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测量图形的尺寸，一般是依靠高分辨率的电子显微镜(scanning electron microscope， CD-SEM)来测量光刻胶图形的尺寸。图1是这种显微镜工作的过程：它采用逐步放大(zoom in)的方法，指定了所要测量图形的具体位置。在图1中方框的引导下，光刻工艺工程师可以用电镜一步一步找到测量的位置。另外，图1中还标出所要测量的图形在曝光区域中的坐标。这个坐标值是以曝光区域左下角为原点(0, 0)的。在线宽测量电镜(CD-SEM)中输入坐标值， CD-SEM 的运动平台可以直接移动到所要测量的图形处。手册中所有需要测量的图形都必须像图1一样给出其所在曝光区域的准确位置。
显然，使用坐标值可以更方便快速地寻找到测量图形。特别是在需要测量很多图形时，坐标的优点更为明显。因此，光刻工程师都希望标准手册能提供所有测量图形的位置坐标(X, Y)。位置坐标可以从设计图形(GDS 文件)中获取，但是，设计图形中的坐标一般是相对于本模块(chiplet/die)的左下角的(Xchiplet, Ychiplet)，必须要转换成相对于曝光区域的左下角。转换的办法就是叠加上模块在曝光区域的位置(ΔX,ΔY)，即X=ΔX Xchiplet；Y=ΔY Ychiplet，如图2所示 。
在28nm以下，线宽进一步缩小，CD-SEM测量导致的光刻胶损失效应再也不能忽略了。在电子束的轰击下，光刻胶的边缘已经平滑了，测得的光刻胶图形的线宽也增大了50%左右。CD-SEM 测量导致的光刻胶线宽收缩(shrinkage)可以用下列公式来定量表示
式中，S和γ是常数，由实验结果拟合得到，单位分别是nm和nm/(μC/cm2)。dose=I·t/A，I是束流，单位是pA；t是照射时间，单位是s；A是受照射的面积，单位是μm2 。
电子显微镜的分类 1、透射电镜 (TEM) 样品必须制成电子能穿透的，厚度为100～2000 Å的薄膜。成像方式与光学生物显微镜相似，只是以电子透镜代替玻璃透镜。放大后的电子像在荧光屏上显示出来，TE...
电子显微镜是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。 电子显微镜的分辨能力以它所能分辨的相邻两点的最小间距来表示。20世纪70年代，透射...
顾名思义，所谓电子显微镜是以电子束为照明光源的显微镜。由于电子束在外部磁场或电场的作用下可以发生弯曲，形成类似于可见光通过玻璃时的折射现象，所以我们就可以利用这一物理效应制造出电子束的“透镜”，从而开...
扫描电子显微镜在PS版铝板基砂目形貌观察中的应用
扫描电子显微镜在PS版铝板基砂目形貌观察中的应用
用扫描电子显微镜(SEM)对PS版铝板基上的砂目形貌进行了观察分析,比较了不同砂目形貌对PS版性能的影响。实践证明,SEM可以方便直观地观察铝板基上砂目的细密程度、平台和深度,为砂目的处理提供客观可靠的依据。
原子水平的表面特征传感器—扫描式隧道电子显微镜(STM)
原子水平的表面特征传感器—扫描式隧道电子显微镜(STM)
原子水平的表面特征传感器—扫描式隧道电子显微镜(STM)
在集成电路领域，特征尺寸是指半导体器件中的最小尺寸。人们在谈及CPU的更新换代时，经常会说到类似的话：这款CPU采用了28 nm工艺，跟上一代采用40 nm工艺的同系列芯片相比，性能提升了多少、功耗下降了多少。这里说到的40 nm、28 nm就是集成电路的特征尺寸。一般来说，特征尺寸越小，芯片的集成度越高，性能越好，功耗越低。
