文章來源：老千和他的朋友們

原文作者：孫千

本文介紹了關鍵尺寸掃描電鏡（CD-SEM）技術。

計量學是推動當前及未來幾代半導體器件開發與制造的重要基石。隨著技術節點不斷縮小至100納米，甚至更小的線寬，以及高深寬比結構的廣泛應用，掃描電子顯微鏡（SEM）憑借其高分辨率和多功能性，依然在全球半導體制造的多個階段中占據核心地位。

相比于當前依賴光學顯微鏡的測量技術，SEM展現出更卓越的分辨率與檢測能力，同時相比掃描探針技術（SPM），在處理速度上具有顯著優勢。此外，SEM提供了多種分析模式，每種模式針對特定類型的樣品、器件或電路，能夠揭示其物理、化學及電學特性，提供獨特而詳細的信息。

1 CD-SEM的基本結構

無論是實驗室通用型還是用于集成電路結構和尺寸測量的專用設備，SEM的基本工作原理基本一致。SEM之所以得名，是因為它利用細聚焦的電子束，以精確的光柵掃描模式（通常為矩形或正方形）逐點掃描樣品表面。

SEM的電子束來自電子源，通常在0.2千伏到30千伏的加速電壓下運行。在半導體生產中，CD-SEM多在0.4千伏至1千伏的電壓范圍內工作。電子束沿鏡筒向下，通過一個或多個電子光學聚光鏡被縮小，其直徑從幾微米逐漸收縮到納米量級。

操作者通過調整加速電壓和聚光鏡縮小程度，根據樣品特性、分辨率需求和放大倍數，優化電子束成像效果。最終，當電子束撞擊樣品時，其直徑約為幾納米。

SEM中受控的掃描線圈偏轉電子束，使其以光柵模式掃描樣品表面。這種掃描與顯示屏的偏轉同步，從而將樣品生成的信號逐點顯示和記錄。放大倍數由掃描區域大小決定，樣品上一個像素所代表的區域越小，有效放大倍數越高。因此，正確的光柵掃描校準對于精確測量至關重要。SEM能夠實現極高的分辨率和放大倍數，而傳統光鏡因衍射限制，最佳分辨率僅為0.25-0.5微米。

圖1 CD-SEM結構示意圖

圖1展示了典型“自上而下”設計的SEM，這種優化設計適合高效觀測平面結構，但樣品不能傾斜。一些實驗室型和缺陷檢測型儀器允許樣品傾斜，適用于觀察側壁結構、橫截面信息以及優化X射線采集。一些現代儀器甚至能夠生成樣品的立體圖像。

與光鏡相比，SEM的景深更大（約為光鏡的100-500倍），使其在高放大倍數下能清晰呈現粗糙表面的顯微圖像。然而，對于某些高縱橫比的半導體結構，其景深仍可能不足。另一個重要特性是SEM的等焦性：操作者可在高放大倍數下完成對焦和像散校正，降低放大倍數后圖像依然保持清晰。

為了有效傳播電子束，SEM鏡筒需保持高真空狀態，因為在空氣中的電子傳輸距離有限。真空水平由儀器設計決定，通常采用離子泵、擴散泵或渦輪分子泵來維持真空。在實驗室應用中，新型低真空設計允許觀察更多樣的樣品類型，但尚未在半導體生產中普及，這種設計或將在未來迎來更廣泛的應用。

2 CD-SEM的電子信號

當高能電子束與固體樣品發生相互作用時，會在樣品的相互作用區域內生成多種信號。這些信號能夠被SEM收集、分析并用于成像。

在SEM中，最常用的信號類型是二次電子（Secondary Electrons, SE）和背散射電子（Backscattered Electrons, BSE）。圖2顯示了它們的強度分布特點。

圖2 SEM中典型信號的強度分布

信號的形成區域受以下因素影響：1入射電子束的加速電壓決定了電子的穿透深度和相互作用范圍。2樣品成分會影響信號強度及生成機制。3樣品幾何形狀決定了電子的散射路徑和探測器的捕獲效率。當相互作用區域內產生的信號穿透樣品表面，并由適當的收集和顯示設備捕獲后，可用于生成高分辨率的樣品圖像，實現物理、化學及結構信息的提取。

