光纤阵列线路发生器

摘要

在此所描述的具体实施方式涉及基板的快速热处理。光纤耦合激光二极管阵列设置于光学系统中，所述光学系统经配置以在基板表面上产生均匀辐照图案。多个单独可控的激光二极管经由多个光纤而与一个或多个透镜光学耦接。所述光纤耦合激光二极管阵列产生高斯辐射分布，所述高斯辐射分布经透镜散焦而产生均匀强度图像。在一个具体实施方式中，场光阑设置于所述光学系统内。

权利要求

1.一种基板处理设备，包括：

多个光纤耦合激光二极管；

第一透镜，所述第一透镜靠近所述光纤耦合激光二极管的远端设置；

圆柱微透镜阵列，所述圆柱微透镜阵列靠近所述第一透镜设置，以用于散焦从所述光纤的所述远端传播出的光；

第二透镜，所述第二透镜靠近所述圆柱微透镜阵列设置；

场光阑，所述场光阑靠近所述第二透镜设置；及第三透镜，所述第三透镜靠近所述场光阑设置，其中所述第二透镜将经散焦的所述光成像到所述场光阑上并且所述第三透镜将由所述场光阑布置的经散焦的所述光再产生于工作表面上。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述多个光纤耦合激光二极管中的每个光纤耦合激光二极管包括：激光二极管；及

光纤，所述光纤光学耦合至所述激光二极管。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述圆柱微透镜阵列包括多个圆柱透镜。

4.如权利要求3所述的设备，其中所述圆柱微透镜阵列的每个透镜与所述多个光纤耦合激光二极管的所述光纤中的一个光纤光学耦合。

5.如权利要求1所述的设备，其中所述第一透镜是圆柱透镜。

6.如权利要求1所述的设备，其中所述圆柱微透镜阵列设置在所述第一透镜和所述第二透镜之间。

7.如权利要求6所述的设备，其中，所述场光阑设置在所述第二透镜和所述第三透镜之间。

8.如权利要求6所述的设备，其中所述圆柱微透镜阵列设置在所述第一透镜的焦距处。

9.如权利要求7所述的设备，其中所述场光阑设置在所述第二透镜的焦距处。

10.一种基板处理设备，包括：

多个光纤耦合激光二极管；

第一透镜，所述第一透镜靠近所述光纤耦合激光二极管的远端设置；

圆柱微透镜阵列，所述圆柱微透镜阵列设置在所述第一透镜的焦距处，以用于散焦从所述光纤的所述远端传播出的光；

第二透镜，所述第二透镜靠近所述圆柱微透镜阵列设置；

场光阑，所述场光阑设置在所述第二透镜的焦距处；及第三透镜，所述第三透镜靠近所述场光阑设置，其中所述第一透镜是圆柱透镜，并且其中所述第二透镜将经散焦的所述光成像到所述场光阑上并且所述第三透镜将由所述场光阑布置的经散焦的所述光再产生于工作表面上。

11.如权利要求10所述的设备，其中所述多个光纤耦合激光二极管中的每个光纤耦合激光二极管包括：激光二极管；及

光纤，所述光纤光学耦合至所述激光二极管。

12.如权利要求11所述的设备，其中所述圆柱微透镜阵列的每个透镜与所述多个光纤耦合激光二极管的所述光纤中的一个光纤光学耦合。

13.一种基板处理设备，包括：

多个光纤耦合激光二极管，其中所述多个光纤耦合激光二极管中的每个光纤耦合激光二极管包括：激光二极管；及

光纤，所述光纤光学耦合至所述激光二极管；

v形槽定位元件，所述v形槽定位元件设置在所述多个光纤耦合激光二极管的远端处，其中用于每个激光二极管的光纤设置在所述v形槽定位元件中；

第一透镜，所述第一透镜靠近所述多个光纤耦合激光二极管的远端设置；

圆柱微透镜阵列，所述圆柱微透镜阵列靠近所述第一透镜设置，以用于散焦从所述光纤的所述远端传播出的光；

第二透镜，所述第二透镜靠近所述微透镜阵列设置；

场光阑，所述场光阑靠近所述第二透镜设置；及第三透镜，所述第三透镜靠近所述场光阑设置，并且其中所述第二透镜将经散焦的所述光成像到所述场光阑上并且所述第三透镜将由所述场光阑布置的经散焦的所述光再产生于工作表面上。

