专利摘要
专利摘要
本发明涉及气体线路电子流激励器。所述电子束激励器通常包括用于在电子源腔中生成电子云的可变密度电子源，和用于将来自电子源腔的电子作为电子束加速成用于发射荧光的气体样本的可变能量电子激励器。电子束的电子能量是可通过调节越过可变能量电子抽取器可变控制的。所述变能量电子抽取器通过腔上的孔朝着该抽取器给电子供能。施加到电子源上的激励功率可独立于电子束的电子能量调节从而改变电子的电子密度而不改变电子束的电子的能级。
说明书
技术领域技术领域
本发明涉及用于从反应器腔的气体中产生荧光的设备。
技术背景背景技术
发射光谱(OES)端点检测依赖于从与蚀刻过程相关的气体组分(gas species)发射的光的强度变化。在蚀刻层的稳态蚀刻过程中，反应气体和反应气体产物将被等离子体激励致使产生以气体组分为特征的波长的荧光。当蚀刻层耗尽时，反应气体的消耗率和废气产率变化。这些变化导致一个或多个发射波长的光的强度变化。监控这些波长和大致组合这些信号变化生成常见的OES端点趋势图。该OES趋势图可用于告知处理步骤结束。近来新的等离子体蚀刻过程面临的问题是，传统的检测方法不能检测端点，其原因看起来至少有两点。
“远程等离子体”过程使用位于蚀刻过程将要发生位置上游的等离子体。化学活性的气体组分流入处理腔并成功的从沉积腔中的每个表面移除沉积膜。然而，无论是蚀刻过程的反应组分还是废气均被激励到所需的高能态以产生荧光。反应器腔中荧光的缺失是“黑等离子体”不能产生传统的OES端点的原因。
低能态的等离子体在新的过程中使用。虽然这些过程确实激励气体组分发射可在处理腔中检测到的荧光，然而生成的光谱不能显示成功的OES端点检测所需的一个或多个波长强度变化。这类失败看起来是不同于低百分比开放式蚀刻区域的常见难题的。不好理解的是，其准确原因是端点信号不可检测。
对于这些难题来说，已经通过撞击位于晶圆平面的反应器腔的下游废气中的次要等离子体论证了传统的OES端点信号。已有报道指出，在当将次级等离子体单元附着在蚀刻处理腔的侧边恰恰位于节流阀之前时，可以获得成功。其他成功的报道指出，可将次级等离子体放置在涡轮泵的下游-较小良好调节的压力环境可使得OES信号波动。这些“次级等离子体”单元是可以在市面上购得的。然而，它们面临两个难题。
该OES信号时通过相对接近次级等离子体的窗收集的。该等离子体的能量使得其将废气粉碎成小分子成分，而这些小分子成分将在表面上重新组合以形成聚合物-在碳卤化物蚀刻化学中常见的困难。OES观察窗上的聚合物使得光信号迅速衰减进而使得该方法对于需要在维护过程中需要长平均时间的制造工具来说难以实现。
有业者报告，难于控制次级等离子体，这样其废气激励在长时间周期是稳定的。考虑到OEM所作的大量测量将产生稳定的和可重复的等离子体用于处理，这并不令人惊讶。次级等离子体单元的消耗限制妨碍了用于产生稳定的可再现等离子体性能的所有这些相同的复杂技术的使用。次级等离子体中的波动导致的废气激励的变化改变了光强，而该光强可以被误解释为制造过程中的变化而被监测。
发明内容发明内容
本发明涉及电子束激励器、电子束激励系统和使用电子束激励器激励气体的方法。该电子束激励器包括用于在电子源腔中生成电子云的可变密度电子源，和用于将来自电子源腔的电子作为电子束加速成用于发射荧光的气体样本的可变能量电子激励器。电子束的电子密度(浓度)是可通过调节施加给电子源的激励功率可变控制的。电子源腔中的电子通过接触电子源腔的导电表面获得(assume)参考电压，该电子源腔保持在参考电压，通常接近大地电压。电子束的电子能量是可通过调节提供给电子激励器电极的电压可变控制的，该电压可改变电极上的电荷。电子激励器电极和参考电压之间的电压差通过腔上朝着电子激励器电极的抽取孔(extraction hole)从电子云吸引电子。电子激励器和所述电子源之间的电压中的差值越大，给予电子束中的电子的电子能量越高。提供给激励器电极的电压可独立于提供给电子源的激励功率进行调节，从而改变电子束的电子的能量而不改变电子束的电子的浓度。相反地，提供给电子源的激励功率可独立于电子束的电子能量进行调节，从而改变电子束中电子浓度而不改变电子束的电子的能量。因此，电子束的电子密度可独立于电子束中电子的能量改变，且电子束中电子的能量可独立于电子束的电子密度改变。
电子束激励器进一步包括电子收集器和计数器以测量电子束中电子的浓度，电子束中电子撞击电子收集器和计数器以产生与电子撞击次数成比例的电子流。电子流的改变表明电子密度的浓度变化。通过监控电子流，可将电子束的电子密度稳定在优选的电子密度以观察光发射的强度变化。
如果检测到电子流反常，可调节提供给电子源的激励功率以补偿该反常，从而校正电子密度而不改变电子束的电子能量。相反地，电子束的能量级可以基本上独立于电子束的电子密度改变，以例如激励特定的气体组分。改变电子束中电子的能量级将改变电子束的电子浓度，然而该改变将通过电子收集器和计数器生成的电子流的改变反映。该改变可通过调节提供给电子源单元的激励功率抵消直至电子流再次匹配电子束的参考电子流和电子浓度。
本发明的电子束激励器和电子束激励系统可在连续电子束操作模式或脉冲电子束操作模式中的排气线路中操作，而同时维持电子束的电子密度在固定浓度。本发明的激励器和激励系统也可在可变电子能量操作模式中操作，且同时具有连续电子束操作模式或脉冲电子束操作模式。最后，此处所述的电子束激励器和电子束激励系统可在可变电子密度操作模式中操作以改变电子束的电子浓度而将电子束的电子能量维持在恒定水平。
附图说明附图说明
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，在附图中：
图1是现有技术通常所知的OES监控的生产反应器的示意图；
图2A、2B和2C是现有技术通常所知的ICP和CCP排气线路等离子体激励器的示意图；
图3A和3B是现有技术通常所知的具有压力调节的排气线路的排气线路等离子体激励器的示意图；
图4是现有技术通常所知的排气线路等离子体激励器的示意图；
图5是根据本发明的典型实施例的在来自如反应器腔的排气线路中的、用于激励和处理废弃的电子束激励系统的部件的示意图；
图6A是根据本发明的典型实施例的电子束排气线路502的截面图，且图6B是本发明的典型实施例的本激励器的正交视图；
图7是越过电子抽取器的电荷的概念视图；
图8B-8D是根据本发明的典型实施例的可选电子加速器和抽取器结构的示意图，所述结构更适当地近似理想的抽取器的提高的电压的二维表面；
图9A、9B和9C示出了根据本发明的典型实施例的抽取器的正视图、抽取器的沿AA线截面图、和抽取器的正交视图；
图10示出了根据本发明的典型实施例的电子束激励器的电子抽取器和电子源部件的几何视图；
图11示出了根据本发明的典型实施例的配置成用于观察电子激励器后的发射的排气线路电子束激励器；
