(57)【要約】【課題】光強度分布が均一な、波長２００ｎｍ以下の光を照射する光を出射することができる照明装置、及びその均一な光強度分布を有する光を用いた高感度のマスク検査装置を提供する。【解決手段】波長２００ｎｍ以下の光源１１１と、光源１１１からの光が入射され、光が伝播する矩形の光導波部１１３ａと、光導波部１１３ａを、光導波部１１３ａの対向する側面から挟持した１組のクラッド部１１３ｂとから構成された光導波路１１３とを有する照明装置であって、クラッド部１１３ｂは、光導波部１１３ａと当接する面と垂直な２組の側面を有し、側面は、光導波部１１３ａのクラッド部１１３ｂと当接する面と垂直な側面と同一の平面上に配設され、光導波部１１３ａとクラッド部１１３ｂはフッ化物によって作成されることを特徴とする照明装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長２００ｎｍ以下の光源と、
前記光源からの光が入射され、前記光が伝播する矩形の光導波部と、
前記光導波部を、前記光導波部の対向する側面から挟持した１組のクラッド部とを含む光導波路とを有する照明装置であって、
前記クラッド部は、前記光導波部と当接する面と垂直な２組の側面を有し、
前記側面は、前記光導波部の前記クラッド部と当接する面と垂直な側面と同一の平面上に配設され、
前記光導波部と前記クラッド部とはフッ化物によって作成されることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
波長２００ｎｍ以下の光における前記光導波部の屈折率が、前記クラッド部の屈折率より高いことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記クラッド部の光が伝播する方向に対して垂直な断面が、矩形であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光導波部の前記クラッド部が当接している面と異なり、光が伝播する方向に平行な側面に、第２のクラッド部をさらに設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光導波部における光の伝播方向に関する線膨張係数と前記クラッド部における光の伝播方向に関する線膨張係数との差が１×１０−５／℃以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記光導波部の光が伝播する方向に対して垂直な断面が正方形であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光導波部の光が伝播する方向の長さは、前記光が伝播する方向に垂直な方向の長さの５０倍以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記光導波部又は前記クラッド部に用いられる前記フッ化物は、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム、フッ化バリウムリチウム、フッ化リチウムイットリウム、フッ化リチウムストロンチウムアルミニウム、フッ化リチウムカルシウムアルミニウム、フッ化リチウムストロンチウムガリウムのいずれか又はその複数であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の照明装置を用いた光源系を有するマスク検査装置。
【請求項１０】
前記光源系は、ＡｒＦエキシマレーザを検査光源として用い、前記ＡｒＦエキシマレーザから発振されたレーザ光を前記光導波路に伝播させた光を用いている請求項９に記載のマスク検査装置。
【請求項１１】
前記マスク検査装置は、二次元光検出器をさらに備え、
前記光導波路から出射された光の像のうち、前記光導波部と前記クラッド部とが当接する面に垂直な側面に相当する部分が、前記二次元光検出器の受光面からはみ出るように、前記光導波路を配置することを特徴とした請求項９に記載にマスク検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及びその照明装置を用いたマスク検査装置に関する。特に、波長２００ｎｍ以下の遠紫外光を利用した光学機器に用いられる照明装置に関し、その照明装置を用いて欠陥検査を行う検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にマスク検査装置は、フォトマスクのパターン像を顕微鏡で拡大して観察できる構造になっている。このとき、フォトマスクのパターン像を拡大して観察する部分を光で照明する必要がある。その照明用の光源は検査光源と呼ばれ、検査光源の波長が短い程解像度が高まり、欠陥等の検出感度が高くなる。
