JP2002231930A - Backlight image pickup device and method of manufacturing the same, measuring equipment, and aligner - Google Patents

Backlight image pickup device and method of manufacturing the same, measuring equipment, and aligner

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JP2002231930A
JP2002231930A JP2001048805A JP2001048805A JP2002231930A JP 2002231930 A JP2002231930 A JP 2002231930A JP 2001048805 A JP2001048805 A JP 2001048805A JP 2001048805 A JP2001048805 A JP 2001048805A JP 2002231930 A JP2002231930 A JP 2002231930A
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charge
surface side
transfer
conductivity type
epitaxial layer
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JP2001048805A
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Tei Narui
禎 成井
Keiichi Akagawa
圭一 赤川
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Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce variations in the manufacture of a backlight image pickup device by providing a structure, etc., for lowering the influence of the manufacturing requirements for a semiconductor substrate on variations in the characteristics of the entire image pickup device. SOLUTION: The backlight image pickup device comprises a semiconductor substrate of the first conductivity; electric charge accumulating section of the second conductivity for accumulating signal charges pixel by pixel on the second surface of the semiconductor substrate; electric charge transfer section which is formed on the first surface of the semiconductor substrate opposite to the electrode charge accumulating section, and transfers and reads the signal charges; electric charge transfer means for transferring the signal charges accumulated in the electric charge accumulating section to the electric charge transfer section; and barrier region which is formed at least in a part of a transfer path for the signal charges formed between the electric charge accumulating section and the electric charge transfer section, and which blocks the movement of the signal charges at the time of not transferring the electric charges by generating a potential barrier, while guaranteeing the complete transfer of the signal charges at the time of transferring the electric charges by removing the potential barrier.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギー線(可
視光、紫外線、軟X線、電子線など)を半導体の一方の
面側(第2面側)で受光し、光電変換された信号電荷を
他方の面側(第1面側)の電荷転送部に移送して読み出
す背面照射型の撮像装置に関する。また、本発明は、こ
の撮像装置の製造方法、並びにこの撮像装置を具備する
測定装置および露光装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for receiving energy rays (visible light, ultraviolet rays, soft X-rays, electron beams, etc.) on one surface side (second surface side) of a semiconductor, and converting photoelectrically converted signal charges. Is transferred to the charge transfer section on the other surface side (first surface side) and read out. The present invention also relates to a method for manufacturing the imaging device, and a measuring device and an exposure device including the imaging device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図19は、従来の背面照射型の撮像装置
101を示す図である。図19において、P型エピタキ
シャル層からなる半導体基体102は、10μm程度の
薄さに形成される。この半導体基体102の第1面側に
は、電荷転送のためにN型のCCD拡散層103が長尺
状に設けられる。このCCD拡散層103には、ゲート
酸化膜104を介して多層の転送電極105が配置され
る。また、半導体基体102には、反射防止膜109お
よび支持基板111などが設けられる。
2. Description of the Related Art FIG. 19 is a view showing a conventional back-illuminated type imaging device 101. As shown in FIG. In FIG. 19, a semiconductor substrate 102 made of a P-type epitaxial layer is formed to a thickness of about 10 μm. On the first surface side of the semiconductor substrate 102, an N-type CCD diffusion layer 103 is provided in a long shape for charge transfer. On the CCD diffusion layer 103, a multi-layer transfer electrode 105 is arranged via a gate oxide film 104. The semiconductor substrate 102 is provided with an antireflection film 109, a support substrate 111, and the like.

【0003】このような構成の撮像装置101には、第
2面側からエネルギー線が照射される。このエネルギー
線によって半導体基体102の第2面側には、電子−ホ
ール対が発生する。この電子の一部は、半導体基体10
2中を移動した後、CCD拡散層103のポテンシャル
井戸に到達し、信号電荷として蓄積される。このCCD
拡散層103の信号電荷は、転送電極105の印加電圧
によって転送され、外部へ順次読み出される。
The imaging device 101 having such a configuration is irradiated with energy rays from the second surface side. An electron-hole pair is generated on the second surface side of the semiconductor substrate 102 by the energy beam. Some of these electrons are
After moving through the area 2, the charge reaches the potential well of the CCD diffusion layer 103 and is accumulated as signal charges. This CCD
The signal charges in the diffusion layer 103 are transferred by the voltage applied to the transfer electrode 105 and are sequentially read out.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した撮
像装置101では、半導体基体102を移動中の電子が
ホールと再結合して消滅し、エネルギー線の検出効率が
低下するという現象が生じる。このような再結合の頻度
は、半導体基体102の不純物濃度や厚さの影響を受け
る。そのため、半導体基体102の不純物濃度や厚さが
製造時にばらつくと、エネルギー線の検出効率がばらつ
く。
By the way, in the above-described image pickup apparatus 101, a phenomenon occurs in which electrons moving through the semiconductor substrate 102 recombine with holes and disappear, and the efficiency of energy ray detection decreases. The frequency of such recombination is affected by the impurity concentration and thickness of the semiconductor substrate 102. Therefore, if the impurity concentration and the thickness of the semiconductor substrate 102 vary at the time of manufacturing, the efficiency of detecting energy rays varies.

【0005】また、半導体基体102を移動中の電子
は、隣り合う画素間で混合して、スメアを発生する。こ
のようなスメア発生の度合いも、半導体基体102の不
純物濃度や厚さの影響を受ける。そのため、半導体基体
102の不純物濃度や厚さが製造時にばらつくと、スメ
ア発生の度合いもばらつく。
[0005] In addition, electrons moving in the semiconductor substrate 102 are mixed between adjacent pixels to generate smear. The degree of occurrence of such smear is also affected by the impurity concentration and thickness of the semiconductor substrate 102. Therefore, if the impurity concentration and thickness of the semiconductor substrate 102 vary during manufacturing, the degree of smearing also varies.

【0006】このように、背面照射型の撮像装置を製造
するに当たっては、半導体基体の製造条件(例えばエピ
タキシャル成長条件など)を厳密にコントロールしなけ
ればならず、製造歩留まりが低下する大きな原因となっ
ていた。
As described above, in manufacturing a back-illuminated imaging device, the manufacturing conditions (eg, epitaxial growth conditions) of a semiconductor substrate must be strictly controlled, which is a major cause of a reduction in manufacturing yield. Was.

【0007】特に、上述したようなスメア発生は、撮像
装置の画素ピッチを狭めるに従って顕著に生じる。その
ため、撮像装置の多画素化を図る上で、スメア発生の低
減が強く求められていた。
In particular, the occurrence of smear as described above becomes more remarkable as the pixel pitch of the image pickup device is reduced. Therefore, in order to increase the number of pixels of the imaging device, it has been strongly required to reduce the occurrence of smear.

【0008】さらに、上述した撮像装置101では、C
CD拡散層103を転送中の信号電荷に、第2面側で新
たに発生した信号電荷が混入する。そのため、第2面側
を遮光するために機械シャッタを設けなければならず、
撮像装置の構造が複雑化するという問題点もあった。
Further, in the above-described image pickup apparatus 101, C
The signal charges newly generated on the second surface side are mixed with the signal charges being transferred through the CD diffusion layer 103. Therefore, a mechanical shutter must be provided to shield the second surface from light.
There is also a problem that the structure of the imaging device is complicated.

【0009】そこで、請求項1〜12に記載の発明で
は、半導体基体の不純物濃度や厚みが撮像装置の特性ば
らつきに与える影響を軽減して、背面照射型の撮像装置
の製造ばらつきを抑制することを目的とする。特に、請
求項9〜12に記載の発明においては、上記目的に加え
て、多画素化を容易にした撮像装置を提供することを目
的とする。また、請求項13に記載の発明では、請求項
1〜5,9〜12のいずれか1項に記載の背面照射型の
撮像装置を搭載した測定装置を提供することを目的とす
る。また、請求項14に記載の発明では、請求項13に
記載の測定装置を搭載した露光装置を提供することを目
的とする。
In view of the above, according to the first to twelfth aspects of the present invention, it is possible to reduce the influence of the impurity concentration and thickness of the semiconductor substrate on the characteristic variation of the image pickup device and to suppress the manufacturing variation of the back-illuminated type image pickup device. With the goal. In particular, in the inventions according to claims 9 to 12, in addition to the above-mentioned objects, it is an object to provide an imaging device that facilitates increasing the number of pixels. Another object of the present invention is to provide a measuring apparatus equipped with the back-illuminated imaging device according to any one of the first to fifth and ninth to twelfth aspects. Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus equipped with the measuring apparatus according to the present invention.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】以下、課題を解決するた
めの手段を請求項ごとに説明する。なお、ここでの説明
は、例示または参考のためであり、本発明を限定するも
のではない。
Means for solving the problems will be described below for each claim. Note that the description here is for illustration or reference, and does not limit the present invention.

【0011】《請求項1》請求項1に記載の撮像装置
は、第1導電型の半導体基体と、半導体基体の第1面と
反対の第2面側に配列されて第2面側から入射するエネ
ルギー線によって発生する信号電荷を画素単位に蓄積す
る第2導電型の電荷蓄積部と、電荷蓄積部に対向して半
導体基体の第1面側に設けられて信号電荷の転送読み出
しを行う電荷転送部と、電荷蓄積部に蓄積された信号電
荷を電荷転送部へ移送する電荷移送手段と、電荷蓄積部
と電荷転送部との間に形成される信号電荷の移送経路の
少なくとも一部に設けられ、非電荷移送時には電位障壁
の山(信号電荷の極性から見て電位の極大箇所を山とい
う)を生じて信号電荷の移動を遮り、かつ電荷移送時に
は電荷移送手段によって電位障壁の山が除かれて信号電
荷の完全移送を保証するバリア領域とを備えたことを特
徴とする。
(1) The imaging device according to the above (1), wherein the semiconductor substrate of the first conductivity type is arranged on the second surface side opposite to the first surface of the semiconductor substrate, and light is incident from the second surface side. A second conductivity type charge accumulating portion for accumulating signal charges generated by energy rays generated in a pixel unit, and a charge provided on the first surface side of the semiconductor substrate opposite to the charge accumulating portion to transfer and read signal charges A transfer unit; a charge transfer unit configured to transfer the signal charges stored in the charge storage unit to the charge transfer unit; and a transfer unit configured to transfer the signal charges stored in the charge storage unit to the charge transfer unit. When a non-charge is transferred, a peak of a potential barrier is formed (a point where the potential is maximum when viewed from the polarity of the signal charge is called a peak) to block the movement of the signal charge. Guarantees complete transfer of signal charge Characterized by comprising a that barrier region.

【0012】請求項1の好適な態様では、電荷蓄積部を
半導体基体の第2面側に配置する。この電荷蓄積部は、
第2面側で発生する信号電荷を画素単位に収集する機能
を有する。電荷移送手段は、この信号電荷を電荷転送部
へ移送する。電荷転送部は、移送された信号電荷を順次
転送して読み出す。このように、半導体基体中の電荷蓄
積部により、電荷転送部に混入する不要電荷を遮ること
が可能になる。したがって、機械シャッタを設けて、撮
像装置を遮光する必要がなくなる。また、電荷蓄積部と
電荷転送部とは、半導体基体の厚み方向に配される。そ
のため、遮光された電荷蓄積部と電荷転送部とを平面的
に配するフレームトランスファ型の撮像装置に比べて、
チップサイズを小さくしたり、受光部面積を拡大するこ
とが容易になる。このように受光部面積を拡大すること
により、エネルギー線の検出効率を確実に向上できる。
According to a preferred aspect of the present invention, the charge storage portion is arranged on the second surface side of the semiconductor substrate. This charge storage section
It has a function of collecting signal charges generated on the second surface side in pixel units. The charge transfer means transfers this signal charge to the charge transfer unit. The charge transfer unit sequentially transfers and reads the transferred signal charges. As described above, the charge accumulation portion in the semiconductor substrate can block unnecessary charges mixed in the charge transfer portion. Therefore, there is no need to provide a mechanical shutter to shield the imaging device from light. Further, the charge storage section and the charge transfer section are arranged in the thickness direction of the semiconductor substrate. Therefore, as compared with a frame transfer type imaging device in which a light-shielded charge accumulation unit and a charge transfer unit are arranged in a plane,
It is easy to reduce the chip size and enlarge the light receiving area. By thus increasing the area of the light receiving portion, the efficiency of detecting the energy rays can be reliably improved.

【0013】また、電荷蓄積部が信号電荷を画素単位に
一旦集めることにより、半導体基体中で隣接画素間の信
号電荷が混合する頻度を下げ、半導体基体の製造ばらつ
きがスメア発生に与える影響を低減することができる。
[0013] Further, the signal accumulating section once collects the signal charges for each pixel, thereby reducing the frequency of mixing of the signal charges between adjacent pixels in the semiconductor substrate, and reducing the influence of manufacturing variations of the semiconductor substrate on the occurrence of smear. can do.

【0014】さらに、請求項1の好適な態様では、電荷
蓄積部と電荷転送部との間にバリア領域を形成する。こ
の場合、バリア領域で生じた電位障壁の山によって、電
荷移送の閾値条件をコントロールすることが可能にな
る。したがって、半導体基体の製造ばらつきが電荷移送
の閾値条件に与える影響を低減することができる。
Further, according to a preferred aspect of the present invention, a barrier region is formed between the charge storage section and the charge transfer section. In this case, the threshold condition of the charge transfer can be controlled by the peak of the potential barrier generated in the barrier region. Therefore, it is possible to reduce the influence of the manufacturing variation of the semiconductor substrate on the charge transfer threshold condition.

【0015】以上のような作用により、半導体基体の製
造ばらつきが、背面照射型の撮像装置の特性に与える影
響を低減することが可能になる。なお、さらに好ましく
は、バリア領域で生じる電位障壁の山によって、電荷蓄
積部と電荷転送部との間を明確に分断することも可能で
ある。この場合、電荷転送中の電荷転送部に信号電荷の
混入するおそれが一段と少なくなり、機械シャッタを省
くことが可能になる。
With the above-described operation, it is possible to reduce the influence of the manufacturing variation of the semiconductor substrate on the characteristics of the back-illuminated imaging device. More preferably, it is possible to clearly separate the charge accumulating portion and the charge transfer portion by the peak of the potential barrier generated in the barrier region. In this case, the risk of signal charges entering the charge transfer section during charge transfer is further reduced, and the mechanical shutter can be omitted.

【0016】《請求項2》請求項2に記載の撮像装置
は、請求項1に記載の撮像装置において、バリア領域
は、半導体基体に第1導電型の不純物を導入して形成さ
れた領域であることを特徴とする。
In a second aspect of the present invention, in the imaging device according to the first aspect, the barrier region is a region formed by introducing a first conductivity type impurity into the semiconductor substrate. There is a feature.

【0017】《請求項3》請求項3に記載の撮像装置
は、請求項2に記載の撮像装置において、バリア領域に
導入する不純物濃度は、半導体基体の不純物濃度に比べ
て高く設定されることを特徴とする。請求項3の好適な
態様では、半導体基体の不純物濃度が予め低く設定さ
れ、その半導体基体に不純物を更に導入してバリア領域
を形成する。この場合、半導体基体の不純物濃度が比較
的低いため、半導体基体の製造条件のむらやばらつきに
よって、「信号電荷の移送にむらが生じる」、「欠陥画
素が生じる」などの製造不良が極めて少なくなり、背面
照射型撮像装置の製造歩留まりを改善することが可能と
なる。
(Claim 3) In the image pickup device according to claim 3, in the image pickup device according to claim 2, the impurity concentration introduced into the barrier region is set higher than the impurity concentration of the semiconductor substrate. It is characterized by. In a preferred aspect of the present invention, the impurity concentration of the semiconductor substrate is set low in advance, and the impurity is further introduced into the semiconductor substrate to form the barrier region. In this case, since the impurity concentration of the semiconductor substrate is relatively low, manufacturing defects such as "irregularity in transfer of signal charges" and "defective pixels" are extremely reduced due to unevenness or variation in manufacturing conditions of the semiconductor substrate. The manufacturing yield of the back-illuminated imaging device can be improved.

【0018】《請求項4》請求項4に記載の撮像装置
は、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の撮
像装置において、バリア領域は、電荷転送部に接して設
けられることを特徴とする。請求項4の好適な態様で
は、バリア領域を電荷転送部に接して配置する。この場
合、電荷転送部側(例えば、電荷転送部に設けられる転
送電極)から電位障壁の山を確実かつ正確に電位制御す
ることが可能になる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the imaging device according to the first aspect, the barrier region is provided in contact with the charge transfer unit. It is characterized by. In a preferred aspect of the present invention, the barrier region is arranged in contact with the charge transfer section. In this case, it is possible to reliably and accurately control the potential of the peak of the potential barrier from the charge transfer unit side (for example, a transfer electrode provided in the charge transfer unit).

