1.離子束刻蝕（IBE）技術的原理？

離子束刻蝕（IBE，Ion Beam Etching）也稱為離子銑（IBM，Ion Beam Milling），也有人稱之為離子濺射刻蝕，是利用輝光放電原理將氬氣分解為氬離子，氬離子經過陽極電場的加速對樣品表面進行物理轟擊，以達到刻蝕的作用。刻蝕過程即把Ar氣充入離子源放電室并使其電離形成等離子體，然后由柵極將離子呈束狀引出并加速，具有一定能量的離子束進入工作室，射向固體表面轟擊固體表面原子，使材料原子發生濺射，達到刻蝕目的，屬純物理刻蝕。工件表面有制備溝槽的掩膜，最后裸露的部分就會被刻蝕掉，而掩膜部分則被保留，形成所需要的溝槽圖形。

離子束刻蝕使高方向性的中性離子束能夠控制側壁輪廓，優化納米圖案化過程中的徑向均勻性和結構形貌。另外傾斜結構可以通過傾斜樣品以改變離子束的撞擊方向這一獨特能力來實現。

在離子束刻蝕過程中，通常情況下，樣品表面采用厚膠作為掩模層，刻蝕期間富有能量的離子流會使得基片和光刻膠過熱。為了便于后面光刻膠的剝離清洗，一般需要對樣品臺進行冷卻處理，使整個刻蝕過程中溫度控制在一個比較好的范圍。

圖1 離子束刻蝕設備結構圖

圖2 離子束刻蝕工藝原理圖

2.離子束刻蝕（IBE）適合的材料體系？

可用于刻蝕加工各種金屬（Ni、Cu、Au、Al、Pb、Pt、Ti等）及其合金，以及非金屬、氧化物、氮化物、碳化物、半導體、聚合物、陶瓷、紅外和超導等材料。

目前離子束刻蝕在非硅材料方面優勢明顯，在聲表面波、薄膜壓力傳感器、紅外傳感器等方面具有廣泛的用途。

3. 離子束刻蝕（IBE）技術的優點和缺點？

a 優點：

（1）方向性好、無鉆蝕、陡直度高；

 （2）刻蝕速率可控性好，圖形分辨率高，可達0.01um；

 （3）屬于物理刻蝕，可以刻蝕各種材料（Si、SiO2、GaAs、Ag、Au、光刻膠等）；

 （4）刻蝕過程中可改變離子束入射角來控制圖形輪廓，加工特殊的結構；

b 缺點：

 （1）刻蝕速率慢、效率比ICP更低；

 （2）難以完成晶片的深刻蝕；

 （3）屬于物理刻蝕，常常會有過刻的現象。

4.反應離子束刻蝕（RIBE）技術簡介及優點？

反應離子束刻蝕（RIBE）是在離子束刻蝕的基礎上，增加了腐蝕性氣體，因此它不但保留了離子束物理刻蝕能力，還增加了腐蝕性氣體（氟基氣體、O2）離化后對樣品的化學反應能力（反應離子束刻蝕：RIBE），也支持腐蝕性氣體非離化態的化學輔助刻蝕能力（化學輔助離子束刻蝕：CAIBE），對適用于化學輔助的材料可以大幅度提升刻蝕速率，提高刻蝕質量。

5. 離子束刻蝕（IBE）的案例展示

典型應用：

1、三族和四族光學零件

2、激光光柵

3、高深寬比的光子晶體刻蝕

4、在二氧化硅、硅和金屬上深溝刻蝕

5、微流體傳感器電極

6、測熱式微流體傳感器