随着集成电路(IC)制造技术的飞速发展,硅片趋向大直径化。同时对硅片加工精度、表面粗糙度、表面缺陷、表面洁净度和硅片强度等提出更高的要求。超精密磨削被认为是最有发展前景的大尺寸硅片高效超精密加工技术,其中,硅片自旋转磨削是普遍采用的硅片磨削方式,已经应用于大直径硅片加工中的材料制备阶段和图形硅片的背面减薄。但是,目前先进半导体硅片磨削技术与设备被发达国家及跨国公司所垄断,严重制约了国内半导体制造业的发展。 本文分析了硅片超精密磨削设备的关键技术;介绍了硅片真空夹持系统的原理、真空吸盘的修整与检测方法、硅片厚度在线测量系统的原理及调整方法、磨削力在线测量原理等;在此基础上,设计了硅片磨削试验台的整体结构;完成了磨头主轴的结构设计及主轴轴线与旋转工作台轴线之间夹角的调整机构;设计了主轴传动机构,并通过理论分析,确定了硅片磨削试验台的进给速度范围;完成了旋转工作台的结构设计,磨削试验台的制造、安装和调试工作。 本文研究开发了磨削试验台的磨削力测量系统,进行了压电测试系统的理论分析和旋转工作台的受力分析;完成了三向压电石英测力平台的结构设计以及整个测量系统的安装、调试及标定工作,借助计算机控制系统及专用的磨削力测量软件进行了磨削力的试验标定工作。 本文的研究对开发和研制大尺寸半导体硅片超精密磨削设备进行了积极技术探索,做了重要的技术准备,对于发展我国半导体超精密加工设备的制造技术具有重要的应用价值。