KR20090094324A - 고 종횡비 유리 제품의 서브-애퍼쳐 설정 마감 - Google Patents

고 종횡비 유리 제품의 서브-애퍼쳐 설정 마감

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KR20090094324A
KR20090094324A KR1020097013300A KR20097013300A KR20090094324A KR 20090094324 A KR20090094324 A KR 20090094324A KR 1020097013300 A KR1020097013300 A KR 1020097013300A KR 20097013300 A KR20097013300 A KR 20097013300A KR 20090094324 A KR20090094324 A KR 20090094324A
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KR1020097013300A
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윌리엄 알. 로쉬
로버트 사비아
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 최종 평탄도 40 μm 미만을 갖는 LCD 이미지 마스크 및 상기 LCD 이미지 마스크를 서브-애퍼쳐 설정 그라인딩/래핑/연마를 사용하여 제조하는 방법에 관한 것이다. 한 바람직한 구현예에서 최종 평탄도는 <20 μm 이다. 다른 구현예에서 최종 평탄도는 <15 μm 이다. LCD 이미지 마스크는 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 400 mm 초과이며, 두께는 < 20 mm이다. 적어도 한 바람직한 구현예에서, LCD 이미지 마스크는 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 1000 mm 초과이며, 두께는 < 15 mm이다. 상기 유리 LCD 이미지 마스크는 LCD 이미지 마스크에 적합한 어떠한 유리 물질일 수 있다. 본 발명의 방법은 그러한 모든 유리에 사용될 수 있다. 예시적인 LCD 이미지 마스크 유리는 용융 실리카, 고순도 용융 실리카 및 5-10 중량% 티타니아의 실리카-티타니아를 포함한다.

Description

고 종횡비 유리 제품의 서브-애퍼쳐 설정 마감{SUB-APERTURE DETERMINISTIC FINISHING OF HIGH ASPECT RATIO GLASS PRODUCTS}
본 발명은 평탄도 40 μm의 조건을 만족시키는 LCD(액정 디스플레이(liquid crystal display)) 이미지 마스크를 제조하는 방법이며; 특히 본 발명은 고 종횡비 LCD 이미지 마스크를 제조하는 방법에 관한 것이다.
LCD 이미지 마스크에 요구되는 평탄도를 얻기는 달성하기가 어렵다; 특히 IC ("integrate circuit") 마스크와 비교하면 더욱 어렵다. LCD 이미지 마스크의 경우, 40μm 미만의 평탄도를 얻기 위해서는 부품(part)의 종횡비에 의해 복잡해지며, 이들의 구부러지고(bow), 휘는(warp) 양은 그들 자신의 중량 및 기하학 때문에 달라진다. 예컨대, 152.4 x 152.4 x 6.35 mm 디멘젼을 갖는 용융 실리카의 표준 IC 마스크에 있어서, 상기 마스크는 이들의 에지에 의해 수평적으로 유지되었을 때(도 1 참조) 최대 편향(deflection) 0.18 μm를 보여준다. 이에 비해, 1220 x 1400 x 13 mm (1846 mm 대각선) 디멘젼을 갖는 용융 실리카 LCD 이미지 마스크는 동일 방법으로 유지되었을 때 거의 최대 편향(deflection) 240 μm를 보여준다(도 2 참조).
상기 예시적인 IC 마스크는 0.5-1.0 μm 범위의 특정 평탄도를 얻기위해서는 부품을 실행가능한(workable) 정도 또는 더 높은 평탄도로 적응시키고, 균일하게 물질을 제거하는 것이 상대적으로 단순하다. 후면(back-side) 지지 표면은 공정(processing)동안 부품이 제한된 정도로만 변형하기 때문에 실행가능한(workable) 평탄도를 갖는 것을 필요로 하지는 않는다. 모든 비-균일 표면/서브표면 손상 및 관련 스트레스는 상대적으로 낮는 종횡비 및 이로 인해 부품이 상대적으로 견고하기 때문에 부품을 변형시키는 데 크게 작용하지 않는다.
IC 마스크와 대조적으로, 전술(예컨대, 140/1 종횡비, 1846 mm 대각선)한 LCD 이미지 마스크의 극한 종횡비는 그라인딩, 래핑 및 연마 동안 부분적인 편향 때문에 특정한 평탄도를 수행하는 공정에 영향을 미칠 수 있다. 만일 후면 지지 표면이 평탄하지 않으면 부품은 그러한 표면에 적응할 것이며 실행가능한 그 자체가 아무리 평탄할 지라도 균일한 물질 제거는 달성되기가 어려울 것이다. 비-균일 물질 제거의 결과, 표면/준표면(subsurface) 손상(표면/준표면 손상의 결과로써 부품에 발생하는 스트레스에 따라 발생)은 부품을 따라 전형적으로 균일하지 않으며 부품이 매우 얇기 때문에 그러한 스트레스를 경감시키기 위해 구부러질 수 있다는 사실 때문에 추가적인 변형을 가져온다.
