ウシオ電機が光電融合向けに新たな干渉露光装置を開発

光電融合と干渉露光装置のニーズが高まる背景

ウシオ電機株式会社（本社：東京都港区）は、干渉縞のピッチ精度0.01nmを達成し、位相シフト構造の形成にも対応する新しい干渉露光装置の開発に成功したと発表しました。本製品は2027年春の販売開始を予定しており、まずはデモ加工の提供から市場展開を進めていきます。

背景には、生成AI（人工知能）の急速な普及に伴うデータセンターの電力消費増大があります。こうした課題に対する解決策として、電気信号と光信号を組み合わせる「光電融合」技術への期待が高まっており、その中核を担うのが、導波路内に回折格子を形成したDFB-LD（分布帰還型レーザー）と呼ばれるレーザー光源です。DFB-LDの需要は急拡大している一方で、従来のEB（電子線描画）装置では生産性が追いつかず、より効率的な露光技術が求められていました。

ピッチ精度0.01nmと露光安定性を両立した新しい干渉露光技術

干渉露光技術はもともと、高い解像度で周期構造を形成できる方式として知られていましたが、「露光品質の安定性」「ピッチ精度」「位相シフト構造の形成」という3つの課題から、量産適用が難しいとされてきました。ウシオ電機は今回、この3点を同時に解決するアプローチを打ち出しています。

まず露光安定性の面では、光源として266nmのDPSSレーザー（Diode Pumped Solid Stateレーザー）を採用し、フォトレジストに化学増幅型KrFレジストを用いることで、従来のガスレーザーとフォトレジストの組み合わせに比べて、露光性能を維持しながら安定した露光を実現。8インチウェハ全面への露光にも対応できる点が特徴です。

さらに、新たに採用されたピッチ補償光学系により、干渉縞のピッチを0.01nmの精度で直接測定し、狙いピッチとのズレを補正することが可能になりました。これにより、DFBレーザーの回折格子に要求される非常に高いピッチ精度に対応できる干渉露光装置として、量産プロセスに適用しやすい仕様となっています。

位相シフト構造形成とCPM構造で歩留まり改善にも貢献

今回の装置のもう一つの特徴は、位相シフト構造の形成機能を備えている点です。ウシオ電機は、高度に制御されたデジタルホログラフィック素子と干渉露光技術を組み合わせることで、従来の位相シフト層と同等の機能を持つCPM（Corrugation Pitch Modulation）構造の形成を実現しました。

位相シフト層は、回折格子の一部に不連続な形状を付与することで、レーザー素子の歩留まり改善につながるとされています。CPM構造を干渉露光で安定的に形成できるようになったことで、光電融合向けのDFBレーザー量産における設計自由度や性能向上への期待も高まります。

装置仕様と今後の活用分野の広がり

新しい干渉露光装置は、8インチ以下の基板サイズに対応し、150nm〜650nmの解像度でラインアンドスペースやドットパターンといった周期構造の形成が可能です。カセットtoカセットによる自動搬送に対応し、6インチウェハで約5枚／時（wph）程度のスループットを想定。シリコンだけでなく、ガラス、化合物半導体、セラミック材料など、吸着が可能な基板であれば幅広く利用できる仕様となっています。

適用分野としては、半導体レーザー向けの回折格子形成だけでなく、AR（Augmented Reality）デバイスに求められる光学部品の製造など、次世代のフォトニクスデバイス分野にも展開可能性を秘めています。ウシオ電機は、Industrial Process領域における技術革新を「光」で支えるという方針のもと、共同実験やデモ加工を通じて市場ニーズの取り込みを進めていく考えです。

今後の展望：光電融合時代を支える露光装置へ

生成AIの普及やデータセンターの高密度化が進むなか、低消費電力かつ大容量のデータ伝送を実現する光電融合技術は、今後ますます重要性を増していくと考えられます。そのキーコンポーネントとなるDFBレーザーの量産を支えるためにも、高精度で生産性に優れた露光装置の存在は不可欠です。

ウシオ電機の新しい干渉露光装置は、露光安定性・ピッチ精度・位相シフト構造形成という従来課題を一挙に解決しうるソリューションとして、光電融合時代のインフラを支える装置の一つになることが期待されます。今後の学会発表やデモ結果、2027年春の製品販売に向けた動向にも注目していきたいところです。