KR102094930B1 - 패터닝된 사파이어 기판 마스크의 패턴 구조 및 노광 방법 - Google Patents

패터닝된 사파이어 기판 마스크의 패턴 구조 및 노광 방법 Download PDF

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Abstract

패터닝된 사파이어 기판의 패턴 구조 및 노광 방법이 제공된다. 상기 패턴 구조는 복수 개의 동일한 다각형을 결합하여 형성된다. 각각의 다각형은, 적어도 두 개의 부채꼴 형태의 광학적 비투과 영역(7)과 하나의 광학적 투과 영역(2)을 가진다. 상기 결합은, 원형의 광학적 비투과 영역(1)을 형성하도록 상기 복수 개의 다각형들의 상기 부채꼴 형태의 광학적 비투과 영역들(7)을 결합하여 실시된다. 완전한 다각형으로 통합될 수 없는, 마스크 가장자리의 영역들은 광학적 비투과 영역들(1)로 설정된다. 상기 패턴 구조는 상기 마스크 가장자리에 가까운 상기 원형의 광학적 비투과 영역(1)이 광 간섭의 영향을 받지 않도록 보장한다. 또 다른 포토마스크에 노광을 실시할 경우, 상기 마스크를 제 1 마스크의 가장 자리에 연결하고 상기 가장자리 영역과 다른 패턴을 얻도록 노광을 실시하면 된다. 상기 마스크 패턴 구조와 노광 방법은, 광학적 비투과 패터닝 영역(1)과 마스크 경계선 사이의 거리가 지나치게 작아서 명확하지 않은 노광을 초래하는 문제를 해결한다.

Description

패터닝된 사파이어 기판 마스크의 패턴 구조 및 노광 방법
본 발명은 반도체 포토리소그래피 분야에 관한 것으로, 특히, 패터닝된 사파이어 기판(PSS) 포토마스크 패턴 및 노광 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode (LED)) 제조시, 패터닝된 사파이어 기판(이후 PSS로 지칭)을 사용하면 내부 광손실의 감소, 측면 광추출 개선, 열 발생 감소, 수명 증가 및 LED의 사파이어와 질화 갈륨(GaN) 사이의 격자 불일치 완화를 달성하는데 도움이 될 수 있다. 따라서 기존의 PSS 기술은 LED 산업에서 널리 이용되고 있다. 패턴 균일성에 대한 PSS 요구사항으로 인해, 대개 스테퍼를 패턴 노광을 위해 사용한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 현재 가장 일반적인 PSS 패턴은 60°, 120°, 또는 180° 어레이로 배열된다. 그러나 스테퍼는 X-Y 좌표계에서 흔히 대각으로 노광을 실시한다. 따라서, 스테퍼에 사용되는 포토마스크는 광원으로부터의 광이 투과되지 않는 크롬 도금 불투명 영역(01)과 크롬이 도금되지 않고 광원으로부터의 광을 투과하는 투명 영역(02)을 가지는 직사각형 형태를 띤다. 상기 포토마스크는 직사각형 형태로서, 이 직사각형의 네 변은 포토마스크의 경계선을 구성한다. 도면에 도시된 바와 같이, 몇몇 불투명 영역(01)은 포토마스크의 경계선에 의해 반으로 절단되어 있다. 일반적으로, 원형의 불투명 영역(01)은 직경이 2μm 내지 2.3μm이고 최소 허용 피치가 3μm이다. 포토마스크의 경계선과 이에 인접하는 원형의 불투명 영역(01) 사이의 과도하게 좁은 간격 때문에, 이러한 종래의 패턴으로는 광 근접 효과(optical proximity effect (OPE))가 발생할 수 있다.
