20 FEI Copyright 2009
Helios NanoLab 的独特性
1. 无以伦比的成像性能－低电压 2. 最佳的离子束性能－低电压 3. 样品台的出众性能 4. 高级纳米原型设计:
• 针对电子束和离子束的16位图案生成器 • 软件嵌入式图案加工功能 • 专家级的气体注入方案
5. 更薄的样品制备，更佳的质量 6. 二维/三维表征和分析能力
350V to 30kV 0.9nm@15kV
5
Confidential
双束的应用
截面成像与分析
纳米图形加工 三维成像
6
FEI Copyright 2010
透射样品制备
电路编辑
FIB : 三种基本操作模式
1. FIB 成像 • 收集二次电子/二次离子
2. FIB 加工 • 溅射基底原子
3. FIB 沉积/增强刻蚀 • 化学反应
Helios NanoLab 的独特性
1. 无以伦比的成像性能－低电压 2. 最佳的离子束性能－低电压 3. 样品台的出众性能 4. 高级纳米原型设计:
• 针对电子束和离子束的16位图案生成器 • 软件嵌入式图案加工功能 • 专家级的气体注入方案 5. 更薄的样品制备，更佳的质量 6. 二维/三维表征和分析能力
Writing a 40μm long line with a beam having a diameter of 5nm : 12 bit
16 bit
9.76nm
24 FEI Copyright 2010
Diam. 5nm
0.6nm
FIB-Patterning – How it works
Digital Patterning Board
21 FEI Copyright 2010
双束系统样品制备的新趋势
• 新型的样品制备要求越来越多: • AFM的针尖修饰 • 原子探针样品制备 •用于机械性能测试的纳微米pillar
• Pillars for TEM tomography, etc…
• ’这些样品制备的要求和“原型制备”非常类似
•数字图像发生器 • 软件集成的图像加工能力
19 Confidential
Helios NanoLab - SidewinderTM HR-FIB
FIB大束流出众的性能
• Sidewinder “spot burns” on silicon
• Illustrating perfect spot shape (roundness) and quality (edge smoothness; small beam tails)
GaAs 纳米线
不导电的纳米片
14 Confidential
优化的截面高分辨成像
15 Confidential
Cross-sectional imaging at WD 4mm
The advantage of using DualBeam SEM/STEM
SEM
STEM
Detector
TEM
连接SEM和TEM的桥梁 STEM样品制备和SETM在同一个系统－提高产率
31 Confidential
Overview - Patterning options
Direct drawing in the UI
Small number of site-specific patterns (geometric shapes) Simple designs, easy alignment to existing structures
• 针对电子束和离子束的16位图案生成器 • 软件嵌入式图案加工功能 • 专家级的气体注入方案
5. 更薄的样品制备，更佳的质量 6. 二维/三维表征和分析能力
23 FEI Copyright 2010
On-Board 16-bit Patterning and Image Acquisition
Patterning and Image Acquisition board (PIA)
7, 10 secs
28 FEI Copyright 2010
UI Patterns – 连接纳米线
29 FEI Copyright 2010
离子束或电子束诱导沉积连线.
UI Patterns – Pt沉积阵列
30 FEI Copyright 2010
电子束诱导沉积圆形阵列
三维M FIB
Gallium
Electrons
FEI DualBeam : Quanta FEG 3D
16 .5mm
4 mm
Electron Beam
Helios NNL
Tilt axis
• FIB = 聚焦离子束 • FIB 通常使用液态镓离子源(LMIS)
• FIB and SEM优化的末级透镜设计能保证较短的工作距离，即使对大样 品也能保证从0到52º+的倾斜
GIS
FIB 3
Gas molecules
Deposited material
Volatile products
FIB 成像
• 通道衬度 • 在多晶材料中，特别是金属材料中，不同的取向
的晶粒由于离子束的通道效应会产生通道衬度，
FEI Copyr 8 ight 2009
通道衬度
Milling Functionality
Design (geometry) is broken down into discrete dwell points
16 bits DACs (X, Y, t) control beam positioning and timing – relative to field of view; Dwell time range 25ns-25ms
提供更高分辨率的SEM成像
• 薄样品里更小的交互作用区 • 如果SEM/STEM组合满足要求，可以减轻TEM工作量 • 更高分辨率的X射线面分布
16
STEM-in-SEM
SEM Sample TEM薄片
STEM 探测器
HADF
例子: 集成电路样品
BF
DF
HAADF
17 FEI Copyright 2010
Sub-surface I Beam_SE
通过使用电子束和离子束检测技术可以增加获得的信息量
10
FEITM
Helios NanoLab 的独特性
1. 无以伦比的成像性能－低电压 2. 最佳的离子束性能－低电压 3. 样品台的出众性能 4. 高级纳米原型设计:
• 针对电子束和离子束的16位图案生成器 • 软件嵌入式图案加工功能 • 专家级的气体注入方案 5. 更薄的样品制备，更佳的质量 6. 二维/三维表征和分析能力
Bitmap
Simple 3D-designs Raster scanning
Stream files
Ultimate flexibility Pixel-per-pixel control of beam trajectory
• Combines scan and acquisition in single card
• Direct response, improved robustness and reliability
• Beam steering precision: 16 bit • Better image quality (S/N)
11 FEI Copyright 2010
Helios 600－检测
SEM e-Beam
15kV: TLD-SE
i-Beam
FIB
CDEM FIB-SE FIB-SI
2-mode final lens
TLD-SE TLD-BSE
15kV: TLD-BSE
vCD
Sample
12 Confidential
Helios 600－检测
SEM e-Beam
1kV: TLD-SE
i-Beam
FIB
CDEM FIB-SE FIB-SI
2-mode final lens
TLD-SE TLD-BSE
1kV: TLD-BSE
vCD
Sample
13 Confidential
Helios NanoLab - ElstarTM UHR SEM
6.5nA
21nA
3 ms 5 ms 10 ms 17 ms 30 ms 53 ms 94 ms 166 ms 0.3 s 0.5 s 0.9 s 1.6 s 2.8 s 5.0 s 10 ms 17 ms 30 ms 53 ms 94 ms 166 ms 0.3 s 0.5 s 0.9 s 1.6 s 2.8 s 5.0 s
Bitmap Simple 3D-designs Raster scanning
Stream files
Ultimate flexibility Pixel-per-pixel control of beam trajectory
Scripting
Automated generation of larger number of UI-style patterns
3
双束的主要应用
• 扫描电镜的成像与分析 • 聚焦离子束成像 • 准确定位的截面制备 • 纳米图形加工 • 连续截面加工的成像分析 = “3D” 应用 • TEM 样品制备 • 电子线路编辑(DE) = Circuit Edit (CE) = Microsurgery = 芯片修复
4
FEI Copyright 2010
26 FEI Copyright 2010
刻蚀加工 – small structure