JP2006128371A - Solid state image pickup device and its measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像素子及びその測定方法に関し、特に積層構造を有する固体撮像素子において、各層の画素部の形状と位置ずれ量を正確に測定することができ、その光学特性との関係を明らかにすることを可能とする固体撮像素子、及びそのための固体撮像素子の測定方法に関するものである。 The present invention relates to a solid-state imaging device and a measurement method thereof, and in particular, in a solid-state imaging device having a laminated structure, the shape and the amount of positional deviation of a pixel portion of each layer can be accurately measured, and the relationship between the optical characteristics is clarified. The present invention relates to a solid-state imaging device that can be used and a method for measuring the solid-state imaging device therefor.
固体撮像素子は画素数の増加と画素サイズの微細化が進み、結果として感度の低下と色特性の低下を招き、SN比の悪化と画質の劣化が生じている。この問題を解決するため、フォトダイオードの上部にオンチップマイクロレンズを形成し、フォトダイオードへの集光率を高める構造が用いられている。 In the solid-state imaging device, the number of pixels is increased and the pixel size is miniaturized. As a result, the sensitivity and the color characteristics are deteriorated, and the SN ratio and the image quality are deteriorated. In order to solve this problem, a structure is used in which an on-chip microlens is formed on the top of the photodiode to increase the light collection rate on the photodiode.
このオンチップマイクロレンズは、その形状と位置によってフォトダイオードへの集光率が大きく変化する。また、フォトダイオードの上層のマイクロレンズも含めた各画素の構成要素の相対位置関係も重要で、フォトダイオードの最適特性を得るため意図的にわずかな位置ずれを設定する場合もある。 The on-chip microlens has a large change in the light collection rate on the photodiode depending on its shape and position. In addition, the relative positional relationship of the components of each pixel including the microlens on the upper layer of the photodiode is also important, and a slight positional deviation may be intentionally set in order to obtain the optimum characteristics of the photodiode.
このように、固体撮像素子の各層における画素部の構成要素の形状や位置ずれ量が固体撮像素子の光学特性とどのように関連しているかを把握することは、固体撮像素子の製造上重要である。 As described above, it is important in manufacturing a solid-state image pickup device to understand how the shape and the amount of positional deviation of the components of the pixel portion in each layer of the solid-state image pickup device are related to the optical characteristics of the solid-state image pickup device. is there.
このため、固体撮像素子の画素部をFIB(Focused Ion Beam:収束イオンビーム)で複数の断面にスライスし、複数のSEM(Scanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡)によって複数のSEM画像を作成して3次元的な形状を得る方法が行われている。 For this reason, the pixel portion of the solid-state imaging device is sliced into a plurality of cross sections with FIB (Focused Ion Beam), and a plurality of SEM images are created by a plurality of SEMs (Scanning Electron Microscope). A method of obtaining a three-dimensional shape has been performed.
また、撮像領域外に下地パターンを、その上部に検査用のマイクロレンズを形成し、この検査用マイクロレンズを介して下地パターンを顕微鏡で観察することによりマイクロレンズの形状不良を判別する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Also proposed is a method of determining the microlens shape defect by forming a ground pattern outside the imaging area and forming an inspection microlens above it, and observing the ground pattern with a microscope through this microlens for inspection. (For example, refer to Patent Document 1).
また、有効画素領域外のダミー画素領域に、画素センサーの光学的な特性に影響を及ぼす複数のレイヤー間で、一部の画素のパターンを本来の設計値に対して段階的にずらして配置した誤差測定用画素領域を設け、誤差測定用画素領域の各画素センサーの出力から光学的特性とパターンずれとの関係を求める方法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
しかし、前述のFIBでスライスした断面のSEM画像から画素構成要素の3次元形状を得る方法では、破壊検査でしか行うことができず、製品の評価に用いることができない、また評価に時間がかかる、という問題があった。 However, in the method of obtaining the three-dimensional shape of the pixel component from the SEM image of the cross section sliced by the FIB described above, it can be performed only by destructive inspection, and cannot be used for evaluation of the product, and the evaluation takes time. There was a problem.