결과적으로, LCD 이미지 마스크와 같은 고 종횡비 부품에 대해 40 μm미만의 평탄도를 달성하기 위한 표준 접근은 큰 평탄한 테이블위에 단일-면 래핑(single-side lap)에 대해, 부품을 그 자신의 중량하에서 유지시킨 후, 더 강한 스트레스가 있는 국소지역에서 더 높은 물질 제거율을 증진시키는 것이다(부품의 초기 기하학에 의해 지정된 초기 접촉 국소지역). 그러나 이러한 공정은 지나치게 느리고 초기 공정후 스펙(specification)을 충족시키지 못하는 부품의 보정(correction)을 위한 수단을 제공하지 못한다. 역으로, 이중-면 래핑 및 연마가 사용될 수 있지만 달성되는 평탄도가 제한된다. 왜냐하면 부품이 연마재 물질 제거동안 평탄하게 눌러지고(pressed), 이후 테이블에 접촉한 부품을 유지하기 위해 비균일 스트레스를 부품을 따라 분배하면(imparting)하면, 일단 상기 부품이 테이블로부터 제거되면 래핑된/연마된 표면은 "스프링백(springback)"하게 된다.
도 1은 이들의 에지에 의해 수평하게 유지된 크기 152.4 x 152.4 x 6.35 mm인 용융 실리카 IC 마스크의 계산된 굴곡(warpage)을 도시한 것이다.
[0012] 도 2는 이들의 에지에 의해 수평하게 유지된 크기 1220 x 1400 x 13 mm인 용융 실리카 LCDIC 마스크의 계산된 굴곡(warpage)을 도시한 것이다.
도 3a-3d는 서브-애퍼쳐, 설정 툴(deterministic tool)을 사용한 LCD 이미지 마스크를 도시한 것이다.
비록 LCD 평탄도의 산업적 표준이 40μm 미만일지라도 최종연마된 평탄도 수준이 10-20 μm인 제품을 목표로 하는 경우도 있다. 평탄도는 연마동안 나빠지므로, 연마직전 평탄도 목표 2-10μm를 갖는 최종 평탄도 목표 10-20 μm를 제조업자가 달성하는데 바람직하다. 본 발명은 서브-애퍼쳐 설정 연마, 래핑 및 그라인딩의 최종 평탄도 10-20 μm 범위에 있는 이미지 마스크를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일 측면에 있어서, 본 발명은 최종 마감 평탄도 40 μm 미만인 LCD 이미지 마스크를 제조하는 방법에 관한 것이다. 어떤 구현예에서는 10-20 μm 범위의 평탄도를 갖는 LCD 이미지 마스크에 관한 것이다. 10-20 μm의 최종 연마된 평탄도를 갖기 위해, 상기 방법은 또한 2-10 μm의 연마직전(ready-to-polish) 평탄도를 갖는 LCD 이미지 마스크를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 최대 크기 1200 x 1400 및 두께 8-13 mm인 LCD 이미지 마스크의 평탄도를 측정하기 위해 광학적 비접촉 도구를 사용하는 방법에 관한 것이다. 어떤 바람직한 구현예에서, 광학적 비접촉 도구는 레이저 간섭계이다. 측정 후, 고 스팟(high spot) 및 다른 결함(imperfections)을 제거하여 최종 마감 평탄도 <40 μm인 LCD 이미지마스크 표면을 형성하기 위해, 간섭 데이터를 이용하여 LCD 마스크의 표면을 그라인딩, 래핑 및 연마하는 CNC("컴퓨터 수치 제어(computer numerical controlled") 도구를 사용하여 LCD 이미지마스크는 필요한 만큼 그라인딩, 래핑 및 연마된다. 어떤 바람직한 구현예에서, LCD 이미지마스크 표면은 최종 마감전(즉, 어떤 그라인딩, 래핑 및 연마 전) 2-10 μm의 평탄도를 갖는다. 어떤 특정한 구현예에서, 최종 마감 평탄도는 10-20 μm 범위이다. 또다른 구현예에서, 최종 마감 평탄도는 <10 μm이다.
