提出一种基于复合光栅的对准方法，满足接近式光刻高精度、大范围对准需要。该复合光栅由周期具有微小差异的小周期光栅以及与之相正交的大周期小范围光栅组成。对准过程中，通过对叠栅条纹进行高精度相位解析，实现精对准；通过直接求取大周期光栅位置实现粗对准。由于两个方向上的光栅相互正交，傅里叶变换提取频谱时将不受影响。分别分析小周期光栅的叠栅条纹相位分布，以及大周期光栅的强度分布，实现大范围、高精度对准。推导了基片、掩模相对移动量与复合光栅变化之间的关系。通过计算机模拟对该对准方法进行了仿真分析，考虑噪声的基础上，对准精度可以达到16.5 nm；通过实验系统对该对准方法进行了验证与分析，对准精度可以达到30.19 nm。

随着光刻机分辨力节点的提高，纳米级的高精度检焦技术变得愈发重要。针对投影光刻的特点，介绍了一种基于叠栅条纹相位解析的纳米检焦方法。此方法基于三角法测量原理，通过光弹调制器和横向剪切板的光学调制、平行平板的相位调整，硅片位移的变化会引起调制光强发生正余弦变化。根据光强的正余弦变化，求出焦面位移量。经实验与数据分析，该方法具有纳米级的检焦精度，且具有实时性强、非接触等特点，能满足100 nm 投影光刻中焦面检测的需要。

针对光刻对准中双光栅产生的具有多频率的干涉条纹，提出了一种基于二维解析小波变换进行条纹分析的方法。该方法首先通过二维小波变换的多尺度对条纹的多频率进行分析，并通过解析小波基函数将条纹的幅度与相位进行分离，最终通过二维小波脊方法提取出与偏移量相关的相位。在相位提取的同时通过二维小波脊所处点的角度分布来移除封闭条纹处理中常见的相位符号不确定性。数值模拟与实验验证了该方法的可行性并与传统的基于频域的相位分析方法进行了对比分析。结果表明，该方法能在获得所需相位信息的同时较好地滤除掉由光路抖动引起的噪声，具有很强的适应性。