2.1 電子射程

即使在較低加速電壓下，入射電子束仍然能夠穿透樣品一定距離，形成相互作用體積。因此，理解并量化這一相互作用區域對于分析信號來源至關重要。

電子射程代表了電子在樣品中的最大穿透深度。由于低加速電壓下電子與樣品的相互作用機制復雜，目前尚無通用方程能完全準確地預測電子在材料中的運動軌跡。不過，近年來針對這一問題的研究取得了顯著進展。Kanaya和Okayama提出的一種表達式對低原子量元素和低加速電壓條件下的電子射程提供了較準確的近似計算。

圖3展示了5千電子伏（5 keV）及800電子伏（800 eV）條件下，電子在光刻膠層中的計算軌跡。射程界限被視為類似“材料的連續層”，近似代表電子作用范圍。

圖3 高加速電壓(5 kV)(左)和低加速電壓(800 V)(右)的蒙特卡洛電子軌跡圖。

此外，在多面幾何結構樣品中，較高加速電壓的電子會沿著更復雜的路徑運動，可能多次穿透和離開樣品表面。這種復雜性顯著增加了精確建模的難度。

2.2 二次電子（SE）

在CD-SEM中，SE是最常用的信號，其在SEM圖像中占主要比例。二次電子主要由主電子束與樣品表面前幾納米范圍內的相互作用產生。它們的逃逸深度因加速電壓和樣品材料原子序數而異：對金屬材料，約為2-10納米。對非導體，約為5-50納米。此外，背散射電子離開樣品表面，或與樣品室內壁發生碰撞時，也會產生二次電子。

二次電子能量范圍一般在1-50電子伏特（eV）之間。由于其低能量，二次電子只能從樣品極淺表層逃逸，因此攜帶著高分辨率的表面特征信息。在低加速電壓下，二次電子易于收集，信號強度明顯高于其他類型的電子信號，適合用于表面形貌的精確檢測。

圖4 光刻膠的掃描電鏡圖像

實際上，二次電子信號并不完全來源于主電子束與樣品的直接相互作用。研究表明，遠程生成電子（能量小于50 eV）的數量遠超于入射電子束直接作用產生的電子（多達3倍）。由于電子散射的作用，一部分二次電子可來源于入射電子束撞擊位置以外的區域，這使得信號的來源更加復雜。

二次電子信號來源復雜，它是由多種相互作用機制共同生成的，具體可以分為四種主要信號來源：SE-1：入射電子束首次與樣品直接相互作用時，在表面產生的二次電子。SE-2：背散射電子（BSE）在離開樣品表面時產生的二次電子。

SE-3：背散射電子經過多次相互作用（包括與樣品其他結構或儀器內部部件的碰撞）生成的二次電子。SE-4：來自電子光學鏡筒中雜散電子的二次電子。如圖5所示，這也是二次電子信號建模復雜且具有挑戰性的原因之一。

圖5 典型實驗室SEM中四種可能的二次電子產生方式的示意圖

根據Peters的實驗測量數據（以金的晶體為例），二次電子圖像中各組分的貢獻比例如下：SE-1約占10%。SE-2約占30%。SE-3占主要比例，約為60%。標準的Everhart-Thornley探測器無法區分這些不同來源的電子，因此最終收集的信號是所有這些來源的綜合結果。

由于二次電子信號形成機制復雜且依賴多種因素，其一致性和準確性容易受到以下因素干擾：樣品相關因素，如成分、幾何形狀的不同。儀器相關因素，例如儀器內部的幾何結構或探測器的收集場異常（如載物臺運動）。信號高變性，二次電子的復雜來源及其與儀器設計的強依賴性，使其極難被精確建模。

這種信息的不確定性，可能導致計量學中對關鍵尺寸（CD）的結果解讀出現偏差。因此，在分析二次電子信號時，需特別關注可能存在的誤差來源，并根據具體樣品和設備條件做出優化。

2.3 二次電子的收集

在SEM中，二次電子信號的檢測通常依賴專門設計的探測器設備，這些探測器決定了信號收集的效率和圖像質量。最常見的閃爍體式探測器，由Everhart和Thornley設計，也叫Everhart-Thornley（E/T）探測器，該探測器配備正偏壓收集器，以吸引低能量的二次電子，提高信號采集效率。也包括商業型號眾多的鏡筒內探測器，比如Inlens探測器，T2探測器，TLD探測器，UP探測器等。

