JP2004055903A - Photosensitive device, measuring apparatus, aligner and device manufacturing method - Google Patents

Photosensitive device, measuring apparatus, aligner and device manufacturing method Download PDF

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成井　禎
Keiichi Akagawa
赤川　圭一
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photosensitive device which can improve durability to irradiation of energy ray (high energy ray such as ultraviolet ray) and pick up electrical signal of good S/N, a measuring apparatus, an aligner and a device manufacturing method. <P>SOLUTION: A photosensitive device 10 has a semiconductor substrate 11 of a first conductivity type and receives energy ray injected from a prescribed surface side of the semiconductor substrate. Further, the device 10 has a charge storage part 12a of a second conductivity type which is arranged on the semiconductor substrate and stores charge generated by incidence of energy ray, a first layer 12c which is constituted of metal or metallic silicide and is arranged in a prescribed surface side from the charge storage on the semiconductor substrate to cover at least the charge storage part, and a second layer 12b of a first conductivity type which is arranged between the first layer and the charge storage on the semiconductor substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エネルギー線を受光する受光装置、これを備えた計測装置、露光装置、およびデバイス製造方法に関し、特に、高エネルギー線（紫外線，Ｘ線，電子線など）を受光する受光装置、これを備えた計測装置、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エネルギー線を受光する受光装置が知られている。この受光装置では、単一のフォトダイオードを用いてエネルギー線を受光し、エネルギー線の強度に応じた電気信号を出力する。受光装置のフォトダイオード部分は、一般に、Ｐ型のシリコン基体上にＮ型の電荷蓄積領域が配置され、この電荷蓄積領域上にシリコン酸化膜が配置された構成となっている。
【０００３】
しかし、このような構成の受光装置には、エネルギー線（例えば紫外線などの高エネルギー線）の照射によって暗電流が増加すると共に量子効率が低下する問題、つまり、耐久性が低いという問題があった。これは、フォトダイオード部分のシリコン酸化膜の界面準位が、エネルギー線の照射によって変化することが原因と考えられる。
【０００４】
また、エネルギー線（例えば紫外線）の照射に対する耐久性を向上させるために、上記したフォトダイオード部分のシリコン酸化膜に代えてＰｔＳｉ膜を付けることが提案されている。この耐久性を高めた受光装置のフォトダイオード部分は、Ｐ型のシリコン基体上にＮ型の電荷蓄積領域が配置され、電荷蓄積領域上にＰｔＳｉ膜が配置された構成となる。この構成によれば、エネルギー線の照射による暗電流の増加や量子効率の低下を抑えることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の耐久性を高めた受光装置には、初期状態（エネルギー線を照射する前の状態）において、ＰｔＳｉ膜とＮ型の電荷蓄積領域との界面に発生する暗電流が非常に大きいという別の問題があった。このため、Ｓ／Ｎの良い電気信号を取り出すことはできなかった。
【０００６】
本発明の目的は、エネルギー線（例えば紫外線などの高エネルギー線）の照射に対する耐久性を向上させることができると共に、Ｓ／Ｎの良い電気信号を取り出すこともできる受光装置、これを備えた計測装置、露光装置、およびデバイス製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明の構成を第１実施形態（図１）を参照しながら説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、第１導電型（Ｐ型）の半導体基体（１１）を有し、前記半導体基体の所定面側から入射したエネルギー線を受光する受光装置において、前記半導体基体上に配置され、前記エネルギー線の入射により生じた電荷を蓄積する第２導電型（Ｎ型）の電荷蓄積部（１２ａ）と、金属または金属シリサイドにより構成されており、前記半導体基体上であって前記電荷蓄積部よりも前記所定面側に、少なくとも前記電荷蓄積部を覆うように配置された第１層部（１２ｃ）と、前記半導体基体上であって、前記第１層部と前記電荷蓄積部との間に配置された前記第１導電型（Ｐ型）の第２層部（１２ｂ）とを有するものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、第１導電型（Ｐ型）の半導体基体（１１）を有し、前記半導体基体の所定面側から入射したエネルギー線を受光する受光装置において、前記半導体基体上に配置され、前記エネルギー線の入射により生じた電荷を蓄積する第２導電型（Ｎ型）の電荷蓄積部（１２ａ）と、金属または金属シリサイドにより構成されており、前記半導体基体上であって前記電荷蓄積部よりも前記所定面側に、少なくとも前記電荷蓄積部を覆うように配置された第１層部（１２ｃ）とを有し、前記第１層部は、仕事関数がほぼ５．０ｅＶ以上の物質により構成されているものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の受光装置において、前記第１層部の前記所定面側には、前記エネルギー線に対する反射防止機能を備えた反射防止膜が形成されたものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の受光装置において、前記第２層部は、前記電荷蓄積部より前記所定面側での空乏化を阻止する機能を備えているものである。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の受光装置は、インターライン型、またはバーチャルフェーズ型、または背面照射型の固体撮像装置である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の受光装置において、前記背面照射型の固体撮像装置は、フレームトランスファー型、または前記エネルギー線の入射面側に前記電荷蓄積部を有する背面蓄積型の固体撮像装置である。
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の受光装置において、前記第１層部は、プラチナシリサイドにより構成されているものである。
【００１３】
請求項８に記載の計測装置は、被検光学系を介して導かれるエネルギー線を受光する受光手段と、前記受光手段から出力される信号に基づいて、前記被検光学系の光学特性を検出する検出手段とを備え、前記受光手段は、請求項１から請求項７の何れか１項に記載の受光装置である。
請求項９に記載の計測装置は、検物を介して導かれるエネルギー線を受光する受光手段と、前記受光手段から出力される信号に基づいて、前記被検物の位置を検出する検出手段とを備え、前記受光手段は、請求項１から請求項７の何れか１項に記載の受光装置である。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、投影光学系を備え、該投影光学系を介して被露光物に所定パターンを投影する露光装置において、前記投影光学系を介して導かれる計測用のエネルギー線を受光する受光手段と、前記受光手段から出力される信号に基づいて、前記投影光学系の光学特性を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記投影光学系の光学特性を制御する制御手段とを備え、前記受光手段は、請求項１から請求項７の何れか１項に記載の受光装置である。
【００１５】
請求項１１に記載の発明は、投影光学系を備え、該投影光学系を介して被露光物に所定パターンを投影する露光装置において、前記被露光物を介して導かれる計測用のエネルギー線を受光する受光手段と、前記受光手段から出力される信号に基づいて、前記被露光物と前記所定パターンとの相対位置を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記被露光物と前記所定パターンとの相対位置関係を制御する制御手段とを備え、前記受光手段は、請求項１から請求項７の何れか１項に記載の受光装置である。
【００１６】
請求項１２に記載のデバイス製造方法は、請求項１０または請求項１１に記載の露光装置を用いて、マスク上に形成されたデバイスパターンを感光基板上に転写する工程を含むものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
ここでは、インターライン型の固体撮像装置１０を例に、第１実施形態の受光装置について説明する。
固体撮像装置１０は、図１の断面図に示すように、Ｐ型のシリコン基体１１を基盤にして構成され、このシリコン基体１１上に複数の画素１０ａが配置されたものである。固体撮像装置１０では、シリコン基体１１の所定面側から入射したエネルギー線（例えば紫外線，Ｘ線，電子線などの高エネルギー線）を各々の画素１０ａのフォトダイオードにて受光する。なお、説明を簡略化するため、図１には、２つの画素１０ａのみを図示した。図１の断面図は、固体撮像装置１０を後述する水平転送の方向に切ったものである。
【００１９】
各々の画素１０ａには、受光部１２と電荷転送部１３とが設けられ、隣り合う画素１０ａどうしの間には、画素分離領域１４が設けられている。画素分離領域１４は、不純物濃度の高いＰ型領域であり、シリコン基体１１と同電位に保たれる（基板電位チャネルストップ）。
各々の画素１０ａの受光部１２には、Ｎ型の電荷蓄積領域１２ａと、Ｐ型の空乏化阻止領域１２ｂと、プラチナシリサイド（ＰｔＳｉ）膜１２ｃとが設けられ、電荷転送部１３には、Ｐ型のトランスファーゲート１３ａと、Ｎ型のＣＣＤ拡散領域１３ｂと、ゲート絶縁膜１３ｃと、ポリシリコンの転送電極１３ｄとが設けられている。また、転送電極１３ｄ上には、絶縁膜１３ｅが設けられている。
【００２０】
固体撮像装置１０の上記した各領域（１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４）や各膜（１２ｃ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ）は、周知の半導体プロセス技術を用いて形成される。以下の説明では、上記のシリコン基体１１と各領域（１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４）とを総じて、適宜、単に「シリコン」という。
なお、実施形態のＰ型は、請求項の「第１導電型」に対応する。Ｎ型は「第２導電型」に対応する。シリコン基体１１は「半導体基体」に対応する。電荷蓄積領域１２ａは「電荷蓄積部」に対応する。ＰｔＳｉ膜１２ｃは「第１層部」に対応する。空乏化阻止領域１２ｂは「第２層部」に対応する。
【００２１】
上記のように構成された固体撮像装置１０のうち、電荷蓄積領域１２ａは、エネルギー線の入射により生じた電荷を蓄積する領域である。トランスファーゲート１３ａは、電荷蓄積領域１２ａとＣＣＤ拡散領域１３ｂとの間に配置され、電荷蓄積領域１２ａに蓄積された電荷をＣＣＤ拡散領域１３ｂのポテンシャル井戸（不図示）へ転送する領域である。トランスファーゲート１３ａによる電荷の転送は、転送電極１３ｄへの印加電圧ＶＨに応じて行われる。
【００２２】
ＣＣＤ拡散領域１３ｂは、そのポテンシャル井戸に蓄積された電荷を垂直方向（紙面に垂直な方向）に転送する埋め込み領域である。ＣＣＤ拡散領域１３ｂにおける電荷の転送は、転送電極１３ｄへの印加電圧ＶＭ，ＶＬに応じたポテンシャル井戸の変化によって行われる。ちなみに、垂直方向に転送された電荷は、後段に設けられた同様のＣＣＤ拡散領域（不図示）を介して水平方向に転送される。
【００２３】
このように、固体撮像装置１０では、各々の受光部１２の電荷蓄積領域１２ａにて、エネルギー線の入射により生じた電荷を蓄積し、その後、トランスファーゲート１３ａとＣＣＤ拡散領域１３ｂなどを介して、電荷蓄積領域１２ａの電荷を順次に転送し、最終的に画像信号を外部へ出力する。
【００２４】
次に、固体撮像装置１０の各受光部１２に設けられたＰｔＳｉ膜１２ｃと空乏化阻止領域１２ｂについて説明する。
ＰｔＳｉ膜１２ｃは、電荷蓄積領域１２ａよりも所定面側（エネルギー線の入射面側）に配置され、外部に露出している。また、ＰｔＳｉ膜１２ｃは、電荷蓄積領域１２ａよりも面積が広く、少なくとも電荷蓄積領域１２ａを覆うように配置されている。さらに、ＰｔＳｉ膜１２ｃは、その一端が画素分離領域１４の方へ延在され、画素分離領域１４と接触している。
