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LIGA與準LIGA技術

1986年德國W.Ehrfeld教授首先開發了進行三維微細加工最有前途的方法——LIGA技術。

——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技術是深度X射線刻蝕、電鑄成型、塑料鑄膜等技術的完美結合。LIGA工藝問世以來，被認為是最有前途的三維微細加工技術。

1、LIGA技術是微細加工的一種新方法，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行電鍍，將顯影后的光刻膠所形成的三維立體結構間隙用金屬填充，直到光刻膠上面完全覆蓋了金屬為止，形成一個與光刻圖形互補穩定的相反結構圖形。

（3）注模復制（塑鑄）

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

2、與傳統微細加工方法比，用LIGA技術進行超微細加工有如下特點：

（1）可制造有較大深寬比的微結構；

（2）取材廣泛，可以是金屬、陶瓷、聚合物、玻璃等；

（3）可制作任意復雜圖形結構，精度高；

（４）可重復復制，符合工業上大批量生產要求，成本低。

3、LIGA技術的應用與發展

（1）德國美茵茲技術研究所（IMM）開發除使用準分子激光燒蝕與LIGA技術結合的新加工工藝。

（2）歐共體1992年啟動一個稱為MAXIMA多國協作研究項目，目標是研制一個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技術與硅微機械技術的完美結合。

（3）美國威斯康興大學HenryGuckel教授領導的研究小組對LIGA技術進行了改進，開發出SLIGA技術。僅僅利用LIGA技術的典型工藝還不能制造出有活動要求的可動微結構。引入犧牲層腐蝕技術，可以大大拓寬LIGA技術應用零用，為任意幾何形狀可動的三維結構制作開辟了道路。

（4）1995年上海交通大學利用LIGA技術研制出直徑2mm的電磁微馬達的樣機。

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

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

4、準LIGA技術

由于LIGA技術需要昂貴的深度同步輻射X射線光源和制作復雜的X光掩模，所以LIGA技術推廣應用并不容易，而且與IC工藝不兼容。1993年Allen提出用光敏聚酰亞胺實現準LIGA技術。

      準LIGA技術利用常規的紫外光光刻設備和掩模，制作高深比微金屬結構的方法。準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LIGA技術既可以制造高深寬比的微機構，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LIGA技術得到了很大的發展。準LIGA工藝流程如圖所示。

準LIGA工藝的工藝過程：

（a）       紫外光光刻成模

（b）       電鑄或化學鍍及制模

（c）       塑鑄

5、多層光刻膠工藝在準LIGA工藝中的應用

由于一般情況下用紫外光對光刻膠進行大劑量的曝光時，光刻膠不能太厚，而且顯影后光刻膠圖形的側壁陡制度不好。為此，將多層光刻膠工藝應用于準LIGA技術上進行光刻，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用最多的一種多層光刻膠工藝。

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