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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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c7c8 – Haupt/Spezifikationen/Ressourcen/Anwendungen/Verfahren/Dokumente/Kontakt
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.
Formatvorlage für Produkttabellen-Spezifikationen
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.
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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.
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Latest application developments of multiple ion species plasma FIB technology
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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
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.
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.
Pathfinding und Entwicklung von Halbleitern
Fortschrittliche Elektronenmikroskopie, fokussierter Ionenstrahl und zugehörige Analyseverfahren zur Identifizierung umsetzbarer Lösungen und Designmethoden für die Herstellung von leistungsstarken Halbleiterbauelementen.
Ausbeutesteigerung und Metrologie
Wir bieten fortschrittliche Analysemöglichkeiten für die Fehleranalyse, Metrologie und Prozesskontrolle, die die Produktivität erhöhen und die Ausbeute bei zahlreichen Halbleiteranwendungen und Halbleiterbauelementen verbessern.
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.
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
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.
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.
(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.
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.
Prototypenentwicklung im Nanometerbereich
Mit der fortschreitenden Miniaturisierung der Technologie steigt die Nachfrage nach Geräten und Strukturen im Nanomaßstab immer weiter an. 3D-Nanoprototypenentwicklung mit DualBeam-Geräten hilft Ihnen, funktionale Prototypen im Mikro- und Nanobereich schnell zu entwerfen, zu erstellen und zu prüfen.
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.
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.
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.
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.
Schaltungsbearbeitung
Fortschrittliche, eigens für diese Aufgabe betriebene Lösungen zur Schaltungsbearbeitung und für das Nanoprototyping, die neuartige Gaszuführsysteme mit einem breiten Portfolio an chemischen Eigenschaften und FIB-Technologie (fokussierter Ionenstrahl) kombinieren, bieten unvergleichliche Kontrolle und Präzision für die Entwicklung von Halbleiterbauelementen.
Bildgebung und Analyse mittels TEM für Halbleiter
Thermo Fisher Scientific Transmissionselektronenmikroskope bieten die hochauflösende Bildgebung und Analyse von Halbleiterbauelementen, mit denen Hersteller Werkzeuge kalibrieren, Fehlermechanismen diagnostizieren und die Gesamtprozesserträge optimieren können.
Probenvorbereitung von Halbleiterbauelementen
Thermo Scientific DualBeam Systeme bieten genaue eine TEM-Probenvorbereitung für die Analyse von Halbleiterbauelementen im atomaren Maßstab. Automatisierung und fortschrittliche Machine-Learning-Methoden erzeugen qualitativ hochwertige Proben am richtigen Ort und zu niedrigen Kosten pro Probe.
Bildgebung und Analyse von Halbleitern
Thermo Fisher Scientific bietet Rasterelektronenmikroskope für jede Funktion eines Halbleiterlabors, von allgemeinen Bildgebungsaufgaben bis hin zu fortschrittlichen Fehleranalyseverfahren, die präzise Spannungskontrastmessungen erfordern.
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.
(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.
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.
Prototypenentwicklung im Nanometerbereich
Mit der fortschreitenden Miniaturisierung der Technologie steigt die Nachfrage nach Geräten und Strukturen im Nanomaßstab immer weiter an. 3D-Nanoprototypenentwicklung mit DualBeam-Geräten hilft Ihnen, funktionale Prototypen im Mikro- und Nanobereich schnell zu entwerfen, zu erstellen und zu prüfen.
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.
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.
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.
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.
Schaltungsbearbeitung
Fortschrittliche, eigens für diese Aufgabe betriebene Lösungen zur Schaltungsbearbeitung und für das Nanoprototyping, die neuartige Gaszuführsysteme mit einem breiten Portfolio an chemischen Eigenschaften und FIB-Technologie (fokussierter Ionenstrahl) kombinieren, bieten unvergleichliche Kontrolle und Präzision für die Entwicklung von Halbleiterbauelementen.
Bildgebung und Analyse mittels TEM für Halbleiter
Thermo Fisher Scientific Transmissionselektronenmikroskope bieten die hochauflösende Bildgebung und Analyse von Halbleiterbauelementen, mit denen Hersteller Werkzeuge kalibrieren, Fehlermechanismen diagnostizieren und die Gesamtprozesserträge optimieren können.
Probenvorbereitung von Halbleiterbauelementen
Thermo Scientific DualBeam Systeme bieten genaue eine TEM-Probenvorbereitung für die Analyse von Halbleiterbauelementen im atomaren Maßstab. Automatisierung und fortschrittliche Machine-Learning-Methoden erzeugen qualitativ hochwertige Proben am richtigen Ort und zu niedrigen Kosten pro Probe.
Bildgebung und Analyse von Halbleitern
Thermo Fisher Scientific bietet Rasterelektronenmikroskope für jede Funktion eines Halbleiterlabors, von allgemeinen Bildgebungsaufgaben bis hin zu fortschrittlichen Fehleranalyseverfahren, die präzise Spannungskontrastmessungen erfordern.
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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