《UV-LIGA技术标准工艺》由会员分享，可在线阅读，更多相关《UV-LIGA技术标准工艺（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、UV-LIGA技术标准工艺上海交通大学微纳米科学技术研究院UV-LIGA技术采用基于SU8光刻胶的厚胶紫外光刻工艺，大大降低了LIGA技术的加工成本，缩短了加工周期，并且可以制备台阶微结构，但其技术指标低于同步辐射LIGA技术，适用于加工深度小于500m，线宽大于5m，深宽比小于20的微结构。一、 设备情况溅射机： 德国Laybold-Heraus公司 Z-550可进行直流、交流溅射，靶材有Cu、Cr、Fe-Ni、Ti、Au等本底真空：2*10-6 mbar，射频最大功率：2.5 kW，直流最大功率：1 kW，沉积速率：20-60nm/分钟容量：3英寸硅片13片厚胶甩胶台：德国Karl Sus
2、s公司RC8可进行厚光刻胶的制备，具有程控功能可用最大工作尺寸：3，最大转速： 5000rpm时间范围： 0999s双面光刻机：德国Karl Suss公司 MA6 可进行正面和反面对准曝光，最小线宽：2m，对准精度：1m精密铣切机：德国Leica公司 SP2600可进行光刻胶表面的铣切；最小进刀步长：1m兆声显影机：德国Megasonic公司 可实现高深宽比阴图形微结构的显影频率：1M Hz反应离子刻蚀机：法国Alcatel 公司Nextral 100可实现硅、氧化硅、PMMA、玻璃等材料的刻蚀，用于制备深刻蚀掩膜和电铸前的活化；刻蚀速率：50nm/min可选用SF6、CHF3、O2等作为刻蚀
3、气体微结构模具电铸系统：自制 可实现铜和镍的电铸；镀速： 0.02-0.05mm/hr流量： 0.52l/ min 搅拌，速率： 20100次/min电铸温度： RT70，温度控制精度：0.10 真空热压机：德国JENOPTIK 公司 HEX01/C可进行热塑性塑料微结构的批量加工，其特色是在模压过程中可抽真空；最大压力 20kN，最高热压温度 210测量显微镜：日本OLYMPUS公司 STM-MJS2可进行微结构形貌观察和三维长度测试；测量精度： 1m表面轮廓仪：美国Veeco公司 Dektak 6M可进行微结构表面轮廓和结构厚度的测试；垂直测量距离：1 mm， 精度：0.1 nm/6.5m
4、, 1 nm/65m, 16nm/1mm扫描长度：50m30mm扫描电镜：日本Hitachi公司SP2600可进行微结构形貌观察和拍照；最大加速电压：25kV，最大放大倍数：20万倍，分辨率5nm附带ADDA,数模转换器，模拟信号可转化为数字信号进行处理 二、 工艺流程1. 紫外厚胶光刻工艺1） 对硅片或玻璃片（厚度大于1mm）进行清洗，并在180烘4个小时以上以去除表面水分子；2） 硅片一面溅射2m左右厚的金属钛薄膜并进行湿法氧化发黑处理；3） 再次对其进行清洗并180烘4个小时以上；4） 利用厚胶甩胶机在基片表面旋涂所需要厚度的SU-8胶；5） 利用程控烘箱或者热板对SU-8胶进行前烘处理
5、。6） 用精密铣床切除由于边珠效应（edge bead effect）造成的边缘较厚的部分，获得相对平整的SU-8胶平面和所需的厚度；7） 利用光学掩模，在SUSS MA6紫外光刻机上进行接触式曝光；8） 对曝光后的SU-8胶进行后烘热处理，得到交联的SU-8胶结构；9） 显影，得到光刻胶图形，对高深宽比阴图形要使用兆声显影设备。表1：不同厚度SU8光刻工艺参数 厚度m光刻胶甩胶速率rpm前烘时间min曝光时间sec后烘时间min显影时间min6595659550SU-8 50190030206030108100SU-8 5012003030120301512200SU-8 100110030
