TW202201588A - 光源、分光分析系統及分光分析方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種壽命較長且能夠用於廣範圍之膜厚測量的光源、分光分析系統及分光分析方法。
光源，係具有：發光二極體；波長轉換部，係構成為會轉換從該發光二極體所輸出之光的波長；以及聚光部，係構成為會將從該波長轉換部所輸出之光加以聚光。

Description

光源、分光分析系統及分光分析方法
本揭露係關於一種光源、分光分析系統及分光分析方法。
專利文獻1係記載一種追求提昇光朝外部的漏出且具有LED晶片與顏色轉換構件的發光裝置。此發光裝置係用於照明器具等。
專利文獻1：日本特開2009-105379號公報
本揭露係提供一種壽命較長且能夠用於廣範圍之膜厚測量的光源、分光分析系統及分光分析方法。
本揭露一形態之光源，係具有：發光二極體；波長轉換部，係構成為會轉換從該發光二極體所輸出之光的波長；以及聚光部，係構成為會將從該波長轉換部所輸出之光加以聚光。
根據本揭露，壽命便會較長且能夠用於廣範圍之膜厚測量。
1:分光分析系統
40:分光測量部
41:入射部
42:導波部
43:分光器
44:光源
50A,50B,50C,50X,59:發光元件
51X:發光二極體
52X:螢光濾片
53X:TIR透鏡
54X:聚光透鏡
55X:散熱片
60:混合器
61:鏡相濾波器
62:光纖束
100:控制裝置
103:分光測量結果保持部
104:厚膜計算部
109:分光資訊保持部
圖1係顯示分光分析系統之一例的示意圖。
圖2係顯示光源之一例的示意圖。
圖3係顯示發光元件之一例的示意圖。
圖4係顯示來自未形成有圖案之裸矽晶圓的反射光之光譜及校正用光譜的圖。
圖5係顯示來自裸矽晶圓的反射光之校正後光譜的圖。
圖6係顯示控制裝置之功能構成的一例之方塊圖。
圖7係顯示控制裝置之硬體構成的一例之方塊圖。
圖8係顯示控制裝置所致之控制(晶圓檢查)的一例之流程圖。
圖9係顯示分光光譜資料之取得位置的一例之圖。
圖10係顯示控制裝置所致之控制(從顏色變化來推定膜厚)的一例之流程圖。
圖11係顯示控制裝置所致之控制(從分光光譜資料來推定膜厚)的一例之流程圖。
圖12係顯示反射光的光譜之圖(其1)。
圖13係顯示反射光的光譜之圖(其2)。
圖14係顯示膜厚測量結果之範例的圖。
圖15係顯示從1個發光元件所輸出之光的光譜之一例的圖。
以下，一邊參照圖式一邊來具體說明實施形態。此外，本說明書及圖式中，會有針對具有實質上相同構成的構成要素賦予相同符號來省略重複說明的情形。
首先，說明具備實施形態相關之光源的分光分析系統。圖1係顯示分光分析系統之一例的示意圖。此分光分析系統1係包含控制裝置100及檢查單元U3。
[檢查單元]
檢查單元U3會取得處理對象的基板，例如半導體晶圓W上所形成之膜的表面相關資訊、及膜厚相關資訊。
如圖1所示，檢查單元U3係包含框體30、保持部31、驅動部32、攝影部33、投光反射部34、及分光測量部40。保持部31會將晶圓W保持成水平。驅動部32會以例如電動馬達等為動力源來使保持部31沿著水平直線狀路徑移動。驅動部32也能使保持部31在水平面內旋轉。攝影部33係具有例如CCD攝影機等的攝影機35。攝影機35係在保持部31的移動方向上設在檢查單元U3內的一端側，且朝向該移動方向的另一端側。投光反射部34會將光投射至攝影範圍，且將來自該攝影範圍的反射光引導至攝影機35一側。例如，投光反射部34係具有半反射鏡36及光源37。半反射鏡36係在較保持部31要高的位置上設在驅動部32之移動範圍的中間部，會將來自下方之光反射至攝影機35一側。光源37係設在半反射鏡36上，會通過半反射鏡36來將照明光照射至下方。