图12示出了根据本发明的另一典型实施例的配置成用于观察电子激励器前的发射的排气线路电子束激励器；
图13示出了根据本发明的另一典型实施例的配置有包含电子束的电子束光学器件(optics)的排气线路电子束激励器；
图14示出了根据本发明的另一典型实施例的具有用于聚焦电子束的环形磁铁的排气线路电子束激励器；
图15示出了根据本发明的另一典型实施例的排气线路电子束激励器，所述排气线路电子束激励器增加有用于测量电子束中电子的浓度的电子束电子收集器和计数器，用于从电子束电子收集器接收浓度信息和调节电子源的激励功率的反馈控制器；
图15示出了根据本发明的另一典型实施例的排气线路电子束激励器，所述排气线路电子束激励器增加有用于测量电子束中电子的浓度的电子束电子收集器和计数器，用于从电子束电子收集器接收浓度信息和调节电子源的激励功率的反馈控制器；
图16是根据本发明的另一典型实施例的具有用于监测电子束的电子浓度的收集器电极的电子束激励器的截面图；
图17是示出了收集器电极的截面图，其示出该收集器电极表面上的残留物聚集；
图18A-18C示出了收集器电极上的残留物聚集结果；
图19A是根据本发明的一典型实施例的用于在排气线路中激励气体的电子束激励器的示意图；所述电子束激励器使用单独的感应耦合等离子体产生电子；
图19B是根据本发明的一典型实施例的用于减少在激励器的电极上的沉积的出现的改进型电子束激励器的示意图；
图20是根据本发明的另一典型实施例的用于在排气线路中激励气体的电子束激励器的示意图，所述电子束激励器使用空心阴极来生成电子；
图21是根据本发明的另一典型实施例的用于在排气线路中通过从场发射器阵列型电子源抽取电子的来激励气体的电子束激励器的示意图；
图22是根据本发明的再一典型实施例的用于在排气线路中通过从热阴极型电子源抽取电子来激励气体的电子束激励器的示意图；
图23是根据本发明的再一典型实施例的用于在排气线路中通过从激光型电子源抽取电子来激励气体的电子束激励器的示意图；
图24是根据本发明的再一典型实施例的用于在排气线路中通过从微波型电子源抽取电子来激励气体的电子束激励器的示意图；
图25A-25C是示出了根据本发明的典型实施例的电子束激励器的各种操作模式的时序图；
图26是根据本发明的典型实施例的排气线路电子束激励器的顶部截面图，其进一步示出了排气线路的激励区域；
图27是根据本发明的典型实施例的排气线路电子束激励器的侧视截面图，其示出了排气线路的激励区域的侧视图；
图28A-28E示出了根据本发明的多个典型实施例的在各个几何空间中配置的电子束激励器；
图29A-29D是示出了根据本发明的另一典型实施例的用于本电子束激励器的窗观察角度的范围的示意图；
图30是示出了现有技术中已知的典型反应器排气系统，其示出根据本发明的另一典型实施例的定位电子束激励器的可能位置；
图31A和31B分别是格劳秀斯(Grotian)示意图和截面电子能量示意图；
图32是表示根据本发明的典型实施例的三个典型激励序列的时序图；
图33是表示根据本发明的典型实施例的对应于图32中的激励序列的4个可能的集成模式的时序图；
图34是根据本发明的典型实施例的用于定义最优抽取器电压的一个校准激励序列，所述最优抽取器电压用于产生光发射；
图35是示出了根据本发明的典型实施例的本电子束激励器的压力反馈校正的时序图；
图36是示出了根据本发明的典型实施例的本电子束激励器的多个操作模式的时序图；
图37是根据本发明典型实施例的在多个激励能量级检测激励荧光的通用方法的流程图；
图38是根据本发明典型实施例的用于建立本电子束激励器以检测工具上的特定组分的方法的流程图；
图39是根据本发明典型实施例的用于校准本电子束激励器到最优抽取器电压以用于在不同处理压力下检测激励的产物组分的波长λ1的方法的流程图；
图40是根据本发明典型实施例的用于执行本电子束激励器的方法的流程图，所述电子束激励器具有通用的功能(duty)并具有电子流反馈以稳定电子束电子的浓度；
图41是根据本发明典型实施例的用于执行本电子束激励器的方法的流程图，所述电子束激励器具有电子流反馈和压力校正参考电流以相对线性压力变化调节电子束的密度；
图42是根据本发明典型实施例的、与图40示出的用于执行本电子束激励器的方法类似的方法的流程图，用于相对于线性压力变化调节电子束的密度，但在一电子能量级范围内检测不同波长的发射；
图43是根据本发明典型实施例的用于定义气体组分的唯一光谱标记(signature)的方法的流程图；
图44A和44B是根据本发明典型实施例的用于通过废气的唯一光谱标记检测废气中的一个或多个组分的方法的流程图；
根据附图和后面的详细描述，本发明的其它特征将是显而易见的。
具体实施方式具体实施方式
部件附图标记指定
100：OES测量装置 524A：环形电子抽取器开口
102：窗 524B：环形电子抽取器开口
104：收集光学器件 524C：六边形电子抽取器开口
106：光纤 524D：正方形电子抽取器开口(网孔模式)
108：传感器 525：可变电势(Variable potential)抽取器源
109：光谱仪 526：电子束聚焦光学器件
110：处理控制器 526A：端电子束聚焦磁铁
112：处理腔 526B：抽取器电子束聚焦磁铁；
114：晶圆支撑 526C：收集器电子束聚焦磁铁
116：晶圆 527：磁通量线
120：等离子体 528：抽取器电子束聚焦锥形体
132：处理气体进口 530：激励区域
138：处理腔气体出口 532：电子束
200：排气等离子体激励装置 532A：电子束
202：窗 532B：电子束图案
204：收集光学器件 532C：电子束图案
206：光纤 532D：电子束图案
208：传感器 533：电子束轴
209：光谱仪 534：流束(plume)
210：处理控制器 535：辉点
212：处理腔 540：电子束控制器和计数器
214：晶圆支撑 541：越过电子收集器的沉积
216：晶圆 545：可变偏置收集器源
220：第一等离子体区 550：排气线路压力计
223：等离子体电极 560：电子浓度控制器
224：高频电源 570：光收集光学器件
226：蚀刻区域 572：发射处理器
232：处理气体入口 573：发射处理器
233：发射光谱检测机构 574：视口窗
234：具有金属网图案的屏蔽板 579：具有光纤的光收集光学器件
235：次级高频电源 580：处理腔控制器
236：第二等离子体区 590：电子能量控制器
237：放电等离子体 700：电势表面(Potential surface)
238：排气管 720：电子加速器和抽取器
238a：石英排气管 721：正电荷
239：电容电极板 1900：ICP电子束排气线路激励器系统
240：感应线圈 1910：ICP电子源