【００２５】
空乏化阻止領域１２ｂは、ＰｔＳｉ膜１２ｃと電荷蓄積領域１２ａとの間に配置され、ＰｔＳｉ膜１２ｃと電荷蓄積領域１２ａとの接触を防止することにより、電荷蓄積領域１２ａの所定面側（エネルギー線の入射面側）の表面の空乏化を阻止している。
この空乏化阻止領域１２ｂは、イオン注入によって形成された領域である。空乏化阻止領域１２ｂの不純物濃度は、例えば図２に示すように、比較的浅い分布となっている。図２の横軸は、シリコン中の深さ（μｍ）を表し、縦軸は不純物濃度（／ｃｍ３）を表している。
【００２６】
このように、第１実施形態の固体撮像装置１０（図１）の各受光部１２では、電荷蓄積領域１２ａの上方（エネルギー線の入射面側）に空乏化阻止領域１２ｂが配置され、さらに、この空乏化阻止領域１２ｂの上方（エネルギー線の入射面側）にＰｔＳｉ膜１２ｃが配置されている。
したがって、エネルギー線は、常に最上層のＰｔＳｉ膜１２ｃを介して、固体撮像装置１０の内部に入射することになる。このため、ＰｔＳｉ膜１２ｃを設けたことにより、エネルギー線の照射に対する耐久性が確実に向上する。つまり、エネルギー線の照射による暗電流の増加や量子効率の低下を確実に抑えることができる。
【００２７】
なお本明細書では、固体撮像装置１０の受光部１２に照射されるエネルギー線のフォトン数Ｎｐと、電荷蓄積領域１２ａで蓄えられる電荷数Ｎｃとの比、つまり“Ｎｃ／Ｎｐ×１００（％）”を“量子効率”と定義する。この量子効率は、ＰｔＳｉ膜１２ｃでの反射や他の膜での吸収を含めた実効的なものであり、開口率の情報は含まれていない。
【００２８】
さらに、固体撮像装置１０の各受光部１２において、空乏化阻止領域１２ｂは、上記の画素分離領域１４を介してシリコン基体１１と同電位に保たれ、ＰｔＳｉ膜１２ｃは、空乏化阻止領域１２ｂと画素分離領域１４とを介して、シリコン基体１１と同電位に保たれる。
したがって、空乏化阻止領域１２ｂを設け、電荷蓄積領域１２ａの表面空乏化を阻止することにより、初期状態（エネルギー線を照射する前の状態）において、ＰｔＳｉ膜１２ｃと電荷蓄積領域１２ａとの間に発生する暗電流を確実に低減することができる。このため、Ｓ／Ｎのよい画像信号を取り出すことができる。
【００２９】
また、図２に示す不純物分布の空乏化阻止領域１２ｂを設けたことにより、シリコン中でのポテンシャル分布は、図３（ａ）に示すような左下がりの形状になる。図３の横軸はシリコン中の深さ（μｍ）を表し、縦軸はポテンシャル（Ｖ）を表している。図３（ａ）から分かるように、ＰｔＳｉ膜１２ｃとの界面から奥へ進むほど、ポテンシャルは高くなる。
【００３０】
このため、エネルギー線の入射によってシリコン中に生じた電荷は、ＰｔＳｉ膜１２ｃとの界面付近にトラップされることなく、電荷蓄積領域１２ａに到達できる。その結果、シリコンにおける吸収長の短いエネルギー線（例えば紫外線）であっも高い量子効率を確保することができる。
ちなみに、空乏化阻止領域１２ｂがないときのシリコン中でのポテンシャル分布は、仕事関数Φによっては、図３（ｂ）に示すような左上がりの形状となる。つまり、金属または金属シリサイド膜（１２ｃ）との界面から奥へ進むほど、ポテンシャルは低くなる。この場合、エネルギー線（例えば紫外線）の入射によってシリコン中に生じた電荷は、金属または金属シリサイド膜（１２ｃ）との界面付近にトラップされ易く、ホールと再結合して消滅するため、高い量子効率を確保することはできない。
【００３１】
しかし、第１実施形態の固体撮像装置１０では、ＰｔＳｉ膜１２ｃと電荷蓄積領域１２ａとの間に空乏化阻止領域１２ｂを設けたため、シリコン中でのポテンシャル分布の形状を、図３（ａ）に示すような左下がりの形状に変化させることにより、高い量子効率を確保することができる。したがって、さらにＳ／Ｎのよい画像信号を取り出すことができる。なお、図３（ｃ），（ｄ）の説明は後述する。
【００３２】
さらに、空乏化阻止領域１２ｂを設けたことにより、Ｎ型の電荷蓄積領域１２ａをＰ型領域（１１，１２ｂ，１３ａ，１４）中に埋め込み、完全空乏化させることができる。このため、電荷蓄積領域１２ａの全ての電荷をＣＣＤ拡散領域１３ｂに転送することができ、残像が発生することもない。
最後に、表１の実験結果について説明する。ここでは、紫外線を照射したときの耐久性（暗電流の増加や量子効率の低下の程度）と、初期状態（紫外線を照射する前の状態）における暗電流について、それぞれ実験した。
【表１】

Figure 2004055903
サンプルＡは、第１実施形態の固体撮像装置１０の受光部１２と同じ構造の単一フォトダイオードであり、Ｐ型のシリコン基体１１上にＮ型の電荷蓄積領域１２ａが配置され、電荷蓄積領域１２ａ上に空乏化阻止領域１２ｂが配置され、空乏化阻止領域１２ｂ上にＰｔＳｉ膜１２ｃが配置された構成となっている。
サンプルＢは、従来の低耐久性の単一フォトダイオードであり、Ｐ型のシリコン基体上にＮ型の電荷蓄積領域が配置され、この電荷蓄積領域上にシリコン酸化膜が配置された構成となっている。サンプルＣは、従来の高耐久性の単一フォトダイオードであり、Ｐ型のシリコン基体上にＮ型の電荷蓄積領域が配置され、電荷蓄積領域上にＰｔＳｉ膜が配置された構成となっている。
【００３３】
サンプルＡ〜Ｃの耐久性を調べるための紫外線照射は、波長１５７ｎｍのエキシマレーザを用いて行った。また、サンプルＡ，Ｃには、４３Ｊ／ｃｍ２の強度で照射し、サンプルＢには、２５Ｊ／ｃｍ２の強度で照射した。そして、紫外線照射の前後の状態にて、それぞれ暗電流と量子効率を測定した。
【００３４】
暗電流の測定は、室温（約２３℃）の環境下で、サンプルＡ〜Ｃに対して５Ｖの逆バイアスＶｒを印加して行った。量子効率の測定は、波長１９３ｎｍのエキシマレーザを用いて行った。
この実験結果から分かるように、従来のサンプルＢでは、紫外線照射によって暗電流も量子効率も共に大きく劣化している。また、従来のサンプルＣでは、紫外線照射による暗電流と量子効率の劣化は小さく抑えられているものの、初期状態における暗電流が非常に大きい。
【００３５】
これに対して、本実施形態のサンプルＡでは、紫外線照射による暗電流と量子効率の劣化が小さく抑えられ、かつ、初期状態における暗電流も非常に小さいことが分かる。このような暗電流の低減は、既に説明した通り、空乏化阻止領域１２ｂの存在によって、電荷蓄積領域１２ａの表面空乏化を阻止し、ＰｔＳｉ膜１２ｃと電荷蓄積領域１２ａとの間に発生する暗電流を低減できたことによる。
【００３６】
この実験結果（表１）からも分かるように、第１実施形態の固体撮像装置１０によれば、エネルギー線（例えば紫外線などの高エネルギー線）の照射に対する耐久性を向上させることができると共に、Ｓ／Ｎの良い電気信号を取り出すこともできる。
したがって、第１実施形態の固体撮像装置１０では、高エネルギー線（紫外線，Ｘ線，電子線など）を確実に撮像することが可能となる。また、固体撮像装置１０の各画素１０ａの微細化が可能となり、チップサイズを小さくできるため、低コスト化も可能となる。さらに、多画素化も可能である。
【００３７】
上記した第１実施形態では、ＰｔＳｉ膜１２ｃを画素分離領域１４まで延在させたが、必ずしもその必要はない。ＰｔＳｉ膜１２ｃの大きさは、空乏化阻止領域１２ｂ，電荷蓄積領域１２ａと同じでも構わない。
【００３８】
（第２実施形態）
ここでは、バーチャルフェーズ型で２相駆動式の固体撮像装置２０を例に、第２実施形態の受光装置について説明する。
固体撮像装置２０は、図４の断面図に示すように、Ｐ型のシリコン基体２１を基盤にして構成され、このシリコン基体２１上に複数の画素２０ａが配置されたものである。固体撮像装置２０では、シリコン基体２１の所定面側から入射したエネルギー線（例えば紫外線）を各々の画素２０ａのフォトダイオードにて受光する。なお、図４には、２つの画素２０ａのみを図示した。図４の断面図は、固体撮像装置２０を垂直転送の方向に切ったものである。
【００３９】
各々の画素２０ａには、Ｎ型のＣＣＤ拡散領域２２が設けられている。このＣＣＤ拡散領域２２は、電荷蓄積領域としても機能する。また、ＣＣＤ拡散領域２２は、仮想電極部と実在の電極部とに領域分けされている。そして、ＣＣＤ拡散領域２２のうち仮想電極部の上には、Ｐ型のピニング注入領域２３と、ＰｔＳｉ膜２４とが設けられ、実在の電極部の上には、ゲート絶縁膜２５と、ポリシリコンの転送電極２６と、絶縁膜２７が設けられている。以下の説明では、シリコン基体２１と各領域（２２，２３）とを総じて、適宜、単に「シリコン」という。
【００４０】
仮想電極部のピニング注入領域２３は、シリコン表面の電位を固定するための領域である。さらに、第２実施形態の固体撮像装置２０におけるピニング注入領域２３は、通常のバーチャルフェーズ型におけるピニング注入領域に比べて、不純物濃度が高くなっている。このため、固体撮像装置２０におけるピニング注入領域２３は、空乏化阻止領域としても機能する。
【００４１】
また、仮想電極部のピニング注入領域２３内の一部、および、ＣＣＤ拡散領域２２のうち電極部に対応する領域内の一部には、２相駆動を行うためのポテンシャル障壁注入領域２８が設けられている。
したがって、電荷蓄積状態におけるＣＣＤ拡散領域２２のポテンシャル井戸は、図５（ａ）に示すような形状になる。このとき、エネルギー線の入射により生じた電荷は、各画素２０ａのＣＣＤ拡散領域２２内で最もポテンシャル井戸の深い領域、つまり、ピニング注入領域２３内のポテンシャル障壁注入領域２８以外に対応する領域に蓄積される。
【００４２】
そして、転送電極２６への印加電圧を変化させると、ＣＣＤ拡散領域２２のポテンシャル井戸は、図５（ｂ）に示すような形状に変化する。その結果、図５（ａ）の状態で蓄積された電荷は、垂直方向（図中左方向）へ転送される。その後、転送電極２６への印加電圧に応じて、ＣＣＤ拡散領域２２のポテンシャル井戸を図５（ａ），（ｂ）の２状態間で交互に変化させることで、電荷が順次に垂直転送されていく。
【００４３】
次に、固体撮像装置２０の各仮想電極部に設けられたＰｔＳｉ膜２４とピニング領域２３（空乏化阻止領域）について説明する。以下の説明では、ＣＣＤ拡散領域２２のうち仮想電極部に対応する部分を“電荷蓄積領域（２２）”ということにする。また、ピニング領域２３を“空乏化阻止領域（２３）”という。
ＰｔＳｉ膜２４は、電荷蓄積領域（２２）よりも所定面側（エネルギー線の入射面側）に配置され、外部に露出している。また、ＰｔＳｉ膜２４は、電荷蓄積領域（２２）よりも面積が広く、少なくとも電荷蓄積領域（２２）を覆うように配置されている。さらに、ＰｔＳｉ膜２４の一端は、不図示の画素分離領域と接触している。
【００４４】
空乏化阻止領域（２３）は、ＰｔＳｉ膜２４と電荷蓄積領域（２２）との間に配置され、ＰｔＳｉ膜２４と電荷蓄積領域（２２）との接触を防止することにより、電荷蓄積領域（２２）の所定面側（エネルギー線の入射面側）の表面の空乏化を阻止している。
このように、第２実施形態の固体撮像装置２０の各仮想電極部では、電荷蓄積領域（２２）の上方（エネルギー線の入射面側）に空乏化阻止領域（２３）が配置され、さらに、この空乏化阻止領域（２３）の上方（エネルギー線の入射面側）にＰｔＳｉ膜２４が配置されている。
【００４５】
したがって、エネルギー線は、常に最上層のＰｔＳｉ膜２４を介して、固体撮像装置２０の内部に入射することになる。このため、ＰｔＳｉ膜２４を設けたことにより、エネルギー線の照射に対する耐久性が確実に向上する。つまり、エネルギー線の照射による暗電流の増加や量子効率の低下を確実に抑えることができる。
【００４６】
さらに、固体撮像装置２０の各仮想電極部において、空乏化阻止領域（２３）は、不図示の画素分離領域を介してシリコン基体２１と同電位に保たれ、ＰｔＳｉ膜２４は、空乏化阻止領域（２３）と画素分離領域とを介して、シリコン基体２１と同電位に保たれる。
したがって、空乏化阻止領域（２３）を設け、電荷蓄積領域（２２）の表面空乏化を阻止することにより、初期状態（エネルギー線を照射する前の状態）において、ＰｔＳｉ膜２４と電荷蓄積領域（２２）との間に発生する暗電流を確実に低減することができる。このため、Ｓ／Ｎのよい画像信号を取り出すことができる。
【００４７】
また、空乏化阻止領域（２３）を設けたことにより、シリコン中でのポテンシャル分布が図３（ａ）に示すような左下がりの形状になるため、エネルギー線の入射によってシリコン中に生じた電荷は、ＰｔＳｉ膜２４との界面付近にトラップされることなく、電荷蓄積領域（２２）に到達できる。その結果、高い量子効率を確保することができ、さらにＳ／Ｎのよい画像信号を取り出すことができる。
【００４８】
なお、固体撮像装置２０は、バーチャルフェーズ型であり、ＣＣＤ拡散領域２２の仮想電極部に対応する部分を電荷蓄積領域（２２）として兼用するため、常に、電荷蓄積領域（２２）の電荷を全て転送することができ、残像が発生することはない。また、仮想電極部の存在により、周知のフレームトランスファー型に比べて、エネルギー線（特に青色光や短波長の光）に対する量子効率が高いという利点もある。
【００４９】
上記した第２実施形態では、２相駆動式の例を説明したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、バーチャルフェーズ型で３相駆動式の固体撮像装置３０は、図６の断面図に示すような構成となっている。つまり、各々の画素３０ａごとに２層ポリシリコンの転送電極３１，３２が設けられ、かつ、ポテンシャル障壁注入領域が省略されたものである。その他の構成は、上述した固体撮像装置２０と同じである。
【００５０】
固体撮像装置３０のＣＣＤ拡散領域２２のポテンシャル井戸は、転送電極３１，３２への印加電圧に応じて、図７（ａ）〜（ｃ）の何れかの形状になる。このため、図７（ａ）の状態で電荷蓄積領域（２２）に蓄積された電荷は、転送電極３１，３２への印加電圧に応じて、順次に垂直転送されていく。
３相駆動式の固体撮像装置３０においても、２相駆動式の固体撮像装置２０と同様、ＰｔＳｉ膜２４を設けたことにより、エネルギー線の照射に対する耐久性が確実に向上する。また、空乏化阻止領域（２３）を設けたことにより、初期状態においてＰｔＳｉ膜２４と電荷蓄積領域（２２）との間に発生する暗電流を確実に低減することができる。さらに、高い量子効率を確保することもできる。このため、Ｓ／Ｎのよい画像信号を取り出すことができる。