P가 원형의 불투명 영역(01)의 반복 주기를 나타내고, D가 상기 원형의 불투명 영역(01)의 직경을 나타내며, a가 서로 인접한 원형의 불투명 영역들(01) 사이의 피치를 나타낸다면, a=P-D이다. 도 1의 패턴에서, 포토마스크의 경계선은 피치 a를 정의하는 간격들을 가로질러, 상기 경계선이 가장 가까운 원형의 불투명 영역(01)과 불과 a/2만큼 이격될 수 있다. 일반적으로, P=3μm이고 D는 2μm 내지 2.3μm이어서, a/2는 0.35μm 내지 0.5μm의 범위에 있다. 한편, 포토리소그래피 기계의 해상도 하한은
Figure 112018094621803-pct00001
로 주어지며, 여기서 λ는 파장으로서 대개 365nm이고, NA는 개구수(numerical aperture)로서 대개 0.32 내지 0.5의 범위에 있으며, k 1 은 공정 인자로서 대개 0.7μm이다. PSS 기술에서 흔히 이용되는 포토리소그래피 기계의 해상도 하한이 a/2보다 큰, 0.5μm 내지 0.8μm의 범위에 있음을 계산으로 알 수 있다. 달리 말하면, 경계선과 이에 인접한 원형의 불투명 영역(01) 사이의 거리가 너무 작다. 도 2는 포토레지스트를 노광하기 위해 도 1의 패턴을 가지는 포토마스크를 이용할 경우, 포토레지스트층의 표면에 입사되는 광의 광 세기 분포를 도시한다. 도 2에서, 포토마스크는 X-Y 좌표계에 있는 것으로 도시되어 있으며, 어두운 영역은 불투명 영역(01)에 해당하고 밝은 영역은 투명 영역(02)에 해당한다. 포토마스크의 경계선에서의 광 세기는 포토마스크의 중심 투명 영역(02)에서의 광 세기의 50%로 실제 측정되었다. 이는 광 근접 효과(OPE)의 결과로 판단된다. 포토마스크를 노광하여 형성되는 이미지에서, 포토마스크의 경계선에 가까운 원형의 불투명 영역(01)에 해당하는 이미지 부분은 상기 광 근접 효과로 인하여 흔히 치수가 불균일하거나 명확히 현상되지 않는다.
이 문제를 해결하기 위해, 2012년 6월 27일에 출원한 중국 특허 출원 CN201110367148.5의 중국 특허 공보 CN102520576B는, 도 3에 도시된 바와 같이, 육각형 단위로 구성된 PSS 포토마스크 패턴을 제안한다. 그러나, 이 패턴에서 원형의 불투명 영역과 포토마스크 경계선 사이에 있는 투명 영역의 일 부분은 서로 인접한 둥근 영역들 사이의 거리의 반에 불과한 폭을 가지며, 해당 광 세기 분포는 도 4에 도시된 바와 같다. 또한 포토마스크의 경계선에서의 광 세기는 포토마스크의 중심 영역에서의 광 세기의 50%로 실제 측정되었다. 따라서 이러한 방법으로는 상기 언급한 문제를 해결할 수 없다.
2013년 10월 23일 출원한 중국 특허 출원 CN201210089168.5의 중국 특허 공보 CN103365070A는 주기적으로 엇갈리게 배열되고 서로 다른 위상을 가지는 광빔을 발생하도록 구성된 두 세트의 홀들로 구성된 포토마스크를 기술한다. 이 패턴은 명확한 이미지를 생성할 수는 있으나, 네가티브형 포토레지스트를 사용해야 하므로, 포토리소그래피 시스템에서 적절한 조정이 있어야 한다. 따라서 공정 비용이 높다.
2013년 10월 2일 출원한 중국 특허 출원 CN201310243141.1의 중국 특허 공보 CN103337566A는, 원하는 기판 패턴의 일부에 해당하는 패터닝된 포토레지스트를 포토리소그래피 공정을 이용하여 사파이어 기판의 전측에 형성하는 단계; 상기 기판의 전측에 저지층(stop layer)을 적층하는 단계; 상기 기판상의 상기 저지층의 일부만 남도록 리프트-오프 공정에 의해 상기 포토레지스트를 제거하는 단계; 다른 한번의 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 원하는 기판 패턴의 남은 부분에 해당하는 다른 하나의 패터닝된 포토레지스트를 형성하는 단계; 상기 기판상에 다른 하나의 저지층을 적층하는 단계; 다른 하나의 리프트-오프 공정을 이용하여 상기 포토레지스트와 상기 포토레지스트 상의 저지층의 일부를 제거하는 단계; 및 상기 원하는 기판 패턴을 형성하기 위해 습식 또는 건식 에칭 공정을 이용하여 상기 사파이어 기판을 에칭하는 단계로 구성되는 방법을 제안한다. 이러한 방법은 앞서 언급한 문제를 효과적으로 완화시킬 수는 있으나, 공정이 복잡하고 비용이 많이 든다.