分光測量部40係具有會使來自晶圓W之光射入並分光以取得分光光譜的功能。分光測量部40係具有會使來自晶圓W之光射入的入射部41、會對射入至入射部41之光進行導波的導波部42、會使被導波部42所導波之光分光以取得分光光譜的分光器43、及光源44。入射部41之構成，係能在保持部31所保持之晶圓W伴隨著驅動部32所致之驅動而移動時，使來自晶圓W中央部之光射入。亦即，係設在藉由驅動部32之驅動而移動之保持部31中心的移動路徑所對應之位置。此外，會以在晶圓W藉由保持部31的移動而移動時，入射部41會沿著晶圓W的徑向而相對於晶圓W表面來相對移動之方式來安裝入射部41。藉此，分光測量部40便能夠取得在沿著晶圓W徑向而包含晶圓W中心部的多處之分光 光譜。另外，藉由驅動部32使保持部31旋轉，分光測量部40便能夠取得在沿著晶圓W周向上的多處之分光光譜。導波部42係藉由例如光纖等來加以構成。分光器43會使射入之光分光以取得包含各波長所對應之強度資訊的分光光譜。光源44會將照明光照射至下方。藉此，在晶圓W之反射光便會經由入射部41、導波部42而射入至分光器43。
此外，在分光器43所取得之分光光譜的波長範圍可以是例如包含深紫外光之波長範圍與可見光之波長範圍而為250nm~1200nm左右的範圍。將會射出包含深紫外光及可見光之波長範圍的光之光源作為光源44來使用，並以分光器43來將晶圓W表面相對於來自光源44之光的反射光加以分光，藉此便能夠獲得包含深紫外光及可見光之波長範圍的分光光譜資料。在分光器43所取得之分光光譜的波長範圍也可以包含例如紅外線。可依據所取得之分光光譜資料的波長範圍而選擇適當者來作為分光器43及光源44。例如，光源44可以為具備發光元件及透鏡的照射單元，也可以具備發光元件及與導波部42同軸的光纖等之導波道。
檢查單元U3會如下般運作以取得晶圓W表面的影像資料。首先，驅動部32會使保持部31移動。藉此，晶圓W便會通過半反射鏡36下方。在此通過過程中，來自晶圓W表面之反射光會依序射至攝影機35。攝影機35會使來自晶圓W表面之反射光成像以取得晶圓W表面之影像資料。若晶圓W表面上所形成之膜的膜厚產生變化，則例如晶圓W表面的顏色就會依據膜厚而產生變化等，以攝影機35所拍攝之晶圓W表面的影像資料會產生變化。亦即，取得晶圓W表面的影像資料會相當於取得晶圓W表面上所形成之膜的膜厚相關之資訊。關於此點將會在之後說明。
攝影機35所取得之影像資料會被傳送至控制裝置100。在控制裝置100能夠根據影像資料來推定晶圓W表面之膜的膜厚，且推定結果會作為檢查結果而被保持在控制裝置100。
另外，與檢查單元U3所致之影像資料的取得同時地會使來自晶圓W表面之光射入至分光測量部40以進行分光測量。在驅動部32使保持部31移動時，晶圓W會通過入射部41下方。在此通過過程中，來自晶圓W表面多處之反射光會射入至入射部41，並經過導波部42而射入至分光器43。在分光器43會使射入之光分光以取得分光光譜資料。若晶圓W表面上所形成之膜的膜厚產生變化，則例如分光光譜就會依據膜厚而產生變化。亦即，取得晶圓W表面的分光光譜資料會相當於取得晶圓W表面上所形成之膜的膜厚相關之資訊。關於此點將會在之後說明。在檢查單元U3能並行地實施影像資料的取得與分光測量。因此，與個別地進行此等的情形相較，係能夠在短時間內進行測量。
在分光器43所取得之分光光譜資料會被傳送至控制裝置100。在控制裝置100能夠根據分光光譜資料來推定晶圓W表面之膜的膜厚，且推定結果會作為檢查結果而被保持在控制裝置100。
[光源]
