半导体衬底材料广泛应用于能源、信息、交通、国防等领域,是支撑战略性新兴产业发展的基础之一,其中的关键技术之一是半导体衬底材料的超光滑抛光技术,但用传统的光学元件加工技术已不能满足技术需求,磁流变抛光技术是一种能够实现超光滑和无亚表面损伤的抛光方法,并且抛光过程中能够减少抛光磨头压力对半导体衬底材料带来的变形。本文主要采用实验室自行研制的环带式磁流变抛光机,研究半导体衬底材料的修抛控制系统,完成的工作主要有以下几个方面:1)总体控制系统设计。分析环带式磁流变抛光原理并设计修抛方案,建立环带式磁流变抛光材料的去除数学模型,得到需要控制的参数量,制定出总体的控制系统方案。以PLC为核心控制器,控制整个设备的软硬件系统,包括伺服控制系统、抛光压力控制系统、磨头控制系统、抛光液循环控制系统和监控报警系统,触摸屏实现人机交换功能,研究分析修抛的运行轨迹方式。2)抛光机的硬件控制系统。设计环带式磁流变抛光机的伺服硬件系统和电路,完成设备的复位系统,分析设备的运行精度。设计抛光压力的精密测量和精密控制系统、磨头控制系统和抛光液循环控制系统,实现对抛光参数量的精确控制。在硬件系统分析的基础上,总结设备的电气控制系统,完成对半导体衬底材料修抛的硬件准备工作。3)抛光机的软件设计和控制系统测试。编写软件程序,包括有硬件系统、工艺系统和监控报警系统,使触摸屏完成人机交换功能,设计抛光机的控制流程,实现设备的手动抛光和自动抛光,完成对半导体衬底材料修抛的软件准备工作,进行整体控制系统的软硬件测试分析。4)去除工艺实验。抛光材料去除量工艺实验得出理论计算值与实验测量值吻合度较高,证实环带式磁流变去除数学模型具有准确性。对单晶蓝宝石衬底进行抛光效果实验,检测得到表面粗糙度为0.803nm,验证了该设备的控制系统满足工艺要求。