JP3395797B2

JP3395797B2 - 露光装置

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Publication number: JP3395797B2
Application number: JP21657093A
Authority: JP
Inventors: 健爾西; 正昭青山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 2003-04-14
Anticipated expiration: 2018-04-14
Also published as: JPH0766114A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば感光基板として
のウエハをウエハホルダーを介してウエハステージ上に
保持してそのウエハにレチクルのパターンを露光する露
光装置に備えられ、そのウエハホルダーの清掃を行うた
めのクリーニング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィー工程で製造する場合に、フォトマスク又
はレチクル（以下「レチクル」と総称する）のパターン
を投影光学系を介してウエハステージ上のウエハに露光
する投影露光装置が使用されている。斯かる従来の投影
露光装置ではウエハを平坦な状態で動かないように保持
するために、ウエハステージ上に取り付けられたウエハ
ホルダーによりウエハを吸着して保持している。

【０００３】しかしながら、ウエハを保持するウエハホ
ルダーとウエハとの間に塵又はゴミ等の異物が存在する
状態でウエハを吸着すると、その異物によりウエハの露
光面の平面度が悪化する。その露光面の平面度の悪化
は、ウエハの各ショット領域の位置ずれ誤差やフォーカ
ス誤差の要因となり、ＬＳＩ等を製造する際の歩留まり
を悪化させる大きな要因になっていた。その為、従来は
一般に一定の間隔で露光工程を停止して、ウエハホルダ
ーを作業者の手が届く位置に移動させて、砥石や無塵布
を用いて作業者が手を動かしてウエハホルダー全体を拭
いていた。

【０００４】図９は従来のウエハホルダーの清掃作業の
様子を示し、この図９において、１は投影光学系であ
り、投影光学系１の一方向（これをＸ方向とする）の側
面に固定鏡２Ｘが固定され、投影光学系１のＸ方向に垂
直なＹ方向の側面に固定鏡２Ｙが固定されている。ま
た、投影光学系１の下方にウエハホルダー３が配置さ
れ、ウエハホルダー３はウエハステージ５上に固定され
ている。ウエハホルダー３は薄い円柱状であり、その表
面には同心円状に数本の溝４が形成されている。ウエハ
ホルダー３上にウエハを載置して、ウエハホルダー３の
表面の多数の吸着孔（図示省略）から真空ポンプで負圧
をかけることにより、そのウエハがウエハホルダー３上
に吸着して保持される。

【０００５】ウエハステージ５は、投影光学系１の光軸
に垂直な平面（ＸＹ平面）上の所定の駆動領域内で任意
の位置にウエハを位置決めできるＸＹステージ、投影光
学系１の光軸方向にウエハを位置決めするＺステージ等
から構成されている。ＸＹ平面内での位置決めを行うた
め、ウエハステージ５上にはＸ軸用の移動鏡６Ｘ及びＹ
軸用の移動鏡６Ｙが固定されている。そして、投影光学
系１の固定鏡２Ｘに図示省略したＸ軸用のレーザー干渉
計からレーザービームＬＢ１が照射され、レーザービー
ムＬＢ１と平行に移動鏡６Ｘにもレーザービームが照射
され、Ｘ軸用のレーザー干渉計は投影光学系１を基準と
したウエハステージ５のＸ方向の座標を常時モニターし
ている。同様に、投影光学系１の固定鏡２Ｙに図示省略
したＹ軸用のレーザー干渉計からレーザービームＬＢ３
が照射され、レーザービームＬＢ３と平行に移動鏡６Ｙ
にもレーザービームが照射され、Ｙ軸用のレーザー干渉
計は投影光学系１を基準としたウエハステージ５のＹ方
向の座標を常時モニターしている。

【０００６】そして、ウエハホルダー３を清掃する場合
には、図９のようにウエハホルダー３からウエハを取り
外した状態で、ウエハステージ５の端部を投影光学系１
の下方に移動してウエハステージ５を固定する。次に、
ウエハホルダー３上に砥石又は無塵布よりなるクリーニ
ング用工具７を置いて、作業者が手８でクリーニング用
工具７を一定の圧力でウエハホルダー３側に付勢した状
態で、軌跡９で示すように（又は蛇行するように）クリ
ーニング用工具７をウエハホルダー３の全面で移動させ
ることにより、ウエハホルダー３上の異物を除去するよ
うにしていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように作業者がマニュアルでウエハホルダー３の清掃を
行うのでは、ウエハホルダー３の全面を拭くのに例えば
３０分から１時間程度の時間を要し、実際の露光を行え
る時間が短縮されてスループットが低下するという不都
合があった。また、露光を行える時間を長くするため
に、ウエハホルダー３の清掃頻度を一日に１回程度にし
た場合には、ウエハホルダー３上に異物が吸着されたま
まウエハへの露光が行われる確率が高くなり、半導体素
子等の歩留まりが悪化する虞がある。

【０００８】これらの不都合を解決するために、例えば
特開昭６１−２８７２２９号公報において、ウエハのフ
ォーカス位置を検出するためのフォーカスチェック機構
によって、前回のショット領域のフォーカス位置と今回
のショット領域のフォーカス位置との比較により異物の
有無の判定を行う方法が提案されている。しかしなが
ら、従来の異物の有無の判定方法では、途中のショット
領域まで露光を行い、異物の存在が認められたショット
位置で警告を発するのみであった。そのため、清掃工程
で自動的に清掃を行うとしても、最終製品の歩留まりを
向上させることはできても、露光工程全体のスループッ
トを向上させることにはならなかった。

【０００９】また、特開平５−８２４１１号公報におい
て、クリーニング部材を用いて自動的にウエハホルダー
を清掃する技術が提案されている。しかしながら、自動
的に清掃を行う場合には、清掃時間の短縮にはなるが、
除去した異物がクリーニング部材から落下し、再びウエ
ハホルダー上に付着する可能性がある。従来技術では、
このような再付着の問題や、たとえ自動清掃を行ったと
しても完全に異物を除去できないという問題が認識され
ていなかった。更にウエハをウエハホルダー上から搬出
（アンロード）するときに、ウエハホルダー上の溝部に
溜った塵が舞ってウエハホルダーの上部に再付着し、こ
の塵がウエハに付着するのを防止できないという不都合
があった。これを避けるため、ウエハホルダーの清掃終
了直後にクリーニング部材をウエハホルダーの上部から
側面方向に待避させる方法も考えられるが、これでは待
避するための時間がかかり、清掃時間が長くなるという
不都合がある。