说明书

光纤阵列线路发生器

[0001] 本申请是申请日为2014年11月25日、申请号为201480067786.7、发明名称为“光纤阵列线路发生器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

[0002] 在此提供的具体实施方式涉及用于热处理基板的设备。更具体地，在此提供的具体实施方式涉及光纤阵列线路发生器(fiber array line generator)。

背景技术

[0003] 激光常用于半导体基板的处理中。热处理(例如快速热处理)用于通过改变处理中的基板的特性而处理基板。热处理可改变基板的物理结构、将掺杂剂植入基板或熔化基板的一部分。

[0004] 激光二极管为一个用于热处理的激光源的范例。这些激光由于需要复杂的冷却系统以及偶尔有严重故障的倾向而有若干缺点。激光二极管的故障，特别是通常多个激光二极管互相串联的激光二极管线阵(bar)，需要昂贵且耗时的维护。此外，当激光二极管故障时，热处理系统的处理量受到负面影响。而且，传统激光二极管必须用在热处理腔室附近或热处理腔室内。距离处理装备如此近的激光二极管的故障会增加其它半导体处理部件损坏的机率。

[0005] 对激光热处理的另一种考量为激光源与相关光学元件为正处理的基板提供所期望的辐射分布的能力。然而，传统激光二极管苦于随着激光二极管使用时间增长而效能下降。效能的下降常对辐射分布有负面影响并减少热处理系统以预期方式有效处理基板的能力。

[0006] 因此，在本领域中需要提供改良热处理特性的激光热处理设备。此外，需要更容易维护的激光二极管系统。

发明内容

[0007] 在此所描述的具体实施方式涉及基板的快速热处理。光纤耦合激光二极管设置于光学系统中，所述光学系统经配置以在基板的表面上产生均匀辐照图案(uniform irradiance pattern)。多个单独可控的激光二极管经由多个光纤而与一个或多个透镜光学耦接。光纤耦合激光二极管产生高斯辐射分布(Gaussian radiation profile)，所述高斯辐射分布经透镜散焦而产生均匀强度图像。场光阑(field stop)可设置于所述光学系统内。

[0008] 在一个具体实施方式中，提供用于处理基板的设备。所述设备包括多个光纤耦合激光二极管。多个光纤耦合激光二极管中的每个光纤耦合激光二极管具有一个或多个激光二极管和与所述激光二极管光学耦接的光纤。第一透镜靠近所述光纤耦合激光二极管的远端而设置。第二透镜靠近所述第一透镜而设置。所述第一透镜与所述第二透镜包括变形(anamorphic)光学成像系统。

[0009] 在另一个具体实施方式中，提供一种用于处理基板的设备。所述设备包括多个光纤耦合激光二极管。多个光纤耦合激光二极管中的每个光纤耦合激光二极管具有激光二极管和与所述激光二极管光学耦接的光纤。第一透镜靠近所述光纤耦合激光二极管的远端而设置。第二透镜靠近所述第一透镜而设置且场光阑靠近所述第二透镜而设置。第三透镜靠近所述场光阑而设置。所述第一透镜、第二透镜与第三透镜包括变形光学成像系统。

[0010] 在又一个另一具体实施方式中，提供一种用于处理基板的设备。所述设备包括多个具有约0.15数值孔径(numerical aperture)的光纤耦合激光二极管。多个光纤耦合激光二极管中的每个光纤耦合激光二极管具有单独可控的激光二极管和与所述激光二极管光学耦接的光纤。每个所述光纤的远端与各邻近光纤间隔约0.5mm。所述光纤设置于单一平面内。圆柱微透镜阵列设置于成像平面与所述光纤耦合激光二极管的所述远端之间。所述成像平面位于距离所述光纤耦合激光二极管的所述远端约5mm与约6mm之间。远心(telecentric)成像透镜靠近所述圆柱微透镜阵列而设置。所述圆柱微透镜阵列与所述远心成像透镜包含变形光学成像系统。

附图说明

[0011] 因此，以上简要总结的本公开内容的上述特征可被详细的理解的方式、对本公开内容更加特定的描述可以通过参考具体实施方式获得，所述具体实施方式中的一些示出于附图之中。然而，值得注意的是，所述附图仅示出了本公开内容的典型的具体实施方式，而由于本公开内容可允许其它等效的具体实施方式，所述附图因此并不会被视为对本公开内容范围的限制。

