光测量的具有高相对传输的区域不是必要地有意义的，除非该区域的光测量于正在使用的特定算法兼容。有可能识别具有异常传输的光谱区域，但从这些数据得到的结果导致不确定的或者无效的结果。因此，这些区域对于正在使用的特定算法是不重要的。例如，在执行终点确定中，从光谱区域得到的光测量可以具有高传输，但是不呈现与特定反应的终点相关的任何特性。由此，虽然光测量相对地不被窗口模糊影响，但是在检测反应终点中是没有用的。

返回到讨论测试窗口，仅仅识别具有高相对传输I_T的区域并不一定使区域对特定判决有用；测量中的某些特性应当识别为对判决有用。为了验证这个方法，在NIR区域中测量典型的蚀刻。蚀刻化学反应在等离子体中有CF₄、CHF₃、Ar和O₂。在反应中蚀刻ARC和氮化硅(SiN)层。蚀刻的材料具有感光耐蚀掩模和硅化钨停止层。图15显示蚀刻的典型终点趋势。这里，亮度曲线1502是在NIR区域中在反应期间经过时间跟踪的亮度的大小。测量了波长从1000-1550nm的光线。注意对于这个反应可以确定的终点在时间55.3，这验证了高传输的NIR区域对于正在使用的特定重点确定是有用的。

在NIR区域的好的传输还意味着可以在生产环境中进行扩展测量。图16是显示在扩展的时间阶段重复进行的蚀刻过程的终点趋势的示意图。反应在十四天的周期期间一直进行。在那段时间期间，进行了反应终点的47个测量。趋势显示于图16中。这些测量显示出很好的再现性。可以可靠的确定终点，即使在十四天周期结尾可见光谱区域中的传输已经变得很差。

图17是根据本发明示意性实施例显示用于识别对测量确定有用的具有低吸收率光谱区域的方法的流程图。这个方法是应用特定的，因此一个应用的结果对于另一个反应环境类型并不一定是可靠的。开始，具有薄膜涂层的几个模糊的视口窗口应当与本发明要使用的反应环境隔离。基本上如上面参考图12和13所述的将测量这些窗口的相对传输I_T。测试测量装置1200可以用于这个目的，但应当理解光源1203和传感器1208应当选择研究的波长区域中的。因此，一个或者多个传感器类型对于获得测量是必要的，根据研究的光谱区域的范围和传感器的光谱区域(图18是显示典型的传感器类型和他们对应的光谱范围的图表)。可选的，测辐射热仪可以用于获得大范围光谱范围的测量，胜于具有更窄光谱范围的几个传感器。优选的，扫描分光计可以用于光谱摄制仪1209。

然后测量研究的特定反应环境的测试窗口的窗口薄膜的光传输(步骤1702)。对于薄膜材料具有相对低吸收的光谱区域分析测量结果(步骤1704)。多于一个区域可以最终识别为具有可接受的相对传输。很明显，如果没有其他光谱区域满足相对传输门限，那么过程终止。一旦检测到低吸收区域，应当彻底检验那个区域对特定确定的有用性，即光测量显示某些可以用于进行特定确定的特性(步骤1706)。特定区域的有用特性对于操作者可能是显而易见的，类似于特定环境，或者有可能对于验证从生产环境中的区域得到的信息是必须的。如果区域不是有用的，处理过程返回到步骤1704，识别另一个具有相对低传输的区域，然后验证是否有用。

一旦识别了对于特定涂层薄膜呈现出好的相对传输的一个或者多个区域，并且在确定中是有用的，那么该区域可以用于反应环境，例如图11中所示的OES测量装置1100。当然，传感器1108的光谱范围应当包括识别为对涂层薄膜具有高相对传输的区域的整个范围(步骤1708)。如果不是，OES测量装置1100的传感器1108应当用具有适当的光谱范围的传感器替换(步骤1710)。无论哪种情况，光测量可以在识别的区域中在OES测量装置1100上进行。然后过程结束。