也有其他探測器，例如微通道板探測器，這是一種高靈敏度的探測器類型，適用于特定高分辨率應用。

由于二次電子的能量較低，其軌跡很容易受到局部電場和磁場的干擾，因此探測器的設計和安裝影響至關重要：1探測器位置及電勢，收集效率直接與探測器的物理位置及樣品周圍電場的分布相關。2與樣品幾何形狀的關系，位置不合理的探測器可能導致信號收集的不對稱性，尤其是用于檢測窄垂直結構（如光刻膠線）時。

偏軸角度安裝的探測器在一些實驗室儀器中較為常見，這種配置可能導致對樣品特征邊緣檢測的不對稱性。比如，窄垂直結構的左右側可能表現出不同的信號強度和形態，影響輪廓的對稱性。此外，CD的準確測量還涉及儀器電學系統引入的噪聲，樣品與電子束相互作用的非對稱性或樣品本身的不均勻性。

2.4 背散射電子（BSE）

BSE是指在樣品中發生彈性或非彈性碰撞后，以能量大于50 eV發射出的電子。

這些電子具有獨特的物理特性，在成像和表征中發揮著重要作用。

背散射電子的特點：1高能量組成：背散射電子的能量通常接近入射電子束的入射能量。例如：30 keV的入射電子束可產生能量范圍在24-30 keV的背散射電子。1 keV的入射電子束則對應約1 keV的BSE。高能背散射電子信號不僅可以直接被探測器收集成像，也可能與樣品或樣品室繼續相互作用，產生其他信號。2方向性：由于較高的能量，BSE具有較強的方向性，不易受到周圍電場的干擾。當BSE進入視線范圍并擊中E/T探測器時，會間接對二次電子圖像產生影響。

影響背散射電子信號的因素：1樣品化學成分：不同材料的BSE產額依賴于其原子序數，意味著BSE可以用于區分樣品的化學組成。2加速電壓：在約5 kV以上，BSE信號與加速電壓關系較弱，但較低電壓時可能更敏感。3 探測器和樣品幾何：探測器位置及樣品的傾斜角度會顯著影響BSE的收集效率和信號質量。

背散射電子的優勢：1抗表面充電能力：背散射電子因其高能量，受表面電荷干擾的程度遠低于二次電子。這使得它在檢測未涂層樣品或表面容易充電的材料時表現出色。2優化成像技術：通過調整樣品的傾斜角度和探測器的偏壓，可以更有效地檢測未涂層樣品，解決通常受表面充電限制的觀察問題。

2.5 背散射電子的收集

BSE從樣品表面向多個方向發射，但其分布在半球空間中并不均勻。由于其高能量和直線軌跡，探測器必須精確地放置在能夠截獲BSE路徑的位置以確保有效收集。

為了有效探測背散射電子，可使用以下類型的探測器：1 固態二極管探測器：利用BSE的高能量直線性設計，能夠高效收集表面產生的信號。2 微通道板探測器：多功能、高靈敏度探測器，適用于更復雜的應用場景。3 閃爍體探測器：專為背散射電子設計，能夠通過優化放置位置截獲BSE路徑，大多設計在鏡筒內。

探測器的尺寸、幾何位置及其相對樣品的擺放方式會顯著影響采集到的信號：偏置探測器可能導致圖像的不均勻性，甚至影響測量精度。仔細分析探測器的特性（如靈敏度、收集角度）及其與樣品的關系，對于準確解讀BSE信號尤為重要。

BSE還可以采用能量過濾探測器進行檢測，這些探測器具有獨特的優勢：

能量過濾能隔離那些與樣品相互作用程度較低的電子（低損耗電子）。這些電子的信號通常產生于樣品體積的較淺層，因而提供了更高分辨率的信息。在低加速電壓下，能量過濾探測器已被廣泛成功應用，盡管可能面臨信噪比的限制。

建模優勢，能量過濾探測器的已知輸入參數使電子束與樣品的相互作用建模更加直觀有序，有助于精確開發關鍵尺寸（CD）計量學標準。

3 CD-SEM計量學

在1987年的一篇關于SEM計量學的綜述中，當時使用的主要電子源為熱發射型陰極，其中尤以常規發夾鎢絲和六硼化鑭（LaB6）為代表。而當時SEM光學鏡筒的設計較為簡單，CD-SEM的計量學應用剛剛起步，這些設備實際上是通過實驗室儀器改裝而來。

