第29卷第4期 电子工业专用设备 2000年12月 vol.29№.4 Equipment for Electronic Products Manufacturing 文章编号:1004-4507(2000)04-0026-04 UV-LIGA光刻设备研究 佘圆彬,姚以氏,胡松,王兆志,林大健 (中国科学院光电技术研究所,四川成都610209) 摘要:近几年来微型机电来统(MEMS)的研究得到了高速的发展,而MEMS的工 艺基础是微细加工技术。针对电铸(LlGA)技术所存在的缺点提出了紫外光电铸 (UV-LIGA)技术,并研制了用于UV一LIGA技术的光刻设备。其中介绍了整杋的 设计要点、所解决的关键单元技术和实验结果 关键词:LIGA技术;UV-LIGA技术;光刻设备 中图分类号:TN305.7文献标识码:A An Investigation on Equipment for Lithography of UV-LIGA YU Guo-bin, YAO Han-min, Hu Song, WANG Zhao-zhi, LIN Da-jian ( Institute of Optics and Electronics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China) Abstract: An investigation on MEMS has developed with high speed in the last years and foundation of mEMS is microfabrication technology. In accordance with imperfec tion of LIGA, A new Uv-LIGa is presented in the paper. We have manufactured the equipment for lithography of UV-LIGA. The design pionts, solved key unit techniques in research, the results of experimentation are reviewed Keywords: LIGA: UV-LIGA; Equipment for lithography 信息时代。而微电子技术的一个重要发展方 向就是研制微型机电系统( MEMS Micro 微电子技术的飞速发展,使人类进入了 Electro Mechanical Systems)。MEMS将微电子 收稿日期:2000-09-04 作者筒介:余国彬(1972-),男,士研究生,1994年毕业于重庆大学,现主要从事微电子技术研究。 姚汉民(1944-),男,1966年毕业于浙江大学,博士生导师,中科院光电研究所所长,中科院成都分 院院长。主要从事微电子专用设备技术、亚微米;线和g线、准分子及极紫外光刻技术、超微细图 形成像的波前工程原理及方法研究。 胡松(1965-),男、1988年毕业于成都科技大学,副研究员,现主要从事微电子专用设备技术研究
第29卷第4期 VoI．29№．4 电子_L业专用设备 Eq“pment for E】ectronIc P『0ducts Manufacturing 2000年12月 December 2000 文章编号：l004 4507(2000)04—0026—04 UV—LIGA光刻设备研究 会国彬，妊没民，胡耜，王兆志，林大健 (中国科学院光电技术研究所，四川成都610209) 摘要：近几年来微型机电系统(MEMs)的研究得到了高速的发展，而MEMs的工 艺基础是微细加工技术。针对电铸(LlGA)技术所存在的缺点提出了紫外光电铸 (UV—LIGA)技术，并研制了用于UV—LIGA技术的光刻设备。其中介绍了整机的 设计要点、所解决的关键单元技术和实验结果。 关键词：LIGA技术；uv LIGA技术；光刻设备 中图分类号：TN305．7文献标识码：A An lnvestigation on Equipment for Lithography of UV—LIGA YU Guo—bin，YA()Han—min，Hu Song，WANG Zha。一zhi，LINDa—jian (Instltute of Optlcsand EIcctronlcs．chl眦Acadcmy of Scl唧§，chengdu 610209，chtna) Abstracc：An investigation on MEMS has de靶loped wi出hi曲speed洒the lasc years， and foundation of MEMS is microfab—cation technology．In accordance with imperfec— tlon of LIGA，A new UV—LIGA is presented in the paper．We have manufactured the equipment for lithography。f uV—LIGA．