【００１０】本発明は斯かる点に鑑み、ウエハを所定パ
ターンで露光する露光装置で、そのウエハを保持するウ
エハホルダーの清掃を行う場合に、清掃の効率化を図っ
て露光工程のスループットを向上することを目的とす
る。更に本発明は、ウエハホルダーをより良好に清掃で
きるようにすることをも目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、二次元平面上の所定の駆動領域内を移動するステー
ジ（１１）上に複数の凹凸が形成された基板保持面で基
板（Ｗ）を保持する保持手段（３）を備え、前記保持手
段で保持された基板を所定パターンで露光する露光装置
であって、前記基板保持面上に接触した状態で該保持面
を清掃する清掃部材を持つ清掃手段（２０〜２５）と、
前記清掃手段によって清掃された前記基板保持面上の状
態に関する情報を検出する検出手段（１４、１５）と、
を有し、前記清掃部材の前記基板保持面に接触する面
が、前記基板保持面よりも小さく、かつ前記凹凸のうち
の異なる２つの凸部に接触する大きさを備えると共に、
前記清掃手段は、前記清掃部材を前記基板保持面に接触
させた状態で、前記清掃部材が前記基板保持面上のほぼ
全面を走査する軌跡を描くように、前記基板保持面が配
置された平面内の第１方向と該第１方向に交わる第２方
向とに前記ステージと前記清掃部材とを相対移動させる
手段を有するものである。また、本願の実施例に記載さ
れた別の発明は、複数の凹凸が形成され、基板（Ｗ）の
大きさに応じた大きさを有する基板保持面上で基板を保
持する保持手段（３）を備え、前記保持手段（３）で保
持された基板（Ｗ）を所定パターンで露光する露光装置
において、前記基板保持面上の状態に関する情報を検出
する検出手段（１４、１５）と、清掃部材（２６）を備
え、前記検出手段で検出された情報に応じて、前記清掃
部材で前記保持面に接触して前記保持面を清掃する清掃
手段（２０〜２５）とを有し、前記清掃手段の清掃部材
の大きさが、前記保持面よりも小さく、且つ、前記基板
保持面上の複数の凹凸のうちの異なる２つの凸部に同時
に接触する大きさとなるように構成したものである。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、清掃手段（２
０〜２５）によって清掃された基板保持面上の状態に関
する情報を、検出手段（１４、１５）が検出する。よっ
て、清掃手段で基板保持面を清掃したのちに塵等が再付
着した場合や完全に異物を除去できなかった場合、これ
らの不都合が発生していることを認識できる。また、実
施例に記載の発明によれば、検出手段（１４、１５）に
よって検出された基板保持面上の状態に関する情報に応
じて、清掃手段が基板保持面を清掃するため、露光工程
全体のスループットを向上することができる。また、前
記清掃手段の清掃部材の大きさを、基板保持面よりも小
さく、且つ、前記基板保持面上の複数の凹凸のうちの異
なる２つの凸部に同時に接触する大きさとなるように構
成するため、清掃時に基板保持面の凹凸に清掃部材が引
っ掛かるような不都合が生じない。さらに、請求項１１
に記載の発明のように、清掃手段の清掃部材に付着した
異物の落下を防止する落下防止手段（３５）を設けた場
合には、基板（Ｗ）への露光中は、その清掃手段を保持
手段（３）から離れた位置に待避させることなく、その
落下防止手段（３５）上に移動させるだけで、基板
（Ｗ）又は保持手段（３）に再び異物が付着するという
二次的な異物の発生が防止できる。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図１〜図６を
参照して説明する。本例はウエハホルダーを介してウエ
ハを保持する投影露光装置に本発明を適用したものであ
る。図１は本例の投影露光装置の概略構成を示し、この
図１において、不図示の照明光学系から射出された露光
光は、回路パターン等が描かれたパターン領域ＰＡを有
するレチクルＲをほぼ均一な照度で照明する。レチクル
Ｒは４隅に真空吸着部１０ｂを有するレチクルホルダー
１０上に保持されている。レチクルホルダー２は、パタ
ーン領域ＰＡに対応した開口１０ａを有し、パターン領
域ＰＡの中心（レチクルセンター）が投影光学系１の光
軸ＡＸを通るようにレチクルＲの位置決めを行う。

【００１９】レチクルＲのパターンの縮小像が投影光学
系１を介してフォトレジストが塗布されたウエハＷ上に
結像投影される。ウエハＷは、表面が投影光学系１の結
像面と平行に設定されたウエハホルダー（チャック）３
上に真空吸着される。ウエハホルダー３は光軸ＡＸ方向
に上下動可能なＺステージ１１上に取付けられ、Ｚステ
ージ１１はＸ方向に直線移動できるＸステージ１２上に
設けられ、このＸステージ１２はＸ方向と直交するＹ方
向に直線移動するＹステージ１３上に設けられている。
上記Ｘステージ１２、Ｙステージ１３によってウエハＷ
はＸＹ平面内で２次元移動し、Ｚステージ１１によって
焦点合わせのための上下動を行う。Ｘステージ１２の移
動はＹステージ１３上に設けられた駆動部１７Ｘによっ
て行われ、Ｙステージ１３の移動は駆動部１７Ｙによっ
て行われる。

【００２０】また、Ｚステージ１１の直交する２辺には
移動鏡６Ｘ及び６Ｙが設けられ、レーザー干渉計１６Ｘ
からＸ方向に射出された平行なレーザービームＬＢ１及
びＬＢ２は、それぞれ投影光学系１の固定鏡及びＹ方向
に伸びた移動鏡６Ｘに垂直に入射し、レーザー干渉計１
６ＹからＹ方向に射出された平行なレーザービームＬＢ
３及びＬＢ４は、それぞれ投影光学系１の固定鏡及びＸ
方向に伸びた移動鏡６Ｙに垂直に入射する。このレーザ
ー干渉計１６Ｘ及び１６ＹによってウエハＷの２次元的
な位置（座標）が計測される。

【００２１】また、投影光学系１の露光フィールド内に
ウエハＷが位置したとき、ウエハＷの表面のＺ方向（光
軸ＡＸ方向）の位置を検出するために、斜入射方式の焦
点検出系が設けられている。この焦点検出系は、ウエハ
Ｗの表面に斜めに結像光束を投射する照射光学系１４
と、その光束の反射光を受光して光電検出し、ウエハＷ
の表面の高さ位置（フォーカス位置）、又は投影光学系
１の結像面からのずれ量に応じた焦点信号を出力する集
光光学系１５とで構成され、例えば特開昭５６−４２２
０５号公報や特開昭６０−１６８１１２号公報に開示さ
れているものと同等である。

【００２２】尚、本実施例では光電式の焦点検出系を用
いるものとするが、ウエハＷに一定圧力の気体をノズル
から噴射し、その気体の背圧を検出する所謂エアマイク
ロメータ方式等の公知の焦点検出系であってもよい。ま
た、焦点検出系としては、ウエハＷ上の一点ではなく、
特開昭５５−１３４８１２号公報に開示されているよう
に、ウエハＷ上の複数点に光を照射し、ウエハＷ上の多
点のフォーカス位置を並列に検出できる焦点検出系を用
いても良い。更に、焦点検出系の代わりに、ウエハＷの
各ショット領域の傾斜角を検出するレベリング検出系を
使用しても良い。

【００２３】その集光光学系１５の焦点信号は主制御系
１８に供給され、主制御系１８は、供給された焦点信号
からウエハＷの表面の凹凸の分布を求め、後述のように
その凹凸の分布からウエハホルダー３上の清掃が必要な
位置を特定する。また、装置の状態やシーケンスを外部
から制御するためのキーボード（図示省略）が設けら
れ、このキーボードを介して主制御系１８にオペレータ
が必要な情報を与える。また、ブラウン管等のディスプ
レイ１８ａは、主制御系１８で判断された装置の状態を
表示するためのものである。この表示データとしては、
投影光学系１の結像面とウエハＷの表面との平行度（解
像不良）に関する情報や警報が含まれている。また解像
不良に関する警報のみを単独に表示する警報器１８ｂも
設けられていて、この警報器１８ｂに主制御系１８から
の警報信号ＡＬＭが入力される。この警報器１８ｂは警
報信号ＡＬＭの内容に応じて音、光等の表示状態を変え
るものであり、オペレータ（作業者）への注意を促すも
のである。なお、警報信号ＡＬＭの内容は表示データに
も含まれており、ディスプレイ１８ａにも表示されるよ
うになっている。