また、前述の特許文献1に記載された方法では、マイクロレンズの形状不良判別には使用できるが、位置ずれ量の影響を知ることができず、また、複数のレイヤーにおける画素構成要素の形状や位置ずれの影響が判明せず、真に光学的に優れた固体撮像素子の構造を知ることができないという問題があった。 Further, in the method described in the above-mentioned Patent Document 1, it can be used for determining the shape defect of the microlens, but the influence of the positional deviation amount cannot be known, and the shape of the pixel constituent elements in the plurality of layers There is a problem that the influence of the positional deviation is not clarified and the structure of a truly optically excellent solid-state imaging device cannot be known.
更に、前述の特許文献2に記載された方法では、パターンずれによる光学的特性への影響は判明するとしても、各層に形成された画素構成要素の形状の要因が光学的特性にどのように影響しているかを把握することができない、という問題があった。
Furthermore, in the method described in the above-mentioned
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、多層に積層された構造を有する固体撮像素子において、各層に形成された画素の構成要素の形状と各層間の位置ずれ量をインプロセスで正確に測定することができ、光学特性との関係を明らかにすることのできる固体撮像素子を提供すること、また、そのための各層の画素の構成要素の形状及び各層間の位置ずれ量の測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in a solid-state imaging device having a multi-layer structure, the shape of pixel components formed in each layer and the amount of positional deviation between the layers are in-process. Providing a solid-state imaging device that can be measured accurately and clarifying the relationship with the optical characteristics, and for that purpose, the shape of the pixel component of each layer and the measurement of the amount of misalignment between each layer It aims to provide a method.
本発明は前記目的を達成するために、多層の積層構造を有する固体撮像素子であって、 前記多層のうちの少なくとも2層には、有効画素領域部外に配置され有効画素領域部の周縁の画素部に隣接した重ね合わせマークが形成されたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a solid-state imaging device having a multi-layer structure, wherein at least two of the multi-layers are arranged outside the effective pixel region and are arranged at the periphery of the effective pixel region. A superposition mark adjacent to the pixel portion is formed.
本発明によれば、各層を形成する毎に、重ね合わせマーク及びその近傍の表面形状を測定することによって、各層の画素構成要素の形状と層間の位置ずれ量のデータを得ることができる。このため、対応する画素の光学特性を計測することにより、光学特性と各層の画素構成要素の形状及び層間の位置ずれ量との関係を非破壊で把握することができる。 According to the present invention, by measuring the overlay mark and the surface shape in the vicinity thereof each time each layer is formed, it is possible to obtain data of the pixel component shape of each layer and the amount of positional deviation between the layers. For this reason, by measuring the optical characteristics of the corresponding pixels, the relationship between the optical characteristics, the shape of the pixel component of each layer, and the amount of misalignment between layers can be grasped nondestructively.
また、重ね合わせマークが有効画素領域部の周縁の画素部に隣接して形成されているので、重ね合わせマークと測定画素部とを同一測定範囲内で測定することができ、重ね合わせマークに対する測定画素部の特定が容易である。また、重ね合わせマークが有効画素領域部外に配置されているので、有効画素数を減少させることがない。 In addition, since the overlay mark is formed adjacent to the peripheral pixel portion of the effective pixel region portion, the overlay mark and the measurement pixel portion can be measured within the same measurement range, and measurement with respect to the overlay mark is possible. It is easy to specify the pixel portion. In addition, since the overlay mark is arranged outside the effective pixel area, the number of effective pixels is not reduced.
また本発明は、上層に形成された前記重ね合わせマークは、下層に形成された重ね合わせマークの上に直接形成されるとともに、下層に形成された重ね合わせマークよりもわずかに小さなサイズで形成される。 Further, according to the present invention, the overlay mark formed in the upper layer is formed directly on the overlay mark formed in the lower layer, and is formed in a slightly smaller size than the overlay mark formed in the lower layer. The
これによれば、各層の重ね合わせマークを上方にピラミッド状に多層に積み重ねて形成することができるので、各層の下層にたいする位置ずれ量を容易に算出することができる。 According to this, since the overlay marks of each layer can be formed by being stacked in multiple layers in a pyramid upward, it is possible to easily calculate the amount of displacement with respect to the lower layer of each layer.
更に本発明は、前記重ね合わせマークが各層に複数個形成される。これによれば、重ね合わせマークが各層に複数個形成されているので、層間ずれ量を正確に測定することができる。また、有効画素領域部内の任意の画素部の形状と位置ずれを推定することができる。 Furthermore, in the present invention, a plurality of the overlay marks are formed in each layer. According to this, since a plurality of overlay marks are formed in each layer, it is possible to accurately measure the amount of interlayer displacement. Further, it is possible to estimate the shape and displacement of an arbitrary pixel portion in the effective pixel region portion.
