(57)【要約】【課題】  照明光学系と光検出器との厳密な位置調整を行わなくても被照射面における光量を正しく監視できる照明光学装置を提供する。【解決手段】  光量分布が均一化された光像を生成する生成手段１１,１２,１５,１６と、その光像を光像面と共役な被照射面１０ａに投影する投影手段１７,１８と、被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段２０とを備える。生成手段は、インテグレータロッド１６を含み、該インテグレータロッドの光出射面１６ｂが前記被照射面と共役な面に配置される。監視手段は、インテグレータロッドの内部を光出射面に向けて伝搬する光の一部を光出射面の近傍で該光出射面とは異なる方向に分岐させる光分岐面２１を有し、該光分岐面で分岐してインテグレータロッドの外部に導かれた光Ｌ１に基づいて、被照射面における光量を監視する。【選択図】      図１
2005195348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光量分布が均一化された光像を生成する生成手段と、
前記光像を該光像面と共役な被照射面に投影する投影手段と、
前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段とを備え、
前記生成手段は、インテグレータロッドを含み、該インテグレータロッドの光出射面が前記被照射面と共役な面に配置され、
前記監視手段は、前記インテグレータロッドの内部を前記光出射面に向けて伝搬する光の一部を前記光出射面の近傍で該光出射面とは異なる方向に分岐させる光分岐面を有し、該光分岐面で分岐して前記インテグレータロッドの外部に導かれた光に基づいて、前記光量を監視する
ことを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明光学装置において、
前記光分岐面は、前記インテグレータロッドを斜めに横断するように設けられている
ことを特徴とする照明光学装置。
【請求項３】
光量分布が均一化された光像を生成する生成手段と、
前記光像を該光像面と共役な被照射面に投影する投影手段と、
前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段とを備え、
前記投影手段は、２次元配列された複数のレンズ素子からなるフライアイレンズを含み、当該投影手段の瞳面が前記フライアイレンズの光出射面と共役な面に配置され、
前記監視手段は、前記フライアイレンズの四隅に配置されたレンズ素子のうち少なくとも１つの内部を前記光出射面に向けて伝搬する光を前記光出射面とは異なる方向に反射させる光反射面を有し、該光反射面で反射して前記フライアイレンズの外部に導かれた光に基づいて、前記光量を監視する
ことを特徴とする照明光学装置。
【請求項４】
請求項３に記載の照明光学装置において、
前記光反射面は、前記レンズ素子を斜めに横断するように設けられている
ことを特徴とする照明光学装置。
【請求項５】
光量分布が均一化された光像を生成する生成手段と、
前記光像を該光像面と共役な被照射面に投影する投影手段と、
前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段と、
前記生成手段の光出射面または前記投影手段の瞳面に配置された開口絞りとを備え、
前記監視手段は、前記開口絞りで遮断される光に基づいて、前記光量を監視する
ことを特徴とする照明光学装置。
【請求項６】
光量分布が均一化された光像を生成する生成手段と、
前記光像を該光像面と共役な被照射面に投影する投影手段と、
前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段とを備え、
前記監視手段は、前記光像面の近傍に配置された光分岐面を有し、該光分岐面で分岐した光に基づいて、前記光量を監視する
ことを特徴とする照明光学装置。
【請求項７】
光量分布が均一化された光像を被照射面に投影する投影手段と、
