KR20040110637A - 홀로그래픽 롬 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 홀로그래픽 롬 시스템은 신호광이 투과 가능한 기판 상부에 형성된 요철 모양의 포토레지스트 패턴으로 이루어지며, 신호광들이 패턴을 투과할 때 패턴의 상부면들을 투과한 신호광과 하부면들을 투과한 신호광간에 위상차가 발생되도록 하는 글래스 마스크와, 임의의 두개 광간 간섭으로 생성되는 간섭 무늬가 기록되어 있으며, 상부면 또는 하부면을 투과한 신호광 중 어느 하나의 면을 투과한 신호광만을 투과시켜 광 기록매체에 제공하는 홀로그래픽 매체를 포함한다.
이와 같이, 본 발명은 마스크 대신 글래스 마스터링 공정에 의해 생성되는 글래스 마스크와 홀로그래픽 매체를 이용함으로써, 신호광이 광 기록매체에 도달하는 거리를 줄여 신호광의 회절양을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 금속층 증착 및 식각 공정 없이 포토레지스트 패턴 형성으로 글래스 마스크가 제조되기 때문에 그만큼 제조 공정 수를 줄일 수 있다.

Description

홀로그래픽 롬 시스템{HOLOGRAPHIC ROM SYSTEM}
본 발명은 홀로그래픽 롬 시스템에 관한 것으로, 특히 마스크를 글래스 마스크와 홀로그래픽 매체로 대체하여 신호광의 회절양을 줄이고 마스크 제조 공정을 단순화시킬 수 있는 홀로그래픽 롬 시스템에 관한 것이다.
최근에는 데이터 저장용 메모리의 대용량 및 고속 처리를 위해 광 디스크 등의 광 기록매체로 수∼ 수백 Gbytes를 저장할 수 있는 홀로그래픽 디스크 저장 시스템, 그 중에서도 홀로그래픽 랜덤 액세스 메모리(HROM: Holographic Random Access Memory) 장치에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행 중에 있다.
홀로그래픽 롬 시스템은 도 1에 도시되어 있다. 도 1은 종래기술에 의한 홀로그래픽 롬 시스템을 간략하게 나타낸 구성도로서, 광원(10), HWP(Half Wave Plate)(12, 22), 광 확장기(beam expander)(14), 빔 스플리터(polarizer beam splitter)(16), 편광기(18, 24), 반사 미러(20, 26, 28), 코니컬 미러(conical mirror)(30), 광 기록매체(32), 마스크(34)가 포함되어 있다.
이와 같이 구성된 홀로그래픽 롬 시스템은 기록을 위한 두 개의 광 경로를 통해 신호광과 기준광을 광 기록매체(32)인 광 디스크에 조사하여 이들 광 사이의 간섭으로 인해 생성되는 간섭 무늬 패턴으로 3차원 홀로그램 데이터를 기록한다.
광원(10)으로부터 입사되는 광(예컨대 532nm 파장의 레이저광)은 HWP(12), 광 확장기(14) 등을 거쳐 빔 스플리터(16)로 제공된다. 빔 스플리터(16)는 레이저광을 신호광과 기준광으로 분리하는 역할을 하는데, 신호광은 그대로 투과시키고 기준광은 반사시켜 두 개의 광 경로로 나눈다.
빔 스플리터(16)에서 분리된 신호광은 편광기(18)를 거쳐 반사 미러(20)에 의해 반사되고 반사된 신호광은 마스터링 프로세스(mastering mask)용 마스크(34)를 투과하여 소정 패턴으로 변조되어 광 기록매체(32)인 광디스크에 조사된다.
그리고 빔 스플리터(16)에서 분리된 기준광은 HWP(22), 편광기(24)를 거쳐 반사 미러들(26, 28)에 의해 반사되어 코니컬 미러(30)로 조사된다.
광 기록매체(32)의 상부에는 반사 미러(20)에 의해 반사된 신호광이 입사된다. 광 기록매체(32)의 하부에는 코니컬 미러(30)를 통해 광 기록매체(32) 표면에 모두 동일한 각도로 평행으로 퍼져나온 기준광이 입사된다. 이들 광 사이의 간섭으로 인해 광 기록매체(32)에는 3차원 홀로그램 데이터인 간섭 무늬 패턴이 기록된다.
