LIGA 制程原理及应用(初稿)
LIGA技术简介.ppt
2.深等离子体刻蚀(deep plasma etching)
一般用Si做为刻蚀微结构的加工对象,也即高深宽 比硅刻蚀。 优点：各向异性刻蚀速率比大，刻蚀速率大,且系 统结构简单。 缺点：硅材料本身较脆,需要将加工了的硅微结构 作为模具,对塑料进行模压加工,再利用塑料微结构 进行微电铸后,才能用得到的金属模具进行微结构 器件的批量生产。或者直接从硅片上进行微电铸, 获得金属微复制模具。
PMMA光刻胶刻蚀深度和X射线波长的关系，当波长 小于0.3nm时，可以得到深度500微米的结构
LIGA技术的优点:
( 1) 深宽比大, 准确度高。所加工的图形准确度小于 0. 5微米, 表面粗糙度仅10nm, 侧壁垂直度>89. 9°, 纵向高度可500微米以上; ( 2) 用材广泛。从塑料( PMMA、聚甲醛、聚酰胺、 聚碳酸酯等) 到金属( Au, Ag, Ni, Cu) 到陶瓷( ZnO2) 等, 都可以用LIGA技术实现三维微结构; ( 3) 由于采用微复制技术, 可降低成本, 进行批量生 产。
Laser-LIGA工艺加工出的微结构电镜照片
4.DEM技术
DEM技术是由上海交通大学和北京大学开发出的具 有自主知识产权的准 LIGA技术(DEM:deepetching， electro-forming，microreplication)
该技术用感应耦合等离子体ICP深层刻蚀工艺来代替 同步辐射X光深层光刻，然后进行后续的微电铸和 微复制的工艺
MEMS工艺LIGA技术及其应用
梁美彦
典型MEMS器件——硅微马达器
一. •LIGA技术 二. •准LIGA技术 三 •总结
一、LIGA技术：
LIGA一词来源于德语Lithographie, Galvanoformung 和Abformung 三个词语的缩写, 表示深层光刻、电 铸、注塑三种技术的有机结合。
MEMS制造技术之LIGA技术
MEMS制造技术之LIGA技术——摘录整理自《微纳米技术及其应用》，有删节 1.LIGA技术简介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。
LIGA一词来源德文缩写，LI（lithographie）为深度X射线刻蚀，G（galvanformug）为电铸成型，A（abformug）为塑料铸模，即深度X射线刻蚀、电铸成型、塑料铸模等技术的完美结合。
最近，德国美茵兹微技术研究所（IMM）发展了使用准分子激光烧蚀与LIGA 技术结合的新加工工艺。
日本先进制造开发协会在1992年建立LIGA技术委员会，其成员包括7家私人公司，3家国立实验室，一所大学和一个微机械中心。
在美国，LIGA技术得到威斯康星州立大学的Henry Guckel教授的大力推动。
而且Henry Guckel教授领导的研究小组对LIGA技术进行了改进，开发出了SLIGA技术。
目前，基于LIGA或准LIGA技术研究的成果有微型传感器（温度传感器和加速度传感器）、微电机、微型泵、集成光学和微光学元件、微型马达、涡轮机、微型喷嘴、微型滤波片、微型机械零件、微型医疗器件和装置、流体技术微元件、纳米技术原件及系统。
LIGA技术是微细加工的一种新方法，主要工艺过程如下：1）、深度X射线刻蚀利用深度同步辐射X射线在数百微米厚的光刻胶上刻蚀出较大深宽比的光刻胶图形，高深宽比一般达到100.2）、电铸成型及制模利用光刻胶层下面的金属膜层作为电极进行电铸，将显影后的光刻胶所成型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金属为止，形成一个与光刻胶形状互补稳定的相反结构图形。
此金属结构可作用最终产品，也可以作为批量复制的模具。
3）、铸模复制（塑铸）由于深度同步辐射X射线光刻的代价大，制作X光刻掩膜也并不简单，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。
将去掉基板和光刻胶的金属模壳附上带有注入小孔的金属板，从注入孔向模腔中注入塑料，然后去掉模壳。
liga工艺技术制造微器件的原理和方法
1. liga工艺技术的原理liga工艺技术是一种微纳加工技术，它的名称来源于德文单词“Lithographie, Galvanoformung, Abformung”。
这种技术是利用光刻和电镀的原理，通过模板制作微型结构件。
通过光刻技术将所需结构图案设计在光刻胶上，然后用化学腐蚀或蚀刻的方法，在光刻胶上形成微细结构。
接下来，在这些微细结构上进行金属电镀，最终得到微器件。
liga工艺技术的原理可以概括为：光刻-腐蚀-电镀-脱模。
2. liga工艺技术的方法liga工艺技术的方法主要分为几个步骤：首先是光刻，即将待制作的结构图案设计在光刻胶上，然后暴光、显影形成微细结构。
接着是腐蚀，利用蚀刻液将光刻胶外露的部分蚀刻掉，得到所需的微细结构。
最后是电镀，将金属沉积到蚀刻后形成的微细结构上，形成微器件。
这些步骤都需要严格的工艺控制和精密的设备，以确保所制作的微器件质量和精度。
3. liga工艺技术在微器件制造中的应用liga工艺技术在微器件制造中有着广泛的应用。
在微机电系统（MEMS）中，liga工艺制作的微结构可以用于传感器、微泵、微阀等微器件的制造。
在光学领域，liga工艺制作的微透镜、光栅等微结构可以用于激光加工、光通信等领域。
在生物医学领域，liga工艺技术也可以制作微流体芯片、微针等微器件，用于生物分析和药物传输等应用。
4. 个人观点和理解作为一种高精度的微纳加工技术，liga工艺技术在现代科技领域的应用非常广泛，对促进微器件的发展具有重要意义。
通过liga工艺技术制作的微结构件具有精度高、成本低、批量生产等优点，为微纳系统、光学器件、生物医学器件等领域的发展提供了重要支持。
我认为，随着科技的不断进步和应用领域的拓展，liga工艺技术必将发挥更大的作用，为人类社会带来更多的创新和发展。
总结回顾在本文中，我们从liga工艺技术的原理和方法入手，深入探讨了它在微器件制造中的应用，并共享了个人观点和理解。
MEMS工艺(7LIGA技术)
LIGA vs. Si micro-lithography
Micromolding of nanocomposites
• Fabricate high aspect ratio micromolds with LIGA. • Develop nanocomposite formulation amenable to micromolding. • Fabricate micromolds on functional substrates such as silicon and alumina.
