KR20060038988A - 광학 표면 제조를 위한 몰드 제조 방법, 컨택트 렌즈 제조방법 및 이러한 방법들에 사용되는 디바이스 - Google Patents

광학 표면 제조를 위한 몰드 제조 방법, 컨택트 렌즈 제조방법 및 이러한 방법들에 사용되는 디바이스

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KR20060038988A
KR20060038988A KR1020067000328A KR20067000328A KR20060038988A KR 20060038988 A KR20060038988 A KR 20060038988A KR 1020067000328 A KR1020067000328 A KR 1020067000328A KR 20067000328 A KR20067000328 A KR 20067000328A KR 20060038988 A KR20060038988 A KR 20060038988A
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spatial light
contact lens
producing
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KR1020067000328A
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안토니우스 제이. 엠. 넬리센
헨드리쿠스 지. 피. 씨. 반 도어말렌
테오도루스 제이. 엠. 반 데르 푸텐
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

맞춤형 광학 표면을 제조하기 위한 몰드 제조 방법으로서, 이에 따라 기본형 몰드(1,2)가 요구된 형태의 몰드를 얻기 위해 변형된다. 변형은 포토레지스트 층(16)으로 몰드 표면을 코팅하는 단계, 상기 층을 노출 방사(9)의 미리 결정된 패턴으로 노출하는 단계 및 노출된 층을 현상하는 단계로서, 이에 따라 상기 층의 부분이 요구되는 몰드 형태(22)를 얻기 위해 제거되는, 현상 단계를 포함하는 리쏘그래피 프로세스에 의해 수행된다. 이 방법은 개별 컨택트 렌즈와 같은 작은 수량의 광학 표면을 제조하기 위해 사용될 수 있다.

Description

광학 표면 제조를 위한 몰드 제조 방법, 컨택트 렌즈 제조 방법 및 이러한 방법들에 사용되는 디바이스{A METHOD OF MANUFACTURING A MOULD FOR PRODUCING AN OPTICAL SURFACE, A METHOD OF PRODUCING A CONTACT LENS AND A DEVICE FOR USE WITH THESE METHODS}
본 발명은 맞춤형 광학 표면을 제조하기 위한 몰드 제조 방법에 관한 것으로서, 이에 따라 기본 모양을 갖춘 몰드가 몰드 표면의 필요한 모양을 갖추기 위해 변형된다. 본 발명은 또한 구성된 이러한 몰드를 사용하여 맞춤형 컨택트 렌즈의 제조 방법과 이러한 방법들에 사용되는 디바이스에 관한 것이다.
광학 표면은, 렌즈와 같은, 광학 요소를 의미하는 것으로 이해되는데, 이 광학 요소의 표면은 표면을 통과하는 방사 빔의 파면(wave front)을 변화시킨다. 맞춤형 광학 표면은 특정 목적을 위해 또는 안경 또는 컨택트 렌즈 착용자와 같은, 특정 사용자를 위해 특별히 제작된 표면을 의미하는 것으로 이해된다
종래의 컨택트 렌즈 제조 방법에는 구성 몰드와 오목한 몰드 표면의 제 1 몰드 부분과 볼록한 몰드 표면의 제 2 몰드 부분 사이에 자외선 경화 폴리머를 경화하는 방법이 사용된다. 이러한 몰드는 종종 플라스틱 물질로 만들어 진다. 플라스틱 몰드는 금속 금형을 통한 사출 성형에 의해 제조될 수 있다.
컨택트 렌즈에는 사람 눈에 접촉되므로 기본 표면이라고도 하는 오목한 표면과, 전면 표면이라고 하는, 볼록한 표면이 있다. 이러한 컨택트 렌즈는 구면 수차와 원통형 수차에 대해 사람의 시력을 교정해야 한다. 교정의 정도는 눈마다 다르다. 그러므로, 종래의 제조 방법은 원하는 시력 교정을 얻기 위해 선택해야 하는 다수의 미리 한정된 몰드 형태를 필요로 한다. 더욱이, 구면 및 원통형 수차의 교정뿐만 아니라, 더 높은 차수의 수차의 교정이 요구되며, 이에 따라 사실상 맞춤형 렌즈, 즉 오직 한 사람에게만 맞는 렌즈가 제조되어야 한다. 맞춤형 렌즈의 제조는 특수 맞춤형 몰드를 필요로 하며, 이 몰드는 한 사람을 위해 다수의 렌즈를 제조하는데만 사용될 수 있다.