310：处理腔 1911：可变ICP电源(RF)
311：对电极(Opposed electrode) 1914：ICP电子抽取孔
312：样本 1915：石英(或蓝宝石)管
313：放电空间 1916：参考电势表面
314：绝缘材料 1917：感应线圈
315：排气口 1918：参考电势表面延伸
316：折流板 1919：净化气体(Purge gas)
317：间隙 1920：激励器电极加热器
320：气体引入系统 1922：加热器电源
321：气体引入管 1924：温度传感器(热电偶)
322：阀 1926：温度控制
330：匹配箱 2000：空心阴极电子束排气线路激励器系统
332：RF电源 2010：空心阴极电子源
340：高真空排气系统 2011：空心阴极电源(可变VDC)
341：涡轮泵 2014：阴极电子抽取孔
342：直空泵 2015：空心阴极
343：旋转泵 2017：阳极
344：排气管 2100：场发射器阵列电子束排气线路激励系统
345：阀 2110：场发射器阵列电子源
350：蚀刻气体排气系统 2111：场发射器阵列电源(可变VDC)
351：孔 2114：场发射器抽取孔
352：直空泵 2115：场发射器电子腔
353：旋转泵 2117：场发射器阵列
416：排气管 2200：热阴极电子束排气线路激励器系统
423：腔监控系统 2210：热阴极源
426：腔监控系统 2211：热阴极电源(可变DC电流)
431：感应线圈 2214：热阴极抽取孔
432：电源 2215：热阴极电子腔
433：排气线路 2217：热阴极
434：光敏二极管 2300：光电子束排气线路激励器系统
436：光敏二极管 2300：激光源
437：级检测器 2300：激光电源(可变DC电流)
500：电子束排气线路激励系统 2314：激光抽取孔
502：出口处的电子束激励器 2315：激光电子腔
502A：进口处的电子束激励器 2400：微波电子束排气线路激励器系统
502B：出口处节流阀上的的电子束激励器 2410：微波源
502B：出口处低真空泵上的的电子束激励器 2411：微波电源
504：排气线路 2414：热阴极抽取孔
510：电子源 2415：微波石英电子腔
512：电子浓度调节 2417：微波石谐振腔
514：电子抽取孔 2634：羽流(Plume)
516：参考电势表面 2635：辉线点
515：电子腔 2636：样本位置
520：电子抽取器/加速器和电子束光学器件 2702：短寿命气体组分
520A：单开口电子抽取器 2704：中寿命气体组分
521A：抽取器的不透明部 2706：长寿命气体组分
522：电子能量调节 2736S：短寿命样本位置
520B：具有环形开口的电子抽取器 2736M：中寿命样本位置
520C：具有六边形开口的电子抽取器 2736L：长寿命样本位置
520D：具有正方形开口的电子抽取器 3000：反应器腔
524：锥形开口 3038：排气线路
3042：涡轮泵
3044：低真空泵
3040：节流阀
3045：净化气体
在等离子体被第一次发现开始，其光发射就已经被用作诊断工具。发射光的光谱特别重要。来自给定粒子(原子、分子、离子和固体)组分的发光光谱的强度可模拟成：
其中：
Ib→c＝激励的组分发射的光的强度，所述组分经历从激励能态b到低能态c的发射弛豫；
na＝能态a中粒子的数量；
Qb→c＝来自从激励的能态b到低能态c的衰减的光发射的量子产量；
σb→c＝粒子从a到b的电子撞击激励的横截面；
vmin＝激励粒子从能态′a′到能态′b′所需的最小电子速度；以及
ge(v)＝电子能量(或速度)分布函数，EEDF。
除了激励粒子外，该高能电子一般也可打断分子键。通常速度分布大致如麦克斯韦-玻耳兹曼或麦克斯韦分布。
ge(v)＝电子速度(或能量)的分布；
ne＝电子密度(电子束/cc)；
me＝电子质量(9.10938215(45)×10-31kg)；且
Te＝电子温度(1°K对应8.617343(15)×10-5eV)。
实际速度分布通常类似与该近似值，具有某些重要的复杂性。从这些等式，可以证明发射光谱取决于量子力学常数以及粒子状态分布、电子密度以及电子温度(或能量分布)。
光发射光谱学(OES)在许多应用中用于测量气体混合物中一个或多个原子或分子组分的浓度。半导体工业通过检测当蚀刻层耗尽时(表明提供给蚀刻等离子体的停止层)发生的反应物和废物的浓度变化长期使用OED来检测等离子体蚀刻处理的端点。更近的分析方法，如偏最小二乘方(Partial Least Squares，PLS)已被用来将复杂OES光谱关联到反应等离子体中选定组分浓度。类似地，光谱已经和分析技术以其使用，如主成分分析法(Principle Components Analysis，PCA)来检测什么时候该过程操作正常而什么时候从正常、期望的操作开始转变。这些最新的监测方法叫做故障检测和分类(FDC)或工具监测。其他工业也使用类似的技术。
图1中示出典型的发射监测系统，系统100。在典型处理中，半导体晶圆116或其他工件，由晶圆支撑114支撑并与等离子体120直接接触，并且两者均包含在反应器腔112中。处理气体经处理气体进口132进入腔112且使用真空泵将反应物气体、反应气体产物和污染物作为废气经气体出口138从反应器腔中撤走。虽然已知其他监控腔条件的方法，但是OES监测在分析腔112内的条件方面是非常有用的。使用OES1，来自等离子体120的光发射可在收集器光学器件104接收。该收集器光学器件104可光学连接到腔视点窗102的外表面。该收集器光学器件和腔窗可定向成仅可观察到等离子体120的某些部分。该收集器光学器件104通过光纤106的方式光学连接到光谱仪109。光谱仪109将光发射分解成单个光谱波长并将它们投影到传感器108。传感器108将光谱转换成电信号。反应器腔112中的处理状态可由反应器腔中是否出现某些气体组分来确定。处理控制器110监测对应于一个或多个组分的特定光谱波长以获得强度变化，接着基于所述分析改变正在操作的反应器。腔气体的OES监测是处理的端点检测的主要方法。此外，OES监测对于监测其他条件，如起始点、系统清洁度、空气和水泄漏、以及系统和过程诊断都是非常有用的。通常，必须同时监测两个或多个光谱波长。
虽然上述OED监测系统可以是主要配置，但其并不是没有缺陷的。定量的OES方法假设在OES信号和发射光的一个或多个气体组分(等式(1)中的na)之间存在可再现的关系。这些OES方法论要求：
1、气体中的每个组分到激励态的固定分布的激励效率是恒定的或是随着时间可再现的；
2、对于每个激励的组分，弛豫路径的分布具有恒定的或是随着时间可再现的至少一个光发射弛豫路径；
3、检测发射光以生成OES信号的效率是恒定的或是随着时间可再现的。
