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CN1167914A - 多边形平面多路径元件、含此元件的系统及使用方法 - Google Patents

多边形平面多路径元件、含此元件的系统及使用方法 Download PDF

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CN1167914A
CN1167914A CN96112704A CN96112704A CN1167914A CN 1167914 A CN1167914 A CN 1167914A CN 96112704 A CN96112704 A CN 96112704A CN 96112704 A CN96112704 A CN 96112704A CN 1167914 A CN1167914 A CN 1167914A
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phase molecular
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罗纳德·S·英曼
詹姆斯·迈克安德鲁
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

提供一种新型的多边形平面多路径元件，以及在吸收光谱测定中应用的方法。元件包括被多个薄壁环绕的样品区，每个薄壁有一个面向样品区的光反射表面。每个薄壁至少连接到另一个薄壁，使得在横截面实质上形成一个多边形。多边形的至少一个边具有一个光进/出口，进/出口含有一个光传输窗，窗有一个面向样品区的表面元件可用于测量样品中分子气体杂质，特别适用于半导体加工。

Description

多边形平面多路径元件、含此 元件的系统及使用方法
本发明涉及应用于吸收光谱学中的多边形平面多路径元件。本发明还涉及在样品中探测各种气相分子形式的系统，以及包括上述元件的半导体加工装置。
半导体集成电路(IC)的制造要经过一系列的加工处理，许多加工处理中涉及到气态材料的使用。这些加工处理包括：蚀刻，扩散，化学汽相淀积，离子注入，溅射，以及快速热处理。在这些加工处理中，在半导体基片和气相材料之间相互接触。作为集成电路器件的最佳性能结果，通常认为，在接触半导体基片的气体中，所有杂质达到十亿分之几(ppb)以及更低的水平是有必要的，以使产品损耗达到最小。在可能存在的杂质中，水分是最难以消除的，它对许多半导体制造过程起有害的作用。
在氮、氩和氢的环境中，有几种分析技术可以对测量水分和其它杂质提供必需的灵敏度。其中，最值得注意的是气压电离质谱测定法(APIMS)，然而，APIMS对许多活性气体并不适宜。虽然，这种方法在SiH4中的运用已有所阐述(见Y.Mitsui等人的文章，IES第40届技术年会论文集P，246～254，芝加哥1994，IES1994)，但它难以应用于实际。存在着一种需要，即需要有适用于各种气体的高度灵敏的技术。傅里叶变换红外光谱学(FT-IR)是当前许多气体分析实验室对活性气体所选用的技术。不幸的是，FT-IR似乎并不能提供半导体制造工业所要求的1ppb的灵敏度。此外，FT-IR所能达到的光谱分辨率也是有限的，在有其它红外吸收分子的情况下更难以测出杂质。同时要设计一个十分小巧的FT-IR也是困难的。
可调二极管激光吸收光谱学(TDLAS)是一种具有较大适应性和灵敏度技术，它广泛应用于环境监测，光谱学，化学动力学等。TDLAS适用于小型传感器的结构，因为它的零件可能做得很小。在压力和浓度不变的情况下，当光通过样品的光径长度增加，则用吸收光谱学探测各种气相分子形式的灵敏度也增加。到达探测器的光照强度由Beer定律给出：
       I＝Io·e-αLCP其中Io是入射光的强度，α是吸收率，L是经过样品的光经长度，C是样品中杂质的浓度(容积计量)，P是样品的总压力。对于小吸收率的情况，光被吸收的数量由下式给出：
