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JPH114374A - Imaging device - Google Patents

Imaging device

Info

Publication number
JPH114374A
JPH114374A JP9155076A JP15507697A JPH114374A JP H114374 A JPH114374 A JP H114374A JP 9155076 A JP9155076 A JP 9155076A JP 15507697 A JP15507697 A JP 15507697A JP H114374 A JPH114374 A JP H114374A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
unit
light
signal
image
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9155076A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Komai
敦 駒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP9155076A priority Critical patent/JPH114374A/en
Publication of JPH114374A publication Critical patent/JPH114374A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To surely reduce a noise component of an image signal by scanning a signal charge generated by an image pickup means to generate an image signal and discharging a generated signal charge before a lighting means starts lighting. SOLUTION: An image pickup means 10 picks up an optical image of an object A lighted by a lighting means 12 that is intermittently lighted to generate signal charges. Just after the lighting means 12 finishes lighting, an image scanning means 14 scans the signal charge generated by the image pickup means 10 to generate an image signal. A discharge means 16 discharges the signal charge generated by the image pickup means 10 just before the lighting means 12 starts lighting. That is, the signal charge generated for a period when the lighting means 12 is lighted among signal charges generated by the image pickup means 10 is scanned by the image scanning means 14. Furthermore, till the lighting is started after the lighting of the lighting means 12 is finished, the signal charge generated due to noise by a dark current or the like is discharged by the discharge means 16.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、間欠的に発光する
光源によって照明される被写体の光学像を撮像して画像
信号を生成する撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup apparatus that picks up an optical image of a subject illuminated by a light source that emits light intermittently and generates an image signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、画像処理技術の発展に伴って、撮
像装置で生成された画像信号は、様々な演算が施され、
測定装置や製造装置における自動制御の制御量などとし
て用いられている。例えば、IC製造装置の縮小投影型
露光装置(以下、「ステッパ」と言う。)では、自動ア
ライメント時にXYステージを自動制御するための制御
量として用いられている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of image processing technology, image signals generated by an imaging device are subjected to various calculations,
It is used as a control amount for automatic control in a measuring device or a manufacturing device. For example, in a reduction projection type exposure apparatus (hereinafter, referred to as “stepper”) of an IC manufacturing apparatus, it is used as a control amount for automatically controlling an XY stage during automatic alignment.

【0003】すなわち、ステッパにおいて、自動アライ
メントが行われる過程では、撮像装置は、レティクル上
のアライメント用マークとウェハ上のアライメント用マ
ークとを撮影して画像信号を生成する。また、XYステ
ージの制御部は、撮像装置で生成された画像信号に対
し、対称性パターンマッチング演算などを施してレティ
クルとウェハとのズレ量を検出する。このように検出さ
れたズレ量に基づき、XYステージの制御部は、XYス
テージの位置を制御する。
That is, in the process of performing automatic alignment in a stepper, an image pickup device takes an image of an alignment mark on a reticle and an alignment mark on a wafer to generate an image signal. Further, the control unit of the XY stage performs a symmetric pattern matching calculation or the like on the image signal generated by the imaging device to detect a deviation amount between the reticle and the wafer. The control unit of the XY stage controls the position of the XY stage based on the detected shift amount.

【0004】ところで、一般的なステッパには、露光用
の光源とは別に、ウェハのレジストを感光しないアライ
メント用の光源が設けられている。
Incidentally, a general stepper is provided with an alignment light source that does not expose the resist on the wafer, separately from a light source for exposure.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、露光と
アライメントとを同一の光源からの光によって行うステ
ッパが実用化されつつある。
However, in recent years, a stepper that performs exposure and alignment using light from the same light source has been put into practical use.

【0006】このようなステッパには、間欠的に発光す
る光源(例えば、エキシマレーザ光など)を用いたもの
があり、アライメント用マークは数nsec〜数十ns
ecという極めて短い照明時間で照明される。例えば、
光源の発光周期が数msecである場合、発光周期に占
める発光期間(上述した照射時間に相当する)の割合
は、1/1000〜1/100となる。
Some of such steppers use a light source that emits light intermittently (for example, excimer laser light), and the alignment mark is several ns to several tens ns.
It is illuminated in an extremely short illumination time of ec. For example,
When the light emission cycle of the light source is several milliseconds, the ratio of the light emission period (corresponding to the above-described irradiation time) to the light emission cycle is 1/1000 to 1/100.

【0007】また、アライメント時のレジストの感光を
避けるために光源の光量を抑制するステッパでは、発光
期間に生成される信号電荷の量に限界があった。このよ
うな事情によって、撮像装置では、蓄積時間のほとんど
が暗電流などのノイズの蓄積に費やされ、SN比が著し
く低下して良好な画像信号を生成することができないと
いう問題があった。
In a stepper that suppresses the light amount of a light source in order to avoid exposure of a resist during alignment, there is a limit to the amount of signal charge generated during a light emission period. Under such circumstances, the imaging apparatus has a problem that most of the accumulation time is spent for accumulation of noise such as dark current, and the SN ratio is remarkably reduced, so that a good image signal cannot be generated.

【0008】また、スピード・ライトの間欠的な発光に
同調して連続撮影を行う電子カメラの撮像装置にも、上
述したステッパ内の撮像装置と同様に良好な画像信号を
生成することができないという問題があった。そこで、
請求項1から請求項7に記載の発明は、画像信号のノイ
ズ成分を確実に低減できる撮像装置を提供することを目
的とする。
[0008] Further, an image pickup device of an electronic camera which performs continuous photographing in synchronization with the intermittent light emission of the speedlight cannot generate a good image signal similarly to the above-described image pickup device in the stepper. There was a problem. Therefore,
It is an object of the present invention to provide an imaging apparatus capable of reliably reducing a noise component of an image signal.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】図1は、請求項1、5〜
7に記載の発明の原理ブロック図である。請求項1に記
載の撮像装置は、被写体Aの光学像を撮像して信号電荷
を生成する撮像手段10と、間欠的に発光して被写体A
を照明する照明手段12と、照明手段12が発光を終了
した直後に、撮像手段10によって生成された信号電荷
を走査して画像信号を生成する画像走査手段14と、照
明手段12が発光を開始する直前に、撮像手段10によ
って生成された信号電荷を排出する排出手段16とを備
えたことを特徴とする。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention;
It is a principle block diagram of the invention described in 7. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein an image pickup means for picking up an optical image of the subject A to generate signal charges;
Illuminating means 12, an illuminating means 12, an image scanning means 14 for scanning the signal charges generated by the imaging means 10 to generate an image signal immediately after the illuminating means 12 stops emitting light, and an illuminating means 12 for emitting light And discharging means 16 for discharging the signal charges generated by the image pickup means 10 immediately before the operation.

【0010】図2は、請求項2に記載の発明の原理ブロ
ック図である。請求項2に記載の撮像装置は、請求項1
に記載の撮像装置において、照明手段12が発光する期
間を規定する制御信号によって該照明手段12の発光の
タイミングを制御する発光制御手段18を備え、画像走
査手段14は、制御信号を取得し、該制御信号に基づき
照明手段12が発光を終了した直後のタイミングを検出
して画像信号を生成し、排出手段16は、制御信号を取
得し、該制御信号に基づき照明手段12が発光を開始す
る直前のタイミングを検出して信号電荷を排出すること
を特徴とする。
FIG. 2 is a block diagram showing the principle of the second aspect of the present invention. The image pickup apparatus according to claim 2 is an image pickup apparatus according to claim 1.
The image pickup device according to the above, further comprising a light emission control unit 18 that controls the timing of light emission of the illumination unit 12 by a control signal that defines a period during which the illumination unit 12 emits light. Based on the control signal, the timing immediately after the illuminating unit 12 stops emitting light is detected to generate an image signal, the discharging unit 16 acquires the control signal, and the illuminating unit 12 starts emitting light based on the control signal. The signal charge is discharged by detecting the immediately preceding timing.

【0011】図3は、請求項3に記載の発明の原理ブロ
ック図である。請求項3に記載の撮像装置は、間欠的に
発光する光源Bによって照明される被写体Aの光学像を
撮像し、信号電荷を生成する撮像手段10と、光源Bが
発光する期間を規定する制御信号を取得して該光源Bが
発光を終了した直後のタイミングを検出し、撮像手段1
0によって生成された信号電荷を該タイミングで走査し
て画像信号を生成する画像走査手段14と、制御信号を
取得して光源Bが発光を開始する直前のタイミングを検
出し、撮像手段10によって生成された信号電荷を該タ
イミングで排出する排出手段16とを備えたことを特徴
とする。
FIG. 3 is a block diagram showing the principle of the third aspect of the present invention. An image pickup apparatus according to claim 3, which picks up an optical image of a subject A illuminated by a light source B that emits light intermittently and generates signal charges, and controls a period during which the light source B emits light. A signal is acquired, the timing immediately after the light source B stops emitting light is detected, and the imaging unit 1
The image scanning means 14 scans the signal charge generated by the signal 0 at the timing to generate an image signal, and detects the timing immediately before the light source B starts emitting light by acquiring the control signal. Discharging means 16 for discharging the generated signal charges at the timing.