The deslgn pionts，solVed key unit techniques in research，the resuIts of ex口erimentation are reviewed． Keywords：LIGA；UV LIGA；Equipment for lithography 引言 微电子技术的飞速发展，使人类进入了 信息时代。而微电子技术的一个重要发展方 向就是研制微型机电系统(mMs Mi∞ Electro Mechallical Systenls)。MEMS将微电子 收稿日期：2()00—09—04 作者简介：余国彬(1972一)，男，硕士研究生，1994年毕业于重庆大学，现主要从事微电子技术研究。 姚汉民(1944一)，男，1966年毕业下浙江大学，博士半导师，中科院光电研究所所长，中科院成都分 院院长。主要从事微电子专用设备技术、亚微水；线和g线、准分子及极紫外光刻技术、超微细图 形成像的波前工程原理及方法研究。 胡松(1965一)．男，1988年毕业于成都科技大学．副研究员，现主要从事微电子专用设备技术研究。 26 万方数据
第29卷第4期 电子工业专用设备 2000年12月 技术和精峦机械加工技术相互融合,实现了 掩模—一样片对准台(如图2所示)是 微电子与机械融为一体的系统。它的发展开UV-LIGA专用光刻设备的核心单元之 辟了一个全新的技术领域和产业,在航空、航要求对准台能准确设定曝光间隙、精确地调 天、生物医学、环境监控、军事以及在人们接平且运动偏摆小,高套刻精度要求对准台有 触到的几乎所有领域中都有着十分广阔的应很细的运动灵敏度 用前景,可望成为21世纪的支柱产业-31 MEMS的工艺基础是微细加工技术,当 前MEMS加工技术的研究主要是硅基微加 工技术(包括表面硅微加工技术和体硅微加 工技术)和LGA技术。硅基微加工技术成 本高,且只适用于硅材料;LIGA技术虽具有 许多优点,但其需要昂贵的同步辐射X射线 源和特制的ⅹ光掩模板,并且与集成电路的 制作工艺又不兼容。针对其缺点,人们提出 了一种UV-LIGA技术。该技术用紫外线 作光源,不需要进行同步辐射光刻,且与集成 0.椭球镜1.汞灯2、5、9、1.聚光镜3.遮光片 电路工艺的兼容性也要好得多。因此UV-4.积分镜67.反射8.先闲10.探测器12.哇片 LlGA技术得到了很大的发展。 1鳘机系统设计 整机系统的设计主要分为高能量、高均 匀照明系统设计和掩模一一祥片对准台的结 构设计。 1.1照明系统的设计要点 为了研制出克服衍射效应、均匀度高、体 图2掩模一样片对准台结构 积小、造价低的照明系统,选用了如图1所示 的照明系统。此系统采用了矩形的双凸积分 掩模——一样片对准台由间隙设定及样片 镜和高集光性能的椭球反射镜,使得位于椭调平机构、掩模台、承片转台和粗动台组成 球反射镜第一焦点处的汞灯光源成像在第二承片转台和掩模台均安装在二维粗动台上 焦点处,经聚光镜、场镜和积分镜后形成的多间隙设定及样片调平机构可随承片转台绕粗 点光源,再经场镜聚光镜后呈多束光均匀地动台旋转,而掩模台则不动。移动二维粗动 叠加在掩模面上。因此,该系统具有光能利台,可保证样片和掩模的标记图像能进入监 用率高,光强度大及在大照射直径内获得比视器屏幕。精对准时,则调节掩模台和承片 较均匀的光强分布等特点。 转台,根据采集的数据(或用 高倍显微镜观测)将硅片和掩模的左右标记均 12掩模一样片对准台的结构设计要点对准
辇29卷第4期 电子l监专霸设备 技术和精密机械加工技术榴飘融合，实现了 微电子与机械融为一律的系统。它的发展开 辞了一个全薪的技术领域鞠产韭，在航空、虢 天、垒犍医学、玮辘鎏控、军攀班觳在人嬲接 触裂的届乎爨有镢壤中部露蛰十分广“耀的应 用翦景．可望成为2l世纪拘支挂产蝮“ol。 MEMs的工艺基础魁微绷彻工技术+当 前MEMs加工技术的研究主要是硅基微加 工技术(包括表面硅徽勰工筏术相体硅徽加 王技术)档LiGA按术。硅鏊徽鸯籍工技术成 本高，且只适用于硅材辩；“GA技术鼹具寿 许多忧电，但艇需霪昂贵的同步辐射x射线 源和特制的x光掩摸板，并且与集成电路的 制停工艺又不兼容。针对其缺点，人们提出 了一释_Uv—L{GA技术。浚技术淆紫井线 俸光源，不蓑要进芎亍霹步辍瓣光粼，盛黾囊艘 电路工艺的簸窖性也攥好褥多。嚣此uv— I。}GA技术得到了镄大的发展。 l整鞔系统设圣} 整机系统的设计主要分为离熊量、商均 匀照明系统设计和掩模——样片对准鸯的结 橱设计， 1．1照明系统的设计要点 为了辑剽出竟E§{撂射效应、均匀残璃、体 积小、造价低的照蛆系统，选熙了如图l所示 的照明系统。此系统采用了矩彩的双凸积分 镜和高集光性能的椭球菠射镜，使得谯于椭 蠓反射镜第一焦煮处的汞汀光源藏豫在第_= 焦点处，经聚党镜、场镜秘积分镜嚣形戚魏多 患光源，嚣经场镜、聚竞镜露曼多豢兜均匀楚 爨如嶷掩模隧上。因她，谈燕缆其毒党嶷到 甩率高．光强度大及槛大照射赢径内获得比 较均匀的光强分布等特点。 l。2掩模——样姥辩准台螅练均设计要点 掩模—一样垮对准寄(如图2所示)是 UV—LIGA专用光刻设备的核心单元之一， 要求对准台能准确设定蜞光间隙、精确地调 平虽遴霹偏撰小，麓套翔稽震要求对准台有 锻蝈静运赫灵敏廑。 嚣l照明囊境电路 O+稀球链1．汞灯2、5、9、Ii．聚毫谴3．滤宅砖 4舡奇娩6、7．度辩辘8．光溺辑，柱g{嚣12。硅片 避2掩模——群薅对准台结鹌 掩模——榉片对准奄由问淑设宠及徉片 调平机构、掩模台、承片转螽和粗动台鳃成。 承片转台和掩模台均安装农二维髓动台上， 驽薮设定及撵搏髑乎戳钩霹遗承_弩转台绕褴 动蠹旋转，褥楚摸台剐不韵。移萄=维疆巷 台，可保证样冀翔撬摸的臻记鬻稼麓逮入监 视器屏幕。精对准时+则调节掩模蠹和承片 转台，根据采集的数据(或用 高倍显微镜观测)将硅片和掩模的左右标记均 对准。 万方数据
