Hakuto 伯东离子刻蚀机 IBE 应用案例发布日期：2026-05-25

上海伯东 NS-10 IBE 金属干法刻蚀机——面向高精度金属微纳加工

一、背景概述

随着化合物半导体、SAW器件、薄膜磁头、MEMS及高端传感器等领域对微纳加工精度的要求不断提升，干法刻蚀尤其是离子束刻蚀（IBE）因具备低损伤、高方向性、材料适应性强等优势，成为关键工艺环节的首选技术。

上海伯东 Hakuto NS-10 IBE 金属干法刻蚀机，采用直流考夫曼离子源，具备高均匀性、高刻蚀速率、高精度线条控制等优异性能，已成功应用于国内某国家级尖端微纳制造研究机构，用于金属薄膜（Au、Pt 等）的微结构刻蚀工艺。

二、用户单位简介

该知名空天信息研究院长期从事航空航天、电子对抗、新型传感器等领域的核心器件研发，具备完整的微纳加工工艺线，对金属刻蚀的均匀性、精度、温度控制及工艺可重复性要求极高。

IBE 干法刻蚀机

三、设备交付与应用目标

该知名空天信息研究院采购上海伯东提供的 Hakuto NS-10 IBE，主要用于：

1. 4英寸晶圆上Au、Pt等贵金属薄膜的图形化刻蚀；

2. 兼容2英寸、3英寸小尺寸样片；

3. 配合其自主光刻工艺，实现0.5μm以下金属线条加工；

4. 验证离子束入射角度对刻蚀形貌的影响。

四、设备关键技术参数

IBE 干法刻蚀机

参数项	技术指标	是否响应
离子源类型	直流考夫曼源，栅网直径 φ100mm	响应
工艺气体	Ar、N₂、O₂	响应
离子束电压	200V～1000V（典型200~600V）	响应
离子束电流	100mA～200mA（典型100mA，最大200mA）	响应
腔体尺寸	φ406mm × 400mm（不锈钢304，观察窗）	响应
真空系统	干泵 + Pfeiffer Hipace 700 分子泵（抽速 685 L/s N₂）	响应
极限真空 / 工作压力	8×10⁻⁵ Pa / 3×10⁻² Pa	响应
抽速	<45min 达 1×10⁻³ Pa，<24h 达 8×10⁻⁵ Pa	响应
样品台温控（Chiller）	-20℃ ～ 30℃，精度 ±2℃	响应
样品台旋转角度	0° ～ ±90°（手动）	响应
刻蚀均匀性（4英寸晶圆内）	≤ ±5%（定义：(Max-Min)/(Min+Max)×100%）	响应
Pt、Au 刻蚀速率	≥ 50 nm/min	响应
线条刻蚀精度	≤ 0.5 μm	响应
自动控制系统	PLC + 触摸屏，具备工艺锁定、数据存储、报警停机等功能	响应
终点检测接口（EPD）	预留法兰接口，控制系统兼容扩展	响应

五、实际应用结果

5.1 刻蚀均匀性验证

在4英寸Si晶圆上，采用Ar气、离子束电压600V、电流100mA、入射角0°、刻蚀时间10分钟条件下，测试Au薄膜（厚度约200nm）刻蚀均匀性：

1. 均匀性（90mm直径内）：≤ ±4.8%

2. 满足用户 ≤±5% 的工艺要求

IBE 干法刻蚀机

5.2 刻蚀速率验证

材料	刻蚀速率（nm/min）	是否达标	备注
Pt	53.2	≥50	稳定可重复
Au	51.8	≥50	无明显再沉积或损伤
Si	22.0	参考	用户未重点要求，但性能良好

5.3 线条刻蚀精度

用户采用光刻胶掩膜（厚度约1.5μm），刻蚀后SEM观测：

1. 最小线宽：< 0.45 μm

2. 刻蚀侧壁角度：约75°～80°

3. 无明显底切或侧蚀

5.4 温度控制与入射角度验证

1. Chiller设定为20℃时，刻蚀10分钟后晶圆表面温度 ≤60℃（热标签实测），远低于用户≤100℃的要求。

2. 入射角调节至 ±60° 时，刻蚀形貌明显倾斜，满足用户对斜面金属结构的加工需求。

六、优势总结

设备综合优势：

1. 材料适应性强：适用于Au、Pt、Ni、合金、磁性材料等；

2. 刻蚀质量高：低损伤、高方向性、均匀性好；

3. 工艺灵活：角度可调、温控精确、兼容多尺寸晶圆；

4. 系统成熟：PLC全自动控制，具备工业级可靠性；

5. 扩展性好：预留终点检测接口，便于工艺升级。

七、结论

上海伯东提供的 Hakuto NS-10 IBE 金属干法刻蚀机，已在国内高端微纳制造机构中成功落地，满足Au、Pt等金属材料的高精度、高效率刻蚀需求。该设备在均匀性、速率、精度、温控及自动化控制等方面均达到或优于招标及规格要求，是化合物半导体、传感器、SAW器件、MEMS等领域理想的金属干法刻蚀平台。

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