또다른 측면에 있어서, 본 발명은 최종 마감 평탄도 <40μm을 갖는 매우 큰 LCD 이미지 마스크를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 적어도 LCD 이미지 마스크를 만드는 데 적합한 길이, 폭 및 두께를 갖는 유리 제품을 얻는 과정을 포함하며, 상기 제품은 제 1 또는 전면 및 제 2 또는 후면을 가진다: 수직 위치에서 제품을 매달아(suspending) 자신의 중량이 제품을 구부리지 않게하고; 제 1 및 제 2면의 양면을 광학 간섭계를 사용하여 이미징하고(imaging); 상기 유리 제품을 평평한 테이블 위에 제 1면이 위로 또는 맨위로(top) 가게하고, 제 2면은 테이블과 접촉상태로 두어(placing) 제품을 자신의 중량에 의해 또는 바람직하게는 제 2면 또는 후면에 진공을 적용하여 유지시키고(holding); 양 면에 대해 얻어진 간섭 데이터를 사용하여 계산된 대로 표면 프로파일에 그라인딩/래핑/연마하여, 제 1면이 그라인딩/래핑/연마되고 테이블로부터 제거되며, 수직 위치에서 다시 매달아진(resuspended) 후, 제 1면은 간섭계에 의해 선택적으로 설정(determined)될 수 있을 정도로 평탄한 1면을 가진다. 그 후 상기 유리 제품은 평탄 테이블로 놓여지고, 이 때 제 1면은 평탄한 테이블에 접촉하며, 제 2면은 맨위로 가며, 제품을 자신의 중량에 의해 또는 바람직하게는 제 1면에 진공을 적용하여 유지시키고(holding); 양 면에 대해 얻어진 간섭 데이터를 사용하여 계산된 대로 표면 프로파일에 그라인딩/래핑/연마하여, 제 2면이 그라인딩/래핑/연마되고, 테이블로부터 제거되며, 수직 위치에서 다시 매달아진(resuspended) 후 제 2면은 또한 간섭계에 의해 선택적으로 설정될 수 있을 정도로 평탄한 제 2면을 가진다. 제 1 면 및 제 2 면의 양면이 그라인딩/래핑/연마된 후, 양면은 제 1면 및 제 2면의 평탄도를 결정하기위해 간섭적으로 재 스캔된다. 만일 충분한 평탄도가 달성되지 않은 경우, 상기 단계는 평탄도의 목표 정도를 달성하기 위한 새로운 간섭 데이터를 사용하여 반복될 수 있다. 본 발명의 방법을 응용하여 최종 평탄도 <40μm를 갖는 유리 LCD 이미지 마스크를 제공할 수 있다. 어떤 바람직한 구현예에서 최종 평탄도는 <20μm이다. 또다른 구현예에서 최종 평탄도는 <10μm이다.
본 발명은 또한 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 400 mm 초과이며, 두께는 20mm 미만인, 길이, 폭 및 두께를 갖는 LCD 이미지 마스크에 관한 것이다. 어떤 구현예에서, 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 800 mm 초과이다. 또다른 구현예에서, 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 1000 mm 초과이다. 어떤 구현예에서는, 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 1200 mm 초과이다. 또다른 구현예에서, LCD 이미지 마스크의 두께는 15 mm 미만이다. 추가적인 구현예에서 두께는 10mm 미만이다. 모든 상기의 구현예에서 본 발명의 LCD 이미지 마스크는 최종 평탄도 <40μm, 바람직하게는 <20μm을 갖는다. 또다른 구현예에서, 전술한 본 발명의 LCD 이미지 마스크는 최종 평탄도 <10μm을 갖는다. LCD 이미지 마스크에 적당한 모든 유리는 본 발명의 응용에 사용될 수 있다. 바람직한 유리는 용융 실리카, 고순도 용융 실리카 및 5-10 중량% 티타니아의 실리카-티타니아이다. 고 순도 용융 실리카 유리의 예시는 코닝 사에 의해 판매되는 HPFS® 상표 고 순도 용융 실리카의 스펙을 실질적으로 만족시키는 유리이다.
본 발명은 LCD 이미지 마스크 및 1220 x 1400 mm 크기, 필요로 하는 경우 더 큰 크기를 갖는 부품의 평탄도 <40μm 의 필요조건을 만족시키는 LCD 이미지 마스크 제조방법에 관한 것이다. LCD 이미지 마스크에 현재 사용되는 물질은 용융 실리카, 고순도 용융 실리카이지만, 5-10 중량% TiO₂로 도핑된 실리카(SiO2)를 포함하는 초-저(ultra-low) 팽창유리와 같은 다른 물질이 현재 또는 새로운 미래의 응용분야에서 유리한 물성을 제공할 수 있다.