ⅴcl,29№.4 Equipment for Electronic Products Manufacturing 2解决的关键单元技术 照明均匀性:±3% 套刻精度:±0.4m 在UV-LIGA专用光刻设备的设计、试 汞灯功率:1000W 制中,针对各技术难点,主要解决了以下关键 工件台运动范围:x为±4mm 单元技术 y为±4mm (1)在照明系统中积分镜的设计:传统的 0为±6 积分镜结构主要有两种,一种是胶合在平行平 样片尺寸面积:中10~4110mm 板两侧的六菱形的平凸透镜结构,另一种是采 掩模尺寸:50mm×50mm 用方阵式排列的双凸透镜结构。这两种结构 63mm×63mm 都有缺点,都影响照明系统的均匀性。我们在 75 mm X75 mm UV-LIGA光刻设备中采用了一种比较理想 100 mm x 100 mm 的结构,那就是单个元件用矩形的双凸透镜, mm 元件之间采用积木式的错位排列。这样的结 掩模台行程:x为±2m 构能达到照明均匀、衍射效应小,从而保证了 y为±2mm 光刻分辨力高,侧壁陡直 曝光间隙自动设定精度:±0.5μm (2)照明孔径角的控制:在积分镜的后焦 曝光方式:定时或定剂量 点设置光阑来控制照明孔径角,这是侧壁陡度 增加的又一重要方法。从实验中可知如果焦32实验结果 厚要求1mm,并且用i线光谱,则照明孔径角 在中国科学技术大学国家同步辐射实验 最理想为12。角度太小,衍射效应加强;太 室用UV-LGA光刻设备得到结果见图3、图 大,则减小侧壁的陡度。 (3)曝光间隙设定:在工作时调节供气压 力使掩模和样片的间隙等于最佳气膜,这样 才能保证间隙误差1≤1.5m。采用内带位 移传感器的压电陶瓷闭环设定曝光间隙压电 陶瓷有很高的运动分辨率,这样可保证压电陶 瓷的闭环控制误差62≤1.5m。则曝光间隙 的设定误差为△≤√8+8=2.12m20:1 MEMS产品的开发很有可能成为一个新的
vd，29№．4 Equipm∞t hElectm血c Pmduc端№d锄1lrjng D㈣瞻2000 2解决的关键单元技术 在Uv～LIGA专用先刻设餐的设诗、试 翻中，锋瓣各技术难点，主要释淡了滋下关键 单元技术： (1)键照明系统中积分镜的设计：传统的 积分镜结构主要有两种。～种是胶台在平行平 板两侧的六菱形的平凸透镜结构，另一种是采 用方阵式排列的双凸透镜结捣。这两种结橱 罄存较患，爨影响照明系统豹驽匀瞧。我艇在 uV一乙IG氏汽翱设备中慕餍了一种磁较理怒 的结构，郡就是单个元件用矩形的牧凸透镜。 元件之间采用积木式的错位排列。这样的结 构能达到照明均匀、衍射效应小，从而保证了 光刻分辨力离．侧壁陡直。 (2)照蠛孔径费豹控制：在积分镜的后焦 煮设藿巍瓣袋控豁照疆蔸径是，这筵{鼙l壁蓬爱 增加的又一霆要方法。飘实验中可辩，如果焦 厚要求lrnnb并且用i线光谱，则照明孔径角 最理想为1．2。。角度太小，衍射效应加强；太 大，则减小侧壁的陡度。 (3)曝巍阉隙设定：在工作肘调节供气压 力，使楚攘秘撵1岢貔惩骧等于最镶气貘，这撑 孝毙保证闼羰误差d，≤1．5脚。麓簿内带谴 移传感器的压电陶瓷闭环设定曝滟闻陈，压电 陶瓷有很商的运动分辨率，这样可保证压电陶 瓷的闭环控制误差岛≤1．5肿。删曝光间隙 的设定误熬为△≤√舛+磋=2．12呻20：l 28 -照明均匀性：±3％ ·套刻精度：±0．4m ·最好凌率：l∞0w ·王季孛白逗动范匿：芏为主4㈣ y为14nm 口为±6。 ·样片尺寸面积：}10～+110㈣ -掩模尺寸：50mm×50mm 63Hml×63mm 75mm×75“戳l l∞mm×l∞n№ 125mm×125nml ·掩模台行程：z为±2㈣ ，为1 2mm -曝光问隙自动设定精度：±0，sm ，曝光方式：定对或定剂鬣 3。2疯验络集 程中国科学技术大学国家同步辐射实验 室用Uv—LIGA光刻设备得到结果见图3、图 4。 燕3{8蝉n孤立癌条和32弘m簿瓣线条 光截髓图形《殪蓐：60enm) 5缡柬语 避几年来，从世界范围来看，MEMs的 研究及其产业化发展很快．应用领域也在迅 速箍扩嶷。据国井的分析显泳，爨2002年， MEMS产蒜辨产蕴将达羁384．9览美元。 MEMs产品的开发很有可靛成为一个新的 万方数据
