微电子产品不断向高性能化、高集成化、高速化和小型化发展,极大地促进了集成电路(IC)制造技术的发展,也对晶圆的加工效率和加工质量提出越来越高的要求。目前国内外IC制造中主流晶圆直径为12英寸(300 mm),但第四代硅通孔封装技术要求晶圆减薄厚度不超过50μm。针对大直径晶圆超薄化磨削的难题,留边磨削减薄技术应运而生,其大大增强了晶圆减薄后的刚度,有效减小了晶圆碎片率。为了深入研究留边磨削减薄技术中磨削参数对晶圆表面磨削纹理和磨粒切削深度的影响规律,本文建立了留边磨削运动学模型,并采用留边磨削专用砂轮对硅片进行磨削减薄试验。论文的主要研究内容和结论如下:(1)基于留边磨削的原理和特点,并根据运动学理论,建立了晶圆留边磨削减薄过程中磨粒运动轨迹和磨粒切削深度的数学模型,通过MATLAB软件对磨粒运动轨迹进行仿真,分析了磨削参数对磨粒运动轨迹的影响规律。研究结果表明:砂轮和转台二者转速比影响磨粒运动轨迹的曲率,逆磨时转速比值越大,磨粒运动轨迹曲率越小;而顺磨时转速比值越大,磨粒运动轨迹曲率越大。(2)根据建立的磨粒运动轨迹模型,综合考虑砂轮进给速度、砂轮转速、转台转速、光磨时间和最大磨粒凸起高度,进一步分析了晶圆表面磨削纹理演化成形过程和磨削纹理对晶圆表面质量的影响,利用MATLAB模拟了不同参数下的晶圆留边磨削表面纹理形貌,并通过试验验证了实际留边磨削纹理形貌及晶圆留边磨削减薄后的表面粗糙度变化规律,最终提出了提升晶圆磨削质量的措施。试验结果表明:砂轮进给速度、砂轮转速、转台转速、光磨时间和最大磨粒凸起高度是影响留边磨削后晶圆表面磨削纹理形貌的主要因素。其中,相邻两条磨削纹理的夹角会随着砂轮转速和转台转速的变化而变化。另外,与整面磨削不同,留边磨削后的晶圆表面粗糙度沿晶圆径向先增大后减小。(3)根据建立的磨粒切削深度模型,深入分析了磨削纹理与磨粒切削深度之间的联系及磨削参数对磨粒切削深度的影响,研究了磨粒切削深度与磨削力的关系,并通过磨削力试验验证了磨粒切削深度模型的正确性及磨削参数对磨粒切削深度的影响规律。试验结果表明:磨粒切削深度受砂轮和转台二者旋转方向的影响,无论逆磨还是顺磨,磨粒切削深度随砂轮进给速度的增大而增大,随砂轮转速的增大而减小。而不同磨削方式下的转台转速对磨粒切削深度影响不一致,逆磨时磨粒切削深度随转台转速的增大而减小,顺磨时磨粒切削深度随转台转速的增大而增大。