LIGAเป็นเทคโนโลยีการผลิตที่ใช้ในการสร้างโครงสร้างจุลภาคที่มีอัตราส่วนความสูงต่อ ความกว้าง สูง คำนี้เป็น คำย่อภาษา เยอรมันจากLithographie, Galvanoformung, Abformung  ซึ่งย่อมาจากlithography , electroplatingและmolding

LIGA ประกอบด้วยขั้นตอนการประมวลผลหลักสามขั้นตอน ได้แก่ การพิมพ์หิน (lithography), การชุบด้วยไฟฟ้า (electroplating) และการขึ้นรูป (molding) เทคโนโลยีการผลิต LIGA หลักมีสองประเภท ได้แก่X-Ray LIGAซึ่งใช้รังสีเอ็กซ์ที่ผลิตจากซินโครตรอนในการสร้างโครงสร้างที่มีอัตราส่วนความสูงต่อความกว้างสูง และUV LIGAซึ่งเป็นวิธีการที่เข้าถึงได้ง่ายกว่า โดยใช้แสงอัลตราไวโอเลตในการสร้างโครงสร้างที่มีอัตราส่วนความสูงต่อความกว้างค่อนข้างต่ำ

ลักษณะเด่นของโครงสร้างที่สร้างขึ้นด้วยเทคโนโลยี X-ray LIGA ได้แก่:

• อัตราส่วนภาพสูงในระดับ 100:1
• ผนังด้านข้างขนานกัน โดยมีมุมเอียงประมาณ 89.95°
• ผนังด้านข้างเรียบที่มีความหนา10 นาโนเมตรเหมาะสำหรับกระจกสะท้อนแสง${\displaystyle R_{a}}$
• ความสูงของโครงสร้างตั้งแต่หลายสิบไมโครเมตรจนถึงหลายมิลลิเมตร
• รายละเอียดโครงสร้างระดับไมโครเมตรในระยะทางระดับเซนติเมตร

X-Ray LIGA เป็นกระบวนการผลิตในเทคโนโลยีไมโครที่ได้รับการพัฒนาขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1980 ^{[ 1 ]}โดยทีมงานภายใต้การนำของ Erwin Willy Becker และ Wolfgang Ehrfeld ที่สถาบันวิศวกรรมกระบวนการนิวเคลียร์ ( Institut für Kernverfahrenstechnik, IKVT) ที่ศูนย์วิจัยนิวเคลียร์ Karlsruhe ซึ่งต่อมาได้เปลี่ยนชื่อเป็นสถาบันเทคโนโลยีโครงสร้างจุลภาค ( Institut für Mikrostrukturtechnik , IMT) ที่สถาบันเทคโนโลยี Karlsruhe (KIT) LIGA เป็นหนึ่งในเทคนิคหลักแรกๆ ที่ช่วยให้สามารถผลิตโครงสร้างที่มีอัตราส่วนความสูงต่อความกว้างสูง (โครงสร้างที่สูงกว่าความกว้างมาก) ตามความต้องการด้วยความแม่นยำในแนวด้านข้างต่ำกว่าหนึ่งไมโครเมตร

ในกระบวนการนี้ โฟโตเรซิสต์พอลิเมอร์ที่ไวต่อรังสีเอ็กซ์ ซึ่งโดยทั่วไปคือPMMAที่ยึดติดกับพื้นผิวที่นำไฟฟ้าได้ จะถูกฉายด้วยลำแสงรังสีเอ็กซ์พลังงานสูงจากแหล่งกำเนิดรังสีซินโครตรอนผ่านหน้ากากที่ปิดทับบางส่วนด้วยวัสดุดูดซับรังสีเอ็กซ์ที่แข็งแรง การกำจัดโฟโตเรซิส ต์ที่ได้รับรังสี (หรือยังไม่ได้รับรังสี) ด้วยสารเคมี จะทำให้เกิดโครงสร้างสามมิติ ซึ่งสามารถเติมเต็มได้ด้วยการชุบโลหะด้วยไฟฟ้า จากนั้นจะทำการกำจัดเรซิสต์ออกด้วยสารเคมีเพื่อสร้างแม่พิมพ์โลหะ แม่พิมพ์นี้สามารถนำไปใช้ผลิตชิ้นส่วนจากพอลิเมอร์หรือเซรามิกโดยวิธีการฉีดขึ้นรูปได้

จุดเด่นเฉพาะตัวของเทคนิค LIGA คือความแม่นยำที่ได้จากการใช้เทคนิคการพิมพ์ด้วยรังสีเอกซ์แบบลึก (DXRL) เทคนิคนี้ช่วยให้สามารถสร้างโครงสร้างขนาดเล็กที่มีอัตราส่วนความสูงต่อความกว้างสูงและมีความแม่นยำสูงในวัสดุหลากหลายชนิด (โลหะ พลาสติก และเซรามิก) ผู้ปฏิบัติงานและผู้ใช้งานจำนวนมากเกี่ยวข้องกับ หรือตั้งอยู่ใกล้กับสถานีซินโครตรอน

เทคนิค UV LIGA ใช้แหล่งกำเนิดแสงอัลตราไวโอเลตราคาไม่แพง เช่นหลอดปรอทเพื่อฉายแสงลงบนสารไวแสงโพลีเมอร์ ซึ่งโดยทั่วไปคือSU-8เนื่องจากความร้อนและการส่งผ่านแสงไม่ใช่ปัญหาในหน้ากากแบบออปติคอล จึงสามารถใช้หน้ากากโครเมียมแบบง่ายๆ แทนหน้ากากเอ็กซ์เรย์ที่มีความซับซ้อนทางเทคนิคได้ การลดความซับซ้อนเหล่านี้ทำให้ UV LIGA มีราคาถูกกว่าและเข้าถึงได้ง่ายกว่าเทคนิคเอ็กซ์เรย์มาก อย่างไรก็ตาม UV LIGA ไม่ได้มีประสิทธิภาพเท่าในการผลิตแม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำสูง ดังนั้นจึงใช้เมื่อต้องควบคุมต้นทุนให้ต่ำและไม่ต้องการอัตราส่วนความสูงต่อความกว้างที่สูงมาก

หน้ากากเอ็กซ์เรย์ประกอบด้วยแผ่นตัวนำโปร่งใสที่มีเลขอะตอมต่ำ (low- Z carrier) แผ่นดูดซับที่มีเลขอะตอมสูง (high- Z absorber) ที่มีลวดลาย และวงแหวนโลหะสำหรับจัดตำแหน่งและระบายความร้อน เนื่องจากความผันผวนของอุณหภูมิอย่างมากที่เกิดจากการฉายรังสีเอ็กซ์ แผ่นตัวนำจึงทำจากวัสดุที่มีค่าการนำความร้อนสูงเพื่อลดความแตกต่างของอุณหภูมิ ปัจจุบัน คาร์บอนแก้วและกราไฟต์ถือเป็นวัสดุที่ดีที่สุด เนื่องจากช่วยลดความหยาบของผนังด้านข้างได้อย่างมาก ซิลิคอนซิลิคอนไนไตรด์ไทเทเนียมและเพชรก็ถูกนำมาใช้เป็นวัสดุรองรับเช่นกัน แต่ไม่เป็นที่นิยม เนื่องจากแผ่นบางที่ต้องการนั้นค่อนข้างเปราะบาง และหน้ากากไทเทเนียมมีแนวโน้มที่จะทำให้ขอบคมกลมมนเนื่องจากการเรืองแสงที่ขอบ แผ่นดูดซับได้แก่ ทอง นิกเกล ทองแดง ดีบุก ตะกั่ว และโลหะอื่นๆ ที่ดูดซับรังสีเอ็กซ์ได้

สามารถผลิตมาสก์ได้หลายวิธี มาสก์ที่มีความแม่นยำและราคาแพงที่สุดคือมาสก์ที่สร้างด้วยวิธีลิโทกราฟีด้วยลำแสงอิเล็กตรอนซึ่งให้ความละเอียดสูงถึง0.1 ไมโครเมตรในวัสดุเรซิสต์ หนา 4 ไมโครเมตรและ คุณสมบัติขนาด 3 ไมโครเมตรในวัสดุเรซิสต์ หนา 20 ไมโครเมตรวิธีการระดับกลางคือโฟโตมาสก์ แบบชุบ ซึ่งให้ ความละเอียด 3 ไมโครเมตรและสามารถจ้างผลิตจากภายนอกได้ในราคาประมาณ 1,000 ดอลลาร์ต่อมาสก์ วิธีที่ราคาถูกที่สุดคือโฟโตมาสก์แบบพิมพ์ตรง ซึ่งให้ ความละเอียด 15 ไมโครเมตรในวัสดุเรซิสต์ หนา 80 ไมโครเมตรโดยสรุปแล้ว มาสก์อาจมีราคาตั้งแต่ 1,000 ถึง 20,000 ดอลลาร์ และใช้เวลาในการส่งมอบตั้งแต่สองสัปดาห์ถึงสามเดือน เนื่องจากขนาดของตลาดที่เล็ก กลุ่ม LIGA แต่ละกลุ่มจึงมักมีศักยภาพในการผลิตมาสก์ของตนเอง แนวโน้มในอนาคตของการสร้างมาสก์ ได้แก่ รูปแบบที่ใหญ่ขึ้น ตั้งแต่เส้นผ่านศูนย์กลาง100 มิลลิเมตรถึง150 มิลลิเมตรและขนาดของคุณสมบัติที่เล็ลง

วัสดุเริ่มต้นคือพื้นผิว เรียบ เช่น แผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน หรือแผ่นดิสก์ขัดเงาที่ทำจากเบริลเลียม ทองแดง ไทเทเนียม หรือวัสดุอื่นๆ หากพื้นผิวนั้นยังไม่เป็นตัวนำไฟฟ้า จะต้องเคลือบด้วยชั้นตัวนำไฟฟ้า ซึ่งโดยทั่วไปจะทำได้โดยวิธีการสปั ตเตอร์ หรือการ ระเหย

การสร้างโครงสร้างที่มีอัตราส่วนความสูงต่อความกว้างสูงนั้น จำเป็นต้องใช้โฟโตเรซิสต์ที่สามารถขึ้นรูปเป็นแม่พิมพ์ที่มีผนังด้านข้างแนวตั้งได้ ดังนั้น โฟโตเรซิสต์จึงต้องมีความเลือกสรรสูงและปราศจากความเครียดเมื่อนำมาใช้ในชั้นหนาๆ โดยทั่วไปแล้ว โพลี(เมทิลเมทาคริเลต) ( PMMA ) จะถูกนำมาใช้กับพื้นผิวโดยกระบวนการติดกาว ซึ่งแผ่น PMMA ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงและหล่อขึ้นรูปไว้ล่วงหน้าจะถูกติดเข้ากับฐานชุบบนพื้นผิว จากนั้น โฟโตเรซิสต์ที่ใช้จะถูกตัดแต่งให้ได้ความสูงที่แม่นยำโดยเครื่องตัดแบบเคลื่อนที่ได้ก่อนที่จะถ่ายโอนลวดลายโดยการฉายรังสีเอ็กซ์ เนื่องจากชั้นที่ได้ต้องปราศจากความเครียด กระบวนการติดกาวนี้จึงเป็นที่นิยมมากกว่าวิธีการอื่นๆ เช่น การหล่อ นอกจากนี้ การตัดแผ่น PMMA ด้วยเครื่องตัดแบบเคลื่อนที่ได้นั้น ต้องใช้สภาวะการทำงานและเครื่องมือเฉพาะเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดความเครียดและการแตกร้าวของโฟโตเรซิสต์

เทคโนโลยีสำคัญที่ทำให้ LIGA เป็นไปได้คือซินโครตรอน ซึ่งสามารถปล่อยรังสีเอกซ์ที่ มีกำลังสูงและ มีการรวม ลำแสงสูง การรวมลำแสงสูงนี้ช่วยให้สามารถใช้ระยะห่างระหว่างหน้ากากและพื้นผิวได้ค่อนข้างมากโดยไม่เกิดการเบลอของเงาที่เกิดขึ้นจากแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์อื่นๆ ใน วงแหวนเก็บ อิเล็กตรอน หรือซินโครตรอนสนามแม่เหล็กจะจำกัดอิเล็กตรอนให้เคลื่อนที่ตามเส้นทางวงกลม และการเร่งความเร็วในแนวรัศมีของอิเล็กตรอนทำให้เกิดการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าไปข้างหน้า ดังนั้นรังสีจึงมีการรวมลำแสงอย่างมากในทิศทางไปข้างหน้าและสามารถถือได้ว่าเป็นแนวขนานสำหรับวัตถุประสงค์ในการพิมพ์หิน เนื่องจากฟลักซ์ของรังสีเอกซ์ที่มีการรวมลำแสงที่ใช้งานได้สูงกว่ามาก จึงทำให้สามารถลดเวลาการฉายแสงลงได้ พลังงานโฟตอนสำหรับการฉายแสง LIGA มีค่าประมาณระหว่าง 2.5 ถึง15 keV

แตกต่างจากลิโทกราฟีแบบใช้แสง การพิมพ์แบบนี้มีขีดจำกัดการฉายแสงหลายระดับ ได้แก่ ปริมาณแสงสูงสุด ปริมาณแสงต่ำสุด และปริมาณแสงวิกฤต ซึ่งต้องกำหนดค่าเหล่านี้โดยการทดลองเพื่อให้ได้การฉายแสงที่เหมาะสม การฉายแสงต้องเพียงพอต่อความต้องการของปริมาณแสงต่ำสุด ซึ่งเป็นปริมาณแสงที่สารไวแสงจะยังคงอยู่ และปริมาณแสงสูงสุด ซึ่งเป็นปริมาณแสงที่สารไวแสงจะเกิดฟอง ปริมาณแสงวิกฤตคือปริมาณแสงที่สารไวแสงที่ยังไม่ถูกฉายแสงเริ่มถูกทำลาย เนื่องจาก PMMA มีความไวต่อแสงต่ำ เวลาในการฉายแสงโดยทั่วไปสำหรับ PMMA หนา 500 ไมโครเมตรคือหกชั่วโมง ในระหว่างการฉายแสง ผลกระทบจากรังสีทุติยภูมิ เช่นการเลี้ยวเบนของเฟรสเนล การเรืองแสง ของ หน้ากากและพื้นผิวและการสร้างอิเล็กตรอนออเกอร์และโฟโตอิเล็กตรอนอาจนำไปสู่การฉายแสงมากเกินไป

ในระหว่างการฉายรังสี หน้ากากเอ็กซ์เรย์และตัวยึดหน้ากากจะถูกทำให้ร้อนโดยตรงจากการดูดซับรังสีเอ็กซ์และถูกทำให้เย็นลงด้วยการพาความร้อนแบบบังคับจากเจ็ทไนโตรเจน การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในสารต้านทาน PMMA ส่วนใหญ่เกิดจากความร้อนที่นำจากพื้นผิวกลับเข้าไปในสารต้านทาน และจากแผ่นหน้ากากผ่านอากาศภายในช่องไปข้างหน้าสู่สารต้านทาน โดยการดูดซับรังสีเอ็กซ์เป็นปัจจัยรอง ผลกระทบจากความร้อนรวมถึงการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเนื่องจากความร้อนของสารต้านทานและการเสียรูปของหน้ากากที่ขึ้นอยู่กับรูปทรงเรขาคณิต

สำหรับโครงสร้างที่มีอัตราส่วนความสูงต่อความกว้างสูง ระบบรีซิสต์-ดีเวลอปเปอร์จำเป็นต้องมีอัตราส่วนการละลายในบริเวณที่ได้รับแสงและไม่ได้รับแสงอยู่ที่ 1000:1 ดีเวลอปเปอร์มาตรฐานที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมโดยอาศัยประสบการณ์คือส่วนผสมของเตตระไฮโดร-1,4-ออกซาซีน (20%), 2-อะมิโนเอทานอล-1 (5%), 2-(2-บิวทอกซีเอทอกซี)เอทานอล (60%) และน้ำ (15%) ดีเวลอปเปอร์นี้ให้อัตราส่วนการละลายที่ต้องการและลดการแตกร้าวที่เกิดจากความเค้นเนื่องจากการบวมเมื่อเทียบกับดีเวลอปเปอร์ PMMA ทั่วไป หลังจากทำการดีเวลอปเปอร์แล้ว พื้นผิวจะถูกล้างด้วยน้ำปราศจากไอออนและทำให้แห้งในสุญญากาศหรือโดยการปั่น ในขั้นตอนนี้ โครงสร้าง PMMA สามารถนำออกมาเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย (เช่น ชิ้นส่วนทางแสง) หรือสามารถใช้เป็นแม่พิมพ์สำหรับการตกตะกอนโลหะในภายหลังได้

ในขั้นตอนการชุบด้วยไฟฟ้า นิกเกล ทองแดง หรือทองคำจะถูกชุบขึ้นจากพื้นผิวโลหะเข้าไปในช่องว่างที่เหลือจากการกำจัดโฟโตเรซิสต์ออกไป กระบวนการนี้เกิดขึ้นในเซลล์อิเล็กโทรไลต์ โดยมีการควบคุมความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้า อุณหภูมิ และสารละลายอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าการชุบเป็นไปอย่างเหมาะสม ในกรณีของการตกตะกอนนิกเกลจาก NiCl₂ _ในสารละลาย KCl นิกเกลจะตกตะกอนที่แคโทด (พื้นผิวโลหะ) และ Cl₂ _จะเกิดขึ้นที่แอโนด ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการชุบลงในแม่พิมพ์ PMMA ได้แก่ ช่องว่างซึ่งฟองไฮโดรเจนก่อตัวขึ้นบนสิ่งปนเปื้อน ความไม่เข้ากันทางเคมีซึ่งสารละลายชุบทำปฏิกิริยากับโฟโตเรซิสต์ และความไม่เข้ากันทางกลซึ่งความเครียดของฟิล์มทำให้ชั้นชุบสูญเสียการยึดเกาะ ปัญหาเหล่านี้สามารถเอาชนะได้โดยการปรับปรุงเคมีและสภาพแวดล้อมในการชุบให้เหมาะสมกับรูปแบบที่กำหนด

หลังจากผ่านกระบวนการฉายแสง การล้าง และการชุบด้วยไฟฟ้าแล้ว จะทำการลอกสารเคลือบออก วิธีหนึ่งในการกำจัด PMMA ที่เหลืออยู่คือการฉายแสงลงบนพื้นผิวอย่างทั่วถึง และใช้สารละลายล้างเพื่อกำจัดสารเคลือบออกอย่างสะอาด หรืออาจใช้ตัวทำละลายทางเคมีก็ได้ การลอกสารเคลือบหนาๆ ด้วยสารเคมีเป็นกระบวนการที่ใช้เวลานาน โดยใช้เวลาสองถึงสามชั่วโมงในอะซิโตนที่อุณหภูมิห้อง ในโครงสร้างหลายชั้น เป็นเรื่องปกติที่จะป้องกันชั้นโลหะจากการกัดกร่อนโดยการเติมสารเคลือบโพลีเมอร์เข้าไปในโครงสร้าง ในขั้นตอนนี้ โครงสร้างโลหะสามารถคงอยู่บนพื้นผิว (เช่น วงจรไมโครเวฟ) หรือปล่อยออกมาเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย (เช่น เฟือง)

หลังจากลอกเปลือกออกแล้ว ชิ้นส่วนโลหะที่ได้สามารถนำไปใช้ในการผลิตซ้ำจำนวนมากได้โดยใช้วิธีการผลิตซ้ำแบบมาตรฐาน เช่นการปั๊มขึ้นรูปหรือการฉีดขึ้นรูป

ในช่วงทศวรรษ 1990 เทคโนโลยี LIGA เป็นเทคโนโลยีการผลิต MEMS ที่ล้ำสมัย ส่งผลให้มีการออกแบบชิ้นส่วนที่แสดงให้เห็นถึงความสามารถรอบด้านที่เป็นเอกลักษณ์ของเทคนิคนี้ บริษัทหลายแห่งที่เริ่มต้นใช้กระบวนการ LIGA ต่อมาได้เปลี่ยนรูปแบบธุรกิจ (เช่น Steag microParts กลายเป็น Boehringer Ingelheim microParts และ Mezzo Technologies) ปัจจุบัน มีเพียงสองบริษัท คือ HTmicro และ microworks เท่านั้นที่ยังคงดำเนินงานด้าน LIGA ต่อไป โดยได้รับประโยชน์จากข้อจำกัดของเทคโนโลยีการผลิตคู่แข่งอื่นๆ ส่วน UV LIGA นั้น เนื่องจากต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่า จึงถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางโดยหลายบริษัท เช่น Veco, Tecan, Temicon และ Mimotec ในสวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งเป็นผู้จัดหาชิ้นส่วนโลหะที่ทำจากนิกเกิลและนิกเกิล-ฟอสฟอรัสให้กับตลาดนาฬิกาสวิส

ด้านล่างนี้คือแกลเลอรีภาพโครงสร้างที่สร้างโดย LIGA เรียงตามวันที่

• 
  หัวฉีดสำหรับ เสริม สมรรถนะยูเรเนียม^{[ 1 ]}
• 
  ท่อนำคลื่นแบบระนาบร่วมทองแดงสูง517 ไมโครเมตร^{[ 3 ]}
• 
  ส่วนที่ใช้งานจริงของสวิตช์แสง 2x2 โดยแสดงเฉพาะตัวกระตุ้นไฟฟ้าสถิตเท่านั้น
• 
  รายละเอียดของแม่พิมพ์สำหรับไมโครสเปกโตรมิเตอร์ LIGA
• 
  เลนส์เอกซเรย์หักเหแสงที่ทำจากพอลิเมอร์ SU8 ลวดลายถูกสร้างขึ้นโดยการเอียงหน้ากากและวัสดุรองรับในลำแสงสองครั้ง โดยทำมุม +-45°

• โฟโตลิโทกราฟี
• ลิโทกราฟีด้วยรังสีเอ็กซ์
• การชุบด้วยไฟฟ้า
• การขึ้นรูป
• ซินโครตรอน
• พีเอ็มเอ
• สารต้านทานแสง SU-8
• ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ — กระบวนการทางอากาศพลศาสตร์

• กระบวนการ LiMiNT - LIGAจากแหล่งกำเนิดแสงซินโครตรอนสิงคโปร์
• กระบวนการ LIGA สถาบันเทคโนโลยีคาร์ลสรูห์ สถาบันเทคโนโลยีโครงสร้างจุลภาค
• กระบวนการ LIGA ที่แสดงภาพประกอบโดย Arndt Last