JP6270277B2 - Image sensor, inspection apparatus, and inspection method - Google Patents
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Description
本発明は、撮像素子、検査装置、及び検査方法に関する。 The present invention relates to an image sensor, an inspection apparatus, and an inspection method.
特許文献１、２には、チップ上にマイクロレンズが形成された固体撮像素子が開示されている（特許文献１、２）。このような固体撮像素子では、受光画素を有する半導体基板上に、絶縁膜、遮光膜、平坦化膜、カラーフィルタ、オンチップマイクロレンズ等が形成されている。
このような撮像素子においては、レンズの性能評価が重要になる。特許文献１では、画素配設領域の周囲に、レンズの膜厚測定用のモニタ領域を形成している。また、特許文献２には、平坦化膜の膜厚を測定するために、撮像領域と異なる部分にパターンを形成している。そして、触診針によって膜厚を測定している。
Patent Documents 1 and 2 disclose solid-state imaging devices in which a microlens is formed on a chip (Patent Documents 1 and 2). In such a solid-state imaging device, an insulating film, a light shielding film, a planarizing film, a color filter, an on-chip microlens, and the like are formed on a semiconductor substrate having light receiving pixels.
In such an image sensor, lens performance evaluation is important. In Patent Document 1, a monitor area for measuring the film thickness of a lens is formed around the pixel arrangement area. In Patent Document 2, a pattern is formed in a portion different from the imaging region in order to measure the thickness of the planarization film. And the film thickness is measured with a palpation needle.
このような撮像素子の断面構成の一例を図２２に示す。図２２は、画素２０の断面構造を示す図である。基板１１は、シリコン等の半導体基板であり、受光部を備えている。受光部は、フォトダイオードであり、光電変換を行う。基板１１の上には、反射防止膜１２が設けられている。反射防止膜１２の上には、遮光パターン１３が設けられている。遮光パターン１３は、画素２０を囲むように枠状に形成されている。 An example of a cross-sectional configuration of such an image sensor is shown in FIG. FIG. 22 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of the pixel 20. The substrate 11 is a semiconductor substrate such as silicon and includes a light receiving unit. The light receiving unit is a photodiode and performs photoelectric conversion. An antireflection film 12 is provided on the substrate 11. A light shielding pattern 13 is provided on the antireflection film 12. The light shielding pattern 13 is formed in a frame shape so as to surround the pixel 20.
遮光パターン１３、及び反射防止膜１２の上には、第１の平坦化膜１４が設けられている。第１の平坦化膜１４の上には、カラーフィルタ１５が設けられている。ここでは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタをそれぞれカラーフィルタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂとして示している。カラーフィルタ１５の上には、第２の平坦化膜１６が形成されている。第２の平坦化膜１６の上には、レンズ１７が形成されている。レンズ１７はオンチップレンズ（ＯＣＬ）であり、画素２０毎に設けられている。 A first planarization film 14 is provided on the light shielding pattern 13 and the antireflection film 12. A color filter 15 is provided on the first planarization film 14. Here, red (R), green (G), and blue (B) color filters are shown as color filters 15R, 15G, and 15B, respectively. A second planarization film 16 is formed on the color filter 15. A lens 17 is formed on the second planarization film 16. The lens 17 is an on-chip lens (OCL) and is provided for each pixel 20.
撮像素子の画素サイズの微細化と撮像素子に入射する主光線の広角化に伴い、レンズ１７の形状管理が重要になっている。一方、小型の撮像素子においては、画素受光部への集光効率を向上するために、レンズ１７間のギャップが狭くなっている。ＯＣＬの狭ギャップ化に伴い、ＯＣＬ成膜後の表面形状評価が困難になっている。すなわち、レンズ１７を狭ギャップパターンで形成すると、レンズパターン形成後に、第２の平坦化膜１６の表面が露出していない構成となる。よって、レンズ形状を評価する基準となる平坦面がレンズ間に存在しなくなってしまう。 With the miniaturization of the pixel size of the image sensor and the widening of the chief ray incident on the image sensor, the shape management of the lens 17 has become important. On the other hand, in a small image sensor, the gap between the lenses 17 is narrowed in order to improve the light collection efficiency to the pixel light receiving unit. With the narrowing of the OCL gap, it has become difficult to evaluate the surface shape after the OCL film formation. That is, when the lens 17 is formed with a narrow gap pattern, the surface of the second planarization film 16 is not exposed after the lens pattern is formed. Therefore, a flat surface serving as a reference for evaluating the lens shape does not exist between the lenses.
したがって、レンズ１７を形成した後に、レンズ１７の膜厚を正確に測定することが困難になる。また、レンズ特性は、膜厚だけでなく、レンズ１７の曲率、下地の平坦化膜の特性などに依存している。例えば、図２２のように、レンズ１７の曲率にばらつきがあると、画素２０毎に集光特性が変化してしまう。よって、特許文献１のように、レンズ膜厚のみ測定したとしても、レンズ特性評価が不十分となってしまう。また、特許文献２のように平坦化膜の膜厚のみを測定したとしても、レンズ特性の評価には不十分である。レンズ特性に影響を与える膜厚を評価するためには、受光部表面からレンズ１７表面までの膜厚を管理する必要がある。平坦化膜の膜厚、及びレンズ１７の膜厚をそれぞれ測定すると検査を２回行う必要が生じてしまう。また、ＡＦＭやＳＥＭ／ＦＩＢ等の解析方法では、１点あたりの測定時間が長いため、ウェハ全体の成膜状態の分布を評価するためには長時間の測定が必要となってしまう。 Accordingly, it is difficult to accurately measure the film thickness of the lens 17 after the lens 17 is formed. Further, the lens characteristics depend not only on the film thickness but also on the curvature of the lens 17 and the characteristics of the underlying flattening film. For example, as shown in FIG. 22, when the curvature of the lens 17 varies, the light condensing characteristic changes for each pixel 20. Therefore, even if only the lens film thickness is measured as in Patent Document 1, the lens characteristic evaluation becomes insufficient. Further, even if only the thickness of the planarizing film is measured as in Patent Document 2, it is insufficient for evaluating the lens characteristics. In order to evaluate the film thickness that affects the lens characteristics, it is necessary to manage the film thickness from the surface of the light receiving unit to the surface of the lens 17. If the film thickness of the flattening film and the film thickness of the lens 17 are measured, it becomes necessary to perform inspection twice. In addition, in an analysis method such as AFM or SEM / FIB, since the measurement time per point is long, it takes a long time to evaluate the distribution of the film formation state of the entire wafer.
図２３に、オンチップレンズによって集光される光線を示す。図２３において、光電変換を行う受光部１１ａの上に、オンチップレンズであるレンズ１７がそれぞれ配置されている。図２３では、０°入射の場合において、レンズ無の構成（Ａ）とレンズ有の構成（Ｂ）が示されている。また、３０°入射の場合において、Scaling無の構成（Ｃ）とScaling有の構成（Ｄ）とが示されている。なお、Scalingとは、素子外周部において、斜入射光を効率よく受光するために、受光部に対して、カラーフィルタ及びレンズを面内で素子中心方向にずらして配置することを意味する。例えば、撮像素子の画素領域の端近傍では、光線が斜め入射することになる。このため、画素領域の端近傍ではレンズ１７とカラーフィルタの中心位置と受光部の中心位置をそれぞれずらして配置して、斜め入射する光線が、レンズ１７とカラーフィルタ１５を通って、受光部１１ａに効率よく集光するようにしている。 FIG. 23 shows light rays collected by the on-chip lens. In FIG. 23, a lens 17 that is an on-chip lens is disposed on a light receiving unit 11a that performs photoelectric conversion. FIG. 23 shows a configuration without a lens (A) and a configuration with a lens (B) in the case of 0 ° incidence. In addition, in the case of 30 ° incidence, a configuration without scaling (C) and a configuration with scaling (D) are shown. Note that Scaling means that the color filter and the lens are shifted in the plane of the element in the plane with respect to the light receiving part in order to efficiently receive obliquely incident light at the outer peripheral part of the element. For example, light rays are incident obliquely near the end of the pixel region of the image sensor. Therefore, in the vicinity of the end of the pixel region, the center position of the lens 17 and the color filter and the center position of the light receiving portion are shifted from each other, and light rays obliquely incident pass through the lens 17 and the color filter 15 to receive the light receiving portion 11a. So as to concentrate light efficiently.
まず、０°入射の場合、すなわち、光線が基板の主面に対して垂直に入射する場合について説明する。レンズ無の場合、集光効率が低くなり、受光部に入射する光量を多くすることができない。一方、レンズ有の場合、集光効率が高くなり、受光部に入射する光量が多くなる。さらに、レンズのはたらきにより、入射光を受光部の適切な位置に集光するため、混色（cross talk）が発生しない。 First, a case where the incident angle is 0 °, that is, a case where a light beam enters perpendicularly to the main surface of the substrate will be described. Without a lens, the light collection efficiency is low, and the amount of light incident on the light receiving unit cannot be increased. On the other hand, when the lens is provided, the light collection efficiency is increased, and the amount of light incident on the light receiving unit is increased. Furthermore, since the incident light is condensed at an appropriate position of the light receiving portion by the function of the lens, no color mixing (cross talk) occurs.
次に、光線が３０°傾いて斜め入射する場合について説明する。３０°傾いて入射すると、光線の集光位置が、レンズ中心の直下の位置からずれる。したがって、Scaling無の場合、レンズを通過した光線が隣接画素との境界領域近傍に集光されている。隣の画素のカラーフィルタを通過した光線を受光部が受光してしまう。これにより、混色（cross talk）が発生してしまう。一方、Scaling有の場合、レンズを通過した光線が、画素に対応するカラーフィルタ１５を通過して受光部に適切に入射する。Scaling有の場合、レンズが光を適切な位置に集光するため、混色（cross talk）が発生しない。このように、面内方向におけるレンズと受光部の位置を厳密に管理する必要がある。 Next, a case where light rays are obliquely incident with an inclination of 30 ° will be described. When incident at an angle of 30 °, the light collection position deviates from the position immediately below the center of the lens. Therefore, when there is no Scaling, the light beam that has passed through the lens is condensed in the vicinity of the boundary region with the adjacent pixel. The light receiving unit receives the light beam that has passed through the color filter of the adjacent pixel. As a result, color mixing (cross talk) occurs. On the other hand, when Scaling is present, the light beam that has passed through the lens passes through the color filter 15 corresponding to the pixel and enters the light receiving unit appropriately. When Scaling is present, the lens collects light at an appropriate position, so that no cross talk occurs. Thus, it is necessary to strictly manage the positions of the lens and the light receiving unit in the in-plane direction.
撮像素子単体で考えると、オンチップレンズは、最初に光が通過する場所となる。よって、オンチップレンズの特性は、撮像素子の受光感度や混色欠陥の発生に対する影響が大きくなる。オンチップレンズの特性を管理することが、撮像素子の性能を管理する上で非常に重要になる。 Considering the image sensor alone, the on-chip lens is a place where light first passes. Therefore, the characteristics of the on-chip lens are greatly affected by the light receiving sensitivity of the image sensor and the occurrence of color mixing defects. It is very important to manage the characteristics of the on-chip lens in managing the performance of the image sensor.
図２４に、撮像素子製造工程において想定されるオンチップレンズの欠陥を示す。図２４には、正常な画素、及び欠陥画素の断面構造が示されている。図２４（Ａ）で正常な画素の断面構造が示され、（Ｂ）〜（Ｅ）では、種々の欠陥が生じたときの断面構造が示されている。想定される欠陥としては、（Ｂ）平坦化膜の膜厚異常、（Ｃ）レンズ１７の曲率、形状の異常、（Ｄ）レンズ１７の膜厚異常、（Ｅ）レンズ１７と受光部との重ね合せ異常がある。 FIG. 24 shows defects of the on-chip lens assumed in the image sensor manufacturing process. FIG. 24 shows a cross-sectional structure of normal pixels and defective pixels. FIG. 24A shows a cross-sectional structure of a normal pixel, and FIGS. 24B to E show cross-sectional structures when various defects occur. Possible defects include (B) an abnormal film thickness of the planarizing film, (C) an abnormal curvature and shape of the lens 17, (D) an abnormal film thickness of the lens 17, and (E) an abnormality between the lens 17 and the light receiving portion. There is an overlay error.
（Ｂ）平坦化膜の膜厚異常の場合、表面形状の測定やレンズ１７の膜厚測定では、異常を検出することが困難となる。したがって、レンズ１７を形成する前に、平坦化膜の膜厚を測定する必要がある。（Ｃ）レンズの曲率、形状の異常の場合、レンズ１７の膜厚測定だけでは異常を検出することが困難となる。（Ｄ）レンズの膜厚異常の場合、狭ギャップレンズの素子では素子表面に基準となる平坦面が露出していないため、正確な膜厚を測定することが困難である。（Ｅ）重ね合わせ異常の場合、レンズ１７の形状測定や膜厚測定では、異常を検出することが困難である。従来技術では、レンズ特性の評価を適切に行うことが困難であるという問題点がある。 (B) In the case of an abnormality in the thickness of the planarizing film, it is difficult to detect the abnormality in the measurement of the surface shape and the measurement of the thickness of the lens 17. Therefore, it is necessary to measure the thickness of the planarizing film before forming the lens 17. (C) In the case of an abnormality in the curvature and shape of the lens, it is difficult to detect the abnormality only by measuring the film thickness of the lens 17. (D) In the case of an abnormal thickness of the lens, it is difficult to accurately measure the thickness of the element of the narrow gap lens because the reference flat surface is not exposed on the element surface. (E) In the case of an overlay abnormality, it is difficult to detect the abnormality in the shape measurement or film thickness measurement of the lens 17. The conventional technique has a problem that it is difficult to appropriately evaluate the lens characteristics.
本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、レンズ特性を適切に評価することが可能な撮像素子、検査装置、及び検査方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an imaging device, an inspection apparatus, and an inspection method capable of appropriately evaluating lens characteristics.
本実施形態の第１の態様にかかる撮像素子は、光電変換を行う受光部を複数備えた基板と、前記基板の上に設けられた反射防止膜と、前記反射防止膜の上に設けられ、隣接する画素間に設けられた遮光パターンと、前記反射防止膜、及び前記遮光パターンを覆うように設けられた平坦化膜と、前記平坦化膜の上に設けられたレンズと、を備えた撮像素子であって、複数の前記画素が設けられた画素領域の外側には、モニタ領域が設けられ、前記モニタ領域の画素には、前記反射防止膜と、前記遮光パターンと、前記平坦化膜と、前記レンズとが設けられ、前記モニタ領域の画素内には、前記画素領域の画素内の前記遮光パターンと異なる形状の前記遮光パターンが部分的に設けられているものである。この構成によれば、レンズ特性を適切に評価することができる。 The imaging device according to the first aspect of the present embodiment is provided on a substrate provided with a plurality of light receiving units that perform photoelectric conversion, an antireflection film provided on the substrate, and the antireflection film, An image pickup comprising a light shielding pattern provided between adjacent pixels, the antireflection film, a planarization film provided to cover the light shielding pattern, and a lens provided on the planarization film. A monitor region is provided outside a pixel region in which a plurality of the pixels are provided, and the pixels in the monitor region include the antireflection film, the light shielding pattern, and the planarization film. The lens is provided, and the light shielding pattern having a different shape from the light shielding pattern in the pixel in the pixel region is partially provided in the pixel in the monitor region. According to this configuration, it is possible to appropriately evaluate the lens characteristics.
本実施形態の第２の態様にかかる撮像素子は、前記モニタ領域には、少なくとも第１及び第２のサブモニタ領域が含まれており、前記第１のサブモニタ領域と前記第２のサブモニタ領域とで、前記遮光パターンのパターン形状、及び向きの少なくとも一方が異なっているものである。これにより、面内方向におけるレンズの集光特性を適切に評価することができる。 In the imaging device according to the second aspect of the present embodiment, the monitor area includes at least first and second sub-monitor areas, and the first sub-monitor area and the second sub-monitor area include , At least one of the pattern shape and direction of the light shielding pattern is different. Thereby, the condensing characteristic of the lens in the in-plane direction can be appropriately evaluated.
本実施形態の第３の態様にかかる撮像素子は、前記モニタ領域には、少なくとも第１〜第４のサブモニタ領域が含まれており、第１〜第４のサブモニタ領域における遮光パターンが画素中心に対して対称に配置されているものである。これにより、面内方向におけるレンズによる集光位置のずれを適切に評価することができる。 In the image pickup device according to the third aspect of the present embodiment, the monitor region includes at least first to fourth sub-monitor regions, and the light shielding pattern in the first to fourth sub-monitor regions is centered on the pixel. They are symmetrically arranged. Thereby, the shift | offset | difference of the condensing position by the lens in an in-plane direction can be evaluated appropriately.
本実施形態の第４の態様にかかる撮像素子は、前記モニタ領域の少なくとも一部には、１画素内において複数の遮光パターンが配列されているものである。これにより、高さ方向におけるレンズによる集光位置のずれを適切に評価することができる。 In the imaging device according to the fourth aspect of the present embodiment, a plurality of light shielding patterns are arranged in one pixel in at least a part of the monitor region. Thereby, the shift | offset | difference of the condensing position by the lens in a height direction can be evaluated appropriately.
本実施形態の第５の態様にかかる撮像素子は、前記画素領域内の画素、及び前記モニタ領域内の画素において、前記レンズと前記反射防止膜との間には、カラーフィルタが形成されているものである。これにより、カラーフィルタを含めて特性を簡便に評価することができる。 In the imaging device according to the fifth aspect of the present embodiment, a color filter is formed between the lens and the antireflection film in the pixel in the pixel region and the pixel in the monitor region. Is. Thereby, a characteristic including a color filter can be simply evaluated.
本実施形態の第６の態様にかかる検査装置は、第１〜第５の態様にかかる撮像素子を検査する検査装置であって、前記撮像素子となる半導体チップが複数設けられたウェハが載置されるステージと、前記モニタ領域を照明する照明光源と、前記モニタ領域で反射した反射光を受光する光検出器と、前記光検出器での検出結果に基づいて、前記レンズの特性を評価する処理装置と、を備えたものである。この構成によれば、オンチップレンズの特性を適切に評価することができる。 An inspection apparatus according to a sixth aspect of the present embodiment is an inspection apparatus for inspecting the image sensor according to the first to fifth aspects, and a wafer on which a plurality of semiconductor chips to be the image sensor are provided is placed. The lens is evaluated based on a detection result of the stage, an illumination light source that illuminates the monitor area, a photodetector that receives reflected light reflected by the monitor area, and a detection result of the photodetector. And a processing device. According to this configuration, it is possible to appropriately evaluate the characteristics of the on-chip lens.
本実施形態の第７の態様にかかる検査装置は、上記の検査装置において、前記光検出器の１検出画素が、前記モニタ領域内の複数の画素からの反射光を受光していてもよい。これにより、低倍率、低解像度での撮像が可能になるため、測定時間を短縮することができる。 In the inspection apparatus according to the seventh aspect of the present embodiment, in the inspection apparatus, one detection pixel of the photodetector may receive reflected light from a plurality of pixels in the monitor region. As a result, imaging at a low magnification and a low resolution is possible, so that the measurement time can be shortened.
本実施形態の第８の態様にかかる検査装置は、前記撮像素子が第２の態様にかかる撮像素子であり、前記処理装置が、前記第１のサブモニタ領域からの反射光輝度と、前記第２のサブモニタ領域からの反射光輝度を比較することで、前記レンズの集光特性を評価するものである。これにより、面内方向におけるレンズの集光特性を適切に評価することができる。 In the inspection apparatus according to the eighth aspect of the present embodiment, the image sensor is the image sensor according to the second aspect, and the processing apparatus is configured to reflect the reflected light luminance from the first sub-monitor region and the second element. The light collecting characteristics of the lens are evaluated by comparing the reflected light brightness from the sub-monitor areas. Thereby, the condensing characteristic of the lens in the in-plane direction can be appropriately evaluated.