現代SEM設計中的諸多重要變化和技術進步。特別是以下兩個方面的升級：場發射電子槍的廣泛應用，大幅提高了電子束亮度和分辨率。改進物鏡設計的引入，增強了電子束的聚焦能力和成像質量。讀者可以參考相關研究文章，了解這些發展對SEM計量學的深遠影響。表1對CD-SEM的一些關鍵特性和主要技術要求進行了總結。

表1 早期典型CD-SEM計量儀器規格

3.1 低加速電壓檢測和計量

低加速電壓操作目前對半導體工業的生產和制造非常重要。在低加速電壓(200 V至2.5 kV)下，可以以非破壞性方式檢查在制晶圓。隨著納米幾何尺寸的出現，對許多加工步驟進行在線檢查變得勢在必行。使用渦輪分子泵和離子泵的現代清潔真空技術能夠實現幾乎無污染的檢查，以篩查晶圓的適當顯影、對準、蝕刻、光刻膠去除，以及在下一個加工步驟之前是否存在可見污染物。

低加速電壓操作不僅限于晶圓制造，光掩模檢查也可以在SEM中進行。光掩模中的缺陷，無論是隨機的還是重復的，都是器件制造中產率損失的來源。缺陷可能出現在玻璃、光刻膠或鉻中，表現為針孔、橋接、玻璃斷裂、突起、溶劑斑點、凹陷，甚至缺失幾何特征。許多為半導體工業開發的技術正在其他領域得到應用，如聚合物工業和生物應用。

目前，所有關鍵尺寸（CD）計量學都在“非破壞性”條件下進行。所謂非破壞性，指的是樣品在放入SEM之前不會發生物理改變，且SEM檢測的過程不會損壞樣品的后續功能或使用價值。

在此之前，掃描電鏡通常使用20-30千伏的高加速電壓以優化圖像分辨率和信噪比。然而，這種高電壓操作存在幾大不足：對于非導電樣品，需在其表面鍍上一層金等導電材料，以增強信號并提供接地通路。儀器只能容納尺寸較小的樣品，導致半導體行業常用的大面積晶圓在檢測前必須被分割。尤其是后者，每次加工過程需犧牲昂貴的晶圓樣品，這種方法隨著晶圓尺寸增大而變得更加不可行。

如今，生產過程中的在線檢測要求操作過程完全非破壞性，樣品無需鍍層且保持完整無損。這一需求推動了掃描電鏡以下技術的革新：1場發射源，提高了低加速電壓的性能。2大腔室設計，支持更大樣品（如整片晶圓）的檢測。3改進透鏡技術，增強聚焦能力和成像精度。4清潔抽氣系統與數字幀存儲，提升了設備整體性能與數據管理效率。這種現代化的技術改進背后，半導體行業一直是核心驅動力。

高能電子可能會對敏感器件造成物理損傷，這是在線檢測的一大潛在問題。低加速電壓操作正在成為解決這一問題的重要手段，通常定義為加速電壓低于2.5千伏（通常在0.4至1.2千伏范圍）。

低加速電壓操作的主要優勢有：1減少樣品損傷，低能電子束穿透距離短，對光刻膠等材料的敏感層影響更小；2電荷積累風險更低，更適合非破壞性評估。3優化信號強度，低能電子束在樣品表面附近產生更多二次電子，這些電子更容易逃逸并被收集，從而提高圖像質量。4精確控制加速電壓和束能量，在非破壞性檢測中至關重要。

加速電壓需保持在入射電子束的最小實用值，例如200伏至2.5千伏范圍內。理想操作條件常需逐步調整加速電壓，步長可小至10伏。這種調節方式可以使得無用的帶電圖像轉變為有用的樣品信息圖像。此外，加速電壓的小幅調整（如僅改變100伏）或樣品的輕微傾斜，可能顯著影響成像結果。例如，不同光刻膠樣品的導電性質多變，因此，低加速電壓的成功應用需要深刻理解樣品的電性能及其變化趨勢。最近研究表明，樣品的位置、襯底的性質以及光刻膠的類型和厚度都會影響理想加速電壓的選擇。

3.2 總電子發射

總電子發射是指從樣品中發射的電子總數（標記為δ），其行為對非破壞性、低加速電壓操作中的成像和樣品表征至關重要。圖6和圖7分別展示了總電子發射的行為曲線及其在絕緣樣品成像中的應用。

