CN1871691A - 包括红外热电堆探测器的监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半导体工艺系统，其基于感兴趣的材料对特征波长的红外光的吸收，通过对所述材料进行分析，来利用基于红外的热电堆探测器进行工艺控制。具体地，红外光束通过线性传输路径进行透射，所述线性传输路径从红外光源经过包含感兴趣的材料的采样区域进入热电堆探测器。线性传输路径降低了红外光传输期间的信号损失的危险。红外光的传输路径可包括高度光滑且反射的内表面，用于使得传输期间的该信号损失最小化。

Description

包括红外热电堆探测器的监测系统
相关申请的交叉引用
本申请是以Jose I.Arno的名义于2003年7月18日提交的、名称为“用于半导体工艺监测控制的红外热电堆探测器系统”的第10/623,244号美国未决专利申请的继续申请，所述第10/623,244号美国未决专利申请是以Jose I.Arno的名义于2002年5月8日提交的、名称为“用于半导体工艺监测和控制的红外热电堆探测器系统”的第10/140,848号申请即第6,617,175号美国专利的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于半导体工艺监测和控制的红外热电堆监测系统。
背景技术
大多数吸收红外能量的分子是在离散的能级上吸收红外辐射的，因此当气体、液体或者固体组合物暴露于宽波长范围的红外(IR)辐射时，该组合物中吸收红外能量的组分将吸收在特定波长的IR光的一部分。通过对具有特定IR吸收组分和不具有特定IR吸收组分的各种已知组合物的能谱进行比较以获得能够用于探测在未知的组合物中是否存在特定的IR吸收组分的吸收曲线或图形，该现象能够进行基于红外的探测。另外，组合物中的IR吸收组分的浓度与由该组分吸收的IR光的量直接相关，并且能够由此检测其浓度。
传统的IR气体分析仪依靠光栅技术或者棱镜来将IR辐射分解成其各个波长(见图1A和1B，示出了波长为λ1和λ2的分开的IR光)。然后将通过可移动的狭缝孔径将各个波长的IR辐射引入气室，穿过气室的所选波长的IR辐射将被探测。这种使用电子处理的色散IR分析仪意味着使狭缝孔径位置与IR能级和来自探测器的信号相关，并且产生能量与吸收率的关系。
上述色散光谱仪的主要缺点在于：由于多次反射和折射而导致辐射强度的损失、由于可移动部件的未对准而导致整个系统失效的风险、由于光学元件(例如反射镜、透镜和棱镜)的数量而导致光谱仪装置的成本和复杂性，以及为容纳使用的大量光学元件所需的空间。
与色散光谱仪类似，傅立叶变换IR(FT-IR)光谱仪也使用宽能谱IR源。最初产生的IR光束被分为两束，通过利用动镜使两个光束之一异相，来产生干涉图样。始终使用激光束监测动镜的位置。在将双光束发送到样品之后，光谱仪设备的传感器元件接收卷积的红外波形和激光定位光束。然后此信息被发送到计算机，并且利用傅立叶变换算法将其去卷积。由此，能量与反射镜位移数据被转换为能量与吸收率的关系。这种FT-IR光谱仪具有与上述传统色散光谱仪类似的缺点。
因此本发明的一个目的是提供一种IR光度计系统，其能够最小化IR辐射传输期间的辐射强度损失。
本发明的另一个目的是提供一种IR光度计系统，其简单耐用，并且不易受到未对准的影响。
本发明的又一个目的是提供一种用于清除半导体工艺排放物的净化系统，其能够分析进入的排放物的组合物并且因而响应性地调整工作模式。