对于这些将要成功的OES方法论，电子密度ne、电子温度Te必须保持恒定-或至少随着时间可再现。
某些半导体处理产生的条件难以符合上述用于可再现OES检测方案的三个条件。近来提议的半导体蚀刻过程并不能充分激励气体混合物(低ne或低Te)以产生激励状态，而从该激励状态感兴趣的组分将弛豫(relax)并产生光发射。在其他过程中，激励该反应气体的该等离子体远离晶圆表面，这样讲在蚀刻晶圆的邻近不会产生光发射。这被称为“黑”等离子体或者是“上游”等离子体。在这两个例子中，只有很少或没有发射光能够使用OES来检测晶圆上在端点发生的气体中的组分浓度变化。在其他情形下，反应腔是充满噪声的环境，其使得某些过程的端点检测(如低开口面积蚀刻)非常难于检测。噪声源可以是RF功率噪声、RF频率改变、功率耦合等。最后，等离子体腔并不具有完美的可再现条件。处理环境的这样的改变将导致ne空间上或是时间上的变化。更重要的是，电子速度分布(Te)可经历更高能电子数量上的微小变化(subtle change)。因为仅上述更高能的电子是形成放电中光发射的原因，这些改变是难以检测和调节的。最后，因为电子速度分布Te改变，电子密度ne随之改变。一般，更高的Te导致更高的ne，这两个值通过系统依赖的复杂方式偶联。该偶联使得不可能在不影响ne的条件下改变Te和在不影响Te的条件下改变ne。
解决该难题的激励气体发射荧光的方法是靠近或在蚀刻晶圆的下游定位激励蚀刻气体的单独器件以产生可检测光信号，使用该光信号执行期望的OES分析。该技术需要执行在反应器腔、主等离子体生成器的下游定位第二等离子体生成器以激励来自反应器腔的废气。用于激发排气线路中的废气进入等离子体状态以检测发射光谱中的变化的等离子体激励器监测系统已经在公开号为58-84431，公开日为1983年5月20号的、题为“等离子体蚀刻设备”的专利(Okabayashi)中公开了，在此结合引用，以作参考。Okabayashi公开了在图2A-2C示出的几个排气线路等离子体激励器实施例。图2A示出的排气等离子体激励装置200通常包括在支撑214上具有一个或多个晶圆216的反应器腔212。主等离子体通过等离子体电极223在反应器腔212的第一等离子体220中生成用于执行半导体处理。等离子体电极223电连接到高频电源224以生成此等离子体。处理气体经处理气体入口232引入到腔212中，且废气经排气管238从腔中排出。使用真空泵该废气经排气管238吸出并进入石英排气管238a，该真空泵位于排气管238中。当经石英排气管238a移动时，废气被激励成放电等离子体237。放电等离子体237与反应器腔212的第一等离子区域220间隔并且相隔较远。
来自放电等离子体237的受激励的废气的光发射在发射光谱检测机构233被检测到，并被转换成电信号。来自发射光谱检测机构233的输出信号用于控制反应器腔212的处理。例如，可采用来自发射光谱检测机构233的输出信号调整用于第一放电区域220中放电等离子体的生成的高频电源224的输出。Okabayashi公开了发射光谱检测机构233用于监测定向在与越过第二等离子体区域236的废气流大致垂直的视角的光发射。为了防止起源于第二放电区域236的放电等离子体进入处理腔212，在腔212的第二放电区域236和时刻区域226之间放置有具有金属网图案的屏蔽板234。
Okabayashi公开了两种不同种类的等离子体生成器用于在第二等离子区域236中激励废气。图2B中示出了电容耦合的等离子体生成器，而图2C中示出了电感耦合的等离子体生成器，两个都可与图2A中示出的排气等离子体激励装置200一起使用。图2B中示出的电容耦合的等离子体生成器配置成在石英排气管238a的两侧均有一对相对的电容性电极板239用于将废气在第二等离子体区域236引入放电等离子体237。高频电源235给电容性电极板239供能。电容性电极板239一般沿着第二等离子体区域236的长度延伸。电感耦合的等离子体生成器包括其上缠绕有感应线圈240的石英排气管238a，该石英排气管238a耦连到高频电源235。图2C中示出的电感耦合的等离子体生成器的几何与电容耦合的等离子体生成器的不同之处在于，石英排气管238a的下游末端耦连到直角排气连接。在该连接上设置有视点窗。从该位置，发射光谱检测机构233定向为使得其视角与石英排气管238a同轴，从而使得发射光谱检测机构233检测沿石英排气管238a的流动轴线的光发射。
虽然Okabayashi公开的排气等离子体装置克服了单等离子体技术的许多缺陷，但是其也受到放电区域的不规则气压效应的影响，而这将在光谱区域中导致模糊的谱线，而这些谱线在控制生成过程中是非常重要的。在专利号为US4,609,426、授权日为1986年9月2号的、Ogawa的题为“用于监测蚀刻的设备和方法”的专利中公开了耦连到传统高真空排气系统的、具有调整废气压的排气线路等离子体激励器，在此结合引用，以作参考。在图3A中，使用平行的对电极311和样本电机312在处理腔310中生成主等离子体以界定其间的放电空间313。气体传递和气体发射孔在对电极311上形成，每个气体发射孔向着放电空间313打开并与气体通路连通。对电极311连接到蚀刻气体引入系统320的气体引入管321中，该蚀刻气体引入系统320与气体通路连通。流经气体引入管321的蚀刻气体可由阀322调整。
样本电极312通过绝缘材料314与处理腔310电隔离，并连接到电源，如经匹配箱330连接到位于处理腔310外的射频电源331。排气口315设置在处理腔310的底部，具有设置在处理腔310内、样本电极312的背面和处理腔310的底部之间的折流板316。折流板316的外周延伸到处理腔310的每个侧壁，且间隙317界定在折流板316的内周和样本电极312之间以接收流入排气系统的废气。
高真空排气系统340用于从处理器310撤出废气，其由涡轮分子泵341、直空泵342和旋转泵343组成。处理腔310的排气口315经排气管344连接到旋转泵343的吸入部。直空泵342放置在排气管344中旋转泵343的上游，且涡轮分子泵341放置在直空泵342的更上游。阀345放置在排气管344中涡轮分子泵314的上游。
蚀刻气体排气系统350大致平行于高真空排气系统340。该蚀刻气体排气系统350由可变孔351、直空泵352、旋转泵353和捕捉器(trap)354如氮捕捉器组成。排气管355从排气管344的位于阀345上游的部分分流并连接到旋转泵353的吸入部。
在一个实施例中，Ogawa公开了微波等离子体生成器、等离子体器件360。所述等离子体器件360作为激励废气和监测光发射的次级等离子体，由子-腔361、波导362、磁电管363和磁铁364组成。气导管365耦连到排气管355和阀345之间的排气管344上，并与子-腔361的上部连通。放气管366连接到放气口和排气管344之间。该放气口设置在子-腔361的下部，且排气管344位于涡轮分子泵341和阀345之间。阀367a设置在气导管365中，且用于调整子-腔361的压力的可变孔368设置在阀367a和子-腔361之间。阀367a设置在放气管366中，位于子-腔361的放气侧。
