JPS62223632A - 放射エネルギ−の入力ビ−ムを光学的に積分する方法および光ビ−ム積分装置 - Google Patents

放射エネルギ−の入力ビ−ムを光学的に積分する方法および光ビ−ム積分装置

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JPS62223632A
JPS62223632A JP62012649A JP1264987A JPS62223632A JP S62223632 A JPS62223632 A JP S62223632A JP 62012649 A JP62012649 A JP 62012649A JP 1264987 A JP1264987 A JP 1264987A JP S62223632 A JPS62223632 A JP S62223632A
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crossed
distance
light beam
plane
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セオドア・エス・フアーレン
シエルトン・ビイ・ハツチンソン
テイモシイ・マクナルテイ
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    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
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    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔利用分野〕 本発明は、光学装置に関するものであり、更に詳しくい
えば、一様でないビーム強度プロフィール特性を有する
各種のレーザまたは他の放射エネルギー源の場合にビー
ム強度プロフィールの一様性を向上させるための放射エ
ネルギービーム積分光学装置に関するものでおる。
〔従来技術およびその問題点〕
たとえば紫外線（ＵＶ）エキシマ・レーザが半導体処理
用の手段として最近用いられている。典型的な用途には
半導体のアニーリング、マイクロフォトリソグラフィ、
フォトデポジション、レーザにより誘起される化学蒸着
（ＣＶＤ）　、ガスイブ−ジョン。レーザ・ドーピング
（ＧＩＬＤｉｎｇ）　、マイクロマシニングおよびその
他いくつかのプロセスが含まれる。それらの用途のほと
んど全てにおいテハ、レーザ出力ビーム強度プロフィー
ルの一様性が極めて重要である。以下、「ビームの一様
性」という用語を、ビーム強度プロフィールの一様性を
指すために用いることにする。現在の放電ＵＶエキシマ
・レーザ技術は、求められるレーザ出力エネルギーを維
持して適切で一様なレーザ出力ビームを発生できない。
現在、ＵＶエキシマ・１／−ザの出力ビームの一様性を
改善するために投資した企業のほとんどは、レーザの構
成自体に関連している。光共振器の構造、電極プロフィ
ール構成技術、および放電予備イオン化一様性の改善に
よりレーザ出力ビームの一様性が大幅に向上した。利用
できる技術を用いることにより、比較的一様な出力ビー
ムプロフィールを持つエキシマ・し〜ザを構成すること
が可能である。しかし、±５−程度の典型的なレーザ出
力ビームの一様性は、レーザ出力ビームを０．５〜２．
（Ｍ　　の範囲の典型的な半導体型の寸法まで減少せね
ばならないいくつかの照明用途でわずかに適当なだけで
ある。また、十分なエネルギー密度を確保するために、
ＵＶエキシマ・レーザの出力ビームの十分な面積にわた
ってこのような一様なレベルを維持する商用のＵＶエキ
シマ・レーザは、仮に存在するとしても僅かである。こ
の問題を更に複雑にするのは、レーザが発生されるたび
にレーザ出力ビームの一様性にほとんど予測できない変
化がたまに存在することである。また、半導体の構造お
よび半導体装置の許容誤差が小さくなるにつれて、レー
ザ出力ビームの一様性に対する要求が一層厳しくなる。
したがって、ＵＶエキシマ・レーザを用いる半導体処理
技術の将来の発展に伴って、ますます一様なレーザ出力
ビームを必要とすることになる。
レーザ自体の構造を最適化することとは対照的に、本発
明は、レーザ出力ビームに作用する光波術を基にしてビ
ームの一様性を改善することに関するものである。とく
に、本発明は光ビーム積分技術に向けられる。
光積分装置が各種の照明装置に長年にわたって組込まれ
てきた。それらの光積分装置のほとんどにおいて、入力
ビームは２つのやυ方のうちの１つで一様にされる。光
積分技術はレーザ出力ビームの（位相または振幅の）あ
る種のランダム化、または、無数のビーム部分の重ね合
わせにより行われる光積分を含む。入力ビームは拡散器
と、出力が部分的に重ね合わされたレンズ（たとえば、
スタムフオード（Ｓｔａｍｆｏｒｄ）　、マーケット・
ストリート（Ｍａｒｋｅｔ　５ｔｒｅｅｔ）　１５所在
のオリエル・コーポレーション（Ｏｒｔｅｌ　Ｃｏｒｐ
ｏｒａｔｉｏｎ）社０ＣＴ０６９０２　、製品モデル６
５６７−１）と、ランダム移相マスク（Ａｐｐｌ、Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ　Ｂ２９１８６（１９８２）所載のワイ・カ
ド−およびケー・ミマ）、またはエクエロン（アール・
エイチ・レームパーグ（Ｒ，Ｈ，Ｌ＠ｈｍｂｅｒｇ）、
ニス、ピー、オベンスチェーン（Ｓ、Ｐ、０ｂｅｎｉｃ
ｈａｉｎ）。
０ｐｔｌｃｓ　Ｃｏｍｍ、）により、またはカレイドス
コープに非常に似ている管内での多重散乱（アール、イ
ー、グロジーン（Ｒ，Ｅ、Ｇｒｏｊｓａｎ、　　ディー
、フェルトマン（Ｄ、Ｆｅｌｄｍａｎ）　、ジュー。エ
フ、ローテ（Ｊ。
Ｆ、Ｒｏａｃｈ）　、Ｒｅｖ、ＳｃＬ、Ｉｎａｔ、５Ｌ
、　３７５（１９８０））により「かきまぜられる」。
あるいは、入力ビームは部分に分割でき、それらの部分
は互いの１ｔｉ上に像を結ばされて、ビームの強度の変
動を平均化する。第１図および第２図はそれらの各種類
に対する典型的な光積分装置の構成を示すものである。
第１図は、入力ビームが共焦点球面レンズに収束する従
来の光積分装置の構成の一例を示すものである。各レン
ズユニットは一定のアレイに装置されたいくつかの小型
球面レンズを有する。それらの小型球面レンズの出力の
一部が重なυ合う。
これは、いま発散しているビームを近い場で「かｉｔぜ
る」。しかし、それらの小型球面レンズの出力の一部だ
けが重なシ合うから、入力する放射エネルギーの大部分
がむだになる。希望によっては、多少平行にされた出力
を得るために修正レンズ（第１図）を使用できる。しか
し、この構造の光積分装置はレンズアレイの像を遠い場
に結ぶから、作用距離が限られる。また、かきまぜが不
完全であると、入力ビームの「ホットスポット」および
