[編者按] 光刻機是制造芯片的核心裝備，提升光刻機的研發制造能力，對國產芯片發展進步至關重要。光刻機涉及多項復雜的先進技術，中國工程院譚久彬院士在《儀器儀表學報》2023年3期發表《超精密測量是支撐光刻機技術發展的基石》一文，文章對超精密測量技術在光刻機制造中的重要作用進行了闡述。
譚久彬簡介：中國工程院院士、國家計量戰略專家委員會委員、中國儀器儀表學會副理事長、哈爾濱工業大學精密儀器工程研究院院長。
超精密測量是支撐光刻機技術發展的基石
譚久彬
摘要：光刻機是尖端裝備的珠穆朗瑪峰。超精密測量是支撐光刻機產品研發與制造，保證光刻機產品制造精度等級與質量水平的基石。本文綜述了光刻機產業的特點與發展趨勢。在此基礎上，從零部件、分系統、整機集成、整機性能層面闡述了超精密測量對光刻機技術發展的支撐作用。分析了光刻機產品精密能力提升的途徑和超精密光刻機產業測量體系建立的必要性，包括管控超精密光刻機產品制造質量的工業測量體系和管控光刻機產品工業測量體系量值準確可靠的計量體系。提出了建設光刻機產業計量測試中心的必要性。
關鍵字：光刻機；超精密測量；工業測量體系；計量體系；計量測試中心
1、引 言
光刻機產業處于高端裝備制造鏈的頂端，既是技術鏈的頂端，又是價值鏈的頂端；光刻機產業的高質量發展不僅會直接拉動芯片產業的發展，而且會極大地牽動整個高端裝備制造業的發展，是大國必爭的戰略制高點。要打造一個有牽動力和競爭力的光刻機產業，首先必須打造光刻機產業高質量零部件產品的制
造鏈和產業鏈，這是光刻機產業高質量發展的基礎與前提。超精密光刻機制造精度等級與質量水平，決定了我國超精密光刻機產業和整個高端裝備制造業的核心競爭力。要成功研發與制造光刻機產品，并不斷提高光刻機產品制造精度等級與質量水平，就必須首先完成系統的超精密測量能力建設。沒有系統的超精密測量整體能力支撐，就不可能制造出質量合格的光刻機產品；即便勉強研發出光刻機樣機，也很難產業化，也就是說，沒有超精密測量能力，就無法生產出質量合格的超精密光刻機產品，即無法滿足超精密、高性能、高穩定性、高可靠性和長壽命等要求。系統的超精密測量整體能力建設是支撐光刻機產業高質量的基石，是基礎的基礎。超精密測量能力建設處于基礎性、先導性、戰略性地位，必須優先發展。
2、光刻機產業的特點與發展趨勢
2.1、光刻機是人類制造史上精度和性能水平最高的機器
超精密光刻機被譽為“超精密尖端裝備的珠穆朗瑪峰”，是人類制造史上精度和性能水平最高的機器。其精度和性能已經接近人類超精密制造在現階段的精度極限和性能極限。光刻機的工作原理是，采用類似照相機原理的方式，把掩模板上的集成電路等精細圖形通過物鏡系統按比例縮小，成像到硅片上；然后使用化學方法顯影，再經過離子束刻蝕，得到刻在硅片上的集成電路等精細圖形[1]。超精密光刻機是在超精密量級上把最先進的光、機、電、控等十幾個至幾十個分系統，幾萬個乃至十幾萬個零部件集成在一起，通過及其復雜和嚴密的超精密測控系統，使光刻機的十幾個至幾十個分系統高精度和高性能協同工作。它是人類裝備制造史上復雜程度最高、技術難度最大、制造精度最高、綜合性能最強的尖端超精密裝備。它在高速和高加速度下，達到納米級的同步精度、單機套刻精度和匹配套刻精度等，這與傳統的精度提升環境完全不同。精度和性能是超精密光刻機的生命，其精度和性能提升一點點，通常都要付出幾倍，乃至十幾倍的代價。
2.2、現有光刻機是集成全球超精密制造和測量能力的高精尖技術的結晶
由于光刻機制造與集成難度極大，目前全世界只有少數幾家公司能夠研制和生產。光刻機主要以荷蘭ASML，日本Nikon和Canon三大品牌為主，而最高端EUV光刻機僅有ASML一家公司有能力制造。其中用于7nm節點制程的EUV光刻機擁有10萬多個光機零件，涉及上游5000多家供應商。這些零部件對精度、性能和可靠性的要求極高，只有發揮供應鏈上所有頂尖制造商的技術優勢，確保全部零部件都滿足設計要求，達到驗收標準，最終超精密光刻機才有可能研發成功。
