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　　多种微机械零件 (微轴、微齿轮、微弹簧……) 1980s,德, 卡尔斯鲁原子能所 W.Ehrfeld

　　钛喷镀 喷镀法 喷镀法 在基板上 钛喷镀 一薄层钛膜(2µm) 涂覆PMMA 露出钛膜，形成外框架 3µm光刻胶抗蚀剂 使用同步加速器 辐射的中间掩膜 的复制 光刻胶图形潜像 在基板上 一薄层钛膜(2µm)↗ 底板蚀刻 腐蚀出窗口 在基板上 涂覆 钛薄膜上 15~20µmPMMA光刻胶↗ 旋转涂覆 涂覆 在钛薄膜上 曝光 在PMMA光刻胶上 形成图形潜像↘ 抗蚀剂 同步辐射X射线 透过中间掩膜 ↘ 显影 电镀金 已感光PMMA PMMA胶图形结构↘ 通过电子束刻 电子束刻写 光刻胶 (化学试剂去除) 15~20µm ↘ 写器形成图案 曝光 在PMMA图形结构空隙填满 ↘ 显影

　　1. LIGA技术的发展和应用 2. LIGA制造微器件的简要过程 3. LIGA技术使用的同步辐射X射线 LIGA光刻中用的X射线. X射线 LIGA工艺的制造技术

　　LIGA制造高度很大的微零件 高度达数百微米(最大1000µm) 高宽比达200 ↑↑↑ 使很厚的光敏胶PMMA感光 ↑↑↑ 透射力极强的 深度同步辐射X射线

　　特殊要求@光刻的曝光时间、曝光条件 光刻胶厚达数百微米 固有特点——同步辐射X射线有宽光谱分布的特性，波长范围0.2~2nm， 不同波长的X射线对抗蚀光刻胶的穿透能力不同。 曝光量要求——太少则光致效应不完全， 过高则导致产生气泡而损伤胶的结构。上限20kJ/cm3。 曝光时间局限——光刻胶厚达数百微米，一次曝光，表层的辐射照射量和 底层将有明显差别(底层未达要求，表层已超限度)，单纯控制曝光时间 不能解决这问题。 解决办法——滤波，滤去部分波长较长的射线，调整同步辐射X射线的波长 谱分布，使被照射的光刻胶上下层都得到要求的辐射照射量。

　　用普通光刻技术制造——金吸收体厚度 3µm (中间掩膜) 用中间掩膜——通过X射线曝光刻蚀——金吸收体厚度 10µm (正式的X射线工艺掩膜)

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　　同步辐射X射线 实际需求： 穿透能力极强 光刻种类 吸收体 ↑ 高吸收率 X 射 线 掩 膜 体 ↑ 高透 率 强度 体材料 or 膜 膜 外 的 X线透 金 (光学光刻用，2mm) X线. X射线 LIGA工艺的制造技术

　　1. LIGA技术的发展和应用 2. LIGA制造微器件的简要过程 3. LIGA技术使用的同步辐射X射线 LIGA光刻中用的X射线掩膜

　　深度同步辐射X射线刻蚀出的PMMA光刻胶模型器件 很高的精度，侧壁陡峭，表面光滑

　　1. LIGA技术的发展和应用 2. LIGA制造微器件的简要过程 3. LIGA技术使用的同步辐射X射线 LIGA光刻中用的X射线分 年 月 日 时 分 12

　　作用：在LIGA工艺中起重要作用。 难度：厚达数百到上千微米、均匀、致密、平整的光刻胶。 制造方式：一般是直接在基底的金属板上生成， 也有的先制成聚合体板再黏贴到基底金属板上。 材质：LIGA制造的精度要求高 要求抗蚀光刻胶有很高的分辨率 现在使用的惟一抗蚀光刻胶是聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA) 优点：在X射线光刻时有极好的图像再现性(即较高的分辨率)， X ( ) 固化后强度高， 能形成很大高宽比和精细的三维图形结构。 缺点：感光灵敏度较低，约为500J/cm3。 重要要求：必须与金属基底牢固连接，很窄很高的构件仍能牢固连接。 保证措施：(1) 基底上涂一薄层单体甲基丙烯酸甲脂(含增加黏性的成分) 在压力、温度作用下 抗蚀光刻胶板 黏合层 基底 形成牢固的结合体 (2) 钛基底 湿氧化 多微孔表面 与PMMA结合强度↗ (氧化层上有金存在时，可加入苯硫酚以改善黏结力)

　　普通IC工业中的 掩膜承受不了， 不能使用 厚度 0.1µm 金 10µm 厚度大 不能用普通 光刻技术制造 制造 度大 特点 强不能用 、 度 高 特点

　　曝光和镀金 显影 已感光光刻胶 光刻胶图形结构 (化学试剂去除) 3µm，边缘垂直

　　去掉PMMA 金的电镀 电镀金 在光刻胶图形结构空隙填满 去除PMMA 在2µm钛膜载体上 10~15µm金掩膜↗ 去掉 底板的刻蚀 去除光刻胶 在钛膜(2µm)载体上 3µm金掩膜 抗蚀剂 腐蚀出窗口 在基板上 露出钛膜，形成外框架↗ 工艺掩膜制造过程(金膜厚10µm) 中间掩膜制造过程(金膜厚3µm)

　　要求——吸收体———金膜——厚度 10µm 要求——薄膜载体——钛膜——厚度 仅 2µm 很难用普通光刻技术制造出来

　　深度同步辐射X射线——LIGA技术的关键。 ↓↓↓ 生成——由同步加速器或存储环内的高能相对论性电子发射出来。 这种电子由电磁场进行加速，加速方向与其运动方向垂直。 强度——目前强度最高的软X射线，普通X射线强度的几千到上万倍，辐射照度 很强，故曝光时间较短，它的波长甚短(0.2~2nm)，穿透力极强，能够穿 透光敏胶PMMA最深达1000µm。 平行度——极好，图形侧壁光滑陡峭，很高的横向分辨率、很大的高宽比。 缺点——为保证安全 光源只允许遥控操作 不便使用 费用↗ 替代——该光源价格极其昂贵 拥有单位极少 用超紫外线光源或普通X射线光源替代。 准LIGA 技术 ↓↓↓ ↓↓↓ 替代者缺点——光波长较长，强度和平行性也不够理想 光刻深度只有几十到一百多微米，同时质量也稍差。

　　①X射线照射过程中的倾斜； ②显影剂的低选择能力； ③由掩膜和构件结构产生的影响； ④X射线辐射导致的物理效应影响（边缘效应——由菲涅耳衍射、光电子 效应、光束发散等物理现象所产生）。

　　(a) 入射光束被边缘挡住 散射光波相互干涉 衍射， (b) X射线辐射在抗蚀光刻胶中释放光电子和俄歇电子 逐渐释放能量 边缘 清晰度↘。 ** 射线光刻所用的波长范围内， (a)、(b)两种边缘模糊 0.1µm。 (c) 同步辐射X射线辐射时发散角 0.01mrad 造成的误差可忽略。 (d) 在射线强烈照射下，掩膜边缘被激发 可能产生荧光辐射 边缘模糊， 这种情况下使用铍掩膜比钛掩膜好得多。