前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段とを備え、
前記投影手段は、２次元配列された複数のレンズ素子からなるフライアイレンズを含み、当該投影手段の瞳面が前記フライアイレンズの光出射面と共役な面に配置され、
前記監視手段は、前記フライアイレンズの四隅に配置されたレンズ素子のうち少なくとも１つの内部を前記光出射面に向けて伝搬する光を前記光出射面とは異なる方向に反射させる光反射面を有し、該光反射面で反射して前記フライアイレンズの外部に導かれた光に基づいて、前記光量を監視する
ことを特徴とする照明光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被照射面を均一に照明する照明光学装置に関し、特に、撮像素子の製造工程における撮像素子の検査に好適な照明光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インテグレータロッドやフライアイレンズなどのオプティカルインテグレータを用い、被照射面に比較的広い範囲を均一に照明する装置が知られている。
従来この種の照明装置の光量モニタはコンデンサレンズの照明視野側にハーフミラーを設けて所定の割合の光を取り出して光量モニタを行っていた。しかしながら、コンデンサレンズより照明視野側にハーフミラーを配置すると、照明装置と照明視野との間の空間が大きくとれない上、検査する対象物（例えば撮像素子）の種類に応じて、この空間に瞳位置を変える変換アダプタなどを挿入する必要があり、ハーフミラーを配置する自由度がなくなってしまうという問題点があった。
【０００３】
また、コンデンサレンズより光源側にハーフミラーを配置すると、照明範囲が広い場合に照明光束が開口から広がるために、ハーフミラーに入射する光の角度が照明位置によって変化してしまい、ハーフミラーの角度特性の影響を受けて、照明光量や照明光の分光特性の照明位置による変化を引き起こしてしまうという問題がある。
一方、以下に記載の特許文献のように、被照射面における光量を監視するため、オプティカルインテグレータから射出した光の一部を、取り込むものがある。光の取り込みには光ファイバが用いられ、光ファイバで導光された光は光ファイバの射出端に置かれた光検出器でモニタされる。そして光検出器からの出力に基づいて、被照射面における光量の監視が行われていた。
【特許文献１】特開２００１−３０７５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光ファイバを導光体として用いた場合には、光量均一化手段（オプティカルインテグレータ）の射出面を透過する光は均一化されているものの、ランプの交換などで配光特性が変化すると、光量均一化手段に入射する光の該配向特性の変化に応じて、光量均一化手段の射出角特性が変化する。光ファイバ端面へ入射する光はその入射角度によりファイバとの結合効率が異なり、導光量が変化する。従って、該光量均一化手段からの射出角特性の変化により光検出器の検出する光量が変化してしまい、被照射面における光量を正しく監視できない。
【０００５】
また、光ファイバを変形させながら所定の位置にある光検出器に光を導く場合、その変形形状の違いにより導光される光の減衰率が変化するため、光ファイバの周りの調整等の際に光ファイバの変形形状や曲率が変化すると、被照射面における光量を正しく監視できない。
本発明の目的は、照明光学系と光検出器との厳密な位置調整を行わなくても被照射面における光量を正しく監視できる照明光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の照明光学装置は、光量分布が均一化された光像を生成する生成手段と、前記光像を該光像面と共役な被照射面に投影する投影手段と、前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段とを備え、前記生成手段は、インテグレータロッドを含み、該インテグレータロッドの光出射面が前記被照射面と共役な面に配置され、記監視手段は、前記インテグレータロッドの内部を前記光出射面に向けて伝搬する光の一部を前記光出射面の近傍で該光出射面とは異なる方向に分岐させる光分岐面を有し、該光分岐面で分岐して前記インテグレータロッドの外部に導かれた光に基づいて、前記光量を監視するものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の照明光学装置において、前記光分岐面は、前記インテグレータロッドを斜めに横断するように設けられている。
