KR20190038821A - 3차원 컴포넌트들의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법 - Google Patents

3차원 컴포넌트들의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190038821A
KR20190038821A KR1020197003328A KR20197003328A KR20190038821A KR 20190038821 A KR20190038821 A KR 20190038821A KR 1020197003328 A KR1020197003328 A KR 1020197003328A KR 20197003328 A KR20197003328 A KR 20197003328A KR 20190038821 A KR20190038821 A KR 20190038821A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lithographic
dimensional components
generative production
volume
based generative
Prior art date
Application number
KR1020197003328A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102292576B1 (ko
Inventor
알렉산드르 오브시아니코브
유르겐 스탬플
로베르트 리스카
페터 그루버
Original Assignee
테크니셰 우니베르시태트 빈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=56464157&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20190038821(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 테크니셰 우니베르시태트 빈 filed Critical 테크니셰 우니베르시태트 빈
Publication of KR20190038821A publication Critical patent/KR20190038821A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102292576B1 publication Critical patent/KR102292576B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B29C64/268—Arrangements for irradiation using laser beams; using electron beams [EB]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
    • B29C64/135—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/245—Platforms or substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/255—Enclosures for the building material, e.g. powder containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

3차원 컴포넌트들의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법에서, 전자기 방사의 영향 하에서 응고될 수 있는 재료(2)가 큰 통에 배치되며, 큰 통 바닥(1)으로부터 일정 거리에 빌드 플랫폼(4)이 포지셔닝되고, 빌드 플랫폼(4)과 큰 통 바닥(1) 사이에 위치된 재료(2)가 선택된 위치들에서 조사 유닛의 도움으로 조사되며, 전자기 방사가 아래에서부터 적어도 특정 영역에서 방사에 투과성이 있는 큰 통 바닥(1)을 통해 재료(2)에 도입되고, 재료(2) 내의 초점들(5)에 연속적으로 집속됨으로써, 초점(5)에 각각 위치되는 재료(2)의 볼륨 엘리먼트가 응고된다. 응고는 다광자 흡수에 의해 이루어지며, 초점(5)의 볼륨은 이 방법 동안 적어도 한번 변화되고, 따라서 컴포넌트(3)는 서로 다른 볼륨들의 응고된 볼륨 엘리먼트들로부터 빌드업된다.

Description

3차원 컴포넌트들의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법
본 발명은 3차원 컴포넌트들의 리소그래피 기반 제너러티브 생산(generative production)을 위한 방법에 관한 것으로, 여기서는 전자기 방사에 대한 노출에 의해 응고될 수 있는 재료가 탱크 내에 존재하고, 탱크 바닥으로부터 일정 거리에 구축 플랫폼이 포지셔닝되며, 구축 플랫폼과 탱크 바닥 사이에 존재하는 재료가 방사 유닛에 의해 포지션 선택적으로 방사되고, 전자기 방사가 아래에서부터 적어도 특정 영역들에서 방사에 투과성이 있는 탱크 바닥을 통해 재료에 도입되고, 재료 내의 초점들에 연속적으로 집속됨으로써, 초점에 각각 존재하는 재료의 볼륨 엘리먼트가 응고되고, 여기서 응고는 다광자 흡수에 의해 이루어진다.
본 발명은 추가로, 이러한 방법을 실행하기에 특히 적합한 3차원 컴포넌트들의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 디바이스에 관한 것이다.
종래에, 리소그래피 기반 제너러티브 생산(L-GF, 예컨대 스테레오 리소그래피)은 주로 프로토타입들 및 기능 패턴들을 제조하는 데 사용되었다. 기술 진보들은 실제 생산 애플리케이션들(예컨대, 투명한 치아 교정기들, 보청기 컵들)에 점점 더 초점을 맞춰왔다. 이러한 개발들의 과정에서, 가능한 한 큰 부품들의 생산을 가능하게 하는 것이 점점 더 중요해지게 되었다. 달성 가능한 스루풋이 또한 매우 중요하다. 다른 제너러티브 방법들과는 달리, 무엇보다도 리소그래피 기반 기술들(예컨대, 스테레오리소그래피)은 분해능, 정밀도 및 표면 품질 면에서 이점들을 제공한다.
현재 이용 가능한 L-GF 방법들에서는, WO 93/08506 A1에 기술된 바와 같이 감광 재료로 채워진 탱크로 위에서부터 또는 얇은 감광 재료 층을 포함하는 투명한 탱크를 통해 아래에서부터(WO 01/40866 A2 참조) 노출이 발생한다. 위에서부터의 노출은 두 가지 어려움들을 수반한다: (1) 전체 컴포넌트가 감광 재료에 완전히 침지되어야 하기 때문에, 대형 컴포넌트들에는 상당한 재료 물량들이 필요하다. (2) 양호한 표면들을 얻기 위해서는, 매우 얇은 감광 재료 층들이 적용되어야 하는데, 이는 50㎛ 미만의 층 두께들로는 매우 어렵다.
아래에서부터의 노출은 또한 두 가지 어려움들을 수반한다: 이 경우 투명한 탱크와 구축 플랫폼 사이에 액체 감광 재료가 존재하는데, 이는 층마다 위쪽으로 이동된다. 탱크의 비-점착성 코팅에도 불구하고, 컴포넌트가 빌드(build) 프로시저 중에 탱크에 부착되는데, 이는 바람직하지 않다. 따라서 구축 플랫폼을 들어올릴 때, 높은 추출력들이 발생할 수 있는데, 이는 특히, 큰 컴포넌트들을 생산할 때 문제들로 이어질 것이다. 그러나 두 가지 새로운 접근 방식들(예컨대, US 2014/361463 A1)이 있는데, 여기서는 이러한 부착을 줄이기 위해 산소의 도입에 의해 탱크와 컴포넌트 사이에 억제 층이 생성된다. 그러나 이것은 지속적으로 흐르는 재료가 매우 얇은 틈으로 흘러들어가야 한다는 문제를 수반하며, 이는 더 두꺼운 벽의 컴포넌트들 또는 높은 점도의 재료들에는 문제가 된다.
위에서 언급한 모든 방법들은 분해능의 증가로 빌드 시간들이 매우 빠르게 증가하는 문제를 추가로 수반한다.
DE 10111422 A1은 액체 감광 재료의 응고가 다광자 흡수에 의해 이루어지는 방법을 제안하였다. 이를 위해, 집속된 레이저 빔이 감광 재료 배스(bath)로 지향되며, 배스 볼륨 내에서, 빔의 초점이 생산될 성형품의 기하학적 데이터의 함수로써 응고될 점들로 지향되도록, 응고를 유발하는 다광자 흡수 프로세스에 대한 방사 조건들이 초점의 즉각적인 환경에서만 충족된다. DE 10111422 A1에 따른 방법에서 재료 배스의 방사는 위에서부터 수행되며, 방사 강도는, 사용된 방사에 대한 액체가 초점 위에서 실질적으로 투명하여, 배스 볼륨 내에서, 즉 심지어 배스 표면 훨씬 아래에서 선택적으로 배스 재료 포지션의 직접 중합을 가능하게 하도록 선택된다.