LIGA 技术标准工艺
LIGA技术的四大工艺组成：
• LIGA掩模板制造工艺
• X光深层光刻工艺
• 微电铸工艺
• 微复制工艺
LIGA掩模板制造工艺
• LIGA 技术的第一步是制造LIGA专用的X光 掩模板，LIGA掩模板必须有选择地透过和 阻挡X光。一般的紫外光掩模板不适合做 LIGA掩模板。
• 由于LIGA掩模板要求阻挡层的侧壁垂直， 用普通的微加工工艺无法达到，所以LIGA 掩模板需要用LIGA技术来完成。
LIGA process
• Microfluidic device made using LIGA process. Note the rough surface due to lack of planarization (polishing). • Micromechanical actuator (capacitive comb drive) made using LIGA process.
在阳极上H+生成H2 的化学反应如下：
电镀与电铸
• 电铸的定义为：用电化学沉积的方法在芯 模上沉积金属，然后将两者分离来制取零 件的加工工艺，其基本原理与电镀相同， 电铸与电镀的区别在于，电镀的镀层厚度 很小，一般只有7～50μm，而电铸形成的 是具有一定形状与厚度的三维结构，其厚 度最大可达到1mm以上；电镀多用于结构 零件的防护与精饰，而电铸通常用于将芯 模的图形结构加以完整的复制。
结搞 LIGA和准LIGA技术及其应用
提要: 简要介绍了近几年发展起来的一种能进行三维徽细加工的新技术—LIGA 技术。 它由 x 光深层光刻、徽并且侧壁陡峭、表面平整,用此技术可加工由高分子材料、各种金属 和陶瓷组成的徽器件。简单的介绍了另一种新型的微加工技术准 LIGA 技术，以及我国 目前的在这方面发展现状。 关键词: LIGA 准 LIGA 工艺路线 应用
一、
引
言
本世纪八、九十年代大规模集成电路技术迅猛发展,由此引起的信息革命冲击着科 学技术的各个领域。在微电子技术的带动下,将微传感器、微处理器、微执行器等集成 在一 个极 小的 几何 空间 内形 成的 微型 机电 系统(MEMS: Miero Electro Mechanical Systems)已经间世,从而,微型机械及微型电气控制系统就能像集成电路一样大批量廉 价地生产。微型机电系统在医疗、生物、精密仪器、环境保护、航空航天、通讯、军事 等领域具有广阔的应用,该项技术的实现,势必带来重大的产业革命。 目前国际上用于制造微型机电系统的微加工技术主要有两种工艺路线。 第一种工艺 是采用常规的微细加工技术, 包括表面硅微加工技术和体硅微加工技术。 利用该技术在 国内外已成功地研制出部分 MEMS 器件，如加速度传感器、压力传感器和微陀螺等。其 核心主要是利用硅或其它半导体材料的各向异性刻蚀而成。 ，目前在该技术领域积累了 丰富的经验,其工艺已相当成熟,利用该技术在国内外已成功地研制出部分微机械,如微 马达、微齿轮、微型泵等。但它存在着两个缺点:一是微器件所用的材料受到严格限制, 只能加工硅材料；二是得到的微结构的厚度很小,一般只有 1 一 3um,只能制造平面微结 构器件,达不到很多器件的要求。第二种工艺则是采用 LIGA 技术,该技术的优点是它能 制造三维微结构器件和活动的微器件,获得的微器件具有较大的高宽比和精细的结构, 侧壁陡峭、表面平整,微器件的厚度可达几百微米。LIGA 技术不受器件材料的限制,所 用材料可以是高分子材料、各种金属或陶瓷,并且可以利用微塑铸技术进行微器件的大 批量生产。因此 LIGA 技术是制造微型机电系统的微细加工工艺中一个最重要的组成部 分,目前它不可能由其它微加工技术所取代。 用 LIGA 技术可以制作各种各样的微器件、 微装置,已研制成功或正在研制的 LIGA 产品就有微传感器、微电机、微执行器、微机械零件、集成光学和微光学元件、微波元 件、真空电子学元件、微型医疗器械和装置、流体技术微元件、纳米技术元件及系统、 各种层状和片状微结构。LIGA 产品的应用涉及广泛的科学技术领域和产业部门,如加工 技术、测量技术、自动化技术、汽车及交通技术、电力及能源技术、航天技术、纺织技 术、精密工程及光学、微电子学、生物医学、环境科学和化学工程等。可见 LIGA 技术 的技术经济重要性不容置疑,其市场前景、社会和经济效益是显而易见的。 到目前为止,国际上已公开发表的有关 LIGA 技术研究的论文只见诸德国和美国。 LIGA 技术国外发展情况大致如下:德国卡尔斯鲁厄原子核物理研究中心的研究人员经过 了六、七年的努力,首先解决了深度同步辐射光刻的一系列关键技术及在这个尺度上的 电铸及塑铸技术,创造了 LIGA 技术,并已与工业界合作进行实用化开发,现已有数种产 品问世。 在美国有以威斯康星大学为代表的多个研究小组在从事 LIGA 技术的研究开发,
liga工艺技术
liga工艺技术Liga工艺技术指的是将多种金属材料通过微电子封装工艺加工成一体化的高可靠性零件的技术。
Liga工艺技术广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗仪器等领域，具有独特的优势和潜力。
Liga工艺技术最早在德国发展起来，Liga是德语Lithographie, Galvanoformung und Abformung的缩写，翻译成中文就是印刷、电镀和压模。