【０００３】
特に半導体の微細化と共に、検出すべき欠陥の最小サイズが年々小さくなっているため、欠陥検出感度を高める必要性がある。欠陥検出感度を高めるためには、検査光源に短波長の光源を用いることが要求されている。そこで、最近用いられている光源としては、アルゴンレーザにおける波長５１４ｎｍの発振ラインの第２高調波である波長２５７ｎｍのレーザ光が一般的に用いられている。しかしながら、半導体の微細化に伴う欠陥検出感度の高感度化のためにはさらなる短波長の光源を用いる必要がある。すなわち波長２００ｎｍ以下の光源を用いて欠陥検出を行う必要が出てきている。なお、波長２５７ｎｍのレーザを用いたマスク検査装置に関しては、例えば、非特許文献１に示されている。
【０００４】
一方、マスク上の観察部分を照明する際に、均一な光強度分布で照明することが望ましい。そのために、マスク検査装置内に用いられる光源には均一化光学系と呼ばれる光学系を利用することがある。具体的には、フライアイレンズやカライドスコープと呼ばれる光学系が広く利用されている。なお、均一化光学系に関しては、例えば、非特許文献２において説明されている。
【０００５】
カライドスコープは断面が正方形のガラス棒である角型導波路のことである。この角型導波路の端面から内部に入射させた光は、内部で何度も全反射を繰り返すことにより均一な強度分布の光を出射させる機能を有している。カライドスコープは、透光性ロッド、あるいはロッド型オプティカルインテグレーターなどと呼ばれる場合もある。カライドスコープは、フライアイレンズに比べて、構造が単純で設計が容易なため、コスト的に有利である。
【０００６】
均一化光源系内に用いられる角型導波路のサイズは、なるべく短い距離で何度も全反射させるために、１辺が数ｍｍの長方形という小さな断面寸法のものが一般に使われている。すなわち、断面の長さに対して光の伝播方向の長さが長い形状のものが用いられている。また、角型導波路の材質においては、紫外光の透過性も高い石英が使われる場合が多い。なお、角型導波路を使った均一化光学系に関しては、例えば、特許文献１において示されている。
【特許文献１】特開２００３−１５６４４６号公報
【非特許文献１】Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ． ５４４６， ｐｐ．２６５−２７８， ２００４．
【非特許文献２】光技術コンタクト、第３３巻、第２号、第４１頁から第４４頁、１９９５年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のような角型導波路をより短波長である波長２００ｎｍ以下の遠紫外光の導波路として用いる場合、角型導波路の材料に石英を用いることができない。これは、石英においてコンパクションとよばれる屈折率変化に伴う劣化などが生じるためである。また、波長２００ｎｍ以下の遠紫外光に対して透過率の高い、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）やフッ化バリウム（ＢａＦ２）などのフッ化物を用いる方法が考えられるが、フッ化物は石英と比較して非常に脆いという問題点を有している。例えば、硬度を示すＫｎｏｏｐ  Ｎｕｍｂｅｒにおいて、フッ化物の中でも硬度を有するＣａＦ２においても約１５８であり、石英の約７４１に対して非常に小さい値となっている。
【０００８】
このように硬度の低いフッ化物を用いた場合、角型導波路における端面のエッジが大きく欠けてしまう可能性が高い。エッジが欠けてしまった場合、この欠けてしまったエッジの部分の光強度が不均一になってしまう。これに対応するために、エッジを４５度にカットすることによって、端面のエッジを欠けないようにする方法がある。しかしながら、一辺１ｍｍの正方形の断面を有する角型導波路の場合には、そのエッジのカット幅を０．２ｍｍ以上とる必要がある。そのため、角型導波路の端面において利用できる面積の割合が大きく低下してしまう。
【０００９】
