大行程超精密对准装置

大行程超精密对准装置是众多高端精密装备共性核心配套，譬如光刻机对准系统，纳米探针台，精密光学主动对准装备，高分辨率原子力显微镜等。其中涉及到的超精密检测与精密运动控制属于高精尖卡脖子技术，处于价值链高端、产业链核心部位。近年来，国家对于高端精密装备需求旺盛，但该类技术基本被国外巨头垄断。在高端装备关键技术实现自主可控和国产化替代的大趋势下，该技术市场需求巨大。目前市场上可购买到的高精度产品仅限于行程和精度比有限的纳米压电平台，且高端产品均为国外公司垄断，价格高昂。而外国垄断企业不提供产品内部高精密测量和驱动器件接口，导致购买产品的国内下游企业无法打通其与大行程宏动机构的有效集成。国内下游客户只能根据现有产品指标及其接口进行设计妥协，从而在系统集后丧失其与外国高端产品的竞争力。再考虑到高昂的产品购买成本，市场竞争力进一步下降。遗憾的是国内公司现售产品重复定位精度均不超过10nm，相比于外国龙头产品差了近一个数量级，无法支撑国内下游企业实现核心竞争力的突破。若我国能够突破外国龙头在大行程超精密对准上的限制，必将给下游厂商的设备更新自由度和产品竞争力带来极大提升，还能造就巨大增量市场空间。

本项目依托于我们在光刻机制造领域相关核心技术的经验和积累，自主研发了具有完全自主知识产权的大行程超精密对准装置。掌握了大量程超精密测量，大行程柔性操控平台设计、精密控制与补偿、精密系统标定与集成等核心技术。突破了国内现有精密检测和精密驱动技术的极限，实现了2nm以内动态跟踪精度，1nm以内重复定位精度（亚纳米分辨率）、50Hz以上动态跟踪带宽（系统带宽远高于50Hz），行程近百微米,样机及相关性能测试如图1和2所示。

图 1 10 纳米方形区域内对 XD 符号的跟踪 ( 上 ) ；超精密对准与跟踪装置（下）

图 2 跟踪平面半径为 5nm 的圆（左）；单方向 0.1nm 步进控（右）

系统样机已在相关工程实践中反复验证（六级成熟度），打破了现有技术壁垒。该样机成本可控，实现条件不苛刻，易满足成本可控的接口定制化需求，并且精度和行程还可进一步大幅度拓展。

本项目的开展将对我国该领域突破技术壁垒，保障尖端装备关键技术自主可控，提升国际竞争力具有重要作用。在高端装备关键技术实现自主可控和国产化替代的大趋势下，该技术市场需求巨大。

超精密测量技术 该技术依托独有的光、电检测网络以及信息融合技术，现已经实现成本可控的大量程精密测量。在技术优势方面，以纳米探针台为例，对比采用成本高昂的扫描电镜（SEM）进行对准测量，本技术在保持性能与可靠性的前提下可以为其节省70%以上的硬件开销。

大行程精密柔性操控平台 目前市面上常用的精密操控平台由平面电机和直线电机组合方案所主导。然而该类方案成本高昂且对于加工及电子适配要求极高。利用特殊优化后的精密柔性操控平台，我们已达到不低于任何现有方案的运动精密度，在保持性能与可靠性的前提下节省80%以上的硬件开销。

精密控制与补偿技术 纳米级别的精准定位需要精准的动态补偿技术和一体化的高效控制。该技术采用独有的结构补偿方案和信号处理方法，因而可抵消或抑制多类噪声的影响。技术中软硬件相互加密，技术隐蔽性好。

精密系统标定与集成技术 我们通过该技术极大消减系统误差，使得每一个精密器件的功效发挥到极致。在最大限度提高精度的同时有效减小系统成本。该技术软硬件相互适配，保持极高的技术壁垒。