子-腔361结合到波导362中，且波导362的上端部连接到磁电管363。磁铁364设置在波导362外使得对应于其设置位置，气导管365和放气管366分别连接到子-腔361。光谱检测器件370包括裂缝371、分光计372、光电倍增器373以及类似器件，且设置在子-腔361的底部。
在处理腔310中的样本380由具有向上的蚀刻表面的样本电极312支持。阀345打开且高真空排气系统340操作以在处理之前撤出处理腔310的内部。蚀刻气体以预定速率从蚀刻气体引入系统320引入到处理腔。当蚀刻气体排气系统350用于从处理腔310放气，操作射频电源331以在处理腔310内且向等离子体-蚀刻样本生成等离子体。从处理腔310释放的气体的一部分被路由到子-腔361以经阀367a和可变孔368撤走。
子-腔361中的气压经可变孔368调整和微分放气直至到有利于区别亮线光谱的气压。磁电管363发射微波能量，且子-腔361中的磁铁生成微波放电。经调整压力的气体被引入到子-腔361中且由微波放电激发成等离子体。该光谱检测器件370检测发射光谱中呈现的发射线光谱，且从发射线光谱随时间的强度变化监测样本380的蚀刻状态。
Ogawa还公开了用于在次级等离子体中激励废气的火花放电型等离子体生成器。图3B中示出了第二等离子体器件360’，包括子-腔361’、如上所讨论的微波等离子体生成器中所使用的一样的气流系统和发射光谱检测器件，且以与子-腔361相同的方式调整该子-腔361’。当电源向发射成员369提供高压时，这些成员之间产生火花放电，子-腔361’中的气体被火花放电激励成等离子体。
现有技术中已知的在先讨论的排气线路等离子体激励器在废气流过该排气线路时激励废气并使用OES技术监测等离子体的光发射。使用其他几何配置的等离子体激励器以及光监测技术对本领域技术人员来说是众所周知的。在专利号为US 4,857,136、授权日为1989年8月15号的、Zajac的题为“反应器监控系统和方法”的专利中公开了一种排气线路等离子体激励器，其中来自排气线路的废气扩散到次级等离子体生成设备的激励腔中，在此结合引用，以作参考。在此，废气被激励成等离子体，并且使用光二极管检测激励腔中的目标气体组分。
特别参照图4，从腔监测系统423遥控监测反应器腔中的条件。腔监测系统423一般包括激励腔426(其一般由非导电材料，如石英制成)和感应线圈431(其围绕腔426同轴缠绕并连接到电源432)。激励腔426的一端垂直耦连到排气线路416，且定位设置在另一端的具有两个或多个光二极管433和434的视点窗以感应从激励废气发射的光。
不同于先前所描述的现有技术中已知的次级等离子体生成器，腔监测系统423并不是嵌入式(inline)等离子体激励器，因此不会激励排气线路中的废气，而是激励扩散进入腔426的一部分废气。在此，废气由上述感应耦合等离子体生成器激励。该系统的一个优点是其易于与排气线路416上的已有的端口连接而无需对已有的排气真空系统进行更改。
该系统的另一优点是使用价钱适中的光二极管而不是使用光谱仪来检测激励的光谱发射。选择光二极管以响应将要检测的目标气体的发射光的特定波长，或者可以提供滤波器来选择性通过这些波长。光二极管产生对应于撞击在其上的各个波长的光的数量的电信号，并可以连接到差微分放大器436以提供对应于来自光二极管的信号比的输出信号。该输出连接到级检测器437，当光二极管信号比到达对应要在反应器中检测的某些预定条件的预定级别时，级检测器437产生一个输出信号。
类似的技术已由真实(Verity)仪器公司，本发明的共同受让人在1980年代，在Ramsey的“在硅晶体生长中的动态气体条件分析”的建议下实施。这些技术使用绝缘体等离子体源在流通的等离子体腔中生成低频等离子体。然而，与各个现有技术不同的是，上述排气线路次级等离子体生成器在连续波操作中运行，该绝缘体等离子体源是脉冲的，而不是连续无中断地生成连续等离子体。几个不同的检测方法可用于监测光发射。该技术的大部分结合到MS100超痕量气体分析器中，该MS100超痕量气体分析器在1985年4月从真实仪器公司购得。
最近，在专利号为US6,643,014、授权日为2003年11月4号的、Chevalier的题为“用于识别气态废物的方法和系统以及具有该系统的设备”的专利中公开了使用电感耦合等离子体生成器和微波谐振等离子体生成器激励废气的嵌入式排气线路等离子体激励器和扩散排气线路等离子体激励器，在此结合引用，以作参考。在某些嵌入式等离子体生成器实施例中，该等离子体生成器配置成整个位于排气线路中。光学分光计可用于分析等离子体发射的发射光谱的变化。
在专利号为US 6,975,393、授权日为2005年12月13号的、Mettes(该专利让于本发明的受让人)的题为“用于实施余辉发射光谱检测器的方法和装置”的专利中公开了嵌入式排气线路等离子体激励器的各个实施例，在此结合引用，以作参考。Mettes公开了激励在多个工具的排气流中的废气的RF感应耦合的和DC放电等离子体生成器。一些实施例涉及以下配置，在该配置中排气线路等离子体生成器与检测设备相距较远以避免从短寿命组分发射的光。遮光器和其他机械设备可以用于保护来自主等离子体发射的检测器并仅观察余辉发射。Mettes公开了不同现有技术中已知的检测废气中的亚稳态组分的余辉的操作方法(如脉冲调制等离子体生成器，接着观察在该激励后发射荧光的组分的激励区域)的方法。
在专利号为US 6538734、授权日为2003年3月25号的、Powell的题为“使用实时气体采样”的专利以及其继续申请(U.S.Patent Nos.6757061、6791692、6867859、7019829和7202946)中公开了基本上如上所述，配置有与来自反应器腔的废气流成一直线的激励腔的电感耦合等离子体的各个实施例，在此结合引用，以作参考。Powell公开了与排气线路电感耦合等离子体一起使用的各种分析和带有排气线路电感耦合等离子体生成器的监测技术，这些技术广泛用于监测反应器腔中的主等离子体。Powell还公开了用于分析和监测发射的发射的光谱和控制如结合时间、检测器灵敏度、比例因数以及类似条件的各种显示接口。
与现有技术形成鲜明对比的是，本发明并不使用等离子体生成器来直接将废气激励成等离子态以生成光发射，因此不会受上述缺陷的影响。相反地，本发明使用电子束(E-束)来将激励能量传递给废气，这不使用等离子体生成器来产生光发射。来自电子束的能量激励废气中的原子组分以生成在处理控制和其他应用中有用的光发射。使用本发明的电子束激励废气中出现的组分的一个方面是，nEe独立于电子束中的电子的能级可调节和调整。
