随着计算机、手机等电子产品的日益普及和不断进步,集成电路产业正在飞速发展。单晶硅具有优异的半导体性能,是集成电路产业应用最广泛的衬底材料之一。基于工件旋转法磨削原理,使用金刚石砂轮进行单晶硅衬底基片和图案晶圆背面减薄的超精密磨削工艺是集成电路芯片制造过程中的关键工艺。金刚石砂轮的磨削性能对硅片超精密磨削的加工质量和效率具有重要影响。有研究表明金刚石砂轮的磨粒尺寸越小,硅片超精密磨削的加工质量越高。由于陶瓷结合剂具有良好的耐热性、自锐性以及能够产生较大气孔的优点,适合用于制作细粒度金刚石砂轮。我国是集成电路生产和消费的大国,但是国内大部分IC制造企业所用的砂轮主要依赖进口,进口砂轮的价格非常昂贵。为了打破国外的技术垄断,系统研究陶瓷结合剂细粒度金刚石砂轮的磨削性能迫在眉睫。因此,本文系统研究了陶瓷结合剂细粒度金刚石砂轮的制备过程和磨削性能。论文的主要研究内容包括:(1)建立了工件旋转法磨削磨粒切削深度模型,并利用该模型分析了工件旋转法磨削硅片的过程。讨论了砂轮浓度、磨粒尺寸、砂轮齿宽和磨削参数对磨粒切削深度的影响。为后续陶瓷结合剂细粒度砂轮的磨粒尺寸、砂轮浓度以及磨削试验中磨削参数的合理选择提供了一定的理论依据。(2)从磨粒、结合剂、气孔和添加剂四个方面对陶瓷结合剂细粒度金刚石砂轮的配方进行了系统研究。对固化过程中结合剂的物相变化进行了分析,并通过试验确定了结合剂的适宜固化温度范围。通过制备样块研究了气孔率的控制方法。讨论了氧化铈添加剂在磨削中的辅助作用。最终确定了砂轮的完整配方和制备过程中的适宜固化温度。(3)应用研制的陶瓷结合剂细粒度金刚石砂轮进行了硅片磨削工艺试验。通过研究进给速度对稳定主轴电流和表面粗糙度的影响,验证了建立的磨粒切削深度模型。对磨削得到硅片的表面粗糙度和亚表面损伤层深度进行了测量。通过砂轮微观形貌和硅片磨削试验的结果对砂轮的磨削性能进行了评价。