また、本発明は前記目的を達成するために、積層構造を有する固体撮像素子の構造データと光学特性との関連を求めるための固体撮像素子の測定方法において、所定の層に各画素部のパターンを形成するとともに、有効画素領域部の周縁の画素部に隣接した重ね合わせマークを有効画素領域部外に形成する工程と、前記重ね合わせマークの位置及びその近傍の有効画素領域部の表面形状を測定する工程と、前記所定の層よりも上層に各画素部のパターンを形成するとともに、該上層の有効画素領域部の周縁の画素部に隣接した重ね合わせマークを有効画素領域部外に形成する工程と、前記上層の重ね合わせマークの位置及びその近傍の有効画素領域部の表面形状を測定する工程と、前記表面形状を測定した有効画素領域部の画素部の光学特性を計測する工程とを有し、前記各工程によって各層の画素部の形状データ、層間の位置ずれデータ、及び対応する画素部の光学特性データを求め、前記固体撮像素子の構造データと光学特性との関連を求めることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a method for measuring a solid-state image pickup device for obtaining a relationship between structure data and optical characteristics of a solid-state image pickup device having a laminated structure. Forming an overlay mark adjacent to the pixel portion at the periphery of the effective pixel region portion outside the effective pixel region portion, and a position of the overlay mark and a surface shape of the effective pixel region portion in the vicinity thereof. A step of measuring, and forming a pattern of each pixel portion above the predetermined layer, and forming an overlay mark adjacent to the peripheral pixel portion of the upper effective pixel region portion outside the effective pixel region portion A step of measuring a surface shape of an effective pixel region portion in the vicinity of the position of the overlay mark on the upper layer, and an optical characteristic of the pixel portion of the effective pixel region portion measuring the surface shape Measuring the shape data of the pixel portion of each layer, the positional displacement data between the layers, and the optical property data of the corresponding pixel portion by each step, and obtaining the structure data and the optical property of the solid-state image sensor It is characterized by seeking association.
本発明の固体撮像素子の測定方法によれば、所定の複数層に画素部のパターンを形成するとともに、有効画素領域部の周縁の画素部に隣接した重ね合わせマークを形成し、各層毎に重ね合わせマークの位置及びその近傍の有効画素領域部の表面形状を測定するので、各層の画素部の形状データ、層間の位置ずれデータを非破壊で求めることができ、対応する画素部の光学特性を計測することにより、固体撮像素子の構造データと光学特性との整合を求めることができる。 According to the measurement method of the solid-state imaging device of the present invention, the pattern of the pixel portion is formed in a predetermined plurality of layers, and the overlay mark adjacent to the pixel portion at the periphery of the effective pixel region portion is formed, and the layers are overlapped for each layer. Since the position of the alignment mark and the surface shape of the effective pixel area in the vicinity thereof are measured, the shape data of the pixel portion of each layer and the positional deviation data between layers can be obtained nondestructively, and the optical characteristics of the corresponding pixel portion can be obtained. By measuring, it is possible to obtain matching between the structure data of the solid-state imaging device and the optical characteristics.
また本発明は、前記重ね合わせマークの位置の測定と前記重ね合わせマークの近傍の有効画素領域部の表面形状の測定とを、同一の測定機で測定する。これによれば、重ね合わせマークの位置の測定と重ね合わせマークの近傍の有効画素領域部の表面形状の測定とを同一の測定機で同時に測定し、測定画素部の位置関係を容易に特定することができる。 In the present invention, the measurement of the position of the overlay mark and the measurement of the surface shape of the effective pixel area near the overlay mark are measured by the same measuring machine. According to this, the measurement of the position of the overlay mark and the measurement of the surface shape of the effective pixel area near the overlay mark are simultaneously measured by the same measuring machine, and the positional relationship of the measurement pixel portion is easily specified. be able to.
以上説明したように本発明の固体撮像素子及びその測定方法によれば、固体撮像素子の各層に形成された画素部の構成要素の形状と各層間の位置ずれ量を非破壊で正確に測定することができ、光学特性との関係を明らかにすることができる。またその情報を設計、シミュレーションにフィードバックすることで、固体撮像素子の感度や色特性を効率的に向上させることができる。 As described above, according to the solid-state imaging device and the measuring method thereof according to the present invention, the shape of the components of the pixel portion formed in each layer of the solid-state imaging device and the amount of positional deviation between the respective layers are accurately measured nondestructively. And the relationship with optical characteristics can be clarified. Also, by feeding back the information to design and simulation, the sensitivity and color characteristics of the solid-state imaging device can be improved efficiently.
