本文围绕离子束刻蚀衍射光栅的方法,对刻蚀过程中的图形演化展开了理论和实验的研究。主要包括以下几个方面的内容。首先,介绍了离子束刻蚀技术和常见的Kaufman离子源系统,讨论了离子束刻蚀中主要工艺参数,阐述了刻面、开槽和再沉积等离子束刻蚀中出现的常见现象,分析了其产生的机理,提出了解决方法。系统地研究了石英、光刻胶和铬三种材料在Ar气和CHF₃气体中的刻蚀特性,分析离子能量、束流密度和离子束入射角度对刻蚀速率的影响。介绍了模拟刻蚀过程中图形演化的几种常见的算法。在忽略再沉积效应、刻面效应和二次刻蚀效应的基础上,用线段运动算法建立理想的离子束刻蚀图形演化程序,并验证了程序的可行性。模拟了Ar离子束刻蚀和CHF₃反应离子束刻蚀中的图形演化规律,结果发现用CHF₃反应离子束刻蚀光刻胶光栅能够得到较为陡直的基片槽形。研究了光纤光栅刻蚀中的演化规律,并和实验结果有比较好的吻合。针对CHF₃反应离子束刻蚀中刻蚀占宽比难以控制的问题,提出用离子束刻蚀和反应离子束刻蚀相结合的方法,实现对刻蚀槽形占宽比的控制,这种方法对于较大条纹密度的光刻胶光栅掩模有良好的适用性,为光纤光栅位相掩模的离子束刻蚀提供了可行的刻蚀方案。