【0012】図4は、請求項4に記載の発明の原理ブロ
ック図である。請求項4に記載の撮像装置は、間欠的に
発光する光源Bによって照明される被写体Aの光学像を
撮像し、信号電荷を生成する撮像手段10と、光源Bか
らの光を取得して該光源Bが発光を終了した直後のタイ
ミングを検出し、撮像手段10によって生成された信号
電荷を該タイミングで走査して画像信号を生成する画像
走査手段14と、光源Bからの光を取得して該光源Bが
発光を開始する直前のタイミングを検出し、撮像手段1
0によって生成された信号電荷を該タイミングで排出す
る排出手段16とを備えたことを特徴とする。
FIG. 4 is a block diagram showing the principle of the present invention. The imaging device according to claim 4 captures an optical image of a subject A illuminated by a light source B that emits light intermittently, and captures light from the light source B to generate signal charges. The image scanning unit 14 detects the timing immediately after the light source B has finished emitting light, scans the signal charge generated by the imaging unit 10 at the timing to generate an image signal, and acquires light from the light source B. The timing immediately before the light source B starts emitting light is detected,
And discharging means 16 for discharging the signal charges generated by the zero at the timing.

【0013】請求項5に記載の撮像装置は、請求項1な
いし請求項4の何れか一項に記載の撮像装置において、
撮像手段10は、受光部と、該受光部に隣接した排出部
とを備え、排出手段16は、排出部を介して信号電荷を
排出することを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the imaging apparatus according to any one of the first to fourth aspects,
The imaging unit 10 includes a light receiving unit and a discharging unit adjacent to the light receiving unit, and the discharging unit 16 discharges signal charges via the discharging unit.

【0014】請求項6に記載の撮像装置は、請求項1な
いし請求項4の何れか一項に記載の撮像装置において、
撮像手段10は、受光部と、該受光部の垂直方向に配さ
れた排出部とを備え、排出手段16は、排出部を介して
信号電荷を排出することを特徴とする。請求項7に記載
の撮像装置は、請求項1ないし請求項4の何れか一項に
記載の撮像装置において、撮像手段10は、光学像の光
電変換を行う受光部と、該受光部で行われる光電変換に
よって得られる信号電荷を転送する転送路とを備え、画
像走査手段14は、転送路を介して信号電荷を読み出し
て画像信号を生成し、排出手段16は、転送路の少なく
とも一部を介して信号電荷を排出することを特徴とす
る。
According to a sixth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to any one of the first to fourth aspects,
The imaging unit 10 includes a light receiving unit and a discharging unit arranged in a direction perpendicular to the light receiving unit. The discharging unit 16 discharges signal charges via the discharging unit. According to a seventh aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the imaging unit includes a light receiving unit that performs photoelectric conversion of an optical image, and a light receiving unit that performs the photoelectric conversion of the optical image. A transfer path for transferring a signal charge obtained by photoelectric conversion, the image scanning unit 14 reads out the signal charge via the transfer path to generate an image signal, and the discharging unit 16 includes at least a part of the transfer path. And discharging the signal charge via the.

【0015】(作用)請求項1に記載の発明にかかわる
撮像装置では、撮像手段10は、間欠的に発光する照明
手段12によって照明される被写体Aの光学像を撮像し
て信号電荷を生成する。画像走査手段14は、照明手段
12が発光を終了した直後に、撮像手段10によって生
成された信号電荷を走査して画像信号を生成する。排出
手段16は、照明手段12が発光を開始する直前に、撮
像手段10によって生成された信号電荷を排出する。
(Operation) In the image pickup apparatus according to the first aspect of the present invention, the image pickup means 10 picks up an optical image of the subject A illuminated by the illuminating means 12 which emits light intermittently and generates signal charges. . The image scanning unit 14 scans the signal charges generated by the imaging unit 10 immediately after the illumination unit 12 stops emitting light to generate an image signal. The discharging unit 16 discharges the signal charges generated by the imaging unit 10 immediately before the lighting unit 12 starts emitting light.

【0016】すなわち、撮像手段10で生成される信号
電荷の内、照明手段12が発光している期間に生成され
た信号電荷は、画像走査手段14によって走査される。
また、照明手段12が発光を終了してから次に発光を開
始するまでに暗電流などによるノイズによって生成され
た信号電荷は、排出手段16によって排出される。した
がって、発光が休止されている期間に生成された不要な
信号電荷については、画像信号のノイズ成分として重畳
されることがないため、画像信号のSN比を確実に向上
することができる。
That is, of the signal charges generated by the imaging means 10, the signal charges generated during the period when the illumination means 12 emits light are scanned by the image scanning means 14.
Further, the signal charge generated by noise due to a dark current or the like after the lighting unit 12 has finished emitting light until the next start of emitting light is discharged by the discharging unit 16. Therefore, unnecessary signal charges generated during the period in which light emission is stopped are not superimposed as noise components of the image signal, so that the S / N ratio of the image signal can be reliably improved.

【0017】請求項2に記載の発明にかかわる撮像装置
では、請求項1に記載の撮像装置において、発光制御手
段18は、照明手段12が発光する期間を規定する制御
信号によって該照明手段12の発光のタイミングを制御
する。画像走査手段14は、制御信号を取得し、その制
御信号に基づき照明手段12が発光を終了した直後のタ
イミングを検出して画像信号を生成する。
In the imaging device according to the second aspect of the present invention, in the imaging device according to the first aspect, the light emission control means includes a control signal for defining a period during which the illumination means emits light. The timing of light emission is controlled. The image scanning unit 14 acquires a control signal, detects a timing immediately after the lighting unit 12 has finished emitting light based on the control signal, and generates an image signal.

【0018】排出手段16は、制御信号を取得し、その
制御信号に基づき照明手段12が発光を開始する直前の
タイミングを検出して信号電荷を排出する。すなわち、
照明手段12の発光する期間を規定する制御信号を画像
走査手段14および排出手段16に伝達することによっ
て、発光が終了した直後のタイミングの検出および発光
が開始される直前のタイミングの検出を容易に、かつ確
実に行うことができる。
The discharging means 16 acquires a control signal, detects a timing immediately before the lighting means 12 starts emitting light based on the control signal, and discharges the signal charge. That is,
By transmitting a control signal defining a period during which the illuminating unit 12 emits light to the image scanning unit 14 and the discharging unit 16, it is easy to detect the timing immediately after the emission ends and the timing immediately before the emission starts. , And reliably.

【0019】請求項3に記載の発明にかかわる撮像装置
では、撮像手段10は、間欠的に発光する光源Bによっ
て照明される被写体Aの光学像を撮像し、信号電荷を生
成する。画像走査手段14は、光源Bが発光する期間を
規定する制御信号を取得し、その光源Bが発光を終了し
た直後のタイミングを検出する。また画像走査手段14
は、このように検出したタイミングで、撮像手段10に
よって生成された信号電荷を走査して画像信号を生成す
る。
In the image pickup apparatus according to the third aspect of the present invention, the image pickup means 10 picks up an optical image of the subject A illuminated by the light source B which emits light intermittently, and generates signal charges. The image scanning unit 14 acquires a control signal that defines a period during which the light source B emits light, and detects a timing immediately after the light source B stops emitting light. The image scanning means 14
Scans the signal charges generated by the imaging means 10 at the timing detected in this way to generate an image signal.

【0020】排出手段16は、制御信号を取得して光源
Bが発光を開始する直前のタイミングを検出し、そのタ
イミングで、撮像手段10によって生成された信号電荷
を排出する。すなわち、光源Bが外部に設けられている
場合であっても、その光源Bの発光する期間を規定する
制御信号を取得することによって、発光が終了した直後
のタイミングおよび発光が開始される直前のタイミング
を検出することができるため、発光が休止されている期
間を確実に認識することができる。
The discharging means 16 acquires the control signal, detects the timing immediately before the light source B starts to emit light, and discharges the signal charges generated by the imaging means 10 at that timing. That is, even when the light source B is provided outside, by acquiring the control signal that defines the light emission period of the light source B, the timing immediately after the light emission ends and the timing immediately before the light emission starts Since the timing can be detected, it is possible to reliably recognize the period during which light emission is suspended.