【0019】《請求項5》請求項5に記載の撮像装置
は、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の撮
像装置において、バリア領域は、非電荷移送時における
電位障壁が、電荷蓄積部の隣接間に生じる電位障壁より
も、信号電荷の極性からみて低く設定されることを特徴
とする。請求項5の好適な態様では、電荷転送部をオー
バーフロードレインとして機能させることが可能にな
る。すなわち、過剰露光によって電荷蓄積部から溢れた
信号電荷(以下『過剰電荷』という)は、電荷蓄積部の
隣接間における高い電位障壁を越える前に、バリア領域
を越えて電荷転送部へ流れ出す。その結果、隣接画素間
におけるブルーミング(過剰電荷による撮像画像のにじ
み)を改善することが可能になる。なおこの場合、電荷
転送部が過剰電荷の電荷転送を行うことがさらに好まし
い。このような動作により、過剰電荷を電荷転送部に滞
留させることなく、速やかに転送(すなわち排出)する
ことが可能になる。
(5) In the imaging device according to the fifth aspect, in the imaging device according to any one of the first to fourth aspects, the barrier region has a potential barrier at the time of non-charge transfer. It is characterized in that it is set lower than the potential barrier generated between the adjacent charge accumulating portions in view of the polarity of the signal charge. According to a preferred aspect of the present invention, the charge transfer section can function as an overflow drain. That is, the signal charge overflowing from the charge storage portion due to the excessive exposure (hereinafter referred to as “excess charge”) flows out of the barrier region to the charge transfer portion before crossing the high potential barrier between adjacent charge storage portions. As a result, it is possible to improve blooming (bleeding of a captured image due to excessive charge) between adjacent pixels. In this case, it is more preferable that the charge transfer unit transfers the excess charge. By such an operation, it is possible to quickly transfer (ie, discharge) the excess charge without staying in the charge transfer unit.

【0020】《請求項6》請求項6に記載の製造方法
は、基板の第1面側に第1導電型のエピタキシャル層を
形成する工程と、エピタキシャル層の第1面側から第1
導電型の不純物を導入し、バリア領域を形成する工程
と、エピタキシャル層に第1導電型とは異なる第2導電
型の不純物を導入して、第1面側からみてバリア領域よ
りも浅い第1面側の領域に、電荷転送部を形成する工程
と、基板の少なくとも一部を除去して、第1面と反対の
第2面側を薄膜化する工程と、第2面側から第2導電型
の不純物を導入して、画素単位に配列された電荷蓄積部
を形成する工程とを有することを特徴とする。上記の製
造方法により、電荷蓄積部およびバリア領域を有する背
面照射型の撮像装置を確実に製造することが可能にな
る。
<Claim 6> In a manufacturing method according to a sixth aspect, an epitaxial layer of a first conductivity type is formed on a first surface side of a substrate, and a first conductive type epitaxial layer is formed on the first surface side of the epitaxial layer.
A step of forming a barrier region by introducing an impurity of a conductivity type; and a step of introducing a second conductivity type impurity different from the first conductivity type into the epitaxial layer to form a first region shallower than the barrier region when viewed from the first surface side. Forming a charge transfer portion in a region on the surface side, removing at least a part of the substrate to reduce the thickness of a second surface side opposite to the first surface, and forming a second conductive layer from the second surface side Forming a charge accumulation portion arranged in a pixel unit by introducing a type impurity. According to the above manufacturing method, it is possible to reliably manufacture a back-illuminated imaging device having a charge storage portion and a barrier region.

【0021】《請求項7》請求項7に記載の製造方法
は、基板の第1面側に第1導電型の第1エピタキシャル
層を形成する工程と、第1エピタキシャル層の第1面側
から、第1導電型とは異なる第2導電型の不純物を導入
し、画素単位に配列された電荷蓄積部を形成する工程
と、第1面側からみて第1エピタキシャル層の電荷蓄積
部よりも浅い第1面側の領域に、第1導電型の不純物を
導入してバリア領域を形成する工程と、第1エピタキシ
ャル層の第1面側に、第1導電型の第2エピタキシャル
層を形成する工程と、第2エピタキシャル層の第1面側
に、第2導電型の不純物を導入して電荷転送部を形成す
る工程と、基板の少なくとも一部を除去して、第1面側
と反対の第2面側を薄膜化する工程とを有することを特
徴とする。上記の製造方法により、電荷蓄積部およびバ
リア領域を有する背面照射型の撮像装置を確実に製造す
ることが可能になる。
<Claim 7> In a manufacturing method according to a seventh aspect, a step of forming a first epitaxial layer of a first conductivity type on a first surface side of a substrate; and a step of forming a first epitaxial layer on the first surface side of the first epitaxial layer. Introducing an impurity of a second conductivity type different from the first conductivity type to form charge storage portions arranged in pixel units; and a step of being shallower than the charge storage portions of the first epitaxial layer when viewed from the first surface side. A step of introducing a first conductivity type impurity into a region on the first surface side to form a barrier region and a step of forming a first conductivity type second epitaxial layer on the first surface side of the first epitaxial layer Forming a charge transfer portion by introducing impurities of the second conductivity type to the first surface side of the second epitaxial layer; removing at least a portion of the substrate to form a charge transfer portion opposite to the first surface side; Thinning the two surfaces. According to the above manufacturing method, it is possible to reliably manufacture a back-illuminated imaging device having a charge storage portion and a barrier region.

【0022】《請求項8》請求項8に記載の製造方法
は、基板の第1面側に第1導電型の第1エピタキシャル
層を形成する工程と、第1エピタキシャル層の第1面側
から、第1導電型とは異なる第2導電型の不純物を導入
し、画素単位に配列された電荷蓄積部を形成する工程
と、第1エピタキシャル層の第1面側に、第1導電型の
第2エピタキシャル層を形成する工程と、第2エピタキ
シャル層の第1面側に、第1導電型の不純物を導入して
バリア領域を形成する工程と、第1面側からみて第2エ
ピタキシャル層の電荷蓄積部よりも浅い第1面側の領域
に、第2導電型の不純物を導入して電荷転送部を形成す
る工程と、基板の少なくとも一部を除去して、第1面側
と反対の第2面側を薄膜化する工程とを有することを特
徴とする。上記の製造方法により、電荷蓄積部およびバ
リア領域を有する背面照射型の撮像装置を確実に製造す
ることが可能になる。
In a preferred embodiment of the present invention, a first conductive type first epitaxial layer is formed on the first surface side of the substrate, and the first epitaxial layer is formed from the first surface side of the first epitaxial layer. Introducing an impurity of a second conductivity type different from the first conductivity type to form a charge storage portion arranged in pixel units; and providing a first conductivity type first impurity layer on the first surface side of the first epitaxial layer. (2) a step of forming an epitaxial layer; a step of introducing a first conductivity type impurity into a first surface of the second epitaxial layer to form a barrier region; and a step of forming a charge in the second epitaxial layer as viewed from the first surface. A step of introducing a second conductivity type impurity into a region on the first surface side shallower than the accumulation portion to form a charge transfer portion; and removing at least a part of the substrate to form a charge transfer portion opposite to the first surface side. Thinning the two surfaces. According to the above manufacturing method, it is possible to reliably manufacture a back-illuminated imaging device having a charge storage portion and a barrier region.

【0023】《請求項9》請求項9に記載の撮像装置
は、第1導電型の半導体基体と、半導体基体の第1面と
反対の第2面側に配列されて第2面側から入射するエネ
ルギー線によって発生する信号電荷を画素単位に蓄積す
る第2導電型の電荷蓄積部と、電荷蓄積部に対向して半
導体基体の第1面側に形成され、信号電荷の転送読み出
しを行うための経路である電荷転送路と、電荷転送路に
転送電圧を印加する転送電極とを備え、電荷転送路の電
荷転送方向に沿って、電荷蓄積部1個分に対して前記転
送電極を実質2個分以下の割合で周期的に配することを
特徴とする。
In a ninth aspect, in the imaging device according to the ninth aspect, the semiconductor substrate of the first conductivity type is arranged on the second surface side of the semiconductor substrate opposite to the first surface, and the light is incident from the second surface side. A second-conductivity-type charge accumulating portion for accumulating signal charges generated by an energy beam generated on a pixel-by-pixel basis and a first surface side of the semiconductor substrate opposed to the charge accumulating portion for transferring and reading out signal charges And a transfer electrode for applying a transfer voltage to the charge transfer path. The transfer electrode substantially corresponds to one charge storage portion along the charge transfer direction of the charge transfer path. It is characterized by being periodically arranged at a rate equal to or less than the number of pieces.

【0024】請求項9の好適な態様では、転送電極2個
分以下に対向して、電荷蓄積部を実質1個ずつ配する。
この場合、相間隔(一般的には転送電極3〜4個分の間
隔)ごとに電荷蓄積部を1個ずつ配する場合に比べて、
電荷蓄積部を密に配することが可能になる。したがっ
て、背面照射型の撮像装置を確実に多画素化することが
可能になる。
According to a preferred aspect of the present invention, substantially one charge storage portion is disposed so as to face two transfer electrodes or less.
In this case, as compared with the case where one charge storage unit is arranged for each phase interval (generally, an interval of 3 to 4 transfer electrodes),
It is possible to arrange the charge storage portions densely. Therefore, it is possible to reliably increase the number of pixels of the back-illuminated imaging device.

【0025】さらにこの場合、電荷蓄積部において画素
単位に信号電荷を一旦収集することにより、半導体基体
中で隣接画素間の信号電荷が混合する頻度を下げて、半
導体基体の製造ばらつきがスメア発生に与える影響を低
減することができる。
Further, in this case, once the signal charges are collected in the charge accumulating unit for each pixel, the frequency of mixing of the signal charges between adjacent pixels in the semiconductor substrate is reduced, and the manufacturing variation of the semiconductor substrate causes smear. The effect can be reduced.

【0026】《請求項10》請求項10に記載の撮像装
置は、請求項9に記載の撮像装置において、電荷転送路
の電荷転送方向に沿って、電荷蓄積部1個分に対して前
記転送電極を実質2個分の割合で周期的に配することを
特徴とする。
(Claim 10) In the imaging device according to the ninth aspect, in the imaging device according to the ninth aspect, the transfer is performed for one charge storage unit along the charge transfer direction of the charge transfer path. It is characterized in that the electrodes are periodically arranged at a rate of substantially two electrodes.

【0027】請求項10の好適な態様では、転送電極2
個分に対向して、電荷蓄積部を実質1個ずつ配する。こ
の場合、相間隔(通常は転送電極3〜4個分の間隔)ご
とに電荷蓄積部を1個ずつ配する場合に比べて、電荷蓄
積部を密に配することが可能になる。したがって、背面
照射型の撮像装置を容易に多画素化することが可能にな
る。
According to a preferred aspect of the present invention, the transfer electrode 2 is provided.
The charge storage units are disposed substantially one by one so as to face each other. In this case, the charge storage units can be densely arranged as compared with the case where one charge storage unit is provided for each phase interval (usually, an interval of 3 to 4 transfer electrodes). Therefore, it is possible to easily increase the number of pixels of the back-illuminated imaging device.

【0028】さらにこの場合、電荷蓄積部において画素
単位に信号電荷を一旦収集することにより、半導体基体
中で隣接画素間の信号電荷が混合する頻度を下げて、半
導体基体の製造ばらつきがスメア発生に与える影響を低
減することができる。
Further, in this case, once the signal charges are collected in the charge accumulating unit for each pixel, the frequency of mixing of the signal charges between adjacent pixels in the semiconductor substrate is reduced, and the manufacturing variation of the semiconductor substrate causes smear. The effect can be reduced.

【0029】《請求項11》請求項11に記載の撮像装
置は、請求項9または請求項10に記載の撮像装置にお
いて、転送電極の相間隔(多相駆動に際して同一の電圧
波形が印加される転送電極の間隔)おきに電荷蓄積部か
ら電荷転送路へ信号電荷を移送し、信号電荷の移送箇所
の位相をずらしながら複数回に分けて一画面分の信号電
荷を移送する分割移送手段と、分割移送手段により信号
電荷が電荷転送路に移送されるたびに転送電極を多相駆
動して、複数回に分けて一画面分の信号電荷を読み出す
分割転送手段とを備えたことを特徴とする。請求項11
の好適な態様では、相間隔おきの電荷蓄積部から電荷転
送部へ信号電荷を移送する。このように、一度に信号電
荷を転送せず、空間間隔を空けて信号電荷を移送するこ
とにより、スメア発生を低減することが可能になる。
[Claim 11] In the imaging device according to the eleventh aspect, in the imaging device according to the ninth or tenth aspect, a phase interval between transfer electrodes (the same voltage waveform is applied during multi-phase driving). Split transfer means for transferring the signal charge from the charge storage portion to the charge transfer path at every (transfer electrode interval), and transferring the signal charge for one screen in a plurality of times while shifting the phase of the transfer position of the signal charge; Each time the signal transfer is transferred to the charge transfer path by the split transfer means, the transfer electrode is driven in a multi-phase manner and divided transfer means for reading out the signal charges for one screen in a plurality of times is provided. . Claim 11
In a preferred embodiment, the signal charge is transferred from the charge storage unit to the charge transfer unit at every phase interval. As described above, the signal charges are not transferred at one time, and the signal charges are transferred with a space between them, whereby the occurrence of smear can be reduced.

【0030】《請求項12》請求項12に記載の撮像装
置は、請求項10に記載の撮像装置において、電荷転送
路には、転送電極の電極間隔ごとに不純物濃度の濃淡変
化が周期的に形成され、転送電極の2相駆動により信号
電荷をプログレッシブ転送することを特徴とする。請求
項12の好適な態様では、2相駆動により信号電荷をプ
ログレッシブ転送する。この場合、不純物濃度の濃淡変
化により電荷転送路内に周期的な電位傾斜が生じるの
で、信号電荷を一方向に転送することが可能になる。
In a twelfth aspect of the present invention, in the imaging device of the twelfth aspect, the density change of the impurity concentration periodically changes in the charge transfer path at every electrode interval of the transfer electrode. The signal charges are formed and progressively transferred by two-phase driving of the transfer electrodes. According to a preferred aspect of the present invention, the signal charges are progressively transferred by two-phase driving. In this case, a periodic potential gradient occurs in the charge transfer path due to the change in the impurity concentration, so that the signal charges can be transferred in one direction.

【0031】《請求項13》請求項13に記載の測定装
置は、請求項1〜5および請求項9〜12のいずれか1
項に記載の撮像装置と、撮像装置による被検物の撮像画
像に基づいて、被検物の収差測定および位置測定の少な
くとも一方を実行する測定部とを備えたことを特徴とす
る。請求項13の好適な態様では、請求項1〜5および
請求項9〜12のいずれか1項に記載の撮像装置を測定
装置に搭載する。この場合、測定装置は、撮像装置か
ら、ばらつきの少ない良質な撮像画像を得ることが可能
になる。その結果、被検物の収差測定または位置測定を
高精度に実施することが可能になる。
<Claim 13> The measuring device according to claim 13 is the measuring device according to any one of claims 1 to 5 and 9 to 12
And a measurement unit that performs at least one of aberration measurement and position measurement of the test object based on a captured image of the test object by the image pickup device. In a preferred aspect of the thirteenth aspect, the imaging device according to any one of the first to fifth aspects and the ninth to twelfth aspects is mounted on a measuring device. In this case, the measuring device can obtain a high-quality captured image with little variation from the imaging device. As a result, aberration measurement or position measurement of the test object can be performed with high accuracy.

【0032】《請求項14》請求項14に記載の露光装
置は、露光対象に露光パターンを投影する露光部と、請
求項13に記載の測定装置と、測定装置の測定出力に基
づいて露光部の収差補正および露光位置の位置制御の少
なくとも一方を行う制御部とを備えたことを特徴とす
る。請求項14の好適な態様では、請求項13に記載の
測定装置を露光装置に搭載する。この場合、露光装置
は、測定装置から高精度な収差測定または位置測定の結
果を得ることが可能になる。その結果、露光装置は、露
光部の収差補正または露光パターンの位置決めをより高
精度に実施することが可能になる。
In a fourteenth aspect, an exposure apparatus projects an exposure pattern onto an exposure target, the measurement apparatus according to the thirteenth aspect, and an exposure unit based on a measurement output of the measurement apparatus. And a controller that performs at least one of aberration correction and position control of an exposure position. According to a preferred aspect of the present invention, the measuring apparatus according to the present invention is mounted on an exposure apparatus. In this case, the exposure apparatus can obtain a highly accurate aberration measurement or position measurement result from the measurement apparatus. As a result, the exposure apparatus can perform aberration correction of the exposure unit or positioning of the exposure pattern with higher accuracy.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明にお
ける実施の形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0034】《第1の実施形態》第1の実施形態は、請
求項1〜8に記載の発明に対応する撮像装置の実施形態
である。
<< First Embodiment >> A first embodiment is an embodiment of an imaging apparatus according to the first to eighth aspects of the present invention.

【0035】[撮像装置の構成]図1は、第1の実施形
態における撮像装置11を示す図である。図2は、図1
中に示すB−B′箇所の断面構造を示す図である。図3
は、図2中に示すA−A′箇所における正味の不純物濃
度を示す図である。以下、図1〜図3を用いて、撮像装
置11の構成を説明する。まず、撮像装置11には、P
型のエピタキシャル層からなる半導体基体12が設けら
れる。この半導体基体12の第1面側には、N型のCC
D拡散層13が画素列の単位に埋め込まれる。このCC
D拡散層13の近傍には、ゲート酸化膜14を介して転
送電極15が配置される。これら転送電極15は4個お
きに接続され、4つの端子φV1〜φV4にまとめられ
る。これらの端子φV1〜φV4は垂直転送部16に接
続される。これらCCD拡散層13の各端には、水平C
CD部24が配置される。
[Configuration of Imaging Apparatus] FIG. 1 is a diagram showing an imaging apparatus 11 according to the first embodiment. FIG. 2 shows FIG.
It is a figure which shows the cross-section of BB 'shown in the inside. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a net impurity concentration at a position AA ′ shown in FIG. 2. Hereinafter, the configuration of the imaging device 11 will be described with reference to FIGS. First, the imaging device 11 has P
A semiconductor substrate 12 comprising a mold epitaxial layer is provided. On the first surface side of the semiconductor substrate 12, an N-type CC
The D diffusion layer 13 is embedded in a unit of a pixel column. This CC
A transfer electrode 15 is arranged near the D diffusion layer 13 via a gate oxide film 14. These transfer electrodes 15 are connected every fourth electrode and are grouped into four terminals φV1 to φV4. These terminals φV1 to φV4 are connected to the vertical transfer unit 16. Each end of the CCD diffusion layer 13 has a horizontal C
A CD unit 24 is provided.