圖6 用于無損SEM計量和檢測的典型總電子發射曲線。E1和E2表示樣品上預期不會發生充電的點

圖7 未涂層光刻膠的低加速電壓圖像

總電子發射曲線與單位線相交的點（E1和E2）顯示了樣品沒有凈電荷積累的條件，即發射電子數剛好等于入射電子數。絕緣樣品（如光刻膠或二氧化硅）在電子束輻照下可能會吸收束電子并產生負電荷，從而降低入射電子束的實際入射能量。例如，如果入射電子束能量為2.4 keV，而樣品的E2點為2 keV，樣品將生成約-0.4 keV的負電位，迫使入射能量降至E2點。負電荷積累可能對電子束產生不利影響，降低圖像質量，甚至導致信號丟失。

當主電子束操作點處于E1和E2之間時，樣品可能發射的電子多于入射電子，從而帶正電。正電荷的影響較小，通常局限在幾伏范圍內。然而，這可能抑制低能二次電子的持續發射，減少被探測器收集的信號量。

總之， 操作點越接近單位產額點（E1和E2），樣品的充電效應越小，從而得到更高質量的成像。

不同材料有各自的總發射曲線，因此需要在所有樣品材料的E1和E2點之間找到一個折中電壓值。對大多數材料而言，0.2-1 keV的加速電壓范圍通常能有效減少充電效應，并將器件損傷降到最低。另外，增大樣品傾斜通常會將E2點移向更高的加速電壓值，這有助于優化操作條件。

總電子信號的形成機制非常復雜，主要受以下因素的綜合影響：1電子束著陸能量：入射電子束的能量直接決定了發射電子的數量和其動能特性。2發射電子的軌跡：發射電子的方向性與樣品表面特性有關，并受到局部電磁場的強烈影響。3局部電磁場影響：樣品充電效應和探測器周圍的電磁場都會改變發射電子的軌跡，從而影響探測器的信號收集能力。

總電子發射理論為優化樣品觀察提供了基礎指導。通過選擇接近單位產額點的操作點，可有效消除樣品的充電效應，提高信號質量。針對不同樣品材料，需要調節加速電壓、電子束能量和樣品傾斜角度，以觀察到最佳圖像。進一步研究電子發射行為還可為開發更先進的掃描電鏡技術，如精確的非破壞性檢測提供支持。

3.3 線寬測量

在集成電路的制造過程中，線寬和器件結構的其他關鍵尺寸的精確控制對于確保集成電路性能滿足設計規格至關重要。然而，傳統的光學測量方法已無法滿足檢測超大規模集成電路（VLSI）和超超大規模集成電路（ULSI）幾何尺寸的精度需求。這是因為現代晶圓制造采用極短波長輻射（如X射線和電子束）進行光刻，使得測試與測量也需要相匹配的短波長光學系統和高分辨率技術。

線寬測量有兩個核心測量參數：線寬與節距。線寬是指沿某一特定軸向的單個結構的尺寸，是評估集成電路物理特性的關鍵參數之一。節距（或位移）是指兩個或多個近似相同的結構上對應位置之間的間距測量（見圖8）。

圖8 節距和線寬對比

相比光鏡，SEM具備更卓越的可操作性，其放大倍數可以跨越四個數量級以上，因此特別適用于納米級幾何結構的精準測量。

SEM線寬測量依賴于放大倍數的準確性，而這直接受到工作距離和加速電壓等多個運行因素的影響。盡管典型SEM的放大倍數已經適應大多數應用需求，但對于關鍵測量工作，這種準確性可能仍不滿足長時間高精度測量的要求，因為放大倍數會隨時間出現漂移。為實現關鍵尺寸的可重復測量，所有影響放大倍數穩定性的不確定因素（如機械誤差、電流波動和環境變化）都必須被降至最低。

Jensen和Swyt以及Postek分別概述了影響SEM圖像形成及線寬測量的常見誤差源，如樣品充電效應、電子束散射、探測器響應等。在開展高精度的線寬測量之前，這些誤差必須加以校正，否則可能影響測量結果的可靠性。

3.4 顆粒計量學

顆粒計量和表征已經成為半導體制造中一個快速發展的領域。這是因為顆粒在制造過程中可能對產品質量和設備性能產生深遠的影響。事實上，顆粒計量可以被視為關鍵尺寸（CD）計量的一種特例，因為測量線寬時遇到的許多挑戰同樣適用于顆粒尺寸測量。