【0021】したがって、発光が休止されている期間に
生成された不要な信号電荷を排出することによって、こ
のような信号電荷が画像信号のノイズ成分として重畳さ
れることがないため、画像信号のSN比を確実に向上す
ることができる。請求項4に記載の発明にかかわる撮像
装置では、撮像手段10は、間欠的に発光する光源Bに
よって照明される被写体Aの光学像を撮像し、信号電荷
を生成する。
Therefore, by discharging unnecessary signal charges generated during the period in which light emission is suspended, such signal charges are not superimposed as noise components of the image signal. The ratio can be reliably improved. In the imaging apparatus according to the fourth aspect of the invention, the imaging unit 10 captures an optical image of the subject A illuminated by the light source B that emits light intermittently, and generates signal charges.

【0022】画像走査手段14は、光源Bからの光を取
得し、その光源Bが発光を終了した直後のタイミングを
検出する。また、画像走査手段14は、このように検出
したタイミングで、撮像手段10によって生成された信
号電荷を走査して画像信号を生成する。排出手段16
は、光源Bからの光を取得して光源Bが発光を開始する
直前のタイミングを検出し、そのタイミングで、撮像手
段10によって生成された信号電荷を排出する。例え
ば、排出手段16は、光源Bが一定の周期で間欠的に発
光する場合、その光源Bからの光を取得することによっ
て、次に発光が開始されるタイミングを確実に予測する
ことができる。
The image scanning means 14 acquires light from the light source B and detects the timing immediately after the light source B has finished emitting light. Further, the image scanning unit 14 scans the signal charges generated by the imaging unit 10 at the timing thus detected to generate an image signal. Discharging means 16
Detects light from the light source B, detects the timing immediately before the light source B starts to emit light, and discharges the signal charge generated by the imaging unit 10 at that timing. For example, when the light source B emits light intermittently at a constant cycle, the discharging unit 16 can reliably predict the next emission start timing by acquiring the light from the light source B.

【0023】したがって、光源Bが外部に設けられてい
る場合であっても、発光が休止されている期間を認識す
ることができるため、その期間に生成された不要な信号
電荷を排出することによって、請求項3に記載の発明と
同様に、画像信号のSN比を確実に向上することができ
る。請求項5に記載の発明にかかわる撮像装置では、請
求項1ないし請求項4の何れか一項に記載の撮像装置に
おいて、排出手段16は、撮像手段10内の受光部に隣
接して備えられた排出部を介して信号電荷を排出する。
Therefore, even when the light source B is provided outside, it is possible to recognize a period in which light emission is suspended, and by discharging unnecessary signal charges generated during that period, As in the third aspect, the S / N ratio of the image signal can be improved without fail. In the imaging device according to the fifth aspect of the present invention, in the imaging device according to any one of the first to fourth aspects, the discharging unit 16 is provided adjacent to a light receiving unit in the imaging unit 10. The signal charge is discharged through the discharge unit.

【0024】すなわち、受光部から排出部に対して不要
な信号電荷を転送してしまえば、排出が完了していない
場合であっても、画像信号の生成を並行して行うことが
できる。
That is, if unnecessary signal charges are transferred from the light receiving section to the discharge section, image signals can be generated in parallel even when the discharge is not completed.

【0025】したがって、不要な信号電荷を排出するタ
イミングを発光が開始されるタイミングに近づけること
ができるため、発光が開始される直前に生成された信号
電荷についても、確実に排出することができる。請求項
6に記載の発明にかかわる撮像装置では、請求項1ない
し請求項4の何れか一項に記載の撮像装置において、排
出手段16は、撮像手段10内の受光部の垂直方向に配
された排出部を介して信号電荷を排出する。
Therefore, the timing for discharging the unnecessary signal charges can be made closer to the timing for starting the light emission, so that the signal charges generated immediately before the start of the light emission can also be reliably discharged. In the imaging device according to the sixth aspect of the present invention, in the imaging device according to any one of the first to fourth aspects, the discharging unit 16 is arranged in a vertical direction of a light receiving unit in the imaging unit 10. The signal charge is discharged through the discharge unit.

【0026】すなわち、転送を行うことなく排出が行え
るため、発光が休止された期間に生成された不要な信号
電荷を高速に排出することができる。したがって、不要
な信号電荷を排出するタイミングを発光が開始されるタ
イミングに近づけることができるため、発光が開始され
る直前に生成された信号電荷についても、確実に排出す
ることができる。
That is, since the discharge can be performed without performing the transfer, unnecessary signal charges generated during the period when the light emission is stopped can be discharged at a high speed. Therefore, the timing for discharging the unnecessary signal charges can be made closer to the timing for starting the light emission, so that the signal charges generated immediately before the start of the light emission can also be reliably discharged.

【0027】請求項7に記載の発明にかかわる撮像装置
では、請求項1ないし請求項4の何れか一項に記載の撮
像装置において、画像走査手段14は、撮像手段10内
の転送路を介して信号電荷を読み出して画像信号を生成
する。排出手段16は、転送路の少なくとも一部を介し
て信号電荷を排出する。したがって、遮光領域の有無に
かかわらず、発光が休止されている期間に、ノイズによ
って転送路で生成された不要な信号電荷についても、確
実に排出することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the image pickup apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the image scanning means 14 is connected to the image pickup means 10 via a transfer path. To read out the signal charges to generate an image signal. The discharging means 16 discharges the signal charges through at least a part of the transfer path. Therefore, irrespective of the presence or absence of the light-blocking region, unnecessary signal charges generated in the transfer path due to noise can be reliably discharged during the period in which light emission is suspended.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態について詳細を説明する。 (第一の実施形態)図5は、請求項1〜3および6に記
載の発明に対応した実施形態の機能ブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 5 is a functional block diagram of an embodiment corresponding to the first to third and sixth aspects of the present invention.

【0029】図において、撮像装置20は、固体撮像素
子22、レンズ24、光源制御部26、光源28、駆動
制御部30およびハーフミラー32によって構成され
る。固体撮像素子22は、レンズ24を介して得られる
アライメント用マークの光学像が結像する位置に配され
る。光源制御部26の出力端は光源28および駆動制御
部30に接続される。駆動制御部30は複数の出力端を
有し、これらの出力端から出力されるパルスは後述する
固体撮像素子22内の各部に供給される。
In FIG. 1, the imaging device 20 includes a solid-state imaging device 22, a lens 24, a light source controller 26, a light source 28, a drive controller 30, and a half mirror 32. The solid-state imaging device 22 is disposed at a position where an optical image of an alignment mark obtained via the lens 24 is formed. The output end of the light source control unit 26 is connected to the light source 28 and the drive control unit 30. The drive control unit 30 has a plurality of output terminals, and pulses output from these output terminals are supplied to each unit in the solid-state imaging device 22 described later.

【0030】なお、このような撮像装置20は、ステッ
パ内に設けられ、アライメント時に、レティクルもしく
はウェハ上のアライメント用マークの光学像を撮像して
画像信号を生成することとする。また、このように生成
された画像信号は、ステッパ内の演算処理部で演算され
て、XYステージを自動制御するための制御量として用
いられている。
Note that such an imaging device 20 is provided in a stepper and generates an image signal by capturing an optical image of an alignment mark on a reticle or a wafer during alignment. The image signal generated in this manner is calculated by a calculation processing section in the stepper and used as a control amount for automatically controlling the XY stage.

【0031】図6は、請求項1〜3および6に記載の発
明に対応した固体撮像素子の構成を示す図である。図に
おいて、複数の受光部40は撮像面にマトリクス状に配
置され、トランスファゲート42は各受光部40に隣接
して配置される。複数の垂直CCD44は、受光部40
の垂直列の間にトランスファゲート42を介して配置さ
れる。これらの垂直CCD44の出力端は、水平CCD
46に接続され、水平CCD46の出力端は、出力アン
プ48に接続される。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a solid-state image pickup device according to the first to third and sixth aspects of the present invention. In the figure, a plurality of light receiving sections 40 are arranged in a matrix on the imaging surface, and a transfer gate 42 is arranged adjacent to each light receiving section 40. The plurality of vertical CCDs 44 are
Are arranged via transfer gates 42 between the vertical columns. The output ends of these vertical CCDs 44 are connected to horizontal CCDs.
The output terminal of the horizontal CCD 46 is connected to an output amplifier 48.