그러나 사용된 광학 이미징 시스템의 광축을 따라 초점의 포지션의 변경은, 최적으로 적응되지 않은 굴절률의 경우에 광학 경로에서의 재료의 증가 부분에 따라 이미지 에러들이 증가하는 결과를 야기한다. 이는, 매우 미세한 구조물들이 생성되고 따라서 이미징 시스템의 고분해능이 요구되는 프로세스들에서 특히 불리하다. 광학 이미징 시스템의 이러한 고분해능을 보장하기 위해, 감광 재료의 굴절률은 광학 이미징 시스템에 적응되어야 하며, 그 반대도 마찬가지이다. 이러한 경우가 아니라면, 또는 예컨대, 수분 함량의 변화로 인해 빌드 프로세스 중에 재료가 그의 특성들을 변경하는 경우, 빌드된 구조물의 달성 가능한 분해능이 감소할 것이다.
따라서 나노미터 범위의 고분해능에 의한 다광자 흡수 구조화를 위해, 광학 이미징 시스템의 렌즈가 감광 재료에 침지되는 방법이 DE 102011012484 A1에서 제안되었다. 이는 고분해능으로 보다 큰 컴포넌트 높이들의 실현을 가능하게 하지만, 광학 이미징 유닛은 감광성 수지와 일정하게 접촉하며, 이는 예컨대, 미광 또는 주변광에 의한 원하지 않은 재료 변환으로 인해 광학기(optics)의 손상을 초래할 수 있다.
EP 2905121 A1에서, 다광자 흡수에 의해 감광 재료의 응고가 또한 발생하고, 아래에서부터 재료 탱크의 투명한 바닥을 통해 배스의 노출이 이루어지는 방법이 설명된다. 탱크 바닥으로부터 일정한 거리에 위치된 초점들에 대해 집속이 수행되는데, 큰 높이의 컴포넌트들의 생산을 가능하게 하도록, 계속 진행 중인 작업 과정 동안 구축 플랫폼이 배스로부터 수직 방향으로 추출된다.
WO 2015/197794 A1 문서는 다광자 흡수 구조화를 위해 초점 볼륨을 변화시키기 위한 유닛을 기술하는데, 이는 초점 볼륨을 적응시키기 위해 이미징 시스템의 상류에서 서로 다른 회절 광학 엘리먼트들을 사용하는 것에 기반한다. 광학 이미징 시스템의 바로 상류에서 회절 광학 엘리먼트들의 배열은 기존 시스템들을 간단한 방식으로 업그레이드할 옵션을 제공하지만, 추가 엘리먼트들에 의해서는 확장하기가 어려울 뿐이다. 편향 시스템의 정지 포지션으로부터의 편위(excursion)의 경우에 빔이 최적의 각도로 회절 광학 엘리먼트에 더는 충돌하지 않아, 회절 효율을 감소시킬 것이므로, 그 배열은 특히, 편향 유닛 또는 비슷한 엘리먼트들과 결합될 수 없다.
EP 2905121 A1과 같은 다광자 흡수 구조화 분야의 이전 방법들의 대부분은 매우 높은 분해능으로 구조물들을 작성하는 것을 목표로 한다. 주로 현미경 관찰로부터, 고분해능 광학 이미징 시스템들에 의해, 최대 50㎚의 최소 구조 크기들이 달성된다. 고분해능은 고배율 및 높은 개구수를 갖는 광학 이미징 시스템들을 사용함으로써 달성되는 작은 초점 볼륨들을 필요로 한다. 높은 개구수는 또한, (통상적으로 1x1x1㎛3보다 더 작은) 대략 구형 초점 볼륨의 달성을 가능하게 한다. 그러나 작은 초점 볼륨으로 인해, 예컨대 1㎜3의 볼륨에 대해 총 109개보다 더 많은 점들이 노출되어야 하기 때문에, 그러한 플랜트들의 스루풋은 매우 작다. 이는 매우 긴 빌드 시간들을 야기하며, 이는 다광자 흡수 방법들의 감소된 산업상 적용에 대한 주된 이유이다.
따라서 본 발명은 높은 구조적 분해능의 옵션을 잃지 않으면서 컴포넌트 스루풋이 증가되는 효과로 초기에 정의된 종류의 방법 및 디바이스를 개선하는 것을 목표로 한다.
이 과제를 해결하기 위해, 초기에 정의된 종류의 방법에서의 본 발명은, 컴포넌트가 서로 다른 볼륨들의 응고된 볼륨 엘리먼트들로부터 빌드업되도록 초점의 볼륨이 방법 동안 적어도 한번 변화된다는 점에 있다. 초점의 가변 볼륨으로 인해, (작은 초점 볼륨들에서) 높은 분해능들이 가능하다. 동시에, (㎜3/h로 측정된) 높은 작성 속도가 (큰 초점 볼륨에서) 달성될 수 있다. 따라서 본 발명은 높은 분해능과 높은 스루풋을 결합한다. 빌드될 컴포넌트의 내부에서는 큰 초점 볼륨이 사용되어 스루풋을 증가시키고, 컴포넌트의 표면 상에서는 더 작은 초점 볼륨이 적용되어 높은 분해능으로 컴포넌트 표면을 형성한다는 점에서 예컨대, 초점 볼륨의 변화가 이용될 수 있다. 노출 프로세스에서 응고된 재료의 볼륨이 증가되기 때문에, 초점의 확대는 보다 높은 구조화 스루풋을 가능하게 한다. 높은 스루풋에서 높은 분해능을 유지하기 위해, 미세한 구조물들 및 표면들에 작은 초점 볼륨들이 사용될 수 있고, 거친 구조물들에 그리고/또는 내부 공간들을 채우기 위해 더 큰 초점 볼륨들이 사용될 수 있다.
바람직한 동작 모드에서, 컴포넌트의 생산 중에 가장 큰 초점 볼륨이 1㎛3보다 더 크고, 바람직하게는 100㎛3보다 더 크며, 특히 10,000㎛3보다 더 크게 초점 볼륨의 변화가 이루어진다.
본 발명과 관련하여, 다광자 흡수의 원리가 감광 재료 배스에서 광화학 프로세스를 개시하는 데 이용된다. 광화학 반응의 결과로서, 적어도 하나의 다른 상태로 재료의 변화가 일어나는데, 통상적으로는 광중합이 발생한다. 이 경우 광에 대한 노출은 아래에서부터 전자기 방사에 투명한 탱크 바닥을 통해 수행된다. 다광자 흡수의 원리는 상기 광화학 프로세스가 상기 다광자 흡수에 충분한 광자 밀도가 이용 가능한 광학 경로의 그러한 영역들에서만 발생한다는 사실에 기반한다. 광학 이미징 시스템의 초점에서 가장 높은 광자 밀도가 발생하여 초점에서 다광자 흡수가 일어날 가능성이 가장 높을 것이다. 초점을 넘어서는, 광자 밀도가 너무 작아, 광화학 반응에 의해 재료의 비가역적 변화를 일으키기에는 초점을 넘는 다광자 흡수 가능성이 너무 낮다. 사용된 파장에서, 전자기 방사는 크게 방해받지 않고 재료를 통과할 수 있는데, 감광 재료와 전자기 방사 사이의 상호 작용은 초점에서만 발생한다. 다광자 흡수의 원리는 예컨대, Zipfel 외, “Nonlinear magic: multiphoton microscopy in the biosciences”, NATURE BIOTECHNOLOGY VOLUME 21 NUMBER 11, NOVEMBER 2003에 기술되어 있다.