第29卷第4期 电子工业专用设备 2000年12月 经济增长点。我国在该领域的技术水平与世 UV-LIGA技术与LIGA技术相比,所 界的差距并不大,但产业化目前还是零。因加工的材料与LIGA技术相同,虽然UV 此,加快我国MEMS产品的产业化迫在眉LIGA技术加工的深宽比和侧壁陡度不及 睫 LIGA技术,但大部分的MEMS产品并不需 要如此高的深宽比和侧壁陡度。并且在性能 接近的前提下,UV-LGA技术有着极强的 产业化优势,即价格低廉,加工周期短,可操 作性强,而且与微电子技术兼容性好。因此 UV-LIGA技术在产业化方面可替代LIGA 技术加工大部分MEMS产品。UV-LIGA 技术的产业化将对我国MEMS的产业化起 图4电机定子立体结构光胶图形 到积极的推动作用。 (胶辱:600pm,齿宽:50pm) 参考文献 目前我国MEMS产品的加工技术主要 有:硅微加工技术、LGA技术、以及新近开1]王跃林,苏以撤,微电子机械系统[].电子学 发出来的DEM技术。但这3种加工技术在 大规模用于MEMS技术产品的制造上均有212anme. Microsystems- the European approach 定的难度。硅做加工技术成本高,而且最 IJ]. Sensors and Actuator A, 1995, 46-47: 1-7 [3]李志坚,微电子机械系统发展展望[].电子科 重要的一点是只适用于硅材料。LIGA技术 技导报,1997(1):2-9 虽然加工材料面广,高深宽比也优于其它加【4] Gengnian n, Shuho wang et al.ero- Elect 工技术,但LIGA技术在产业化方面受到设 Mechanical Systems ( MEMS 96 Interna 备方面极大的限制。DEM技术在现阶段还 tional Mechanical Engineering Congress and Expo- 在发展,还不能用于大规模生产上。 sition, 355-360
辇29卷第{期 电子∞韭专用设备 20∞年12月 经济增长点。我酗在该领域的技术水平与世 界的差距并不大，但产韭化目前迸是零。阁 挖，热挟我国ME糙S产菇的产监纯遗在屦 捷。 圈4 电机定子立体结构光引版图啊 (胶薛；600I‘m，齿宽：50pm) 目前我国MEMS产品的加工技术主要 有：硅徽加工技术、LIGA技术、以及新近开 发出来的I)EM疆术。德遂3释翻工技术在 夫筑模震于M￡醚s技术产燕的裁造上璃商 一定憋穗凄。硅畿趣工技术戏本寓，{ll；噩疑 熬要的一点是是遗愿予硅耪瓣。L{(；A技术 虽然加工辑糕面广，嵩深觉比也优子冀它搬 J二技术，世LIGA技术在产业化方面受到设 备方面极大的限制。DEM技术在现阶段还 在发旋，还不麓孺子大规镶生产上。 uV—LIGA技术与I。lGA技术相比，所 加工酌材料与LIGA技术相同。虽然uv— LIGA技术船工的深宽眈鞠谢壁陡霞不及 LlGA接拳，整大郝分秘凇MS产箍并不需 要魏戴毒静深宽艮赣德壁稳庭。势显雀牲豁 接近的蓖挺下，{』v—LlGA技术毒羲极强的 产业化优势。即价格低廉，加工周期短，可掇 作性强，而且与微电子技术兼容性好。因此 uv—LIGA技术在产娅他方面可替代LIGA 技术魏工夫部分M￡MS产品。Uv一￡，IGA 技术的产数化犍对栽圜MEMS鲍产数匏越 到积极的撼动作用。 参考文献： [11王载林+苏以撇徽电子机械系统(J】+墩子学 撮，i9筠+23(10)：37—42． 【2j zin凇r H+M{c螂舛￡m$一tk EuR搿毪n app凇eh [JL Se撕d塔a州Actu8}or A，1995，46—47：l一7 【3j丰卷坚．徽电子机械系统发展鼹驻[j3．电子科 技导报．1997(1)：2—9 【4】Men静i聪Nin，shu辆wang雠采。Mic特一E妊￡t∞ 一M∞hn曲I s婚神ms(M冀MS)，1996 InterB扣 tionaI Mechanicm Enginee一“g con酊瞄and Expow sition．355—3矗O 万方数据
UV-LIGA光刻设备研究 旧万数据 文献链接 作者: 余国彬,姚汉民,胡松,王兆志,林大健, YU Guo-bin, YAO Han-min Hu Song, WANG Zhao-zhi, LIN Da-jian 作者单位 中国科学院光电技术研究所,四川,成都,610209 电子工业专用设备 英文刊名 EAUINMENT FOR ELECTRONIC PRODUCTS MANUFACTURING 年,卷(期) 000,29(4) 引用次数 次 参考文就(4条) 1·王跃林·苏以撒·王文微电子机械系统[期刊论文]-电子学报1995010) 2. Zinner H Microsystems-the European approach 1995 3.李志坚微电子机械系统(MEMS)发展展望[期刊论文]-电子科技导报1997(1) 1. Mengnian Niu Shubo Wang Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) 1.会议论文余国彬.姚汉民.胡松高深宽比的微细加工技术——WⅣV-LIGA技术2002 术和LIGA技术的优点,利用 V-LIGA技术,在我们研制的 IY-LIGA深度光刻设备上可将光刻图 转移到很厚的SU-8光刻胶上,获得较大的深宽比,从而解决了LGA技术的光源问题.简要介绍了u-LIGA技术工艺过程的特点和应用,以 及平滑衍射技术 目前,毛细管电泳芯片己突破其发展初期在加工技术和基本流控技术上的主要瓶颈,正在进入一个深化基础研究,扩大应用领域 及深度产业化的转折时期。