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DualBeam Microscopes
Helios 5 DualBeam
Sample preparation for TEM and STEM imaging or atom probe tomography. Easy to use with advanced automation. Capable of high quality subsurface 3D characterization.
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FIB sample preparation
The new Thermo Scientific Helios 5 DualBeam builds on the high-performance imaging and analysis capabilities of the industry-leading Helios DualBeam family. It is carefully designed to meet the needs of materials science researchers and engineers for a wide range of focused ion beam scanning electron microscopy (FIB-SEM) use cases – even on the most challenging samples.
The Helios 5 DualBeam redefines the standard in high-resolution imaging with high materials contrast; fast, easy, and precise high-quality sample preparation for (S)TEM imaging and atom probe tomography (APT) as well as the high-quality subsurface and 3D characterization. Building on the proven capabilities of the Helios DualBeam family, additional advancements to the new Helios 5 DualBeam were designed to ensure the system is optimized for a variety of manual or automated workflows. Those improvements include:
- Greater ease-of-use: The Helios 5 DualBeam is the most accessible DualBeam for users of all experience levels. Operator training may be reduced from months to days and the system design is helping all operators to achieve consistent, repeatable results on a wide variety of advanced applications.
- Increased productivity: Advanced automation capabilities, increased robustness and stability enhancements in the Helios 5 DualBeam and Thermo Scientific AutoTEM 5 software can significantly increase the sample preparation throughput by allowing unattended and even overnight operation.
- Improved time to results: The Helios 5 DualBeam now includes FLASH, a new concept of tuning the image. With conventional microscopes, each time an operator needs to acquire an image, the microscope has to be carefully tuned by iterative alignments. With the Helios 5 DualBeam, a simple gesture across the screen will activate FLASH, which automatically adjusts these parameters. The automatic adjustments can significantly improve throughput, data quality, and simplify the acquisition of high-quality images.
TEM sample preparation
The Thermo Scientific Helios 5 DualBeam is part of the fifth generation of the industry-leading Helios DualBeam family. It is carefully designed to meet the needs of scientists and engineers, combining the innovative Elstar electron column for extreme high-resolution imaging and the high materials contrast with the superior Thermo Scientific Tomahawk Ion Column for the fast, easy, and precise high-quality sample preparation. In addition to the advanced electron and ion optics, the Helios 5 DualBeam incorporates a suite of state of-the-art technologies that enables simple and consistent high-resolution (S)TEM and atom probe tomography (APT) sample preparation, as well as the high-quality subsurface and 3D characterization, even on the most challenging samples.
High-quality sample preparation
Site-specific sample preparation for (S)TEM and APT analysis using the high-throughput Thermo Scientific Tomahawk Ion Column or the Thermo Scientific Phoenix Ion Column with unmatched low-voltage performance.
Fully automated
Fast and easy, fully automated, unattended, multi-site in situ and ex situ TEM sample preparation and cross-sectioning using optional AutoTEM 5 Software.
Shortest time to nanoscale information
For users with any experience level using best-in-class Thermo Scientific Elstar Electron Column featuring Thermo Scientific SmartAlign and FLASH technologies.
Next-generation UC+ monochromator technology
Reveal the finest details with the next-generation UC+ monochromator technology with higher current, enabling sub-nanometer performance at low energies.
Complete sample information
Sharp, refined and charge-free contrast obtained from up to six integrated in-column and below-the-lens detectors.
3D analysis
The high-quality, multi-modal subsurface and 3D information with the precise region-of-interest targeting using optional Thermo Scientific Auto Slice & View 4 (AS&V4) Software.
Rapid nanoprototyping
Fast, accurate and precise milling and deposition of complex structures with critical dimensions of less than 10 nm.
Precise sample navigation
Tailored to individual application needs thanks to the high stability and accuracy of the 150-mm piezo stage or the flexibility of the 110-mm stage, as well as the in-chamber Thermo Scientific Nav-Cam Camera.
Artifact-free imaging
Based on integrated sample cleanliness management and dedicated imaging modes such as DCFI and SmartScan Modes.
STEM imaging
The Thermo Scientific Helios 5 FX configuration offers a high productivity workflow with its unique, in-situ, 3Å resolution STEM capability.
To view the specifications of the Helios 5 HX DualBeam and Helios 5 FX DualBeam, download the datasheet found in the documents section.