콜리메이트(collimated) 레이저 빔이 전자기 방사 소스로서 바람직하게 사용될 수 있다. 레이저는 하나 또는 여러 개의 고정 또는 가변 파장들을 방출할 수 있다. 이는 특히, 나노초, 피코초 또는 펨토초 범위들 내의 펄스 길이들을 갖는 연속 또는 펄스형 레이저이다. 펄스형 펨토초 레이저는 다광자 흡수에 더 적은 평균 전력을 요구하는 이점을 제공한다.
감광 재료에 의해, 빌드 조건들 하에서의 임의의 재료 유체가 이해되는데, 이것은 초점 볼륨에서 다광자 흡수에 의해 ― 예컨대, 중합에 의해 제2 상태로 변환된다. 재료 변경은 초점 볼륨과 이것의 직접적인 환경으로 제한되어야 한다. 물질 특성들의 변화는 영구적일 수 있으며, 예컨대 액체에서 고체 상태로의 변화로 이루어질 수 있지만, 이는 또한 단지 일시적일 수 있다. 그런데 영구적인 수정조차도 되돌릴 수 있거나 되돌릴 수 없다. 재료 특성들의 변화는 반드시 한 상태에서 다른 상태로 완전히 발생할 필요가 있는 것이 아니라, 두 상태들의 혼합된 형태로도 또한 존재할 수 있다.
전자기 방사의 전력 및 노출 시간은 생산된 컴포넌트의 품질에 영향을 미친다. 방사 전력 및/또는 노출 시간을 적응시킴으로써, 초점의 볼륨은 좁은 범위 내에서 변화될 수 있다. 너무 높은 방사 전력들에서는, 추가 프로세스들이 발생할 것이며, 이는 컴포넌트에 대한 손상을 야기할 수 있다. 방사 전력이 너무 낮다면, 재료 특성들의 영구적인 변화는 발생하지 않을 것이다. 따라서 각각의 감광 재료에 대한 양호한 컴포넌트 특성들과 연관된 통상적인 빌드 프로세스 파라미터들이 존재한다.
그러나 본 발명에 따른 초점 볼륨의 변화는 사용된 전자기 방사의 강도의 변화에 기초하지 않는다. 동작은 오히려 빌드 프로세스 동안 선택된 (최적의) 방사 강도로 일어나는데, 이는 컴포넌트 빌드업 중에 변경되지 않고 그대로이다. 따라서 본 발명에 따른 방법은 바람직하게는, 초점 볼륨의 변화가 일정한 방사 강도로 수행되며, 여기서 전자기 방사의 사용된 평균 전력이 그에 따라 적응된다.
따라서 초점 볼륨에 의해, 통상적인 빌드 프로세스 파라미터들에서의 준비 단계 이후에 노출된 점의 볼륨이 이해된다. 본 발명에 따른 초점 볼륨의 변화는 초점에서의 공간적 강도 분포의 변화를 의미한다. 이 점에서, 초점의 공간적 강도 분포는 한 방향으로 또는 여러 방향들로 변경될 수 있다. 따라서 강도 분포는 예컨대, 광학 이미징 시스템의 유효 개구수의 감소에 의해 3개의 모든 공간 방향들에서 증가될 수 있다. 회절 광학 엘리먼트를 사용할 때, 초점은 선 또는 표면으로 변경될 수 있거나, 초점들의 수가 증가될 수 있다.
본 발명의 바람직한 동작 모드는, 초점 볼륨의 변화가 전자기 방사 소스와 초점에 집속하는 광학 이미징 시스템 사이의 광학 경로에 배치된 적어도 하나의 광학 엘리먼트를 포함하는 유닛에 의해 수행되는 것을 제공한다. 광학 엘리먼트는 바람직하게는, 전자기 방사의 빔들이 광학 엘리먼트에 직각으로 충돌하도록, 즉 방사가 광학 엘리먼트의 광축 방향으로 충돌하도록 배열된다.
적어도 하나의 광학 엘리먼트에 의한 초점 볼륨의 변화는 다양한 방식들로 수행될 수 있으며, 아래에 표시된 옵션들이 또한 결합될 수 있다.
바람직한 방식으로, 초점 볼륨의 변화는 광학 이미징 시스템의 유효 개구수의 변화에 의해 수행되는 것이 제공된다. 광학 이미징 시스템의 개구수에 의해, 가능한 가장 작은 초점 크기에서의 최적 조건들 하에서의 공칭 특성들이 이해된다. 광학 파라미터들의 변화로 인해 광학 이미징 시스템의 상류에서 보다 큰 초점 볼륨들이 발생하는 경우, 이는 이미징 시스템의 유효 개구수로 지칭된다.
초점 볼륨의 변화가 광학 경로를 따라 빔 지름의 변화에 의해 수행되는 것이 또한 바람직하게 제공될 수 있다.
이 방법은 또한, 빔 지름의 변화가 특히 가변적인 확장 광학기 또는 조정 가능한 개구에 의해 수행되도록 바람직하게 수행될 수 있다. 확장 광학기는 빔 지름이 증가 또는 감소되는 광학 시스템을 나타낸다. 광학 이미징 시스템의 초점 길이와 함께 빔 지름이 초점 볼륨을 결정한다. 따라서 일정한 초점 길이에서, 빔 지름의 변화는 유효 개구수의 변화 및 그에 따른 초점 볼륨의 변화를 야기한다. 확장 광학기는 상수 또는 가변 확장으로 설계될 수 있다. 가변 확장에서는, 확장 광학기가 초점 볼륨을 변경하는 데 사용될 수 있다.
빔 지름의 변화는 또한, 조정 가능한 개구의 도움으로 수행될 수 있는데, 빔 지름의 감소는 예컨대, 유효 개구수의 감소, 이에 따른 초점 볼륨의 지름 및 길이 증가를 야기할 것이다. 개구는 1차원 슬릿 개구, 2차원 홍채 또는 임의의 다른 형태의 개구로서 설계될 수 있다.
