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加工多晶硅背板的方式：準(zhǔn)分子激光退火

在廣泛應(yīng)用的ELA技術(shù)之中，308 nm準(zhǔn)分子激光器發(fā)射的矩形光束，不僅光束均勻而且可以整形，以產(chǎn)生線形截面的光束，并使光束能量高度均勻分布于整個(gè)光束截面上。線光束直接射向涂覆了非晶硅的背板，然后通過(guò)運(yùn)動(dòng)臺(tái)實(shí)現(xiàn)光束掃描運(yùn)動(dòng)（圖1）。掃描基材時(shí)，線光束的均勻性大約為1% rms，允許以相同能量密度（約500 mJ / cm 2）在每個(gè)位置進(jìn)行10到20次輻照。

             圖1、晶體隨機(jī)垂直生長(zhǎng)的原理圖（左圖）和ELA工藝中的典型晶粒模式（右圖）

非晶硅能夠有效地吸收308納米激光輻射，吸收系數(shù)為6×10 6 cm -1，這使得每一脈沖幾乎能完全熔融材料。對(duì)激光能量的快速吸收使得非晶硅薄膜可在1400℃左右溫度下熔融，然后在冷卻時(shí)形成晶體顆粒。由于308 nm輻照的穿透深度較小，只有幾個(gè)納米，加之短脈沖寬度為50 ns，使得底層玻璃免受熱影響，且受熱溫度低于其應(yīng)變溫度。從微觀角度看，完全熔融能夠有效促進(jìn)晶體的形成，這歸功于晶體從熔融處和固體硅之間的交界面沿著垂直方向隨機(jī)生長(zhǎng)的特點(diǎn)。

線光束的線形長(zhǎng)度通常是一塊基材面板的寬度或是寬度的一半。采用最新的高能量激光器，其線光束長(zhǎng)度可達(dá)750毫米，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)第八代基材的高效退火。

準(zhǔn)分子激光器的功率和穩(wěn)定性進(jìn)展

由于市場(chǎng)需要更大的面板尺寸，這要求LTPS退火采用更長(zhǎng)、更均勻的線光束。這是推動(dòng)高功率308 nm準(zhǔn)分子激光源持續(xù)發(fā)展的主要因素。目前，層局部退火和其他高精度應(yīng)用中的準(zhǔn)分子激光器和紫外光束管理方案，可提供從數(shù)十瓦至千瓦級(jí)的平均功率范圍，如圖2所示。

                      圖2、相干公司準(zhǔn)分子激光系統(tǒng)及光束管理方案

在低溫多晶硅退火工藝中，需要對(duì)射向硅背板的每個(gè)激光脈沖進(jìn)行嚴(yán)格的控制，而脈沖能量穩(wěn)定性則是極其重要的激光參數(shù)。過(guò)去十年內(nèi)，這一領(lǐng)域的進(jìn)步使308 nm準(zhǔn)分子激光器的可用功率和穩(wěn)定性得到大幅提升，可以大批量加工大尺寸的面板，特別是基于LTPS背板的AMOLED，如圖3所示。

圖3、308 nm高功率準(zhǔn)分子激光器在氣體使用壽命期內(nèi)的穩(wěn)定性

在過(guò)去十年，激光能量穩(wěn)定性在脈沖標(biāo)準(zhǔn)偏差（rms）和峰-峰能量包絡(luò)方面已有顯著改善。由于穩(wěn)定性的提升，準(zhǔn)分子退火的工藝窗口可以更好地被匹配。因此準(zhǔn)分子激光退火#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#99%以上的產(chǎn)率是用在AMLCD和AMOLED TFT背板的大批量LTPS制造中。再結(jié)合更高的激光功率和更大的面板，使得LTPS平板制造業(yè)的產(chǎn)值增長(zhǎng)了四倍。

直到最近，人們已經(jīng)采用540 W準(zhǔn)分子激光器以465毫米長(zhǎng)度的線光束加工第四代面板，生產(chǎn)出大量基于高性能LTPS的AMLCD和AMOLED顯示屏。2011年初推出的新型VYPER / LB750系統(tǒng)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，準(zhǔn)分子激光退火已從第四代面板加工成功過(guò)渡到第八代面板。

結(jié)論

308 nm準(zhǔn)分子激光器開(kāi)創(chuàng)性地為市場(chǎng)加工出響應(yīng)速度更快、更明亮、更薄的AMLCD和AMOLED平板設(shè)備。隨著基于LTPS顯示屏和AMOLED顯示屏的市場(chǎng)份額持續(xù)增長(zhǎng)，制造商采用更大型的玻璃，以便充分利用規(guī)模經(jīng)濟(jì)，生產(chǎn)出市場(chǎng)所需的OLED電視面板。另一方面，ELA系統(tǒng)的生產(chǎn)效率得到極大提升，最新的750毫米線光束激光退火系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在第八代大型基材的大規(guī)模生產(chǎn)之中。