【００５１】
（第３実施形態）
ここでは、背面照射型の固体撮像装置４０を例に、第３実施形態の受光装置について説明する。
固体撮像装置４０は、図８の断面図に示すように、Ｐ型のシリコン基体４１を基盤にして構成され、このシリコン基体４１の背面側（エネルギー線の入射面側）に、Ｎ型の電荷蓄積領域４２ａと、Ｐ型の空乏化阻止領域４２ｂと、ＰｔＳｉ膜４２ｃと、Ｐ型の画素分離領域４４とが設けられている。
【００５２】
また、シリコン基板４１の背面とは反対側（表面側）に、Ｎ型のＣＣＤ拡散領域４３ｂと、ゲート絶縁膜４３ｃと、ポリシリコンの転送電極４３ｄと、絶縁膜４３ｅが設けられている。さらに、電荷蓄積領域４２ａとＣＣＤ拡散領域４３ｂとの間には、不純物濃度の高いＰ型のバリア注入領域４３ａが設けられている。また、シリコン基体４１は約１０〜２０μｍ程度に薄膜化され、絶縁膜４３ｅの表面側には、補強用の支持部材４５が取り付けられている。
【００５３】
この固体撮像装置４０では、転送電極４３ｄに対して電圧ＶＨを印加することで、電荷蓄積領域４２ａに蓄積された電荷が、バリア注入領域４３ａを介してＣＣＤ拡散領域４３ｂに転送される。そして、転送電極４３ｄに対して電圧ＶＬ，ＶＭを交互に印加することで、電荷の垂直転送が行われる。
また、この固体撮像装置４０では、ＰｔＳｉ膜４２ｃが電荷蓄積領域４２ａよりも背面側（エネルギー線の入射面側）に配置され、外部に露出している。さらに、ＰｔＳｉ膜４２ｃは、電荷蓄積領域４２ａよりも面積が広く、少なくとも電荷蓄積領域４２ａを覆うように配置されている。
【００５４】
空乏化阻止領域４２ｂは、ＰｔＳｉ膜４２ｃと電荷蓄積領域４２ａとの間に配置され、ＰｔＳｉ膜４２ｃと電荷蓄積領域４２ａとの接触を防止することにより、電荷蓄積領域４２ａの背面側（エネルギー線の入射面側）の表面の空乏化を阻止している。
このように、第３実施形態の固体撮像装置４０では、電荷蓄積領域４２ａの上方（エネルギー線の入射面側）に空乏化阻止領域４２ｂが配置され、さらに、この空乏化阻止領域４２ｂの上方（エネルギー線の入射面側）にＰｔＳｉ膜４２ｃが配置されている。
【００５５】
したがって、エネルギー線は、常に最上層のＰｔＳｉ膜４２ｃを介して、固体撮像装置４０の内部に入射することになる。このため、ＰｔＳｉ膜４２ｃを設けたことにより、エネルギー線の照射に対する耐久性が確実に向上する。つまり、エネルギー線の照射による暗電流の増加や量子効率の低下を確実に抑えることができる。
【００５６】
さらに、固体撮像装置４０の空乏化阻止領域４２ｂとＰｔＳｉ膜４２ｃは、シリコン基体４１と同電位に保たれている。したがって、初期状態（エネルギー線を照射する前の状態）において、ＰｔＳｉ膜４２ｃと電荷蓄積領域４２ａとの間に発生する暗電流を確実に低減することができる。このため、Ｓ／Ｎのよい画像信号を取り出すことができる。
【００５７】
また、空乏化阻止領域４２ｂを設けたことにより、シリコン中でのポテンシャル分布が図３（ａ）に示すような左下がりの形状になるため、エネルギー線の入射によってシリコン中に生じた電荷は、ＰｔＳｉ膜４２ｃとの界面付近にトラップされることなく、電荷蓄積領域４２ａに到達できる。その結果、高い量子効率を確保することができ、さらにＳ／Ｎのよい画像信号を取り出すことができる。
【００５８】
さらに、空乏化阻止領域４２ｂを設けたことにより、Ｎ型の電荷蓄積領域４２ａをＰ型領域（４１，４２ｂ，４４）中に埋め込み、完全空乏化させることができる。このため、電荷蓄積領域４２ａの全ての電荷をＣＣＤ拡散領域４３ｂに転送することができ、残像が発生することもない。
なお、固体撮像装置４０では、背面側からエネルギー線を照射するため、転送電極４３ｄによる損失はない。また、背面側に電荷蓄積領域４２ａを設けたため、シリコン中での吸収長が短いエネルギー線（例えば紫外線など）についてはシャッタが不要であり、画素と同数の遮光蓄積領域も不要となる。
【００５９】
上記した第３実施形態では、背面側に電荷蓄積領域４２ａを設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９に示す背面照射型の固体撮像装置５０のように、表面側（エネルギー線の入射面とは反対側）のＣＣＤ拡散領域５１に電荷蓄積領域としての機能を兼用させることもできる。
この固体撮像装置５０は、フレームトランスファー型の固体撮像装置のシリコン基体を約１０〜２０μｍ程度に薄膜化したものと考えることができる。なお、固体撮像装置５０では、周辺部５２を薄膜化せずに補強部材として利用している（いわゆるリム型）。
【００６０】
この固体撮像装置５０においても、固体撮像装置４０と同様、ＰｔＳｉ膜４２ｃを設けたことにより、エネルギー線の照射に対する耐久性が確実に向上する。また、空乏化阻止領域４２ｂを設けたことにより、初期状態における暗電流を確実に低減することができる。さらに、高い量子効率を確保することもできる。このため、Ｓ／Ｎのよい画像信号を取り出すことができる。
【００６１】
この固体撮像装置５０では、ＣＣＤ拡散領域５１を電荷蓄積領域として兼用するため、常に、電荷蓄積領域の電荷を全て転送することができ、残像が発生することはない。また、背面側からエネルギー線を照射するため、転送電極４３ｄによる損失はない。
さらに、上記した第３実施形態では、シリコン基体４１を薄膜化する例を説明したが、本発明は、シリコン基体を薄膜化しない通常のフレームトランスファー型の固体撮像装置にも適用することができる。
【００６２】
（固体撮像装置の変形例）
上記した第１から第３実施形態では、空乏化阻止領域１２ｂ，２３，４２ｂの上にプラチナシリサイド（ＰｔＳｉ）膜を設けたが、本発明はこれに限らない。ＰｔＳｉ膜に代えて、Ｐｔ膜，Ｐｔ２Ｓｉ膜，Ｐｄ２Ｓｉ膜などの金属膜または金属シリサイド膜を用いることができる。
【００６３】
空乏化阻止領域１２ｂ，２３，４２ｂを設けたことにより、金属膜または金属シリサイド膜の仕事関数Φに拘わらず、シリコン中でのポテンシャル分布を、図３（ａ）に示すような左下がりの形状にできる。つまり、金属膜または金属シリサイド膜との界面から奥へ進むほどポテンシャルが高くなる形状にできる。このため、シリコンにおける吸収長の短いエネルギー線であっも、常に高い量子効率を確保することができる。
【００６４】
また、上記した第１から第３実施形態では、金属膜または金属シリサイド膜と電荷蓄積領域（例えば１２ａ）との間に空乏化阻止領域（例えば１２ｂ）を設けたが、この空乏化阻止領域（例えば１２ｂ）を省略することもできる（請求項２）。ただし、この場合には、金属膜または金属シリサイド膜を「仕事関数Φ≧５．０ｅＶ」の物質で構成する必要がある。
【００６５】
ここで、空乏化阻止領域（例えば１２ｂ）を省略したときのシリコン中でのポテンシャル分布は、図３（ｂ）〜（ｄ）に示すような形状となる。図３（ｂ）〜（ｄ）の各々は、不純物濃度が１Ｅ１５／ｃｍ３のシリコン基体（例えば１１）上に、仕事関数Φが４．７ｅＶ，５．０ｅＶ，５．２ｅＶの金属膜または金属シリサイド膜を被着させた場合のポテンシャル分布図である。
【００６６】
これらの図から分かるように、金属膜または金属シリサイド膜の仕事関数Φが５．０ｅＶより小さい場合（例えば図３（ｂ）の４．７ｅＶ）、ポテンシャル分布は左上がりの形状になる。つまり、金属膜または金属シリサイド膜との界面から奥へ進むほど、ポテンシャルは低くなる。この場合、エネルギー線（例えば紫外線）の入射によってシリコン中に生じた電荷は、金属膜との界面付近にトラップされ易く、高い量子効率を確保することはできない。
【００６７】
これに対して、金属膜または金属シリサイド膜の仕事関数Φが５．０ｅＶ以上の場合（例えば図３（ｄ）の５．２ｅＶ）、ポテンシャル分布は左下がりの形状になる。したがって、図３（ａ）の場合と同様、エネルギー線（例えば紫外線）の入射によってシリコン中に生じた電荷が、金属膜または金属シリサイド膜との界面付近にトラップされることはない。このため、高い量子効率を確保することができ、Ｓ／Ｎのよい画像信号を取り出すことができる。
【００６８】
さらに、上記した第１から第３実施形態では、金属膜または金属シリサイド膜（例えば１２ｃ）に対してエネルギー線を直接入射させる例を説明したが、本発明はこれに限定されない。金属膜または金属シリサイド膜の上に反射防止膜を形成しても良い（請求項３）。この場合の反射防止膜としては、スパッタで形成したシリコン酸化膜（スパッタＳｉＯ２膜）を用いることが好ましい。
【００６９】
ただし、スパッタＳｉＯ２膜の反射率は、図１０に示すように、膜厚によって変化する。図１０の横軸はスパッタＳｉＯ２膜の膜厚（Å）を表し、縦軸は反射率を表している。ここでは、Ｐｔ膜の上にスパッタＳｉＯ２膜を形成した場合を例に、１５７ｎｍのエネルギー線の反射特性を計算した。図１０から分かるように、スパッタＳｉＯ２膜の膜厚を１２０Åまたは５７０Åとすることで、反射率をほぼ０にすることができる。
【００７０】
したがって、膜厚が１２０Åまたは５７０ÅのスパッタＳｉＯ２膜を反射防止膜として用いることで、金属膜または金属シリサイド膜の表面におけるエネルギー線（例えば紫外線）の反射を防ぐことができる。これにより、シリコン中での光電変換に寄与するフォトン数を増加させることができ、実効的な量子効率が増加する。このため、Ｓ／Ｎのよい画像信号を取り出すことができる。
【００７１】
また、上記した第１から第３実施形態では、ＣＣＤ読み出し方式の固体撮像装置を例に説明したが、本発明は、例えばＣＭＯＳなどのＭＯＳ型の固体撮像装置に適用することもできる。
さらに、上記した第１から第３実施形態では、複数の画素を有する固体撮像装置を例に説明したが、本発明は、１つの画素からなる受光装置（単一フォトダイオード）にも適用することができる。
【００７２】
さらに、上述した第１から第３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構わない。
（第４実施形態）
ここでは、収差計測装置を備えた露光装置７０（図１１）の説明を行う。
【００７３】
第４実施形態の露光装置７０において、光源１から発生した露光光は、ミラー９とコンデンサレンズ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は、ＸＹステージ３ａとＺレベリングステージ３ｂとで構成され、Ｚレベリングステージ３ｂ上には、ウェハホルダ４が設けられている。露光対象である半導体ウェハＷ（不図示）は、ウェハホルダ４上にチャックされる。ウェハステージ３は、ウェハステージ制御部５により、駆動制御および位置制御される。
【００７４】
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と電気的に接続されており、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と、収差計測ユニットＵＴによる計測結果に基づいて投影光学系ＰＬの収差を算出する演算処理部ＰＣ（後述）にも電気的に接続されており、これらを統括制御することで、投影光学系ＰＬの収差補正を実施する。
【００７５】
ウェハステージ３の側面には、収差計測ユニットＵＴが着脱機構Ｄを介して着脱自在に接続される。収差計測ユニットＵＴには、コリメータレンズＣＬと、複数の微小なレンズ素子Ｌを２次元に配列した２次元レンズアレイ（Ｌ，Ｌ，…）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、上述した実施形態の固体撮像装置（１０〜５０）の何れかにより構成される固体撮像装置ＩＰが配置される。複数のレンズ素子Ｌを通過した光束は、固体撮像装置ＩＰの受光面上に集光され、そこで受光される。
【００７６】
次に、第４実施形態の露光装置７０における投影光学系ＰＬの収差計測および収差補正の手順について説明する。
投影光学系ＰＬの収差を計測する際には、まず初めに、投影光学系ＰＬの波面収差を計測し、その次に、投影光学系ＰＬの波面収差に基づいて球面収差や非点隔差などを求めることになる。
【００７７】
波面収差計測用の光束として、波面が球面波の光を投影光学系ＰＬに入射させる。この球面波の光は、レチクルステージ１０ａ上に、ピンホールパターンＰＨを備えるレチクルＲを配置し、これを光源１からの光で照明することにより発生させることができる。なお、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、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１０ａ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）を設けておき、このレモンスキンを透過した光を波面収差計測用の光源としても良い。
【００７８】
上述のように形成された球面波の光を投影光学系ＰＬに照射する。ウェハステージ制御部５は、投影光学系ＰＬからの透過波面が収差計測ユニットＵＴに入射するように、ウェハステージ３を駆動制御する。
投影光学系ＰＬの透過光は、コリメータレンズＣＬにて平行光に変換される。そして、２次元レンズアレイ（Ｌ，Ｌ，…）に入射する。入射した光の被検波面と理想的な波面との偏差は、集光点の位置ずれ（変位）となって現れる。
【００７９】
固体撮像装置ＩＰは、その受光面における光量分布を計測する。このとき、固体撮像装置ＩＰを走査移動させることにより、光量分布の計測点を密にすることが好ましい。演算処理部ＰＣは、固体撮像装置ＩＰによって計測された光量分布に基づいて集光点の位置ずれを検出し、投影光学系ＰＬの波面収差を求める。
また、演算処理部ＰＣでは、投影光学系ＰＬの波面収差に基づいて、投影光学系ＰＬの球面収差や非点隔差などを求めることができる。さらに、投影光学系ＰＬによる結像面内で収差計測ユニットＵＴを移動させることによって、投影光学系ＰＬのコマ収差、像面湾曲、ディストーション、非点収差などを求めることもできる。
【００８０】