その他の大きな不均一が効果的に除去されない。収束レ
ンズは単独では用いられず、像の大きさを調節すること
はできない。最後に、元のレーザ出力ビームのコヒーレ
ンスが結像のための重要な要素であるような用途におい
ては、かきまぜは有用ではないことがある。この構造ま
たはその他の任意の屈折光積分装置をレーザに組込むこ
とは知られていない。
第２図は、多くの個々のビーム部分を重ね合わせること
により、光積分を行うために現在用いられている構造を
示すものである。明らかにするために、入力ビーム部分
（Ｓ）が有用なアパーチャ（４）および中心光線（Ｃ）
の円錐内の１枚の反射鏡から発散して集束レンズを照す
。この構造においては、１つの球面鏡アレイに入力ビー
ムを照射される。それらの各球面鏡から反射された光は
拡がシ、適正な位置合わせが行われておれば、反射鏡は
集束レンズにより集められる。この構造は基本的な光積
分を行うが、反射鏡アレイのために求められる入射角が
入力ビームの大きさを制限し、入射光の大きな部分が集
束レンズの直径をこえて失われることがある。そのため
に、典型的な構造において利用できるスポットの寸法が
大きく制限されることにもなる。また、この構造により
生ずる中心軸外れ変位のために、位置合わせおよび使用
に際して面倒が起る。この構造が、入力ビーム強度プロ
フィールの一様性が半導体処理の場合におけるほど重要
では逢い点源レーザをペースとするホログラフィ−装置
に用いられた。
不幸々ことに、従来の光積分装置によｐ得られるビーム
の一様性は半導体処理の分野におけるような多くの用途
においては満足できるものではない。更に、作用平面内
のスポットが一定の寸法および一定の形を有するように
、従来の光積分装置は構成されている。
〔発明の概要〕
本発明は、一様でないビーム強度プロフィール特注を有
する入力ビームを一様にする改良した光ビーム積分装置
を提供するものである。本発明の光ビーム積分装置によ
り発生された一様にされたビームは一定の結像面すなわ
ち作用平面を有する。
本発明の光ビーム積分装置は、一様にされたビームによ
υ作用平面内に発生されたスポットの寸法を選択的に設
定するために調節できることが好ましい。本発明の光ビ
ーム積分装置は、一様にされたビームにより作用平面内
に発生されたスポットの縦横比を選択的に設定できるよ
うに調節できることも好ましい。
本発明に従って、放射エネルギー源からの不均一なビー
ム強度プロフィール特性を有する放射エネルギーの入力
ビームに応答する光ビーム積分装置が得られる。この光
ビーム積分装置は、第１の所定の焦点距離を有し、入力
ビームに対してほぼ直交する平面内に整列させられた第
１の交差させられた円筒レンズ手段と、第２の所定の焦
点距離を有し、第１の交差させられた円筒レンズからあ
る距離の所で、放射エネルギー源から第１の交差させら
れている円筒レンズとは反対の側に、入力ビームに対し
てほぼ直交する平面および第１の交差された円筒レンズ
の平面に対して平行な平面内に整列させられて位置させ
られた第２の交差された円筒レンズ手段と、予め選択さ
れた焦点距離を有し、第２の交差された円筒レンズ手段
と作用平面の間にその作用平面からある距離をおいて設
けられた集束レンズとを備え、入力ビームは第１の交差
された円筒レンズ手段と第２の交差された円筒レンズ手
段および集束レンズによりｌｌｌ１次屈折されて作用平
面に入射し、それにより比較的に一様な強度プロフィー
ル特性を有する像を作用平面内に生ずるように入力ビー
ムは一様化される。第１の所定の焦点距離と第２の所定
の焦点距離はなるべく与えられた焦点距離に等しくする
。また、第１の交差された円筒レンズ手段と第２の交差
された円筒レンズ手段の間の距離は零から与えられた焦
点距離の２倍の範囲にすることが好ましい。更に、第１
の交差された円筒レンズ手段と第２の交差された円筒レ
ンズ手段の間の距離を選択的に設定できるように第１の
交差された円筒レンズ手段と第２の交差された円筒レン
ズ手段の少くとも一方を動かすことができるようにして
装置でき、動くことができるようにして装置された交差
させられた円筒レンズに連結されて、第１の交差された
円筒レンズ手段と第２の交差された円筒レンズ手段の間
の距離を調整できるようにする手段を更に備え、それに
より作用平面内の像の大きさを調整できる。
第１の交差された円筒レンズ手段は、与えられた焦点距
離を有し、入力ビームにほぼ直交スル平面内に長手軸が
整列させられ、かつ凸面が放射エネルギー源に向けられ
た少くとも第１の円筒レンズと、与えられた焦点距離と
、入力ビームにほぼ直交する平面内に長手軸が整列させ
られ、かつ凸面が放射エネルギー源に向けられ、ＩＸｌ
の円筒レンズに関して放射エネルギー源とは反対の側で
第１の円筒レンズに近接して位置させられた少くとも第
２の円筒レンズとを備えることが好ましい。
第２の円筒レンズの長手軸は第１の円筒レンズの長手軸
にほぼ垂直である。更に、第２の交差された円筒し／ズ
手段は、与えられた焦点距離を有し、入力ビームにほぼ
直交する平面内に長手軸が整列させられ、かつ凸面が放
射エネルギー源とは反対の向きに向けられて、第１の円
筒レンズから第１の間隔をおいて、第２の円筒レンズに
関して放射エネルギー源とは反対の側に位置させられた
少くとも第３の円筒レンズと、与えられた焦点距離を有
し、入力ビームにほぼ直交する平面内に長手軸が整列さ
せられ、かつ凸面が放射エネルギー源とは反対の向きに
向けられ、第３の円筒レンズに関して放射エネルギー源
とは反対の側で、第３の円筒レンズに近接して、更に第
２の円筒レンズから第２の間隔の所に位置させられた少
くとも第４の円筒レンズとを備え、前記第３の円筒レン
ズの長手軸は第１の円筒レンズの長手軸に平行で６Ｄ、
前記第４の円筒レンズの長手軸は第３の円筒レンズの長
手軸に対してほぼ垂直に向けられかつ第２の円筒レンズ
の長手軸に対して平行にすると好ましい。入力ビームは
第１の円筒レンズと、第２の円筒レンズと、第３の円筒
レンズと、第４の円筒レンズおよび集束レンズにより順
次屈折されて作用平面に入射する。第１の間隔と第２の
間隔を選択的に設定できるように、第１の円筒と第３の
円筒レンズの少くとも１つと、第２の円筒レンズと第４
の円筒レンズの少くとも１つはなるべく動くことができ
るようにして装置され、第２の間隔と第２の間隔を調整
できるようにして、作用平面内の像の縦横比を調整でき
るようにするために、各動くことができる円筒レンズに
連結できる。
本発明の別の面に従って、放射エネルギー源により発生
されて、不均一なビーム強度プロフィール特性を有する
放射エネルギーの入力ビームを光学的に積分する方法が
得られる。この光学的積分方法は、入力ビームに対して
ほぼ直交する平面内ＫＩｉ列させられている第１の交差
させられた円筒レンズ手段により入カビームを屈折させ
て第１の中間ビームを発生する過程と、第２の所定の焦
