干涉测量是众多科学与工程领域广泛采用的精密计量手段。探索了一种方便可控的基于双光栅衍射的叠栅干涉相敏测角方法，可直接用于接近式光刻过程中掩模衬底的倾斜矫正及面内角调节，便于微纳米器件及微光电子系统集成等相关应用。本方法旨在分别利用双光栅多次衍射产生的对称与相似级次，实现（m，-m）级叠栅干涉与（m，0）级叠栅干涉，产生相位与二者相对倾斜角、面内角有关的场分布。分析推导了叠栅干涉测角的基本原理，然后介绍相应的（m，-m）级与（m，0）级干涉测角方案设计。具体而言，二者均类似地根据条纹偏转及频率变化分别以离轴与同轴的方式监测倾斜及面内偏转角度。设计相应的组合光栅标记进行实验验证。实验结果及分析表明，倾斜角与面内角的调节精度分别可达10-3 rad及10-4 rad。

现代干涉测试的核心是用合理的算法处理干涉图而获得所需的面形及参数。由于常见的相移法要通过移相器有规律地移动采集多幅干涉图并数字化后求取波面的相位分布，这样必然引入由于移相器的线性及非线性误差所带来的计算误差，因此需要事先对移相器进行标定。采用了数字叠栅方法，利用一幅静态干涉图与一个正弦光栅的四幅光强分布图叠加，从而实现相移式动态干涉测试的效果，借助于相移法处理干涉图原理，可获得波面相位分布，从而实现对薄膜厚度的测量。由于正弦光栅的初始相位是由计算机产生的，所给出的相位移动不含任何移相误差，因此可提高测量的精度。

相移阴影叠栅干涉场的相位（高度）存在非线性关系，而传统的相移阴影叠栅技术往往忽略了相位与高度的非线性关系，从而在测量系统中引入测量误差。对此提出了一种基于迭代相位解调自调算法相移阴影叠栅技术，该方法利用最小二乘技术获得相移量估算值，利用该估算值通过迭代算法消除相移阴影叠栅的全场相位误差，从而得到正确的相位分布。模拟计算表明该方法可以有效解决相移不均产生的相位测量误差问题，且可实现光栅移动量的精确估算，其误差不超过3.4%。对比实验进一步说明了所提出方法的正确性和优越性。