TWI395830B - 用於反應環境視口視窗減少視窗模糊效應的方法和裝置 - Google Patents

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Description

用於反應環境視口視窗減少視窗模糊效應的方法和裝置
本發明一般關於用於等離子體環境中減少光感測器視窗模糊效應的裝置。尤其，本發明關於為減少視窗模糊在多通道陣列中實現一質量流之系統及方法。
在半導體處理技術中，為了從晶片形成積體電路結構，選擇性地在半導體晶片上清除或者沈積材料是已知的。從半導體晶片上清除材料是由使用某些類型的蝕刻處理完成的，例如和包括離子蝕刻、深度離子蝕刻、濺鍍蝕刻及等離子體蝕刻。在晶片上沈積材料可以包括化學和物理氣相沈積、蒸汽沈積、電子束物理氣相沈積、濺鍍沈積、脈衝鐳射沈積、分子束磊晶和高速氧化沈積。其他清除和沈積處理是已知的。這種處理是緊密控制的並且在密封反應腔體中完成。因為材料的精確數量沈積到基板晶片或者從基板晶片上清除，所以其過程要持續地和精確地監控來準確的判斷特定過程的停止時間或終點。光學監控腔體過程是確定正在進行的過程的進程或者終點的一種非常有用的工具。例如，可以透過在腔體中光譜分析發射的或者從目標反射的光線的預定波長來為某個已知的發射光線光監控腔體的內部。典型的方法是光發射光譜(optical emission spectroscopy,OES)、吸收光譜、反射計等。典型的，將光感測器或者光源放置在腔體外部並臨近視口或者視窗，具 有在腔體中觀察目標區域的地利。
光學監控腔體過程的一個問題是在很多這些過程中，腔體內部包含合金、聚合體和反應氣體會導致沈積形成於腔體內部表面，包括視口視窗。另外，該視窗要曝露在透過腔體中反應氣體的蝕刻，和進一步剝蝕的狀況。隨著視窗變模糊，其光學特性改變了，這會影響光感測器的測量。因為期望腔體的整個內部表面在沈積過程中保持乾淨，和腔體重新驗證，所以視窗必須更頻繁的清除或者更換以維持始終如一的準確的光測量。在某些條件下，在腔體清潔時，該視口視窗必須清除十或者二十次，和光傳感器重新校準。而維護腔體視窗是費時、昂貴的，並減少了腔體的可用運行時間。
典型的，現有技術以三種降低腔體清潔週期視窗維護頻率方法中的一種處理視窗模糊：調整光測量以解釋明視窗模糊；在原處清潔視窗；和防止視窗的光退化。沒有單一的方法調整光測量來適應所有的情況和過程。這些方法的成功是根據各種情況、特定過程、甚至正在為某個過程監控光譜波長的基礎而改變。在原處清潔典型地包括一些裝置，用於清潔視口視窗而不用移動視窗並且幾乎不干擾過程進度。一種方法是將惰性氣體引導到視窗的外部表面來從視窗清除污染物。氣體例如氦氣和氮氣是通常使用的，但是其他非惰性氣體，例如O2 也可以幫助清除視口視窗。然而，在視窗上使用惰性氣體(或者任何非反應氣體)，將其暴露在腔體內部並且與反應氣體混合，可能不利地影 響該過程。Ni等所著名稱為“使用反應氣體清潔具有光視窗腔體的處理過程”之美國專利No.6,052,176，公開了使用反應氣體從視窗上清除污染物。該處理氣體的出口平行面向外部視窗的表面。反應氣體流從視窗表面驅逐任何副產品，然後同樣執行於處理腔體。Chen等人所著名稱為“氣相處理反應器中感應器及視窗的氣體淨化保護”的美國專利No.6,344,151，公開了用於氣相反應腔體中的終點檢測的氣體淨化視口，其透過使用淨化氣體流來阻止光監控視窗的污染物。氣體淨化視口包括光透明視窗和反應腔體之間的預燃室。淨化氣體透過預燃室進入反應腔體來淨化視窗。Chen等討論使用氣體淨化系統來淨化系統的其他部分，包括暴露在腔體外面的感測器。Grimbergen等人所著名稱為“具有改進處理監控視窗的腔體”的美國專利No.6,390,019和No.6,712,927，公開了使用高能處理氣體離子高能量地轟擊視窗，並清除沈積於其中的處理殘留物。電場源包括具有一個或者多個縫隙的電極，該縫隙處在視窗和光源之間提供與視窗平面垂直的電場並對朝向視窗的處理氣體離子加速。
使用淨化氣體，甚至反應氣體，可以減少處理氣體到噴射頭的流量，並導致對處理過程的有害影響。McDiarmid等人所著名稱為“用於CVD和熱的裝置和方法”的美國專利No.6,301,434，公開了一種用於熱反應系統中的雙氣體注射進氣管，在其上表面上具有淨化氣體噴射頭和在其底表面上具有反應氣體噴射頭。該進氣管阻止了視窗內側上的多 餘沈積，還注入反應氣體用於沈積和蝕刻。
在影響視窗的光特性之前防止視窗模糊好像是模糊的最可行的解決方案，然而，直到此時還沒有完全成功。阻止污染物到達視口視窗通常包括限制視窗的透過量。Rulkens所著名稱為“用於原處薄膜厚度測量的方法和將其用於原處控制沈積的薄膜厚度”的美國專利N0.6,762,849，公開了為保護視窗在光埠入口的內部表面安裝細金屬網眼屏或者小直徑管束。Enjouji等人所著名稱為“透過反應濺鍍技術形成氧化塗層的方法和裝置”的美國專利No.4,407,709，公開了用於防止濺鍍裝置視口視窗模糊的具有裂縫視窗。
另一種技術是在視窗和腔體之間設置限流器，阻止污染物透過視窗。DeOrnellas等人所名稱為“具有沈積遮罩的等離子體反應器”的美國專利No.6,170,431，公開了包括遮罩層的反應器，該遮罩層阻止材料從晶片沿著視線路徑朝向及到達視窗的沈積。該遮罩層包括多個以相對於晶片歪斜角度放置的百頁窗或板條。然而，這個特殊配置還阻止了視線光測量。其他限流器裝置包括凸出遮罩設計，例如由Nakata等人教導的，在Nakata等人所著名稱為“半導體製造方法、等離子體處理方法和等離子體處理裝置”的美國專利No.6,576,559中。這裏，凸出遮罩具有角的圓柱體形狀，並且是放置在鐳射源和視窗之間來盡可能地阻止反應產生的材料進入視窗的內表面。遮罩層之間氣體的數量由雷射光束的特性決定，並且掃描操作由激光電流鏡執行。 Brcka所著名稱為“在電感耦合等離子體產生中保護絕緣體視窗”的美國專利No.6,666,982中，公開了在電感耦合等離子體反應器中用狹縫遮罩層阻止塗層或者濺鍍材料沈積到絕緣體視窗，然而該狹縫允許某些材料進入視窗。
其他現有技術視窗模糊限流器包括限制分子平均自由行程的觀點。Nguyen等人所著名稱為“分子限制器”的美國專利No.5,145,493，公開了根據限制分子的平均自由行程而具有晶胞大小的限流器平板。分子限流器包括具有至少一個具有平行牆壁和開放末端伸長晶胞的平板，其中該晶胞具有寬度和長度。最佳的，Nguyen等人說明該寬度應當小於一個平均自由行程及該晶胞長度應當大於平均自由行程的十倍。Nguyen等人進一步斷言對於比率為2/1(長度/寬度)的情況，其分子傳輸大約是比率為1/1的一半。在比率為5/1時，只發送大約9%，當下降至發送大約1%時比率僅僅大約是12.5/1。Aqui等人所著名稱為“用於濺鍍塗層腔體之在原處即時粒子監控”的美國專利No.5,347,138中，公開了使用平均自由行程來確定遮罩管對腔體開放的尺寸，但用於由雷射光束從目標驅逐的金屬原子上。Aqui等人說明遮罩管的最佳寬度等於小於一個平均自由行程，它們的長度是三倍於平均自由行程或者更大。
還有其他阻止視窗模糊的嘗試，使用限流器及使用淨化氣體。Suzuki等人所著名稱為“影像激發的處理裝置及同樣用於製造半導體裝置的方法”的美國專利No.5,681,394，公開了影像激發的處理裝置，包括充滿反應氣體的反應腔 體、影像激發的照射光源及在光源和腔體間可傳送光的視窗。多孔的透明傳播塗層設置在可傳送光的視窗及腔體內的基板之間。然而，這個傳播塗層的厚度並沒有公開。淨化氣體，或者N2 或者O2 ，進入可傳送光的視窗及透明傳播塗層之間。傳播塗層和淨化氣體的組合抑制了沈積到可傳送光視窗的表面上。Haruta等人所著名稱為“使用鐳射的薄膜形成裝置”的美國專利No.6,110,291，公開引入了清潔淨化氣體，例如氧氣，為了清潔視窗透過管道直接到達視窗(或者雷射器視窗感應器視窗)。另外，Haruta等人教導在腔體及視窗之間設置縫隙及可選擇的，伸長的柵格，這樣雷射器視窗和目標之間的立體角度更小，係為了減少視窗上聚集的灰塵。
本發明專注於用於反應環境中視口視窗減少視窗模糊效應的方法和裝置。提供了多通道陣列結構及一種機制，用於多通道陣列中建立黏滯流來阻止導致視窗模糊的微粒流入。提供反應腔體用於將反應壓力限制在反應容積中，沿著該腔體具有視口視窗用於查看至少部分反應容積。在反應腔體中設置有進入口，連接至反應容積，用於反應容積中接收反應氣體，而排出口設置在反應腔體中，連接至反應容積用於從反應容積提取出氣體流。多通道陣列(MCA)設置在視口視窗及反應腔體的反應容積之間。MCA具有多個通道，每個通道具有直徑和長度。視窗腔體 限制在視口視窗和MCA之間，具有腔體視窗開口用於接收氣體進入腔體容積。在MCA的通道的視窗側形成黏滯流阻止微粒進入視窗腔體和附著在視窗上。透過腔體視窗開口提高視窗腔體的壓力來建立黏滯流，其中視窗腔體壓力超出了反應壓力，但不足以充分地提高反應容積的氣體流動的速率。黏滯流速率實際上低於反應氣體流入反應容積的速率。
