UV-LIGA技术标准工艺.doc

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500μm，线宽大于5μm，深宽比小于20的微结构。

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*10-6mbar，射频最大功率：2.5kW，直流最大功率：1kW，
沉积速率：20-60nm/分钟容量：3英寸硅片13片
厚胶甩胶台：德国KarlSuss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：0－999s
双面光刻机：德国KarlSuss公司MA6可进行正面和反面对准曝光，
最小线宽：2μm，对准精度：1μm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：1μm
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：1MHz
反应离子刻蚀机：法国Alcatel公司Nextral100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：0.5－2l/min搅拌，速率：20－100次/min
电铸温度：RT－70℃，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：1μm
表面轮廓仪：美国Veeco公司Dektak6M
可进行微结构表面轮廓和结构厚度的测试；
垂直测量距离：1mm，精度：0.1nm/6.5μm,1nm/65μm,16nm/1mm
扫描长度：50μm－30mm
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

工艺流程
1.紫外厚胶光刻工艺
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；
硅片一面溅射2μm左右厚的金属钛薄膜并进行湿法氧化发黑处理；
再次对其进行清洗并180℃烘4个小时以上；
利用厚胶甩胶机在基片表面旋涂所需要厚度的SU-8胶；
利用程控烘箱或者热板对SU-8胶进行前烘处理。
用精密铣床切除由于边珠效应（edgebeadeffect）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；
利用光学掩模，在SUSSMA6紫外光刻机上进行接触式曝光；
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；；
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[μm]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[min]65℃95℃65℃95℃50SU-850190030206030108100SU-85012003030120301512200SU-810011003090150303020500SU-810060030300350305030
2.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：50－60℃，PH值：4.5-5.0,
镀速：0.15-0.4μm/min
厚度范围：60－2000μm

2)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：0.2-0.5μm/min
镀层厚度范围：30－1200μm
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：50－60℃，PH值：4.5-5.0,
镀速：0.05-0.2μm/min
厚度范围：40－300μm

4)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SU8
Ti
Si
SU-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