【００２４】本例では投影光学系１の側面近傍にオフ・
アクシス方式のアライメント顕微鏡１９が配置されてい
る。このアライメント顕微鏡１９でウエハ上のアライメ
ントマークの座標を検出することにより、ウエハのアラ
イメントが行われる。また、投影光学系１に対して離れ
た位置に回転軸２０を配し、回転軸２０に円筒状の回転
駆動部２１を嵌合し、回転駆動部２１にアーム２２を介
して円筒状の上下駆動部２３を接続し、上下駆動部２３
の内部に上下駆動軸２４を装着し、上下駆動軸２４の下
端に接続部２５を介して砥石又は無塵布等よりなるクリ
ーニング用工具２６を取り付ける。回転軸２０は投影光
学系１の光軸に平行であり、回転軸２０は、Ｙステージ
１３が載置されたベース上に固定されている。アーム２
２は回転軸２０を中心として回転駆動部２１により回転
される。また、上下駆動軸２４の中心軸２４ａは投影光
学系１の光軸に平行であり、上下駆動部２３によりクリ
ーニング用工具２６は中心軸２４ａの方向に移動され
る。

【００２５】本実施例でウエハホルダー３の清掃を行う
場合の動作の一例につき図３のフローチャートを参照し
て説明する。本例では、一例として図２に示すように、
ウエハホルダー３の表面とウエハＷとの間に異物として
の塵１９が入っていると、その部分のウエハＷの表面が
凸部になることを利用して塵１９の有無及びその塵１９
の位置を検出し、ウエハホルダー３上の塵１９が在る領
域だけを重点的に清掃する。また、ウエハホルダー３の
表面には溝（凹部）４が形成され、溝４に塵１９が在る
場合にも、後述のように種々の不都合が生ずるため、必
要に応じてその溝４の異物の除去をも行う。

【００２６】次に本実施例の動作を図３のフローチャー
トに基づいて説明する。本フローチャートは装置の露光
時の概略的な動作を表したものに過ぎず、実際の露光動
作はさらに複雑なシーケンスによって成り立っている。
しかしここでは説明を簡素化するために、本発明の主要
動作となる部分以外は簡単に示してある。また、本動作
は複数枚のウエハを連続して処理する場合を示し、特に
あるロット内のウエハを連続して露光する場合を例にと
って示してある。本動作のシーケンスを図３中の各ステ
ップに従って説明する。

【００２７】（ステップ１００）露光動作が開始される
と、主制御系１８は露光に必要な各種パラメータをイニ
シャライズする。そのパラメータのうち代表的なもの
は、ウエハＷ上のチップの配列設計値、すなわちショッ
ト座標値である。ステップ・アンド・リピート方式で
は、そのショット座標値に基づいて２次元移動ステージ
の位置決め（ステッピング）が行われる。更に主制御系
１８は、警報発生モードを決めるためのパラメータもイ
ニシャライズする。

【００２８】そのパラメータの機能については後で詳し
く述べるが、ウエハＷの露光すべき領域の平面度、厳密
に言うならば投影光学系１の結像面と露光領域の表面と
の平行度（以下このことを単に「フラットネス」と呼
ぶ）が悪化するようなショットに対して、どのような種
類の警報を、どのように発生するかを予め設定しておく
ものである。本実施例では３種類の警報を発生するよう
に構成されている。その第１の警報は、露光しようとし
たショット位置でフラットネスが悪化している場合に随
時発生し、第２の警報は１枚のウエハの露光動作中に第
１の警報が任意の回数ｎ回以上発生した場合に発生し、
そして第３の警報は異なるウエハ上の同一ショット位置
で第１の警報が発生した場合に発生するように構成され
ている。ここでのパラメータ設定は、その警報のどのモ
ードを選択し、どの警報で装置の動作を停止させるか等
を決定するためのものであり、オペレータの要求によっ
てキーボードから入力される。

【００２９】（ステップ１０１）次に主制御系１８は、
不図示のウエハカセットから１枚のウエハを取り出し
て、ウエハホルダー３上に搬送するためのウエハロード
の指令を発生するとともに、ウエハホルダー３上のウエ
ハＷのアライメント（ここでは第２層以降の重ね焼き時
のグローバルアライメント）をするための指令を発生す
る。このアライメントによってウエハＷ上のチップ配列
座標系とステージの移動座標系とが一義的に対応付けら
れる。

【００３０】（ステップ１０２）次に主制御系１８は、
設計上のショット座標値とレーザー干渉計１６Ｘ，１６
Ｙからの位置情報ＰＸ，ＰＹとが一致するように、駆動
信号を出力して、ステージ１２，１３をステッピングさ
せる。ウエハＷ上には、矩形のショット領域（チップパ
ターン）がマトリックス状に配置され、各チップパター
ンの配列座標はステージの移動座標、すなわちＸＹ座標
と一致している。本実施例ではウエハＷ上のＸ方向の一
列のチップパターンへの露光を行った後、Ｙ方向に一行
分だけステッピングして、その次の一列のチップパター
ンへの露光を行うようにステッピングするものとする。

【００３１】（ステップ１０３）次に主制御系１８は露
光すべきショット領域（チップパターン）について焦点
合わせするための動作を行う。そこで主制御系１８は集
光光学系１５からの焦点信号に基づいてＺステージ１１
用の駆動部（不図示）がサーボ制御されるような状態に
して、そのサーボ制御に適した駆動信号を出力する。こ
れによって、投影光学系１の結像面と露光すべきチップ
パターンとの表面とが一致するようにＺステージ１１の
Ｚ方向の位置が調整される。斜入射方式の焦点検出系と
して、先にも述べたが特開昭５６−４２２０５号公報や
特開昭６０−１６８１１２号公報に開示されたものを用
いるとすると、チップパターンの表面の高さ位置は、ほ
ぼチップパターンの中心、換言すれば投影光学系１の光
軸ＡＸ付近で検出され、焦点信号は結像面に対するチッ
プパターンの表面のＺ方向のずれ量に対応したアナログ
信号になる。そのずれ量がＺステージ１１の調整により
零になると、焦点信号のアナログ値は合焦を表すような
所定値（例えば零）になる。主制御系１８は、その所定
値になったことを検出して、焦点合わせ動作を終了す
る。

【００３２】（ステップ１０４）次に主制御系１８は、
レーザ干渉計１６Ｘ，１６Ｙからの位置情報ＰＸ，ＰＹ
と、Ｚステージの高さ検出器（不図示）からの位置情報
ＰＺとを読み取り、その各値を記憶する。位置情報ＰＺ
は露光すべきチップパターンの表面と結像面とを一致さ
せたときのＺステージ１１のＺ方向の位置に対応してい
る。このときの様子を図２を参照して説明する。図２で
はウエハホルダー３に真空吸着されたウエハＷが載置面
に正確に沿わず、塵１９の存在により平面度が悪化した
場合を誇張して表してある。Ｚステージ１１内のＺ位置
検出器はＺステージ１１の所定の基準面（ＸＹ平面に平
行な面）ＬＰからの高さ位置の変化量を検出するもので
ある。そこでＺステージ１１の高さ位置を変えずに基準
面ＬＰとウエハ上の各チップパターンの表面の夫々との
間隔を計測したとき、その間隔がＺ₁₅，Ｚ₁₆，…Ｚ₂₁，
Ｚ₂₂であるのものとして、基準面ＬＰと投影光学系１の
結像面との間隔（装置固有の一定値）をＺ₀とすると、
各チップパターンの露光のたびに焦点合わせを行えば、
各チップパターン毎のＺステージ１１の高さ位置の調整
量、すなわち位置情報ＰＺ₁₅，ＰＺ₁₆，…ＰＺ₂₁，ＰＺ
₂₂の夫々はＺ₀−Ｚ₁₅，Ｚ₀−Ｚ₁₆，…Ｚ₀−Ｚ₂₁，Ｚ
₀−Ｚ₂₂，として検出される。尚、基準面ＬＰは仮想的
なものであり、これを例えば結像面と一致させて、Ｚ₀
＝０としてもかまわない。また、後で詳しく説明する
が、各位置情報ＰＺ₁₅，ＰＺ₁₆，・・・ＰＺ₂₁，ＰＺ₂₂
の夫々に一定のオフセット量が含まれていても、フラッ
トネスの演算の際に相殺されるため何ら支障はない。

