c7c8 – Haupt/Spezifikationen/Ressourcen/Anwendungen/Verfahren/Dokumente/Kontakt

Plasma focused ion beam instrument

Helios 5 Plasma FIB DualBeam FiB SEM Microscope

The Thermo Scientific Helios 5 Plasma FIB (PFIB) DualBeam (focused ion beam scanning electron microscope, or FIB-SEM) delivers unmatched capabilities for materials science and semiconductor applications. For materials science researchers, the Helios 5 PFIB DualBeam provides large-volume 3D characterization, gallium-free sample preparation, and precise micromachining. For manufacturers of semiconductor devices, advanced packaging technology, and display devices, the Helios 5 PFIB DualBeam delivers damage-free, large-area de-processing, fast sample preparation, and high-fidelity failure analysis.

Key Features

Gallium-free STEM and TEM sample preparation

High-quality, gallium-free TEM and APT sample preparation thanks to the new PFIB column enabling 500 V Xe+ final polishing and delivering superior performance at all operating conditions.

Advanced automation

Fastest and easiest, automated, multisite in situ and ex situ TEM sample preparation and cross-sectioning using optional AutoTEM 5 Software.

Next-generation 2.5 μA xenon plasma FIB column

High throughput and quality statistically relevant 3D characterization, cross-sectioning and micromachining using next generation 2.5 μA Xenon Plasma FIB column (PFIB).

Multi-modal subsurface and 3D information

Access high-quality, multi-modal subsurface and 3D information with precise targeting of the region of interest using optional Auto Slice & View 4 (AS&V4) Software.

Sub-nanometer performance at low energies

Reveal the finest details using best-in-class Elstar Electron Column with high-current UC+ monochromator technology, enabling sub-nanometer performance at low energies.

Complete sample information

The most complete sample information with sharp, refined, and charge-free contrast obtained from up to six integrated in-column and below-the-lens detectors.

Advanced capabilities

Most advanced capabilities for electron and ion beam induced deposition and etching on FIB/SEM systems with optional Thermo Scientific MultiChem or GIS Gas Delivery Systems.

Artifact-free imaging

Artifact-free imaging based on integrated sample cleanliness management and dedicated imaging modes such as SmartScan™ and DCFI Modes.

Short time to nanoscale information

Shortest time to nanoscale information for users with any experience level with SmartAlign and FLASH technologies.

Precise sample navigation

Precise sample navigation tailored to individual application needs thanks to the high stability and accuracy of 150 mm Piezo stage and optional in-chamber Nav-Cam.

Semiconductor device deprocessing

The combination of Dx chemistry and the plasma FIB beam provides a unique, site-specific, deprocessing and failure analysis workflow for advanced logic, 3D NAND, and DRAM.

High-speed, large-area cross-sectioning

The next-generation 2.5 μA xenon PFIB column provides high-throughput, high-quality, statistically relevant 3D characterization, cross-sectioning, and micromachining.

TEM sample preparation

Perform high-quality, single layer planar and cross-sectional, top-down, and inverted TEM sample preparation by combining PFIB deprocessing and Thermo Scientific guided workflows.

Sub-nanometer, low-energy SEM performance

Reveal the finest details using the best-in-class Elstar Electron Column with high-current UC+ monochromator technology, enabling sub-nanometer performance at low energies.

Advanced automation

Carry out automated deprocessing with end pointing. SmartAlign and FLASH technologies make for a short time to nanoscale information for users with any experience level.

Complete sample information

Obtain the most complete sample information with sharp, refined, and charge-free contrast from up to six integrated in-column and below-the-lens detectors.

Artifact-free imaging

Obtain artifact-free imaging with in situ auto rocking polish and dedicated imaging modes such as SmartScan and DCFI modes.

Precise sample navigation

Experience precise sample navigation tailored to individual application needs from the flexible 5-axis motorized stage configuration and ultra-high-resolution stage options.