請求項３に記載の照明光学装置は、光量分布が均一化された光像を生成する生成手段と、前記光像を該光像面と共役な被照射面に投影する投影手段と、前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段とを備え、前記投影手段は、２次元配列された複数のレンズ素子からなるフライアイレンズを含み、当該投影手段の瞳面が前記フライアイレンズの光出射面と共役な面に配置され、前記監視手段は、前記フライアイレンズの四隅に配置されたレンズ素子のうち少なくとも１つの内部を前記光出射面に向けて伝搬する光を前記光出射面とは異なる方向に反射させる光反射面を有し、該光反射面で反射して前記フライアイレンズの外部に導かれた光に基づいて、前記光量を監視するものである。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の照明光学装置において、前記光反射面は、前記レンズ素子を斜めに横断するように設けられている。
請求項５に記載の照明光学装置は、光量分布が均一化された光像を生成する生成手段と、前記光像を該光像面と共役な被照射面に投影する投影手段と、前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段と、前記生成手段の光出射面または前記投影手段の瞳面に配置された開口絞りとを備え、前記監視手段は、前記開口絞りで遮断される光に基づいて、前記光量を監視するものである。
【０００９】
請求項６に記載の照明光学装置は、光量分布が均一化された光像を生成する生成手段と、前記光像を該光像面と共役な被照射面に投影する投影手段と、前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段とを備え、前記監視手段は、前記光像面の近傍に配置された光分岐面を有し、該光分岐面で分岐した光に基づいて、前記光量を監視するものである。
【００１０】
請求項７に記載の照明光学装置は、光量分布が均一化された光像を被照射面に投影する投影手段と、前記被照射面に投影された光像の光量を監視する監視手段とを備え、前記投影手段は、２次元配列された複数のレンズ素子からなるフライアイレンズを含み、当該投影手段の瞳面が前記フライアイレンズの光出射面と共役な面に配置され、前記監視手段は、前記フライアイレンズの四隅に配置されたレンズ素子のうち少なくとも１つの内部を前記光出射面に向けて伝搬する光を前記光出射面とは異なる方向に反射させる光反射面を有し、該光反射面で反射して前記フライアイレンズの外部に導かれた光に基づいて、前記光量を監視するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の照明光学装置によれば、照明光学系と光検出器との厳密な位置調整を行わなくても被照射面における光量を正しく監視することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
ここでは、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子の製造工程においてウエハから切り出される前のウエハ状態の撮像素子を検査する装置に組み込まれた例で、第１実施形態の照明光学装置１０（図１）の説明を行う。撮像素子の検査とは、画素欠陥の有無、光に対する感度、色再現性、分光特性などの検査である。このような検査を行う装置には、図１に示す通り、照明光学装置１０の他に、プローブ３１と信号処理装置３２とが設けられる。プローブ３１は、撮像素子の回路の電極に接触可能な電気端子である。信号処理装置３２は、プローブ３１を介して撮像素子への電力の供給や撮像素子との信号の授受を行い、撮像素子の出力信号が適正か否か（つまり撮像素子の良否）を判定する装置である。