得到一個或多個模糊視口視窗用於測試，其中模糊來自於暴露在反應環境中。模糊典型地顯示為測試視窗上的塗層薄膜。分析模糊視口視窗用於一個或多個具有好的傳輸的光譜區。光傳輸的門檻級別由使用視窗的特定應用確定。用特定演算法評估好的傳輸光譜區之有用性，該演算法會使用生產環境中的光譜資料。不能使用附屬演算法評估的光譜區不予考慮。選擇可以使用附屬演算法評估和顯示出低吸收的光譜區用於監控生產環境。
根據附圖以下詳細說明本發明的其他特性將更加清楚。
高品質的光路徑對於實現大部分分光鏡技術是必須的，例如發射光譜學和反射計。任何影響射線強度的障礙物都降低技術的準確性和可靠性。障礙物可以改變作為波長函數的強度。典型地，光感測器放置在反應腔體外面，鄰近視口視窗用於獲得目標在反應環境中的光測量，(該反 應環境可以是反應腔體，或沿著與反應腔體相關管道的上游或下游)。瞭解這些視窗的光特性對於透過他們獲得準確的測量是相當關鍵。如果視口視窗變得模糊，它的光特性就改變了，有時候是有害的方式。必須從視口視窗上清除沈積，或替換視窗以保持高品質的光路徑。
與視窗模糊相關的問題一直困擾著半導體工業。用於解決視窗模糊問題的現有技術包括或調整透過視窗發送光的強度來補償視窗模糊(對於光視窗)，改變光測量演算法來補償模糊(對於視口視窗)，或用於降低視窗維護(清潔或者替換視窗和校準視口的光感測器)頻率的技術。調整技術是很複雜的，並且非常難於實現，因為他們隨著特定實施而不同。減少視窗清潔頻率的現有技術包括在視窗和腔體之間設置限流器平板來減少到達視窗污染物的數量，並且可選擇地，使用淨化氣體流來清潔視窗的外部表面。限流器平板不是完全有效的，僅僅是減少了到達視窗污染物的數量。限流器縫隙的交叉區域可以縮小來進一步減少向前到達視窗污染物的數量，但是更小的縫隙與更大的縫隙相較是容易更頻繁地被污染物阻塞。然而，不同於清潔或替換視口視窗，限流器平板可以由相同平板替換而不用將光感測器校準到新平板上。當然，無論何時視窗變模糊了，光感測器應當校準到替換視窗。
用淨化氣體清潔視窗假設污染物已經或者將要到達視窗，但是這些污染物可以用氣流分離。首先，這個假設可能是錯誤的；到達視窗的污染物可以附著到視窗表面上。 在任何情況下，將淨化氣體直接到達視窗承受缺點就是使用這個技術對於某些應用是不切實際的。例如，為淨化氣流使用反應氣體消除與使用非反應氣體相關之不相容問題。然而，通常反應氣體本身與導致模糊的視窗材料發生反應。不幸的，為了使用反應氣體作為淨化氣體，可能必須改變視窗材料。為了使用非反應氣體作為淨化氣體，使得操作者能夠為要進行的光測量選擇最佳的視窗材料，而不用考慮視窗與淨化氣體反應。使用非反應氣體作為淨化氣體的另一個好處是可以由於其清潔屬性而為特定類型污染物選擇淨化氣體。使用非反應氣體作為淨化氣體的缺點是雙重的。首先，淨化氣體不能夠完全阻止反應氣體到達並與視窗反應，這樣在選擇視窗材料的類型時，必須考慮反應氣體導致模糊的敏感性。更重要的是，非反應氣體通常具有對於反應有害的影響。因此，非反應氣體的淨化氣流速率應當保持為絕對最小值，這就會惡化模糊速率。
而且，這些淨化氣體技術中的每一個都要求對視窗視口周圍區域大量的重新設計。例如，淨化氣體應當具有足夠的流速並朝向一個合適的方向來擦去視窗外面依附到視窗上的任何污染物。這個要求該開口(多個開口)或瞄準視窗來使氣流直接到達視窗的表面，或者設計臨近視窗的空腔以便於氣流從視窗表面上帶走污染物並驅使氣流返回到反應腔體中。
現有技術沒有一個對於視窗模糊問題具有實質的效果。很多這些技術是應用特定的，且針對每一個唯一的實 施需要實質地修改。大部分要求對系統進行實質地修改，通常是成本可觀的，而對於視窗模糊僅僅不大重要地縮小。需要一種減少視窗模糊的方法和系統，其視窗維護的頻率降低到大約等於系統清潔頻率的程度。
在討論提議的視窗模糊解決方案之前，更全面的瞭解視窗模糊的原因是有幫助的。連接視窗模糊的原因有利於確定阻止或者減少模糊的最好方法。考慮產生(起始)機制是有必要的，傳送到視窗表面，以及視窗表面上的活動。將參考半導體工業中眾所周知典型的反應腔體來討論這些，但這僅僅是示意用於描述本發明的某個方面。本發明同有用地用於進行光學測量的上游或下游管路。
在很多環境中，視口視窗不在晶片視線中。還有，腔體氣體中任何材料的平均自由行程大大小於到視窗的距離。所以，來自於晶片的少許濺鍍材料通常直接到達視窗。
微粒的起源可以來自於腔體牆壁上剝落的反應產品。可選擇的，這些微粒可以從等離子體化學形成，並且可以在等離子體中接合，或者是某些其他高能反應的副產品，例如來自於雷射器。
腔體中的微粒可以擴散到視窗表面。布朗(Brownian)運動的等式如下： 其中是微粒位移的平均值，a 是微粒半徑，t 是時間，T 是媒介溫度，以及η是黏度。
這表示微粒在半徑遷移1微米是很慢的，典型情況下是6×10－10 cm/sec。微粒可以透過它們機械的紊流影響而遷移到視窗，例如當腔體回填時從紊流移動等。因此，當回填腔體時應當小心。另外，微粒可以移動到視窗作為熱梯度的結果，就是他們透過由晶片和視窗之間的溫度差異或者來自於等離子體高溫度的熱紊流等所引起的熱分子流動(或者熱蒸發)移動到視窗。一旦到達視窗，微粒可以依附到視窗上作為塗層，靜電吸引或化學吸收作用引起的。
來自於等離子體的反應氣體和來自於晶片的反應產品可以透過擴散、紊流、熱梯度等傳送到視窗表面。在視窗表面，這些氣體可以以多種方式改變視窗的光傳輸。如果反應氣體到達視窗表面，他們可以透過化學吸收作用、靜電吸引等黏合到表面並形成薄膜。如果某些材料正在沈積，那麼必須確定沈積材料的準確成分。可選擇的，或者附加的，視窗表面可以由反應氣體所蝕刻。如果視窗融合了矽或玻璃，而取代藍寶石作為視窗材料可能是有利的，因為藍寶石更抗蝕刻。仍然進一步，有可能由材料溶解到視窗中引起視窗大量成分的變化。例如，鹹(鈉、銫等)可以溶解到石英中來產生棕色。從等離子體的輻射可以導致視窗的光特性改變。因此，一些氣體成分可以在視窗區域進行光分解並塗在視窗上。還有，一些組成氣體可以用 化學方法吸收到視窗上並由光催化作用轉換成塗在視窗上的材料。
加熱視窗可以減少或者消除視窗的塗層。這可以減小附著係數，這樣材料就不會一開始就黏在視窗上。可選擇的，蒸發或者分解已經沈積的材料是有幫助的。可能需要將視窗加熱到200℃來阻止視窗模糊。對於持續機制，這可以由增加加熱元件到視窗上來完成。其他方法或許可以為加熱燈或高能量雷射。對於脈衝機制，吸收材料的剝離可以由閃光燈或者脈衝雷射器來完成。
具有平板的通道透過其中的平板是現有技術中已知的。這些平板已經用在很多地方，例如電子倍增器、原子束瞄準儀、中子瞄準儀、視窗等。這些現有技術平板可以由各種金屬、絕緣體和透鏡等組成。當用於阻止視窗模糊時，有時減小縫隙大小，以減少到達視窗的污染物的數量，可選擇的他們有時面向視窗光路徑的側面來抑制污染物到達視窗的直線路徑。一些現有技術參考書建議了平均自由行程(MFP)和透過平板的縫隙大小之間的關係。
根據本發明例示之實施例，MCA中的通道的大小可以由模糊視窗的分子的平均自由行程(MFP)預測出來。透過使用MFP作為衡量標準，可以設計出作為屏障減慢到視窗傳送和在通道中收集材料獲得者的MCA。
MFP，L α 大約由以下公式給出， 其中η是黏度，P mm 是壓力，T 是溫度，和M 是微粒品質。
氬氣(Ar)在150微米汞柱的L α MFP是L α ＝0.4mm。
為了最佳的屏障效果，通道的長度L 應當顯著大於會模糊視窗的氣體或者微粒的MFPL α (L α <<L )。這會減慢材料沿著軸線透過通道的速度。另外，通道半徑，d 應當小於MFP(L α d )。這會增加到MCA牆壁的附著而減少擴散。然後，通道的通道半徑應當足夠大來避免頻繁的阻塞。
即使屏障MCA會降低模糊速度，最終材料會透過MCA的通道並開始模糊視窗。如果清潔週期之間的時間遠遠地小於模糊視窗的時間，那麼這個模糊是可以接受的。