本発明の目的は、波長２００ｎｍ以下の遠紫外光に対して耐光性を有する均一化光学系である照明装置を提供することであり、その照明装置を用いることによって、波長２００ｎｍ以下の遠紫外光における高感度のマスク検査装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様に係る照明装置において、波長２００ｎｍ以下の光源と、前記光源からの光が入射され、前記光が伝播する矩形の光導波部と、前記光導波部を、前記光導波部の対向する側面から挟持した１組のクラッド部とを含む光導波路とを有する照明装置であって、前記クラッド部は、前記光導波部と当接する面と垂直な２組の側面を有し、前記側面は、前記光導波部の前記クラッド部と当接する面と垂直な側面と同一の平面上に配設され、前記光導波部と前記クラッド部とはフッ化物によって作成されることを特徴とするものである。このようにすることによって、均一な光強度分布を有する光を放射することができる照明装置を提供することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様に係る照明装置において、上述の照明装置であって、波長２００ｎｍ以下の光における前記光導波部の屈折率が、前記クラッド部の屈折率より低いことを特徴とするものである。このようにすることによって、光導波部を導波する光を全反射させることによって伝播させることができる。本発明の第３の態様に係る照明装置において、上述の照明装置であって、前記クラッド部の光が伝播する方向に対して垂直な断面が、矩形であることを特徴とするものである。このようにすることによって、クラッド部によって光導波部を容易に挟持することができる。
【００１２】
本発明の第４の態様に係る照明装置においては、上述の照明装置であって、前記光導波部の前記クラッド部が当接している面と異なり、光が伝播する方向に平行な側面に、第２のクラッド部をさらに設けたことを特徴とするものである。このようにすることによって、光導波部を完全に覆うように保護することができ、且つ光を効率的に導波させることができる。本発明の第５の態様に係る照明装置においては、上述の照明装置であって、前記光導波部の線膨張係数と前記クラッド部の線膨張係数との差が１×１０−５／℃以下であることを特徴とするものである。このようにすることによって、温度変化によってクラッド部と光導波部とのずれを低減させることができる。
【００１３】
本発明の第６の態様に係る照明装置においては、上述の照明装置であって、前記光導波部の光が伝播する方向に対して垂直な断面が正方形であることを特徴とするものである。本発明の第７の態様に係る照明装置においては、上述の照明装置であって、前記光導波部の光が伝播する方向の長さは、前記光が伝播する方向に垂直な方向の長さの５０倍以上であることを特徴とするものである。このことによって、光導波部を光が伝播することによって、光強度分布の均一性を高めることができる。
【００１４】
本発明の第８の態様に係る照明装置においては、上述の照明装置であって、前記光導波部又は前記クラッド部に用いられる前記フッ化物は、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム、フッ化バリウムリチウム、フッ化リチウムイットリウム、フッ化リチウムストロンチウムアルミニウム、フッ化リチウムカルシウムアルミニウム、フッ化リチウムストロンチウムガリウムのいずれか又はその複数であることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第９の態様に係る検査装置においては、上述の照明装置を用いた光源系を有する検査装置である。このような均一な光強度分布を有する光源系を用いることによって、欠陥検査などの検査精度を向上させることができる。本発明の第１０の態様に係る検査装置においては、上述の検査装置であって、前記光源系は、ＡｒＦエキシマレーザを検査光源として用い、前記ＡｒＦエキシマレーザから発振されたレーザ光を前記光導波路に伝播させた光を用いているものである。本発明の第１１の態様に係る検査装置においては、上述の検査装置であって、前記マスク検査装置は、二次元光検出器をさらに備え、前記光導波路から出射された光の像のうち、前記光導波部と前記クラッド部とが当接する面に垂直な側面に相当する部分が、前記二次元光検出器の受光面からはみ出るように、前記光導波路を配置することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る照明装置によれば、紫外光に耐光性が高いフッ化物を用いた角型光導波路を提供することができるため、特に石英に対して劣化が激しいＡｒＦエキシマレーザを検査光源として利用する場合も、均一な照明光を容易に得ることができる。また、本発明に係る照明装置を用いたマスク検査装置においては、均一な波長２００ｎｍ以下の遠紫外光を得ることができるため、高感度のマスク検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態は、本発明を照明装置、及びその照明装置を用いたマスク検査装置に適用したものである。