KR100212905B1 - 내부전반사 홀로그램에 의한 고화질 영상 마스크 - Google Patents
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Abstract
내부전반사(TIR)홀로그램에 의한 고화질 영상 마스크
내부전반사 홀로그램에 의해 생성된 영상에 불필요한 프린지 패턴을 줄이거나 제거하기 위해, 마스크(20)는 그 마스크의 하측면(26) 및 상부면(16) 중의 적어도 한 면에 반사방지막(19)을 형성시킨다. 또한 마스크(20)의 하측면(26) 상에 형성한 반사방지막(19)은 내부전반사 홀로그램에 의해 생성된 영상의 초점 심도를 개선하게 된다.
Description
제1도는 홀로그래픽 기술을 이용한 종래의 마스크 제작공정을 나타낸 도면.
제2도는 종래의 기술에 따른 재생동작시 홀로그램이 실리콘 웨이퍼상의 기록 매체에 모사되도록 하는 경우에 필요한 추가의 공정을 나타내는 도면.
제3도는 종래기술을 이용한 홀로그램의 재구성시 신호비임의 광학적 경로를 예시하는 도면.
제4도는 본 발명에 따라 다수의 반사면을 제거하여 양호한 형태의 감광성 마스크를 얻은 상태를 나타내는 도면.
제5도는 감광성 마스크의 또 다른 형태를 예시하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 유리프리즘 2 : 유리 슬라이드
3 : 광중합체 층 4 : 참조비임
5 : 반사비임 6 : 신호비임
7 : 마스크 8 : 재생비임
9 : 영상 10 : 실리콘웨이퍼
12,13,14,15 : 복합반사 비임 16 : 상부면
17 : 투명막 18 : 불투명막
19 : 반사방지막 20 : 마스크 기판
26 : 하측면
본 발명은 내부전반사(TIR)를 이용하여 홀로그램을 기록하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 집적회로 제작과 같은 응용을 위해 고품위 홀로그램 영상을 발생시킬 때 사용하기 위한 홀로그래픽 마스크를 기록하는 방법에 관한 것이다.
예를 들면, 집적회로의 제작과 관련하여 마스크의 영상을 발생하도록 내부전반사(TIR)를 이용한 홀로그래픽 기술을 사용하는 것이 제안되고 있다. 이에 관한 참고문헌으로는 유럽특허원 제0,251,681호 및 미합중국 특허원 제4,857,425호를 들 수 있다.
제1도와 관련해서는 홀로그래픽 기술을 이용하여 마스크를 제조하는 종래기술에 대하여 설명하고자 한다. 종래의 기술에 따른 마스크 제조기술은, 유리프리즘(1)을 사용하는데, 이 유리프리즘(1)의 일면에는 유리의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 가진 유체에 의하여 광학적으로 감광성이 있는 광중합체 물질로 이루어진 코팅부(3)를 지지하는 유리 슬라이드(2)가 부착된다.
광중합체 물질을 빛에 노출시켜서 적절히 현상 처리하면 광중합체의 굴절률이 화학방사에 따른 노출량에 따라 변화하게 된다.
홀로그래픽 기록영상을 발생하기 위한 종래의 방법에 따르면, 상기 방법은, 감광성 물질의 필름을 지지하는 투명한 평면 기판을 프리즘 면에 적용하는 단계와; 간섭광의 참조비임을 프리즘을 지향하여 감광층 면으로부터 광비임이 전반사되도록 하는 단계와 감광층에 영상을 기록하기 위해 수단을 통과하는 신호비임을 감광성층에 지향하는 단계와; 감광성층에 현상하고 다시 프리즘면 상의 기판 및 감광층을 위치시키는 단계와; 홀로그래픽 기록의 제조 및 영상의 재구성시 프리즘 왼쪽에서 내부로 반사된 간섭광에 의해 그 경로와 거의 일직선인 경로를 따라 프리즘으로 간섭광을 조사시키는 단계를 포함한다.