这项技术采用先进的光刻、电解沉积和热塑性高分子材料模压工艺，能够将金属材料制成复杂的结构，实现高精度的加工和零部件集成，提高产品的性能和可靠性。
Liga工艺技术的核心是通过光刻技术制作金属模板，并在模板上进行电解沉积，形成所需的金属结构。
这种光刻技术利用光敏树脂作为光刻胶，根据需求使用紫外线或激光器进行曝光，再通过化学反应来腐蚀或增加金属层厚度，最后将光刻胶去除，得到金属模板。
接着，将这个金属模板放入电解槽中，进行电解沉积，使金属填充模板的微小孔隙和缝隙。
最后，用热塑性高分子材料作为压模材料，将金属结构从金属模板中脱离，得到最终产品。
Liga工艺技术有以下几个优势。
首先，它可以实现微小结构的制造。
由于采用了光刻技术和电解沉积，可以制造出空间分辨率可达几纳米的微小结构，适应了现代微纳电子器件的发展需求。
其次，Liga工艺技术可以制造出高精度、高可靠性的产品。
由于采用了模板制备方法，形成了三维复杂的金属结构，避免了传统加工过程中的失真和偏差，提高了产品的准确性和稳定性。
再次，Liga工艺技术具有良好的适应性。
由于可以使用不同的金属材料和模板设计，可以制造出多种材质和形状的产品，适应了不同领域和应用的需求。
Liga工艺技术在航空航天、汽车制造、医疗仪器等领域有广泛的应用。
例如，在航空航天领域，Liga工艺技术可以制造出高精度的传感器和微型发动机零件，提高了航天器的性能和可靠性。
在汽车制造领域，Liga工艺技术可以制造出微型喷油器和涡轮增压器等关键部件，提高了汽车的燃烧效率和动力输出。
LIGA加工技术
• UV-LIGA技术 • UV-LIGA技术是美国威斯康星大学 Henry Guckle教授等人在1990年研究 开发提出的,它可以用于刻蚀适中厚度 的光刻胶，节省成本。UV-LIGA工艺 实际上是用深紫外光的深度曝光来取 代LIGA工艺中的同步x 射线深度曝光。
• Laster-LIGA技术 • Laster-LIGA是W.Ehrfeld等人在1995年首 次提出并使用的。它是采用波长为193nm 的Arf准分子激光器，直接消融光刻PMMA 光刻胶来取代X射线光刻工序， 其精度为微 米级，深宽比适中（<10）。
• 同步辐射X射线辐射照度很强，故曝光时间较短， 它的波长甚短，穿透能力极强，故可以达到很大 的光刻厚度。这种光源的平行度极好，刻出的图 形侧壁光滑陡峭，可以有很高的横向分辨率和很 大的高宽比。所以可以说深度同步辐射X射线光 源是LIGA技术的最重要和最基本的设备。 • 深度同步辐射X射线不仅价格极其昂贵，而且国 内外由此设备的单位也较少，因此有的单位就使 用超紫外线光源和普通的X射线光源。这种光源 波长长，强度和平行性也不够理想，故光刻的深 度较浅，质量稍差。使用这种光源代替同步辐射 X光源，一般称为准LIGA技术。
• 制作抗蚀光刻胶时，很重要的一点是它必 须和金属基底牢固连接，制成的很窄很高 的构件仍能牢固的连接在基板上。 • 由于PMMA涂覆在作为电镀基层的金属导 电膜上，因此PMMA的附着性能主要是与 金属导电膜的亲和性能。如果是钛为金属 导电体，可以通过化学处理在钛表面生成 一层氧化钛，氧化钛是多孔材料，这样增 大接触面积，增大附着力，或者通过化学 增附剂改善附着性能。
• LIGA 技术自问世后, 发展非常迅速, 德国、 美国和日本都开展了该技术领域的研究工 作。 • 用LIGA技术已研制和正在研制的产品有微 轴、微齿轮、微弹簧、多种微机械零件、 多种微传感器、微电机、多种微执行器、 集成光学和微光学原件、微电子原件、微 型医疗器械和装置、流体技术微元件、多 种微纳米原件及系统等。LIGA技术涉及的 尖端科技领域和产品部门甚广，其技术经 济的重要性是显而易见的。
liga工艺技术制造微器件的原理和方法
liga工艺技术制造微器件的原理和方法【原理与方法：liga工艺技术制造微器件】引言：在现代科技发展的背景下，微器件的制造已成为各行各业的重要领域。
为了满足不断增长的需求，科学家们不断探索新的加工技术。
其中，liga工艺技术依靠其制造微器件的高精度、高效率等优点，成为研究人员的热门选择。
本文将介绍liga工艺技术制造微器件的原理和方法，探讨其应用领域以及未来发展趋势。
一、liga工艺技术的基本原理1. liga工艺技术的概念：liga工艺技术是一种通过光刻、电解沉积和热压等步骤制造微器件的方法。
它以高度可定制化、高分辨率和精确的加工能力而著称。
2. 光刻：在liga工艺技术中，光刻是基础步骤之一。
通过光刻胶和光掩模的组合，可以在表面形成所需的图案。
此过程需要高度的准确性和重复性。
3. 电解沉积：在完成光刻步骤之后，需要进行电解沉积。
通过正负极板和电解液的作用，可使所需材料沉积到指定位置，形成微器件的结构。
4. 热压：在电解沉积完成后，需要进行热压步骤。
加热和压力的作用下，可以将微器件的结构形成，并确保其稳定性和可靠性。
二、liga工艺技术的制造方法1. 设计和准备：在开始liga工艺技术制造微器件之前，需要进行仔细的设计和准备工作。
这包括选择材料、确定尺寸和形状等。
2. 光刻：将设计好的图案通过光刻机进行照射，形成所需的图案。
3. 电解沉积：在光刻完成后，将加工的芯片放入电解槽中，通过电解沉积的方式制造微器件的结构。
4. 热压：经过电解沉积后，将芯片放入热压机中，加热和施加压力以确保微器件的稳定性。
三、liga工艺技术的应用领域1. 微电子学：liga工艺技术广泛应用于微电子学领域，用于制造集成电路、传感器和微控制器等微器件。