通过以下公开内容和权利要求，本发明的其他目的和优点将会更加清楚。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种适用于在其内对材料进行处理的半导体工艺系统，该系统包括：
材料的采样区域；
红外辐射源，其被构造和设置为发射穿过采样区域的红外辐射；
热电堆探测器，其被构造和设置为在红外辐射透射穿过采样区域之后接收红外辐射，并且响应性地产生与所述材料的浓度相关的输出信号；以及
工艺控制装置，其被设置为接收热电堆探测器的输出信号，并响应性地控制半导体工艺系统中和/或对半导体工艺系统产生影响的一个或多个工艺条件。
具体地，在本发明的该系统中的红外(IR)辐射沿着基本为线性的传输路径传输，并且红外辐射源和热电堆探测器沿着所述红外辐射的传输路径对准。IR辐射的线性传输路径使得该IR辐射的反射和折射最小化，因而显著降低传输过程中的辐射强度损失。通过热电堆探测器的集成可获得该线性传输路径，所述热电堆探测器包括一个或多个辐射过滤器，用于选择性地透射特定波长的IR辐射，因此不需要通过分光和分解将IR辐射单色化，而这在传统的色散和FT-IR光谱仪中是必须的。
通过提供线性传输路径也可以降低IR辐射强度的损失，该线性传输路径具有足够光滑和/或反射性的内表面，传输路径的这样的内表面使IR辐射的吸收和发散最小化。具体地，传输路径的这样的内表面的特征在于其粗糙度在从约O.012μm Ra到约1.80μm Ra的范围内，优选地从约0.10μm Ra到约0.80μm Ra，更优选地从约O.10μm Ra到约O.20μm Ra。该内表面的特征还可以在于其反射率在约70％到约99％的范围内，优选地在约92％到约97％的范围内。
在此使用的“Ra”表示表面抛光的峰和谷之间的平均差异。
当在采样区域中受到IR辐射的材料是工艺气体时，该材料可以包含颗粒或者易于形成颗粒，结果导致颗粒在IR辐射源或者热电堆探测器周围沉积，从而会显著降低通过传输路径透射的IR辐射的量或者完全阻塞传输路径。
在这种情况下，本发明可被设置和构造为利用吹扫气体，来吹扫包含工艺气体的采样区域与IR辐射源之间以及采样区域与热电堆探测器之间的界面空间。该吹扫气体可以穿过多孔介质进入界面空间，以形成吹扫气流，该吹扫气流将任何颗粒沉积物从IR辐射源和热电堆探测器移动到采样区域内。可选地，通过提供外部热能来加热IR传输路径的至少一部分，从而产生热梯度或者热流，可以减少颗粒沉积物，其中热梯度或者热流防止了颗粒进入传输路径的内表面。
本发明的半导体工艺系统可包括用于清除来自上游工艺单元的半导体工艺排放物的净化器单元和设置在该净化器单元的入口附近的采样区域，从而能够在排放物进入该净化器单元之前对排放物进行分析，由此能够根据工艺气体的组合物来响应性地操作净化器单元。
通过以下描述和权利要求，本发明的其他方面、特征和实施例将会更加清楚。
附图说明
图1A和1B示出了用于对IR辐射进行分光和分解的现有单色仪系统。
图2是根据本发明的一个实施例的包括红外辐射的线性传输路径的半导体工艺系统的示意图。
图3是根据本发明的一个实施例的半导体工艺系统的示意图，其包括具有IR辐射源和热电堆探测器的净化器单元，该热电堆探测器被构造和设置为用于分析该净化器单元的入口附近的进入的工艺排放物。
图4是当对来自上游等离子体增强型化学汽相淀积腔室的工艺排放物进行测量时，四乙基氧硅烷(TEOS)和四氟化硅(SiF4)的时间-浓度图，其中所述腔室根据交替的淀积和清洁循环来工作。
图5是示出了在不同红外波长处对具有非电解剖光的内表面的第一传输路径、具有中度电解剖光的内表面的第二传输路径、以及具有高度电解剖光的内表面的第三传输路径进行测量的IR信号响应的图。