点距離を有し、第１の交差させられた円筒レンズからあ
る距離の所で、第１の交差された円筒レンズに関して放
射エネルギー源とは反対の側に、入力ビームに対してほ
ぼ直交する平面および第１の交差された円筒レンズの平
面に対して平行カ平面内に整列させられて位置させられ
た第２の交差された円筒レンズ手段により入カビームを
屈折させて第２の中間ビームを発生する過程と、予め選
択された焦点距離を有し、第２の交差された円筒レンズ
手段と作用平面の間にその作用平面からある距　−離を
おいて設けられている集束レンズによυ中間ビームを屈
折させることにより、比較的に一様な強度プロフィール
特性を有する像を作用平面内に生ずるように一様にされ
たビームを生ずる。第１の所定の焦点距離と第２の所定
の焦点距離は与えられ焦点距離に等しくすることが好ま
しい。第１の交差された円筒レンズ手段と第２の交差さ
れた円筒レンズ手段の間の距離は与えられた焦点距離の
０〜２倍にするとよい。この方法は、第１の交差された
円筒レンズ手段と第２の交差された日向レンズ手段の間
の距離を調整することにより作用平面内の像の大きさを
調整する過程を更に備えることが好ましい。第１の交差
された円筒レンズ手段に含まれている第１の交差された
円筒レンズと第２の交差された円筒レンズ手段に含まれ
ている第３の円筒レンズの間の第１の間隔を調整する過
程と、第１の交差された円筒レンズ手段に含まれている
第２の交差された日時１／ンズと第２の交差された円筒
レンズ手段に含まれている第４の円筒レンズの間の第２
の間隔を調整する過程を更に備え、それにより作用平面
内の像の縦横比を調整することも好ましい。
本発明の光ビーム積分装置は一様でない入力ビームの強
度プロフィール特性の一様性を大幅に向上させる。本発
明の光ビーム積分装置は擬似ガウス放射エネルギービー
ムに応答して、空間内の一定の場所に「トップハツト」
強度プロフィール特性を有する一様にされたビームを発
生する。更に、作用平面内の像の寸法と、作用平面内の
像の縦横比もなるべく調整できるようにする。その結果
、たとえば紫外線（ＵＶ）エキシマ・レーザによる半導
体処理の効果と融通性が大幅に改善される。強くて、一
様性の高ＬｎＵＶエキシマ・レーザ源により、対象とす
る波長領域で動作するレーザ装置から、現在利用できる
小さい許容誤差を要する半導体処理技術の開発を行うこ
とができる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
プロフィールの一様性を向上させるだめの放射エネルギ
ービーム積分光学装置に関するものである。本発明は放
射エネルギーのビームの強度プロフィール特性の一様性
を改善することに関するものである。第３図を参照して
、放射エネルギー源１０が放射エネルギービーム１２を
発生する。放射エネルギービーム１２は、たとえば紫外
線（ＵＶ）エキシマ・レーザの出力ビームの場合に、一
様でないビーム強度プロフィール特性を有する。そのよ
うな放射エネルギービーム１２が一様でないことは望ま
しくない。
本発明は、第３図に参照符号１４により全体として示さ
れている光ビーム積分装置を提供するものでおる。この
光ビーム積分装置１４は放射エネルギー源１０からの放
射エネルギービーム１２の形の入力に応答して、比較的
一様な強度プロフィール特性を有する一様にされたビー
ム１６を発生する。
一様にされたビーム１６は結像平面すなわち作用平面２
０に、像を横切って一様な強度を有する像１８を発生す
る。作用平面２０は光ビーム積分装置１４に対して一定
の位置に配置すると有利でめるｏしかし、作用平面２０
内の像１８の寸法と、作用平面内の像の縦横比の少くと
も一方を調整できることが好ましい。
もつと詳しく説明すると、光ビーム積分装置１４は、与
えられた焦点距離ｆよに等しい５ｇ１の所定の焦点距離
を有する第１の交差された円筒レンズ手段２２を有する
。この第１の交差された円筒レンズ手段２２は放射エネ
ルギービーム１２に対してほぼ直角な平面２４内で整列
させられる。
光ビーム積分装置１４は、与えられた焦点距離ｆ□に等
しいことが好ましい第２の所定の焦点距離を有する第２
の交差された円筒レンズ手段２６も有する。その第２の
交差された円筒レンズ手段２６は、第１の交差された円
筒レンズ手段２２に関して放射エネルギー源１０とは反
対側で、第１の交差された円筒レンズ手段２２から距Ｉ
ＩａＤの所に位置させられる（第３図）。第２の交差さ
れた円゛尚し／ズ手段２６は放射エネルギービーム１２
゜にほぼ直交し、かつ第１の交差された円筒レンズ手段
２２の平面に平行な平面２８内に整列させられる。
上記のように、第１の交差された円筒レンズ手段２２と
第２の交差された円筒レンズ手段２６は、なるべく同じ
焦点距離、すなわち、与えられた焦点距離ｆ１を有する
ようにする。第１の交差された円筒レンズ手段２２と第
２の交差された円筒レンズ手段２６の間の距離０は与え
られた焦点距離ｆ□の０〜２倍の範囲にすることが好ま
しい。したがって、放射エネルギービーム１２に含まれ
ているほぼ全ての放射エネルギーが第１の交差された円
筒レンズ手段２２と第２の交差された円筒レンズ手段２
６を通る。第２の交差された円筒レンズ手段２６が第１
の交差された円筒レンズ手段２２から与えられた焦点距
離ｆ１の２倍よシ離れた位置に配置されると、放射エネ
ルギーは失われる。
最後に１光ビ一ム積分装置１４は予め選択された焦点距
離ｆ８　を有する集束レンズ３ｏも有する。
この集束レンズ３ｏは、第２の交差された円筒レンズ手
段２６と作用平面２ｏの間で、作用平面から距離Ｘだけ
離れた位置に設けられる。集束レンズ３０と作用平面２
ｏの間の距離Ｘは、集束レンズの予め選択された焦点距
離ｆ、になるべく等しくする。
もつと詳しく説明すると、交差された円筒レンズ手段２
２は少くとも第１の円筒レンズ３２□を有する。第１の
交差された円筒レンズ手１Ｒ２２は多数の第１の円筒レ
ンズ３２．４２ｍ　、・・・、３２ｎを含むことが好ま
しい。各第１の円筒レンズ３２１　＋３２＊　＊・・・
３２ｎの長手軸が、放射エネルギービーム１２にほぼ直
交する平面２４に平行な平面内で整列させられる。Ｍｌ
の円筒レンズ３２□、３２．、・・・、３２ｎのそれぞ
れの凸面３４□、３４．、・・・、３４ｎが放射エネル
ギー源１０へ向けられる。
第１の交差された円筒レンズ手段２２は第２の円筒レン
ズ３６１も有する。この第２の円筒レンズは第１の円筒
レンズ３２、に関して放射エネルギー源１０とは反対側
で、第１の円筒レンズ３２１に近接して位置させられる
。第１の交差された円＠　ｌ／ンズ手段２２は第１の円
筒レンズ３２□、３２．、・・・。
３２ｎに関して放射エネルギー源１ｏとは反対側で、第
１の円筒レンズ３２１＋３２２ｔ・・・、３２ｎに近接
して位置させられる多数の第２の円筒レンズ３６１＋３
８１１＋・・・、３６ｎ　　をなるべく含むようにする
。各第２の円筒レンズ３６１１３６１１．・・・、３６