針對光源來進行說明。圖2係顯示光源之一例的示意圖。
如圖2所示，光源44係例如具有4個發光元件50A,50B,50C及59、以及將從發光元件50A,50B,50C及59所輸出之光加以混合的混合器60。發光元件50A~50C係包含會輸出紫外光的發光二極體(Light Emitting Diode：LED)，發光元件59則會輸出白色光。混合器60係包含鏡相濾波器61。發光元件50A~50C係連接於光纖束62一端，光纖束62另一端則透過SMA連接器65而連接於混合器 60。發光元件59係連接於光纖63一端，光纖63另一端則透過連接器66而連接於混合器60。鏡相濾波器61係配置成會將從光纖束62所輸入之光與從光纖63所輸入之光加以混色。混合器60係透過SMA連接器67而連接於光纖64。從鏡相濾波器61所輸出之光會在光纖64傳播。混合器60係混合部的一例。
[發光元件]
針對發光元件50A~50C進行說明。以下會有將發光元件50A~50C統稱為發光元件50X的情形。圖3係顯示發光元件之一例的示意圖。
如圖3所示，發光元件50X係具有LED51X、螢光濾片52X、TIR(Total Internal Reflection)透鏡53X、聚光透鏡54X、散熱片55X、及殼體56X。殼體56X會收納螢光濾片52X、TIR透鏡53X、及聚光透鏡54X。發光元件50X的輸出端係連接有光纖束62所含之光纖62X。螢光濾片52X會將從LED51X所輸出之光的波長加以轉換。TIR透鏡53X會使從螢光濾片52X所輸出之光成為平行光。聚光透鏡54X會將穿透過TIR透鏡53X之光加以聚光。聚光透鏡54X所聚集之光會被輸入至光纖62X。散熱片55X係安裝在LED51X，會將在LED51X所產生之熱散出至外部。螢光濾片52X係波長轉換部的一例，聚光透鏡54X則係聚光部的一例。
從LED51X所輸出之光的波長在發光元件50A~50C之間會有所不同。從LED51X所輸出之光的波長係例如在250nm以上，700nm以下的範圍內。例如，發光元件50A~50C之中的至少一個發光元件係包含會輸出波長為350nm以下之光的LED51X。亦即，發光元件50A~50C之中的至少一個發光元件係包含會輸出紫外光的LED51X。
螢光濾片52X係包含例如螢光體顆粒。螢光濾片52X也可以是使包含附著有螢光體奈米粒子之玻璃粉末聚集而形成的膜。螢光濾片52X也可以是包含分散有螢光體奈米粒子之矽氧樹脂的膜。螢光體係例如LaPO4：Ce3+或LaMgAl11O19：Ce3+。螢光濾片52X較佳地係包含多種螢光體。藉由包含多種螢光體便能使通過螢光濾片52X而輸出之光的光譜平滑化。螢光濾片52X所含之螢光體也可以為1種。另外，螢光濾片52X較佳地係包含保持螢光體粒子的玻璃。玻璃相較於矽氧樹脂等之樹脂會較不容易劣化，特別是LED51X所輸出之光的波長較短時，玻璃的耐性會變得更為顯著。螢光濾片52X也可以形成為會將LED51X的發光面加以密封。螢光濾片52X的形狀也可以為例如板狀。
此外，連接於光纖束62的發光元件50X之數量並無限定。例如，也可以為使4個發光元件50X連接於光纖束62。
接著示範4個發光元件50X與1個發光元件59連接於混合器60之情形的合成光譜之範例。圖4係顯示來自未形成有圖案之裸矽晶圓的反射光之光譜及校正用光譜的圖。圖5係顯示來自裸矽晶圓的反射光之校正後光譜的圖。圖4(a)係顯示來自裸矽晶圓的反射光之光譜，圖4(b)係顯示校正用光譜。此處，4個發光元件所含之LED51X的波長分別係285nm、340nm、365nm、385m。輸出285nm之光的LED51X之輸出係400μW左右。輸出340nm之光的LED51X之輸出係0.7mW左右。輸出365nm之光的LED51X之輸出係4mW左右。輸出385nm之光的LED51X之輸出係6mW左右。輸出白色光之發光元件59所含的LED之輸出係3mW左右。