Hoja de estilo para las especificaciones de la tabla de productos
Helios 5 DualBeam specifications for the semiconductor industry
| Helios 5 CX | Helios 5 HP | Helios 5 UX | Helios 5 HX | Helios 5 FX | ||
| Workhorse preparation and XHR SEM imaging | Ultimate sample preparation (TEM lamellae, APT) | Angstrom-scale STEM imaging and sample preparation | ||||
| SEM | Resolution | 20 eV – 30 keV | 20 eV – 30 keV | |||
| Landing energy | 0.6 nm @ 15 keV 1.0 nm @ 1 keV | 0.6 nm @ 2 keV 0.7 nm @ 1 keV 1.0 nm @ 500 eV | ||||
| STEM | Resolution @ 30 keV | 0.7 nm | 0.6 nm | 0.3 nm | ||
| FIB preparation processes | Max material removal | 100 nA | 100 nA | 65 nA | ||
| Optimal final polish | 2 kV | 500 V | ||||
| TEM sample preparation | Sample thickness | 50 nm | 15 nm | 7 nm | ||
| Automation | No | Yes | Yes | |||
| Sample handling | Travel | 110 x 110 x 65 mm | 100 x 100 x 65 mm | 150 x 150 x 10 mm | 100 x 100 x 20 mm | 100 x 100 x 20 mm + 5 axis (S)TEM Compustage |
| Loadlock | Manual Quickloader | Automated | Manual Quickloader | Automated | Auto + Auto insert/extract STEM rod | |
Helios 5 DualBeam specifications for the materials science
| Helios 5 CX | Helios 5 UC | Helios 5 UX | ||
| Ion optics | Tomahawk HT Ion Column with superior high-current performance | Phoenix Ion Column with superior high-current and low-voltage performance | ||
| Ion beam current range | 1 pA – 100 nA | 1 pA – 65 nA | ||
| Accelerating voltage range | 500 V – 30 kV | 500 V – 30 kV | ||
| Max. horizontal field width | 0.9 mm at beam coincidence point | 0.7 mm at beam coincidence point | ||
| Minimum source lifetime | 1,000 hours | 1,000 hours | ||
| Two-stage differential pumping Time-of-flight (TOF) correction 15-position aperture strip | Two-stage differential pumping Time-of-flight (TOF) correction 15-position aperture strip | |||
| Electron optics | Elstar ultra-high-resolution field emission SEM column | Elstar extreme high-resolution field emission SEM column | ||
| Magnetic immersion objective lens | Magnetic immersion objective lens | |||
| High-stability Schottky field emission gun to provide stable high-resolution analytical currents | High-stability Schottky field emission gun to provide stable high-resolution analytical currents | |||
| Electron beam resolution | At optimum working distance (WD) | 0.6 nm at 30 kV STEM 0.6 nm at 15 kV 1.0 nm at 1 kV 0.9 nm at 1 kV with beam deceleration* | 0.6 nm at 30 kV STEM 0.7 nm at 1 kV 1.0 nm at 500 V (ICD) | |
| At coincident point | 0.6 nm at 15 kV 1.5 nm at 1 kV with beam deceleration* and DBS* | 0.6 nm at 15 kV 1.2 nm at 1 kV | ||
| Electron beam parameter space | Electron beam current range | 0.8 pA to 176 nA | 0.8 pA to 100 nA | |
| Accelerating voltage range | 200 V – 30 kV | 350 V – 30 kV | ||
| Landing energy range | 20 eV – 30 keV | 20 eV – 30 keV | ||
| Maximum horizontal field width | 2.3 mm at 4 mm WD | 2.3 mm at 4 mm WD | ||
| Detectors | Elstar in-lens SE/BSE detector (TLD-SE, TLD-BSE) | |||
| Elstar in-column SE/BSE detector (ICD)* | ||||
| Elstar in-column BSE detector (MD)* | ||||
| Everhart-Thornley SE detector (ETD) | ||||
| IR camera for viewing sample/column | ||||
| High-performance in-chamber electron and ion detector (ICE) for secondary ions (SI) and electrons (SE)* | ||||
| Thermo Scientific In-chamber Nav-Cam Camera for sample navigation* | ||||
| Retractable, low-voltage, high-contrast, directional, solid-state backscatter electron detector (DBS)* | ||||
| Retractable STEM 3+ detector with BF/ DF/ HAADF segments* | ||||
| Integrated beam current measurement | ||||
| Stage and sample | Stage | Flexible 5-axis motorized stage | High-precision five-axis motorized stage with Piezo-driven XYR axis | |
| XY range | 110 mm | 150 mm | ||
| Z range | 65 mm | 10 mm | ||
| Rotation | 360° (endless) | 360° (endless) | ||
| Tilt range | -15° to +90° | -10° to +60° | ||
| Max sample height | Clearance 85 mm to eucentric point | Clearance 55 mm to eucentric point | ||
| Max sample weight | 500 g in any stage position Up to 5 kg at 0° tilt (some restrictions apply) | 500 g (including sample holder) | ||
| Max sample size | 110 mm with full rotation (larger samples possible with limited rotation) | 150 mm with full rotation (larger samples possible with limited rotation) | ||
| Compucentric rotation and tilt | Compucentric rotation and tilt | |||
* Available as an option, configuration dependent
Style Sheet for Komodo Tabs
60 kV high-resolution STEM (HRSTEM) image of a high-quality, ultra-thin lamella (<100> SrTiO3) produced with Helios 5 UX DualBeam.
