在21世纪,微电子技术是信息产业的主要技术支撑之一,光刻技术一直是推动集成电路(IC)制造业向前发展的关键技术之一,广泛应用于电子封装、光电设备、探测器、MEMS设备和显示器等领域。本课题主要研制用于12英寸晶圆预对准的嵌入式控制系统。光刻机是微电子器件制造业的重要工具,晶圆处理系统是光刻机的重要组成子系统,晶圆预对准系统是晶圆处理系统的核心,其对准精度直接影响硅片的曝光精度,因此对晶圆预对准系统运动和控制精度要求很高,使得该系统的制造成本变得极其昂贵,因此,研制具有小型化、集成化特点的高精度、高效率的晶圆预对准系统具有重要的实用价值。首先,根据晶圆预对准系统的功能、工作流程确定了系统的结构,并确定了晶圆预对准的检测算法,运用最小二乘圆法作为系统晶圆圆心的检测方法,采用边缘变化率算法查找缺口范围,再通过圆弧拟合的方法求出缺口中心位置。在此基础上得出了所设计嵌入式晶圆预对准控制系统的控制任务。其次,选定了嵌入式控制器的数字信号处理器芯片TMS320LF2407A,根据系统的控制任务确定了嵌入式控制系统的总体控制结构,分析了嵌入式控制器各项的控制功能,在此基础上进行了硬件电路的设计。然后基于晶圆预对准的检测算法进行了嵌入式控制系统的软件设计。所设计的控制系统可以在脱离PC机的基础上完成对晶圆预对准的控制,对预对准系统向小型化、集成化方向发展有一定的借鉴意义。最后,对晶圆预对准系统进行精度分析,验证了系统在设计上满足晶圆预对准的精度要求;同时运用所设计的嵌入式控制系统对晶圆预对准进行实验研究,晶圆预对准的重复定位精度达到6.46μm,平均预对准时间为28s,实验结果满足了要求。