IC 마스크에 비해, 평탄도 스펙을 수행하는 것은 부품(part)의 종횡비 때문에 복잡해지며, 그들 자신의 중량 및 기하학 때문에 부품을 구부리고(bow), 휘는(warp) 양에 따라 달라진다. 예컨대, 152.4 x 152.4 x 6.35 mm 디멘젼을 갖는 표준 용융 실리카의 IC 마스크에 있어서, 상기 마스크는 이들의 에지에 의해 수평적으로 유지되었을 때(도 1 참조) 최대 편향(deflection) 0.18 μm를 보여준다. 이에 비해, 1220 x 1400 x 13 mm 디멘젼을 갖는 용융 실리카 LCD 이미지 마스크는 동일 방법으로 유지되었을 때 거의 최대 편향(deflection) 240 μm를 보여준다(도 2 참조).
IC 마스크는 0.5-1.0 μm 범위의 특정 평탄도를 얻기위해서는 부품을 실행가능한(workable) 정도 또는 더 높은 평탄도로 적응시키고, 균일하게 물질을 제거하는 것이 상대적으로 단순하다. 후면(back-side) 지지 표면은 공정(processing)동안 부품이 제한된 정도로만 변형하기 때문에 실행가능한(workable) 평탄도를 갖는 것을 필요로 하지는 않는다. 모든 비-균일 표면/서브표면 손상 및 관련 스트레스는 상대적으로 낮는 종횡비 및 이로 인해 부품이 상대적으로 견고하기 때문에 부품을 변형시키는 데 크게 작용하지 않는다.
IC 마스크와 대조적으로, 전술(예컨대, 140/1 종횡비, 1846 mm 대각선)한 LCD 이미지 마스크의 극한 종횡비는 그라인딩, 래핑 및 연마 동안 부분적인 편향 때문에 특정한 평탄도를 수행하는 공정에 영향을 미칠 수 있다. 만일 후면 지지 표면이 평탄하지 않으면 부품은 그러한 표면에 적응할 것이며 실행가능한 그 자체가 아무리 평탄할 지라도 균일한 물질 제거는 달성되기가 어려울 것이다. 비-균일 물질 제거의 결과, 표면/준표면(subsurface) 손상(표면/준표면 손상의 결과로써 부품에 발생하는 스트레스에 따라 발생)은 부품을 따라 전형적으로 균일하지 않으며 부품이 매우 얇기 때문에 그러한 스트레스를 경감시키기 위해 구부러질 수 있다는 사실 때문에 추가적인 변형을 가져온다.
결과적으로, LCD 이미지 마스크와 같은 고 종횡비 부품에 대해 40 μm미만의 평탄도를 달성하기 위한 표준 접근은 큰 평탄한 테이블위에 단일-면 래핑(single-side lap)에 대해, 부품을 그 자신의 중량하에서 유지시킨 후, 더 강한 스트레스가 있는 국소지역에서 더 높은 물질 제거율을 증진시키는 것이다(부품의 초기 기하학에 의해 지정된 초기 접촉 국소지역). 그러나 이러한 공정은 지나치게 느리고 초기 공정후 스펙(specification)을 충족시키지 못하는 부품의 보정(correction)을 위한 수단을 제공하지 못한다. 역으로, 이중-면 래핑 및 연마가 사용될 수 있지만 달성되는 평탄도가 제한된다. 왜냐하면 부품이 연마재 물질 제거동안 평탄하게 눌러지고(pressed), 이후 테이블에 접촉한 부품을 유지하기 위해 비균일 스트레스를 부품을 따라 분배하면(imparting)하면, 일단 상기 부품이 테이블로부터 제거되면 래핑된/연마된 표면은 "스프링백(springback)"하게 된다.
본 발명은 고 종횡비 유리 부품을 위한 지형 맵핑(topographical map) 및 정확한 벌크 평탄도를 위해 대규모 간섭 기술과 조합한 직접적 서브-애퍼쳐 결정상 마이크로그라인딩 사용에 관한 것이다. 본 발명의 이용으로, 최종 마감 평탄도 <20μm 을 얻을 수 있으며, 또한 대규모, 고 종횡비 부품을 다루는 경우 겪게되는 전형적인 다른 어려움을 극복할 수 있다. 예컨대, 전통적인 그라인딩/래핑/연마 과정은 큰 부품에 대해 과도한 시간 소비가 있으며, 스펙을 벗어난(oup-of-specification) 부품을 보정할 기회가 없으며, 스트레스 유도-굴곡(warp) 때문에 고 종횡비 부품을 생성시키기 위해 친 제조공정적(manufacturing-sound approach) 접근이 불가능하였다. 본 발명은 설정성 물질 제거 및 워크피스(work piece)의 고 해상도 지형 맵핑(topographical mapping)을 조합하여 전통적인 방법의 문제점을 극복하였다.
