晶圆磨削过程中,磨削力是表征磨削状况的一个重要指标。磨削力的大小不仅影响晶圆磨削的质量,而且还能够反映出砂轮的磨损情况。随着电子产品的快速发展,对晶圆的需求量越来越大,同时也对晶圆的磨削质量提出了更高的要求。磨削力是表征磨削质量好坏的重要参数。磨削力的大小主要由磨削参数(主轴转速、进给速率、晶圆转速等)决定,此外还受磨削液流量,砂轮磨损情况的影响。磨削力的实时监测对晶圆的快速、高效磨削具有至关重要的意义。本文搭建了一套可实时监测磨削力的磨削力测量装置,包括力传感器模块、信号采集器模块和信号传输模块。磨削力测量装置可以将晶圆磨削过程中受到的磨削力信号通过Wi-Fi传输到电脑终端。为了保证磨削力测量装置能够符合工作要求,使用ANSYS对磨削力测量装置的工作台厚度进行仿真,结果表明工作台所承受的最大Z向压力和最大Z向位移随工作台厚度的增加而减小,当磨削力测量装置的工作台厚度超过20mm时,将不会对测量结果产生影响。本文设计了一套薄膜压力传感器标定方案对薄膜压力传感器进行标定。为了保证薄膜压力传感器标定的合理性,本文使用ANSYS对施加在晶圆上的法向磨削力的传递规律进行仿真。研究分析发现,法向磨削力在向下传递时会全部作用在薄膜压力传感器上,未超出薄膜压力传感器的测量区域。之后本文通过逐级加载的方式对薄膜压力传感器进行静态标定,薄膜压力传感器的线性度和重复度良好;通过设置循环加载方式对薄膜压力传感器进行动态标定,薄膜压力传感器的时间响应度良好,并得出了压力和电压之间的关系。本文对晶圆磨削过程中的法向磨削力进行了测量,实验结果表明,晶圆在磨削过程中法向磨削力的变化分为三个阶段,分别是开始磨削阶段,稳定磨削阶段和结束磨削阶段。在开始磨削阶段,法向磨削力增加缓慢,而在结束磨削阶段,法向磨削力则快速归零。在稳定磨削阶段,法向磨削力沿晶圆径向距离的增加而增大。砂轮的磨齿在与晶圆磨削时,磨齿先与晶圆的边缘接触,然后慢慢向晶圆中心靠近,并且磨齿在与晶圆中心接触后便一直处于接触状态。