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光刻是集成电路及微纳器件制备过程中的一个重要环节。随着科学技术的日益进步,微电子、微纳光学等研究领域对光刻分辨力的要求越来越高。传统的光学投影光刻的光刻分辨力受到光学衍射极限的限制。近年来兴起的表面等离子体(Surface Plasmon,SP)光刻是一种新型纳米加工技术,利用表面等离子体的短波长特性和倏逝波的增强放大特性,可通过紫外长波长光源达到纳米级光刻分辨力。但用于表面等离子体光刻的高频信息仅存在于近场区,这限制了SP光刻的工作距。因而在SP光刻中需要高精度的间隙测量系统,以确保对掩模与基片间工作距的精准测量与控制。本文针对SP光刻中的间隙测量需求展开研究,通过分析掩模-基片GPG膜层结构,采用了基于白光干涉测量技术的掩模-基片间隙测量方法。为解决间隙解调的速度问题,利用具有并行处理能力的FPGA硬件逻辑以提高处理效率。本文主要内容包括:(1)首先通过研究对比几种光刻技术,着重分析了SP光刻原理和研究前景,并分析了SP光刻对掩模与基片间工作距的需求;针对光刻装备中的精密定位系统,分析对比了常用的精密定位技术,同时结合SP光刻场景对间隙测量系统的特殊要求,采用基于白光干涉测量技术实现间隙测量的总体方案。(2)其次分析了白光干涉测量技术不同解调算法的理论基础与特点,并分析了在不同处理平台的可实现性,确定了在FPGA硬件逻辑实现互相关解调的实现方案。本文选用Xilinx ZYNQ-7000系列芯片XC7Z020CLG400作为主控制器,以其片上ARM用作初始化配置、驱动管理和交互显示,以可编程逻辑实现白光光谱的数据处理和间隙解调。系统中的信号处理以流水线结构运行,大大提高了处理速度,并实现对掩模-基片间隙的实时测量。(3)最后设计并搭建了基于激光干涉仪的间隙测量精度测试平台。测试实验表明,间隙测量的重复测量精度约为4.5nm,满足间隙测量系统的设计要求。此外本文还分析了系统的运行性能,系统处理时间约为23.2ms,功耗消耗约为2.101W。系统具有较好的测量精度和实时性,具有较好的实用性。