[发明专利]用于过程控制的计量系统及方法

权利要求书

1.一种半导体晶片处理系统，其包括：

半导体制造过程腔室，其包括制造过程环境；

半导体晶片，其安置于所述制造过程腔室内部且在过程间隔期间曝露于所述制造过程环境；

计量子系统，其包括：

照明源，其经配置以在所述过程间隔期间的多个不同时间提供引导到所述半导体晶片的表面上的测量点的宽带照明光量；

光谱仪，其经配置以收集来自所述半导体晶片的反射光量，且在所述过程间隔期间的所述多个不同时间中的每一者处检测在波长范围内的所述半导体晶片对所述宽带照明光量的光谱响应；

光学子系统，其经配置以在所述过程间隔期间将所述宽带照明光量从所述照明源引导到所述半导体晶片的所述表面上的所述测量点，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所述光量引导朝向所述光谱仪；及

计算系统，其经配置以：

在所述过程间隔期间的所述多个不同时间中的每一者处用信号净化模型从经检测到的所述光谱响应产生净化光谱响应；

在所述多个不同时间中的每一者处基于所述净化光谱响应使用经训练信号响应计量测量模型确定与所述半导体晶片相关联的一或多个所关注参数的值，所述经训练信号响应计量测量模型使所述半导体晶片的所述净化光谱响应与所述多个不同时间中的每一者处的所述一或多个所关注参数的所述值函数相关或与所述多个不同时间中的每一者处的基于物理的测量模型的回归相关。

2.根据权利要求1所述的半导体晶片处理系统，所述计算系统进一步经配置以基于在所述多个不同时间的一或多者处确定的所述一或多个所关注参数的所述值产生过程控制命令，其中所述过程控制命令引起所述制造过程环境的变化。

3.根据权利要求1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基于所述过程间隔内的第二多个不同时间处的所述一或多个所关注参数的实验设计DOE值及对应DOE光谱训练信号响应计量测量模型。

4.根据权利要求3所述的半导体晶片处理系统，其中由不同于所述计量子系统的参考计量系统基于测量估计所述一或多个所关注参数的所述DOE值，且由所述计量子系统测量所述对应DOE光谱。

5.根据权利要求4所述的半导体晶片处理系统，其中从由所述参考计量系统在所述过程间隔的不同时间进行的测量内插所述过程间隔内的所述第二多个不同时间的一或多者处的所述一或多个所关注参数的所述DOE值。

6.根据权利要求3所述的半导体晶片处理系统，其中所述过程间隔内的所述第二多个不同时间处的所述一或多个所关注参数的所述DOE值经编程，且所述对应DOE光谱由基于所述经编程DOE值的模拟产生。

7.根据权利要求6所述的半导体晶片处理系统，其中基于参数相关函数来约束所述模拟的一或多个参数。

8.根据权利要求6所述的半导体晶片处理系统，其中基于过程模拟将所述模拟的一或多个参数约束为所述一或多个参数的值集。

9.根据权利要求1所述的半导体晶片处理系统，其中所述制造过程环境是蚀刻过程环境或沉积过程环境。

10.根据权利要求1所述的半导体晶片处理系统，其中所述经训练信号响应计量测量模型是以下任一者：神经网络模型、线性模型、非线性模型、多项式模型、响应表面模型、支持向量机模型、决策树模型、随机森林模型、深度网络模型、以及卷积网络模型。

11.根据权利要求1所述的半导体晶片处理系统，其中在所述过程间隔内的时间对所述一或多个所关注参数的所述值进行的所述确定是基于所述半导体晶片在所述过程间隔内的所述时间及所述过程间隔内的一或多个先前时间的所述光谱响应。

12.根据权利要求1所述的半导体晶片处理系统，其中所述计量子系统是光谱反射计。