맞춤형 컨택트 렌즈 제조를 위한 몰드, 즉 맞춤형 몰드는 기본형 몰드를 변형함으로써 얻어질 수 있다. 기본형은 요청된 모양을 얻기 위해 오직 제한된 변형만이 요구되도록 필요한, 맞춤형 모양을 어느 정도까지 근사시켜 얻어진 모양을 의미하는 것으로 이해된다. 기본형 몰드는 예를 들어, 금속 금형을 통해 사출 성형에 의한, 종래 방식에 따라 제조된 제한된 수의 표준 몰드로부터 선택될 수 있다. 구성 몰드의 변형은 오목한 표면과 볼록한 표면 중 하나 또는 이들 모두의 표면의 모양을 변경하는 것을 포함하며, 각 표면은 컨택트 렌즈의 몰딩 프로세스동안 컨택트 렌즈의 다른 표면에 접촉된다.
상기 표면 변형은 몰드 물질을 기계적으로 제거함으로써 수행될 수 있다. 그러나, 이것은 시간이 많이 소요되는 방법이다. 게다가, 몰드 표면 중 기계(가공) 처리한 부분은 몰드의 요구되는 평탄한 표면을 얻기 위해 마감 작업이 수행되어야 한다. WO02/0559169에 개시된, 표면 변형의 다른 방법은, 제어된 상황에서, 몰딩 작업동안 원하는 모양으로 몰드 표면을 변형하기 위해, 개별적으로 제어가능한 액추에이터의 어레이에 놓여진 몰드 표면의 함몰을 기초로 한다. 이 방법은 특히 세밀한 변형이 요구되는 경우, 복잡한 디바이스를 필요로 한다.
본 발명의 목적은 맞춤형 광학 표면 제조를 위한 비교적 단순하고 저렴한 몰드 제조 방법을 제공하는 것이다. 이 방법은
- 몰드 표면에 포토 레지스트 층을 제공하는 단계;
- 미리 결정된 시간동안, 노출 방사의 미리 결정된 패턴에 포토레지스트 층을 노출시키는 단계, 그리고
- 방사 패턴에 따른 포토레지스트 물질을 선택적으로 제거하고 상기 층의 노출된 표면을 몰드의 요구되는 최종 형태로 만들기 위한, 포토레지스트 층 현상 단계
를 포함하는, 포토리쏘그래픽 프로세스를 이용하는 것을 특징으로 한다.
이 방법은 컨택트 렌즈뿐만 아니라, 스펙터클 안경을 위한 몰드와 광학 장치에 사용되는 교정용 광학 요소를 위한 몰드 제조에 사용될 수 있다.
포토리쏘그래피는 본질적으로 집적 회로(IC)와 LCD 등의 제조를 위해 알려진 프로세스이며, 이에 따라 2-차원 매스크 패턴이 기판, 또는 웨이퍼 상의 레지스트 층에 있는 2-차원 이미지로 전사된다. 본 발명은 2-차원 매스크 패턴을 3-차원 표면 형태로 이전시키기 위해 리쏘그래피 프로세스를 이용한다. 이에 따라, 표면은, 예를 들어 자외선 방사에 감응하는 폴리머 물질, 또는 선호되는 경우, 다른 파장의 방사에 감응하는 다른 물질의 포토레지스트 층으로 코팅된다. 레지스트 층을 자외선 방사의 패턴화된 빔, 즉 매스크 패턴을 통과한 방사에 노출시킨 후, 레지스트 물질은 현상액에 의해 현상된다. 이에 따라 레지스트 물질의 부분은 패턴화된 노출에 따라 제거되고 남은 레지스트 층 물질은 요구된 표면 형태를 형성한다.
포토레지스트에는 포지티브와 네거티브의 두 가지 유형이 있다. 포지티브 포토레지스트의 경우, 노출된 부분이 현상과 동시에 제거된다. 포지티브 포토레지스트를 노출시키면 화학 구조의 변형을 초래하여 레지스트가 현상액에 더욱 용해가능하게 된다. 그러면 노출된 레지스트 부분은 현상액에 의해 제거되어, 레지스트 물질에 "구멍"이 남는다. 네거티브 포토레지스트는 이와는 상반된 방식으로 작용한다. 네거티브 레지스트를 노출시키면 중합이 유발되며, 따라서 더욱 용해하기 어려워진다. 그러므로, 네거티브 레지스트 물질의 노출된 부분이 표면 상에 남고, 물질의 노출되지 않은 부분만이 현상 작업동안 제거된다.
바람직하게, 현상액으로 현상하게 되면 덜 평탄하게 되므로, 소위 "핫 플로우" 현상 방법이 사용된다. 핫 플로우 현상이란 노출된 포토레지스트를 구비하는 몰드 부분이 미리 결정된 온도로 가열되는 것을 의미한다. 이렇게 하면 노출되지 않은 레지스트를 유동시키게 된다. 몰드 부분을 고속 회전시킴으로써, 중합되지 않은 레지스트의 잉여 부분이 제거된다.