そして、演算処理部ＰＣは、このようにして得られた投影光学系ＰＬの収差情報（コマ収差、像面湾曲、ディストーション、非点収差など）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、この収差情報に基づいて、投影光学系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、投影光学系ＰＬの収差を所定の精度範囲内に補正する。
【００８１】
このような収差補正を経た後、ウェハステージ制御部５は、ウェハステージ３をアライメント制御し、半導体ウェハＷを投影光学系ＰＬのイメージサークル内に位置決めする。そして、この状態で、レチクルＲ上に形成されたデバイスパターンを投影光学系ＰＬを介して半導体ウェハＷ上に転写する（請求項１２）。
半導体ウェハＷには、このような転写工程以外にも、必要に応じて、不純物拡散，エッチング，配線，ダイシング，およびパッケージングなどの工程が施される。これらの工程を経て、デバイスが完成する。
【００８２】
第４実施形態の露光装置７０では、収差計測ユニットＵＴ内に、上述した固体撮像装置１０〜５０のいずれかを搭載する。したがって、微小光を高精度に計測し、良好な収差計測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。
その結果、デバイスパターンの転写精度が高まり、デバイスの集積率の向上や、歩留まり改善などが容易になる。
【００８３】
なお、上記した第４実施形態では、投影光学系ＰＬの波面収差を露光装置７０に組込んだ状態で計測したが、本発明はこれに限定されない。例えば、露光装置７０に組み込む前に（製造段階において）、投影光学系ＰＬ単体での波面収差を計測しても良い。また、波面収差を計測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。
【００８４】
また、上記した第４実施形態では、投影光学系ＰＬの波面収差の計測を例に説明したが、投影光学系ＰＬの焦点位置を計測する場合にも、本発明は適用できる。また、投影光学系ＰＬの焦点位置に基づいて投影光学系ＰＬの像面湾曲を求め、この像面湾曲に基づいて、投影光学系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、投影光学系ＰＬの像面湾曲を所定の精度範囲内に補正することができる。
【００８５】
さらに、投影光学系ＰＬによるレチクルパターンの投影像を計測し、この投影像の歪みに基づいて投影光学系ＰＬの歪曲収差（ディストーション）を求める場合にも、本発明は適用できる。また、投影光学系ＰＬの歪曲収差に基づいて、投影光学系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、または、露光用レーザ光源から射出されるレーザ光の波長を制御することで、投影光学系ＰＬの歪曲収差を所定の精度範囲内に補正することができる。
【００８６】
上記した波面収差，球面収差，非点隔差，コマ収差，像面湾曲，ディストーション，非点収差，焦点位置，像面湾曲，歪曲収差などは、総じて、請求項の「光学特性」に対応する。
また、上記した第４実施形態では、投影光学系ＰＬの光学特性（波面収差や球面収差など）を計測する例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明を適用して、他の光学系（被検光学系）の光学特性を計測することも勿論可能である。さらに、反射鏡やレンズの形状計測などに応用される光学特性の計測装置に対して、本発明を適用してもよい。
【００８７】
（第５実施形態）
ここでは、位置計測装置を備えた露光装置６０（図１２）の説明を行う。
第５実施形態の露光装置６０において、ウェハステージ６１の上には、露光対象である半導体ウェハ６２（感光基板）が配置されている。この半導体ウェハ６２の上方には、投影光学系６３を介して、レチクル６３ａおよびレチクルステージ６３ｂが配置されている。
【００８８】
また、投影光学系６３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〜６４ｂが配置されている。
さらに、投影光学系６３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〜６４ｄが配置されている。
【００８９】
また、投影光学系６３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〜６４ｆが配置される。
これらの撮像装置６４ａ〜６４ｆのうち、露光光を照明光とする場合があり得る４つの撮像装置６４ａ〜６４ｄには、上述した固体撮像装置１０〜５０のいずれかが用いられる。なお、撮像装置６４ａ〜６４ｆの配置については、例えば特開平６−９７０３１号公報において公知である。
【００９０】
これらの撮像装置６４ａ〜６４ｆで撮像された画像情報は、位置計測部６５に与えられる。また、ウエハステージ６１のＸＹ平面内での位置を測定する干渉計（Ｘ），（Ｙ）からの計測情報も、位置計測部６５に与えられる。この位置計測部６５は、画像情報および干渉計（Ｘ），（Ｙ）からの測定値に基づいて半導体ウェハ６２や基準マーク板（図示せず）の位置検出を行い、検出の結果を位置制御部６６に出力する。
【００９１】
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６１を位置制御し、半導体ウェハ６２の位置決めを行う。つまり、半導体ウェハ６２を投影光学系６３のイメージサークル内に位置決めする。そして、この状態で、レチクル６３ａ上に形成されたデバイスパターンを投影光学系６３を介して半導体ウェハ６２上に転写する（請求項１２）。
【００９２】
半導体ウェハ６２には、このような転写工程以外にも、必要に応じて、不純物拡散，エッチング，配線，ダイシング，およびパッケージングなどの工程が施される。これらの工程を経て、デバイスが完成する。
第５実施形態の露光装置６０では、撮像装置６４ａ〜６４ｄとして、上述した固体撮像装置１０〜５０のいずれかを搭載する。したがって、撮像装置６４ａ〜６４ｄでは、良好なアライメントマークの撮像画像を得ることが可能となり、露光位置の位置決め精度を一段と向上させることが可能になる。
【００９３】
その結果、デバイスパターンの転写精度が高まり、デバイスの集積率の向上や、歩留まり改善などが容易になる。
なお、撮像装置６４ｅ，６４ｆにおいても、露光光をアライメント検出用照明光として用いる場合には、上述した固体撮像装置１０〜５０の何れかを用いるようにしてもよい。
【００９４】
さらに、上記した第４，第５実施形態の露光装置７０，６０は、レチクルと露光対象物とを同期移動させながらレチクルのパターンを露光する走査型（ステップ・アンド・スキャン型）の露光装置（例えばＵＳＰ５４７３４１０）として構成することができる。
また、上記した第４，第５実施形態の露光装置７０，６０は、レチクルと露光対象物とを静止させた状態でレチクルのパターンを露光し、露光対象物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構成することもできる。
【００９５】
さらに、上記した第４，第５実施形態の露光装置７０，６０は、投影光学系ＰＬ，６３を用いることなく、レチクルと露光対象物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構成することもできる。ステップ・アンド・スティッチング型の露光装置でもよい。
また、上記した第４，第５実施形態の露光装置７０，６０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、角型の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用できる。
【００９６】
さらに、上記した第４，第５実施形態の露光装置７０，６０の照明光源には、例えば、水銀ランプ，ｇ線（４３６ｎｍ），ｉ線（３６５ｎｍ），ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ），ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ），Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ），金属蒸気レーザ，ＹＡＧレーザの高調波などを用いてもよい。
また、照明光源として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（ＬａＢ６）やタンタル（Ｔａ）を用いることができる。
【００９７】
また、露光装置の投影倍率は、縮小倍率だけでなく、等倍率および拡大倍率のいずれでもよい。
さらに、本発明の固体撮像装置１０〜５０は、露光装置や計測装置の用途に限らない。例えば天文用など、固体撮像装置を備えたシステム全般に適用可能である。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エネルギー線（例えば紫外線などの高エネルギー線）の照射に対する耐久性を向上させることができると共に、Ｓ／Ｎの良い電気信号を取り出すこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】固体撮像装置１０の構成を示す断面図である。
【図２】シリコン中での不純物プロファイルを示す図である。
【図３】シリコン中でのポテンシャル分布を示す図である。
【図４】固体撮像装置２０の構成を示す断面図である。
【図５】固体撮像装置２０における電荷転送動作を説明する図である。
【図６】固体撮像装置３０の構成を示す断面図である。
【図７】固体撮像装置３０における電荷転送動作を説明する図である。
【図８】固体撮像装置４０の構成を示す断面図である。
【図９】固体撮像装置５０の構成を示す断面図である。
【図１０】反射防止膜の反射率特性を示す図である。
【図１１】露光装置７０の全体構成を示す概略図である。
【図１２】露光装置６０の全体構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，５０，ＩＰ　固体撮像装置
１０ａ，２０ａ，３０ａ，４０ａ　画素
１１，２１，４１　シリコン基体
１２　受光部
１２ａ，４２ａ　電荷蓄積領域
１２ｂ，４２ｂ　空乏化阻止領域
１２ｃ，２４，４２ｃ　プラチナシリサイド（ＰｔＳｉ）膜
１３　電荷転送部
１３ａ　トランスファーゲート
１３ｂ，２２，４３ｂ，５１　ＣＣＤ拡散領域
１３ｃ，２５，４３ｃ　ゲート絶縁膜
１３ｄ，２６，３１，３２，４３ｄ　転送電極
１４，４４　画素分離領域
２３　ピニング領域
２８　ポテンシャル障壁注入領域
ＣＬ　コリメータレンズ
Ｄ　着脱機構
ＤＥＴ　集光位置検出部
Ｌ　レンズ素子
ＰＬ　投影光学系
ＵＴ　収差計測ユニット
１　光源
２　主制御部
３　ウェハステージ
４　ウェハホルダ
５　ウェハステージ制御部
６　レチクルステージ制御部
９　ミラー
１０　コンデンサレンズ
１０ａ　レチクルステージ
６０，７０　露光装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light receiving device that receives energy rays, a measuring device, an exposure device, and a device manufacturing method including the same, and more particularly, to a light receiving device that receives high energy rays (ultraviolet rays, X-rays, electron beams, etc.), TECHNICAL FIELD The present invention relates to a measurement apparatus, an exposure apparatus, and a device manufacturing method including:
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a light receiving device that receives an energy ray has been known. In this light receiving device, an energy ray is received using a single photodiode, and an electric signal corresponding to the intensity of the energy ray is output. In general, the photodiode portion of the light receiving device has a configuration in which an N-type charge accumulation region is arranged on a P-type silicon substrate, and a silicon oxide film is arranged on this charge accumulation region.
[0003]
However, the light receiving device having such a configuration has a problem that the dark current is increased and the quantum efficiency is reduced by irradiation of energy rays (for example, high energy rays such as ultraviolet rays), that is, the durability is low. . This is considered to be due to the fact that the interface state of the silicon oxide film in the photodiode portion changes due to irradiation with energy rays.