본 발명에 따른 제 1 단계에서, 제 1면 또는 전면 20 및 제 2면 또는 후면 30(도 3 참조)을 갖는 LCD 이미지마스크는 수직으로 매달리며, 제 1 면 및 제 2면은 간섭적으로 측정 또는 스캔되어 각각의 면의 지형 맵핑을 얻게 된다. 맵핑은 세그먼트 및 데이터로 되어 있으며, 알고리즘적으로 저장되는 데이터는 함께 조각조각 꿰어져서(stitched) 각각 면의 전체 "그림(picture)"을 형성한다. 예컨대, 1200 x 1400 mm LCD 이미지마스크는 200 x 200 mm 세그먼트를 오버래핑하여 스캔될 수도 있다. 스캐닝이 완료될 때, 세그먼트들은 수치적으로 함께 조각조각 꿰어져서 표면의 완성된 그림을 만든다. 2005년 6월 15일에 출원된 미국 특허 출원 번호 11/160,169(본 출원은 코닝사에 양도되었음)이 본 명세서에 참조로써 병합되어 있는 바, 상기 출원에서는 디지털 이미지 프로세싱, 특히 광학 계측(metrology)을 목적으로, 이들내에서 다수의 이미지들(스캔들)로부터 데이터 세트(sets) 또는 세그먼트가 결합되거나 함께 조각조각 꿰어져서 복합 이미지를 형성한다. 이러한 데이터를 얻기위한 과정은 상업적으로 입수가능한 간섭계(interferometer), 바람직하게는 컴퓨터 수치 제어(computor numerically controlled: CNC) 간섭계, 및 이들과 관련된 소프트웨어를 사용하여 수행될 수 있다. LCD 이미지마스크(워크피스)는 간섭 스캐닝 동안 워크피스 위에 존재하는 결점들의 실제 그림(picture)을 얻고, 만일 워크피스가 평탄하지 않은 테이블 위에 놓여졌을 경우 그라인딩, 래핑 및 연마 공정 동안 발생할 수 있는 결점을 피하기 위해 수직으로 매달아진다. 간섭 공정 동안 워크피스를 수직으로 매달므로써, 마스크 표면에 있는 결점 성질에 대한 실제적인 그림을 얻을 수 있어서, 그라인딩, 래핑 및 연마 과정동안 제거될 수 있다. 일단 간섭 데이터가 얻어지고, 저장되면, 상기 마스크는 수직 위치에서 제거된 후 그라인딩, 래핑 및 연마 공정을 수행하기위해 평탄한 테이블 위에 놓여진다.
도 3a-3d는 서브-애퍼쳐 설정 툴 및 이전에 얻어진 간섭 데이터를 사용한 LCD 이미지마스크 10 프로세싱을 보여준다. 도 3a는 제 1 볼록면 20 및 제 2 오목면 30을 갖는 LCD 이미지마스크의 측면도이다. 상기 마스크는 또한 볼록/오목면에 추가하여 부수적인 성질(sub-features)를 가질 수 있다; 예컨대, 마이크로-범프(bumps), 밸리(valley), 작은 표면 크랙 등이며, 본 발명의 방법을 사용하여 제거되거나 또는 실질적으로 제거될 수 있다. 본 발명의 방법을 사용하면, 마이크로-범프(bumps), 밸리(valley), 작은 표면 크랙 등 뿐만아니라 마스크의 볼록/오목 성질을 제거할 수 있어서, 최종 이미지 마스크(그라인딩, 래핑 및 연마가 완료된 후)가 수직 위치로 매달아질 때, 마스크의 제 1 면 및 제 2면은 평탄해지며, 최종 평탄도 <40 μm, 및 바람직하게는 평탄도 <20 μm가 된다. 어떤 다른 구현예에서, 최종 평탄도는 <10 μm가 된다.
도 3a의 측면은 간섭 데이터를 얻기위해 마스크가 수직 위치에 있을 때 마스크의 측면을 보여준다. 도 3b는 그라인딩/래핑 및 연마를 수행하기 위해 평탄 테이블(도면에 도시되어있지 않음)에 놓여져서 그 자신의 중량 또는 상기 마스크를 유지하기 위한 다른 수단(예컨대, 상기 마스크를 손상시키지 않을 진공 또는 기계적 수단 사용)에 의해 유지되는 동일 부품의 측면을 보여준다. 진공이 보다 바람직한 방법이다. 도 3b에서 보여주듯이, 상기 마스크가 평탄한 테이블위에 놓여졌을 때, 오목/볼록 표면은 "평탄하게(flatten out)" 될 것이다. 그러나, 만일 상기 마스크가 어떠한 프로세싱 없이 제거되면, 오목/볼록 표면은 다시 나타날 것이다. 상기 마스크가 수직 위치에 있을 때 수집된 간섭 데이터를 사용해서, 마스크의 면들 또는 표면들이 그라인딩, 래핑 및 연마되어, 양 면이 최종 마감 평탄도 <40 μm, 바람직하게는 평탄도 <20 μm을 가지도록 할 수 있다. 어떤 다른 구현예에서, 최종 평탄도는 <10 μm이다.