Formatvorlage für Produkttabellen-Spezifikationen

Specifications

 Helios 5 PFIB CXe DualBeamHelios 5 PFIB UXe DualBeam
Electron optics
  • Elstar extreme high-resolution field emission SEM column with:
    • Immersion magnetic objective lens
    • High-stability Schottky field emission gun to provide stable high-resolution analytical currents
    • UC+ monochromator technology
Electron beam resolution
  • At optimum working distance (WD):
    • 0.7 nm at 1 kV
    • 1.0 nm at 500 V (ICD) 
  • At coincident point:
    • 0.6 nm at 15 kV
    • 1.2 nm at 1 kV
Electron beam parameter space
  • Electron beam current range: 0.8 pA to 100 nA
  • Accelerating voltage range: 200 V – 30 kV
  • Landing energy range: 20* eV – 30 keV
  • Maximum horizontal field width: 2.3 mm at 4 mm WD
Ion optics
  • High performance PFIB column with Inductively Coupled Xe+ Plasma (ICP)
    • Ion beam current range: 1.5 pA to 2.5 µA
    • Accelerating voltage range: 500 V - 30 kV
    • Maximum horizontal field width: 0.9mm at beam coincidence point 
  • Ion beam resolution at coincident point
    • <20 nm at 30 kV using preferred statistical method
    • <10 nm at 30 kV using selective edge method
Detectors
  • Elstar in-lens SE/BSE detector (TLD-SE, TLD-BSE)
  • Elstar in-column SE/BSE detector (ICD)*
  • Everhart-Thornley SE detector (ETD)
  • IR camera for viewing sample/column
  • High-performance ion conversion and electron (ICE) detector for secondary ions (SI) and electrons (SE)
  • In-chamber Nav-Cam sample navigation camera*
  • Retractable low voltage, high contrast directional solid-state backscatter electron detector (DBS)*
  • Integrated beam current measurement
Stage and sample

Flexible 5-axis motorized stage:

  • XY range: 110 mm
  • Z range: 65 mm
  • Rotation: 360° (endless)
  • Tilt range: -38° to +90°
  • XY repeatability: 3 μm
  • Max sample height: Clearance 85 mm to eucentric point
  • Max sample weight at 0° tilt: 5 kg (including sample holder)
  • Max sample size: 110 mm with full rotation (larger samples possible with limited rotation)
  • Compucentric rotation and tilt

High-precision, 5-axis motorized stage with XYR axis, piezo-driven

  • XY range: 150 mm
  • Z range: 10 mm
  • Rotation: 360° (endless)
  • Tilt range: -38° to +60°
  • XY repeatability: 1 μm
  • Max sample height: Clearance 55 mm to eucentric point
  • Max sample weight at 0° tilt: 500 g (including sample holder)
  • Max sample size: 150 mm with full rotation (larger samples possible with limited rotation)
  • Compucentric rotation and tilt

*Available as an option, configuration dependent

 Helios 5 PFIB CXe DualBeamHelios 5 PFIB UXe DualBeamHelios 5 PFIB HXe DualBeam
ApplicationAdvanced packaging and display R&D and failure analysisAdvanced memory failure analysisAdvanced logic failure analysis
Electron optics
  • Elstar extreme high-resolution field emission SEM column with:
    • Immersion magnetic objective lens
    • High-stability Schottky field emission gun to provide stable high-resolution analytical currents
    • UC+ monochromator technology
Electron beam resolution
  • At working distance (WD):
    • 0.7 nm at 1 kV
    • 1.2 nm at 1 kV
  • At coincident point:
  • 0.6 nm at 15 kV
  • UC+ monochromator technology
Ion optics
  • High performance PFIB column with Inductively Coupled Xe+ Plasma (ICP)
    • Ion beam current range: 1.5 pA to 2.5 µA
    • Accelerating voltage range: 500 V - 30 kV
    • Maximum horizontal field width: 0.9mm at beam coincidence point 
  • Ion beam resolution at coincident point
    • <20 nm at 30 kV using preferred statistical method
    • <10 nm at 30 kV using selective edge method
Stage and sample

Flexible 5-axis motorized stage:

  • XY range: 110 mm
  • Z range: 65 mm
  • Rotation: 360° (endless)
  • Tilt range: -38° to +90°
  • XY repeatability: 3 μm
  • Max sample height: Clearance 85 mm to eucentric point
  • Max sample weight at 0° tilt: 5 kg (including sample holder)
  • Max sample size: 110 mm with full rotation (larger samples possible with limited rotation)
  • Compucentric rotation and tilt
  • Thermo Scientific QuickLoader Load Lock option

High-precision, 5-axis motorized stage with XYR axis, piezo-driven

  • XY range: 150 mm
  • Z range: 10 mm
  • Rotation: 360° (endless)
  • Tilt range: -38° to +60°
  • XY repeatability: 1 μm
  • Max sample height: Clearance 55 mm to eucentric point
  • Max sample weight at 0° tilt: 500 g (including sample holder)
  • Max sample size: 150 mm with full rotation (larger samples possible with limited rotation)
  • Compucentric rotation and tilt
  • Automated Loadlock option
  • Thermo Scientific QuickLoader Load Lock option