【0036】一方、このCCD拡散層13に対向して、
半導体基体12の第2面側にはN型の電荷蓄積部17が
画素単位に埋め込まれる。これら電荷蓄積部17の隣接
間は、P+型の埋め込みチャネルストップ17aを介し
て電気的に分離される。この電荷蓄積部17のさらに第
2面側には、P型の空乏化阻止層18が設けられる。こ
の空乏化阻止層18は、検出対象のエネルギー線が十分
に透過可能な薄さで、かつ電荷蓄積部17の表面空乏化
を阻止する程度の不純物濃度に設定される。
On the other hand, facing the CCD diffusion layer 13,
On the second surface side of the semiconductor substrate 12, an N-type charge storage portion 17 is embedded in pixel units. Adjacent portions of these charge storage portions 17 are electrically isolated through a P + type buried channel stop 17a. Further on the second surface side of the charge storage section 17, a P-type depletion prevention layer 18 is provided. The depletion prevention layer 18 is set to a thickness that allows the energy beam to be detected to sufficiently pass therethrough, and has an impurity concentration sufficient to prevent surface depletion of the charge storage unit 17.

【0037】また、電荷蓄積部17とCCD拡散層13
との間には、電荷の移送経路を遮るように、バリア領域
19が配置される。このバリア領域19は、図3に示す
ようなP型不純物の濃度分布を有する領域である。半導
体基体12のP型不純物濃度は、このバリア領域19の
P型不純物濃度よりも予め薄く設定される。その他、撮
像装置11には、ボンディングパッド20および支持基
板21などが設けられる。
The charge storage section 17 and the CCD diffusion layer 13
The barrier region 19 is arranged between the two to block the charge transfer path. The barrier region 19 is a region having a P-type impurity concentration distribution as shown in FIG. The P-type impurity concentration of semiconductor substrate 12 is set to be lower than the P-type impurity concentration of barrier region 19 in advance. In addition, the imaging device 11 is provided with a bonding pad 20, a support substrate 21, and the like.

【0038】[本発明と第1の実施形態との対応関係]
以下、本発明と第1の実施形態との対応関係について説
明する。請求項1〜5に記載の発明と第1の実施形態と
の対応関係については、半導体基体は半導体基体12に
対応し、電荷転送部はCCD拡散層13、ゲート酸化膜
14および転送電極15に対応し、電荷蓄積部は電荷蓄
積部17に対応し、電荷移送手段は『転送電極15を電
圧制御することによって電荷蓄積部17の信号電荷をC
CD拡散層13に移送する機能』に対応する。
[Correspondence between the present invention and the first embodiment]
Hereinafter, the correspondence between the present invention and the first embodiment will be described. Regarding the correspondence between the inventions described in claims 1 to 5 and the first embodiment, the semiconductor substrate corresponds to the semiconductor substrate 12, and the charge transfer section corresponds to the CCD diffusion layer 13, the gate oxide film 14 and the transfer electrode 15. The charge storage unit corresponds to the charge storage unit 17, and the charge transfer means “controls the voltage of the transfer electrode 15 to reduce the signal charge of the charge storage unit 17 to C.
Transfer Function to CD Diffusion Layer 13 ".

【0039】[第1の製造方法]図4および図5は、撮
像装置11の第1の製造方法を説明する図である。以
下、図4および図5を用いて、撮像装置11の第1の製
造方法を説明する。なお、ここでは、フォトリソ工程そ
の他の公知の工程については、説明を省略する。まず、
濃度1E18/cm3程度のP+型基板30に対して、
濃度5E14/cm3、厚さ12μm程度のP−型エピ
タキシャル層31を気相成長させる(請求項6に記載の
エピタキシャル層の形成工程に対応する)。このP−型
エピタキシャル層31は、半導体基体12となる領域で
ある。
[First Manufacturing Method] FIGS. 4 and 5 are views for explaining a first manufacturing method of the imaging device 11. Hereinafter, a first manufacturing method of the imaging device 11 will be described with reference to FIGS. Here, the description of the photolithography step and other known steps will be omitted. First,
For a P + type substrate 30 having a concentration of about 1E18 / cm 3 ,
A P− type epitaxial layer 31 having a concentration of 5E14 / cm 3 and a thickness of about 12 μm is vapor-phase grown (corresponding to the epitaxial layer forming step according to claim 6). The P − type epitaxial layer 31 is a region that becomes the semiconductor substrate 12.

【0040】このP−型エピタキシャル層31に対して
500Å程度のプロテクト酸化膜を形成した上で、加速
電圧340KeV,ドーズ量4E11/cm2の条件で
B+イオンを注入する。この状態の半導体基板を窒素雰
囲気中において(1150℃,360分)の条件でドラ
イブインしてバリア領域19を得る(請求項6に記載の
バリア領域の形成工程に対応する)。このようにして、
図4Aに示す半導体基板を得る。
After forming a protection oxide film of about 500 ° on the P− type epitaxial layer 31, B + ions are implanted under the conditions of an acceleration voltage of 340 KeV and a dose of 4E11 / cm 2 . The semiconductor substrate in this state is driven in under a condition of (1150 ° C., 360 minutes) in a nitrogen atmosphere to obtain the barrier region 19 (corresponding to the barrier region forming step according to claim 6). In this way,
The semiconductor substrate shown in FIG. 4A is obtained.

【0041】次に、埋め込みCCD拡散13、ゲート酸
化膜14、転送電極15、N+、P+拡散などを、通常
のフレームトランスファー型CCDと同様の手順で形成
する(請求項6に記載の電荷転送部の形成工程に対応す
る)。その後平坦化工程、AL配線、ボンディングパッ
ド、パッシベーション膜などを形成する。ここまでの工
程により、図4Bに示す半導体基板を得る。
Next, the buried CCD diffusion 13, gate oxide film 14, transfer electrode 15, N +, P + diffusion and the like are formed by the same procedure as that of a normal frame transfer type CCD. ). After that, a planarization process, an AL wiring, a bonding pad, a passivation film, and the like are formed. Through the steps so far, the semiconductor substrate shown in FIG. 4B is obtained.

【0042】さらに、この半導体基板の第1面側をSO
G(Spin On Glass)処理で平坦化し、支持基板21を
接着層43を介して貼り合わせる。このようにして、図
4Cに示す半導体基板を得る。次に、フッ酸1:硝酸3:
酢酸8の溶液中でエッチングを実施し、P+型基板30
を除去する(請求項6に記載の薄膜化工程に対応す
る)。ここでは、P+シリコンのエッチングレートがP
−シリコンに比べて早いことを利用してエッチングを制
御する。なお、エッチング前に機械研磨などでP+基板
の一部を除去しておいても良い。このようにして厚さ約
10μm程度の半導体基体12を得る。
Further, the first surface side of this semiconductor substrate is
After flattening by G (Spin On Glass) processing, the support substrate 21 is bonded via an adhesive layer 43. Thus, the semiconductor substrate shown in FIG. 4C is obtained. Next, hydrofluoric acid 1: nitric acid 3:
Etching is performed in a solution of acetic acid 8, and the P + type substrate 30 is etched.
Is removed (corresponding to the thinning step according to claim 6). Here, the etching rate of P + silicon is P
Control the etching by taking advantage of the fact that it is faster than silicon. Note that a part of the P + substrate may be removed by mechanical polishing or the like before etching. Thus, a semiconductor substrate 12 having a thickness of about 10 μm is obtained.

【0043】この半導体基体12の第2面側にプロテク
ト酸化膜を形成した上で、加速電圧340KeV,ドー
ズ量1E12/cm2の条件でAsイオンを注入し、P
++型の電荷蓄積部17を形成する(請求項6に記載の
電荷蓄積部の形成工程に対応する)。さらに、加速電圧
50KeV、ドーズ量3E12/cm2の条件でBイオ
ンを注入し、チャネルストップ17aを形成する。
After forming a protection oxide film on the second surface side of the semiconductor substrate 12, As ions are implanted under the conditions of an acceleration voltage of 340 KeV and a dose of 1E12 / cm 2 ,
The ++ type charge storage section 17 is formed (corresponding to the charge storage section forming step according to claim 6). Further, B ions are implanted under the conditions of an acceleration voltage of 50 KeV and a dose of 3E12 / cm 2 to form a channel stop 17a.

【0044】さらに、加速電圧10KeV、ドーズ量1
E15/cm2の条件でフッ化ボロンをイオン注入し、
空乏化阻止層18を形成する。このように形成された不
純物領域を、AL配線などが高温にさらされないよう
に、レーザーなどで局所アニールを施す。ここまでの状
態を図5Dに示す。次に、スパッタ法により反射防止膜
などを形成した後、第2面側からボンディングパッド2
0などに位置を合わせてエッチング除去を行い、図5E
の状態を得る。最後に、ダイシング・パッケージング等
の工程を経て、撮像装置11が完成する。
Further, an acceleration voltage of 10 KeV and a dose of 1
Ion implantation of boron fluoride under the condition of E15 / cm 2 ,
The depletion prevention layer 18 is formed. The impurity region thus formed is locally annealed with a laser or the like so that the AL wiring and the like are not exposed to a high temperature. The state so far is shown in FIG. 5D. Next, after forming an antireflection film or the like by a sputtering method, the bonding pad 2 is formed from the second surface side.
Etching is performed by adjusting the position to 0, etc., and FIG.
Get the state of. Finally, through processes such as dicing and packaging, the imaging device 11 is completed.

【0045】[第2の製造方法]図6および図7は、本
発明における第2の製造方法を説明する図である。以
下、図6および図7を用いて、第2の製造方法を説明す
る。なお、ここでは、フォトリソ工程その他の公知の工
程については、説明を省略する。まず、濃度1E18/
cm3程度のP+型基板30に対して、濃度5E14/
cm3、厚さ6μm程度のP−型の第1エピタキシャル
層12aを気相成長させる(請求項7に記載の第1エピ
タキシャル層の形成工程に対応する)。
[Second Manufacturing Method] FIGS. 6 and 7 illustrate a second manufacturing method according to the present invention. Hereinafter, the second manufacturing method will be described with reference to FIGS. Here, the description of the photolithography step and other known steps will be omitted. First, the concentration 1E18 /
For a P + type substrate 30 of about cm 3 , a concentration of 5E14 /
A P- type first epitaxial layer 12a of cm 3 and a thickness of about 6 μm is vapor-phase grown (corresponding to the step of forming the first epitaxial layer according to claim 7).

【0046】この、第1エピタキシャル層12aに対し
てプロテクト酸化膜を形成した上で、加速電圧340K
eV,ドーズ量4E12/cm2の条件でAsイオンを
注入し、電荷蓄積部17を形成する(請求項7に記載の
電荷蓄積部の形成工程に対応する)。さらに、加速電圧
60KeV、ドーズ量1E12/cm2の条件でBイオ
ンを注入し、チャネルストップ17aとなる領域を形成
する。
After forming a protection oxide film on the first epitaxial layer 12a, an acceleration voltage of 340K
As ions are implanted under the conditions of eV and a dose amount of 4E12 / cm 2 to form the charge storage portion 17 (corresponding to the charge storage portion forming step according to claim 7). Further, B ions are implanted under the conditions of an acceleration voltage of 60 KeV and a dose of 1E12 / cm 2 to form a region serving as a channel stop 17a.

【0047】つぎに、加速電圧30KeV、ドーズ量6
E11/cm2の条件でBイオンを注入し、バリア領域
19となる領域を形成する(請求項7に記載のバリア領
域の形成工程に対応する)。その後、窒素雰囲気中でア
ニール処理(1000゜C,30分)を施し、プロテク
ト酸化膜を除去して、図6Aに示す状態を得る。
Next, an acceleration voltage of 30 KeV and a dose of 6
B ions are implanted under the condition of E11 / cm 2 to form a region to be the barrier region 19 (corresponding to the barrier region forming step according to claim 7). Thereafter, an annealing process (1000 ° C., 30 minutes) is performed in a nitrogen atmosphere to remove the protection oxide film, thereby obtaining the state shown in FIG. 6A.

【0048】次に、第1エピタキシャル層12aの表面
に、濃度5E14/cm3、厚さ6μm程度のP−型の
第2エピタキシャル層12bを気相成長させる(請求項
7に記載の第2エピタキシャル層の形成工程に対応す
る)。次に、CCD拡散層13、ゲート酸化膜14およ
び転送電極15などを、フレームトランスファ型CCD
と同様の手順で形成する(請求項7に記載の電荷転送部
の形成工程に対応する)。
Next, a P- type second epitaxial layer 12b having a concentration of 5E14 / cm 3 and a thickness of about 6 μm is vapor-phase grown on the surface of the first epitaxial layer 12a (the second epitaxial layer according to claim 7). (Corresponds to the layer forming step). Next, the CCD diffusion layer 13, the gate oxide film 14, the transfer electrode 15, and the like are transferred to a frame transfer type CCD.
(Corresponding to the step of forming the charge transfer section according to claim 7).

【0049】その後、平坦化工程、AL配線、パッシベ
ーション膜等の形成処理を経て、図6Bに示す半導体基
板を得る。次に、この半導体基板にSOG(Spin On Gl
ass)処理などを施す。なお、必要であれば、CMP(C
hemical Mechanical Polishing)や機械研磨などの平坦
化処理を行う。その後、支持基板21となる低濃度のシ
リコン基板を張り合わせて、図6Cに示す状態を得る。
Thereafter, a semiconductor substrate shown in FIG. 6B is obtained through a flattening step, a process for forming an AL wiring, a passivation film, and the like. Next, SOG (Spin On Gl
ass) processing. If necessary, CMP (C
Performs flattening processing such as chemical mechanical polishing or mechanical polishing. Thereafter, a low-concentration silicon substrate serving as the support substrate 21 is attached to obtain a state shown in FIG. 6C.

【0050】次に、フッ酸1:硝酸3:酢酸8の溶液中で
エッチングを実施し、P+型基板30を除去する(請求
項7に記載の薄膜化工程に対応する)。ここでは、P+
シリコンのエッチングレートがP−シリコンに比べて早
いことを利用してエッチングを制御する。このとき、エ
ッチングレートの遅くなる1E17/cm3程度の層領
域が第1エピタキシャル層12aの界面に残存し、空乏
化阻止層18となる。ここまでの状態を図7Dに示す。
なお、イオン注入およびレーザーアニールにより、空乏
化阻止層18を形成してもよい。その後、ドライエッチ
ングなどによりパッド部のシリコンを開口し、ダイシン
グ・パッケージング等の工程を経て、図7Eに示す撮像
装置が完成する。
Next, etching is performed in a solution of hydrofluoric acid 1: nitric acid 3: acetic acid 8 to remove the P + type substrate 30 (corresponding to a thinning step according to claim 7). Here, P +
The etching is controlled by utilizing the fact that the etching rate of silicon is faster than that of P-silicon. At this time, a layer region of about 1E17 / cm 3 where the etching rate is slowed down remains at the interface of the first epitaxial layer 12a and becomes the depletion preventing layer 18. FIG. 7D shows the state up to this point.
The depletion preventing layer 18 may be formed by ion implantation and laser annealing. Thereafter, the silicon in the pad portion is opened by dry etching or the like, and the processes of dicing and packaging are performed, thereby completing the imaging device shown in FIG. 7E.

【0051】[第3の製造方法]図20は、本発明にお
ける第3の製造方法を説明する図である。以下、図20
を用いて、第3の製造方法を説明する。なお、ここで
は、フォトリソ工程その他の公知の工程については、説
明を省略する。まず、濃度1E18/cm3程度のP+
型基板30に対して、濃度5E14/cm3、厚さ5μ
m程度のP−型の第1エピタキシャル層12aを気相成
長させる(請求項8に記載の第1エピタキシャル層の形
成工程に対応する)。
[Third Manufacturing Method] FIG. 20 is a view for explaining a third manufacturing method according to the present invention. Hereinafter, FIG.
The third manufacturing method will be described with reference to FIG. Here, the description of the photolithography step and other known steps will be omitted. First, P + with a concentration of about 1E18 / cm 3
Concentration 5E14 / cm 3 , thickness 5μ
A m-type P-type first epitaxial layer 12a is vapor-phase grown (corresponding to the step of forming the first epitaxial layer according to claim 8).

【0052】この第1エピタキシャル層12aに、厚さ
500Å程度のプロテクト酸化膜を形成する。この第1
エピタキシャル層12aに対して、加速電圧340Ke
V,ドーズ量4E12/cm2の条件でAsイオンを注
入し、電荷蓄積部17を形成する(請求項8に記載の電
荷蓄積部の形成工程に対応する)。さらに、加速電圧6
0KeV、ドーズ量1E13/cm2の条件でBイオン
を注入し、チャネルストップ17aとなる領域を形成す
る。
A protection oxide film having a thickness of about 500 ° is formed on the first epitaxial layer 12a. This first
An acceleration voltage of 340 Ke is applied to the epitaxial layer 12a.
As ions are implanted under the conditions of V and a dose of 4E12 / cm 2 to form the charge accumulating portion 17 (corresponding to the charge accumulating portion forming step according to claim 8). Furthermore, the acceleration voltage 6
B ions are implanted under the conditions of 0 KeV and a dose of 1E13 / cm 2 to form a region serving as a channel stop 17a.

