[發(fā)明專利]一種用于近場光刻機(jī)間隙檢測的ZYNQ處理系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010532385.1
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111692982A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅先剛;蒲明博;郭迎輝;馬曉亮;董曉璇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14;G01D5/26;H01L21/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于近場光刻機(jī)間隙檢測的ZYNQ處理系統(tǒng)，包括交互設(shè)備(1)、光譜分析儀(2)和ZYNQ信號處理系統(tǒng)(3)，其中光譜分析儀(2)用于對采集的白光干涉信號做光譜測量，并向ZYNQ信號處理系統(tǒng)(3)發(fā)送光譜數(shù)據(jù)，ZYNQ信號處理系統(tǒng)(3)對數(shù)據(jù)處理與間隙解調(diào)，并將檢測結(jié)果傳送到交互設(shè)備(1)，實現(xiàn)對檢測結(jié)果的實時觀察，其特征在于，ZYNQ信號處理系統(tǒng)(3)可劃分為主控制器和功能模塊；

所述主控制器，采用的是Xilinx的ZYNQ-7000系列FPGA芯片，該芯片包含PS端ARM處理器片上系統(tǒng)與PL端可編程邏輯，可在單芯片上實現(xiàn)雙核心硬件架構(gòu)的功能，該P(yáng)L端處理模塊(32)基于可編程邏輯資源實現(xiàn)，該ARM端處理系統(tǒng)模塊(33)基于ZYNQ芯片中的ARM處理器片上系統(tǒng)實現(xiàn)；

所述功能模塊包括：

A/D數(shù)據(jù)采集模塊(31)，用于對光譜分析儀輸出的原始光譜信號進(jìn)行采樣，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，發(fā)送給PL端處理模塊(32)；

PL端處理模塊(32)，用于接收A/D數(shù)據(jù)采集模塊(31)發(fā)送的初始信號，對采樣得到的數(shù)字信號依次進(jìn)行數(shù)字下變頻、小波分解、閾值處理、波形重構(gòu)處理與間隙解調(diào)，并將光譜數(shù)據(jù)與間隙解調(diào)結(jié)果通過直接內(nèi)存存取DMA，由AXI總線發(fā)送給ARM端處理系統(tǒng)模塊(33)；

ARM端處理系統(tǒng)模塊(33)，用于對系統(tǒng)進(jìn)行上電初始化配置，以及接收PL端處理模塊(32)發(fā)送的數(shù)據(jù)，將其存儲并將檢測結(jié)果通過通信控制模塊(32)傳至交互設(shè)備(1)以進(jìn)行顯示；

通信控制模塊(34)，用于ARM端處理系統(tǒng)模塊(33)與交互設(shè)備(1)的數(shù)據(jù)通信和交互控制，以及PL端處理模塊(32)與ARM端處理系統(tǒng)模塊(33)的AXI總線控制和中斷傳輸，實現(xiàn)對控制信號、光譜信號和測量結(jié)果的傳輸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于近場光刻機(jī)間隙檢測的ZYNQ處理系統(tǒng)，其特征在于，所述ARM端處理系統(tǒng)模塊(33)外掛兩片4GB容量的DDR3存儲器芯片和一片用于存儲鏡像文件的16GB SD。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于近場光刻機(jī)間隙檢測的ZYNQ處理系統(tǒng)，其特征在于，所述A/D數(shù)據(jù)采集模塊(31)采用TI公司的一款8通道、24位同步采樣、144K采樣率的ADS1278芯片。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于近場光刻機(jī)間隙檢測的ZYNQ處理系統(tǒng)，其特征在于，ARM端處理系統(tǒng)模塊(33)對系統(tǒng)進(jìn)行上電初始化配置，包括：對電源模塊上電順序的控制、直接內(nèi)存存取DMA的初始化、時鐘芯片的初始化和A/D芯片的初始化。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于近場光刻機(jī)間隙檢測的ZYNQ處理系統(tǒng)，其特征在于，所述通信接口模塊(34)實現(xiàn)ARM端處理系統(tǒng)模塊(33)與交互設(shè)備(1)間的數(shù)據(jù)傳輸和通信交互，并通過AXI總線控制和中斷控制，實現(xiàn)PL端處理模塊(32)和ARM端處理系統(tǒng)模塊(33)間控制信號、光譜信號和測量結(jié)果的傳輸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于近場光刻機(jī)間隙檢測的ZYNQ處理系統(tǒng)，其特征在于，所述PL端處理模塊(32)包括：

小波分解子模塊(321)，用于實現(xiàn)對光譜數(shù)據(jù)的抽取和小波分解操作；

閾值處理子模塊(322)，用于根據(jù)小波級數(shù)的不同，對各級小波分量進(jìn)行閾值去噪；

波形重構(gòu)子模塊(323)，用于對閾值處理子模塊(322)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行波形重構(gòu)；

間隙解調(diào)子模塊(324)，用于對波形重構(gòu)子模塊(323)處理后的數(shù)據(jù)根據(jù)峰-峰值法和互相關(guān)算法進(jìn)行間隙計算，并檢測求得間隙值。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于近場光刻機(jī)間隙檢測的ZYNQ處理系統(tǒng)，其特征在于，ARM端處理系統(tǒng)模塊(33)包括：

初始配置子模塊(331)，用于實現(xiàn)系統(tǒng)的初始化配置及對PL端處理模塊(32)處理時所需數(shù)據(jù)進(jìn)行DDR預(yù)存儲；

數(shù)據(jù)存儲子模塊(332)，用于對PL端處理模塊(32)所得到并傳輸來的光譜數(shù)據(jù)、檢測狀態(tài)與檢測結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲；

交互顯示子模塊(333)，用于對PL端處理模塊(32)處理后的光譜數(shù)據(jù)、檢測狀態(tài)與檢測結(jié)果的顯示。