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量的能力，如光刻機(jī)主要零件加工中的超精密測量、部件集成調(diào)試中的超精密測量、分系統(tǒng)集成調(diào)試中的超精密測量、整機(jī)集成調(diào)試中的超精密測量、整機(jī)性能調(diào)試中的超精密測量和嵌入光刻裝備內(nèi)部的數(shù)以千計(jì)的超精密測量單元及傳感器，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)。需要通過超精密測量手段，對每一個(gè)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)測量，對每一個(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)測量的通用儀器和專用儀器有1000多種。超精密測量能力是光刻機(jī)制造和運(yùn)行水平的集中體現(xiàn)。
2.3、國內(nèi)外光刻機(jī)市場需求
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，達(dá)到551臺，較2021年的478臺增加73臺，漲幅為15%。而2021年，全球光刻機(jī)產(chǎn)品出貨量達(dá)650臺，其中集成電路制造用光刻機(jī)出貨約500臺，占比77%；面板、LED用光刻機(jī)出貨約150臺，占比23%。目前，全球光刻機(jī)市場的主要供貨企業(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)市場份額占到了全球光刻機(jī)市場的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，較2020年的413臺增加了65臺，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，較2020年的143臺增長6.29%。其中ASML出貨145臺，占有95.4%的市場，較2020年增加10.4個(gè)百分點(diǎn)；Nikon出貨7臺，占有4.6%的市場，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，市場占有率高達(dá)100%；在浸沒式ArF光刻機(jī)方面，ASML市場占有率高達(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%的市場份額。2020年全球光刻機(jī)出貨量為583臺，2021年達(dá)650臺，同比增長11.49%。
國內(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)。國產(chǎn)光刻機(jī)未來有相當(dāng)大的發(fā)展空間。2022年中國低端光刻機(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，預(yù)計(jì)2028年該類光刻機(jī)產(chǎn)量有望達(dá)到373臺。隨著第三次全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向中國轉(zhuǎn)移，國內(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，對于國產(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)的普及與對芯片的迫切需求，我國光刻機(jī)市場需求有望在未來幾年持續(xù)強(qiáng)勁增長。2022年中國光刻機(jī)市場需求為652臺，2028年預(yù)計(jì)市場需求在1210臺左右。
3、 超精密測量是支撐光刻機(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，對超精密測量的需求無處不在、無時(shí)不在。
3.1、零部件層面的超精密測量
在光刻機(jī)零部件制造層面，以光刻機(jī)硅片臺核心零件微晶方鏡的制造為例來考察超精密測量的不可替代性。該零件用于光刻機(jī)硅片臺對晶圓的承載，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余種通用及專用測量儀器，才能完成這一個(gè)零件的測量。
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達(dá)到了皮米級，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比度，而高頻粗糙度則與投影物鏡的光能損失有關(guān)。對于透鏡面形的測量精度要求則更加的嚴(yán)苛，其測量重復(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)于在德國整個(gè)國土面積上（直徑約850km），土地平整度為0.15mm。
3.2、分系統(tǒng)層面的超精密測量