使用本发明，尤其参考NIR区域，允许在生产环境中为比现有技术中已知的时间区域扩展的时间区域进行测量，并不承受窗口模糊的不利影响。正如之前应当清楚的，本发明的目的是识别光谱区域，该区域既可以使用反应生产过程中使用的算法来评估，又呈现典型地与反应生产过程有关的涂层薄膜的高的相对传输。应当期望在操作期间，窗口会一直变模糊。还应当认识到对光吸收的容忍随着特定应用而不同。如上所述，某些应用可以忍受0.85的相对传输值，而另一些容忍得更少。因此，有时候包括用于降低窗口维护的频率的机制例如保护网格、气体净化视口、窗口加热或类似的，是有利的，来进一步减少窗口模糊和扩展维护之间的时间间隔。扩展维护之间的时间的一个尤其好的选择是如上所述使用反应气体来创建反向压力的多通道阵列。

为了最好地解释本发明的原理和实际应用，选择和描述下述示意性实施例，并使其他的本领域技术人员理解具有不同修改的不同实施例的本发明适合于特定使用企图。下述特定实施例并不是试图限制本发明的范围，本发明可以应用于多种变化和环境中而不脱离本发明的范围和意图。因此，本发明并不试图局限于显示的实施例，而是与在此描述的原理和特性一致的最宽的范围相符。

参考光发射光谱学的示意性分光镜技术描述了示意性实施例。然而，本发明还是有用的和可应用于其他需要不随着时间退化或改变的稳定、透明光窗口的测量技术，例如反射计、故障检测和描述、反应监控等。虽然讨论了RIE，这仅仅是实现本发明的示意性环境，其他还包括，但不局限于所有的湿或者干蚀刻形式、化学气相沉积(CVD)、化学机械研磨(CMP)等。另外，用于描述本发明的示意性等离子体化学反应有CF₄、CHF₃、Ar和O₂。这些并不是意图局限或者限定本发明，而仅仅作为描述本发明的某个方面的手段。本发明可应用于任何覆盖、模糊或者污染视口窗口的化学反应和物质。这些可以如所述的涉及监控反应腔室、排出气体监控、或者其他监控其它发射类型。

而且，虽然申请人公开了NIR区域在某些应用中有其有用，特别是在窗口模糊在UV可见光区域很普遍的应用中，但是任何光谱区域可以用于减少窗口模糊对生产反应的影响。任何识别为对窗口薄膜具有好的传输的光谱区域都可以使用(假设该区域包括来自等离子体的有用光谱强度)。

为了最好地解释本发明的原理和实际应用，选择和描述下述示意性实施例，并使其他的本领域技术人员理解具有不同修改的不同实施例的本发明适合于特定使用企图。下述特定实施例并不是试图限制本发明的范围，本发明可以应用于多种变化和环境中而不脱离本发明的范围和意图。因此，本发明并不试图局限于显示的实施例，而是与在此描述的原理和特性一致的最宽的范围相符。

在此使用的术语仅仅是用于描述特定实施例的目的，并不是试图限制本发明。如这里使用的，单数形式“一个”、“一个”或者“这个”是试图也包括复数形式，除非上下文清楚地指示了其他形式。进一步了解本说明书中使用的术语“包括”和/或“包括”指定了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或者多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件、和/或他们的组合的存在或者加入。

Claims (43)