扫描电子显微镜 在新型陶瓷材料显微分析中的应用
显微结构的分析
在陶瓷的制备过程中，原始材料及其制品的显微形貌、孔隙大小、晶界和团聚程度等将决定其最后的性能。扫描电子显微镜可以清楚地反映和记录这些微观特征，是观察分析样品微观结构方便、易行的有效方法，样品无需制备，只需直接放入样品室内即可放大观察；同时扫描电子显微镜可以实现试样从低倍到高倍
的定位分析，在样品室中的试样不仅可以沿三维空间移动，还能够根据观察需要进行空间转动，以利于使用者对感兴趣的部位进行连续、系统的观察分析。扫描电子显微镜拍出的图像真实、清晰，并富有立体感，在新型陶瓷材料的三维显微组织形态的观察研究方面获得了广泛地应用。
由于扫描电子显微镜可用多种物理信号对样品进行综合分析，并具有可以直接观察较大试样、放大倍数范围宽和景深大等特点，当陶瓷材料处于不同的外部条件和化学环境时，扫描电子显微镜在其微观结构分析研究方面同样显示出极大的优势。主要表现为： ⑴力学加载下的微观动态 （裂纹扩展）研究 ; ⑵加热
条件下的晶体合成、气化、聚合反应等研究 ; ⑶晶体生长机理、生长台阶、缺陷与位错的研究； ⑷成分的非均匀性、壳芯结构、包裹结构的研究； ⑸晶粒相成分在化学环境下差异性的研究等。
纳米尺寸的研究
纳米材料是纳米科学技术最基本的组成部分，现在可以用物理、化学及生物学的方法制备出只有几个纳米的“颗粒 ”。纳米材料的应用非常广泛，比如通常陶瓷材料具有高硬度、耐磨、抗腐蚀等优点，纳米陶瓷在一定的程度上也可增加韧性、改善脆性等，新型陶瓷纳米材料如纳米称、纳米天平等亦是重要的应用领域。纳米材料的一切独特性主要源于它的纳米尺寸，因此必须首先确切地知道其尺寸，否则对纳米材料的
研究及应用便失去了基础。纵观当今国内外的研究状况和最新成果,目前该领域的检测手段和表征方法可以使用透射电子显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜等技术，但高分辨率的扫描电子显微镜在纳米级别材料的形貌观察和尺寸检测方面因具有简便、可操作性强的优势被大量采用。另外如果将扫描电子显微
镜与扫描隧道显微镜结合起来，还可使普通的扫描电子显微镜升级改造为超高分辨率的扫描电子显微镜。图 2所示是纳米钛酸钡陶瓷的扫描电镜照片，晶粒尺寸平均为 20nm。
铁电畴的观测
压电陶瓷由于具有较大的力电功能转换率及良好的性能可调控性等特点在多层陶瓷驱动器、微位移器、换能器以及机敏材料与器件等领域获得了广泛的应用。随着现代技术的发展，铁电和压电陶瓷材料与器件正向小型化、集成化、多功能化、智能化、高性能和复合结构发展，并在新型陶瓷材料的开发和研究中发挥重要作用。铁电畴 （简称电畴）是其物理基础，电畴的结构及畴变规律直接决定了铁电体物理性质和应用方向。电子显微术是目前观测电畴的主要方法，其优点在于分辨率高，可直接观察电畴和畴壁的显微结构及相变的动态原位观察 （电畴壁的迁移）。
扫描电子显微镜观测电畴是通过对样品表面预先进行化学腐蚀来实现的，由于不同极性的畴被腐蚀的程度不一样，利用腐蚀剂可在铁电体表面形成凹凸不平的区域从而可在显微镜中进行观察。因此，可以将样品表面预先进行化学腐蚀后，利用扫描电子显微镜图像中的黑白衬度来判断不同取向的电畴结构。对不同的铁电晶体选择合适的腐蚀剂种类、浓度、腐蚀时间和温度都能显示良好的畴图样。图 3是扫描电子显微镜观察到的 PLZT材料的 90°电畴。扫描电子显微镜 与其他设备的组合以实现多种分析功能