【００３３】ところで本実施例では位置情報ＰＸ，ＰＹ
をレーザー干渉計１６Ｘ，１６Ｙから読み取るものとし
たが、露光すべきチップパターンのショット座標値は予
め決まっているので、実際に読み込む位置情報はＰＺだ
けにしてもよい。

【００３４】（ステップ１０５）次に主制御系１８は露
光すべきチップパターンのフラットネスを演算する。こ
のフラットネスの検出方式を、さらに図４、図５を参照
して説明する。図４（ａ）は１つのチップパターンにつ
いてフラットネスが許容範囲にある状態を示し、図４
（ｂ）は許容範囲外にある状態を模式的に示す。図４
（ａ）、（ｂ）において、投影光学系１の光軸ＡＸは結
像面ＦＰに垂直であり、所望の解像力が得られる焦点深
度を光軸ＡＸ方向の幅でｄとしてある。また、露光すべ
きチップパターン（又はショット）の大きさ（サイズ）
をＣＳとし、そのチップパターンの表面をＷＳとしてあ
る。焦点合わせが行われると、表面ＷＳのチップ中心は
結像面ＦＰと一致し、表面ＷＳのフラットネスが図４
（ａ）のようなサイズＣＳ内の全域で焦点深度ｄ内にあ
るときは、そのチップパターンの露光は解像不良となる
ことはない。

【００３５】ところが図４（ｂ）のように、サイズＣＳ
の周辺が焦点深度ｄの幅を越えるほど表面ＷＳが傾斜し
ているとチップパターンの周辺で解像不良が生じる。
尚、サイズＣＳのような小さい範囲では、ウエハ全体が
湾曲していても、表面ＷＳはほぼ均一な平面とみなすこ
とができる。このためチップパターン（ショット）の端
部の結像面ＦＰからの光軸方向へのずれ量は、表面ＷＳ
の結像面ＦＰに対する傾きをθとすると、図４（ａ）の
場合は約（１／２）ＣＳ・ｓｉｎθ₁であり、図４
（ｂ）の場合は約（１／２）ＣＳ・ｓｉｎθ₂である。
従って｜ＣＳ・ｓｉｎθ｜≦ｄであれば、チップパター
ン（ショット）全面で必要な解像力が得られるし、｜Ｃ
Ｓ・ｓｉｎθ｜＞ｄであればチップパターン（ショッ
ト）周辺で解像不良が生じることになる。本実施例では
傾きθを直接測定して、上記演算によりフラットネスを
検出する方法と、露光しようとするウエハＷ上のチップ
パターン（ショット）と、それに隣接したチップパター
ンとの焦点合わせ時のＺステージ１１の各高さ位置の相
互関係から簡単な演算でフラットネスを検出する方法と
が考えられる。

【００３６】先ず、前者の方法を説明する。この方法は
表面ＷＳの結像面ＦＰに対する傾きθを直接計測して、
フラットネスを求める方法である。具体的には、図１の
焦点検出系１５により、ウエハＷの１つのショット領域
内の１直線上に無い複数箇所の高さ位置を検出する（Ｐ
θの計測）。そして、ウエハＷの表面の高さ位置（又は
投影光学系１の結像面からのずれ量）に応じた複数の焦
点信号に基づいて（複数の焦点信号の大きさの差か
ら）、主制御系１８はウエハ表面ＷＳの結像面ＦＰに対
する傾きθを算出する（ステップ１０５）。

【００３７】そして、主制御系１８は、ショットサイズ
ＣＳと傾きθとを使って、前述の如くチップパターン
（ショット）の結像面ＦＰからの光軸方向のずれ量｜Ｃ
Ｓ・ｓｉｎθ｜を求め、｜ＣＳ・ｓｉｎθ｜≦ｄの比較
を行う（ステップ１０６）。そして、表面ＷＳがフラッ
トである（｜ＣＳ・ｓｉｎθ｜≦ｄ）と判断されたとき
には、ステップ１０７にジャンプする。

【００３８】次に、後者の方法を説明する。図５は、ウ
エハＷ上で、チップパターンＣ９〜Ｃ１１，…と露光が
進み、さらにチップパターンＣ１５〜Ｃ１９までの露光
が終了した状態で、チップパターンＣ２０上に露光しよ
うとする場合のチップ配列を示し、特にチップパターン
Ｃ９〜Ｃ１１，Ｃ１９，及びＣ２０の部分の拡大図であ
る。各チップパターンＣ９，Ｃ１０，Ｃ１１，Ｃ１９
は、これから露光するチップパターンＣ２０の周辺に隣
接した露光済のチップパターンである。チップパターン
Ｃ９，Ｃ１０，Ｃ１１，Ｃ１９の夫々の中心の高さ位置
に関する位置情報ＰＺ₉，ＰＺ₁₀，ＰＺ₁₁，ＰＺ₁₉は、
各チップパターンの露光前に検出され、ステップ１０４
で主制御系１８に接続されたメモリに記憶されている。
そこで主制御系１８はこれから露光しようとするチップ
パターンＣ１０の中心の高さ位置に関する位置情報ＰＺ
₂₀と、ＰＺ₉，ＰＺ₁₀，ＰＺ₁₁，ＰＺ₁₉との夫々から、
チップパターンＣ２０の周辺の４点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，
Ｐｄが焦点深度ｄの幅に入っているか否かを演算する。

【００３９】ここで隣接するチップパターン同士の表面
は線形の変位として近似できるものとすると、４点Ｐ
ａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄのチップ中心に対する光軸方向の
変位量ΔＺａ，ΔＺｂ，ΔＺｃ，ΔＺｄは、以下の各式
で表される。 ΔＺａ＝(1/2)(|ＰＺ₂₀−ＰＺ₉| （１） ΔＺｂ＝(1/2)(|ＰＺ₂₀−ＰＺ₁₀|) （２） ΔＺｃ＝(1/2)(|ＰＺ₂₀−ＰＺ₁₁|) （３） ΔＺｄ＝(1/2)(|ＰＺ₂₀−ＰＺ₁₉|) （４）

【００４０】これらの各式からも明らかなように、着目
する露光領域（チップパターンＣ２０）における高さ位
置と、その周辺の露光領域の高さ位置との偏差を検出す
るので、検出した高さ位置同士に一定のオフセット量が
含まれていたとしても、そのオフセットは相殺されるこ
とになる。このことは、ウエハＷ自体の厚みむら等の影
響を受けず、常にウエハ表面の局部的な微小傾斜に応じ
た変位量が正確に検出できることを意味する。

【００４１】そこで主制御系１８は上記式（１）、
（２）、（３）、（４）を演算して、その結果をメモリ
に記憶する。この際、主制御系１８はチップパターンＣ
２０の周囲のチップパターンで、既に露光されたもの、
すなわち位置情報ＰＺが既に検出されてチップパターン
をチップ配列データ上でサーチする処理も必要となる。

