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随着光刻工艺水平的迅猛发展和光刻节点的不断减小，对光刻设备套刻精度的要求也越来越高。当光刻分辨率进入纳米级别，对准系统对准难度更大，研究和探索适用于更小光刻节点的高精度对准系统刻不容缓。 为开展相位光栅对准标记设计和高精度对准系统的相关研究，本文进行了以下工作: 通过文献分析和归纳，阐述了光刻机及其核心分系统——对准系统的发展历程和研究现状;通过标量衍射理论进行了双光栅莫尔条纹对准技术和自参考干涉对准技术的理论推导及仿真分析，得到了相位光栅对准标记对对准精度的影响机制，为对准标记设计提供理论支持;通过开展相位光栅衍射效率和结构细分的研究，得到了光栅参数对衍射效率和对准信号强度变化的影响规律，为完成对准标记参数优化和结构设计提供理论指导;研究了光弹调制器调制光路的调制规律，并建立了基于光弹调制器的双光栅对准光路，可有效提高对准光路的信噪比;根据上面分析结果，完成了相位光栅对准标记优化设计和加工，并搭建了基于自参考干涉原理的对准实验系统，验证了光弹调制器光强调制规律和信号强度随对准位置变化的曲线，经分析其对准精度可达到34nm。 本论文在对准标记优化设计、光路装调和信号提取方面开展的工作，为高精度对准系统的整体设计和搭建提供有力的支撑，具有一定的应用价值。