[0012] 图1A为根据在此所描述的具体实施方式的热处理设备的示意平面图。

[0013] 图1B为根据在此所描述的具体实施方式的图1A设备的示意侧视图。

[0014] 图2A为根据在此所描述的具体实施方式的v形槽定位元件(v-groove positioning element)的平面图。

[0015] 图2B为根据在此所描述的具体实施方式的图2A所述元件的截面图。

[0016] 图2C为根据在此所描述的具体实施方式的v槽定位元件的侧视图。

[0017] 图3A为根据在此所描述的具体实施方式的热处理设备的示意侧视图。

[0018] 图3B为根据在此所描述的具体实施方式的图3A设备的示意平面图。

[0019] 图4为根据在此所描述的具体实施方式的在热处理设备中具有场光阑设置的图3A-3B热处理设备的示意平面图。

[0020] 图5为根据在此所描述的具体实施方式的热处理设备的示意平面图。

[0021] 图6为根据在此所描述的具体实施方式的光学系统的示意图。

[0022] 图7A为根据在此所描述的具体实施方式的热处理设备的示意平面图。

[0023] 图7B为根据在此所描述的具体实施方式的图7A设备的示意侧视图。

[0024] 图8为根据在此所描述的具体实施方式的热处理设备的示意平面图。

[0025] 为了促进理解，已在尽可能的情况下，使用相同的参考数字指定附图中共通的相同的元件。可以考虑到的是，一个具体实施方式中的元件和特征可有利地整合于其它具体实施方式中，而无需额外的说明。

具体实施方式

[0026] 在此所描述的具体实施方式涉及基板的快速热处理。光纤耦合激光二极管设置于光学系统中，光学系统经配置以在基板的表面上产生均匀辐照图案。使用高功率光纤耦合激光二极管作为光源结合光学元件可产生高峰值强度的聚焦线路光。例如，多个单独可控的激光二极管经由多个光纤而与一个或多个透镜光学耦接。光纤耦合激光二极管产生高斯辐射分布，所述高斯辐射分布经透镜散焦而产生均匀强度图像。在一个具体实施方式中，场光阑设置于光学系统内。

[0027] 在此所使用的术语“变形”指在沿着阵列方向上和垂直于阵列的方向上具有不同图像性质的光学系统。为了方便，将使用与二极管激光器通常相关联的术语以表示光纤阵列与成像平面处的方向轴。慢轴“SA”定义为与穿过光纤阵列中光纤的全部远端的线路平行的方向。SA还与由此后所描述的光学元件形成的光线路平行。快轴“FA”与SA垂直。

[0028] 使用光纤耦合激光二极管与光学系统的传统光纤阵列系统经常将光纤的远端成像在基板上。图像含有高强度离散“点”并且在遍及线图像的强度方面缺乏均匀性。可通过利用变形光学元件将点图像模糊化以实现产生均匀线路的辐射。通过设计光学元件以在SA方向上工作表面处产生散焦场以实现在SA上的点图像的模糊化。所得用于给定散焦的点模糊化的量由光学元件产生的光发散(divergence)而确定。更大的发散量通常为给定的散焦提供更大的模糊化。

[0029] 使用高功率激光二极管的典型光纤的输出距离光纤远端几乎高斯的充分地远(nearly Gaussian sufficiently far)并具有介于约0.1与约0.4间的数值孔径(numerical aperture,NA)。对于以下所描述的具体实施方式，我们假设示例性NA为0.15，但可使用具有不同NA的光纤。以下所描述的具体实施方式中，由于用于形成均匀线图像的变形光学元件的缘故，高斯分布在SA上展开但在FA上变窄。

[0030] 图1为根据一个具体实施方式的热处理设备100的示意平面图。设备100包括光纤耦合激光二极管102、圆柱微透镜阵列108及成像透镜110。设备100包括变形成像光学系统。在此所用的例如成像透镜的成像光学元件指取得物体并重建物体图像的光学元件。图像可相似于物件或可被扭曲。在此所用的重新成像光学元件或重新成像透镜指取得图像并将图像中继(relay)于重新成像像光学元件之外的光学元件。工作表面112靠近成像透镜110而在一位置分隔开，所述位置经配置以接收所期望的线图像。光纤耦合激光二极管102、圆柱微透镜阵列108及成像透镜110可与支架(gantry)耦接，支架经配置而将上述元件相对于工作表面112移动。工作表面112的位置可在处理腔室(未图示出)内(一般在工作台上)，且欲热处理的基板设置在工作表面112上。工作表面112处的线图像具有呈现高斯或半高斯滚离分布的(half-Gaussian roll-off profile)均匀辐照分布101。此处，均匀辐照被定义为距离平均值最大强度变化不超过约10％。