【００１３】
第１実施形態の照明光学装置１０の説明を行う。照明光学装置１０は、撮像素子を検査する際の照明条件を設定すると共に、設定された照明条件の光を用いて、被照射面１０ａの比較的広い範囲（撮像素子の撮像エリアより広い範囲）を均一に照明する装置である。照明光学装置１０は、光源１１と、コレクタレンズ１２と、濃度フィルタ１３と、フィルタ群１４と、インプットレンズ１５と、インテグレータロッド１６と、フライアイレンズ１７と、コンデンサレンズ１８と、瞳位置変換アダプタ１９と、光量モニタ２０とで構成されている。
【００１４】
このうち、撮像素子を検査する際の照明条件の設定に関わる構成要素は、濃度フィルタ１３、フィルタ群１４、瞳位置変換アダプタ１９である。濃度フィルタ１３は、モータ１３ａにより回転可能に取り付けられ、回転中心１３ｂとは異なる位置で、照明光学装置１０の光軸１０ｂと交わる。濃度フィルタ１３には、図２に示すＣ字形の領域１３ｃ内で、例えば周方向に光学濃度が変化するような濃度勾配が付けられている。濃度フィルタ１３の回転により、被照射面１０ａにおける光量（照度）を調整することができる。
【００１５】
また、フィルタ群１４は、カラーフィルタや色温度変換フィルタなどを含み、不図示の機構により検査内容に応じて切り換え可能である。フィルタ群１４の切り換えにより、被照射面１０ａにおける分光スペクトルを調整することができる。瞳位置変換アダプタ１９は、拡散板２５に絞り板２６を取り付けたものである。絞り板２６は所定の開口径を持つ。瞳位置変換アダプタ１９を光軸１０ｂ上に配置することにより、被照射面１０ａに対し、所定の入射角度範囲を持つ拡散光を入射させることができる（拡散照明）。
【００１６】
第１実施形態の照明光学装置１０において、光源１１から出射した光は、コレクタレンズ１２で集光され、ほぼ平行な光となって濃度フィルタ１３とフィルタ群１４を通過し、インプットレンズ１５でインテグレータロッド１６の光入射面１６ａに集光される。インテグレータロッド１６の光入射面１６ａには、光源１１の像が形成される。インテグレータロッド１６は、棒状のガラス材料（その断面は矩形状）からなり、ロッドレンズまたはロッド型オプティカルインテグレータとも呼ばれる。インテグレータロッド１６の光出射面１６ｂは、照明光学装置１０の被照射面１０ａと共役な面に配置されている。
【００１７】
インテグレータロッド１６の内部では、光入射面１６ａから入射した光が、その入射角度に応じた回数で内面反射（つまり側面１６ｃでの全反射）を繰り返し、光出射面１６ｂに向けて伝搬する。そして光出射面１６ｂでは、反射回数の異なる光が重なり、光量分布が均一化される。つまり、上記の光源１１,コレクタレンズ１２,インプットレンズ１５,インテグレータロッド１６によって、光出射面１６ｂ（つまり被照射面１０ａに共役な面）内で光量分布が均一化された光像を生成することができる。
【００１８】
ところで、第１実施形態の照明光学装置１０では、インテグレータロッド１６の光出射面１６ｂの近傍に、インテグレータロッド１６を斜め４５度に横断するような光分岐面２１が設けられる。光分岐面２１は、ハーフミラーコートが施された平面であり、反射率が例えば２％〜５％である。光分岐面２１を有するインテグレータロッド１６は、例えば図３に示す通り、直方体の一端側を斜め４５度に切り欠いた形状のガラス部材２３と直角プリズム状のガラス部材２４とで構成され、ガラス部材２３の斜面２３ａまたはガラス部材２４の斜面２４ａにハーフミラーコートを施した後、ガラス材料と同じ屈折率の接着剤を用いて接合したものである。
【００１９】
したがって、インテグレータロッド１６の内部を光出射面１６ｂに向けて伝搬する光の一部（例えば２％〜５％）は、光分岐面２１で光出射面１６ｂとは異なる方向（図１では右方）に分岐し、インテグレータロッド１６の側面１６ｃから外部に導かれる。この光Ｌ１は、被照射面１０ａにおける光量の監視（後述）に用いられる。なお、光分岐面２１を透過する大部分の光は、既に説明した通り、光出射面１６ｂ（つまり被照射面１０ａに共役な面）内で光量分布が均一化された光像となる。