ｎの長手軸は、放射エネルギービーム１２にほぼ平行な
平面２４に平行な平面内で整列させられる。また、第２
の円筒レンズ３６１＋３８１．・・・、３６ｎの長手軸
が第１の円筒レンズ３２□、３２．、・・・、３２ｎの
長手軸に対してほぼ垂直に向けられる。第２の円筒レン
ズ３６□、３６．、・・・、３６ｎＯそれぞれの凸面３
８□、３８ｇ、山、３８ｎが放射エネルギー源１０へ向
けられる。したがって、それらの凸面３８１．３Ｂ、、
・・・、３８ｎは、第１の円筒レンズ３２□。
３２８、・・・、３２ｎのそれぞれの凸面３４□、３４
２．・・・、３４ｎの場合のように、放射エネルギー源
１ｏへ向けられる。
更に第３図を参照して、第２の交差させられた円筒レン
ズ手段２６は第２の円筒レンズ３２１に関して放射エネ
ルギー源１０とは反対の側で、その第１の円筒レンズ３
２□から第１の間隔ｄ工の所に位置させられる少くとも
第３の円筒レンズ４０１を有する。第２の交差させられ
た円筒レンズ手段２６は多数の第３の円筒レンズ４０１
．４０．、・・・、４０ｎをなるべく含むようにする。
各第３の円筒レンズ４０１゜４０！、・・・、４０ｎの
長手軸は放射エネルギービーム１２にほぼ垂直な平面２
８に平行な平面に整列させられる。また、第３の円筒レ
ンズ４００，４Ｑ、、・・・、４０ｎの長手軸は第１の
円筒レンズ３２□、３２．、・・・、３２ｎ（７）それ
ぞれの長手軸に対してほぼ平行に向けられる。
第３の円筒レンズ４０□、４Ｇ、Ｉ、・・・、４０ｎの
凸面４２、。
４２３、・・・・、４２ｎ　が放射エネルギー源１０か
ら離れる向きに向けられる（第３図）。
第２の交差させられた円筒レンズ手段２６は少くとも第
４の円筒レンズ４４１も有する。この第４の円筒レンズ
は第３の円筒レンズ４０□に近接して位置させられる。
その第４の円筒レンズ４４１は第２の円筒レンズ３６．
から第２の間隔ｄｌＩの所に位置させられる。第２の交
差させられた円筒レンズ手段２６は第３の円筒レンズ４
０□ｓ　４ｔ）１　、・・・、４０ｎに近接して位置さ
せられる多数の第４の円筒レンズ４４０，４４．、・・
・、４４ｎをなるべく含む。各第４の円筒レンズ４４１
＋４４ｇ＋・・・、４４ｎの長手軸は放射エネルギービ
ーム１２にほぼ垂直な平面２８に平行な平面に整列させ
られる。また、第４の円筒レンズ４４、。
４４８．・・・、　４４Ｙ１の長手軸は第３の円筒１／
ンズ４０１．−４０８．・・・４０ｎ　のそれぞれの長
手軸に対してほぼ垂直に向けられ、かつ第２の円筒レン
ズ３６．．３Ｂ、、・・・、３６ｎ　のそれぞれの長手
軸に平行である。第４の円筒レンズ４４□＋４４４＋・
・・、４４ｎのそれぞれの凸面４６□、４６．、・・・
、４６ｎが放射エネルギー源１０から離れる向きに向け
られる。したがって、それぞれ第４の円筒レンズ４４１
，４４．、・・・、４４ｎの凸面４６□１４６１１１・
・−，４６１１が、第３の円筒レンズ４０１，４０．、
・・・ＡＯｎの凸面４２０，４２．、・・・、４２ｎの
場合におけるように、放射エネルギー源１０から離れる
向きに向けられる。
各＠１の円筒レンズ３２１．３２１・・・、３２ｎと各
第２の円筒レンズ３６０，３Ｂ、ｌ・・・、３６ｎはな
るべく与えられ焦点距離ｆ工を有するようにする。各ｌ
Ｘ３の円筒レンズ４０□、４０．、・・・、４０ｎと第
４の円筒レンズ４４□、４４．．・・・、４４ｎはなる
べく与えられ焦点距離ｆ□を有するようにする。
第１の円筒レンズ３２１．３２１　＋・・・、３２ｎと
第２の円筒レンズ３６□、３６．、・・・、３６ｎで構
成された第１の交差させられ九円筒レンズ手段２２と、
第３の円筒レンズ４０．．４０．１・・・、４０ｎと第
４の円筒レンズ４４□。
４４、Ｉ、・・・、４４ｎで構成された第２の交差させ
られた円筒レンズ手段２６は、二重矢印４８で示されて
いる向きに調整できる。調整の範囲は与えられた焦点距
１１１１ｆｌの０〜２倍にすることが好ましい。
距離Ｏを調整することにより、作用子面２０内の寸法を
調整できる。
第１の円筒レンズ３２１　＋３２ｇ　＋・・・、３２ｎ
と第３の円筒レンズ４０１　＋　４０１　＋　”　’　
”　ｐ　４０ｎの間隔ｄ０　と、第２の円筒レンズ３６
１．３６．、・・・、３６ｎと第４の円筒レンズ４４８
．４４．、・・・、４軸の間の間隔ｄ、も、二重矢印４
８で示されている向きＫなるべく別々に調整できるよう
にする。第１の間隔ｄ１と第２の間隔ｄ、ｌの調整によ
り作用平面２０内の像１８の縦横比を調整できる。
第１の円筒レンズ３２□、３２．、・・・、３２ｎと第
３の円筒レンズ４０□、４０．、・・・、　４０ｎの間
隔ｄ工と、第２の円筒レンズ３Ｂ、＋３６ｍ、・・・、
３６ｎと第４の円筒レンズ４４０，４４ｍ、・・・、４
４ｎの間の間隔ｄ、を別々に調整することにより縦横比
が調整される。第１の間隔ｄｌの調整により、一様にさ
れたビーム１６によって作用子面２０内に発生された像
１８の水平寸法が決定され、第２の間隔ｄ、の調整によ
り、一様にされたビーム１６によって作用子面２０内に
発生された像１８の水平寸法が決定される。第１の間隔
ｄｌと第２の間隔ｄ！を同時に調整すると、一様にされ
たビーム１６によって作用子面２０内に発生された像１
８の全体の寸法を、同じ縦横比を維持しつつ調整できる
。
作用平面２０内の像１８の寸法を調整する手段を更に備
える光ビーム積分装置１４の実施例を第４図に示す。こ
の実施例は作用子面２０内の像の縦横比を調整する手段
も有する。
第４図を参照して、第１の交差させられた円筒レンズ手
段２２と第２の交差させられた円筒レンズ手段２Ｂの間
の距離Ｏを選択的に設定できるように、第１の交差させ
られた円筒レンズ手段２２と第２の交差させられた円筒
レンズ手段２６の少くとも一方か−・ウジング５０の内
部に動くことができるようＫして装置される。第４図に
示すように、第１の交差させられた円筒レンズ手段２２
は第１の円筒レンズ３２□、３２２．・・・、３２ｎと
第２の円筒レンズ３６□、３６□、・・・、　３６Ｔ１
を有する。それらの円筒レンズはレンズブラケット５２
に装着される。そのレンズブラケット５２は可動台５４
に固定される。第１の交退させられた円筒レンズ手段２
２と第２の交差させられた円筒レンズ手段２６の間の距
ＩＩｍ！１０を′ｇＡ整するように、台５４は動くため
に球軸受スライド５６により装着される。これにより、
作用平面２０内に一様にされたビーム１６によって発生
された像の寸法を、縦横比を変えることなしにｐ４整で
きる。
更に、し／ズブラケット５２は第１のレンズホルダ５８
と石２のレンズホルダ６０をなるべく有するようにする
。第１の円筒レンズ３２□、３２□、・・・、３２ｎは
第１のレンズホルダ５８になるべく装着し、第２の円筒
レンズ３６、＋３６）Ｈ＋・・・、３６ｎは第２のレン
ズホルダ６０になるべく装着する。第１のレンズホルダ
５８は、第１の円筒レンズ３２１　＋３２２　＋・・・
、３２ｎ　　と第３の円筒１／ンズ４０１＋４０２＋・
