单晶硅片是集成电路（IC）制造过程中最常用的衬底材料,硅片的表面质量和亚表面损伤情况直接影响着器件的性能、成品率以及寿命。随着硅片尺寸的增大,新的硅片高效超精密平整化加工工艺得到了大量的研究,其中,采用固结磨料的硅片超精密磨削技术正逐步取代传统的研磨技术成为光硅片和图形硅片背面减薄的主流加工技术。然而,目前硅片的超精密磨削所用砂轮一般为微粉金刚石砂轮,金刚石砂轮磨削后,硅片表面不可避免的会产生磨削损伤,还需要进一步的化学机械抛光加工。因此,有必要研究探索采用新型砂轮的新原理加工方法来获得硅片超光滑低损伤磨削表面。本文提出了利用软磨料砂轮低损伤磨削加工硅片的新方法;根据单晶硅的材料特性和9种软磨料研磨盘的加工性能试验,设计和优化了软磨料砂轮的配方成分;研制出了超精密磨削硅片的#3000 CeO₂软磨料砂轮,并设计了以VG401 MKⅡ型超精密磨床为平台的可拆卸互换式的砂轮结构;研究了软磨料砂轮的修整方法,开发了砂轮的修整工具:进行了软磨料砂轮的磨削性能试验,利用3D表面轮廓仪、AFM、SEM、TEM等仪器检测表面粗糙度、表面形貌、表面缺陷和亚表面损伤,试验表明,软磨料砂轮磨削硅片的表面粗糙度Ra达到了亚纳米级,硅片表面没有传统的金刚石砂轮磨削表面特有的磨削条纹,硅片的亚表面未发现微裂纹和位错,只有深度为0.01μm的非晶层,亚表面损伤层的深度仅为同粒度金刚石砂轮磨削硅片表面的1/17,软磨料砂轮磨削硅片的表面/亚表面质量已接近CMP加工的硅片;应用X射线光电子能谱（XPS）检测了软磨料砂轮磨削后硅片表面的成分,分析了砂轮磨料、添加剂和单晶硅片之间的固相化学反应,揭示了软磨料砂轮磨削硅片时利用化学机械复合作用的材料去除机理,并进一步改进了软磨料砂轮的配方成分,解决了原来的软磨料砂轮磨削硅片经常产生烧伤的问题。