如圖4(a)所示，使4個發光元件50X與1個發光元件59連接於混合器60之光源係具備較廣的波長域。因此，如圖5所示，可獲得波長域較廣之絕對反射光譜來作為來自裸矽晶圓的反射光之校正後光譜。
光源44所輸出之光的波長並無特別限定，光源44也可以輸出例如波長250nm以上，1200nm以下之光。光源44所輸出之光的波長域較佳地係含有250nm以上，750nm以下之波長域。
[控制裝置]
針對控制裝置100的一例進行詳細說明。圖6係顯示控制裝置之功能構成的一例之方塊圖。控制裝置100會控制檢查單元U3所含的各要素。
如圖6所示，控制裝置100在功能上的構成係具有檢查實施部101、影像資訊保持部102、分光測量結果保持部103、膜厚計算部104、模型保持部108、及分光資訊保持部109。
檢查實施部101係具有會控制在檢查單元U3的晶圓W檢查相關之動作的功能。而在檢查單元U3進行檢查的結果，會取得影像資料及分光光譜資料。
影像資訊保持部102係具有取得並保持從檢查單元U3之攝影部33拍攝晶圓W表面的影像資料之功能。影像資訊保持部102所保持的影像資料會被利用在晶圓W上所形成之膜的膜厚推定。
分光測量結果保持部103係具有從檢查單元U3之分光器43來取得並保持晶圓W表面相關之分光光譜資料的功能。分光測量結果保持部103所保持的分光光譜資料會被利用在晶圓W上所形成之膜的膜厚推定。
膜厚計算部104係具有會根據影像資訊保持部102所保持的影像資料及分光測量結果保持部103所保持的分光光譜資料來計算出晶圓W上所形成之膜的膜厚之功能。膜厚的計算相關之詳細順序將於之後說明。
分光資訊保持部109係具有會保持從分光光譜資料計算出膜厚時所使用的分光資訊之功能。在檢查單元U3所取得之分光光譜資料會依據晶圓W表面上所形成之膜的種類及膜厚而變化。因此，在分光資訊保持部109係會保持膜厚與分光光譜的對應關係相關之資訊。例如，預先取得裸矽晶圓等的下層膜表面相關之分光光譜資料，分光資訊保持部109會將該分光光譜資料作為參考資料來加以保持。膜厚計算部104會根據分光資訊保持部109所保持之資訊來針對檢查對象的晶圓W(對象基板)推定膜厚。
控制裝置100係由一個或多個控制用電腦所構成。圖7係顯示控制裝置之硬體構成的一例之方塊圖。例如控制裝置100係具有圖7所示之電路120。電路120係具有一個或多個處理器121、記憶體122、儲存器123、及輸出入埠124。儲存器123係具有例如硬碟等的電腦可讀取記憶媒體。記憶媒體係記憶有使控制裝置100用以執行後述程序處理順序的程式。記憶媒體也可以為非揮發性半導體記憶體、磁碟及光碟等的可取出媒體。記憶體122會暫時記憶從儲存器123的記憶媒體所讀取的程式及處理器121所致之運算結果。處理器121會藉由與記憶體122協同運作來執行上述程式而構成上述各功能模組。輸出入埠124會依據來自處理器121的指令來在與控制對象的構件之間進行電性訊號的輸出入。
此外，控制裝置100的硬體構成未必限於藉由程式來構成各功能模組。例如控制裝置100的各功能模組也可以藉由專用邏輯電路或將此集成的ASIC(Application Specific Integrated Circuit)來構成。
此外，圖6所示之一部分的功能也可以設在與控制檢查單元U3之控制裝置100不同的裝置。使一部分的功能設在與控制裝置100不同的外部裝置時，外部裝置與控制裝置100會協力發揮以下實施形態所說明的功能。另外，此般情形，搭載有本實施形態說明之控制裝置100所對應的功能之外部裝置、及本實施形態說明之分光分析系統1的其餘部分能一體地作為分光分析系統來運作。