・・、４０ｎの間の第１の間隔ｄ１を調整するように１
幼くために、球軸受スライド５６により装着されている
可動台５４に固定される。また、第２のレンズホルダ６
゜は第２の円筒レンズ３６．１３６．１・・・、３６ｎ
と第４の円筒レンズ４４１＋４４１＋・・・、４４ｎの
間の第２の間隔ｄ２を調整するように動くために、球軸
受スライド６４により装着されている可動台６２に固定
される。
第２の円筒レンズ３８０，３６．　＋・・・、３６ｎと
、それら第２の円筒レンズと第４の円筒レンズ４４□、
４４２．・・・４４ｎの間の第２の間隔ｄ２を調整する
手段、すなわち、第２のレンズホルダ６Ｇと可動台６２
および球軸受スライド６４は可動台５４へ動くことがで
きるようにして装着される。
一方、第４図に示されている光ビーム積分装置１４は、
円筒レンズを安定なプレイに固定し、レンズアレイの間
の間隔、したがって像１８の寸法と形の少くとも一方、
を設定するための便利であるが、確度が高い調整機構を
構成するように形成される。他方、積分された像の寸法
と形が固定されるものとすると、各処理用のための別々
の光ビーム積分装置１４を必要とする。
第４図に示すように、第２の交差させられた円筒レンズ
手段２６は、別のレンズブラケット６６に装着された第
３の円筒レンズ４０、＋４０ｍ＋・・・、４０ｎと第４
の円筒レンズ４４０，４４．　、・・・、４４ｎを有す
る。
レンズブラケット６６はなるべく固定して装着する。更
に、集束レンズ３０が別のレンズブラケット６Ｂに装着
される。そのレンズブラケット６日もなるべく固定して
装着する。
次に動作を説明する。第３図を参照して、放射エネルギ
ービーム１２を放射する。その放射エネルギービーム１
２は５ｇ１の交差させられた円筒レンズ手段２２に入射
し、その第１の交差させられた円筒レンズ手段によｌ１
第２の交差させられた円筒レンズ手段２６へ向って屈折
される。そうすると、第１の交差させられた円筒レンズ
手段２２と第２の交差させられた円筒レンズ手段２６の
間の領域に第１の中間ビーム７０が発生される。
第１の交差させられた円筒レンズ手段２２と第２の交差
させられた円筒レンズ手段２６の間隔りは第１の交差さ
せられた円筒レンズ手段２２の与えられ焦点距離ｆ工の
０〜２倍の範囲である。第１の交差させられた円筒レン
ズ手段２２と第２の交差させられた円筒レンズ手段２日
の間の距離りに応じて、第１の中間ビームＴＯが距離２
ｆ１ｔで、およびその距離を含む距離において第２の交
差させられた円筒レンズ手段２６に入射する。その後で
、第１の中間ビーム７０は！２の交差させられた日間レ
ンズ手段２６によυ屈折されて第２の中間ビームＴ２を
生ずる。
それから第２の中間ビームＴ２は集束１ノンズ３０に入
射する。第２の中間ビーム７２は集束レンズ３０により
屈折されて、一様にされたビーム１６を発生する。その
一様にされたビーム１６は、像１８を形成するように、
作用平面２０の上の集束レンズの焦点距離ｆ２の所に集
束させられる。
次に第４図も参照して、可動台５４に固定されている第
１のレンズホルダ５８に装着されている第１の円筒レン
ズ３２０，３２Ｉ１．・・・、３２ｎは、第１の円筒レ
ンズと第３の円筒レンズ４０１，４Ｇ□、・・・、　４
０ｎの間の第１の間隔ｄ１を調整するために、球軸受ス
ライド５６上を滑らせることができる。更に、可動台６
２に固定されている第２のレンズホルダ６０に装着され
ている第２の円筒レンズ３６、＋３６１＋・・・。
３６ｎは、第２の円筒レンズと第４の円筒レンズ４４１
＋４’１１＋・・、４４ｎの間の５＃！２の間隔ｄ、を
調整するために、球軸受スライド６４上を滑らせること
ができる。これにより、一様なビーム１６によって作用
平面２０内に発生された像１８の縦横比を選択的に設定
できる。第３の円筒レンズ４０、＋４０ｇ＋・・・、４
０ｎから第１の円筒レンズ３２１＋３２２＋・・・、３
２ｎの第１の間隔ｄｌ　と、第４の円筒レンズ４４１＋
４４２＋・・・、４４ｎから第２の円筒レンズ３６１．
３６２＋”・、３６ｎの第１の間隔ｄ、を別々に調整す
ることにより縦横比を調整できる。第１の間隔ｄｌの調
整により像１Ｂの水平寸法が決定され、第２の間隔ｄ、
の調整により垂直寸法が決定される。第１の間隔ｄｌと
第２の間隔ｄ、を同時に調整することにより、同じ縦横
比を維持しながら像の寸法を調整できる。
光ビーム積分装置１４の一実施例は下記のような諸特徴
をなるべく有するようにする。入力ビームの縦横比を１
．５　：　１とすることができる。約５０．８Ｂ（２イ
ンチ）（４２ｆｉすなわち１．６５インチ）平方の透明
な入力アバ−チャをなるべく設ける。一様にされたビー
ムの像を９〜４００平方−の最小範囲にわ九って可変と
することができ、典型的な作業距離は約１５２ａｌｌ（
約６インチ）（１４０ｆｉすなわち５．５インチ）であ
る。典型的な動作中は、一様にされたビーム１６はなる
べく放射エネルギービーム１２と同軸にする。一様にさ
れたビームの一様性は理論的なガウス入力（アパーチャ
縁部におけるし／ｅ　）に対して±２チ上り高い。全体
の長さはできるだけ短くする。幅がレーザ出力アパーチ
ャの１０％をこえず、強度が公称ピーク・レーザビーム
強度をこえないような非対称的な非一様性（レーザ放出
「ホットスポット」によりひき起されるような）により
入力が乱される入力では、一様にされたビームの一様性
は±１０１　よシ高い。
作用平面２０における全ての収束する焦点は、像の寸法
の約１０％の距離以内になるべくあるようにする。「ト
ップハツト」強度プロフィール特性を有する一様にされ
たビーム１６、作用平面２０内の一様にされたビームの
像１８の空間場所を変えることなしに、３〜２０ｍ個々
に調整できる。
擬似ガウス放射エネルギービーム入力に対する一様にさ
れたビーム１６のビーム一様性は、３１１ＩＩのスポッ
ト寸法における±５チより良く、もつと大きいスポット
寸法においても依然として良い。
ハウジング５００寸法は約１３６．５　Ｘ　１４６　Ｘ
　１５６■（５，３７５Ｘ　５．７５　Ｘ　６．１２５
インチ）とすること力５でき、光軸は約ｘｓｃｓａ＋（
ａ１ｚｓインチ）の寸法に沿う。
光軸は約１５５ｍ（６，１２５インチ）の寸法に沿う。
第１の交差させられた円筒レンズ手段２２と第２の交差
させられた円筒レンズ手段２６は１０個の円筒レンズの
直交アレイを有することができる。
各プレイの寸法は約６３．５　Ｘ　６３．５　ｘ　６．
４ｇ＋（２゜５　Ｘ　２．５　Ｘｏ、２５インチ）とす
ることができる。なるべく石英レンズを用いる。石英レ
ンズの透過は波長が３０８ｎｍの放射エネルギーに対し
て９５％より高い。
第５図は紫外線（ＵＶ）エキシマ・レーザに放射エネル
ギー源１０として使用する光ビーム積分装置１４の実施
例の概略を示す。光ビーム積分装置１４は、放射エネル
ギー源１０と第１の交差させられた円筒レンズ手段２２
の間に設けられているフリズム・ビームエクスパンダ７