图6和图7是半导体工艺系统的透视图，其包括吹扫气体入口，用于引入吹扫气体以从采样区域和IR源区域之间、以及采样区域和热电堆探测器之间的界面空间去除颗粒。
图8是半导体工艺系统的透视图，其包括吹扫气体入口，用于在采样区域内的含有颗粒的工艺排放物周围形成吹扫气体的护层。
具体实施方式
本发明提供了用于半导体工艺监测和控制的红外热电堆探测器系统。以Jose I.Arno的名义于2002年5月8日提交的第10/140,848号美国专利申请的全部内容作为参考引进于此。
正如在此使用的，术语“半导体工艺”应被广泛地理解为包括在半导体产品的制造中涉及的任何以及所有加工和单元操作，以及涉及在半导体制造设备中使用的、或由半导体制造设备生产的材料的处理或加工的所有操作，以及不涉及主动制造(active manufacture)的利用半导体制造设备进行的所有操作(其示例包括工艺设备的条件、在操作准备中对化学传输线的吹扫、工艺腔室的刻蚀清洗、从半导体制造设备中产生的排放物中去除有毒或危险气体等)。
本发明的基于热电堆的红外监测系统包括红外(IR)辐射源、用于将感兴趣的材料(例如工艺气体)暴露于IR辐射的采样区域、以及用于对透射穿过感兴趣的材料的IR辐射进行分析的热电堆探测器。在本发明的广泛的实践中，采样区域可以包括任何合适的舱、通道或者腔室，在其中IR光从被分析的材料穿过，以便利用其确定的IR吸收率输出来产生用于工艺监测和控制的控制信号。当暴露于IR光(或者在IR光谱段内加热)时，热电堆探测器产生微小的电压。热电堆探测器的输出信号与探测器的入射辐射成正比。
在本发明的优选实践中使用的热电堆探测器在每个探测器单元中可以具有多个元件阵列。例如，在双元件探测器中，热电堆探测器元件中的一个被用作参考，其感测基本上不会产生吸收的范围内的IR光(例如波长为4.00±0.02μm)。第二个热电堆探测器元件被覆盖有过滤器，其对处于感兴趣的光谱范围(例如取决于被监测的特定材料的光谱范围)内的IR能量进行感测。对由参考热电堆探测器元件产生的电压与由热电堆探测器有效元件产生的电压的差异进行比较可以提供浓度测量。在商业上可获得具有多达4个热电堆探测器元件阵列的探测器。例如，在4元件探测器单元中，一个探测器元件被用作参考，而其他3个探测器元件用于不同光谱区内的测量。
虽然在以下的公开内容中将工艺气体作为经受IR辐射的材料，但是应该认识到本发明可应用于宽范围的材料，例如固体、流体(液体和气体)、多相材料、多组分材料、超临界介质等。
根据以下公式，IR辐射强度的总损失(这里称为LTotal)是由透射导致的IR辐射强度损失(即传输路径和光学元件的吸收，这里称为LPath)和由感兴趣的IR吸收材料的吸收导致的IR辐射强度损失(这里称为LMaterial)决定的：
LTotal＝LPath+LMaterial
热电堆IR探测器对于IR辐射强度具有最小需求，以便有效地探测该IR辐射。因此，当由IR源产生的IR辐射的强度保持恒定时，LTotal被保持在等于或者小于最大限度L0的水平，从而能够通过热电堆IR探测器进行IR辐射的探测。另一方面，由于感兴趣的IR吸收材料的浓度与LMaterial直接相关并由LMaterial决定，因此LMaterial的最大化将使测量的信号强度最大化，这对于低浓度的IR吸收材料的探测和分析尤为重要。
根据如下方法，通过降低或者最小化LPath，本发明在保持LTotal等于或小于最大限度L0的情况下实现了LMaterial最大化的目的：
当IR辐射从IR源透射经过基本线性的传输路径到达热电堆探测器时，通过使IR源与热电堆探测器之间的反射和折射量最小化，可以使得辐射强度的损失与如图1A和1B所示的需要IR辐射的多次反射和折射的非线性的传输路径相比有效地降低。
因此，本发明构造和设置了IR辐射源、采样区域以及热电堆探测器，以为IR光提供基本上线性的传输路径，如图2所示。
具体地，系统1包括采样区域10，其优选为具有气体入口12和气体出口14的气体采样区域，并且其组成了使工艺气体流过的流路的一部分。
IR辐射源20位于该气体采样区域10的一侧。具体地，IR辐射源20包括IR发射器22和抛物柱面镜(parabolic mirror)24，用于提供IR光2的平行光束，该红外光2穿过气体采样区域10沿着基本上线性的传输路径透射。
热电堆探测器40位于该气体采样区域10的另一侧，用于接收和分析透射的IR光束。热电堆探测器40包括IR探测元件44，该IR探测元件44具有一个或多个IR辐射带通过滤器，用于选择性地透射窄波长范围的IR辐射的一部分，该窄波长范围包含工艺气体中感兴趣的IR吸收组分的特有吸收波长，从而由这种热电堆产生的输出信号的减少与由感兴趣的相应组分产生的红外吸收量直接相关。优选地但并非必须地，在进入IR探测元件44之前，IR光束由聚焦透镜42聚焦。所述的热电堆探测器单元还可以包括多种吸收体区域，包括参考(未过滤)吸收体和气体过滤吸收体区域，后面所述的过滤器是特定气体过滤器，用于感测感兴趣的半导体气体或气体组分(例如胂、膦、锗烷、锑化氢、联锑化氢(distibine)、硅烷、取代硅烷、氯、溴、有机金属性前体蒸气等)。
气体采样区域10通过形成IR传输路径的一部分的界面空间32和52与IR辐射源20和热电堆探测器40分离。优选地，界面空间32与IR辐射源20以密封方式连接，其包括通过间隔物35和O型环36与IR辐射源可拆卸地密封连接的焊接连接器34。类似地，界面空间52与热电堆探测器40以密封方式连接，其包括通过间隔物55和O型环56与IR辐射源可拆卸地密封连接的焊接连接器54。所述焊接连接器34和54均包括IR透射材料，并因此形成IR传输路径的一部分。
IR辐射的线性传输路径降低了不必要的辐射强度损失。另外，IR源、气体采样区域以及热电堆探测之间的连接简单且牢固，从而提供了足够小的占地面积(footprint)和有效的防不对准能力。
另外，可在热电堆探测器40的后面设置集成电路板62，用于从热电堆探测器40直接接收输出信号，从而进一步减小了占地面积并且使由于远程连接导致的信号损失最小化。
在本发明的一个示例性实施例中，热电堆探测器系统被用作用于处理半导体制造操作或其他工业加工中产生的工艺排放物的清除单元的清除工具控制器。出于这一目的，热电堆探测器系统有利地安装在清除单元的入口处，清除装置在此接收要被处理的排放物。在这种应用中，热电堆探测器系统用于感测在有效运转操作中产生排放物的上游工具是否处于有效工作模式，或者可选地用于感测上游工具是否处于无排放物产生状态，例如，经过了吹扫或清洗。作为具体例子，热电堆探测器单元有用地被用作诸如湿/干净化器或者热净化器等排放物净化器的清除工具控制器，由此热电堆探测器系统的存在使得净化器转变为“智能型”净化器，并且增强了净化器的效率，从而实现了资源节约(较低的消耗)。
图3示出了包括净化器单元140的半导体工艺系统100，净化器单元140具有气体入口142和气体出口144。在该净化器单元140的气体入口142附近，IR源120和热电堆探测器130设置在气体采样区域110的两侧，用于分析流入净化器中的排放物的组合物。由热电堆探测器130产生的输出信号通过传输线152发送至微控制器150。微控制器150与净化介质源160连接，并且根据测得的排放物的组合物响应性地调整净化介质(优选为燃料、水和化学添加剂)162、164和166的输入量。
排放物中各种可清除的组分，包括但不限于四乙基氧硅烷、硅烷、四氟化硅、含硅的有机化合物、硼烷、胂、膦、氟化氢、氟、六氟化钨、氯化氢、氯、四氯化钛、全氟化碳、一氧化二氮、铵、氢、氧、氩以及氦，可由本发明的热电堆探测器系统进行分析。可以提供其他的传感器，例如温度传感器、流量传感器、压力传感器、紫外光谱仪、质谱仪以及电化学传感器，来进一步测量排放物的流速、气体组合物和浓度、压力以及温度，从而对净化器单元的工作模式进行相应调整。
本发明的IR热电堆探测器系统可用于分析从等离子体增强型化学气相淀积(PECVD)腔室发射的排放气体种类，其中在所述腔室中利用四乙基氧硅烷(TEOS)进行SiO2膜淀积，并且在每个淀积循环之后用SiF4进行腔室的清洗。因此，在淀积循环期间，IR探测器系统可测量淀积排放物中TEOS的实时浓度。在改变清洗循环期间，IR探测器系统测量SiF4浓度。图4中提供了在改变淀积/清洗循环期间，由IR探测器系统获得的测量。由IR光度计收集的信息可用于调整用于清除TEOS和SiF4的下游净化器单元的设置。
为了进一步降低传输期间IR辐射损失(LPath)，提供了具有光滑的反射内表面的传输路径，其使得由该传输路径引起的IR辐射的吸收和分散最小化。
当提供这样的光滑的反射传输路径时，可以提供更长的路径，以最大化感兴趣的红外吸收组分对IR辐射的吸收(即LGas)，这一点在对于有效进行低浓度的IR吸收组分的测量尤其重要。
优选地，传输路径的该内表面的特征在于粗糙度在从约0.012μmRa到约1.80μm Ra的范围内，更优选为从约0.10μm Ra到约0.80μm Ra，最优选为从约0.10μm Ra到约0.20μm Ra。该内表面的特征还可以在于反射率在约70％到约99％的范围内，优选地从约92％到约97％。该光滑的反射内表面可由电解抛光或者高级(super)抛光技术来提供。
图5示出了在不同IR波长处(通道2＝3.88μm、通道4＝4.65μm、通道5＝4.2μm)，对具有未电解抛光的内表面的第一传输路径、具有中度电解抛光的内表面的第二传输路径、以及具有高度电解抛光的内表面的第三传输路径测得的IR信号响应。每个传输路径的路径长度相同，并且使用相同的IR源和热电堆探测器。测量结果表明高度抛光的传输路径提供比中度抛光和未抛光的传输路径更强的信号强度。
含有颗粒或者易于形成颗粒的工艺气体可沿着IR辐射的传输路径形成颗粒沉积物，其将吸收IR辐射并显著降低透射的IR辐射的辐射强度。
因此，本发明在气体采样区域与IR源之间、以及气体采样区域与热电堆探测器之间的界面空间附近提供吹扫气体。吹扫气流提供了足以将颗粒沉积物从IR源和热电堆探测器去除的力，从而防止这样的颗粒干扰探测过程。
图6示出了具有入口212和出口214的气体采样区域210，用于使含有颗粒的工艺气体202由其流过。IR源220设置在该气体采样区域210的一侧，并且通过界面空间232与气体采样区域210隔离，而热电堆探测器240设置在该气体采样区域210的另一侧，并且通过界面空间252与气体采样区域210隔离。从吹扫气源(未示出)将吹扫气体262引入所述界面空间232和252，优选地通过多孔介质264，以形成从IR源220和热电堆探测器240朝着气体采样区域210移动的均匀的吹扫气流。该吹扫气流进一步在IR源220和热电堆探测器240附近的闭塞端产生真空，从而将颗粒沉积物强制在该闭塞端之外，并且将其排放到气体采样空间210的工艺气流中。
吹扫气体可沿着与工艺气流基本平行的方向被引入到界面空间232和252中，如图6所示，其随后沿着与工艺气流基本垂直的方向穿过所述界面空间进入气体采样区域210。
图7示出了本发明的一个可选实施例，其中吹扫气体沿着与工艺气流基本垂直的方向被引入到界面空间332和352中，并且沿着相同的方向穿过所述界面空间流入气体采样区域210。
另外，可以提供吹扫气体以形成包围工艺气流的气体护层，从而防止颗粒从气体采样区域逸出。具体地，图8示出了在含有颗粒的工艺气流周围形成环形护层466的吹扫气体362。该吹扫气体在与工艺气流汇合的方向上游动，因此与工艺气体一起从气体采样区域410排放。
可选地，能够设置外部的加热设备，用于对IR传输路径(包括IR传输窗口)的至少一部分进行加热，从而产生热梯度或热流，以防止颗粒进入并沉积到IR传输路径的内表面上。
虽然在此已经参照示例性实施例和附图多方面地公开了本发明，但是应该意识到以上所述的实施例和附图并非意在限制本发明，并且本领域普通技术人员可以想到其他的变型、修改和其他实施例。因此本发明被与权利要求一致地广泛地解释。

Claims (36)

1.一种适用于在其内对材料进行处理的半导体工艺系统，所述系统包括：
材料的采样区域；
红外辐射源，其被构造和设置为穿过采样区域透射红外辐射；
热电堆探测器，其被构造和设置为在红外辐射传输穿过采样区域之后接收红外辐射，并且响应性地产生与所述材料相关的输出信号；以及
工艺控制装置，其被设置为接收热电堆探测器的输出信号，并且响应性地控制半导体工艺系统中和/或对半导体工艺系统产生影响的一个或多个工艺条件，
其中所述红外辐射沿着基本上为线性的传输路径透射，并且其中所述红外辐射源和所述热电堆探测器沿着所述红外辐射的传输路径对准。
2.如权利要求1所述的半导体工艺系统，其中热电堆探测器包括红外辐射带通过滤器，所述过滤器选择性地透射以预定波长范围为特征的红外辐射的至少一部分，并且其中所述预定波长范围包含所述材料特有的吸收波长。
3.如权利要求1所述的半导体工艺系统，其中所述红外辐射源包括抛物柱面镜，用于提供基本上平行的红外辐射光束。
4.如权利要求3所述的半导体工艺系统，其中所述热电堆探测器包括聚焦透镜，用于在所述基本上平行的红外辐射光束传输穿过采样区域之后对其进行聚焦。
5.如权利要求1所述的半导体工艺系统，其中所述采样区域与所述红外辐射源和所述热电堆探测器基本上隔离。
6.如权利要求1所述的半导体工艺系统，其中所述采样区域包括工艺气体流过的流路的一部分。
7.如权利要求6所述的半导体工艺系统，其中红外辐射在与工艺气体流过的方向基本上垂直的方向上透射穿过所述采样区域。
8.如权利要求1所述的半导体工艺系统，其中所述工艺控制装置包括集成电路板，所述电路板被设置与所述热电堆探测器具有直接接收信号的关系，用于使信号传输期间的信号损失最小。
9.如权利要求8所述的半导体工艺系统，其中所述集成电路板被设置为与所述热电堆探测器相邻。
10.如权利要求6所述的半导体工艺系统，包括清除单元，用于当所述工艺气体在系统的上游单元使用之后清除所述工艺气体的至少一种组分，并且其中所述采样区域被构造和设置为在所述工艺气体进入清除单元之前获得所述工艺气体的采样。
11.如权利要求10所述的半导体工艺系统，其中所述清除单元包括从干净化器、湿净化器以及热净化器构成的组中选择的一个或多个净化器。
