CD-SEM（臨界尺寸掃描電子顯微鏡）是一種用於測量半導體晶圓上圖形的線寬和形貌的設備。它的工作原理主要基於以下幾點：
電子束掃描：CD-SEM使用低能量的電子束在樣品表面進行精確的掃描，與樣品表面的原子相互作用。當電子束與樣品相互作用時，樣品會發射出二次電子和反射電子，這些電子被檢測器收集，並轉化為輪廓變化的信號。
圖像形成：通過收集的電子信號，形成樣品表面形貌的二維圖像。這個圖像是樣品表面微結構的尺寸，如線寬、孔徑等的測量基礎。
線寬測量：CD-SEM根據圖形的灰度來確定圖形的邊界，進而計算出線寬。這種測量方法依賴於電子束掃描時產生的信號變化，通過計算測量區域中的像素數來自動計算特定的微結構尺寸。
功能擴展：一些CD-SEM供應商通過在工具中添加傾斜光束功能進行了升級，使得該工具能夠測量FinFET中的鰭片寬度、鰭片高度和側壁角度。此外，一些供應商還添加了反向散射功能，通過背散射電子檢測器或BSE集成到CD-SEM中，來確定結構的成分或表面形貌。
綜上所述，CD-SEM是一種用於測量半導體晶圓上圖形尺寸和形貌的設備，它通過電子束掃描、圖像形成、線寬測量以及功能擴展等多種技術手段來實現這些測量。