【００２０】
第１実施形態の照明光学装置１０では、インテグレータロッド１６の後段にフライアイレンズ１７とコンデンサレンズ１８とが配置され、これらの光学素子(１７,１８)によって、インテグレータロッド１６の光出射面１６ｂの光像が被照射面１０ａに投影される。被照射面１０ａは光像面と共役であり、インテグレータロッド１６の光出射面１６ｂは光像面に配置される。上記した通り、インテグレータロッド１６の断面が矩形状で、光出射面１６ｂの光像が矩形状であるため、被照射面１０ａに投影された光像（つまり照明エリア）も矩形状となる。また、光出射面１６ｂの光像の光量分布が均一化されているため、被照射面１０ａにおける光像（つまり照明エリア）も均一な光量分布となる。
【００２１】
さらに、フライアイレンズ１７は、２次元配列された複数のレンズ素子（その断面は矩形状）からなり、これらのレンズ素子を、全体の断面形状がインテグレータロッド１６の断面形状とほぼ一致するように積み重ねたものである。フライアイレンズ１７の光入射面１７ａは、インテグレータロッド１６の光出射面１６ｂ（つまり被照射面１０ａに共役な面）の近傍に配置される。光出射面１７ｂは、コンデンサレンズ１８の瞳面と共役な面に配置されている。なお、コンデンサレンズ１８の瞳面は、光出射面１６ｂの光像を被照射面１０ａに投影する光学素子(１７,１８)の瞳面に相当する。光学素子(１７,１８)の瞳面は、フライアイレンズ１７の光出射面１７ｂと共役な面に配置されている。
【００２２】
フライアイレンズ１７を設けたことにより、インテグレータロッド１６の光出射面１６ｂから出射した均一な光は、フライアイレンズ１７に入射して各レンズ素子ごとに集光作用を受け、光出射面１７ｂに複数(つまりレンズ素子と同数)の光源像を形成する。さらに、フライアイレンズ１７の光出射面１７ｂにおける複数の光源像は、コンデンサレンズ１８を介して被照射面１０ａに重畳的に投影される。
【００２３】
したがって、被照射面１０ａにおける光像（つまり照明エリア）の光量分布は、インテグレータロッド１６の光出射面１６ｂにおける光像の光量分布と比較して、さらに均一化されたものとなる（例えば±１.５％以下）。つまり、フライアイレンズ１７は、コンデンサレンズ１８と共に、被照射面１０ａに複数の光源像を投影する投影手段であり、且つ、入射光を各々分割して重畳的に投影することによって光量分布が均一化された光像を生成する生成手段でもある。なお、フライアイレンズ１７の光出射面１７ｂには円形状の開口絞り(不図示)が配置され、被照射面１０ａにおける入射角度の方向特性が排除されている。
【００２４】
さらに、第１実施形態の照明光学装置１０では、被照射面１０ａにおける光像（つまり照明エリア）の光量を監視するため、光量モニタ２０を備えている。光量モニタ２０は、インテグレータロッド１６の光出射面１６ｂの近傍に配置された光分岐面２１（例えば反射率２％〜５％）と、光分岐面２１で分岐してインテグレータロッド１６の側面１６ｃから外部に導かれた光Ｌ１を受光する光検出器２２とで構成される。そして、光検出器２２の出力に基づいて、被照射面１０ａにおける光量の監視を行う。
【００２５】
光分岐面２１を介して外部に導かれた光Ｌ１は、光分岐面２１を透過して光出射面１６ｂに到達した光と同様、インテグレータロッド１６の内部を伝搬しながら光量分布が均一化された光である。この光Ｌ１の光量分布を図示すると、概略、図４のようになる。この図４では、照明光学装置１０の光軸１０ｂに平行な方向の位置と光Ｌ１の光量との関係を示した。
【００２６】
図４から分かるように、光Ｌ１の光量は、光分岐面２１の全面に対応する範囲Ａの中で、位置に関係なく一定の値Ｂを示す。さらに、このような光量分布は、光軸１０ｂに垂直な方向に関しても同様である。つまり、光Ｌ１の光量分布は、光分岐面２１の全面に対応する矩形状の範囲(Ａ)内で均一と言える。第１実施形態では光分岐面２１を斜め４５度としたため、光Ｌ１の均一化された範囲(Ａ)はインテグレータロッド１６の光出射面１６ｂと略同形状である。