【0053】その後、窒素雰囲気中でアニール処理を行
い、結晶欠陥を回復させる。ここまでの工程により、図
20Aに示す状態を得る。次に、第1エピタキシャル層
12aの表面に、濃度5E14/cm3、厚さ5μm程
度のP−型の第2エピタキシャル層12bを気相成長さ
せる(請求項8に記載の第2エピタキシャル層の形成工
程に対応する)。
Thereafter, annealing is performed in a nitrogen atmosphere to recover crystal defects. Through the steps so far, the state shown in FIG. 20A is obtained. Next, on the surface of the first epitaxial layer 12a, a P− type second epitaxial layer 12b having a concentration of 5E14 / cm 3 and a thickness of about 5 μm is vapor-phase grown (formation of the second epitaxial layer according to claim 8). Corresponding to the process).

【0054】この第2エピタキシャル層12bの第1面
側に、厚さ500Å程度のプロテクト酸化膜を形成した
後、加速電圧340KeV、ドーズ量6E11/cm2
の条件でBイオンを注入し、バリア領域519となる領
域を形成する(請求項8に記載のバリア領域の形成工程
に対応する)。その後、窒素雰囲気中でアニール処理
(1150゜C,360分)を行う。ここまでの工程に
より、図20Bに示す状態を得る。
After forming a protection oxide film having a thickness of about 500 ° on the first surface side of the second epitaxial layer 12b, the acceleration voltage is 340 KeV and the dose is 6E11 / cm 2.
B ions are implanted under the conditions described above to form a region to be the barrier region 519 (corresponding to the barrier region forming step according to claim 8). Thereafter, an annealing process (1150 ° C., 360 minutes) is performed in a nitrogen atmosphere. Through the steps so far, the state shown in FIG. 20B is obtained.

【0055】次に、CCD拡散層13、ゲート酸化膜1
4および転送電極15などを、フレームトランスファ型
CCDと同様の手順で形成する(請求項8に記載の電荷
転送部の形成工程に対応する)。その後、平坦化工程、
AL配線、パッシベーション膜等の形成などを行う。次
に、このウェハーにSOG(Spin On Glass)処理など
を施す。なお、必要であれば、CMP(Chemical Mecha
nical Polishing)や機械研磨などの平坦化処理を行
う。その後、支持基板21となる低濃度のシリコン基板
を張り合わせて、図20Cに示す状態を得る。
Next, the CCD diffusion layer 13, the gate oxide film 1
The transfer electrodes 4 and the transfer electrodes 15 are formed in the same procedure as that of the frame transfer type CCD (corresponding to the step of forming the charge transfer section according to claim 8). After that, a flattening step,
An AL wiring, a passivation film, and the like are formed. Next, SOG (Spin On Glass) processing or the like is performed on the wafer. If necessary, CMP (Chemical Mecha)
nical polishing or mechanical polishing. Thereafter, a low-concentration silicon substrate serving as the support substrate 21 is attached to obtain a state shown in FIG. 20C.

【0056】次に、フッ酸1:硝酸3:酢酸8の溶液中で
エッチングを実施し、P+型基板30を除去する(請求
項8に記載の薄膜化工程に対応する)。ここでは、P+
シリコンのエッチングレートがP−シリコンに比べて早
いことを利用してエッチングを制御する。次に、第1エ
ピタキシャル層12aの第2面側に、プロテクト酸化膜
を形成した後、加速電圧100KeV、ドーズ量1E1
5/cm2の条件でBFイオンを注入する。さらに、A
L配線などが高温に晒されないように、BFイオンの注
入層をレーザーなどでアニールし、空乏化阻止層18を
完成する。その後、ドライエッチングなどによりパッド
部のシリコンを開口し、ダイシング・パッケージング等
の工程を経て、撮像装置11が完成する。
Next, etching is performed in a solution of hydrofluoric acid 1: nitric acid 3: acetic acid 8 to remove the P + type substrate 30 (corresponding to the thinning step according to claim 8). Here, P +
The etching is controlled by utilizing the fact that the etching rate of silicon is faster than that of P-silicon. Next, after forming a protection oxide film on the second surface side of the first epitaxial layer 12a, the acceleration voltage is 100 KeV and the dose is 1E1.
BF ions are implanted under the condition of 5 / cm 2 . Furthermore, A
The BF ion implanted layer is annealed with a laser or the like to prevent the L wiring and the like from being exposed to a high temperature, thereby completing the depletion prevention layer 18. Thereafter, the silicon in the pad portion is opened by dry etching or the like, and the image pickup device 11 is completed through processes such as dicing and packaging.

【0057】[撮像装置11の動作説明]図8〜10
は、撮像装置11の動作を説明するためのポテンシャル
図である。以下、これらのポテンシャル図を用いて、撮
像装置11の動作を説明する。まず、図8に示すよう
に、エネルギー線の大部分は、電荷蓄積部17に到達
し、電子−ホール対を生成する。このとき生成された電
子は、電荷蓄積部17のポテンシャル井戸へ吸引されて
蓄積され、信号電荷となる。
[Explanation of Operation of Imaging Apparatus 11] FIGS.
6 is a potential diagram for explaining the operation of the imaging device 11. FIG. Hereinafter, the operation of the imaging device 11 will be described with reference to these potential diagrams. First, as shown in FIG. 8, most of the energy rays reach the charge accumulating portion 17 and generate electron-hole pairs. The electrons generated at this time are attracted and stored in the potential well of the charge storage unit 17, and become signal charges.

【0058】この状態においては、バリア領域19によ
る電位障壁の山により、電荷蓄積部17とCCD拡散層
13とが電気的に分離される。なお、微弱光の検出にあ
たって電荷蓄積時間が延長されると、CCD拡散層13
で蓄積される暗電流も無視できなくなる。そこで、垂直
転送部16は、この電荷蓄積期間中に、転送電極15に
転送電圧(−5V/+5V)を順次印加してCCD拡散
層13中の無効電荷を排出し、暗電流を極力抑制する。
In this state, the charge accumulation section 17 and the CCD diffusion layer 13 are electrically separated by the peak of the potential barrier formed by the barrier region 19. If the charge accumulation time is extended in detecting weak light, the CCD diffusion layer 13
The dark current accumulated at the time cannot be ignored. Therefore, during the charge accumulation period, the vertical transfer section 16 sequentially applies a transfer voltage (−5 V / + 5 V) to the transfer electrode 15 to discharge the invalid charges in the CCD diffusion layer 13 and suppress the dark current as much as possible. .

【0059】このように無効電荷を排出したCCD拡散
層13に対し、垂直転送部16は、転送電極15を負電
圧に固定して、CCD拡散層13の表面ポテンシャルを
基板電位に近づける。このような操作により、CCD拡
散層13の第1面側にはホールが集まり、CCD拡散層
13の表面空乏化が阻止される。その結果、図8に示す
ように、負電圧印加の期間中、第1面側からCCD拡散
層13に混入する暗電流を大幅に抑制することが可能に
なる。
The vertical transfer section 16 fixes the transfer electrode 15 to a negative voltage and makes the surface potential of the CCD diffusion layer 13 close to the substrate potential with respect to the CCD diffusion layer 13 from which the invalid charges have been discharged. By such an operation, holes are gathered on the first surface side of the CCD diffusion layer 13, and the surface depletion of the CCD diffusion layer 13 is prevented. As a result, as shown in FIG. 8, it is possible to greatly suppress the dark current that enters the CCD diffusion layer 13 from the first surface side during the period in which the negative voltage is applied.

【0060】これら作用の相乗効果により、微弱光の長
時間蓄積に際しても、暗電流を十分に低く抑制すること
が可能になる。一方、強い光が照射された場合、電荷蓄
積部17のポテンシャル井戸は飽和し、過剰な電荷が溢
れ出す。このとき、バリア領域19の電位障壁は隣接画
素間の電位障壁よりも低いので、溢れ出た過剰電荷は、
図9に示すようにCCD拡散層13側へ優先的にオーバ
ーフローする。この過剰電荷は、上述したCCD拡散層
13の排出動作により、暗電流と一緒に外部へ排出され
る。その結果、背面照射型の撮像装置11におけるブル
ーミング現象が改善される。
The synergistic effect of these actions makes it possible to suppress the dark current sufficiently low even when faint light is accumulated for a long time. On the other hand, when strong light is applied, the potential well of the charge storage unit 17 is saturated, and excess charges overflow. At this time, since the potential barrier of the barrier region 19 is lower than the potential barrier between the adjacent pixels, the overflowed excess charges are:
As shown in FIG. 9, overflow occurs preferentially to the CCD diffusion layer 13 side. The excess charge is discharged to the outside together with the dark current by the discharging operation of the CCD diffusion layer 13 described above. As a result, the blooming phenomenon in the back-illuminated imaging device 11 is improved.

【0061】以上のようにして、電荷蓄積時間が終了す
ると、垂直転送部16は、図8に示すように転送電極1
5に15V程度の正電圧を印加する。すると、バリア領
域19による電位障壁の山は除去され、電荷蓄積部17
内の信号電荷が、CCD拡散層13側へ移送される。続
いて、垂直転送部16は、図10に示すように、転送電
極15に±5V程度の転送電圧を順次印加し、CCD拡
散層13内の信号電荷を順次に転送する。
As described above, when the charge accumulation time ends, the vertical transfer section 16 transfers the transfer electrode 1 as shown in FIG.
5 is applied with a positive voltage of about 15V. Then, the peak of the potential barrier due to the barrier region 19 is removed, and the charge accumulation portion 17 is removed.
Is transferred to the CCD diffusion layer 13 side. Subsequently, as shown in FIG. 10, the vertical transfer unit 16 sequentially applies a transfer voltage of about ± 5 V to the transfer electrode 15 and sequentially transfers the signal charges in the CCD diffusion layer 13.

【0062】[第1の実施形態の効果など]上述した第
1の実施形態では、電荷蓄積部17とCCD拡散層13
との間にバリア領域19を配して、電位障壁の山を発生
させる。したがって、電荷蓄積部17からCCD拡散層
13へ電荷移送を行う際の閾値電圧は、半導体基体12
の不純物濃度や厚さにさほど影響されず、電位障壁の山
(すなわちバリア領域19の製造条件)によって主とし
てコントロールできる。その結果、撮像装置11の特性
が半導体基体12のエピタキシャル成長条件にさほど影
響されず、撮像装置11の製造歩留まりを確実に改善す
ることが可能になる。
[Effects of First Embodiment, etc.] In the above-described first embodiment, the charge accumulation section 17 and the CCD diffusion layer 13
And a barrier region 19 is arranged between them to generate a potential barrier peak. Therefore, the threshold voltage when transferring charges from the charge storage unit 17 to the CCD diffusion layer 13 is
Of the potential barrier (i.e., the manufacturing conditions of the barrier region 19) can be mainly controlled by the impurity concentration or the thickness of the barrier region. As a result, the characteristics of the imaging device 11 are not significantly affected by the epitaxial growth conditions of the semiconductor substrate 12, and the manufacturing yield of the imaging device 11 can be reliably improved.

【0063】また、上述した第1の実施形態では、CC
D拡散層13に対向して第2面側に、電荷蓄積部17を
設ける。したがって、第2面側における信号電荷の移動
距離が実質的に短縮され、エネルギー線の検出効率とス
メア発生を改善することが可能になる。その結果、半導
体基体12の製造ばらつきによる検出効率やスメア発生
のばらつきが少なくなり、その点からも撮像装置11の
製造歩留まりを改善することが可能になる。
In the first embodiment described above, the CC
A charge storage section 17 is provided on the second surface side facing the D diffusion layer 13. Therefore, the moving distance of the signal charges on the second surface side is substantially shortened, and it becomes possible to improve the energy ray detection efficiency and the smear generation. As a result, the variation in detection efficiency and the occurrence of smear due to the variation in the manufacturing of the semiconductor substrate 12 are reduced, and from that point, the manufacturing yield of the imaging device 11 can be improved.

【0064】特に、信号電荷の第2面側の移動距離が長
くなる場合(紫外線その他の短波長エネルギー線入射時
のように第2面の極浅い領域で信号電荷を生成する場
合)に、上記改善効果は顕著に表れる。また、バリア領
域19に生じる電位障壁の山によって、電荷蓄積部17
とCCD拡散層13との間が電気的に分断される。した
がって、CCD拡散層13の電荷転送中に、電荷蓄積部
17から信号電荷が混入するおそれが一段と少なく、第
2面側を遮光するための機械シャッタが不要となる。
In particular, when the moving distance of the signal charge on the second surface side is long (when the signal charge is generated in an extremely shallow region of the second surface such as when ultraviolet rays or other short-wave energy rays are incident), The improvement effect appears remarkably. In addition, due to the potential barrier peak generated in the barrier region 19, the charge storage portion 17
And the CCD diffusion layer 13 are electrically separated. Therefore, during the charge transfer of the CCD diffusion layer 13, there is much less possibility that signal charges are mixed in from the charge storage unit 17, and a mechanical shutter for shielding the second surface from light is not required.

【0065】特に、上述した第1の製造方法では、バリ
ア領域19をCCD拡散層13に接して形成する(図4
B参照)。この場合、CCD拡散層13をウェル形状の
バリア領域19で覆って半導体基体12から確実に分離
することが可能となる。その結果、半導体基体12側か
らCCD拡散層13に混入する暗電流などを極端に少な
くすることが可能になる。
In particular, in the above-described first manufacturing method, the barrier region 19 is formed in contact with the CCD diffusion layer 13 (FIG. 4).
B). In this case, the CCD diffusion layer 13 can be reliably separated from the semiconductor substrate 12 by covering it with the well-shaped barrier region 19. As a result, it becomes possible to extremely reduce a dark current and the like mixed into the CCD diffusion layer 13 from the semiconductor substrate 12 side.

【0066】このような暗電流対策に加えて、第1の実
施形態では、空乏化阻止層18、暗電流の排出、および
CCD拡散層13の表面空乏化阻止などのノイズ対策を
さらに実施する。これらの相乗効果により、撮像画像に
混入するノイズが大幅に低減するので、微弱光の検出な
どの厳しい条件下にあっても良好な撮像品質を得ること
が可能になる。
In addition to such a dark current countermeasure, in the first embodiment, noise countermeasures such as a depletion prevention layer 18, discharge of dark current, and prevention of surface depletion of the CCD diffusion layer 13 are further implemented. Due to these synergistic effects, noise mixed into the captured image is significantly reduced, so that good imaging quality can be obtained even under severe conditions such as detection of weak light.

【0067】また、第1の実施形態では、バリア領域1
9による電位障壁が、電荷蓄積部17の隣接間の電位障
壁よりも低く設定される。したがって、電荷蓄積部17
を溢れた過剰電荷は、CCD拡散層13側へ優先的に排
出される。その結果、隣接画素において過剰電荷が混入
するおそれが少なく、ブルーミング現象を抑制できる。
さらに、上述した第1の製造方法では、バリア領域19
がCCD拡散層13に接して形成される。したがって、
CCD拡散層13の転送電極15から、バリア領域19
の電位障壁の山を確実に電位制御することが可能とな
る。
In the first embodiment, the barrier region 1
9 is set lower than the potential barrier between adjacent charge storage units 17. Therefore, the charge storage unit 17
Is discharged preferentially to the CCD diffusion layer 13 side. As a result, there is little possibility that excess charges are mixed in adjacent pixels, and the blooming phenomenon can be suppressed.
Further, in the above-described first manufacturing method, the barrier region 19
Is formed in contact with the CCD diffusion layer 13. Therefore,
From the transfer electrode 15 of the CCD diffusion layer 13 to the barrier region 19
Of the potential barrier can be reliably controlled.

【0068】なお、上述した第1の実施形態では、転送
電極15に電圧を印加して、電荷蓄積部17からCCD
拡散層13への電荷移送を実現している。しかしなが
ら、これに限定されるものではない。例えば、図11に
示すように、基板電位を制御して電荷移送を実現しても
よい。また、転送電極15および基板電位の両方を制御
して、電荷蓄積部17の電荷をCCD拡散層13に移送
してもよい。このように両方を制御することにより、飽
和電荷量の大きな電荷蓄積部17に対しても確実な電荷
移送を行うことが可能になる。次に、別の実施形態につ
いて説明する。
In the first embodiment described above, a voltage is applied to the transfer electrode 15 and the charge
The charge transfer to the diffusion layer 13 is realized. However, it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 11, charge transfer may be realized by controlling the substrate potential. Alternatively, both the transfer electrode 15 and the substrate potential may be controlled to transfer the charge in the charge storage unit 17 to the CCD diffusion layer 13. By controlling both in this way, it is possible to reliably transfer charges to the charge storage section 17 having a large saturated charge amount. Next, another embodiment will be described.

【0069】《第2の実施形態》第2の実施形態は、請
求項1〜11に記載の発明に対応する実施形態である。
図12は、第2の実施形態における撮像装置51を示す
図である。第2の実施形態における構成上の特徴点は、
CCD拡散層13の電荷転送方向に沿って、1個ずつの
電荷蓄積部17に対向する形で、2個ずつの転送電極1
5を配置した点である。その他の構成については、第1
の実施形態(図1,図2)の構成と同様である。そのた
め、ここでは構成に関する説明を省略し、第1の実施形
態と同一の参照符号を使用して以下の説明を行う。ま
た、第2の実施形態における製造方法についても、電荷
蓄積部17の画素ピッチが異なる点を除いて、第1の実
施形態の製造方法(図4〜図7,図20)と同一であ
る。そのため、ここでは製造方法に関する説明を省略す
る。
<< Second Embodiment >> The second embodiment is an embodiment corresponding to the first to eleventh aspects of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating an imaging device 51 according to the second embodiment. The features of the configuration in the second embodiment are as follows.
Two transfer electrodes 1 are arranged in the CCD diffusion layer 13 so as to face the charge storage portions 17 one by one along the charge transfer direction.
5 is arranged. For other configurations, refer to
This is the same as the configuration of the embodiment (FIGS. 1 and 2). Therefore, description of the configuration is omitted here, and the following description will be made using the same reference numerals as in the first embodiment. The manufacturing method according to the second embodiment is the same as the manufacturing method according to the first embodiment (FIGS. 4 to 7, and FIG. 20) except that the pixel pitch of the charge storage unit 17 is different. Therefore, description of the manufacturing method is omitted here.