Sample surface prepared for 3D data acquisition using Helios DualBeam and Auto Slice & View 4 (AS&V4).
High-quality TEM lamella produced with Helios DualBeam in less than one hour using AutoTEM 5 Software offering easiest and most automated TEM sample preparation workflow.
High-quality, high resolution 3D characterization of a ceramic sample acquired with a Helios DualBeam and reconstructed using Avizo. Data is segmented to analyze the distribution of different phases in the sample. Sample courtesy of KAIST.
The Thermo Scientific Helios DualBeam Family
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.
Introducing Helios 5 DualBeam
The new Thermo Scientific Helios 5 DualBeam builds on the high-performance imaging and analysis capabilities of the industry-leading Helios DualBeam family.
Register for our recorded webinar (~17 minutes) and learn how additional advancements to the new Helios 5 were designed to ensure the system is optimized for a variety of manual or automated workflows.
Latest application developments of multiple ion species plasma FIB technology
Register for our live webinar and learn how leading research labs are using our new Thermo Scientific Helios 5 Laser PFIB and Thermo Scientific Helios 5 Hydra DualBeam to advance their materials characterization.
60 kV high-resolution STEM (HRSTEM) image of a high-quality, ultra-thin lamella (<100> SrTiO3) produced with Helios 5 UX DualBeam.
Sample surface prepared for 3D data acquisition using Helios DualBeam and Auto Slice & View 4 (AS&V4).
High-quality TEM lamella produced with Helios DualBeam in less than one hour using AutoTEM 5 Software offering easiest and most automated TEM sample preparation workflow.
High-quality, high resolution 3D characterization of a ceramic sample acquired with a Helios DualBeam and reconstructed using Avizo. Data is segmented to analyze the distribution of different phases in the sample. Sample courtesy of KAIST.
The Thermo Scientific Helios DualBeam Family
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.
Introducing Helios 5 DualBeam
The new Thermo Scientific Helios 5 DualBeam builds on the high-performance imaging and analysis capabilities of the industry-leading Helios DualBeam family.
Register for our recorded webinar (~17 minutes) and learn how additional advancements to the new Helios 5 were designed to ensure the system is optimized for a variety of manual or automated workflows.
Latest application developments of multiple ion species plasma FIB technology
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Control de proceso
La industria moderna exige un alto rendimiento con una calidad superior, un equilibrio que se mantiene a través de un control de procesos sólido. Las herramientas SEM y TEM con software de automatización exclusivo proporcionan información rápida y multiescala para la supervisión y la mejora de procesos.
Control de calidad
El control y garantía de calidad son esenciales en la industria moderna. Ofrecemos una gama de herramientas de EM y espectroscopía para el análisis multiescala y multimodal de defectos, lo que le permite tomar decisiones fiables e informadas para el control y la mejora de procesos.
Investigación sobre materiales fundamentales
Se investigan nuevos materiales a escalas cada vez más pequeñas para lograr el máximo control de sus propiedades físicas y químicas. La microscopía electrónica proporciona a los investigadores información clave sobre una amplia variedad de características materiales a escala nanométrica.
Desarrollo y trazabilidad de semiconductores
Microscopía electrónica avanzada, haz de iones enfocado y técnicas analíticas asociadas para identificar soluciones viables y métodos de diseño para la fabricación de dispositivos semiconductores de alto rendimiento.