这就需要开发出一种实用的芯片加工工艺,以适应其产业化发展要求,进一步降低加工成本,拓宽其应用 额域.V-LIGA技术以其加工精度高,适宜批量化生产,加工成本低等显著优点为毛细管电泳芯片的发展提供了更大的空间 本论文的研究工作主要包括微电铸系统的构建、基于ⅣV-LIGA技术的毛细管电泳芯片设计与制备、电铸液分析以及毛细 生物学实验验证等四个方面的内容。在现有条件下,我们设计并搭建了一整套微电铸系统,优化了微电铸工艺参数,并利用该系统所 功地完成了毛细管电泳芯片的设计和制备。针对目前硅基芯模微电铸脱模较难的问题,我们创造性地提出了一种低熔点金属层辅助脱 模工艺,实验证明该工艺能有效地提高脱模效率,简化脱模工序,还能起到保护电铸微结构,提高成品率的作用 在电铸液分 析中,我们首次将分光光度法应用于氨基磺酸盐型镍电铸液中氨基磷酸镍的测定,该方法较传统的化学滴定法操作更简单,它可以在 分钟内完成氨基磺酸镍浓度的测定,且大幅提高了分析结果的精确度,样品的消耗量仅为原来的千分之一。实验最 在构建的毛细管电泳芯片系统平台上完成了DNA片段长度分析的生物学验证性实验,实验证明该芯片平台的分离效率是令人满意的 3.会议论文张鹏.刘刚.田扬超U-LIGA技术制造微型电磁继电器的初步研究2001 设计过程中 考虑了微继电器打开、闭合时电磁力、静电力和悬臂梁回复力之间的制约关系,即微继电器打开时悬臂梁回复应大 位的静电 力:闭合时电磁力应大于悬臂梁的回复力从而推算出电磁线圈的安匝数和悬臂梁结构尺寸的合理范围并选定了合适的参数,用W IGA技术初步制作了这种微型电磁继电器的主要部分 1.学位论文李雄UV- 刻工艺的研究20 是21世纪科技与产业的热点之一而微细加工技术又是M发展的重要基础LIGA《射线深层光刻、电铸成型和 微复制和-LIGA技术是M微细加工中两种十分重要的技术.在微机械领域常需要用到具有一定厚度和高深宽比的微结构,LIG4与 vV-LIGA技术是制作这种微结构的重要手段U-LIGA技术的工艺过程与IGA技术基本相同,只是不需要用同步辐射线源,而用常规的紫 外光作为曝光光源因此-LIGA技术要比LIG技术在工艺成本上使宜很多较之更容易推广SU-8系列光刻胶是U-LIGA工艺常用的光 刻胶,它是一种负性、环氧树脂型、近紫外线光刻胶,适于制作超厚、高深宽比的微结构.SU-8胶在近紫外光范围内光吸收度低故 整个光刻胶层所获得的曝光量均匀一致,可得到具有垂直侧壁和高深宽比的厚膜图形由于它具有较多优点因此逐渐应用于MMS 个研究领域本文研究了基于SU-8胶的UV-LIGA的光刻工艺流程,讨论了各个步骤的工艺参数对光刻结果的影响分析了SU-8胶在近紫外 0-350m和350-400mm波段下的透射曲线,计算得到不同波段紫外光在SU-8胶中的穿透深度,并通过S到图片分析了不同穿透深度对SU- 胶图形的影响,进而得出适合SU-8胶均匀曝光的紫外波段然后通过对同一厚度光刻胶采取不同曝光剂量的方法结合SEM照片的比较 得到适合该厚度的曝光剂量.利用这种对比的实验方法,可得到不同厚度S-8胶所对应的曝光剂量.最后,利用设计的掩模板以及前面 研究的工艺结果,我们成功制作出了几种不同胶厚的SU-8微结构图形,SF照片显示图形质量较好,侧壁陡直图形线宽与掩模板的设计 基本一致图形最大高度可达400口噩最大深宽比可达15 5.期刊论文张永华.丁桂甫.蔡炳初.赖宗声. ZHANG Yong-ha. DING Gui-fu. CAI Bing-chu.LAI ①技木的电天加于才车单
UV-LIGA光刻设备研究 作者： 余国彬， 姚汉民， 胡松， 王兆志， 林大健， YU Guo-bin， YAO Han-min ， Hu Song， WANG Zhao-zhi， LIN Da-jian 作者单位： 中国科学院光电技术研究所,四川,成都,610209 刊名： 电子工业专用设备 英文刊名： EAUINMENT FOR ELECTRONIC PRODUCTS MANUFACTURING 年，卷(期)： 2000，29(4) 引用次数： 4次 参考文献(4条) 1.王跃林.苏以撒.王文 微电子机械系统[期刊论文]-电子学报 1995(10) 2.Zinner H Microsystems-the European approach 1995 3.李志坚 微电子机械系统(MEMS)发展展望[期刊论文]-电子科技导报 1997(1) 4.Mengnian Niu.Shubo Wang Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) 相似文献(10条) 1.会议论文 余国彬.姚汉民.胡松 高深宽比的微细加工技术——UV-LIGA技术 2002 UV-LIGA技术吸收了集成电路光刻技术和LIGA技术的优点,利用UV-LIGA技术,在我们研制的UV-LIGA深度光刻设备上可将光刻图形 转移到很厚的SU-8光刻胶上,获得较大的深宽比,从而解决了LIGA技术的光源问题.简要介绍了UV-LIGA技术工艺过程的特点和应用,以 及平滑衍射技术. 2.学位论文 李冠男 基于UV-LIGA技术的毛细管电泳芯片设计与制备 2006 目前，毛细管电泳芯片已突破其发展初期在加工技术和基本流控技术上的主要瓶颈，正在进入一个深化基础研究，扩大应用领域 及深度产业化的转折时期。