[基板檢查方法]
接著，一邊參照圖8~圖11一邊說明控制裝置100所致之基板檢查方法。圖8係顯示控制裝置所致之控制(晶圓檢查)的一例之流程圖。圖9係顯示分光光譜資料之取得位置的一例之圖。基板檢查方法係在檢查單元U3所進行之成膜後的晶圓W檢查相關之方法。檢查單元U3會檢查在成膜後的晶圓W是否已實施所欲的成膜。具體而言，係進行晶圓W上所形成之膜的表面狀態及膜厚之評估。由於檢查單元U3係如上述具有例如攝影部33及分光測定部40，因此能取得藉由攝影部33來拍攝晶圓W表面後的影像資料、及分光測定部40所致之晶圓W表面的分光光譜資料。控制裝置100會根據該等資料來評估成膜狀況。
首先，控制裝置100會執行步驟S01。在步驟S01，會將已進行成膜的晶圓W搬入至檢查單元U3。晶圓W會被保持在保持部31。
接著，控制裝置100的檢查實施部101會執行步驟S02(影像取得步驟)。在步驟S02，會藉由攝影部33來拍攝晶圓W表面。具體而言，會一邊藉由驅動部32的驅動來使保持部31朝既定方向移動一邊藉由攝影部33來進行晶圓W表面的拍攝。藉此，便會在攝影部33取得晶圓W表面相關之影像資料。影像資料會被保持在控制裝置100的影像資訊保持部102。
此外，控制裝置100的檢查實施部101會與步驟S02的實施同時地執行步驟S03(分光測量步驟)。在步驟S03，會藉由分光測量部40來在晶圓W表面多處進行分光測量。如上述，分光測量部40的入射部41係設在保持部31移動時保持部31所保持的晶圓W中心會通過的路徑上，因此可取得包含中心部而在沿著晶圓W徑向上之多處的分光光譜。另外，藉由驅動部32來使保持部31旋轉，分光測量部40便可取得在沿著晶圓W周向上之多處的分光光譜。因此，如圖9所示，在入射部41會從例如通過晶圓W中心之多條線段與多個同心圓所相交之多處來射入反射光。分光器43會進行射入至入射部41之光的分光光譜相關的測量。其結果，分光器43便會取得多處，例如圖9所示之多個測量位置P所對應的P個，例如49個分光光譜資料。如此般，藉由使用分光器43來取得在多處的晶圓W表面相關之分光光譜資料。此外，測量位置P的位置與數量可藉由分光器43所致之分光測量間隔以及保持部31所致之晶圓W移動速度來適當地改變。分光器43所取得之分光光譜資料會被保持在控制裝置100的分光測量結果保持部103。
控制裝置100的膜厚計算部104會執行步驟S04。在步驟S04，會根據晶圓W表面相關之影像資料或分光測量所致之分光光譜資料來計算出晶圓W表面的膜之膜厚。
一邊參照圖10一邊說明使用影像資料來計算出膜厚時的順序。圖10係顯示控制裝置所致之控制(從顏色變化來推定膜厚)的一例之流程圖。在使用影像資料來計算出膜厚時係使用模型保持部108所保持的膜厚模型。膜厚模型係用以從拍攝形成有既定膜時的晶圓W表面之影像資料中的各像素之顏色變化相關資訊(形成既定膜前後的顏色變化)來計算出膜厚的模型，且係表示顏色變化相關資訊與膜厚的對應關係之模型。藉由將此般模型預先保持在模型保持部108， 則取得影像資料的多處中之顏色變化相關資訊便能夠從該顏色變化來推定膜厚。針對已進行前階段為止的各處理之晶圓W與之後形成有既定膜的晶圓W之兩者，進行其表面的拍攝以取得影像資料來特定出顏色是如何地變化。另外，對以相同條件來成膜的晶圓進行膜厚測量。藉此便可特定出膜厚與顏色變化的對應關係。藉由一邊改變膜厚一邊反覆該測量，便可獲得顏色變化相關資訊與膜厚的對應關係。
