集成电路(IC)作为电子信息产业核心,在市场需求推动下高速发展。IC半导体产业的高速发展也为半导体制造装备带来强大增长推力。其中集束型半导体制程设备(Cluster Tools)邑够整合多种制程模组,具有产能高、弹性大等优点,在半导体设备中占重要地位。设备前端模组(Equipment Front End Module, EFEM)配合Cluster Tool工作,负责协调未处理与已处理的晶圆传输,并对未处理的晶圆进行预对准。本课题来源于“极大规模集成电路制造装备与成套工艺”国家重大专项子课题,研究的主要任务是完成用于生产12寸EFEM的晶圆预对准装置设计以及对准算法的研究。本文首先对预对准装置的功能和工作流程进行分析,完成预对准流程和方案设计。根据系统要求,完成对机械本体、驱动部件、控制系统、真空吸附系统和视觉检测系统的设计与产品选型。再者对回转半径法、极值法、非线性最小二乘圆法、线性最小二乘圆法(LLS)、质心法等多种晶圆形心拟合算法进行比较,针对控制系统低采样点数的特点,通过Matlab仿真与数学分析方法对算法特点进行分析并选择非线性最小二乘圆法作为晶圆形心拟合算法。将晶圆缺口对准分为粗对准与精对准两步,采用极值法获取缺口定位,提高了晶圆重复定位精度。最后,通过实验验证对准算法的有效性与装置特征参数。