【0070】[本発明と第2の実施形態との対応関係]
以下、本発明と第2の実施形態との対応関係について説
明する。請求項1〜5に記載の発明と第2の実施形態と
の対応関係については、半導体基体は半導体基体12に
対応し、電荷転送部はCCD拡散層13、ゲート酸化膜
14および転送電極15に対応し、電荷蓄積部は電荷蓄
積部17に対応し、電荷移送手段は『転送電極15を電
圧制御することによって電荷蓄積部17の信号電荷をC
CD拡散層13に移送する機能』に対応する。また、請
求項9〜11に記載の発明と第2の実施形態との対応関
係については、上述した対応関係に加えて、電荷転送路
はCCD拡散層13に対応し、転送電極は転送電極15
に対応し、分割移送手段は、垂直転送部16による『転
送電極15を電圧制御することによって電荷蓄積部17
の信号電荷を相間隔おきにCCD拡散層13に移送する
機能』に対応し、分割転送手段は、垂直転送部16によ
る『4相の駆動パルスを転送電極15に与えて信号電荷
をインターレース転送する機能』に対応する。
[Correspondence between the present invention and the second embodiment]
Hereinafter, the correspondence between the present invention and the second embodiment will be described. Regarding the correspondence between the first to fifth aspects of the present invention and the second embodiment, the semiconductor substrate corresponds to the semiconductor substrate 12, and the charge transfer portion corresponds to the CCD diffusion layer 13, the gate oxide film 14, and the transfer electrode 15. The charge storage unit corresponds to the charge storage unit 17, and the charge transfer means “controls the voltage of the transfer electrode 15 to reduce the signal charge of the charge storage unit 17 to C.
Transfer Function to CD Diffusion Layer 13 ". Regarding the correspondence between the inventions described in claims 9 to 11 and the second embodiment, in addition to the correspondence described above, the charge transfer path corresponds to the CCD diffusion layer 13 and the transfer electrode corresponds to the transfer electrode 15.
In response to the above, the divided transfer means operates the charge transfer section 17 by controlling the voltage of the transfer electrode 15 by the vertical transfer section 16.
The transfer function corresponds to the function of transferring the signal charge to the CCD diffusion layer 13 at every phase interval. The vertical transfer unit 16 provides the four-phase drive pulse to the transfer electrode 15 to interlace transfer the signal charge. Function ”.

【0071】[第2の実施形態の動作説明]図13は、
第2の実施形態における撮像装置51の電荷読み出し動
作を説明する図である。まず、図13Aに示すように、
垂直転送部16は、奇数行の電荷蓄積部17に対向する
転送電極15に対して+15V程度の電圧を印加する。
すると、電荷蓄積部17に蓄積された信号電荷は、相間
隔(ここでは4相駆動のため電極4個分の間隔に相当す
る)おきにCCD拡散層13に移送される。この状態
で、垂直転送部16は、転送電極15に4相の駆動パル
スを順次印加し、CCD拡散層13の信号電荷を転送す
る。このように転送される奇数行の信号電荷は、水平C
CD24を介して外部に順次読み出される。このように
して奇数フィールドの画像読み出しが完了する。
[Explanation of Operation of Second Embodiment] FIG.
FIG. 11 is a diagram illustrating a charge reading operation of the imaging device 51 according to the second embodiment. First, as shown in FIG. 13A,
The vertical transfer section 16 applies a voltage of about +15 V to the transfer electrodes 15 facing the charge storage sections 17 in the odd rows.
Then, the signal charges stored in the charge storage unit 17 are transferred to the CCD diffusion layer 13 at every phase interval (here, it corresponds to an interval of four electrodes for four-phase driving). In this state, the vertical transfer unit 16 sequentially applies four-phase drive pulses to the transfer electrodes 15 to transfer the signal charges of the CCD diffusion layer 13. The signal charges of the odd-numbered rows transferred in this manner are the horizontal C
The data is sequentially read out to the outside via the CD 24. Thus, the image reading of the odd field is completed.

【0072】次に、図13Bに示すように、垂直転送部
16は、偶数行の電荷蓄積部17に対向する転送電極1
5に対して+15V程度の電圧を印加する。すると、電
荷蓄積部17に蓄積された信号電荷は、相間隔(ここで
は4相駆動のため電極4個分の間隔に相当する)おきに
CCD拡散層13に移送される。この状態で、垂直転送
部16は、転送電極15に4相の駆動パルスを順次印加
し、CCD拡散層13の信号電荷を転送する。このよう
に転送される偶数行の信号電荷は、水平CCD24を介
して外部に順次読み出される。このようにして偶数フィ
ールドの画像読み出しが完了する。
Next, as shown in FIG. 13B, the vertical transfer section 16 includes the transfer electrode 1 facing the charge storage section 17 in the even-numbered row.
A voltage of about +15 V to 5 is applied. Then, the signal charges stored in the charge storage unit 17 are transferred to the CCD diffusion layer 13 at every phase interval (here, it corresponds to an interval of four electrodes for four-phase driving). In this state, the vertical transfer unit 16 sequentially applies four-phase drive pulses to the transfer electrodes 15 to transfer the signal charges of the CCD diffusion layer 13. The signal charges of the even-numbered rows transferred in this manner are sequentially read out to the outside via the horizontal CCD 24. Thus, the image reading of the even field is completed.

【0073】[第2の実施形態の効果など]上述した構
成により、第2の実施形態においても第1の実施形態と
同様の効果を得ることができる。さらに、第2の実施形
態では、電荷蓄積部17の画素列のピッチを、第1の実
施形態に比べて半分まで狭めることが可能となる。した
がって、背面照射型の撮像装置51の多画素化を容易に
実現することが可能となる。
[Effects of Second Embodiment, etc.] With the above-described configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained in the second embodiment. Further, in the second embodiment, the pitch of the pixel columns of the charge storage unit 17 can be reduced to half of that in the first embodiment. Therefore, it is possible to easily realize a multi-pixel configuration of the back-illuminated imaging device 51.

【0074】また、第2の実施形態では、1行おきに間
隔を空けて電荷蓄積部17からCCD拡散層13へ信号
電荷を移送する。そのため、電荷移送中に信号電荷が混
じり合うおそれが少なく、画素ピッチを密にしてもスメ
ア発生を低く抑えることが可能になる。なお、上述した
第2の実施形態では、1個分の電荷蓄積部17に対向し
て2個分の転送電極15を配置している。しかしなが
ら、本発明は、これに限定されるものではない。例え
ば、1個分の電荷蓄積部17に対応して1個分の転送電
極15を配置してもよい。この場合、4相駆動用の転送
電極15であれば、1画面を4回に分けて読み出すこと
が可能となる。また、3相駆動用の転送電極15であれ
ば、1画面を3回に分けて読み出すことが可能となる。
さらに、2相駆動用の転送電極15であれば、1画面を
2回に分けて読み出すことが可能となる。次に、別の実
施形態について説明する。
In the second embodiment, the signal charges are transferred from the charge storage section 17 to the CCD diffusion layer 13 at intervals every other row. Therefore, signal charges are less likely to be mixed during charge transfer, and it is possible to suppress the occurrence of smear even if the pixel pitch is reduced. In the above-described second embodiment, two transfer electrodes 15 are arranged to face one charge storage unit 17. However, the present invention is not limited to this. For example, one transfer electrode 15 may be arranged corresponding to one charge storage unit 17. In this case, if the transfer electrodes 15 are for four-phase driving, one screen can be read out four times. If the transfer electrodes 15 are for three-phase driving, one screen can be read out three times.
Further, with the transfer electrode 15 for two-phase driving, one screen can be read out twice. Next, another embodiment will be described.

【0075】《第3の実施形態》第3の実施形態は、請
求項1〜10,12に記載の発明に対応する実施形態で
ある。図14は、第3の実施形態における撮像装置52
を示す図である。第3の実施形態における構成上の特徴
点は、CCD拡散層13に、転送電極15の電極間隔ご
との周期で、半導体基体12と同一導電型の注入領域5
3が配置されている点である。その他の構成について
は、第2の実施形態の構成と同様である。そのため、こ
こでは構成に関する説明を省略して、第2の実施形態と
同一の参照符号を使用する。また、第3の実施形態にお
ける製造方法についても、電荷蓄積部17の画素ピッチ
が異なる点と、注入領域53を不純物導入により形成す
る点を除いて、第1の実施形態の製造方法(図4〜図
7,図20)と同一である。そのため、ここでの製造方
法に関する説明も省略する。
<< Third Embodiment >> A third embodiment is an embodiment corresponding to the first to tenth and twelfth aspects of the present invention. FIG. 14 illustrates an imaging device 52 according to the third embodiment.
FIG. The feature of the configuration in the third embodiment is that the injection region 5 of the same conductivity type as the semiconductor substrate 12 is provided in the CCD diffusion layer 13 at a period for each electrode interval of the transfer electrode 15.
3 is arranged. Other configurations are the same as those of the second embodiment. Therefore, description of the configuration is omitted here, and the same reference numerals as in the second embodiment are used. The manufacturing method according to the third embodiment is the same as the manufacturing method according to the first embodiment (FIG. 4) except that the pixel pitch of the charge storage unit 17 is different and the injection region 53 is formed by introducing impurities. 7 to 20). Therefore, description of the manufacturing method here is also omitted.

【0076】[本発明と第3の実施形態との対応関係]
以下、本発明と第3の実施形態との対応関係について説
明する。請求項1〜5に記載の発明と第3の実施形態と
の対応関係については、半導体基体は半導体基体12に
対応し、電荷転送部はCCD拡散層13、ゲート酸化膜
14および転送電極15に対応し、電荷蓄積部は電荷蓄
積部17に対応し、電荷移送手段は『転送電極15を電
圧制御することによって電荷蓄積部17の信号電荷をC
CD拡散層13に移送する機能』に対応する。また、請
求項9,10、12に記載の発明と第3の実施形態との
対応関係については、上述した対応関係に加えて、電荷
転送路はCCD拡散層13に対応し、転送電極は転送電
極15に対応し、不純物濃度の濃淡変化は、注入領域5
3による濃淡変化に対応する。
[Correspondence between the present invention and the third embodiment]
Hereinafter, the correspondence between the present invention and the third embodiment will be described. Regarding the correspondence between the first to fifth aspects of the present invention and the third embodiment, the semiconductor substrate corresponds to the semiconductor substrate 12, and the charge transfer portion corresponds to the CCD diffusion layer 13, the gate oxide film 14, and the transfer electrode 15. The charge storage unit corresponds to the charge storage unit 17, and the charge transfer means “controls the voltage of the transfer electrode 15 to reduce the signal charge of the charge storage unit 17 to C.
Transfer Function to CD Diffusion Layer 13 ". Further, regarding the correspondence between the inventions according to the ninth, tenth and twelfth aspects and the third embodiment, in addition to the correspondence described above, the charge transfer path corresponds to the CCD diffusion layer 13 and the transfer electrode corresponds to the transfer electrode. Corresponding to the electrode 15, the change in the density of the impurity
3 corresponds to the shading change.

【0077】[第3の実施形態の動作説明]図15は、
第3の実施形態における撮像装置52の電荷読み出し動
作を説明する図である。まず、図15Aに示すように、
垂直転送部16は、偶数番目の転送電極15に対して+
15V程度の電圧を印加する。すると、電荷蓄積部17
に蓄積された1画面分の信号電荷は一括してCCD拡散
層13に移送される。
[Explanation of Operation of Third Embodiment] FIG.
FIG. 11 is a diagram illustrating a charge readout operation of an imaging device according to a third embodiment. First, as shown in FIG. 15A,
The vertical transfer unit 16 applies + to the even-numbered transfer electrodes 15.
A voltage of about 15 V is applied. Then, the charge storage unit 17
The signal charges for one screen stored in the LCD are collectively transferred to the CCD diffusion layer 13.

【0078】次に、図15B〜Eに示すように、垂直転
送部16は、転送電極15に2相の駆動パルスを順次印
加する。このとき、注入領域53によって、CCD拡散
層13内に周期的な電位傾斜が生じる(図15C,図1
5E)。この電位傾斜の影響を受けながら信号電荷が移
動するため、信号電荷の移動方向は一意に決定する。そ
の結果、2相のプログレッシブ転送が実現する。転送さ
れた各行の信号電荷は、水平CCD24を介して外部に
順次読み出される。このようにして1画面分の画像読み
出しが完了する。
Next, as shown in FIGS. 15B to 15E, the vertical transfer section 16 sequentially applies two-phase drive pulses to the transfer electrodes 15. At this time, the implantation region 53 causes a periodic potential gradient in the CCD diffusion layer 13 (FIG. 15C, FIG. 1).
5E). Since the signal charges move under the influence of the potential gradient, the moving direction of the signal charges is uniquely determined. As a result, two-phase progressive transfer is realized. The transferred signal charges of each row are sequentially read out to the outside via the horizontal CCD 24. In this way, image reading for one screen is completed.

【0079】[第3の実施形態の効果など]上述した構
成により、第3の実施形態においても第1の実施形態と
同様の効果を得ることができる。さらに、第3の実施形
態では、電荷蓄積部17の画素列のピッチを、第1の実
施形態に比べて半分まで狭めることが可能となる。した
がって、背面照射型の撮像装置52の多画素化を容易に
実現することが可能となる。
[Effects of Third Embodiment, etc.] With the above-described configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained in the third embodiment. Further, in the third embodiment, the pitch of the pixel columns of the charge storage unit 17 can be reduced to half of that in the first embodiment. Therefore, it is possible to easily realize the increase in the number of pixels of the back-illuminated imaging device 52.

【0080】また、第3の実施形態では、CCD拡散層
13内に不純物濃度の濃淡変化(ここでは注入領域5
3)を設けたことにより、2相駆動によるプログレッシ
ブ転送を実現することが可能になる。特に、この注入領
域53によりCCD拡散層13内の信号電荷が分離され
るため、電荷転送中に信号電荷が混じり合うおそれが少
なく、スメア発生を一段と低減することが可能となる。
次に、別の実施形態について説明する。
In the third embodiment, a change in the impurity concentration (here, the implantation region 5) is formed in the CCD diffusion layer 13.
Provision of 3) makes it possible to realize progressive transfer by two-phase driving. In particular, since the signal charges in the CCD diffusion layer 13 are separated by the injection region 53, the signal charges are less likely to be mixed during the charge transfer, and the occurrence of smear can be further reduced.
Next, another embodiment will be described.

【0081】《第4の実施形態》第4の実施形態は、請
求項13、14に記載の発明に対応した露光装置(測定
装置を含む)の実施形態である。図16は、第4の実施
形態における露光装置60を示す図である。図16にお
いて、ウェハステージ61の上には、露光対象の基板と
して半導体ウェハ62が配置される。この半導体ウェハ
62の上方には、露光部63の投影光学系を介して、レ
チクル63aおよびレチクルステージ63bが配置され
る。この投影光学系およびレチクル63aを介して、レ
チクル63a上のマークとウェハステージ61側のアラ
イメントマークとを撮像する位置に、いわゆるTTR
(スルー・ザ・レチクル)タイプの撮像装置64a〜b
が配置される。また、投影光学系を介して、ウェハステ
ージ61側のアライメントマークを撮像する位置に、い
わゆるTTL(スルー・ザ・レンズ)タイプの撮像装置
64c〜dが配置される。さらに、投影光学系を介さず
にウェハステージ61側のアライメントマークを直に撮
像する位置に、オフ・アクシスタイプの撮像装置64e
〜fが配置される。なお、このような撮像装置64a〜
fの配置位置については、例えば特開平6−97031
号公報において公知である。
<< Fourth Embodiment >> A fourth embodiment is an embodiment of an exposure apparatus (including a measuring apparatus) according to the thirteenth and fourteenth aspects of the present invention. FIG. 16 is a diagram illustrating an exposure apparatus 60 according to the fourth embodiment. 16, a semiconductor wafer 62 is arranged on a wafer stage 61 as a substrate to be exposed. Above the semiconductor wafer 62, a reticle 63a and a reticle stage 63b are arranged via a projection optical system of the exposure unit 63. Through the projection optical system and the reticle 63a, a so-called TTR is set at a position where the mark on the reticle 63a and the alignment mark on the wafer stage 61 are imaged.
(Through the reticle) type imaging device 64a-b
Is arranged. In addition, so-called TTL (through-the-lens) type imaging devices 64c to 64d are arranged at positions where the alignment marks on the wafer stage 61 are imaged via the projection optical system. Further, an off-axis type imaging device 64e is provided at a position where the alignment mark on the wafer stage 61 side is directly imaged without using a projection optical system.
To f are arranged. Note that such imaging devices 64a to 64a
The arrangement position of f is described in, for example, JP-A-6-97031.
It is known in the publication.

【0082】これらの撮像装置64a〜fで撮像された
画像情報は、位置検出部65に与えられる。この位置検
出部65は、画像情報に基づいて半導体ウェハ62や基
準マーク板(図示せず)の位置検出を行う。位置制御部
66は、この位置検出結果に基づいてウェハステージ6
1を位置制御し、半導体ウェハ62の位置決めを行う。
このようにして位置決めされた半導体ウェハ62に対し
て、露光部63は、レチクル63aを介して所定の半導
体回路パターンを投影する。
The image information picked up by these image pickup devices 64a to 64f is given to the position detecting section 65. The position detector 65 detects the position of the semiconductor wafer 62 or a reference mark plate (not shown) based on the image information. The position control unit 66 controls the wafer stage 6 based on the position detection result.
1 to control the position of the semiconductor wafer 62.
The exposure unit 63 projects a predetermined semiconductor circuit pattern via the reticle 63a onto the semiconductor wafer 62 positioned as described above.