1、一种用于在反应环境中减少视口窗口上的窗口模糊的影响的方法，包括：

估计至少一个视口窗口的光传输，所述至少一个视口窗口用在反应环境中具有降低的传输；

识别具有预定光传输级别的光谱区域；

验证该识别的光谱区域与生产算法兼容；

在该识别的光谱区域监控与生产反应相关的光发射；以及

通过对从该识别的光谱区域得到的数据应用生产算法估计该生产反应。

2、根据权利要求1所述的方法进一步包括：

获得用在反应环境中的该至少一个视口窗口的生产反应，所述至少一个视口窗口用在反应环境中具有降低的传输。

3、根据权利要求1所述的方法，其中进一步包括：

测量来自于辐射源的路径中的第一强度；

测量来自于辐射源的路径中并通过该至少一个视口窗口的第二强度；以及

得到该第二强度相对于该第一强度的比率的相对传输。

4、根据权利要求3所述的方法，其中该预定的光传输级别是大于0.85的相对传输。

5、根据权利要求3所述的方法，其中该预定的光传输级别是由生产算法确定的。

6、根据权利要求1所述的方法，其中该识别的光谱区域是光谱的近红外线区域。

7、根据权利要求6所述的方法，其中该光谱的近红外线区域是900nm到1700nm之间。

8、根据权利要求1所述的方法，其中验证该识别的光谱区域与生产算法兼容进一步包括：

识别在生产反应期间从该识别的光谱区域获得的数据中的变化；

通过对从该识别的光谱区域获得的数据应用生产算法将获得的数据中的变化与生产反应中的事件相关。

9、根据权利要求1所述的方法，其中在生产反应期间监控该识别的光谱区域进一步包括：

在砷化铟镓二极管阵列传感器接收近红外线传感器的类型。

10、根据权利要求1所述的方法，其中该识别的光谱区域位于可见光谱之外。

11、根据权利要求1所述的方法，其中该识别的光谱区域位于可见紫外线光谱之外。

12、根据权利要求1所述的方法，其中该识别的光谱区域位于硅类CCD监测器光谱范围之外。

13、根据权利要求3所述的方法，其中该预定光传输级别是大于可见光区域相对传输的相对传输。

14、根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

在生产反应期间保护该视口窗口不受污染。

15、一种用于在反应环境中减少视口窗口上的窗口模糊的影响的方法，包括：

估计至少一个视口窗口的表面上的污染残留物的光传输，所述至少一个视口窗口的表面上的污染残留物在反应环境窗口中使用而沉积；

识别比第二光谱区域具有更高光传输级别的光谱区域；

在该识别的光谱区域监控与生产反应相关的光发射；以及

通过对从该识别的光谱区域得到的数据应用生产算法估计该生产反应。

16、一种用于在反应环境中减少视口窗口上的窗口模糊的影响的设备，包括：

反应腔室包括：

多个墙壁至少部分的围住反应容积；

在该反应容积中的材料；和

沿该反应腔室的一个墙壁设置的视口窗口；

光谱摄制仪，所述光谱摄制仪光耦合到所述视口窗口；以及

近红外线传感器，所述近红外线传感器光耦合到所述光谱摄制仪。

17、根据权利要求16所述的设备，其中该近红外线传感器具有900nm到1700nm之间的光谱范围。

18、根据权利要求16所述的设备，其中该近红外线传感器是砷化铟镓二极管阵列传感器。

19、根据权利要求16所述的设备，其中该反应腔室进一步包括多通道阵列、保护视口窗口栅格、视口窗口气体净化开口和视口窗口加热器中的一个。

20、根据权利要求16所述的设备，其中该反应腔室进一步包括多通道阵列，所述多通道阵列包括：

具有内部表面和外部表面用于气体地将窗口腔室中的窗口腔室压力从密封压力隔离的主体；和

预定数量的通道，所述预定数量的通道的每一个具有内部端点和外部端点、具有通道直径的横截面形状和在内部和外部端点之间的通道长度，所述通道直径、所述通道长度和所述预定数量的通道中的至少一个涉及通过该预定数量的通道具有压力差的该预定数量的通道建立流速。