本実施形態の第９の態様にかかる検査装置は、前記撮像素子が第３の態様にかかる撮像素子であり、前記処理装置が、前記第１〜４のサブモニタ領域からの反射光輝度を比較することで、面内方向における前記レンズの集光位置の変位量を評価するものである。これにより、面内方向におけるレンズによる集光位置のずれを適切に評価することができる。 In the inspection apparatus according to the ninth aspect of the present embodiment, the imaging element is the imaging element according to the third aspect, and the processing apparatus compares reflected light luminances from the first to fourth sub-monitor areas. Thus, the displacement amount of the condensing position of the lens in the in-plane direction is evaluated. Thereby, the shift | offset | difference of the condensing position by the lens in an in-plane direction can be evaluated appropriately.
本実施形態の第１０の態様にかかる検査装置は、前記処理装置が、前記モニタ領域からの反射光輝度を閾値と比較することで、前記レンズの集光特性を評価するものである。これにより、レンズの集光位置を適切に評価することができる。 In the inspection apparatus according to the tenth aspect of the present embodiment, the processing apparatus evaluates the light collection characteristic of the lens by comparing the reflected light luminance from the monitor region with a threshold value. Thereby, the condensing position of a lens can be evaluated appropriately.
本実施形態の第１１の態様にかかる検査装置は、前記モニタ領域の少なくとも一部には、１画素内において複数の遮光パターンが配列されているものである。これにより、高さ方向におけるレンズによる集光位置のずれを適切に評価することができる。 In the inspection apparatus according to the eleventh aspect of the present embodiment, a plurality of light shielding patterns are arranged in one pixel in at least a part of the monitor region. Thereby, the shift | offset | difference of the condensing position by the lens in a height direction can be evaluated appropriately.
本実施形態の第１２の態様にかかる検査方法は、第１〜第５の態様にかかる撮像素子を検査する検査方法であって、前記撮像素子となる半導体チップが複数設けられたウェハを照明するステップと、前記モニタ領域で反射した反射光を光検出器で受光するステップと、前記光検出器での検出結果に基づいて、前記レンズの特性を評価するステップと、を備えたものである。この構成によれば、レンズ特性を適切に評価することができる。 An inspection method according to a twelfth aspect of the present embodiment is an inspection method for inspecting an image sensor according to the first to fifth aspects, and illuminates a wafer provided with a plurality of semiconductor chips to be the image sensor. And a step of receiving reflected light reflected by the monitor region with a photodetector, and a step of evaluating the characteristics of the lens based on a detection result of the photodetector. According to this configuration, it is possible to appropriately evaluate the lens characteristics.
本実施形態の第１３の態様にかかる検査方法は、前記光検出器の１検出画素が、前記モニタ領域内の複数の画素からの反射光を受光しているものである。これにより、低倍率、低解像度での撮像が可能になるため、測定時間を短縮することができる。 In the inspection method according to the thirteenth aspect of the present embodiment, one detection pixel of the photodetector receives reflected light from a plurality of pixels in the monitor region. As a result, imaging at a low magnification and a low resolution is possible, so that the measurement time can be shortened.
本実施形態の第１４の態様にかかる検査方法は、前記撮像素子が第２の態様に係る撮像素子であり、前記処理装置が、前記第１のサブモニタ領域からの反射光輝度と、前記第２のサブモニタ領域からの反射光輝度を比較することで、前記レンズの集光特性を評価するおのである。 In the inspection method according to the fourteenth aspect of the present embodiment, the imaging element is the imaging element according to the second aspect, and the processing device is configured to reflect the reflected light luminance from the first sub-monitor region and the second The light collection characteristics of the lens are evaluated by comparing the reflected light brightness from the sub-monitor areas.
本実施形態の第１５の態様にかかる検査方法は、前記撮像素子が第３の態様にかかる撮像素子であり、前記処理装置が、前記第１〜４のサブモニタ領域からの反射光輝度を比較することで、面内方向における前記レンズの集光位置の変位量を評価するものである。これにより、面内方向におけるレンズによる集光位置のずれを適切に評価することができる。 In the inspection method according to the fifteenth aspect of the present embodiment, the image sensor is the image sensor according to the third aspect, and the processing device compares reflected light luminances from the first to fourth sub-monitor areas. Thus, the displacement amount of the condensing position of the lens in the in-plane direction is evaluated. Thereby, the shift | offset | difference of the condensing position by the lens in an in-plane direction can be evaluated appropriately.
本実施形態の第１６の態様にかかる検査方法は、前記モニタ領域からの反射光輝度を閾値と比較することで、前記レンズの集光特性を評価するものである。これにより、レンズの集光位置を適切に評価することができる。 The inspection method according to the sixteenth aspect of the present embodiment evaluates the condensing characteristic of the lens by comparing the reflected light luminance from the monitor region with a threshold value. Thereby, the condensing position of a lens can be evaluated appropriately.
本実施形態の第１７の態様にかかる検査方法は、前記モニタ領域の少なくとも一部には、１画素内において複数の遮光パターンが配列されているものである。これにより、高さ方向におけるレンズによる集光位置のずれを適切に評価することができる。 In the inspection method according to the seventeenth aspect of the present embodiment, a plurality of light shielding patterns are arranged in one pixel in at least a part of the monitor region. Thereby, the shift | offset | difference of the condensing position by the lens in a height direction can be evaluated appropriately.
本実施形態の第１８の態様にかかる検査装置は、第１〜第５の態様にかかる撮像素子を検査する検査装置であって、前記撮像素子となる半導体チップが複数設けられたウェハが載置されるステージと、前記モニタ領域を照明する照明光源と、前記撮像素子の前記受光部で光電変換された信号に基づいて、前記レンズの特性を評価する処理装置と、を備えたものである。この構成によれば、レンズ特性を適切に評価することができる。 An inspection apparatus according to an eighteenth aspect of the present embodiment is an inspection apparatus for inspecting an image sensor according to the first to fifth aspects, and a wafer on which a plurality of semiconductor chips to be the image sensor are provided is placed. And an illumination light source that illuminates the monitor region, and a processing device that evaluates the characteristics of the lens based on a signal photoelectrically converted by the light-receiving unit of the imaging device. According to this configuration, it is possible to appropriately evaluate the lens characteristics.
本実施形態の第１９の態様にかかる検査方法は、第１〜第５の態様にかかる撮像素子を検査する検査方法であって、前記撮像素子となる半導体チップが複数設けられたウェハを照明するステップと、前記撮像素子の前記受光部で光電変換された信号に基づいて、前記レンズの特性を評価するステップと、を備えたものである。この構成によれば、レンズ特性を適切に評価することができる。 An inspection method according to a nineteenth aspect of the present embodiment is an inspection method for inspecting an image sensor according to the first to fifth aspects, and illuminates a wafer provided with a plurality of semiconductor chips to be the image sensor. And a step of evaluating characteristics of the lens based on a signal photoelectrically converted by the light receiving unit of the imaging element. According to this configuration, it is possible to appropriately evaluate the lens characteristics.
本発明によれば、レンズ特性を適切に評価することが可能な撮像素子、検査装置、及び検査方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image sensor, an inspection apparatus, and an inspection method that can appropriately evaluate lens characteristics.
以下、本実施の形態の具体的構成について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。 Hereinafter, a specific configuration of the present embodiment will be described with reference to the drawings. The following description shows preferred embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments. In the following description, the same reference numerals indicate substantially the same contents.
図１に、撮像素子を評価するための検査装置の光学系を示す。検査装置１００は、照明光源１と、ステージ２と、カメラ３と、処理装置４と、ハーフミラー５、色フィルタ６を備えている。ステージ２の上には、ウェハ１０が載置される。ウェハ１０には撮像素子となる半導体チップが複数形成されている。ステージ２は、例えば、ＸＹ駆動ステージであり、ウェハ１０を移動することができる。 FIG. 1 shows an optical system of an inspection apparatus for evaluating an image sensor. The inspection device 100 includes an illumination light source 1, a stage 2, a camera 3, a processing device 4, a half mirror 5, and a color filter 6. A wafer 10 is placed on the stage 2. A plurality of semiconductor chips serving as imaging elements are formed on the wafer 10. The stage 2 is, for example, an XY drive stage, and can move the wafer 10.
照明光源１は、ウェハ１０を照明するための照明光を出射する。照明光は例えば白色光である。照明光源１からの照明光は、ハーフミラー５を通過して、ウェハ１０に入射する。ウェハ１０に入射した照明光は、ウェハ１０に設けられたパターンに応じて反射する。より具体的には、撮像素子に設けられた反射防止膜と遮光パターンでは反射率が異なるため、遮光パターンの形状に応じて反射光輝度が変化する。ウェハ１０で反射した反射光は、ハーフミラー５で反射して、カメラ３に入射する。カメラ３は、ウェハ１０からの反射光を検出する。カメラ３は検出した反射光の輝度に応じた検出信号を処理装置４に出力する。 The illumination light source 1 emits illumination light for illuminating the wafer 10. The illumination light is, for example, white light. The illumination light from the illumination light source 1 passes through the half mirror 5 and enters the wafer 10. The illumination light incident on the wafer 10 is reflected according to the pattern provided on the wafer 10. More specifically, since the reflectance differs between the antireflection film provided on the image sensor and the light shielding pattern, the reflected light luminance changes according to the shape of the light shielding pattern. The reflected light reflected by the wafer 10 is reflected by the half mirror 5 and enters the camera 3. The camera 3 detects reflected light from the wafer 10. The camera 3 outputs a detection signal corresponding to the detected brightness of the reflected light to the processing device 4.
処理装置４は、例えば、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置であり、取得した検出信号に対して、処理を行う。処理装置４は、カメラ３での検出結果に基づいて、ウェハ１０に設けられた撮像素子を評価する。具体的には、処理装置４は、撮像素子に設けられたオンチップマイクロレンズの集光特性を評価する。 The processing device 4 is an information processing device such as a personal computer, for example, and performs processing on the acquired detection signal. The processing device 4 evaluates the image sensor provided on the wafer 10 based on the detection result of the camera 3. Specifically, the processing device 4 evaluates the light collection characteristics of an on-chip microlens provided in the image sensor.
さらに、照明光源１とカメラ３との間の光学系には、色フィルタ６が挿脱可能に配置されていてもよい。なお、図１では色フィルタ６が一つであるが、Ｒ、Ｇ、Ｂの色フィルタ６がそれぞれ挿脱可能に配置されている。これにより、カメラ３で検出される反射光をＲ、Ｇ、Ｂ，Ｗ(白色)のいずれかの色にすることができる。カメラ３を、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの信号を取り出せるカメラとしてもよい。 Further, the color filter 6 may be detachably disposed in the optical system between the illumination light source 1 and the camera 3. In FIG. 1, only one color filter 6 is provided, but the R, G, and B color filters 6 are detachably arranged. Thereby, the reflected light detected by the camera 3 can be any color of R, G, B, and W (white). The camera 3 may be a camera that can extract R, G, and B signals.
顕微鏡のように照明側、及び結像側にレンズ等が取り付けられていてもよい。ここでは、照明光源１がライン状光源であり、ウェハ１０のＸ方向に延びたライン状の照明領域を照明する。照明光源１は、ウェハ１０の直径よりも長い照明領域を均一に照明する。カメラ３には、結像レンズが取り付けられている。カメラ３は、ラインセンサであり、ライン状の照明領域を撮像する。カメラ３には、例えば、数千個の検出画素が１列に並んで配置されている。ステージ２がＸ方向と直交するＹ方向にウェハ１０を移動させ、ステージ２の動きと同期してカメラ３からの画像を取り込む。こうすることで、ウェハ１０の全体を撮像することができる。したがって、ウェハ１０に設けられた撮像素子の各チップを評価することができる。カメラ３はラインセンサに限られるものではなく、２次元アレイ光センサ等の光検出器を用いることができる。もちろん、検査装置１００の光学系は図１に示す構成に限らず、種々の構成を用いることができる。照明光源１もライン状光源に限られるものではなく、面状照明や点状照明と走査ユニットを組み合わせたものでもよい。 A lens or the like may be attached to the illumination side and the imaging side like a microscope. Here, the illumination light source 1 is a line light source, and illuminates a linear illumination region extending in the X direction of the wafer 10. The illumination light source 1 uniformly illuminates an illumination area longer than the diameter of the wafer 10. An imaging lens is attached to the camera 3. The camera 3 is a line sensor and images a linear illumination area. In the camera 3, for example, thousands of detection pixels are arranged in a line. The stage 2 moves the wafer 10 in the Y direction orthogonal to the X direction, and captures an image from the camera 3 in synchronization with the movement of the stage 2. By doing so, the entire wafer 10 can be imaged. Therefore, each chip of the image sensor provided on the wafer 10 can be evaluated. The camera 3 is not limited to a line sensor, and a photodetector such as a two-dimensional array photosensor can be used. Of course, the optical system of the inspection apparatus 100 is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and various configurations can be used. The illumination light source 1 is not limited to a line light source, and may be a combination of planar illumination or spot illumination and a scanning unit.
次に、ウェハ１０に設けられた撮像素子チップの構成について、図２を用いて説明する。図２では、（Ａ）ウェハ１０の全体像、（Ｂ）チップ３０の拡大像、及び（Ｃ）モニタ領域３３周辺の拡大像が示されている。なお、図２ではウェハ１０の主面と平行な面をＸＹ平面としている。 Next, the configuration of the imaging element chip provided on the wafer 10 will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows (A) the entire image of the wafer 10, (B) the enlarged image of the chip 30, and (C) the enlarged image around the monitor region 33. In FIG. 2, the plane parallel to the main surface of the wafer 10 is the XY plane.
図２（Ａ）に示すように、ウェハ１０には、複数の撮像素子３０がアレイ状に配列されている。複数の撮像素子３０は、ウェハ１０上に形成された半導体チップである。したがって、後の工程で、ウェハ１０を縦横の切断線に沿って切断することで、個々の撮像素子３０のチップが切り出される。なお、個々の撮像素子３０のチップは矩形状になっている。撮像素子３０は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやＣＣＤ（Charged Coupled Device）イメージセンサ等の固体撮像素子である。ここでは、撮像素子３０が、裏面照射型のＣＭＯＳセンサであるとして説明するが、表面照射型センサにおいても、同様に適用が可能である。 As shown in FIG. 2A, the wafer 10 has a plurality of imaging elements 30 arranged in an array. The plurality of imaging elements 30 are semiconductor chips formed on the wafer 10. Therefore, in a later process, the wafer 10 is cut along vertical and horizontal cutting lines, whereby the chips of the individual imaging elements 30 are cut out. In addition, the chip | tip of each image pick-up element 30 is a rectangular shape. The imaging element 30 is a solid-state imaging element such as a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor or a charged coupled device (CCD) image sensor. Here, the image pickup device 30 is described as a back-illuminated CMOS sensor, but the same applies to a front-illuminated sensor.
図２（Ｂ）に示すように、撮像素子３０には、画素領域３１、及び周辺領域３２が設けられている。画素領域３１には、複数の画素（図２では不図示）がアレイ状に配置されている。画素領域３１が矩形状になっている。周辺領域３２は、画素領域３１を囲むように、矩形枠状になっている。さらに、周辺領域３２は、モニタ領域３３が設けられている。モニタ領域３３は、矩形の撮像素子３０の四隅近傍にそれぞれ配置されている。すなわち、１つの撮像素子３０には、４つのモニタ領域３３が設けられている。モニタ領域３３の配置は、四隅に限定されず、４以外のモニタ領域３３を設けてもよい。さらには、撮像素子３０の四隅以外にモニタ領域３３を設けてもよい。モニタ領域３３は、チップ切断ライン上等、画素領域に隣接しない領域に設けてもよい。 As shown in FIG. 2B, the imaging element 30 is provided with a pixel region 31 and a peripheral region 32. In the pixel area 31, a plurality of pixels (not shown in FIG. 2) are arranged in an array. The pixel area 31 is rectangular. The peripheral area 32 has a rectangular frame shape so as to surround the pixel area 31. Further, the peripheral area 32 is provided with a monitor area 33. The monitor areas 33 are respectively arranged in the vicinity of the four corners of the rectangular image sensor 30. That is, four monitor regions 33 are provided in one image sensor 30. The arrangement of the monitor areas 33 is not limited to the four corners, and monitor areas 33 other than four may be provided. Further, monitor areas 33 may be provided in addition to the four corners of the image sensor 30. The monitor area 33 may be provided in an area not adjacent to the pixel area, such as on a chip cutting line.
画素領域３１は、例えば、映像信号を出力可能な有効画素領域、又は有効画素領域の中で製品の特性を保証している実行画素領域に対応している。なお、実効画素領域は、イメージサイズを規定する領域である。切り出された撮像素子３０のチップでは、画素領域３１に設けられた画素の受光信号を変換して撮像が行われる。周辺領域３２は、有効画素領域又は実行画素領域の外側の総画素領域に対応している。したがって、画素領域３１だけでなく、周辺領域３２にも画素が形成されている。また、周辺領域３２には、映像信号で黒の基準を規定するオプティカルブラック領域が形成される。 The pixel area 31 corresponds to, for example, an effective pixel area that can output a video signal, or an execution pixel area that guarantees product characteristics in the effective pixel area. The effective pixel area is an area that defines the image size. In the cut out chip of the image sensor 30, imaging is performed by converting a light reception signal of a pixel provided in the pixel region 31. The peripheral area 32 corresponds to the total pixel area outside the effective pixel area or the execution pixel area. Therefore, pixels are formed not only in the pixel region 31 but also in the peripheral region 32. In the peripheral region 32, an optical black region that defines a black reference in the video signal is formed.
図２（Ｃ）に撮像素子３０の左上角部のモニタ領域３３とその周辺を拡大した画像を示す。画素領域３１の外側には、周辺領域３２が設けられている。そして、周辺領域３２には、モニタ領域３３が設けられている。モニタ領域３３は第１のサブモニタ領域３３１〜第５のサブモニタ領域３３５を備えている。なお、図２（Ｃ）では、撮像素子３０の左上角部の近傍のモニタ領域３３を示したが、右上角部近傍、右下角部近傍、左下角部近傍に設けられたモニタ領域３３についても、同様に第１のサブモニタ領域３３１〜第５のサブモニタ領域３３５が設けられている。モニタ領域３３は、撮像素子３０を評価するために設けられている。照明光源１が第１のサブモニタ領域３３１〜第５のサブモニタ領域３３５を照明する。そして、カメラ３が第１のサブモニタ領域３３１〜第５のサブモニタ領域３３５からの反射光を受光する。したがって、カメラ３は各サブモニタ領域の反射画像を撮像する。 FIG. 2C shows an enlarged image of the monitor region 33 in the upper left corner of the image sensor 30 and its periphery. A peripheral region 32 is provided outside the pixel region 31. In the peripheral area 32, a monitor area 33 is provided. The monitor area 33 includes a first sub monitor area 331 to a fifth sub monitor area 335. In FIG. 2C, the monitor region 33 near the upper left corner of the image sensor 30 is shown, but the monitor region 33 provided near the upper right corner, near the lower right corner, and near the lower left corner is also shown. Similarly, a first sub-monitor area 331 to a fifth sub-monitor area 335 are provided. The monitor area 33 is provided for evaluating the image sensor 30. The illumination light source 1 illuminates the first sub-monitor area 331 to the fifth sub-monitor area 335. The camera 3 receives the reflected light from the first sub-monitor area 331 to the fifth sub-monitor area 335. Therefore, the camera 3 captures a reflected image of each sub-monitor area.