以下添付図面に従って、本発明に係る固体撮像素子及びその測定方法の好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。 Hereinafter, preferred embodiments of a solid-state imaging device and a measuring method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In each figure, the same number or symbol is attached to the same member.
図1は固体撮像素子の平面図である。固体撮像素子10は、有効画素領域部11、有効画素領域部11を取り囲むように配置された無効画素領域部12、無効画素領域部12を取り囲むように配置された遮光領域(OB;Optical Black)部13、及び無効画素領域部12内或いは無効画素領域部12とOB部との両方の領域にまたがって形成された複数の重ね合わせマーク14、14、…とを有している。
FIG. 1 is a plan view of a solid-state imaging device. The solid-
有効画素領域部11は、その内部の各画素部の出力を固体撮像素子10の出力として使用する部分で、無効画素領域部12はその内部の各画素部の出力を固体撮像素子10の出力として使用しない部分である。また、OB部は後出のフォトダイオードPDへの開口部が閉じており、フォトダイオードPDの出力がほとんど発生しない部分である。
The
このような固体撮像素子10がウェーハ上に多数形成され、その製造工程ではウェーハ状のまま各工程が実施され、最終的には個々の固体撮像素子10のチップに分割される。
A large number of such solid-
図2は、図1におけるA部の拡大図である。図2に示すように、有効画素領域部11及び無効画素領域部12には多数の画素部20、20、…が形成されている。画素部20、20、…は後出のカラーフィルタ26によってR、G、B夫々の画素に隣接配置されている。また、重ね合わせマーク14は有効画素領域部11の周縁の画素部20に隣接して、無効画素領域部12内に形成されている。
FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG. As shown in FIG. 2, the effective
図2におけるQは、後出する画素部20の構成要素の形状と層間位置ずれの測定、及び画素部20の光学特性の計測を行う範囲を表わしたもので、この範囲Qは重ね合わせマーク14と複数の画素部20とを同時に測定できる範囲をカバーしている。
Q in FIG. 2 represents a range in which the shape of the constituent elements of the
範囲Qの大きさは概略20μm角〜50μm角程度である。画素部20のサイズは1μm〜3μm程度で、重ね合わせマーク14は1辺が1μm〜50μm以下の矩形で下層から上層にゆくに従って小さくなっている。
The size of the range Q is about 20 μm square to 50 μm square. The size of the
図3は、図2におけるB部及びC部の拡大図で、図3(a)はB部の画素部20の断面図、図3(b)はC部の重ね合わせマーク14の断面図である。
3 is an enlarged view of the B and C portions in FIG. 2. FIG. 3A is a cross-sectional view of the
画素部20は、図3(a)に示すように、シリコン基板Si、シリコン基板Siに形成された受光素子であるフォトダイオードPD、励起電圧を外部に転送する転送電極21、開口部22Aを有する遮光膜22、層間絶縁膜23、層間絶縁膜23の上部に形成されたインナーレンズ24、インナーレンズ24の上部に平坦化層25を介して設けられたカラーフィルタ26、カラーフィルタ26の上部に平坦化層27を介して設けられたマイクロレンズ28とで構成されている。
As shown in FIG. 3A, the
画素部20はこのように構成されているため、外部から入射する光がマイクロレンズ28及びインナーレンズ24によって集光されてフォトダイオードPDに照射され、有効開口率が上がるようになっている。
Since the
重ね合わせマーク14は、図3(b)に示すように、遮光膜用重ね合わせマーク14A、層間絶縁膜用重ね合わせマーク14B、インナーレンズ用重ね合わせマーク14C、カラーフィルタ用重ね合わせマーク14D、及びマイクロレンズ用重ね合わせマーク14Eに分かれ、各層に対応して設けられている。本発明ではこれらを総称して重ね合わせマーク14と呼ぶことにする。
As shown in FIG. 3B, the
夫々の重ね合わせマーク14は、下層の重ね合わせマーク14に対してわずかに小さい寸法で形成され、上方にピラミッド状に積層されている。また、各層の各画素部20からその層の重ね合わせマーク14の中心までの距離は、各層間で同一距離に設計されている。また、夫々の重ね合わせマーク14は対応する各層の形成時に同時に形成される。
Each
次に、図4のフローチャート及び図5、図6を用いて本発明の実施の形態に係る固体撮像素子10の測定方法について説明する。この測定は、各層における画素部20の構成要素の形状と層間ずれ量の測定、及び画素部20の光学特性の計測である。