본 방법의 바람직한 실시예는 네거티브-포토레지스트 층을 이용하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예는 몰드가 노출 방사에 투명한 물질로 만들어졌다는 것을 특징으로 한다.
본 방법의 추가적인 실시예는 몰드가 플라스틱 물질로 만들어졌다는 것을 특징으로 한다.
네거티브-포토레지스트 층이 사용된 실시예는 바람직하게 포토레지스트 층이 몰드를 통해 노출된다는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 컨택트 렌즈를 제조하기 위한 구성 몰드의 제조 방법에 관한 것이며, 이 구성 몰드는 컨택트 렌즈의 각각 제 1 표면과 제 2 표면을 형성하기 위한 제 1 및 제 2 몰드를 포함한다. 이 방법은 각 몰드가 전술한 방법에 의해 제조된다는 것을 특징으로 한다.
맞춤형 컨택트 렌즈를 위한 몰드의 용도가 매우 한정적이므로, 본 방법, 즉 단순하고 저렴한 프로세스의 유익한 점은 그러한 몰드를 제조할 때 최적으로 사용된다는 것이다.
본 발명은 또한 제 1 오목한 표면과 제 2 볼록한 표면을 포함하는 컨택트 렌즈의 제조 방법에 관한 것이며, 이 방법은
- 제 1 렌즈 표면의 네거티브인, 표면을 가진 제 1 몰드와 제 2 렌즈 표면의 네거티브인, 표면을 가진 제 2 몰드를 포함하는 구성 몰드를 제공하는 단계;
- 몰드 표면 사이의 공간을 폴리머 물질로 채우는 단계;
- 폴리머 물질을 자외선 방사에 노출시키는 단계로서, 이에 따라 상기 물질을 경화하고 이것을 상기 제 1 및 제 2 표면을 갖는 렌즈로 변형시키는, 폴리머 물질을 자외선 방사에 노출시키는 단계
를 포함한다. 이 방법은 전술한 구성 몰드 제조 방법에 따라 제조된 구성 몰드가 이용된다는 것을 특징으로 한다.
컨택트 렌즈의 제조 방법으로 단순하고 저렴하게 제조된 구성 몰드를 사용하면 후자의 방법 역시 단순하고 저렴하게 되므로, 본 발명 역시 이 방법으로 구현된다. 동일한 사항이 제조된 컨택트 렌즈에도 유효하다.
마지막으로, 본 발명은 전술한 몰드 제조 방법의 노출 단계를 수행하기 위한 디바이스에 관한 것이다. 이 디바이스는
- 자외선 방사를 발산하는 방사원;
- 노출 빔으로 발산된 방사를 집속시키기 위한 광학 수단;
- 상기 미리 결정된 패턴에 따라 방사 분포를 노출 빔에 전달하기 위한 공간 광 변조기, 그리고
- 노출될 몰드를 고정시키기 위해 공간 광 변조기로부터의 방사 경로에 배열된 몰드 홀더
를 상기 순서대로 포함하는 것을 특징으로 한다.
공간 광 변조기(SLM)는 디바이스의 중요한 구성요소이다. 종래 기술의 리쏘그래피 프로젝션 장치에서 디지털 속성을 지닌, 즉 흑/백의, 경화 포토 매스크가 사용되었다. 이와는 대조적으로, 공간 광 변조기는 더욱이, 많은 수의 상이한 그레이 톤을 포함할 수 있는, 쉽게 변화가능한 이미지를 생성할 수 있다. SLM에 의해 서서히 강도가 변화하는 이미지가 생성될 수 있으며, 이것은 맞춤형 몰드를 위한 요구된 표면 양각 패턴을 얻기 위해 필요하다.
본 디바이스의 일 실시예는 공간 광 변조기가 LCD, DMD(digital mirror device) 및 변형가능 미러 디바이스의 형태 중 하나 인 것을 특징으로 한다.
LCD는 본질적으로 잘 알려져 있으며 확대된 크기로 디스플레이될 이미지를 생성하기 위해 이미지 프로젝tus 장치에 현재 사용된다. LCD는 투과형 LCD이거나 반사형 LCD가 될 수 있다. 후자는 노출 빔의 패터닝이 더 적은 방사 손실을 수반한다는 장점을 보여준다. 디지털 미러 디바이스는 개별적으로 제어가능한 기울어지는 마이크로 미러의 어레이를 포함하는데, 이것은 입사 방사선을 프로젝션 렌즈의 개구를 통해 반사하거나 하지 않고, 이러한 방식으로 이미지의 밝거나 어두운 픽셀을 나타낸다. DMD는 현재 이미지 프로젝션 디바이스 상의 LCD에 대한 대체품이다. LCD에 비해, DMD는 훨씬 더 빠르게 스위칭될 수 있다는 장점을 보인다. 변형가능한 미러 디바이스, 또는 적응 광학 요소는 그 표면이 부분적으로 변형될 수 있어서 미러에 의해 반사되는 광의 방향이 부분적으로 제어될 수 있는 미러이다.