       I-Io＝αLCP为使L增大，将光源和探测器的位置远离，但这常常是难以实现的。因此常采用的是“折叠”光径，用镜子反射使光在气体样品中往返多次。
White 100的元件是最熟知的折叠光径元件的设计，如图1所示。在通常是圆柱体的气体样品元件中，用一个单一的曲面镜101安装在一端，在相对的另一端装口一对曲面镜102。如图2所示的Herriott设计200是为TDLAS所常优先采用的。这种设计，通常是在圆柱形的气体样品元件202中，用两个曲面镜201安排在相对着的两端。此外，还存在“折叠路径元件”，其中的光不重复地通过同一气体空间，而是一个长的单一路径的样品元件自己折叠起来以得到一个小型的几何图形，在元件中用镜子使光绕着折叠传输。最后，还经常采用简单的多路径安排，例如，一个简易的反光镜，它是单个的镜子，将光返回到安装在光源邻近的探测器中；以及成对的平行平面镜，使光以一个很小的角度照射到一个镜子，并在两个镜子间来回反射，直到光达到一个镜子的终端，或另一个镜子的终端，例如美国专利号3,524,066中所述的那样。
美国专利号5,173,749还描述了用于气体样品光谱测量的非平面多路径元件。这个元件包括一个圆柱测量管，管子被分割成12个30°角的部分，每个分割部分含有一个用来反射光束的非导电性的镜子。一个光束的入口和一个出口安排在元件相反的两端。测量元件内，光束被各分割部分所反射，当向上通过元件入口和出口之间时，利用光束模式自动地自己重复。
White和Herriott的多路径元件设计很适合于分析圆柱形的样品元件，但它们要求在垂直于光径的两个方向上有相等尺寸的曲面镜，这通常是不简便的，而且制造费用昂贵。在美国专利号5,173,749中所提出的元件设计避免了由于光束路径从元件一端延伸到相反端而使元件高度极小化的问题。根据这些特性，现有技术的元件设计不适用于许多半导体加工设备的设计，例如，要从作为半导体加工装置一部分的真空腔中排出气体，一个真空泵连接到真空腔以使真空腔的气体通过一个大口径的出口排出，当要用多路光径探测从真空腔中排出的气体分子时，希望能改进传感器。在这种装置中，希望能在真空腔和泵之间安装多路径元件，而尽可能使泵的支架的移位为最小，因此，多路径元件在气体流经元件的方向上应具有层可能小的尺寸。真空泵的移位要小的这一要求是因为其它设备的安装位置一般都贴近真空泵，在不重新设计整个加工设备的情况下，只有很小的空间中能移动泵。这种多路径元件很适合于使用TDLAS以便得到一个小型的测量系统。
为了满足半导体加工工业的需要以及克服现有技术的不足，本发明的一个目的是提供一种应用于吸收光谱测定法的新元件，它不需要重新设计现有的半导体加工设备就能在原位置上准确地测定样品中的气相分子杂质。
本发明的另一个目的是提供一种应用本发明元件的吸收光谱学系统，用于在样品中探测各种气相分子形式。
本发明的再一个目的是提供一种半导体加工装置，它包括一个在样品中用于探测气相分子杂质的吸收光谱学系统，至少能达到ppb级的水平。
本发明还有一个目的是提供一种利用本发明元件的吸收光谱测定方法以探测气相杂质。
对于本领域熟练的技术人员来说，在看了说明书附图，以及所附的权利要求之后，将会明白本发明的其它目的和有关方面。
根据本发明的第一个方面，提供一种在吸收光谱测定法中应用的新型的多边形平面多路径元件。这种元件包含一个由多个薄壁限定的样品区。每个薄壁有一个面向样品区的光反射表面，而且每个薄壁至少和一个其它薄壁连接，以使得在横截面实质上形成一个多边形。多边形的至少一个边上有一个光的进/出口，每个进/出口含有一个光传输窗，窗有一个面向样品区的表面。每个窗的配置是使得在环绕的方向上将元件封闭起来。元件有一个中心轴，它平行于薄壁的光反射表面以及每个光传输窗面向样品区的表面。本发明的多边形平面多路径元件使得在原位置上准确探测样品中的各种气体分子形式成为可能。