Next, a measurement method of the solid-
先ず、固体撮像素子10の下地構造を形成してゆき、フォトダイオードPDの開口形状まで形成する。即ち、シリコン基板Si上にフォトダイオードPD、転送電極21、遮光膜22、遮光膜用重ね合わせマーク14A、及び遮光膜22の開口部22Aを形成するまでの工程を実施する。
First, the base structure of the solid-
この際、遮光膜用重ね合わせマーク14Aを有効画素領域部11の周囲に複数形成し、夫々の遮光膜用重ね合わせマーク14Aを有効画素部20の近傍で、製品の特性に影響を与えない無効画素領域部12ないしはOB部13に形成する(ステップS11)。
At this time, a plurality of light shielding film overlay marks 14A are formed around the
次に、前述の工程まで施された固体撮像素子10が形成されたウェーハをAFM(原子間力顕微鏡;Atomic Force Microscope)にセットし、AFMに付属したアライメント手段(マーク認識手段)によって測定したい固体撮像素子10の遮光膜用重ね合わせマーク14Aを認識する(ステップS12)。
Next, the wafer on which the solid-
次いでAFMにより、遮光膜用重ね合わせマーク14A及びその周辺(図2の範囲Q)の表面形状を同時に測定する。測定は図2の範囲Qの全面に渡ってスキャンされる。図5はこの測定部分を示したもので、図5(a)は有効画素部20の断面図で、図5(b)は遮光膜用重ね合わせマーク14A部の断面図である。AFMの走査範囲は、画素部20や重ね合わせマーク14に対して十分大きいため、画素部20と重ね合わせマーク14の表面形状データを同時に取り込むことができる。
Next, the surface shape of the light-shielding
図5(a)に示すように、AFMのカンチレバー52に取り付けられた短針51で遮光膜22表面をスキャンすると、短針51の原子と遮光膜22A表面の原子との原子間力によりカンチレバー52が撓み、この撓み量をレーザーで検出して表面の凹凸が検出され、遮光膜22の表面形状が開口部22Aも含めて測定される。遮光膜用重ね合わせマーク14Aの形状も同様にして測定する(ステップS13)。次いで測定した表面形状データをコンピュータ内のメモリに記憶させる(ステップS14)。
As shown in FIG. 5A, when the surface of the
次に、上層の成膜を行い、画素部構成要素とその層の重ね合わせマーク14を形成する。例えば図6(a)に示すように層間絶縁膜23、及び図6(b)に示す層間絶縁膜用重ね合わせマーク14Bを形成する(ステップS15)。
Next, an upper layer is formed, and a pixel part component and an
次いでその層の画素部構成要素(例えば層間絶縁膜23)とその層の重ね合わせマーク14(例えば層間絶縁膜用重ね合わせマーク14B)の形状測定を行うか否かを判断する(ステップS16)。
Next, it is determined whether or not to measure the shape of the pixel part constituent element (for example, the interlayer insulating film 23) of the layer and the overlay mark 14 (for example, the
ステップS16で測定を行わない(Nо)と判断した場合は、ステップS15に戻って更に上層の成膜を行う。また、ステップS16で測定を行う(Yes)と判断した場合は、ウェーハをAFMにセットし、AFMに付属したアライメント手段によってその層の重ね合わせマーク14を認識する(ステップS17)。
If it is determined in step S16 that the measurement is not performed (No), the process returns to step S15 to further form an upper layer. If it is determined in step S16 that measurement is to be performed (Yes), the wafer is set on the AFM, and the
次いで、その層の画素部構成要素と重ね合わせマーク14をAFMによって形状測定し(ステップS18)、測定された表面形状データをコンピュータ内のメモリに記憶させる(ステップS19)。
Next, the shape of the pixel part component and the
次に、最上層の画素部構成要素と重ね合わせマーク14の測定が終了したか否か判断し(ステップS20)、測定が終了していない(Nо)場合はステップS15に戻り、この処理を最上層の測定が終了するまで繰り返す。
Next, it is determined whether or not the measurement of the uppermost pixel unit component and the
この処理と平行して、下層の重ね合わせマーク14とその上層の重ね合わせマーク14のデータとから層間の重ね合わせのずれ量(上層と下層との位置ずれ量)をコンピュータで演算し、メモリに記憶させる。重ね合わせマーク14は、例えば図2、図3(b)に示すような、Box−in−Boxの形状をしているので、段差部のエッジを検出することで層間の位置ずれ量を測定することができる(ステップS21)。