[0004]
Further, in order to improve the durability against irradiation with energy rays (for example, ultraviolet rays), it has been proposed to provide a PtSi film instead of the silicon oxide film in the photodiode portion. The photodiode portion of the light-receiving device with improved durability has a configuration in which an N-type charge accumulation region is arranged on a P-type silicon substrate, and a PtSi film is arranged on the charge accumulation region. According to this configuration, it is possible to suppress an increase in dark current and a decrease in quantum efficiency due to irradiation with energy rays.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional light-receiving device with improved durability has a very large dark current generated at the interface between the PtSi film and the N-type charge storage region in an initial state (a state before irradiation with energy rays). There was another problem. For this reason, it was not possible to extract an electric signal having a good S / N.
[0006]
An object of the present invention is to improve the durability against irradiation of energy rays (for example, high energy rays such as ultraviolet rays) and to obtain a light receiving device capable of extracting an electric signal with a good S / N ratio, and a measurement device provided with the same. An apparatus, an exposure apparatus, and a device manufacturing method are provided.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described with reference to the first embodiment (FIG. 1), but the present invention is not limited to this.
[0008]
The invention according to claim 1 is a light receiving device having a semiconductor substrate (11) of a first conductivity type (P type) and receiving an energy ray incident from a predetermined surface side of the semiconductor substrate. And a second conductivity type (N-type) charge storage portion (12a) for storing a charge generated by the incident energy beam, and a metal or metal silicide. A first layer portion (12c) disposed on the predetermined surface side of the charge accumulation portion so as to cover at least the charge accumulation portion; and the first layer portion and the charge accumulation portion on the semiconductor substrate. And a second layer portion (12b) of the first conductivity type (P type) disposed between the first and second portions.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a light receiving device having a semiconductor substrate of a first conductivity type (P type) and receiving an energy ray incident from a predetermined surface side of the semiconductor substrate. And a second conductivity type (N-type) charge storage portion (12a) for storing a charge generated by the incident energy beam, and a metal or metal silicide. A first layer portion (12c) disposed on the predetermined surface side of the charge storage portion so as to cover at least the charge storage portion, wherein the first layer portion has a work function of approximately 5.0 eV; It is composed of the above substances.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the light receiving device according to the first or second aspect, an antireflection film having an antireflection function for the energy rays is provided on the predetermined surface side of the first layer portion. It was formed.
According to a fourth aspect of the present invention, in the light receiving device according to the first aspect, the second layer portion has a function of preventing depletion on the predetermined surface side with respect to the charge storage portion. .
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, the light receiving device according to any one of the first to fourth aspects is an interline type, a virtual phase type, or a back-illuminated solid-state imaging device.
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, in the light receiving device according to the fifth aspect, the back-illuminated solid-state imaging device is a frame transfer type solid-state imaging device or the backside storage having the charge storage unit on the energy ray incident surface side. Type solid-state imaging device.
According to a seventh aspect of the present invention, in the light receiving device according to any one of the first to sixth aspects, the first layer portion is made of platinum silicide.
[0013]
9. The measuring device according to claim 8, wherein a light receiving unit that receives an energy ray guided through the optical system to be detected and an optical characteristic of the optical system to be detected are detected based on a signal output from the light receiving unit. The light receiving device is a light receiving device according to any one of claims 1 to 7.
The measuring device according to claim 9, wherein a light receiving unit that receives an energy ray guided through an inspection object, and a detection unit that detects a position of the test object based on a signal output from the light receiving unit. And the light receiving means is the light receiving device according to any one of claims 1 to 7.
[0014]
According to a tenth aspect of the present invention, in an exposure apparatus that includes a projection optical system and projects a predetermined pattern on an object to be exposed via the projection optical system, an energy beam for measurement guided through the projection optical system is provided. Receiving means for receiving light, detecting means for detecting optical characteristics of the projection optical system based on a signal output from the light receiving means, and optical characteristics of the projection optical system based on a detection result by the detecting means. Control means for controlling, wherein the light receiving means is the light receiving apparatus according to any one of claims 1 to 7.
[0015]
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that includes a projection optical system, and projects a predetermined pattern onto an object to be exposed via the projection optical system, wherein an energy beam for measurement guided through the object is exposed. A light receiving unit for receiving light; a detecting unit for detecting a relative position between the object to be exposed and the predetermined pattern based on a signal output from the light receiving unit; Control means for controlling a relative positional relationship between an object and the predetermined pattern is provided, and the light receiving means is the light receiving device according to any one of claims 1 to 7.
[0016]
A device manufacturing method according to a twelfth aspect includes a step of transferring a device pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate using the exposure apparatus according to the tenth or eleventh aspect.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
(1st Embodiment)
Here, the light receiving device according to the first embodiment will be described using the interline solid-state imaging device 10 as an example.
As shown in the cross-sectional view of FIG. 1, the solid-state imaging device 10 is configured based on a P-type silicon substrate 11, on which a plurality of pixels 10a are arranged. In the solid-state imaging device 10, energy rays (for example, high energy rays such as ultraviolet rays, X-rays, and electron beams) incident from a predetermined surface side of the silicon substrate 11 are received by the photodiodes of the pixels 10a. For simplification of the description, FIG. 1 shows only two pixels 10a. 1 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device 10 cut in a horizontal transfer direction described later.
[0019]
Each pixel 10a is provided with a light receiving section 12 and a charge transfer section 13, and a pixel isolation region 14 is provided between adjacent pixels 10a. The pixel isolation region 14 is a P-type region having a high impurity concentration, and is kept at the same potential as the silicon substrate 11 (substrate potential channel stop).
An N-type charge accumulation region 12a, a P-type depletion prevention region 12b, and a platinum silicide (PtSi) film 12c are provided in the light receiving portion 12 of each pixel 10a. A transfer gate 13a, an N-type CCD diffusion region 13b, a gate insulating film 13c, and a polysilicon transfer electrode 13d are provided. An insulating film 13e is provided on the transfer electrode 13d.
[0020]
The above-described regions (12a, 12b, 13a, 13b, 14) and the films (12c, 13c, 13d, 13e) of the solid-state imaging device 10 are formed using a known semiconductor process technology. In the following description, the silicon substrate 11 and each of the regions (12a, 12b, 13a, 13b, 14) will be simply referred to as "silicon" as appropriate.
The P-type of the embodiment corresponds to the “first conductivity type” in the claims. The N type corresponds to the “second conductivity type”. The silicon substrate 11 corresponds to a “semiconductor substrate”. The charge storage region 12a corresponds to a “charge storage unit”. The PtSi film 12c corresponds to a “first layer part”. The depletion prevention region 12b corresponds to a “second layer portion”.
[0021]
In the solid-state imaging device 10 configured as described above, the charge accumulation region 12a is a region that accumulates charges generated by the incidence of energy rays. The transfer gate 13a is arranged between the charge storage region 12a and the CCD diffusion region 13b, and is a region for transferring the charge stored in the charge storage region 12a to a potential well (not shown) of the CCD diffusion region 13b. The transfer of charges by the transfer gate 13a is performed according to the voltage VH applied to the transfer electrode 13d.
[0022]
The CCD diffusion region 13b is a buried region for transferring charges accumulated in the potential well in a vertical direction (a direction perpendicular to the paper). The transfer of charges in the CCD diffusion region 13b is performed by changing the potential well according to the voltages VM and VL applied to the transfer electrode 13d. Incidentally, the charges transferred in the vertical direction are transferred in the horizontal direction via a similar CCD diffusion region (not shown) provided at the subsequent stage.
[0023]
As described above, in the solid-state imaging device 10, the charge generated by the incidence of the energy ray is accumulated in the charge accumulation region 12a of each light receiving unit 12, and then, via the transfer gate 13a and the CCD diffusion region 13b, The charges in the charge storage region 12a are sequentially transferred, and finally an image signal is output to the outside.
[0024]
Next, the PtSi film 12c and the depletion prevention region 12b provided in each light receiving unit 12 of the solid-state imaging device 10 will be described.
The PtSi film 12c is arranged on a predetermined surface side (energy beam incident surface side) of the charge storage region 12a and is exposed to the outside. The PtSi film 12c has a larger area than the charge storage region 12a, and is disposed so as to cover at least the charge storage region 12a. Further, one end of the PtSi film 12 c extends toward the pixel isolation region 14 and is in contact with the pixel isolation region 14.
[0025]
The depletion prevention region 12b is disposed between the PtSi film 12c and the charge storage region 12a, and prevents contact between the PtSi film 12c and the charge storage region 12a, so that a predetermined surface of the charge storage region 12a (energy lines Depletion of the surface (incident surface side) is prevented.
This depletion prevention region 12b is a region formed by ion implantation. The impurity concentration of the depletion prevention region 12b has a relatively shallow distribution, for example, as shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 2 represents the depth (μm) in silicon, and the vertical axis represents the impurity concentration (/ cm). 3 ).
[0026]
As described above, in each light receiving unit 12 of the solid-state imaging device 10 (FIG. 1) of the first embodiment, the depletion prevention region 12b is disposed above the charge accumulation region 12a (on the incident surface side of the energy ray). A PtSi film 12c is disposed above the depletion prevention region 12b (on the side of the energy ray incident surface).
Therefore, the energy rays always enter the solid-state imaging device 10 via the uppermost PtSi film 12c. For this reason, by providing the PtSi film 12c, the durability against the irradiation of energy rays is surely improved. That is, an increase in dark current and a decrease in quantum efficiency due to irradiation with energy rays can be reliably suppressed.
[0027]
In the present specification, the ratio of the number Np of photons of energy rays irradiated to the light receiving unit 12 of the solid-state imaging device 10 to the number Nc of charges stored in the charge storage region 12a, that is, “Nc / Np × 100 (%)” Is defined as "quantum efficiency." This quantum efficiency is effective including reflection in the PtSi film 12c and absorption in other films, and does not include information on the aperture ratio.
[0028]
Further, in each light receiving section 12 of the solid-state imaging device 10, the depletion prevention region 12b is maintained at the same potential as the silicon substrate 11 via the above-described pixel separation region 14, and the PtSi film 12c is connected to the depletion prevention region 12b. It is kept at the same potential as the silicon substrate 11 via the pixel isolation region 14.
Therefore, the depletion prevention region 12b is provided to prevent the surface depletion of the charge accumulation region 12a, so that the PtSi film 12c and the charge accumulation region 12a are in the initial state (before the irradiation with the energy rays). The generated dark current can be reliably reduced. For this reason, an image signal with a good S / N can be taken out.
[0029]
Further, the provision of the depletion prevention region 12b having the impurity distribution shown in FIG. 2 causes the potential distribution in silicon to have a downward-sloping shape as shown in FIG. 3A. The horizontal axis in FIG. 3 represents the depth (μm) in silicon, and the vertical axis represents the potential (V). As can be seen from FIG. 3A, the potential becomes higher as going further from the interface with the PtSi film 12c.
[0030]
Therefore, the charge generated in the silicon due to the incident energy beam can reach the charge storage region 12a without being trapped near the interface with the PtSi film 12c. As a result, high quantum efficiency can be ensured even for energy rays (for example, ultraviolet rays) having a short absorption length in silicon.
By the way, the potential distribution in silicon when there is no depletion prevention region 12b has an upward-sloping shape as shown in FIG. 3B depending on the work function Φ. That is, the potential becomes lower as going further from the interface with the metal or the metal silicide film (12c). In this case, the charge generated in the silicon due to the incidence of the energy ray (for example, ultraviolet ray) is easily trapped near the interface with the metal or the metal silicide film (12c), and recombine with the hole and disappear, so that the high quantum efficiency is obtained. Can not be secured.
[0031]
However, in the solid-state imaging device 10 of the first embodiment, since the depletion prevention region 12b is provided between the PtSi film 12c and the charge accumulation region 12a, the shape of the potential distribution in silicon is shown in FIG. A high quantum efficiency can be ensured by changing the shape to the lower left as shown. Therefore, an image signal with a better S / N can be extracted. The description of FIGS. 3C and 3D will be described later.
[0032]
Further, the provision of the depletion prevention region 12b allows the N-type charge accumulation region 12a to be buried in the P-type regions (11, 12b, 13a, 14) and completely depleted. Therefore, all the charges in the charge accumulation region 12a can be transferred to the CCD diffusion region 13b, and no afterimage occurs.
Finally, the experimental results in Table 1 will be described. Here, experiments were conducted on the durability when ultraviolet light was irradiated (the degree of increase in dark current and the decrease in quantum efficiency) and the dark current in the initial state (state before irradiation with ultraviolet light).
[Table 1]
Figure 2004055903
The sample A is a single photodiode having the same structure as the light receiving unit 12 of the solid-state imaging device 10 according to the first embodiment, in which an N-type charge accumulation region 12a is arranged on a P-type silicon substrate 11, and a charge accumulation region The structure is such that a depletion prevention region 12b is disposed on the depletion prevention region 12b, and a PtSi film 12c is disposed on the depletion prevention region 12b.
Sample B is a conventional low-durability single photodiode in which an N-type charge storage region is disposed on a P-type silicon substrate, and a silicon oxide film is disposed on this charge storage region. ing. Sample C is a conventional high-durability single photodiode in which an N-type charge accumulation region is arranged on a P-type silicon substrate, and a PtSi film is arranged on the charge accumulation region. .