众所周知的是，废气流中所含的发光组分的浓度变化将导致该组分产生的光发射的亮度变化。然而，现有技术中的排气等离子体激励器受到多个缺陷的影响，这些缺陷是可能产生与废气中组分的浓度无关的光强度变化。先前，不可能精确调整传递给激励腔的激励功率以生成具有特定浓度的等离子体，只能调整传递给等离子体生成器的功率(这在现有技术的等离子体生成器中非常常见)。即使在这种控制水平下，等离子体生成器也不能重复再生维持所需的发射强度控制所需要的具有一定重现精度水平的Te和ne。结果，由于现有技术的等离子体生成器的操作变化所导致的光发射的强度的任何改变将错误地归咎于废气的变化。除了稳定性问题以外，现有技术的等离子体生成器对废气中的压力改变也非常敏感。废气线路中的较小的压力变化都将错误地解释为气体的浓度变化；压力减小可能完全掩盖某一组分的出现。此外，由于源于多种因素中的某些发射强度的较小变化，通过发射光强度精确获取组分的浓度对于现有技术的废气激励设备来说是非常困难的。本发明的电子束激励器提供了用于稳定电子束的电子密度的机构，而同时补偿可能产生发射强度的不期望的变化的条件。通常，电子束中电子越多(电子密度越高)由于电子束和废气之间的相互作用产生的光发射越亮。这样可调本发明的电子束的nEe来优化特定光谱波长的信噪比以识别特定组分。此外，可直接监控nEe漂移(drift)并对其进行调整以维持最优电子密度仪生成恒定数量的发光电子与废气的中气态粒子撞击。由于电子束中电子密度被调整到最优水平，光强的瞬间变化更可靠地被断定为激励组分的浓度变化。考虑到本发明的电子束激励器的另一优点，由于电子束的电子密度可监控和调整，电子密度可用于补偿由于排气线路压力导致的发射光强度变化。通过理解发射强度和组分的排气线路压力的相关性，以及排气线路压力和该组分的电子密度之间的关系，可调节电子密度补偿将影响发射强度的排气压力变化。这样，通过采用排气压力变化调整电子密度，对于特定浓度的组分的发射光强可在较大压力范围内保持恒定。最后，由于nEe可独立调整并与电子束的EEe分开调节，可以获得上述任何优点而不会牺牲电子束的电子能级的精度、范围或优点。
相反地，由于电子束的电子能级的可独立与电子束密度进行调节，可改变电子能级而不会影响以上直接讨论的电子密度的操作优点。众所周知的是，希望从激励组分发射的光的光谱图或者光谱发射波长图案识别组分。目标是识别不同于废气中出现的其他组分的所有其他光谱图的某组分的光谱图。如果该组分的唯一光谱图不能被识别，其将不能在废气流中检测到。然而，因为组分的光谱图随着其激励水平改变(也就是在不同的激励水平，光谱发射波长的不同图案变得明显)，因此可能找能产生该组分的唯一光谱图的特定激励水平。使用本发明的电子束激励器，可通过改变电子束中的电子能量将该组分激励到特定的激励水平从而为该组分产生唯一的光谱图。在该操作中，可能以在排气线路的废气中可能出现的特定组分为目标来检测，通过仅仅调节电子束的电子能量以为该组分产生唯一的光谱图。此外，由于电子束的电子能级可独立于电子束的电子密度进行调整，该电子束能级可选择性调节以接近实时地从多个组分的唯一光谱图检测废气中的该多个组分。不是总可能识别某一组分的光谱图，该组分不同于其他出现在废气中的组分，或者可能希望比单个光谱图更加精确。本发明的电子束激励器的另一优点在于，可能像某一组分的唯一光谱标记一样，识别在不同激励水平分解的一系列光谱图，该光谱标记由多个光谱图组成，每个单独的光谱图在该组分的不同激励水平获得。
另，由于本发明的废气激励装置并不依赖于直接耦连到该废气的等离子体生成器，可能以不同的操作模式操作该电子束激励器，这些模式在现有技术中是未知的，采用这些模式，可以从废气光发射中提取先前不能检测到的信息。该电子束激励器可在连续操作模式操作(对于等离子体，被称作“连续波(CW)”操作)。由于电子密度和电子能级可独立调节，可选择使得特定组分发射荧光的优选电子能量，且观察明亮或黯淡的光谱发射带的优选电子密度也可独立选择以操作该电子束。且，多个激励组分可从其光谱图同时检测。此外，由于电子束的激励能量是精确调节的，并且沿电子束轴线的窄横截面集中，且该电子束被引导越过废气流的流路，激励的组分可在远离该电子束和沿该废气流的不同物理位置检测。组分的荧光的精确位置是基于组分的荧光寿命的(荧光寿命是在气体粒子的激励和当其弛豫并发射其光子的稍后时间之间的延迟时间)。例如，短寿命组分发射的光可在最靠近电子束的位置检测到，中寿命组分发射的光可在所述电子束的比所述短寿命组分远的位置检测到，长寿命组分发射的光可在所述电子束的比所述短寿命组分和所述中寿命组分更下游的位置检测到。因此，使用本发明的电子束激励器，具有不同荧光寿命的组分可在距离电子束的不同位置并从它们光谱图检测到。此外，由于电子束激励器可在非常高的电子浓度中操作，单个气体粒子更容易遭受多电子碰撞到更高能态，这可作为它们的复杂弛豫路径发射观察到。来自复杂弛豫路径的发射常常导致长荧光寿命。
该电子束激励器也可在脉冲操作模式运行，但是这远不同于脉冲调制现有技术中常见的废气激励装置中的直接耦连的等离子体。脉冲调制该激励器具有降低从电子束和废气之间的交互生成的污染物的数量的优点，该污染物将粘着在视点窗并因此降低视窗维护的检修频率。因此，电子束中电子密度可在优化水平监测和调整，工作周期中的电子密度漂移可以最小化，且强度观察更加精确。通过实时监测电子密度，电子密度测量可用于在发射测量集成(emissions measurement integration)前或集成过程中调整当前工作周期中飞行中的(on the fly)电子密度，或，电子密度测量可用于调整用于下一工作周期的电子密度。如果在集成周期中测量的电子密度落到预定密度窗外，该系统可选择不考虑任何发射集成为不可靠。此外，监测电子密度提供用于直接基于检测电子密度在期望的密度窗范围内稳定来触发光集成的机构。因此，工作周期的活跃部分的持续时间可基于电子密度测量可适应性调整。适应性改变工作周期的长度是非常有效的降低沉积物数量，同时从具有稳定电子密度的电子束获得高精确光测量。上述讨论的连续操作模式的全部优点同样地与脉冲操作模式相关并且可同样地用于脉冲操作模式。
迄今不能使用现有技术的直接耦连的等离子体激励器的另一操作模式是可变能量操作模块。因为电子束的电子能级可使用本发明调节，这些调节可集合上述连续和脉冲操作模式完成。在操作中，电子束的电子能量可通过多个预定的能级和针对每个能级执行的光测量增强。可从单个组分的每个能级的唯一光谱图检测单个组分，或者从包括多个电子能级的唯一光谱标记检测单个组分。在此又，因为可使用本发明的电子束激励器独立于电子能级调节电子密度，该电子密度可在特定电子能级改变以测量两个不同光谱波长。该特征在两个光谱波长的精确密度测量非常重要而它们的强度超过的测量设备在单个电子密度的动态范围的情况下是非常重要的。越高的强度波长在越低的电子密度集成以防止测量装置饱和，越低的强度波长在越高的电子密度集成以增高测量的信噪比。