2014년 2월 12일에 출원한 중국 특허 출원 CN201310473082.7의 중국 특허 공보 CN103576440A는 불투명 영역을 자두 형태로 변경할 것을 제안한다. 종래 기술에서도 이미 화산 형태의 불투명 영역을 사용하도록 제안한 바 있다. 그러나 그러한 불투명 영역은 광 추출을 개선하는데 그칠 뿐, 포토마스크 경계선과 불투명 영역 사이의 과도하게 협소한 간격에서 비롯되는 희미한 이미지 가장자리의 문제는 해결하지 못한다.
따라서, 공정 복잡성과 비용을 증가시키지 않으면서도, 포토마스크 경계선과 불투명 영역 사이의 너무 작은 간격에서 일어날 수 있는 희미한 패턴 이미지 가장자리의 문제를 해결할 수 있는, PSS 포토마스크 패턴과 노광 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은, 상기 문제점들을 해결하기 위한 PSS 포토마스크 패턴과 노광 방법을 제공하는 것이다. 불투명 프레임에 지나치게 가까운 이산적인 불투명 영역이나 광학적 인접 효과(OPE)를 유발하기 쉬운 프레임상의 불투명 영역들의 부분들 대신에, 계속적인 불투명 프레임을 포함함으로써, 상기 패턴의 디자인이 개선된다. 이로써, 프레임에 인접한 원형의 불투명 영역은 조명 조건의 영향을 받지 않는다. 다른 하나의 동일한 PSS 포토마스크 패턴을 이용한 노광시, 제 1 PSS 포토마스크 패턴을 이용한 상기 노광의 결과인 이송된 패턴의 일 프레임은 상기 다른 PSS 포토마스크 패턴의 프레임들 중 반대측의 프레임과 정렬되어, 상기 두 개의 프레임상의 원호들이 결합하여 완전한 원이 된다. 결과적으로, 프레임 상의 불투명 영역은 또한 원하는 방식으로 노광될 수 있고, 공정의 복잡성과 비용을 증가시키지 않으면서 포토마스크 프레임과 불투명 영역 사이의 과도하게 협소한 간격 때문에 일어나는 희미한 패턴 이미지 가장자리의 문제를 해결할 수 있다.
상기 목적은 본 발명에 따른 패터닝된 사파이어 기판(PPS)를 위한 포토마스크의 패턴 구조에 의해 달성되는 바, 상기 패턴 구조는 각각 적어도 두 개의 부채꼴 형태의 불투명 영역과 하나의 투명 영역을 구비하는 복수 개의 동일한 다각형들을 연결하여 형성되고, 상기 복수 개의 다각형은 상기 부채꼴 형태의 불투명 영역들을 원형의 불투명 영역들이 되도록 연결함으로써 결합되고, 상기 복수 개의 다각형 각각은 축대칭이며, 상기 복수 개의 다각형 각각에 있는 상기 부채꼴 형태의 불투명 영역들은 동일한 반경을 가지는 원호들에 의해 정의되고, 상기 복수 개의 다각형 각각에 있어서 상기 부채꼴 형태의 불투명 영역들을 정의하는 원호들의 중심각의 합은 180°와 같고, 상기 다각형들 중 완전한 하나의 다각형을 수용할 수 없는 상기 포토마스크의 경계 영역들은 불투명 영역들로 구성된다.
바람직하게, 상기 다각형들은 각각 직각인 두 개의 인접 내각을 가지는 오각형이고, 상기 직각들을 이루는 변들은 상기 부채꼴 형태의 불투명 영역들의 변들의 역할을 하고, 상기 직각들은 부채꼴 형태의 불투명 영역들을 정의하는 원호들의 중심각들을 구성하며, 상기 두 개의 직각들은 서로 대향하고 부채꼴 형태의 불투명 영역들의 반경과 같은 동일한 길이를 가지는 두 개의 변을 가진다.
바람직하게, 상기 다각형들은 각각 정삼각형의 세 모서리에 형성된, 중심각이 60°인 세 개의 부채꼴 형태의 불투명 영역을 가지는 정삼각형이다.
바람직하게, 상기 원형의 불투명 영역들은 2μm 내지 2.3μm의 직경을 가진다.