5-axis, all-Piezo-driven UHR stage

  • XY range: 100 mm
  • Automated Loadlock option
  • Max sample size: 70 mm diameter with full travel
  • Sample types: wafer pieces, packaged parts, TEM grids, wholes wafers up to 100 mm
  • NavCam+ Camera

Style Sheet for Komodo Tabs
Style Sheet to change H2 style to p with em-h2-header class
Style Sheet to change H3 to p with em-h3-header class
Style Sheet to change Applications H3 to p with em-h3-header class
Partnering in sustainability — ACT label

Partnering in sustainability — ACT label

Understand your lab's environmental impact with the Helios 5 PFIB’s ACT label. Created by My Green Lab, the ACT label sets the standard for determining the environmental impact of laboratory products and helps labs make informed, sustainable purchasing decisions.

Learn more about the ACT label

Resources

3D EBSD reconstruction of Zircalloy sample.
3D EBSD reconstruction of zircalloy sample (250 x 250 x 220 µm³) produced with he Helios G4 PFIB DualBeam, AS&V4 Software, and Thermo Scientific Avizo Software.
Cross section for scratch testing and adhesion in paint coatings.
500 μm wide cross section for scratch testing and adhesion in paint coatings.
Thermo Fisher Scientific PFA Demo Days

Thermo Fisher Scientific PFA Demo Days

To support semiconductor manufacturing needs, Thermo Fisher Scientific continues to bring new capabilities to our industry-leading failure analysis, metrology and characterization solutions.

In our Thermo Fisher Scientific PFA Demo Days, we showcase our latest innovations for sample preparation and FinFET logic circuit delayering.

View on-demand


Advanced DualBeam automation for every need

Register for our exclusive webinar to learn how easy it has become to automate daily routine tasks on your DualBeam instrument using our Python-based AutoScript 4 API. Automation can also increase throughput, reproducibility and ease of use, quicken time to data and boost efficiency.

Register to watch

The Thermo Scientific Helios DualBeam

Interview - Laser PFIB use case from Manchester University

Interview - Laser PFIB use case from ScopeM

3D EBSD reconstruction of Zircalloy sample.
3D EBSD reconstruction of zircalloy sample (250 x 250 x 220 µm³) produced with he Helios G4 PFIB DualBeam, AS&V4 Software, and Thermo Scientific Avizo Software.
Cross section for scratch testing and adhesion in paint coatings.
500 μm wide cross section for scratch testing and adhesion in paint coatings.
Thermo Fisher Scientific PFA Demo Days

Thermo Fisher Scientific PFA Demo Days

To support semiconductor manufacturing needs, Thermo Fisher Scientific continues to bring new capabilities to our industry-leading failure analysis, metrology and characterization solutions.

In our Thermo Fisher Scientific PFA Demo Days, we showcase our latest innovations for sample preparation and FinFET logic circuit delayering.

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Advanced DualBeam automation for every need

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The Thermo Scientific Helios DualBeam

Interview - Laser PFIB use case from Manchester University

Interview - Laser PFIB use case from ScopeM

Applications

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Grundlagenforschung in der Materialforschung

Neuartige Materialien werden in immer kleineren Dimensionen untersucht, um ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften bestmöglich zu kontrollieren. Die Elektronenmikroskopie gibt Forschern wichtige Einblicke in eine Vielzahl von Materialeigenschaften auf der Mikro- bis Nanoebene.

 

Prozesskontrolle mittels Elektronenmikroskopie

Prozesskontrolle mittels Elektronenmikroskopie

Die moderne Industrie verlangt einen hohen Durchsatz bei erstklassiger Qualität. Diese Balance wird durch eine robuste Prozesskontrolle aufrechterhalten. REM- und TEM-Geräte mit spezieller Automatisierungssoftware bieten schnelle, mehrskalige Informationen für die Überwachung und Verbesserung von Prozessen.

 

Qualitätskontrolle und Fehleranalyse mittels Elektronenmikroskopie

Qualitätskontrolle und Fehleranalyse

Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung sind in der modernen Industrie von entscheidender Bedeutung. Wir bieten eine Reihe von EM- und Spektroskopiegeräten für die mehrskalige und multimodale Analyse von Mängeln, mit denen Sie zuverlässige und fundierte Entscheidungen für die Kontrolle und Verbesserung von Prozessen treffen können.

Fehleranalyse von Halbleitern

Fehleranalyse von Halbleitern

Durch immer komplexere Strukturen von Halbleiterbauelementen können sich an mehr Stellen folgenschwere Mängel verbergen. Mit unseren Arbeitsabläufen der nächsten Generation können Sie auch kleinste Probleme in der Elektrik lokalisieren und charakterisieren, die sich auf die Ausbeute, Leistung und Zuverlässigkeit auswirken.