從影像資料來計算出膜厚的方法，具體而言，係如圖10所示。首先，在取得拍攝之影像資料(步驟S11)後，從該影像資料來分別取得每一個像素的顏色變化相關資訊(步驟S12)。可進行計算出與成膜前影像資料的差分之處理來取得顏色變化相關資訊。之後，會進行與模型保持部108所保持的膜厚模型之比較(步驟S13)。藉此，便可針對每一個像素來分別推定該像素被拍攝之區域的膜厚(步驟S14)。藉此，便可分別推定每一個像素，亦即在晶圓W表面之多處的膜厚。
此外，根據上述影像資料來進行膜厚的計算(推定)，在晶圓W上所形成之膜較薄時(例如，500nm以下左右)雖然是有可能的，但若膜厚變大則會有困難。此係因為若膜厚變大則顏色變化相對於膜厚變化會變少，故不易從顏色變化相關資訊來高精度地推定膜厚。因此，在形成有膜厚較大的膜時，膜厚的推定係根據分光光譜資料來進行。
一邊參照圖11一邊說明使用分光光譜資料來計算出膜厚時的順序。圖11係顯示控制裝置所致之控制(從分光光譜資料來推定膜厚)的一例之流程圖。使用分光光譜資料來進行膜厚的計算係利用表面的膜之膜厚所對應之反射率的變化。對在表面形成有膜之晶圓照射光時，光雖然會在最上位的膜之表面 反射，或者在最上位的膜與其下層(的膜或晶圓)之界面反射。接著，該等光會作為反射光而射出。亦即，反射光會含有相位不同的2個成分之光。另外，若表面的膜厚變大，則其相位差也會變大。因此，若膜厚變化時，在上述膜表面反射之光與在和下層的界面反射之光的干擾程度會改變。亦即，反射光的分光光譜形狀會產生變化。膜厚所對應的分光光譜之變化理論上是可以計算出來的。因此，在控制裝置100會預先保持表面上所形成之膜的膜厚所對應之分光光譜形狀相關的資訊。接著，將對實際晶圓W照射光而得之反射光的分光光譜與預先保持的資訊加以比較。藉此，便可推定晶圓W表面之膜的膜厚。膜厚推定所使用之膜厚與分光光譜形狀的關係相關之資訊會被保持在控制裝置100的分光資訊保持部109。
從分光光譜資料來計算出膜厚的方法，具體而言，係如圖11所示。首先，會取得分光測量的結果，亦即分光光譜資料(步驟S21)。接著，參照分光資訊保持部109所保持的資訊，從分光光譜資料來計算出測量對象之膜的絕對分光光譜資料(步驟S22)。接著，去除絕對分光光譜資料所含的雜訊，進行平滑化處理(步驟S23)。雜訊去除及平滑化處理可使用例如Savitzky-Golay濾波器、移動平均濾波器或Spline平滑化濾波器。雜訊去除及平滑化處理也可以指定分光光譜的波長域而使用加權因子來最佳化。接著，能選出步驟S23所得之絕對分光光譜資料中的既定波長域，例如270nm~700nm的波長域，從該選出之波長域的資料來推定膜厚(步驟S24)。藉此，便可分別推定每一個分光光譜資料，亦即在晶圓W表面之多處的膜厚。藉由根據各分光光譜資料來計算出膜厚，便能獲得在晶圓W表面之膜厚分布的相關資訊。
此處，一邊參照範例一邊說明步驟S21~S24的處理。在此範例中，會進行裸矽晶圓上所形成的氮化矽膜的膜厚測量。圖12及圖13係顯示反射光的光譜之圖。圖12(a)係顯示來自裸矽晶圓之反射光的光譜，圖12(b)係顯示來自裸矽晶圓上所形成的氮化矽膜之反射光的光譜。圖13(a)係顯示絕對分光光譜，圖13(b)係顯示平滑化處理後的絕對分光光譜。
在此範例中，分光資訊保持部109會預先保持圖12(a)所示之分光光譜資料。在步驟S21，會取得圖12(b)所示之分光光譜資料。在步驟S22，會參照圖12(a)所示之分光光譜資料，從圖12(b)所示之分光光譜資料來計算出圖13(a)所示之氮化矽膜的絕對分光光譜資料。在步驟S23，會去除絕對分光光譜資料所含的雜訊，而進行平滑化處理。其結果，便可獲得圖13(b)所示之絕對分光光譜資料。接著，在步驟S24，會從圖13(b)中之270nm~700nm之波長域R的絕對分光光譜資料來推定膜厚。
