具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1-3所示，一种基于介质微球超分辨成像的复合光刻对准系统，包括分束器7，所述分束器7的两端分别安装有CMOS相机14和硅片11，所述分束器7与CMOS相机14之间依次设置有低通滤波片12和镜筒透镜13，所述分束器7与硅片11之间依次设置有显微物镜8和掩膜10，所述掩膜10的一端设有介质微球层9；所述分束器7的一侧安装有激光器1，激光器1发出波长为405nm的激光，所述激光器1与分束器7之间设置有柯勒照明系统；掩膜10上设有第一对准标记15、第二对准标记16和第三对准标记17，硅片11上设有第四对准标记18、第五对准标记19和第六对准标记20，第一对准标记15、第二对准标记16和第三对准标记17分别与第四对准标记18、第五对准标记19和第六对准标记20相匹配。

显微物镜8和CMOS相机14对掩膜10和硅片11上的对准标记进行捕捉成像，输出的对准图像便于观察对准标记的位置误差，为对准标记的对准提供依据；采用介质微球层9对对准标记进行超分辨成像，超分辨成像可以突破衍射极限，提高了分辨率且成本低、操作简单；安装低通滤波片12，滤除其它波长光线，如滤除操作微球时光镊产生的激光光线，避免其它波长光线对成像产生影响，有助于提高成像质量；设置柯勒照明系统，提高光源光能分布的均匀性，改善超分辨成像质量；第四对准标记18匹配第一对准标记15，用于粗对准；第五对准标记19匹配第二对准标记16，用于精对准预处理，使掩膜10和硅片11所在的平面水平；第六对准标记20匹配第三对准标记17，用于精对准，便于对对准标记在水平面上的位置误差进行更精确地观察和校正，以提高对准精度。

作为可选的实施方式，所述柯勒照明系统包括第一透镜6、视场光阑5、第二透镜4、孔径光阑3和第三透镜2，所述第一透镜6、第二透镜4和第三透镜2均为聚光透镜；激光器1的光源经过第三透镜2、孔径光阑3和第二透镜4后成像于视场光阑5，另外，视场光阑5位于第一透镜6的前焦面，第一透镜6将其前焦面处的视场光阑5经过分束器7成像于显微物镜8的入射窗；通过柯勒照明系统提高光源光能分布的均匀性，改善超分辨成像质量。

作为可选的实施方式，第一对准标记15和第四对准标记18均包括两个十字标记和两个十字框，十字框的组成边的边长L3和L4分别为1000nm和600nm，第一对准标记15的十字标记与第四对准标记18的十字框相匹配；第一对准标记15位于掩膜10的四角，第一对准标记15的两个十字标记设置在掩膜的两对角；设置第一对准标记15和第四对准标记18用于粗对准，粗对准完成时，第一对准标记15的十字标记完全填充在第四对准标记18的两个十字框中，第四对准标记18的两个十字标记完全填充在第一对准标记15的两个十字框中。

作为可选的实施方式，第二对准标记16和第五对准标记19均包括两个光栅，同一个对准标记的两个光栅的设置方向相互垂直；第二对准标记16与第五对准标记19的光栅周期相同，光栅周期为200nm，总共包含25个周期，相对位置为半个周期；第二对准标记16的一个光栅设置在掩膜10的前侧或后侧，另一个光栅设置在掩膜10的左侧或右侧；

当第二对准标记16和第五对准标记19均不在水平面时，第二对准标记16和第五对准标记19的光栅会形成差动光栅，从而在CMOS相机14输出的对准图像中观察到线宽放大的莫尔条纹；当第二对准标记16和第五对准标记19均在水平面时，第二对准标记16的光栅嵌入第五对准标记19的光栅间隙中。

作为可选的实施方式，第三对准标记17为设置在掩膜10中心的正六边形环，第六对准标记18为设置在硅片11中心的两个正六边形线框，两个正六边形线框同心；相对光栅对准标记，正六边形对准标记具有低信噪比的优点，通过正六边形的对准标记，使水平面上的多方向位置误差在对准图像中显示，配合介质微球进行高精度的对准。

作为可选的实施方式，正六边形线框的线宽L1为100nm，边长L2为500nm，该正六边形线框的线宽小，对水平面多方向的偏移量感应灵敏，有利于提高对准精度。

作为可选的实施方式，介质微球层9包括去离子水和折射率为1.59的PS微球；由于衍射极限的存在，当对准标记的宽度减小观察光波长的二分之一时，CMOS相机14所成像将无法分辨，而采用介质微球可以突破衍射极限，进行超分辨成像。

利用基于介质微球超分辨成像的复合光刻对准系统进行对准的方法，包括以下步骤：

S1：打开激光器1，使第一对准标记15、第二对准标记16、第三对准标记17、第四对准标记18、第五对准标记19和第六对准标记20均成像于CMOS相机14，CMOS相机14输出图像；

S2：利用CMOS相机输出的图像，使第一对准标记15的两个十字标记填充在第四对准标记18的两个十字框中，第四对准标记18的两个十字标记填充在第一对准标记15的两个十字框中，完成粗对准，CMOS相机14输出粗对准图像；

S3：利用粗对准图像，使掩膜10的光栅嵌入到硅片11光栅的间隙中，确保不会产生线宽放大的莫尔条纹，完成精对准预处理，CMOS相机14输出预处理图像；

S4：利用预处理图像，使掩膜10中心的正六边形环嵌套入硅片11中心的两个正六边形框之间；

S5：通过在掩膜10上方添加介质微球，进行超分辨成像；再次校正，使掩膜10中心的正六边形环再次嵌套入硅片11中心的两个正六边形框之间，完成精对准。

本实施例的对准精度可达30～50nm，而传统光学显微镜的分辨率一般只能达到200nm左右，相较于传统光学显微镜，本发明的分辨率和对准精度大大提高。若能进一步缩小对准光源波长、微球尺寸、中心精对准图形最小线宽，对准精度可达10nm左右。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。