这就需要开发出一种实用的芯片加工工艺，以适应其产业化发展要求，进一步降低加工成本，拓宽其应用 领域。UV-LIGA技术以其加工精度高，适宜批量化生产，加工成本低等显著优点为毛细管电泳芯片的发展提供了更大的空间。 本论文的研究工作主要包括微电铸系统的构建、基于UV-LIGA技术的毛细管电泳芯片设计与制备、电铸液分析以及毛细管电泳芯片的 生物学实验验证等四个方面的内容。在现有条件下，我们设计并搭建了一整套微电铸系统，优化了微电铸工艺参数，并利用该系统成 功地完成了毛细管电泳芯片的设计和制备。针对目前硅基芯模微电铸脱模较难的问题，我们创造性地提出了一种低熔点金属层辅助脱 模工艺，实验证明该工艺能有效地提高脱模效率，简化脱模工序，还能起到保护电铸微结构，提高成品率的作用。 在电铸液分 析中，我们首次将分光光度法应用于氨基磺酸盐型镍电铸液中氨基磺酸镍的测定，该方法较传统的化学滴定法操作更简单，它可以在 1分钟内完成氨基磺酸镍浓度的测定，且大幅提高了分析结果的精确度，样品的消耗量仅为原来的千分之一。 实验最后，我们 在构建的毛细管电泳芯片系统平台上完成了DNA片段长度分析的生物学验证性实验，实验证明该芯片平台的分离效率是令人满意的。 3.会议论文 张鹏.刘刚.田扬超 UV-LIGA技术制造微型电磁继电器的初步研究 2001 本文详细阐述了一种微型电磁继电器的设计和初步研制过程.该微继电器主要由电极、悬臂梁结结构和电磁线圈组成.设计过程中 考虑了微继电器打开、闭合时电磁力、静电力和悬臂梁回复力之间的制约关系,即微继电器打开时悬臂梁回复应大于接触部位的静电 力;闭合时电磁力应大于悬臂梁的回复力.从而推算出电磁线圈的安匝数和悬臂梁结构尺寸的合理范围并选定了合适的参数,用UVLIGA技术初步制作了这种微型电磁继电器的主要部分. 4.学位论文 李雄 UV-LIGA技术光刻工艺的研究 2004 MEMS(微机电系统)是21世纪科技与产业的热点之一,而微细加工技术又是MEMS发展的重要基础.LIGA(X射线深层光刻、电铸成型和 微复制)和UV-LIGA技术是MEMS微细加工中两种十分重要的技术.在微机械领域常需要用到具有一定厚度和高深宽比的微结构,LIGA与 UV-LIGA技术是制作这种微结构的重要手段.UV-LIGA技术的工艺过程与LIGA技术基本相同,只是不需要用同步辐射X线源,而用常规的紫 外光作为曝光光源,因此UV-LIGA技术要比LIGA技术在工艺成本上便宜很多,较之更容易推广.SU-8系列光刻胶是UV-LIGA工艺常用的光 刻胶,它是一种负性、环氧树脂型、近紫外线光刻胶,适于制作超厚、高深宽比的MEMS微结构.SU-8胶在近紫外光范围内光吸收度低,故 整个光刻胶层所获得的曝光量均匀一致,可得到具有垂直侧壁和高深宽比的厚膜图形.由于它具有较多优点,因此逐渐应用于MEMS的多 个研究领域.本文研究了基于SU-8胶的UV-LIGA的光刻工艺流程,讨论了各个步骤的工艺参数对光刻结果的影响.分析了SU-8胶在近紫外 280-350nm和350-400nm波段下的透射曲线,计算得到不同波段紫外光在SU-8胶中的穿透深度,并通过SEM图片分析了不同穿透深度对SU- 8胶图形的影响,进而得出适合SU-8胶均匀曝光的紫外波段.然后通过对同一厚度光刻胶采取不同曝光剂量的方法,结合SEM照片的比较 ,得到适合该厚度的曝光剂量.利用这种对比的实验方法,可得到不同厚度SU-8胶所对应的曝光剂量.最后,利用设计的掩模板以及前面 研究的工艺结果,我们成功制作出了几种不同胶厚的SU-8微结构图形,SEM照片显示图形质量较好,侧壁陡直,图形线宽与掩模板的设计 基本一致,图形最大高度可达400μm,最大深宽比可达15. 5.期刊论文 张永华.丁桂甫.蔡炳初.赖宗声.ZHANG Yong-hua.DING Gui-fu.CAI Bing-chu.LAI Zong-sheng 基于UV-LIGA技术的新型RF MEMS开关 -微细加工技术2007(1) 介绍了一种基于UV-LIGA加工技术的双稳态电磁型RF MEMS开关,该结构由于使用了永磁体单元而使得开关在维持"开"或"关"态时
不需要功耗,利用牺牲层-IGA技术实现了 作非接触式 lyko NTI00光学轮廓仪的测试表明,制备的开关实现了双稳态驱 20μs:开关完成一次驱动姿态转换所需要的功耗不到3μJ. AGILEN 8722E型S参数网络分析仪的测试表明,开关 的插入损耗为0.25dB.隔离度为-30 6.期刊论文朱军.汪红陈翔陈迪.刘景全. ZHU Jun. WANG Hong. CHEN Xiang. CHEN DI. LIU Jing- quan U-LIGA技术在多层微结构制备中的工艺研究-压电与声光2009,31(5) WIGA技术在制备多层复杂微结构时存在如何确保多层套刻对准精度,尺寸控制精度及层间良好结合的问题该文对这些问题进 行了分析与实验研究实验证明,弱曝光是产生层间位移,影响套刻精度的原因之一,碱少曝光所产生的应力应以不发生位移为前提:降 低升降温速率能有效降低应力,提高层间结合性能,从而减少图形位移确保套刻对准的精度 期刊论文周峰朱获明平美.