コリメートユニットの開発

製品分類

UV-LED光源
装置

アライナー用光源
業界

半導体製造
波長

365nm
照射エリア

φ50mm
課題

UV-LED光源に代替したい
用途

露光

お客様の課題

既設のアライナーに搭載されているUVランプ光源について、製造コストの低減と環境負荷軽減の点からUV-LED光源に代替したいとのご要望を頂戴しました。また、既設装置の改造は極力抑えたいとのご要望も頂戴しました。

提案・導入効果

既設装置内の光路途中の一部スペースにUV-LED光源を設置することで、既設装置側での改造を極力抑えたご提案をしました。またUVランプ光源でコリメートを形成するために使用していた光学素子部品の一部を削減することで、ランニングコストの低減も期待できます。
UV-LED光源はUVランプ光源と比較すると10倍近くの寿命差があり、消耗品交換回数を削減し、かつ製造コストの低減に寄与します。さらに消費電力も少なく、使用時のＯＮ・ＯＦＦ制御により更なる長寿命・消費電力の改善が期待されます。
また、UV-LED光源は水銀を使用していないため、環境汚染への配慮された運用が可能となります。

コリメートユニット外観図
光学シミュレーション
UV-LED分光放射特性

設計のポイント

まず、既設装置内のUV-LED光源が設置可能なスペースにおける照度測定を行いました。また光路途中の光学素子の形状・配置を確認することで、UVランプ光源からUV-LED光源が設置可能なスペースまでの光学系を再現することに成功しました。

シミュレーションにより、UV-LED光源が設置可能な位置における照度、拡がり角度を解析し、UV-LED光源でUVランプ光源と同等のコリメート光が生成可能であるかの設計検討を行いました。
設計検討の結果、UV-LED光源が設置可能なスペースにおける照度についてはUVランプ光源以上の光量を確認することが出来ました。拡がり角度についてはUVランプ光源より角度の大きな光となることが分かりました。

次に既設装置での検証実験を行うために実際に試作機を製作し、実機にて評価を行いました。評価結果として、解像性能についてはUVランプ光源とほぼ同等の結果が得られましたが、処理時間については数倍要してしまうことが分かりました。

これはUVランプ光源に比べ拡がり角度が大きくなってしまったことが原因と考えられ、現状のUV-LEDの発光効率ではUVランプ光源以上の出力を得ることは難しいと考えられます。
UV-LEDの発光効率が上がればUV-LED光源の置き換えは可能であると考えられ、今後UV-LEDの発光効率UPを期待します。

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