[0031] 光纤耦合激光二极管102包括激光二极管104及与激光二极管104光学耦接的光纤106。例如，每个激光二极管104可与单独的光纤106耦接。如图1所示，十九个光纤耦合激光二极管设置于阵列中，但是，可以考虑到的是，依据所期望的应用而可以使用更多数量或更少数量的光纤耦合激光二极管。在一个具体实施方式中，多个激光二极管104可耦接入单一光纤106。各激光二极管104经配置而在各激光二极管相对应的光纤106的远端107提供约
100W的功率。单独的激光二极管104可为独立可控的且可与相邻的光纤耦合激光二极管102无关而独立操作。当激光二极管104故障时，激光二极管104的独立操作允许用于改良处理调整及激光二极管104的简化替换。虽然激光二极管104独立地操作，但是光纤耦合激光二极管102共同运作以产生具有均匀辐照分布101的线图像。

[0032] 光纤106使激光二极管104能够置于外面且与执行热处理的处理腔室分隔开。例如，光纤106可高达几米长。在远端107的各光纤106可具有介于约0.1mm与约1.0mm之间(例如约0.5mm)的间距116或距离。光纤106的远端107的输出直径介于约50um与约150um之间，例如约100um。光纤106的远端107可经定位而位于相同平面在约20um或更少之内。光纤106的至少一部分设置于定位元件(未图示出)内，所述定位元件针对图2进行更详细的描述。

[0033] 圆柱微透镜阵列108靠近光纤106的远端107设置。离开光纤106的远端107的光传播通过圆柱微透镜阵列108。圆柱微透镜阵列108为将从单独的光纤106传播出的光散焦的变形部件。圆柱微透镜阵列108可与光纤耦合激光二极管阵列对准以使得来自各光纤106的光入射在微透镜阵列108的单一圆柱透镜上。例如，如果提供19个光纤106，则可提供十九个圆柱透镜，单一透镜与每个光纤106光学耦接。如此一来，各圆柱透镜间的间距与光纤106的远端107之间的螺距相关联且可与光纤106的远端107之间的间距相等。各圆柱透镜可具有只在SA方向上的光功率(optical power)。各圆柱透镜使得由各圆柱透镜相对应的光纤106形成的点因在SA方向(平行于阵列的方向)上的散焦而模糊化。散焦的点的重叠产生在工作表面112处具有均匀辐照分布101的线图像。

[0034] 圆柱微透镜阵列108将光纤106的远端107散焦在聚焦平面114上。圆柱微透镜阵列108将辐射成形于工作表面112上欲再产生(reproduced)的场中。所述欲再产生的场在所选的平面处形成，所选的平面与光纤106的远端107分隔约5mm与约6mm间的距离118，例如约
5.5mm。成像透镜110靠近聚焦平面114设置。由于成像透镜110对于光纤106的远端107聚焦，所以聚焦平面114没有被重新成像到工作表面112。因此，成像透镜110将光纤106成像到工作表面112，光纤106已由圆柱微透镜阵列108散焦。

[0035] 图1B为图1A的热处理设备100的示意侧视图。图1B示出了激光能量于FA方向上(即垂直于光纤阵列)的传播。在FA方向上，光纤106的远端107在工作表面112上被重新成像或再产生。如此一来，圆柱微透镜阵列108在FA方向上没有散焦效果。

[0036] 图2A为v槽定位元件200的平面图。定位元件200经配置以提供结构给光纤106的远端107。定位元件200可由热稳定材料形成，如耐火金属或陶瓷材料，能够承受用于快速热处理的温度。

[0037] 图2B为图2A定位元件200的截面图。定位元件200具有V形剖面。波导构件202从基部区域204以相对方式延伸以形成V形。基部区域204经配置而与光纤106耦接并定位远端107。各光纤106的远端107可位于同一平面内。例如，远端107可定位于距离基准面(datum plane)+/-约20um内。在一个具体实施方式中，定位元件200经配置而定位于约1与约100光纤106之间，例如约5与约50光纤106之间，例如，约10与约20光纤106之间。