本実施の形態に係る照明装置においては、光源からの光を導波させるための光導波路を有している。光導波路のうち光が導波する部分である光導波部として角型の導波路を用いており、光導波部における対向する側面にクラッド部としてフッ化物を設けることによって、作成する際に光導波部に用いられるフッ化物が欠けてしまうことを防ぐことができる。このことによって、波長２００ｎｍ以下の遠紫外光を伝播することができ、エッジが欠けていない光導波路を作成することができる。また、光導波部に角型の導波路を用いているために、導波路から出射される光は、均一な光強度分布を有している。すなわち、均一な光強度分布を有する遠紫外光を出射することができる光導波路を提供することができるため、均一な光強度分布を有する波長２００ｎｍ以下の遠紫外光を照射することができる照明装置を提供できる。また、均一な光強度分布を有する波長２００ｎｍ以下の遠紫外光を照明光源として用いることができるために、高感度なフォトマスクなどの検査装置を作成することができる。
【００１８】
図１はマスク検査装置１０の構成を示す概略構成図である。マスク検査装置１０は、光源であるＡｒＦエキシマレーザ１１１を有する照明装置１１と欠陥検査部１２を有している。照明装置１１は、光源であるＡｒＦエキシマレーザ１１１とレンズ１１２と光導波路１１３とを有している。ＡｒＦエキシマレーザ１１１は、波長１９３ｎｍのレーザ光を発振する。このレーザ光は、レンズ１１２によって集光されて、光導波路１１３に入射される。この光導波路１１３から出射される光は光強度分布が均一な光になっている。詳細は後述する。この光導波路１１３から出射された光は欠陥検査部１２に入射され、フォトマスク上の欠陥検査に用いられる。
【００１９】
また、欠陥検査部１２は、レンズ１２１、対物レンズ１２２、ビームスプリッタ１２３、レンズ１２４、二次元光検出器１２５を有している。レンズ１２１は、照明装置１１の光導波路１１３から出射された光を平行光に変換している。レンズ１２１によって平行光に変換された光は、ビームスプリッタ１２３に入射し、対物レンズ１２２側に反射される。この反射した光は、対物レンズ１２２によってフォトマスク１３上に集光される。すなわち、レンズ１２１と対物レンズ１２２とで投影光学系が形成されており、角型光導波路１１３の端面がフォトマスク１３上に投影されるようになっている。これにより、フォトマスク１３上においては、均一な光強度分布のレーザ光が照射されるようになっている。
【００２０】
フォトマスク１３を反射した光は、レーザ光が照射された部分のパターン情報を含んで反射し対物レンズ１２２を透過する。対物レンズ１２２によって平行光に変換された光はビームスプリッタ１２３を透過する。ビームスプリッタ１２３を透過した光は、レンズ１２４によって２次元光検出器１２５に集光される。すなわち、対物レンズ１２２とレンズ１２４とでは投影光学系が形成されており、フォトマスク１３上のパターンが二次元光検出器１２５に投影され、画像データとして取得される。この二次元光検出器１２５はＣＣＤ（電荷転送デバイス：Ｃｈａｒｇｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）でもＴＤＩ（厳密にはＴＤＩ動作をするＣＣＤのことであり、ＴＤＩとはＴｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎの頭文字である。以下、単にＴＤＩと呼ぶ。）でも良い。このように、均一な光強度分布を有するレーザ光をフォトマスク１３に照射してマスク検査が行われるために、高感度のマスク検査を行うことができる。
【００２１】
本実施の形態に係る照明装置における光導波路には、角型の光導波部を用いている。これは、以下に述べるように、角型の光導波部は、不均一な光を導波路に入射した場合においても、光導波路の長さを適度な長さにすることによって、光強度分布が均一な光として光導波部から出射することができるからである。図２は、光強度がガウシアン分布している光を導波路に入射した場合の出射光の光強度分布のシミュレーション結果である。図２（ａ）は、導波路に入射されるガウシアン分布の光強度分布である。図２（ｂ）は、断面が１ｍｍの正方形をした角型導波路の場合における出射光の光強度分布である。図２（ｃ）は、断面が直径１ｍｍの円形状をした丸型導波路の場合における出射光の光強度分布である。
【００２２】