바람직하게 디바이스는 추가적으로 광학 프로젝션 시스템이 공간 광 변조기와 몰드 홀더 사이에 배열된다는 것을 특징으로 한다.
프로젝션 시스템은 집속 평면 내의 공간 광 변조기의 픽셀 구조의 선명한 이미지를 형성한다. 대개 프로젝션 시스템은 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈 시스템이다. 대안적으로 프로젝션 시스템은 하나 이상의 이미지 형성 미러를 포함하는 미러 시스템이 될 수 있다. 미러 프로젝션 시스템은 노출 방사가 어떠한 허용가능한 렌즈 물질도 이용할 수 없는 파장을 갖는다.
대안적으로 디바이스는 몰드 홀더와 공간 광 변조기가 이들 사이에 광학 수단이 끼지 않고 서로 인접하도록 배열된다는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에서 어떠한 프로젝션 시스템도 사용되지 않고 공간 광 변조기의 픽셀 구조의 이미지는 소위 인접 이미징(proximity imaging)에 의해 형성된다.
종래 기술의 포토매스크(디지털)에 비해, 공간 광 변조기는 다수의 다른 그레이 톤을 포함하는 자외선 광 이미지를 생성할 수 있다. 맞춤형 몰드에 대해 필요한 표면 양각 패턴을 얻는 것이 바람직한 점차 변화하는 강도의 이미지가 제작될 수 있다.
본 디바이스의 바람직한 실시예는 확산기 요소가 공간 광 변조기와 몰드 홀더 사이의 노출 빔 경로에 배열된다는 것을 특징으로 한다.
SLM 화상 구조의 이미지가 포토레지스트 층에서 너무 선명하게 이미징되는 경우, 즉 SLM 화상의 개별 픽셀이 이 층에서 "보이는" 경우, 그러한 확산기 요소가 사용된다. 확산기 요소가 노출 빔의 경로에 배열되는 경우, 노출 방사가 미리 결정된 각도로 확산되어 포토레지스트 층에 형성된 이미지가 덜 선명해지고, 현상된 층의 표면이 더욱 평탄해진다. 확산기 요소는 빠르거나 느리게 예를 들어 원형 왕복 움직임으로 움직이는, 약한 렌즈 요소에 의해 구성될 수 있다. 확산기 요소는 또한 노출빔의 축에 대해 약간 기울어진 회전 평면 유리판이 될 수 있다.
대안적인 실시예는 몰드 홀더가 노출되는 몰드 상의 포토레지스트 층이 프로젝션 시스템의 집속 평면의 외부에 있는 프로젝션 시스템으로부터 그러한 거리에 배열된다.
이 배열은 또한 포토레지스트 층에 형성된 SLM 화상의 이미지가 그리 선명하지 않고, 따라서, 현상된 층의 표면이 충분히 평탄하게 되는 것을 보장한다.
상기 디바이스는 바람직하게 공간 광 변조기가 컴퓨터에 연결되고, 이것은 포토레지스트 층에 형성될 노출 패턴에 관한 데이터를 제공하는 것을 더 특징으로 한다.
컨택트 렌즈에 대한 몰드가 제조되어야 하는 경우, 요구되는 시력 교정에 관한 데이터는 컴퓨터에 의해 공간 광 변조기에 대한 매개 변수로 처리되고, 컴퓨터는 전체 노출 프로세스를 제어한다.
본 발명의 이들 그리고 다른 양상들은 비-제한적인 예시에 의해, 이하 기술되는 컨택트 렌즈 제조를 위한 몰드 제조 방법의 일 실시예를 참조로 하여, 자명할 것이고 이로부터 명확히 설명될 것이다.
도 1은 컨택트 렌즈를 제조하기 위한 몰드의 단면도.
도 2는 몰드를 형성하기 위한 디바이스의 일 실시예를 도시한 도면.
도면은 단지 개략적인 표시이며, 본 발명을 이해하기 위한 관련된, 구성 요소만을 도시한다.