간섭 데이터를 사용해서, 상기 마스크가 테이블 위에 유지되는 동안, 상기 마스크의 제 1면 20이 그라인딩, 래핑 및 연마되어 도 3c에 도시된 것처럼 오목한 형상 20'을 만든다. 상기 마스크가 테이블로부터 제거되었을 때, 제 1면 20은 도 3d에서 도시된 것처럼 평탄해 질 것이다. 또한, 도 3d에 도시된 것처럼, 제 2면 30은 그들이 아직 그라인딩, 래핑 및 연마가 되지 않았기 때문에 그들의 오목한 성질을 유지한다. 일단 제 1면 20에 대해 그라인딩, 래핑 및 연마가 완성되면, 상기 마스크가 뒤집어져서(turn over), 제 1면 20이 테이블에 접촉하고, 제 2 면 30은 간섭 데이터를 사용해서 유사한 방법으로 그라인딩, 래핑 및 연마된다. 양면 20 및 30이 그라인딩, 래핑 및 연마된 후, LCD 이미지마스크는 간섭적으로 스캔되어 요구되는 평탄도를 달성하는 것을 확인 할 수 있다. 양면 20 및 30이 그라인딩, 래핑 및 연마된 후, 요구되는 평탄도가 달성되었는지를 확인하기 위하여 LCD 이미지마스크는 간섭적으로 스캔된다. 만일 달성되지 않았다면, 최종 연마 제품을 얻기 위해 재 스캔 데이터를 사용해서 공정을 필요한 만큼 반복한다. 어떤 택일적인 구현예에서, 제 1면이 그라인딩, 래핑 및 연마된 후 및 제 2면이 그라인딩, 래핑 및 연마되기 전에 제 1면이 간섭적으로 스캔된다. 따라서, 본 발명의 방법은 LCD 이미지마스크를 재-가공(re-work)하여 스펙을 만족시킬 수 있어 스펙을 만족시키지 못하는 마스크를 버려야 할 필요성이 없다. LCD 마스크는 현재처럼 비싸고, 요구되는 물질이 초기 공정을 수행하기 때문에 부품을 재-가공할 수 있는 점은 상당한 비용 절감을 가져올 수 있다.
그라인딩, 래핑 및 연마는 공지 기술 및 간섭 데이타를 사용한 CNC 도구을 사용해서 수행될 수 있다. 상기 방법은 이온 밀링, 자기-유변 마감 및 설정 연마를 포함한다. 설정 그라인딩 및/또는 연마가 선호되며, Zeeko 사(http://www.zeeko.co.uk/)에 의해 제공된 것과 같은 옵션을 포함한다. 제품들이 Zeeko사 장치와 같은 새로운 유형의 도구를 사용해서 연마를 하는 방법들이 간행물에 나타나고 있다. 이러한 간행물의 예시는 D.D. Walker등, "The Zeeko / UCL Process for Polishing Large Lenses and Prisms " Proc. SPIE, Vol. 4411 (2002), pp. 106-111; D.D. Walker 등, " Commissioning of the First Precessions 1.2m CNC Polishing Machines for Large Optics" Proc. SPIE Vol. 6288 (2006), 62880P-1 to 8. [Paper 62880, pages 1-8); Graham Peggs등, "Dimensional metrology of mirror segments for extremely - large telescopes" Proc. SPIE Vol. 5382 (2004), pp. 224-228; D.D. Walker등, "Recent development of Precessions polishing for larger components and free-form surfaces" Proc. SPIE Vol. 5523 (20040, pp. 281-289; D.D. Walker등, "New Results from the Precessions Polishing Process Scaled to Larger Sizes" Proc. SPIE Vol. 5494 (2004), pp 71-80; and H. Pollicove 등., "Deterministic Manufacturing Processes for precision Optical Surfaces", Key Engineering Materials Vols. 2383-239 (2003), pp. 533-58이다.
설정 그라인딩 연마는 워크피스 보다 훨씬 더 작은 접촉 헤드를 가진 CNC 툴(tool)의 용도로써 가장 잘 설명될 수 있다. 툴 면(tool face)은 금속 또는 레진에 임베디드 되거나 그 위에 담지된 연마재 입자(abrasive particles), 임베디드 연마재를 갖거나/갖지 않은 폴리우레탄, 테플론, 임베디드 연마제를 갖거나 갖지 않은 유연성 레진계 필름, 또는 피치(pitch)등을 포함하는 모든 전통적인 연마 표면이 될 수 있으나, 이들 금속에 한정되지는 않는다. 연마재로 채워진 유체/슬러리, 물, 또는 다른 액체가 열을 제거하거나 및/또는 툴/워크피스 인터페이스로부터 데브리스(debris)를 그라인딩, 래핑 및 연마하기 위한 담체 유체로써 사용될 수도 있다. 상기 표면에 기계적으로 처리된 표면 프로파일은 제로-스트레스 상태에 유지될 때 주어진 워크피스 표면을 분석하는 동안 기록된 간섭 데이터에 기초하여(선택하여) 설정된다.