【0083】このような露光装置60は、撮像装置64
a〜fとして、請求項1〜5,9〜12のいずれか1項
に記載の撮像装置を搭載する。
The exposure device 60 includes an image pickup device 64
The imaging device according to any one of claims 1 to 5 and 9 to 12 is mounted as a to f.

【0084】[本発明と第4の実施形態との対応関係]
以下、本発明と第4の実施形態との対応関係について説
明する。請求項13に記載の発明と第4の実施形態との
対応関係については、撮像装置は撮像装置64a〜fに
対応し、測定部は位置検出部65に対応する。請求項1
4に記載の発明と第4の実施形態との対応関係について
は、露光部は露光部63に対応し、測定装置は撮像装置
64a〜fおよび位置検出部65に対応し、制御部は位
置制御部66に対応する。
[Correspondence between the present invention and the fourth embodiment]
Hereinafter, the correspondence between the present invention and the fourth embodiment will be described. Regarding the correspondence between the invention described in claim 13 and the fourth embodiment, the imaging device corresponds to the imaging devices 64a to 64f, and the measurement unit corresponds to the position detection unit 65. Claim 1
4, the exposure unit corresponds to the exposure unit 63, the measurement device corresponds to the imaging devices 64 a to f and the position detection unit 65, and the control unit controls the position control. This corresponds to the unit 66.

【0085】[第4の実施形態の効果など]第4の実施
形態では、撮像装置64a〜fとして、請求項1〜5,
9〜12のいずれか1項に記載の撮像装置を搭載する。
したがって、撮像装置64a〜fからは、ばらつきの少
ない良好な撮像画像を得ることが可能となる。その結
果、位置検出の測定精度が向上し、露光装置60の位置
決め精度を一段と向上させることが可能になる。次に、
別の実施形態について説明する。
[Effects of the Fourth Embodiment] In the fourth embodiment, the imaging devices 64a to 64f are described as claims 1 to 5,
The imaging device according to any one of 9 to 12, is mounted.
Therefore, it is possible to obtain good captured images with little variation from the imaging devices 64a to 64f. As a result, the measurement accuracy of the position detection is improved, and the positioning accuracy of the exposure device 60 can be further improved. next,
Another embodiment will be described.

【0086】《第5の実施形態》第5の実施形態は、請
求項13、14に記載の発明に対応した露光装置(測定
装置を含む)の実施形態である。第5の実施形態は、上
述した撮像装置11、51、52(CCDなど)を、被
検光学系(本例では投影光学系PL(63))の光学特
性(例えばコマ収差、非点収差、球面収差などの波面収
差情報)の測定に適用する例を示すものである。
<< Fifth Embodiment >> A fifth embodiment is an embodiment of an exposure apparatus (including a measuring apparatus) according to the present invention. In the fifth embodiment, the above-described imaging devices 11, 51, and 52 (CCD and the like) are connected to optical characteristics (for example, coma, astigmatism, and the like) of a test optical system (projection optical system PL (63) in this example). This is an example applied to measurement of wavefront aberration information such as spherical aberration).

【0087】以下、図17に基づき第5の実施形態を説
明する。図17は、露光装置70の概要を示す図であ
る。光源1から発生した露光光は、ミラー9、コンデン
サレンズ10を経て、レチクル(マスク)Rを照明す
る。レチクルRはレチクルステージ10a上に載置され
ており、レチクルステージ10aは、レチクルステージ
制御部6により制御される。ウェハステージ3(XYス
テージ3aと、Z及びレベリングステージ3b)上には
ウェハホルダ4が設けられており、ウェハW(不図示)
は、ウェハホルダ4上にチャックされるようになってい
る。ウェハステージ3はウェハステージ制御部5により
駆動制御、及び位置制御される。主制御部2は、光源
1、レチクルステージ制御部6、ウェハステージ制御部
5と電気的に接続しており、これらを統括的に制御する
よう構成されている。また、主制御部2は、投影光学系
PLを調整するためのレンズ制御部LC(後述)、及び
後述の収差測定ユニットUTによる計測結果に基づき光
学系の収差を算出する演算処理部PC(後述)にも電気
的に接続しており、これらをも統括制御する。
Hereinafter, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a diagram showing an outline of the exposure apparatus 70. Exposure light generated from the light source 1 illuminates a reticle (mask) R via a mirror 9 and a condenser lens 10. Reticle R is mounted on reticle stage 10a, and reticle stage 10a is controlled by reticle stage control unit 6. A wafer holder 4 is provided on the wafer stage 3 (XY stage 3a, Z and leveling stage 3b), and a wafer W (not shown)
Are chucked on the wafer holder 4. The drive and position of the wafer stage 3 are controlled by the wafer stage controller 5. The main control unit 2 is electrically connected to the light source 1, the reticle stage control unit 6, and the wafer stage control unit 5, and is configured to control them collectively. The main control unit 2 includes a lens control unit LC (to be described later) for adjusting the projection optical system PL and an arithmetic processing unit PC (to be described later) that calculates the aberration of the optical system based on the measurement result by the aberration measurement unit UT described below. ) Are also electrically connected, and these are also collectively controlled.

【0088】ウェハステージ3の側面には、収差測定ユ
ニットUTが着脱機構Dを介して着脱自在となってい
る。収差測定ユニットUTには、コリメータレンズCL
と、複数のレンズ素子Lを2次元配列した2次元レンズ
アレイと、集光位置検出部DETとが設けられている。
集光位置検出部DETの内部には、上述した撮像装置1
1、51、52が設けられており、複数のレンズ素子L
を通過した光束は、撮像装置11、51、52の撮像面
IP上に集光される。
An aberration measuring unit UT is detachably attached to the side surface of the wafer stage 3 via an attaching / detaching mechanism D. The aberration measurement unit UT has a collimator lens CL
, A two-dimensional lens array in which a plurality of lens elements L are two-dimensionally arranged, and a condensing position detection unit DET.
The image pickup device 1 described above is provided inside the light condensing position detection unit DET.
1, 51, 52, and a plurality of lens elements L
Are condensed on the imaging plane IP of the imaging devices 11, 51, and 52.

【0089】なお、収差測定ユニットUTが着脱機構D
を介して露光装置70(ステージ3の側面)に機械的に
接続されると、収差測定ユニットUTは、演算処理部P
Cとも電気的に接続されることになり、両者間で通信可
能な状態となる。なお、本実施形態では、演算処理部P
Cを露光装置70側に設ける構成としたが、これ限られ
ず、演算処理部PCを収差測定ユニットUT内に設け、
ユニットUTが露光装置70に接続されると、演算処理
部PCが露光装置70側と通信可能な状態となるような
構成としても良い。
Note that the aberration measuring unit UT is connected to the detachable mechanism D.
Mechanically connected to the exposure apparatus 70 (side surface of the stage 3) via the
C is also electrically connected, so that both can communicate with each other. In this embodiment, the arithmetic processing unit P
Although C is provided on the exposure apparatus 70 side, the present invention is not limited to this, and the arithmetic processing unit PC is provided in the aberration measurement unit UT.
When the unit UT is connected to the exposure apparatus 70, the arithmetic processing unit PC may be configured to be in a state where it can communicate with the exposure apparatus 70 side.

【0090】[本発明と第5の実施形態との対応関係]
以下、本発明と第5の実施形態との対応関係について説
明する。請求項13に記載の発明と第5の実施形態との
対応関係については、撮像装置は、集光位置検出部DE
T内に組み込まれた撮像装置11、51,52に対応
し、測定部は演算処理部PCに対応する。請求項14に
記載の発明と第5の実施形態との対応関係については、
露光部は投影光学系PLに対応し、測定装置は収差測定
ユニットUTに対応し、制御部はレンズ制御部LCに対
応する。
[Correspondence between the present invention and the fifth embodiment]
Hereinafter, the correspondence between the present invention and the fifth embodiment will be described. Regarding the correspondence between the invention described in claim 13 and the fifth embodiment, the image pickup apparatus includes a light-condensing position detection unit DE.
The measurement unit corresponds to the arithmetic processing unit PC, corresponding to the imaging devices 11, 51, 52 incorporated in T. Regarding the correspondence between the invention described in claim 14 and the fifth embodiment,
The exposure unit corresponds to the projection optical system PL, the measurement device corresponds to the aberration measurement unit UT, and the control unit corresponds to the lens control unit LC.

【0091】[第5の実施形態の動作説明]次に、投影
光学系(投影レンズ)PLの波面収差測定および収差補
正を行う手順について説明する。投影レンズPLの波面
を測定する際には、波面収差測定用の光束として、波面
が球面波の光を投影レンズPLに入射させる。この球面
波の光は、レチクルが配置される位置に、ピンホールパ
ターンPHを備えるレチクルR(図17)を配置し、こ
れを光源1からの光で照明することにより、ピンホール
パターンPHから発生させることができる。なお、これ
(ピンホールパターンレチクル)に限らず、レチクルス
テージ10a上にピンホールを形成しておいてそれを照
明するようにしても良く、或いは点光源を使用しても良
い。あるいはレチクルR上、またはレチクルステージ1
0a上に、光源1からの光を拡散して透過させる領域
(いわゆるレモンスキン状態)を設けておき、このレモ
ンスキン領域を透過した光を波面収差測定用の光源とし
ても良い。
[Explanation of Operation of Fifth Embodiment] Next, a procedure for measuring the wavefront aberration of the projection optical system (projection lens) PL and correcting the aberration will be described. When measuring the wavefront of the projection lens PL, light having a wavefront of a spherical wave is incident on the projection lens PL as a light beam for measuring the wavefront aberration. This spherical wave light is generated from the pinhole pattern PH by disposing a reticle R (FIG. 17) having a pinhole pattern PH at a position where the reticle is disposed, and illuminating the reticle R with light from the light source 1. Can be done. The invention is not limited to this (pinhole pattern reticle), and a pinhole may be formed on the reticle stage 10a to illuminate it, or a point light source may be used. Or on reticle R or reticle stage 1
A region (so-called lemon skin state) where light from the light source 1 is diffused and transmitted is provided on 0a, and the light transmitted through this lemon skin region may be used as a light source for measuring wavefront aberration.

【0092】レチクルステージ10a、及びレチクルR
が、上述したピンホールとレモンスキン領域とのいずれ
か一方を有していることが望ましい。更に好ましくは、
大きさの異なる複数のピンホールを備えており、測定目
的に応じて適宜ピンホールを選択できることが望まし
い。なお、波面収差測定用の光を、レチクルRを用いて
発生させる場合には、このレチクルRが収差測定光学系
を構成し、レチクルステージ10aを用いて発生させる
場合にはレチクルステージ10aが収差測定光学系を構
成することになる。
Reticle stage 10a and reticle R
However, it is desirable to have one of the pinhole and the lemon skin region described above. More preferably,
A plurality of pinholes having different sizes are provided, and it is desirable that the pinhole can be appropriately selected according to the purpose of measurement. When the wavefront aberration measuring light is generated using the reticle R, the reticle R constitutes an aberration measuring optical system. This constitutes an optical system.

【0093】上述のように形成された球面波の光を投影
レンズPLに照射する。ウェハステージ制御部5は、ス
テージ3の側面に着脱機構Dを介して着脱自在に設けら
れた収差測定ユニットUTに投影レンズPLからの透過
波面が入射するように、ウェハステージ3を駆動制御す
る。投影光学系PLを透過した光は、コリメータレンズ
CLにて平行光に変換される。そして、微小なレンズL
を2次元に配列した2次元レンズアレイに入射される。
入射した光の被検波面が理想的な波面、即ち投影レンズ
に収差が無い場合の波面から偏差を有していると、該偏
差は集光位置検出部DET上で理想的な波面の集光位置
に対し被検波面の集光位置が位置ずれとして現れる。演
算処理部PCは、2次元レンズアレイの個々のレンズL
の集光点の位置ずれに基づいて、投影レンズPLの波面
収差を算出する。
The projection lens PL is irradiated with the light of the spherical wave formed as described above. The wafer stage control unit 5 drives and controls the wafer stage 3 so that the transmitted wavefront from the projection lens PL is incident on the aberration measurement unit UT which is detachably provided on the side surface of the stage 3 via the attachment / detachment mechanism D. The light transmitted through the projection optical system PL is converted into parallel light by the collimator lens CL. And the minute lens L
Are two-dimensionally arranged.
If the test wavefront of the incident light has a deviation from the ideal wavefront, that is, the wavefront when the projection lens has no aberration, the deviation is reflected on the light-converging position detection unit DET by the ideal wavefront. The condensing position of the wavefront to be detected appears as a position shift with respect to the position. The arithmetic processing unit PC includes individual lenses L of a two-dimensional lens array.
The wavefront aberration of the projection lens PL is calculated based on the positional shift of the converging point.

【0094】このように、投影レンズPLによる結像面
のうち、一点において、理想波面の各集光点に対する被
検波面の各測定点の位置ずれを測定することにより、投
影レンズPLの収差として、球面収差や非点隔差を求め
ることができる。また、ユニットUTが投影レンズPL
による結像面の複数点に移動するようにウェハステージ
制御部5でウェハステージ3を駆動する。そして、投影
レンズPLの結像面内における複数点のそれぞれにおい
て、理想波面の各集光点に対する被検波面の各測定点の
位置ずれを測定し、それら各測定結果から、投影レンズ
PLの収差として、コマ収差、像面湾曲、ディストーシ
ョン、非点収差を求めることができる。
As described above, at one point on the image plane formed by the projection lens PL, the displacement of each measurement point on the wavefront to be measured with respect to each converging point on the ideal wavefront is measured, so that the aberration of the projection lens PL is calculated. , Spherical aberration and astigmatic difference can be obtained. Also, the unit UT is the projection lens PL
The wafer stage controller 5 drives the wafer stage 3 so as to move to a plurality of points on the image plane. Then, at each of a plurality of points in the image plane of the projection lens PL, the position deviation of each measurement point of the test wavefront with respect to each of the converging points of the ideal wavefront is measured, and the aberration of the projection lens PL is calculated from the measurement results. Can be obtained as coma aberration, curvature of field, distortion, and astigmatism.

【0095】そして、得られた投影レンズPLのコマ収
差、像面湾曲、ディストーション、非点収差等の波面収
差情報をレンズ制御部LCへフィードバックする。レン
ズ制御部LCは、この波面収差情報に基づいて投影レン
ズPLを構成する各レンズ素子の間隔や、その間隔の空
気の圧力を調整することで投影レンズPLを透過した波
面の収差量を所定範囲内に抑える。
Then, the obtained wavefront aberration information of the projection lens PL such as coma, curvature of field, distortion, and astigmatism is fed back to the lens controller LC. The lens control unit LC adjusts the distance between the lens elements constituting the projection lens PL based on the wavefront aberration information and the pressure of the air at the distance to set the amount of aberration of the wavefront transmitted through the projection lens PL within a predetermined range. Keep within.

【0096】[第5の実施形態の効果など]第5の実施
形態では、収差測定ユニットUT内に、撮像装置11,
51、52を搭載する。したがって、撮像装置11,5
1、52では、良好な収差測定用の撮像画像を得ること
が可能となり、露光装置70の収差補正精度を一段と向
上させることが可能になる。
[Effects of Fifth Embodiment] In the fifth embodiment, the imaging device 11 and the
51 and 52 are mounted. Therefore, the imaging devices 11 and 5
In the methods 1 and 52, it is possible to obtain a good captured image for aberration measurement, and it is possible to further improve the aberration correction accuracy of the exposure apparatus 70.

【0097】なお、ユニットUTは、ウェハホルダ4又
はウェハステージ3上に着脱自在に設けられていても良
く、又はウェハステージ3に組み込まれている構成、さ
らにはウェハステージ3近傍に設けられている構成でも
よい。また、集光位置検出部DETの測定分解能と、ウ
ェハステージ3の位置制御精度を高くすることで、投影
レンズPLの収差測定精度を向上させることが好まし
い。例えば、集光位置検出部DETの検出分解能が10
〜20μmの場合は、5mm×5mmの領域を露光する
露光装置ではウェハステージ3を1mmピッチで制御す
ることが好ましい。
The unit UT may be detachably provided on the wafer holder 4 or the wafer stage 3, or may be built in the wafer stage 3 or may be provided near the wafer stage 3. May be. In addition, it is preferable to improve the measurement accuracy of the aberration of the projection lens PL by increasing the measurement resolution of the focusing position detection unit DET and the position control accuracy of the wafer stage 3. For example, if the detection resolution of the focusing position detection unit DET is 10
In the case of 2020 μm, it is preferable to control the wafer stage 3 at a 1 mm pitch in an exposure apparatus that exposes a 5 mm × 5 mm area.

