LIGA與準(zhǔn)LIGA技術(shù)

1986年德國W.Ehrfeld教授首先開發(fā)了進(jìn)行三維微細(xì)加工最有前途的方法——LIGA技術(shù)。

——LI，Lithographier，即深度X射線刻蝕；

——G，Galvanformug，即電鑄成型；

——A，Abformug，即塑料鑄膜。

LIGA技術(shù)是深度X射線刻蝕、電鑄成型、塑料鑄膜等技術(shù)的完美結(jié)合。LIGA工藝問世以來，被認(rèn)為是最有前途的三維微細(xì)加工技術(shù)。

1、LIGA技術(shù)是微細(xì)加工的一種新方法，它的典型工藝流程如上圖所示。

（1）深度X射線刻蝕：首先利用深度同步輻射X射線在數(shù)百微米后的PMMA光刻膠上刻蝕出較大深寬比的光刻膠圖形，高寬比一般達(dá)到100。

（2）電鑄成型及制膜：利用光刻膠層下面的金屬膜作為電極進(jìn)行電鍍，將顯影后的光刻膠所形成的三維立體結(jié)構(gòu)間隙用金屬填充，直到光刻膠上面完全覆蓋了金屬為止，形成一個(gè)與光刻圖形互補(bǔ)穩(wěn)定的相反結(jié)構(gòu)圖形。

（3）注模復(fù)制（塑鑄）

由于深度X射線光刻的代價(jià)太大，所以，在批量生產(chǎn)中，采用子母模的辦法。塑鑄為大批量生產(chǎn)電鑄產(chǎn)品提供了塑料鑄模。

2、與傳統(tǒng)微細(xì)加工方法比，用LIGA技術(shù)進(jìn)行超微細(xì)加工有如下特點(diǎn)：

（1）可制造有較大深寬比的微結(jié)構(gòu)；

（2）取材廣泛，可以是金屬、陶瓷、聚合物、玻璃等；

（3）可制作任意復(fù)雜圖形結(jié)構(gòu)，精度高；

（４）可重復(fù)復(fù)制，符合工業(yè)上大批量生產(chǎn)要求，成本低。

3、LIGA技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

（1）德國美茵茲技術(shù)研究所（IMM）開發(fā)除使用準(zhǔn)分子激光燒蝕與LIGA技術(shù)結(jié)合的新加工工藝。

（2）歐共體1992年啟動(dòng)一個(gè)稱為MAXIMA多國協(xié)作研究項(xiàng)目，目標(biāo)是研制一個(gè)三維集成加速度傳感器。它是在X方向、Y方向由LIGA工藝制造的加速度傳感器陣列，與在Z方向的硅加速度傳感器陣列集成在同一硅片而成，是LIGA技術(shù)與硅微機(jī)械技術(shù)的完美結(jié)合。

（3）美國威斯康興大學(xué)HenryGuckel教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組對LIGA技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)出SLIGA技術(shù)。僅僅利用LIGA技術(shù)的典型工藝還不能制造出有活動(dòng)要求的可動(dòng)微結(jié)構(gòu)。引入犧牲層腐蝕技術(shù)，可以大大拓寬LIGA技術(shù)應(yīng)用零用，為任意幾何形狀可動(dòng)的三維結(jié)構(gòu)制作開辟了道路。

（4）1995年上海交通大學(xué)利用LIGA技術(shù)研制出直徑2mm的電磁微馬達(dá)的樣機(jī)。

（5）上海冶金所用一般厚正性光刻膠，深UV（紫外光）曝光的準(zhǔn)LIGA技術(shù)，電鑄厚的微結(jié)構(gòu)可達(dá)10μm，而且零件表面光潔，側(cè)面陡直。

（6）德國Microparts公司已獲許應(yīng)用LIGA技術(shù)制造下一代噴墨打印機(jī)的噴嘴。這種新型打印機(jī)將具有96nm-1分辨率，噴墨密度將是目前一代噴墨打印機(jī)的4倍。

4、準(zhǔn)LIGA技術(shù)

由于LIGA技術(shù)需要昂貴的深度同步輻射X射線光源和制作復(fù)雜的X光掩模，所以LIGA技術(shù)推廣應(yīng)用并不容易，而且與IC工藝不兼容。1993年Allen提出用光敏聚酰亞胺實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)LIGA技術(shù)。

      準(zhǔn)LIGA技術(shù)利用常規(guī)的紫外光光刻設(shè)備和掩模，制作高深比微金屬結(jié)構(gòu)的方法。準(zhǔn)LIGA的工藝過程除了所用的光刻光源和掩模外，與LIGA工藝基本相同。用準(zhǔn)LIGA技術(shù)既可以制造高深寬比的微機(jī)構(gòu)，又不需要昂貴的同步輻射X射線源和特制的LIGA掩膜版，對設(shè)備的要求低得多；另外，它與集成電路工藝的兼容性也要好的多，因此，準(zhǔn)LIGA技術(shù)得到了很大的發(fā)展。準(zhǔn)LIGA工藝流程如圖所示。

準(zhǔn)LIGA工藝的工藝過程：

（a）       紫外光光刻成模

（b）       電鑄或化學(xué)鍍及制模

（c）       塑鑄

5、多層光刻膠工藝在準(zhǔn)LIGA工藝中的應(yīng)用

由于一般情況下用紫外光對光刻膠進(jìn)行大劑量的曝光時(shí)，光刻膠不能太厚，而且顯影后光刻膠圖形的側(cè)壁陡制度不好。為此，將多層光刻膠工藝應(yīng)用于準(zhǔn)LIGA技術(shù)上進(jìn)行光刻，可以得到較高的光刻分辨率。多層光刻膠工藝有兩種，如兩層光刻膠工藝、三層光刻膠工藝等。其中，三層光刻膠工藝師應(yīng)用最多的一種多層光刻膠工藝。

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