４も有スル。
第６図に示すように、典型的な実験機器を用いて試験を
行った。それらの試験においては、放射エネルギービー
ム１２を発生するために、Ｕｖエキシマ・レーザを放射
エネルギー源１０として用いた。選択されたレーザは与
えられ出力ビームの寸法と一様性を与えた。放射エネル
ギー源１０と光減衰器７Ｂの間に光ビーム積分装置１４
を配置した。放射エネルギービーム１２は光ビーム積分
装置１４と減衰器Ｔ６を通って、ＵＶ光をモニタするた
めに用いられているビデイコン７８に入射する。得られ
たデータは４真により再生され、定量コンピュータ解析
のためにデジタル化され、表示器８０により表示される
。それらの試験に対する主な対象領域は、たとえば照明
させられるレンズの数（＄１の交差させられた円筒レン
ズ手段２２を覆うことにより変えられる）と、像の寸法
と、放射エネルギービーム１２の一様性（または非一様
ａ）と、光学要素の間の位置のずれ（調整中に起ジ得る
）とのようないくつかのパラメータの数に対して、一様
にされたビーム１６内でビームの一様性がどのようにし
て変化するかに的がしぼられる。
平均１５０ワツトまでの高出力塩化キセノン）Ｃ１）Ｕ
Ｖ工をシマ・レーザのビーム中に実際に使用して光ビー
ム積分装置１４を試験した。第６図に示すように、ビデ
イコンの診断によりビームの一様化の質を判定した。第
７図は本願出願人から入手できるＸＣ−１５０型ＸｅＣ
ｌＵＶエキシマ・レーザの前方１メートルにおけるレー
ザビームの強度の６１１１定された値のプロットを示す
。第８図は、光ビーム積分装置１４を通された後のｌＸ
７図に示すレーザビーム強度の測定値のプロットを示す
。
効果を判定するために光ビーム積分装置１４を用いて定
ｉ　１Ｈ１１定を行った。それらの測定は入力と、整列
状態と、集束用光学要素と、像の寸法と動作距離と、照
明されるセグメントの数と、起り得る歪み効果との関数
としてビームの一様性の結果を主として示すものである
。
第９図および第１０図は、光ビーム積分装［１４に対す
る一次元円時レンズ構造のためにコンピュータにより発
生された典型的なデータを示す。第９図に示されている
データは、ガウス入力に対する多レンズ光ビーム積分装
置１４の積分された出力強度一様性を、各プレイ中の照
明された全円筒レンズの関数として、すなわち、第１の
円筒し／ズ３２１　＋３２ｇ　＋・・・、３２ｎのアレ
イ中と、第２の円１苛レンズ３６、＋３６＋１＋・・・
、３６ｎのアレイ中と、第３の円筒レンズ４Ｑ１．４０
Ｂ　＋・・・、　４０ｎのアレイと、第４の円筒レンズ
４４０，４４．．・・・、４４ｎのアレイとの円筒レン
ズの数ｎの関数として示すものである。各カーブのそば
の数字は各アレイ中の円筒レンズの数を表す。
そのデータは円筒レンズの数とともに積分の増加を示し
、入力ビームのピーク（中心）に１枚の円ｉ′ｒＪＩ／
ンズが置かれた時にその効果が強められる。
ＩＥＩＯ図は全体の非対称的な非一様性に対する類似の
データを示す。８１０図に示されているデータは、ガウ
ス入力に対する多レンズ光ビーム積分装置１４の積分さ
れた出力強度一様性を、各７レイ中の照明された円゛尚
レンズの関数として示すもので、非対称的な非一様性す
なわち「ホットスポット」が重畳されている。この場合
には、「ホットスポット」はガウスビーク入力強度に等
しく、Ｒ−０，７（像の寸法の０．７倍に対応する位置
９に配置され、幅はＲの±０．０５単位でおる。各カー
ブのそばの数字は各アレイ中の円筒レンズの数を示す。
そのように非常に数が多い非一様性でも、照明される円
筒レンズの数を増すことにより滑らかにできる。そのデ
ータは、光ビーム積分装置１４の最適な構造が、多数の
適度にされた（ｍｏｄｅｒａｔｅｓｉｚｅｄ）円゛尚１
／ンズを含み、入力においてアップコリメーションでお
ることを示唆する。その理由は、幅と長さの比が小さく
なるにつれて、円筒レンズの製作の困難が増すから゛で
ある。
光ビーム積分装置１４は、適切なレーザ源とともに使用
した場合は、Ｕｖレーザ半導体処理技術の一層の進歩を
もたらす。レーザ照明源は、小型の１０ｍＪ出力のＵＶ
エキシマ・レーザを用いるマイクロマシニングセンター
から、５００Ｈｚおよび１５０ワツトをこえる平均出力
で動作する大型の工業用ＵＶ工中シマ・レーザまでの範
囲にわたる。
調査中−の試験は一様性がますます高くなるレーザ照明
を求めている。とくに、光ビーム積分装［１４ハＵＶエ
キシマ・レーザ出力を一様にするとともに、選択された
構成における像の寸法と縦横比を調整できるために、与
えられたプロセスに適応できる。
光ビーム積分装置１４は最適の積分を行うように構成さ
れる。しかし、この光ビーム積分装［１４は使用材料を
最少にして製作できる。この光ビーム積分装置１４は一
定の入力ビームに対して、像の寸法と縦横比の少くとも
一方を連続して変えることができる。進歩した半導体処
理技術およびその他の用途のために十分に一様な照明を
行うのにＵＶエキシマレーザを使用できるようにする。
光ビーム積分装置１４は々るべく石英の光学要素を用い
て光学的および機械的な構造を構成するが、その代シに
より安価な成型できるプラスチック材料を用いることも
できる。ＵＶ波長領域の吸収が少い特殊なプラスチック
Ｑ、ｕｖレンズ材料として光学的、機械的および熱的な
適応性を判定するために識別でき、得ることができ、か
つ高い平均出力ＵＶエキシマ・レーザビームを照射でき
る。光ビーム積分装置１４は適当なプラスチックを用い
て実現できる。そうすると光学的な改良と、製作コスト
の低減との少くとも一方を達成できる。
光ビーム積分装置１４は複製された（ｒ＠ｐｌｉｃａｔ
ｅｄ）光学要素を用いて裏作できる。これの重要性は、
高品質の円筒レンズアレイを多数製作するという究極の
要求にある。そのような円筒レンズアレイの性能は主と
して設計の許容誤差に対する要求と、製作可能比とにあ
る。像の寸法と形の少くとも一方金変えるために調整で
きるようにするとともに、機械的な安定度を保つことは
重要である。
以上、本発明の光ビーム積分装置の実施例について説明
した。その実施例の１つの変更例は、石英レンズ以外の
適当な材料、および大型の複製された（ｒ＠ｐｌｉｃａ
ｔｅｄ）　　光学アレイのための他の製作技術を使用で
きることである。光ビーム積分装置１４０以上説明した
実施例は利用できるレンズ技術を用いて作動構造を提供
するが、他の実施例も考えられる。
【図面の簡単な説明】
第１図はかきまぜられた発散ビーム部分を用いる従来の
光積分装置の構造の一例を示す略図、第２図は多数の個
々のビーム部分の軸外れ反射ビーム重なシ合いを用いる
従来の光ビーム積分装置の例を示す略図、第３図は本発
明の光ビーム積分装置の一実施例の略図、第４図は像平
面すなわち作用平面における像の寸法と縦横比の少くと
も一方を調整する手段を有する第３図に示されている光
ビーム積分装置の実施例の側面図、第５図は紫外線エキ