【００２７】
したがって、インテグレータロッド１６の光出射面１６ｂに比べて小さい光検出器２２を用い、光Ｌ１の一部を選択的に取り込む場合でも、光検出器２２の取り付け位置が「光Ｌ１の均一化された範囲(Ａ)」に含まれていれば、常に同じ出力を得ることができる。このため、光検出器２２の取り付け位置を予め厳密に調整しなくても、被照射面１０ａにおける光量を正しく監視することができる。
【００２８】
また、装置を使用している最中に光検出器２２の取り付け位置が多少ずれても、正しく光量を監視することができる。さらに、光検出器２２を簡単に取り付けることができるため、照明光学装置１０の組み立てが簡単化する利点もある。また、光量モニタ２０をコンデンサレンズ１８と被照射面１０ａとの間に配置する必要がないため、作動距離を十分に確保できる。
【００２９】
さらに、被照射面１０ａにおける光量を監視して、被照射面１０ａに所望の光量（検査内容の照明条件に応じた光量）が照射されているか否かを確認し、光量の多少に応じて、濃度フィルタ１３を回転させたり光源１１への供給電力を変化させたりすることで、被照射面１０ａにおける光量を所望の光量に保つことができる。したがって、撮像素子の検査を正確に行える。
【００３０】
なお、上記した第１実施形態では、図３に示すガラス部材２３,２４を接合することによりインテグレータロッド１６を作製したが、本発明はこれに限定されない。図５に示す通り、直方体状のガラス部材２７と立方体状のハーフプリズム２８とを同様の接着剤を用いて接合することにより、インテグレータロッド１６を作製してもよい。ハーフプリズム２８の斜め４５度の斜面２８ａには予めハーフミラーコートが施されているため、この斜面２８ａが図１の光分岐面２１となる。
【００３１】
さらに、上記した第１実施形態では、インテグレータロッド１６の光出射面１６ｂに比べて小さい光検出器２２を用いたが、光出射面１６ｂに比べて大きい光検出器を用いた場合にも、本発明を適用できる。
（第２実施形態）
第２実施形態の照明光学装置４０は、図６に示す通り、図１の照明光学装置１０のインテグレータロッド１６,フライアイレンズ１７,光量モニタ２０に代えて、インテグレータロッド４６,フライアイレンズ４７,光量モニタ(４１,４２)を設けたものであり、その他の構成(１１〜１５,１８)が図１の照明光学装置１０と同じである。ここでは、インテグレータロッド４６,フライアイレンズ４７,光量モニタ(４１,４２)の説明を行う。
【００３２】
インテグレータロッド４６は、直方体状のガラス部材であり、図１のような光分岐面２１を持たない。このインテグレータロッド４６でも、光入射面４６ａには光源１１の像が形成され、光出射面４６ｂは照明光学装置４０の被照射面４０ａと共役である。そして、インテグレータロッド４６に入射した光は、光出射面４６ｂ（つまり被照射面４０ａに共役な面）内で光量分布が均一化された光像となる。
【００３３】
フライアイレンズ４７は、２次元配列された複数のレンズ素子（その断面は矩形状）からなり、これらのレンズ素子を、全体の断面形状がインテグレータロッド４６の断面形状とほぼ一致するように積み重ねたものである。フライアイレンズ４７の光入射面４７ａは、インテグレータロッド４６の光出射面４６ｂの近傍にある。光出射面４７ｂはコンデンサレンズ１８の瞳面と共役である。
【００３４】
また、フライアイレンズ４７には、被照射面４０ａにおける入射角度の方向特性を排除する目的で、光出射面４７ｂに円形状の開口絞り４３（図７）が配置される。このため、四隅に配置された各々のレンズ素子の内部を光出射面４７ｂに向けて伝搬する光は、漏れ光（つまり被照射面４０ａに到達し得ない光）となる。
そこで、第２実施形態の照明光学装置４０では、四隅のレンズ素子の漏れ光を利用して光量モニタ(４１,４２)を構成する。光量モニタ(４１,４２)は、フライアイレンズ４７の四隅のレンズ素子を斜め４５度に横断するように設けられた光反射面４１と、この光反射面４１により光出射面４７ｂとは異なる方向に反射してフライアイレンズ４７の外部に導かれた漏れ光Ｌ２を受光する光検出器４２とで構成されている。光反射面４１はプリズムミラーである。そして、光検出器４２の出力に基づいて、被照射面４０ａにおける光量の監視を行う。