21、一种用于在反应腔室的视口窗口中减少窗口模糊的设备，包括：

反应腔室包括：

多个墙壁至少部分的围住反应容积，其中在该反应容积中存在反应压力；

至少一个入口从该反应腔室穿越到该反应容积；和

至少一个出口从该反应腔室穿越到该反应容积；

在该反应容积中的材料；

沿该反应腔室的一个墙壁设置的视口窗口；

由该视口窗口、该反应腔室的墙壁中的一个的一部分和多通道阵列限定的窗口腔室；

窗口腔室入口从该反应腔室的墙壁中的一个穿越到该窗口腔室；和

该多通道阵列包括：

具有内部表面和外部表面用于气体地将窗口腔室中的窗口腔室压力从密封压力隔离的主体；和

预定数量的通道，所述预定数量的通道的每一个具有内部端点和外部端点、具有通道直径的横截面形状和在内部和外部端点之间的通道长度，所述通道直径、所述通道长度和所述预定数量的通道中的至少一个涉及通过该预定数量的通道具有压力差的该预定数量的通道建立流速；和

近红外线传感器，所述近红外线传感器。

22、根据权利要求21所述的设备，进一步包括：

基板，其中该材料是反应气体或者该基板的副产品中的一种。

23、根据权利要求22所述的设备，其中该反应压力与在该入口进入该反应腔室的反应气体的入口流速和入口压力中的至少一个相关，该窗口腔室压力与在该窗口腔室入口进入该窗口腔室的窗口腔室气体的窗口腔室入口流速和窗口腔室入口压力中的至少一个相关。

24、根据权利要求23所述的设备，其中该窗口腔室压力大于该反应压力。

25、根据权利要求24所述的设备，其中该窗口腔室入口压力大于该入口压力。

26、根据权利要求25所述的设备，其中该窗口腔室入口压力小于该入口流速。

27、根据权利要求25所述的设备，进一步包括：

光传感器，所述光传感器接近于所述窗口。

28、根据权利要求27所述的设备，其中该多通道阵列的所述预定数量的通道排列在该光传感器和目标之间的光路径中。

29、根据权利要求28所述的设备，其中该目标是所述反应容积点燃的等离子体和所述基板中的一个。

30、根据权利要求27所述的设备，其中该窗口腔室气体是惰性气体。

31、根据权利要求7所述的设备，其中该窗口腔室气体是反应气体。

32、根据权利要求21所述的设备，其中该横截面形状是对称的，该通道直径是通过任何对称轴的最短路径。

33、根据权利要求22所述的设备，其中该横截面形状是椭圆的。

34、根据权利要求23所述的设备，其中该横截面形状是圆形的。

35、根据权利要求22所述的设备，其中该横截面形状是多边形的。

36、根据权利要求26所述的设备，其中该横截面形状是三角形、四边形、正方形、长方形、五角形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形或形状的组合中的一种。

37、一种用于在反应腔室的视口窗口中减少窗口模糊的方法，包括：

向反应腔室提供运行于反应压力的反应容积；

在该反应腔室的墙壁上提供视口窗口；

在反应腔室的墙壁上提供多通道阵列并临近该视口窗口；

在该多通道阵列中提供预定数量的通道，所述通道的每一个具有临近该视口窗口的内部端点、和外部端点、直径和在该内部和外部端点之间的长度；

通过在该预定数量的通道的内部端点施加气体压力来建立穿过该预定数量的通道的流。

38、根据权利要求37所述的方法，其中该窗口压力大于该反应压力。

39、根据权利要求18所述的方法，进一步包括：

在反应容积中提供从在入口进入该反应腔室的反应气体和在出口退出该反应腔室的气体的流速；

其中该粘滞流速小于该反应流速。

40、根据权利要求37所述的方法，其中粘滞流速与在该预定数量的通道的开口端的气体的粘性、该预定数量的通道、该预定数量的通道的通道直径、该预定数量的通道的长度和在该预定数量的通道的内部端点的气体压力和该反应压力之间的压力差相关。

41、根据权利要求21所述的设备，其中穿过该预定数量的通道的该流速是粘滞流。

42、根据权利要求21所述的设备，其中该窗口腔室气体既不是惰性气体也不是反应气体。

43、根据权利要求37所述的方法，其中穿过该预定数量的通道的该流速是粘滞流。

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