2. 微流控技术：liga工艺技术在微流控技术中有重要应用。
通过制造微流道和微阀等结构，实现微流控芯片的制造。
3. 生物医学领域：liga工艺技术在生物医学领域中有广阔的应用前景，可以制造微小的生物传感器和生物芯片，用于检测和诊断。
liga法 -回复
liga法-回复什么是LIGA法？它在微纳加工中有着怎样的应用？LIGA法是一种常用的微纳加工技术，全称为德文Lithographie, Galvanoformung, Abformung（光刻，电解模制，母模制造），也被称为X射线LIGA法。
它起源于20世纪70年代，通过结合光刻制程、电解沉积和母模制造工艺，成功地实现了复杂的微结构加工。
LIGA法的步骤如下：1. 设计和制作掩膜：首先，需要根据所需微结构的设计，使用计算机辅助设计软件进行设计。
然后，通过光刻技术将设计好的图案转移到掩膜上。
掩膜是一种透明基材上有高对比度、高分辨率的图案。
在将图案转移到掩膜上之前，常规的处理包括上薄胶，光刻曝光，显影等步骤。
2. 入模制造：制作掩膜后，需要使用X射线或紫外线照射将图案转移到光敏树脂层上。
这个步骤称为掩模制造。
然后，使用电解沉积工艺，在母模板上沉积金属层，以形成所需的微结构。
最常用的金属是镍。
这是因为镍具有很高的电导率和机械性能，非常适合于加工微米级或亚微米级的结构。
3. 母模制造：经过电解沉积后，通过适当的机械加工工艺，如蚀刻和抛光，可以得到高质量的母模板。
这个母模板是LIGA法的核心部分，也是之后用于制造微结构的基础。
4. 复制：根据所需的微结构，使用适当的材料制作复制品。
在一些应用中，使用复制效应后，还可以实现更高的精度和更复杂的结构。
在微纳加工中，LIGA法有广泛的应用。
其中，其主要应用之一是在MEMS （微电子机械系统）中。
MEMS是一种能够集成电子元件和机械元件的微米级或纳米级系统。
LIGA法可以用于制造用于感应器、执行器和微流体传感器等的微结构，这些结构在MEMS中起着关键作用。
例如，在压力传感器中，LIGA法可以用于制造高效的结构，使传感器能够灵敏地检测到微小的压力变化。
此外，LIGA法还在光学领域有着广泛的应用，例如制造高精度的光栅衍射透镜，用于光学通信系统。
除了MEMS和光学领域，LIGA法还可以应用于微流体学、生物医学工程和微纳米器件等领域，以实现更复杂的微结构加工需求。
微细加工LIGA技术
BY：赵振涛 深圳大学
一、LIGA技术简介 二、LIGA技术现状 三、小结
一、什么是LIGA技术？
LIGA工艺是一种基于X射线光刻技术 MEMS技术。
主要包括X光深度同步辐射光刻，电 铸制模和注模复制三个工艺步骤。
• 工艺流程
LIGA技术的应用
1、在机电领域可制备各种微机械元器 件，如微齿轮、微弹簧、微夹钳等； 2、在光学和通讯领域可制备微光谱仪 、光开关、光纤耦合器等； 3、在生命科学和医学领域可制备一次 性使用的塑料毛细管电泳芯片，生化分 析芯片等。
二、LIGA技术研究现状
由于LIGA技术需要昂贵的同步辐射X光光源和制作工艺复 杂的掩膜板，加工周期较长，这大大限制了其应用，近年 来开发出了多种替代工艺，如紫外光刻的UV-LIGA，用激 光烧蚀的Laser-LIGA，用硅深刻蚀工艺的Si-LIGA和DEM 技术。虽然这些技术所能达到的技术指标低于同步辐射 LIGA技术，但由于其成本低廉，加工周期短，大大扩展了 LIGA技术的应用范围
准LIGA 技术
UV-LIGA
LaserLIGA
Si-LIGA
DEM
存在问题
• 1、涂胶。如何更加均匀？
• 2、去胶。如何消除去胶应力？ • 3、误差与精度。精度的测定与控制？
小结
• LIGA技术可批量加工较高的深宽比金属结 构，在光学和通信、生命科学和医学、微 机电系统等领域具有广阔的应用前景，准 LIGA技术的展了相关 研究工作。
•3、。曝光。曝光时间为100s,曝光量为 3000mJ/c㎡。
•4、后烘和显影。SU-8胶在后烘过程中会产生很大 的内应力，为减少内应力，采用分段 升温及降低后 烘温度的方式。先由室温缓慢升温至50℃，保持 5min，然后升温至70℃，保持10min，最后升温至 90℃，保持30min,随炉冷却至室温。
liga工艺一般工艺流程
liga工艺一般工艺流程一、概述liga工艺是一种新兴的先进制造技术，它结合了激光加工、电化学加工和化学反应等多种工艺，以实现高精度微纳加工。
本文将介绍liga工艺的一般工艺流程。
二、工艺流程1. 材料准备在liga工艺中，通常使用的材料包括金属、陶瓷和聚合物等。
首先需要对所使用的材料进行准备，包括切割、研磨和清洗等步骤，以确保材料的表面质量和纯度。
2. 光阻涂覆在liga工艺中，光阻是一种重要的材料，用于制作光刻胶模板。
光阻涂覆是将光阻均匀涂覆在基板表面的过程。
通常使用旋涂法或喷涂法进行光阻涂覆，以获得均匀且适当厚度的光阻层。
3. 紫外光刻紫外光刻是liga工艺中的一项关键步骤，用于将光刻胶模板上的图案转移到基板上。
在紫外光刻中，通过使用光刻胶模板和紫外光源，将图案投影到光刻胶层上，并通过光化学反应实现图案的转移。
4. 电极沉积电极沉积是liga工艺中的另一个重要步骤，用于在基板上沉积金属电极。
通过电化学方法，将金属离子还原为金属原子，并在基板上沉积形成金属电极。
电极沉积可以使用直流电沉积、交流电沉积或脉冲电沉积等方法。
5. 高温热退火高温热退火是liga工艺中的一项关键步骤，用于改善材料的结晶性和机械性能。