【0032】図7は、図6に示した固体撮像素子のX-
X'線上の断面図である。図において、N型シリコン基
板52にはP型ウェル領域54が形成され、P型ウェル
領域54上にはN型受光領域50が設けられる。N型受
光領域50とP型ウェル領域54との接合によって、図
6に示す受光部40に相当するフォトダイオードが構成
される。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device shown in FIG.
It is sectional drawing on the X 'line. In the figure, a P-type well region 54 is formed on an N-type silicon substrate 52, and an N-type light receiving region 50 is provided on the P-type well region 54. The junction between the N-type light receiving region 50 and the P-type well region 54 forms a photodiode corresponding to the light receiving section 40 shown in FIG.

【0033】また、P型ウェル領域54上には埋め込み
チャネル領域60が設けられ、N型受光領域50とP型
ウェル領域54との間には、絶縁膜58上に形成された
トランスファゲート電極56が配置される。埋め込みチ
ャネル領域60上には、絶縁膜58を介して垂直CCD
電極62が配置される。なお、各画素を分離する拡散領
域としてチャネルストッパ64が設けられている。
A buried channel region 60 is provided on the P-type well region 54, and a transfer gate electrode 56 formed on the insulating film 58 is provided between the N-type light receiving region 50 and the P-type well region 54. Is arranged. On the buried channel region 60, a vertical CCD
An electrode 62 is arranged. Note that a channel stopper 64 is provided as a diffusion region for separating each pixel.

【0034】ところで、本実施形態では、図5に示す駆
動制御部30の出力端からトランスファパルス、垂直駆
動パルス、水平駆動パルスおよびリセットパルスが出力
される。これらのパルスの供給先については、トランス
ファパルスは図7に示すトランスファゲート電極56に
供給され、垂直駆動パルスは垂直CCD電極62に供給
される。また、水平駆動パルスは図6に示す水平CCD
46に供給され、リセットパルスは図7に示すN型シリ
コン基板52とP型ウェル領域54とが逆バイアスとな
るようにP型ウェル領域54に供給される。
In this embodiment, a transfer pulse, a vertical drive pulse, a horizontal drive pulse, and a reset pulse are output from the output terminal of the drive control unit 30 shown in FIG. Regarding the supply destination of these pulses, the transfer pulse is supplied to the transfer gate electrode 56 shown in FIG. 7, and the vertical drive pulse is supplied to the vertical CCD electrode 62. The horizontal drive pulse is applied to the horizontal CCD shown in FIG.
The reset pulse is supplied to the P-type well region 54 so that the N-type silicon substrate 52 and the P-type well region 54 shown in FIG.

【0035】なお、請求項1〜3および6に記載の発明
と本実施形態との対応関係については、撮像手段10は
固体撮像素子22に対応する。特に、撮像手段10に設
けられた受光部は図6に示す受光部40に対応し、排出
部は図7に示すN型シリコン基板52とに対応する。照
明手段12および光源Bは光源28に対応し、画像走査
手段14は駆動制御部30の「トランスファパルス、垂
直駆動パルスおよび水平駆動パルスの発生を制御する機
能」に対応し、排出手段16は「リセットパルスの発生
を制御する機能」に対応し、発光制御手段18は光源制
御部26に対応し、被写体Aはアライメント用マークに
対応する。
As for the correspondence between the present invention described in the first to third and sixth aspects and the present embodiment, the imaging means 10 corresponds to the solid-state imaging device 22. In particular, the light receiving section provided in the imaging means 10 corresponds to the light receiving section 40 shown in FIG. 6, and the discharge section corresponds to the N-type silicon substrate 52 shown in FIG. The illumination unit 12 and the light source B correspond to the light source 28, the image scanning unit 14 corresponds to the “function of controlling generation of the transfer pulse, the vertical drive pulse, and the horizontal drive pulse” of the drive control unit 30, and the discharge unit 16 corresponds to “ The light emission control unit 18 corresponds to the light source control unit 26, and the subject A corresponds to the alignment mark.

【0036】図8は、光源の発光および固体撮像素子の
動作を示すタイミングチャートである。以下、図5〜8
を参照して請求項1〜3および6に記載の発明に対応し
た実施形態の動作を説明する。光源制御部26は、予め
決められた周期T(ここでは、数msecとする。)毎
に、発光の開始を指示する発光タイミング信号を光源2
8に与える。
FIG. 8 is a timing chart showing the light emission of the light source and the operation of the solid-state imaging device. Hereinafter, FIGS.
The operation of the embodiment according to the first to third aspects of the present invention will be described with reference to FIG. The light source control unit 26 sends a light emission timing signal instructing the start of light emission to the light source 2 every predetermined period T (here, several msec).
Give 8

【0037】光源28は、光源制御部26から発光タイ
ミング信号が与えられた時点で発光を開始し、予め決め
られた期間t1が経過した時点で発光を自動的に休止す
る。なお、期間t1は、光源28の種類によって異なる
が、本実施形態では、光源28をエキシマレーザである
と仮定し、期間t1を数nsecとする。すなわち、光
源28は、期間t1では発光し、再び発光タイミング信
号が与えられるまでの期間t2では発光を休止すること
によって、図8に示すようにアライメント用マークを周
期Tで間欠的に照明する。以下、期間t1を「発光期間
t1」と言い、期間t2を「発光休止期間t2」と言う
こととする。
The light source 28 starts to emit light when a light emission timing signal is given from the light source control unit 26, and automatically stops emitting light when a predetermined period t1 has elapsed. Note that the period t1 differs depending on the type of the light source 28, but in the present embodiment, it is assumed that the light source 28 is an excimer laser, and the period t1 is set to several nsec. That is, the light source 28 emits light during the period t1 and stops emitting light during the period t2 until the light emission timing signal is supplied again, thereby intermittently illuminating the alignment mark at a period T as shown in FIG. Hereinafter, the period t1 is referred to as a “light emission period t1”, and the period t2 is referred to as a “light emission suspension period t2”.

【0038】光源28から照射された光は、ハーフミラ
ー32を介してアライメント用マークに到達し、アライ
メント用マークの光学像は、ハーフミラー32およびレ
ンズ24を介して固体撮像素子22に結像する。固体撮
像素子22では、受光部40で光電変換が行われ、光学
像に応じて信号電荷が生成される。なお、光源制御部2
6から出力される発光タイミング信号は、駆動制御部3
0でも取得される。
The light emitted from the light source 28 reaches the alignment mark via the half mirror 32, and an optical image of the alignment mark is formed on the solid-state image sensor 22 via the half mirror 32 and the lens 24. . In the solid-state imaging device 22, photoelectric conversion is performed in the light receiving unit 40, and signal charges are generated according to the optical image. The light source control unit 2
The light emission timing signal output from the driving control unit 3
It is acquired even if it is 0.

【0039】駆動制御部30は、発光タイミング信号が
取得された時点から数nsec遅延した時点(発光期間
t1が終了した時点)で、図8に示すようにトランスフ
ァパルスを発生する。固体撮像素子22では、トランス
ファパルスの立ち上がりの時点で、信号電荷がトランス
ファゲート42を介して垂直CCD44に読み出され
る。
The drive control unit 30 generates a transfer pulse as shown in FIG. 8 at a time when the light emission timing signal is acquired and a delay of several nsec (a time when the light emission period t1 ends). In the solid-state imaging device 22, at the time of the rise of the transfer pulse, the signal charge is read out to the vertical CCD 44 via the transfer gate 42.

【0040】このようにして垂直CCD44に読み出さ
れた信号電荷は、駆動制御部30から供給される垂直駆
動パルスに基づいて、水平CCD46に転送される。ま
た、水平CCD46に転送された信号電荷は、駆動制御
部30から供給される水平駆動パルスに基づいて、出力
アンプ48方向に転送されて画像信号として出力され
る。
The signal charges read out to the vertical CCD 44 in this manner are transferred to the horizontal CCD 46 based on the vertical drive pulse supplied from the drive control unit 30. The signal charge transferred to the horizontal CCD 46 is transferred in the direction of the output amplifier 48 based on the horizontal drive pulse supplied from the drive control unit 30 and output as an image signal.

【0041】ところで、受光部40に相当するN型受光
領域50では、発光休止期間t2であっても、暗電流な
どのノイズによって不要な信号電荷(以下、単に「不要
電荷」と言う。)が生成される。
By the way, in the N-type light receiving region 50 corresponding to the light receiving portion 40, even during the light emission suspension period t2, unnecessary signal charges (hereinafter simply referred to as "unnecessary charges") due to noise such as dark current. Generated.