[0033]
Ultraviolet irradiation for examining the durability of Samples A to C was performed using an excimer laser having a wavelength of 157 nm. Samples A and C have 43 J / cm 2 Irradiation at an intensity of 25 J / cm 2 Irradiation at an intensity of Then, the dark current and the quantum efficiency were measured before and after the ultraviolet irradiation, respectively.
[0034]
The dark current was measured by applying a reverse bias Vr of 5 V to samples A to C in an environment at room temperature (about 23 ° C.). The quantum efficiency was measured using an excimer laser having a wavelength of 193 nm.
As can be seen from the experimental results, in the conventional sample B, both the dark current and the quantum efficiency were significantly deteriorated by the irradiation of the ultraviolet rays. Further, in the conventional sample C, the dark current and the deterioration of the quantum efficiency due to the irradiation of ultraviolet rays are suppressed to a small level, but the dark current in the initial state is extremely large.
[0035]
On the other hand, in the sample A of the present embodiment, it is found that the dark current and the deterioration of the quantum efficiency due to the irradiation of the ultraviolet light are suppressed to a small level, and the dark current in the initial state is also very small. As described above, the reduction of the dark current prevents the surface depletion of the charge storage region 12a due to the presence of the depletion prevention region 12b, and the darkness generated between the PtSi film 12c and the charge storage region 12a. This is because the current could be reduced.
[0036]
As can be seen from the experimental results (Table 1), according to the solid-state imaging device 10 of the first embodiment, it is possible to improve durability against irradiation with energy rays (for example, high energy rays such as ultraviolet rays), and It is also possible to take out an electric signal having a good S / N.
Therefore, in the solid-state imaging device 10 of the first embodiment, it is possible to reliably image high-energy rays (ultraviolet rays, X-rays, electron beams, and the like). Further, since each pixel 10a of the solid-state imaging device 10 can be miniaturized and a chip size can be reduced, cost can be reduced. Further, the number of pixels can be increased.
[0037]
In the above-described first embodiment, the PtSi film 12c extends to the pixel isolation region 14, but this is not always necessary. The size of the PtSi film 12c may be the same as the depletion prevention region 12b and the charge storage region 12a.
[0038]
(2nd Embodiment)
Here, a light receiving device according to the second embodiment will be described using a virtual phase type two-phase driving type solid-state imaging device 20 as an example.
As shown in the cross-sectional view of FIG. 4, the solid-state imaging device 20 is configured based on a P-type silicon substrate 21, and has a plurality of pixels 20 a disposed on the silicon substrate 21. In the solid-state imaging device 20, energy rays (for example, ultraviolet rays) incident from a predetermined surface side of the silicon base 21 are received by the photodiodes of the pixels 20a. FIG. 4 shows only two pixels 20a. The cross-sectional view of FIG. 4 shows the solid-state imaging device 20 cut in the vertical transfer direction.
[0039]
Each pixel 20a is provided with an N-type CCD diffusion region 22. This CCD diffusion region 22 also functions as a charge accumulation region. The CCD diffusion region 22 is divided into a virtual electrode portion and a real electrode portion. A P-type pinning injection region 23 and a PtSi film 24 are provided on the virtual electrode portion of the CCD diffusion region 22, and a gate insulating film 25 and a polysilicon And an insulating film 27 are provided. In the following description, the silicon substrate 21 and each of the regions (22, 23) will be simply referred to as "silicon" as appropriate.
[0040]
The pinning injection region 23 of the virtual electrode portion is a region for fixing the potential of the silicon surface. Furthermore, the impurity concentration of the pinning injection region 23 in the solid-state imaging device 20 of the second embodiment is higher than that of the normal virtual phase type pinning injection region. For this reason, the pinning injection region 23 in the solid-state imaging device 20 also functions as a depletion prevention region.
[0041]
Further, a potential barrier injection region 28 for performing two-phase driving is provided in a part of the virtual electrode part in the pinning injection area 23 and in a part of the CCD diffusion area 22 in the area corresponding to the electrode part. Have been.
Therefore, the potential well of the CCD diffusion region 22 in the charge accumulation state has a shape as shown in FIG. At this time, the charge generated by the incident energy beam is accumulated in a region having the deepest potential well in the CCD diffusion region 22 of each pixel 20a, that is, a region other than the potential barrier injection region 28 in the pinning injection region 23. Is done.
[0042]
When the voltage applied to the transfer electrode 26 is changed, the potential well of the CCD diffusion region 22 changes to a shape as shown in FIG. As a result, the charges accumulated in the state of FIG. 5A are transferred in the vertical direction (left direction in the figure). Thereafter, the electric potential is sequentially transferred vertically by changing the potential well of the CCD diffusion region 22 alternately between the two states shown in FIGS. 5A and 5B in accordance with the voltage applied to the transfer electrode 26. Go.
[0043]
Next, the PtSi film 24 and the pinning region 23 (depletion prevention region) provided in each virtual electrode unit of the solid-state imaging device 20 will be described. In the following description, a portion corresponding to the virtual electrode portion in the CCD diffusion region 22 is referred to as a “charge accumulation region (22)”. The pinning region 23 is referred to as a “depletion prevention region (23)”.
The PtSi film 24 is disposed on a predetermined surface side (energy beam incident surface side) of the charge storage region (22) and is exposed to the outside. The PtSi film 24 has an area larger than that of the charge storage region (22) and is arranged so as to cover at least the charge storage region (22). Further, one end of the PtSi film 24 is in contact with a pixel isolation region (not shown).
[0044]
The depletion prevention region (23) is arranged between the PtSi film 24 and the charge storage region (22), and prevents the contact between the PtSi film 24 and the charge storage region (22) to form the charge storage region (22). ) Is prevented from being depleted on the surface on the predetermined surface side (energy light incident surface side).
As described above, in each virtual electrode portion of the solid-state imaging device 20 of the second embodiment, the depletion prevention region (23) is disposed above the charge storage region (22) (on the side of the energy ray incident surface), and A PtSi film 24 is disposed above the depletion preventing region (23) (on the side of the energy ray incident surface).
[0045]
Therefore, the energy ray always enters the solid-state imaging device 20 via the uppermost PtSi film 24. For this reason, by providing the PtSi film 24, the durability against the irradiation of energy rays is surely improved. That is, an increase in dark current and a decrease in quantum efficiency due to irradiation with energy rays can be reliably suppressed.
[0046]
Further, in each virtual electrode portion of the solid-state imaging device 20, the depletion prevention region (23) is maintained at the same potential as the silicon substrate 21 via a pixel separation region (not shown), and the PtSi film 24 is in the depletion prevention region. It is kept at the same potential as the silicon base 21 via (23) and the pixel separation region.
Therefore, by providing the depletion prevention region (23) and preventing the surface depletion of the charge storage region (22), the PtSi film 24 and the charge storage region (in the initial state (before irradiation with energy rays)) are prevented. 22) can be reliably reduced. For this reason, an image signal with a good S / N can be taken out.
[0047]
Further, the provision of the depletion blocking region (23) causes the potential distribution in silicon to have a downward-sloping shape as shown in FIG. 3 (a). Can reach the charge storage region (22) without being trapped near the interface with the PtSi film 24. As a result, high quantum efficiency can be ensured, and an image signal with a good S / N can be extracted.
[0048]
The solid-state imaging device 20 is of a virtual phase type, and a portion corresponding to the virtual electrode portion of the CCD diffusion region 22 is also used as a charge storage region (22). Therefore, all the charges in the charge storage region (22) are always used. It can be transferred and no afterimage occurs. Further, the presence of the virtual electrode portion has an advantage that the quantum efficiency with respect to energy rays (particularly, blue light and light of a short wavelength) is higher than that of a known frame transfer type.
[0049]
In the above-described second embodiment, the example of the two-phase drive type has been described, but the present invention is not limited to this configuration. For example, the virtual-phase, three-phase driving solid-state imaging device 30 has a configuration as shown in the cross-sectional view of FIG. That is, two-layer polysilicon transfer electrodes 31 and 32 are provided for each pixel 30a, and the potential barrier injection region is omitted. Other configurations are the same as those of the solid-state imaging device 20 described above.
[0050]
The potential well of the CCD diffusion region 22 of the solid-state imaging device 30 takes one of the shapes shown in FIGS. 7A to 7C according to the voltage applied to the transfer electrodes 31 and 32. Therefore, the charges accumulated in the charge accumulation region (22) in the state of FIG. 7A are sequentially vertically transferred according to the voltage applied to the transfer electrodes 31 and 32.
In the solid-state imaging device 30 of the three-phase drive type, similarly to the solid-state imaging device 20 of the two-phase drive type, by providing the PtSi film 24, the durability against the irradiation of energy rays is surely improved. In addition, the provision of the depletion prevention region (23) can reliably reduce the dark current generated between the PtSi film 24 and the charge storage region (22) in the initial state. Furthermore, high quantum efficiency can be ensured. For this reason, an image signal with a good S / N can be taken out.
[0051]
(Third embodiment)
Here, the light receiving device according to the third embodiment will be described using the back-illuminated solid-state imaging device 40 as an example.
As shown in the cross-sectional view of FIG. 8, the solid-state imaging device 40 is configured on the basis of a P-type silicon substrate 41, and an N-type charge is provided on the back side (energy beam incident surface side) of the silicon substrate 41. An accumulation region 42a, a P-type depletion prevention region 42b, a PtSi film 42c, and a P-type pixel isolation region 44 are provided.
[0052]
An N-type CCD diffusion region 43b, a gate insulating film 43c, a polysilicon transfer electrode 43d, and an insulating film 43e are provided on the side (front side) opposite to the back surface of the silicon substrate 41. Further, a P-type barrier injection region 43a having a high impurity concentration is provided between the charge accumulation region 42a and the CCD diffusion region 43b. The silicon substrate 41 is thinned to about 10 to 20 μm, and a reinforcing support member 45 is attached to the surface of the insulating film 43e.
[0053]
In the solid-state imaging device 40, by applying the voltage VH to the transfer electrode 43d, the charges accumulated in the charge accumulation region 42a are transferred to the CCD diffusion region 43b via the barrier injection region 43a. Then, by alternately applying the voltages VL and VM to the transfer electrode 43d, the charge is vertically transferred.
Further, in the solid-state imaging device 40, the PtSi film 42c is disposed on the back side (on the energy ray incident surface side) of the charge storage region 42a and is exposed to the outside. Further, the PtSi film 42c has a larger area than the charge storage region 42a, and is disposed so as to cover at least the charge storage region 42a.
[0054]
The depletion prevention region 42b is arranged between the PtSi film 42c and the charge storage region 42a, and prevents the contact between the PtSi film 42c and the charge storage region 42a, so that the back side of the charge storage region 42a (the energy line Depletion of the surface on the incident surface side) is prevented.
As described above, in the solid-state imaging device 40 of the third embodiment, the depletion prevention region 42b is disposed above the charge accumulation region 42a (on the side of the energy ray incident surface), and further above the depletion prevention region 42b ( The PtSi film 42c is disposed on the energy ray incident surface side).
[0055]
Therefore, the energy rays always enter the solid-state imaging device 40 via the uppermost PtSi film 42c. For this reason, by providing the PtSi film 42c, the durability against the irradiation of energy rays is surely improved. That is, an increase in dark current and a decrease in quantum efficiency due to irradiation with energy rays can be reliably suppressed.
[0056]
Further, the depletion prevention region 42b and the PtSi film 42c of the solid-state imaging device 40 are kept at the same potential as the silicon base 41. Therefore, in the initial state (the state before the irradiation with the energy beam), the dark current generated between the PtSi film 42c and the charge storage region 42a can be reliably reduced. For this reason, an image signal with a good S / N can be taken out.
[0057]
Further, by providing the depletion blocking region 42b, the potential distribution in the silicon has a downward-sloping shape as shown in FIG. 3 (a). It is possible to reach the charge storage region 42a without being trapped near the interface with the PtSi film 42c. As a result, high quantum efficiency can be ensured, and an image signal with a good S / N can be extracted.
[0058]
Further, by providing the depletion prevention region 42b, the N-type charge accumulation region 42a can be buried in the P-type regions (41, 42b, 44) and completely depleted. Therefore, all the charges in the charge storage region 42a can be transferred to the CCD diffusion region 43b, and no afterimage occurs.
In the solid-state imaging device 40, since energy rays are emitted from the back side, there is no loss due to the transfer electrode 43d. Further, since the charge accumulation region 42a is provided on the back side, a shutter is not necessary for energy rays (for example, ultraviolet rays) having a short absorption length in silicon, and the same number of light-shielding accumulation regions as pixels is not necessary.
[0059]
In the third embodiment described above, the charge accumulation region 42a is provided on the back side, but the present invention is not limited to this. For example, as in a back-illuminated solid-state imaging device 50 shown in FIG. 9, the CCD diffusion region 51 on the front side (the side opposite to the energy ray incident surface) can also function as a charge accumulation region.