本发明的各种优点、各个方面和创新特征，以及其中所示例的实施例的细节，将在以下的说明书(描述)和附图中进行详细介绍。在下列描述中，参考形成说明书的一部分的附图，其中通过实例的方式示出了可以实现本发明的特定的实施例。对这些实施例进行了充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实现本发明。应当理解，可以对上述结构程序、系统和特定使用进行改变，而不脱离本发明的精神和范围。因此，下列描述不应看做是限制性的。为了清楚地进行说明，附图中，同一个附图标记在各幅附图中用于表示相同的部件或功能相似的部件。
图5是根据本发明的典型实施例的在来自如反应器腔的排气线路中的、用于激励和处理废弃的电子束激励系统的部件的示意图。这些部件中的每一个将在以下参考各个特定的典型实施例进行更为详细地描述，然而本发明可通过对这些实施例进行各种变化和使用来实现。下面讨论的例子的描述整理成能够最好地解释本发明的原理和实际应用，并且使得本领域的其他技术人员能够理解本发明用于具有不同改进以适应特定使用目的的实施例。当前描述的电子束激励器系统500的一个目的是生成具有足够的电子能级以产生与废物中气体粒子的发光电子碰撞、并具有足够的电子密度以使得光发射可检测的电子束。这样，本发明的电子束激励器一般包括用于提供电子源给电子抽取器(加速器)520的电子源510。电子源510一般包括源腔或“电子瓶”，其生成假设的参考电势的电子云。该电子通过接触保持在参考电势的腔上的导电表面达到参考电势，一般接近地电压。电子抽取器520，位于源腔的抽取口和废气流之间，设置成高于源腔中的参考电势的正电势。正抽取电极和电子源的参考平面之间的电势差确定的电子束能量。抽取电极的形状在生成的电子束的大小和形状上有显著作用。
电子源510内是当激励时生成自由电子气体的电子发射材料。电子(e-)发射材料的成分随着采用的电子源的类型改变，但是可以是固体或气体，或甚至是从排气线路504中扩散进入源腔的废气。电子激励方法随着源的类型改变；等离子体和非等离子体电子生成器有且包括如辉光放电、空心阴极放电、射频感应耦合等离子体(RF ICP)、RF电容耦合(CCP，平行板)等离子体、微波气泡放电(microwave cavity discharge)、加热电子发射材料(LaB6，涂钍气保护(tungstun)等)和被迫电子发射技术(表面的X射线等)。对于可用于确定气流中特定组分的存在和/或浓度以及其他组分的缺失的优选激励选择能量迁移，窄电子能量分布在电子束中是理想的。因为生成电子的方法将确定电子能量分布，最佳电子源类型将生成窄能量分布的电子，进而生成将对应窄能量分布的电子束。可运行控制是否以及何时在该激励区域中产生分子碎片。当前可用的电子源生成位于特定的电子密度操作范围内的电子ne。例如，一般的电容耦合的等离子体(CCP)电子生成器生成电子密度单位在109-1010cm-3，一般的感应耦合的等离子体(ICP)电子生成器生成电子密度单位在1010-1012cm-3，一般的DC辉光等离子体电子生成器生成电子密度单位在108-109cm-3(电子束的电子浓度或电子密度以下将称为nEe)。任何类型的电子生成器产生的电子的特定浓度由电子浓度调节器512控制。该电子浓度调节器512通过调节施加给源腔中的e-发射材料的激励水平来调节电子密度nEe。重要的是，不同于现有技术的排气线路等离子体激励器本发明的电子源510并不将废气激励成等离子体状态以制造光发射观察，相反地，其目的是生成可用于从源腔中抽取以形成电子束的电子。该电子束是本发明用于激励废气流中的气体粒子到激励状态并观察产生的光发射的机构。
从等式(1)和(2)可知，发射光的强度随着特定能态a的粒子浓度na电子束的电子浓度nEe增加。除非电子束中电子的能级保持恒定，源的任何改变在发射强度中将是不明显的。为了可靠的检测废气中目标组分的浓度变化，nEe需要在强度测量中保持恒定。电子束的电子浓度nEe的任何漂移都将误报从光强获得的组分浓度读数。一种维持电子束的电子浓度nEe恒定的方法是使用电子束电子收集器和计数器540(电子收集器540)在电子抽取过程中监测nEe。电子收集器540可设置在排气线路504的激励区域630的电子抽取器520的相对侧以监测电子束中电子数量。为了确保电子束中的电子被电子收集器540吸引并与其接触，相对于抽取器来说微小的正电荷可以施加到该收集器。电子束中的电子与电子收集器540接触且产生与撞击收集器电子数量相关的电子流。电子浓度控制器560使用来自电子收集器540的电子流获得电子束中nEe的稳定性并确定对电子源510进行任何需要的功率调节以补偿nEe的漂移。本质上，电子浓度控制器560将来自电子收集器540的电子流与参考电子流进行比较以确定校正检测的nEe的任何漂移所需的调节量。电子浓度控制器560将调节量传送给电子浓度调节器512以执行对电子源510的激励功率的改变，从而校正nEe。通过维持稳定的电子密度，发射光的强度更精确地指示废气流中目标组分的浓度。最后，收集器上的偏置电压将在正和负电压之间波动以问询电子束中电子能量的精确分布。
然而，应注意，废气的压力变化也将导致废气流中目标组分原子数量的变化，并从而影响发射光强度。高废气压使得激励区域530中的目标原子更多，并且更多目标原子与电子束中的高能电子碰撞，因而即使废气中的目标组分原子的数量恒定，也会产生更亮的发射。这类型的强度变化并不只是目标组分的相对浓度，而是指示与电子束中电子碰撞的目标组分原子的数量。这样需要在校正nEe的漂移之前校正压力变化。当前电子束激励系统提供的是用于使发射光强度与废气压改变无关的方法。也就是，用于调整电子源510的电子激励功率的机制，其使得不考虑废气中任何压力变化，除废气中的目标组分的浓度改变以外，发射光强不改变。这通过在排气线路的相关废气压力处生成多个压力校正参考电子流。电子浓度控制器560为排气线路压力选择压力校正参考电子流并将参考电流与电子控制器540生成的电子流进行比较。电子浓度控制器560通知的任何变化指示nEe的漂移，并且被调节掉。如图所示，电子浓度控制器560从排气管线压力计550接收瞬时压力信息并从电子收集器540接收瞬时压力信息，并将线压提供给该压力的压力校正参考电流做参考。电子密度nEe的任何漂移是通过比较来自电子收集器540的电子流和该排气线路压力的压力校正参考电子流来确定的。电子浓度控制器560发布所需的调节指令给电子浓度调节器512，该电子浓度调节器512通过改变传递给电子源510的激励能量校正nEe。