바람직하게, 상기 원형의 불투명 영역들 각각은, 해당 다각형들의 해당 부채꼴 형태의 불투명 영역들의 원호들에 의해 연결되는 둘레를 가지고, 상기 포토마스크의 한 변상의 각 원호는 상기 포토마스크의 반대측 변에 있는 상보적인 원호와 함께 완전한 원을 형성할 수 있다.
바람직하게, 두 개의 동일한 포토마스크의 경계 영역들을 중첩하면, 그리고 상기 두 개의 포토마스크의 인접 변 상에, 상기 포토마스크들 중 하나의 포토마스크 상에 있는 원호들과 나머지 하나의 포토마스크 상에 있는 상보적인 원호들을 이어서 완전한 원들을 형성한다.
본 발명은 또한 상기에서 정의한 패터닝된 사파이어 기판을 위한 포토마스크의 패턴 구조를 가지는 포토마스크를 이용한 노광 방법을 제공한다. 상기 방법에 있어서, 상기 포토마스크를 노광하여 패터닝된 영역을 형성한 후, 상기 포토마스크 한 변 상의 원호들과 상기 패터닝된 영역의 반대측 변에 있는 상보적인 원호들을 이어 완전한 원들을 형성하도록, 상기 포토마스크는 상기 패터닝된 영역의 경계 영역과 중첩되는 경계 영역을 가지게 되고, 그리고 나서 상기 포토마스크는 재차 노광된다.
종래의 방법에 비하여, 본 발명은 다음과 같은 장점이 있다. 본 발명에서 제공하는 PPS 포토마스크 패턴은, 각각 적어도 두 개의 부채꼴 형태의 불투명 영역과 하나의 투명 영역을 구비하는 복수 개의 동일한 다각형들 및 상기 다각형들을 둘러싸는 불투명 프레임들을 포함하여 개선된 디자인을 가진다. 여기서 상기 다각형들은 상기 부채꼴 형태의 불투명 영역들을 원형의 불투명 영역들이 되도록 결합되고, 상기 다각형 각각은 축대칭이며, 상기 다각형에 있는 모든 부채꼴 형태의 불투명 영역들은 동일한 반경을 가지는 원호들에 의해 정의되고, 상기 다각형 각각에 있어서 상기 부채꼴 형태의 불투명 영역들을 정의하는 원호들의 중심각의 합은 180°와 같고, 상기 다각형들 중 완전한 하나의 다각형을 수용할 수 없는 상기 포토마스크의 경계 영역들은 불투명 영역들로 구성된다. 이러한 디자인으로, 불투명 프레임에 지나치게 가까운 이산적인 불투명 영역이나 광학적 인접 효과(OPE)를 유발하기 쉬운 프레임상의 불투명 영역들의 부분들이 불규칙한 형태를 가지는 계속적인 불투명 프레임으로 대체된다. 따라서, 프레임에 인접한 원형의 불투명 영역은 조명 조건의 영향을 받지 않는다. 또한, 다른 하나의 동일한 PSS 포토마스크 패턴을 이용한 노광시, 제 1 PSS 포토마스크 패턴을 이용한 상기 노광의 결과인 이송된 패턴의 일 프레임은 상기 다른 PSS 포토마스크 패턴의 프레임들 중 반대측의 프레임과 정렬되어, 상기 두 개의 프레임상의 원호들이 결합하여 완전한 원이 된다. 이로써, 프레임 상의 불투명 영역은 또한 원하는 방식으로 노광될 수 있다. 이들 장점은 노광 단계나 패러미터를 변경하지 않고도 단지 투명 영역을 기하학적으로 변경함으로써 달성된다. 따라서, 공정의 복잡성과 비용을 증가시키지 않으면서 포토마스크 프레임과 불투명 영역 사이의 과도하게 협소한 간격 때문에 일어나는 희미한 패턴 이미지 가장자리의 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 종래의 PSS 포토마스크 패턴을 도시하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 포토마스크 패턴의 이미지의 광 세기 분포를 도시한다.
도 3은 투명 영역이 육각형 단위로 분할되는 다른 종래의 PSS 포토마스크 패턴을 도시한다.
도 4는 도 3의 포토마스크를 이용하여 실시한 노광시의 광 세기 분포를 도시한다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른, 투명 영역의 분할 방법을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른, 투명 영역의 분할의 결과인 유니터리 다각형을 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른, PSS 포토마스크의 패턴 구조를 도시하는 개략도이다.