This solid-state imaging device 50 can be considered to be a thin-film silicon substrate of a frame transfer type solid-state imaging device having a thickness of about 10 to 20 μm. In the solid-state imaging device 50, the peripheral portion 52 is used as a reinforcing member without being thinned (a so-called rim type).
[0060]
In the solid-state imaging device 50 as well, similarly to the solid-state imaging device 40, by providing the PtSi film 42c, the durability against irradiation with energy rays is surely improved. Further, the provision of the depletion prevention region 42b can reliably reduce the dark current in the initial state. Furthermore, high quantum efficiency can be ensured. For this reason, an image signal with a good S / N can be taken out.
[0061]
In the solid-state imaging device 50, since the CCD diffusion region 51 is also used as a charge accumulation region, all charges in the charge accumulation region can be always transferred, and no afterimage occurs. Further, since the energy beam is irradiated from the back side, there is no loss due to the transfer electrode 43d.
Further, in the third embodiment described above, an example in which the silicon substrate 41 is thinned has been described. However, the present invention can be applied to a normal frame transfer type solid-state imaging device in which the silicon substrate is not thinned.
[0062]
(Modification of solid-state imaging device)
In the above-described first to third embodiments, the platinum silicide (PtSi) film is provided on the depletion preventing regions 12b, 23, and 42b, but the present invention is not limited to this. Pt film, Pt film instead of PtSi film 2 Si film, Pd 2 A metal film such as a Si film or a metal silicide film can be used.
[0063]
By providing the depletion prevention regions 12b, 23, and 42b, the potential distribution in silicon can be reduced to the left as shown in FIG. 3A regardless of the work function Φ of the metal film or the metal silicide film. Can be. That is, the potential can be made higher as going deeper from the interface with the metal film or the metal silicide film. For this reason, high quantum efficiency can always be ensured even for energy rays having a short absorption length in silicon.
[0064]
In the first to third embodiments described above, the depletion preventing region (for example, 12b) is provided between the metal film or the metal silicide film and the charge storage region (for example, 12a). For example, 12b) can be omitted (claim 2). However, in this case, the metal film or the metal silicide film needs to be composed of a substance having a work function Φ ≧ 5.0 eV.
[0065]
Here, the potential distribution in silicon when the depletion prevention region (for example, 12b) is omitted has a shape as shown in FIGS. Each of FIGS. 3B to 3D has an impurity concentration of 1E15 / cm. 3 FIG. 6 is a potential distribution diagram in the case where a metal film or a metal silicide film having a work function Φ of 4.7 eV, 5.0 eV, 5.2 eV is deposited on a silicon substrate (eg, 11) of FIG.
[0066]
As can be seen from these figures, when the work function Φ of the metal film or the metal silicide film is smaller than 5.0 eV (for example, 4.7 eV in FIG. 3B), the potential distribution has a left-upward shape. That is, the potential becomes lower as it goes further from the interface with the metal film or the metal silicide film. In this case, charges generated in silicon due to the incidence of energy rays (for example, ultraviolet rays) are easily trapped near the interface with the metal film, and high quantum efficiency cannot be secured.
[0067]
On the other hand, when the work function Φ of the metal film or the metal silicide film is 5.0 eV or more (for example, 5.2 eV in FIG. 3D), the potential distribution has a shape falling to the left. Therefore, as in the case of FIG. 3A, the charge generated in the silicon due to the incident energy beam (for example, ultraviolet light) is not trapped near the interface with the metal film or the metal silicide film. Therefore, high quantum efficiency can be ensured, and an image signal with a good S / N can be taken out.
[0068]
Further, in the above-described first to third embodiments, the example in which the energy ray is directly incident on the metal film or the metal silicide film (for example, 12c) has been described, but the present invention is not limited to this. An anti-reflection film may be formed on the metal film or the metal silicide film. In this case, as the antireflection film, a silicon oxide film (sputtered SiO 2) formed by sputtering is used. 2 Film).
[0069]
However, sputtered SiO 2 The reflectance of the film changes depending on the film thickness, as shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 2 The film thickness (Å) is shown, and the vertical axis is the reflectance. Here, the sputtered SiO 2 is deposited on the Pt film. 2 The reflection characteristic of the energy ray of 157 nm was calculated by taking the case where the film was formed as an example. As can be seen from FIG. 2 By setting the thickness of the film to 120 ° or 570 °, the reflectance can be made substantially zero.
[0070]
Therefore, a sputtered SiO 2 having a thickness of 120 ° or 570 ° 2 By using the film as an antireflection film, reflection of energy rays (for example, ultraviolet rays) on the surface of the metal film or the metal silicide film can be prevented. As a result, the number of photons that contribute to photoelectric conversion in silicon can be increased, and the effective quantum efficiency increases. For this reason, an image signal with a good S / N can be taken out.
[0071]
In the above-described first to third embodiments, the solid-state imaging device of the CCD reading type has been described as an example. However, the present invention can be applied to a MOS solid-state imaging device such as a CMOS.
Furthermore, in the above-described first to third embodiments, the solid-state imaging device having a plurality of pixels has been described as an example, but the present invention is also applicable to a light receiving device (single photodiode) including one pixel. Can be.
[0072]
Furthermore, in the above-described first to third embodiments, the P-type is the first conductivity type and the N-type is the second conductivity type, but the present invention is not limited to this. Of course, the N type may be the first conductivity type and the P type may be the second conductivity type.
(Fourth embodiment)
Here, the exposure apparatus 70 (FIG. 11) including the aberration measurement apparatus will be described.
[0073]
In the exposure apparatus 70 of the fourth embodiment, 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.
The wafer stage 3 includes an XY stage 3a and a Z leveling stage 3b, and a wafer holder 4 is provided on the Z leveling stage 3b. A semiconductor wafer W (not shown) to be exposed is chucked on a wafer holder 4. The drive and position of the wafer stage 3 are controlled by the wafer stage controller 5.
[0074]
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. Further, the main control unit 2 includes a lens control unit LC for adjusting the projection optical system PL and an arithmetic processing unit PC (described later) that calculates the aberration of the projection optical system PL based on the measurement result by the aberration measurement unit UT. Are electrically connected to each other, and by controlling them collectively, the aberration of the projection optical system PL is corrected.
[0075]
An aberration measurement unit UT is detachably connected to a side surface of the wafer stage 3 via a detachment mechanism D. The aberration measurement unit UT is provided with a collimator lens CL, a two-dimensional lens array (L, L,...) In which a plurality of minute lens elements L are two-dimensionally arranged, and a condensing position detecting unit DET. .
The solid-state imaging device IP configured by any of the solid-state imaging devices (10 to 50) of the above-described embodiment is disposed inside the light-converging position detection unit DET. The light beam that has passed through the plurality of lens elements L is collected on the light receiving surface of the solid-state imaging device IP, and is received there.
[0076]
Next, a procedure of measuring and correcting aberration of the projection optical system PL in the exposure apparatus 70 of the fourth embodiment will be described.
When measuring the aberration of the projection optical system PL, first, the wavefront aberration of the projection optical system PL is measured, and then, based on the wavefront aberration of the projection optical system PL, spherical aberration and astigmatism are calculated. I will ask.
[0077]
Light having a spherical wavefront is incident on the projection optical system PL as a light beam for measuring wavefront aberration. This spherical wave light can be generated by disposing a reticle R having a pinhole pattern PH on the reticle stage 10a and illuminating the reticle R with light from the light source 1. Note that a pinhole may be formed on the reticle stage 10a to illuminate it, or a point light source may be used. Alternatively, a region (so-called lemon skin) for diffusing and transmitting light from the light source 1 is provided on the reticle R or the reticle stage 10a, and the light transmitted through the lemon skin may be used as a light source for measuring wavefront aberration. good.
[0078]
The projection optical system PL is irradiated with the light of the spherical wave formed as described above. The wafer stage control unit 5 controls the driving of the wafer stage 3 so that the transmitted wavefront from the projection optical system PL is incident on the aberration measurement unit UT.
The transmitted light of the projection optical system PL is converted into parallel light by the collimator lens CL. Then, the light enters the two-dimensional lens array (L, L,...). The deviation between the test wavefront of the incident light and the ideal wavefront appears as a position shift (displacement) of the focal point.
[0079]
The solid-state imaging device IP measures a light amount distribution on its light receiving surface. At this time, it is preferable that the measurement points of the light amount distribution are made dense by scanning and moving the solid-state imaging device IP. The arithmetic processing unit PC detects a position shift of the focal point based on the light amount distribution measured by the solid-state imaging device IP, and obtains a wavefront aberration of the projection optical system PL.
Further, the arithmetic processing unit PC can obtain the spherical aberration, astigmatism, and the like of the projection optical system PL based on the wavefront aberration of the projection optical system PL. Further, by moving the aberration measurement unit UT within the image plane formed by the projection optical system PL, coma aberration, field curvature, distortion, astigmatism, and the like of the projection optical system PL can be obtained.
[0080]
Then, the arithmetic processing unit PC feeds back the aberration information (coma aberration, field curvature, distortion, astigmatism, etc.) of the projection optical system PL thus obtained to the lens control unit LC. The lens control unit LC adjusts the distance between the lens elements constituting the projection optical system PL and the pressure of air at the distance based on the aberration information to reduce the aberration of the projection optical system PL within a predetermined accuracy range. Correct within.
[0081]
After such aberration correction, the wafer stage control unit 5 controls the alignment of the wafer stage 3 and positions the semiconductor wafer W in the image circle of the projection optical system PL. Then, in this state, the device pattern formed on the reticle R is transferred onto the semiconductor wafer W via the projection optical system PL (claim 12).
In addition to such a transfer process, the semiconductor wafer W is subjected to processes such as impurity diffusion, etching, wiring, dicing, and packaging as necessary. Through these steps, the device is completed.
[0082]
In the exposure apparatus 70 of the fourth embodiment, any one of the solid-state imaging devices 10 to 50 described above is mounted in the aberration measurement unit UT. Therefore, it is possible to measure the minute light with high accuracy, to obtain a good captured image for aberration measurement, and to further improve the aberration correction accuracy of the exposure apparatus 70.
As a result, the transfer accuracy of the device pattern is increased, and the integration rate of the device and the yield can be easily improved.
[0083]
In the above-described fourth embodiment, the wavefront aberration of the projection optical system PL is measured in a state where the wavefront aberration is incorporated in the exposure apparatus 70, but the present invention is not limited to this. For example, the wavefront aberration of the projection optical system PL alone may be measured before being incorporated into the exposure apparatus 70 (at a manufacturing stage). Further, the timing for measuring the wavefront aberration may be any time of wafer exchange, every reticle exchange, or every predetermined time, or any other timing.
[0084]
Further, in the above-described fourth embodiment, the measurement of the wavefront aberration of the projection optical system PL has been described as an example. However, the present invention is also applicable to the case where the focal position of the projection optical system PL is measured. Further, the field curvature of the projection optical system PL is obtained based on the focal position of the projection optical system PL, and the distance between the lens elements constituting the projection optical system PL and the air at the distance are determined based on the field curvature. By adjusting the pressure, the field curvature of the projection optical system PL can be corrected within a predetermined accuracy range.
[0085]
Further, the present invention is also applicable to a case where the projection image of the reticle pattern by the projection optical system PL is measured, and distortion of the projection optical system PL is obtained based on the distortion of the projection image. Further, based on the distortion of the projection optical system PL, the distance between the lens elements constituting the projection optical system PL and the pressure of air at the distance are adjusted, or the laser emitted from the laser light source for exposure is used. By controlling the wavelength of light, the distortion of the projection optical system PL can be corrected within a predetermined accuracy range.
[0086]
The above-described wavefront aberration, spherical aberration, astigmatism, coma aberration, field curvature, distortion, astigmatism, focal position, field curvature, distortion, and the like generally correspond to the “optical characteristics” in the claims.
In the above-described fourth embodiment, an example has been described in which the optical characteristics (wavefront aberration, spherical aberration, and the like) of the projection optical system PL are measured, but the present invention is not limited to this. By applying the present invention, it is of course possible to measure the optical characteristics of another optical system (test optical system). Further, the present invention may be applied to a measuring device of optical characteristics applied to a shape measurement of a reflecting mirror or a lens.
[0087]
(Fifth embodiment)
Here, the exposure apparatus 60 (FIG. 12) including the position measurement device will be described.
In the exposure apparatus 60 of the fifth embodiment, a semiconductor wafer 62 (photosensitive substrate) to be exposed is arranged on a wafer stage 61. Above the semiconductor wafer 62, a reticle 63a and a reticle stage 63b are arranged via a projection optical system 63.
[0088]
Also, so-called TTR (through-the-reticle) type imaging devices 64a to 64b are provided at positions where the marks on the reticle 63a and the alignment marks on the wafer stage 61 side are imaged via the projection optical system 63 and the reticle 63a. Are located.
Further, 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 side are imaged via the projection optical system 63.
[0089]
Further, off-axis type imaging devices 64e to 64f are arranged at positions where the alignment marks on the wafer stage 61 side are directly imaged without the intervention of the projection optical system 63.
