超精密光刻機(jī)不僅依賴全球超精密制造能力，同時(shí)依賴全球尖端的超精密測(cè)量的能力，如光刻機(jī)主要零件加工中的超精密測(cè)量、部件集成調(diào)試中的超精密測(cè)量、分系統(tǒng)集成調(diào)試中的超精密測(cè)量、整機(jī)集成調(diào)試中的超精密測(cè)量、整機(jī)性能調(diào)試中的超精密測(cè)量和嵌入光刻裝備內(nèi)部的數(shù)以千計(jì)的超精密測(cè)量單元及傳感器，涉及幾何、力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等多學(xué)科的、種類繁雜的幾十萬個(gè)指標(biāo)參數(shù)。需要通過超精密測(cè)量手段，對(duì)每一個(gè)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，對(duì)每一個(gè)零件、部件、分系統(tǒng)、整機(jī)的精度與性能進(jìn)行層層管控。目前，用于最先進(jìn)EUV超精密光刻機(jī)測(cè)量的通用儀器和專用儀器有1000多種。超精密測(cè)量能力是光刻機(jī)制造和運(yùn)行水平的集中體現(xiàn)。

2.3、國(guó)內(nèi)外光刻機(jī)市場(chǎng)需求

2022年，前三大ASML、Nikon、Canon的集成電路用光刻機(jī)出貨達(dá)超過500臺(tái)，達(dá)到551臺(tái)，較2021年的478臺(tái)增加73臺(tái)，漲幅為15%。而2021年，全球光刻機(jī)產(chǎn)品出貨量達(dá)650臺(tái)，其中集成電路制造用光刻機(jī)出貨約500臺(tái)，占比77%；面板、LED用光刻機(jī)出貨約150臺(tái)，占比23%。目前，全球光刻機(jī)市場(chǎng)的主要供貨企業(yè)是荷蘭的ASML，日本Nikon和日本佳能Canon三家，三家企業(yè)的合計(jì)市場(chǎng)份額占到了全球光刻機(jī)市場(chǎng)的90%以上。前三大企業(yè)ASML、Nikon、Canon的集成電路用光刻機(jī)出貨達(dá)478臺(tái)，較2020年的413臺(tái)增加了65臺(tái)，增幅為15.74%。從EUV光刻機(jī)、浸沒式ArF光刻機(jī)、干式ArF光刻機(jī)三個(gè)高端機(jī)型的出貨來看，2021年共出貨152臺(tái)，較2020年的143臺(tái)增長(zhǎng)6.29%。其中ASML出貨145臺(tái)，占有95.4%的市場(chǎng)，較2020年增加10.4個(gè)百分點(diǎn)；Nikon出貨7臺(tái)，占有4.6%的市場(chǎng)，較2020年15%減少10.4個(gè)百分點(diǎn)。

在EUV光刻機(jī)方面，仍然是ASML獨(dú)占鰲頭，市場(chǎng)占有率高達(dá)100%；在浸沒式ArF光刻機(jī)方面，ASML市場(chǎng)占有率高達(dá)96%，較2020年增加10個(gè)百分點(diǎn)；在干式ArF方面ASML市場(chǎng)占有率達(dá)88%，較2020年增加21%；在KrF光刻機(jī)方面，ASML也是占據(jù)75%的市場(chǎng)份額，較2020年增加4個(gè)百分點(diǎn)；在i線光刻機(jī)方面，ASML也有21.71%的市場(chǎng)份額。2020年全球光刻機(jī)出貨量為583臺(tái)，2021年達(dá)650臺(tái)，同比增長(zhǎng)11.49%。