적어도 하나의 광학 엘리먼트는 바람직하게는, 회절 광학 엘리먼트 및/또는 광학 렌즈로 구성된다. 회절 광학 엘리먼트의 가능한 적용은, 충돌하는 빔으로부터의 사출각이 서로 다른 여러 개의 빔들의 형성에 있다. 개개의 빔들이 광학 이미징 시스템에 의해 초점면 상에 이미징되는데, 개개의 빔들의 개개의 초점들은 초점면 내의 서로 다른 점들을 구성한다. 사용된 회절 광학 엘리먼트에 따라, 하나 또는 여러 개의 초점들이 이미징될 수 있다. 초점들은 심지어 서로 가깝게 위치될 수 있어 개개의 점들이 서로 병합될 수 있다. 이 경우, 선들 또는 표면들이 형성된다. 회절 광학 엘리먼트는 정적 또는 동적일 수 있다. 동적 회절 광학 엘리먼트들은 또한 "공간 광 변조기들"로도 지칭된다.
초점 볼륨을 변경하기 위한 유닛은 또한 빔 형성을 위한 광학 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 광학 시스템은 광학 이미징 시스템에서 비점수차(astigmatism)의 대상 제어를 위해 가변 거리를 갖는 2개의 실린더형 렌즈들을 포함할 수 있다. 초점 볼륨의 치수는 렌즈 거리를 변화시킴으로써 선택적으로 영향을 받을 수 있다.
더욱이, 초점 볼륨을 변경하기 위한 유닛은 또한, 다른 편향 시스템들에 대해 알려진 각도로 빔을 안내하는 하나 또는 여러 개의 고속 이동 빔 편향 시스템들을 포함할 수 있다. 바람직한 방식으로, 2개의 편향 시스템들은 서로 직각으로 제공된다. 편향 시스템들 중 하나가 감광 재료를 통해 빔을 안내하는 동안, 다른 하나는 빔을 빔 안내 방향에 수직으로 신속하게 이동시킴으로써 수정된 재료 볼륨을 팽창시킨다.
초점 볼륨을 변화시키기 위한 앞서 언급한 수단들은 적어도, 하나의, 바람직하게는 서로 수직인 3개의 공간 방향들로 초점 볼륨의 변경을 수행하는 역할을 한다.
초점 볼륨을 변화시키기 위한 설명된 수단들과 관련하여, 광학 이미징 시스템의 개구수는 작게 선택될 수 있는데, 개구수는 바람직하게는 0.8보다 더 작게, 바람직하게는 0.2보다 더 작게 선택된다.
위에서 이미 지적한 바와 같이, 본 발명에 따른 컴포넌트는, 전자기 방사가 아래에서부터 적어도 특정 영역들에서 방사에 투과성이 있는 탱크 바닥을 통해 재료에 도입되고 재료 내의 복수의 초점들에 연속적으로 집속된다. 이와 관련하여, 바람직하게는 탱크 바닥과 실질적으로 평행한 (X 방향 및 Y 방향) 평면에서 초점을 조정하기 위해, 전자기 방사가 광학 이미징 시스템의 상류에 바람직하게 배치된 편향 유닛에 의해 편향되도록 진행된다. 이러한 조정은 재료 볼륨 엘리먼트의 응고 후에 매번 수행된다. 빔을 편향시키기 위해, 종래 기술로부터 공지된 임의의 빔 편향 유닛들이 사용될 수 있다. 따라서 예컨대, X 방향으로의 빔 편향을 위한 별도의 빔 편향 디바이스 및 Y 방향으로의 빔 편향을 위한 빔 편향 디바이스를 제공하는 것이 가능하다. 또한, 빔 편향 유닛은 X 방향 및 Y 방향으로 더 큰 연장부들을 갖는 컴포넌트들의 생산을 가능하게 하기 위해 이미징 시스템의 이미지 필드를 이동시키는 포지셔닝 시스템과 결합되거나 그러한 포지셔닝 시스템으로 부분적으로 대체될 수 있다. 이 점에서, 광학 이미징 시스템 또는 컴포넌트가 이동되는지 여부는 관계가 없다.
빔 편향 디바이스는 바람직하게는, 특히 회절 광학 엘리먼트들의 경우에, 초점 볼륨을 변경하기 위한 유닛과 광학 이미징 시스템 사이의 광학 경로에 배열된다. 이것은 편향 유닛에 의해 야기된 빔 편향이 광학 엘리먼트의 작용에 영향을 미치지 않을 것임을 보장할 것이다.
게다가, 바람직한 동작 모드는 계속 진행 중인 빌드 과정 동안 구축 플랫폼이 단계적으로 들어올려지는 것을 제공한다. 컴포넌트의 빌드업은 예컨대, 층들로 수행될 수 있다. 처음에는, 모든 볼륨 엘리먼트들이 하나의 평면 또는 층에서 생성되고, 그 결과 구축 플랫폼이 들어올려져 다음 층을 형성한다. 이를 위해, 감광 재료에는 수직 방향(Z 방향)으로 조정 가능한 구축 플랫폼이 제공된다. 다광자 유도 재료 변환에 의해 생성되는 추후의 컴포넌트의 첫 번째 층은 구축 플랫폼에 부착될 것이다. 두 번째 층은 첫 번째 층에 부착될 것이고, 모든 각각의 추가 층은 각각의 이전 층에 부착될 것이며, 따라서 컴포넌트는 적층된 빌드업에 의해 탱크 밖으로 성장할 것이다.
특히 바람직한 방식으로, 초점은 탱크 바닥으로부터 일정 거리에 배열된다. 통상적으로, 탱크 바닥으로부터의 초점의 거리는 20㎛ 내지 2㎜의 범위이다. 중합 존과 탱크 바닥 사이의 거리로 인해, 변환된 재료의 탱크로의 원하지 않은 부착이 발생하지 않을 것이다. 또한, 후속 층들에 대한 시작 재료로서 이용 가능하도록, 새로운 재료가 컴포넌트와 탱크 사이에서 지속적으로 흐르기가 더 쉬울 것이다. 탱크 바닥에 대한 컴포넌트의 부착이 발생하지 않기 때문에, 구축 플랫폼을 들어올릴 때 추출력들이 예상되지 않는다. 이 효과는 이미 위에서 지적한 바와 같이, 다광자 흡수의 광화학 프로세스가 잘 정의된 초점 볼륨에서만 발생할 수 있다는 사실에 기반한다. 탱크 바닥과 빌드 층 사이의 거리가 상대적으로 크게 선택된다면, 빌드 프로세스 중에 탱크 바닥과 컴포넌트 사이의 틈으로 재료가 지속적으로 흘러들어갈 수 있어, 대체로 연속적인 프로세스를 가능하게 할 것이다.
컴포넌트의 설명된 적층 구조에서, 이동 가능한 구축 플랫폼에 의해 수직 방향으로의 컴포넌트의 이동이 실현되기 때문에, 탱크 바닥으로부터의 초점의 수직 거리가 일정하게 유지될 수 있다. 광학 경계 조건들은 결과적으로 전체 빌드 프로세스 동안 일정하게 유지될 것이다. 따라서 초점이 수직 방향으로 이동되는 종래 기술과는 대조적으로, 전자기 방사가 감광 재료로 완전히 다르게 집속될 필요가 없어, 초점 품질의 깊이 의존적 변화들로 이어질 것이라는 이점이 달성된다. 일정하게 유지되는 수직 거리는 바람직하게는 탱크 바닥과 초점 볼륨의 중심 사이에서 측정된다. 대안으로, 일정하게 유지되는 거리는 탱크 바닥과 초점 볼륨의 하부 경계 사이에서 측정될 수 있다.