図３、及び図４を用いて、画素領域内３１の画素構造について説明する。図３は、画素領域３１における画素２０の構造を模式的に示す断面図である。図３では４つの画素２０が示されている。図４は、１つの画素２０における遮光パターン１３との構成を示す平面図である。なお、以下の説明では、適宜、ＸＹＺ直交座標系を用いて説明を行う。Ｚ方向が高さ方向（厚さ方向）を示している。Ｘ方向、及びＹ方向がＺ方向に垂直な方向である。Ｘ方向、及びＹ方向は、撮像素子３０に受光面内において、互いに直交する方向であり、Ｚ方向が撮像素子３０の受光面に垂直な方向である。Ｘ方向、及びＹ方向は、画素２０の配列方向に平行な方向である。 A pixel structure in the pixel region 31 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel 20 in the pixel region 31. In FIG. 3, four pixels 20 are shown. FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the light shielding pattern 13 in one pixel 20. In the following description, description will be made using an XYZ orthogonal coordinate system as appropriate. The Z direction indicates the height direction (thickness direction). The X direction and the Y direction are directions perpendicular to the Z direction. The X direction and the Y direction are directions orthogonal to each other within the light receiving surface of the image sensor 30, and the Z direction is a direction perpendicular to the light receiving surface of the image sensor 30. The X direction and the Y direction are directions parallel to the arrangement direction of the pixels 20.
基板１１は、シリコンなどの半導体基板であり、受光部１１ａを備えている。受光部１１ａは光電変換を行うフォトダイオード（不図示）を備えている。すなわち、受光部１１ａに設けられたフォトダイオードに光が入射すると、光が電荷に変換される。そして、フォトダイオードで発生した電荷がＣＭＯＳによって読み出される。なお、ＣＭＯＳセンサの製造方法については、公知の手法を用いることができるため、説明を省略する。 The substrate 11 is a semiconductor substrate such as silicon, and includes a light receiving portion 11a. The light receiving unit 11a includes a photodiode (not shown) that performs photoelectric conversion. That is, when light enters the photodiode provided in the light receiving unit 11a, the light is converted into electric charges. Then, the charge generated in the photodiode is read out by the CMOS. In addition, about the manufacturing method of a CMOS sensor, since a well-known method can be used, description is abbreviate | omitted.
基板１１の上には、反射防止膜１２が設けられている。反射防止膜１２は、入射光が反射されるのを防止する。反射防止膜１２の上には、遮光パターン１３が形成されている。遮光パターン１３は、隣接する画素間に配置されている。図４に示すように遮光パターン１３は、画素２０を規定するように、矩形枠状に設けられている。遮光パターン１３は、画素間の境界部分を覆うように配置されている。したがって、画素領域３１では、遮光パターン１３は格子状に形成される。遮光パターン１３で囲まれた領域に受光部１１ａが配置されることで、１つの画素２０が形成される。遮光パターン１３で囲まれた領域に入射した光は、反射防止膜１２を介して、受光部１１ａに入射する。遮光パターン１３は、隣接する画素にまたがって光が入射するのを防いでいる。これにより、隣の画素２０のカラーフィルタ１５を通過した光が受光部１１ａに入射するのを防ぐことができる。よって、混色を防ぐことができる。 An antireflection film 12 is provided on the substrate 11. The antireflection film 12 prevents incident light from being reflected. A light shielding pattern 13 is formed on the antireflection film 12. The light shielding pattern 13 is disposed between adjacent pixels. As shown in FIG. 4, the light shielding pattern 13 is provided in a rectangular frame shape so as to define the pixel 20. The light shielding pattern 13 is disposed so as to cover the boundary portion between the pixels. Therefore, in the pixel region 31, the light shielding pattern 13 is formed in a lattice shape. One pixel 20 is formed by arranging the light receiving portion 11 a in the region surrounded by the light shielding pattern 13. The light that has entered the region surrounded by the light shielding pattern 13 enters the light receiving unit 11 a through the antireflection film 12. The light shielding pattern 13 prevents light from entering across adjacent pixels. Thereby, it is possible to prevent light that has passed through the color filter 15 of the adjacent pixel 20 from entering the light receiving unit 11a. Therefore, color mixing can be prevented.
反射防止膜１２は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又は酸化ハフニウム膜あるいは、これらの積層膜等の絶縁膜によって形成されている。反射防止膜１２は、基板１１のほぼ全面に形成されている。遮光パターン１３は、例えば、タングステンなどの金属膜によって形成されている。すなわち、タングステンなどの金属膜を公知のフォトリソグラフィ技術、エッチング技術によってパターニングする。 The antireflection film 12 is formed of, for example, an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, a hafnium oxide film, or a laminated film thereof. The antireflection film 12 is formed on almost the entire surface of the substrate 11. The light shielding pattern 13 is formed of a metal film such as tungsten, for example. That is, a metal film such as tungsten is patterned by a known photolithography technique and etching technique.
さらに、遮光パターン１３の上には、第１の平坦化膜１４が設けられている。第１の平坦化膜１４は、反射防止膜１２、及び遮光パターン１３を覆うように設けられている。第１の平坦化膜１４を形成することで、カラーフィルタ１５の形成面が平坦になる。 Further, a first planarization film 14 is provided on the light shielding pattern 13. The first planarization film 14 is provided so as to cover the antireflection film 12 and the light shielding pattern 13. By forming the first planarization film 14, the surface on which the color filter 15 is formed becomes flat.
表面が平坦となった第１の平坦化膜１４の上には、カラーフィルタ１５が設けられている。ここでは、ＲＧＢのカラーフィルタ１５をそれぞれカラーフィルタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂとして図示している。カラーフィルタ１５は、画素毎に設けられている。すなわち、受光部１１ａに入射する光がカラーフィルタ１５を通過するように配置されている。したがって、各画素２０の受光部１１ａがＲ、Ｇ、又はＢの単色光を受光する。ここでは、カラーフィルタ１５の配列をＢａｙｅｒ配列としており、Ｇが総画素数の１／２、ＲとＢがそれぞれ総画素数の１／４となっている。カラーフィルタ１５は例えば、有機樹脂膜によって形成されている。公知のリソグラフィー技術を繰り返すことで、３色のカラーフィルタ１５を形成することができる。 A color filter 15 is provided on the first planarizing film 14 having a flat surface. Here, the RGB color filters 15 are illustrated as color filters 15R, 15G, and 15B, respectively. The color filter 15 is provided for each pixel. That is, the light incident on the light receiving portion 11 a is arranged to pass through the color filter 15. Therefore, the light receiving portion 11a of each pixel 20 receives R, G, or B monochromatic light. Here, the array of the color filters 15 is a Bayer array, G is 1/2 of the total number of pixels, and R and B are each 1/4 of the total number of pixels. The color filter 15 is formed of, for example, an organic resin film. By repeating a known lithography technique, the three color filters 15 can be formed.
さらに、カラーフィルタ１５の上には第２の平坦化膜１６が設けられている。第２の平坦化膜１６が第１の平坦化膜１４、及びカラーフィルタ１５を覆うように形成されている。第２の平坦化膜１６を設けることで、レンズ１７の形成面が平坦になる。第１の平坦化膜１４、及び第２の平坦化膜１６は、例えば、アクリル樹脂やエポキシ樹脂などの透明有機樹脂膜によって形成されている。第１の平坦化膜１４、及び第２の平坦化膜１６は、基板１１のほぼ全面に形成されている。 Further, a second planarizing film 16 is provided on the color filter 15. A second planarizing film 16 is formed so as to cover the first planarizing film 14 and the color filter 15. By providing the second planarization film 16, the surface on which the lens 17 is formed becomes flat. The first planarization film 14 and the second planarization film 16 are formed of a transparent organic resin film such as an acrylic resin or an epoxy resin, for example. The first planarization film 14 and the second planarization film 16 are formed on almost the entire surface of the substrate 11.
第２の平坦化膜１６の上に、レンズ１７が設けられている。レンズ１７は、オンチップマイクロレンズであり各画素に対応するように形成されている。すなわち、各画素に１つの凸状のレンズ１７が設けられている。レンズ１７は、入射した光を受光部１１ａに集光する。レンズ１７はアクリル樹脂やエポキシ樹脂などの透明有機樹脂膜によって形成されている。レンズ１７は、公知のフォトリソグラフィ技術、又はリフロー技術によって形成される。例えば、透明膜を均一に成膜した上に、フォトレジストを塗布した後、グレイスケールのフォトマスクを用いて露光・現像により、フォトレジストをレンズ形状に合わせてパターニングする。パターニングした後、フォトレジストを加熱リフローして、半球状のパターンを形成する。その後、半球状のフォトレジストと下地透明膜を同時にエッチングすることでレンズ１７が形成される。 A lens 17 is provided on the second planarization film 16. The lens 17 is an on-chip microlens and is formed to correspond to each pixel. That is, one convex lens 17 is provided for each pixel. The lens 17 condenses the incident light on the light receiving unit 11a. The lens 17 is formed of a transparent organic resin film such as an acrylic resin or an epoxy resin. The lens 17 is formed by a known photolithography technique or reflow technique. For example, after a transparent film is uniformly formed and a photoresist is applied, the photoresist is patterned according to the lens shape by exposure and development using a gray scale photomask. After patterning, the photoresist is heated and reflowed to form a hemispherical pattern. Thereafter, the lens 17 is formed by simultaneously etching the hemispherical photoresist and the underlying transparent film.
レンズ１７は入射光を受光部１１ａに集光するように設計されている。しかしながら、図２４に示したように、レンズ１７や平坦化膜に種々の欠陥が存在することがある。欠陥が生じると、レンズ１７の集光位置が受光部１１ａからずれてしまう。そこで、本実施形態では、モニタ領域３３を設けることで、レンズ１７の欠陥を検出している。具体的には、モニタ領域３３からの反射光をカメラ３が検出する。処理装置４が、面内方向における集光位置の変位と、高さ方向における集光位置の変位と、を検出している。 The lens 17 is designed to collect incident light on the light receiving portion 11a. However, as shown in FIG. 24, various defects may exist in the lens 17 and the planarizing film. When a defect occurs, the condensing position of the lens 17 is shifted from the light receiving unit 11a. Therefore, in the present embodiment, the defect of the lens 17 is detected by providing the monitor region 33. Specifically, the camera 3 detects reflected light from the monitor region 33. The processing device 4 detects the displacement of the condensing position in the in-plane direction and the displacement of the condensing position in the height direction.
より具体的には、モニタ領域３３に設けられている第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４は、面内方向における変位を評価するために形成されている。すなわち、第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４は、Ｘ方向、及びＹ方向におけるレンズ１７の集光位置のズレをモニタするために設けられている。また、モニタ領域３３に設けられている第５のサブモニタ領域３３５を高さ方向における変位を評価するために用いている。すなわち、第５のサブモニタ領域３３５は、Ｚ方向におけるレンズ１７の集光位置のズレをモニタするために設けられている。 More specifically, the first sub-monitor region 331 to the fourth sub-monitor region 334 provided in the monitor region 33 are formed for evaluating displacement in the in-plane direction. In other words, the first sub-monitor region 331 to the fourth sub-monitor region 334 are provided for monitoring the shift of the condensing position of the lens 17 in the X direction and the Y direction. Further, the fifth sub-monitor area 335 provided in the monitor area 33 is used for evaluating the displacement in the height direction. That is, the fifth sub-monitor region 335 is provided for monitoring the deviation of the light collection position of the lens 17 in the Z direction.
（面内方向の変位）
次に、面内方向の変位を評価するための第１〜第４のサブモニタ領域３３１〜３３４について、図５を用いて説明する。図５は、第１〜第４のサブモニタ領域３３１〜３３４の画素内の反射防止膜１２のパターン、及び遮光パターン１３を示すＸＹ平面図である。
(In-plane displacement)
Next, the first to fourth sub-monitor areas 331 to 334 for evaluating the displacement in the in-plane direction will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an XY plan view showing the pattern of the antireflection film 12 and the light shielding pattern 13 in the pixels of the first to fourth sub-monitor regions 331 to 334.
第１のサブモニタ領域３３１の画素構成を図５（Ａ）に示し、第２のサブモニタ領域３３２の画素構成を図５（Ｂ）に示し、第３のサブモニタ領域３３３の画素構成を図５（Ｃ）に示し、第４のサブモニタ領域３３４の画素構成を図５（Ｄ）に示す。 The pixel configuration of the first sub-monitor region 331 is shown in FIG. 5A, the pixel configuration of the second sub-monitor region 332 is shown in FIG. 5B, and the pixel configuration of the third sub-monitor region 333 is shown in FIG. The pixel configuration of the fourth sub-monitor region 334 is illustrated in FIG.
図５では、第１のサブモニタ領域３３１内の画素を画素２０１とし、第２のサブモニタ領域３３２内の画素を画素２０２としている。同様に、第３のサブモニタ領域３３３内の画素を画素２０３とし、第４のサブモニタ領域３３４内の画素を画素２０４としている。画素２０１〜２０４は、それぞれ、画素領域３１内の画素２０と同じ大きさとなっている。したがって、画素２０１〜画素２０４には、画素２０とほぼ同じ形状のレンズ１７が形成されている。画素２０、及び画素２０１〜２０４は、例えば、１μｍ程度の画素サイズとなっている。 In FIG. 5, a pixel in the first sub-monitor region 331 is a pixel 201, and a pixel in the second sub-monitor region 332 is a pixel 202. Similarly, a pixel in the third sub-monitor region 333 is a pixel 203, and a pixel in the fourth sub-monitor region 334 is a pixel 204. Each of the pixels 201 to 204 has the same size as the pixel 20 in the pixel region 31. Therefore, a lens 17 having substantially the same shape as the pixel 20 is formed in the pixels 201 to 204. The pixel 20 and the pixels 201 to 204 have a pixel size of about 1 μm, for example.
画素２０１〜２０４では図４の画素２０に示された枠状の遮光パターン１３に加えて、矩形の遮光パターン１３ａ〜１３ｄがそれぞれ追加された構成となっている。画素２０１に配置されている矩形の遮光パターン１３を遮光パターン１３ａとし、画素２０２に配置されている矩形の遮光パターン１３を遮光パターン１３ｂとする。同様に、画素２０３に配置されている矩形の遮光パターン１３を遮光パターン１３ｃとし、画素２０４に配置されている矩形の遮光パターン１３を遮光パターン１３ｄとする。また、画素２０１〜２０４に配置されている反射防止膜１２をそれぞれ反射防止膜１２ａ〜１２ｄとする。 In the pixels 201 to 204, rectangular light shielding patterns 13a to 13d are added in addition to the frame-shaped light shielding pattern 13 shown in the pixel 20 of FIG. The rectangular light shielding pattern 13 disposed in the pixel 201 is referred to as a light shielding pattern 13a, and the rectangular light shielding pattern 13 disposed in the pixel 202 is referred to as a light shielding pattern 13b. Similarly, the rectangular light shielding pattern 13 disposed in the pixel 203 is referred to as a light shielding pattern 13c, and the rectangular light shielding pattern 13 disposed in the pixel 204 is referred to as a light shielding pattern 13d. The antireflection films 12 disposed in the pixels 201 to 204 are referred to as antireflection films 12a to 12d, respectively.
画素２０１〜２０４内では、遮光パターン１３ａ〜１３ｄの配置が異なっている。すなわち、第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４毎に、画素内における、遮光パターン１３ａ〜１３ｄのレイアウトが異なっている。画素２０１〜２０４では、画素を４分割した領域のうちの１つの領域に遮光パターン１３が追加された構成になっている。 In the pixels 201 to 204, the arrangement of the light shielding patterns 13a to 13d is different. That is, the layout of the light shielding patterns 13a to 13d in the pixel is different for each of the first sub-monitor region 331 to the fourth sub-monitor region 334. Each of the pixels 201 to 204 has a configuration in which the light shielding pattern 13 is added to one of the regions obtained by dividing the pixel into four.
例えば、画素２０１では、矩形の遮光パターン１３ａが右上に配置されている。画素２０２では、矩形の遮光パターン１３ｂが右下に配置されている。画素２０３では、矩形の遮光パターン１３ｃが左下に配置されている。画素２０４では、矩形の遮光パターン１３ｄが左上に配置されている。このように、遮光パターン１３ａ〜１３ｄは、画素内の異なる位置に配置されている。より具体的には、画素内において、遮光パターン１３ａ〜１３ｄは、９０°ずつ異なる角度で配置している。例えば、画素２０１の中心周りに遮光パターン１３ａを９０°回転させることで、遮光パターン１３ｂと一致するパターンとなる。同様に、画素２０２の中心周りに遮光パターン１３ｂを９０°回転させることで、遮光パターン１３ｃと一致するパターンとなる。画素２０３の中心周りに遮光パターン１３ｃを９０°回転させることで、遮光パターン１３ｄと一致するパターンとなる。換言すると、遮光パターン１３ａは、他の３つの遮光パターン１３ｂ〜１３ｄに対して線対称になっており、他の遮光パターン１３ｂ〜１３ｄについても同様である。 For example, in the pixel 201, a rectangular light shielding pattern 13a is arranged on the upper right. In the pixel 202, a rectangular light shielding pattern 13b is arranged on the lower right. In the pixel 203, a rectangular light shielding pattern 13c is arranged at the lower left. In the pixel 204, a rectangular light shielding pattern 13d is arranged on the upper left. Thus, the light shielding patterns 13a to 13d are arranged at different positions in the pixel. More specifically, in the pixel, the light shielding patterns 13a to 13d are arranged at different angles by 90 °. For example, by rotating the light shielding pattern 13a by 90 ° around the center of the pixel 201, the pattern matches the light shielding pattern 13b. Similarly, by rotating the light shielding pattern 13b by 90 ° around the center of the pixel 202, the pattern matches the light shielding pattern 13c. By rotating the light shielding pattern 13c by 90 ° around the center of the pixel 203, the pattern matches the light shielding pattern 13d. In other words, the light shielding pattern 13a is line symmetric with respect to the other three light shielding patterns 13b to 13d, and the same applies to the other light shielding patterns 13b to 13d.
なお、後述するように、遮光パターン１３ａ〜１３ｄの下には、反射防止膜１２が形成されている。遮光パターン１３ａ〜１３ｄから露出する反射防止膜１２ａ〜１２ｄも同様に９０°異なる角度で対称な領域が露出している。画素領域３１内の画素２０において形成された枠状の遮光パターン１３に比べて、画素２０１〜２０４では、遮光パターン１３ａ〜１３ｄの面積が大きくなっている。なお、遮光パターン１３ａ〜１３ｄの面積は同じになっている。遮光パターン１３ａ〜１３ｄから露出する反射防止膜１２ａ〜１２ｄの面積は同じとなっている。例えば、遮光パターン１３ａは、画素２０１の約１／４の面積を占め、反射防止膜１２ａが画素２０１の面積の約３／４を占めている。 As will be described later, an antireflection film 12 is formed under the light shielding patterns 13a to 13d. Similarly, the antireflection films 12a to 12d exposed from the light shielding patterns 13a to 13d also have symmetrical areas exposed at angles different by 90 °. Compared to the frame-shaped light shielding pattern 13 formed in the pixel 20 in the pixel region 31, the areas of the light shielding patterns 13 a to 13 d are larger in the pixels 201 to 204. The areas of the light shielding patterns 13a to 13d are the same. The areas of the antireflection films 12a to 12d exposed from the light shielding patterns 13a to 13d are the same. For example, the light shielding pattern 13 a occupies about ¼ of the area of the pixel 201, and the antireflection film 12 a occupies about ¾ of the area of the pixel 201.