【0042】駆動制御部30は、周期Tに基づき、発光
タイミング信号が発光制御部28から再び出力される時
点を予測する。また、駆動制御部30は、このようにし
て予測した時点から不要電荷の排出などに要する時間t
3(ここでは、数〜数十nsecとする。)だけ先行す
る時点で、図8に示すようにリセットパルスを発生す
る。
The drive control unit 30 predicts the time when the light emission timing signal is output from the light emission control unit 28 again based on the cycle T. In addition, the drive control unit 30 determines a time t required for discharging unnecessary charges from the time point thus predicted.
At a point preceding by 3 (here, several to several tens of nsec), a reset pulse is generated as shown in FIG.

【0043】なお、本実施形態では、リセットパルスの
パルス幅は、時間t3(数〜数十nsec)に対応付け
られて設定され、P型ウェル領域54とN型シリコン基
板52との電位差は、発光タイミング信号が出力される
直前に定常化するものとする。固体撮像素子22では、
通常の状態よりも高い逆バイアス電圧のリセットパルス
がP型ウェル領域54に供給されると、P型ウェル領域
54が完全に空乏化してN型受光領域50とN型シリコ
ン基板52との接合が順方向となる。そのため、N型受
光領域50で生成された不要電荷はN型シリコン基板5
2に排出される。
In this embodiment, the pulse width of the reset pulse is set in association with the time t3 (several to several tens of nsec), and the potential difference between the P-type well region 54 and the N-type silicon substrate 52 is It is assumed that the light emission timing signal is stabilized immediately before being output. In the solid-state imaging device 22,
When a reset pulse having a higher reverse bias voltage than the normal state is supplied to the P-type well region 54, the P-type well region 54 is completely depleted, and the junction between the N-type light receiving region 50 and the N-type silicon substrate 52 is formed. Forward direction. Therefore, unnecessary charges generated in the N-type light receiving region 50 are
It is discharged to 2.

【0044】すなわち、本実施形態では、光源28の発
光に先行して不要電荷を排出することができるため、受
光部40内で信号電荷に重畳される不要電荷の量を確実
に低減することができる。特に、リセットパルスの後縁
を発光の開始時点まで延ばすことによって、信号電荷に
重畳される不要電荷を完全に排除することもできる。し
たがって、画像信号のノイズ成分を低減することがで
き、画像信号のSN比を確実に向上することができる。
That is, in the present embodiment, since unnecessary charges can be discharged prior to the light emission of the light source 28, the amount of unnecessary charges superimposed on the signal charges in the light receiving section 40 can be reliably reduced. it can. In particular, by extending the trailing edge of the reset pulse to the start of light emission, unnecessary charges superimposed on the signal charges can be completely eliminated. Therefore, the noise component of the image signal can be reduced, and the S / N ratio of the image signal can be reliably improved.

【0045】なお、本実施形態では、撮像装置20に光
源制御部26および光源28が含まれているが、これら
の光源制御部26および光源28については、レジスト
の露光時にも用いられるため、駆動制御部30によって
発光タイミング信号が取得できるのであれば、撮像装置
20の構成に含めなくてもよい。 (第二の実施形態)図9は、請求項4および5に記載の
発明に対応した実施形態の機能ブロック図である。
In this embodiment, the imaging device 20 includes the light source control unit 26 and the light source 28. Since the light source control unit 26 and the light source 28 are used also at the time of exposing the resist, If the light emission timing signal can be obtained by the control unit 30, the light emission timing signal need not be included in the configuration of the imaging device 20. (Second Embodiment) FIG. 9 is a functional block diagram of an embodiment corresponding to the fourth and fifth aspects of the present invention.

【0046】図において、撮像装置70は、サンプリン
グ用ハーフミラー72、ハーフミラー74、レンズ7
6、固体撮像素子78および駆動制御部80によって構
成される。このような撮像装置70は、光源82および
光源制御部84を含むステッパ内に設けられ、アライメ
ント時に、レティクルもしくはウェハ上のアライメント
用マークの撮影を行うものする。
In the figure, an imaging device 70 includes a sampling half mirror 72, a half mirror 74, and a lens 7.
6, the solid-state imaging device 78 and the drive control unit 80. Such an imaging device 70 is provided in a stepper including a light source 82 and a light source control unit 84, and performs imaging of an alignment mark on a reticle or a wafer during alignment.

【0047】ここで、光源82から照射された光は、サ
ンプリング用ハーフミラー72およびハーフミラー74
を介してアライメント用マークに到達し、アライメント
用マークからの反射光は、ハーフミラー74を介してレ
ンズ76に到達する。また、サンプリング用ハーフミラ
ー72を介して分岐した光は、駆動制御部80に到達す
る。
Here, the light emitted from the light source 82 is applied to the sampling half mirror 72 and the half mirror 74.
And the light reflected from the alignment mark reaches the lens 76 via the half mirror 74. Further, the light branched via the sampling half mirror 72 reaches the drive control unit 80.

【0048】また、固体撮像素子78は、レンズ76を
介して得られるアライメント用マークの光学像が結像す
る位置に配される。駆動制御部80は複数の出力端を有
し、これらの出力端から出力されるパルスは後述する固
体撮像素子78内の各部に供給される。図10は、請求
項4および5に記載の発明に対応した固体撮像素子の構
成を示す図である。
The solid-state imaging device 78 is arranged at a position where an optical image of an alignment mark obtained through the lens 76 is formed. The drive control unit 80 has a plurality of output terminals, and pulses output from these output terminals are supplied to each unit in the solid-state imaging device 78 described later. FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a solid-state imaging device according to the fourth and fifth aspects of the present invention.

【0049】図において、複数の受光部90は、ライン
状に配される。各受光部90は2つの出力端を有し、一
方の出力端はトランスファゲート92を介してCCD9
4に接続され、他方の出力端はリセットゲート96を介
してリセットドレイン98に接続される。また、CCD
94の出力端は、出力アンプ100に接続される。とこ
ろで、本実施形態では、図9に示す駆動制御部80の出
力端からトランスファパルス、駆動パルスおよびリセッ
トパルスが出力される。これらのパルスは、図10に示
すトランスファゲート92、CCD94およびリセット
ゲート96に供給される。
In the figure, a plurality of light receiving sections 90 are arranged in a line. Each light receiving section 90 has two output terminals, and one output terminal is connected to the CCD 9 via a transfer gate 92.
4 and the other output terminal is connected to a reset drain 98 via a reset gate 96. Also, CCD
The output terminal of 94 is connected to the output amplifier 100. In the present embodiment, a transfer pulse, a drive pulse, and a reset pulse are output from the output terminal of the drive control unit 80 shown in FIG. These pulses are supplied to a transfer gate 92, a CCD 94 and a reset gate 96 shown in FIG.

【0050】なお、請求項4および5に記載の発明と本
実施形態との対応関係については、撮像手段10は固体
撮像素子78に対応する。特に、撮像手段10に設けら
れた受光部は図10に示す受光部90に対応し、排出部
はリセットゲート96およびリセットドレイン98とに
対応する。照明手段12および光源Bは光源82に対応
し、画像走査手段14は駆動制御部80の「トランスフ
ァパルスおよび駆動パルスの発生を制御する機能」に対
応し、排出手段16は駆動制御部80の「リセットパル
スの発生を制御する機能」に対応し、被写体Aはアライ
メント用マークに対応する。
As for the correspondence between the present invention described in claims 4 and 5 and this embodiment, the image pickup means 10 corresponds to the solid-state image pickup device 78. In particular, the light receiving section provided in the imaging means 10 corresponds to the light receiving section 90 shown in FIG. 10, and the discharge section corresponds to the reset gate 96 and the reset drain 98. The illuminating unit 12 and the light source B correspond to the light source 82, the image scanning unit 14 corresponds to the “function for controlling the generation of the transfer pulse and the driving pulse” of the drive control unit 80, and the discharging unit 16 corresponds to the “function for controlling the generation of the transfer pulse and the drive pulse”. The object A corresponds to an alignment mark.

【0051】以下、図9および10を参照して請求項4
および5に記載の発明に対応した実施形態の動作を説明
する。光源制御部84は、上述した実施形態と同様に、
周期T毎に発光タイミング信号を光源82に与える。光
源82は、光源制御部84から発光タイミング信号が与
えられると、上述した実施形態と同様に、発光期間t1
と発光休止期間t2とを繰り返してアライメント用マー
クを周期Tで間欠的に照明する。
Hereinafter, referring to FIGS. 9 and 10, claim 4 will be described.
The operation of the embodiment corresponding to the inventions described in 5 and 5 will be described. The light source control unit 84, as in the above-described embodiment,
A light emission timing signal is given to the light source 82 every period T. When the light source 82 receives the light emission timing signal from the light source control unit 84, the light source 82 emits light during the light emission period t1 similarly to the above-described embodiment.
And the light emission suspension period t2 are repeated to intermittently illuminate the alignment mark at the cycle T.