第一A圖及第一B圖是下面參考本發明將要描述屏障多通道陣列(MCA)部分的示意圖。MCA 100指屏障MCA，因為MCA自己的結構透過作為對模糊視窗微粒的屏障來抑制視窗模糊。MCA 100包括具有第一和第二表面(103和105)的主體102及從第一表面103穿越主體102到達第二表面105的多個通道104。第一A圖中的MCA 100的主體102顯示為具有圓形橫截面形狀，然而這僅僅是例示性的，因為主體102的形狀在執行安裝到反應腔體時是預先知道的。典型地，MCA 100的一個表面是內部的或者是視窗側表面103，另一個表面是外部的或者是腔體側表面105。內部和外部的設計是與以下將描述的視窗腔體有關 的。因為一個表面，腔體側表面105暴露在反應腔體的內部，為主體102選擇的材料應當不與腔體中內部反應起反應。而且，如果為主體102選擇透明材料(即用於測量的光感測器可投射光的)，腔體表面105可以以與視窗類似的方式成為光模糊的並影響光測量。所以，較佳的，隨著外表面105變模糊，為了維持透過MCA的均勻傳輸，主體102應當是對於正在測量的光波不透明的，或者塗有非反應和不透明塗層。
繼續參考第一A圖及第一B圖，MCA 100顯示為安裝在腔體210上，如第二圖的MCA 200。注意通道204穿越主體102並位於鄰近視口視窗202並在視口視窗202之外的光感測器203和目標(這裡目標顯示為等離子體220)之間的光路徑上。通道204的軸基本上平行於光路徑。因此，每個通道204平行於每個穿過主體102的其他通道。通道204的精確橫截面形狀對於本發明並不很重要，雖然作為實際要素某些橫截面形狀比其他形狀更容易製造。阻止微粒到達視窗要關注的是通道的尺寸。
如上面述，因為MFP是粒子碰撞之間的距離。對於屏障MCA，將半徑d理解為開放通道的最小橫截面距離。因此，對於圓形通道，就是在任何點跨過圓形中心點的半徑，但是對於多邊形橫截面形狀，d的設置就隨著形狀不同而不同(注意在第一B圖中，d是跨過平行面的距離，但對於五邊形，d是從任何頂點到對面的中點)。期望通道半徑d跨越通道長度L維持不變，但應當理解d隨著L從視窗 側表面103到腔體側表面105而變化可能是有利的。例如，圓錐形通道(在視窗側表面103具有小的末端)可以指引更多光線到達光感測器。為了阻止分子沿著通道軸穿越通道長度，通道長度L應當比污染物的MFP大很多。現有技術中已經討論了3個和12個MFP之間的長度尺寸。
MCA 200的材料應當對擴散到視窗的材料具有大的黏附係數。例如，透過對MCA 200使用與視窗202相同的材料來完成，這樣黏附係數應當相同。冷卻MCA 200也可以提高黏附係數。
MCA 200具有N個穿過其主體的通道204。數量N和通道204的設置會影響光感測器203進行光測量的特性。因此，N個通道204應當均勻地分佈在MCA 200位於光感測器203光路徑的部分，並且如果可能，穿過光感測器203的整個視口。因為屏障MCA在阻止污染物到達視窗時不是徹底有效，MCA得到材料的量與通道數量N成正比，因此N應當盡可能的低而不犧牲光品質。
進一步參考第二圖，根據本發明例示性實施例顯示了屏障MCA的示意圖。反應腔體210顯示為具有內部212，在其中等離子體220被點燃，例如，當位於晶片桌面214上的晶片216上反應時。反應氣體透過進入開口，或者反應氣體入口232(典型的是淋浴頭)進入內部212，透過排出口或者反應腔體氣體出口238排出(並到達真空泵)。從反應氣體入口232進入腔體210的容積212示意性地顯示為箭頭並表示為QW，以及進入真空泵(未顯示)也例示 性地顯示為箭頭並表示為QT。典型地，視窗202暴露於沿著腔體210內部的一個表面，或者側面、頂面或底面的位置和方向，這樣光感測器203具有到達目標的直線視線(在此目標是等離子體220)。在實現中，視線測量在那裡是不必要的，視窗202位置和方向可能不同。在某些應用中，將沿著腔體212的內部表面在不同位置安裝多個視窗。
在任何情況下，MCA 200暴露於腔體210的內部212和視窗202之間，這樣在視窗和MCA之間創造出容積，表示為視窗腔體206。應當理解準確的形狀、尺寸甚至視窗腔體206的存在對於實現本發明中本屏障MCA是相對不重要的。然而，通道204和視窗202的內部開口之間可以只有微小的縫隙。腔體210之內的壓力表示為腔體壓力PC，而視窗腔體206內部壓力表示為視窗腔體壓力PW。通常，腔體壓力PC由反應確定，而PW基本上等於PC。
如上面述，屏障MCA 200可以由任何非反應材料製成，包括玻璃、藍寶石和其他絕緣體、不銹鋼、鋁、稀有金屬和其他導體和半導體。MCA的外部表面(腔體側)由在光感測器203測量波長上透明的材料製成，隨著外部表面變模糊為了維持透過MCA的一致傳輸，可以塗有不能傳送的塗層。
以下，期望到達視窗的材料量的準確值。但是首先，這對於洞察各種參數如何影響流速率是有用的。擴散可以發生：分子的－平均自由行程比通道直徑大很多(MFP>>d) 黏滯的－平均自由行程比通道直徑小很多(MFP<<d)對於分子透過通道擴散，電導係數為： 其中r ＝d/2 是通道的半徑，L 是通道的長度，以及V m 是平均分子速度。 透過單個通道的流速率Q a 為，Q a ＝F a (P C －P W ) (4) 其中Pc 是腔體局部壓力，以及P W 是視窗局部壓力。
透過多通道陣列的整體流速率為，Q A ＝N ．Q a (5) 其中N 是陣列中通道的數量。
仍然根據本發明的另一個例示性實施例，提出用於阻止視窗模糊的新穎的多通道陣列方法，透過創建氣流透過MCA作為對導致視窗模糊的微粒、原子、分子、離子等的屏障。氣流位於從視窗腔體到反應腔體的方向。氣流範圍可以從由等式3、4、5所示的分子擴散到黏滯流。阻止視窗模糊的有效性從分子擴散方式到黏滯流方式會提高。對於黏滯流，原則上，沒有材料會透過多通道陣列來模糊視窗。通道中的黏滯流作為屏障將雜質打掃返回腔體。黏滯流不需要擴展到通道的整個長度。目標是建立在MCA的流速率Q A 作為污染物的屏障，而同時維持反應流速率Q C 大 大高於MCA的黏滯流速率Q A (Q C >>Q A )。因此，透過MCA進入反應腔體中的氣流Q W 不會不利地影響反應。
透過通道的黏滯流速率Q a 由等式給出， 其中r ＝d/2 是通道的半徑，L 是通道的長度，η是黏度，P C 是腔體局部壓力，P W 是視窗局部壓力，以及P a 平均壓力((P W ＋P W )/2)。
因此，透過多通道陣列的整體流黏滯流速率Q A 為，Q A ＝N ．Q a (7) 其中N是陣列中通道的數量。
最初，透過具有精確尺寸的MCA的黏滯流速率Q A 為在給定視窗壓力P W 的反應(黏度η和腔體局部壓力P C )從等式6和7確定。然後將黏滯流速率Q A 與反應的流速率Q C 比較。如果Q C 不是遠遠地大於Q A ，反向壓力P C 可以提高或者可選擇的，MCA的尺寸可以改變(減小通道直徑d 或者提高通道長度L 或者二者同時進行)。P C 、d 、N 和L 可以調整直到Q A 低於可接受的流速率。
根據例示性實施例，將MCA設計為一般尺寸，其中黏滯流速率Q A 可以為多種變化的反應而建立(黏度η和相關腔體局部壓力P C )，這樣Q C >>Q W ，僅僅透過調節反向壓力P W 。可選擇的，一般MCA尺寸允許黏滯流速率越過反向壓力值很寬的範圍。例如，透過選擇MCA的典型尺寸，反應的黏滯流速率Q A 可以確定(壓力黏度η和相關腔體局部壓力P C )。例如，L ＝2.0cm，d ＝0.1cm和D ＝1.0cm(直徑D 是直徑d 的N 個通道的有效直徑)。腔體壓力設置在反應的工作腔體壓力，例如P C ＝150微米。對於P W ＝1.0托的反向壓力，透過MCA的黏滯流是Q A ＝0.41sccm。對於P W ＝10托的反向壓力，透過MCA的流是Q A ＝4.41sccm。這兩個流速率與腔體中的典型工作流速率Ar 相比都很小，Q C (Ar )~500sccm。
參考第三圖，根據本發明例示性實施例的反應腔體示意圖，其中為了創造減少視窗模糊的氣流，使用非反應淨化氣體來創造MCA和視口視窗之間的反向壓力。這裡，反應腔體310顯示為具有內部312，其中有等離子體320，如上參考第二圖所述。反應氣體以流速率Q G 透過閥334，並透過入口332以流速率Q C 進入內部312，以流速率Q T 透過出口338。腔體壓力表示為P C 。
MCA 300暴露於腔體310的內部312和視窗302之間形成視窗腔體306。視窗腔體306的特定尺寸是不重要的，因為視窗腔體306的存在並不阻止模糊。它僅僅是作為集流腔在MCA 300所有N個通道304分佈P W 。而且，在視窗腔體306內部動態的氣流並不有助於模糊抑制，因為通道304視窗側的黏滯流作為對可能模糊視窗材料完全的屏障。模糊是由通道304視窗側的黏滯流來阻止，而不是因 為視窗腔體306的存在或者其結構。微粒由MCA 300的黏滯流屏障阻止，如果不是這樣，其係經由視窗流Q w 從MCA清除出去。