In parallel with this process, the amount of misalignment between the layers (the amount of misalignment between the upper layer and the lower layer) is calculated by a computer from the data of the lower
また、ステップS20で最上層の測定が終了している(Yes)と判断した場合は、次に表面形状を測定した範囲Q内の有効画素部20の光学特性を計測する。この光学特性の検出は一定の照明系を有したプローバとテスタとで構成されるプローブテスト装置で行われる。
If it is determined in step S20 that the measurement of the uppermost layer has been completed (Yes), the optical characteristics of the
先ず、重ね合わせマーク14の位置から光学特性を計測する画素部20を認識する。プローブテスト装置では任意の位置の画素部の電荷を得ることができるので、重ね合わせマーク14の位置が固体撮像素子10上のどの画素部上に位置しているかが分れば、先に形状と位置ずれを測定した画素部20がどの画素部20であるかが判明し、その光学特性を計測することができる。
First, the
ところで、重ね合わせマーク14の下に形成されているフォトダイオードPDは重ね合わせマーク14によって遮光されているので、無効画素領域部12内で感度が著しく低下している画素部20の位置が重ね合わせマーク14の位置となり、重ね合わせマーク14の位置を正確に特定することができる。このため、プローブテスト装置で無効画素領域部12内の感度の低い画素部20を検出し、重ね合わせマーク14の位置を認識し、そこから光学特性を計測する画素部20を認識する(ステップS22)。
By the way, since the photodiode PD formed under the
次いで、プローブテスト装置で先に認識した計測すべき画素部20、20、…の光学特性を計測し、コンピュータのメモリにデータを蓄積する(ステップS23)。
Next, the optical characteristics of the
次に、このようにして得られた複数の画素部20、20、…に対して、同一画素部20における光学特性と各層の構成要素の形状と位置ずれ量との関係をコンピュータで解析し、効率向上のための整合を図る(ステップS24)。以上が本発明の実施の形態に係る固体撮像素子の測定方法である。
Next, with respect to the plurality of
なお、複数の画素部20、20、…はカラーフィルタ26によってR、G、Bの3種に分配されているので、少なくともR、G、Bの3個の画素部20、20、20について測定をする必要がある。
The plurality of
以上説明したように、本発明の固体撮像素子及びその測定方法によれば、固体撮像素子10を構成する各画素部20の内部構造の形成状態と光学特性との関係を製品を破壊することなく正確に把握することができるため、その情報を設計及び製造工程にフィードバックすることで、固体撮像素子10の感度や色特性を効率的に向上させることができる。
As described above, according to the solid-state imaging device and the measuring method of the present invention, the relationship between the formation state of the internal structure of each
また、複数の有効画素部20、20、…の形状情報から、チップ内の任意の画素部の形状と位置ばらつきを類推することが可能となる。
Further, it is possible to analogize the shape and position variation of an arbitrary pixel portion in the chip from the shape information of the plurality of
更に、これらのデータを蓄積していくことで、複数層の構造を測定している最中に光学特性が最終的にどの程度になるかを類推することが可能となるため、製造プロセスの途中で製品が良品であるか不良品であるかを判断する歩留まり予測システムを構築することができる。 Furthermore, by accumulating these data, it is possible to infer how much the optical characteristics will ultimately be during the measurement of the structure of the multiple layers, so that the middle of the manufacturing process Thus, it is possible to construct a yield prediction system for determining whether a product is a non-defective product or a defective product.