根据本发明的第二个方面，提供一个用于在样品中探测各种气体分子形式的系统。这个系统包括一个如上所述的多边形平面多路径元件，可参见本发明第一个方面。本发明的系统还包括一个光源，用以导引光束穿过至少一个光传输窗进入元件；还包括一个主探测器，用以测量穿过至少一个传输窗进入元件的光束。一个样品气体流以平行于元件中心轴的方向通地样品区。
根据本发明的第三个方面，提供一个半导体加工装置。这个装置包括一个真空腔，它和用来抽空此真空腔的真空泵相连接；还包括本发明的系统，参见本发明的第二个方面。
本发明的第四个方面是一种方法，即应用本发明的样品元件、系统和加工装置探测气相杂质的方法。
下面，结合给出的附图，对优选的实施方式作详细描述，这将使本发明的目的和优点更为明显。在图中，同样的元件以同样的数码加以标注。在下列附图中：
图1是根据White设计的常规吸收光谱测定的元件；
图2是根据Herriott设计的常规吸收光谱测定的元件；
图3A是根据本发明的一种实施方式得到的多边形平面多路径元件，图示是它的横向剖面图；
图3B是图3A所示多形平面多路径元件的纵向剖面图；
图4A是根据本发明的一种实施方式得到的用于在样品中探测各种气相分子形式的系统，图示是它的横向剖面图；
图4B是图4A所示系统的纵向剖面图；
图5是半导体加工装置的侧面剖视图，装置中包括根据本发明一个实施方式得到的用于在样品中探测各种气相分子形式的系统；
图6是表示二极管激光吸收作为水蒸汽压力的函数，这是它们的曲线图。
参看附图，图3A和图3B分别是根据本发明的一种优选多边形平面多路径元件300的横向和纵向剖面图，元件300是用于吸收光谱测定法中的。在这种实施方式中，样品区域301是被多个薄壁302所限定的，薄壁302有面向样品区301的光反射表面。光反射表面是经过很好地抛光的金属。由于希望这些表面有高度的反射性，在表面可覆盖一层或多层反射材料，例如金，其它金属层，或用高度反射的非导电的覆盖层。此外，为了提高反射性能，使在光反射表面上形成的沉积物的有害影响减到最小，也可设置一个或多个加热器来加热光反射表面。
元件的每个薄壁302至少和一个其它薄壁连接，以使得在横截面实质上形成一个多边形。这个多边形最好是有规则的多边形，而且可以有任何数目的薄壁。八边形是一种优先选用的多边形几何图形。多边形的至少一个边具有光进/出口303，从那里使一个光束进入元件和/或离开元件。进/出口303包含光传输窗304，它具有一个面向样品区301的表面。穿过光传输窗，光束射入元件的样品区，也是穿过光传输窗，光束自元件射出。由此，光束能通过相同的窗或不同的窗射入或射出元件，而且，窗可以设置在元件的相同的边上或者不同的边上。适用于窗的光传输材料，对于那些本领域熟练的技术人员来说是熟悉的。
光传输窗304在环绕的方向上将元件封闭起来。为在窗和元件之间形成密封，可采用诸如O形圆环305，或其它合适的结构作为封闭的装置。用这种方法密封元件使得有可能在低压力下测量气体样品，例如在真空状态下。在光传输窗304面向样品区表面的相反表面上，还可以另加覆盖层，用来反射光束306的一部分。如将在下面说明的那样，从被传输的光束部分所引起的信号中减去被反射的光束部分所引起的信号可得到更准确的吸收测量结果。在市场上买得到的覆盖材料中，金属覆盖层是优先选用的。元件还有一个中心轴307，它平行于薄壁的光反射表面和光传输窗304的面向样品区301的表面。
每个薄壁302的光反射表面优选为是平面，因为本发明的元件设计没有象现有技术中的元件那样要求用曲面镜，所以相对现有技术的结构来说，本发明元件的制造费用是低廉的。此外，对薄壁的安排应能使得进入元件的光束在元件内部保持在同一个平面上，因而在光传播平面的平行方向和垂直方向上，元件可制造得任意的小，只需根据光束的直径以及由窗所给以的几何上的限制，而光束正是通过这窗进出真空腔的。本发明的这一特性使它特别适用于现有的半导体加工装置。
对薄壁的最佳安排是使进入元件的光束从一个薄壁的光反射表面反射到另一个薄壁的光反射表面，这样在光束通过进/出口离开元件之前，至少从每个薄壁上反射一次。光束在元件样品区内停留的时间和有效径的长度因而得到延长。