通过将基板加热到一定温度，并在一定时间内保持，使材料的晶粒长大并减少内部应力，从而提高材料的强度和稳定性。
6. 脱模和清洗脱模和清洗是liga工艺中的最后一步，用于将光刻胶模板从基板上移除，并清洗基板表面的杂质。
脱模通常使用化学溶剂或等离子体脱模等方法，以确保光刻胶完全从基板上剥离。
清洗则是使用溶剂或超声波等方法，将基板表面的污染物和残留物清除干净。
三、应用领域liga工艺具有高精度、高效率和高可控性的特点，被广泛应用于微纳加工领域。
它可以用于制造微型机械系统、光学元件、电子器件和生物传感器等。
此外，liga工艺还可以应用于制造微流控芯片、微型化学反应器和微型储能器件等。
四、发展前景随着微纳技术的快速发展，liga工艺在精密制造领域的应用前景广阔。
ligα工艺的工艺流程和注意事项
ligα工艺的工艺流程和注意事项下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor.I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!LIGA工艺：精密三维微结构的制造与注意事项LIGA工艺，源自德语“Lithographie, Galvanoplastik, Abformung”，是一种高度精确的三维微结构制造技术，广泛应用于微电子、微机械、生物医学等领域。
LIGA技术是微细加工的一种较理想新方法
微机电系统（MEMS）的一种制造工艺——LIGA技术1，简单介绍LIGA技术是微细加工的一种较理想的新方法.LIGA 是德文 Lithographie、Galvanoformung 和 Abfor-mung 三个词的缩写 , 是深度同步辐射X光光刻、电铸和塑铸工艺的相结合的一种工艺方法.下图为LIGA技术的基本原理图：2，工艺过程2. 1 深度同步辐射X光光刻利用深度同步辐射 X光光刻,将掩模吸收体图形转移到厚度近 1000μm 光刻胶层上, 利用适当显影液,溶去被照射部分,留下未受照射区原分子链结构。
2. 2 电铸利用光刻胶层下面的金属薄层作为电极进行电镀,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,直至光刻胶上面完全覆盖了金属膜为止,形成一个与光刻胶图形互又补稳定的相反结构金属图形,这种金属微结构体就成为廉价的铸塑模子,以实现工业大规模生产。
2.3 塑铸由于深度同步辐射 X射线光刻是非常昂贵的一道工序,在大批量复制生产中,出于经济上考虑应尽量避免使用。
塑铸为大批量生产电铸产品,提供了塑料铸模。
经过金属注塑板上的小孔,将树脂注入到金属模具的腔体内,待树脂硬化以后,脱去模具就可以得到一个塑模微型结构,在塑铸完成的塑模微型结构上,再电铸所需要的产品结构，清除掉胶和注塑板，就可以得到三维立体金属结构器件。
3，优缺点：与传统微细加工方法相比, LIGA技术具有如下优点:1，可制造有较大高宽比的微结构。
(高深宽比是指宽度可小到亚微米量级，深度可达数百微米甚至毫米量级）2，取材广泛,可以是金属、陶瓷、聚合物、玻璃等。
3，可以获得亚微米级精度的微结构;4，便于批量生产和大规模复制, 因而成本低廉价格便宜。
缺点：1，同步辐射X光的成本较高。
2，由于微结构尺寸很小，同时具有很大的高宽比，因此电镀要求较严格。
（由于要电铸的孔较深, 必须克服电铸液的表面张力, 使其进入微孔中, 因此, LIGA 技术对电铸液的配方和电铸工艺都有特殊的要求。
LIGA技术、准LIGA微加工技术及其应用
Ａ Ｐｈｙｓｉｃａｌ，２００３，１０３（１—２）：５９－－６３ ６ Ｓｋａｒｄｏｎ Ｊ，Ｖａｎｄ∞ｂｅｒｇ Ｍ Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｎｃｗ ｍａｒｋｅｔｓ ｆｏｒ ｈｉ曲ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ ｍｉｃｒｏ－ｍａｃｈｉｎｅｄ ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｍｉｅｒｏｓｙｓｔｅｍ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，１９９８，５（２）：６５－－６８ ７ Ｌｏｒｅｎｚ Ｈ。Ｄｅｓｐｏｎｔ Ｍ，Ｖｅｔｔｉｇｅｒ Ｐ，Ｈ ａｌ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆｐｈＯｔＯｐｌａｓｆｉＣ ｈｉｇｈ－ａｓｐｏｃｔ ｒａｔｉｏ ｍｉｃｒｏｐａｒｔｓ ｍａｄ ｍｉｃｒｏｍｏｌｄｓ
ＬＩＧＡ技术的第二步是ｘ光深层光刻工艺。由于光刻的厚度要达到几百微米．用一般的ｘ 光光源需要很长的曝光时间，而同步辐射的ｘ光光源 强度是普通ｘ光的几十万倍，这样就可以大大缩短曝 光时间。目前较为理想的ｘ光光刻胶是ＰＭＭＡ基聚合 物。由于要显影高深宽比的微结构，需要采取各种方 法来提高显影速度，减少显影时间。以避免光刻胶产 生裂缝。图２是高深宽比光刻胶微结构的电镜照片， 微结构高度为５００ ｐ．ｍ，线宽为５ ｕｍ，深宽比达１００ｌｌ“。
采用准分子激光烧蚀工艺［１叩替代同步辐射Ｘ光光刻也可大大降低ＬＩＧＡ技术的成本，特 别是可进行塑料微结构原型样品的快速制各，但用该微加工技术获得的微结构深宽比较小，侧 壁和底部的粗糙度较高。 ２．３ Ｓｉ－ＬＩＧＡ和ＤＥＭ技术