視窗腔體氣體入口342允許淨化氣體進入視窗腔體306，由視窗腔體計量閥344計量。考慮例示性實施例，淨化氣體包括非反應氣體，例如惰性氣體，例如n2 ，但是根據其他實施例，可以由反應氣體替換。視窗腔體306中的壓力(或者反向壓力)表示為視窗腔體壓力PW。因為氣體既從入口332又從視窗腔體氣體入口342經過MCA 300進入腔體310內部，Q T ＝Q C ＋Q W 。計量閥334的目的是獨立調節視窗腔體306中淨化氣體的反向壓力P W ，並形成視窗流速率QW 。
阻止視窗模糊的氣體屏障可以又調節視窗反向壓力P W 來創建通道304的視窗側的黏滯流(Q A )而實現。從MCA 300進入腔體內部312的氣流(Q W )與從入口進入腔體的氣體(Q C )相比維持為低，Q C >>Q W ，透過調節視窗反向壓力P W 就足夠達到通道中的黏滯流，P W >>P C ，但沒有高到使淨化氣體湧入腔體310(即Q C >>Q W )。視窗流速率Q W 可接受的值可以從等式6和7確定，並且視窗流速率Q W 應當與腔體流速率Q C 比較。如果視窗流速率Q W 太高，可以降低Q C 或者MCA 300的通道尺寸可以改變。
應當理解通道304的尺寸並不是如上面所述實施例在屏障MCA中嚴格地與導致模糊微粒的MFP相關。實際上，通道直徑d 可以顯著大於MFP和/或通道長度L 可以顯著 小於3×－12×MFP而仍然阻止視窗模糊。這是因為黏滯流可以透過提高P W 建立，即使通道直徑不支持屏障MCA。然而，高反向壓力值往往將視窗流速率Q W 提高到可能對腔體反應有害的數值點。
如上面別處所述，對某些腔體反應，大量非反應氣體的灌輸可能對反應產生有害影響。因此，任何非反應氣體進入腔體310的流速率應當保持為低。如上所述，在通道304視窗側的黏滯流形成阻止視窗模糊，而管理P W 同時保持淨化氣體進入反應腔體的低流速率，Q W 。因此，黏滯流屏障技術提供了使用非反應氣體來阻止視窗模糊而不用對腔體中反應產生有害影響的有用機制。
反應氣體也可以用本多通道陣列的黏滯流屏障技術作為視窗保護。第四圖根據本發明另一個例示性實施例，顯示了使用反應氣體創造MCA和視口視窗之間的反向壓力來阻止視窗模糊的反應腔體示意圖。這裡，配置基本上與上述第三圖的配置相同，除了連接到反應氣體入口432的反應氣體集流腔具有視窗氣體入口442，並允許反應氣體流入視窗腔體406。這裡，反應氣體在閥436以流速率Q G 接收，其轉移到腔體計量閥434和視窗計量閥444。計量閥的目的是使能夠獨立於腔體410的壓力和流速率來調節視窗腔體406的壓力和流速率。腔體410之內的壓力表示為腔體壓力P C ，視窗腔體406之內的壓力表示為視窗腔體壓力P W 。因為氣體既從入口432又透過MCA 400從視窗腔體氣體入口442進入腔體410內部，Q T ＝Q C ＋Q W 。然而， 到達集流腔的流速率(Q G )用於同時流入視窗腔體406和腔體410，所以Q G ＝Q T 。如上所述，從入口進入腔體的氣體(Q C )，Q C >>Q W ，透過調節視窗反向壓力P W 就足夠達到通道中的黏滯流，P W >>P C 。視窗流速率Q W 可接受的值可以由腔體中反應的工作流速率Q C 確定，並且確定視窗反向壓力P W 值，這樣流速率Q W 就不會超過預定的門檻值。
可選擇的，用於淨化視窗腔體406的反應氣體可以獨立於入口437而提供。在這種情況下，上述集流腔可以省略，系統看上去和運行起來都與參考第三圖所述的相同，雖然是反應氣體而不是非反應氣體。
透過理解MCA視窗側的黏滯流速率會有效的阻塞所有的模糊材料，以及透過MCA流從MCA通道清除所有進入腔體的微粒，可以構造一般的MCA能夠使黏滯流用於各種反應氣體、微粒和腔體壓力，同時維持相對低的進入反應腔體的視窗流速率(Q W )(因此維持Q C >>Q W )。從上述等式6和7，然後很明顯對於特定MCA操作者僅僅需要調節反向壓力P W 來達到Q A 。第五圖是根據本發明例示性實施例，顯示用於使黏滯流進入MCA同時維持從MCA進入腔體低流速率過程的流程圖。期望腔體壓力PC 和進入腔體的流速率Q C 是不變的和不可調節的。開始，得到進入腔體的反應流速率(Q C )(步驟502)。下一步，用通道數量(N )、每個通道具有通道長度(L )、通道直徑d 、氣體黏度(η)具有的反向壓力P W 和腔體壓力PC來計算MCA視窗側的黏滯流速率(Q A )(步驟504)。下一步，將Q A 與Q C 比較 (步驟506)。如果Q C >>Q A ，那麼過程結束，因為作為必要的建立黏滯流而不顯著增加腔體流量的反向壓力Q W 的Q A 已經確定。如果Q A 超過最大門檻值，調節一個或者所有反向壓力P W 、通道數量N 、通道長度、通道直徑d (步驟508)，並且處理過程返回步驟504，從步驟504到508繼續重複直到Q A 小於最大門檻值並且Q C >>Q A 。然後過程結束，因為作為必要的建立黏滯流而不顯著增加腔體流量的反向壓力Q W 的Q A 已經確定。
如上所述，雖然在MCA的視窗側建立黏滯流是令人期望的，然而可以透過在MCA的通道建立不同壓力來減少或者阻止視窗模糊。第十圖是根據本發明例示性實施例，顯示用於使用MCA來減少視窗模糊同時維持從MCA進入腔體的低流速率過程的流程圖。期望腔體壓力P C 和進入腔體的流速率Q C 是不變的和不可調節的。開始，得到進入腔體的反應流速率(Q C )和腔體壓力(P C )(步驟1002)。對於本發明的某些應用，使用MCA可以進一步透過將要透過它進行的光測量來約束。在那些情況下，期望MCA具有有效的直徑(D )，這樣通道直徑(d )和通道數量N 可以確定有效直徑D 。因此，作出關於光測量是否需要特殊的有效直徑D 的判斷(步驟1004)。如果有效直徑D 是已知的，那麼N 個通道的通道長度(L )可以確定腔體視窗壓力(P W )(或者MCA的反向壓力)，其中腔體視窗壓力(P W )大於反應腔體壓力(P C )(P W >P C )，這樣反應流速率(Q C )就大於透過MCA進入腔體的流速率(Q W )(Q C >>Q W )(步驟 1006)。具有N 個通道的通道直徑(d )和通道長度(L )，可以製造MCA用於減少視窗模糊，具有應用於通道的視窗側的反向壓力P W (步驟1010)。
另一方面，如果有效直徑D 是不知道的，那麼MCA的所有尺寸都可以處理用於創造反向壓力(P W )來減少視窗模糊。因此，通道長度(L )、通道直徑(d )和通道數量N 可以確定腔體視窗壓力(P W )。回想腔體視窗壓力(P W )大於反應腔體壓力(P C )(P W >P C )，以及透過MCA進入腔體的反應流速率(Q W )就遠遠小於反應流速率(Q C )(Q C >>Q W )(步驟1008)。再次，具有N 個通道的通道直徑(d )和通道長度(L )，可以製造MCA用於減少視窗模糊，具有應用於通道的視窗側的反向壓力P W (步驟1010)。
多通道陣列和流體用於各種光裝置。在這種環境中，流體的行為由固體表面吸引力與流體內部分子間黏附力的相對強度確定。
根據本發明例示性實施例，MCA包括流體，例如高真空泵油。流體具有相對低的流體到固體表面張力，這樣就弄濕了MCA。流體表面對MCA表面比對大量流體具有更大的引力。接觸角度小於90度，就具有凹彎月面。接觸角度是流體表面與通道牆壁接觸的角度。第六圖是根據本發明另一個例示性實施例包含流體用於阻止視窗模糊的MCA的示意圖。這裡，結構610包含容積612，在其中光監控目標(未顯示)。結構610可以是具有目標的反應腔體或者是上游或者下游管道。視窗602暴露於結構610中， 光感測器603臨近視窗602在結構610的外部。MCA 600設置在視窗602和容積612之間。每個MCA通道604包括流體608。流體608阻止微粒透過MCA 600，由此阻止視窗602模糊。
注意第六圖的配置可以抵擋P W 和P C 之間的大壓力差，因為MCA通道具有小的直徑。壓力之間的關係由拉普拉斯(Laplace)等式給出： 其中α是表面張力，P 1 和P 2 是交錯點的壓力，以及R 1 和R 2 是介面的曲率半徑。
第七圖是根據本發明另一個例示性實施例包含流體用於阻止視窗模糊MCA的示意圖，其中流體流過MCA表面。這裡，部件與上述相同，除了包括流體入口752和流體出口754。考慮這個實施例，使流體708靠著MCA 700流動，透過毛細管作用吸入通道704。流體708透過流體出口754的部分真空從通道704流出並過濾，重新迴圈回到流體入口752(未顯示)。
第八圖是根據本發明另一個例示性實施例具有視窗腔體，包含流體用於阻止視窗模糊MCA的示意圖。這裡，部件與上述相同，然而流體808包含在視窗腔體806中。流體808具有相對高的流體到固體表面張力，這樣就不弄濕MCA 800的通道804。流體表面對大量流體比對MCA表面 具有相對更大的引力。接觸角度大於90度並具有凸起彎月面。接觸角度是流體表面與通道804的牆壁接觸的角度。
