LIGA与准LIGA技术

1986年德国W.Ehrfeld教授首先开发了进行三维微细加工最有前途的方法——LIGA技术。

——LI，Lithographier，即深度X射线刻蚀；

——G，Galvanformug，即电铸成型；

——A，Abformug，即塑料铸膜。

LIGA技术是深度X射线刻蚀、电铸成型、塑料铸膜等技术的完美结合。LIGA工艺问世以来，被认为是最有前途的三维微细加工技术。

1、LIGA技术是微细加工的一种新方法，它的典型工艺流程如上图所示。

（1）深度X射线刻蚀：首先利用深度同步辐射X射线在数百微米后的PMMA光刻胶上刻蚀出较大深宽比的光刻胶图形，高宽比一般达到100。

（2）电铸成型及制膜：利用光刻胶层下面的金属膜作为电极进行电镀，将显影后的光刻胶所形成的三维立体结构间隙用金属填充，直到光刻胶上面完全覆盖了金属为止，形成一个与光刻图形互补稳定的相反结构图形。

（3）注模复制（塑铸）

由于深度X射线光刻的代价太大，所以，在批量生产中，采用子母模的办法。塑铸为大批量生产电铸产品提供了塑料铸模。

2、与传统微细加工方法比，用LIGA技术进行超微细加工有如下特点：

（1）可制造有较大深宽比的微结构；

（2）取材广泛，可以是金属、陶瓷、聚合物、玻璃等；

（3）可制作任意复杂图形结构，精度高；

（４）可重复复制，符合工业上大批量生产要求，成本低。

3、LIGA技术的应用与发展

（1）德国美茵兹技术研究所（IMM）开发除使用准分子激光烧蚀与LIGA技术结合的新加工工艺。

（2）欧共体1992年启动一个称为MAXIMA多国协作研究项目，目标是研制一个三维集成加速度传感器。它是在X方向、Y方向由LIGA工艺制造的加速度传感器阵列，与在Z方向的硅加速度传感器阵列集成在同一硅片而成，是LIGA技术与硅微机械技术的完美结合。

（3）美国威斯康兴大学HenryGuckel教授领导的研究小组对LIGA技术进行了改进，开发出SLIGA技术。仅仅利用LIGA技术的典型工艺还不能制造出有活动要求的可动微结构。引入牺牲层腐蚀技术，可以大大拓宽LIGA技术应用零用，为任意几何形状可动的三维结构制作开辟了道路。

（4）1995年上海交通大学利用LIGA技术研制出直径2mm的电磁微马达的样机。

（5）上海冶金所用一般厚正性光刻胶，深UV（紫外光）曝光的准LIGA技术，电铸厚的微结构可达10μm，而且零件表面光洁，侧面陡直。

（6）德国Microparts公司已获许应用LIGA技术制造下一代喷墨打印机的喷嘴。这种新型打印机将具有96nm-1分辨率，喷墨密度将是目前一代喷墨打印机的4倍。

4、准LIGA技术

由于LIGA技术需要昂贵的深度同步辐射X射线光源和制作复杂的X光掩模，所以LIGA技术推广应用并不容易，而且与IC工艺不兼容。1993年Allen提出用光敏聚酰亚胺实现准LIGA技术。

      准LIGA技术利用常规的紫外光光刻设备和掩模，制作高深比微金属结构的方法。准LIGA的工艺过程除了所用的光刻光源和掩模外，与LIGA工艺基本相同。用准LIGA技术既可以制造高深宽比的微机构，又不需要昂贵的同步辐射X射线源和特制的LIGA掩膜版，对设备的要求低得多；另外，它与集成电路工艺的兼容性也要好的多，因此，准LIGA技术得到了很大的发展。准LIGA工艺流程如图所示。

准LIGA工艺的工艺过程：

（a）       紫外光光刻成模

（b）       电铸或化学镀及制模

（c）       塑铸

5、多层光刻胶工艺在准LIGA工艺中的应用

由于一般情况下用紫外光对光刻胶进行大剂量的曝光时，光刻胶不能太厚，而且显影后光刻胶图形的侧壁陡制度不好。为此，将多层光刻胶工艺应用于准LIGA技术上进行光刻，可以得到较高的光刻分辨率。多层光刻胶工艺有两种，如两层光刻胶工艺、三层光刻胶工艺等。其中，三层光刻胶工艺师应用最多的一种多层光刻胶工艺。

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