Б.Г.ГольденбергLIGA-технология: базовые принципы и применение презентация

СИ – уникальный технологический инструмент

~ 0.2 мрад

~ 1-10 Вт/см2 на раст. 20 м

>1 мм

УФ λ=3650 А

СИ
λ=2 А

C

H

2

O

C

C

H

3

C

O

C

H

3

C

H

2

C

H

2

O

C

C

H

3

C

O

C

H

3

C

H

2

C

O

2

C

H

3

C

H

4

, C

H

3

O

H

C

O

2

, C

O

C

H

2

C

C

H

3

C

H

2

C

H

2

C

C

H

3

C

H

2

e

-

e

-

e

-

C

H

2

C

C

H

3

C

O

C

H

3

O

C

H

2

O

C

C

H

3

C

O

C

H

3

C

H

2

O

C

H

рентген, е-, е+,

}

C

3

2

C

O

H

C

C

3

H

1



2

1



2

Минимальная доза 700 Дж/см3 1 Дж/см3

*

контраст
К>50

Нормализованная толщина

LIGA-процесс - метод изготовления глубоких микроструктур посредством последовательного применения глубокой рентгенолитографии, микрогальванопластики и формовки.

характерные размеры структур: 10-100 мкм высота 10-1000 мкм
минимальные размеры элементов: 1-10 мкм
шероховатость : ~ 10 нм !!!

электромагнитные устройства

чистка подложек
обработка резистов

Плазмохимия электронное и магнетронное нанесение

установка микрополирования

СЭМ Hitachi S3400N

Технологический комплекс LIGA в ИЯФ СО РАН:

центрифуга

Станция LIGA ВЭПП-3

входное окно (Ве 300 мкм)
Держатель рентгеношаблона
XYZ координатный столик
Держатель облучаемого образца
XYφ координатный столик
видеокамера

Станция LIGA ВЭПП-3

СИ

Синхротронное излучение для LIGA

LIGA-станции в иных центрах СИ

подложка шаблона

поглотитель

Создание и исследование рентгеношаблонов для ГРЛ

? выбор материалов подложки, резистов, поглотителя;
? формирование рисунка микроструктуры;
? формирование рентгеноконтрастного покрытия.

Полимерная маска на подложке

Гальванопластика
золота

Создание и исследование рентгеношаблонов для ГРЛ

Изготовление промежуточного рентгеношаблона в IMT/KIT

осаждается 2.2 мкм слой золота и удаляется оставшийся резист.

[ http://x-ray-optics.de ]

в) рентгенолитография в «мягком» СИ через промежуточный РШ в 60 мкм слой резиста ПММА на титановой подложке;

г) проявления резиста гальванически осаждается 25 мкм слой золота на подложку из 2 мкм титана и удаляется оставшийся резист

Изготовление рентгеношаблонов для ГРЛ в IMT/KIT, Karlsrue (Germany)

Фотошаблон
ИФП СО РАН, ИАиЭ СО РАН

Re SU-8

10 мкм

50 мкм

29 мкм

SU-8
Au 20 мкм

Фрагмент заготовки рентгеношаблона – микроструктура из резиста SU-8 высотой 29 мкм на подложке из стеклоуглерода


Рентгеношаблон после осаждения на заготовку слоя золота

гладкие стенки!
прямые углы!

Формирование структуры РШ рентгенолучевым методом

60 мкм

Контроль рисунка микроструктуры и элементного состава поглощающего слоя осуществлялся с использованием сканирующего электронного микроскопа. Однако СЭМ-изображение не дает информации о внутренних дефектах и контрасте шаблона.

Тестирование рентгеношаблонов на станции «рентгеновской микроскопии и томографии» ВЭПП-3

Au

Пример исследования рентгеноконтраста шаблона

пропускание %

[Гольденберг Б.Г., Купер К.Э., Кондратьев В.И. и др. Экспресс-метод контроля рентгеношаблонов для глубокой рентгенолитографии // XVIII международная конференция по использованию синхротронного излучения, СИ-2010]

недостаточный контраст

Тестирование рентгеношаблонов на станции «рентгеновской микроскопии»

Au
SU-8

Au
SU-8

Контраст λ=1.13A ~5

Толщина Au ~ 9 mkm

Контраст λ=1.13A ~50

Режимы экспонирования

Генцелев А.Н., Гольденберг Б.Г., Кондратьев В.И. и др. LIGA-станция на накопителе ВЭПП-3 // Поверхность. - 2002. - № 9. - С. 30-35.

Распределение интенсивности СИ на LIGA-станции

4.6 мм

СИ

дифракционное разрешение

суммарное отклонение

Влияние дифракции и вторичных электронов на разрешающую способность

ограничение разрешающей способности

Примеры изготовления микроструктур методом глубокой рентгенолитографии в ИЯФ СО РАН

Изготовление микроструктур методом глубокой рентгенолитографии
микрофлюидные системы для экспресс анализа (совместно с ИЦиГ СО РАН)

Изготовление микроструктур методом глубокой рентгенолитографии
Микропрофилированные оптические элементы
(совместно с ИАиЭ СО РАН)

Изготовление микроструктур методом глубокой рентгенолитографии
Элементы квазиоптики для излучения ТГц-диапазона

[ Генцелев А.Н., Гольденберг Б.Г., Зелинский А.Г.,…Кузнецов С.А. и др. Применение LIGA для создания селективных элементов ТГц-диапазона – металлических и псевдометаллических толстых сеточных структур // Рабочее совещание «Рентгеновская оптика – 2010», г. Черноголовка]

http://x-ray-optics.de

Основной процесс LIGA это глубокая рентгеновская литография (ГРЛ) на синхротронном излучении (СИ).

h = 100-1000 мкм
~ 1 мкм
~ 10 нм
вертикальные стенки