[發明專利]一種用于近場光刻機間隙檢測的ZYNQ處理系統及方法

在審

• 申請號: 202010532385.1
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111692982A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 羅先剛;蒲明博;郭迎輝;馬曉亮;董曉璇
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 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

本發明公開了一種用于近場光刻機間隙檢測的ZYNQ處理系統及方法，包括交互設備(1)、光譜分析儀(2)和ZYNQ信號處理系統(3)。交互設備用于初始化配置與對光譜數據、檢測狀態與檢測結果的顯示；光譜分析儀用于對采集的白光干涉光譜信號的光譜測量，將傳入的光信號轉換為可采集的電信號；ZYNQ信號處理系統可劃分為主控制器和各功能模塊，其中功能模塊包括A/D數據采集模塊(31)、PL端處理模塊(32)、ARM端處理系統模塊(33)和通信控制模塊(34)。該系統中PL端處理模塊(32)通過Verilog HDL語言設計為IP核的形式，可便捷地實現在FPGA上的移植，僅需通過IP核的設置就可實現對實例化進行修改，并在實例化后充分利用FPGA的并行性提高檢測速度，實現了間隙檢測系統的小型化。

技術領域

本發明涉及光電測量技術領域，特別涉及到近場光刻機中的間隙檢測，可用來實現對被測間隙的測量，也可以通過多次間隙測量實現對平面微位移的檢測，其直接設計目的是用于實現在表面等離子體光刻機中掩模板與基片間間隙的測量。

背景技術

在半導體芯片制造過程中，光刻機掩模與基片的定位精度直接影響芯片加工的線寬。因而在光刻機中需要設計高精度的測量系統，以保證掩模與基片的定位精度與檢測精度。本發明針對的近場光刻機主要包括納米壓印光刻機和表面等離子體光刻機，由于其精度直接與掩模與基片間的定位精度相關，因而在近場光刻機中的間隙檢測顯得更加重要。其中表面等離子體光刻(SP光刻)是一種可以突破衍射極限分辨力的納米圖形加工方法。作為一種低成本的超衍射極限光刻方法，SP光刻中不需要復雜的投影物鏡。但是受限于SP光刻中掩模與基片間超低工作距的限制，相比投影光刻其對掩模與基片的調焦調平能力提出了更加嚴苛的要求，傳統投影光刻的檢焦方法難以滿足SP光刻中的調焦調平需求。

目前針對納米級間隙測量的方法主要有掃描隧道顯微鏡、透射電子顯微鏡、電容電感傳感器等非光學測量方法和激光干涉儀、F-P干涉儀和光柵干涉儀等光學測量方法。但以上各測量法在SP光刻設備中存在各種制約：一是在附加設備方面，以上各測量方案均需要在光刻設備中添加各種附加裝置，使得這些方案無法實現小型化的要求；二是在成本方面，以上各方案中所需附加裝置的價格過于昂貴，在低成本的表面等離子體光刻中顯得難以接受。

發明內容

為了解決以上問題，本發明提出了一種用于近場光刻機間隙檢測的ZYNQ處理系統及方法。本發明采用白光干涉測量技術，對表面等離子體光刻機中掩模板-基片結構射入白光光束，通過此檢測系統采集掩模板-基片結構輸出的光束，對其解調以獲取掩模板與基片間的間隙。本發明采用基于ZYNQ的實現方案，在保證間隙檢測性能的前提下，實現了間隙檢測系統的小型化、高集成性和實時性。同時本發明將系統中各主要模塊分別設計為IP核的形式，各IP核互聯實現系統功能，這樣的設計縮短了研發周期并可減少后期研發成本。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案為：一種用于近場光刻機間隙檢測的ZYNQ處理系統，包括交互設備1、光譜分析儀2和ZYNQ信號處理系統3。光譜分析儀2對采集的白光干涉光譜信號做光譜測量，并向ZYNQ信號處理系統3發送光譜數據；ZYNQ信號處理系統3對光譜數據采集后進行數據處理與間隙解調，并將檢測結果傳輸到交互設備1，實現對檢測結果的實時觀察。其中：

ZYNQ信號處理系統3劃分為主控制器和各功能模塊；

所述主控制器采用的是Xilinx的ZYNQ-7000系列FPGA芯片，該芯片包含ARM處理器片上系統(PS端)與可編程邏輯(PL端)，可在單芯片上實現傳統雙核心硬件架構的功能，該PL端處理模塊32基于可編程邏輯資源實現，該ARM端處理系統模塊33基于ARM處理器片上系統實現；

所述功能模塊包括：

A/D數據采集模塊31，用于對光譜分析儀輸出的光譜信號進行采集，并發送給PL端處理模塊32；