図２に示されるように、角型導波路の場合は、導波路の長さを２０ｍｍにすることによって、光強度分布は略均一となっていることがわかる。それに対して、丸型導波路の場合においては、導波路を１００００ｍｍにしても光強度分布に偏りが生じていることがわかる。すなわち、光強度分布が均一になるように出射することができる導波路にするために、本実施の形態に係る照明装置においては、光導波路を角型の導波路である光導波部を有するものとしている。
【００２３】
本実施の形態に係る照明装置に用いられる光導波路１１３の概略構成図を図３に示す。光導波路１１３は、光導波部１１３ａとクラッド部１１３ｂとを有している。これらのサイズの一例としては、光導波部１１３ａが１ｍｍ×１ｍｍ×５０ｍｍであり、クラッド部１１３ｂは、１．５ｍｍ×１ｍｍ×５０ｍｍとなっている。この光が伝播する方向が長手方向になることによって、光導波部１１３ａとクラッド部１１３ｂとの界面を反射して伝播していき、この反射することによって、入射されたレーザ光の光強度分布が均一化されていく。
【００２４】
また、光導波部１１３ａは、フッ化物で形成されており、光導波路１１３に入射された光が伝播する部分である。さらに、光導波部１１３ａは矩形の形状を有している。これは前述したように、光強度分布が不均一な光を光導波部１１３ａに入射した場合においても、光強度分布が均一な光を光導波部１１３ａから出射することができるからである。そのため、レンズ１１２によって光源であるＡｒＦエキシマレーザ１１１からのレーザ光が光導波路１１３内の光導波部１１３ａにレンズ１１２によって集光されている。また、光導波部１１３ａがフッ化物で形成されていることから、波長２００ｎｍ以下の遠紫外光を伝播させることができる。これは、フッ化物のバンドギャップエネルギーが非常に高いために、この波長領域における光においても吸収されることがないからである。
【００２５】
なお、フッ化物の具体的な組成としては、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム、フッ化バリウムリチウム、フッ化リチウムイットリウム、フッ化リチウムストロンチウムアルミニウム、フッ化リチウムカルシウムアルミニウム、フッ化リチウムストロンチウムガリウムなどが利用できる。
【００２６】
また、光導波部１１３ａとしてＣａＦ２を用い、クラッド部１１３ｂとしてＭｇＦ２を用いたものが望ましい。これは、機械的強度が比較的に高いだけでなく、ＭｇＦ２の屈折率は、波長１９３ｎｍにおいて約１．４３〜１．４４であり、ＣａＦ２の屈折率の約１．５０より低いことから、ＭｇＦ２が密着する部分では、ＣａＦ２の内部を進む光に対して全反射させることができ、角型導波路としての機能を問題なく維持できるからである。
【００２７】
また、クラッド部１１３ｂは１組のフッ化物で形成されている。クラッド部１１３ｂは、光導波部１１３ａと当接しており、クラッド部１１３ｂによって光導波部１１３ａは挟持されている。この挟持は、クラッド部１１３ｂの側面からねじ等で押圧されることによって行われる。また、光導波部１１３ａにおける光が入射される入射面は、クラッド部１１３ｂにおける光の伝播する方向と垂直な面と同一平面上に配設されている。さらに、光導波部１１３ａにおける入射面に垂直で、クラッド部１１３ｂと当接する面に垂直な面は、クラッド部１１３ｂにおける光が伝播する方向に平行で、光導波部１１３ａと当接する面に垂直な面と同一平面上に配設されている。このようにすることによって、光導波部１１３ａにおけるエッジ部分を保護することができ、均一な光強度分布を有する光を出射するためのエッジの欠けがない光導波路を提供することができる。
【００２８】
また、クラッド部１１３ｂの波長２００ｎｍ以下の光に対する屈折率が光導波部１１３ａにおける屈折率よりも低くするとよい。これは、光が光導波部１１３ａを導波する際に屈折率がクラッド部１１３ｂのほうが低い屈折率であることによって、光導波部１１３ａとクラッド部１１３ｂとの界面で全反射し、導波の際に生じる光量のロスを低減させることができる。さらに、クラッド部１１３ｂが矩形であることが望ましい。これは、クラッド部１１３ｂによって、光導波部１１３ａが挟持されているときに、矩形であることによって、容易に挟持することができる。
【００２９】
図４に一般的に用いられるフッ化物における屈折率と線膨張係数と硬度（Ｋｎｏｏｐ  ｎｕｍｂｅｒ）を示す。フッ化物においては、ｃ軸方向とａ軸方向で異方性を持つものが多く、図４に示されたフッ化物においては、ＹＬＦ、ＬｉＳＡＦ、ＬｉＣＡＦ、ＭｇＦ２などにおいて屈折率及び熱膨張係数に異方性を有している。図４に示されたｎｃがｃ軸方向に光が入射された場合の屈折率であり、ｎａがｃ軸方向に垂直なａ軸方向に光が入射された場合の屈折率である。また、ＴＥＣ（‖ｃ）がｃ軸方向への線膨張係数であり、ＴＥＣ（⊥ｃ）がａ軸方向への線膨張係数である。