【0052】このような光源82からの光によって生成
されたアライメント用マークの光学像は、レンズ76お
よびハーフミラー74を介して固体撮像素子78に結像
する。固体撮像素子78では、受光部90で光電変換が
行われ、光学像に応じて信号電荷が生成される。一方、
光源82から照射された光は、上述したようにサンプリ
ング用ハーフミラー72を介して分岐して駆動制御部8
0に到達する。
The optical image of the alignment mark generated by the light from the light source 82 is formed on the solid-state imaging device 78 via the lens 76 and the half mirror 74. In the solid-state imaging device 78, photoelectric conversion is performed by the light receiving unit 90, and signal charges are generated according to the optical image. on the other hand,
The light emitted from the light source 82 is branched via the sampling half mirror 72 as described above,
Reach 0.

【0053】駆動制御部80は、このようにして光が到
達してから数nsec遅延した時点(発光期間t1が終
了した時点)で、トランスファパルスを発生する。固体
撮像素子78では、トランスファパルスの立ち上がりの
時点で、信号電荷がトランスファゲート92を介してC
CD94に読み出される。
The drive control unit 80 generates a transfer pulse at a point of time when the light arrives and is delayed for several nsec (at the end of the light emitting period t1). In the solid-state imaging device 78, at the time of the rise of the transfer pulse, the signal charge is transferred to the C
Read to CD94.

【0054】このようにしてCCD94に読み出された
信号電荷は、駆動制御部80から供給される駆動パルス
に基づいて、出力アンプ100方向に転送されて画像信
号として出力される。ところで、受光部90では、発光
休止期間t2であっても、暗電流などのノイズによって
不要電荷が生成される。
The signal charges read to the CCD 94 in this manner are transferred to the output amplifier 100 based on the drive pulse supplied from the drive control section 80 and output as image signals. Incidentally, in the light receiving unit 90, even during the light emission suspension period t2, unnecessary charges are generated by noise such as dark current.

【0055】駆動制御部80は、周期Tに基づき、サン
プリング用ハーフミラー72を介して光が再び到達する
時点を予測し、その時点から不要電荷の読み出しに要す
る時間t3(ここでは、数nsecとする。)だけ先行
する時点で、リセットパルスを発生する。固体撮像素子
78では、リセットパルスの立ち上がりの時点で、受光
部90からリセットゲート96を介して不要電荷が読み
出され、発光期間t1が終了するまでに、リセットドレ
イン98によって排出される。
The drive control unit 80 predicts the point in time at which light arrives again via the sampling half mirror 72 based on the cycle T, and from that point in time t3 required for reading unnecessary charges (in this case, several nsec. ), A reset pulse is generated at a point preceding the preceding. In the solid-state imaging device 78, unnecessary charges are read from the light receiving unit 90 via the reset gate 96 at the time of the rise of the reset pulse, and are discharged by the reset drain 98 before the light emission period t 1 ends.

【0056】すなわち、本実施形態では、光源82の発
光に先行し、受光部90の不要電荷が読み出されるた
め、信号電荷に重畳される不要電荷の量を確実に低減す
ることができる。したがって、画像信号のノイズ成分を
低減することができ、画像信号のSN比を確実に向上す
ることができる。
That is, in the present embodiment, the unnecessary charges of the light receiving section 90 are read out before the light emission of the light source 82, so that the amount of the unnecessary charges superimposed on the signal charges can be surely reduced. Therefore, the noise component of the image signal can be reduced, and the S / N ratio of the image signal can be reliably improved.

【0057】また、本実施形態では、光源制御部84に
依存することなく発光の開始時点を予測することができ
るため、上述した実施形態と比較し、撮像装置としての
独立性が保持されステッパだけでなく他の装置への汎用
性が向上する。なお、本実施形態では、受光部90がラ
イン状に配された固体撮像素子78によってアライメン
ト用マークを撮像しているが、このような固体撮像素子
78を複数設けることによって2次元的にアライメント
用マークを撮像してもよい。
In this embodiment, since the start time of light emission can be predicted without depending on the light source control unit 84, the independence as the imaging device is maintained and only the stepper is used, as compared with the above-described embodiment. In addition, versatility to other devices is improved. In the present embodiment, the light receiving unit 90 captures an image of the alignment mark using the solid-state imaging device 78 arranged in a line. However, by providing a plurality of such solid-state imaging devices 78, the alignment mark is two-dimensionally arranged. The mark may be imaged.

【0058】(第三の実施形態)図11は、請求項4お
よび7に記載の発明に対応した固体撮像素子の構成を示
す図である。図において、図6に示す固体撮像素子と機
能および構成が同じものについては、同じ符号を付与し
て示す。
(Third Embodiment) FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a solid-state imaging device according to the fourth and seventh aspects of the present invention. In the figure, components having the same functions and configurations as those of the solid-state imaging device shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.

【0059】なお、本実施形態の固体撮像素子と図6に
示す固体撮像素子との構成の相違点は、垂直CCD44
が2つの出力端を有し、一方の出力端がリセットゲート
102を介してリセットドレイン104に接続された点
である。また、本実施形態の特徴は、駆動制御部80の
制御方法および固体撮像素子の構成にあり、他のハード
ウエアの構成については、図9に示す実施形態の機能ブ
ロック図と同じであるから、ここでは、図示を省略す
る。
The difference between the solid-state imaging device of this embodiment and the solid-state imaging device shown in FIG.
Has two output terminals, and one output terminal is connected to the reset drain 104 via the reset gate 102. The features of the present embodiment reside in the control method of the drive control unit 80 and the configuration of the solid-state imaging device, and the other hardware configurations are the same as the functional block diagram of the embodiment shown in FIG. Here, illustration is omitted.

【0060】また、本実施形態では、駆動制御部80の
出力端からトランスファパルス、垂直駆動パルス、水平
駆動パルスおよびリセットパルスが出力される。これら
のパルスは、トランスファゲート42、垂直CCD4
4、水平CCD46およびリセットゲート102に供給
される。さらに、請求項4および7に記載の発明と本実
施形態との対応関係については、撮像手段10は図9に
示す固体撮像素子78に対応する。特に、撮像手段10
に設けられた受光部は受光部40に対応し、転送路は図
9に示す垂直CCD44および水平CCD46に対応す
る。照明手段12および光源Bは図9に示す光源82に
対応し、画像走査手段14は図9に示す駆動制御部80
の「画像信号の生成にかかわるトランスファパルス、垂
直駆動パルスおよび水平駆動パルスの発生を制御する機
能」に対応し、被写体Aは、図9に示すアライメント用
マークに対応する。また、排出手段16は、図9に示す
駆動制御部80の「不要電荷の排出にかかわるトランス
ファパルス、垂直駆動パルスおよびリセットパルスの発
生を制御する機能」とリセットゲート102およびリセ
ットドレイン104とに対応する。
In this embodiment, a transfer pulse, a vertical drive pulse, a horizontal drive pulse, and a reset pulse are output from the output terminal of the drive control unit 80. These pulses are transmitted to the transfer gate 42, the vertical CCD 4
4. It is supplied to the horizontal CCD 46 and the reset gate 102. Further, regarding the correspondence between the inventions described in claims 4 and 7 and the present embodiment, the imaging means 10 corresponds to the solid-state imaging device 78 shown in FIG. In particular, the imaging means 10
Corresponds to the light receiving unit 40, and the transfer path corresponds to the vertical CCD 44 and the horizontal CCD 46 shown in FIG. The illumination unit 12 and the light source B correspond to the light source 82 shown in FIG. 9, and the image scanning unit 14 is a driving control unit 80 shown in FIG.
The subject A corresponds to the alignment mark shown in FIG. 9 in “Function for controlling generation of transfer pulse, vertical drive pulse, and horizontal drive pulse related to generation of image signal”. The discharging unit 16 corresponds to “the function of controlling generation of transfer pulse, vertical driving pulse, and reset pulse related to discharging of unnecessary charges” of the drive control unit 80 shown in FIG. 9 and the reset gate 102 and the reset drain 104. I do.