【００４２】（ステップ１０６）次に主制御系１８は、
演算された変位量ΔＺａ，ΔＺｂ，ΔＺｃ，ΔＺｄが焦
点深度ｄとの関係で許容され得る値か否かの判断を行
う。変位量ΔＺはチップ中心に対するチップ周辺の光軸
方向のずれ量なので、チップの両端での変位量はほぼそ
の２倍となり、主制御系１８は以下の比較を行う。

【００４３】２・ΔＺａ≦ｄ（５）２・ΔＺｂ≦ｄ（６）２・ΔＺｃ≦ｄ（７）２・ΔＺｄ≦ｄ（８）

【００４４】この式（５）〜（８）までの各条件がとも
に満足されているとき、チップパターンＣ２０の表面は
その内のどの点についても図４（ａ）のように焦点深度
内にあり、フラットと判断される。また式（５）〜
（８）の条件がともに満足されていないときは、チップ
パターンＣ２０の周辺の全ての点で焦点深度外になって
いると判断される。ここでフラットであると判断された
ときは、ステップ１０７にジャンプする。以上のよう
に、傾きθを直接求めるか、露光しようとするチップパ
ターンと隣接したチップパターンとの焦点合わせ時のＺ
ステージ１１の各高さ位置を求めるかの何れかの方法に
より、表面ＷＳがフラットかどうかを判断する。

【００４５】（ステップ１０７）露光すべき領域がフラ
ットであれば、最適な解像力が得られるので、主制御系
１８は照明光学系のシャッター制御部（図示省略）に指
令を出力して、その領域での露光（プリント）を実行す
る。（ステップ１０８）プリントが終了すると主制御系１８
は１枚のウエハ上の全チップ（ショット）について露光
が完了したか否かを判断して、完了していないときは再
び先のステップ１０２からの動作を繰り返す。

【００４６】（ステップ１０９）ステップ１０８で全シ
ョット領域の露光が完了したと判断されたとき、主制御
系１８は露光の終わったウエハＷをアンロード（搬出）
する。（ステップ１１０）ここでは、露光の終了したウエハに
ついてフラットネスの悪かった部分のＸＹ座標が分かっ
ているため、主制御系１８は、クリーニング装置を動作
させてそのフラットネスの悪かった部分に対応するウエ
ハホルダー３上の清掃を行う。具体的に、図６は図１の
ウエハホルダー３を投影光学系１の側から見たときの平
面図である。

【００４７】図６に示すように、図１のＸステージ１２
及びＹステージ１３を駆動してＺステージ１１を移動さ
せて、ウエハホルダー３を清掃位置に移動した後、Ｚス
テージ１１を停止する。そして、回転駆動部２１により
φ方向にアーム２２を回転して、クリーニング用工具２
６が取り付けられた上下駆動軸２４をアライメント顕微
鏡１９の近傍の清掃位置上方に搬送して固定する。

【００４８】一般にアライメント顕微鏡１９はウエハホ
ルダー３上のウエハの全面を観察できる位置に配置され
ている。従って、このようにクリーニング用工具２６を
アライメント顕微鏡１９の近傍に配置することにより、
クリーニング用工具２６はウエハホルダー３のどの位置
をも確実に清掃できる利点がある。次に、上下駆動軸２
４をＺステージ１１側に下降させて、クリーニング用工
具２６を所定の圧力でウエハホルダー３に接触させる。

【００４９】そして、変数ｍの値を０に初期化して、ク
リーニング用工具２６を一定の圧力でウエハホルダー３
の表面に接触させた状態で、Ｚステージ１１をＸ方向及
びＹ方向に小さく振動させる。これによりクリーニング
用工具２６がウエハホルダー３の表面に摺接して、ウエ
ハホルダー３の塵等が付着した位置の清掃が行われる。
この場合、ウエハホルダー３とクリーニング用工具２６
との１回例えばＸ方向に相対移動させる毎にその変数ｍ
の値に１を加算し、変数ｍの値が所定の整数Ｍに達した
とき、即ちＭ回清掃が行われた時点でクリーニング用工
具２６をウエハホルダー３から離すようにする。その
後、回転駆動部２１によりアーム２２をφ方向の逆方向
に回転して、クリーニング用工具２６をウエハの搬送や
その他の露光動作の邪魔にならない位置に退避させる。
その後、次のウエハのロード及び露光が行われる。

【００５０】なお、例えばウエハホルダー３上に塵等が
広く分布していると判定されたときには、ウエハホルダ
ー３の全面をクリーニング用工具２６で清掃しても良
い。この場合、クリーニング用工具２６をウエハホルダ
ー３に接触させた後、矢印で示す軌跡２７に沿ってＺス
テージ１１を等速移動を開始させる。そして、ウエハホ
ルダー３の表面全体をクリーニング用工具２６が走査し
た後に、ウエハホルダー３の全面をＭ回清掃したかどう
かを調べる。清掃の回数がＭ回に達していない場合に
は、クリーニング用工具２６で再びウエハホルダー３の
全面の清掃を行う。このようにウエハホルダー３の表面
を繰り返して清掃する場合は、前回の走査の経路に沿っ
て逆方向にクリーニング用工具２６を走査していく。こ
れにより清掃時間が短縮される。

【００５１】（ステップ１１１）次に主制御系１８はロ
ット内の全ウエハについて露光したか否かを判断し、残
りのウエハがあるときは再びステップ１０１からの動作
を繰り返す。ところで先のステップ１０６において、所
定の許容値よりフラットではないと判断されると、主制
御系１８はステップ１００で設定された警報に関するパ
ラメータに基づいて、各種警報を発生するためのステッ
プ１２０〜１３２を実行する。

【００５２】（ステップ１２０）ここで主制御系１８
は、ウエハＷ上の露光しようとしたチップパターン（例
えばＣ２０）がフラットネス不良である旨の第１の警報
ＡＬＭ−１を発生する。そこで主制御系１８は表示デー
タとして、ウエハ上のそのチップの位置に関する情報を
出力するとともに、それを記憶する。これによってディ
スプレイ１８ａ上には解像不良になるチップパターンの
位置が表示される。

【００５３】（ステップ１２１）次に主制御系１８は、
警報ＡＬＭ−１の発生した回数を記憶するレジスタ（又
はメモリ）を１だけインクリメント（＋１カウント）す
る。尚、そのレジスタ（又はメモリ）はステップ１０１
において新しいウエハがローディングされた時点で零に
クリアされる。（ステップ１２２）次に主制御系１８は、ステップ１０
０で設定されたパラメータに基づいて、以降の露光を中
止すべく装置を停止させるか否かを判断する。装置を停
止させる場合は当然オペレータにその旨を知らせる必要
があり、以後その判断を「オペレータコールか否かの判
断」と呼ぶことにする。

【００５４】（ステップ１２３）ステップ１２２でオペ
レータコールが必要であると判断されると、主制御系１
８は装置の動作を中止させて待機状態にさせるととも
に、警報器２６に警報ＡＬＭ−１に対応した信号ＡＬＭ
を出力する。これによって警報器２６はウエハ上でこれ
から露光すべきチップパターンが解像不良になることを
表す状態になる。（ステップ１２４）ステップ１２２でオペレータコール
が不必要であると判断されると、主制御系１８はステッ
プ１２１でカウントされた警報ＡＬＭ−１の発生回数、
すなわち解像不良になったであろうチップパターン（シ
ョット）の個数が、予め定めた任意の数ｎに達したか否
かを判断する。尚、ここでは１枚のウエハ上でそれまで
露光してきたショット数と、警報ＡＬＮ−１の発生した
ショット数との比が、所定の値に達したか否かを判断す
るようにしてもよい。