在图3B中，沿平行于元件中心轴方向上测量元件高度h，h大约在1至5cm的范围内。沿垂直于元件中心轴方向上测量元件直径d，d可以稍大于真空泵的进气口，最好在大约5至40cm范围内。元件是一个敞口式设计，被薄壁和光传输窗所包围的样品区域最好能延伸到整个元件的高度。这种结构使得样品能沿站平行于元件中心轴方向通过元件，这使得这种元件特别适用于在半导体加工装置中的原位置测量。
图4A和4B分别描绘了本发明系统408的横向和纵向剖面视图。这个系统用于在样品中以吸收光谱测定法探测各种气相分子形式。本发明元件可用于任何吸收光谱学技术，最好是应用于可调二极管激光吸收光谱学(TDLAS)。这个系统包括元件401，如上所述，可参见图3A和3B。此外，系统还包括光源409，优先采用的是二极管激光器，它用于引导一个光束406穿过光传输窗404进入元件401。为了测量经过光传输窗404离开元件的光束406，系统408还包括一个主探测器410，它可以是一个光电二极管。
任何所关心的分子杂质都能进行探测，只需考虑可利用的合适的光源。例如，水蒸汽，氧化氮，一氧化碳，甲烷，或其它碳氢化合物，都可以采用测量来自二极管激光源的光的衰减的方法而加以探测。二极管激光源发射具有杂质波长特性的光。
激光光源发射光的光谱范围正是所关心的分子吸收最强的光谱范围，这导致测量灵敏度的改进。特别是，发射波长大于2μm的光源是优先选用的，因为许多所关心的分子杂质在这个范围内有强的吸收光谱带。
可采用任何合适的波长可调的光源。在当前可用的光源中，二极管激光光源是优先选用的，因为它有狭的谱线宽度(大约小于10-3cm-1)以及在发射波长中有相对高的强度(大约0.1到几毫瓦)。
二极管激光器的例子包括铅盐型(Pb-salt)的和砷化镓型(GaAs)的。铅盐型激光器要求在低温下工作，并发射红外光(即波长大于3μm)；而砷化镓型二极管激光器可在接近室温下工作，发射光接近红外范围(0.8～2μm)。
近来，在砷化镓中加入Sb(或其它成对的III-V化合物，如AsP)的二极管激光器已有所叙述(见“Mid-infrared wavelengths en-hance trace gas sensing，”R.Martinelli，Laser Focus World，March1996，p.77)。这些二极管工作于-87.8℃时发射的光波长大于2μm。虽然这样低的温度带来不便，但比起铅盐激光器所要求的低温(低于-170℃)来说还是有利的。类似的激光器工作于4μm和12℃也已有报道(见Lasers and Optronics，March 1996)。上面所述的二极管激光器类型最好工作在至少-40℃的温度。利用热电冷却装置进行温度控制以达到上述温度，比起利用低温二极管系统来，可以减小这些光源的复杂性。为了使这些激光器的使用符合要求，在现有水平上改进其光学特性是重要的。例如，单一型二极管(即，二极管在固定温度和激励电流下发射单一的波长，在其它波长下发射至少要有40dB的强度衰减)应该加以利用。
在本发明中，可采用的合适光源不仅限于上述的二极管激光器，例如具有相似尺寸和可由简单的电子装置调节的其它类型的激光器，如光纤激光器、量子级联激光器都在预见之中，当这些激光器能在市场上买到时，它的应用也是可以预期的。
本系统还可包括至少一个第一镜411，用于反射光束406，光束406是来自光源409穿过光传输窗404进入元件401的；还可包括至少一个第二镜415、417，它们用于反射由元件出来射向主探测器410的光束。镜411优先选用曲面的，为的是使光束准直，因为从二极管激光器光源来的光是扩散的。同样，镜417也优先选用曲面的，为的是在探测器410上聚焦平行光束。在系统中可选择性地提供一个第二探测器412，它也可以是一个光电二极管，用于测量从光传输窗404反射来的光束413的一部分；在系统中还可选择性地提供一种装置，它用于从主探测器的测量结果中减去上述这个参考信号，一种运算放大器可用作减去这一参考信号的装置，这种运放的结构在文献中有所描述(例如，见Moore，J.H.等人的“Building ScientificApparatus”，Addison Wesley，London，1983)。