【0061】以下、図9および11を参照して請求項4
および7に記載の発明に対応した実施形態の動作を説明
する。光源制御部84は、上述した実施形態と同様に、
周期T毎に発光タイミング信号を光源82に与える。光
源82は、光源制御部84から発光タイミング信号が与
えられると、上述した実施形態と同様に、発光期間t1
と発光休止期間t2とを繰り返してアライメント用マー
クを周期Tで間欠的に照明する。
Hereinafter, referring to FIGS. 9 and 11, claim 4 will be described.
The operation of the embodiment corresponding to the inventions described in 7 and 7 will be described. The light source control unit 84, as in the above-described embodiment,
A light emission timing signal is given to the light source 82 every period T. When the light source 82 receives the light emission timing signal from the light source control unit 84, the light source 82 emits light during the light emission period t1 similarly to the above-described embodiment.
And the light emission suspension period t2 are repeated to intermittently illuminate the alignment mark at the cycle T.

【0062】また、固体撮像素子78では、上述した実
施形態と同様に、光源82からの光によって生成された
アライメント用マークの光学像が結像し、受光部40で
信号電荷が生成される。駆動制御部80は、上述した実
施形態と同様に、サンプリング用ハーフミラー72を介
して光が到達すると、その光が到達した時点から数ns
ec遅延した時点(発光期間t1が終了した時点)で、
トランスファパルスを発生する。
Further, in the solid-state imaging device 78, an optical image of the alignment mark generated by the light from the light source 82 is formed as in the above-described embodiment, and a signal charge is generated in the light receiving section 40. When light arrives via the sampling half mirror 72 as in the above-described embodiment, the drive control unit 80 operates for several ns from the time when the light arrives.
When ec is delayed (when the light emission period t1 ends),
Generate a transfer pulse.

【0063】固体撮像素子78では、トランスファパル
スの立ち上がりの時点で、信号電荷がトランスファゲー
ト42を介して垂直CCD44に読み出される。このよ
うにして垂直CCD44に読み出された信号電荷は、駆
動制御部80から供給される垂直駆動パルスに基づい
て、水平CCD46に転送される。また、水平CCD4
6に転送された信号電荷は、駆動制御部80から供給さ
れる水平駆動パルスに基づいて、出力アンプ48方向に
転送されて画像信号として出力される。
In the solid-state imaging device 78, at the time of the rise of the transfer pulse, the signal charge is read out to the vertical CCD 44 via the transfer gate 42. The signal charges read to the vertical CCD 44 in this manner are transferred to the horizontal CCD 46 based on the vertical drive pulse supplied from the drive control unit 80. In addition, horizontal CCD4
The signal charge transferred to 6 is transferred in the direction of the output amplifier 48 based on the horizontal drive pulse supplied from the drive control unit 80 and output as an image signal.

【0064】ところで、駆動制御部80は、上述した実
施形態と同様に、サンプリング用ハーフミラー72を介
して光が再び到達する時点を予測する。また、駆動制御
部80は、このような時点から不要電荷の排出などに要
する時間t3(ここでは、数十nsecとする。)だけ
先行する時点で、トランスファパルスおよび逆方向の電
荷転送を指示する垂直駆動パルスを発生すると共に、リ
セットパルスを発生する。
By the way, the drive control unit 80 predicts the point in time at which light arrives again via the sampling half mirror 72 as in the above-described embodiment. In addition, the drive control unit 80 instructs the transfer pulse and the charge transfer in the reverse direction at a time preceding the time t3 (in this case, several tens of nsec) required for discharging unnecessary charges from such a time. Generates a vertical drive pulse and a reset pulse.

【0065】このようなパルスによって、受光部40で
生成された不要電荷は、トランスファゲート42を介し
て垂直CCD44に読み出される。また、垂直CCD4
4に読み出された不要電荷は、発光期間t1が終了する
までに、リセットゲート102方向に転送され、リセッ
トゲート102を介してリセットドレイン104によっ
て排出される。
By such a pulse, unnecessary charges generated in the light receiving section 40 are read out to the vertical CCD 44 via the transfer gate 42. In addition, vertical CCD4
Unnecessary charges read to No. 4 are transferred to the reset gate 102 by the end of the light emission period t1 and discharged by the reset drain 104 via the reset gate 102.

【0066】すなわち、本実施形態では、発光期間t1
に生成された信号電荷が受光部40から読み出されるま
でに、不要電荷の排出が完了するため、垂直CCD44
内で信号電荷に不要電荷が重畳されることがない。した
がって、画像信号のノイズ成分を低減することができ、
画像信号のSN比を確実に向上することができる。
That is, in the present embodiment, the light emitting period t1
Unnecessary charges are completely discharged before the signal charges generated in the vertical CCD 44 are read out from the light receiving unit 40.
Unnecessary charges are not superimposed on signal charges within the circuit. Therefore, the noise component of the image signal can be reduced,
The SN ratio of the image signal can be reliably improved.

【0067】なお、上述した各実施形態では、請求項5
ないし請求項7の何れか一項に記載の発明に対応した固
体撮像素子を介し、不要電荷を排出する動作を示した
が、本発明は、不要電荷の排出の方法に限定されず、如
何なる撮像素子が適用されてもよい。また、上述した各
実施形態では、撮像装置20、70がステッパに適用さ
れた場合の動作を説明したが、本発明に対応した撮像装
置は、ステッパに限らず、例えば、電子カメラに適用す
ることによって良好な画像信号を生成することも可能で
ある。
In each of the embodiments described above, claim 5
Although the operation of discharging unnecessary charges through the solid-state imaging device according to any one of claims 7 to 7 has been described, the present invention is not limited to the method of discharging unnecessary charges, and any imaging method may be used. An element may be applied. In each of the embodiments described above, the operation in the case where the imaging devices 20 and 70 are applied to a stepper has been described. However, the imaging device corresponding to the present invention is not limited to a stepper, and may be applied to, for example, an electronic camera. Thus, a good image signal can be generated.

【0068】[0068]

【発明の効果】上述したように請求項1に記載の発明で
は、発光が休止されている期間に生成された不要な信号
電荷については、画像信号のノイズ成分として重畳され
ることがないため、画像信号のSN比を確実に向上する
ことができる。また、請求項2に記載の発明では、照明
手段が発光する期間を規定する制御信号を画像走査手段
および排出手段に伝達することによって、発光が終了し
た直後のタイミングの検出および発光が開始される直前
のタイミングの検出を容易に、かつ確実に行うことがで
きる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, unnecessary signal charges generated during a period in which light emission is stopped are not superimposed as noise components of an image signal. The SN ratio of the image signal can be reliably improved. According to the second aspect of the present invention, the detection of the timing immediately after the light emission is completed and the emission of the light are started by transmitting a control signal defining a period during which the illumination means emits light to the image scanning means and the discharge means. The immediately preceding timing can be easily and reliably detected.

【0069】さらに、請求項3および請求項4に記載の
発明では、光源Bが外部に設けられている場合であって
も、発光が休止されている期間を確実に認識することが
でき、このような期間に生成された不要な信号電荷が画
像信号のノイズ成分として重畳されることがなく、画像
信号のSN比を確実に向上することができる。また、請
求項5および請求項6に記載の発明では、不要な信号電
荷を排出するタイミングを発光が開始されるタイミング
に近づけることができるため、発光が開始される直前に
生成された信号電荷についても、確実に排出することが
できる。
Further, according to the third and fourth aspects of the present invention, even when the light source B is provided outside, it is possible to reliably recognize the period during which light emission is stopped. Unnecessary signal charges generated during such a period are not superimposed as noise components of the image signal, and the S / N ratio of the image signal can be reliably improved. According to the fifth and sixth aspects of the present invention, the timing for discharging unnecessary signal charges can be made closer to the timing for starting light emission. Can also be reliably discharged.

【0070】さらに、請求項7に記載の発明では、遮光
領域の有無にかかわらず、発光が休止されている期間
に、ノイズによって転送路で生成された不要な信号電荷
についても、確実に排出することができる。したがっ
て、これらの発明が適用された撮像装置では、冷却装置
などを付加することなく暗電流などによるノイズを確実
に低減することができるため、小型軽量化および低廉化
をはかりつつ、良質の画像信号を生成することができ
る。また、このような撮像装置が採用されたステッパで
は、アライメントの高速化および信頼性の向上をはかる
ことができる。
Further, according to the present invention, unnecessary signal charges generated on the transfer path due to noise are reliably discharged during the period when light emission is suspended, regardless of the presence or absence of the light-shielding region. be able to. Therefore, in the imaging apparatus to which these inventions are applied, noise due to dark current or the like can be surely reduced without adding a cooling device or the like. Can be generated. Further, in a stepper employing such an imaging device, it is possible to increase the speed of alignment and improve the reliability.

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

【図1】請求項1、5〜7に記載の発明の原理ブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the present invention.