도 8은 도 7의 포토마스크를 이용하여 실시한 노광시의 광 세기 분포를 도시한다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른, 두 개의 포토마스크의 중첩(superimposition)을 개략적으로 도시한다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른, 투명 영역의 분할의 결과인 유니터리 다각형을 도시하는 개략도이다.
도 11은는 본 발명의 제 2 실시예에 따른, 투명 영역의 분할 방법을 개략적으로 도시한다.
도 1 내지 도 4: 01-불투명 영역; 02-투명 영역
도 5 내지 도 11: 1-불투명 영역; 2-투명 영역, 3-제 1 유니터리 삼각형; 4-제 2 유니터리 삼각형; 5-제 3 유니터리 다각형; 6-제 4 유니터리 다각형; 7-원호를 가지는 불투명 영역; 81-제 1 선분; 82-제 2 선분; 83-제 3 선분
본 발명의 상기 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 기술하는 몇몇 특정 실시예의 하기 설명으로부터 보다 더 명확해질 것이다.
실시예 1
본 발명은 패터닝된 사파이어 기판(PSS) 포토마스크의 패턴 구조를 제공한다. 상기 패턴 구조는 다수의 불투명 영역(1)과 투명 영역(2)을 포함한다. 본 실시예에 따르면, 상기 투명 영역(2)은 하기의 방법에 따라 분할된다.
도 5를 참조하면, 상기 포토마스크 상의 불투명 영역들(1)은 일반적으로 투명 영역(2)에 의해 상호 이격되는 원형의 영역들이다. 상기 원형의 영역들 사이의 거리는 동일하고, 상기 원형의 영역들은 동일한 반경을 가진다. 세 개의 인접한 원형의 불투명 영역(1)의 중심을 연결하여 도 5에 도시된 바와 같은 제 1 유니터리 삼각형(3)과 제 2 유니터리 삼각형(4)을 얻을 수 있다. 도 6에 나타난 바와 같이, 제 1 유니터리 삼각형(3)과 제 2 유니터리 삼각형(4) 각각은 정삼각형이다. 제 1 유니터리 삼각형(3)은 세 개의 직선 변(3a, 3b, 3c)과 세 개의 원호 변(3d, 3e, 3f)를 가지며, 상기 원호 변(3d, 3e, 3f) 각각은 세 개의 인접한 원형의 영역들 중 해당되는 한 영역의 둘레의 일부이다. 또한 상기 세 개의 원호 변 의 중심각들, 즉 상기 정삼각형의 내각들은 모두 60°이다. 따라서 상기 세 개의 원호 변 의 중심각들의 합, 즉 상기 정삼각형의 내각들의 합은 180°이다. 제 2 유니터리 삼각형(4)은 제 1 유니터리 삼각형(3)과 구조적으로 동일하다.
제 1 유니터리 삼각형(3)과 제 2 유니터리 삼각형(4) 내에 있는 투명 부분들을 이어서 포토마스크의 투명 영역(2)을 형성한다면, 포토마스크의 양측(즉, 도면에서 도시된 좌우측) 상에 제 1 유니터리 삼각형(3) 전부 또는 제 2 유니터리 삼각형(4) 전부를 수용할 수 없는 경계 영역이 존재하게 될 것이다. 그러한 경우, 제 1 유니터리 삼각형(3) 전부 또는 제 2 유니터리 삼각형(4) 전부를 수용할 수 없는 경계 영역은 불투명 영역(1)로서 설계된다. 결과적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 원호(7)를 가지는 불투명 영역은, 포토마스크의 각 변에 인접한 원형의 불투명 영역들(1)을 연결하여 포토마스크의 각 변을 따라 형성된다. 노광시, 양측에 원호(7)를 가진 불투명 영역에서 완전한 원형 이미지가 나오지 않을 것이다. 노광시 광 세기 분포는 도 8에 나타나 있다.