이후 홀로그래픽 롬 시스템은 장착된 코니컬 미러(30)를 반사각이 다른 코니컬 미러로 교체한 후에 이와 같은 경로로 기준광과 신호광을 제공하여 각도 중첩 방식으로 데이터를 광 기록매체(32)인 광 디스크에 기록한다.
홀로그래픽 롬 시스템은 광 기록매체(32)에 대용량의 데이터를 저장하기 위하여 광 기록매체(32)의 선폭은 적어도 대용량의 데이터를 저장하는 DVD의 선폭(0.4㎛)을 가져야한다.
이와 같이 0.4㎛의 선폭을 갖는 광 기록매체(32)에 신호광을 조사하기 위하여 홀로그래픽 롬 시스템에 사용되는 마스크(34)의 각 패턴 선폭은 적어도 0.4㎛ 이하의 선폭을 가져야한다.
이러한 마스크(34)의 패턴은 반도체 공정에서 포토마스크를 이용하여 구현되는데, 이러한 포토마스크 공정은 일반적으로 0.7㎛의 선폭을 구현할 수 있기 때문에 0.4㎛의 선폭을 갖는 광 기록매체(32)에 신호광을 조사하기 위해 광기록매체(32)와 마스크(34) 사이에 광 기록매체(32)에 조사될 신호광을 축소시키기 위한 고정밀 광학계가 필요하다.
이와 같이 마스크(34)와 광 기록매체(32) 사이 고정밀 광학계를 사용할 경우에 마스크(34)와 광 기록매체(32)간의 분리 거리가 커져 신호광의 회절양이 증가하며, 이는 데이터 기록 시 노이즈의 원인이 된다. 또한 광학계 사용에 따라 시스템의 구조가 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 홀로그래픽 롬 시스템에 이용되는 마스크(34)는 금속 패턴으로 이루어져 있기 때문에 이를 제조하기 위해서는 반도체 기판 상부에 금속층을 증착하고 패턴 공정이 필요하기 때문에 마스크(34) 제조 시간이 길어질 뿐만 아니라 제조 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 포토레지스트 패턴이 형성된 글래스 마스크와 홀로그래픽 매체로 마스크를 대체함으로써, 제조 공정을 단순화시킴과 아울러 신호광의 회절양을 줄일 수 있는 홀로그래픽 롬 시스템을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광원에서 발생되는 레이저 광을 신호광과 기준광으로 분리시켜 광 기록매체에 제공하는 홀로그래픽 롬 시스템에 있어서, 상기 신호광이 투과 가능한 기판 상부에 형성된 요철 모양의 포토레지스트 패턴으로 이루어지며, 상기 신호광들이 패턴을 투과할 때 상기 패턴의 상부면들을 투과한 신호광과 하부면들을 투과한 신호광간에 위상차가 발생되도록 하는 글래스 마스크와, 임의의 두개 광간 간섭으로 생성되는 간섭 무늬가 기록되어 있으며, 상기 상부면 또는 하부면을 투과한 신호광 중 어느 하나의 면을 투과한 신호광만을 투과시켜 상기 광 기록매체에 제공하는 홀로그래픽 매체를 포함한다.
도 1은 종래 기술에 의한 홀로그래픽 롬 시스템을 도시한 구조도이고,
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 롬 시스템을 도시한 도면이고,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 홀로그래픽 롬 시스템에서 글래스 마스크를 형성하는 과정을 도시한 공정 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 홀로그래픽 롬 시스템에서 홀로그래픽 매체 형성 과정 및 특징으로 설명하기 위한 도면이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 광원 12, 22 : HWP
14 : 광 확장기 16 : 빔 스플리터
18, 24 : 편광기 20, 26, 28 : 반사경
30 : 코니컬 미러 32 : 광 기록매체
100 : 글래스 마스크 110 : 홀로그래픽 매체
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그래픽 롬 시스템의 구성도로서, 광원(10), HWP(Half Wave Plate)(12, 22), 광 확장기(14), 빔 스플리터(16), 편광기(18, 24), 반사 미러(20, 26, 28), 코니컬 미러(30), 광 기록매체(32), 홀로그래픽 매체(110) 및 글래스 마스크(100)가 포함되어 있다.