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Physikalische und chemische Charakterisierung

Die kontinuierliche Nachfrage der Verbraucher treibt die Entwicklung kleinerer, schnellerer und kostengünstigerer elektronischer Geräte voran. Ihre Fertigung basiert auf hoch produktiven Geräten und Arbeitsabläufen, die eine breite Palette von Halbleiterbauelementen und Anzeigegeräten abbilden, analysieren und charakterisieren.

Analyse von Leistungshalbleitern

Analyse von Leistungshalbleitern

Leistungshalbleiter stellen besondere Herausforderungen für die Lokalisierung von Fehlern dar, vor allem aufgrund der Architektur und des Aufbaus von Leistungshalbleitern. Unsere Geräte und Arbeitsabläufe für die Analyse von Leistungshalbleitern ermöglichen unter Betriebsbedingungen eine schnelle Bestimmung des Fehlerorts sowie eine präzise Hochdurchsatzanalyse zur Charakterisierung von Materialien, Schnittstellen und Bauelementstrukturen.

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Pathfinding und Entwicklung von Halbleitern

Fortschrittliche Elektronenmikroskopie, fokussierter Ionenstrahl und zugehörige Analyseverfahren zur Identifizierung umsetzbarer Lösungen und Designmethoden für die Herstellung von leistungsstarken Halbleiterbauelementen.

Fehleranalyse von Anzeigemodulen

Fehleranalyse von Anzeigemodulen

Die Entwicklung von Anzeigetechnologien zielt darauf ab, die Anzeigequalität und die Effizienz der Lichtkonvertierung zu verbessern, um Anwendungen in verschiedenen Branchen zu unterstützen und gleichzeitig die Produktionskosten weiter zu senken. Unsere Lösungen für Prozessmesstechnik, Fehleranalyse und Forschung und Entwicklung helfen Unternehmen, die sich mit Anzeigen beschäftigen, diese Herausforderungen zu meistern.


Techniques

(S)TEM-Probenvorbereitung

DualBeam-Mikroskope ermöglichen die Vorbereitung hochwertiger, ultradünner Proben für die (S)TEM-Analyse. Dank fortschrittlicher Automatisierung können Anwender jeder Erfahrungsstufe für eine Vielzahl von Materialien Ergebnisse auf Expertenebene erzielen.

Weitere Informationen ›

APT-Probenvorbereitung

Die Atomsondentomographie (Atom Probe Tomography, APT) ermöglicht die 3D-Kompositionsanalyse von Materialien mit atomarer Auflösung. Die Mikroskopie mit fokussiertem Ionenstrahl (Focused Ion Beam, FIB) ist eine äußerst wichtige Technologie für eine qualitativ hochwertige, ausrichtungs- und ortsspezifische Probenpräparation für die APT-Charakterisierung.

Weitere Informationen ›

In-situ-Experimente

Die direkte Echtzeitbeobachtung mikrostruktureller Veränderungen mit der Elektronenmikroskopie ist notwendig, um die Grundprinzipien dynamischer Prozesse wie Rekristallisation, Kornwachstum und Phasenumwandlung während der Erwärmung, Kühlung und Benetzung zu verstehen.

Weitere Informationen ›

Mehrskalenanalyse

Neuartige Materialien müssen mit immer höherer Auflösung analysiert werden, wobei der größere Kontext der Probe erhalten bleiben muss. Die Mehrskalenanalyse ermöglicht die Korrelation verschiedener Geräte und Modalitäten zur Bildgebung wie Röntgen-Mikro-CT, DualBeam, Laser-PFIB, REM und TEM.

Weitere Informationen ›

3D-Materialcharakterisierung

Die Entwicklung von Materialien erfordert oft eine 3D-Multiskalen-Charakterisierung. DualBeam-Geräte ermöglichen das serielle Schneiden großer Volumina und die anschließende REM-Bildgebung im Nanometerbereich, die zu hochwertigen 3D-Rekonstruktionen der Probe verarbeitet werden kann.

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Querschnitte

Querschnitte bieten zusätzliche Einblicke, indem sie Informationen über tieferliegende Bereiche aufdecken. DualBeam-Geräte verfügen über hervorragende FIB-Säulen für hochwertige Querschnitte. Mit der Automatisierung ist eine unbeaufsichtigte Hochdurchsatzverarbeitung von Proben möglich.