본 발명은 또한 상기 PSS 포토마스크의 패턴 구조를 가지는 포토마스크를 사용한 노광 방법을 제공한다. 도 9를 참조하면, 상기 포토마스크를 사용한 노광을 마친 후, 경계 영역들에 이전의 포토마스크와 중첩되는 동일한 포토마스크를 사용하여 또 한번의 노광을 실시한다. 대안으로서, 이전의 포토마스크를 노광하여 패터닝된 영역을 형성한 후, 또 다른 포토마스크의 경계 영역들을 상기 패터닝된 영역의 경계 영역들에 중첩하여 또 한번의 노광을 실시한다. 노광시, 해당 측의 원호들이 완전한 원을 형성하도록 원호(7)를 가진 불투명 영역들을 중첩한다. 도 9를 참조하면, 제 1 포토마스크에서 원호(7)를 가진 불투명 영역 상에 제 2 포토마스크를 중첩할 때, 제 2 포토마스크에서 원호(7)를 가진 불투명 영역은 노광시 조사광의 일부를 차단할 수 있다. 그러나, 제 1 포토마스크를 이용한 이전의 노광에서 상기 차단 영역들이 노광되었으므로, 비록 제 2 포토마스크를 이용한 후속 노광시 제 1 포토마스크의 경계 영역들에 있는 투명 영역(2)의 일부가 제 2 포토마스크에서 원호(7)를 가진 불투명 영역에 의해 차단된다 하더라도, 이들 두 개의 포토마스크들의 노광으로 얻은 이미지들은 영향을 받지 않을 것이다.
바람직하게는, 원형의 불투명 영역(1)은 2μm 내지 2.3μm의 직경을 가진다.
실시예 2
도 11을 참조하면, 원형의 불투명 영역들의 중심을 잇는 선분은 제 1 선분(81)으로 정의한다. 본 실시예는, 상기 투명 영역(2)이 제 2 선분(82) 또는 제 3 선분(83)에 의해 분할되고, 상기 제 2 및 제 3 선분들(82, 83)이 해당 제 1 선분(81)에 대해 38° 내지 42°의 각도로 기울어져 있다는 점에서 실시예 1과 다르다.
예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 투명 영역(2)은 제 3 선분(83)에 의해 제 3 유니터리 다각형(5)과 제 4 유니터리 다각형(6)으로 분할된다. 상기 제 3 유니터리 다각형(5) 각각은 5개의 직선 변 (5a 내지 5e) 및 두 개의 인접 직각 모서리를 가진다. 이들 두 개의 인접 직각 모서리들은 각각 중심각이 90°인 두 개의 원호(5f, 5g)에 해당하고, 따라서 두 개의 부채꼴이 형성된다. 원호(5f, 5g)의 중심각의 합은 180°와 동일하다. 상기 두 개의 직각 모서리는 두 개의 대향하는 직선 변(5b, 5d)을 가진다. 상기 두 개의 직선 변(5b, 5d)의 길이는 부채꼴의 반경과 동일하다. 제 4 유니터리 다각형(6)은 제 3 유니터리 다각형(5)과 구조적으로 동일하다. 상기 포토마스크의 투명 영역(2)은 제 3 및 제 4 유니터리 다각형(5, 6)의 투명 부분들을 이어서 형성되고, 나머지 부분은 불투명 영역(1)을 구성한다. 이로 인해 경계선에 인접하는 원형의 불투명 영역(1)의 노광이 경계선의 조명 조건에 영향을 받지 않도록 보장될 수 있다. 더욱이, 경계선에 있는 원형의 불투명 영역(1)은, 두 개의 포토마스크를 경계 영역에서 중첩시키거나 또 다른 포토마스크의 경계 영역을 이전 포토마스크를 노광하여 형성된 패터닝된 영역들의 경계 영역과 중첩시킴으로써 완전한 이미지로 노광될 수 있다.
본 발명은 투명 영역을 기하학적 단위로 분할하고 이후 이들을 연결한다. 포토마스크의 한 변과 이 변에 인접한 원형의 불투명 영역(1) 사이의 영역이 완전한 오각형 또는 정삼각형의 투명 영역(2)을 수용할 수 없을 경우, 상기 변과 원호(7)를 가진 불투명 영역을 연결하여 불규칙한 형태의 불투명 영역(1)을 형성한다. 결과적으로, 변들에 인접한 불투명 영역들(1)은 조명 조건의 영향을 받지 않는다. 더욱이, 또 다른 포토마스크의 노광시, 이를 제 1 포토마스크의 노광으로 생긴 패터닝된 영역의 경계 영역과 중첩시켜 포토마스크의 경계선에 인접한 원형의 불투명 영역(1)의 노광을 가능케 할 수 있다. 이러한 장점들은 노광 단계나 패러미터를 변경하지 않고도 얻을 수 있다. 따라서, 공정 복잡성과 비용을 증가시키지 않으면서, 포토마스크 경계와 불투명 영역 사이의 과도하게 협소한 간격으로 인해 비롯된 희미한 패턴 이미지 가장자리의 문제를 해결할 수 있다.