【００３０】
図４から、線膨張係数が略同じで、屈折率がクラッド部の方が低いものを選択するとよい。例えば、光導波部１１３ａにＣａＦ２を用いて、クラッド部１１３ｂにＭｇＦ２を用いるとよい。このとき、クラッド部１１３ｂにおけるＭｇＦ２は、光が伝播する方向とｃ軸が直交するようにカットすることによって、光の伝播方向に限り、略同じ線膨張係数とすることができる。ここでいう略同じ線膨張係数とは、それぞれの結晶における線膨張係数の差が１×１０−５以下のことをいう。この程度の差にすることによって、温度変化した場合の、密着させたクラッド部１１３ｂと光導波部１１３ａとの歪みを略なくすことができる。
【００３１】
また、ＬｉＣＡＦを光導波部１１３ａに用いて、ＣａＦ２をクラッド部１１３ｂに用いると良い。このとき、線膨張係数の差を小さくするために、ＬｉＣＡＦは光が伝播する方向とｃ軸が直交するようにカットするとよい。さらに、光導波部１１３ａにＢａＦ２を用いて、クラッド部１１３ｂにＭｇＦ２を用いても良い。このとき、ＭｇＦ２において光が伝播する方向をｃ軸と直交するようにするとよい。さらにまた、光導波部１１３ａにＹＬＦを用い、クラッド部１１３ｂにＭｇＦ２を用いるとよい。このとき、ＹＬＦにおいて光が伝播する方向をｃ軸に直交するようにし、ＭｇＦ２において光が伝播する方向をｃ軸に平行になるようにするとよい。以上のように、光の伝播方向に限り、線膨張係数が略同じで、光導波部１１３ａの屈折率がクラッド部１１３ｂの屈折率よりも高いものを選択すればよい。また、できれば硬度の高いものを選択すれば良いことになる。
【００３２】
これらのことから、本実施形態に係る照明装置及びその照明装置を用いたマスク検査装置においては、光強度分布を均一化する光学系として、レーザ光が伝播する部分がフッ化物からなる角型の導波路である光導波部１１３ａとその光導波部１１３ａを挟持するクラッド部を有する光導波路１１３が用いられている。従って、波長が２００ｎｍ以下と短波長のパルスレーザ光であっても劣化しにくい。また、光導波部１１３ａの対向する側面が１組のクラッド部１１３ｂによって密着していることから、光導波部１１３ａの端面においてクラッド部１１３ｂが密着している面におけるエッジが欠けにくくなっている。その結果、図１に示された光導波路１１３の端面をフォトマスク１３上に投影するように、欠陥検査部１２の光学系を配置した場合、フォトマスク１３に光が照明される領域は、周囲の辺に欠けが無い正方形となる。
【００３３】
これに対して、従来のようにフッ化物からなる１本の角型導波路を用いようとするならば、フッ化物は非常に脆いため、全てのエッジを０．３ｍｍ程度にカットする必要がある。ところが、角型導波路自体における断面のサイズが１ｍｍ角程度であるため、もしも０．３ｍｍのカットが必要になると、端面の正方形においてカット部を除くと、０．４ｍｍ角の正方形になるため、１ｍｍ角の正方形から取り出される光の約１６％しか利用できないことになる。
【００３４】
以上のことから、本発明のように端面のエッジ部でカットしなくても角型の光導波路である光導波部１１３ａを構成できることで、最終的に対象物に照射される照明光の発生効率を５〜６倍にも向上できるようになった。
【００３５】
本実施の形態に係る光導波路においては、図３に示されるように、光導波部１１３ａの１組の側面をクラッド部１１３ｂによって保護している。すなわち、光が伝播する方向に垂直な側面において、もう１組の側面はクラッド部１１３ｂが存在していない。その結果、光導波路１１３において、そのもう１組の側面のエッジが欠ける可能性があり、その部分から照射される光が集光されるフォトマスク１３上の位置においては、光強度が他の部分よりも弱くなることがありうる。
【００３６】
しかしながら、一般的に用いられる二次元光検出器１２５は、例えば画素数が２０４８画素×５１２画素のＴＤＩであるため、二次元光検出器１２５の形状が長方形になっている。そこで、クラッド部１１３ｂによって保護されていない面から照射されて、二次元光検出器１２５上に検出される部分にならないように、光導波路１１３を配置すればよい。
【００３７】