在实际分析工作中，往往在获得形貌放大像后，希望能在同一台仪器上进行原位化学成分或晶体结构分析，提供包括形貌、成分、晶体结构或位向在内的丰富资料，以便能够更全面、客观地进行判断分析。为了适应不同分析目的的要求，在扫描电子显微镜上相继安装了许多附件，实现了一机多用，成为一种快速、直观、综合性分析仪器。把扫描电子显微镜应用范围扩大到各种显微或微区分析方面，充分显示了扫描电镜的多种性能及广泛的应用前景。
目前扫描电子显微镜的最主要组合分析功能有:X射线显微分析系统（即能谱仪,EDS），主要用于元素的定性和定量分析，并可分析样品微区的化学成分等信息；电子背散射系统 （即结晶学分析系统），主要用于晶体和矿物的研究。随着现代技术的发展，其他一些扫描电子显微镜组合分析功能也相继出现，例如显微热台和冷台系统，主要用于观察和分析材料在加热和冷冻过程中微观结构上的变化；拉伸台系统，主要用于观察和分析材料在受力过程中所发生的微观结构变化。扫描电子显微镜与其他设备组合而具有的新型分析功能为新材料、新工艺的探索和研究起到重要作用。
成像
次级电子和背散射电子可以用于成像，但后者不如前者，所以通常使用次级电子。
表面分析
欧革电子、特征X射线、背散射电子的产生过程均与样品原子性质有关，所以可以用于成分分析。但由于电子束只能穿透样品表面很浅的一层（参见作用体积），所以只能用于表面分析。
表面分析以特征X射线分析最常用，所用到的探测器有两种：能谱分析仪与波谱分析仪。前者速度快但精度不高，后者非常精确，可以检测到“痕迹元素”的存在但耗时太长。
我们知道，集成电路从电路设计到芯片制造，要经历非常复杂的过程，其中芯片制造需要依赖微电子技术中的微细加工手段，因此也就会涉及到各种尺寸：衬底的厚度、PN结的深度、金属连线的宽度、氧化物膜的厚度、MOS-FET沟道的长度，等等。这其中最小的尺寸往往就是最小线条的宽度，俗称“线宽”。线宽最小能达到多少，往往取决于Foundry的技术和设备，比如光刻设备分辨率。对现在主流的CMOS工艺来说，这个“线宽”其实是作为栅极的多晶硅的宽度，也就是晶体管的沟道长度。因此可以简单认为特征尺寸就是芯片制造工艺线中能加工的最小尺寸，也是设计中采用的最小设计尺寸单位（“λ设计规则”中的λ），它是IC设计和制造最重要的技术水平指标。
从图中可以看出，对于MOS-FET来说，栅极线条的宽度就是晶体管沟道的长度。根据MOS-FET的原理，在栅极加上一定电压后能促成沟道的形成，沟道形成后载流子能在两个有源区之间流动，就形成电流，相当于开启了晶体管。这条沟道就像一条河，而电子和空穴就是运载货物的船，要把货物（信息）运到对岸去。要想提高运送的速度，可以使用不同的动力使船跑快一些，比如轮船比小帆船跑得快，核动力航母又比普通轮船跑得快；让载流子吸收光或热的能量，以及给晶体管加上不同的偏置电压，就类似于这种效果。但是还有一个更快捷有效的方法，那就是缩小航程——显然，这条河越窄，过河的时间越短，运货的速度也就越快。因此，特征尺寸的缩小可以提高载流子的等效速度，而载流子的运动速度决定了晶体管集成电路的工作频率，这就是为什么线宽的缩小能使CPU的频率提升的深层次原因，它体现了集成电路微观世界与芯片宏观应用之间的联系，也说明了微电子工艺的提升对IC性能的提升是最有效的。
特征尺寸（沟道长度）的缩小虽然有明显的好处，但是也会带来一系列负面效应，统称为“短沟道效应”。例如，场效应管强调的是栅极电压的控制作用，但是在沟道短到一定程度时，源与漏之间会存在漏电流，即使撤掉了栅极电压，也可能关不断MOS管。这容易理解，因为之前的大河变成了一条小水沟，可以一跃而过，就不需要坐船渡过了。漏电流的存在会使电路的静态功耗增大。为了降低“短沟道效应”带来的负面影响，需要在器件结构、制造工艺等方面进行改进。
特征尺寸概述