본 발명에 따른 초점 볼륨의 변화는 또한, 층이 서로 다른 볼륨들의 볼륨 엘리먼트들로 구성되도록 하나의 동일한 층 내에서 수행될 수 있다. 그러나 이는 또한, 층이 동일하게 큰 볼륨 엘리먼트들로만 구성되고, 변화된 초점 볼륨이 다음 층에 사용되도록 진행될 수 있다.
종래 기술로부터 공지되고 집속하기 위한 임의의 수의 광학 엘리먼트들을 포함하는 임의의 광학 시스템이 전자기 방사를 각각의 초점 상에 집속하는 상기 광학 이미징 시스템으로서 이용될 수 있다. 광학 이미징 유닛은 빔 편향 유닛의 상류 또는 하류에서 사용될 수 있다. <0.2의 적당한 개구수를 갖는 F-세타(theta) 광학기가 예컨대, 빔 편향 시스템의 하류에서 사용될 수 있다.
빔 편향 유닛과 광학 이미징 시스템의 집속 광학기 사이에는 추가 광학 빔 확장 또는 감소 수단이 삽입될 수 있다. 이 추가 광학 시스템은 광학 이미징 유닛의 초점 길이를 유지하면서 빔 지름을 변경함으로써 유효 개구수를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 그러나 빔 편향 유닛의 하류에서의 임의의 적응들이 빔 편향 속도에 영향을 미친다.
본 발명의 다른 양상은 3차원 컴포넌트들의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한, 특히 본 발명의 제1 양상에 따른 방법을 실행하기 위한 디바이스에 관한 것이다. 이 디바이스는 전자기 방사 소스, 적어도 특정 영역들에서 방사에 투과성이 있는 탱크 바닥을 가지며, 응고될 재료가 채워질 수 있는 탱크, 탱크 바닥 위에서 조정 가능한 레벨로 유지되는 구축 플랫폼, 및 구축 플랫폼과 탱크 바닥 사이에 존재하는 재료의 포지션 선택적 방사를 위해 아래에서부터 탱크 바닥을 통해 작동 가능한 방사 유닛을 포함하며, 방사 유닛은 재료 내의 초점들 상에 방사를 연속적으로 집속시키기 위한 광학 이미징 시스템을 포함함으로써, 초점에 각각 존재하는 재료의 볼륨 엘리먼트가 다광자 흡수에 의해 응고될 수 있다. 이 디바이스는 방사 유닛이 전자기 방사 소스와 광학 이미징 시스템 사이의 광학 경로에 배치되는 적어도 하나의 광학 엘리먼트를 포함하는데, 광학 엘리먼트는 초점의 볼륨을 변화시키도록 설계되는 것을 특징으로 한다.
적어도 하나의 광학 엘리먼트는 바람직하게는 이미징 시스템의 유효 개구수를 변경하는 데 사용될 수 있다.
광학 경로를 따라 빔 지름을 변화시키기 위해 적어도 하나의 광학 엘리먼트가 제공되는 것이 바람직하게 제공된다.
적어도 하나의 광학 엘리먼트가 가변 확장 광학기 또는 조정 가능한 개구로 구성되는 것이 바람직하게 제공된다.
바람직한 방식으로, 적어도 하나의 광학 엘리먼트가 회절 광학 엘리먼트 및/또는 광학 렌즈로 구성되는 것이 또한 제공될 수 있다.
적어도 하나의 광학 엘리먼트는 특히, 서로에 대해 가변 거리로 유지되는 예컨대, 2개의 실린더형 렌즈들을 포함하는 빔 형성 시스템을 포함할 수 있다.
빔 지름의 변화가 적어도 하나의 고속 이동 편향 시스템(예컨대, 빔의 워블링(wobbling) 및 그에 따른 시간 평균상 초점 볼륨의 증가)에 의해 수행되는 것이 바람직하게 제공된다.
바람직한 방식으로, 초점 볼륨의 변화는 서로 다른 이미징 시스템들의 신속한 교환에 의해 실현될 수 있다.
방사 유닛은 바람직하게는, 탱크 바닥과 실질적으로 평행한 평면에서 초점을 조정하기 위해, 바람직하게는 이미징 시스템의 상류에 배치된 편향 유닛을 포함한다.
초점 볼륨을 변경하기 위한 유닛은 바람직하게는, 편향 유닛의 축에 대해 직각으로 빔을 바람직하게 확장시키는 고속 편향 시스템(예컨대, 빔의 워블링 및 그에 따른 시간 평균상 초점 볼륨의 증가)을 포함할 수 있다.
방사 유닛의 제어에 의해 선험적인 기하학적 구조 층을 형성하도록 연속적인 방사 단계들에서, 구축 플랫폼 상의 층에 위치된 볼륨 엘리먼트들을 응고시키고 그리고 방사 단계들 이후에, 컴포넌트를 원하는 형상으로 연속적으로 빌드업하도록 탱크 바닥에 대한 구축 플랫폼의 상대적 포지션을 층에 대해 적응시키기 위해, 방사 유닛과 협력하는 제어 유닛이 유리하게 제공된다.
다음에, 본 발명은 도면에 개략적으로 예시된 예시적인 실시예들에 의해 보다 상세히 설명될 것이다.
여기서, 도 1은 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 유닛을 도시한다.
도 2는 초점 볼륨 적응을 위한 유닛을 도시한다.
도 3은 초점 볼륨 적응을 위한 유닛의 수정된 구성을 도시한다.
도 4는 초점 볼륨 적응을 위한 유닛의 추가 수정된 구성을 예시한다.
도 5는 초점 볼륨 적응을 위한 유닛의 추가 수정된 구성을 도시한다.
도 6은 초점 볼륨 적응을 위한 유닛의 추가 수정된 구성을 도시한다.
도 7 내지 도 10은 크고 작은 볼륨 엘리먼트들을 사용하는 서로 다른 빌드 전략들을 예시한다.
도 1로부터, 레이저(7)에 의해 방출된 전자기파는 초점 볼륨을 변경하기 위한 유닛(8)을 통해 그리고 빔 편향 유닛(9)을 통해 안내되고, 광학 이미징 시스템(10)에 의해 투명 바닥 판(1)을 통해 감광 재료(2)에 집속되는 것이 명백하다. 광학 이미징 시스템(10)의 초점(5)에서, 감광 재료(2)의 상태가 변경되어, 컴포넌트(3)를 빌드업한다. 컴포넌트(3)는 수직 방향으로 이동될 수 있는 구축 플랫폼(4)에 매달려 있다. 현재 층의 노출의 완료 후, 구축 플랫폼(4)이 들어올려지고 다음 층이 노출된다. 높은 피크 전력을 갖는 레이저(7)의 사용은 다광자 흡수의 적용을 가능하게 하여, 탱크 바닥(1)과 구축 플랫폼 또는 이미 형성된 컴포넌트 사이의 광학적 "데드" 존(6)에서가 아니라 초점(5)에서만 재료의 상태 변화가 일어난다. 따라서 투명 바닥 판(1)에 대한 컴포넌트의 부착이 발생할 수 없다.