광중합체 내에 홀로그래픽 영상을 기록하기 위해서 프리즘 및 유리 슬라이드는 제1도에 예시된 바와 같이 구성되는데, 구조는 프리즘의 수평 상부면 상에 유리 슬라이드가 위치되고, 레이저 광 같은 간섭광의 참조비임(4)은 프리즘의 한 면을 통해 유도되며, 그 참조비임의 방향은 유리 슬라이드(2) 안으로 통과되어, 광중합체층 안으로 입사된다. 또한 그 참조비임은 광중합체층의 상부면으로부터 내부 전반사되고, 유리 슬라이드로 재입사되며, 그에 따라 유리프리즘 안으로 재입사되어 반사비임(5)으로서 프리즘을 떠나게 된다.
또 다른 간섭광으로서 신호비임(6)은 투명영역 및 불투명 영역으로 구성되는 마스크(7)를 통해 입사되고, 그 비임은 다시 광중합체층(3)으로 입사되며, 참조비임(4)과 간섭하게 된다. 그 신호비임(6)은 참조비임이 내부 전반사되기 이전에 부분적으로 참조비임과 간섭하고, 참조비임이 내부 전반사된 이후에도 부분적으로 간섭하게 된다. 하나의 간섭모양이 만들어지면 광중합체는 상대적으로 고강도 광이 나타난 간섭모양의 영역에서 중합화되고, 상대적으로 저강도광이 나타난 간섭모양의 영역에서는 중합화가 거의 일어나지 않는다.
광중합체가 현상되어진 이후, 홀로그램은 각기 다른 굴절률의 영역에서 광중합체 내에 기록된다. 홀로그램은 프리즘(1)을 활용하여 다시 재생될 수 있는데, 그 프리즘은 현상된 광중합체(3)를 이동하는 슬라이드(2)가 부착되어 있다.
제2도를 참조하면 슬라이드는 프리즘 상부면 상에 다시 위치된다. 간섭광의 재생비임(8)은 홀로그램의 제조시 상술한 바와 같이 반사비임(5)과 거의 동일한 경로를 따라 프리즘(1) 안으로 지향되며, 그에 따라 하나의 영상(9)은 마스크(9)의 형에 대응하여 형성된다. 그 영상(9)은 감광성 수지막이 피막된 실리콘웨이퍼(10) 표면 상에 형성된다. 따라서, 감광성 수지막은 마스크(7)의 투명영역과 대응하는 영역에 노출된다. 노출된 영역이 적절히 현상되어진 이후, 감광성 수지막 영역은 마스크형태와 대응하는 실리콘웨이퍼(10) 상에 감광성 수지막의 남은 영역을 세척하게 된다.
종래기술을 이용한 마스크는 실리콘웨이퍼 같은 기판(10) 상에 매우 양호한 마스크로 제조하는 것이 가능하나, 이 기술에는 소정의 한계가 따른다.
제3도는 종래기술을 사용하여 홀로그램의 구성시 신호비임(6)의 광학적 경로를 예시한다.
그 종래기술은 홀로그래픽 영상(9)에 고화질 및 균일구조를 가지기 위해서 원마스크(7)의 투명영역에 광세기의 균일성이 매우 양호할 필요가 있어야 한다. 그렇지 않으면 홀로그래픽 영상(9)은 영상화되는 동안 감광성 수지막이 피막된 실리콘웨이퍼(10)의 에칭을 불균일하게 만든다.