먼저, 본 발명은 종래의 마스크(34) 대신 홀로그래픽 매체(110)와 글래스 마스크(100)를 적용시킨 것으로, 나머지 시스템 구성 및 광 경로는 종래의 홀로그래픽 롬 시스템과 동일한 바, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일 도면 부호를 사용한다.
이와 같이 구성된 홀로그래픽 롬 시스템은 기록을 위한 두 개의 광 경로를 통해 신호광과 기준광을 광 기록매체(32)인 광 디스크에 조사하여 이들 광 사이의 간섭으로 인해 생성되는 간섭 무늬 패턴으로 3차원 홀로그램 데이터를 기록한다.
광원(10)으로부터 입사되는 광(예컨대 532nm 파장의 레이저광)은 HWP(12), 광 확장기(14) 등을 거쳐 빔 스플리터(16)로 제공된다. 빔 스플리터(16)는 레이저광을 신호광과 기준광으로 분리하는 역할을 하는데, 신호광은 그대로 투과시키고 기준광은 반사시켜 두 개의 광 경로로 나눈다.
빔 스플리터(16)에서 분리된 기준광은 HWP(22), 편광기(24)를 거쳐 반사 미러들(26, 28)에 의해 반사되어 코니컬 미러(30)로 조사된다.
그리고, 빔 스플리터(16)에서 분리된 신호광은 편광기(18)를 거쳐 반사 미러(20)에 의해 반사되고 반사된 신호광은 글래스 마스크(100) 및 홀로그래픽 매체를 투과하여 소정 패턴으로 변조되어 광 기록매체(32)인 광 디스크에 조사된다.
신호광의 경로 상에 있는 글래스 마스크(100)의 구조 및 제조 과정은 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 설명한다. 도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 홀로그래픽 롬 시스템에 적용되는 글래스 마스크 형성 과정을 도시한 공정도 단면도이다.
홀로그래픽 롬 시스템에 사용되는 글래스 마스크는 DVD에 적용되는 광 기록매체 시 글래스 마스터링 공정의 일부로써, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 기판(101)의 상부에 포토레지스트(102)를 도포한 다음 ODC(Optical Disk Corp) 사의 DRAW(Direct-Read-After-Write) 기능을 가진 글래스 마스터링 장비를 이용하여 포토레지스트(102)를 패터닝 함으로써 기판(101)의 상부에 포토레지스트 패턴(102a)을 형성한 후에 이를 베이킹(baking)하여 글래스 마스크(100)를 형성한다. 이때, 포토레지스트 패턴(102a) 폭은 DVD 선폭인 0.4㎛를 갖는다.
이와 같은 제조 공정을 통해 형성된 글래스 마스크(100)에서는 반사 미러(20)를 통해 신호광의 위상을 변경시킨다. 이때 신호광 중에서 포토레지스트 패턴(102a) 중 하부면(B)을 투과한 신호광과 상부면(A)을 투과한 신호광은 서로 다른 위상을 갖기 때문에 하부면(B)과 상부면(A)을 투과한 신호광간에는 위상차를 갖는다.
하부면(B)과 상부면(A)을 투과한 신호광간의 위상차(P)는 아래의 수학식 1로 표현될 수 있다.
P = (Npr-1)t
여기서, Npr은 글래스 마스크(100) 제작 시 사용되는 포토레지스트의 굴절율을 나타내고 1은 공기의 굴절율이고, t는 포토레지스트 패턴(102a)의 깊이를 나타낸다.
글래스 마스크(100)를 홀로그래픽 롬 시스템에 적용하기 위해서 하부면(B)과 상부면(A)을 투과한 신호광간의 위상차(P)는 λ/2를 갖는 것이 바람직한데, λ/2의 위상차(P)를 갖게 하기 위해서는 위의 수학식 1에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(102a)의 깊이(t)를 조절하거나 굴절율의 차가 공기와 많이 나는 포토레지스트를 이용하면 된다.