도 1의 모든 엘리먼트들은 단지 기호적으로만 도시되어 있고, 예컨대 추가 렌즈 시스템들, 개구들, 거울들, 필터들 또는 빔 분리기들을 사용함으로써 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들의 지식에 따라 임의로 확장될 수 있다.
도 2는 초점 볼륨을 변경하기 위한 유닛(8)을 개략적으로 예시한다. 상기 유닛은 2개의 렌즈들(12, 13)로 구성된 시스템을 통과하는 2개의 빔들로 사출(emerging) 빔을 분할하는 회절 광학 엘리먼트(11)를 포함한다. 빔의 분할은 초점면에서 이웃하는 2개의 점들을 생성하는 것을 목표로 한다. 2개의 점들이 서로 겹친다면, 이는 또한 선으로 지칭될 수 있다.
도 3은 초점 볼륨 적응을 위한 유닛(8)의 수정된 구성을 도시한다. 이 유닛(8)은 빔이 통과하는 2개의 상호 이격된 동축의 실린더형 렌즈들(14, 15)을 포함한다. 유닛(8)에 들어가기 전, 즉 파선들로 예시된 평면에서의 빔 프로파일은 원형이다. 유닛(8)으로부터의 출구에서, y 축 방향으로의 압축이 관찰되어야 한다. 이는 x, z 평면 및 y, z 평면에서의 초점(5) 상의 초점 볼륨의 확장을 야기하는데, 이는 도면에 도시된다.
실린더형 렌즈들(14, 15) 사이의 거리를 조정함으로써, 전체 초점(5)의 볼륨이 변경된다.
도 5에 따른 구성에 도시된 바와 같이, 슬릿 개구(17)를 사용할 때 유사한 효과가 달성되지만, 이는 빔의 절단으로 인한 강도 손실들로 이어질 것이다.
도 4에 따른 구성에서, 홍채(16)는 이미징 시스템의 유효 개구수의 감소를 야기하여, 초점 볼륨을 더 길고 더 넓게 만든다.
도 6에 따른 구성에 도시된 렌즈들(18, 19)로 구성된 확장기는 홍채(16)와 동일한 효과를 갖지만, 빔을 절단하지 않고 빔 지름을 감소시킴으로써 강도 손실들을 회피한다.
도 2 내지 도 6에 예시된 초점 볼륨을 변화시키기 위한 옵션들은 특히, 400 내지 1600㎚ 범위의 파장에서 펄스형 레이저 광을 사용함으로써 실현되는데, 펄스 길이들은 1fs 내지 1㎱의 범위이다.
도 7은 볼륨의 적응 없이 오직 작은 초점 볼륨들(22)만이 응고되는 방법에 의해 빌드된 컴포넌트를 도시한다. 높은 분해능은 많은 수의 점들이 작성되게 하며, 따라서 각각의 층에 대해 긴 프로세스 시간을 야기한다. 이 빌드 전략은 초점 볼륨의 적응이 어떠한 이점도 제공하지 않거나 스루풋이 결정적이지 않은 작은 고분해능 구조물들에 유리하다.
도 8에 예시된 빌드 프로세스의 경우, 볼륨의 적응 없이 단 하나의 큰 초점 볼륨(32)이 사용된다. 빌드 전략은 높은 스루풋, 게다가 낮은 분해능을 갖는다. 초점 볼륨은 광학 유닛(8)에 의해 제어되는데, 이로써 초점 볼륨의 표면이 증가되고 유효 개구수가 원하는 층 두께로 적응된다. 이 빌드 전략은 높은 분해능을 필요로 하지 않지만 높은 스루풋을 필요로 하는 컴포넌트들에 유리하다.
2개의 서로 다른 초점 볼륨들을 갖는 빌드 프로세스의 가능한 순서가 도 9에 표시된다. 광학 유닛(8)에 의한 빌드 프로세스 동안 초점 볼륨의 적응에 의해, 층당 프로세스 시간이 감소된다. 빌드될 구조물(41)은 미세한 충진 볼륨(42) 및 거친 충진 볼륨(43)으로 교대로 층마다 빌드업된다. 미세한 충진 볼륨들(42)에는, 거친 충진 볼륨(43)이 도달할 수 없는 구조물의 그러한 부분들이 노출된다. 이미 빌드된 구조물들이 초점의 왜곡을 야기할 수 있기 때문에, 작은 초점 볼륨(42)으로 고분해능 부분들을 초기에 작성하고 후속하여 내부 볼륨을 채우는 것이 유리하다. 적응적 초점 볼륨은 높은 분해능과 높은 스루풋 모두를 가진 컴포넌트들의 생산을 가능하게 한다. 이 빌드 전략은 약간의 표면 거칠기를 가진 고분해능 컴포넌트들에 적합하다.
도 10의 빌드 전략의 시퀀스는, 여기서 컴포넌트의 표면이 추가의 작은 초점 볼륨(54) 및 작은 층 두께로 빌드된다는 점을 제외하면, 도 9에 예시된 빌드 전략과 유사하다. 3개의 초점 볼륨들은: 미세한 충진 볼륨(52), 거친 충진 볼륨(53) 및 표면 볼륨(54)으로 지칭된다. 표면 볼륨은 에지들과 코너들의 양호한 형상 재현을 위해 가장 작은 볼륨 및 이에 따라 최고 분해능을 갖는다. 미세한 충진 볼륨(52)은 표면 볼륨(54)과 동일하거나 그보다 더 커서, 거친 충진 볼륨(53)이 도달할 수 없는 틈들을 채운다. 이 빌드 전략은 우수한 형상 재현, 표면 품질 및 높은 스루풋을 필요로 하는 컴포넌트들에 적합하다.

Claims (26)

  1. 3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산(generative production)을 위한 방법으로서,
    전자기 방사에 대한 노출에 의해 응고될 수 있는 재료(2)가 탱크 내에 존재하고,
    탱크 바닥(1)으로부터 일정 거리에 구축 플랫폼(4)이 포지셔닝되며,
    상기 구축 플랫폼(4)과 상기 탱크 바닥(1) 사이에 존재하는 재료(2)가 방사 유닛에 의해 포지션 선택적으로 방사되고,
    상기 전자기 방사가 아래에서부터 적어도 특정 영역들에서 상기 방사에 투과성이 있는 탱크 바닥(1)을 통해 상기 재료(2)에 도입되고, 상기 재료(2) 내의 초점들(5)에 연속적으로 집속됨으로써, 초점(5)에 각각 존재하는 상기 재료(2)의 볼륨 엘리먼트가 응고되고,
    상기 응고는 다광자 흡수에 의해 이루어지고,
    상기 컴포넌트(3)가 서로 다른 볼륨들의 응고된 볼륨 엘리먼트들로부터 빌드업되도록 상기 초점(5)의 볼륨이 상기 방법 동안 적어도 한번 변화되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 초점 볼륨의 변화는, 전자기 방사 소스와 상기 초점(5)에 집속하는 광학 이미징 시스템(10) 사이의 광학 경로에 배치된 적어도 하나의 광학 엘리먼트(8)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 초점 볼륨의 변화는 상기 광학 이미징 시스템(10)의 유효 개구수의 변화에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초점 볼륨의 변화는 상기 광학 경로를 따라 빔 지름의 변화에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 지름의 변화는 가변적인 확장 광학기(optics) 또는 조정 가능한 개구에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법.