シマ・レーザからの入力ビームとともに使用する本発明
の光ビーム積分装置の実施例の略図、第６図は本発明の
光ビーム積分装置により発生された一様にされたビーム
の強度プロフィール特性を測定する装置を示す概略斜視
図、第７図は大出力紫外線エキシマ・レーザからの出力
ビームの測定された強度プロフィール特性を示す図、第
８図は本発明の光ビーム積分装置を通った後の第７因に
示されているレーザ出力ビームの測定された強度プロ・
フィール特注を示す図、第９図は種々の数の円筒レンズ
を有する光ビーム積分装置に対するガウス入力ビームに
応答する、本発明の多レンズ光ビーム積分装置の強度の
一様性を示すグラフ、第１０図は像寸法の０．７倍に対
応する位置に配置されており、糧々の数の円筒レンズを
有する光ビーム積分装置に対する、重畳された非対称的
非一様性を有する本発明の光ビーム積分装置の強度の一
様性のグラフである。 １０・・・・放射エネルギー源、１４・・・・光ビーム
積分−置、２２・・・・第１の交差させられ九円筒レン
ズ手段、２６・・・・第２の交差させられた円筒レンズ
手段、３０・・・・集束レンズ、３２□・・・・第１の
円筒レンズ、３６、・・・・第２の円筒レンズ、４０、
・・・・第３の円筒レンズ、４４□・・・・第４の円筒
レンズ。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）放射エネルギー源からの不均一なビーム強度プロ
    フィール特性を有する放射エネルギーの入力ビームを光
    学的に積分する方法において、 第１の所定の焦点距離を有し、入力ビームに対してほぼ
    直交する平面内に整列させられている第１の交差させら
    れた円筒レンズ手段により入力ビームを屈折させて第１
    の中間ビームを発生する過程と、 第２の所定の焦点距離を有し、第１の交差させられた円
    筒レンズからある距離の所で、第１の交差された円筒レ
    ンズに関して放射エネルギー源とは反対の側に、入力ビ
    ームに対してほぼ直交する平面および第１の交差された
    円筒レンズの平面に対して平行な平面内に整列させられ
    て位置させられた第２の交差された円筒レンズ手段によ
    り入力ビームを屈折させて第２の中間ビームを発生する
    過程と、 予め選択された焦点距離を有し、第２の交差された円筒
    レンズ手段と作用平面の間にその作用平面からある距離
    をおいて設けられている集束レンズにより中間ビームを
    屈折させることにより、比較的に一様な強度プロフィー
    ル特性を有する像を作用平面内に生ずるように一様にさ
    れたビームを生ずる過程と を備えることを特徴とする、放射エネルギーの入力ビー
    ムを光学的に積分する方法。
  2. （２）特許請求の範囲第１項記載の方法であつて、第１
    の所定の焦点距離と第２の所定の焦点距離は与えられた
    焦点距離に等しいことを特徴とする方法。
  3. （３）特許請求の範囲第２項記載の方法であつて、第１
    の交差された円筒レンズ手段と第２の交差された円筒レ
    ンズ手段の間の距離は与えられた焦点距離の０〜２倍で
    あることを特徴とする方法。
  4. （４）特許請求の範囲第１項記載の方法であつて、第１
    の交差された円筒レンズ手段と第２の交差された円筒レ
    ンズ手段の間の距離を調整することにより作用平面内の
    像の大きさを調整する過程を備えることを特徴とする方
    法。
  5. （５）特許請求の範囲第１項記載の方法であつて、第１
    の交差された円筒レンズ手段に含まれている第１の交差
    された円筒レンズと第２の交差された円筒レンズ手段に
    含まれている第３の円筒レンズの間の第１の間隔を調整
    する過程と、第１の交差された円筒レンズ手段に含まれ
    ている第２の交差された円筒レンズと第２の交差された
    円筒レンズ手段に含まれている第４の円筒レンズの間の
    第２の間隔を調整する過程を備え、それにより作用平面
    内の像の縦横比を調整することを特徴とする方法。
  6. （６）特許請求の範囲第４項記載の方法であつて、第１
    の交差された円筒レンズ手段に含まれている第１の交差
    された円筒レンズと第２の交差された円筒レンズ手段に
    含まれている第３の円筒レンズの間の第１の間隔を調整
    する過程と、第１の交差された円筒レンズ手段に含まれ
    ている第２の交差された円筒レンズと第２の交差された
    円筒レンズ手段に含まれている第４の円筒レンズの間の
    第２の間隔を調整する過程を備え、それにより作用平面
    内の像の縦横比を調整することを特徴とする方法。
  7. （７）特許請求の範囲第１項記載の方法であつて、集束
    レンズと作用平面の間の距離は集束レンズの予め選択さ
    れた焦点距離に等しいことを特徴とする方法。
  8. （８）放射エネルギー源からの不均一なビーム強度プロ
    フィール特性を有する放射エネルギーの入力ビームに応
    答する光ビーム積分装置において、第１の所定の焦点距
    離を有し、入力ビームに対してほぼ直交する平面内に整
    列させられた第１の交差させられた円筒レンズ手段と、 第２の所定の焦点距離を有し、第１の交差させられた円
    筒レンズからある距離の所で、第１の交差させられてい
    る円筒レンズに関して放射エネルギー源とは反対の側に
    、入力ビームに対してほぼ直交する平面および第１の交
    差された円筒レンズの平面に対して平行な平面内に整列
    させられて位置させられた第２の交差された円筒レンズ
    手段と、予め選択された焦点距離を有し、第２の交差さ
    れた円筒レンズ手段と作用平面の間にその作用平面から
    ある距離をおいて設けられた集束レンズとを備え、入力
    ビームは第１の交差された円筒レンズ手段と第２の交差
    された円筒レンズ手段および集束レンズにより順次屈折
    されて作用平面に入射し、 それにより比較的一様な強度プロフィール特性を有する
    像を作用平面内に生ずるように入力ビームは一様化され
    ることを特徴とする光ビーム積分装置。
  9. （９）特許請求の範囲第８項記載の光ビーム積分装置で
    あつて、第１の所定の焦点距離と第２の所定の焦点距離
    は与えられた焦点距離に等しいことを特徴とする光ビー
    ム積分装置。
  10. （１０）特許請求の範囲第９項記載の光ビーム積分装置
    であつて、第１の交差された円筒レンズ手段と第２の交
    差された円筒レンズ手段の間の距離は零から与えられた
    焦点距離の２倍の範囲であることを特徴とする光ビーム
    積分装置。
  11. （１１）特許請求の範囲第８項記載の光ビーム積分装置
    であつて、第１の交差された円筒レンズ手段と第２の交