마스크(7)에 입사하는 신호비임(6)이 높은 균일성을 가지고 있음에도 불구하고, 상기 종래기술을 사용한 홀로그래픽 영상은 마스크(7)의 투명영역(17)과 대응하는 영역에 불균일 세기를 가지게 됨을 알 수 있다. 더욱이 이들 불균일 영역은 프린지 구조의 형태를 가지며, 이 프린지 구조는 2가지 성분으로 구성됨을 알 수 있다. 프린지 구조의 한 성분은 마스크 영상을 교차하여 겹쳐놓는 크로스 해치(cross-hatched)된 패턴이 절대 필요한데, 이 패턴의 위치는 영상에 특징의 위치와 아무런 관계가 없으나, 그 패턴의 범위는 특징의 방향과 대응된다. 프린지 패턴의 두 번째 성분은 특정 프린지의 형상, 위치 및 방위가 부분적 형태의 구조에 관련된다는 점에서 좌우된다. 예를 들어, 정사각형 모양의 특정 크기인 프린지 패턴은 크로스의 형을 따르고 작은 조각이 병렬 구성된 일련의 프린지로 이루어진 긴 조각들 내에 있으며, 잇따른 프린지의 분리형태는 변화하지만 작은 조각을 교차하여 대칭적으로 재배치된다. 첫 번째 성분의 원인은 마스크플렌에 투사되는 신호비임(6)의 일부가 홀로그램을 기록하는 동안 반사되며, 큰 각의 성분을 포함하는 회전 광전계는 마스크플렌으로 되돌아오는 마스크기판(20)의 상측면(16)으로부터 부분적으로 반사되어 일어나는 것으로 판단된다. 반사비임은 주 신호비임과 간섭하고, 광원의 간섭성 본질 때문에 크로스해치된 간섭패턴은 용납할 수 없게 만들어지며, 결과적으로 마스크 영상의 재구성에 있어 프린지로서 관찰된다. 프린지 구조에서 두 번째 성분의 원인은 홀로그램 구성시 다시 일어나게 되는 것을 알 수 있다. 이 경우에 마스크의 개구로 전도된 신호비임(6)은 광중합체층의 반사방지막(19)에서 부분적으로 반사되고 홀로그래픽 층의 개구(17)로 재반사된다. 반사비임은 광원의 간섭성으로 프레넬 회절을 하게되고 주신호 비임과 간섭하여, 프린지와 관련된 모양의 재구성 영상에서 확인할 수 있다. 제3도는 복합반사비임(12-15)의 경로를 나타낸다.
신호비임(6)과 반사비임(12 및 13)의 코히어런트 간섭은 크로스해치된 프린지 패턴의 끝에 일어나고 신호비임(6)과 반사비임(14)의 코히어런트 간섭은 프린지 패턴의 모양에 따라 일어난다.
고선명 영상은 재생시 감광 강도층의 두께를 통해 기록되고 실리콘웨이퍼 영역에 유지점을 알 수 있으며, 특히 이들 표면은 편평하게 구성되어 있지 않다. 재구성 마스크 영상은 양호한 초점 심도를 필요로 한다.
상술한 종래기술을 사용하면서 초점 심도의 특징을 알게 되었으며, 재구성 영상에서 초점 심도의 특징은 종래 영상이론에서 기대한 만큼의 크기에는 미치지 못한다. 영상면 및 영상의 가장자리로부터 작은 변위량의 경우 마치 훌리(woolly)되는 것처럼 이들의 정확도는 곧 상실하게 된다. 더욱이, 초점 심도의 수정은 신호비임의 복합반사가 마스크를 통과한 이후에 이루어지며, 광중합체층(19)의 표면, 불투명 영역의 가장자리 및 마스크의 크롬영역(18) 사이에 발생하게 됨을 알 수 있다.
마스크면을 제외하고 이들 반사비임은 주 신호비임과 간섭하고 초점심도를 떨어뜨리게 된다. 제3도를 다시 참조하면, 반사비임(15)과 신호비임(6) 사이의 코히어런트 간섭은 재구성 영상의 초점 심도를 개선시킨다.
상술한 종래기술 이외에도 다음과 같은 기술이 알려져 있다.
영국특허출원 제2,128,365호(웨스턴 일렉트릭)의 기술은 레지스트가 피막된 반도체 웨이퍼 상에 패턴의 형태를 사용한 포토마스크를 발표한 것이다. 포토마스크를 구성한 층은 마스크 내에 정지되어 있다. 포토마스크층은 반사 참조가 기초가 되는 층의 호환율로 정지방지층의 사용으로 제한되는 사실에 주의한다.
또한 영국특허출원 제1,332,702호(에이.알.디엠)의 기술은 실리콘 포토마스크에 관한 것이나 반사방지막을 가지고 있지 않다.
