随着科技的发展,微纳米加工技术的不断进步,对于微纳米结构相关参数的高精度测量成为了研究的热点。为了使微纳米器件能实现功能,对于器件各种特性的高精度快速测量非常重要。目前,多种测量方法多存在机械扫描过程,测量时间长,测量结果容易受到环境振动影响,精度与速度并不能兼顾,多用于静态测量。针对上述问题,为实现高精度的快速测量,本文对Linnik型显微白光光谱干涉测量方法的应用进行研究,提出了针对大尺寸台阶的快速测量方法,保证测量精度的同时,通过无扫描的测量方式显著缩短测量时间;提出了光谱同步相移干涉测量方法,基于偏振原理在空间上引入相移,测量时无需扫描,采集数据量小,提高了测量速度。本文的主要工作如下:1、提出了一种针对大尺寸台阶的快速测量方法,通过仿真实验分析了该方法的适用范围,研究了测量位置光程差、台阶测量位置对测量结果的影响。通过无扫描的方法实现了对大尺寸台阶的快速测量,测量精度达到纳米量级,数据计算时间在1秒内,重复性好。与测量台阶常用的白光光谱干涉法和白光垂直扫描干涉法进行对比,精度可达相同量级,测量时间显著缩短。2、设计并搭建了Linnik型显微白光干涉测量系统。系统兼容白光垂直扫描干涉、白光光谱干涉和光谱同步相移干涉等三种测量方式,系统的灵活性和多样性得到提高。3、研究基于偏振原理的光谱同步相移干涉测量方法,并使用两步相移法以提取相位。通过仿真实验,研究了两帧同步相移信号之间的光强大小、光谱形状和相位差等因素对测量结果的影响,确定了通过对两帧同步相移信号进行均一化以有效地减小对测量结果影响的预处理方式。同时,通过仿真实验对比了两步相移法、五步相移法和傅里叶变换法等三种相位提取方法在测量精度和计算时间等方面的差异。最后,进行绝对距离验证测量,证明了测量系统和测量方法的可行性,系统具有纳米级精度,仿真结果与实验结果有很好的一致性。