被反射的光并不能说明在样品区中所关心的分子吸收了什么，为此提供一个参考信号。借助于从通过元件的光的信号(它由主探测器测量)下减去参考信号，光源的变化能得以补偿。这也考虑到在系统真空腔407中的分子引起对信号变化增强的灵敏度。虽然“双射线”技术用于一个参考光束的扣除是为人熟知的，但通常还要求有一个专用的光束分离装置，也即一个仅仅起分割光束作用的光学元件。根据本发明，真空腔的入口窗就能提供这种功能，不需要任何附加元件，在这个窗上，传输光和反射光的比率可借助于对窗采用适当的覆盖层来进行控制。
上述的新型系统可供在原位置上探测分子气体杂质之用，例如水蒸汽，关于这一点，图6用图说明光的吸收峰值高度和水蒸汽压力之间的函数关系。其中，光是由二极管激光器发射的，波长约为1.38μm；水蒸汽压力是在27.8℃情况下。这些数据是用二次谐波光谱学收集到的。这种技术在下列共同未决申请中有所讨论：系列号08/711，646，于同一日期申请，代理人案件目录号016499-203；系列号08/711,781，于同一日期申请，代理人案件目录号016499-206。
本发明的系统对于探测从真空腔排出的气体中的各种分子形式有特别的适用性，在这种情况中，元件可设置在真空腔和真空泵系统之间。本系统适用于各种物质，例如真空腔中可以包括某些活性的或非活性(惰性)的气体种类，它们可以是等离子或非等离子状态。适用于本发明系统的活性气体的例子包括SiH4，HCl和Cl2，只要含水分的水平小于1000ppm。任何惰性气体，例如O2，N2，Ar，以及H2都可用于本发明系统，当本发明系统应用于等离子环境中时，系统最好安装在离开等离子区约6英寸的地方，为的是在窗和其它元件表面所形成的沉积物能最少。
由于上面参照图4A和4B所描述的探测系统能适用于等离子或非等离子环境中，也能应用于有惰性或活性气体的情况下，所以本系统特别适合于用在半导体加工设备中监测各种气相分子形式，例如水蒸汽。半导体加工装置结合探测器的采用就能实时，原地监测气相分子杂质。又因为元件高度h和直径d(见图3A，3B)能够制造得任意的小，如前面所说的那样，所以元件应用于半导体加工装置将不会对装置造成有害的影响，或者在改型时要求昂贵的更换费用。
这种结构的一个例子示于图5中。虽然在图5中对半导体加工装置的结构只作了一般地表示，但熟练的技术人员将能理解，这个系统实际上能容易地适应于任何采用真空系统的半导体加工装置。这种装置的例子有蚀刻，扩散，化学气相淀积，离子注入，溅射，快速热处理等装置。
图5所示的装置515包括真空腔516，在它内部，半导体基片517放置在基片座518上。气体入口519用于输送一种或多种气体进入真空腔516，真空腔是通过腔中的排出口520来抽空的。用于抽空真空腔516的真家泵521直接地或者通过一个真空管道连接到真空腔上，一条泵排气管道522连结到泵521，泵排气管道522也可连接到其它的泵上，或接到所体洗涤器(图中未示出)。可能采用的真空泵的例子有机械回转和增压泵扩散泵，低温抽气泵，吸附泵，以及涡轮分子泵。用于探测气相分子的系统508已在前面参照图4A、4B作了详细的描述。虽然真空泵521以及探测气相分子的系统508在图中都被设置在真空腔516的下方，但对于本领域熟练的技术人员来说，不难理解，把它们设置在其它方位也是可以的。
虽然本发明已参照特定的实施方式作了详细描述，但对于本领域熟练的技术人员来说，下列事实也是明显的：即在不偏离附加权利要求的范围的情况下，可作各种变化或修改，以及等效的应用。

Claims (42)

