JP6964651B2 - リソグラフィに基づいて三次元構成要素を生成的に製造するための方法 - Google Patents
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Description
Claims (32)
- リソグラフィに基づいて三次元構成要素(3)を生成的に製造するための方法であって、電磁放射の露光によって固化可能な材料(2)がタンクに存在し、構造プラットフォーム(4)が前記タンクの底部(1)から距離を置いて位置決めされ、前記構造プラットフォーム(4)と前記タンクの底部(1)との間に存在する材料(2)が、放射ユニットによって位置選択的に放射され、
前記電磁放射が、少なくとも特定の領域において前記放射に対して透過性であるタンクの底部(1)を通って下から前記材料(2)に導入され、続いて前記材料(2)内の焦点(5)に集束され、それによって、焦点(5)にそれぞれ存在する前記材料(2)の体積要素が固化され、前記固化は多光子吸収によってもたらされ、
前記焦点(5)の体積は、前記構成要素(3)が異なる体積の固化された体積要素から構築されるように、前記方法の間に少なくとも1回変動し、
前記電磁放射は、前記タンクの底部(1)と実質的に平行な平面において前記焦点(5)を調整するために、光学結像系(10)の上流に配置された偏向ユニット(9)によって偏向されることを特徴とする、方法。 - 前記焦点体積の変化は、電磁放射源と前記焦点(5)に集束させる光学結像系(10)との間の光路に配置された少なくとも1つの光学素子(8)によって行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記焦点体積の変化は、前記光学結像系(10)の有効アパーチャ数の変動によって行われることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
- 前記焦点体積の変化は、光路に沿ったビーム直径の変動によって行われることを特徴とする、請求項1、2、又は3に記載の方法。
- 前記ビーム直径の変動は、可変拡大光学素子又は調節可能なアパーチャによって行われることを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの光学素子は、回折光学素子及び/又は光学レンズから構成されていることを特徴とする、請求項2〜5の何れか一項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの光学素子(8)は、ビーム形成系を備えることを特徴とする、請求項2〜6の何れか一項に記載の方法。
- 前記ビーム形成系は、互いに対して可変距離に保持された2つの円柱レンズ(14、15)を備えることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- 前記ビーム直径の変動は、少なくとも1つの高速移動ビーム偏向系によって行われることを特徴とする、請求項1〜8の何れか一項に記載の方法。
- 前記光学結像系のアパーチャ数は、0.8より小さくなるように選択されていることを特徴とする、請求項1〜9の何れか一項に記載の方法。
- 前記光学結像系のアパーチャ数は、0.2より小さくなるように選択されていることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 前記焦点体積の変化は、1つの空間方向において少なくとも行われることを特徴とする、請求項1〜11の何れか一項に記載の方法。
- 前記焦点体積の変化は、互いに対して垂直な3つの空間方向において行われることを特徴とする、請求項12に記載の方法。
- 前記構造プラットフォーム(4)は、進行している構築経過中に段階的に持ち上げられていることを特徴とする、請求項1〜13の何れか一項に記載の方法。
- 前記焦点(5)は、前記タンクの底部(1)から距離を置いて位置付けられていることを特徴とする、請求項1〜14の何れか一項に記載の方法。
- 前記タンクの底部(1)からの前記焦点(5)の法線距離は、変動する焦点体積において一定に保持されていることを特徴とする、請求項1〜15の何れか一項に記載の方法。
- 製造される前記構成要素(3)の表面において、体積要素は、前記構成要素(3)の内部における固化体積要素より小さい体積を有する固化体積要素から構築されていることを特徴とする、請求項1〜16の何れか一項に記載の方法。
- 最大焦点体積は、1μm3より大きいことを特徴とする、請求項1〜17の何れか一項に記載の方法。
- 最大焦点体積は、100μm 3 より大きいことを特徴とする、請求項18に記載の方法。
- 最大焦点体積は、10,000μm 3 より大きいことを特徴とする、請求項19に記載の方法。
- 請求項1〜20の何れか一項に記載の方法を実行するための、リソグラフィに基づいて三次元構成要素(3)を生成的に製造するための装置であって、
電磁放射源と、少なくとも特定の領域において前記放射に対して透過性である底部(1)を有するタンクであって、固化される材料(2)が充填されることができるタンクと、前記タンクの底部(1)の上に調整可能なレベルに保持された構造プラットフォーム(4)と、前記構造プラットフォーム(4)と前記タンクの底部(1)との間に存在する材料(2)の前記位置選択的な放射のために、前記タンクの底部(1)を通って下から作動可能な放射ユニットとを備え、
前記放射ユニットは、前記材料(2)内の焦点(5)に前記放射を連続的に集束させるための光学結像系(10)を備え、それによって、焦点(5)にそれぞれ存在する前記材料(2)の体積要素は、多光子吸収によって固化可能であって、
前記放射ユニットは、前記電磁放射源と前記光学結像系(10)との間の光路に配置された少なくとも1つの光学素子(8)を備え、前記光学素子は、前記焦点(5)の体積を変化させるように設計され、
前記照射ユニットは、前記タンクの底部(1)と実質的に平行な平面において前記焦点(5)を調整するための、前記光学結像系(10)の上流に配置された偏向ユニット(9)を備えることを特徴とする、装置。 - 前記少なくとも1つの光学素子(8)は、前記結像系の有効アパーチャ数を変化させるように設計されていることを特徴とする、請求項21に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの光学素子(8)は、光路に沿ってビーム直径を変動させるために配置されていることを特徴とする、請求項22に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの光学素子(8)は、可変拡大光学素子又は調節可能なアパーチャから構成されていることを特徴とする、請求項22又は23に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの光学素子(8)は、回折光学素子及び/又は光学レンズから構成されていることを特徴とする、請求項22、23、又は24に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの光学素子(8)は、ビーム形成系を備えることを特徴とする、請求項22〜25の何れか一項に記載の装置。
- 前記ビーム形成系は、互いに対して可変距離に保持された2つの円柱レンズ(14、15)を含むことを特徴とする、請求項26に記載の装置。
- 前記光学結像系のアパーチャ数は、0.8より小さくなるように選択されることを特徴とする、請求項22〜27の何れか一項に記載の装置。
- 前記放射ユニットと協働する制御ユニットが、連続放射ステップにおいて、前記放射ユニットの制御によって所与の幾何学的形状の層を形成するように、前記構造プラットフォーム(4)における層に位置付けられた体積要素を固化し、且つ前記放射ステップ後に、前記層に対して、前記構成要素(3)を所望の形状に連続的に構築するように、前記タンクの底部(1)に前記構造プラットフォーム(4)の相対位置を適合するために設けられていることを特徴とする、請求項22〜28の何れか一項に記載の装置。
- 前記放射ユニットは、1μm3より大きい焦点体積を調整するように配置されていることを特徴とする、請求項22〜29の何れか一項に記載の装置。
- 前記放射ユニットは、100μm 3 より大きい焦点体積を調整するように配置されていることを特徴とする、請求項30に記載の装置。
- 前記放射ユニットは、10,000μm 3 より大きい焦点体積を調整するように配置されていることを特徴とする、請求項31に記載の装置。
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