[发明专利]用于原位工艺监测和控制的光谱反射测量法

权利要求书

1.一种半导体晶片处理系统，其包括：

半导体制造工艺腔室，其包括制造工艺环境；

半导体晶片，其安置于所述制造工艺腔室内部，且暴露于所述制造工艺环境；

原位选择性光谱反射计，其包括：

照明源，其经配置以提供一定量的宽频带照明光；

光学子系统，其经配置以从所述照明源将所述量的照明光引导到被测量的所述半导体晶片的表面上的测量点，且将从所述半导体晶片的所述表面上的所述测量点反射的一定量的光朝向与所述半导体晶片的所述表面共轭的场平面引导；以及

光谱仪阵列，其各自经配置以在与所述半导体晶片的所述表面共轭的所述场平面处或附近，在跨越所述场平面的不同空间位置处收集一定量的反射光，并且在所述不同空间位置中的每一个处检测所述半导体晶片对于波长范围内的所述量的宽频带照明光的光谱响应。

2.根据权利要求1所述的半导体晶片处理系统，其进一步包括：

计算系统，其经配置以选择多个检测到的光谱响应的子集，并且基于检测到的光谱响应的所述子集，产生指示在所述测量点内的被测量结构的反射性的光谱信号。

3.根据权利要求2所述的半导体晶片处理系统，其中所述计算系统进一步经配置以估计所关注的一或多个参数的值，所述所关注的一或多个参数至少部分地基于所述光谱信号表征所述被测量结构。

4.根据权利要求2所述的半导体晶片处理系统，其进一步包括：

摄像机，其位于与所述半导体晶片的所述表面共轭的第二场平面处或附近，且其中所述检测到的光谱响应的所述子集的所述选择是基于通过所述摄像机检测到的晶片的图像。

5.根据权利要求2所述的半导体晶片处理系统，其中所述检测到的光谱响应的所述子集的所述选择是基于所述检测到的光谱响应中的每一个与参考光谱之间的差。

6.根据权利要求1所述的半导体晶片处理系统，其进一步包括：

斩波器，其在所述照明源与所述测量点之间的光学路径中，所述斩波器经配置以周期性地阻挡所述照明源与所述测量点之间的所述光学路径且阻止所述量的照明光到达所述测量点，其中在每个不同光谱仪处检测所述光谱响应涉及所述光学路径未被所述斩波器阻挡时收集的光量与所述光学路径被所述斩波器阻挡时收集的光量之间的差。

7.根据权利要求1所述的半导体晶片处理系统，其中所述光谱仪阵列中的每一个包含在与所述半导体晶片的所述表面共轭的所述场平面处或附近的光纤，且其中每个光纤经配置以将收集的一定量的光发射到所述光谱仪阵列中的每一个的检测器。

8.根据权利要求1所述的半导体晶片处理系统，所述光学子系统包括：

一或多个光学元件，其经配置以将所述量的照明光塑形为投射到所述测量点上的一维照明光线；以及

一或多个可移动光学元件，其经配置以跨越所述测量点扫描所述一维照明光线。

9.根据权利要求1所述的半导体晶片处理系统，其中所述光谱仪阵列为一维阵列，所述光学子系统包括：

一或多个光学元件，其经配置以跨越所述一维光谱仪阵列在所述共轭场平面处扫描所述半导体晶片的所述表面的图像。

10.根据权利要求1所述的半导体晶片处理系统，所述光学子系统包括：

一或多个可移动光学元件，其经配置以按二维形式跨越所述测量点扫描所述量的照明光。