【００５５】（ステップ１２５）次に主制御系１８は、
１枚のウエハ上でフラットネス不良になったチップパタ
ーンが所定個数以上ある旨の第２の警報ＡＬＭ−２を発
生する。そこで主制御系１８は表示データとして、ウエ
ハ上の複数のチップ位置で解像不良が起きたこと、換言
すればウエハのホルダーへの吸着不良によってウエハの
平坦化矯正が不十分である旨の情報を出力する。これに
よってディスプレイ１８ａ上にはウエハホルダー３上の
異物が大きすぎるため、又はウエハＷの反りが大きすぎ
るためのフラットネス不良が発生したことが表示され
る。

【００５６】（ステップ１２６）次に主制御系１８は警
報ＡＬＭ−２が発生したことによるオペレータコールが
必要か否かを予めセットされたパラメータに基づいて判
断する。（ステップ１２７）ステップ１２６でオペレータコール
が必要と判断されると、主制御系１８は装置の動作を中
止させて待機状態にさせるとともに、警報器２６に警報
ＡＬＭ−２に対応した信号ＡＬＭを出力する。これによ
って警報器２６は警報ＡＬＭ−１による表示と識別し得
るような表示を行って、吸着不良の可能性が高いことを
オペレータに知らせる。

【００５７】（ステップ１２８）ステップ１２６でオペ
レータコール不要と判断されると、主制御系１８はステ
ップ１２０で警報ＡＬＭ−１の発生したチップ位置が、
先行して露光されたウエハ（１枚又は複数枚）上で生じ
たフラットネス不良と同一位置、又はその近傍であるか
否かを比較する。

【００５８】（ステップ１２９）ステップ１２８の比較
によって、先行ウエハ上の同一位置、又はその近傍で警
報ＡＬＭ−１が発生していたときは、主制御系１８はス
テップ１３０に進み、そうでないときには先に説明した
ステップ１０７の「プリント」からの動作を実行する。（ステップ１３０）ここで主制御系１８は複数枚のウエ
ハ上の同一位置で解像不良が発生したこと、換言すれば
ウエハホルダー上の特定の位置にレジストの微粉やその
他のゴミが付着した可能性が高い旨の第３の警報ＡＬＭ
−３を発生する。これによってディスプレイ１８ａ上に
は、ウエハホルダー３への異物の付着が発生したことが
表示される。

【００５９】（ステップ１３１）次に主制御系１８は警
報ＡＬＭ−３が発生したことによるオペレータコールが
必要か否かを、予めセットされたパラメータに基づいて
判断する。ここでオペレータコールが不要と判断される
と、先に説明したステップ１０７の「プリント」からの
動作が実行される。（ステップ１３２）ステップ１３１でオペレータコール
が必要と判断されると、主制御系１８は装置の動作を中
止させて待機状態にさせるとともに、警報器２６に警報
ＡＬＭ−３に対応した信号ＡＬＭを出力する。これによ
って警報器２６は先の２つの警報ＡＬＭ−１、ＡＬＭ−
２によるいずれの表示とも識別し得るような表示を行っ
て、ウエハホルダーのクリーニング等の必要があること
をオペレータに知らせる。これに基づいてオペレータが
主制御系１８にクリーニング動作を行うように指示を与
えると、ステップ１１０と同様にウエハホルダー３上の
異物が付着していると判定される位置の清掃が実行され
る。

【００６０】このように本例によれば、ウエハホルダー
３上の異物が付着していると判定される領域を重点的に
清掃するようにしているため、清掃時間は短縮され、露
光工程のスループットが向上している。次に、図７を参
照してクリーニング用工具の変形例につき説明する。図
７はウエハホルダー３の清掃時の状態を示し、この図１
に対応する部分に同一符号を付して示す図７において、
アーム２２の他端の上下駆動部２３の内部に上下駆動軸
２８が装着されている。この上下駆動軸２８の下端部２
８ａは「くの字」形に曲がり、下端部２８ａの先端に回
転アーム２９が装着されている。回転アーム２９は下端
部２８ａ内の駆動装置により下端部２８ａの軸の回りの
θ方向に回転することができる。また、回転アーム２９
の一端に接続部３０Ａを介して薄い直方体状の砥石３１
を取り付け、回転アーム２９の他端に接続部３０Ｂを介
して巻き付け部３２を取り付け、この巻き付け部３２に
無塵布３３を巻き付ける。また、砥石３１の内部には通
気孔３１ａが形成され、通気孔３１ａはチューブ３４を
介して外部の真空ポンプ（図示省略）に接続されてい
る。

【００６１】次に、ウエハホルダー３の清掃を行う際に
は、回転アーム２２をウエハホルダー３の表面に平行な
Ｒ方向に移動又は回転すると共に、回転アーム２９をθ
方向に回転して砥石３１又は無塵布３３の何れかをウエ
ハホルダー３の上に移動させる。その後、上下駆動軸２
８をＺ軸に平行な軸２４ａに沿ってウエハホルダー３側
に下降させて、砥石３１又は無塵布３３の何れかをウエ
ハホルダー３上に接触させる。この場合、それぞれ一定
の重さの砥石３１及び無塵布３３は回転アーム２９に対
してフリーの状態で取り付けられているので、砥石３１
又は無塵布３３はそれぞれウエハホルダー３の表面に対
して自重による一定の圧力で付勢される。その状態でウ
エハホルダー３を移動させることにより、ウエハホルダ
ー３の清掃が行われる。

【００６２】一般に砥石３１による清掃は、ウエハホル
ダー３にこびり着いた塵等の異物に対して効果があり、
砥石３１は数回に一度程度の割合で使用される。一方、
無塵布３３はウエハホルダー３上に落ちている塵等を払
うために適宜使用される。また、無塵布３３はウエハホ
ルダー３の表面の凹凸に倣うことができるため、ウエハ
ホルダー３の表面（凸部）３ａの塵１９Ａのみならず、
ウエハホルダー３の凸部で削り取られて溝４内に落ちた
塵１９Ｂも無塵布３３により取り去ることができる。こ
の場合、Ｚステージ１１はウエハホルダー３の溝４の形
状に沿った軸跡で駆動される。本例では溝４の形状は同
心円状であるため、例えばウエハホルダー３の全ての溝
４の清掃を行う場合には、一周の清掃が終了した時点で
上方に一度無塵布３３を引き上げ、再度次の一周の所で
無塵布３３を下げて清掃を行う。

【００６３】また、より良好にウエハホルダー３の溝４
の清掃を行うためには、砥石３１をウエハホルダー３の
表面３ａに接触させた状態で、外部の真空ポンプを作動
させて、通気孔３１ａを介して溝４上の塵１９Ｂを吸い
取るようにすれば良い。このように砥石３１と無塵布３
３とを交互に使用することにより、ウエハホルダー３の
凸部及び凹部を良好に清掃することができる。

【００６４】このように、ウエハホルダー３の凹部をも
清掃することにより、従来のようにその凹部に溜った塵
等がステージの停止時に空気の流れ（エアーフロー）に
よってウエハホルダー３の凸部側に吹き上げられること
がなくなり、ウエハの平面度をより良好に維持できるよ
うになる。なお、無塵布３３をロール状に巻き付け部３
２に巻回して、自動的に無塵布３３とウエハホルダー３
との接触位置を変えるか、又は上下駆動軸２８に振動を
与えて砥石３１及び無塵布３３に付着した異物を除去す
る機構を加えれば、長い期間クリーニング機構のメンテ
ナンスを行う必要がなくなる。また上述実施例では、砥
石３１と無塵布３３とを別々にウエハホルダー３の表面
に接触させる方式を取っているが、砥石３１と無塵布３
３とを同時にウエハホルダー３の表面に接触させて両者
で同時にウエハホルダー３の表面を清掃するようにすれ
ば、より簡単な構成で且つ高速にウエハホルダー３の清
掃を行うことができる。