  6. 제2 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광학 엘리먼트는 회절 광학 엘리먼트 및/또는 광학 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법.
  7. 제2 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광학 엘리먼트(8)는 서로에 대해 가변 거리로 유지되는 예컨대, 2개의 실린더형 렌즈들(14, 15)을 포함하는 빔 형성 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 지름의 변화는 적어도 하나의 고속 이동 빔 편향 시스템에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 이미징 시스템의 개구수는 0.8보다 더 작게, 바람직하게는 0.2보다 더 작게 선택되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초점 볼륨의 변경은 적어도, 하나의, 바람직하게는 서로 수직인 3개의 공간 방향들로 수행되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자기 방사는 상기 탱크 바닥(1)과 실질적으로 평행한 평면에서 상기 초점(5)을 조정하기 위해, 상기 광학 이미징 시스템(10)의 상류에 바람직하게 배치된 편향 유닛(9)에 의해 편향되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구축 플랫폼(4)은 계속 진행 중인 빌드 과정 동안 구축 플랫폼이 단계적으로 들어올려지는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초점(5)은 상기 탱크 바닥(1)으로부터 일정 거리에 위치되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법.
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크 바닥(1)으로부터의 상기 초점(5)의 수직 거리는 변화하는 초점 볼륨에서 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법.
  15. 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    생산될 상기 컴포넌트(3)의 표면 상에서, 상기 컴포넌트(3)의 내부의 응고된 볼륨 엘리먼트들보다 더 작은 볼륨들을 갖는 응고된 볼륨 엘리먼트들로 볼륨 엘리먼트들이 빌드되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법.
  16. 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가장 큰 초점 볼륨은 1㎛3보다 더 크고, 바람직하게는 100㎛3보다 더 크며, 특히 10,000㎛3보다 더 큰 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법.
  17. 3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한, 특히 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 디바이스로서,
    전자기 방사 소스,
    적어도 특정 영역들에서 상기 방사에 투과성이 있는 탱크 바닥(1)을 가지며, 응고될 재료(2)가 채워질 수 있는 탱크,
    상기 탱크 바닥(1) 위에서 조정 가능한 레벨로 유지되는 구축 플랫폼(4), 및
    상기 구축 플랫폼(4)과 상기 탱크 바닥(1) 사이에 존재하는 재료(2)의 포지션 선택적 방사를 위해 아래에서부터 상기 탱크 바닥(1)을 통해 작동 가능한 방사 유닛을 포함하며,
    상기 방사 유닛은 상기 재료(2) 내의 초점들(5) 상에 상기 방사를 연속적으로 집속시키기 위한 광학 이미징 시스템(10)을 포함함으로써, 초점(5)에 각각 존재하는 상기 재료(2)의 볼륨 엘리먼트가 다광자 흡수에 의해 응고되고,
    상기 방사 유닛은 전자기 방사 소스와 상기 광학 이미징 시스템(10) 사이의 광학 경로에 배치된 적어도 하나의 광학 엘리먼트(8)를 포함하며,
    상기 광학 엘리먼트는 상기 초점(5)의 볼륨을 변화시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 디바이스.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광학 엘리먼트(8)는 상기 이미징 시스템의 유효 개구수를 변경하도록 설계되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 디바이스.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광학 엘리먼트(8)는 상기 광학 경로를 따라 빔 지름을 변화시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 디바이스.
  20. 제18 항 또는 제19 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광학 엘리먼트(8)는 가변 확장 광학기 또는 조정 가능한 개구로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 디바이스.
  21. 제18 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광학 엘리먼트(8)는 회절 광학 엘리먼트 및/또는 광학 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 디바이스.
  22. 제18 항 내지 제21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 광학 엘리먼트(8)는 서로에 대해 가변 거리로 유지되는 예컨대, 2개의 실린더형 렌즈들(14, 15)을 포함하는 빔 형성 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 디바이스.
  23. 제17 항 내지 제22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 이미징 시스템의 개구수는 0.8보다 더 작게 선택되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 디바이스.
  24. 제17 항 내지 제23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    조사 유닛은 큰 통 바닥(1)과 실질적으로 평행한 평면에서 상기 초점(5)을 조정하기 위해, 상기 광학 이미징 시스템(10)의 상류에 바람직하게 배치된 편향 유닛(9)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 디바이스.
  25. 제17 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사 유닛의 제어에 의해 선험적인 기하학적 구조 층을 형성하도록 연속적인 방사 단계들에서, 상기 구축 플랫폼(4) 상의 층에 위치된 볼륨 엘리먼트들을 응고시키고 그리고 상기 방사 단계들 이후에, 상기 컴포넌트(3)를 원하는 형상으로 연속적으로 빌드업하도록 상기 탱크 바닥(1)에 대한 상기 구축 플랫폼(4)의 상대적 포지션을 상기 층에 대해 적응시키기 위해, 상기 방사 유닛과 협력하는 제어 유닛이 제공되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 디바이스.
  26. 제17 항 내지 제25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사 유닛은 초점 볼륨을 1㎛3보다 더 크게, 바람직하게는 100㎛3보다 더 크게, 특히 10,000㎛3보다 더 크게 조정하도록 배치되는 것을 특징으로 하는,
    3차원 컴포넌트들(3)의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 디바이스.