1.用于吸收光谱测定法中的一种多边形平面多路径元件，包括：一个由多个薄壁限定的样品区，每个薄壁有一个面向样品区的光反射表面，其中每个薄壁至少和一个其它薄壁相连接，以使得在横截面实质上形成一个多边形，多边形的至少一个边上有一个光的进/出口，每个进/出口包含一个光传输窗，该光传输窗有一个面向样品区的表面，光传输窗的配置是使得在环绕的方向上将元件封闭起来，元件有一中心轴，该中心轴平行于薄壁的光反射表面以及面向样品区的每个光传输窗的表面。
2.按照权利要求1的多边形平面多路径元件，其特征在于：多边形是一规则多边形。
3.按照权得要求2的多边形平面多路径元件，其特征在于：规则多边形是一八边形。
4.按照权利要求1的多边形平面多路径元件，其特征在于：每个薄壁的光反射表面实质上是平面。
5.按照权利要求1的多边形平面多路径元件，其特征在于：薄壁的安排是使得进入元件的光束在元件内部实质上保持在同一个平面上。
6.按照权利要求1的多边形平面多路径元件，其特征在于：薄壁的安排是使得进入元件的光束从一个薄壁的光反射表面反射到另一个薄壁的光反射表面，使得在光束穿过进/出口离开元件以前，至少被每个薄壁反射过一次。
7.按照权利要求1的多边形平面多路径元件，其特征在于：沿平行于元件中心轴的方向上测量元件的高度大约是在1至5cm的范围内。
8.按照权利要求1的多边形平面多路径元件，其特征在于：元件的直径大约是在5至40cm的范围内。
9.按照权利要求1的多边形平面多路径元件，其特征在于：至少一个窗中的至少一个窗，它的面向样品区表面的相反表面上有覆盖层，用来反射光束的一部分。
10.一种用吸收光谱测定法探测样品中各种气相分子形式的系统，包括：
一个多边形平面多路径元件，包含多个薄壁限定的样品区，每个薄壁有面向样品区的光反射表面，其中每个薄壁至少连接到另一个薄壁使得在横截面实质上形成一个多边形，多边形的至少一个边上有一个光进/出口，每个进/出口包含一个光传输窗，光传输窗有一个面向样品区的表面，光传输窗的配置是使得在环绕的方向上将元件封闭起来，元件有一个中心轴，该中心轴平行于薄壁的光反射表面以及面向样品区的每个光传输窗的表面；
一个光源，用于引入一个光束穿过至少一个光传输窗进入元件；以及一个主探测器，用于测量穿过至少一个传输窗而离开元件的光束，其中一种样品气体流沿平行于元件中心轴的方向通过样品区。
11.按照权利要求10的用于探测各种气相分子形式的系统，其特征在于：多边形是一规则多边形。
12.按照权利要求10的用于探测各种气相分子形式的系统，其特征在于：吸收光谱测法是可调二极管激光吸收光谱测定法。
13.按照权利要求10的用于探测各种气相分子形式的系统，其特征在于：规则多边形是一八边形。
14.按照权利要求10的用于探测各种气相分子形式的系统，其特征在于：每个薄壁的光反射表面实质上是平面。
15.按照权利要求10的用于探测各种气相分子形式的系统，其特征在于：在元件内的光束路径垂直于元件中心轴。
16.按照权利要求10的用于探测各种气相分子形式的系统，其特征在于：薄壁的安排是使得在元件内部，光束实质上保持在同一平面上。
17.按照权利要求10的用于探测各种气相分子形式的系统，其特征在于：薄壁的安排是使得进入元件的光束从一个薄壁的光反射表面反射到另一个薄壁的光反射表面，使得光束在离开元件以前至少被每个薄壁反射过一次。
18.按照权利要求10的用于探测各种气相分子形式的系统，其特征在于：沿平行于元件中心轴方向上测量元件的高度大约是在1至5cm的范围内。
19.按照权利要求10的用于探测各种气相分子形式的系统，其特征在于：沿垂直于元件中心轴方向上测量元件的直径大约在5至40cm的范围内。
20.按照权利要求10用于探测各种气相分子形式的系统，其特征在于：至少一个窗中的至少一个窗，它的面向样品区的相反表面上有覆盖层，用来反射光束的一部分。
21.按照权利要求10的用于探测各种气相分子形式的系统，它还包括一个第一镜，用于从光源反射光束，使之穿过光传输窗进入元件；还包括一个第二镜，用于把离开元件的光束反射到主探测器。
22.按照权利要求10的用于探测各种气相分子形式的系统，它还包括一个第二探测器，用于测量一部分光束，这部分光束是被至少一个窗中的一个窗所反射的。