설정 연마 단계를 위한 선택사양은 하기의 기술을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 모두는 바람직한 표면 기하학을 달성하기 위해 워크피스 위에 제거가 필요한 중요한 지점(highpoints)를 확인하기 위해 간섭 데이터를 사용한다.
1. 자기 유변 마감(Magnetorheological finishing: MRF)은 QED 테크놀로지 사에 의해 상용화된 기술로써, 상기 기술에서는 자기, 구형의 철 입자 및 CeO₂ 또는 다이아몬드 연마재의 슬러리가 서브-애퍼쳐 자기 툴(tool)을 통해 통과하고, 상기에서 슬러리가 단단해져서, 워크피스와 접촉한 상태에 놓여진다. 제거율은 툴 압력, 접촉 면적 및 머무름 시간(dwell time)에 의해 제어된다.
2. 이온 밀링(Ion milling)은 다양한 제조업자에 의해 상용화된 공정으로써, 상기 기술에서는 워크피스 표면이 원자를 제거하는 이온 빔(예컨대, 플라즈마)에 노출된다. 제거율은 빔 성질, 개별 원자 결합 강도 및 워크피스에서 국소 스트레스에 의해 결정된다.
3. 설정 연마는 Zeeko사에 의해 최초로 상용화된 공정으로써, 상기 공정은 폴리우레탄 패드나 CeO₂연마재 같은 보다 전통적인 연마 소모품이 서브-애퍼쳐를 사용해서 워크피스 표면에 적용되며, 상기에서 연마패드는 유연성있는 블래더(bladder)위에 올려져 있다. 연마재 또는 냉각제는 전형적으로 툴/워크피스 접촉 영역으로 스프레이된다. 블래더 압력 및 워크 피스에 적용되는 툴의 각도가 접촉 면적, 압력, 회전 속도 등과 함께 접촉 면적을 제어하며, 물질 제거율을 제어한다. 피치(pitch) 및 구조적으로 연마된 패드(예컨대 3M의 Trizac pad)가 또한 사용될 수도 있다. Zeeko 방법에 있는 것과 같은 전통적인 물질을 사용한 설정 연마가 보다 선호된다.
또한 본 발명은 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 400 mm 초과, 두께 20mm 미만인, 길이, 폭 및 두께를 갖는 LCD 이미지 마스크에 관한 것이다. 어떤 구현예에서, 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 800 mm 초과이다. 또다른 구현예에서, 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 1000 mm 초과이다. 어떤 구현예에서는, 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 1200 mm 초과이다. 또다른 구현예에서, LCD 이미지 마스크의 두께는 15 mm 미만이다. 추가적인 구현예에서 두께는 10 mm 미만이다. 모든 상기의 구현예에서 본 발명의 LCD 이미지 마스크는 최종 평탄도 <40μm, 바람직하게는 <20μm을 갖는다. 또다른 구현예에서, 전술한 본 발명의 LCD 이미지 마스크는 최종 평탄도 <10μm을 갖는다. LCD 이미지 마스크에 적당한 모든 유리는 본 발명의 응용에 사용될 수 있다. 바람직한 유리는 용융 실리카, 고순도 용융 실리카 및 5-10 중량% 티타니아의 실리카-티타니아이다. 고 순도 용융 실리카 유리의 예시는 코닝 사에 의해 판매되는 HPFSㄾ 상표 고 순도 용융 실리카의 스펙을 실질적으로 만족시키는 유리이다.
본 발명이 제한적인 수의 구현예로써 설명되어졌을지라도 본 개시의 이익을 향유하는 당업자는 다른 구현예가 여기에서 개시된 본 발명의 범위와 별개가 아닌 상태로 고안될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해서만 제한받는다.
본 발명에 따라 최종 평탄도 40 μm 미만을 갖는 LCD 이미지 마스크 및 상기 LCD 이미지 마스크를 서브-애퍼쳐 설정 그라인딩/래핑/연마를 사용하여 제조할 수 있다.