유럽특허출원 제0,203,563호(아사키 그레스 컴퍼니 리미티드)의 기술은 크롬의 재배치가 저반사되는 크롬을 블레컨하기 위해 현상하는 동안 산소의 추가로 크롬마스크에만 그 크롬의 반사율을 줄이는 공정에 관한 것이다. 상기 출원의 기술은 마스크의 뒷면 혹은 마스크의 투명 영역에 관한 반사방지 기법의 사용을 위해서 참조하지는 않는다.
영국특허출원 제2,040,498(히다찌, 리미티드)의 기술은 포토마스크가 아닌 석면기판으로부터의 반사에 관해 언급하고 있다.
최종적으로, 종래 미합중국 특허출원 제4,857,425호의 기술은 포토마스크가 아닌 홀로그래픽 물질에 관한 기술로 알려져 있다. 더욱이, 상기 언급한 바와 같이 이 기술은 몇몇 문제점만 언급하고 있고 원하지 않는 반사의 문제점에 대하여 언급하고 있지는 않다.
본 발명은 종래기술의 단점들을 제거하거나 줄이는 데에서 개선된 공정을 제공하고 있다.
본 발명의 제1특징에 따른 내부전반사(TIR) 홀로그램을 구성하는 방법은, 홀로그래픽 레코딩층에 영상을 기록하기 위해 투명 및 불투명 영역을 가진 마스크의 상부면 및 하측면의 적어도 한 면에 반사방지막을 형성하는 단계와, 홀로그래픽 레코딩층의 한 면으로부터 내부 전반사된 참조비임 및 마스크를 통과한 신호비임을 홀로그래픽 레코딩층으로 지향하는 단계를 포함하며, 홀로그램에 의한 영상의 재구성시, 마스크의 투명영역과 대응하는 영역에 영상의 강도에 대한 균일성을 저하시키는 프랜지 패턴의 발생을 제거하거나 최소화하는 반사방지막 혹은 피복제에 내부전반사(TIR) 홀로그램을 구성하는 방법이다.
본 발명의 제2특징에 따른 내부전반사(TIR) 홀로그램을 구성하는 방법은, 홀로그래픽 레코딩층에 영상을 기록하기 위해 마스크의 하측면에 투명 및 불투명 영역을 가진 그 마스크의 하측면 상에 반사방지막을 형성하는 단계와, 홀로그래픽 레코딩층의 한 면으로부터 내부 전반사된 참조비임 및 마스크를 통과한 신호비임을 홀로그래픽 레코딩층으로 지향하는 단계를 포함하며, 홀로그램에 의한 영상의 재구성 및 홀로그램에 의해 구성된 영상의 초점 심도를 증진시키는 동안, 마스크의 투명영역과 대응하는 영역에 영상의 강도에 대한 균일성을 저하시키는 프린지 패턴의 발생을 제거하거나 최소화하는 반사방지막에 내부전반사(TIR) 홀로그램을 구성하는 방법이다.
본 발명의 제3특징에 따른 내부전반사(TIR) 홀로그램의 구성에 사용하기 위한 마스크는, 홀로그래픽 레코딩층의 한 면으로부터 내부 전반사된 참조비임 및 마스크를 통과한 신호비임을 홀로그래픽 레코딩층으로 지향하는 단계에 의해 홀로그래픽 층에 영상을 기록하기 위해 투명 및 불투명 영역을 가진 마스크를 형성하며, 마스크의 상부면 및 하측면의 적어도 한 면에 반사방지막을 형성하는 내부전반사 홀로그램의 구성에 사용하기 위한 마스크를 구성하는 방법이다.
반사방지막은 마스크의 투명 및 불투명 영역의 제조되기 전에 상기 마스크의 각 면에 도포될 수 있다.
여기에 사용한 하측면 및 상부면의 용어는 마스크에 각기 실재하고, 마스크에 입사하는 신호비임에서의 마스크의 표면을 의미하며, 상기 마스크의 방향을 정하는 것을 의미하지는 않는다.
제4도에 나타낸 공정단계는 제1도, 제2도, 제3도의 참조번호로 상술된 단계와 매우 유사하며, 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 표준 포토마스크를 사용하는 대신에 종래기술에서와 같은 방법에 따르면, 포토마스크의 기판(20)은 마스크의 상부면(16) 및 하측면(26)에 반사방지막(19)을 피막하므로서 사용된다.