國(guó)內(nèi)光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)尚屬于初期階段，雖未形成體系，但已形成一定規(guī)模，支撐著低端光刻機(jī)、各類專用光刻機(jī)的研發(fā)與生產(chǎn)，同時(shí)支撐著部分高端光刻機(jī)的研發(fā)。國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)未來有相當(dāng)大的發(fā)展空間。2022年中國(guó)低端光刻機(jī)行業(yè)（后道封裝光刻機(jī)、手動(dòng)或半自動(dòng)接觸式光刻機(jī)等）產(chǎn)量95臺(tái)，預(yù)計(jì)2028年該類光刻機(jī)產(chǎn)量有望達(dá)到373臺(tái)。隨著第三次全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向中國(guó)轉(zhuǎn)移，國(guó)內(nèi)晶圓廠投資加速，光刻機(jī)作為新建晶圓廠的核心資本支出，市場(chǎng)空間進(jìn)一步打開。28nm作為當(dāng)前關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點(diǎn)，工藝制程從90nm突破至28nm，對(duì)于國(guó)產(chǎn)替代具有重大戰(zhàn)略意義。受益于5G時(shí)代、AI、自動(dòng)駕駛等技術(shù)的普及與對(duì)芯片的迫切需求，我國(guó)光刻機(jī)市場(chǎng)需求有望在未來幾年持續(xù)強(qiáng)勁增長(zhǎng)。2022年中國(guó)光刻機(jī)市場(chǎng)需求為652臺(tái)，2028年預(yù)計(jì)市場(chǎng)需求在1210臺(tái)左右。

3、 超精密測(cè)量是支撐光刻機(jī)產(chǎn)品制造質(zhì)量提升的基石

成體系的超精密測(cè)量能力是光刻機(jī)產(chǎn)品制造質(zhì)量有效管控與質(zhì)量提升的基礎(chǔ)能力與核心能力。光刻機(jī)產(chǎn)品制造鏈主要包括零件制造、部件集成、分系統(tǒng)集成、整機(jī)集成，整機(jī)性能調(diào)試、試驗(yàn)線上考核試驗(yàn)和產(chǎn)品在役監(jiān)測(cè)等，在這個(gè)全制造鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈和全生命周期過程中，對(duì)超精密測(cè)量的需求無處不在、無時(shí)不在。

3.1、零部件層面的超精密測(cè)量

在光刻機(jī)零部件制造層面，以光刻機(jī)硅片臺(tái)核心零件微晶方鏡的制造為例來考察超精密測(cè)量的不可替代性。該零件用于光刻機(jī)硅片臺(tái)對(duì)晶圓的承載，同時(shí)也是甚多軸激光干涉儀的目標(biāo)反射鏡。對(duì)微晶方鏡的加工精度特別是反射面面形精度、各反射面間的位置精度、微晶方鏡整體剛度、模態(tài)、輕量化等都具有極高的要求。該零件包含108項(xiàng)尺寸公差和62項(xiàng)形狀/位置/方向公差要求，需要20余種通用及專用測(cè)量?jī)x器，才能完成這一個(gè)零件的測(cè)量。

以光刻機(jī)投影物鏡中主透鏡元件為例，透鏡面形精度要求從亞納米級(jí)達(dá)到了皮米級(jí)，例如低頻面形精度RMS要求從早期的0.35nm發(fā)展為現(xiàn)在的75pm（1nm=1000pm），中頻面形精度RMS要求從0.25nm發(fā)展為80pm，高頻粗糙度RMS要求從0.3nm發(fā)展為100pm。低頻面形精度影響投影物鏡的波像差，中頻面形精度影響投影物鏡的眩光和光刻圖案對(duì)比度，而高頻粗糙度則與投影物鏡的光能損失有關(guān)。對(duì)于透鏡面形的測(cè)量精度要求則更加的嚴(yán)苛，其測(cè)量重復(fù)性誤差RMS需求達(dá)到10pm，EUV光刻機(jī)物鏡需要實(shí)現(xiàn)在450mm口徑內(nèi)達(dá)到50pm面形精度，這相當(dāng)于在德國(guó)整個(gè)國(guó)土面積上（直徑約850km），土地平整度為0.15mm。

3.2、分系統(tǒng)層面的超精密測(cè)量