在半导体芯片制造中,最关键的设备是光刻机,同时它也是投资最大的设备,光刻机的成本几乎占到整个生产线成本的30%,而且光刻机也是技术最复杂的设备,是高精密的光、机、电系统。对准系统是光刻机关键子系统之一,提高对准系统精度将直接提高套刻精度,进而提高产品质量,同时对准系统速度和效率也将影响产品生产率。设计了基于机器视觉的自动对准流程,包括工件台对准流程、掩模对准流程和硅片对准流程。利用自动对准结果,建立了对准分系统所涉及的关键测量模型,包括工件台对准测量模型、掩模平移量和旋转量测量模型、硅片平移量和旋转量测量模型。在对准分系统控制层次架构的基础上,设计了基于机器视觉的自动对准实验系统硬件架构,对所涉及的各个硬件模块进行了选型,并搭建了自动对准实验硬件系统。对自动对准实验软件系统进行了需求分析,在此基础上对软件系统的层次和模块进行了设计和分析。通过消息机制达到了客户端和服务器端通信的目的,并实现了相应的客户端软件和服务器端软件。在搭建好的对准系统实验软硬件平台上,验证了本实验系统软硬件的可行性,重复定位精度可达到200nm,满足了对准的性能要求,同时进行了一系列相关实验,并对实验结果进行了分析,得出了一些有益的结论:为了减小标记定位误差,硬件方面要尽量采用高信噪比的CCD、稳定的光源和一定的隔振系统;软件方面可以考虑使用高斯滤波和中值滤波等图像预处理方法;基于Euresys/eVision的模板匹配算法对光照改变有较好的适应性,尤其是其重复定位精度基本不受光照改变的影响。