Claims (19)

  1. (a) 제 1면 및 제 2면을 갖는 유리 LCD 이미지 마스크를 얻어(obtaining), 수직 축에 마스크를 올리며(mounting)
    (b) 마스크의 제 1 면 및 제 2면을 컴퓨터 수치 제어된 광학 간섭계(interferometer)를 사용해서 스캐닝을 하고 또한 스캐닝 동안 알고리즘 형태로 데이터를 저장하는 단계; 및
    (c) 마스크의 제 1 면 및/또는 제 2면을 컴퓨터 수치 제어된 기구를 사용해서 그라인딩(grinding), 래핑(lapping) 및 연마(polishing)하여 연마 후 최종 마감 평탄도 <40μm 인 LCD 이미지 마스크를 얻는 단계를 포함하는 최종 마감 평탄도 <40μm 인 매우 큰 LCD 이미지 마스크 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 LCD 이미지 마스크의 제 1면 및 제 2면은 제 1면의 그라인딩, 래핑 및 연마 및 제 2면의 그라인딩, 래핑 및 연마 사이에 재스캔되는 것을 특징으로 하는 LCD 이미지 마스크 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 LCD 이미지 마스크의 제 1면 및 제 2면의 그라인딩, 래핑 및 연마후, 양면은 간섭계로 스캔되고, 최종 마감 평탄도가 <40 μm 인 LCD 이미지마스크를 얻기위해 이러한 재스캔된 데이터 사용이 필요한 만큼 반복되는 것을 특징으로 하는 LCD 이미지 마스크 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 그라인딩 및 래핑은 연마전에 수행되며, 상기 그라인딩 및 래핑은 연마전 평탄도 10-20 μm 인 표면을 생성하는 것을 특징으로 하는 LCD 이미지 마스크 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 그라인딩 및 래핑은 연마전에 수행되며, 상기 그라인딩 및 래핑은 연마전 평탄도 2-10 μm 인 표면을 생성하는 것을 특징으로 하는 LCD 이미지 마스크 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 연마 후 마스크의 최종 마감 표면은 평탄도<20 μm 인 것을 특징으로 하는 LCD 이미지 마스크 제조방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 연마 후 마스크의 최종 마감 표면은 평탄도<10 μm 인 것을 특징으로 하는 LCD 이미지 마스크 제조방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 연마 후 마스크의 최종 마감 표면은 평탄도 <5 μm 인 것을 특징으로 하는 LCD 이미지 마스크 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 그라인딩은 자기유변(Magneto-rheological), 이온 밀링 및 수용성 슬러리 기술로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방법을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 LCD 이미지 마스크 제조방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 유리 LCD 이미지 마스크는 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 400 mm 초과이며, 두께는 20 mm 미만인 것을 특징으로 하는 LCD 이미지 마스크 제조방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 유리 LCD 이미지 마스크는 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 800 mm 초과이며, 두께는 15 mm 미만인 것을 특징으로 하는 LCD 이미지 마스크 제조방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 유리 LCD 이미지 마스크는 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 1000 mm 초과이며, 두께는 15 mm 미만인 것을 특징으로 하는 LCD 이미지 마스크 제조방법.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 유리 LCD 이미지 마스크는 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 1200 mm 초과이며, 두께는 15 mm 미만인 것을 특징으로 하는 LCD 이미지 마스크 제조방법.
  14. 유리 LCD 이미지 마스크로써, 상기 마스크는 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 400 mm 초과이며, 두께는 < 20 mm인 선택된 유리 물질을 포함하며, 상기 유리는 최종 평탄도 < 20 μm 인 것을 특징으로 하는 유리 LCD 이미지 마스크.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 마스크는 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 800 mm 초과이며, 두께는 < 15 mm인 선택된 유리 물질을 포함하며, 상기 유리는 최종 평탄도 < 20 μm 인 것을 특징으로 하는 유리 LCD 이미지 마스크.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 마스크는 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 1000 mm 초과이며, 두께는 < 15 mm인 선택된 유리 물질을 포함하며, 상기 유리는 최종 평탄도 < 10 μm 인 것을 특징으로 하는 유리 LCD 이미지 마스크.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 유리는 용융 실리카, 고순도 용융 실리카 및 5-10 중량% 티타니아의 실리카-티타니아로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 유리 LCD 이미지 마스크.
  18. 유리 LCD 이미지 마스크로써, 상기 마스크는 길이 및 폭이 각각, 서로 독립적으로 1000 mm 초과이며, 두께는 < 15 mm인 선택된 유리 물질을 포함하며, 상기 유리는 최종 평탄도 < 10 μm 이며, 상기 유리는 용융 실리카, 고순도 용융 실리카 및 5-10 중량% 티타니아의 실리카-티타니아로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 유리 LCD 이미지 마스크.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 평탄도는 <5 μm 인 것을 특징으로 유리 LCD 이미지 마스크.
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