測(cè)量?jī)x器是光刻機(jī)各環(huán)節(jié)性能指標(biāo)定量化的設(shè)備，測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確性將直接決定光刻機(jī)各環(huán)節(jié)的性能指標(biāo)。光刻機(jī)由幾萬(wàn)至十幾萬(wàn)個(gè)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(gè)供應(yīng)商之間產(chǎn)品的性能一致性與同類(lèi)產(chǎn)品的互換性，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)等有關(guān)組織機(jī)構(gòu)制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，依據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，把國(guó)際計(jì)量局(BIPM)建立的計(jì)量單位基準(zhǔn)量值傳遞給測(cè)量?jī)x器，保證計(jì)量單位基準(zhǔn)量值在全世界范圍內(nèi)準(zhǔn)確一致，進(jìn)而保證產(chǎn)品之間的性能一致性與同類(lèi)產(chǎn)品的互換性。測(cè)量?jī)x器只有在規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)，方可確定測(cè)量?jī)x器相應(yīng)示值與測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)提供的量值之間的確定關(guān)系，才能保證測(cè)量?jī)x器的測(cè)量結(jié)果在一定范圍內(nèi)的準(zhǔn)確性與可靠性。測(cè)量?jī)x器校準(zhǔn)過(guò)程中的計(jì)量溯源鏈長(zhǎng)短決定測(cè)量?jī)x器的精度水平和效率。

測(cè)量?jī)x器校準(zhǔn)過(guò)程中，如果能夠直接溯源到國(guó)際單位制七個(gè)基本量定義，將是計(jì)量溯源鏈最短的校準(zhǔn)過(guò)程，也將是精度等級(jí)最高的校準(zhǔn)結(jié)果。因此，要提高光刻機(jī)全制造鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈和全生命周期中專(zhuān)用超精密測(cè)量?jī)x器的精度水平，應(yīng)盡量采用計(jì)量溯源鏈最短的校準(zhǔn)過(guò)程。特別是，超精密光刻機(jī)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(duì)應(yīng)的測(cè)量?jī)x器均為專(zhuān)用超精密測(cè)量?jī)x器，其校準(zhǔn)時(shí)需要直接向國(guó)際單位制七個(gè)基本量定義溯源。只有這樣才能確保其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度達(dá)到要求，進(jìn)而保證光刻機(jī)工作狀態(tài)下的精度與性能指標(biāo)準(zhǔn)確可靠。

4、 光刻機(jī)產(chǎn)品精密測(cè)量能力提升的途徑

光刻機(jī)產(chǎn)品精密測(cè)量能力快速提升的途徑是，建立一個(gè)面向光刻機(jī)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(zhuān)業(yè)化超精密測(cè)量機(jī)構(gòu)，同時(shí)建立能全面有效對(duì)所有超精密測(cè)量?jī)x器、檢測(cè)工裝、嵌入式測(cè)量系統(tǒng)和傳感器進(jìn)行高效率計(jì)量校準(zhǔn)的計(jì)量機(jī)構(gòu)，這兩個(gè)機(jī)構(gòu)可以合二為一。這個(gè)合二為一的技術(shù)機(jī)構(gòu)就是光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)計(jì)量測(cè)試中心。

該中心的使命是，圍繞光刻機(jī)產(chǎn)品全制造鏈、全產(chǎn)業(yè)鏈、全壽命周期的超精密測(cè)量與計(jì)量校準(zhǔn)需求，將計(jì)量測(cè)試融入到光刻機(jī)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、生產(chǎn)、使用、維護(hù)等全過(guò)程，促進(jìn)和保障光刻機(jī)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(jī)零部件、分系統(tǒng)和整機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)與質(zhì)量調(diào)控的基礎(chǔ)保障作用；同時(shí)，充分發(fā)揮計(jì)量測(cè)試中心技術(shù)先導(dǎo)優(yōu)勢(shì)，可引領(lǐng)光刻機(jī)技術(shù)不斷迭代與創(chuàng)新。

4.1、制造鏈上超精密測(cè)量能力建設(shè)

在光刻機(jī)零部件生產(chǎn)制造階段，計(jì)量測(cè)試作為“工業(yè)生產(chǎn)的眼睛”，是實(shí)現(xiàn)制造工藝過(guò)程控制的技術(shù)基礎(chǔ)。超精密測(cè)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(guò)程中，超精密測(cè)量能力與質(zhì)量調(diào)控能力同樣會(huì)直接影響到原材料性能、質(zhì)量與生產(chǎn)效益。以運(yùn)動(dòng)臺(tái)分系統(tǒng)中的直線電機(jī)為例，其制造過(guò)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(jī)的出力特性和熱特性需求，在出廠前必須對(duì)電機(jī)的峰值力、持續(xù)力、波動(dòng)力、表面溫升及電磁輻射等指標(biāo)進(jìn)行精確測(cè)試，其中力值測(cè)量精度需達(dá)到0.5N，溫度精度需達(dá)到0.1K。

由此可見(jiàn)，光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)計(jì)量測(cè)試中心面向所有光刻機(jī)零部件超精密和超性能制造需求，能完成數(shù)以幾十萬(wàn)計(jì)的幾何學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等各類(lèi)物理參數(shù)和工程參數(shù)測(cè)量，建立功能完善、精確可靠的工業(yè)測(cè)量體系和計(jì)量校準(zhǔn)體系，滿足光刻機(jī)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(cè)量能力建設(shè)

在光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈方面，光刻機(jī)研制嚴(yán)重依賴(lài)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(guó)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(guó)卡爾-蔡司；極紫外光源供應(yīng)商為美國(guó)Cymer（被ASML收購(gòu)）；機(jī)電設(shè)備供應(yīng)商為美國(guó)Sparton；微激光系統(tǒng)供應(yīng)商為美國(guó)磁谷光刻；污染控制與先進(jìn)材料供應(yīng)商為美國(guó)Entegris公司；儀表和控制系統(tǒng)供應(yīng)商為美國(guó)MKS Instruments公司；高階線材、PCB與整機(jī)組裝來(lái)自中國(guó)臺(tái)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(duì)晶圓進(jìn)行多重多類(lèi)檢測(cè)，如膜厚檢測(cè)、膜應(yīng)力檢測(cè)、關(guān)鍵尺寸檢測(cè)、光刻機(jī)套刻精度檢測(cè)、晶圓表面缺陷檢測(cè)等。

為滿足上游投影物鏡產(chǎn)品系統(tǒng)性能的檢測(cè)檢驗(yàn)，需要研制專(zhuān)用測(cè)試平臺(tái)，并考慮不同型號(hào)物鏡的兼容性、集成與測(cè)試的便捷性。測(cè)試平臺(tái)的測(cè)試流程主要包括物鏡集成、系統(tǒng)整機(jī)上電、Set-up、波像差測(cè)試、畸變測(cè)試、NA測(cè)試、倍率測(cè)試、遠(yuǎn)心測(cè)試、透過(guò)率測(cè)試等。光刻機(jī)對(duì)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?xún)?nèi)，畸變檢測(cè)精度需要達(dá)到0.1nm。專(zhuān)用物鏡測(cè)試臺(tái)的精度要求也不斷提升。