【００３５】
上記した通り、フライアイレンズ４７の光入射面４７ａはインテグレータロッド４６の光出射面４６ｂの近傍に配置され、インテグレータロッド４６の光出射面４６ｂからフライアイレンズ４７の光入射面４７ａには均一な光量分布の光が導かれるため、四隅のレンズ素子には常に一定の割合の光が分配されることになる。そして、一定の割合の光が光反射面４１を介して外部に導かれ、漏れ光Ｌ２となる。
【００３６】
したがって、フライアイレンズ４７の各レンズ素子の断面よりも大きい光検出器４２を用いて各々の漏れ光Ｌ２を取り込む場合、光検出器４２の取り付け位置を予め厳密に調整しなくても、被照射面４０ａにおける光量を正しく監視できる。また、装置を使用している最中に光検出器４２の取り付け位置が多少ずれても、正しく光量を監視できる。さらに、光検出器４２の取り付けが簡単なため、照明光学装置４０の組み立てが簡単化する利点もある。また、漏れ光Ｌ２を取り込むので被照射面４０ａにおける光量損失が無い。
【００３７】
さらに、被照射面４０ａにおける光量を監視して、被照射面４０ａに所望の光量（検査内容の照明条件に応じた光量）が照射されているか否かを確認し、光量の多少に応じて、濃度フィルタ１３を回転させたり光源１１への供給電力を変化させたりすることで、被照射面４０ａにおける光量を所望の光量に保つことができる。したがって、撮像素子の検査を正確に行える。
【００３８】
なお、上記した第２実施形態では、フライアイレンズ４７の四隅のレンズ素子の各々に光反射面４１を設け、各々の光反射面４１からの漏れ光Ｌ２を光検出器４２に導いたが、本発明はこれに限定されない。四隅のレンズ素子のうち少なくとも１つに光反射面を設け、その光反射面からの漏れ光をモニタ用に取り込んでも構わない。
（第３実施形態）
第３実施形態の照明光学装置は、図６の照明光学装置４０のフライアイレンズ４７,光量モニタ(４１,４２)に代えて、図８に示すフライアイレンズ５７と光量モニタ(５１)を設けたものであり、その他の構成(１１〜１５,４６,１８)が図６の照明光学装置４０と同じである。ここでは、フライアイレンズ５７,光量モニタ(５１)の説明を行う。
【００３９】
フライアイレンズ５７は、２次元配列された複数のレンズ素子（その断面は矩形状）からなり、これらのレンズ素子を、全体の断面形状がインテグレータロッド４６の断面形状とほぼ一致するように積み重ねたものである。四隅のレンズ素子は図７のような光反射面４１を持たない。全てのレンズ素子は同形状である。フライアイレンズ５７の光出射面５７ｂはコンデンサレンズ１８の瞳面と共役である。
【００４０】
また、フライアイレンズ５７には、その光出射面５７ｂに円形状の開口絞り５３が配置され、この開口絞り５３を通過した光がコンデンサレンズ１８を介して被照射面に導かれるようになっている。
さらに、第３実施形態の照明光学装置では、四隅に配置されたレンズ素子の内部を光出射面５７ｂに向けて伝搬する光（つまり被照射面に到達し得ない漏れ光）をモニタ用に取り込むため、開口絞り５３の遮光部に小さな開口(不図示)を設け、光検出器５１を配置した。第３実施形態では、開口絞り５３の小さな開口と光検出器５１とで光量モニタ(５１)が構成される。各々の光検出器５１は、四隅のレンズ素子の内部を伝搬して光出射面５７ｂに到達した光を受光する。そして、光検出器５１の出力に基づいて、被照射面における光量の監視が行われる。
【００４１】
第３実施形態の照明光学装置では、インテグレータロッド４６の光出射面４６ｂからフライアイレンズ５７の光入射面に均一な光量分布の光が導かれ、四隅のレンズ素子には常に一定の割合の光が分配され、この光が光検出器５１によって取り込まれる。このため、フライアイレンズ５７の各レンズ素子の断面よりも小さく且つ開口絞り５３の小さな開口よりも大きい光検出器５１を用いる場合、光検出器５１の取り付け位置を予め厳密に調整しなくても、被照射面における光量を正しく監視できる。
【００４２】