优选地，电子源510产生非常窄能量范围内的电子，这样当电子抽取器(加速器)520(朝着将要被分析气体粒子)抽取和加速时，电子束的能量分布也是非常窄的。通过选择产生非常窄能量范围内的电子的电子源，也可接近电子束中的全部激励电子达到近乎一致的能量所需的最佳条件。使用具有窄能量范围的电子源允许对电子束电子在任何给定时间在目标气体中激发的能量跃迁进行更精确的控制。任何理想的电子源将生成单能量级的电子，但是实际上，当前世界上的电子源均将产生一定能量范围内的电子，而最佳电子源将产生窄能量范围内的电子。
用于考虑在特定应用中选择使用的电子源的阈值与具有观察目标组分的所需观察条件的电子源的操作参数匹配。仅达到特定的操作参数组并非足够，该电子源需要能够在整个抽取时间内和工作周期间维持一操作水平以可靠地检测目标组分。电子腔中电子浓度的瞬时稳定性控制多少电子能够被抽取以产生电子束。理想地，电子的浓度和能量特征在抽取过程中很少扰动，或在电子采样被抽取之后很快就恢复平静了。因此，除了基于组分的能量跃迁和电子浓度选择电子源类型，该观察条件也包括抽取期的长度和/或激励特定组分以发射可检测的光发射所需的工作周期。对于检测来自目标组分的光发射所需的抽取时间，用于目标组分的合适的电子源类型可生成具有期望的浓度和能量级的电子束。如果来自电子源的浓度或能量级在抽取周期中衰减，超过目标组分可被检测的水平。该特定电子源类型将不适合该目标组分。在选择用于临界观察条件的电子源类型时，如为了使用非常窄能量范围中的电子束观察需要更长激励期的组分，空心阴极型电子源将是合适的选择，其可以在抽取期维持足够高的电子浓度用于检测目标组分。如果使用空心阴极电子源不能检测到该目标组分，那么电感耦合型等离子体(ICP)可取代该空心阴极电子源生成更高密度的但是能量级范围明显更宽的电子。需要提及的是，匹配电子源的操作参数和特定组分的观察条件仅是阈值考虑，其他的可能考虑包括源对排气线路504的操作气压的响应、源排出的污染物，以及在预期的操作条件下源的可靠性、灵敏度以及稳定性。
电子源510的电子腔的内部可以是导电材料并保持恒定在参考电势，该参考电势使得电子的电势接近导电表面的电势。可以从下述说明书中理解，事实上参考表面电势可以设置在任何电势，但是实际上，出于安全原因，参考表面电势保持在接近地电势，以使得电子抽取器(加速器)520上的电势可以保持较低，例如10VDC和50VDC。例如，如果具有可观察荧光波长范围的光子能量＜10eV，激励电子能量可需要仅高于10eV几伏。如果电子接近地电势，从源腔抽取和加速电子只需要10-50VDC的电压。
电子抽取器520的目的是选择性增加电子束中的电子能量到预定级别，且电子控制器540的目的是计数电子束中的撞击收集器电极的电子。电子计数可通过施加小的偏置电压给收集器电极来从而吸引更多的电子束电子到收集器从而可能产生与收集器的撞击来优化。该偏置电压将足以增加收集器上的电势到参考电势和抽取器电势之上。根据本发明的某些实施例，施加到收集器电极的偏置电压正好足够高以吸引电子到收集器上而不会增加电子束的能量级。这样，根据这些典型实施例，为了避免由于施加到电子收集器540上的吸引电势而导致电子能量产生不希望的增加，该吸引电势的增加与施加到电子抽取器520上加速电子的电压相比通常是很小的。例如，如果施加到电子抽取器520电势是10VDC，附加的1VDC的电势可施加到电子收集器540上(也就是，大于参考电势11VDC)。或，可能有这样的例子，希望将电子收集器540用作加速器。对于那些情况，施加到电子收集器540上的电势相对于电子抽取器520将较大。例如，高于参考电势1VDC的电势可施加到电子抽取器520，且高于参考电势21VDC的电势可施加到电子收集器540。上述电势仅作为示例用于说明本发明的各个方面，并不是试图以任何方式限制本发明。应了解的是，电势值可通过特定的应用和操作条件来确定。
一旦在电子源510中建立足够的电子浓度，可由电子抽取器520从源抽取电子。最佳地，电子抽取器520看做是相对于电子源510中的电子的参考电势的均质正电荷(homogeneous positive charge)的可透过壁(transparent wall)。电子抽取器520定位于沿着起于源腔的抽取口和排气线路中的废气、激励区域的线。电子束的轴通常沿着从开口到激励区域530延伸的线。常常，电子源510的源腔具有与电子束的轴同轴的大致环形。理想地，电子束抽取器520将不具有对电子的不可透过性，至少靠近源腔的抽取口。然而，将均质正电荷的可透过壁(transparent wall of homogeneous positive charge)在片刻之间发射(project)不是容易获得的。可提供基片(通常是金属基片)以供电荷在其上聚集。该结构的精确配置可随着采用的电子源的类型、从源抽取电子的操作模式、排气线路中处理流参数和/或在目标组分中激励的电子之间的能量跃迁而改变。
最佳地，电子抽取器520从电子源510中生成的电子而生成的电子束是具有通常均匀的横截面的窄电子束。然而，由于电子束包括负电荷电子浓度，电子束的横截面形状具有随着与电子抽取器520的距离增加的趋势。然而，轻微圆锥形的电子束不能最终被确定到光观察，需要记住的是，光发射的强度与电子密度nEe成比例，且因为nEe在电子束的圆锥形的较宽区域上展开来，光发射也越过该锥形体展开。当电子束变得越展开时，光越难检测。因此，需要采用电子束聚焦光学器件以将电子束限制成较窄，圆柱形，在此发射保持集中在相对较窄的区域，并更易于检测。一种使得抽取电子靠近电子束轴线的技术是将它们对准该区域外靠近电子源的开口的不可透过壁，如通过将电子抽取器520配置成具有与电子源510的电子腔中的抽取口对齐的开口的固体电极。另一技术是在电子源创造参考电势平面，该参考电势平面平行并大致与电子抽取器520的壁的不可透过部520同延(coextensive)。电子抽取器520的形状也可协助将电子束限制到窄区域并降低电子束展开。一种技术是给电子抽取器520配置朝着激励区域530定向的锥形表面。电子抽取器520可配置有圆锥形或抛物线状横截面形状以形成圆锥形表面。除了聚焦该电子束外，用于增加来自电粒子碰撞的光发射的技术是增加电子束中电子的路径。通过沿电子束轴线放置磁铁产生具有平行于电子束轴线的磁通量线的磁场。磁场感应的电子回旋加速运动将使得电子沿螺旋状路径环绕磁通量线，从而增加电子-粒子碰撞的可能性。该磁场将使得电子由沿和位于电子束方向上的磁场沿从电子源510到电子收集器540的轴线加速。这样做时，电子源510中
在处理系统化学分析中使用的电子束激励器专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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