도 1은 컨택트 렌즈를 제조하기 위한 구성 몰드를 도시한다. 구성 몰드는 두 개의 몰드를 포함하는데, 한 몰드(1)는 오목한 몰드 표면(1')을 갖고, 컨택트 렌즈의 볼록한 앞 표면을 형성하기 위해 사용되며, 다른 몰드(2)는 볼록한 몰드 표면 (2')을 갖고, 컨택트 렌즈의 오목한 뒤 표면을 형성하기 위해 사용된다. 뒤 표면은 컨택트 렌즈를 안구에 올려 놓았을 때 안구에 접촉되며, 컨택트 렌즈의 기본 측이라고도 한다. 이들 몰드(1,2)는 컨택트 렌즈를 제조하는 동안 미리 결정된 위치에 유지시키기 위해 고정되는, 원형 테두리 부분(4)을 구비한다. 몰드(1 및 2)는 모두 투명 플라스틱 물질로 이루어 질 수 있으며, 예를 들어 금속 금형을 통한 몰딩 작업에 의해, 제조된다. 몰드(1)의 오목한 표면과 몰드(2)의 볼록한 표면은 이러한 몰드에 의해 제조되는 컨택트 렌즈의 표면이 몰드 프로세스 이후에 추가적인 마감 작업을 요구되지 않도록, 반드시 평탄해야 한다.
컨택트 렌즈를 제조하기 위해, 자외선 경화 폴리머를 두 개의 투명 플라스틱 몰드(1,2) 사이의 공간(3)에 놓아야 한다. 후속적으로 폴리머를 구비한 구성 몰드는 폴리머가 경화되도록, 자외선 광 방사선에 노출시킨다. 그 결과, 볼록한 렌즈 표면을 갖는 컨택트 렌즈의 모양은 몰드 표면(1')에 의해 한정되고, 오목한 렌즈 표면의 모양은 몰드 표면(2')에 의해 한정된다. 이러한 컨택트 렌즈를 제조하기 위한 일반적으로 알려진 방법은 비교적 단순하고 저렴한 비용으로 수행될 수 있다.
도 2는 포토리쏘그래피 기법을 이용하여, 몰드(1 또는 2)와 같은, 몰드를 만들기 위한 디바이스의 일 실시예를 도시한다. 상기 디바이스는 예를 들어, 자외선 방사선을 발산하는, 램프(6)인, 방사원(6)을 포함한다. 상기 방사원은 상기 디바이스의 광학축(7) 상에 배열되고, 예를 들어 500 와트 수은 아크 램프이다. 램프의 뒷면에 배열된 반사기는 디바이스의 후향 발산 방사선을 투영하여 램프에서 발산되는 방사선이 효과적으로 사용되도록 한다. 노출 방사선은 광선(9)에 의해 표시된 다. 두 개의 콘덴서 렌즈(10,11)는 이 방사선을 수렴 노출빔으로 집속시킨다. 이 빔은 프로그램가능한 포토매스크의 역할을 하는 공간 광 변조기(18)를 통과하며, 포토매스크의 매스크 패턴은 컴퓨터의 제어 하에 뜻대로 변형될 수 있다(미도시).
도 2의 실시예에서, 공간 광 변조기는 편광기(12), LCD(13) 및 분석기(14)를 포함하는, LCD이다. 패널(13)은 패널에 집적된 전자 회로를 통해 개별적으로 제어될 수 있는, 다수 셀 또는 픽셀 요소(픽셀들)의 2-차원 어레이를 포함한다. 패널의 유형에 따라, 그 셀은, 온- 또는 오프-상태에서, 이 셀로부터의 방사가 편광기와 동일한 편광 방향을 갖는, 분석기(14)를 통과하지 못하도록, 편광기(12)에 의해 미리 결정된 방향으로 편광된, 입사 방사선의 편광 방향을 회전시킨다. 이러한 셀은 검정색 픽셀을 나타내고 편광 방향을 회전시키지 않는 셀은 흰색 픽셀을 나타낸다. 이러한 방식으로 LCD는 흰색과 검정색 영역의 패턴을 생성할 수 있다. LCD를 통과함과 동시에, 노출빔은 이 패턴으로 변조된다. 이 LCD 패널은 검정색과 흰색 패턴뿐만 아니라, 회색 톤, 즉 높은 것으로부터 0까지의 강도를 갖는 패턴도 디스플레이 할 수 있다.
도 2의 실시예에서 사용된 투과형 LCD 대신, 또한 반사형 LCD도 사용될 수 있다. 반사형 LCD는 낮은 방사 유실을 나타내므로 반사형 LCD가 사용된 디바이스에서 이용가능한 방사는 더욱 효율적으로 사용될 수 있다는 장점이 있다.