第１のサブモニタ領域３３１には、遮光パターン１３ａを有する画素２０１のみが複数設けられている。すなわち、モニタ領域３３において、画素２０１が一群となって形成されている。同様に、第２のサブモニタ領域３３２には、遮光パターン１３ｂを有する画素２０２のみが複数設けられている。第３のサブモニタ領域３３３には、遮光パターン１３ｃを有する画素２０３のみが複数設けられている。第４のサブモニタ領域３３４には、遮光パターン１３ｄを有する画素２０４のみが複数設けられている。 In the first sub-monitor region 331, only a plurality of pixels 201 having the light shielding pattern 13a are provided. That is, in the monitor region 33, the pixels 201 are formed as a group. Similarly, in the second sub-monitor region 332, only a plurality of pixels 202 having the light shielding pattern 13b are provided. In the third sub-monitor region 333, only a plurality of pixels 203 having the light shielding pattern 13c are provided. In the fourth sub-monitor region 334, only a plurality of pixels 204 having the light shielding pattern 13d are provided.
図６に、画素２０１〜２０４の構成を示す。図６（Ａ）が画素２０１〜２０４の遮光パターン１３ａ〜１３ｄと反射防止膜１２ａ〜１２ｄのパターン形状を示す平面図である。図６（Ｂ）〜図６（Ｄ）は、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの画素を示す断面図である。 FIG. 6 shows the configuration of the pixels 201 to 204. FIG. 6A is a plan view showing pattern shapes of the light shielding patterns 13a to 13d and the antireflection films 12a to 12d of the pixels 201 to 204. FIG. 6B to 6D are cross-sectional views showing R, G, and B pixels, respectively.
図６に示すように、画素２０１〜２０４では、遮光パターン１３ａ〜１３ｄの配置が異なっている。なお、画素２０１〜２０４の断面構造は、遮光パターン１３ａ〜１３ｄの配置以外、画素領域３１内の画素２０と同じ断面構造をしている。すなわち、画素２０１〜２０４のそれぞれにおいて、基板１１上に、反射防止膜１２、遮光パターン１３、第１の平坦化膜１４、カラーフィルタ１５、第２の平坦化膜１６、及びレンズ１７が設けられている。画素２０１〜２０４内のレンズ１７は、画素２０内のレンズ１７とほぼ同じ形状になるように設計されている。そして、遮光パターン１３ａ〜１３ｄの平面配置のみが画素２０と異なっている。 As shown in FIG. 6, the arrangement of the light shielding patterns 13 a to 13 d is different in the pixels 201 to 204. The cross-sectional structure of the pixels 201 to 204 has the same cross-sectional structure as the pixel 20 in the pixel region 31 except for the arrangement of the light shielding patterns 13a to 13d. That is, in each of the pixels 201 to 204, the antireflection film 12, the light shielding pattern 13, the first planarization film 14, the color filter 15, the second planarization film 16, and the lens 17 are provided on the substrate 11. ing. The lens 17 in the pixels 201 to 204 is designed to have substantially the same shape as the lens 17 in the pixel 20. Only the planar arrangement of the light shielding patterns 13 a to 13 d is different from the pixel 20.
図６（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、第１のサブモニタ領域３３１は、それぞれＲＧＢの画素２０１を含んでいる。すなわち、第１のサブモニタ領域３３１は、Ｒのカラーフィルタ１５Ｒが設けられている画素２０１と、Ｇのカラーフィルタ１５Ｇが設けられている画素２０１と、Ｂのカラーフィルタ１５Ｂが設けられている画素２０１と、を備えている、同様に、第２のサブモニタ領域３３２、第３のサブモニタ領域３３３、及び第４のサブモニタ領域３３４のそれぞれも、カラーフィルタ１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂが形成された画素を備えている。遮光パターン１３ａ〜１３ｄはカラーフィルタ１５と重複している。なお、ＲＧＢの画素に加えて、カラーフィルタ１５を形成しないＷ（白色)の画素を追加してもよい。 As shown in FIGS. 6B to 6D, each of the first sub-monitor areas 331 includes RGB pixels 201. That is, the first sub-monitor region 331 includes the pixel 201 provided with the R color filter 15R, the pixel 201 provided with the G color filter 15G, and the pixel 201 provided with the B color filter 15B. Similarly, each of the second sub-monitor region 332, the third sub-monitor region 333, and the fourth sub-monitor region 334 includes a pixel in which the color filters 15R, 15G, and 15B are formed. Yes. The light shielding patterns 13 a to 13 d overlap with the color filter 15. In addition to the RGB pixels, W (white) pixels that do not form the color filter 15 may be added.
上記のように、第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４には複数の画素が設けられている。そして、第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４毎に、遮光パターン１３のパターン形状が異なっている。第１のサブモニタ領域３３１の全ての画素２０１には、同じパターン形状の遮光パターン１３ａが形成されている。第２のサブモニタ領域３３２の全ての画素２０２には、同じパターン形状の遮光パターン１３ｂが形成されている。第３のサブモニタ領域３３３の全ての画素２０３には、同じパターン形状の遮光パターン１３ｃが形成されている。第４のサブモニタ領域３３４の全ての画素２０４には、同じパターン形状の遮光パターン１３ｄが形成されている。 As described above, the first sub-monitor region 331 to the fourth sub-monitor region 334 are provided with a plurality of pixels. The pattern shape of the light shielding pattern 13 is different for each of the first sub-monitor region 331 to the fourth sub-monitor region 334. The light shielding pattern 13a having the same pattern shape is formed on all the pixels 201 in the first sub-monitor region 331. The light shielding pattern 13b having the same pattern shape is formed on all the pixels 202 in the second sub-monitor region 332. The light shielding pattern 13c having the same pattern shape is formed on all the pixels 203 in the third sub-monitor region 333. The light shielding pattern 13d having the same pattern shape is formed in all the pixels 204 in the fourth sub-monitor region 334.
次に、レンズ１７の形状による集光位置の変位について、図７を用いて説明する。図７は、画素２０１の断面構造を模式的に示す図である。また、図７（Ａ）は正常なレンズ１７が形成された画素２０１の断面構造を示しており、図７（Ｂ）では、異常なレンズ１７が形成された画素２０１の断面構造を示している。なお、図７では、説明の簡略化のため、遮光パターン１３の一部、及びカラーフィルタ１５を省略している。 Next, the displacement of the condensing position due to the shape of the lens 17 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the pixel 201. 7A shows a cross-sectional structure of the pixel 201 in which the normal lens 17 is formed, and FIG. 7B shows a cross-sectional structure of the pixel 201 in which the abnormal lens 17 is formed. . In FIG. 7, a part of the light shielding pattern 13 and the color filter 15 are omitted for simplification of description.
遮光パターン１３ａは、画素２０１の約１／４の面積を占め、反射防止膜１２ａが画素２０１の面積の約３／４を占めている。図７（Ａ）に示すように、正常なレンズ１７が形成されている場合、レンズ１７による集光位置は、ＸＹ平面において画素の中心となる。したがって、レンズ１７で集光された光のほぼ１／４が遮光パターン１３ａに入射し、残りが遮光パターン１３ａに入射せずに反射防止膜１２に入射する。 The light shielding pattern 13a occupies about 1/4 of the area of the pixel 201, and the antireflection film 12a occupies about 3/4 of the area of the pixel 201. As shown in FIG. 7A, when the normal lens 17 is formed, the condensing position by the lens 17 is the center of the pixel on the XY plane. Therefore, almost ¼ of the light condensed by the lens 17 enters the light shielding pattern 13a, and the rest enters the antireflection film 12 without entering the light shielding pattern 13a.
一方、図７（Ｂ）では、レンズ１７が非対称に形成されているため、レンズ１７による集光位置が＋Ｘ側にずれる。この場合、画素２０１の＋Ｘ側に配置されている遮光パターン１３ａにより多くの光が入射する。反対に、反射防止膜１２に入射する光量が低くなる。 On the other hand, in FIG. 7B, since the lens 17 is formed asymmetrically, the condensing position by the lens 17 is shifted to the + X side. In this case, more light is incident on the light shielding pattern 13a disposed on the + X side of the pixel 201. On the contrary, the amount of light incident on the antireflection film 12 is reduced.
レンズ１７の形状に応じて集光位置が変位する。レンズ１７による集光位置がＸ方向又はＹ方向にずれると遮光パターン１３ａ〜１３ｄに入射する光量が変化する。画素２０１〜画素２０４では、遮光パターン１３ａ〜１３ｄの配置が異なっている。本実施の形態では、反射防止膜１２と遮光パターン１３との反射率の違いを利用して、面内方向における集光位置の変位を検出している。 The condensing position is displaced according to the shape of the lens 17. When the condensing position by the lens 17 is shifted in the X direction or the Y direction, the amount of light incident on the light shielding patterns 13a to 13d changes. In the pixels 201 to 204, the arrangement of the light shielding patterns 13a to 13d is different. In the present embodiment, the displacement of the condensing position in the in-plane direction is detected using the difference in reflectance between the antireflection film 12 and the light shielding pattern 13.
例えば、本実施の形態では、カメラ３でウェハ１０からの反射光を検出している。反射防止膜１２と遮光パターン１３との反射率が異なるため、反射光輝度によって、面内方向の変位を検出することができる。すなわち、カメラ３が第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４からの反射光をそれぞれ検出する。そして、処理装置４が、４つの反射光輝度を比較することで、面内のどの方向に集光位置がずれたかを検出する。 For example, in the present embodiment, reflected light from the wafer 10 is detected by the camera 3. Since the reflectances of the antireflection film 12 and the light shielding pattern 13 are different, the displacement in the in-plane direction can be detected by the reflected light luminance. That is, the camera 3 detects the reflected light from the first sub-monitor area 331 to the fourth sub-monitor area 334, respectively. Then, the processing device 4 compares the four reflected light intensities to detect in which direction in the plane the light collection position is shifted.
図８を用いて、レンズ１７の集光位置と、輝度の関係について説明する。図８は、レンズ１７が正常な場合と、３つの異常の場合における集光位置を示している。図８において、（Ｉ）は、レンズ１７が正常な場合の集光位置４１を示し、（ＩＩ）は、集光位置４１が＋Ｘ方向にずれた場合を示している。（ＩＩＩ）は、集光位置４１が＋Ｙ方向にずれた場合を示し、（ＩＶ）は、集光位置４１が＋Ｘ方向かつ＋Ｙ方向にずれた場合を示している。また、図８では画素２０１〜２０４の構成をそれぞれ示している。 The relationship between the condensing position of the lens 17 and the luminance will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows condensing positions when the lens 17 is normal and when there are three abnormalities. In FIG. 8, (I) shows the condensing position 41 when the lens 17 is normal, and (II) shows the case where the condensing position 41 is shifted in the + X direction. (III) shows the case where the condensing position 41 is displaced in the + Y direction, and (IV) shows the case where the condensing position 41 is displaced in the + X direction and the + Y direction. Further, FIG. 8 shows the configuration of the pixels 201 to 204, respectively.
図８に示すように、レンズ１７の集光位置がずれると、遮光パターン１３に入射する照明光量と、反射防止膜１２に入射する照明光量の割合が変化する。例えば、（ＩＩ）では、集光位置４１が＋Ｘ側にずれているため、画素２０１と画素２０２において、遮光パターン１３に入射する照明光量が多くなる。遮光パターン１３の反射率は反射防止膜１２の反射率よりも高くなっている。よって、遮光パターン１３に入射する照明光量が多くなるほど、カメラ３で検出される検出光量も多くなる。 As shown in FIG. 8, when the condensing position of the lens 17 is shifted, the ratio of the illumination light amount incident on the light shielding pattern 13 and the illumination light amount incident on the antireflection film 12 changes. For example, in (II), since the condensing position 41 is shifted to the + X side, the amount of illumination light incident on the light shielding pattern 13 increases in the pixels 201 and 202. The reflectance of the light shielding pattern 13 is higher than the reflectance of the antireflection film 12. Therefore, as the amount of illumination light incident on the light shielding pattern 13 increases, the amount of detected light detected by the camera 3 also increases.
ここで、第１のサブモニタ領域３３１で反射して、カメラ３で検出された反射光の輝度をＩＡ、第２のサブモニタ領域３３２で反射して、カメラ３で検出された反射光の輝度をＩＢとする。同様に、第３のサブモニタ領域３３３で反射して、カメラ３で検出された反射光の輝度をＩＣ、第４のサブモニタ領域３３４で反射して、カメラ３で検出された反射光の輝度をＩＤとする。 Here, the brightness of the reflected light reflected by the first sub-monitor area 331 and detected by the camera 3 is reflected by I A , and the brightness of the reflected light detected by the camera 3 is reflected by the second sub-monitor area 332. and I B. Similarly, the brightness of the reflected light reflected by the third sub-monitor area 333 and reflected by the camera 3 is reflected by I C , and the brightness of the reflected light detected by the camera 3 is reflected by the fourth sub-monitor area 334. Let it be ID .
正常なレンズ１７では、（Ｉ）に示すように、画素２０１〜２０４の中心が集光位置４１となるため、ＩＡ＝ＩＢ＝ＩＣ＝ＩＤとなる。（ＩＩ）のように、集光位置が＋Ｘ方向にずれる場合、ＩＡ＝ＩＢ、ＩＣ＝ＩＤとなり、かつＩＡ、ＩＢがＩＣ、ＩＤよりも大きくなる。（ＩＩＩ）のように、集光位置が＋Ｙ方向にずれる場合、ＩＡ＝ＩＤ、ＩＣ＝ＩＢとなり、かつＩＡ、ＩＤがＩＣ、ＩＢよりも大きくなる。（ＩＶ）のように、集光位置が＋Ｘ方向かつ＋Ｙ方向にずれる場合、ＩＡが最大となり、ＩＣが最小となる。 In the normal lens 17, as shown in (I), the center of the pixels 201 to 204 is the condensing position 41, so that I A = I B = I C = I D. When the condensing position is shifted in the + X direction as in (II), I A = I B and I C = I D and I A and I B are larger than I C and I D. When the condensing position is shifted in the + Y direction as in (III), I A = I D and I C = I B and I A and I D are larger than I C and I B. As in (IV), when the condensing position is shifted in the + X direction and the + Y direction, I A is maximized and I C is minimized.
照明光源１が第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３３をそれぞれ照明する。そして、カメラ３が、第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４で反射した反射光をそれぞれ検出する。すなわち、カメラ３の１又は複数の検出画素に各サブモニタ領域を投影することで、カメラ３がサブモニタ領域を撮像する。そして、処理装置４が、各サブモニタ領域からの反射光の輝度を比較することで、面内における焦点位置のズレ方向とずれ量を特定することができる。具体的には、集光位置の変位量は、以下の式（１）、（２）のようになる。
ΔＸ＝（（ＩＡ＋ＩＢ）−（ＩＣ＋ＩＤ））／（ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＤ）・・・（１）
ΔＹ＝（（ＩＡ＋ＩＤ）−（ＩＣ＋ＩＢ））／（ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＣ＋ＩＤ）・・・（２）
The illumination light source 1 illuminates the first sub-monitor area 331 to the fourth sub-monitor area 333, respectively. Then, the camera 3 detects the reflected light reflected by the first sub-monitor region 331 to the fourth sub-monitor region 334, respectively. That is, by projecting each sub-monitor area onto one or a plurality of detection pixels of the camera 3, the camera 3 images the sub-monitor area. And the processing apparatus 4 can identify the deviation | shift direction and deviation | shift amount of the focus position in a surface by comparing the brightness | luminance of the reflected light from each sub monitor area | region. Specifically, the amount of displacement of the condensing position is expressed by the following equations (1) and (2).
ΔX = ((I A + I B ) − (I C + I D )) / (I A + I B + I C + I D ) (1)
ΔY = ((I A + I D ) − (I C + I B )) / (I A + I B + I C + I D ) (2)
ΔＸはＸ方向における集光位置の変位量であり、ΔＹはＹ方向における集光位置の変位量である。このように、処理装置４は、式（１）、（２）に基づいて、ΔＸ、及びΔＹを算出している。 ΔX is the amount of displacement of the condensing position in the X direction, and ΔY is the amount of displacement of the condensing position in the Y direction. As described above, the processing device 4 calculates ΔX and ΔY based on the equations (1) and (2).
次に、モニタ領域３３の画素と、カメラ３の検出画素について説明する。上記したように、第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４には、それぞれ複数の画素が形成されている。例えば、第１のサブモニタ領域３３１には、遮光パターン１３ａが形成された画素２０１が複数形成されている。第２のサブモニタ領域３３２には、遮光パターン１３ｂが形成された画素２０２が複数形成されている。第３のサブモニタ領域３３３には、遮光パターン１３ｃが形成された画素２０３が複数形成されている。第４のサブモニタ領域３３４には、遮光パターン１３ｄが形成された画素２０４が複数形成されている。 Next, the pixels in the monitor area 33 and the detection pixels of the camera 3 will be described. As described above, a plurality of pixels are formed in each of the first sub-monitor region 331 to the fourth sub-monitor region 334. For example, in the first sub-monitor region 331, a plurality of pixels 201 in which the light shielding pattern 13a is formed are formed. In the second sub-monitor region 332, a plurality of pixels 202 on which the light shielding pattern 13b is formed are formed. In the third sub-monitor region 333, a plurality of pixels 203 on which the light shielding pattern 13c is formed are formed. In the fourth sub-monitor region 334, a plurality of pixels 204 on which the light shielding pattern 13d is formed are formed.
ここで、図９に、倍率を変えた時の画素２０１〜２０４の反射画像を示す。図９（Ａ）では、１画素の反射画像、図９（Ｂ）は４×４画素の反射画像、図９（Ｃ）では１６×１６画素の反射画像が示されている。第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４のそれぞれに１６×１６以上の画素が形成されている。そして、カメラ３の検出画素において、第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４からの反射光を受光する。第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４からの反射光は、独立した画像信号として検出される。例えば、カメラ３において、第１のサブモニタ領域３３１からの反射光を検出する検出画素と、第２のサブモニタ領域３３２からの反射光を検出する検出画素は、異なっている。 Here, FIG. 9 shows a reflection image of the pixels 201 to 204 when the magnification is changed. 9A shows a reflected image of one pixel, FIG. 9B shows a reflected image of 4 × 4 pixels, and FIG. 9C shows a reflected image of 16 × 16 pixels. Pixels of 16 × 16 or more are formed in each of the first sub-monitor region 331 to the fourth sub-monitor region 334. Then, the detection pixel of the camera 3 receives the reflected light from the first sub-monitor region 331 to the fourth sub-monitor region 334. The reflected light from the first sub-monitor area 331 to the fourth sub-monitor area 334 is detected as an independent image signal. For example, in the camera 3, a detection pixel that detects reflected light from the first sub-monitor region 331 is different from a detection pixel that detects reflected light from the second sub-monitor region 332.
