今まで考えも及ばなかった材料を周期表から引き出し、それを半導体構造の45nmのノードまたはそれ以降で採用する、あるいは、そのような用途を検討する場合には、さらなる歩留まり向上を目指す観点から、微小パターンについても十分にクリアな画像が得られる、超薄型サンプルの作成も可能にするデュアルビーム(FIB/SEM)装置が必要になるはずである。

　米FEI社は、中核技術を搭載した電子カラムを有するデュアルビーム装置「Helios NanoLab」を製造している。同社によれば、Helios NanoLabは類似製品との比較で最高レベルの0.9 nm/15kVという画像性能を有するとしている。Helios NanoLabは低加速電圧で動作可能で、このため繊細な電子材料の損傷を予防できる。分解能は1kVで1.5nmを得ることができる。

　画像作成には画像処理/分析の要求性能に見合う安定性と明るさを有するショットキフィールドエミッションガンを使用している。レンズ式検出器と低ノイズ画像系の採用により画像作成/処理能力がさらに強化され、一方、SEM動作距離は4mmと短く、分解能が改善された。さらに、スキャン精度の向上により精密測定に必要なデータ収集が可能となっている。

　プラットフォームは2Dと3Dの両方の分析用に設計されている。イオンカラムは数分の内にサイトに固有な断面を精度良く作ることができる。一方、SEMによるモニタリングにより終点検出用のイオンミリングされた面の画像をリアルタイムに得ることができる。デュアルビームプラットフォームのソフトウェアは一連の断面画像のデータを自動的に合成し、それを3Dモデルに変換することもできる。STEM/TEMサンプルの作成作業も自動化されているので、厚さ100nmのサンプルを20分以内に作ることが可能だ。イオンビームは1kV未満の低電圧サンプルクリーニングが可能であり、これにより、表面の損傷トラブルを削減でき、100nm未満にまで薄くしたサンプルでも詳細情報を保持することが可能である。

　SEMカラムは一定パワーレンズ技術を使用して作動するように設計されている。このため、入力パワーを一定に保ったままレンズの強度を変更することが可能であり、従って、カラムの状態が変わった時に起こりうる熱的変動を避けることができる。さらに、カラムのアライメント調整と操作が簡単になり、ドリフトを予防でき、安定性が向上して、焦点調整も素早く行うことができる。レンズ式検出器、収集効率、及び、検出器～画面間の画像系全体の信号ノイズ比の改良により、より小さなビーム電流を使用することが可能になり、その結果、サンプルを損傷する可能性が小さくなり、画像から情報が失われる可能性も小さくなった。

　プラットフォームの設計は新材料の使用、他ノードへの採用検討に対応できるように考えられている。ミリングおよび断面切断によるサンプル作成機能も重要であるが、これらの異なる(新しい)材料を画像化するプロセスも重要である。特に比誘電率(k)の小さな絶縁材料などは繊細な膜であり、その点から問題が多い材料といえる。同製品のプラットフォームはチップを交換するための「ホットスワップ」機能を持っており、これによりダウンタイムを最小限に抑えることができ、さらに、カラムを電磁干渉と振動から保護するためのシールドも改善されている。

　FIBとSEMの両方を兼ね備えたデュアルビームプラットフォームは、新材料を組み合わせた製品の開発、あるいは、そのような新材料を組み合わせた時にどのような問題が起こるかを分析する作業に必須の装置となりつつある。