このときの、角型光導波路１１３の配置方向を図５に示す。このような角型光導波路１１３から照射される光は、ビームスプリッタ１２３で反射され、フォトマスク１３上の照明領域１３１に照射される。そして、フォトマスク１３上の照明領域１３１から反射した光は、ビームスプリッタ１２３を透過して二次元光検出器１２５に投影される。このときの二次元光検出器１２５の部分に投影される部分は正方形となるために、二次元光検出器１２５よりも大きい投影部１２６が投影されるようになる。
【００３８】
そこで、この投影部１２６の大きさを、二次元光検出器１２５の長手方向の長さを有する正方形にすることによって、投影部１２６内に二次元光検出器１２５で検出されない部分が生じる。この検出されない部分に、光導波路１１３におけるクラッド部１１３ｂによって保護されてない領域から照射された光が投影されるようにすればよい。
【００３９】
すなわち、図５において、光導波部１１３ａの光が出射される断面においては、Ｚ方向の二辺とＸ方向の二辺とからなる正方形になっている。このＺ方向の二辺にクラッド部１１３ｂが密着しており、この部分から照射された光が二次元光検出器１２５に投影した投影部１２６における左右（すなわちＹ方向）の二辺に対応する。それに対して、クラッド部１１３ｂに保護されていないＸ方向の二辺から照射された光は、二次元光検出器１２５に投影した投影部１２６における上下（すなわちＸ方向）の二辺に対応する。すなわち、Ｘ方向の二辺におけるエッジが多少欠けたとしても、二次元光検出器１２５における投影部１２６において、Ｘ方向のエッジが欠けることになる。投影部１２６はＸ方向に余裕をもって二次元光検出器１２５をカバーしているため、二次元光検出器１２５で観察される画像が影響されることはない。
【００４０】
ここで、光導波路１１３の保持方法に関して、図６を用いて説明する。光導波路１１３は、第１の保持具２１の上に置き、第２の保持具２２で押さえ、ネジ穴２３ａ、２３ｂからネジを通して固定することで保持される。このときの第１の保持具２１と第２の保持具２２によって、光導波路１１３の幅、すなわち光が導波する方向に垂直で、光導波部１１３ａにクラッド部１１３ｂが設けられている方向に垂直な方向の長さを有する幅の溝が形成されるようになっている。このようにすることによって、光導波路１１３がネジによって保持されるようになる。これによって、光導波路１１３における光導波部１１３ａは、第１の保持具２１と第２の保持具２２のどちらにも接触しないため、光導波部１１３ａの内部を進むレーザ光の全反射条件が乱されることがない。
【００４１】
また、光導波路１１３は、クラッド部１１３ｂと光導波部１１３ａとが鉛直方向に並ぶように配置することが望ましい。これは、これらの部材の間での密着性が悪化した場合でも、重力によって密着性が略保たれ、ずれて落下することはない。
【００４２】
次に、本実施の形態に係る光導波路１１３の製造法の一例を、図７を用いて説明する。まず、光導波部１１３ａとして１個のＣａＦ２板を、クラッド部１１３ｂとして２個のＭｇＦ２板を準備する。このとき、最終的に作成するべき光導波路１１３の断面によりも大きい断面を有するＣａＦ２板とＭｇＦ２板とを用意する。そして、ＣａＦ２板の両側面と、２個のＭｇＦ２板の密着させる面とを研磨する（図７（ａ）参照）。このとき、ＣａＦ２板とＭｇＦ２板において、フッ化物の硬度が十分ではないために、エッジが欠けてしまう可能性がある。また、図７（ａ）に示された図において、紙面上に表れている面が角型光導波路１１３の入射面となっている。その後、この研磨された面同士を密着させる（図７（ｂ）参照）。
【００４３】
次に、密着させたＣａＦ２板とＭｇＦ２板とを、入射面とクラッド部１１３ｂと光導波部１１３ａとの密着面と垂直な面において研磨を行う（図７（ｃ）参照）。このとき、ＣａＦ２板とＭｇＦ２板とは密着しているため、密着している部分のエッジは欠けることがない。そこで、先ほど密着面を研磨した際にエッジが欠けてしまったとしても、このクラッド部１１３ｂと光導波部１１３ａとを密着させた状態で研磨することによって、この欠けた部分を取り除くことができる。
【００４４】
また、このように欠けた部分を取り除くために、最初に用意するＣａＦ２板とＭｇＦ２板は断面積の広いものを用意する必要がある。また、取り除くことが困難な欠けが生じている場合には、入射面と平行な方向から研磨を行っても良い。このことによって、ＣａＦ２板とＭｇＦ２板とが密着している面においてエッジの欠けを取り除くことができる。
【００４５】