반사방지막은 기판물질/공기의 경계면 및 공기/불투명 영역의 경계면 모두에 대한 신호비임(6)의 파장에 있어서 최소반사율(예:0.5%)을 갖는 것이 바람직하다. 더욱이, 그 반사방지막은 예컨대+/-40 이상의 저반사율(예:0.5%)을 갖는 것이 바람직한데, 이는 제3도에 나타낸 형태의 반사비임(12,13,14,15)이 사용된 광파장과 비교될 수 있는 감광성 마스크 상의 형상의 크기로 인한 각도의 범위 이상으로 회절되기 때문이다.
본 발명에 따라 구성된 이 새로운 공정단계를 사용한 마스크는 재구성된 홀로그래픽 영상의 화질을 다음과 같이 향상시킬 수 있다.
(a) 조밀하게 크로스해치된 프린지 패턴은 복합반사면(12,13)을 최소화하는 과정을 통해 상부면(16) 상의 막에 의해 제거된다.
(b) 프린지 패턴과 관련한 모양은 복합반사면(14)의 최소화하는 과정을 통해 투명영역(17) 상의 막에 의해 제거된다.
(c) 재구성된 영상의 초점심도는 복합반사(15)의 최소화하는 과정을 통해 불투명영역(18) 상의 막에 의해 개선된다.
제5도에 나타낸 또 하나의 바람직한 형태를 참조하면, 반사방지막(19)은 불투명영역(18) 물질이 마스크에 도포되기 전에 기판(20) 상에 배치되고 그 위에 불투명층이 침전되며, 또 하나의 반사방지막(21)이 불투명층 위에 도포된다. 마스크 상의 투명영역(17)은 이때 생성된다. 이러한 공정단계는 재구성 영상에서 원하지 않는 프린지 패턴을 제거하거나 최소화하며, 제3도에 예시된 복합반사면(12,13,14,15)의 최소화 과정을 통해 상기 영상의 초점심도를 개선하는 방법은 제4도에 있는 구성방법과 동일한 효과를 가진다.
본 발명은 포토마스크가 간섭광에 의해 조사되는 모든 응용 기술에 대해 동일하게 응용될 수 있다.
Claims (12)
- 홀로그래픽 레코딩층에 영상을 기록하기 위해 투명 및 불투명 영역을 포함하는 마스크를 제공하는 단계와, 상기 홀로그래픽 레코딩층의 표면에서 내부 전반사되는 참조비임 및 상기 마스크를 통과하는 신호비임을 상기 홀로그래픽 레코딩층으로 지향하는 단계를 포함하는 내부 전반사(TIR) 홀로그램을 구성하는 방법에 있어서, 상기 마스크의 상부면 및 하부 측면 중 적어도 한 면 상에 반사방지막을 제공하는 단계를 포함하는데, 상기 반사방지막은 상기 홀로그램으로부터 영상의 재구성시에 마스크의 투명영역에 대응하는 영역 내에서 영상 세기의 균일성을 저하시키는 프린지 패턴의 발생을 제거하거나 최소화하는 것을 특징으로 하는 내부 전반사 홀로그램 구성방법.