KR1020197003328A 2016-07-07 2017-07-06 3차원 컴포넌트들의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법 KR102292576B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16450014.2A EP3266594B1 (de) 2016-07-07 2016-07-07 Verfahren und vorrichtung zur lithographiebasierten generativen fertigung von dreidimensionalen bauteilen
EP16450014.2 2016-07-07
PCT/AT2017/000054 WO2018006108A1 (de) 2016-07-07 2017-07-06 Verfahren zur lithographiebasierten generativen fertigung von dreidimensionalen bauteilen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190038821A true KR20190038821A (ko) 2019-04-09
KR102292576B1 KR102292576B1 (ko) 2021-08-23

Family

ID=56464157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197003328A KR102292576B1 (ko) 2016-07-07 2017-07-06 3차원 컴포넌트들의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20190255773A1 (ko)
EP (1) EP3266594B1 (ko)
JP (1) JP6964651B2 (ko)
KR (1) KR102292576B1 (ko)
CN (2) CN118061520A (ko)
CA (1) CA3029848A1 (ko)
ES (1) ES2791418T3 (ko)
IL (1) IL264086A (ko)
LT (1) LT3266594T (ko)
WO (1) WO2018006108A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111801216B (zh) * 2018-02-21 2021-11-16 卡本有限公司 在增材制造期间增强物体与载体的粘合
JP7331297B2 (ja) * 2018-10-26 2023-08-23 株式会社Tkr ３次元造形装置
LT3702132T (lt) * 2019-02-26 2023-02-27 Upnano Gmbh Įrenginys ir būdas, skirti trimačio komponento generatyvinei gamybai litografijos pagrindu
CN110370627B (zh) * 2019-08-08 2021-09-28 中国科学院广州生物医药与健康研究院 一种3d光固化的方法和3d光固化设备
US11484969B2 (en) * 2019-10-18 2022-11-01 3M Innovative Properties Company Method of making a three-dimensional structure containing substructures
LT3888887T (lt) 2020-03-31 2023-01-25 Upnano Gmbh Įrenginys ir būdas, skirti trimačio komponento generatyvinei gamybai litografijos pagrindu
CN112026174B (zh) * 2020-08-28 2023-04-28 合肥众群光电科技有限公司 一种使用dmd动态曝光提高3d打印精度的装置及方法
EP4043186A1 (de) 2021-02-16 2022-08-17 Technische Universität Wien Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung einer lithographiebasierten additiven fertigungsvorrichtung
EP4163083B1 (de) 2021-10-06 2024-04-24 UpNano GmbH Verfahren und vorrichtung zur lithographiebasierten generativen fertigung eines dreidimensionalen bauteils
EP4316782A1 (de) 2022-08-01 2024-02-07 UpNano GmbH Verfahren und vorrichtung zur lithographiebasierten generativen fertigung eines dreidimensionalen bauteils

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10505799A (ja) * 1994-05-13 1998-06-09 イーオーエス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング イレクトロ オプティカル システムズ ３次元物体の製造方法及び装置
KR100236565B1 (ko) * 1997-06-23 2000-01-15 구자홍 액면규제방식의 광조형 장치 및 방법
JP2009113293A (ja) * 2007-11-05 2009-05-28 Sony Corp 光造形装置及び光造形方法
US20130056910A1 (en) * 2010-05-11 2013-03-07 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foederung Der Angewandten Forschung E. V. Device and method for producing three-dimensional structures
JP2014000701A (ja) * 2012-06-18 2014-01-09 Roland Dg Corp 三次元造形装置および三次元造形方法
WO2015197794A1 (fr) * 2014-06-26 2015-12-30 Universite Joseph Fourier Dispositif d'impression tridimensionnelle

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0514839Y2 (ko) * 1988-07-13 1993-04-20
DE4134265C2 (de) 1991-10-16 1993-11-25 Eos Electro Optical Syst Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Objekts mittels Stereographie
JPH07299874A (ja) * 1994-04-28 1995-11-14 Hikari Syst Kenkyusho:Kk 高ｎａ光学系を用いた光造形装置
DE19957370C2 (de) 1999-11-29 2002-03-07 Carl Johannes Fruth Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten eines Substrates
US6730256B1 (en) 2000-08-04 2004-05-04 Massachusetts Institute Of Technology Stereolithographic patterning with interlayer surface modifications
DE10111422A1 (de) 2001-03-09 2002-09-26 Hannover Laser Zentrum Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers aus einem durch Bestrahlung zu verfestigenden flüssigen Material
DE10245617A1 (de) * 2002-09-30 2004-04-08 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung und Verfahren zum schichtweisen Herstellen von dreidimensionalen Objekten
DE202011111072U1 (de) 2011-02-25 2019-03-27 Nanoscribe Gmbh Vorrichtung zum ortsaufgelösten Einbringen eines Intensitätsmusters aus elektromagnetischer Strahlung in eine photosensitive Substanz
US9498920B2 (en) 2013-02-12 2016-11-22 Carbon3D, Inc. Method and apparatus for three-dimensional fabrication
CN103894608B (zh) * 2014-03-04 2015-11-18 浙江大学 一种三维打印大光斑扫描路径生成方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10505799A (ja) * 1994-05-13 1998-06-09 イーオーエス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング イレクトロ オプティカル システムズ ３次元物体の製造方法及び装置
KR100236565B1 (ko) * 1997-06-23 2000-01-15 구자홍 액면규제방식의 광조형 장치 및 방법
JP2009113293A (ja) * 2007-11-05 2009-05-28 Sony Corp 光造形装置及び光造形方法
US20130056910A1 (en) * 2010-05-11 2013-03-07 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foederung Der Angewandten Forschung E. V. Device and method for producing three-dimensional structures
EP2905121A1 (de) * 2010-05-11 2015-08-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung sowie Verfahren zur Erzeugung dreidimensionaler Strukturen
JP2014000701A (ja) * 2012-06-18 2014-01-09 Roland Dg Corp 三次元造形装置および三次元造形方法
WO2015197794A1 (fr) * 2014-06-26 2015-12-30 Universite Joseph Fourier Dispositif d'impression tridimensionnelle

Also Published As

Publication number Publication date
ES2791418T3 (es) 2020-11-04
IL264086A (en) 2019-01-31
LT3266594T (lt) 2020-05-25
EP3266594B1 (de) 2020-03-11
JP2019524487A (ja) 2019-09-05
CN109641392A (zh) 2019-04-16
CA3029848A1 (en) 2018-01-11
EP3266594A1 (de) 2018-01-10
CN118061520A (zh) 2024-05-24
US20190255773A1 (en) 2019-08-22
JP6964651B2 (ja) 2021-11-10
KR102292576B1 (ko) 2021-08-23
WO2018006108A1 (de) 2018-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102292576B1 (ko) 3차원 컴포넌트들의 리소그래피 기반 제너러티브 생산을 위한 방법
US20120098164A1 (en) Two-photon stereolithography using photocurable compositions
US10836105B2 (en) Device and method for creating three-dimensional structures
US6426840B1 (en) Electronic spot light control
EP3868545B1 (en) 3d printing of an intraocular lens having smooth, curved surfaces
JP2010510089A (ja) ポリマーオブジェクトオプティカル製造工程
KR20120103651A (ko) 구조화된 광학 요소 및 포커싱된 빔을 이용하는 레이저 패터닝
JP2003001599A (ja) 三次元微小構造物の製造方法及びその装置
KR20100130497A (ko) 블루레이 픽업 유니트를 이용한 광조형 장치
CN111580203A (zh) 一种超快激光直写制备矩形结构光栅的装置及方法
JP7420967B2 (ja) ３次元部品をリソグラフィに基づいて生成して製造するための方法及び装置
CN112297422B (zh) 一种一次成型的3d打印装置
Mckee et al. 3D Printing by Two-Photon Polymerization
CN113515020B (zh) 增材制造系统
KR102005632B1 (ko) 파면 제어기를 이용한 고속 3차원 광조형 방법 및 장치
CN118055843A (zh) 用于三维部件的基于光刻的生成制造的方法和设备
Kesavan 3D Printing of Bio Parts Using UV-SLA

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant