Hakuto 伯东离子刻蚀机 IBE 应用案例发布日期：2025-08-21

上海伯东 NS IBE干法刻蚀设备｜光栅加工解决方案


一、技术概述与核心优势

NS IBE（离子束刻蚀）系统是上海伯东自主研发的高精度干法刻蚀设备，采用定向离子束轰击原理，专为光栅、波导等微纳结构加工而设计。与传统刻蚀技术相比，其在精密光电器件制造中具有显著优势：

刻蚀技术性能对比

参数 湿法刻蚀 RIE反应离子刻蚀 IBE离子束刻蚀
各向异性 差（各向同性） 中等（1:3-1:5） 优异（1:10-1:20）
侧壁陡度 ＜45° 70-80° ＞80°
均匀性（Φ150mm） ±15% ±8% ±3%
材料适应性 受限（需化学反应） 部分材料产生副反应 全材料兼容
最小线宽 1μm 0.2μm 0.1μm
深度控制精度 ±20% ±10% ±5%

二、核心技术参数

NS IBE-300系列标准配置

子系统 技术指标 测试标准
离子源 射频激励（13.56MHz），束流密度50-500mA/cm² SEMI E10-0301
真空系统 ≤5×10⁻⁶ Pa（分子泵+机械泵组） ISO 21360-2019
刻蚀范围 Φ50-300mm基片 SEMI M1-0318
束流均匀性 ≤±3%（Φ200mm范围内） GB/T 4937-2018
角度调节 0-90°连续可调（精度±0.5°） JJF 1101-2019
控制系统 PLC+工控机，配方存储≥100组 IEC 61010-1:2010

三、典型应用案例

1. 薄膜铌酸锂光栅耦合器制备

  • 技术挑战：LN材料化学惰性强，传统RIE刻蚀速率比＜1:3

  • IBE方案：

    • 采用Ar⁺离子束，能量500eV，束流密度200mA/cm²

    • 光刻胶掩模（无需硬掩模）

  • 成果：

    • 侧壁倾角82±1°

    • 刻蚀速率120nm/min（均匀性±2.5%）

    • 衍射效率＞85%

2. 闪耀罗兰光栅制造

  • 客户：长春光机所某重点项目

  • 工艺参数：

    • 倾斜刻蚀（45°入射角）

    • 终点检测控制（精度±5nm）

  • 性能提升：

    • 衍射效率提升25%（对比湿法工艺）

    • 批次间均匀性≤±3%

3. AR眼镜斜光栅量产方案

工艺环节 传统方案 IBE方案 改善效果
掩模复杂度 3层掩模 单层硬掩模 成本降低
侧壁角度控制 ±5° ±1° 光学效率提升
良率（Φ200mm） 65% 92% 节省成本

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