공간 광 변조기(18)는 또한 디지털 미러 디바이스(DMD)에 의해 구성될 수 있다. 이러한 디바이스는 개별적으로 제어될 수 있는, 다수의 마이크로 미러의 2-차원 어레이를 포함한다. 이들 미러는 디바이스에 집적된 전자 회로의 제어 하에 기 울어 질 수 있다. 디바이스의 유형에 따라, 온- 또는 오프-상태에서, 기울어진 미러는 입사 방사선을 반사하여 몰드 형성 디바이스의 추가적인 광학 요소에 들어오지 못하게 된다. 이러한 기울어진 미러는 검정색 픽셀을 나타내고 0의 위치에 있는 미러는 흰색 픽셀을 나타낸다. 마이크로 미러는 픽셀들이 다른 그레이 톤을 갖을 수 있도록 다른 각도로 기울어 질 수 있다. 이러한 방식으로 현재 이미지 디스플레이를 위해 사용되는, DMD 디바이스는 높은 상태에서 0까지, 변화하는 밝기를 갖는 영역의 패턴을 생성하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 형성 디바이스에서 사용될 수 있는 공간 광 변조기의 다른 유형은 변형가능 미러 또는 적응 광학 요소이다. 이러한 요소의 형태는 미러 또는 요소의 부분을 변형되도록 하는 수단에 제어 신호를 공급하는 전자 회로의 제어 하에 부분적으로 변형될 수 있다. 부분 변형은 입사 방사선의 방향 또는 위상을 변화시키고, 이로 인해 변형가능한 미러 또는 적응 요소로부터 나오는 빔의 강도 패턴을 형성하게 된다.
또한 공간 광 변조기의 다른 유형이 사용될 수 있다. 본질적인 것은 공간 광 변조기는 넓은 범위에서 변화되는 강도 패턴을 생성하여 강도의 넓은 범위가 처리되는 몰드 상에 투영될 수 있도록 한다.
반사형 SLM(반사형 LCD, DMD 또는 변형가능 미러), 방사원(7) 및 빔 형성 수단(10,11)은 투과형 SLM에 대해 도2에 도시된 것과 같이, SLM(18)의 오른쪽이 아닌, 왼쪽에 위치되어야 한다.
이 몰드는 도 2에서 기준 번호 2번으로 표시된다. 이것은 몰드 홀더(19)에서 원형 테두리 부분(4)을 통해 고정된다. 몰드의 원래 볼록한 몰드 형태(20)를 변형하기 위해, 이것은 도 2의 디바이스에 사용된 노출 방사, 이 경우 자외선 방사 감응, 포토레지스트 층(16)으로 코팅된다. 포토레지스트는, 예를 들어 자외선 감응 폴리머이다. 포토레지스트 층이 예를 들어 스핀-코팅에 의해 몰드에 코팅된 후, 미리 결정된 시간동안 미리 결정된 온도에서 소성되고, 이에 따라 용제가 제거된다. 포토레지스트 층을 가진 몰드는 몰드 홀더에 배치되고 전술한 눈 데이터에 따른 공간 광 변조기에 의해 패터닝된 노출 빔(9)에 노출된다. 노출 후에, 포토레지스트 층이 현상되고, 이에 따라, 포토레지스트의 유형에 따라, 노출된 부분 또는 비-노출된 부분은 부분적 노출의 강도에 따른 깊이로 제거된다. 이러한 방법으로, 2-차원 SLM 패턴은 포토레지스트 층의 3-차원 패턴으로 전사되고 요구되는 몰드 표면은 포토레지스트 층(16)의 외부 표면(22)에 인쇄된다.
도 2에 도시된 실시예에서, 포토레지스트 층은 몰드(2) 물질을 통해 노출되고, 이것은 투명 몰드 물질을 필요로 한다. 이 물질은 예를 들어, 투명한 플라스틱이다. 몰드를 통한 노출은 포토레지스트가 층(16)의 점차 변화하는 두께를 가진 평탄한 레지스트 프로필을 얻기 위한 네거티브 포토레지스트인 경우 바람직하다. 동일한 이유로 인해 몰드의 최상층의 포지티브 포토레지스트 층은 바람직하게 정면으로부터 노출된다.
몰드 표면(22)의 더 나은 평탄함이 여전히 요구되는 경우, 포토레지스트 층(16)은 표면 마감 소성(baking) 단계를 거칠 수 있으며, 이에 따라 몰드(2)와 층(16)은 미리 결정된 시간동안 미리 결정된 온도로 가열될 수 있으며, 이 단계로 인 해 표면(22)이 더욱 평탄해 진다.
바람직하게, 도 2에 도시된 것과 같이, 프로젝션 시스템(15)은 포토레지스트 층의 SLM 패턴을 이미징하기 위해, SLM(18)과 포토레지스트를 구비하는 몰드 사이에 배열된다. 프로젝션 시스템은 또한 통상적으로 하나 이상의 렌즈(들)를 포함하는 렌즈 시스템뿐만 아니라, 하나 이상의 미러를 포함하는 미러 프로젝션 시스템도 될 수 있다. 미러 프로젝션 시스템은 허용가능한 렌즈 물질을 이용할 수 없는 파장(깊은 자외선)을 갖는 노출 방사를 사용하는 것이 바람직한 경우, 사용된다.
