극미세 3차원 형상의 정밀제작을 위한 이광자 흡수 광중합 공정의 레이저 출력-조사시간 제어방법
A Scheme to Control Laser Power and Exposure Time for Fabricating Precise 3-Dimensional Microstructures Using Two-photon Polymerization
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초록
본 연구는 나노 스테레오리소그래피(nano-stereolithography) 공정에서 정밀한 3차원 형상을 제작하기 위한 레이저 출력-조사시간 제어방법에 관한 것이다. 이를 위하여 펨토초 레이저에 의한 이광자 흡수 광중합 (two-photon polymerization)을 이용하여 마이크로 3차원 형상을 제작하는 방법을 제시하였으며, 이광자 흡수현상을 이용할 경우 레이저의 빔 파장 이하의 정밀도를 얻을 수 있기 때문에 나노 수준의 정밀도를 가지는 형상을 제작할 수 있었다. 개발된 나노 스테레오리소그래피 공정은 3차원 형상데이터에서 2차원 단면 데이터를 추출한 뒤 2차원 단면을 제작하고 높이방향으로 적층하여 임의의 3차원 형상을 제작하게 된다. 따라서 2차원 단면을 제작하는 단위 복셀의 세장비가 3차원 형상제작의 중요한 공정변수가 되므로 본 연구에서는 최소출력 및 최소 조사시간법(minimum power & minimum exposure time: MPMT)을 제안하여 낮은 세장비를 가진 복셀을 제작하도록 시도하였다
Abstract
A scheme to control the laser power and the exposure time was studied to fabricate precise microstructures using the nano-stereolithography (nSL) process. Some recent works have shown that a three-dimensional (3D) microstructure can be fabricated by the photopolymerization process which is induced by two-photon absorption (TPA) with a femtosecond-pulse laser. TPA provides the ability to confine photochemical and physical reactions within the order of laser wavelength, so near-diffraction limit features can be produced. In the nSL process, voxels are continuously generated to form a layer and then another layer is stacked in the normal direction of a plane to construct a 3D structure. Thus, fabrication of a voxel with low aspect ratio and small diameter is one of the most important parameters for fabricating precise 3D microstructures. In this work, the mechanism of a voxel formation is studied and the scheme of minimum power & minimum exposure time (MPMT) is proposed to minimizing the aspect ratio of a voxel.
참고문헌 (1)
- "극미세 3차원 형상의 정밀제작을 위한 이광자 흡수 광중합 공정의 레이저 출력-조사시간 제어방법", 49 49 (2005)