第九圖是根據本發明另一個例示性實施例具有視窗腔體，包含流體用於阻止視窗模糊MCA的示意圖，其中流體流過視窗腔體。這裡，部件與上述第八圖的描述相同，除了流體908經流體入口952和流體出口954透過視窗腔體906迴圈。流體908透過視窗腔體906流向MCA 900，並在流體出口954移動過濾和迴圈。
儘管上面描述了，高品質光路徑對於實現大部分分光鏡的技術是必要的，例如光發射分光鏡(optical emission spectroscopy,OES)和反射計。任何影響射線強度的障礙都降低了技術的準確性和可靠性。障礙可以改變作為波長函數的強度。典型地，光感測器是設置於反應腔體外部並臨近視口視窗用於獲得反應環境中的目標的光測量，(反應環境可以是反應腔體，或者是沿著與反應腔體有關的上游或者下游管道)。理解這些視窗的光屬性對於透過他們獲得準確測量是關鍵的。隨著視口視窗變模糊，它的光屬性改變了，有時以有害的方式。必須從視口視窗上清除沈積，或者替換視窗，為了維持高品質光路徑。
與視窗模糊相關的問題一直困擾著半導體工業。微粒的起源可以來自於在腔體牆壁上剝落的反應產品。可選擇的，這些微粒可以從等離子體化學形成，並可以在等離子體中結合，或者是某些其他高能反應副產品，例如來自於雷射器。
腔體中的微粒可以擴散到視窗表面。布朗(Brownian)運動的等式如下。
其中是微粒位移的平均值，a 是微粒半徑，t 是時間，T 是媒介溫度，以及η是黏度。
微粒可以透過熱機械效應後者紊流遷移到視窗，例如當腔體回填時從紊流移動等。因此，當回填腔體時應當注意。另外，微粒可以作為熱梯度的結果而移動到視窗，就是，他們透過由晶片和視窗之間的溫差或者來自於等離子體的高溫的熱紊流等導致的熱分子流(或者熱蒸發)移動到視窗。一旦到達視窗，微粒可以依附到視窗作為塗層，或者由靜電或者由化學吸收作用導致的。
來自等離子體的反應氣體和來自晶片的反應產品可以透過擴散、紊流、熱梯度等傳送到視窗表面。在視窗表面，這些氣體可以以多種方式改變視窗的光傳輸。如果反應氣體到達視窗表面，他們可以透過化學吸收作用、靜電引力等黏附到表面並形成薄膜。如果某些材料沈積，那麼沈積材料的準確成分應當確定。可選擇的，或者附加的，視窗表面可以由反應氣體蝕刻。如果視窗是熔融石英或者玻璃，用來將視窗材料替換藍寶石可能是有利的，因為藍寶 石是較抗蝕刻的。仍然進一步，有可能由材料溶解到視窗中導致的視窗的大量成分的改變。例如，鹹(Na、Cs等)可以溶解到石英來產生棕色。來自等離子體的輻射可以導致視窗的光特性改變。因此，某些氣體成分在視窗區域可以進行光分解並塗在視窗上。還有，某些組成氣體可以用化學方法吸收到視窗，並由光催化作用傳送到塗在視窗上的材料。
用於解決視窗模糊問題的現有技術包括或者調節透過視窗發送的光強度來補償視窗模糊(對於光視窗)、改變光測量演算法來補償模糊(對於視口視窗)或者用於降低視窗維護的頻率(清潔或者替換視窗並重新校準視口的光感測器)的技術。基於視窗模糊的量調節透過視窗發送的光強度的技術是非常難於實現的，因為他們隨著特定應用而不同。在很多情況下，能達到的最好效果僅僅是在反應環境中監控聚集在視口視窗內側的化學沈積量，例如參考名稱為“具有反應腔體狀態光監控的半導體裝置製造裝置和方法”的美國專利5,536,359，然後當視窗上的聚集物達到預定模糊門檻值量就改變視窗。
加熱視窗可以減少或者消除視窗的塗層。這可以減小附著係數，這樣材料就不會一開始就附著到視窗上。可選擇的，它可以幫助蒸發或者分解已經沈積的材料。有可能需要加熱視窗到200℃來阻止視窗模糊。對於持續機制，這可以透過向視窗增加加熱元件來完成。其他方法可以是加熱燈或者高功率雷射器。對於脈衝機制，消融吸收的材 料可以由閃光燈或者脈衝雷射器完成。
設計用於減少視窗清潔的頻率的其他現有技術包括為了減少到達視窗的污染物的數量，在視窗和腔體之間設置限流器平板，可選擇的，用淨化氣體流清潔視窗的外部表面。限流器平板並不是完全有效的，僅僅是減少到達視窗的污染物的數量。限流器縫隙的橫截面可以減少以進一步減少到達視窗的污染物的數量，但是較小的縫隙比較大的縫隙更容易被污染物阻塞。然而，不像清潔或者替換視口視窗，限流器平板可以用相同平板替換而不用將光傳感器重新校準到新平板上。當然，無論何時視窗變模糊了，光感測器應當重新校準到替換視窗上。
用淨化氣體清潔視窗，假設污染物已經或者將要到達視窗，但是這些污染物可以由氣流分離。首先，這個假設可能是不正確的；到達視窗的污染物可以黏附到視窗表面。在任何情況下，將淨化氣體引到視窗要忍受的缺點是使這個技術對某些應用是不實用的。例如，使用反應氣體作為淨化氣流減少了可能與使用非反應氣體相關的不相容問題。然而，通常反應氣體本身與導致模糊的視窗材料反應。最終，有可能為了使用反應氣體作為淨化氣體而改變視窗材料。使用非反應氣體作為淨化氣體使操作者可以為要進行的光測量選擇最佳的視窗材料，而不用考慮視窗與淨化氣體反應。使用非反應氣體作為淨化氣體的另一個好處是可以由於其清潔屬性而為特定類型的污染物選擇淨化氣體。使用非反應氣體作為淨化氣體的缺點是雙重的。首 先，淨化氣體不能夠完全阻止反應氣體到達並與視窗反應，這樣在選擇視窗材料的類型時，必須考慮反應氣體導致的模糊的敏感性。更重要的是，非反應氣體通常具有對反應有害的影響。因此，非反應氣體的淨化氣流速率應當保持為絕對最小值，這就會惡化模糊速率。
而且，這些淨化氣體技術中的每一個都要求對視窗視口周圍區域大量的重新設計。例如，淨化氣體應當具有足夠的流速並朝向一個合適的方向來擦去視窗外面依附到視窗上的任何污染物。這要求開口(多個開口)或者瞄準視窗來使氣流直接到達視窗的表面，或者設計臨近視窗的空腔來便於氣流從視窗表面上帶走污染物並驅使氣流返回到反應腔體中。
多通道陣列(MCA)是在其中具有通道的平板。他們有很多應用，例如電子乘法器、原子束瞄準儀、中子瞄準儀、視窗等。這些可以由不銹鋼、鋁、稀有金屬等構成。典型地，他們很大，通道直徑為d>0.1mm。由玻璃構成的MCA可以具有各種尺寸，某些具有小到10微米的通道直徑。因為玻璃在某些波長是透明的，當外表面變模糊(塗層)時，有可能需要對多通道陣列的外表面塗層來維持透過MCA的一致的傳輸。
多通道陣列是阻止模糊的一種方式。多通道陣列作為屏障減慢到視窗的傳送，並作為收集通道中的材料的收氣器。最終，材料會開始模糊視窗。但如果清潔週期之間的時間遠遠小於開始模糊視窗的時間，那麼這是可接受的。 1.通道的長度L 應當大於會模糊視窗的氣體或者微粒的平均自由行程L α ，L α <<L 。這會減慢材料沿著軸透過通道的速度。
2.通道的直徑d 應當小於平均自由行程L α ，L α d 。這會提高附著到牆壁並減少擴散。然而，通道直徑應當足夠大以避免頻繁的阻塞。
3.通道應當冷卻，這樣當材料移動透過通道時會附著到表面。
現有技術沒有一個對視窗模糊的問題具有實質效果。很多這些技術是應用特定的，對於每個唯一的實現要求實質性修改。大部分要求對系統進行實質性修改，通常是成本可觀的，而只有視窗模糊的邊緣縮小。
在描述本發明之前，進一步的描述本發明背景可能是有幫助的。視窗模糊來源於附著到的內部的污染物，例如第十一圖所示的腔體1110。這些污染物本來被烘烤反應腔體1110內部容積1112的每個表面上，包括光視口視窗1102的內部表面。這些殘留物產生隨著時間增厚的視覺薄膜。如果允許這些污染物增加到腔體內部1112的表面上，最終他們會在運行時剝落並危害在其中進行的反應。視口視窗1102上污染物對產品反應的影響比對腔體內部殘留物的影響可能更有害，因為視窗1102上污染物薄膜降低了OES測量的準確性，很早以前產品反應由腔體內部1112上的污染物殘留所影響。因此，視口視窗1102通常要求比腔體內部1112更頻繁的維護。
模糊的類型隨著反應腔體1110中進行的反應而不同。例如，用CFx進行蝕刻化學反應廣泛應用於半導體工業。對於光測量，這些化學反應透過用在很多方面類似於聚四氟乙烯(Poly Tetra Fluoro Ethylene,PTFE)的聚合體物質塗層視窗產生了問題。那個塗層隨著時間過去可以吸收大量光並減少透過視窗傳送光的數量。這個光的大量吸收影響紫外線和可見光輻射的傳輸。因此，在這些領域利用波長的光發射光譜(OES)和其他測量會被這些視窗上的薄膜塗層有害地影響。而且，因為這些波長區域主要用於反應和診斷測量的半導體工業，所以視窗模糊是用CFx蝕刻化學反應的嚴重和正在發生的問題。
現有技術努力克服視窗模糊問題假設大量的光吸收來源於沈積在視口視窗上的不透明薄膜。這個假設可以來源於在可見光光譜不透明的薄膜(即，薄膜可以容易地在視窗上看到)，並且可能增加，因為薄膜對於在半導體工業中使用的利用矽類CCD監測器的傳統測量裝置是不透明的。實際上，大多數用於半導體工業的光測量裝置是設計為透過輻射光譜的可見區域在紫外線中使用的。因此，視窗模糊的問題假設視窗薄膜塗層是不透明的，因此，半導體工業勢不可擋的推動力已經朝向解決不透明視窗模糊的問題，用於輻射光譜紫外線可見區域的環境。
另一方面，申請人已經發現至少應歸於CFx蝕刻化學反應的塗層薄膜的光吸收在整個輻射光譜中不是不變的。就是，某種視窗薄膜透過輻射光譜的可見區域的紫外線 (UV)中是幾乎不透明的，但是在低頻率呈現格外好的傳輸特性，例如在輻射光譜的近紅外線區域(NIR)。換句話說，申請人理解視窗模糊問題更明確的解決方法不是假設塗層薄膜是不透明的，而是識別低吸收的光譜區域，然後選擇對於執行特定測量有用識別區域的子區域。如上所述，因為現有技術對視窗模糊問題的解決方法已經假設塗層薄膜總會提高光吸收，所以這些解決方法首要包括調解光強度、改變光測量演算法來補償模糊或者降低視窗維護頻率的技術。因為本發明不假設視窗塗層薄膜是不透明的，既不需要改變光強度也不需要改變光測量演算法，也不需要對視窗腔體做任何另外的修改來降低視窗維護的頻率(雖然與視窗腔體的某種修改結合時本發明的好處可以較佳化)。
在進一步討論光吸收之前，需要一種用於量化傳輸的光數量的裝置，即相對傳輸I T (relative transmission)。I T 可以由兩個測量的比率來確定，由視窗在發射路徑中的傳輸和第二個由視窗在發射路徑外的傳輸： 其中I in 是由視窗在發射路徑中的傳輸，以及I out 是由視窗在發射路徑外的傳輸。
相對傳輸I T 在0.0到1.0之間調整，0.0是完全不透明而1.0是對正在研究的輻射波長完全透明。
第十二圖是根據本發明例示性實施例用於評估具有不 同塗層薄膜和模糊量視窗的相對傳輸I T 測量裝置的示意圖。該裝置通常包括輻射源(光源)1203，用於產生具有很寬光譜範圍的光，或者可選的輻射源1203可以包括多個光源，該多個光源可以相互替換來發射各種光譜區域的光。為一個測試選擇的光源是典型地在實驗室中用來加熱專案的持續紅外燈。這個特殊的燈具有紅外傳輸過濾並產生幾乎持續黑體光譜。測試視窗1202直接設置在光源1203和集合球1205的開口之間。來自於光源1203的輻射透過測試視窗1202並進入集合球1205的開口(使用來自於瑞典斯德哥爾摩的LOT－Oriel Nordic Division的標準集合球)。集合球1205產生射線的一致分佈來充滿光譜攝製儀1209的入口縫隙。光譜攝製儀以對輸入口的正確的角度位於集合球1205的另一個開口。使用來自於美國德克薩斯州的Verity Instrument,Inc.,of Carrollton的SD512NIR分光計進行傳輸測量。光譜攝製儀1209利用感測器1208將光譜光轉換成信號。
這裡應當提到，選擇用於評估視窗1202(以及其上的塗層薄膜)相對傳輸I T 的感測器應當在研究的光譜區域呈現良好的量子效率，即研究的光譜區域應當在感測器的光譜操作範圍之內。例如下面的實例，使用InGaAs二極體陣列感測器。
為了描述本發明，測試了三個具有不同模糊量的測試視窗。三個測試視窗日益增多地暴露於等離子體化學反應。視窗1暴露時間最短並具有輕微模糊，淺黃色外觀， 即塗層薄膜稍微可見；視窗2暴露時間稍長並在邊上具有暗黃色模糊外觀，即薄膜清晰可見比視窗1更暗的黃色外觀，但是不透明；以及視窗3暴露於等離子體化學反應時間最長並具有高度模糊的、茶褐色外觀，即薄膜高度可見變黑外觀，並達到了不透明性。
第十三圖是顯示研究結果的圖表。第十三圖中的圖表是根據本發明例示性實施例顯示三個具有不同塗層薄膜量視窗，經過近紅外光譜區域傳輸回應的圖表。在獲得測量時，要小心透過視窗薄膜最黑部分的輻射。注意視窗1的相對傳輸I T 相當直線的並很高，通常高於相關值0.97。視窗2的結果是類似地，雖然稍微低於相對傳輸I T ，近似直線並在1100nm到1600nm之間高於0.96。即使視窗3，具有在可見光幾乎不透明的塗層，在NIR區域呈現出顯著的改進。注意在第十三圖的圖表中對於高度模糊的具有茶褐色外觀的視窗3，相對傳輸I T 超過0.85(就是所有NIR輻射的85%透過塗層薄膜傳輸)，並在NIR區域的更長波段近似於直線。
從傳輸圖表，可以看到視窗傳輸對應於各自的外觀和暴露於等離子體的時間長短。傳輸的降低包括由視窗上的薄膜吸收和在介面的反射損失。薄膜吸收大部分可見光。然而，他們在NIR對各種範圍幾乎透明，但是根據他們暴露於等離子體的時間長短。
第十四圖是顯示經過UV，高度模糊視窗1的可視的和近紅外光譜區域傳輸回應的圖表。測量傳輸曲線1402顯示 視窗3在UV和輻射光譜可見區域的相對傳輸，該輻射光譜是典型地用於半導體工業測量的，透過使用例如矽類型CCD感測器。在測量中使用合適的光源來產生UV可見光。注意相對傳輸在高頻速度非常低，因此吸收很多UV可見波長。而且，測量傳輸曲線1402證明越過UV可見區域的回應是高度依賴波長的，並且相對地不適於用來獲得光測量。另一方面測量傳輸曲線1404顯示了越過輻射光譜NIR區域(約900nm－100nm)的相對傳輸。如上所述，這些測量是使用InGaAs二極體陣列感測器獲得的。這裡注意在NIR區域的回應是更能傳送的，即塗層薄膜在NIR區域吸收較少的光線。還注意如第十三圖中所示，測量傳輸曲線1404幾乎獨立於波長，相對傳輸I T 在整個NIR區域超過0.85。
應當提到視窗的相對傳輸I T 可接受的值依賴於使用測量的特定應用。例如，主要的應用，例如診斷測量，較少的容忍光吸收，由此他們的相對傳輸門檻更高，可能在0.99等級。其他應用例如端點測量，可能更能容忍光吸收，例如相對傳輸門檻>0.85。
其目的是識別塗層薄膜具有低吸收的以及對特殊判決有用的光譜區域。僅僅識別用於獲得光測量的具有高相對傳輸的區域不是必要地有意義的，除非該區域的光測量於正在使用的特定演算法相容。有可能識別具有異常傳輸的光譜區域，但從這些資料得到的結果導致不確定的或者無效的結果。因此，這些區域對於正在使用的特定演算法是 不重要的。例如，在執行終點確定中，從光譜區域得到的光測量可以具有高傳輸，但是不呈現與特定反應終點相關的任何特性。由此，雖然光測量相對地不被視窗模糊影響，但是在檢測反應終點中是沒有用的。
返回到討論測試視窗，僅僅識別具有高相對傳輸I T 的區域並不一定使區域對特定判決有用；測量中的某些特性應當識別為對判決有用。為了驗證這個方法，在NIR區域中測量典型的蝕刻。蝕刻化學反應在等離子體中有CF4 、CHF3 、Ar和O2 。在反應中蝕刻ARC和氮化矽(SiN)層。該具蝕刻的材料具有光阻光罩和矽化鎢停止層。第十五圖顯示蝕刻的典型終點趨勢。這裡，亮度曲線1502是在NIR區域中在反應期間經過時間跟蹤亮度的大小。測量了波長從1000－1550nm的光線。注意對於這個反應可以確定的終點在時間55.3，這驗證了高傳輸的NIR區域對於正在使用的特定重點確定是有用的。
在NIR區域的好的傳輸還意味著可以在生產環境中進行擴展測量。第十六圖是顯示在擴展的時間階段重複進行蝕刻過程終點趨勢的示意圖。反應在十四天的週期期間一直進行。在那段時間的期間，進行了反應終點的47個測量。趨勢顯示於第十六圖中。這些測量顯示出很好的再現性。可以可靠的確定終點，即使在十四天週期結尾可見光譜區域中的傳輸已經變得很差。
第十七圖是根據本發明例示性實施例顯示用於識別對測量確定有用具有低吸收率光譜區域方法的流程圖。這個 方法是應用特定的，因此一個應用的結果對於另一個反應環境類型並不一定是可靠的。開始，具有薄膜塗層幾個模糊的視口視窗應當與本發明要使用的反應環境隔離。基本上如上面參考第十二圖和第十三圖所述，將測量這些視窗的相對傳輸I T 。測試測量裝置1200可以用於這個目的，但應當理解光源1203和感測器1208應當選擇研究的波長區域中的。因此，一個或者多個感測器類型對於獲得測量是必要的，根據研究的光譜區域的範圍和感測器的光譜區域(第十八圖是顯示典型的感測器類型和他們對應光譜範圍的圖表)。可選擇的，測輻射熱儀可以用於獲得大範圍光譜範圍的測量，勝於具有更窄光譜範圍的幾個感測器。較佳的，掃描分光計可以用於光譜攝製儀1209。
然後測量研究的特定反應環境的測試視窗的視窗薄膜的光傳輸(步驟1702)。對於薄膜材料具有相對低吸收的光譜區域分析測量結果(步驟1704)。多於一個區域可以最終識別為具有可接受的相對傳輸。很明顯，如果沒有其他光譜區域滿足相對傳輸門檻，那麼過程終止。一旦檢測到低吸收區域，應當徹底檢驗那個區域對特定確定的有用性，即光測量顯示某些可以用於進行特定確定的特性(步驟1706)。特定區域的有用特性對於操作者可能是顯而易見的，類似於特定環境，或者有可能對於驗證從生產環境中的區域得到的資訊是必須的。如果區域不是有用的，處理過程返回到步驟1704，識別另一個具有相對低傳輸的區域，然後驗證是否有用。
一旦識別了對於特定塗層薄膜呈現出好的相對傳輸的一個或者多個區域，並且在確定中是有用的，那麼該區域可以用於反應環境，例如第十一圖中所示的OES測量裝置1100。當然，感測器1108的光譜範圍應當包括識別為對塗層薄膜具有高相對傳輸的區域的整個範圍(步驟1708)。如果不是，OES測量裝置1100的感測器1108應當用具有適當的光譜範圍的感測器替換(步驟1710)。無論哪種情況，光測量可以在識別的區域中在OES測量裝置1100上進行。然後過程結束。
使用本發明，尤其參考NIR區域，允許在生產環境中為比現有技術中已知時間區域擴展的時間區域進行測量，並不承受視窗模糊的不利影響。正如之前應當清楚的，本發明的目的是識別光譜區域，該區域既可以使用反應生產過程中使用的演算法來評估，又呈現典型地與反應生產過程有關塗層薄膜的高相對傳輸。應當期望在操作期間，視窗會一直變模糊。還應當認識到對光吸收的容忍隨著特定應用而不同。如上所述，某些應用可以忍受0.85的相對傳輸值，而另一些容忍得更少。因此，有時候包括用於降低視窗維護頻率的機制例如保護網格、氣體淨化視口、視窗加熱或類似的，是有利的，來進一步減少視窗模糊和擴展維護之間的時間間隔。擴展維護之間的時間之一個較佳的選擇是如上所述使用反應氣體來創造反向壓力的多通道陣列。
為了最好地解釋本發明的原理和實際應用，選擇和描 述下述例示性實施例，並使其他於本發明領域技術人員理解具有不同修改的不同實施例的本發明適合於特定使用企圖。下述特定實施例並不是試圖限制本發明的範圍，本發明可以應用於多種變化和環境中而不脫離本發明的範圍和意圖。因此，本發明並不試圖局限於顯示的實施例，而是與在此描述的原理和特性一致的最大的範圍相符。
參考光發射光譜學的例示性分光鏡技術描述了例示性實施例。然而，本發明還是有用的和可應用於其他需要不隨著時間退化或改變的穩定、透明光視窗的測量技術，例如反射計、故障檢測和描述、反應監控等。雖然討論了RIE，這僅僅是實現本發明的例示性環境，其他還包括，但不局限於所有的濕勻或者乾式蝕刻形式、化學氣相沈積(CVD)、化學機械研磨(CMP)等。另外，用於描述本發明的例示性等離子體化學反應有CF4 、CHF3 、Ar和O2 。這些並不是意圖局限或者限定本發明，而僅僅作為描述本發明的某個方面的手段。本發明可應用於任何覆蓋、模糊或者污染視口視窗的化學反應和物質。這些可以如所述的關於監控反應腔體、排出氣體監控、或者其他監控其他發射類型。
而且，雖然申請人公開了NIR區域在某些應用中有其有用，特別是在視窗模糊在UV可見光區域很普遍的應用中，但是任何光譜區域可以用於減少視窗模糊對生產反應的影響。任何識別為對視窗薄膜具有好的傳輸的光譜區域都可以使用(假設該區域包括來自等離子體的有用光譜強 度)。
為了最好地解釋本發明的原理和實際應用，選擇和描述下述例示性實施例，並使其他的本領域技術人員理解具有不同修改的不同實施例的本發明適合於特定使用企圖。下述特定實施例並不是試圖限制本發明的範圍，本發明可以應用於多種變化和環境中而不脫離本發明的範圍和意圖。因此，本發明並不試圖局限於顯示的實施例，而是與在此描述的原理和特性一致的最大的範圍相符。
在此使用的術語僅僅是用於描述特定實施例的目的，並不是試圖限制本發明。如這裡使用的，單數形式“一個”、“一個”或者“這個”是試圖也包括複數形式，除非上下文清楚地指示了其他形式。進一步瞭解本說明書中使用的術語“包括”和/或“包括”指定了所述特徵、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但並不排除一個或者多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、部件、和/或他們的組合的存在或者加入。
100‧‧‧多通道陣列(MCA)
102‧‧‧襯底
104‧‧‧通道
200‧‧‧多通道陣列(MCA)
202‧‧‧視窗
203‧‧‧光感測器
206‧‧‧視窗腔體
210‧‧‧反應腔體
212‧‧‧反應腔體內部
214‧‧‧晶片支撐
216‧‧‧晶片
220‧‧‧等離子體
232‧‧‧反應氣體入口(淋浴頭)
238‧‧‧反應腔體氣體出口
300‧‧‧多通道陣列(MCA)
302‧‧‧視窗
303‧‧‧光感測器
306‧‧‧視窗腔體
310‧‧‧反應腔體
312‧‧‧反應腔體內部
314‧‧‧晶片支撐
316‧‧‧晶片
320‧‧‧等離子體
332‧‧‧反應氣體入口(淋浴頭)
334‧‧‧反應腔體計量閥
338‧‧‧反應腔體氣體出口
342‧‧‧視窗腔體氣體入口
344‧‧‧視窗腔體計量閥
400‧‧‧多通道陣列(MCA)
402‧‧‧視窗
403‧‧‧光感測器
406‧‧‧視窗腔體
410‧‧‧反應腔體
412‧‧‧反應腔體內部
414‧‧‧晶片支撐
416‧‧‧晶片
420‧‧‧等離子體
432‧‧‧反應氣體入口(淋浴頭)
434‧‧‧反應腔體計量閥
436‧‧‧反應氣體計量閥
437‧‧‧反應氣體源
438‧‧‧反應腔體氣體出口
442‧‧‧視窗腔體氣體入口
444‧‧‧視窗腔體計量閥
600‧‧‧多通道陣列(MCA)
602‧‧‧視窗
603‧‧‧光感測器
606‧‧‧視窗腔體
608‧‧‧高黏滯流體
610‧‧‧反應腔體
612‧‧‧反應腔體內部
700‧‧‧多通道陣列(MCA)
702‧‧‧視窗
703‧‧‧光感測器
706‧‧‧視窗腔體
708‧‧‧高黏黏滯流體
710‧‧‧反應腔體
712‧‧‧反應腔體內部
752‧‧‧流體入口
754‧‧‧流體出口
800‧‧‧多通道陣列(MCA)
802‧‧‧視窗
803‧‧‧光感測器
806‧‧‧視窗腔體
807‧‧‧光流體視窗
808‧‧‧低黏滯流體
810‧‧‧反應腔體
812‧‧‧反應腔體內部
900‧‧‧多通道陣列(MCA)
902‧‧‧視窗
903‧‧‧光感測器
906‧‧‧視窗腔體
908‧‧‧高黏滯流體
910‧‧‧反應腔體
912‧‧‧反應腔體內部
952‧‧‧流體入口
954‧‧‧流體出口
1100‧‧‧OES測量裝置
1102‧‧‧視窗
1104‧‧‧收集光學器件
1106‧‧‧光纖
1108‧‧‧感測器
1109‧‧‧光譜攝製儀
1110‧‧‧反應腔體
1112‧‧‧反應腔體內部
1114‧‧‧晶片支撐
1116‧‧‧晶片
1120‧‧‧等離子體
1132‧‧‧反應氣體入口(淋浴頭)
1138‧‧‧反應腔體氣體出口
1200‧‧‧測試測量裝置
1202‧‧‧視窗
1203‧‧‧光源
1205‧‧‧集成球體
1208‧‧‧感測器
1209‧‧‧光譜攝製儀
被認為是本發明特性的新穎特徵在所附的申請專利範圍中闡述。然而，透過參考後面的例示性實施方式詳細描述以及附圖，可以很好地理解本發明自身以及較佳的使用模式、及其進一步的目標和優點，其中：第一A圖及第一B圖是根據本發明例示性實施例多通道陣列的部分示意圖。
第二圖是根據本發明例示性實施例用於減少視窗模糊具有承載MCA反應腔體的示意圖。
第三圖是根據本發明例示性實施例反應腔體的示意圖，其中為了創造用於減少視窗模糊的黏滯流體而使用非反應淨化氣體來創造MCA和視口視窗之間的反向壓力。
第四圖是根據本發明例示性實施例反應腔體的示意圖，其中使用反應氣體來創造用於阻止視窗模糊的MCA和視口視窗之間的反向壓力。
第五圖是根據本發明例示性實施例顯示建立黏滯流體進入MCA中同時維持從MCA低速率進入腔體過程的流程圖。
第六圖是根據本發明另一個例示性實施例包含流體用於阻止視窗模糊MCA的示意圖。
第七圖是根據本發明另一個例示性實施例包含流體用於阻止視窗模糊MCA的示意圖，其中該流體流過MCA的表面。
第八圖是根據本發明另一個例示性實施例具有包含流體視窗腔體用於阻止視窗模糊MCA的示意圖。
第九圖是根據本發明另一個例示性實施例具有包含流體視窗腔體用於阻止視窗模糊MCA的示意圖，其中該流體流過視窗腔體。
第十圖是根據本發明例示性實施例顯示利用MCA減少視窗模糊同時維持從MCA低速率進入腔體方法的流 程圖。
第十一圖是根據本發明例示性實施例用於獲得準確OES測量系統的示意圖。
第十二圖是根據本發明例示性實施例用於評估具有不同塗層薄膜和模糊量視窗的相對傳輸I T 測量裝置的示意圖。
第十三圖是根據本發明例示性實施例顯示三個具有不同塗層薄膜量視窗經過近紅外光譜區域的傳輸回應的圖表。
第十四圖顯示經過UV，高度模糊視窗1的可視和近紅外光譜區域傳輸回應的圖表。
第十五圖顯示蝕刻典型終點趨勢的圖表。
第十六圖是顯示在擴展時間階段重複進行蝕刻過程終點趨勢的示意圖。
第十七圖是根據本發明例示性實施例顯示用於識別對測量確定有用的具有低吸收率光譜區域方法的流程圖。
第十八圖是顯示典型感測器類型和他們對應光譜範圍的圖表。
300‧‧‧多通道陣列(MCA)
302‧‧‧視窗
303‧‧‧光感測器
306‧‧‧視窗腔體
310‧‧‧反應腔體
312‧‧‧反應腔體內部
314‧‧‧晶片支撐
316‧‧‧晶片
320‧‧‧等離子體
332‧‧‧反應氣體入口(淋浴頭)
334‧‧‧反應腔體計量閥
338‧‧‧反應腔體氣體出口
342‧‧‧視窗腔體氣體入口
344‧‧‧視窗腔體計量閥

Claims (29)

  1. 一種用於在反應環境中減少視口視窗上視窗模糊影響的方法，包括：估計至少一個視口視窗的光傳輸，該至少一個視口視窗用在反應環境中具有降低的傳輸；識別具有預定光傳輸級別的光譜區域；驗證該識別的光譜區域與生產演算法相容；在該識別的光譜區域監控與生產反應相關的光發射；以及透過對從該識別的光譜區域得到的資料應用生產演算法估計該生產反應；其中估計至少一個視口視窗的光傳輸的步驟中，進一步包含：測量來自於輻射源路徑中的第一強度；測量來自於輻射源路徑中並透過該至少一個視口視窗的第二強度；得到該第二強度相對於該第一強度比率的相對傳輸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，進一步包括：獲得用在反應環境中該至少一個視口視窗的生產反應，該至少一個視口視窗用在反應環境中具有降低的傳輸。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該預定的光傳輸級別是大於0.85的相對傳輸。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該預定的光傳輸級別是由生產演算法確定的。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該識別的光譜區域是光譜的近紅外線區域。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的方法，其中該光譜的近紅外線區域是900nm到1700nm之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中驗證該識別的光譜區域與生產演算法相容進一步包括：識別在生產反應期間從該識別的光譜區域獲得資料中的變化；透過對從該識別的光譜區域獲得資料應用生產演算法將獲得資料中的變化與生產反應中的事件相關。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在生產反應期間監控該識別的光譜區域進一步包括：在砷化銦鎵二極體陣列感測器接收近紅外線感測器的類型。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該識別的光譜區域位於可見光譜之外。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該識別的光譜區域位於可見紫外線光譜之外。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該識別的光譜區域位於矽類CCD監測器光譜範圍之外。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該預定光傳輸級別是大於可見光區域相對傳輸的相對傳輸。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的方法，進一步包括：在生產反應期間保護該視口視窗不受污染。
  14. 一種用於在反應環境中減少視口視窗上的視窗模糊的影響的裝置，包括：反應腔體，其包括：多個牆壁至少部分圍住反應容積；在該反應容積中的材料；及沿該反應腔體的一個牆壁設置的視口視窗；光譜攝製儀，該光譜攝製儀光耦合到該視口視窗；以及近紅外線感測器，該近紅外線感測器光耦合到該光譜攝製儀；其中該反應腔體，更包括多通道陣列、保護視口視窗柵格、視口視窗氣體淨化開口和視口視窗加熱器中的一個；其中該多通道陣列包括：具有內部表面和外部表面用於氣體地將視窗腔體中的視窗腔體壓力從密封壓力隔離的主體；及預定數量的通道，該預定數量的通道每一個具有內部端點和外部端點、具有通道直徑的橫截面形狀和在內部和外部端點之間的通道長度，該通道直徑、該通道長度和該預定數量的通道中的至少一個，係關於透過該預定數量的通道具有壓力差的該預定數量的通道而建立流速。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的裝置，其中該近紅外線傳感器具有900nm到1700nm之間的光譜範圍。
  16. 如申請專利範圍第14項所述的裝置，其中該近紅外線感測器是砷化銦鎵二極體陣列感測器。
  17. 一種用於在反應腔體的視口視窗中減少視窗模糊的裝置，包括：反應腔體，其包括：多個牆壁至少部分的圍住反應容積，其中在該反應容積中存在反應壓力；至少一個入口從該反應腔體穿越到該反應容積；及至少一個出口從該反應腔體穿越到該反應容積；在該反應容積中的材料；沿該反應腔體的一個牆壁設置的視口視窗；由該視口視窗、該反應腔體的牆壁中的一個的一部分和多通道陣列限定的視窗腔體；視窗腔體入口從該反應腔體的牆壁中的一個穿越到該視窗腔體；且該多通道陣列，其包括：具有內部表面和外部表面用於氣體地將視窗腔體中的視窗腔體壓力從密封壓力隔離的主體；及預定數量的通道，該預定數量的通道的每一 個具有內部端點和外部端點、具有通道直徑的橫截面形狀和在內部和外部端點之間的通道長度，該通道直徑、該通道長度和該預定數量的通道中的至少一個關於透過該預定數量的通道具有壓力差的該預定數量的通道而建立流速；近紅外線感測器，該近紅外線感測器光耦合到光譜攝製儀；及基板，其中該材料是反應氣體或者該基板的副產品中的一種；其中該反應壓力與在該入口進入該反應腔體的反應氣體的入口流速和入口壓力中的至少一個相關，該視窗腔體壓力與在該視窗腔體入口進入該視窗腔體的視窗腔體氣體的視窗腔體入口流速和視窗腔體入口壓力中的至少一個相關；其中該視窗腔體壓力大於該反應壓力；其中該視窗腔體入口壓力大於該入口壓力。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的裝置，其中該視窗腔體入口壓力小於該入口流速。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的裝置，進一步包括：光感測器，該光感測器接近於該視窗。
  20. 如申請專利範圍第19項所述的裝置，其中該多通道陣列的該預定數量的通道排列在該光感測器和目標之間的光路徑中。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的裝置，其中該目標是該 反應容積點燃的等離子體和該基板中的一個。
  22. 如申請專利範圍第19項所述的裝置，其中該視窗腔體氣體是惰性氣體。
  23. 如申請專利範圍第19項所述的裝置，其中該視窗腔體氣體是反應氣體。
  24. 如申請專利範圍第17項所述的裝置，其中該橫截面形狀是對稱的，該通道直徑是透過任何對稱軸的最短路徑。
  25. 如申請專利範圍第17項所述的裝置，其中該橫截面形狀是橢圓的。
  26. 如申請專利範圍第17項所述的裝置，其中該橫截面形狀是圓形的。
  27. 如申請專利範圍第17項所述的裝置，其中該橫截面形狀是多邊形的。
  28. 如申請專利範圍第18項所述的裝置，其中該橫截面形狀是三角形、四邊形、正方形、長方形、五角形、六邊形、七邊形、八邊形、九邊形、十邊形或形狀的組合中的一種。
  29. 一種用於在反應腔體視口視窗中減少視窗模糊的方法，包括：向反應腔體提供運行於反應壓力的反應容積；在該反應腔體的牆壁上提供視口視窗；在反應腔體的牆壁上提供多通道陣列並臨近該視口視窗； 在該多通道陣列中提供預定數量的通道，該通道的每一個具有臨近該視口視窗的內部端點、和外部端點、直徑和在該內部和外部端點之間的長度；透過在該預定數量通道的內部端點施加氣體壓力來建立穿過該預定數量通道的流；其中該視窗壓力大於該反應壓力；其中黏滯流速與在該預定數量通道開口端的氣體黏性、該預定數量的通道、該預定數量通道的通道直徑、該預定數量通道的長度和在該預定數量通道內部端點的氣體壓力和該反應壓力之間的壓力差相關。
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