ここで、カメラ３の１検出画素がサブモニタ領域の複数の画素に対応している。すなわち、結像光学系の解像度が、画素２０１〜２０４のサイズよりも低くなっている。例えば、カメラ３の１検出画素に、第１のサブモニタ領域３３１に設けられた複数の画素２０１を投影する。すなわち、カメラ３の１検出画素で、複数の画素２０１からの反射光を検出する。このようにすることで、複数の画素２０１からの反射光を一度に検出することができる。第１のサブモニタ領域３３１からの反射光の平均輝度がカメラ３での検出輝度となる。例えば、図９（Ｃ）に示すような１６×１６の画素２０１からの反射光が、カメラ３の１検出画素で検出される。同様に、１６×１６の画素２０２からの反射光がカメラ３の１検出画素で検出される。カメラ３は、第１〜第４のサブモニタ領域３３１〜３３４の反射画像をそれぞれ撮像する。 Here, one detection pixel of the camera 3 corresponds to a plurality of pixels in the sub-monitor area. That is, the resolution of the imaging optical system is lower than the size of the pixels 201-204. For example, a plurality of pixels 201 provided in the first sub-monitor region 331 are projected onto one detection pixel of the camera 3. That is, the reflected light from the plurality of pixels 201 is detected by one detection pixel of the camera 3. In this way, reflected light from the plurality of pixels 201 can be detected at a time. The average brightness of the reflected light from the first sub-monitor area 331 becomes the detected brightness in the camera 3. For example, reflected light from a 16 × 16 pixel 201 as shown in FIG. 9C is detected by one detection pixel of the camera 3. Similarly, the reflected light from the 16 × 16 pixel 202 is detected by one detection pixel of the camera 3. The camera 3 captures the reflected images of the first to fourth sub-monitor areas 331 to 334, respectively.
ここで、各画素２０１〜２０４内のパターンと、第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４からの反射光を検出した画像を図１０に示す。図１０（Ｉ）は画素内のパターンを示し、図１０（ＩＩ）は、１６×１６の画素による構造を示している。（ＩＩＩ）正常箇所では、第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４からの反射光は同じ輝度になる。一方、（ＩＶ）異常個所では、第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４からの反射光に違いが生じる。（Ｖ）異常個所では、第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４からの反射光に違いが生じるとともに、全体として輝度が低くなっている。 Here, FIG. 10 shows an image in which the pattern in each of the pixels 201 to 204 and the reflected light from the first sub-monitor region 331 to the fourth sub-monitor region 334 are detected. FIG. 10 (I) shows a pattern in a pixel, and FIG. 10 (II) shows a structure of 16 × 16 pixels. (III) In a normal location, the reflected light from the first sub-monitor region 331 to the fourth sub-monitor region 334 has the same luminance. On the other hand, in the (IV) abnormal part, a difference occurs in the reflected light from the first sub-monitor area 331 to the fourth sub-monitor area 334. (V) At the abnormal part, the reflected light from the first sub-monitor area 331 to the fourth sub-monitor area 334 is different, and the brightness is low as a whole.
このように、ＸＹ平面において、遮光パターン１３ａ〜１３ｄを対称に配置している。具体的には、遮光パターン１３ａと遮光パターン１３ｂはＸ方向に平行な直線に対して線対称に形成されている。遮光パターン１３ｃと遮光パターン１３ｄはＸ方向に平行な直線に対して線対称に形成されている。遮光パターン１３ａと遮光パターン１３ｄはＹ方向に平行な直線に対して線対称に形成されている。遮光パターン１３ｂと遮光パターン１３ｃはＹ方向に平行な直線に対して線対称に形成されている。したがって、集光位置が面内方向にずれた場合、カメラ３で検出される反射光の輝度が変化する。そして、４つの第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４からの反射光の輝度を比較することで、Ｘ方向、及びＹ方向における集光位置の変位量を検出することができる。 Thus, the light shielding patterns 13a to 13d are arranged symmetrically on the XY plane. Specifically, the light shielding pattern 13a and the light shielding pattern 13b are formed symmetrically with respect to a straight line parallel to the X direction. The light shielding pattern 13c and the light shielding pattern 13d are formed symmetrically with respect to a straight line parallel to the X direction. The light shielding pattern 13a and the light shielding pattern 13d are formed symmetrically with respect to a straight line parallel to the Y direction. The light shielding pattern 13b and the light shielding pattern 13c are formed symmetrically with respect to a straight line parallel to the Y direction. Therefore, when the condensing position is shifted in the in-plane direction, the brightness of the reflected light detected by the camera 3 changes. Then, by comparing the brightness of the reflected light from the four first sub-monitor areas 331 to 334, the amount of displacement of the condensing position in the X direction and the Y direction can be detected.
上記のように、面内方向における集光位置の変位量を検出することで、レンズ１７の曲率、形状の異常を検出することができる。さらには、レンズ１７と受光部１１ａとの重ね合わせ異常を検出することができる。 As described above, by detecting the amount of displacement of the condensing position in the in-plane direction, it is possible to detect an abnormality in the curvature and shape of the lens 17. Furthermore, it is possible to detect an overlay error between the lens 17 and the light receiving unit 11a.
ここでは、第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４において、遮光パターン１３ａ〜１３ｄを異なる配置で形成している。反射光輝度ＩＡ〜ＩＤを比較することで、４分割フォトダイオードの原理と同様に、Ｘ方向、及びＹ方向における集光位置の変位量を検出することができる。もちろん、２以上のサブモニタ領域からの反射光を比較することで、少なくとも１方向における集光位置の変位量を検出することができる。例えば、遮光パターン１３ａを有する第１のサブモニタ領域３３１と遮光パターン１３ｂを有する第２のサブモニタ領域３３２があれば、Ｙ方向における集光位置の変位量を検出することができる。 Here, in the first sub-monitor region 331 to the fourth sub-monitor region 334, the light shielding patterns 13a to 13d are formed in different arrangements. By comparing the reflected light intensities I A to I D , it is possible to detect the amount of displacement of the condensing position in the X direction and the Y direction, similarly to the principle of the four-division photodiode. Of course, by comparing the reflected light from two or more sub-monitor areas, it is possible to detect the amount of displacement of the condensing position in at least one direction. For example, if there is a first sub-monitor region 331 having a light-shielding pattern 13a and a second sub-monitor region 332 having a light-shielding pattern 13b, the amount of displacement of the condensing position in the Y direction can be detected.
（高さ方向の変位）
次に、高さ方向（Ｚ方向）における集光位置の変位を検出する方法について説明する。高さ方向における集光位置の変位は、図２で示した第５のサブモニタ領域３３５を用いて検出される。図１１に第５のサブモニタ領域３３５に形成された画素２０５の平面構成を示す。
(Displacement in the height direction)
Next, a method for detecting the displacement of the condensing position in the height direction (Z direction) will be described. The displacement of the light collection position in the height direction is detected using the fifth sub-monitor region 335 shown in FIG. FIG. 11 shows a planar configuration of the pixel 205 formed in the fifth sub-monitor region 335.
１つの画素２０５の内部には、複数の遮光パターン１３ｅが設けられている。複数の遮光パターン１３ｅは、アレイ状に配列されている。したがって、遮光パターン１３ｅの間から露出する反射防止膜１２ｅは格子状になる。遮光パターン１３ｅは、レンズ１７の解像度に応じた大きさの微細パターンである。例えば、レンズ１７による集光位置が遮光パターン１３ｅの表面と一致した場合に、遮光パターン１３ｅは、解像できる程度のパターンサイズを有している。こうすることで、集光位置が遮光パターン１３ｅの表面と一致する場合、反射光輝度が高くなる。レンズ１７による集光位置が遮光パターン１３ｅからずれると、解像できなくなるため、反射光輝度が低くなる。すなわち、高さ方向において、集光位置がずれると、反射光輝度が変わるようなパターン形状で遮光パターン１３ｅを形成する。 In one pixel 205, a plurality of light shielding patterns 13e are provided. The plurality of light shielding patterns 13e are arranged in an array. Therefore, the antireflection film 12e exposed from between the light shielding patterns 13e has a lattice shape. The light shielding pattern 13 e is a fine pattern having a size corresponding to the resolution of the lens 17. For example, when the condensing position by the lens 17 coincides with the surface of the light shielding pattern 13e, the light shielding pattern 13e has a pattern size that can be resolved. By doing so, the reflected light luminance is increased when the condensing position coincides with the surface of the light shielding pattern 13e. If the condensing position by the lens 17 deviates from the light-shielding pattern 13e, it cannot be resolved, and the reflected light luminance is lowered. That is, the light shielding pattern 13e is formed in such a pattern shape that the reflected light luminance changes when the condensing position is shifted in the height direction.
遮光パターン１３ｅを有する画素２０５が第５のサブモニタ領域３３５には複数設けられている。したがって、倍率を変えて第５のサブモニタ領域３３５を撮像すると、図１２に示すようになる。図１２では、倍率を変えた時の画素２０１〜２０４の構成を示す。図１２（Ａ）では、１画素の構成、図１２（Ｂ）は４×４画素の構成、図１２（Ｃ）では１６×１６画素の構成が示されている。 A plurality of pixels 205 having the light shielding pattern 13e are provided in the fifth sub-monitor region 335. Therefore, when the fifth sub-monitor area 335 is imaged while changing the magnification, the result is as shown in FIG. FIG. 12 shows the configuration of the pixels 201 to 204 when the magnification is changed. 12A shows a configuration of one pixel, FIG. 12B shows a configuration of 4 × 4 pixels, and FIG. 12C shows a configuration of 16 × 16 pixels.
そして、カメラ３の検出画素において、第５のサブモニタ領域３３５からの反射光を受光する。第５のサブモニタ領域３３５からの反射光は、カメラ３の１又は複数の検出画素で検出される。もちろん、第５のサブモニタ領域３３５からの反射光は第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４からの反射光とは独立した画像信号として検出される。 Then, the detection pixel of the camera 3 receives the reflected light from the fifth sub-monitor region 335. The reflected light from the fifth sub-monitor region 335 is detected by one or a plurality of detection pixels of the camera 3. Of course, the reflected light from the fifth sub-monitor region 335 is detected as an image signal independent of the reflected light from the first sub-monitor region 331 to the fourth sub-monitor region 334.
ここで、カメラ３の１検出画素が第５のサブモニタ領域３３５の複数の画素に対応している。すなわち、カメラ３への結像光学系の解像度が、画素２０５のサイズよりも低くなっている。例えば、カメラ３の１検出画素に、第５のサブモニタ領域３３５に設けられた複数の画素２０５を投影する。すなわち、カメラ３の１検出画素で、複数の画素２０１からの反射光を検出する。このようにすることで、複数の画素２０５からの反射光を一度に検出することができる。第５のサブモニタ領域３３５からの反射光の平均輝度がカメラ３での検出輝度となる。例えば、図１２（Ｃ）に示すような１６×１６の画素２０５からの反射光が、カメラ３の１検出画素で検出される。 Here, one detection pixel of the camera 3 corresponds to a plurality of pixels in the fifth sub-monitor region 335. That is, the resolution of the imaging optical system for the camera 3 is lower than the size of the pixel 205. For example, a plurality of pixels 205 provided in the fifth sub-monitor region 335 are projected onto one detection pixel of the camera 3. That is, the reflected light from the plurality of pixels 201 is detected by one detection pixel of the camera 3. In this way, reflected light from the plurality of pixels 205 can be detected at a time. The average brightness of the reflected light from the fifth sub-monitor area 335 becomes the detected brightness in the camera 3. For example, reflected light from a 16 × 16 pixel 205 as shown in FIG. 12C is detected by one detection pixel of the camera 3.
図１３にレンズ１７の曲率異常により、集光位置がＺ方向にずれた場合を示す。図１３に示すように、レンズ１７の膜厚が異なると、レンズ１７の集光位置がＺ方向にずれる。レンズ１７の集光位置が遮光パターン１３ｅの表面になる場合、反射画像の輝度が高くなる。一方、レンズ１７の曲率が大きくなると集光位置が手前にずれ、レンズ１７の曲率が小さくなると集光位置が奥にずれる。レンズ１７の集光位置が手前や奥にずれると、反射画像の輝度が低くなる。このように、集光位置がＺ方向に変位すると、反射光の輝度が変化する。よって、カメラ３が第５のサブモニタ領域３３５を撮像することで、Ｚ方向における集光位置の変位を検出することができる。 FIG. 13 shows a case where the condensing position is shifted in the Z direction due to an abnormality in the curvature of the lens 17. As shown in FIG. 13, when the film thickness of the lens 17 is different, the condensing position of the lens 17 is shifted in the Z direction. When the condensing position of the lens 17 is the surface of the light shielding pattern 13e, the brightness of the reflected image is increased. On the other hand, when the curvature of the lens 17 is increased, the condensing position is shifted forward, and when the curvature of the lens 17 is decreased, the condensing position is shifted to the back. When the condensing position of the lens 17 is shifted to the front or back, the brightness of the reflected image is lowered. Thus, when the condensing position is displaced in the Z direction, the brightness of the reflected light changes. Therefore, the camera 3 can detect the displacement of the condensing position in the Z direction by imaging the fifth sub-monitor region 335.
次に、高さ方向における集光位置と反射光の輝度について、図１４を用いて説明する。図１４は、Ｚ方向におけるレンズ１７の集光位置と、反射光の輝度の関係を示すグラフである。横軸がレンズ１７の集光位置を示しており、縦軸が反射光の輝度を示している。また、横軸において右に行くほど、集光位置が手前側（＋Ｚ側）になっている。 Next, the condensing position in the height direction and the brightness of the reflected light will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a graph showing the relationship between the condensing position of the lens 17 in the Z direction and the luminance of the reflected light. The horizontal axis indicates the condensing position of the lens 17, and the vertical axis indicates the brightness of the reflected light. Further, the light converging position is closer to the front side (+ Z side) as it goes to the right on the horizontal axis.
集光位置が遮光パターン１３ｅの表面になる場合（図１４のＺ４）、反射光輝度が最も高くなる。集光位置がＺ４からずれるにしたがって、反射光輝度が低くなる。レンズ１７としては、集光位置が遮光パターン１３ｅの表面になる場合よりも、基板１１の表面になる場合が最も集光特性が高くなる。すなわち、レンズ１７が基板１１の表面に入射光を集光する場合、画素２０において受光部１１ａの受光量が最も高くなる。したがって、Ｚ４よりも集光位置が奥側にずれた時に、最も高い集光性能を得ることができる。図１４のＺ３の集光位置が基板１１の表面を示している。よって、Ｚ３で、レンズ１７の集光特性が最も高くなるようにレンズ１７の形状は設計される。そこで、Ｚ３を含む範囲(図１４のＺ１〜Ｚ２)では、レンズ１７が十分な集光特性を有していると考えられる。Ｚ１〜Ｚ２の範囲内で良品と判定し、Ｚ１〜Ｚ２の範囲外で不良品と判定することが望ましい。 When the condensing position is on the surface of the light shielding pattern 13e (Z4 in FIG. 14), the reflected light luminance is the highest. As the condensing position deviates from Z4, the reflected light luminance decreases. The condensing characteristic of the lens 17 is highest when the condensing position is on the surface of the substrate 11 than when the condensing position is on the surface of the light shielding pattern 13e. That is, when the lens 17 condenses incident light on the surface of the substrate 11, the light receiving amount of the light receiving unit 11 a is the highest in the pixel 20. Therefore, the highest light condensing performance can be obtained when the light condensing position is shifted to the back side from Z4. The condensing position of Z3 in FIG. 14 indicates the surface of the substrate 11. Therefore, the shape of the lens 17 is designed so that the light condensing characteristic of the lens 17 is the highest at Z3. Therefore, in the range including Z3 (Z1 to Z2 in FIG. 14), it is considered that the lens 17 has sufficient light collection characteristics. It is desirable to determine that the product is non-defective within the range of Z1 to Z2, and to determine that the product is defective outside the range of Z1 to Z2.
Ｚ１に対応する反射光輝度をＩ１、Ｚ２に対応する反射光輝度をＩ２とする。カメラ３による反射光輝度がＩ１〜Ｉ２の範囲内にある場合は、集光特性が高いため、良品と判定する。一方、カメラ３による反射光輝度がＩ１よりも低い場合、又はＩ２よりも高い場合は、集光特性が低いため、不良品と判定する。すなわち、レンズ１７の集光位置が基板１１の表面から大きくずれているため、所望の集光特性を得ることができない。よって、カメラ３による反射光輝度がＩ１〜Ｉ２の範囲外にある場合は、不良品と判定する。処理装置４は、カメラ３の各検出画素の反射光輝度を閾値Ｉ１、Ｉ２と比較する。そして、処理装置４は、反射光輝度と閾値Ｉ１、Ｉ２との比較結果に基づいて、レンズ１７の集光特性を評価している。 The reflected light luminance corresponding to Z1 is I1, and the reflected light luminance corresponding to Z2 is I2. When the reflected light luminance by the camera 3 is in the range of I1 to I2, the light collection characteristic is high, so that it is determined as a non-defective product. On the other hand, when the reflected light brightness by the camera 3 is lower than I1 or higher than I2, the light collecting characteristic is low, and therefore, it is determined as a defective product. That is, since the condensing position of the lens 17 is greatly deviated from the surface of the substrate 11, desired condensing characteristics cannot be obtained. Therefore, when the reflected light brightness by the camera 3 is outside the range of I1 to I2, it is determined as a defective product. The processing device 4 compares the reflected light luminance of each detection pixel of the camera 3 with the threshold values I1 and I2. Then, the processing device 4 evaluates the condensing characteristic of the lens 17 based on the comparison result between the reflected light luminance and the threshold values I1 and I2.
良品を判定するための閾値Ｉ１，Ｉ２は、良品サンプルや不良品サンプルの測定結果から、予め設定しておけばよい。すなわち、処理装置４のメモリ等に、閾値Ｉ１、Ｉ２が設定されていればよい。なお、Ｚ１〜Ｚ２では、集光位置に対して反射光輝度が単調増加する領域となっている。一方、集光位置がＺ４よりも手前側（＋Ｚ側）にずれた場合も、カメラ３による反射光輝度がＩ１〜Ｉ２の範囲内に含まれてしまう。すなわち、集光位置に対して反射光輝度が単調減少する領域（図１４のＺ５〜Ｚ６）においても、カメラ３による反射光輝度がＩ１〜Ｉ２の範囲内に含まれてしまう。しかしながら、Ｚ５〜Ｚ６の範囲は、集光特性が最も高くなるＺ３から大きく離れている。したがって、レンズ１７の集光位置がＺ５までずれることは想定しにくい。よって、処理装置４が、第５のサブモニタ領域３３５からの反射光輝度を閾値Ｉ１、Ｉ２と比較することで、高さ方向に集光位置が変位しているか否かを判定することができる。さらに、集光位置と反射光輝度の関係が既知の場合には、高さ方向における集光位置の変位量を検出することができる。 The threshold values I1 and I2 for determining the non-defective product may be set in advance from the measurement results of the non-defective product sample and the defective product sample. That is, the thresholds I1 and I2 need only be set in the memory or the like of the processing device 4. In addition, in Z1-Z2, it is an area | region where reflected light brightness | luminance increases monotonously with respect to a condensing position. On the other hand, even when the condensing position is shifted to the near side (+ Z side) from Z4, the reflected light luminance by the camera 3 is included in the range of I1 to I2. That is, even in a region (Z5 to Z6 in FIG. 14) in which the reflected light luminance monotonously decreases with respect to the condensing position, the reflected light luminance by the camera 3 is included in the range of I1 to I2. However, the range of Z5 to Z6 is far away from Z3 where the condensing characteristic is the highest. Therefore, it is difficult to assume that the condensing position of the lens 17 is shifted to Z5. Therefore, the processing device 4 can determine whether or not the condensing position is displaced in the height direction by comparing the reflected light luminance from the fifth sub-monitor region 335 with the threshold values I1 and I2. Furthermore, when the relationship between the condensing position and the reflected light luminance is known, the displacement amount of the condensing position in the height direction can be detected.
なお、複数の遮光パターン１３ｅをアレイ状に配列したが、アレイ配列以外の配列を用いてもよい。例えば、ｄ５のサブモニタ領域３３５においては、ストライプ状の遮光パターン１３ｅを複数形成してもよい。具体的な一例として、Ｘ方向に延びた複数の遮光パターン１３ｅをＹ方向に配列してもよい。このような遮光パターン１３ｅを有する画素２０５を用いても、処理装置４が、高さ方向の変位を検知することができる。 In addition, although the some light shielding pattern 13e was arranged in the array form, you may use arrangement | sequences other than an array arrangement | sequence. For example, in the d5 sub-monitor region 335, a plurality of stripe-shaped light shielding patterns 13e may be formed. As a specific example, a plurality of light shielding patterns 13e extending in the X direction may be arranged in the Y direction. Even if the pixel 205 having such a light shielding pattern 13e is used, the processing device 4 can detect the displacement in the height direction.
図２に示したように、撮像素子３０のチップの四隅にはそれぞれモニタ領域３３が設けられている。そして、四隅のモニタ領域３３がそれぞれ第１のサブモニタ領域３３１〜第５のサブモニタ領域３３５を備えている。右上のモニタ領域３３には、画素２０１〜２０５が含まれている。同様に右下のモニタ領域３３にも画素２０１〜２０５が含まれている。さらに左上のモニタ領域３３には、画素２０１〜２０５が含まれ、左下のモニタ領域３３にも画素２０１〜２０５が含まれている。 As shown in FIG. 2, monitor areas 33 are provided at the four corners of the chip of the image sensor 30. The monitor areas 33 at the four corners include a first sub-monitor area 331 to a fifth sub-monitor area 335, respectively. The upper right monitor area 33 includes pixels 201 to 205. Similarly, the lower right monitor region 33 includes pixels 201 to 205. Furthermore, the upper left monitor area 33 includes pixels 201 to 205, and the lower left monitor area 33 also includes pixels 201 to 205.
よって、図１５に示すように四隅のモニタ領域３３毎に、画素２０１〜２０５の反射光の検出結果をそれぞれ得ることができる。すなわち、１チップに対して、４×５通りの反射画像が得られる。そして、第１〜第４のサブモニタ領域３３１〜３３４からの反射光輝度を比較する。四隅のそれぞれに対して、面内方向におけるレンズ１７の集光位置の変位を検出することができる。一方、第５のサブモニタ領域３３５からの反射光輝度を閾値Ｉ１，Ｉ２と比較することで、高さ方向におけるレンズ１７の集光位置の変位を検知することができる。これにより、レンズ１７の特性分布を適切に評価することができる。 Therefore, the detection results of the reflected light of the pixels 201 to 205 can be obtained for each of the monitor areas 33 at the four corners as shown in FIG. That is, 4 × 5 reflection images are obtained for one chip. Then, the reflected light brightness from the first to fourth sub-monitor areas 331 to 334 is compared. The displacement of the condensing position of the lens 17 in the in-plane direction can be detected for each of the four corners. On the other hand, the displacement of the condensing position of the lens 17 in the height direction can be detected by comparing the reflected light luminance from the fifth sub-monitor region 335 with the threshold values I1 and I2. Thereby, the characteristic distribution of the lens 17 can be appropriately evaluated.
さらに、第１〜第５のサブモニタ領域３３１〜３３５のそれぞれにＲ，Ｇ，Ｂの画素を設けるようにしてもよい。すなわち、カラーフィルタ１５Ｒ，１５Ｇ、１５Ｂを有するＲＧＢの画素２０１〜２０５を形成する。 Further, R, G, and B pixels may be provided in each of the first to fifth sub-monitor areas 331 to 335. That is, RGB pixels 201 to 205 having color filters 15R, 15G, and 15B are formed.
第１〜第５のサブモニタ領域３３１〜３３５にカラーフィルタ１５を設ける場合、同じ色の画素を一群として配置してもよい。すなわち、異なる色の画素を別々の領域に配置するようにしてもよい。同じ色の画素を一群として配置した場合、異なる色の画素からの反射光がカメラ３上の異なる検出画素で検出される。換言すると、カメラ３の１検出画素は同じ色の画素からの反射光を受光する。よって、カラーフィルタ１５の成膜状況を色毎に評価することができる。 When the color filter 15 is provided in the first to fifth sub-monitor areas 331 to 335, pixels of the same color may be arranged as a group. That is, different color pixels may be arranged in different regions. When pixels of the same color are arranged as a group, reflected light from pixels of different colors is detected by different detection pixels on the camera 3. In other words, one detection pixel of the camera 3 receives reflected light from pixels of the same color. Therefore, the film formation state of the color filter 15 can be evaluated for each color.
また、画素領域３１と同様に、異なる色の画素が隣接するように配置してもよい。異なる色の画素が隣接するように配置した場合、検査装置１００に色フィルタ６を挿入することで、カラーフィルタ１５の成膜状況を色毎に評価することができる。 Further, similarly to the pixel region 31, the pixels of different colors may be arranged adjacent to each other. When pixels of different colors are arranged adjacent to each other, the color filter 6 can be inserted into the inspection apparatus 100 to evaluate the film formation status of the color filter 15 for each color.
例えば、検査装置１００の結像光学系側に色フィルタ６を配置することで、Ｒ、Ｇ、Ｂの反射画像を取得することができる。例えば、検査装置１００の結像光学系にＲの色フィルタ６を配置した場合、カラーフィルタ１５Ｒが形成されている画素についての測定が行われる。同様に、Ｇの色フィルタ６を配置した場合、カラーフィルタ１５Ｇが形成されている画素についての測定が行われ、Ｂの色フィルタ６を配置した場合、カラーフィルタ１５Ｂが形成されている画素についての測定が行われる。色フィルタ６を配置しない場合、白色照明光での測定、すなわち、全画素についての測定が行われる。この場合、全色の平均値に基づいて、特性が評価される。 For example, by arranging the color filter 6 on the imaging optical system side of the inspection apparatus 100, a reflected image of R, G, and B can be acquired. For example, when the R color filter 6 is disposed in the imaging optical system of the inspection apparatus 100, the measurement is performed on the pixels on which the color filter 15R is formed. Similarly, when the G color filter 6 is disposed, measurement is performed on the pixel on which the color filter 15G is formed, and when the B color filter 6 is disposed, the measurement is performed on the pixel on which the color filter 15B is formed. Measurement is performed. When the color filter 6 is not disposed, measurement with white illumination light, that is, measurement for all pixels is performed. In this case, the characteristics are evaluated based on the average value of all colors.
色毎に測定を行う場合、１つのモニタ領域３３について、図１６に示すような反射画像を得ることができる。すなわち、４色（Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗ）×５パターンの反射画像を得ることができる。こうすることで、色毎にレンズ１７の特性やカラーフィルタの特性を評価することができる。よって、レンズ１７の特性をより適切に評価することができる。例えば、図１６に示す例では、Ｒの反射光輝度がその他の色に比べて低下している。よって、Ｒのカラーフィルタ１５Ｒの成膜工程に問題があることを分かる。例えば、カラーフィルタ１５Ｒの受光部１１ａに対する重ね合わせが設計値よりもずれていると推定される。 When measurement is performed for each color, a reflection image as shown in FIG. 16 can be obtained for one monitor region 33. That is, a reflected image of four colors (R, G, B, W) × 5 patterns can be obtained. By doing so, the characteristics of the lens 17 and the characteristics of the color filter can be evaluated for each color. Therefore, the characteristics of the lens 17 can be more appropriately evaluated. For example, in the example shown in FIG. 16, the reflected light luminance of R is lower than that of other colors. Therefore, it is understood that there is a problem in the film forming process of the R color filter 15R. For example, it is estimated that the overlay of the color filter 15R on the light receiving unit 11a is deviated from the design value.
以下に、本実施の形態により得られる効果について説明する。本実施の形態では、レンズ１７を形成した後に、レンズ１７の集光位置の変位を検出している。こうすることで、平坦化膜、カラーフィルタ１５等が形成された状態で、レンズ１７の集光特性を評価することができる。従って、レンズ１７の特性を適切に評価することができる。例えば、レンズ１７の膜厚を測定する場合では、下地の平坦化膜やカラーフィルタを含めた特性を評価することができない。すなわち、平坦化膜やカラーフィルタ１５の膜厚異常を検出することができない。レンズ１７の膜厚が正常であったとしても下地の平坦化膜の膜厚が異なるとレンズ１７の集光特性が劣化してしまう。本実施の形態によれば、レンズ１７の集光位置を光学的に検出しているため、下地の平坦化膜やカラーフィルタを含めた特性評価が可能になる。たとえば、図２４に示したように、平坦化膜の膜厚異常、レンズ１７の曲率・形状異常、レンズ１７の膜厚異常、レンズ１７と受光部１１ａの重ね合わせ異常などを適切に評価することができる。 Below, the effect obtained by this Embodiment is demonstrated. In the present embodiment, after the lens 17 is formed, the displacement of the condensing position of the lens 17 is detected. By doing so, the condensing characteristic of the lens 17 can be evaluated with the planarizing film, the color filter 15 and the like formed. Accordingly, the characteristics of the lens 17 can be appropriately evaluated. For example, when the film thickness of the lens 17 is measured, it is not possible to evaluate the characteristics including the underlying flattening film and the color filter. That is, the film thickness abnormality of the planarizing film and the color filter 15 cannot be detected. Even if the film thickness of the lens 17 is normal, the condensing characteristic of the lens 17 deteriorates if the film thickness of the underlying flattening film is different. According to the present embodiment, since the condensing position of the lens 17 is optically detected, it is possible to evaluate the characteristics including the underlying flattening film and the color filter. For example, as shown in FIG. 24, the film thickness abnormality of the flattening film, the curvature / shape abnormality of the lens 17, the film thickness abnormality of the lens 17, the overlay abnormality of the lens 17 and the light receiving unit 11a, etc. are appropriately evaluated. Can do.
また、ウェハ１０全体に対して、測定を行うことで、ウェハ１０におけるレンズ特性の分布を評価することができる。例えば、レンズ特性が劣化しやすい場所、あるいは、ウェハ１０のどの辺りで、集光位置がどの方向に変位しやすいかを評価することができる。よって、ウェハ１０の全体でレンズ特性を適切に評価することができ、ウェハ１０の生産管理を容易に行うことができる。よって、撮像素子３０の生産性を向上することができる。 Further, by measuring the entire wafer 10, the distribution of lens characteristics on the wafer 10 can be evaluated. For example, it is possible to evaluate in which direction the lens characteristics are likely to deteriorate or in which direction of the wafer 10 the condensing position is likely to be displaced. Therefore, the lens characteristics can be appropriately evaluated for the entire wafer 10, and production management of the wafer 10 can be easily performed. Therefore, the productivity of the image sensor 30 can be improved.
また、モニタ領域３３内の複数の画素がカメラ３の１検出画素に投影される。したがって、ウェハ１０上におけるカメラ３の視野が広くなる。すなわち、カメラ３が、低倍率かつ低解像度で撮像することができる。例えば、画素２０１〜２０５が１μｍ程度であり、カメラ３の解像度は、数十μｍとなっている。よって、カメラ３の１検出画素は、１００以上の画素からの反射光が入射する。ウェハ１０の全体を評価する場合でも、短時間で測定を行うことができる。例えば、カメラ３で１回に撮像できる範囲をウェハ１０の直径よりも長くすれば、１回のスキャンでウェハ１０の全体を測定することができる。もちろん、ウェハ１０の一部のみを評価するようにしてもよい。また、複数の画素を平均化して測定することができるため、適切に評価することができる。低倍カメラによる撮像で、異常箇所を特定した後、高倍カメラで異常箇所を詳細に解析することも可能である。 In addition, a plurality of pixels in the monitor area 33 are projected onto one detection pixel of the camera 3. Accordingly, the field of view of the camera 3 on the wafer 10 is widened. That is, the camera 3 can capture images with a low magnification and a low resolution. For example, the pixels 201 to 205 are about 1 μm, and the resolution of the camera 3 is several tens of μm. Therefore, reflected light from 100 or more pixels is incident on one detection pixel of the camera 3. Even when the entire wafer 10 is evaluated, measurement can be performed in a short time. For example, if the range that can be imaged at one time by the camera 3 is made longer than the diameter of the wafer 10, the entire wafer 10 can be measured by one scan. Of course, only a part of the wafer 10 may be evaluated. In addition, since a plurality of pixels can be averaged and measured, it can be evaluated appropriately. It is also possible to analyze the abnormal part in detail with the high-magnification camera after specifying the abnormal part by imaging with the low magnification camera.
本実施形態では、触診式ではなく、光学式で評価しているため、サンプルに影響を与えることなく、測定を簡便に行うことができる。さらに、本実施形態では、複雑な画像信号処理をすることなく、反射光の明暗でレンズ特性を評価している。したがって、基準となる平坦面がないような狭ピッチのレンズ１７の場合でも、適切に評価することができる。また、複数の画素からの反射光を１検出画素で受光している。これにより、複数の画素からの反射光輝度の平均値を用いて、レンズ特性を評価することができる。よって、干渉計などの複雑な光学系や複雑な計算が不要となり、装置構成を簡素化することができる。 In this embodiment, since the evaluation is performed by optical rather than palpation, measurement can be easily performed without affecting the sample. Furthermore, in this embodiment, the lens characteristics are evaluated based on the brightness of the reflected light without performing complicated image signal processing. Therefore, even in the case of the lens 17 having a narrow pitch that does not have a reference flat surface, it is possible to appropriately evaluate. Further, reflected light from a plurality of pixels is received by one detection pixel. Thereby, a lens characteristic can be evaluated using the average value of the reflected light luminance from a plurality of pixels. Therefore, a complicated optical system such as an interferometer and complicated calculations are not required, and the apparatus configuration can be simplified.
本実施の形態では、モニタ領域３３の画素が、画素領域３１内の画素２０と同様の断面構成となっている。反射防止膜１２、第１の平坦化膜１４、第２の平坦化膜１６は、モニタ領域３３、及び画素領域３１とで共通である。したがって、遮光パターン１３、カラーフィルタ１５、レンズ１７のパターンを追加するだけで、モニタ領域３３を形成することができる。すなわち、モニタ領域３３に、遮光パターン１３、カラーフィルタ１５、レンズ１７を形成するためのフォトマスクパターンの追加を行うだけでよいため、成膜工程数を増やさずに、モニタ領域３３を形成することができる。 In the present embodiment, the pixels in the monitor region 33 have the same cross-sectional configuration as the pixels 20 in the pixel region 31. The antireflection film 12, the first planarization film 14, and the second planarization film 16 are common to the monitor region 33 and the pixel region 31. Therefore, the monitor region 33 can be formed simply by adding the light shielding pattern 13, the color filter 15, and the lens 17 pattern. That is, it is only necessary to add a photomask pattern for forming the light shielding pattern 13, the color filter 15, and the lens 17 in the monitor region 33, so that the monitor region 33 is formed without increasing the number of film forming steps. Can do.
なお、モニタ領域３３の画素には、受光部１１ａが設けられていなくてもよく、設けられていてもよい。すなわち、反射防止膜１２と遮光パターン１３の反射率の差を用いているため、受光部１１ａの有無にかかわらず、レンズ特性を評価することができる、 Note that the pixels in the monitor region 33 may not be provided with the light receiving unit 11a, and may be provided. That is, since the difference in reflectance between the antireflection film 12 and the light shielding pattern 13 is used, the lens characteristics can be evaluated regardless of the presence or absence of the light receiving portion 11a.
なお、第５のサブモニタ領域３３５を照明する際に、照明光を斜入射にすることで、面内方向の集光位置の変位を検出することができる。例えば、図１７に示すように、レンズ１７の膜厚異常がある場合において、照明光をレンズ１７の光軸に対して斜めに入射させると、画素の中心からずれた位置が集光位置となる。よって、面内方向の集光位置を変位させることができる。こうすることで、検出感度を向上することができる。 Note that when the fifth sub-monitor region 335 is illuminated, the displacement of the condensing position in the in-plane direction can be detected by making the illumination light obliquely incident. For example, as shown in FIG. 17, in the case where there is an abnormality in the film thickness of the lens 17, when the illumination light is incident obliquely with respect to the optical axis of the lens 17, the position deviated from the center of the pixel becomes the condensing position. . Therefore, the condensing position in the in-plane direction can be displaced. By doing so, the detection sensitivity can be improved.
図１８、及び図１９に遮光パターン１３ａ〜１３ｅの変形例を示す。図１８の基本パターン１は、図５、及び図１１に示した遮光パターン１３ａ〜１３ｅである。よって、第１のサブモニタ領域３３１〜第４のサブモニタ領域３３４では、画素２０１〜２０４の約１／４が遮光パターン１３となっている。第５のサブモニタ領域３３５では、画素２０５に複数の遮光パターン１３ｅがアレイ状に配列されている。 18 and 19 show modified examples of the light shielding patterns 13a to 13e. The basic pattern 1 in FIG. 18 is the light shielding patterns 13a to 13e shown in FIGS. Therefore, in the first sub-monitor region 331 to the fourth sub-monitor region 334, about ¼ of the pixels 201 to 204 are the light shielding pattern 13. In the fifth sub-monitor region 335, a plurality of light shielding patterns 13e are arranged in an array on the pixels 205.
図１８の反転パターン１は、図５、図１１の遮光パターン１３ａ〜ｅと反射防止膜１２を反転したパターンである。反転パターン１においても、画素２０１〜画素２０４の遮光パターン１３ａ〜１３ｅは、対称に配置されている。よって、基本パターン１と同様の効果を得ることができる。反転パターン１を用いることで、画素２０１〜２０５内において遮光パターン１３ａ〜ｅの占める割合を増やすことができる。よって、反転パターン１では、基本パターン１よりも反射光輝度を向上することができる。なお、反転パターン１の場合、（１）、（２）のΔＸ、ΔＹの符号が反転する。 A reverse pattern 1 in FIG. 18 is a pattern obtained by inverting the light shielding patterns 13a to 13e and the antireflection film 12 in FIGS. Also in the reverse pattern 1, the light shielding patterns 13a to 13e of the pixels 201 to 204 are arranged symmetrically. Therefore, the same effect as the basic pattern 1 can be obtained. By using the reverse pattern 1, the ratio of the light shielding patterns 13 a to 13 e in the pixels 201 to 205 can be increased. Therefore, the reversal pattern 1 can improve the reflected light luminance as compared with the basic pattern 1. In the case of the inversion pattern 1, the signs of ΔX and ΔY in (1) and (2) are inverted.
図１８の応用パターン１は、図５と図１１とのパターンを組み合わせたものである。すなわち、画素の約１／４の領域に、微細な遮光パターン１３が格子状に形成されている。換言すると、図１１に示す画素２０５のうちの約３／４の領域が反射防止膜１２に置き換えられた構成となっている。応用パターン１においても、画素２０１〜画素２０４の遮光パターンは、対称に配置されている。応用パターン１では、基本パターン１の画素２０１〜２０４と画素２０５が組み合わされたパターンレイアウトになっている。よって、４種類の画素２０１〜２０４でＸＹＺ方向の変位を検出することができる。こうすることで、パターンを削減することができる。 Application pattern 1 in FIG. 18 is a combination of the patterns in FIGS. 5 and 11. That is, the fine light-shielding pattern 13 is formed in a grid pattern in about a quarter of the pixel. In other words, about 3/4 of the pixel 205 shown in FIG. 11 is replaced with the antireflection film 12. Also in the application pattern 1, the light shielding patterns of the pixels 201 to 204 are arranged symmetrically. The application pattern 1 has a pattern layout in which the pixels 201 to 204 and the pixel 205 of the basic pattern 1 are combined. Therefore, the displacement in the XYZ directions can be detected by the four types of pixels 201 to 204. In this way, patterns can be reduced.
図１８の応用パターン２は、アレイ状の遮光パターンを設ける領域を反転したものである。すなわち、画素の約３／４の領域において、格子状の遮光パターン１３が配列される。換言すると、図１１に示す画素２０５のうちの約１／４の領域が反射防止膜１２に置き換えられた構成となっている。応用パターン１、２では、高さ方向の集光位置のズレも検出することができるため、第５のサブモニタ領域３３５が不要となる。 The applied pattern 2 in FIG. 18 is obtained by inverting a region where an arrayed light shielding pattern is provided. That is, the lattice-shaped light shielding pattern 13 is arranged in about 3/4 of the pixel. In other words, about 1/4 of the pixel 205 shown in FIG. 11 is replaced with the antireflection film 12. In the application patterns 1 and 2, since it is possible to detect the deviation of the light collection position in the height direction, the fifth sub-monitor region 335 is not necessary.
図１８の応用パターン１、２の場合も、上記の式（１）、(２)を用いてＩＡ〜ＩＤを比較することで、面内方向における集光位置の変位量を検出することができる。なお、応用パターン２の場合、（１）、（２）のΔＸ、ΔＹの符号が反転する。さらに、ＩＡ〜ＩＤの平均値を閾値Ｉ１、Ｉ２と比較することで、高さ方向における集光位置の変位量を検出することができる。応用パターン１、２を用いた場合、パターンを削減することができる。さらに、応用パターン２を用いた場合、応用パターン１を用いた場合よりも、反射光輝度を向上することができる。 Also in the case of the application patterns 1 and 2 in FIG. 18, the displacement amount of the condensing position in the in-plane direction is detected by comparing I A to ID using the above formulas (1) and (2). Can do. In the case of applied pattern 2, the signs of ΔX and ΔY in (1) and (2) are inverted. Furthermore, the displacement amount of the condensing position in the height direction can be detected by comparing the average value of I A to ID with the threshold values I1 and I2. When the application patterns 1 and 2 are used, the patterns can be reduced. Furthermore, when the application pattern 2 is used, the reflected light luminance can be improved as compared with the case where the application pattern 1 is used.
図１９に示すズレ有無検知１のパターンでは、画素の中心に矩形の反射防止膜１２が配置され、反射防止膜１２を囲むように矩形枠状の遮光パターン１３が配置されている。図１９に示すズレ有無検知２のパターンは、ズレ有無検知１のパターンが反転したものである。したがって、画素の中心に矩形の遮光パターン１３が配置され、遮光パターン１３を囲むように矩形枠状の反射防止膜１２のパターンが配置されている。 In the pattern for detecting the presence / absence of deviation 1 shown in FIG. 19, a rectangular antireflection film 12 is disposed at the center of the pixel, and a rectangular frame-shaped light shielding pattern 13 is disposed so as to surround the antireflection film 12. The pattern of displacement presence / absence detection 2 shown in FIG. 19 is obtained by inverting the pattern of displacement presence / absence detection 1. Therefore, a rectangular light shielding pattern 13 is disposed at the center of the pixel, and a rectangular frame-shaped antireflection film 12 is disposed so as to surround the light shielding pattern 13.
ズレ有無検知１、２のパターンの場合、レンズ１７の集光位置にズレが生じているか否かのみが検出される。例えば、ズレ有無検知１のパターンでは、集光位置が画素の中心にある場合、遮光パターン１３に入射する照明光量が少なくなり、集光位置が画素中心からずれるにしたがって遮光パターン１３に入射する照明光量が多くなる。反射光輝度が低い場合、集光位置が画素中心からずれていないと判定され、反射光輝度が高い場合、集光位置が画素中心からずれていると判定される。一方、ズレ有無検知２のパターンでは、反対に、反射光輝度が低い場合、集光位置が画素中心からずれていると判定され、反射光輝度が高い場合、集光位置が画素中心からずれていないと判定される。ズレ有無検知１、２のパターンの場合、反射光輝度を閾値と比較して、ズレの有無を検出する。ズレ有無検知１、２のパターンの場合、レンズの集光位置にズレが生じているか否かのみが検出され、Ｘ、Ｙ、Ｚのいずれの方向にずれているかを検出することができない。ズレ有無検知１、２のパターンの場合、パターン数を削減することができる。 In the case of the patterns of the presence / absence detections 1 and 2, it is detected only whether or not a deviation occurs at the condensing position of the lens 17. For example, in the pattern for detecting whether or not there is misalignment 1, when the light condensing position is at the center of the pixel, the amount of illumination light incident on the light shielding pattern 13 decreases, and the light incident on the light shielding pattern 13 as the light condensing position deviates from the pixel center. The amount of light increases. When the reflected light luminance is low, it is determined that the condensing position is not deviated from the pixel center. When the reflected light luminance is high, it is determined that the condensing position is deviated from the pixel center. On the other hand, in the pattern for detecting whether or not there is misalignment 2, on the contrary, when the reflected light luminance is low, it is determined that the condensing position is deviated from the pixel center, and when the reflected light luminance is high, the condensing position is deviated from the pixel center. It is determined that there is no. In the case of the patterns of the presence / absence detection 1 and 2, the reflected light luminance is compared with the threshold value to detect the presence / absence of the deviation. In the case of the patterns of the presence / absence detections 1 and 2, it is only detected whether or not the lens has a condensing position, and it cannot be detected in any of X, Y, and Z directions. In the case of the patterns of the presence / absence detection 1 and 2, the number of patterns can be reduced.
さらに、図１９の基本パターン２を用いて、Ｘ方向、及びＹ方向への変位量を検出することも可能である。図１９の基本パターン２では、矩形の遮光パターン１３が画素内に設けられている。矩形の遮光パターン１３は、画素の中心からずれている。図５と同様に、遮光パターン１３ａが画素の右上、遮光パターン１３ｂが画素の右下、遮光パターン１３ｃが画素の左下、遮光パターン１３ｄが画素の左上に設けられている。画素２０１〜画素２０４の遮光パターン１３は、対称に配置されている。 Furthermore, it is also possible to detect the amount of displacement in the X direction and the Y direction using the basic pattern 2 of FIG. In the basic pattern 2 of FIG. 19, a rectangular light shielding pattern 13 is provided in a pixel. The rectangular light shielding pattern 13 is shifted from the center of the pixel. As in FIG. 5, the light shielding pattern 13a is provided at the upper right of the pixel, the light shielding pattern 13b is provided at the lower right of the pixel, the light shielding pattern 13c is provided at the lower left of the pixel, and the light shielding pattern 13d is provided at the upper left of the pixel. The light shielding patterns 13 of the pixels 201 to 204 are arranged symmetrically.
図１９の基本パターン２は、図５の構成に比べて、遮光パターン１３ａ〜１３ｄの面積が小さくなっている。基本パターン２によっても、図５の構成と同様に、面内方向における集光位置の変位量を検出することができる。すなわち、処理装置４が式（１）、（２）を用いて、Ｘ方向、及びＹ方向の変位量を検出する。また、基本パターン２では、第５のサブモニタ領域３３５の画素において、画素の中心にある矩形状の領域に、複数の遮光パターン１３ｅがアレイ状に配置されている。この構成を用いた場合でも、上記と同様の手法を用いることができる。すなわち、第５のサブモニタ領域３３５からの反射光の輝度に基づいて、高さ方向における集光位置の変位を検出することができる。 In the basic pattern 2 of FIG. 19, the areas of the light shielding patterns 13a to 13d are smaller than the configuration of FIG. The basic pattern 2 can also detect the amount of displacement of the condensing position in the in-plane direction, as in the configuration of FIG. That is, the processing device 4 detects the displacement amounts in the X direction and the Y direction using the equations (1) and (2). In the basic pattern 2, in the pixels of the fifth sub-monitor region 335, a plurality of light shielding patterns 13e are arranged in an array in a rectangular region at the center of the pixels. Even when this configuration is used, the same technique as described above can be used. That is, based on the brightness of the reflected light from the fifth sub monitor region 335, the displacement of the light collection position in the height direction can be detected.
図１９に示す反転パターン２は、図１９の基本パターン２が反転したパターンとなっている。したがって、図１９の反転パターン２は、図１９の基本パターン２における遮光パターン１３と反射防止膜１２を反転したパターンである。但し、画素２０５では、矩形枠状の反射防止膜１２が反転していない。反転パターン２においても、画素２０１〜画素２０４の遮光パターンは、対称に配置されている。図１９の反転パターン２を用いることで、画素内において遮光パターン１３の占める割合を増やすことができる。よって、図１９の反転パターン２では、基本パターンよりも反射光輝度を向上することができる。なお、反転パターン２の場合、（１）、（２）のΔＸ、ΔＹの符号が反転する。また、第５のサブモニタ領域３３５からの反射光の輝度に基づいて、高さ方向における集光位置の変位を検出することができる。 The inversion pattern 2 shown in FIG. 19 is a pattern obtained by inverting the basic pattern 2 in FIG. Therefore, the inversion pattern 2 in FIG. 19 is a pattern in which the light shielding pattern 13 and the antireflection film 12 in the basic pattern 2 in FIG. 19 are inverted. However, in the pixel 205, the rectangular frame-shaped antireflection film 12 is not inverted. Also in the reverse pattern 2, the light shielding patterns of the pixels 201 to 204 are arranged symmetrically. By using the reversal pattern 2 of FIG. 19, the proportion of the light shielding pattern 13 in the pixel can be increased. Therefore, in the inverted pattern 2 in FIG. 19, the reflected light luminance can be improved as compared with the basic pattern. In the case of the inversion pattern 2, the signs of ΔX and ΔY in (1) and (2) are inverted. Further, based on the brightness of the reflected light from the fifth sub-monitor area 335, the displacement of the condensing position in the height direction can be detected.
図１９の応用パターン３では、基本パターン２における第１〜第４のサブモニタ領域３３１〜３３４のパターンに、第５のサブモニタ領域３３５のパターンを組み合わせたものである。すなわち、画素内の矩形領域に、微細な遮光パターンが格子状に形成されている。例えば、図１９に示す第１〜第４のサブモニタ領域３３１〜３３４において遮光パターン１３が形成された領域に、複数の遮光パターンをアレイ状に配置している。応用パターン３においても、画素２０１〜画素２０４の遮光パターンは、対称に配置されている。 In the application pattern 3 of FIG. 19, the pattern of the fifth sub-monitor area 335 is combined with the pattern of the first to fourth sub-monitor areas 331 to 334 in the basic pattern 2. That is, a fine light-shielding pattern is formed in a grid pattern in a rectangular area in the pixel. For example, a plurality of light shielding patterns are arranged in an array in the region where the light shielding pattern 13 is formed in the first to fourth sub-monitor regions 331 to 334 shown in FIG. Also in the application pattern 3, the light shielding patterns of the pixels 201 to 204 are arranged symmetrically.
図１９の応用パターン４は、応用パターン３の遮光パターン１３と反射防止膜１２が反転したものである。応用パターン３，４では、高さ方向の集光位置のズレも検出することができるため、第５のサブモニタ領域３３５が不要となる。 The application pattern 4 in FIG. 19 is obtained by inverting the light shielding pattern 13 and the antireflection film 12 of the application pattern 3. In the application patterns 3 and 4, since it is possible to detect the deviation of the light collection position in the height direction, the fifth sub-monitor region 335 is not necessary.
図１９の応用パターン３、４の場合も、上記のようにＩＡ〜ＩＤを比較することで、面内方向における集光位置の変位量を検出することができる。なお、応用パターン４の場合、（１）、（２）のΔＸ、ΔＹの符号が反転する。さらに、ＩＡ〜ＩＤの平均値を閾値Ｉ１、Ｉ２と比較することで、高さ方向における集光位置の変位量を検出することができる。応用パターン３、４を用いた場合、パターンを削減することができる。さらに、応用パターン４を用いた場合、応用パターン３を用いた場合よりも、反射光輝度を向上することができる。 In the case of application patterns 3 and 4 of Figure 19, by comparing the I A ~I D as described above, it is possible to detect the amount of displacement of the focusing position in the plane direction. In the case of the application pattern 4, the signs of ΔX and ΔY in (1) and (2) are reversed. Furthermore, the displacement amount of the condensing position in the height direction can be detected by comparing the average value of I A to ID with the threshold values I1 and I2. When the application patterns 3 and 4 are used, the patterns can be reduced. Further, when the application pattern 4 is used, the reflected light luminance can be improved as compared with the case where the application pattern 3 is used.
もちろん、画素２０１〜２０５に形成される遮光パターンは、図１８、図１９の構成に限られるものではない。遮光パターン１３を種々の形状に形成することができる。周辺領域３２内のモニタ領域３３の画素には、反射防止膜１２と、遮光パターン１３、平坦化膜１５と、レンズ１７とが設けられていればよい。また、画素２０にカラーフィルタ１５が設けられている場合、画素２０１〜２０５にもカラーフィルタ１５を設けてもよい。 Of course, the light shielding pattern formed in the pixels 201 to 205 is not limited to the configuration shown in FIGS. The light shielding pattern 13 can be formed in various shapes. The antireflection film 12, the light shielding pattern 13, the planarizing film 15, and the lens 17 may be provided in the pixels in the monitor area 33 in the peripheral area 32. In addition, when the color filter 15 is provided in the pixel 20, the color filter 15 may be provided also in the pixels 201 to 205.
次に、別の変形例について図２０、図２１を用いて説明する。図２０、図２１は、変形例１、２にかかる遮光パターン１３と反射防止膜１２の配置例を示している。変形例１、２は、それぞれレンズ１７による集光スポットの拡がり度合いを確認することができる。さらに、図２０では、集光スポットが小さい場合の反射画像が示されている。図２１では図２０と同じパターンで集光スポットが大きい場合の反射画像が示されている。 Next, another modification will be described with reference to FIGS. 20 and 21 show arrangement examples of the light shielding pattern 13 and the antireflection film 12 according to the first and second modifications. In the first and second modified examples, the degree of spread of the condensed spot by the lens 17 can be confirmed. Furthermore, in FIG. 20, the reflected image in the case where a condensing spot is small is shown. FIG. 21 shows a reflection image in the same pattern as FIG. 20 when the focused spot is large.
変形例１では、遮光パターン１３が枠状に形成されている。そして、枠状の遮光パターン１３の内側と外側に、反射防止膜１２が露出している。さらに、変形例１では、枠状の遮光パターン１３の大きさを変えている。ここでは、Ａ〜Ｅまでの５パターン用意している。Ａ〜Ｅの遮光パターン１３は、画素の中心を中心とした矩形枠状に配置されている。そして、ＡからＥの順番で遮光パターン１３が大きくなっている。よって、Ａ〜Ｅのそれぞれについてサブモニタ領域を形成する。すなわち、５つのサブモニタ領域を用意して、Ａ〜Ｅの夫々に対応させる。変形例２では、変形例１の遮光パターン１３と反射防止膜１２が反転した構成となっている。 In the first modification, the light shielding pattern 13 is formed in a frame shape. The antireflection film 12 is exposed on the inside and outside of the frame-shaped light shielding pattern 13. Furthermore, in the first modification, the size of the frame-shaped light shielding pattern 13 is changed. Here, five patterns A to E are prepared. The light shielding patterns 13 of A to E are arranged in a rectangular frame shape with the center of the pixel as the center. The light shielding pattern 13 increases in the order of A to E. Therefore, a sub monitor area is formed for each of A to E. That is, five sub-monitor areas are prepared and correspond to each of A to E. In the second modification, the light shielding pattern 13 and the antireflection film 12 of the first modification are reversed.
図２０に示すように集光スポットが小さい場合、変形例１では、Ａのパターンにおいて、遮光パターン１３に入射する光量が多くなる。そして、遮光パターン１３が大きくなるにつれて、遮光パターン１３に入射する光量が減少する。すなわち、遮光パターン１３が大きくなるにつれて、遮光パターン１３の内側の反射防止膜１２に入射する光量が多くなる。したがって、反射画像は、Ａのパターンで最も輝度が高くなり、Ｅのパターンで最も少なくなる。 As shown in FIG. 20, when the condensing spot is small, in the first modification, the amount of light incident on the light shielding pattern 13 in the pattern A increases. As the light shielding pattern 13 increases, the amount of light incident on the light shielding pattern 13 decreases. That is, as the light shielding pattern 13 increases, the amount of light incident on the antireflection film 12 inside the light shielding pattern 13 increases. Therefore, the reflected image has the highest luminance in the A pattern and the lowest in the E pattern.
一方、図２１に示すように集光スポットが大きい場合、Ｃのパターンで遮光パターン１３に入射する光量が最も多くなる。よって、反射画像は、Ｃのパターンで最も輝度が高くなる。遮光パターン１３がＣからＥへと大きくなるにつれて、遮光パターン１３の内側の反射防止膜１２に入射する光量が多くなる。また、遮光パターン１３がＣからＡへと小さくなるにつれて、遮光パターン１３の外側の反射防止膜１２に入射する光量が多くなる。このように、集光スポットの大きさに対応する大きさの遮光パターン１３が設けられている場合、反射光輝度が高くなる。そして、遮光パターンの大きさと集光スポットの大きさの違いが大きくなるにつれて、反射光輝度が低くなる。よって、異なる大きさの枠状又は環状の遮光パターン１３を複数用意することで、集光スポットの大きさを評価することができる。遮光パターン１３は、枠状ではなく、円環状であってもよい。遮光パターン１３は連続した線で形成されていなくてもよい。 On the other hand, when the condensing spot is large as shown in FIG. 21, the amount of light incident on the light shielding pattern 13 is the largest in the C pattern. Therefore, the reflected image has the highest luminance in the C pattern. As the light shielding pattern 13 increases from C to E, the amount of light incident on the antireflection film 12 inside the light shielding pattern 13 increases. Further, as the light shielding pattern 13 decreases from C to A, the amount of light incident on the antireflection film 12 outside the light shielding pattern 13 increases. Thus, when the light-shielding pattern 13 having a size corresponding to the size of the focused spot is provided, the reflected light luminance is increased. And as the difference between the size of the light shielding pattern and the size of the focused spot increases, the reflected light luminance decreases. Therefore, the size of the focused spot can be evaluated by preparing a plurality of frame-shaped or annular light-shielding patterns 13 having different sizes. The light shielding pattern 13 may be an annular shape instead of a frame shape. The light shielding pattern 13 may not be formed by a continuous line.
なお、変形例２では、変形例１のパターンが反転している。したがって、変形例１の場合と反射光の輝度が反対になる。例えば、図２０に示す集光スポットが小さい例では、Ａのパターンで反射画像が最も暗くなり、Ｅのパターンで最も明るくなる。一方、図２１に示す集光スポットが大きい例では、Ｃのパターンで、反射画像が最も暗くなる。このように、レンズ１７による集光スポットの大きさを評価することができる。 In Modification 2, the pattern of Modification 1 is reversed. Therefore, the brightness of the reflected light is opposite to that in the first modification. For example, in the example in which the condensing spot shown in FIG. 20 is small, the reflected image is darkest in the pattern A and brightest in the pattern E. On the other hand, in the example in which the condensing spot shown in FIG. 21 is large, the reflected image is darkest in the C pattern. In this way, the size of the focused spot by the lens 17 can be evaluated.
なお、図５、図１１のパターンに追加して、変形例１又は変形例２となるサブモニタ領域を設けてもよい。また、図１８、図１９に示したパターン例と図２０、図２１を組み合わせてもよい。この場合、サブモニタ領域の数が６個以上となる。あるいは、変形例１又は変形例２を単独で用いてもよい。 In addition to the patterns shown in FIGS. 5 and 11, a sub-monitor area serving as Modification 1 or Modification 2 may be provided. Further, the pattern examples shown in FIGS. 18 and 19 may be combined with FIGS. In this case, the number of sub-monitor areas is 6 or more. Or you may use the modification 1 or the modification 2 independently.
なお、モニタ領域３３の画素内には、画素領域３１の画素内の遮光パターン１３と異なる形状の遮光パターン１３が部分的に設けられていればよい。こうすることで、集光位置が変位したか否かを検出することができ、レンズ１７の特性を評価することができる。処理装置４は、集光位置が一定値以上変位した場合、不良品と判定する。すなわち、処理装置４は、反射光輝度と閾値を比較して、その比較結果に応じて良否判定を行う。したがって、レンズ特性を適切に評価することができる。 Note that the light shielding pattern 13 having a different shape from the light shielding pattern 13 in the pixel of the pixel region 31 may be partially provided in the pixel of the monitor region 33. By doing so, it is possible to detect whether or not the condensing position is displaced, and the characteristics of the lens 17 can be evaluated. The processing device 4 determines that the product is defective when the light collection position is displaced by a certain value or more. That is, the processing device 4 compares the reflected light luminance with the threshold value, and performs pass / fail determination according to the comparison result. Therefore, it is possible to appropriately evaluate the lens characteristics.
面内方向と高さ方向のいずれかのみ集光位置の変位を検出するようにしてもよい。例えば、高さ方向のみ、集光位置を検出する場合、モニタ領域３３に第５のサブモニタ領域３３５のみを設ける。すなわち、モニタ領域３３の画素内において、複数の遮光パターンを配列する。こうすることで、集光位置の変位量を検出することができる。Ｘ方向及びＹ方向の変位量を検出する場合、第１〜第４のサブモニタ領域３３１〜３３４を設ければよい。 You may make it detect the displacement of a condensing position only in either an in-plane direction and a height direction. For example, when the condensing position is detected only in the height direction, only the fifth sub-monitor area 335 is provided in the monitor area 33. That is, a plurality of light shielding patterns are arranged in the pixels of the monitor region 33. By doing so, the amount of displacement of the condensing position can be detected. When detecting the amount of displacement in the X direction and the Y direction, the first to fourth sub-monitor areas 331 to 334 may be provided.
また、上記の説明では、Ｘ方向、及びＹ方向における集光位置の変位量を評価するために第１〜第４のサブモニタ領域３３１〜３３４を用いたが、１方向における変位量のみを評価するようにしてもよい。１方向のみの変位量を評価する場合は、２つのサブモニタ領域のみを形成すればよい。例えば、ＩＡとＩＢを比較することで、Ｙ方向の変位を検出することができる。従って、モニタ領域３３に、第１のサブモニタ領域３３１及び第２のサブモニタ領域３３２が含まれており、第１のサブモニタ領域３３１と前記第２のサブモニタ領域３３２とで、遮光パターンのパターン形状、及び向きの少なくとも一方が異なっていればよい。こうすることで、面内の一方向における変位量を評価することができる。例えば、第１のサブモニタ領域３３１では、画素を２分割した領域に一方を遮光パターン１３にして、他方を反射防止膜１２にし、第２のサブモニタ領域３３２ではその反対にする。 In the above description, the first to fourth sub-monitor areas 331 to 334 are used to evaluate the displacement amount of the light collection position in the X direction and the Y direction. However, only the displacement amount in one direction is evaluated. You may do it. When evaluating a displacement amount in only one direction, only two sub-monitor regions need be formed. For example, by comparing the I A and I B, it is possible to detect the displacement in the Y direction. Accordingly, the monitor area 33 includes a first sub-monitor area 331 and a second sub-monitor area 332, and the first sub-monitor area 331 and the second sub-monitor area 332 have a pattern shape of a light shielding pattern, and It is sufficient that at least one of the directions is different. By doing so, the amount of displacement in one direction in the plane can be evaluated. For example, in the first sub-monitor region 331, one of the pixels divided into two regions is the light-shielding pattern 13, the other is the antireflection film 12, and the second sub-monitor region 332 is the opposite.
なお、上記の説明では、１つの画素にそれぞれレンズが形成されている撮像素子について説明したが、複数の画素に対して１つのレンズが形成される撮像素子についても同様に評価することができる。すなわち、１つのレンズが複数の画素上に形成されている場合でも、受光部１１ａの上に、遮光パターンを部分的に設けることで、レンズの集光位置の変位を検出することができる。 In the above description, an image sensor in which a lens is formed for each pixel has been described, but an image sensor in which one lens is formed for a plurality of pixels can be similarly evaluated. That is, even when one lens is formed on a plurality of pixels, it is possible to detect the displacement of the condensing position of the lens by partially providing the light shielding pattern on the light receiving portion 11a.
上記の説明では撮像素子３０が裏面照射型のセンサであるとして説明したが、表面照射型のセンサについても同様に検査することができる。表面照射型のセンサの場合、基板１１の表面には、金属配線パターンが形成されている構成となる。すなわち、受光部１１ａの上に、金属配線パターンが形成されている構成となっている。従って、金属配線パターンを遮光パターン１３として用いることで、同様に検査することができる。 In the above description, the imaging element 30 is described as a back-illuminated sensor, but a front-illuminated sensor can be similarly tested. In the case of a surface irradiation type sensor, a metal wiring pattern is formed on the surface of the substrate 11. That is, a metal wiring pattern is formed on the light receiving portion 11a. Therefore, the same inspection can be performed by using the metal wiring pattern as the light shielding pattern 13.
また、周辺領域３２に光電変換回路が形成されている撮像素子３０であれば、撮像素子３０で光電変換された受光信号を用いてレンズ１７を評価してもよい。例えば、ダーク補正を行うために、オプティカルブラック領域には、電気信号を出力することができる画素が形成されている。電気特性試験において、オプティカルブラック領域内のモニタ領域３３に形成された画素を照明光源１が照明する。モニタ領域３３の受光部１１ａに照明光源１からの照明光が入射すると受光部１１ａが電気信号に変換する。そして、受光部１１ａで生成された電気的な出力をプローブパッド等で取り出して評価する。 Further, in the case of the image sensor 30 in which the photoelectric conversion circuit is formed in the peripheral region 32, the lens 17 may be evaluated using the light reception signal photoelectrically converted by the image sensor 30. For example, in order to perform dark correction, pixels capable of outputting an electrical signal are formed in the optical black region. In the electrical characteristic test, the illumination light source 1 illuminates the pixels formed in the monitor region 33 in the optical black region. When the illumination light from the illumination light source 1 enters the light receiving part 11a of the monitor region 33, the light receiving part 11a converts it into an electrical signal. Then, the electrical output generated by the light receiving unit 11a is taken out by a probe pad or the like and evaluated.
すなわち、撮像素子３０が生成した受光信号強度を評価することで、レンズ１７の特性を評価することができる。このように、撮像素子３０で生成した受光信号強度に基づいて、レンズ特性を評価することで、ＸＹＺ方向における集光位置のずれが定量化することができる。すなわち、検査装置１００が、集光位置のズレ量を特定することができる。これにより、製造工程へのフィードバックが容易になり、生産性を向上することができる。この場合、検査装置１００において、カメラ３は不要となる。そして、処理装置４に、撮像素子３０から出力される受光信号を供給すればよい。処理装置４が受光部１１で光電変換された信号に基づいて、レンズの特性を評価する。このようにすることで、受光量の増減だけでなく、受光量変化の要因を分析することが可能になる。 That is, the characteristics of the lens 17 can be evaluated by evaluating the intensity of the received light signal generated by the image sensor 30. As described above, by evaluating the lens characteristics based on the received light signal intensity generated by the image sensor 30, the deviation of the light collection position in the XYZ directions can be quantified. That is, the inspection apparatus 100 can specify the amount of deviation of the light collection position. Thereby, feedback to the manufacturing process is facilitated, and productivity can be improved. In this case, the camera 3 is unnecessary in the inspection apparatus 100. Then, the light receiving signal output from the image sensor 30 may be supplied to the processing device 4. The processing device 4 evaluates the characteristics of the lens based on the signal photoelectrically converted by the light receiving unit 11. In this way, it is possible to analyze not only the increase / decrease in the amount of received light but also the cause of the change in the amount of received light.
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention contains the appropriate deformation | transformation which does not impair the objective and advantage, Furthermore, it does not receive the limitation by said embodiment.
１ 照明光源
２ ステージ
３ カメラ
４ 処理装置
５ ハーフミラー
１０ ウェハ
１１ 基板
１１ａ 受光部
１２ 反射防止膜
１３ 遮光パターン
１４ 第１の平坦化膜
１５ カラーフィルタ
１６ 第２の平坦化膜
１７ レンズ
３０ 撮像素子
３１ 画素領域
３２ 周辺領域
３３ モニタ領域
３３１〜３３５ サブモニタ領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Illumination light source 2 Stage 3 Camera 4 Processing apparatus 5 Half mirror 10 Wafer 11 Substrate 11a Light-receiving part 12 Antireflection film 13 Light-shielding pattern 14 1st planarization film 15 Color filter 16 2nd planarization film 17 Lens 30 Image pick-up element 31 Pixel area 32 Peripheral area 33 Monitor area 331-335 Sub monitor area
Claims (18)
前記基板の上に設けられた反射防止膜と、
前記反射防止膜の上に設けられ、隣接する画素間に設けられた遮光パターンと、
前記反射防止膜、及び前記遮光パターンを覆うように設けられた平坦化膜と、
前記平坦化膜の上に設けられたレンズと、を備えた撮像素子であって、
複数の前記画素が設けられた画素領域の外側には、モニタ領域が設けられ、
前記モニタ領域の画素には、前記反射防止膜と、前記遮光パターンと、前記平坦化膜と、前記レンズとが設けられ、
前記モニタ領域の画素内には、前記画素領域の画素内の前記遮光パターンと異なる形状の前記遮光パターンが部分的に設けられており、
前記モニタ領域の少なくとも一部には、１画素内において複数の遮光パターンが配列されている、撮像素子。 A substrate provided with a plurality of light receiving portions for performing photoelectric conversion;
An antireflective film provided on the substrate;
A light-shielding pattern provided on the antireflection film and provided between adjacent pixels;
A planarization film provided to cover the antireflection film and the light shielding pattern;
An imaging device comprising a lens provided on the planarizing film,
A monitor area is provided outside the pixel area where the plurality of pixels are provided,
The pixels in the monitor region are provided with the antireflection film, the light shielding pattern, the planarization film, and the lens,
In the pixel of the monitor region, the light shielding pattern having a shape different from the light shielding pattern in the pixel of the pixel region is partially provided ,
An image sensor in which a plurality of light shielding patterns are arranged in one pixel in at least a part of the monitor region .
前記第１のサブモニタ領域と前記第２のサブモニタ領域とで、前記遮光パターンのパターン形状、及び向きの少なくとも一方が異なる請求項１に記載の撮像素子。 The monitor area includes at least first and second sub-monitor areas,
The imaging device according to claim 1, wherein at least one of a pattern shape and an orientation of the light shielding pattern is different between the first sub-monitor region and the second sub-monitor region.
第１〜第４のサブモニタ領域における遮光パターンが画素中心に対して対称に配置されている請求項１に記載の撮像素子。 The monitor area includes at least first to fourth sub-monitor areas,
The image sensor according to claim 1, wherein the light shielding patterns in the first to fourth sub-monitor regions are arranged symmetrically with respect to the pixel center.
前記撮像素子となる半導体チップが複数設けられたウェハが載置されるステージと、
モニタ領域を照明する照明光源と、
前記モニタ領域で反射した反射光を受光する光検出器と、
前記光検出器での検出結果に基づいて、レンズの特性を評価する処理装置と、を備え、
前記撮像素子は、光電変換を行う受光部を複数備えた基板と、
前記基板の上に設けられた反射防止膜と、
前記反射防止膜の上に設けられ、隣接する画素間に設けられた遮光パターンと、
前記反射防止膜、及び前記遮光パターンを覆うように設けられた平坦化膜と、
前記平坦化膜の上に設けられた前記レンズと、を備え、
複数の前記画素が設けられた画素領域の外側には、前記モニタ領域が設けられ、
前記モニタ領域の画素には、前記反射防止膜と、前記遮光パターンと、前記平坦化膜と、前記レンズとが設けられ、
前記モニタ領域の画素内には、前記画素領域の画素内の前記遮光パターンと異なる形状の前記遮光パターンが部分的に設けられている、検査装置。 An inspection apparatus for inspecting an image sensor ,
A stage on which a wafer provided with a plurality of semiconductor chips serving as the imaging elements is placed;
An illumination light source that illuminates the monitor area ;
A photodetector for receiving the reflected light reflected by the monitor region;
A processing device for evaluating the characteristics of the lens based on the detection result of the photodetector , and
The imaging device includes a substrate including a plurality of light receiving units that perform photoelectric conversion;
An antireflective film provided on the substrate;
A light-shielding pattern provided on the antireflection film and provided between adjacent pixels;
A planarization film provided to cover the antireflection film and the light shielding pattern;
The lens provided on the planarizing film,
The monitor region is provided outside the pixel region where the plurality of pixels are provided,
The pixels in the monitor region are provided with the antireflection film, the light shielding pattern, the planarization film, and the lens,
The inspection apparatus , wherein the light shielding pattern having a shape different from the light shielding pattern in the pixel of the pixel region is partially provided in the pixel of the monitor region .
前記第１のサブモニタ領域と前記第２のサブモニタ領域とで、前記遮光パターンのパターン形状、及び向きの少なくとも一方が異なる撮像素子であり、
前記処理装置が、前記第１のサブモニタ領域からの反射光輝度と、前記第２のサブモニタ領域からの反射光輝度を比較することで、前記レンズの集光特性を評価する請求項５、又は６に記載の検査装置。 The imaging device includes at least first and second sub-monitor areas in the monitor area;
The first sub-monitor region and the second sub-monitor region are image sensors that differ in at least one of pattern shape and orientation of the light shielding pattern ,
The processing device, the reflected light intensity from the first sub-monitor area, by comparing the reflected light intensity from the second sub-monitor area, according to claim 5 or 6 for evaluating the condensing characteristics of the lens The inspection device described in 1.
第１〜第４のサブモニタ領域における遮光パターンが画素中心に対して対称に配置されている撮像素子であり、
前記処理装置が、前記第１〜４のサブモニタ領域からの反射光輝度を比較することで、面内方向における前記レンズの集光位置の変位量を評価する請求項５、又は６に記載の検査装置。 The image sensor includes at least first to fourth sub-monitor areas in the monitor area;
An image sensor in which the light shielding patterns in the first to fourth sub-monitor areas are arranged symmetrically with respect to the pixel center ,
The inspection according to claim 5, wherein the processing device evaluates a displacement amount of the condensing position of the lens in an in-plane direction by comparing reflected light luminances from the first to fourth sub-monitor regions. apparatus.
前記撮像素子となる半導体チップが複数設けられたウェハを照明するステップと、
モニタ領域で反射した反射光を光検出器で受光するステップと、
前記光検出器での検出結果に基づいて、レンズの特性を評価するステップと、を備え、
前記撮像素子は、光電変換を行う受光部を複数備えた基板と、
前記基板の上に設けられた反射防止膜と、
前記反射防止膜の上に設けられ、隣接する画素間に設けられた遮光パターンと、
前記反射防止膜、及び前記遮光パターンを覆うように設けられた平坦化膜と、
前記平坦化膜の上に設けられた前記レンズと、を備え、
複数の前記画素が設けられた画素領域の外側には、前記モニタ領域が設けられ、
前記モニタ領域の画素には、前記反射防止膜と、前記遮光パターンと、前記平坦化膜と、前記レンズとが設けられ、
前記モニタ領域の画素内には、前記画素領域の画素内の前記遮光パターンと異なる形状の前記遮光パターンが部分的に設けられている、検査方法。 An inspection method for inspecting an image sensor ,
Illuminating a wafer provided with a plurality of semiconductor chips to serve as the image sensor;
Receiving the reflected light reflected by the monitor area with a photodetector;
Evaluating the characteristics of the lens based on the detection result of the photodetector , and
The imaging device includes a substrate including a plurality of light receiving units that perform photoelectric conversion;
An antireflective film provided on the substrate;
A light-shielding pattern provided on the antireflection film and provided between adjacent pixels;
A planarization film provided to cover the antireflection film and the light shielding pattern;
The lens provided on the planarizing film,
The monitor region is provided outside the pixel region where the plurality of pixels are provided,
The pixels in the monitor region are provided with the antireflection film, the light shielding pattern, the planarization film, and the lens,
The inspection method , wherein the light shielding pattern having a shape different from the light shielding pattern in the pixel of the pixel region is partially provided in the pixel of the monitor region .
前記第１のサブモニタ領域と前記第２のサブモニタ領域とで、前記遮光パターンのパターン形状、及び向きの少なくとも一方が異なる撮像素子であり、
前記レンズの特性を評価するステップにおいて、前記第１のサブモニタ領域からの反射光輝度と、前記第２のサブモニタ領域からの反射光輝度を比較することで、前記レンズの集光特性を評価する請求項１１、又は１２に記載の検査方法。 The imaging device includes at least first and second sub-monitor areas in the monitor area;
The first sub-monitor region and the second sub-monitor region are image sensors that differ in at least one of pattern shape and orientation of the light shielding pattern ,
The step of evaluating the characteristic of the lens evaluates the light collection characteristic of the lens by comparing the reflected light luminance from the first sub-monitor region and the reflected light luminance from the second sub-monitor region. Item 13. The inspection method according to Item 11 or 12 .
第１〜第４のサブモニタ領域における遮光パターンが画素中心に対して対称に配置されている撮像素子であり、
前記レンズの特性を評価するステップにおいて、前記第１〜４のサブモニタ領域からの反射光輝度を比較することで、面内方向における前記レンズの集光位置の変位量を評価する請求項１１、又は１２に記載の検査方法。 The image sensor includes at least first to fourth sub-monitor areas in the monitor area;
An image sensor in which the light shielding patterns in the first to fourth sub-monitor areas are arranged symmetrically with respect to the pixel center ,
In the step of evaluating the characteristics of the lens, the amount of displacement of the condensing position of the lens in the in-plane direction is evaluated by comparing reflected light luminances from the first to fourth sub-monitor regions , or 12. The inspection method according to 12 .
前記撮像素子となる半導体チップが複数設けられたウェハが載置されるステージと、
前記モニタ領域を照明する照明光源と、
前記撮像素子の前記受光部で光電変換された信号に基づいて、前記レンズの特性を評価する処理装置と、を備えた検査装置。 An inspection apparatus for inspecting the image sensor according to any one of claims 1 to 4 ,
A stage on which a wafer provided with a plurality of semiconductor chips serving as the imaging elements is placed;
An illumination light source for illuminating the monitor area;
An inspection apparatus comprising: a processing device that evaluates characteristics of the lens based on a signal photoelectrically converted by the light receiving unit of the imaging element.
前記撮像素子となる半導体チップが複数設けられたウェハを照明するステップと、
前記撮像素子の前記受光部で光電変換された信号に基づいて、前記レンズの特性を評価するステップと、を備えた検査方法。 An inspection method for inspecting the image sensor according to any one of claims 1 to 4 ,
Illuminating a wafer provided with a plurality of semiconductor chips to serve as the image sensor;
And a step of evaluating characteristics of the lens based on a signal photoelectrically converted by the light receiving unit of the imaging device.
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| JP2006351853A (en) * | 2005-06-16 | 2006-12-28 | Fujifilm Holdings Corp | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof |
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