6、90150303020500SU-8 100600303003503050302. 模具电铸工艺1) 微电铸镍：电解液类型：改良瓦特镍镀液体系镀液工作条件：温度：5060，PH值：4.5-5.0,镀速：0.15-0.4m/min厚度范围：602000m2) 微电铸铜镀液类型：高分散性酸性镀铜液体系， 镀液工作条件：室温，强酸环境，在强酸性环境中不稳定的材料不能直接作为基体材料使用。镀速：0.2-0.5m/min镀层厚度范围：301200m加工时间：按照镀层厚度从1天到10天不等3) 微电铸镍铁合金：电解液类型：硫酸盐型稀溶液 镀液工作条件：温度：5060，PH值：4.5-5.0,镀速：0.05
7、-0.2m/min厚度范围：40300m4) 样品后处理将玻璃片或硅片敲碎，剩余的硅片在80下用40%的KOH溶液去除，玻璃片用10%HF去除；用自己开发出的SU8TiSiSU-8去胶液去除SU8光刻胶，将金属模具的背面和边缘用砂轮磨平，线切割后获得金属微结构模具。3. 微复制工艺1) 将模具固定在真空热压机上，底部放上待模压的塑料片，如PMMA、PC、PS、PVC等；2) 关闭模腔并抽真空；3) 加接触力200N；4) 上下热板加热至所需温度并等待30秒；5) 在一定的速度下加压力并保持一定的时间；6) 降温至脱模温度；7) 在一定的速度下脱模；8) 模腔充气9) 打开模腔，取出塑料样品。模
8、压系统在模压时，是自动执行命令的，对应于上述工艺步骤的一段典型命令流如下：Initialize Force control true/false=0Close chamberEvacuate chamberTouch Force Force=200Heating Top=165.0deg, Bottom=165.0degTemperature=Temperature=155.0deg,Channel=3HeatingTop=160.0deg, Bottom=160.0degWaiting TimeTime=30.00sForce-Force controlledForce=1000N,velo
9、city=0.50000mm/minWaiting TimeTime=60.00sCoolingTop=60.00deg,Bottom=60.00degTemperature=Temperature=66.0deg,Channel=3Force-Force controlledForce=100N,velocity=0.50000mm/minWaiting TimeTime=30.00sVenting ChamberCoolingTop=40.00deg,Bottom=40.00degOpen chamberUnlock door表2: 模压工艺参数材料模压温度模压压力N模压时间sec脱模温度
10、PMMA16050006060PC200600050120PVC14040006060PS13050006060掩模板SU8TiSiSU8TiSi光刻电铸NiSU8TiSi微复制Ni塑料图1： UV-LIGA技术工艺路线 三、 结果1. 线宽变化 由于我们目前使用的光刻机含有gline、hline和iline，不是理想的单色iline，所以光刻工艺后造成光刻胶变宽，下表为我们目前得到的线宽变化与光刻胶厚度的关系。表3: 线宽变化与光刻胶厚度的关系光刻胶厚度 m线宽变化 m50110022005500102. 成品率对同样宽度的图形，圆柱的成品率要低于线条。表4：不同厚度SU8胶图形成品率厚度m圆 柱m线 条m100线宽5102051020成品率7.37010030100100200线宽102030102030成品率1.86095289198500线宽253040253040成品率0789650891003. 电镜照片图2：高度为85m的SU8光刻胶电镜照片，最小线宽3m图3：高度为200m的SU8光刻胶电镜照片图3：高度为520m的SU8光刻胶电镜照片图4：高度为500m的 图5：模压获得的高度为100m 金属镍电镜照片 的PMMA微结构电镜照片图6：SU8和金属双层微齿轮电镜照片，每层厚200m图7: 用UV-LIGA技术制备的金属镍微弹簧，厚度200m7