글래스 마스크(100)를 투과한 신호광은 홀로그래픽 매체(110)에 입사되며, 홀로그래픽 매체(110)의 제조 과정 및 특성은 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명에 홀로그래픽 롬 시스템에 적용되는 홀로그래픽 매체의 제조 과정 및 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 홀로그래픽 매체(110)는 매체에 제 1, 2 광을 입사시켜 제 1, 2 광간의 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬를 기록하여 제조되며, 매체에 입사되는 제 1, 2 광은 평면파이다. 홀로그래픽 매체(110)에 기록된 간섭 무늬는 특정한 위상을 갖는 광만을 투과시키고 위상이 다른 광은 회절시킨다. 이때 간섭 무늬의회절 효율은 100%이기 때문에 위상이 다른 광은 홀로그래픽 매체(110)를 투과하지 못하고 회절되어 반사된다.
이때 홀로그래픽 매체(110)는 글래스 마스크(100)의 상부면(A)을 투과한 신호광만을 투과시키도록 제작되거나 하부면(B)을 투과한 신호광만을 투과시키도록 제작될 수 있다. 즉, 홀로그래픽 매체(110)는 상부면(A)을 투과한 신호과의 위상에 맞도록 제작되거나 하부면(B)을 투과한 신호광의 위상에 맞도록 제작된다.
이하에서는 홀로그래픽 매체(110)가 상부면(A)을 투과한 신호광의 위상에 맞도록 제작되는 것을 예로 들어 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 글래스 마스크(100)를 투과한 신호광 중에서 포토레지스트 패턴(102a)의 상부면들(A)을 투과한 신호광은 홀로그래픽 매체(110)에 의해서 모두 회절되어 반사되고, 포토레지스트 패턴(102a)의 하부면들(B)을 투과한 신호광은 홀로그래픽 매체(110)를 투과하여 광 기록매체(32)에 입사된다.
광 기록매체(32)에 입사되는 신호광과 코니컬 미러(30)를 통해 광 기록매체(32)에 입사되는 기준광간의 간섭에 의해 생성되는 간섭 무늬는 광 기록매체(32) 상에 기록된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 마스크 대신 글래스 마스터링 공정에 의해 생성되는 글래스 마스크와 홀로그래픽 매체를 이용함으로써, 신호광이 광 기록매체에 도달하는 거리를 줄여 신호광의 회절양을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 금속층 증착 및 식각 공정 없이 포토레지스트 패턴 형성으로 글래스 마스크가 제조되기 때문에 그만큼 제조 공정 수를 줄일 수 있다.

Claims (6)

  1. 광원에서 발생되는 레이저 광을 신호광과 기준광으로 분리시켜 광 기록매체에 제공하는 홀로그래픽 롬 시스템에 있어서,
    상기 신호광이 투과 가능한 기판 상부에 형성된 요철 모양의 포토레지스트 패턴으로 이루어지며, 상기 신호광들이 패턴을 투과할 때 상기 패턴의 상부면들을 투과한 신호광과 하부면들을 투과한 신호광간에 위상차가 발생되도록 하는 글래스 마스크와,
    임의의 두개 광간 간섭으로 생성되는 간섭 무늬가 기록되어 있으며, 상기 상부면 또는 하부면을 투과한 신호광 중 어느 하나의 면을 투과한 신호광만을 투과시켜 상기 광 기록매체에 제공하는 홀로그래픽 매체
    를 포함하는 홀로그래픽 롬 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토레지스트 패턴의 선폭은, 0.4㎛인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 간섭 무늬 생성 시에 사용되는 두개의 광은 평면파인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부면 또는 하부면을 투과한 신호광 중 다른 하나의 면을 투과한 신호광은, 상기 간섭 무늬에 의해 회절되어 반사되는 것을 특징하는 홀로그래픽 롬 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴의 상부면과 하부면간 위상차는, λ/2인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴의 상부면과 하부면간 위상차는, 상기 기판에 도포되는 포토레지스트의 종류 또는 상기 패턴의 깊이에 의해서 조절되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 롬 시스템.
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