인접 인쇄 기술에 의해 포토레지스트 층에 있는 SLM 패턴을 전사시키는 것도 가능하다. 정면(22)은 그러면 광학 수단 사이에 배열된 프로젝션 시스템이 없이(광학 수단 사이에 끼지 않고) SLM 근처에 배열된다. SLM로부터의 방사는 이 표면과 SLM 사이의 작은 에어 갭을 통해 정면에 직접 입사된다. 이러한 배열을 위해서는 포지티브 포토레지스트가 바람직하다.
SLM 패턴이 픽셀 구조를 갖고 프로젝션 시스템은 포토레지스트 층이 프로젝션 시스템의 집속 평면에 배열된 경우 포토레지스트 층에 있는 이 패턴의 선명한 이미지를 형성하므로, 인쇄된 패턴은 또한 픽셀, 즉 평탄하지 않은 구조를 보인다. 이것은 포토레지스트 층을 프로젝션 시스템의 집속 평면의 외부에 배열함으로써 방지될 수 있다. SLM 패턴의 이미지는 그러면 충분한 정도로 흐려져서, 인쇄된 몰드 표면이 다른 표면 레벨 사이에 평탄한 변환을 보이게 된다.
불균등한(pixilated) 몰드 표면의 형성을 방지하는 다른 방법은 프로젝션 시스템과 포토레지스트 층 사이에 확산기를 배열하는 것이다. 그러한 확산기는 미리 결정된 정도로 노출빔의 방사를 확산시키고, 이로 인해 SLM 패턴의 이미지가 흐려진다. 이 확산기는 바람직하게 동적 확산기, 즉, 시간 변화 공간 확산을 보이는 확산기이다. 그러한 확산기는 빠르거나 느리게, 예를 들어 원형 왕복 움직임으로, 움직이는, 약한 렌즈 요소에 의해 형성될 수 있다. 확산기는 또한 노출빔의 축에 대해 약간 기울어진 회전 유리판이 될 수 있다.
현상과 사후-소성(post-baking) 이후의 잔여 포토레지스트 층의 최종 물질 두께 분포는 SLM에 의해 생성된 패턴, 전체 노출 시간, 소스로부터의 노출빔과 같은 다수의 매개 변수와 속도와 콘트래스트와 같은, 포토레지스트 물질의 속성에 따라 달라진다.
컨택트 렌즈를 제조하기 위한 맞춤형 구성 몰드가 제조되어야 하는 경우, 두 개의 몰드는 전술한 방법으로 제조되며, 이에 따라 SLM에 의해 생성된 요구되는 그레이 톤 패턴은 컴퓨터를 통해 디바이스에 공급되는, 안구 측정 데이터로부터 파생된다.
복잡한 3-차원 구조를 갖는 몰드가 제조되어야 하는 경우, 전술한 몰드 제조 프로세스는 요구된 표면 윤곽의 복잡성에 따라, 1회 이상 반복될 수 있다.
본 발명이 컨택트 렌즈를 위한 몰드의 제조의 관점에서 설명되었다는 사실로 인해 본 발명이 이러한 응용에 제한된다는 것을 의미하지 않는다. 본 발명은 유리-압착 또는 플라스틱 몰드 기법에 의해 제조될 수 있는, 스펙터클 안경을 위한 몰드를 제조하기 위해 또한 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 도구 또는 장치의 잔여 광학 수차를 교정하기 위해 광학 도구 또는 장치에 사용될 수 있는, 교정 위상판을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 교정판은 컨택트 렌즈와 동일한 방법으로, 즉 몰드를 통해 제조될 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 몰드와 동일한 방법으로 바로 제조될 수 있는데, 이것은 사용된 기법이 단순하고 저렴하기 때문이다. 본 발명은 일반적으로 하나에서 수 개에 이르는, 작은 수량의 광학 표면을 제조하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 맞춤형 광학 표면을 제조하기 위한 몰드 제조 방법에 이용가능하고, 또한 구성된 이러한 몰드를 사용하여 맞춤형 컨택트 렌즈의 제조 방법과 이러한 방법들에 사용되는 디바이스에 이용가능하다.

Claims (15)

  1. 맞춤형 광학 표면을 제조하기 위한 몰드의 제조 방법으로서, 이에 따라 기본 형태를 갖춘 몰드가 몰드 표면의 요구되는 형태를 얻기 위해 변경되며,
    - 포토레지스트 층을 상기 몰드 표면에 제공하는 단계;
    - 포토레지스트 층을 미리 결정된 시간동안 노출 방사의 미리 결정된 패턴으로 노출하는 단계, 그리고
    - 포토레지스트 층의 현상 단계로서, 이에 따라 방사 패턴에 따라 포토레지스트 물질을 선택적으로 제거하고, 상기 층의 노출된 표면을 형성시키는 몰드의 요구되는 최종 형태로, 포토레지스트 층의 현상 단계
    를 포함하는, 포토리쏘그래피 프로세스를 이용하는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 광학 표면을 제조하기 위한 몰드의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 네거티브-포토레지스트 층을 사용하는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 광학 표면을 제조하기 위한 몰드의 제조 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 몰드는 노출 방사에 투명한 물질로 만들어 진 것을 특징으로 하는, 맞춤형 광학 표면을 제조하기 위한 몰드의 제조 방법.