由于硅微加工技术的发展，目前采用感应耦合等离子体（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ．
目前国际上用于制造微型机电系统的微加工技术主要有二种工艺路线。第一种工艺是采 用常规的硅微加工技术，包括表面硅微加工技术和体硅微加工技术。目前在该技术领域积累 了丰富的经验，其工艺已相当成熟，利用该技术在国内外已成功地研制出部分ＭＥＭＳ器件， 如加速度传感器、压力传感器和微陀螺等，但该加工技术只能加工硅材料。第二种工艺是采 用ＬＩＧＡ技术，该技术的优点是它能制造三维微结构器件，获得的微器件具有较大的高深宽 比和精细的结构，侧壁陡峭、表面平整。微器件的厚度可达毫米量级，还可以得到活动的微 器件，而且也不受器件材料的限制，可以是高分子材料、各种金属或陶瓷，并且可以利用微 复制技术进行微器件的大批量生产。因此ＬＩＧＡ技术是制造微型机电系统的微细加工工艺中 一个最重要组成部分，它无法由其他微加工技术所取代。
先进制造技术--LIGA
1997年， 1mm电磁型 微马达原理性 样机
LIGA技术相关背景
常规的平面微细加工技术
LIGA技术
MEMS三种加 工工艺
超微高精密加工及装配技术
LIGA技术相关背景 常规的平面微细加工技术弱点： 材料受限制 厚度薄1～3μm 只有二维
LIGA技术及工艺流程 LIGA技术简介: LIGA是深结构曝光和电铸的代名词。 LIGA是德文Lithographie(LI)、 Galanoformung(G) 、 Abformung(A)三 个词，即光刻、电铸和注塑的缩写,是20世纪 80年代初德国卡尔斯鲁原子能研究所 W.Ehrfeld等发明的的一种制造微型零件的 新工艺方法。
LIGA优缺点
LIGA技术应用举例
1.微型齿轮
LIGA和准LIGA技术能够加工三维微比可达100以上，且沿深度方向的直线性和垂直度非 常好，表面粗糙度可小于Ra0.1μm。
LIGA技术应用 2.微透镜阵列
微透镜列阵是由通光孔径微米级的 透镜组成的列阵，它不仅具有传统透 镜的聚焦、成像等基本功能，而且具 有单元尺寸小、集成度高的特点，使 得它能够完成传统光学元件无法完成 的功能，并能构成许多新型的光学系 统。
LIGA技术相关背景
微型机电系统（MEMS）：
微机电系统是指可批量制作的，集微型机构、微 型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、 直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。 微马达是MEMS中的重要器件，是构成各种可动系 统的核心单元。
微型马达
1995年，2mm 电磁型微马达原 理性样机
LIGA技术应用
3.IC测试用探针
LIGA技术发展趋势
1、UV-LIGA技术 UV-LIGA技术是美国威斯康星大学Henry Guckle教授等人在1990年研究开发提出的,它 可以用于刻蚀适中厚度的光刻胶，节省成本。 UV-LIGA工艺实际上是用深紫外光的深度曝光 来取代LIGA工艺中的同步x 射线深度曝光。
LIGA技术简介
塑铸成形
高深宽比微结构
IBM公司研发的SU-8胶是一种负性胶, 即曝光时, 胶中含有的少量光催化剂( PAG) 发生化学反应, 产生一种强酸, 能使SU-8胶发生热交联。SU-8胶 具有高的热稳定性、化学稳定性和良好的力学 性能, 在近紫外光范围内光吸收度低, 整个光刻 胶层可获得均匀一致的曝光量。
SLIGA工艺加工流程图
6.M2LIGA技术
为了控制微结构的侧壁倾斜度，便于形成具有不 同倾斜度的斜面、锯齿、圆锥或圆台等微结构,日 本科研人员在 1999年提了M2LIGA技术。该技术 用移动掩模X光深度光刻代替了常规的静止掩模X 光深度光刻。 在光刻时X光掩模不是固定不动,而 是沿着与光刻胶基片平行的方向移动或转动。 改变掩模图形、掩模运动轨迹和速度，就可以形 成各种不同的微结构。
DEM工艺流程图：
低阻硅片
（保护侧壁）
(KOH)
DEM工艺流程
DEM微结构照片
5.SLIGA-技术
SLIGA技术是结合硅面加工技术和常规LIGA技术而 开发出的一种新工艺，在这个工艺中，牺牲层用于 加工形成与基片完全相连或部分相连或完全脱离的 金属部件。 SLIGA技术可以制造活动的微器件。 SLIGA与LIGA异同：在平面基板上布设一层牺牲层 材料，如聚酰亚胺、淀积的氧化硅、多晶硅或者某 种合适的金属等 （与电镀的材料相比，这些材料比 较容易被有选择地去除）然后在基片和牺牲层上溅 射一层电镀基底。
ser-LIGA
Laser-LIGA是W.Ehrfeld等人在1995年首次提出 并使用的，它是采用波长为193nm的ArF准分子 激光器直接消融光刻PMMA光刻胶来取代X射线 光刻工序,其精度为微米级,深宽比适中（<10）
Laser-LIGA的主要工艺过程：
LIGA原理介绍
浅谈LIGA及相关技术
SLIGA
机电工程学院
浅谈LIGA及相关技术
Like-LIGA
准LIGA 技术是利用常规光刻机上的深紫外光对 厚胶或光敏聚酰亚胺光刻, 形成电铸模,结合电 镀、化学镀或牺牲层技术, 由此获得固定的或 可转动的金属微结构。它不需要象LIGA技术 所需的昂贵设备, 制作方便, 故将是影响下世纪 微机械加工的一项重要技术。
机电工程学院
Thank you for your attention.