Among these imaging devices 64a to 64f, any of the above-described solid-state imaging devices 10 to 50 is used as the four imaging devices 64a to 64d that may use exposure light as illumination light. The arrangement of the imaging devices 64a to 64f is known, for example, from Japanese Patent Application Laid-Open No. H6-97031.
[0090]
Image information captured by these imaging devices 64a to 64f is provided to the position measurement unit 65. Further, measurement information from the interferometers (X) and (Y) for measuring the position of the wafer stage 61 in the XY plane is also provided to the position measurement unit 65. The position measuring unit 65 detects the position of the semiconductor wafer 62 or the reference mark plate (not shown) based on the image information and the measurement values from the interferometers (X) and (Y), and controls the result of the position control. Output to the unit 66.
[0091]
The position control unit 66 controls the position of the wafer stage 61 based on the position detection result, and positions the semiconductor wafer 62. That is, the semiconductor wafer 62 is positioned in the image circle of the projection optical system 63. Then, in this state, the device pattern formed on the reticle 63a is transferred onto the semiconductor wafer 62 via the projection optical system 63 (claim 12).
[0092]
In addition to such a transfer process, the semiconductor wafer 62 is subjected to processes such as impurity diffusion, etching, wiring, dicing, and packaging as necessary. Through these steps, the device is completed.
In the exposure apparatus 60 of the fifth embodiment, any of the above-described solid-state imaging devices 10 to 50 is mounted as the imaging devices 64a to 64d. Therefore, in the imaging devices 64a to 64d, it is possible to obtain a good captured image of the alignment mark, and it is possible to further improve the positioning accuracy of the exposure position.
[0093]
As a result, the transfer accuracy of the device pattern is increased, and the integration rate of the device and the yield can be easily improved.
In the case where the exposure light is used as the illumination light for alignment detection also in the imaging devices 64e and 64f, any of the solid-state imaging devices 10 to 50 described above may be used.
[0094]
Further, the exposure apparatuses 70 and 60 of the fourth and fifth embodiments described above are scanning (step-and-scan) exposure apparatuses (step-and-scan type) that expose a reticle pattern while synchronously moving the reticle and the object to be exposed. For example, US Pat. No. 5,473,410).
Further, the exposure apparatuses 70 and 60 of the above-described fourth and fifth embodiments expose the reticle pattern while the reticle and the object to be exposed are stationary, and sequentially move the object to be exposed step by step. It can also be configured as a repeat type exposure apparatus.
[0095]
Further, the exposure apparatuses 70 and 60 of the above-described fourth and fifth embodiments are proximity exposure apparatuses that expose a reticle pattern by bringing a reticle and an exposure target into close contact with each other without using the projection optical systems PL and 63. It can also be configured as A step-and-stitch type exposure apparatus may be used.
The exposure apparatuses 70 and 60 according to the fourth and fifth embodiments are not limited to exposure apparatuses for manufacturing semiconductors. For example, the exposure apparatuses 70 and 60 for exposing a liquid crystal display element pattern on a square glass plate may be used. The present invention can be widely applied to an exposure apparatus and an exposure apparatus for manufacturing a thin-film magnetic head.
[0096]
Further, the illumination light sources of the exposure apparatuses 70 and 60 according to the fourth and fifth embodiments include, for example, a mercury lamp, a g-line (436 nm), an i-line (365 nm), a KrF excimer laser (248 nm), and an ArF excimer laser. (193 nm), F2 laser (157 nm), a metal vapor laser, a harmonic of a YAG laser, or the like may be used.
Further, a charged particle beam such as an X-ray or an electron beam may be used as the illumination light source. For example, when an electron beam is used, thermionic emission type lanthanum hexaborite (LaB6) or tantalum (Ta) can be used as the electron gun.
[0097]
Further, the projection magnification of the exposure apparatus may be any one of an equal magnification and an enlargement magnification as well as the reduction magnification.
Further, the solid-state imaging devices 10 to 50 of the present invention are not limited to the use of an exposure device or a measurement device. For example, the present invention can be applied to all systems including a solid-state imaging device, such as for astronomy.
[0098]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to improve the durability against irradiation of energy rays (for example, high energy rays such as ultraviolet rays) and to extract an electric signal with a good S / N.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a solid-state imaging device 10. FIG.
FIG. 2 is a diagram showing an impurity profile in silicon.
FIG. 3 is a diagram showing a potential distribution in silicon.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the solid-state imaging device 20.
FIG. 5 is a diagram illustrating a charge transfer operation in the solid-state imaging device 20.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the solid-state imaging device 30.
FIG. 7 is a diagram illustrating a charge transfer operation in the solid-state imaging device 30.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the solid-state imaging device 40.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the solid-state imaging device 50.
FIG. 10 is a diagram showing the reflectance characteristics of an antireflection film.
FIG. 11 is a schematic view showing an overall configuration of an exposure apparatus 70.
FIG. 12 is a schematic diagram showing an overall configuration of an exposure apparatus 60.
[Explanation of symbols]
10, 20, 30, 40, 50, IP solid-state imaging device
10a, 20a, 30a, 40a pixels
11,21,41 Silicon base
12 Light receiving unit
12a, 42a charge storage region
12b, 42b Depletion prevention region
12c, 24, 42c Platinum silicide (PtSi) film
13 Charge transfer section
13a Transfer gate
13b, 22, 43b, 51 CCD diffusion area
13c, 25, 43c Gate insulating film
13d, 26, 31, 32, 43d transfer electrode
14,44 pixel separation area
23 Pinning area
28 Potential barrier injection region
CL collimator lens
D Detachable mechanism
DET Focusing position detector
L lens element
PL projection optical system
UT aberration measurement unit
1 light source
2 Main control unit
3 Wafer stage
4 Wafer holder
5 Wafer stage controller
6 Reticle stage controller
9 Mirror
10 Condenser lens
10a reticle stage
60, 70 Exposure equipment

Claims (12)

第１導電型の半導体基体を有し、前記半導体基体の所定面側から入射したエネルギー線を受光する受光装置において、
前記半導体基体上に配置され、前記エネルギー線の入射により生じた電荷を蓄積する第２導電型の電荷蓄積部と、
金属または金属シリサイドにより構成されており、前記半導体基体上であって前記電荷蓄積部よりも前記所定面側に、少なくとも前記電荷蓄積部を覆うように配置された第１層部と、
前記半導体基体上であって、前記第１層部と前記電荷蓄積部との間に配置された前記第１導電型の第２層部とを有する
ことを特徴とする受光装置。A light-receiving device having a semiconductor substrate of a first conductivity type and receiving energy rays incident from a predetermined surface side of the semiconductor substrate,
A second conductivity type charge storage unit that is disposed on the semiconductor substrate and stores charge generated by the incidence of the energy ray;
A first layer portion, which is made of metal or metal silicide, and is disposed on the semiconductor substrate and on the predetermined surface side of the charge accumulation portion so as to cover at least the charge accumulation portion;
A light-receiving device, comprising: a second layer portion of the first conductivity type disposed on the semiconductor substrate and between the first layer portion and the charge storage portion. 第１導電型の半導体基体を有し、前記半導体基体の所定面側から入射したエネルギー線を受光する受光装置において、
前記半導体基体上に配置され、前記エネルギー線の入射により生じた電荷を蓄積する第２導電型の電荷蓄積部と、
金属または金属シリサイドにより構成されており、前記半導体基体上であって前記電荷蓄積部よりも前記所定面側に、少なくとも前記電荷蓄積部を覆うように配置された第１層部とを有し、
前記第１層部は、仕事関数がほぼ５．０ｅＶ以上の物質により構成されている
ことを特徴とする受光装置。A light-receiving device having a semiconductor substrate of a first conductivity type and receiving energy rays incident from a predetermined surface side of the semiconductor substrate,
A second conductivity type charge storage unit that is disposed on the semiconductor substrate and stores charge generated by the incidence of the energy ray;
A first layer portion which is made of metal or metal silicide, and is provided on the semiconductor substrate and on the predetermined surface side relative to the charge accumulation portion, so as to cover at least the charge accumulation portion;
The light receiving device according to claim 1, wherein the first layer portion is made of a substance having a work function of about 5.0 eV or more. 請求項１または請求項２に記載の受光装置において、
前記第１層部の前記所定面側には、前記エネルギー線に対する反射防止機能を備えた反射防止膜が形成されている
ことを特徴とする受光装置。In the light receiving device according to claim 1 or 2,
A light receiving device, wherein an antireflection film having an antireflection function for the energy rays is formed on the predetermined surface side of the first layer portion. 請求項１に記載の受光装置において、
前記第２層部は、前記電荷蓄積部より前記所定面側での空乏化を阻止する機能を備えている
ことを特徴とする受光装置。The light receiving device according to claim 1,
The light receiving device, wherein the second layer unit has a function of preventing depletion on the predetermined surface side with respect to the charge storage unit. 請求項１から請求項４の何れか１項に記載の受光装置は、インターライン型、またはバーチャルフェーズ型、または背面照射型の固体撮像装置である
ことを特徴とする受光装置。The light receiving device according to claim 1, wherein the light receiving device is an interline type, a virtual phase type, or a back-illuminated solid-state imaging device. 請求項５に記載の受光装置において、
前記背面照射型の固体撮像装置は、フレームトランスファー型、または前記エネルギー線の入射面側に前記電荷蓄積部を有する背面蓄積型の固体撮像装置である
ことを特徴とする受光装置。The light receiving device according to claim 5,
The light receiving device is characterized in that the back-illuminated solid-state imaging device is a frame transfer type or a back-accumulation-type solid-state imaging device having the charge accumulating portion on the energy ray incident surface side. 請求項１から請求項６の何れか１項に記載の受光装置において、
前記第１層部は、プラチナシリサイドにより構成されている
ことを特徴とする受光装置。The light receiving device according to any one of claims 1 to 6,
The light receiving device according to claim 1, wherein the first layer portion is made of platinum silicide. 被検光学系を介して導かれるエネルギー線を受光する受光手段と、
前記受光手段から出力される信号に基づいて、前記被検光学系の光学特性を検出する検出手段とを備え、
前記受光手段は、請求項１から請求項７の何れか１項に記載の受光装置である
ことを特徴とする計測装置。Light receiving means for receiving an energy ray guided through the test optical system;
Detecting means for detecting an optical characteristic of the test optical system based on a signal output from the light receiving means,
The measuring device according to claim 1, wherein the light receiving unit is the light receiving device according to claim 1. 被検物を介して導かれるエネルギー線を受光する受光手段と、
前記受光手段から出力される信号に基づいて、前記被検物の位置を検出する検出手段とを備え、
前記受光手段は、請求項１から請求項７の何れか１項に記載の受光装置である
ことを特徴とする計測装置。Light receiving means for receiving an energy ray guided through the test object,
Detecting means for detecting the position of the test object based on a signal output from the light receiving means,
The measuring device according to claim 1, wherein the light receiving unit is the light receiving device according to claim 1. 投影光学系を備え、該投影光学系を介して被露光物に所定パターンを投影する露光装置において、
前記投影光学系を介して導かれる計測用のエネルギー線を受光する受光手段と、
前記受光手段から出力される信号に基づいて、前記投影光学系の光学特性を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記投影光学系の光学特性を制御する制御手段とを備え、
前記受光手段は、請求項１から請求項７の何れか１項に記載の受光装置である
ことを特徴とする露光装置。An exposure apparatus that includes a projection optical system and projects a predetermined pattern on an object to be exposed via the projection optical system.
Light receiving means for receiving a measurement energy ray guided via the projection optical system,
Detecting means for detecting optical characteristics of the projection optical system based on a signal output from the light receiving means,
Control means for controlling optical characteristics of the projection optical system based on a detection result by the detection means,
An exposure apparatus, wherein the light receiving unit is the light receiving device according to any one of claims 1 to 7. 投影光学系を備え、該投影光学系を介して被露光物に所定パターンを投影する露光装置において、
前記被露光物を介して導かれる計測用のエネルギー線を受光する受光手段と、前記受光手段から出力される信号に基づいて、前記被露光物と前記所定パターンとの相対位置を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記被露光物と前記所定パターンとの相対位置関係を制御する制御手段とを備え、
前記受光手段は、請求項１から請求項７の何れか１項に記載の受光装置である
ことを特徴とする露光装置。An exposure apparatus that includes a projection optical system and projects a predetermined pattern on an object to be exposed via the projection optical system.
Light receiving means for receiving a measurement energy ray guided through the object to be exposed, and detecting means for detecting a relative position between the object to be exposed and the predetermined pattern based on a signal output from the light receiving means When,
Control means for controlling a relative positional relationship between the object to be exposed and the predetermined pattern based on a detection result by the detection means,
An exposure apparatus, wherein the light receiving unit is the light receiving device according to any one of claims 1 to 7. 請求項１０または請求項１１に記載の露光装置を用いて、マスク上に形成されたデバイスパターンを感光基板上に転写する工程を含む
ことを特徴とするデバイス製造方法。A device manufacturing method, comprising a step of transferring a device pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate using the exposure apparatus according to claim 10.
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