このようにすることによって、硬度が十分ではないフッ化物を用いた光導波路をエッジの欠けがない状態で作成することができる。また、このときに、ＭｇＦ２板が密着していない面においてエッジが欠けてしまう可能性があるが、これは前述したように、角型光導波路１１３の配置方向と二次元光検出器１２５の配置方向を設定することによって、エッジの欠けによる影響をなくすことができる。このようにすることによって、エッジの欠けがないために、均一な光強度分布を有する光を出射することができる光導波路を提供することができる。この光導波路に光源からの光を入射し出射させることができるために、均一な光強度分布を有する光を照射することができる照明装置を提供することができる。
【００４６】
次に、本実施の形態に係る照明装置に用いられる光導波路の他の構造例を図８に示す。図８は断面構造を示したものであり、均一化光学系の中心に用いられる角ロッドの周囲の４面全てに側板を密着させた場合の構造例を２つ示している。図８（ａ）においては、前述した光導波路１１３の保護されていない面をさらに第２のクラッド部を設けている。すなわち、図８（ａ）に示される光導波路３０においては、光が伝播する光導波部３１とその側面に第１のクラッド部３２ａ、３２ｂが設けられている。また、光導波部３１と第１のクラッド部３２の面を覆うように第２のクラッド部３３ａ、３３ｂが存在する。この状態で、エッジの欠けが取り除かれるまで研磨を行うことによって、完全にエッジの欠けの無いフッ化物で作成された光導波路を作成することができる。また、図８（ｂ）に示された光導波路においても、図８（ａ）に示された光導波路と同様の形状をしているが、作成方法が違い、４枚のクラッド部と光導波部とを用意して作成されている。すなわち、図８（ｂ）に示される光導波路４０においては、光が伝播する光導波部４１と光導波部４１を覆うように４枚のクラッド部４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄが存在する。
【００４７】
以上のように、本実施の形態に係る照明装置及びマスク検査装置においては、石英が利用しにくい短波長の紫外光に適し、均一の光強度分布を有する光を出射することができるため、高感度のマスク検査装置だけでなく、ウエハ検査装置や、その他の微細な構造の検査装置用の照明系に最適である。
【００４８】
また、前記実施形態の説明では、レーザ光を対象として説明したが、光源がレーザでなく、波長が２００ｎｍ以下の紫外ランプや、あるいは紫外のレーザ装置から発生するＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を光源として用いた場合にも、本実施の形態に係る照明装置を適用でき、前述したような本発明による効果が期待できる。
【００４９】
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施の形態１に係るマスク検査装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】光強度がガウシアン分布している光を導波路に入射した場合の出射光の光強度分布のシミュレーション結果である。
【図３】実施の形態１に係る光導波路の概略構成図である。
【図４】一般的に用いられるフッ化物における屈折率と線膨張係数と硬度（Ｋｎｏｏｐ  ｎｕｍｂｅｒ）を示す表である。
【図５】実施の形態１に係る光導波路の最適な配置方向を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る光導波路の保持方法の一例を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る光導波路の製造法の一例を示す図である。
【図８】実施の形態１に係る光導波路の他の構造例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  マスク検査装置  １１  照明装置  １２  欠陥検査部  １３  フォトマスク
２１  第１の保持具  ２２  第２の保持具  ２３  ネジ穴
３０、４０  光導波路  ３１、４１  光導波部  ３２  第１のクラッド部
３３  第２のクラッド部  ４２  クラッド部
１１１  ＡｒＦエキシマレーザ  １１２  レンズ  １１３  光導波路
１１３ａ  光導波部  １１３ｂ  クラッド部  １１３ｃ  第２のクラッド部
１１３ｄ  クラッド部
１２１  レンズ  １２２  対物レンズ  １２３  ビームスプリッタ  １２４  レンズ
１２５  二次元光検出器  １２６  投影部
１３１  照明領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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