[0038] 图2C为v形槽定位元件250的侧视图。定位元件250可具有与定位元件200相似的功能，于所述功能中定位元件250提供结构给光纤耦合激光二极管102的远端107。定位元件250包括第一主体252与第二主体254。第一主体252具有形成于主体中的一个或多个v形槽
256。v形槽256经配置而定位光纤耦合激光二极管102的远端107。v形槽可为反射性的并作为自远端107发射的辐射的波导。相邻v形槽256间的间隔可经配置而匹配相邻远端107间的螺距116。远端107可设置于v槽256内。第二主体254邻近第一主体252而设置且经配置而将远端107紧固于v槽256内。合适的定位元件250的范例可自加拿大安大略省渥太华的OZ光学有限公司(OZ Optics,Ottawa,ON,Canada)获得，所述范例在US专利号7,058,275的专利中被更详细的描述。

[0039] 一般来说，可使用单一定位元件将所有光纤定位于热处理设备中，或可使用多个定位元件将光纤单独地或成组定位。多个定位元件的使用允许将光纤依距工作表面(或工作表面与光纤之间的光学系统)的不同距离而定位。将光纤依距工作表面的不同距离而定位在某些具体实施方式中可有利于减少在工作表面处的激光辐射的相关性。

[0040] 图3A-3B分别示出了热处理设备300的示意侧视图与平面图。在图3A中，图1A的圆柱微透镜阵列108被具有平行于SA方向的轴的单一圆柱透镜302替换。圆柱透镜302设置于与图1A的微透镜阵列108的相同位置而靠近光纤106的远端107。圆柱透镜302的使用使得光学系统变形。

[0041] 圆柱透镜302将光纤耦合激光二极管阵列102在FA方向上重新成像于成像平面306，所述成像平面位于距离光纤106的远端107所期望的距离。成像平面306于距光纤106的远端107约5mm与约6mm之间(例如约5.5mm)的距离118处形成，。在圆柱透镜302的成像平面
306中，从各光纤106传播出的光束在SA方向上重叠并产生充分模糊化的所期望的线图像。
在一个具体实施方式中，工作表面112可位于成像平面306处。

[0042] 在另一个具体实施方式中，工作表面112位于距圆柱透镜302更远处。使用重新成像透镜304能够使工作表面112位于成像平面306之外，这提供了在设备300内的方便的工作距离。重新成像透镜304靠近圆柱透镜302且介于成像平面306与工作表面112之间设置。重新成像透镜304经配置以将在成像平面306处的线重新成像于工作表面112上。重新成像透镜304可为单一透镜或多元件透镜。在一个具体实施方式中，重新成像透镜304为多元件透镜，这针对图6进行更详细的描述。

[0043] 图3B示出了设备300的SA图。在图3A-3B所描绘的具体实施方式中，由圆柱透镜302所形成的线图像可被视为中间图像(intermediate image)，中间图像随后被成像透镜304重新成像在工作表面上。在此具体实施方式中，圆柱透镜302在SA方向上没有影响。但是，在成像平面306处重新成像线图像在工作表面处提供了均匀辐照分布301。在此具体实施方式中，辐照分布的边缘滚离(edge roll-off)为高斯或半高斯的。

[0044] 图4为在热处理设备中具有场光阑402设置的图3B的热处理设备300的示意平面图。场光阑402可设置于成像平面306处(参见图3B)并经配置以截断线图像的一部分。例如，当场光阑402存在于设备300中时，在光纤106的远端107处的整个线图像的一部分将会传播到工作表面112。场光阑402包括不透明、热稳定材料，例如某些耐火金属或陶瓷材料，所述不透明、热稳定材料能够承受与快速热处理相关的升高的温度。场光阑402可为具有孔(aperture)的环形的，所述孔经选择而将线图像的所期望的一部分中继到工作表面112。在另一个具体实施方式中，场光阑402可为狭缝状的设备，其中所述孔经配置而允许线图像的所期望的一部分传播通过。场光阑402可为可调整的且可于设备400内移动。例如，通过调整场光阑402的位置朝向光纤耦合激光二极管102或远离光纤耦合激光二极管102，而使得辐照分布的边缘衰减可调整。因此，可实现快衰减与慢衰减间的边缘衰减分布的连续(continuum of edge decay profiles)。

[0045] 场光阑402的表面可被粗糙化或以各种材料涂覆以反射或吸收入射于场光阑402上的光。例如，面向重新成像透镜304的场光阑402的表面可用反射材料涂覆以将从工作表面112反射出的任意光反射远离线图像，线图像透过场光阑402而形成。在另一个具体实施方式中，场光阑402的表面可用介电材料涂覆，所述介电材料经选择以吸收特定波长的光且所述材料可被匹配以吸收具有与激光源相同波长的光。