机电工程学院
浅谈LIGAke工艺） DEM工艺
A：曝光
B：ICP
D：去硅 E：铸塑
C：电镀 衬底 掩膜 胶
金属 铸塑 材料
机电工程学院
浅谈LIGA及相关技术
LIGA不足：由于LIGA技术需要极其昂贵的X 射线光源和制作复杂的掩模板，使其工艺成 本非常高，限制该技术在工业上推广应用。
起分离层作用，故称其为牺牲层。
机电工程学院
浅谈LIGA及相关技术
工艺过程为：先在平面基板上布设一层牺牲 层材料，如聚酰亚胺、淀积的氧化硅、多晶硅或 者某种合适的金属等，与电镀的材料相比，这些 材料比较容易被有选择地去除。然后在基片和牺 牲层上溅射一层电镀基底，其后的工艺与常规 SLIGA工艺相同。在完成LIGA技术的微电铸工 艺之后将牺牲层去除，就可获得可活动的微结构。
特点：高深宽比（1微米宽，1000微米深） 1）需要功率强大的回旋加速器产生的软X射线作光源 2）掩膜版要求高、成本高 3）难于与IC集成制作
机电工程学院
浅谈LIGA及相关技术
1.深度X射线曝光 2.微电铸 3.模铸
机电工程学院
浅谈LIGA及相关技术
• 1）以同步加速器放 射的短波长（＜1nm） X射线作为曝光光源， 在厚度达0.5mm的光 致抗蚀剂上生成曝光 图形的三维实体；
利用LIGA技术研制超微步进电机
微电机世界网/news/193831.html 利用LIGA技术研制超微步进电机【大比特导读】设计分析利用技术研制超微步进电机，该电机的转子和定子由LIGA技术制造完成，线圈由手工在显微镜下绕制完成，转子直径2mm，整个电机直径5mm.设计分析利用技术研制超微步进电机，伊福廷，彭良强，张菊芳，韩勇(中国科学院高能物理研究所，北京100039)计、加工方法以及该电机的扫描电镜照片等。
该电机的转子和定子由LIGA技术制造完成，线圈由手工在显微镜下绕制完成，转子直径2mm，整个电机直径5mm.技术1简介超微电机是微机械系统中重要的执行元件之一，可实现转动和平行运动。
微电机有静电式、电磁式等多种结构形式，国内有清华大学、上海交通大学进行了微电机的制造，并已取得了很好的研究结果。
微加工技术有很多加工手段，有硅技术、LIGA技术、SU8技术、电火花加工、电解加工、激光加工、传统的车铣等多种方法。
清华大学和上海交通大学就是主要利用硅加工技术完成了微电机的制造。
LIGA技术是80年代末发展起来的微加工技(电铸) ， Abformung(塑铸)三个字的字头缩写，包括光刻、电铸和塑铸三个主要工艺环节，其结构深度可以达到毫米或厘米。
LIGA工艺中首先是同步辐射光刻，光刻胶经过曝光显影后得到一光刻胶的胶模，也是深度微结构最为原始的结构然后利用电铸工艺，将这一胶模转换成塑铸所用的金属模具最后利用金属模具进行大批量生产塑料结构产品，或大批量复制再电铸所需要的非金属模，再利用电铸工艺将复制出的塑料模大批量转换成金属结构产品。
LIGA技术是微加工技术的重要手段，也是微机械系统制造较为适合的加工方法，在微机械等领域有着良好的应用前景，已经制造出光纤连接器、热交换器、齿轮、微泵、电机等许多的微机械器件，有些器件已经投入使用。
LIGA技术是利用光刻技术进行微机械结构和零件的加工，而光刻技术又是电子器件生产的一种方法，因此在方法上就实现了微电子与微机械的结合，为维系统技术发展提供了一种强有力的实现方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
LIGA制程原理及應用
Terry.Liao
Outline
¡微機電系統技術(MEMS)簡介¡LIGA技術介紹
¡LIGA技術制程原理
¡LIGA技術的特點
¡LIGA技術的應用
MEMS簡介
¡MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)是微機電系統的縮寫。
MEMS是美國的叫法，在日本被稱為微機械，在歐洲被稱為微系統。
¡MEMS主要包括微型機構、微型感測器、微型執行器和相應的處理電路等幾部分，它是在融合多種微細加工技術，並應用現代資訊技術的最新成果的基礎上發展起來的高科技前沿學科。
¡目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等。
大多数工业观察家预测，未来5年MEMS器件的销售额将呈迅速增长之势，年平均增加率约为18%，因此对对机械电子工程、精密机械及仪器、半导体物理等学科的发展提供了极好的机遇和严峻的挑战。
MEMS 制造技術分類
¡硅半導體制程技術(silicon Technology)¡LIGA 及相關技術(LIGA &related Tech.)¡激光加工技術(Laser machining Tech.)¡電火花加工技術(EDM Tech.)
¡準分子激光技術(Excimer laser Tech.)