此外，在根據分光光譜資料來進行膜厚推定時，也可以省略影像資料的取得(步驟S02)。此情形，也可以構成為不會進行攝影部33所致之影像取得，而僅根據分光光譜資料來進行膜厚推定及膜厚狀況的評估。
返回圖8，在計算出膜厚(步驟S04)後，控制裝置100的檢查實施部101會執行步驟S05。在步驟S05，會從檢查單元U3搬出晶圓W。所搬出之晶圓W例如會被送至後階段的處理模組。
如此般，便可測量晶圓W上所形成之測量對象的膜之膜厚。
[作用]
在分光分析系統1，光源44係具有多個發光元件50X(50A~50C)。另外，在多個發光元件50X之間，從該發光元件50X所含之LED51X所輸出之光的波長會有 所不同。因此，光源44可以發出廣帶域的光。從而，便可用於廣範圍之膜厚測量。另外，藉由使用會發出波長為350nm以下的紫外光或深紫外光者來作為LED51X，光源44所發出之光便也可含有紫外光或深紫外光。藉由發出波長較短之光，便能夠以高精度來測量更薄之膜的厚度。再者，LED的壽命係例如10000小時以上，顯著地較氘(D2)/鹵素光源或Xe光源的壽命要長，可長時間連續運作。另外，LED之波長光譜再現性亦較Xe燈光源的波長光譜穩定性要更為優異。再者，Xe燈光源不易用脈衝來驅動，但LED則較容易用脈衝來驅動。
包含光源44之分光分析系統1可內建在例如進行成膜及膜厚測量的成膜裝置來使用。作為成膜裝置，可舉出例如塗布顯影裝置、化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition：CVD)裝置、濺射裝置、蒸鍍裝置、及原子層沉積(atomic layer deposition：ALD)裝置。包含光源44之分光分析系統1可內建在例如進行蝕刻及膜厚測量的蝕刻裝置來使用。作為蝕刻裝置，可舉出例如電漿蝕刻裝置及原子層蝕刻(atomic layer etching：ALE)裝置。另外，分光分析系統也可以自成膜裝置或蝕刻裝置獨立地配置，並對成膜裝置或蝕刻裝置通知測量結果。
分光分析系統1內建在成膜裝置或蝕刻裝置的情況，在更換光源44時，雖然會使成膜裝置停止運作，但由於光源44壽命較長，因此可降低更換頻率。
另外，由於光源44係包含會輸出白色光的發光元件59，因此也可測量較厚之膜的厚度。
此處，針對測量例進行說明。圖14係顯示膜厚測量結果之範例的圖。在此範例中，會在裸矽晶圓上形成厚度為30nm的氮化矽膜，並使用橢圓偏光儀來進行膜厚測量且使用包含光源44的檢查單元U3來進行膜厚測量。圖14(a) 係顯示使用橢圓偏光儀之膜厚測量結果的等值線圖，圖14(b)係顯示使用包含光源44的檢查單元U3之膜厚測量結果的等值線圖。圖14中的數值係膜厚(Å)。
如圖14所示，即使是使用包含光源44的檢查單元U3來進行膜厚測量，仍可以獲得與使用橢圓偏光儀來進行膜厚測量相同程度的精度。該等之間的差異以均方根(Root Mean Square：RMS)來表示係0.3nm。另外，相對於使用橢圓偏光儀來進行膜厚測量時測量1處所需時間係20m秒左右，使用包含光源44的檢查單元U3來進行膜厚測量時則是5秒左右即可。亦即，根據使用包含光源44的檢查單元U3來進行的膜厚測量，便可縮短測量時間。
此外，光源44所含之發光元件50X的數量不需為多個，即使光源44所含之發光元件50X的數量為1個，由於發光元件50X係包含LED51X、螢光濾片52X、及聚光透鏡54X，因此仍能夠用於廣範圍之膜厚測量。另外，光源44與入射部41也可以構成為一體。圖15係顯示從1個發光元件50X所輸出之光的光譜之一例的圖。