【0098】なお、本実施形態では、波面収差測定装置
UTをウェハステージ3に着脱自在に構成したが、この
着脱機構としては、ウェハステージ3に切欠き部を設
け、その切欠き部に係合する係合部を測定装置に設けて
着脱可能としてもよい。さらに、測定装置UTをウェハ
ステージ3に着脱可能とする際、測定装置UT全体の代
わりにその一部、例えばコリメータレンズCL、レンズ
Lを着脱可能とし、検出部DETをウェハステージ3に
固定しても良い。また、逆に例えばコリメータレンズC
L、レンズLをウェハステージ3に固定し、検出部DE
Tを着脱自在にしてもよい。あるいは、コリメータレン
ズCL、レンズL、検出部DETの全てをウェハステー
ジ3に固定するようにしても良い。
In the present embodiment, the wavefront aberration measuring device UT is configured to be detachable from the wafer stage 3. However, as the attachment / detachment mechanism, a notch is provided in the wafer stage 3, and the notch is engaged with the notch. The engaging portion may be provided on the measuring device so as to be detachable. Further, when making the measuring device UT detachable from the wafer stage 3, a part of the measuring device UT, for example, the collimator lens CL and the lens L is made detachable instead of the entire measuring device UT, and the detection unit DET is fixed to the wafer stage 3. Is also good. Conversely, for example, a collimator lens C
L and the lens L are fixed to the wafer stage 3, and the detection unit DE
T may be made detachable. Alternatively, all of the collimator lens CL, the lens L, and the detection unit DET may be fixed to the wafer stage 3.

【0099】本実施形態では、投影レンズPLの波面収
差を露光装置に組込んだ状態で測定したが、露光装置に
組み込む前に測定しても良い。波面収差を測定するタイ
ミングとしては、ウェハ交換毎、レチクル交換毎、また
は予め設定した所定時間毎のいずれでもよく、これら以
外のタイミングであってもよい。その際の測定精度を選
択できることは、上述した通りである。なお、本実施形
態では、露光装置70に搭載されている投影光学系PL
の収差情報を測定する場合について説明するが、本発明
はこれに限らず、各種の検査装置や測定装置などに搭載
されている光学系を被検光学系としてその光学特性を測
定する際に撮像装置11、51、52を使用しても良い
ことはもちろんである。
In the present embodiment, the wavefront aberration of the projection lens PL is measured in a state of being incorporated in the exposure apparatus, but may be measured before being incorporated in the exposure apparatus. The timing of measuring the wavefront aberration may be any time of wafer exchange, every reticle exchange, or every predetermined time, or any other timing. The measurement accuracy at that time can be selected as described above. In the present embodiment, the projection optical system PL mounted on the exposure apparatus 70
The case where the aberration information is measured will be described. However, the present invention is not limited to this. Imaging is performed when measuring the optical characteristics of an optical system mounted on various inspection devices and measuring devices as an optical system to be measured. Of course, the devices 11, 51, 52 may be used.

【0100】《実施形態の補足事項》なお、上述した実
施形態では、支持基板21を張り合わせて撮像装置1
1,51,52を補強している。しかしながら、本発明
は、これに限定されるものではない。例えば、図18に
示す撮像装置81のように、エッチング時にチップ周辺
部45を残すことで、チップの機械的強度を高めてもよ
い。
<< Supplementary Items of the Embodiment >> In the above-described embodiment, the image pickup apparatus 1 has
1, 51, 52 are reinforced. However, the present invention is not limited to this. For example, as in an imaging device 81 shown in FIG. 18, the mechanical strength of the chip may be increased by leaving the chip peripheral portion 45 at the time of etching.

【0101】また、上述した実施形態では、ケミカルエ
ッチングにより半導体基体12を薄膜化しているが、こ
れに限定されるものではない。例えば、機械研磨や異方
性エッチングなどにより薄膜化を行ってもよい。
In the above-described embodiment, the semiconductor substrate 12 is thinned by chemical etching. However, the present invention is not limited to this. For example, the thickness may be reduced by mechanical polishing or anisotropic etching.

【0102】さらに、上述した実施形態では、P型を第
1導電型とし、N型を第2導電型としているが、これに
限定されるものではない。N型を第1導電型とし、P型
を第2導電型としてももちろんかまわない。
Further, in the above-described embodiment, the P-type is the first conductivity type and the N-type is the second conductivity type. However, the present invention is not limited to this. The N-type may be the first conductivity type and the P-type may be the second conductivity type.

【0103】なお、第4および第5の実施形態の露光装
置を、レチクルと基板とを同期移動してレチクルのパタ
ーンを露光する走査型の露光装置(例えばUSP547
3410)としてもよい。
The exposure apparatus according to the fourth and fifth embodiments is replaced with a scanning exposure apparatus (for example, USP547) for exposing a reticle pattern by synchronously moving a reticle and a substrate.
3410).

【0104】また、第4および第5の実施形態の露光装
置を、レチクルと基板とを静止した状態でレチクルのパ
ターンを露光し、基板を順次ステップ移動させるステッ
プ・アンド・リピート型の露光装置としてもよい。
The exposure apparatus according to the fourth and fifth embodiments is a step-and-repeat type exposure apparatus that exposes a reticle pattern while the reticle and the substrate are stationary and sequentially moves the substrate. Is also good.

【0105】なお、第4および第5の実施形態の露光装
置を、投影光学系を用いることなくレチクルと基板とを
密接させてレチクルのパターンを露光するプロキシミテ
ィ露光装置としてもよい。
The exposure apparatus of the fourth and fifth embodiments may be a proximity exposure apparatus that exposes a reticle pattern by bringing a reticle and a substrate into close contact without using a projection optical system.

【0106】また、露光装置の用途としては半導体製造
用の露光装置に限定されることなく、例えば、ガラスプ
レートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光
装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも
広く適当できる。
The application of the exposure apparatus is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, but may be, for example, an exposure apparatus for a liquid crystal for exposing a liquid crystal display element pattern on a glass plate or a thin film magnetic head. Widely applicable to the exposure apparatus.

【0107】なお、第4および第5の実施形態における
露光装置の光源は、g線(436nm)、i線(365
nm)、KrFエキシマレーザ(248nm)、ArF
エキシマレーザ(193nm)、F2レーザ(157n
m)、金属蒸気レーザ、YAGレーザの高調波を用いて
もよい。また、X線や電子線などの荷電粒子線を用いて
もよい。例えば、電子線を用いる場合には電子銃とし
て、熱電子放射型のランタンヘキサボライト(LaB
6)、タンタル(Ta)を用いることができる。
The light sources of the exposure apparatuses in the fourth and fifth embodiments are g-line (436 nm) and i-line (365
nm), KrF excimer laser (248 nm), ArF
Excimer laser (193nm), F2 laser (157n)
m), a harmonic of a metal vapor laser or a YAG laser may be used. Further, a charged particle beam such as an X-ray or an electron beam may be used. For example, when an electron beam is used, a thermionic emission type lanthanum hexaborite (LaB) is used as an electron gun.
6), tantalum (Ta) can be used.

【0108】また、露光装置の投影倍率は縮小系のみな
らず等倍および拡大系のいずれでもよい。
The projection magnification of the exposure apparatus may be not only a reduction system but also an equal magnification system or an enlargement system.

【0109】なお、投影光学系としては、エキシマレー
ザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石
などの遠紫外線を透過する材料を用い、F2レーザやX
線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし
(レチクルも反射型タイプのものを用いる)、また、電
子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏
向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線
が通過する光路は真空状態にすることはいうまでもな
い。
When far ultraviolet rays such as an excimer laser are used as the projection optical system, a material that transmits far ultraviolet rays such as quartz or fluorite is used as a glass material, and an F2 laser or X
When a line is used, a catadioptric or refractive optical system is used (a reticle of a reflective type is used). When an electron beam is used, an electron optical system including an electron lens and a deflector is used as the optical system. It may be used. It goes without saying that the optical path through which the electron beam passes is in a vacuum state.

【0110】また、ウェハステージやレチクルステージ
にリニアモータ(USP5623853またはUSP5
528118参照)を用いる場合は、エアベアリングを
用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタン
ス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。ま
た、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもい
いし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
Further, a linear motor (US Pat. No. 5,623,853 or USP5) is mounted on the wafer stage or reticle stage.
528118), any of an air levitation type using an air bearing and a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force may be used. The stage may be of a type that moves along a guide or a guideless type that does not have a guide.

【0111】なお、ステージの駆動装置としては、2次
元に磁石を配置した磁石ユニットと、2次元にコイルを
配置した電機子ユニットとを対向させて電磁力によりス
テージを駆動する平面モータを用いてもよい。この場
合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方を
ステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの
他方をステージの移動面側に設ければよい。
As the stage driving device, a planar motor that drives a stage by electromagnetic force with a magnet unit having two-dimensionally arranged magnets and an armature unit having two-dimensionally arranged coils facing each other is used. Is also good. In this case, one of the magnet unit and the armature unit may be connected to the stage, and the other of the magnet unit and the armature unit may be provided on the moving surface side of the stage.

【0112】また、ウェハステージの移動により発生す
る反力は、特開平8−166475号公報(USP55
28118)に記載されているように、フレーム部材を
用いて機械的に床(大地)に逃がしてもよい。なお、レ
チクルステージの移動により発生する反力は、特開平8
−330224号公報(US S/N 08/416558)に記載さ
れているように、フレーム部材を用いて機械的に床(大
地)に逃がしてもよい。
The reaction force generated by the movement of the wafer stage is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-166475 (US Pat.
28118), a frame member may be used to mechanically escape to the floor (ground). Note that the reaction force generated by the movement of the reticle stage is disclosed in
As described in US Pat. No. 3,330,224 (US S / N 08/416558), a frame member may be used to mechanically escape to the floor (ground).

【0113】なお、本実施形態の露光装置は、照明光学
系と投影光学系を露光装置本体に組み込んで光学調整を
するとともに、多数の機械部品からなるレチクルステー
ジやウェハステージを露光装置本体に取り付けて配線や
配管を接続し、更に総合調整(電気調整、動作確認等)
をすることによって、製造することができる。さらに好
ましくは、この露光装置の製造は、温度およびクリーン
度等が管理されたクリーンルーム内で行うことが望まし
い。
In the exposure apparatus of this embodiment, the illumination optical system and the projection optical system are incorporated in the exposure apparatus main body to perform optical adjustment, and a reticle stage or a wafer stage composed of a number of mechanical parts is attached to the exposure apparatus main body. To connect wiring and piping, and to make comprehensive adjustments (electrical adjustment, operation check, etc.)
Can be produced. More preferably, the manufacture of the exposure apparatus is desirably performed in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

【0114】なお、半導体デバイスなどのマイクロデバ
イスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、こ
の設計ステップに基づいたレチクルを制作するステッ
プ、シリコン材料からウェハを制作するステップ、前述
した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウ
ェハに露光するステップ、デバイス組み立てステップ
(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程
を含む)、検査ステップ等を経て製造される。また、本
発明の撮像装置は、露光装置や測定装置の用途に限ら
ず、撮像装置を備えたシステム全般に適用可能である。
In the case of a micro device such as a semiconductor device, a step for designing the function and performance of the device, a step for producing a reticle based on the design step, a step for producing a wafer from a silicon material, It is manufactured through a step of exposing a reticle pattern on a wafer by an apparatus, a step of assembling a device (including a dicing step, a bonding step, and a package step), an inspection step, and the like. Further, the imaging device of the present invention is applicable not only to the use of the exposure device and the measurement device but also to all systems including the imaging device.

【0115】[0115]

【発明の効果】請求項1に記載の撮像装置では、半導体
基体中にバリア領域を配して、電位障壁の山を発生させ
る。したがって、電荷蓄積部から電荷転送部へ電荷移送
を行う際の閾値条件を、電位障壁の山によってコントロ
ールすることが可能となり、半導体基体の影響を低減す
ることができる。その結果、半導体基体の不純物濃度や
厚さのばらつきに関する製造上の許容幅が広くなり、撮
像装置の製造歩留まりを改善することが可能になる。
According to the first aspect of the present invention, a barrier region is provided in a semiconductor substrate to generate a potential barrier peak. Therefore, it is possible to control the threshold condition when the charge is transferred from the charge storage unit to the charge transfer unit by the peak of the potential barrier, and it is possible to reduce the influence of the semiconductor substrate. As a result, the manufacturing tolerance of the variation in the impurity concentration and the thickness of the semiconductor substrate is widened, and the manufacturing yield of the imaging device can be improved.

【0116】請求項2に記載の撮像装置では、半導体基
体に第1導電型の不純物を導入してバリア領域を形成す
る。したがって、製造時の不純物導入によって、バリア
領域の電位障壁の山を精度良くコントロールすることが
可能になる。
In the imaging device according to the second aspect, the barrier region is formed by introducing the first conductivity type impurity into the semiconductor substrate. Therefore, by introducing impurities at the time of manufacturing, it is possible to accurately control the potential barrier peak in the barrier region.

【0117】請求項3に記載の撮像装置では、バリア領
域の不純物濃度に比べて、半導体基体の不純物濃度を低
く設定する。そのため、製造時において半導体基体にむ
らやばらつきが生じても、撮像装置全体の特性に与える
影響を低く抑えることができる。
In the imaging device according to the third aspect, the impurity concentration of the semiconductor substrate is set lower than the impurity concentration of the barrier region. Therefore, even if unevenness or variation occurs in the semiconductor substrate during manufacturing, the influence on the characteristics of the entire imaging device can be suppressed to a low level.

【0118】請求項4に記載の撮像装置では、バリア領
域が電荷転送部に近接するので、電荷転送部側から電位
障壁の山を正確に電位調整するが可能になる。
In the imaging device according to the fourth aspect, since the barrier region is close to the charge transfer portion, the potential of the potential barrier can be accurately adjusted from the charge transfer portion side.

【0119】請求項5に記載の撮像装置では、電荷転送
部をオーバーフロードレインとして利用できるので、過
剰露光時におけるブルーミング現象を改善することがで
きる。
In the imaging device according to the fifth aspect, since the charge transfer section can be used as an overflow drain, the blooming phenomenon at the time of overexposure can be improved.

【0120】請求項6に記載の製造方法により、電荷蓄
積部およびバリア領域を有する背面照射型の撮像装置を
製造することができる。特に、この製造方法では、バリ
ア領域を電荷転送領域に接するように製造できるので、
請求項4の撮像装置の製造に好適な製造方法である。
According to the manufacturing method of the sixth aspect, it is possible to manufacture a back-illuminated imaging device having a charge storage portion and a barrier region. In particular, in this manufacturing method, the barrier region can be manufactured so as to be in contact with the charge transfer region.
A manufacturing method suitable for manufacturing the imaging device according to claim 4.

【0121】請求項7に記載の製造方法により、電荷蓄
積部およびバリア領域を有する背面照射型の撮像装置を
製造することができる。
According to the manufacturing method of the seventh aspect, it is possible to manufacture a back-illuminated imaging device having a charge storage portion and a barrier region.

【0122】請求項8に記載の製造方法により、電荷蓄
積部およびバリア領域を有する背面照射型の撮像装置を
製造することができる。
According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a back-illuminated imaging device having a charge storage portion and a barrier region.

【0123】請求項9に記載の撮像装置では、電荷蓄積
部で信号電荷を画素単位に一旦収集する。したがって、
半導体基体中において隣接画素間の信号電荷が混じり合
う度合いが減り、半導体基体の不純物濃度や厚さがスメ
アに与える影響を低減することができる。その結果、半
導体基体の不純物濃度や厚さのばらつきに関する製造上
の許容幅が広くなり、撮像装置の製造歩留まりを改善す
ることが可能になる。また特に、請求項9に記載の撮像
装置では、転送電極2個分以下に対応して、電荷蓄積部
を実質1個ずつ配する。したがって、電荷蓄積部を密に
配することが可能になり、背面照射型の撮像装置の多画
素化(あるいはチップの小型化)を容易に実現できる。
In the image pickup apparatus according to the ninth aspect, the signal charge is once collected by the charge storage section in pixel units. Therefore,
The degree of mixing of signal charges between adjacent pixels in the semiconductor substrate is reduced, and the influence of the impurity concentration and thickness of the semiconductor substrate on smear can be reduced. As a result, the manufacturing tolerance of the variation in the impurity concentration and the thickness of the semiconductor substrate is widened, and the manufacturing yield of the imaging device can be improved. In particular, in the image pickup device according to the ninth aspect, substantially one charge storage portion is arranged corresponding to two transfer electrodes or less. Therefore, it is possible to densely arrange the charge storage units, and it is possible to easily realize an increase in the number of pixels of the back-illuminated imaging device (or downsizing of the chip).

【0124】請求項10に記載の撮像装置では、転送電
極2個分に対応して、電荷蓄積部を実質1個ずつ配す
る。したがって、電荷蓄積部を密に配することが可能に
なり、背面照射型の撮像装置の多画素化(あるいはチッ
プの小型化)を容易に実現できる。
In the image pickup device according to the tenth aspect, substantially one charge storage portion is arranged corresponding to two transfer electrodes. Therefore, it is possible to densely arrange the charge storage units, and it is possible to easily realize an increase in the number of pixels of the back-illuminated imaging device (or downsizing of the chip).

【0125】請求項11に記載の撮像装置では、相間隔
おきに電荷蓄積部から信号電荷を移送するので、電荷移
送中に信号電荷が混じり合うおそれが少ない。したがっ
て、画素ピッチを相間隔未満にしてもスメア発生を十分
低減することが可能になる。
In the image pickup apparatus according to the eleventh aspect, since the signal charges are transferred from the charge storage section at every phase interval, there is little possibility that the signal charges are mixed during the charge transfer. Therefore, even if the pixel pitch is smaller than the phase interval, it is possible to sufficiently reduce the occurrence of smear.

【0126】請求項12に記載の撮像装置では、電荷転
送路に不純物濃度の濃淡変化を設けることにより、信号
電荷をプログレッシブ転送することが可能になる。また
この場合、不純物濃度の濃淡変化により電荷転送路内に
電位傾斜をつけることにより、電荷転送路内で信号電荷
が混じり合うなどの不具合を抑制することも可能にな
る。
In the imaging device according to the twelfth aspect, by providing the charge transfer path with a change in the density of the impurity, it is possible to transfer the signal charge progressively. Further, in this case, by giving a potential gradient in the charge transfer path due to a change in density of the impurity concentration, it is possible to suppress problems such as mixing of signal charges in the charge transfer path.