胡洋洋 ZHOU Feng.ZHDi. MING Ping-mei. HU Yang-yang U\ 「度高开孔率精细金属网板-精细化工2009,26(6) 分析了现有的精细金属网板制造工艺的优缺点,提出了采用基于SL8光刻胶的vIGA技术 工艺方法实验优选了前烘、光、后烘、显影、微细电铸、去胶等关键操作环节的工艺参数检测井分析了试样性能结果表明,综合 用涂胶后静置:前炽65℃,20ain,95℃,20ain曝光剂量260aJ/cm2:后烷65℃,10min,95℃,15min随炉冷却:超声辅助显影 (超声功率25W频率33,时间5min):交变低压-温度梯度微细电铸等工艺条件,可制备出厚度(120±3)μ、开孔率88的六边形 网孔(边长200u)精细镍板,网板孔形一致性好,孔壁平滑 8.期刊论文程吉风.丁桂甫.姚锦元汪红刘瑞. CHENG Ji-feng. DING Gui-fu. YAO Jin-yuan.WANG Hong. LIU Rui基于UV-LIGA技术的微孔异形喷丝头制备-传感器与微系统2009,28(3 为了实现微孔喷丝头的多元化截面形状,采用紫外(UV-I础技术和激光焊接的方法,初步探索了W-LIGA技术在制备异形微唤嘴上 的应用应用UV-LGA技术电铸出不同孔形的喷丝头底板,并采用激光焊接技术实现底板和冲压外框的整体成型.实验结果表明:以W- LIGA技术替代LIGA技术加工的喷丝头微孔侧壁光洁,截面形状多样,孔形均一性好,加工成本低廉 9学位论文刘景全基于SU-8胶的UⅣ-LIGA技术及其应用研究2002 研究工作的主要内容分以下几部分:(1)基于SU-8胶的ⅣIGA技术研究:◆S-8胶的光刻技术研究该文从SU-8胶与 基底表面粗糙度以及基底对近紫外光的折射特性对SU-8胶与基底的结合力进行分析.指出在近紫外光的折射率高的基底 很好的结合性经实验得出经过氧化处理的片与SU-8胶结合性强这有利于为微系统提供低成本的高深宽比金属微结构 刻失败的图形进行分析,以供参考.◆电铸和模压技术利于电铸技术可以在光刻出的图形基础上,形成金属微结构或金 术相对比较成熟(2)微机械光纤定位器该文提出一种新型的光纤定位器.用SU-8胶一竖直壁与基底形成的直角V型槽定位,并利用柔 性较链设计片状弹簧夹紧光纤.利用光纤國截面的特性,将夹紧点设在光纤的上面半园周.该机构便于与其它光器件系统集成而且无需 使用压盖来压紧光纤研制的光纤糊合器插入损耗低 10.期刊论文明平美·朱获周锋胡洋洋·曾永彬 MING Ping-mei. ZHU DI. ZHOU Feng. HU Yang-yang ZENG Yong-bin用W-LIGA技术制造大通孔率精细镍网-光学精密工程2009,17(6) 高开孔率、大厚度金属精细网板的制造是网板业界的技术难题分析了现有的精细金属网板制造工艺的优缺点,并提出采用基于 光刻胶的Ⅳ-I技术来制备高开孔率大厚度精细金属网板的工艺思路优选了关键工艺环节的操作参数,表征了试样的形貌特点 检测并分析了试样的相关性能结果显示,采用优化的工艺条件(前烘65℃/20min,95℃/20min;适量曝光剂量:后烷65℃/10 ain,9sc/5ain;匀胶后静置、随炉冷却;超声辅助显影等)所制备的六边形镍网(边200μ■),不仅开孔率高(8,厚度大(120±3) m,且具有尺寸精度高(形位误差±2μm)、孔形一致性好(筋宽偏差<3μa、孔壁平滑等特点结果表明,W-LIGA技术是一种制备 高通孔率、大厚度精细金属网的有效工艺手段 李木军.沈连婠.赵玮.李晓光.范明聪.王晓东.刘雳頲.郑津津紫外光刻中部分相干光的传播及衍 射效应[期刊论文]一中国科学技术大学学报2007(01) 2.邓扬明.李德胜基于准LIGA工艺的微型传动齿轮制作[期刊论文]-仪器仪表学报2005(z2) 3.邓扬明·李德胜基于准LIGA工艺的微型传动齿轮制作[期刊论文]-仪器仪表学报200508) 1.邓扬明基于粗LIGA技术制作微齿轮的研究[学位论文]硕士2005 5.李雄UV-LIGA技术光刻工艺的研究[学位论文]硕士2004 6.余国彬.姚汉民.胡松 UV-LIGA深度光刻机平滑衍射技术研究[期刊论文]-微细加工技术2002(03) 本文链接http://d.g.wanfangdata.comcn/periodiCaldzgyzysb200004005.aspx
不需要功耗,利用牺牲层UV-LIGA技术实现了开关的微制作.非接触式Wyko NT1100光学轮廓仪的测试表明,制备的开关实现了双稳态驱 动功能,驱动脉冲电流50 mA,驱动行程17 μm,响应时间20 μs;开关完成一次驱动姿态转换所需要的功耗不到3 μJ.AGILENT 8722ES型S参数网络分析仪的测试表明,开关在12 GHz时的插入损耗为-0.25 dB,隔离度为-30 dB. 6.期刊论文 朱军.汪红.陈翔.陈迪.刘景全.ZHU Jun.WANG Hong.CHEN Xiang.CHEN Di.LIU Jingquan UV-LIGA技术在多层微结构制备中的工艺研究 -压电与声光2009,31(5) UV-LIGA技术在制备多层复杂微结构时存在如何确保多层套刻对准精度,尺寸控制精度及层间良好结合的问题.