12.如权利要求10所述的半导体工艺系统，其中所述工艺气体包括从以下组分构成的组中选择的一种或多种组分：四乙基氧硅烷、硅烷、四氟化硅、含硅的有机化合物、硼烷、胂、膦、六氟化氢、氟、氟化钨、氯化氢、氯、四氯化钛、全氟化碳、一氧化二氮、铵、氢、氧、氩以及氦。
13.如权利要求10所述的半导体工艺系统，还包括一个或多个温度传感器、流量传感器以及化学传感器，用于在工艺气体进入所述清除单元之前对其进行测量。
14.如权利要求13所述的半导体工艺系统，包括从紫外光谱仪、质谱仪以及电化学传感器构成的组中选择的一种或多种化学传感器。
15.如权利要求10所述的半导体工艺系统，其中上游工艺单元包括化学气相淀积腔室。
16.如权利要求10所述的半导体工艺系统，其中上游工艺单元包括等离子体增强型化学气相淀积腔室。
17.如权利要求10所述的半导体工艺系统，其中所述工艺控制装置根据由热电堆探测器产生的输出信号来控制清除单元。
18.一种适用于在其内对材料进行处理的半导体工艺系统，所述系统包括：
材料的采样区域；
红外辐射源，其被构造和设置为穿过采样区域透射红外辐射；
热电堆探测器，其被构造和设置为在红外辐射传输穿过采样区域之后接收红外辐射，并且响应性地产生与所述材料相关的输出信号；以及
工艺控制装置，其被设置为接收热电堆探测器的输出信号，并且响应性地控制半导体工艺系统中和/或对半导体工艺系统产生影响的一个或多个工艺条件，
其中所述红外辐射沿着包含内表面的传输路径进行透射，所述内表面的特征在于粗糙度在从约0.012μm Ra到约1.80μm Ra的范围内。
19.如权利要求18所述的半导体工艺系统，其中所述内表面的特征在于粗糙度在从约0.10μm Ra到约0.80μm Ra的范围内。
20.如权利要求18所述的半导体工艺系统，其中所述内表面的特征在于其粗糙度在从约0.10μm Ra到约0.20μm Ra的范围内。
21.如权利要求18所述的半导体工艺系统，其中所述内表面的特征还在于反射率在从约70％到约99％的范围内。
22.如权利要求18所述的半导体工艺系统，其中所述内表面的特征还在于反射率在从约92％到约97％的范围内。
23.一种包括流路、用于在其内对材料进行处理的半导体工艺系统，所述系统包括：
材料的采样区域；
红外辐射源，其被构造和设置为穿过采样区域透射红外辐射；
热电堆探测器，其被构造和设置为在红外辐射传输穿过采样区域之后接收红外辐射，并且响应性地产生与所述材料相关的输出信号；以及
工艺控制装置，其被设置为接收热电堆探测器的输出信号，并且响应性地控制半导体工艺系统中和/或对半导体工艺系统产生影响的一个或多个工艺条件，
其中所述采样区域通过其间的界面空间与所述红外辐射源和所述热电堆探测器分离，并且其中在所述界面空间处提供吹扫气体，用于去除所述材料包含的颗粒并防止颗粒在此沉积。
24.如权利要求23所述的半导体工艺系统，还包括一个或多个吹扫气源，所述吹扫气源被设置为与所述界面空间流动连通，用于使吹扫气体穿过所述界面空间流入气体采样区域。
25.如权利要求24所述的半导体工艺系统，其中所述一个或多个吹扫气源包括一个或多个多孔介质，所述吹扫气体在进入界面空间之前穿过所述多孔介质。
26.如权利要求24所述的半导体工艺系统，其中所述采样区域包括工艺气体流过的流路的一部分，并且其中所述工艺气体包含颗粒或者易于形成颗粒。
27.如权利要求26所述的半导体工艺系统，其中所述吹扫气体在远离红外辐射源或热电堆探测器的方向上穿过所述界面空间流入所述采样区域，并且随后从所述采样区域排放到工艺气体流路中。