Metrología y rampa de producción
Ofrecemos capacidades analíticas avanzadas para el análisis de defectos, metrología y control de procesos, diseñadas para ayudar a aumentar la productividad y mejorar el rendimiento en una amplia gama de aplicaciones y dispositivos semiconductores.
Análisis de fallos de semiconductores
Las estructuras de dispositivos semiconductores cada vez más complejas dan lugar a que existan más ubicaciones en las que se oculten los defectos inducidos por fallos. Nuestros flujos de trabajo de última generación le ayudarán a localizar y caracterizar los sutiles problemas eléctricos que afectan a la producción, al rendimiento y a la fiabilidad.
Caracterización física y química
La demanda continua de los consumidores impulsa la creación de dispositivos electrónicos más pequeños, más rápidos y más baratos. Su producción se basa en instrumentos y flujos de trabajo de alta productividad que generan imágenes, analizan y caracterizan una amplia gama de semiconductores y dispositivos de visualización.
Preparación de muestras (S)TEM
Los microscopios DualBeam permiten la preparación de muestras ultrafinas de alta calidad para el análisis (S)TEM. Gracias a la automatización avanzada, los usuarios con cualquier nivel de experiencia pueden obtener resultados de nivel experto para una amplia gama de materiales.
Caracterización de materiales en 3D
El desarrollo de materiales suele requerir caracterización en 3D en varias escalas. Los instrumentos DualBeam permiten el corte en secciones en serie de grandes volúmenes y la posterior adquisición de imágenes SEM a escala de nanómetro, las cuales se pueden procesar en reconstrucciones 3D de la muestra de alta calidad.
Creación de prototipos a nanoescala
A medida que la tecnología continúa miniaturizándose, la demanda de dispositivos y estructuras a nanoescala está aumentando. La creación de prototipos a nanoescala en 3D con instrumentos DualBeam le ayuda a diseñar, crear e inspeccionar rápidamente prototipos funcionales microscópicos y a nanoescala.
Preparación de muestras de APT
La tomografía de sonda atómica (APT) proporciona un análisis de composición de materiales en 3D con resolución atómica. La microscopía Focused ion beam (FIB) es una técnica esencial para la preparación de muestras de alta calidad, orientación y sitio específico para la caracterización de APT.
Corte transversal
El corte transversal proporciona una visión adicional, ya que descubre información de la subsuperficie. Los instrumentos DualBeam tienen columnas FIB para poder realizar el corte transversal con alta calidad. Con la automatización, se puede realizar el procesamiento de muestras de alto rendimiento sin supervisión.
Experimentación in situ
La observación directa y en tiempo real de los cambios microestructurales con microscopía electrónica es necesaria para comprender los principios subyacentes de los procesos dinámicos como la recristalización, el crecimiento del grano y la transformación de fases durante el calentamiento, refrigeración y humectación.
Análisis de escala múltiple
Los novedosos materiales se deben analizar a una resolución cada vez mayor, manteniendo el contexto más amplio de la muestra. El análisis de escala múltiple permite la correlación de varias herramientas y modalidades de obtención de imágenes, tales como microTC de rayos X, DualBeam, PFIB láser, SEM y TEM.
Edición de circuito
Las soluciones exclusivas y avanzadas de edición de circuitos y creación de prototipos, que combinan nuevos sistemas de suministro de gas con una amplia gama de productos químicos y tecnología de haz de iones focalizada, ofrecen un control y una precisión sin precedentes para el desarrollo de dispositivos semiconductores.
Adquisición de imágenes y análisis TEM de semiconductores
Los microscopios de electrones de transmisión de Thermo Fisher Scientific ofrecen imágenes y análisis de alta resolución de dispositivos semiconductores, lo que permite a los fabricantes calibrar conjuntos de herramientas, diagnosticar mecanismos de fallos y optimizar la producción rendimiento general del proceso.
Preparación de muestras de dispositivos semiconductores
Los sistemas DualBeam de Thermo Scientific proporcionan una preparación precisa de las muestras de TEM para el análisis a escala atómica de dispositivos semiconductores. La automatización y las tecnologías de aprendizaje automático avanzado producen muestras de alta calidad, en la ubicación correcta y con un bajo costo por muestra.
Adquisición de imágenes y análisis de semiconductores
Thermo Fisher Scientific ofrece microscopios electrónicos de barrido para todas las funciones de un laboratorio de semiconductores, desde tareas generales de adquisición de imágenes hasta técnicas avanzadas de análisis de fallos que requieren mediciones precisas de contraste de tensión.