【００６５】また、図７の実施例ではクリーニング用工
具としての砥石３１又は無塵布３３の自重によりウエハ
ホルダー３への付勢力が設定されているが、圧力センサ
ーでウエハホルダー３への実際の付勢力をモニターし
て、一定の圧力をかけた状態でウエハホルダー３の清掃
を行うようにしてもよい。さらにクリーニング部材の接
触面積は、ウエハホルダ−３の凸凹部の凸部の異なる２
ヶ所に接触する大きさにすれば、清掃時にウエハホルダ
ー３の表面の凸部のエッジ部にクリ−ニング部材が引っ
掛る様な不都合は生じない。

【００６６】また、図７において、アーム２２の近傍に
ほぼ水平面に保たれた板状の異物落下防止部材３５が配
置されている。この場合、ウエハホルダー３の清掃終了
後、クリーニング工具としての砥石３１及び無塵布３３
は矢印で示す軌跡に従って、その異物落下防止部材３５
上に待避する。従って、砥石３１又は無塵布３３に付着
した異物がウエハホルダー３の上に再び落下しない様に
なっている。これにより、クリーニング工具の待避時間
を短縮できる。

【００６７】次に、図１の露光装置でウエハホルダー３
の清掃を行う場合の動作の他の例につき図８を参照して
説明する。先ず図８のステップ１４１において、図１の
ウエハホルダー３上にウエハＷをロードした後、ステッ
プ１４２において、焦点検出系（照射光学系１４、集光
光学系１５）を用いてウエハＷの露光面の凹凸の状態を
計測することにより、ウエハホルダー３とウエハＷとの
間の異物（以下では「塵」とする）の検出を行う。そし
て、塵が検出されなかった場合には、ステップ１４３か
らステップ１５２に移行してそのウエハＷへの露光を行
う。

【００６８】一方、ステップ１４３で塵が発見された場
合には、ステップ１４４でウエハＷをウエハホルダー３
から搬出（アンロード）した後、ステップ１４５でクリ
ーニング用工具２６を所定の位置に設定する。そして、
ステップ１４６でウエハホルダー３の全面のクリーニン
グを行うかどうかを判定し、全面のクリーニングを行う
場合にはステップ１４７でウエハホルダー３の全面の清
掃を行い、そうでない場合にはステップ１４８で、ウエ
ハホルダー３上の塵が存在する部分だけを重点的に清掃
する。

【００６９】その後、ウエハホルダー３から搬出したウ
エハＷをステップ１４９で再びウエハホルダー３上にロ
ードし、ステップ１５０で再び焦点検出系（照射光学系
１４、集光光学系１５）を用いてウエハＷの露光面の凹
凸の状態を計測することにより、ウエハホルダー３とウ
エハＷとの間の異物（以下では「塵」とする）の検出を
行う。これはウエハホルダー３上の塵が除去されたかど
うかを確認するためのシーケンスである。そして、ステ
ップ１５１で塵が除去されていると判定された場合には
ステップ１５２に移行してウエハＷへの露光を行い、ス
テップ１５１で塵がまだ除去されていないと判定された
場合には、ステップ１５３に移行して、主制御系１８は
ディスプレイ１８ａ等に塵の除去ができなかったことを
示す「除去不可警報」を発する。この場合、オペレータ
は例えばマニュアルでウエハホルダー３の清掃を行う。
これにより、図１のクリーニング用工具２６で除去でき
ない塵に対しても的確に対応できる。

【００７０】なお、上述実施例では、クリーニング用工
具として砥石及び無塵布を用いているが、無塵布には塵
等を溶かす溶剤を添加しておき、この状態で清掃するこ
とによってより効果的に清掃することも可能である。例
えばレジスト粉等の塵はアセトン等にて溶かして拭き取
ることができる。また、ウエハの露光面のフォーカス位
置と傾きを計測する方法として、図１の焦点検出系と同
様のものを複数設けたものや、前述の特開昭５５−１３
４８１２号公報に開示された複数点の焦点検出系等の複
数のフォーカス計測手段を用いて並列的にウエハの露光
面のフォーカス位置及び傾きの異常を調べることによ
り、より高速に異物の発生チェックを行うことができ
る。

【００７１】例えば、前述のステップ１０４において、
直接傾きθを求めて表面ＷＳのフラットネスを判断する
方法は、焦点検出系１５を特開昭５５−１３４８１５号
公報に開示されているような複数焦点検出系として傾き
θを測定するようにしてもよい。具体的には、複数焦点
検出系はウエハＷの１つのショット領域内に複数の光束
を照射し、ウエハＷ上の複数箇所から反射された光を受
光し、ウエハＷの表面の高さ位置（又は投影光学系１の
結像面からのずれ量）に応じた信号を複数箇所の各々に
ついて出力する（Ｐθの計測）。そして、主制御系１８
は、これらの複数箇所のそれぞれについて出力されたＰ
θに基づいて、ウエハ表面ＷＳの結像面ＦＰに対する傾
きθを算出する（ステップ１０５）。更に、焦点検出系
の代わりに、特開昭５８−１１３７０６号公報に開示さ
れたように、ウエハ表面からの反射光が分割されたディ
テクタのどの領域に入射するかによってウエハの各ショ
ット領域の傾斜角を検出するレベリング検出系を用い
て、直線傾きθを求めるようにしてもよい。

【００７２】また、前述のステップ１０４において、露
光しようとするチップパターンと隣接したチップパター
ンとの焦点合わせ時のステージの各高さ位置の相互関係
から演算でフラットネスを算出する方法の代わりに、露
光しようとするチップパターンの露光領域内の周辺部の
複数点とショットの中心との各高さ位置の相互関係か
ら、前述の演算と同様の演算によりフラットネスを算出
するようにしてもよい。この際、焦点検出系を特開昭５
５−１３４８１５号公報に開示されているような複数焦
点検出系として露光しようとするチップパターンの露光
領域内の周辺部の複数点とショットの中心との各高さ位
置を検出するようにしてもよい。