28.如权利要求27所述的半导体工艺系统，其中所述吹扫气体在与工艺气流的方向基本上平行的方向上进入所述界面空间，并且在与工艺气流的方向基本上垂直的方向上穿过所述界面空间流入所述采样区域。
29.如权利要求27所述的半导体工艺系统，其中所述吹扫气体在与工艺气流的方向基本上垂直的方向上进入并流过所述界面空间。
30.如权利要求23所述的半导体工艺系统，还包括一个或多个吹扫气源，所述吹扫气源被设置为与所述界面空间流动连通，用于提供包围采样区域并防止颗粒进入界面空间的吹扫气体的一个或多个护层。
31.如权利要求30所述的半导体工艺系统，其中所述采样区域包括工艺气体流过的流路的一部分，并且其中吹扫气体在与工艺气流汇合的方向上流动，并形成包围所述工艺气流的环形吹扫气流。
32.一种包括流路、用于在其内对材料进行处理的半导体工艺系统，所述系统包括：
材料的采样区域；
红外辐射源，其被构造和设置为穿过采样区域透射红外辐射；
热电堆探测器，其被构造和设置为在红外辐射传输穿过采样区域之后接收红外辐射，并且响应性地产生与所述材料相关的输出信号；以及
工艺控制装置，其被设置为接收热电堆探测器的输出信号，并且响应性地控制半导体工艺系统中和/或对半导体工艺系统产生影响的一个或多个工艺条件，
其中红外辐射沿着传输路径从红外辐射源透射到热电堆探测器，并且其中为了加热红外传输路径的至少一部分而提供热能。
33.一种操作半导体工艺的方法，所述半导体工艺包括处理材料或者利用材料进行处理，所述方法包括：使由红外辐射源产生的红外辐射透射穿过包含所述材料的采样区域，用热电堆探测器接收透射的红外辐射，从所述热电堆探测器产生指示所述材料的期望组分的浓度的输出，以及响应所述输出来控制半导体工艺中和/或对半导体工艺产生影响的一个或多个条件，其中所述红外辐射沿着基本上为线性的传输路径透射，并且其中所述红外辐射源和所述热电堆探测器沿着传输路径对准。
34.一种操作半导体工艺的方法，所述半导体工艺包括处理材料或者利用材料进行处理，所述方法包括：使由红外辐射源产生的红外辐射透射穿过包含所述材料的采样区域，用热电堆探测器接收透射的红外辐射，从所述热电堆探测器产生指示所述材料的期望组分的浓度的输出，以及响应所述输出来控制半导体工艺中和/或对半导体工艺产生影响的一个或多个条件，其中所述红外辐射沿着包含内表面的传输路径进行透射，所述内表面的特征在于粗糙度在从约0.012μm Ra到约1.80μm Ra的范围内。
35.一种操作半导体工艺的方法，所述半导体工艺包括处理材料或者利用材料进行处理，所述方法包括：使由红外辐射源产生的红外辐射透射穿过包含所述材料的采样区域，用热电堆探测器接收透射的红外辐射，从所述热电堆探测器产生指示所述材料的期望组分的浓度的输出，以及响应所述输出来控制半导体工艺中和/或对半导体工艺产生影响的一个或多个条件，其中所述采样区域通过其间的界面空间与所述红外辐射和所述热电堆探测器分离，并且其中在所述界面空间处提供吹扫气体，以去除所述材料包含的颗粒并防止颗粒在此沉积。
36.一种操作半导体工艺的方法，所述半导体工艺包括处理材料或者利用材料进行处理，所述方法包括：使由红外辐射源产生的红外辐射透射穿过包含所述材料的采样区域，用热电堆探测器接收透射的红外辐射，从所述热电堆探测器产生指示所述材料的期望组分的浓度的输出，以及响应所述输出来控制半导体工艺中和/或对半导体工艺产生影响的一个或多个条件，其中红外辐射沿着传输路径从红外辐射源透射到热电堆探测器，并且其中为了加热红外传输路径的至少一部分而提供热能。
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