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LIGA-Technik

 

[LIGA Abkürzung für Lithographie, Galvanoformung und Abformung], Verfahren der Mikrotechnik zur Herstellung hochpräziser dreidimensionaler Mikrostrukturen aus unterschiedlichen Materialien in großen Stückzahlen. Die LIGA-T. wurde in den 1980er-Jahren von Wolfgang Ehrfeld (* 1938) in Deutschland entwickelt.

 

Im Lithographieschritt (Lithographie) wird eine strahlungsempfindliche Polymerschicht (üblicherweise als Photoresist bezeichnet), deren Dicke einige Mikrometer bis einige Millimeter betragen kann, auf eine elektrisch leitende Substratplatte aufgebracht und durch Belichten mit energiereicher Strahlung sowie nachfolgendes nasschemisches Entwickeln strukturiert. Dies erfolgt vorwiegend mittels Röntgentiefenlithographien, d. h., man durchstrahlt eine geeignete Maske mit Röntgenstrahlung und überträgt so das Maskenmuster (Absorberstruktur) per »Schattenwurf« in den Resist. Dabei werden die Resistmoleküle entweder in lösliche Bruchstücke zerlegt (Positivresist), oder sie reagieren chemisch miteinander und werden unlöslich (Negativresist). Das Ergebnis ist ein Resistrelief, das bis zum Substrat reicht. Eine Strukturübertragung mit nahezu senkrechten Resistkanten wird gewährleistet durch eine Vermeidung von Beugungseffekten an den Kanten der Absorberstrukturen aufgrund der geringen Wellenlänge der Röntgenstrahlung sowie durch die Verwendung von Röntgenstrahlung extrem geringer Divergenz, wie sie als Synchrotronstrahlung zur Verfügung steht. Im zweiten Schritt wird in den strukturierten Resistzwischenräumen Metall in einem galvanischen Bad abgeschieden (Galvanoplastik). Nach Entfernen des verbliebenen Resists und Ablösen der entstandenen Metallstruktur vom Substrat liegt ein Metallnegativ der ursprünglichen Resiststruktur vor.

 

Das Metallnegativ kann jetzt als Teil eines Abformwerkzeugs dienen, um das ursprüngliche Resistrelief in anderen Materialien zu replizieren. Verwendbar sind Thermo-, Duroplaste und auch keramische Massen. Metall. und keramische Mikrostrukturen lassen sich ebenfalls herstellen. Je nach Geometrie der Strukturen sind durch die LIGA-T. Aspektverhältnisse (Verhältnis Höhe zu Breite) bis zu 50 erzielbar. Die laterale Genauigkeit liegt bei 0,1 μm, die Rauigkeit der senkrecht stehenden Oberflächen ist so gut, dass sie deren Verwendung für optische Zwecke erlaubt.

 

Die Übertragung der hohen Präzision der Röntgenlithographie auf unterschiedliche Materialien und das Potenzial zur Massenfertigung solcher Mikrostrukturen machen die LIGA-T. zu einem wichtigen Verfahren der Mikrotechnik und Mikrosystemtechnik; z. B. werden Einzelteile stark miniaturisierter Elektromotoren, Komponenten zur hochgenauen Positionierung von optischen Fasern oder Sensoren für kleinste Flüssigkeitsmengen mit LIGA-T. hergestellt.

 

Hier finden Sie in Überblicksartikeln weiterführende Informationen:

 

Mikrotechnik: Herstellung kleinster Strukturen

 

Mikrotechnik: Typische Herstellungsverfahren