23.按照权利要求22的用于探测各种气相分子形式的系统，还包括装置，用于从主探测器测得结果中减去第二探测器提供的参考信号。
24.按照权利要求10的用于探测各种气相分子形式的系统，其特征在于：元件被设置在真空腔和真空泵之间，并使两者保持连接。
25.按照权利要求24的用于探测各种气相分子形式的系统，其特征在于：真空腔构成半导体加工装置的一个部分。
26.按照权利要求25的用于探测各种气相分子形式的系统，其特征在于：半导体加工装置选自包括蚀刻装置、化学气相淀积装置、离子注入装置、溅射装置、以及快速热处理装置的组合。
27.按照权利要求26的用于探测各种气相分子形式的系统，其特征在于：半导体加工装置是一个蚀刻装置。
28.按照权利要求10的用于探测各种气相分子形式的系统，其特征在于：真空腔适用于包含等离子气体的环境。
29.按照权利要求10的用于探测各种气相分子形式的系统，其特征在于：真空腔适用于包含活性气体的环境。
30.一种半导体装置，它包括：
一个真空腔，它和用于抽空真空腔的真空泵保持连接；一个多边形平面多路径元件，它用于设置在真空腔和真空泵之间的吸收光谱测定并和两者保持连接，这个元件包括由多个薄壁环绕的一个样品区，每个薄壁有一个面向样品区的光反射表面，其中每个薄壁连接到至少一个其它薄壁使得在平面图上实质上上形成一个多边形，多边形的至少一个边上具有一个光进/出口，每个进/出口含有一个光传输窗，该光传输窗有一个面向样品区的表面，光传输窗的配置是使得在环绕的方向上将元件封闭起来，元件有一个中心轴，该中心轴平行于薄壁的光反射表面以及面向样品区的每个光传输窗表面；
还包括一个光源，用于引入一个光束穿过至少一个光传输窗进入元件；和一个主探测器，用于测量穿过至少一个光传输窗离开元件的光束，其中一种样品气体沿平行于元件中心轴的方向通过样品区。
31.一种使用权利要求1的多边形平面多路径元件的探测各种气相分子形式的方法，该方法包括下列步骤：
引入一个光束，穿过至少一个传输窗中的至少一个而进入含有气体样品的元件样品区，其中在元件内部，光束实质上保持在同一平面上；
测量光束，它是穿过至少一个传输窗中的至少一个而离开元件的光束。
32.按照权利要求31的用于探测各种气相分子形式的方法，其特征在于：光束被从一个薄壁的光反射表面反射到另一个薄壁的光反射表面，以使得光束穿过至少一个光传输窗中的一个窗而离开元件以前，至少被每个薄壁反射过一次。
33.按照权利要求31的用于探测各种气相分子形式的方法，其特征在于：气体样品流通过元件。
34.按照权利要求33的用于探测各种气相分子形式的方法，其特征在于：气体样品包括从真空腔排出的气体，而且其中各种气相分子形式的探测是在原位置上进行。
35.按照权利要求31的用于探测各种气相分子形式的方法，其特征在于：分子气体杂质是水蒸汽。
36.按照权利要求31的用于探测各种气相分子形式的方法，还包括测量光束的一部分，这部分光束是被至少一个光传输窗中的至少一个窗所反射的，而光束正是穿过这个窗射入元件的，而且要从离开元件的光束部分引起的信号中减去被反射光束引起的测量信号。
37.按照权利要求31的用于探测各种气相分子形式的方法，其特征在于：元件被设置在真家腔和真空泵之间，并和两者保持连接。
38.按照权利要求37的用于探测各种气相分子形式的方法，其特征在于：真空腔构成半导体加工装置的一部分。
39.按照权利要求37的用于探测各种气相分子形式的方法，其特征在于：半导体加工装置选自包括蚀刻装置、化学气相淀积装置、离子注入装置、溅射装置以及快速热处理装置的组合。
40.按照权利要求38的用于探测各种气相分子形式的方法，其特征在于：半导体加工装置是一个蚀刻装置。
41.按照权利要求31的用于探测各种气相分子形式的方法，其特征在于：真空腔包含等离子环境。
42.按照权利要求31的用于探测各种气相分子形式的方法，其特征在于：真空腔包含活性气体环境。
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