光源可以使用在分光分析系統以外的用途。
以上，雖然已詳細說明較佳實施形態等，但並不會受限於上述實施形態等，在不脫離申請專利範圍所記載的範圍內，也可以對上述實施形態等施予各種變形及置換。
50X:發光元件
51X:發光二極體
52X:螢光濾片
53X:TIR透鏡
54X:聚光透鏡
55X:散熱片
56X:殼體
62X:光纖

Claims (15)

  1. 一種光源，係具有：
    發光二極體；
    波長轉換部，係構成為會轉換從該發光二極體所輸出之光的波長；以及
    聚光部，係構成為會將從該波長轉換部所輸出之光加以聚光。
  2. 如申請專利範圍第1項之光源，其中從該發光二極體所輸出之光的波長係350nm以下。
  3. 一種光源，係具有：
    多個發光元件；以及
    混合部，係構成為會將從該多個發光元件所輸出之光加以混合；
    該多個發光元件係分別包含：
    發光二極體；
    波長轉換部，係構成為會轉換從該發光二極體所輸出之光的波長；以及
    聚光部，係構成為會將從該波長轉換部所輸出之光加以聚光；
    從該發光元件所含的發光二極體輸出之光的波長在該多個發光元件之間係有所不同。
  4. 如申請專利範圍第3項之光源，其中該多個發光元件之中至少一個發光元件係包含會輸出波長350nm以下之光的發光二極體。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之光源，其中該多個發光元件之中至少一個發光元件會輸出白色光。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之光源，其係輸出波長250nm以上，1200nm以下之光。
  7. 如申請專利範圍第6項之光源，其中所輸出之光的波長域係含有250nm以上，750nm以下之波長域。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之光源，其中該波長轉換部係包含多種螢光體。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之光源，其中該波長轉換部係包含：
    螢光體粒子；以及
    玻璃，係構成為會保持該螢光體粒子。
  10. 一種分光分析系統，係具有：
    如申請專利範圍第1至9項中任一項之光源，係構成為會將光照射至對象物；以及
    分光測量部，係構成為會將從該光源照射且被該對象物反射後之光加以分光以取得分光資料。
  11. 如申請專利範圍第10項之分光分析系統，其中該分光測量部係構成為會將來自該對象物表面所含之彼此不同的多個區域之光分別加以分光以取得分光資料。
  12. 如申請專利範圍第10或11項之分光分析系統，其中該分光測量部係構成為會取得光的光譜資料來作為該分光資料，並使該光譜資料平滑化。
  13. 一種分光分析方法，係具有：
    由如申請專利範圍第1至9項中任一項之光源來將光照射至對象物的工序；以及
    將從該光源照射且被該對象物反射後之光加以分光以取得分光資料的工序。
  14. 如申請專利範圍第13項之分光分析方法，其中在取得該分光資料的工序中，會將來自該對象物表面所含之彼此不同的多個區域之光分別加以分光以取得分光資料。
  15. 如申請專利範圍第13或14項之分光分析方法，其中取得該分光資料的工序會取得光的光譜資料來作為該分光資料，並使該光譜資料平滑化。
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