なお、上記した第３実施形態では、フライアイレンズ５７の四隅のレンズ素子の各々に光検出器５１を設けたが、本発明はこれに限定されない。四隅のレンズ素子のうち少なくとも１つに光検出器を設けて、モニタ用の漏れ光を取り込んでも構わない。
また、上記した第３実施形態では、フライアイレンズ５７の光出射面５７ｂに光量モニタ（５１）を配置したが、更にリレー光学系でフライアイレンズ５７からの出射光を導く場合には、光出射面５７ｂに光量モニタを置かずに、該リレー光学系のうちフライアイレンズ５７の光出射面５７ｂと共役な面に開口絞り６０（図９参照）を配置し、開口絞り６０の光入射面６０ａに光量モニタ６１を配置してもよい。この場合、光量モニタ６１によって、開口絞り６０で遮断される光に基づいて、光量の監視が行われる。この場合も全く同様の効果が得られることはいうまでもない。図９(ａ),(ｂ)は、リレー光学系の開口絞り６０の側面図,上面図である。
（変形例）
なお、上記した実施形態では、インテグレータロッドとフライアイレンズとを組み合わせた照明光学装置の例を説明したが、本発明はこれに限定されない。インテグレータロッドとフライアイレンズとの各々を単独で用いる照明光学装置にも、本発明を適用できる。フライアイレンズのみを用いる場合には、２段構成とし、後段のフライアイレンズに図７や図８の光量モニタを配置することが好ましい。前段のフライアイレンズは、被照射面に共役な面内で光量分布が均一化された光像を生成する手段の一部として機能する。また、フライアイレンズを１段構成とした場合にも本発明を適用できる。１段構成のフライアイレンズは、コンデンサレンズと共に、光量分布が均一化された光像を被照射面に投影する投影手段として機能する。
【００４３】
また、上記した実施形態では、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を検査する装置に組み込まれた照明光学装置の例を説明したが、本発明はこれに限定されない。その他、露光装置のレチクル用の照明光学装置や生物顕微鏡の照明光学装置にも、本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１実施形態の照明光学装置１０の全体構成を示す図である。
【図２】濃度フィルタ１３を説明する上面図である。
【図３】インテグレータロッド１６の構成を説明する図である。
【図４】インテグレータロッド１６の光分岐面２１から外部に導かれたモニタ用の光Ｌ１の光量分布を説明する図である。
【図５】インテグレータロッド１６の別の構成を説明する図である。
【図６】第２実施形態の照明光学装置４０の全体構成を示す図である。
【図７】フライアイレンズ４７と光量モニタ(４１,４２)の構成を示す斜視図である。
【図８】第３実施形態の光量モニタ(５１)の構成を示す斜視図である。
【図９】第３実施形態の変形例に用いられるリレー光学系の開口絞り６０の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０，４０  照明光学装置
１０ａ  被照射面
１１  光源
１２  コレクタレンズ
１３  濃度フィルタ
１４  フィルタ群
１５  インプットレンズ
１６，４６  インテグレータロッド
１７，４７，５７  フライアイレンズ
１８  コンデンサレンズ
１９  瞳位置変換アダプタ
２０  光量モニタ
２１  光分岐面
２２，４２，５１  光検出器
３１  プローブ
３２  信号処理装置
４１  光反射面
４３，５３  開口絞り
【図１】
2005195348.tif 000003
【図２】
2005195348.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005195348.tif 000008
【図７】
2005195348.tif 000009
【図８】
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【図９】
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