对准测量系统作为光刻机核心关键系统之一,将对光刻机的套刻精度产生直接影响。对准精度为套刻精度的1/5～1/3,目前主流光刻机的套刻精度已经达到了纳米级别,这对光刻对准系统的对准精度也提出了更高的要求。ASML公司采用的光栅衍射干涉的对准测量方法具有测量精度高、实时性强等优点,逐渐成为一种主流技术方案。然而,现有的测量系统存在测量信号容易受对准标记表面状态变化影响,测量系统工艺适应性较低的问题。本课题“基于多波长照明的光栅衍射干涉对准系统研究”针对对准测量系统受光栅标记状态变化影响较大的问题,开展以下研究工作:（1）开展了基于相位光栅衍射干涉的对准方法研究。基于标量衍射理论建立了相位光栅衍射干涉对准测量模型,揭示了对准偏差与干涉信号相位之间的函数关系,采用低衍射级次与高衍射级次对准信号融合测量,实现测量范围与测量精度的兼顾。实验结果表明,该方法在4μm范围内重复测量标准差达到19.6 nm。（2）开展了基于多波长权重的对准位置测量误差修正方法研究。针对光栅标记非对称形变影响对准精度的问题,建立了非对称形变光栅的衍射场模型,分析了光栅标记形变对测量结果的影响,利用标记形变引入的位置误差与波长之间相关性,将不同波长进行权重组合,克服了光栅标记形变对对准位置测量结果的影响。仿真结果表明,经过多波长权重法修正后,由光栅标记非对称形变所引入的对准测量误差小于0.05 nm。（3）建立了基于多波长衍射干涉的对准测量系统原理装置及实验系统。系统采用多个波长耦合照射线性相位光栅,采用大数值孔径物镜收集11级衍射光束,通过自参考干涉镜组实现正负级次衍射光的相互结合,实现了高精度对准测量。实验结果表明,在10个位置处的重复位置偏差测量结果小于46.6 nm。在多波长照明情况下,对不同形变光栅同一位置处进行多次测量,实验结果表明,多波长权重优化法可有效降低光栅标记非对称形变对测量结果的影响。