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Laserablation für Halbleiter

Die Laserablation ermöglicht das Abtragen von Halbleiterbauelementen im Hochdurchsatz für die Bildgebung und Analyse mittels Elektronenmikroskopie bei gleichzeitiger Erhaltung der Probenintegrität. Greifen Sie auf 3D-Daten mit großem Volumen zu und optimieren Sie die Abtragungsbedingungen, um sie auf die für Ihren Probentyp beste Weise zu nutzen.

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Nanosondierung

Je komplexer das Gerät ist, um so mehr Stellen existieren, an denen sich Defekte verstecken können. Nanosondierung ermöglicht die präzise Lokalisierung von elektrischen Fehlern, was für eine effektive Fehleranalyse mittels Transmissionselektronenmikroskopie entscheidend ist.

Weitere Informationen ›

Entschichtung von Bauelementen

Immer kleinere Bauelemente und fortschrittliches Design und Architektur führen zu immer größeren Herausforderungen bei der Fehleranalyse von Halbleitern. Die schadensfreie Entschichtung von Bauelementen ist ein wichtiges Verfahren für die Erkennung von verborgenen elektrischen Fehlern und Ausfällen.

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(S)TEM-Probenvorbereitung

DualBeam-Mikroskope ermöglichen die Vorbereitung hochwertiger, ultradünner Proben für die (S)TEM-Analyse. Dank fortschrittlicher Automatisierung können Anwender jeder Erfahrungsstufe für eine Vielzahl von Materialien Ergebnisse auf Expertenebene erzielen.

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APT-Probenvorbereitung

Die Atomsondentomographie (Atom Probe Tomography, APT) ermöglicht die 3D-Kompositionsanalyse von Materialien mit atomarer Auflösung. Die Mikroskopie mit fokussiertem Ionenstrahl (Focused Ion Beam, FIB) ist eine äußerst wichtige Technologie für eine qualitativ hochwertige, ausrichtungs- und ortsspezifische Probenpräparation für die APT-Charakterisierung.

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In-situ-Experimente

Die direkte Echtzeitbeobachtung mikrostruktureller Veränderungen mit der Elektronenmikroskopie ist notwendig, um die Grundprinzipien dynamischer Prozesse wie Rekristallisation, Kornwachstum und Phasenumwandlung während der Erwärmung, Kühlung und Benetzung zu verstehen.

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Mehrskalenanalyse

Neuartige Materialien müssen mit immer höherer Auflösung analysiert werden, wobei der größere Kontext der Probe erhalten bleiben muss. Die Mehrskalenanalyse ermöglicht die Korrelation verschiedener Geräte und Modalitäten zur Bildgebung wie Röntgen-Mikro-CT, DualBeam, Laser-PFIB, REM und TEM.

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3D-Materialcharakterisierung

Die Entwicklung von Materialien erfordert oft eine 3D-Multiskalen-Charakterisierung. DualBeam-Geräte ermöglichen das serielle Schneiden großer Volumina und die anschließende REM-Bildgebung im Nanometerbereich, die zu hochwertigen 3D-Rekonstruktionen der Probe verarbeitet werden kann.

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Querschnitte

Querschnitte bieten zusätzliche Einblicke, indem sie Informationen über tieferliegende Bereiche aufdecken. DualBeam-Geräte verfügen über hervorragende FIB-Säulen für hochwertige Querschnitte. Mit der Automatisierung ist eine unbeaufsichtigte Hochdurchsatzverarbeitung von Proben möglich.

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Laserablation für Halbleiter

Die Laserablation ermöglicht das Abtragen von Halbleiterbauelementen im Hochdurchsatz für die Bildgebung und Analyse mittels Elektronenmikroskopie bei gleichzeitiger Erhaltung der Probenintegrität. Greifen Sie auf 3D-Daten mit großem Volumen zu und optimieren Sie die Abtragungsbedingungen, um sie auf die für Ihren Probentyp beste Weise zu nutzen.

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Nanosondierung

Je komplexer das Gerät ist, um so mehr Stellen existieren, an denen sich Defekte verstecken können. Nanosondierung ermöglicht die präzise Lokalisierung von elektrischen Fehlern, was für eine effektive Fehleranalyse mittels Transmissionselektronenmikroskopie entscheidend ist.

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Entschichtung von Bauelementen

Immer kleinere Bauelemente und fortschrittliches Design und Architektur führen zu immer größeren Herausforderungen bei der Fehleranalyse von Halbleitern. Die schadensfreie Entschichtung von Bauelementen ist ein wichtiges Verfahren für die Erkennung von verborgenen elektrischen Fehlern und Ausfällen.

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