MEMS的應用領域
硅半導體制程技術簡介
¡以硅半導體技術制作MEMS，是K. Peterson 於1982年首次提出以蝕刻法(etching)制作微機電元件，為MEMS技術的發展展開了先河。
¡利用此法發展出面型微機電技術(Surface MEMS)，主要產品像各種不同的感測器，DMD芯片等，和一些以硅材料為主的體型微機電技術(Bulk MEMS)。
各種微機加工技術比較
LIGA 技術介紹
¡LIGA是德國所發展出來以製造高深寬比微結構的技術，所代表的意義為光蝕刻(Lithography)、電鍍(Elect-roforming)和微成型(Micromolding)的組合。
¡在1992年在德國Dortmud成立了第一家利用LIGA技術制造產品的公司Micropart。
¡LIGA 技術發展迅速，成為MEMS技術非常重要工藝技術之一。
LIGA技術簡要介紹
LIGA 圖片
LIGA技術制程工藝
LIGA 技術制程分類
1.X-Ray 光刻板術
2.電鑄
3.塑料模造
1.X-Ray 光刻板術(Lithography)
1.1 X-光同步輻射(SR Irradiation)
1.2 吸收體(Absorber)
1.3 光罩載膜(Menbrance)
1.4 光阻結構(光阻材料和金屬
基座)
1.5 光阻材料的照射反映和顯
影
1.1 X-光同步輻射(SR Irradiation)
由於光刻的厚度要達到幾百微米，用一般的X-ray光源需要很長的曝光時間，而用同步輻射的X光源強度是普通X射線強度的
幾十萬倍，就大大縮短曝光時間。
1.2吸收體（Absorber)
所有要轉印到厚光阻層的資訊，都由吸收體的結構加以決定。
在曝光時，吸收體吸收入射的X光，使光阻層不被曝光而使資訊得以轉印到光阻層。
通常採用高原子量的材料如金作為X-光的吸收體。
這層金吸收體最少要有10£m以上厚度才能在LIGA 技術中吸收硬X-光。
1.3光罩載膜(membrane)
可見光區的光刻術，一般採用玻璃或石英片，用做載膜的材料，其厚度約為2㎜；但是在同步輻射X-光區所使用的載膜，借著在載膜上吸收體結構，將資訊至厚的光阻層上，因此載膜本身必需是吸收系數低的，即低原子量的，非常薄的材料。
換句話說，它具有形式固定、剛性機械性質且對X-光具有透明性，且忍受X-光照射的材料。
考慮到上述性質的材料，以鈹(Be)最合適，但其毒性很大，所以選用厚度在幾微米之內的鈦（Ti）作為X-光照射的載膜。
在機械性質上，支撐框架必須是極其堅實的以支撐在它上面的極薄的載膜和吸收體，以便使光罩在調整、制程及自動操作上能輕易加以處理。
1.3.1 LIGA技術制作光罩基本步驟¡先制作載膜；
¡制作中間光罩在阻抗層結構；
¡電鑄金吸收體結構；
¡復制中間面罩結構到工作面罩上。
1.3.2 LIGA的光罩制作
1.4 光阻結構(Resist Structure)
LIGA制程中的光阻結構，主要包括光阻材料和金屬基座板，光阻材料一般採用的是PMMA塑料，也就是壓克力材料。
金屬基座板材料通常選用鎳(Ni)。
在制作光阻結構很重要的一點是在接受照光及顯影後，非常小和非常高的微結構仍與基板緊密黏著在一起。
通常在基座與PMMA之間，以化學氧化法構造成具有微空隙的表面的一層鈦，以增加塑料與它的附著力；另外的方法是在塑料內部加上黏著劑，一直到形成聚合體時，它與金屬表面產生化學連接，能達到微結構黏著力的要求。
1.5光阻材料的照射反映和顯影
曝光。
當光照射到光阻材料時，會破壞聚合體鏈，也就是說曝光把分子量減少了。
分子量的減小主要是分子主鏈被入射光打斷，這樣斷裂分子鏈的機制決定於照射光的種類和能量。
顯影。
適當的選擇顯影劑以使曝光的低分子量區能被溶解而未曝光區不受到任何影響，這是一項非常重要工作。
尤其在LIGA技術制程中，對高深寬比的凹形結構特別要花長時間浸在顯影劑中顯影，且不能在微結構中產生任何撕裂的張力以免造成損壞。
作為PMMA材料的適當顯影劑是15%水與6%丁氧基乙醇(Ethylenglycol-mono-
butylether)、5%甲胺(Monoethanolamin)和20%四氫噢嗉(Tetralydro-1.4-Oxazin)的混合液或四門子公司研發的G-G顯影劑。
2.微電鑄
2.1 微電鑄成型技術
¡電鑄是在LIGA制程中用以生產金屬結構最佳制程。
¡影響電鑄品質的重要因素：物理&化學&材料。
¡電解槽幾何設計、電流密度、供電形式(DC,AC)、溫度、過濾、攪拌、鍍件前處理程序、鍍液成份、添加劑、PH值等。
¡鑄層內應力、針孔、沉積方位、合金成分分析
2.2 微電鑄原理
2.3 影響微電鑄品質參數與之條件
2.4 電鑄成品圖
3.塑料模造
利用塑料模造微結構方法有三種：反應注入鑄造(RIM)
熱塑造注入鑄造(TIM)
沖壓鑄造（CM）
利用RIM技術制作微結構
LIGA 技術主要特點
¡它的產品具有很大的結構強度，因而堅固耐用，實用性強
¡LIGA產品可以由多種材料制備，如金屬、陶瓷、聚合物等
¡可以直接生產復合結構，並同時具有電路制作能力，便於制作機電一體化產品；
¡可以獲得亞微米級精度的微結構
¡便於批量生產和大規模復制，因而成本低廉價格便宜
¡它的最大的特點就是能加工高深寬比的微結構
表利用LIGA 技術加工的微結構典型參數0.5£m 表面最小細
節20mm~60mm
最大結構尺寸2£m 最小尺寸
0.1£m 加工精度200深寬比
0.03£m~0.05£m (峰谷差)表面粗糙度20£m~500£m (最大可達1mm)結構深度
LIGA 技術的應用。