【図2】請求項2に記載の発明の原理ブロック図であ
る。
FIG. 2 is a principle block diagram of the invention according to claim 2;

【図3】請求項3に記載の発明の原理ブロック図であ
る。
FIG. 3 is a principle block diagram of the invention according to claim 3;

【図4】請求項4に記載の発明の原理ブロック図であ
る。
FIG. 4 is a principle block diagram of the invention according to claim 4;

【図5】請求項1〜3および6に記載の発明に対応した
実施形態の機能ブロック図である。
FIG. 5 is a functional block diagram of an embodiment according to the first to third and sixth aspects of the present invention;

【図6】請求項1〜3および6に記載の発明に対応した
固体撮像素子の構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to the first to third and sixth aspects of the present invention.

【図7】図6に示した固体撮像素子のX-X'線上の断面
図である。
7 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device shown in FIG. 6, taken along line XX '.

【図8】光源の発光および固体撮像素子の動作を示すタ
イミングチャートである。
FIG. 8 is a timing chart showing light emission of a light source and operation of a solid-state imaging device.

【図9】請求項4および5に記載の発明に対応した実施
形態の機能ブロック図である。
FIG. 9 is a functional block diagram of an embodiment corresponding to the fourth and fifth aspects of the present invention.

【図10】請求項4および5に記載の発明に対応した固
体撮像素子の構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a solid-state imaging device according to the fourth and fifth aspects of the invention.

【図11】請求項4および7に記載の発明に対応した固
体撮像素子の構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a solid-state imaging device according to the fourth and seventh aspects of the invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 撮像手段 12 照明手段 14 画像走査手段 16 排出手段 18 光源制御手段 20、70 撮像装置 22、78 固体撮像素子 24、76 レンズ 26、84 光源制御部 28、82、B 光源 30、80 駆動制御部 32、74 ハーフミラー 40、90 受光部 42、92 トランスファゲート 44 垂直CCD 46 水平CCD 48、100 出力アンプ 50 N型受光領域 52 N型シリコン基板 54 P型ウェル領域 56 トランスファゲート電極 58 絶縁膜 60 埋め込みチャネル領域 62 垂直CCD電極 64 チャネルストッパ 72 サンプリング用ハーフミラー 94 CCD 96、102 リセットゲート 98、104 リセットドレイン A 被写体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Imaging means 12 Illumination means 14 Image scanning means 16 Ejection means 18 Light source control means 20, 70 Imaging device 22, 78 Solid-state imaging device 24, 76 Lens 26, 84 Light source control unit 28, 82, B light source 30, 80 Drive control unit 32, 74 Half mirror 40, 90 Light receiving section 42, 92 Transfer gate 44 Vertical CCD 46 Horizontal CCD 48, 100 Output amplifier 50 N-type light receiving area 52 N-type silicon substrate 54 P-type well area 56 Transfer gate electrode 58 Insulating film 60 embedded Channel region 62 Vertical CCD electrode 64 Channel stopper 72 Half mirror for sampling 94 CCD 96, 102 Reset gate 98, 104 Reset drain A Subject

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被写体の光学像を撮像して信号電荷を生
成する撮像手段と、 間欠的に発光して前記被写体を照明する照明手段と、 前記照明手段が発光を終了した直後に、前記撮像手段に
よって生成された信号電荷を走査して画像信号を生成す
る画像走査手段と、 前記照明手段が発光を開始する直前に、前記撮像手段に
よって生成された信号電荷を排出する排出手段とを備え
たことを特徴とする撮像装置。
An imaging unit that captures an optical image of a subject to generate a signal charge; an illumination unit that intermittently emits light to illuminate the subject; Image scanning means for scanning the signal charge generated by the means to generate an image signal; and discharging means for discharging the signal charge generated by the imaging means immediately before the lighting means starts emitting light. An imaging device characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 請求項1に記載の撮像装置において、 前記照明手段が発光する期間を規定する制御信号によっ
て該照明手段の発光のタイミングを制御する発光制御手
段を備え、 前記画像走査手段は、 前記制御信号を取得し、該制御信号に基づき前記照明手
段が発光を終了した直後のタイミングを検出して前記画
像信号を生成し、 前記排出手段は、 前記制御信号を取得し、該制御信号に基づき前記照明手
段が発光を開始する直前のタイミングを検出して前記信
号電荷を排出することを特徴とする撮像装置。
2. The imaging apparatus according to claim 1, further comprising: a light emission control unit configured to control a light emission timing of the illumination unit by a control signal defining a period during which the illumination unit emits light, wherein the image scanning unit includes: Acquiring the control signal, detecting a timing immediately after the lighting unit has finished emitting light based on the control signal, and generating the image signal, the discharging unit acquiring the control signal, and applying the control signal to the control signal. An imaging device for detecting the timing immediately before the lighting means starts emitting light and discharging the signal charge.
【請求項3】 間欠的に発光する光源によって照明され
る被写体の光学像を撮像し、信号電荷を生成する撮像手
段と、 前記光源が発光する期間を規定する制御信号を取得して
該光源が発光を終了した直後のタイミングを検出し、前
記撮像手段によって生成された信号電荷を該タイミング
で走査して画像信号を生成する画像走査手段と、 前記制御信号を取得して前記光源が発光を開始する直前
のタイミングを検出し、前記撮像手段によって生成され
た信号電荷を該タイミングで排出する排出手段とを備え
たことを特徴とする撮像装置。
3. An image pickup means for picking up an optical image of a subject illuminated by a light source intermittently emitting light and generating a signal charge, and acquiring a control signal defining a period during which the light source emits light, and An image scanning unit that detects a timing immediately after the light emission ends and scans the signal charges generated by the imaging unit at the timing to generate an image signal; and acquires the control signal and starts the light source to emit light. And a discharge unit that detects a timing immediately before the operation and discharges the signal charge generated by the imaging unit at the timing.
【請求項4】 間欠的に発光する光源によって照明され
る被写体の光学像を撮像し、信号電荷を生成する撮像手
段と、 前記光源からの光を取得して該光源が発光を終了した直
後のタイミングを検出し、前記撮像手段によって生成さ
れた信号電荷を該タイミングで走査して画像信号を生成
する画像走査手段と、 前記光源からの光を取得して該光源が発光を開始する直
前のタイミングを検出し、前記撮像手段によって生成さ
れた信号電荷を該タイミングで排出する排出手段とを備
えたことを特徴とする撮像装置。
4. An image pickup means for picking up an optical image of a subject illuminated by a light source intermittently emitting light and generating a signal charge; and acquiring light from the light source and immediately after the light source has finished emitting light. An image scanning unit that detects a timing and scans the signal charge generated by the imaging unit at the timing to generate an image signal; and a timing immediately before the light source acquires light from the light source and the light source starts emitting light. And a discharging unit for discharging the signal charges generated by the imaging unit at the timing.
【請求項5】 請求項1ないし請求項4の何れか一項に
記載の撮像装置において、 撮像手段は、 受光部と、該受光部に隣接した排出部とを備え、 前記排出手段は、 前記排出部を介して前記信号電荷を排出することを特徴
とする撮像装置。
5. The imaging device according to claim 1, wherein the imaging unit includes a light receiving unit, and a discharging unit adjacent to the light receiving unit, wherein the discharging unit includes: An image pickup device, wherein the signal charge is discharged through a discharge unit.
【請求項6】 請求項1ないし請求項4の何れか一項に
記載の撮像装置において、 撮像手段は、 受光部と、該受光部の垂直方向に配された排出部とを備
え、 前記排出手段は、 前記排出部を介して前記信号電荷を排出することを特徴
とする撮像装置。
6. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup unit includes a light receiving unit and a discharge unit arranged in a direction perpendicular to the light receiving unit. The imaging device discharges the signal charge through the discharge unit.
【請求項7】 請求項1ないし請求項4の何れか一項に
記載の撮像装置において、 撮像手段は、 光学像の光電変換を行う受光部と、該受光部で行われる
光電変換によって得られる信号電荷を転送する転送路と
を備え、 前記画像走査手段は、 前記転送路を介して前記信号電荷を読み出して画像信号
を生成し、 前記排出手段は、 前記転送路の少なくとも一部を介して前記信号電荷を排
出することを特徴とする撮像装置。
7. The imaging device according to claim 1, wherein the imaging unit is obtained by a light receiving unit that performs a photoelectric conversion of an optical image and a photoelectric conversion performed by the light receiving unit. A transfer path for transferring a signal charge, wherein the image scanning unit reads out the signal charge via the transfer path to generate an image signal, and the discharge unit passes through at least a part of the transfer path. An imaging device, wherein the signal charge is discharged.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006190769A (en) * 2005-01-05 2006-07-20 Sony Corp Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
JP2018195977A (en) * 2017-05-17 2018-12-06 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion device and imaging system

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