測量儀器是光刻機各環(huán)節(jié)性能指標(biāo)定量化的設(shè)備，測量儀器的準確性將直接決定光刻機各環(huán)節(jié)的性能指標(biāo)。光刻機由幾萬至十幾萬個零件組成，涉及全球范圍內(nèi)的幾千家供應(yīng)商。為保證各個供應(yīng)商之間產(chǎn)品的性能一致性與同類產(chǎn)品的互換性，國際標(biāo)準化組織(ISO)等有關(guān)組織機構(gòu)制定了一系列標(biāo)準與規(guī)范，依據(jù)這些標(biāo)準與規(guī)范，把國際計量局(BIPM)建立的計量單位基準量值傳遞給測量儀器，保證計量單位基準量值在全世界范圍內(nèi)準確一致，進而保證產(chǎn)品之間的性能一致性與同類產(chǎn)品的互換性。測量儀器只有在規(guī)定的時間周期內(nèi)進行校準，方可確定測量儀器相應(yīng)示值與測量標(biāo)準提供的量值之間的確定關(guān)系，才能保證測量儀器的測量結(jié)果在一定范圍內(nèi)的準確性與可靠性。測量儀器校準過程中的計量溯源鏈長短決定測量儀器的精度水平和效率。

測量儀器校準過程中，如果能夠直接溯源到國際單位制七個基本量定義，將是計量溯源鏈最短的校準過程，也將是精度等級最高的校準結(jié)果。因此，要提高光刻機全制造鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈和全生命周期中專用超精密測量儀器的精度水平，應(yīng)盡量采用計量溯源鏈最短的校準過程。特別是，超精密光刻機全生命周期中的部分關(guān)鍵核心指標(biāo)已接近超精密裝備現(xiàn)階段工作精度與性能的極限，而其對應(yīng)的測量儀器均為專用超精密測量儀器，其校準時需要直接向國際單位制七個基本量定義溯源。只有這樣才能確保其測量結(jié)果的準確度達到要求，進而保證光刻機工作狀態(tài)下的精度與性能指標(biāo)準確可靠。

4、 光刻機產(chǎn)品精密測量能力提升的途徑

光刻機產(chǎn)品精密測量能力快速提升的途徑是，建立一個面向光刻機產(chǎn)業(yè)全制造鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈和全生命周期，能全面有效監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量的專業(yè)化超精密測量機構(gòu)，同時建立能全面有效對所有超精密測量儀器、檢測工裝、嵌入式測量系統(tǒng)和傳感器進行高效率計量校準的計量機構(gòu)，這兩個機構(gòu)可以合二為一。這個合二為一的技術(shù)機構(gòu)就是光刻機產(chǎn)業(yè)計量測試中心。

該中心的使命是，圍繞光刻機產(chǎn)品全制造鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈、全壽命周期的超精密測量與計量校準需求，將計量測試融入到光刻機設(shè)計、試驗、生產(chǎn)、使用、維護等全過程，促進和保障光刻機產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。該中心具有基礎(chǔ)支撐性和技術(shù)先導(dǎo)性，即，可起到光刻機零部件、分系統(tǒng)和整機產(chǎn)品質(zhì)量檢測與質(zhì)量調(diào)控的基礎(chǔ)保障作用；同時，充分發(fā)揮計量測試中心技術(shù)先導(dǎo)優(yōu)勢，可引領(lǐng)光刻機技術(shù)不斷迭代與創(chuàng)新。

4.1、制造鏈上超精密測量能力建設(shè)

在光刻機零部件生產(chǎn)制造階段，計量測試作為“工業(yè)生產(chǎn)的眼睛”，是實現(xiàn)制造工藝過程控制的技術(shù)基礎(chǔ)。超精密測量能力與質(zhì)量調(diào)控能力不僅影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，也影響著生產(chǎn)效益；即便是在原材料的制造過程中，超精密測量能力與質(zhì)量調(diào)控能力同樣會直接影響到原材料性能、質(zhì)量與生產(chǎn)效益。以運動臺分系統(tǒng)中的直線電機為例，其制造過程涉及磁鋼的加工、充磁、裝配、線圈繞制、膠封、裝配、水冷板的加工、裝配等復(fù)雜工序。為了保證直線電機的出力特性和熱特性需求，在出廠前必須對電機的峰值力、持續(xù)力、波動力、表面溫升及電磁輻射等指標(biāo)進行精確測試，其中力值測量精度需達到0.5N，溫度精度需達到0.1K。

由此可見，光刻機產(chǎn)業(yè)計量測試中心面向所有光刻機零部件超精密和超性能制造需求，能完成數(shù)以幾十萬計的幾何學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等各類物理參數(shù)和工程參數(shù)測量，建立功能完善、精確可靠的工業(yè)測量體系和計量校準體系，滿足光刻機零部件生產(chǎn)制造質(zhì)量與生產(chǎn)效益的需求。

4.2、產(chǎn)業(yè)鏈上產(chǎn)品超精密測量能力建設(shè)

在光刻機產(chǎn)業(yè)鏈方面，光刻機研制嚴重依賴如光源與照明、物鏡等核心上游產(chǎn)品。以ASML為例，其供應(yīng)商都是國際上相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量頂尖的供應(yīng)商。其中，鏡頭供應(yīng)商為德國卡爾-蔡司；極紫外光源供應(yīng)商為美國Cymer（被ASML收購）；機電設(shè)備供應(yīng)商為美國Sparton；微激光系統(tǒng)供應(yīng)商為美國磁谷光刻；污染控制與先進材料供應(yīng)商為美國Entegris公司；儀表和控制系統(tǒng)供應(yīng)商為美國MKS Instruments公司；高階線材、PCB與整機組裝來自中國臺灣信邦電子公司。其下游產(chǎn)業(yè)主要為芯片生產(chǎn)線。在晶圓刻蝕的工藝中，以及晶圓刻蝕完成后的工藝中，需要對晶圓進行多重多類檢測，如膜厚檢測、膜應(yīng)力檢測、關(guān)鍵尺寸檢測、光刻機套刻精度檢測、晶圓表面缺陷檢測等。

為滿足上游投影物鏡產(chǎn)品系統(tǒng)性能的檢測檢驗，需要研制專用測試平臺，并考慮不同型號物鏡的兼容性、集成與測試的便捷性。測試平臺的測試流程主要包括物鏡集成、系統(tǒng)整機上電、Set-up、波像差測試、畸變測試、NA測試、倍率測試、遠心測試、透過率測試等。光刻機對投影物鏡系統(tǒng)的波像差要求不斷提高，從RMS=0.7nm到RMS=0.25nm，再到RMS=0.2nm。投影物鏡畸變的峰谷（PV）值需要控制在0.7 nm以內(nèi)，畸變檢測精度需要達到0.1nm。專用物鏡測試臺的精度要求也不斷提升。