离子束显微镜包括液相金属离子源、电透镜、扫描电极、二次粒子侦测器、5 -7轴向移动的试片基座、真空系统、抗振动和磁场的装置、电子控制面板和计算机等硬设备。外加电场可使液态镓形成细小尖端，再加上负电场牵引尖端的镓，而导出镓离子束被电透镜聚焦，经过一连串变化孔径(Automatic VariableMEMS 加工技术Aperture，AVA) 决定离子束的大小，再经过二次聚焦至试片表面，利用物理碰撞来达到切割之目的。

聚焦离子束(Focused Ion Beam) 是利用离子束作为入射源，能对材料进行分析或加工的一类仪器。商用系统的粒子东大多为液相金属Ga 离子源(liquid Metal lonSource，LMIS)，因为镓元素具有低熔点、低蒸气压及良好的抗氧化力等优点。FIB具有多种功能，既可以获得样品的显微照片，也可以切割样品或在样品上选择性的淀积新的结构。

FIB系统主要由离子源、离子光学系统、二次粒子探测器、真空系统和辅助气体系统组成。商用机型有单束( single beam)和双束（dual beam，离子束+电子束）两类。商用系统的离子源为液相金属离子源(liquid metal Ion source，LMIS)，金属材质为镓(Gallium，Ga)，因为镓元素具有低熔点、低蒸气压及良好的抗氧化力。离子光学系统主要包括聚焦成像的静电透镜系统、束对中器、消像散器、质量分析器和束偏转器等。辅助气体系统指在FIB中通入不同种类的辅助气体，可以实现以下两种主要的用途：

①辅助气体刻蚀：通人某些反应气体，如Cl2、I2、Br2等，就能改变靶材表面的束缚能，或者直接与靶材表面起化学反应，从而大大提高离子束的溅射产额。

②诱导沉积：根据要求沉积的材料不同，选择不同的诱导气体，如W(Co)6、WF6、Al(CH3)3等。诱导气体以单分子层的形式吸附在固体材料表面，入射离子束的轰击致使吸附气体分子分解，将金属材料留在固体表面。商用FIB系统常用的气体辅助气体沉积导体如钨或白金，在IC失效分析中主要用于金属线连接、测试键生长。

FIB的原理与SEM相似，主要差别在于FIB使用离子束作为入射源，FIB的外加电场作用于液态金属离子源，使液态金属或合金形成细小尖端，再加上负电场牵引尖端的技术或合金，导出离子束，通过静电透镜聚焦，经过一连串可变化孔径改变离子束大小，然后用质量分析器筛选出所要的离子种类，最后通过八极偏转装置及物镜将离子束聚焦在样品上并扫描，离子束轰击样品，产生二次电子和离子被收集作为影像的来源，或用物理碰撞来实现切割”。而离子束比电子具大电量及质量，当其入射到固态样品上时会造成一连串的撞击及能量传递，且在样品表面发生气化、离子化等现象，并溅出中性原子、离子、电子及电磁波，收集离子束轰击样品产生的二次电子和二次离子，获得聚焦离子束显微图像。

(1)定点切割(precisional cutting)：利用离子的物理碰撞来达到切割的目的。广泛应用于集成电路(1C)和I，CD的Cross Section加工和分析。

(2)选择性的材料蒸镀(selective deposition)：以离子束的能量分解有机金属蒸气或气相绝缘材料，在局部区域作导体或非导体的沉积，可提供金属和氧化层的沉积(metal andTEOS de-position)．常见的金属沉积有铂(Platinum，Pt)和钨(Tungstun，W)二种，应用于线路修补、设计纠错等。

(3)强化性刻蚀或选择性刻蚀(enhanced etching-iodine/selective etching-XeF2)：辅以腐蚀性气体，加速切割的效率或线路修补时做选择性的材料去除。

(4) FIB也能够产生二次电子，因此FIB也可以利用PVC技术，图1机理同SEM电压衬度。聚焦离子束( FIB)具有许多独特且重要的功能，已广泛地应用于半导体工业，其特性在于能将以往在半导体设计、制造、检测及故障分析上的许多困难、耗时或根本无法达成的问题一一解决。例如线路修补和布局验证，组件故障分析，生产线制程异常分析，lC制程监控—例如光阻切割，透射电子显微镜样品制作等。

聚焦式离子束显微镜广泛应用于半导体电子产业及IC 工业上，其主要的应用可分为以下五大类：1、IC线路修补和布局验证；2、透射电子显微镜(TEM) 试片制作；3、组件故障观察与分析；4、 生产线流程异常分析；5、IC流程监控等。在MEMS加工领域，FIB更多的用于纳米尺度的微机构的制备或分析。