【００７３】また、オペレータコールを行うことなく、
フラットネスが悪いショット領域の露光を行わないよう
にして、１枚のウエハについて最後のショット領域まで
露光を行い、露光が行われなかったショット領域の位置
を洗浄必要領域とするようにしてもよい。上述の実施例
によれば、表面状態計測手段（１４，１５）により基板
（Ｗ）の露光面上の多数の点でのフォーカス位置又は傾
きを計測し、この計測結果から基板（Ｗ）の露光面の凹
凸又は傾斜の状態を計測する。塵等の異物が基板保持部
材（３）上に存在すると、その部分の基板（Ｗ）の表面
の凹凸又は傾斜状態が変化することからその異物の発生
が確認される。そのような異物の発生を確認した場合に
は、基板保持部材（３）から基板（Ｗ）を搬出し、基板
保持部材（３）中の異物発生部のみを集中的に清掃する
ので、異物を正確に除去できる可能性が高く、清掃時間
も短縮できる。また、基板保持部材（３）の表面が凸部
及び凹部よりなる場合に、そのクリーニング手段が、基
板保持部材（３）の表面の凸部のみならず凹部をも清掃
する場合には、その凹部の異物が基板（Ｗ）又は基板保
持部材（３）に再び付着するという二次的な異物の発生
が防止できる。また、基板保持部材（３）の表面の清掃
後、基板保持部材（３）上に基板（Ｗ）を吸着保持した
状態でその表面状態計測手段により、基板（Ｗ）の露光
面の凹凸又は傾斜の状態を計測し、この計測結果より、
基板保持部材（３）の再清掃が必要と判定された場合に
は、例えば別のクリーニング装置で、又はマニュアルで
その基板保持部材の清掃を行う。これにより、本発明の
クリーニング手段で除去できない様な特殊な異物にも対
応できる。また、そのクリーニング手段から落下した塵
等の異物を受ける異物落下防止部材（３５）を設けた場
合には、基板（Ｗ）への露光中は、そのクリーニング手
段を基板保持部材（３）から離れた位置に待避させるこ
となく、その異物落下防止部材（３５）上に移動させる
だけで、基板（Ｗ）又は基板保持部材（３）に再び異物
が付着するという二次的な異物の発生が防止できる。従
って、上述実施例によれば、基板保持部材の異物の清掃
を自動的に実施する際に、自動的に異物の有無及びその
位置を判定することができるため、その異物の付着位置
だけを重点的に清掃することにより、迅速に清掃を行う
ことができる利点がある。この際に、基板保持部材の凹
部をも清掃することにより、凹部から凸部への異物の移
動が防止され、二次的な異物の発生が防止される。な
お、本発明は上述実施例に限定されず、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。

【００７４】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、清掃手
段（２０〜２５）によって清掃された基板保持面上の状
態に関する情報を、検出手段（１４、１５）が検出す
る。よって、清掃手段で基板保持面を清掃したのちに塵
等が再付着した場合や完全に異物を除去できなかった場
合、これらの不都合が発生していることを認識できる。
また、実施例に記載の発明によれば、検出手段（１４、
１５）によって検出された基板保持面上の状態に関する
情報に応じて、清掃手段が基板保持面を清掃するため、
露光工程全体のスループットを向上することができる。
また、前記清掃手段の清掃部材の大きさを、基板保持面
よりも小さく、且つ、前記基板保持面上の複数の凹凸の
うちの異なる２つの凸部に同時に接触する大きさとなる
ように構成するため、清掃時に基板保持面の凹凸に清掃
部材が引っ掛かるような不都合が生じない。

【００７５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の投影露光装置の要部を示す
斜視図である。

【図２】図１のウエハホルダー３上にウエハＷを保持し
た状態を示す一部を切り欠いた正面図である。

【図３】その実施例での露光動作及びウエハホルダーの
清掃動作の一例を示すフローチャートである。

【図４】解像不良になるか否かを説明するための図であ
る。

【図５】解像不良を検出するためのチップパターンの配
列を示す平面図である。

【図６】図１のウエハホルダー３を投影光学系１側から
見た場合の要部の平面図である。

【図７】クリーニング用工具の変形例を示す要部の側面
図である。

【図８】実施例のウエハホルダー３の清掃動作の他の例
を示すフローチャートである。

【図９】従来のウエハホルダーの清掃方法の説明に供す
る投影露光装置の要部の平面図である。

【符号の説明】

１投影光学系３ウエハホルダー１１Ｚステージ１２Ｘステージ１３Ｙステージ１４照射光学系１５集光光学系１６Ｘ，１６Ｙレーザー干渉計１９アライメント顕微鏡２０回転軸２１回転駆動部２２アーム２３上下駆動部２４，２８上下駆動軸２６クリーニング用工具２９回転アーム３１砥石３２巻き付け部３３無塵布

フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−287229（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−34929（ＪＰ，Ａ) 特開平５−82411（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−216230（ＪＰ，Ａ) 特開平１−264220（ＪＰ，Ａ) 特開平６−260394（ＪＰ，Ａ) 特開平５−259023（ＪＰ，Ａ) 特開平６−77113（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】二次元平面上の所定の駆動領域内を移動
するステージ上に複数の凹凸が形成された基板保持面で
基板を保持する保持手段を備え、前記保持手段で保持さ
れた基板を所定パターンで露光する露光装置であって、前記基板保持面上に接触した状態で該保持面を清掃する
清掃部材を持つ清掃手段と、前記清掃手段によって清掃された前記基板保持面上の状
態に関する情報を検出する検出手段と、を有し、前記清掃部材の前記基板保持面に接触する面が、前記基
板保持面よりも小さく、かつ前記凹凸のうちの異なる２
つの凸部に接触する大きさを備えると共に、前記清掃手段は、前記清掃部材を前記基板保持面に接触
させた状態で、前記清掃部材が前記基板保持面上のほぼ
全面を走査する軌跡を描くように、前記基板保持面が配
置された平面内の第１方向と該第１方向に交わる第２方
向とに前記ステージと前記清掃部材とを相対移動させる
手段を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】請求項１に記載の露光装置において、さ
らに、前記検出手段によって検出された前記基板保持面上の状
態に関する情報に応じて、警報を発生する警報発生手段
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項３】請求項２に記載の露光装置において、前記警報発生手段が、複数種類の警報を発生することを
特徴とする露光装置。
【請求項４】請求項２又は３に記載の露光装置におい
て、前記警報発生手段は、オペレータコールの要否を判定す
る判定手段を備え、該判定手段による判定結果に応じて、前記警報を発生す
ることを特徴とする露光装置。
【請求項５】請求項１に記載の露光装置において、前記保持手段で保持された基板上に前記所定パターンを
投影する投影光学系を備え、前記検出手段は、前記保持手段の基板保持面で保持され
た基板の前記投影光学系の光軸方向の位置情報を検出す
ることによって、前記基板保持面上の状態に関する情報
を検出することを特徴とする露光装置。
【請求項６】請求項１に記載の露光装置において、前記保持手段で保持された基板上に前記所定パターンを
投影する投影光学系を備え、前記検出手段は、前記保持手段の基板保持面で保持され
た基板の前記投影光学系の光軸方向に対する傾き情報を
検出することによって、前記基板保持面上の状態に関す
る情報を検出することを特徴とする露光装置。
【請求項７】請求項１に記載の露光装置において、前記清掃手段が、前記検出手段による検出結果に応じ
て、前記保持手段の基板保持面を清掃することを特徴と
する露光装置。
【請求項８】請求項１に記載の露光装置において、さ
らに、前記清掃手段による清掃を指示入力するための入力手段
を備え、前記清掃手段は、前記入力手段から入力された清掃指示
に応じて、前記保持手段の基板保持面を清掃することを
特徴とする露光装置。
【請求項９】請求項１に記載の露光装置において、前記清掃手段は、前記基板保持面上を全面清掃すること
を特徴とする露光装置。
【請求項１０】請求項９に記載の露光装置において、前記清掃手段による前記全面清掃は、前記検出手段によ
って検出された前記基板保持面上の状態に関する情報に
応じて実行されることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】請求項１に記載の露光装置において、前記清掃手段は、前記清掃部材に付着した異物の落下を
防止する落下防止手段を有することを特徴とする露光装
置。
【請求項１２】請求項１〜１１の何れか一項に記載の
露光装置を用いて基板上にデバイスパターンを露光する
ための露光方法であって、前記清掃手段を用いて前記基板保持面を清掃する工程
と、前記検出手段を用いて前記基板保持面上の状態に関する
情報を検出する工程とを含むことを特徴とする露光方
法。