[0046] 在具有场光阑412的工作表面112处的辐照分布401因由场光阑402造成的线图像的截断展示减少的边缘滚离。例如，在工作表面112处的线端分布(line end profile)使得在小于约10um的距离上(由重新成像透镜304的分辨率决定)从最大辐照转换到零辐照。因此，辐照分布401的边缘滚离很陡且为非高斯的(non-Gaussian)。在工作表面112处的线图像的锐利边缘在执行快速热处理时使能够更好控制且更为精准。

[0047] 图5为热处理设备500的平面示意图。设备500包括光纤耦合激光二极管阵列102、圆柱微透镜阵列108、成像透镜502、重新成像透镜504与场光阑506。设备500的第一部分510相似于图1所示出的设备100。成像透镜502将光纤耦合激光二极管阵列102成像于FA方向上，但是，成像透镜502没有成像在SA方向上。场光阑506相似于图4的场光阑402。场光阑506靠近成像透镜502而设置，线图像形成于成像透镜502中。在第一部分510中，如果重新成像透镜504未被使用，场光阑506被设置在工作表面将通常所在的位置处。因此，场光阑506处的线图像将透过重新成像透镜504转换到工作表面112。

[0048] 重新成像透镜504靠近设备500的第二部分520中的场光阑506设置。第二部分520包括场光阑506之外的区域，包含重新成像透镜504与工作表面112。重新成像透镜504将由场光阑506所形成的线图像中继于工作表面112。重新成像透镜504未在SA方向或FA方向上散焦，反之，重新成像透镜简单地将由场光阑506布置的光再产生于工作表面112上。

[0049] 设备500在工作表面112产生辐照分布501，所述辐照分布因由场光阑506造成的线图像的截断而具有减少的边缘滚离。类似于图4的辐照分布401，在工作表面112处的线端分布使得在小于约10um的距离上(由重新成像透镜504的分辨率所决定)从最大辐照转换到零辐照。因此，辐照分布501的边缘滚离很陡且为非高斯的。

[0050] 图6为可并入前述具体实施方式的光学系统600的示意图。为了实现用于将FA方向光纤耦合激光二极管阵列102重新成像到工作表面112上所需的成像保真度(imaging fidelity)，图1的成像透镜110(也可为图3与图5分别有的304、502)为具有所需最小像差的多元件透镜。在一个具体实施方式中，成像透镜110由六个单独元件组成且经配置而将光纤106的阵列以1X的放大倍数重新成像在FA方向上。可以考虑到的是，放大倍数可经配置而在工作表面112处提供所期望的线宽度与长度。在一个具体实施方式中，SA方向上的线长度可介于约5mm与约10mm的长度，如约8mm长。

[0051] 第一元件602与多个第二元件604分隔开。第一元件602靠近圆柱微透镜阵列108设置且经配置以防止传播透过第一元件602的光过量发散。成像透镜110在物体与成像空间中为远心的(telecentric)。成像透镜110设置于光纤106的远端107与工作表面112间的距离606内。距离606可介于约150mm与约200mm之间，例如介于约165mm与约185mm之间，例如约
170mm。可以考虑到的是，距离606可根据所期望的热处理应用以及用于光学系统600中的透镜与场光阑的类型与安排而可更大或更小。

[0052] 图7A示出了热处理设备的示意平面图。在一个具体实施方式中，设备700为变形光学系统，所述变形光学系统经配置以在工作表面112产生线图像。设备700包括光纤耦合激光二极管阵列102、透镜502、圆柱微透镜阵列108与透镜504。在此具体实施方式中，透镜502或透镜504皆不单独视为成像或重新成像透镜。反之，光纤耦合激光二极管阵列102的图像由成对的透镜502、504而形成。设备700的元件被定位以使得从光纤106的远端107传播来的光依序移动通过透镜502、圆柱微透镜阵列108与透镜504。在工作表面112处形成的线图像具有带有半高斯或类似边缘滚离分布701的均匀辐照，所述均匀辐照至少部分为由圆柱微透镜阵列108的反射性质所决定。

