大行程超精密對準裝置是眾多高端精密裝備共性核心配套，譬如光刻機對準系統(tǒng)，納米探針臺，精密光學主動對準裝備，高分辨率原子力顯微鏡等。其中涉及到的超精密檢測與精密運動控制屬于高精尖卡脖子技術(shù)，處于價值鏈高端、產(chǎn)業(yè)鏈核心部位。近年來，國家對于高端精密裝備需求旺盛，但該類技術(shù)基本被國外巨頭壟斷。在高端裝備關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)自主可控和國產(chǎn)化替代的大趨勢下，該技術(shù)市場需求巨大。目前市場上可購買到的高精度產(chǎn)品僅限于行程和精度比有限的納米壓電平臺，且高端產(chǎn)品均為國外公司壟斷，價格高昂。而外國壟斷企業(yè)不提供產(chǎn)品內(nèi)部高精密測量和驅(qū)動器件接口，導(dǎo)致購買產(chǎn)品的國內(nèi)下游企業(yè)無法打通其與大行程宏動機構(gòu)的有效集成。國內(nèi)下游客戶只能根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品指標及其接口進行設(shè)計妥協(xié)，從而在系統(tǒng)集后喪失其與外國高端產(chǎn)品的競爭力。再考慮到高昂的產(chǎn)品購買成本，市場競爭力進一步下降。遺憾的是國內(nèi)公司現(xiàn)售產(chǎn)品重復(fù)定位精度均不超過10nm，相比于外國龍頭產(chǎn)品差了近一個數(shù)量級，無法支撐國內(nèi)下游企業(yè)實現(xiàn)核心競爭力的突破。若我國能夠突破外國龍頭在大行程超精密對準上的限制，必將給下游廠商的設(shè)備更新自由度和產(chǎn)品競爭力帶來極大提升，還能造就巨大增量市場空間。

本項目依托于我們在光刻機制造領(lǐng)域相關(guān)核心技術(shù)的經(jīng)驗和積累，自主研發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的大行程超精密對準裝置。掌握了大量程超精密測量，大行程柔性操控平臺設(shè)計、精密控制與補償、精密系統(tǒng)標定與集成等核心技術(shù)。突破了國內(nèi)現(xiàn)有精密檢測和精密驅(qū)動技術(shù)的極限，實現(xiàn)了2nm以內(nèi)動態(tài)跟蹤精度，1nm以內(nèi)重復(fù)定位精度（亞納米分辨率）、50Hz以上動態(tài)跟蹤帶寬（系統(tǒng)帶寬遠高于50Hz），行程近百微米,樣機及相關(guān)性能測試如圖1和2所示。

圖 1 10 納米方形區(qū)域內(nèi)對 XD 符號的跟蹤 ( 上 ) ；超精密對準與跟蹤裝置（下）

圖 2 跟蹤平面半徑為 5nm 的圓（左）；單方向 0.1nm 步進控（右）

系統(tǒng)樣機已在相關(guān)工程實踐中反復(fù)驗證（六級成熟度），打破了現(xiàn)有技術(shù)壁壘。該樣機成本可控，實現(xiàn)條件不苛刻，易滿足成本可控的接口定制化需求，并且精度和行程還可進一步大幅度拓展。

本項目的開展將對我國該領(lǐng)域突破技術(shù)壁壘，保障尖端裝備關(guān)鍵技術(shù)自主可控，提升國際競爭力具有重要作用。在高端裝備關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)自主可控和國產(chǎn)化替代的大趨勢下，該技術(shù)市場需求巨大。

超精密測量技術(shù) 該技術(shù)依托獨有的光、電檢測網(wǎng)絡(luò)以及信息融合技術(shù)，現(xiàn)已經(jīng)實現(xiàn)成本可控的大量程精密測量。在技術(shù)優(yōu)勢方面，以納米探針臺為例，對比采用成本高昂的掃描電鏡（SEM）進行對準測量，本技術(shù)在保持性能與可靠性的前提下可以為其節(jié)省70%以上的硬件開銷。

大行程精密柔性操控平臺 目前市面上常用的精密操控平臺由平面電機和直線電機組合方案所主導(dǎo)。然而該類方案成本高昂且對于加工及電子適配要求極高。利用特殊優(yōu)化后的精密柔性操控平臺，我們已達到不低于任何現(xiàn)有方案的運動精密度，在保持性能與可靠性的前提下節(jié)省80%以上的硬件開銷。

精密控制與補償技術(shù) 納米級別的精準定位需要精準的動態(tài)補償技術(shù)和一體化的高效控制。該技術(shù)采用獨有的結(jié)構(gòu)補償方案和信號處理方法，因而可抵消或抑制多類噪聲的影響。技術(shù)中軟硬件相互加密，技術(shù)隱蔽性好。

精密系統(tǒng)標定與集成技術(shù) 我們通過該技術(shù)極大消減系統(tǒng)誤差，使得每一個精密器件的功效發(fā)揮到極致。在最大限度提高精度的同時有效減小系統(tǒng)成本。該技術(shù)軟硬件相互適配，保持極高的技術(shù)壁壘。