【0127】請求項13に記載の測定装置では、請求項
1〜5,9〜12のいずれか1項に記載の撮像装置を使
用する。したがって、ばらつきの少ない良質な撮像画像
を得ることが可能になり、被検物の収差測定または位置
測定を高精度に実施することが可能になる。
The measuring device according to the thirteenth aspect uses the imaging device according to any one of the first to fifth and ninth to twelfth aspects. Therefore, it is possible to obtain a high-quality captured image with little variation, and it is possible to measure the aberration or the position of the test object with high accuracy.

【0128】請求項14に記載の露光装置では、請求項
13に記載の測定装置を使用する。したがって、収差測
定精度または位置測定精度が高くなり、露光パターンの
収差補正または位置決めを高精度に実施することが可能
になる。
The exposure apparatus according to the fourteenth aspect uses the measuring apparatus according to the thirteenth aspect. Therefore, the aberration measurement accuracy or the position measurement accuracy is improved, and the aberration correction or positioning of the exposure pattern can be performed with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】撮像装置11を第2面側から見た概略図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram of an imaging device viewed from a second surface side.

【図2】図1中に示すB−B′箇所の断面構造を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure taken along a line BB ′ shown in FIG.

【図3】図2中に示すA−A′箇所における正味の不純
物濃度を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a net impurity concentration at a position AA ′ shown in FIG. 2;

【図4】第1の製造方法を説明する図(1/2)であ
る。
FIG. 4 is a diagram (1/2) illustrating a first manufacturing method.

【図5】第1の製造方法を説明する図(2/2)であ
る。
FIG. 5 is a diagram (2/2) for explaining the first manufacturing method.

【図6】第2の製造方法を説明する図(1/2)であ
る。
FIG. 6 is a diagram (1/2) illustrating a second manufacturing method.

【図7】第2の製造方法を説明する図(2/2)であ
る。
FIG. 7 is a diagram (2/2) for explaining the second manufacturing method.

【図8】電荷蓄積動作および電荷移送動作を説明するポ
テンシャル図である。
FIG. 8 is a potential diagram illustrating a charge accumulation operation and a charge transfer operation.

【図9】オーバーフロー時の排出動作を説明するポテン
シャル図である。
FIG. 9 is a potential diagram illustrating a discharge operation at the time of overflow.

【図10】信号電荷の転送読み出し動作を説明するポテ
ンシャル図である。
FIG. 10 is a potential diagram illustrating a transfer read operation of a signal charge.

【図11】信号電荷の転送読み出し動作を説明するポテ
ンシャル図である。
FIG. 11 is a potential diagram illustrating a signal charge transfer read operation.

【図12】第2の実施形態における撮像装置51を示す
図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an imaging device 51 according to a second embodiment.

【図13】第2の実施形態における撮像装置51の電荷
読み出し動作を説明する図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a charge reading operation of the imaging device 51 according to the second embodiment.

【図14】第3の実施形態における撮像装置52を示す
図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an imaging device 52 according to a third embodiment.

【図15】第3の実施形態における撮像装置52の転送
読み出し動作を説明する図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating a transfer read operation of the imaging device 52 according to the third embodiment.

【図16】第4の実施形態における露光装置60を示す
図である。
FIG. 16 is a view showing an exposure apparatus 60 according to a fourth embodiment.

【図17】第5の実施形態における露光装置70を示す
図である。
FIG. 17 is a view showing an exposure apparatus 70 according to a fifth embodiment.

【図18】撮像装置の別の補強構造を示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating another reinforcing structure of the imaging device.

【図19】背面照射型の撮像装置の従来例を示す図であ
る。
FIG. 19 is a diagram showing a conventional example of a back-illuminated imaging device.

【図20】第3の製造方法を説明する図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a third manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,51,52,64a〜b 撮像装置 12 半導体基体 12a 第1エピタキシャル層 13 CCD拡散層 14 ゲート酸化膜 15 転送電極 16 垂直転送部 17 電荷蓄積部 17a 埋め込みチャネルストップ 18 空乏化阻止層 19 バリア領域 20 ボンディングパッド 21 支持基板 24 水平CCD部 30 P+型基板 31 P−型エピタキシャル層 53 注入領域 60,70 露光装置 61 ウェハステージ 62 半導体ウェハ 63 露光部 63a レチクル 63b レチクルステージ 65 位置検出部 66 位置制御部 102 半導体基体 11, 51, 52, 64a-b Imaging device 12 Semiconductor substrate 12a First epitaxial layer 13 CCD diffusion layer 14 Gate oxide film 15 Transfer electrode 16 Vertical transfer unit 17 Charge storage unit 17a Buried channel stop 18 Depletion prevention layer 19 Barrier region Reference Signs List 20 bonding pad 21 support substrate 24 horizontal CCD section 30 P + type substrate 31 P− type epitaxial layer 53 implantation area 60, 70 exposure apparatus 61 wafer stage 62 semiconductor wafer 63 exposure section 63a reticle 63b reticle stage 65 position detection section 66 position control section 102 Semiconductor substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AA05 AB01 BA12 DB01 DB03 DB06 DB08 EA01 FA06 FA21 FA26 FA32 FA38 GA02 HA30 5C024 AX01 AX11 AX16 CX13 CY47 EX25 GY06 JX21  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4M118 AA05 AB01 BA12 DB01 DB03 DB06 DB08 EA01 FA06 FA21 FA26 FA32 FA38 GA02 HA30 5C024 AX01 AX11 AX16 CX13 CY47 EX25 GY06 JX21

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体基体と、 前記半導体基体の第1面と反対の第2面側に配列され、
前記第2面側から入射するエネルギー線によって発生す
る信号電荷を画素単位に蓄積する、前記第1導電型とは
異なる第2導電型の電荷蓄積部と、 前記電荷蓄積部に対向して前記半導体基体の前記第1面
側に設けられ、前記信号電荷の転送読み出しを行う電荷
転送部と、 前記電荷蓄積部に蓄積された前記信号電荷を前記電荷転
送部へ移送する電荷移送手段と、 前記電荷蓄積部と前記電荷転送部との間に形成される前
記信号電荷の移送経路の少なくとも一部に設けられ、非
電荷移送時には電位障壁の山を生じて前記信号電荷の移
動を遮り、かつ電荷移送時には前記電荷移送手段によっ
て前記電位障壁の山が除かれて前記信号電荷の完全移送
を保証するバリア領域とを備えたことを特徴とする撮像
装置。
1. A semiconductor substrate of a first conductivity type, arranged on a second surface side of the semiconductor substrate opposite to the first surface,
A charge accumulation unit of a second conductivity type different from the first conductivity type, for accumulating signal charges generated by energy rays incident from the second surface side in pixel units; and the semiconductor facing the charge accumulation unit. A charge transfer unit provided on the first surface side of the base for transferring and reading the signal charge; charge transfer means for transferring the signal charge stored in the charge storage unit to the charge transfer unit; A transfer path for the signal charge formed between an accumulation unit and the charge transfer unit is provided at least in part of the transfer path. An image pickup device comprising a barrier region for ensuring the complete transfer of the signal charge by removing peaks of the potential barrier sometimes by the charge transfer means.
【請求項2】 請求項1に記載の撮像装置において、 前記バリア領域は、前記半導体基体に前記第1導電型の
不純物を導入して形成された領域であることを特徴とす
る撮像装置。
2. The imaging device according to claim 1, wherein the barrier region is a region formed by introducing the first conductivity type impurity into the semiconductor substrate.
【請求項3】 請求項2に記載の撮像装置において、 前記バリア領域に導入する不純物濃度は、前記半導体基
体の不純物濃度に比べて高く設定されることを特徴とす
る撮像装置。
3. The imaging device according to claim 2, wherein an impurity concentration introduced into the barrier region is set higher than an impurity concentration of the semiconductor substrate.
【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれか1項
に記載の撮像装置において、 前記バリア領域は、前記電荷転送部に接して設けられる
ことを特徴とする撮像装置。
4. The imaging device according to claim 1, wherein the barrier region is provided in contact with the charge transfer unit.
【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれか1項
に記載の撮像装置において、 前記バリア領域は、非電荷移送時における前記電位障壁
が、前記電荷蓄積部の隣接間に生じる電位障壁よりも、
信号電荷の極性から見て低く設定されることを特徴とす
る撮像装置。
5. The imaging device according to claim 1, wherein the barrier region is configured such that the potential barrier at the time of non-charge transfer is generated between adjacent charge accumulation units. than,
An imaging apparatus characterized by being set low in view of the polarity of signal charges.
【請求項6】 基板の第1面側に第1導電型のエピタキ
シャル層を形成する工程と、 前記エピタキシャル層の前記第1面側から前記第1導電
型の不純物を導入し、バリア領域を形成する工程と、 前記エピタキシャル層に前記第1導電型とは異なる第2
導電型の不純物を導入して、前記第1面側からみて前記
バリア領域よりも浅い第1面側の領域に、電荷転送部を
形成する工程と、 前記基板の少なくとも一部を除去して、前記第1面と反
対の第2面側を薄膜化する工程と、 前記第2面側から前記第2導電型の不純物を導入して、
画素単位に配列された電荷蓄積部を形成する工程とを有
することを特徴とする撮像装置の製造方法。
6. A step of forming a first conductivity type epitaxial layer on a first surface side of a substrate, and introducing the first conductivity type impurity from the first surface side of the epitaxial layer to form a barrier region. And a second step different from the first conductivity type in the epitaxial layer.
Introducing a conductivity type impurity, forming a charge transfer portion in a region on the first surface side shallower than the barrier region when viewed from the first surface side, and removing at least a part of the substrate; Thinning the second surface side opposite to the first surface; introducing the second conductivity type impurity from the second surface side;
Forming a charge storage portion arranged in pixel units.
【請求項7】 基板の第1面側に第1導電型の第1エピ
タキシャル層を形成する工程と、 前記第1エピタキシャル層の前記第1面側から、前記第
1導電型とは異なる第2導電型の不純物を導入し、画素
単位に配列された電荷蓄積部を形成する工程と、 前記第1面側からみて前記第1エピタキシャル層の前記
電荷蓄積部よりも浅い前記第1面側の領域に、前記第1
導電型の不純物を導入してバリア領域を形成する工程
と、 前記第1エピタキシャル層の前記第1面側に、前記第1
導電型の第2エピタキシャル層を形成する工程と、 前記第2エピタキシャル層の前記第1面側に、前記第2
導電型の不純物を導入して電荷転送部を形成する工程
と、 前記基板の少なくとも一部を除去して、前記第1面側と
反対の第2面側を薄膜化する工程とを有することを特徴
とする撮像装置の製造方法。
7. A step of forming a first epitaxial layer of a first conductivity type on a first surface side of a substrate; and forming a second epitaxial layer different from the first conductivity type from the first surface side of the first epitaxial layer. Forming a charge accumulation portion arranged in pixel units by introducing a conductivity type impurity; and a region on the first surface side of the first epitaxial layer which is shallower than the charge accumulation portion when viewed from the first surface side. And the first
Forming a barrier region by introducing a conductivity type impurity; and forming the first epitaxial layer on the first surface side of the first epitaxial layer.
Forming a conductive type second epitaxial layer; and forming the second epitaxial layer on the first surface side of the second epitaxial layer.
Forming a charge transfer portion by introducing a conductive type impurity; and removing at least a part of the substrate to reduce the thickness of a second surface side opposite to the first surface side. A method for manufacturing an imaging device, which is characterized by the following.
【請求項8】 バリア領域を有する背面照射型の撮像装
置を製造する製造方法であって、 基板の第1面側に第1導電型の第1エピタキシャル層を
形成する工程と、 前記第1エピタキシャル層の前記第1面側から、前記第
1導電型とは異なる第2導電型の不純物を導入し、画素
単位に配列された電荷蓄積部を形成する工程と、 前記第1エピタキシャル層の前記第1面側に、前記第1
導電型の第2エピタキシャル層を形成する工程と、 前記第2エピタキシャル層の前記第1面側に、前記第1
導電型の不純物を導入してバリア領域を形成する工程
と、 前記第1面側からみて前記第2エピタキシャル層の前記
電荷蓄積部よりも浅い前記第1面側の領域に、前記第2
導電型の不純物を導入して電荷転送部を形成する工程
と、 前記基板の少なくとも一部を除去して、前記第1面側と
反対の第2面側を薄膜化する工程とを有することを特徴
とする撮像装置の製造方法。
8. A manufacturing method for manufacturing a back-illuminated imaging device having a barrier region, comprising: forming a first epitaxial layer of a first conductivity type on a first surface side of a substrate; A step of introducing an impurity of a second conductivity type different from the first conductivity type from the first surface side of the layer to form a charge storage portion arranged in pixel units; On one side, the first
Forming a conductive type second epitaxial layer; and forming the first epitaxial layer on the first surface side of the second epitaxial layer.
Forming a barrier region by introducing impurities of a conductivity type; and forming the second region in the second epitaxial layer on the first surface side shallower than the charge storage portion when viewed from the first surface side.
Forming a charge transfer portion by introducing a conductive type impurity; and removing at least a part of the substrate to reduce the thickness of a second surface side opposite to the first surface side. A method for manufacturing an imaging device, which is characterized by the following.
【請求項9】 第1導電型の半導体基体と、 前記半導体基体の第1面と反対の第2面側に配列され、
前記第2面側から入射するエネルギー線によって発生す
る信号電荷を画素単位に蓄積する、前記第1導電型と異
なる第2導電型の電荷蓄積部と、 前記電荷蓄積部に対向して前記半導体基体の第1面側に
形成され、前記信号電荷の転送読み出しを行うための経
路である電荷転送路と、 前記電荷転送路に転送電圧を印加する転送電極とを備
え、 前記電荷転送路の電荷転送方向に沿って、前記電荷蓄積
部1個分に対して、前記転送電極を実質2個分以下の割
合で周期的に配することを特徴とする撮像装置。
9. A semiconductor substrate of a first conductivity type, arranged on a second surface side of the semiconductor substrate opposite to the first surface,
A charge accumulation unit of a second conductivity type different from the first conductivity type for accumulating signal charges generated by energy rays incident from the second surface side in pixel units; and the semiconductor substrate facing the charge accumulation unit A charge transfer path that is formed on the first surface side of the device and is a path for transferring and reading out the signal charges; and a transfer electrode that applies a transfer voltage to the charge transfer path. An imaging apparatus, wherein the transfer electrodes are periodically arranged at a rate of substantially two or less with respect to one charge accumulation unit along a direction.
【請求項10】 請求項9に記載の撮像装置において、 前記電荷転送路の電荷転送方向に沿って、前記電荷蓄積
部1個分に対して、前記転送電極を実質2個分の割合で
周期的に配することを特徴とする撮像装置。
10. The image pickup device according to claim 9, wherein the transfer electrodes are periodically cycled at a ratio of substantially two transfer electrodes to one charge storage portion along the charge transfer direction of the charge transfer path. An imaging device, comprising:
【請求項11】 請求項9または請求項10に記載の撮
像装置において、 前記転送電極の相間隔おきに前記電荷蓄積部から前記電
荷転送路へ信号電荷を移送し、信号電荷の移送箇所の位
相をずらしながら複数回に分けて一画面分の信号電荷を
移送する分割移送手段と、 前記分割移送手段により信号電荷が前記電荷転送路に移
送されるたびに前記転送電極を多相駆動して、複数回に
分けて一画面分の信号電荷を読み出す分割転送手段とを
備えたことを特徴とする撮像装置。
11. The imaging device according to claim 9, wherein the signal charge is transferred from the charge storage unit to the charge transfer path at every phase interval of the transfer electrode, and a phase of a transfer position of the signal charge is transferred. Division transfer means for transferring the signal charges for one screen in a plurality of times while shifting, and each time the signal charges are transferred to the charge transfer path by the division transfer means, the transfer electrode is multi-phase driven, An image pickup apparatus comprising: a division transfer unit that reads out signal charges for one screen in a plurality of times.
【請求項12】 請求項10に記載の撮像装置におい
て、 前記電荷転送路には、前記転送電極の電極間隔ごとに不
純物濃度の濃淡変化が周期的に形成され、前記転送電極
の2相駆動により信号電荷をプログレッシブ転送するこ
とを特徴とする撮像装置。
12. The imaging device according to claim 10, wherein the charge transfer path is formed such that a change in density of an impurity concentration is periodically formed for each electrode interval of the transfer electrode, and the charge transfer path is driven by two-phase driving of the transfer electrode. An image pickup device for progressively transferring a signal charge.
【請求項13】 請求項1〜5および請求項9〜12の
いずれか1項に記載の撮像装置と、 前記撮像装置による被検物の撮像画像に基づいて、前記
被検物の収差測定および位置測定の少なくとも一方を実
行する測定部とを備えたことを特徴とする測定装置。
13. An imaging apparatus according to claim 1, further comprising: an aberration measurement unit configured to measure an aberration of the object based on an image of the object captured by the imaging apparatus. A measuring unit that performs at least one of position measurement.
【請求項14】 露光対象に露光パターンを投影する露
光部と、 請求項13に記載の測定装置と、 前記測定装置の測定出力に基づいて、前記露光部の収差
補正および露光位置の位置制御の少なくとも一方を行う
制御部とを備えたことを特徴とする露光装置。
14. An exposure unit for projecting an exposure pattern onto an exposure target, a measuring device according to claim 13, and correction of aberration of the exposure unit and position control of an exposure position based on a measurement output of the measuring device. An exposure apparatus comprising: a control unit that performs at least one of the steps.
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