  4. 제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 몰드는 플라스틱 물질로 만들어 진 것을 특징으로 하는, 맞춤형 광학 표면을 제조하기 위한 몰드의 제조 방법.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 포토레지스트 층은 몰드를 통해 노출되는 것을 특징으로 하는, 맞춤형 광학 표면을 제조하기 위한 몰드의 제조 방법.
  6. 컨택트 렌즈를 제조하기 위한 구성 몰드의 제조 방법으로서, 구성 몰드가 컨택트 렌즈의 각각 제 1 표면과 제 2 표면을 형성하기 위한 제 1 및 제 2 몰드를 포함하는 컨택트 렌즈를 제조하기 위한 구성 몰드의 제조방법에 있어서,
    상기 각 몰드는 제 1항 내지 제 5항에 중 어느 한 항에 청구된 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는, 컨택트 렌즈를 제조하기 위한 구성 몰드의 제조 방법.
  7. 제 1 오목한 표면과, 제 2 볼록한 표면을 포함하는 컨택트 렌즈의 제조 방법으로서,
    - 제 1 렌즈 표면의 네거티브인, 표면을 구비하는 제 1 몰드와 제 2 렌즈 표면의 네거티브인, 표면을 구비하는 제 2 몰드를 포함하는 구성 몰드를 제공하는 단계;
    - 몰드 표면 사이의 공간을 폴리머 물질로 채우는 단계;
    - 폴리머 물질을 자외선 방사에 노출하는 단계로서, 이에 따라 상기 물질을 경화시키고 이를 상기 제 1 및 제 2 표면을 구비하는 렌즈로 형성시키는 컨택트 렌즈의 제조 방법에 있어서,
    제 6항의 방법에 따라 제조된 구성 몰드를 사용하는 것을 특징으로 하는,
    컨택트 렌즈의 제조 방법.
  8. 제 7항의 방법으로 제조된 컨택트 렌즈.
  9. 제 1항의 방법의 노출 단계를 수행하기 위한 디바이스로서,
    - 자외선 방사를 발산하는 방사원;
    - 발산된 방사를 노출 빔에 집속하기 위한 광학 수단;
    - 상기 미리 결정된 패턴에 따른 방사 분포를 노출빔에 전달하기 위한 공간 광 변조기, 그리고
    - 노출되는 몰드를 고정하기 위해 공간 광 변조기로부터의 방사 경로에 배열된 몰드 홀더
    를 상기 순서로 포함하는 것을 특징으로 하는, 제 1항의 방법의 노출 단계를 수행하기 위한 디바이스.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 공간 광 변조기는 LCD, 디지털 미러 디바이스 및 변형가능 미러 디바이스 중 한 가지 유형인 것을 특징으로 하는, 노출 단계를 수행하기 위한 디바이스.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 광학 프로젝션 시스템이 공간 광 변조기와 몰드 홀더 사이에 배열된 것을 특징으로 하는, 노출 단계를 수행하기 위한 디바이스.
  12. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 상기 몰드 홀더와 상기 공간 광 변조기가 이들 사이에 광학 수단이 끼지 않고 서로 인접하여 배열된 것을 특징으로 하는, 노출 단계를 수행하기 위한 디바이스.
  13. 제 9항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 확산기 요소가 상기 공간 광 변조기와 상기 몰드 홀더 사이에 노출 빔 경로에 배열된 것을 특징으로 하는, 노출 단계를 수행하기 위한 디바이스.
  14. 제 9항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몰드 홀더는, 노출되는 몰드 상의 포토레지스트 층이 상기 프로젝션 시스템의 집속 평면의 외부에 놓이도록 하는, 상기 프로젝션 시스템으로부터의 일정 거리에 배열된 것을 특징으로 하는, 노출 단계를 수행하기 위한 디바이스.
  15. 제 9항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공간 광 변조기는 포토레지스트 층에 형성된 노출 패턴에 관한 데이터를 제공하는, 컴퓨터에 연결된 것을 특징으로 하는, 노출 단계를 수행하기 위한 디바이스.
KR1020067000328A 2003-07-11 2004-07-06 광학 표면 제조를 위한 몰드 제조 방법, 컨택트 렌즈 제조방법 및 이러한 방법들에 사용되는 디바이스 KR20060038988A (ko)

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