离子束刻蚀，也称为离子铣，它的主要原理是当定向高能离子向固体靶撞击时，能量从入射离子转移到固体表面原子上，如果固体表面原子间结合能低于入射离子能量时，固体表面原子就会被移开或从表面上被除掉。通常离子束刻蚀所用的离子来自惰性气体。为了保证刻蚀的均匀性，离子束密度必须均匀并且应具有相同能量。此外，系统内的压力必须足够低，以防止离子束被散射。离子束刻蚀的机构决定了这种刻蚀有好的各向异性，又因为粒子尺寸是离子或原子量级的，因而这种刻蚀也具有较高的分辨率。这种技术的主要限制是刻蚀过程引起温升，这将使光刻胶很难除掉。