[编者按] 光刻机是制造芯片的核心装备，提升光刻机的研发制造能力，对国产芯片发展进步至关重要。光刻机涉及多项复杂的先进技术，中国工程院谭久彬院士在《仪器仪表学报》2023年3期发表《超精密测量是支撑光刻机技术发展的基石》一文，文章对超精密测量技术在光刻机制造中的重要作用进行了阐述。
谭久彬简介：中国工程院院士、国家计量战略专家委员会委员、中国仪器仪表学会副理事长、哈尔滨工业大学精密仪器工程研究院院长。
超精密测量是支撑光刻机技术发展的基石
谭久彬
摘要：光刻机是尖端装备的珠穆朗玛峰。超精密测量是支撑光刻机产品研发与制造，保证光刻机产品制造精度等级与质量水平的基石。本文综述了光刻机产业的特点与发展趋势。在此基础上，从零部件、分系统、整机集成、整机性能层面阐述了超精密测量对光刻机技术发展的支撑作用。分析了光刻机产品精密能力提升的途径和超精密光刻机产业测量体系建立的必要性，包括管控超精密光刻机产品制造质量的工业测量体系和管控光刻机产品工业测量体系量值准确可靠的计量体系。提出了建设光刻机产业计量测试中心的必要性。
关键字：光刻机；超精密测量；工业测量体系；计量体系；计量测试中心
1、引 言
光刻机产业处于高端装备制造链的顶端，既是技术链的顶端，又是价值链的顶端；光刻机产业的高质量发展不仅会直接拉动芯片产业的发展，而且会极大地牵动整个高端装备制造业的发展，是大国必争的战略制高点。要打造一个有牵动力和竞争力的光刻机产业，首先必须打造光刻机产业高质量零部件产品的制
造链和产业链，这是光刻机产业高质量发展的基础与前提。超精密光刻机制造精度等级与质量水平，决定了我国超精密光刻机产业和整个高端装备制造业的核心竞争力。要成功研发与制造光刻机产品，并不断提高光刻机产品制造精度等级与质量水平，就必须首先完成系统的超精密测量能力建设。没有系统的超精密测量整体能力支撑，就不可能制造出质量合格的光刻机产品；即便勉强研发出光刻机样机，也很难产业化，也就是说，没有超精密测量能力，就无法生产出质量合格的超精密光刻机产品，即无法满足超精密、高性能、高稳定性、高可靠性和长寿命等要求。系统的超精密测量整体能力建设是支撑光刻机产业高质量的基石，是基础的基础。超精密测量能力建设处于基础性、先导性、战略性地位，必须优先发展。
2、光刻机产业的特点与发展趋势
2.1、光刻机是人类制造史上精度和性能水平最高的机器
超精密光刻机被誉为“超精密尖端装备的珠穆朗玛峰”，是人类制造史上精度和性能水平最高的机器。其精度和性能已经接近人类超精密制造在现阶段的精度极限和性能极限。光刻机的工作原理是，采用类似照相机原理的方式，把掩模板上的集成电路等精细图形通过物镜系统按比例缩小，成像到硅片上；然后使用化学方法显影，再经过离子束刻蚀，得到刻在硅片上的集成电路等精细图形[1]。超精密光刻机是在超精密量级上把最先进的光、机、电、控等十几个至几十个分系统，几万个乃至十几万个零部件集成在一起，通过及其复杂和严密的超精密测控系统，使光刻机的十几个至几十个分系统高精度和高性能协同工作。它是人类装备制造史上复杂程度最高、技术难度最大、制造精度最高、综合性能最强的尖端超精密装备。它在高速和高加速度下，达到纳米级的同步精度、单机套刻精度和匹配套刻精度等，这与传统的精度提升环境完全不同。精度和性能是超精密光刻机的生命，其精度和性能提升一点点，通常都要付出几倍，乃至十几倍的代价。
2.2、现有光刻机是集成全球超精密制造和测量能力的高精尖技术的结晶
由于光刻机制造与集成难度极大，目前全世界只有少数几家公司能够研制和生产。光刻机主要以荷兰ASML，日本Nikon和Canon三大品牌为主，而最高端EUV光刻机仅有ASML一家公司有能力制造。其中用于7nm节点制程的EUV光刻机拥有10万多个光机零件，涉及上游5000多家供应商。这些零部件对精度、性能和可靠性的要求极高，只有发挥供应链上所有顶尖制造商的技术优势，确保全部零部件都满足设计要求，达到验收标准，最终超精密光刻机才有可能研发成功。