なお、前述の実施の形態では、重ね合わせマーク14を矩形としたが、本発明はこれに限らず、位置が認識できる形状なら矩形以外の種々の形状を用いることができる。また、重ね合わせマーク14を中間層を除く全ての層毎に設けたが、例えば遮光膜層及びマイクロレンズ層のみ等、所定の層のみに形成してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施の形態では、各層の画素部20の形状と層間位置ずれとを同一の測定装置(AFM)を用いて測定したが、層間位置ずれ量を得るための重ね合わせマーク14の測定は重ね合わせ測定器のような光学的手法を用いても測定することが可能である。
Further, in the above-described embodiment, the shape of the
しかし、光学的手法に起因するエッジ部の検出誤差を考慮するとともに、画素部20の形状測定と同時に測定できることの効率等を勘案すると、光学的手法よりもSPM(走査型プローブ顕微鏡;Scanning Probe Microscope)を用いるのが好適である。
However, considering the detection error of the edge due to the optical method and considering the efficiency of being able to perform measurement simultaneously with the shape measurement of the
また、SPMの中でも絶縁材料を測定する必要があることからSTM(走査型トンネル顕微鏡;Scanning Tunneling Microscope)よりもAFMを用いるのが好適である。 In addition, since it is necessary to measure an insulating material in SPM, it is preferable to use AFM rather than STM (Scanning Tunneling Microscope).
また、本発明はAFMに限るものではないが、ウェーハ状で取り扱ってウェーハ内全面に渡って測定できるように、半導体分野における平坦化プロセスであるCMP(化学機械研磨;Chemical Mechanical Polishing)プロセス後のウェーハの平面度、段差計測等に用いられるワイドエリアAFMが好適である。また、ウェーハのオートローダ付のワイドエリアAFMであれば複数枚のウェーハを全自動で処理できるので更に好適である。 Further, the present invention is not limited to the AFM, but can be measured after the CMP (Chemical Mechanical Polishing) process, which is a planarization process in the semiconductor field, so that it can be measured in a wafer shape and measured over the entire surface of the wafer. A wide area AFM used for wafer flatness, step measurement and the like is suitable. Further, a wide area AFM with a wafer autoloader is more preferable because a plurality of wafers can be processed automatically.
10…固体撮像装置、11…有効画素領域部、12…無効画素領域部、13…遮光領域(OB)部、14…重ね合わせマーク、20…画素部、PD…フォトダイオード、Si…シリコン基板、Q…範囲
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記多層のうちの少なくとも2層には、有効画素領域部外に配置され有効画素領域部の周縁の画素部に隣接した重ね合わせマークが形成されたことを特徴とする固体撮像素子。 A solid-state imaging device having a multilayer structure,
A solid-state imaging device, wherein at least two layers of the multilayer are formed with overlay marks that are arranged outside the effective pixel region portion and adjacent to a pixel portion at the periphery of the effective pixel region portion.
所定の層に各画素部のパターンを形成するとともに、有効画素領域部の周縁の画素部に隣接した重ね合わせマークを有効画素領域部外に形成する工程と、
前記重ね合わせマークの位置及びその近傍の有効画素領域部の表面形状を測定する工程と、
前記所定の層よりも上層に各画素部のパターンを形成するとともに、該上層の有効画素領域部の周縁の画素部に隣接した重ね合わせマークを有効画素領域部外に形成する工程と、
前記上層の重ね合わせマークの位置及びその近傍の有効画素領域部の表面形状を測定する工程と、
前記表面形状を測定した有効画素領域部の画素部の光学特性を計測する工程とを有し、 前記各工程によって各層の画素部の形状データ、層間の位置ずれデータ、及び対応する画素部の光学特性データを求め、前記固体撮像素子の構造データと光学特性との関連を求めることを特徴とする固体撮像素子の測定方法。 In a measurement method of a solid-state imaging device for obtaining a relationship between structure data and optical characteristics of a solid-state imaging device having a laminated structure,
Forming a pattern of each pixel portion in a predetermined layer, and forming an overlay mark adjacent to the peripheral pixel portion of the effective pixel region portion outside the effective pixel region portion;
Measuring the position of the overlay mark and the surface shape of the effective pixel region in the vicinity thereof;
Forming a pattern of each pixel portion above the predetermined layer, and forming an overlay mark adjacent to the peripheral pixel portion of the upper effective pixel region portion outside the effective pixel region portion;
Measuring the position of the overlay mark on the upper layer and the surface shape of the effective pixel region in the vicinity thereof,
Measuring the optical characteristics of the pixel portion of the effective pixel region portion where the surface shape is measured, and the shape data of the pixel portion of each layer, the misalignment data between the layers, and the corresponding pixel portion optical A method for measuring a solid-state imaging device, characterized by obtaining characteristic data and obtaining a relationship between the structure data of the solid-state imaging device and optical characteristics.
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2004
- 2004-10-28 JP JP2004313984A patent/JP2006128371A/en active Pending
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