準分子激光器最主要、重要的商業應用之一是半導體集成電路的光刻應用。半導體集成電路制造工藝中主要7大工藝環節中的重要一環--光刻工藝，依靠全球龐大的半導體產業，準分子激光器的應用和市場份額在整個激光加工產業中占有重要的一席之地。

自光刻設備曝光光源由汞燈類型436nm（g線）、365nm（i線）過渡到248nm（KrF）和193nm（ArF）準分子方式提供光源，光刻就進入了準分子激光時代。做為半導體集成電路光刻的光源，準分子激光技術在一定程度上推動和保證了半導體集成電路技術按照摩爾定律的規律發展。

近些年來光刻工藝在不斷創新，特別是臺積電林本堅博士在2002年就研發出了193nm浸潤式光刻技術，給193nm ArF準分子激光在提供了強大的生命力。193nm浸沒式光刻技術（圖一），該技術在傳統的干式光刻（鏡頭與光刻膠之間為空氣介質）的基礎上通過引入液體介質改變折射率提高系統分辨率。相應的創新還有突破傳統的單掩模一次曝光技術，采用雙圖形技術（DP）和多圖形技術（MP）。

圖一：干式光刻和浸沒式光刻示意

圖二：荷蘭ASML公司1960Bi型號光刻機

研調機構洛圖科技（RUNTO）發布了全球LCD面板最新排名報告，數據顯示2022上半年中國大陸面板廠商以8400萬片出貨量、67%市占率稱冠全球，續創新高。2022年上半年全球AMOLED智能手機面板市場韓國地區份額占比76.5%，國內廠商出貨份額占比23.5%，國內占比相比去年上半年的19.7%增加3.9個百分點，超越兩成，份額穩步攀升。顯示產業是國內電子信息產業重要的組成部分和高速增長點。目前無論是LCD、OLED乃至正在登場的Micro LED顯示面板制造工藝中，準分子激光技術發揮著重要作用，激光低溫多晶硅（LTPS）退火技術、激光剝離（LLO）等技術的主流激光光源都是準分子激光。

目前的準分子激光低溫多晶硅（LTPS）退火工藝是TFT LCD高端平板顯示器的主流工藝。XeCl準分子激光（波長308nm）經過光束整形其具有高光子能量、高功率優點。通過形成窄長的高能量密度線狀光斑對玻璃基板上的非晶硅薄膜照射促使其晶化。在準分子激光掃描照射時，激光脈沖50-150ns極短的時間內掃描到非晶硅（a-Si）薄膜表面通過超過1000℃以上的高溫成熔融狀態后，S非晶硅（a-Si）薄膜層產生選擇性退火及再結晶，晶體內部分子變成高度有序，實現轉變成多晶硅（p-Si）層。TFT-LCD由傳統的升級到分辨率可以做得極高、畫面極亮麗，反應速度極快，可適合用于目前高端手機屏幕、平板電腦屏幕。

準分子激光低溫多晶硅退火設備是個復雜的系統，集合了光學、物理學等多學科的前沿理論和高端應用。平板顯示行業用的準分子激光退火設備，目前市場上成熟的設備公司有日本JSW、韓國AP System和Dukin，而這三家設備生產商的準分子激光器都由美國Coherent供應。激光器的輸出功率600W（單脈沖能量1J、重復頻率600Hz）的308nm波長XeCl準分子激光器。多臺這樣的激光器通過功率合束組合后準分子激光退火設備的激光功率可以達到1200W、2400W乃至3600W。

圖三：低溫多晶硅退火（LTPS）工藝與平板顯示器分辨率

圖四：激光低溫多晶硅退火示意圖