网络信息技术作为全世界技术创新的竞争高地,同时也是全世界研发投入最高、应用范围最广泛、创新最活跃、辐射带动力最强的高新技术领域。随着高新信息产业的迅速发展,市场对集成电路等核心技术与成品质量提出了更高的要求。晶圆作为集成电路的衬底,其制造加工的成品质量与效率直接制约集成电路产业的发展,亟需加快超精密和高效率的晶圆表面加工技术的发展。晶圆的材料一般为硬脆半导体材料,具有硬度高、脆性强和化学性能稳定等特点,晶圆的全局超精密平坦化加工难度大,成本高。磁流变抛光技术相较于传统抛光技术具有高精度、高效率,几乎不产生亚表面损伤且易于控制等优点。在超精密磁流变平面抛光过程中,晶圆表面材料去除与晶圆表面抛光力分布和磨粒速度直接相关,但磁流变抛光过程中的晶圆表面抛光力分布研究尚不全面。本文在深入研究国内外超精密磁流变抛光技术的基础上,针对超精密磁流变平面抛光中晶圆表面抛光力分布的问题,开展了如下的研究工作:(1)磁流变平面抛光的晶圆表面抛光力理论计算。研究分析了动态磁场磁流变平面抛光的原理及晶圆表面材料去除过程。依据晶圆与抛光盘的运动及相对位置关系,对晶圆表面处的磁流变抛光液的速度分布进行了求解。基于磁场相关理论建立了动态磁场的磁场模型,获取了不同时刻晶圆表面的磁感应强度分布。提取和量化柔性抛光垫的几何特征参数,建立柔性抛光垫模型,并结合流体力学及Preston方程等相关理论,推导并计算了磁流变平面抛光晶圆表面的流体动压分布。深入地研究了羰基铁粉被磁化后引起的晶圆表面正压力分布,以及符合本文工况的晶圆表面的剪切力分布。(2)磁流变平面抛光晶圆表面抛光力仿真分析。对磁场分布进行了数值模拟,提取磁感应强度数值结果,编写了磁场数据文件,将其添加进Fluent的磁流体动力学(Mhd)模块中。对磁场和流场进行耦合仿真,分析了加工间隙、晶圆转速、抛光盘转速和励磁间隙等工艺参数对晶圆表面的正压力和剪切力分布的影响。提取相应的晶圆表面的压力分布和剪切力分布的仿真模拟结果与理论计算结果进行对比分析,初步论证了理论模型的有效性和准确性。(3)磁流变平面抛光晶圆表面抛光力实验验证。以超精密磁流变平面抛光装置为实验平台,开展磁流变平面抛光实验。研究分析了晶圆表面抛光力与测力仪测量结果之间的传递关系,确定实验测量方案,并对实验结果进行分析处理,获得晶圆表面抛光力的实验值。将分析处理后不同工艺参数的实验值与所建立的理论和仿真模拟结果进行对比分析验证,其结果具有较好的一致性。