상기 몇몇의 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속한 분야의 통상의 기술자가 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형 및 변경을 할 수 있음은 물론이다. 그러므로 그러한 변형 및 변경이 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들의 범위에 속한다면, 본 발명은 이들 변형 및 변경 모두를 포함하는 것으로 한다.

Claims (7)

  1. 패터닝된 사파이어 기판(PPS)를 위한 포토마스크의 패턴 구조에 있어서,
    상기 패턴 구조는 각각 적어도 두 개의 부채꼴 형태의 불투명 영역과 하나의 투명 영역을 구비하는 복수 개의 동일한 다각형들을 연결하여 형성되고, 상기 복수 개의 다각형은 상기 부채꼴 형태의 불투명 영역들을 원형의 불투명 영역들이 되도록 연결함으로써 결합되고, 상기 복수 개의 다각형 각각은 축대칭이며, 상기 복수 개의 다각형 각각에 있는 상기 부채꼴 형태의 불투명 영역들은 동일한 반경을 가지는 원호들에 의해 정의되고, 상기 복수 개의 다각형 각각에 있어서 상기 부채꼴 형태의 불투명 영역들을 정의하는 원호들의 중심각의 합은 180°와 같고, 상기 다각형들 중 완전한 하나의 다각형을 수용할 수 없는 상기 포토마스크의 경계 영역들은 불투명 영역들로 구성됨을 특징으로 하는, PPS를 위한 포토마스크의 패턴 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 다각형들은, 각각 직각인 두 개의 인접 내각을 가지는 오각형이고, 상기 직각들을 이루는 변들은 상기 부채꼴 형태의 불투명 영역들의 변들의 역할을 하고, 상기 직각들은 부채꼴 형태의 불투명 영역들을 정의하는 원호들의 중심각들을 구성하며, 상기 두 개의 직각들은 서로 대향하고 부채꼴 형태의 불투명 영역들의 반경과 같은 동일한 길이를 가지는 두 개의 변을 가짐을 특징으로 하는, PPS를 위한 포토마스크의 패턴 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 다각형은, 각각 정삼각형의 세 모서리에 형성된, 중심각이 60°인 세 개의 부채꼴 형태의 불투명 영역을 가지는 정삼각형임을 특징으로 하는, PPS를 위한 포토마스크의 패턴 구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 원형의 불투명 영역들은 2μm 내지 2.3μm의 직경을 가짐을 특징으로 하는, PPS를 위한 포토마스크의 패턴 구조.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 원형의 불투명 영역들 각각은, 해당 다각형들의 해당 부채꼴 형태의 불투명 영역들의 원호들에 의해 연결되는 둘레를 가지고, 상기 포토마스크의 한 변상의 각 원호는 상기 포토마스크의 반대측 변에 있는 상보적인 원호와 함께 완전한 원을 형성할 수 있음을 특징으로 하는, PPS를 위한 포토마스크의 패턴 구조.
  6. 제 5 항에 있어서,
    두 개의 동일한 포토마스크의 인접 변 상에 상기 두 개의 포토마스크의 경계 영역들을 중첩하면, 상기 포토마스크들 중 하나의 포토마스크 상에 있는 원호들과 나머지 하나의 포토마스크 상에 있는 상보적인 원호들을 이어서 완전한 원들을 형성함을 특징으로 하는, PPS를 위한 포토마스크의 패턴 구조.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에서 정의된 패턴 구조를 가지는 포토마스크를 이용한 노광 방법에 있어서,
    상기 포토마스크를 노광하여 패터닝된 영역을 형성한 후, 상기 포토마스크 한 변 상의 원호들과 상기 패터닝된 영역의 반대측 변에 있는 상보적인 원호들을 이어 완전한 원들을 형성하도록, 상기 포토마스크는 상기 패터닝된 영역의 경계 영역과 중첩되는 경계 영역을 가지게 되고, 그리고 나서 상기 포토마스크는 재차 노광됨을 특징으로 하는, 노광 방법.
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