Reestructuración de dispositivo
La contracción del tamaño de las características, junto con los resultados de diseño y arquitectura avanzados provocan fallos cada vez más complicados para los semiconductores. La reestructuración sin daños de los dispositivos es una técnica crucial para la detección de errores y fallos eléctricos interiores.
Preparación de muestras (S)TEM
Los microscopios DualBeam permiten la preparación de muestras ultrafinas de alta calidad para el análisis (S)TEM. Gracias a la automatización avanzada, los usuarios con cualquier nivel de experiencia pueden obtener resultados de nivel experto para una amplia gama de materiales.
Caracterización de materiales en 3D
El desarrollo de materiales suele requerir caracterización en 3D en varias escalas. Los instrumentos DualBeam permiten el corte en secciones en serie de grandes volúmenes y la posterior adquisición de imágenes SEM a escala de nanómetro, las cuales se pueden procesar en reconstrucciones 3D de la muestra de alta calidad.
Creación de prototipos a nanoescala
A medida que la tecnología continúa miniaturizándose, la demanda de dispositivos y estructuras a nanoescala está aumentando. La creación de prototipos a nanoescala en 3D con instrumentos DualBeam le ayuda a diseñar, crear e inspeccionar rápidamente prototipos funcionales microscópicos y a nanoescala.
Preparación de muestras de APT
La tomografía de sonda atómica (APT) proporciona un análisis de composición de materiales en 3D con resolución atómica. La microscopía Focused ion beam (FIB) es una técnica esencial para la preparación de muestras de alta calidad, orientación y sitio específico para la caracterización de APT.
Corte transversal
El corte transversal proporciona una visión adicional, ya que descubre información de la subsuperficie. Los instrumentos DualBeam tienen columnas FIB para poder realizar el corte transversal con alta calidad. Con la automatización, se puede realizar el procesamiento de muestras de alto rendimiento sin supervisión.
Experimentación in situ
La observación directa y en tiempo real de los cambios microestructurales con microscopía electrónica es necesaria para comprender los principios subyacentes de los procesos dinámicos como la recristalización, el crecimiento del grano y la transformación de fases durante el calentamiento, refrigeración y humectación.
Análisis de escala múltiple
Los novedosos materiales se deben analizar a una resolución cada vez mayor, manteniendo el contexto más amplio de la muestra. El análisis de escala múltiple permite la correlación de varias herramientas y modalidades de obtención de imágenes, tales como microTC de rayos X, DualBeam, PFIB láser, SEM y TEM.
Edición de circuito
Las soluciones exclusivas y avanzadas de edición de circuitos y creación de prototipos, que combinan nuevos sistemas de suministro de gas con una amplia gama de productos químicos y tecnología de haz de iones focalizada, ofrecen un control y una precisión sin precedentes para el desarrollo de dispositivos semiconductores.
Adquisición de imágenes y análisis TEM de semiconductores
Los microscopios de electrones de transmisión de Thermo Fisher Scientific ofrecen imágenes y análisis de alta resolución de dispositivos semiconductores, lo que permite a los fabricantes calibrar conjuntos de herramientas, diagnosticar mecanismos de fallos y optimizar la producción rendimiento general del proceso.
Preparación de muestras de dispositivos semiconductores
Los sistemas DualBeam de Thermo Scientific proporcionan una preparación precisa de las muestras de TEM para el análisis a escala atómica de dispositivos semiconductores. La automatización y las tecnologías de aprendizaje automático avanzado producen muestras de alta calidad, en la ubicación correcta y con un bajo costo por muestra.
Adquisición de imágenes y análisis de semiconductores
Thermo Fisher Scientific ofrece microscopios electrónicos de barrido para todas las funciones de un laboratorio de semiconductores, desde tareas generales de adquisición de imágenes hasta técnicas avanzadas de análisis de fallos que requieren mediciones precisas de contraste de tensión.
Reestructuración de dispositivo
La contracción del tamaño de las características, junto con los resultados de diseño y arquitectura avanzados provocan fallos cada vez más complicados para los semiconductores. La reestructuración sin daños de los dispositivos es una técnica crucial para la detección de errores y fallos eléctricos interiores.
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Servicios de microscopía electrónica para
la ciencia de materiales
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Recursos y asistencia para la microscopía electrónica
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