在光刻机分系统层面，以光刻机运动台分系统为例，双工件台与掩模台系统是光刻机三大核心分系统之一，其运动性能直接影响光刻机的曝光精度和产率。对于45nm节点光刻机，工件台与掩模台在m/s级运动速度下的同步运动误差需达到3nm[7]，这相当于两架波音747飞机在以1000km/h飞行时，两架飞机之间的相对位置差小于1μm。工件台和掩模台的同步运动精度主要通过甚多轴（＞20轴）激光干涉仪来保证。只有激光干涉仪的动态测量精度达到10nm，才能支撑90nm光刻机的研发；只有激光干涉仪的动态测量精度达到1nm量级，才能支撑7nm光刻技术的研发。除三维线位移之外，运动台三维姿态角度的超精密测量同样由甚多轴激光干涉仪完成。对于45nm光刻节点，要求激光干涉仪在m/s级运动速度、几个g到几十个g加速度下的动态角度测量精度需要优于100nrad；同时，为了支撑运动控制系统的高精度和高效调节，45nm光刻机节点要求激光干涉仪的位移测量分辨力优于0.6nm、角度分辨力优于30nrad、数据更新率达到20MHz、任意测量轴之间的时延差异小于1ns；在目前顶尖的EUV光刻机中，激光干涉仪的有效位移测量分辨力已经达到惊人的38pm。此外，作为光刻机的嵌入式核心测量单元，激光干涉仪还需要具有封闭式自校准的手段和功能，从而在光刻机内部或多台光刻设备之间构建起稳定一致的量值溯源体系。
以光刻机环控系统为例，在光刻过程中，环控分系统将电机运动、光源曝光产生的热量及时转移到外界，保证关键区域温度、相对湿度、压力的稳定性，同时维持整机内部的洁净度。EUV光刻机中每秒需要4000L水用于精确控制冷却激光器温度，关键区域的温度测量与控制精度要达到mK 量级，相对湿度的测量与控制精度达到1%RH量级。光刻机工作时所需的无尘环境要求非常高，如1m³内直径0.1μm的粒子不超过10个。如果将1m3等比例放大到整个太平洋，粒子等效成其中的鱼，那么，最大的鱼的体积为3.7L且不超过10尾。为了满足光刻机超洁净的需求，环控分系统的最小可探测的粒子直径必须达到0.1μm量级。
3.3、整机集成层面的超精密测量
光刻机整机集成方面，首先要考虑超精密测量框架，它是光刻机整机的装配基准、运动基准和测量基准，直接决定了光刻机整机精度与性能。其次要考虑隔微振系统，它用于抑制运动台高速、高加速运动产生的冲击和振动，并隔离地基传递上来的各类振动，为超精密测量框架提供超静内部环境，是光刻机工作精度与性能生成的必要保障。隔微振系统的关键技术指标包括：固有频率、振动传递率、响应时间、调平精度等指标。其中固有频率和振动传递率主要用于衡量对地基振动的隔离能力，响应时间和调平精度主要用于衡量对负载直接扰动的抑制能力。对于45nm节点光刻机，为了满足运动台运动平均误差<3 nm，运动标准误差<6 nm等指标，内部框架残余振动的功率谱密度要求须小于10-9~10-10量级，对应隔微振系统固有频率优于0.5Hz，在10Hz处振动传递率达到–40dB以上。这相当于把喧嚣嘈杂的闹市区环境噪声降低至静谧安逸的图书馆等级。
3.4、整机性能层面的超精密测量
在整机性能层面，为了高效、精确地将掩模板上的图案转移到硅片上，光刻机整机需在各分系统性能满足指标需求的前提下，根据芯片工艺制程约束对各分系统进行协同调控。在充分发挥各分系统精度与性能，使其达到极致的基础上，确保芯片的产率和良率。
从光刻机流程调控方面看，为了实现各分系统工作时序的紧密衔接，必须采用统一、精准的时间基准。例如硅片传输系统与运动台需要精准的时序配合才能实现安全、高速的上下片操作，其时间精度需达到1μs。从精度性能调控方面看，对准系统、调平调焦系统与运动台系统需在高动态运动中实现测量数据的同步传输，其时间精度需达到10ns。同时，调平调焦系统获得的硅片形貌信息要精准地映射到运动台系统，进而完成整机轨迹规划，由运动台快速精准调控实现对不平整硅片表面的信息补偿。从工艺参数性能调控方面看，光源与照明、物镜、运动台、光刻对准等分系统的协同更为紧密，整机软件需根据光源功率、物镜畸变、硅片形貌实时调整运动台轨迹。通过曝光剂量调控、运动补偿实现在给定工艺参数下的扫描曝光流程，最大限度地提高芯片良率。同时，环控分系统除了给其他分系统提供基础保障之外，也需紧密参与协同工作。例如，运动台分系统需根据温度、压力、湿度乃至流场的超精密测量数据调节光程信息；物镜分系统需根据温度、振动等超精密测量数据驱动内部可动镜组实现动态波相差调节。
3.5、测量仪器的计量校准与量值溯源