    差された円筒レンズ手段の間の距離を選択的に設定でき
    るように第１の交差された円筒レンズ手段と第２の交差
    された円筒レンズ手段の少くとも一方が動かすことがで
    きるようにして装置され、動くことができるようにして
    装置された交差させられた円筒レンズに連結されて、第
    １の交差された円筒レンズ手段と第２の交差された円筒
    レンズ手段の間の距離を調整できるようにする手段を更
    に備え、それにより作用平面内の像の大きさを調整でき
    ることを特徴とする光ビーム積分装置。
  12. （１２）特許請求の範囲第９項記載の光ビーム積分装置
    であつて、第１の交差された円筒レンズ手段と第２の交
    差された円筒レンズ手段の間の距離を選択的に設定でき
    るように第１の交差された円筒レンズ手段と第２の交差
    された円筒レンズ手段の少くとも一方が動かすことがで
    きるようにして装置され、動くことができるようにして
    装置された交差させられた円筒レンズに連結されて、第
    １の交差された円筒レンズ手段と第２の交差された円筒
    レンズ手段の間の距離を調整できるようにする手段を備
    え、それにより作用平面内の像の大きさを調整できるこ
    とを特徴とする光ビーム積分装置。
  13. （１３）特許請求の範囲第１０項記載の光ビーム積分装
    置であつて、第１の交差された円筒レンズ手段と第２の
    交差された円筒レンズ手段の間の距離を選択的に設定で
    きるように第１の交差された円筒レンズ手段と第２の交
    差された円筒レンズ手段の少くとも一方が動かすことが
    できるようにして装置され、動くことができるようにし
    て装置された交差させられた円筒レンズに連結されて、
    第１の交差された円筒レンズ手段と第２の交差された円
    筒レンズ手段の間の距離を調整できるようにする手段を
    備え、それにより作用平面内の像の大きさを調整できる
    ことを特徴とする光ビーム積分装置。
  14. （１４）特許請求の範囲第８項記載の光ビーム積分装置
    であつて、集束レンズと作用平面の間の距離は集束レン
    ズの予め選択された焦点距離に等しいことを特徴とする
    光ビーム積分装置。
  15. （１５）特許請求の範囲第９項記載の光ビーム積分装置
    であつて、第１の交差された円筒レンズ手段は、与えら
    れた焦点距離を有し、入力ビームにほぼ直交する平面内
    に長手軸が整列させられ、かつ凸面が放射エネルギー源
    に向けられた少くとも第１の円筒レンズと、 与えられた焦点距離と、入力ビームにほぼ直交する平面
    内に長手軸が整列させられ、かつ凸面が放射エネルギー
    源に向けられ、第１の円筒レンズに関して放射エネルギ
    ー源とは反対の側で第１の円筒レンズに近接して位置さ
    せられた少くとも第２の円筒レンズと を備え、第２の円筒レンズの長手軸は第１の円筒レンズ
    の長手軸にほぼ垂直であり、第２の交差された円筒レン
    ズ手段は、 与えられた焦点距離を有し、入力ビームにほぼ直交する
    平面内に長手軸が整列させられ、かつ凸面が放射エネル
    ギー源とは反対の向きに向けられて、第１の円筒レンズ
    から第１の間隔をおいて、円筒レンズに関して放射源と
    は反対の側に位置させられた少くとも第３の円筒レンズ
    と、 与えられた焦点距離を有し、入力ビームにほぼ直交する
    平面内に長手軸が整列させられ、かつ凸面が放射エネル
    ギー源とは反対の向きに向けられ、第３の円筒レンズに
    関して放射エネルギー源とは反対の側で、第３の円筒レ
    ンズに近接して、第２の円筒レンズから第２の間隔の所
    に位置させられた少くとも第４の円筒レンズと を備え、前記第３の円筒レンズの長手軸は第１の円筒レ
    ンズの長手軸に平行であり、前記第４の円筒レンズの長
    手軸は第３の円筒レンズの長手軸に対してほぼ垂直に向
    けられかつ第２の円筒レンズの長手軸に対して平行であ
    り、 入力ビームは第１の円筒レンズと、第２の円筒レンズと
    、第３の円筒レンズと、第４の円筒レンズおよび集束レ
    ンズにより順次屈折されて作用平面に入射することを特
    徴とする光ビーム積分装置。
  16. （１６）特許請求の範囲第１５項記載の光ビーム積分装
    置であつて、第１の円筒レンズと第３の円筒レンズの間
    隔と、第２の円筒レンズと第４の円筒レンズの間隔は与
    えられた焦点距離の０〜２倍の範囲にあることを特徴と
    する光ビーム積分装置。
  17. （１７）特許請求の範囲第１５項記載の光ビーム積分装
    置であつて、第３の円筒レンズと第４の円筒レンズに対
    する第１の円筒レンズと第２の円筒レンズの間の距離を
    選択的に設定できるように、第１の円筒レンズと第２の
    円筒レンズは動くことができるようにして装置され、第
    １の円筒レンズと第２の円筒レンズに連結されて第２の
    円筒レンズと第３の円筒レンズの間の距離を調整できる
    ようにするための手段を備え、それにより作用平面内の
    像の大きさを調整できることを特徴とする光ビーム積分
    装置。
  18. （１８）特許請求の範囲第１５項記載の光ビーム積分装
    置であつて、第１の間隔と第２の間隔を選択的に設定で
    きるように、第１の円筒レンズと第３の円筒レンズの少
    くとも１つと、第２の円筒レンズと第４の円筒レンズの
    少くとも１つが動くことができるようにして装置され、
    動くことができる各円筒レンズに連結されて、第１の間
    隔と第２の間隔を調整できるようにする手段を備え、そ
    れにより作用平面内の像の縦横比を調整できることを特
    徴とする光ビーム積分装置。
  19. （１９）特許請求の範囲第１７項記載の光ビーム積分装
    置であつて、第１の間隔と第２の間隔を選択的に設定で
    きるように、第１の円筒レンズと第３の円筒レンズの少
    くとも１つと、第２の円筒レンズと第４の円筒レンズの
    少くとも１つが動くことができるようにして装置され、
    動くことができる各円筒レンズに連結されて、第１の間
    隔と第２の間隔を調整できるようにする手段を備え、そ
    れにより作用平面内の像の縦横比を調整できることを特
    徴とする光ビーム積分装置。
  20. （２０）特許請求の範囲第１５項記載の光ビーム積分装
    置であつて、集束レンズと作用平面の間の距離は集束レ
    ンズの予め選択された焦点距離に等しいことを特徴とす
    る光ビーム積分装置。
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