顆粒的產生貫穿于加工的多個環節，以下是主要來源：

1加工過程中，許多設備部件的磨損會通過機械作用產生顆粒。此外，檢測過程本身（包括SEM操作）也可能成為顆粒生成的原因。

2晶圓在傳輸進出系統時，與傳輸機構的物理接觸可能產生顆粒。抽真空時由于湍流效應，顆粒可能移動并最終沉積在晶圓表面。

3樣品更換涉及溫度和壓力的波動，這可能引發水蒸氣凝結、液滴形成以及液相化學反應，從而產生顆粒污染。

顆粒污染不僅影響產品質量，還可能對檢測系統本身造成損害，例如：顆粒的存在可能干擾器件結構的完整性，甚至導致晶圓報廢。在SEM內部，顆粒可能通過磨損或電荷積累的方式干擾儀器運行。如果帶電顆粒沉積在SEM敏感部位（如透鏡系統或探測器），會顯著降低設備分辨率，影響成像質量甚至導致設備失效。

3.5 套準計量

目前，可見光和紫外光光學系統的分辨率已經足夠滿足現有工藝中套準計量的需求。然而，隨著套準計量結構的持續微縮化，傳統光學方法將逐漸無法滿足要求。這種情況下，SEM將在套準計量中發揮越來越重要的作用。

SEM正逐步被引入套準計量工藝，尤其是在極高精度要求的結構中。例如，SEM被用于雙極集成電路技術中的關鍵控制任務發射極到基極的套準測量。Rosenfield，以及Rosenfield和Starikov的研究表明，SEM具有采集下一代半導體器件所需信息的重要潛力。這表明SEM在超高分辨率和復雜結構測量中正在展現其獨特優勢。

3.6 自動化CD-SEM特點

自動化CD-SEM的主要技術特性為半導體制造和檢測提供了必要的指導方向。為確保180納米及以下制造技術的光刻和刻蝕過程的CD測量和控制，國際SEMATECH聯盟、美國國家標準與技術研究院（NIST）以及國際SEMATECH的專家組聯合制定了CD-SEM的統一規范。

這份規范作為一個動態的“活文件”，隨著儀器技術進步而不斷更新，覆蓋了以下關鍵領域并提出改進要求和測試標準。

儀器重復性：儀器的重復性是指在一段時間內重復進行特定測量的能力，其穩定性直接影響半導體生產的測量可信度。根據ISO文件，重現性和重復性的定義統稱為精密度（precision）。SEMI文件E89-0999進一步擴展了相關定義，以便更好地解釋和比較工藝公差。儀器重復性是確保產品質量控制及工藝穩定性的關鍵組成部分。

CD-SEM準確度：在VLSI制造中，目前缺乏與特征相關的可追溯線寬標準，因此，如何提升CD-SEM的測量準確度仍是重點研究領域。要實現精準測量仍需針對這些參數進行大量測試和改進。

充電與污染：充電和污染是CD計量中需要重點解決的問題。在電子束照射晶圓的過程中，樣品上積累的電荷會降低測量精度。污染的逐步積累改變了電子的軌跡、能量及到達探測器的數量，使得測量結果產生偏差。由于難以單獨分離和測量充電與污染效應，研究仍在集中于如何優化系統設計以減少其共同影響。

系統性能匹配：系統性能的匹配性表征的是多臺CD-SEM之間的測量一致性。同品牌與型號的儀器通常較易實現匹配，但不同品牌或型號間的匹配因設計差異而存在挑戰。基于ISO定義，匹配誤差是因測量工具更換而引起的不確定性的一部分。針對180納米代CD-SEM，系統之間的平均測量差異要求小于1.5納米，多臺儀器平均值的誤差范圍則限制在2.1納米以內。

圖案識別與工作臺導航準確度：圖案捕獲率應>97%，識別性能與尺寸特征、層間對比度及樣品充電相關聯。所有錯誤必須分類記錄以便分析和改進。CD-SEM需支持從5微米到100微米或以上范圍內的精準導航，并能夠識別距離最近識別目標100微米內的特征，保證測量的靈敏性和可靠性。

通量：通量是指CD-SEM對批量晶圓的高速分類能力，是生產計量中的重要指標。在滿足精度、污染與充電控制、以及其他性能參數的條件下，SEM需具備高通量檢測晶圓的能力。通量測試必須與其他測量（如匹配性和靈敏度測試）在相同SEM配置下完成，以確保結果的一致性。