光刻投影物镜的畸变是影响光刻机套刻精度最重要的因素之一，畸变会导致物镜的横向放大率随视场的增大而变化，曝光到硅片上的图形相对于其理想位置发生偏移，从而引起套刻误差。在物镜的装调和使用过程中都需要对畸变进行检测和优化调整，而目前高端光刻投影物镜的畸变小于1 nm，对其进行高精度检测是该领域的难点。对三种常用的光刻机畸变检测技术（曝光检测、空间像检测和波前检测）的原理和特点进行了分析，并对其发展方向进行了展望。对于16~19 nm及16 nm以下的光刻节点，多通道检测技术是提高畸变检测精度与速度的重要发展方向。
当今世界离不开信息产业，信息产业离不开半导体集成电路芯片制造技术，即微电子技术。集成电路芯片制造工艺中最关键的就是光刻技术。光刻技术开始于1958年美国德克萨斯公司试制的世界上第一块平面集成电路，在短短的60年中，光刻分辨率极限一次又一次被突破，创造了人间奇迹。作为微电子技术工艺基础的光刻技术与微/纳米加工技术是人类迄今为止所能达到的精度最高的加工技术。光刻加工尺寸从百微米到10 nm，加工手段从钢板尺手术刀照相机到电子束光刻，光源波长从光学曝光到极紫外曝光。集成度提高了约百亿倍，特征尺寸线宽缩小到原来的约1/10000。随着纳米集成电路迅猛发展，光刻技术也从等效摩尔时代进入后摩尔时代。
光刻技术在前沿科学与国计民生等领域发挥着重要作用。随着曝光光源、数字微镜器件（DMD）、投影镜头等光学元件的升级及计算机控制技术的飞速发展，基于DMD的无掩模光刻技术有可能在不久的将来与目前成熟的有掩模光刻技术齐头并进，并在特定应用领域中不可或缺。详细介绍了基于DMD的面投影光刻的曝光原理、系统组成和发展进程，重点介绍了提高面投影光刻分辨率的方法，以及突破光学衍射极限制备超细微结构的相关工作。同时阐述了基于DMD的面投影无掩模曝光技术在制备光子学器件、生物学支架、仿生结构等器件中的独特优势，特别是引入超快激光后其在新型加工领域所展现出的应用潜力。
现有主流光刻技术与设备变得越来越复杂的原因之一在于其仍然囿于线性光学光刻范畴，未能突破光学衍射极限，是衍射极限附近的光刻技术。采用紫外、可见或近红外等长波长光源进行纳米光刻，必须突破光学衍射极限，实现超衍射光刻，研究和发展激光超衍射纳米光刻技术具有十分重要的科学意义和应用价值。本文从光学衍射极限的基本概念出发，系统阐述各类超衍射光刻原理与方法，重点回顾激光远场超衍射光刻相关研究成果与最新进展，并对其现存的问题和发展方向进行评述。
集成电路的发展至今已有60余年，对更为强大性能芯片的追求使得芯片制造技术不断迭代升级。长期以来，基于紫外光源投影曝光光刻的芯片制造方法是大规模集成电路制造的唯一选择。然而，随着极紫外光刻机进入产线应用和不断性能优化，芯片制造已经进入了7 nm及以下节点。对于摩尔定律是否可以持续、极紫外光刻能否支撑未来芯片需求等问题，学术界和工业界均未形成一致的意见和具有共识的下一代光刻技术路线。相对基于极紫外投影曝光式的第五代光刻机，本文提出基于双光束超分辨技术的第六代光刻机概念，并从多个角度论述基于双光束超分辨的第六代光刻机技术的优势和潜力，同时也讨论了该技术存在的难点以及可能的解决方法。作为不同于紫外光刻技术路线的一种可替代技术路线，双光束超分辨光刻机技术将极有可能引领未来芯片制造。
光刻图形化工艺对芯片制造乃至于现代信息技术的发展起着至关重要的作用。随着微电子器件关键尺寸的持续微缩，芯片制造工艺日益演进，迫切需要立足国内产业现状，开发用于先进工艺节点的下一代光刻工艺。导向自组装（DSA）光刻技术是一种基于热力学微相分离的图形化工艺，具有高通量、高分辨、低成本的特点。本文提出结合深紫外（DUV）光刻技术在引导图形的基础上开发应用于高端芯片制造，与产线兼容的亚十纳米DSA光刻技术，致力解决制约我国集成电路产业发展的“卡脖子”工艺难题。基于此，从DSA机理、材料种类、图形设计、工艺兼容性（涂胶、退火、刻蚀）、成本、缺陷率、应用等方面系统讨论了该技术的发展潜力，并介绍了DSA光刻在300 mm先导线上实施所取得的最新研究进展，充分论证了DSA与DUV相结合的混合光刻技术应用于先进工艺节点的可操作性。最后，对该技术当前存在的挑战和机遇进行了总结与展望。
系统工程方法在国内外以航空航天、**科技和船舶工程等为代表的复杂设备系统的研发中发挥了重要作用。针对以光刻机为代表的先进半导体装备的研发，发展和提升以正向设计引领、以系统工程方法为指导的自主创新和设计制造一体化能力显得尤其重要。从系统工程的起源着手，介绍了系统工程的常见方法，并以半导体装备领域的应用为背景重点介绍了系统工程的工具链和基于模型的系统工程（MBSE）的部分关键技术。最后对系统工程方法，特别是对MBSE方法在我国半导体装备行业中的应用前景作了展望。
在线测量检测技术与装备是保证集成电路（IC）制造质量和良率的唯一有效技术手段，在IC制造过程中必须对IC纳米结构的关键尺寸、套刻误差，以及缺陷等进行快速、非破坏、精确测量与检测。本文首先从尺寸测量和缺陷检测两个方面介绍了IC制造在线光学测量检测技术的研究现状。在此基础上，进一步分析了先进技术节点中所面临的一些新的纳米测量挑战，如更小的特征尺寸、更复杂的三维结构。最后，展望了IC制造在线光学测量检测技术的未来发展趋势。
多层压电驱动器具有体积小、响应快、刚度大、位移精度高、驱动力大等优点，在光刻机的开发中有广泛的应用。简要介绍了多层压电驱动器的基本结构与特征，列举了多层压电驱动器在光刻机投影物镜的高精度微调、掩模台的定位及光刻机的主动减振等方面的典型应用。最后，对多层压电驱动器的发展方向进行了展望。