- 홀로그래픽 레코딩층에 영상을 기록하기 위해 투명 및 불투명 영역을 포함하는 마스크를 제공하는 단계와, 상기 홀로그래픽 레코딩층의 표면에서 내부 전반사되는 참조비임 및 상기 마스크를 통과하는 신호비임을 상기 홀로그래픽 레코딩층으로 지향하는 단계와, 형성된 홀로그램을 현상하는 단계와, 마스크의 재구성 영상을 형성하기 위해 상기 홀로그램의 재구성시에 홀로그래픽 레코딩층을 왼쪽에서 내부 전반사된 비임에 의해 반대방향의 간섭광으로 상기 홀로그램을 재조사하는 단계를 포함하는 내부 전반사 홀로그램의 구성 방법 및 상기 홀로그램에서 영상의 재구성 방법에 있어서, 상기 마스크의 상부면 및 하부 측면 중 적어도 한 면 상에 반사방지막을 제공하는 단계를 포함하는데, 상기 반사방지막은 상기 홀로그램으로부터 영상의 재구성시에 마스크의 투명영역에 대응하는 영역 내에서 영상 세기의 균일성을 저하시키는 프린지 패턴의 발생을 제거하거나 최소화하는 것을 특징으로 하는 내부 전반사 홀로그램 구성 방법 및 상기 홀로그램에서의 영상 재구성 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 홀로그램에 의해 재구성된 영상은 감광성 수지막층에 기록되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 반사방지막은 상기 마스크의 투명 및 불투명 영역이 생성되기 이전에 상기 마스크의 각 표면에 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 홀로그래픽 레코딩층에 영상을 기록하기 위해 하부 측면 상에 투명 및 불투명 영역을 포함하는 마스크를 제공하는 단계와, 상기 홀로그래픽 레코딩층의 표면에서 내부 전반사되는 참조비임 및 상기 마스크를 통과하는 신호비임을 상기 홀로그래픽 레코딩층으로 지향하는 단계를 포함하는 내부 전반사(TIR) 홀로그램을 구성하는 방법에 있어서, 상기 마스크의 하부 측면 상에 반사방지막을 제공하는 단계를 포함하는데, 상기 반사방지막은 상기 홀로그램으로부터 영상의 재구성시에 마스크의 투명영역에 대응하는 영역 내에서 영상 세기의 균일성을 저하시키는 프린지 패턴의 발생을 제거하거나 최소화하고, 상기 홀로그램으로부터 재구성되는 영상의 초점 심도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 내부 전반사 홀로그램 구성방법.
- 홀로그래픽 레코딩층에 영상을 기록하기 위해 하부 측면상에 투명 및 불투명 영역을 포함하는 마스크를 제공하는 단계와, 상기 홀로그래픽 레코딩층의 표면에서 내부 전반사되는 참조비임 및 상기 마스크를 통과하는 신호비임을 상기 홀로그래픽 레코딩층으로 지향하는 단계와, 형성된 홀로그램을 현상하는 단계와, 마스크의 재구성된 영상을 제공하기 위해 상기 홀로그램의 구성시에 홀로그래픽 레코딩층을 왼쪽에서 내부 전반사된 비임에 의해 반대방향의 간섭광으로 상기 홀로그램을 재조사하는 단계를 포함하는 내부 전반사 홀로그램의 구성 방법 및 상기 홀로그램에서 영상의 재구성 방법에 있어서, 상기 마스크의 상기 하부 측면 상에 반사방지막을 제공하는 단계를 포함하는데, 상기 반사방지막은 상기 홀로그램으로부터 영상의 재구성시에 마스크의 투명영역에 대응하는 영역 내에서 영상 세기의 균일성을 저하시키는 프린지 패턴의 발생을 제거하거나 최소화하고, 상기 재구성된 영상의 초점 심도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 내부 전반사 홀로그램 구성 방법 및 상기 홀로그램에서의 영상 재구성 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 홀로그램에 의해 재구성된 영상은 감광성 수지막층에 기록되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 반사방지막은 상기 마스크의 투명 및 불투명 영역이 생성되기 이전에 상기 마스크의 각 표면에 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 홀로그래픽 레코딩층의 표면에서 내부 전반사되는 참조비임 및 마스크를 통과하는 신호비임을 상기 홀로그래픽 레코딩층으로 지향시킴으로써 홀로그래픽 레코딩층에 영상을 기록하는 투명 및 불투명 영역을 포함하는 내부 전반사 홀로그램의 구성에 사용하는 마스크에 있어서, 상기 마스크의 하부 측면 및 상부면 중 적어도 한 면 상에 제공되는 반사방지막을 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크.
- 제9항에 있어서, 상기 반사방지막은 마스크의 투명 및 불투명 영역이 생성되기 이전에 상기 마스크의 각 표면에 도포되는 것을 특징으로 하는 마스크.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 반사방지막은 상기 마스크의 투명 및 불투명 영역이 생성되기 이전에 상기 마스크의 각 표면에 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 반사방지막은 상기 마스크의 투명 및 불투명 영역이 생성되기 이전에 상기 마스크의 각 표면에 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
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