[0053] 透镜502具有第1焦距f1且透镜504具有第二焦距f2。在一个具体实施方式中，第一焦距f1介于约50mm至约150mm之间，例如约100mm。第二焦距f2介于约25mm至约75mm之间，例如约50mm。透镜502与透镜504由f1+f2界定的距离分隔开。例如，透镜502与透镜504分隔开约150mm。透镜502与透镜504各自由多个透镜元件组成，但是，可以考虑到的是可以使用单一透镜。例如，具有第一焦距f1的第一单一透镜与具有第二焦距f2的第二单一透镜可分别用作透镜502与透镜504。

[0054] 圆柱微透镜阵列108定位于透镜502与透镜504之间。例如，圆柱微透镜阵列108定位于透镜502的第一焦距f1处。在一个具体实施方式中，圆柱微透镜阵列108为圆柱镜片的单一阵列。在另一个具体实施方式中，多个圆柱微透镜阵列108彼此相邻而定位在透镜502的聚焦平面处(由距离透镜502的第一焦距f1界定)。在此具体实施方式中，圆柱微透镜阵列靠紧分隔，例如分隔小于5mm。圆柱微透镜阵列108的镜片的轴平行于FA。因此，圆柱微透镜阵列108在FA方向上具有零光功率。在SA方向上，圆柱微透镜阵列108的各镜片显示由数值孔径NA阵列表征的光功率。

[0055] 在FA方向上，透镜502与透镜504在工作表面112处形成光学耦合激光二极管阵列102的图像，具有由f2/f1的关系界定的放大倍率。在SA方向上，圆柱微透镜阵列108与透镜
504在工作表面112处形成线图像，具有由2x NA阵列x f2的关系界定的长度。

[0056] 在一个具体实施方式中，设备700具有下列分量值：f1＝100mm，f2＝50mm，及NA阵列＝0.1。光纤耦合激光二极管阵列102的长度704介于约5mm至约15mm之间，例如为约10mm，且各光纤106的核心直径(core diameter)介于约50μm至约150μm之间，例如为约100μm。于工作表面112形成的线图像在SA方向上具有2x NA阵列x f2＝10mm的长度。因此，在工作表面112的线图像宽度在FA方向上为约50μm，所述宽度由100x(f2/f1)的关系所界定。在工作表面112处的辐照分布701为均一的在边缘滚离具有半高斯或有类似形状。

[0057] 图7B为图7A的设备700的示意侧视图。图7B描绘了在FA方向上(即垂直于光纤阵列)的激光能量传播。在FA方向上，光纤106的远端107被重新成像或再产生于工作表面112上。如此一来，圆柱微透镜阵列108在FA方向上没有散焦影响。

[0058] 图8为热处理设备800的示意平面图。图8描绘了光传播的SA方向。设备800的第一部分808相似于针对图7A所描述的设备700。如此一来，圆柱微透镜阵列108定位于透镜502的聚焦平面802处。设备800的第二部分810包括场光阑506与第二透镜804。在一个具体实施方式中，透镜502、透镜504与第二透镜804相似但在设备800的方置方面不同。

[0059] 透镜504接续圆柱微透镜阵列108而沿着激光能量的传播路径定位，且场光阑506于透镜504的聚焦平面806处定位。场光阑506截断存在于聚焦平面806处的激光能量的至少一部分。第二透镜804定位于场光阑506与工作表面112之间。

[0060] 设备800在工作表面112处产生辐照分布801，所述辐照分布因为由场光阑506造成的线图像截断而具有减少的边缘滚离。分别类似于图4与图5的辐照分布401与501，在工作表面112处的线图像分布使得在小于约10um的距离上(由重新成像透镜804的分辨率所决定)从最大辐照转换到零辐照。因此，辐照分布801的边缘滚离很陡且为非高斯的。

[0061] 总而言之，所公开的设备使用光纤耦合激光二极管阵列，所述光线耦合激光二极管阵列能够远离正在热处理基板的处理腔室而设置。设备的构造使能够替换单独的激光二极管而减少系统停机时间。并入场光阑锐化了辐照分布的线边缘。再者，场光阑可用于改变线长度以达到各种处理需求。包括圆柱透镜以及成像和/或重新成像透镜的光学系统形成变形光学系统并且提供于工作表面的线图像可具有均匀辐照分布。

[0062] 虽然前面所述的内容针对本公开内容的具体实施方式，但在不背离本公开内容基本范围下，可设计本发明的其它和进一步的具体实施方式，且本发明范围由以下所要求保护的技术方案界定。