该文对这些问题进 行了分析与实验研究,实验证明,弱曝光是产生层间位移,影响套刻精度的原因之一,减少曝光所产生的应力应以不发生位移为前提;降 低升降温速率能有效降低应力,提高层间结合性能,从而减少图形位移,确保套刻对准的精度. 7.期刊论文 周峰.朱荻.明平美.胡洋洋.ZHOU Feng.ZHU Di.MING Ping-mei.HU Yang-yang UVLIGA技术制备大厚度高开孔率精细金属网板 -精细化工2009,26(6) 分析了现有的精细金属网板制造工艺的优缺点,提出了采用基于SU-8光刻胶的UV-LIGA技术来制备大厚度高开孔率精细金属网板的 工艺方法.实验优选了前烘、曝光、后烘、显影、微细电铸、去胶等关键操作环节的工艺参数,检测并分析了试样性能.结果表明,综合 采用涂胶后静置;前烘65 ℃,20 min,95 ℃,20 min;曝光剂量260 mJ/cm2;后烘65 ℃,10 min,95 ℃,15 min;随炉冷却;超声辅助显影 (超声功率25 W,频率33 kHz,时间5 min);交变低压-温度梯度微细电铸等工艺条件,可制备出厚度(120±3) μm、开孔率88%的六边形 网孔(边长200 μm)精细镍板,网板孔形一致性好,孔壁平滑. 8.期刊论文 程吉凤.丁桂甫.姚锦元.汪红.刘瑞.CHENG Ji-feng.DING Gui-fu.YAO Jin-yuan.WANG Hong.LIU Rui 基于UV-LIGA技术的微孔异形喷丝头制备 -传感器与微系统2009,28(3) 为了实现微孔喷丝头的多元化截面形状,采用紫外(UV)-LIGA技术和激光焊接的方法,初步探索了UV-LIGA技术在制备异形微喷嘴上 的应用.应用UV-LIGA技术电铸出不同孔形的喷丝头底板,并采用激光焊接技术实现底板和冲压外框的整体成型.实验结果表明:以UVLIGA技术替代LIGA技术加工的喷丝头微孔侧壁光洁,截面形状多样,孔形均一性好,加工成本低廉. 9.学位论文 刘景全 基于SU-8胶的UV-LIGA技术及其应用研究 2002 研究工作的主要内容分以下几部分:(1)基于SU-8胶的UV-LIGA技术研究:◆SU-8胶的光刻技术研究 该文从SU-8胶与基底的浸润性 、基底表面粗糙度以及基底对近紫外光的折射特性对SU-8胶与基底的结合力进行分析.指出在近紫外光的折射率高的基底与SU-8胶有 很好的结合性.经实验得出经过氧化处理的Ti片与SU-8胶结合性强.这有利于为微系统提供低成本的高深宽比金属微结构.对SU-8胶光 刻失败的图形进行分析,以供参考.◆电铸和模压技术 利于电铸技术可以在光刻出的图形基础上,形成金属微结构或金属模具.通过微 模压技术,利用电铸的金属模具可实现微结构的复制.以得到低价、大批量的微结构,这是UV-LIGA技术的可贵之处.微电铸和微模压技 术相对比较成熟.(2)微机械光纤定位器 该文提出一种新型的光纤定位器.用SU-8胶一竖直壁与基底形成的直角V型槽定位,并利用柔 性铰链设计片状弹簧夹紧光纤.利用光纤圆截面的特性,将夹紧点设在光纤的上面半圆周.该机构便于与其它光器件系统集成,而且无需 使用压盖来压紧光纤.研制的光纤耦合器插入损耗低. 10.期刊论文 明平美.朱荻.周锋.胡洋洋.曾永彬.MING Ping-mei.ZHU Di.ZHOU Feng.HU Yang-yang. ZENG Yong-bin 用UV-LIGA技术制造大通孔率精细镍网 -光学精密工程2009,17(6) 高开孔率、大厚度金属精细网板的制造是网板业界的技术难题.分析了现有的精细金属网板制造工艺的优缺点,并提出采用基于 SU-8光刻胶的UV-LIGA技术来制备高开孔率大厚度精细金属网板的工艺思路.优选了关键工艺环节的操作参数,表征了试样的形貌特点 ,检测并分析了试样的相关性能.结果显示,采用优化的工艺条件(前烘65 ℃/20 min,95 ℃/20 min;适量曝光剂量;后烘65 ℃/10 min,95 ℃/15 min;匀胶后静置、随炉冷却;超声辅助显影等)所制备的六边形镍网(边200μm),不仅开孔率高(88%),厚度大((120±3) μm),且具有尺寸精度高(形位误差±2 μm)、孔形一致性好(筋宽偏差＜3 μm)、孔壁平滑等特点.结果表明,UV-LIGA技术是一种制备 高通孔率、大厚度精细金属网的有效工艺手段. 引证文献(6条) 1.李木军.沈连婠.赵玮.李晓光.范明聪.王晓东.刘雳颋.郑津津 紫外光刻中部分相干光的传播及衍 射效应[期刊论文]-中国科学技术大学学报 2007(01) 2.邓扬明.李德胜 基于准LIGA工艺的微型传动齿轮制作[期刊论文]-仪器仪表学报 2005(z2) 3.邓扬明.李德胜 基于准LIGA工艺的微型传动齿轮制作[期刊论文]-仪器仪表学报 2005(08) 4.邓扬明 基于准LIGA技术制作微齿轮的研究[学位论文]硕士 2005 5.李雄 UV-LIGA技术光刻工艺的研究[学位论文]硕士 2004 6.余国彬.姚汉民.胡松 UV-LIGA深度光刻机平滑衍射技术研究[期刊论文]-微细加工技术 2002(03) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dzgyzysb200004005.aspx
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