超声椭圆振动协同化学作用辅助固结磨粒高效超精密研磨大直径硅片技术

本研究致力于探索超声椭圆振动协同化学作用辅助固结磨粒高效超精密研磨硅片新技术。充分发挥固结磨粒研磨加工硅片所具有的加工效率和加工面型精度高，对环境和加工设备依赖性小等优点，超声振动加工硬脆性材料所表现的有效改善表面质量，降低切削力和材料破损等特点以及化学反应的辅助作用，将三者有机结合，做到互相补充。项目拟通过控制研磨工具的超声振动方式和振幅，研磨速度和研磨压力等工艺参数的实验研究，揭示复合加工单晶硅片机理，掌握其工艺规律。为此，研制复合研磨硅片实验装置。项目重点研究基于单晶硅晶体结构微小尺度下材料的变形、去除行为规律及加工机理等理论模型。为实现硅片尤其是大直径硅片的高质量和高效率研磨加工，探索一种经济实用及低污染的超精密研磨加工新工艺。研究若获成功，该技术可望达到或接近抛光工艺加工效果，并将丰富超精密加工理论，提高硬脆性材料超精密加工应用水平等，具有一定的理论意义和良好的社会经济价值。

本研究致力于探索超声椭圆振动协同化学作用辅助固结磨粒高效超精密研磨硅片新技术。充分发挥固结磨粒研磨加工硅片所具有的加工效率和加工面型精度高，对环境和加工设备依赖性小等优点，超声振动加工硬脆性材料所表现的有效改善表面质量，降低切削力和材料破损等特点以及固结磨粒与硅片化学反应的辅助作用，将三者有机结合，做到互相补充。项目通过控制研磨工具的超声振动方式和振幅，研磨速度和研磨压力等工艺参数的实验研究，揭示了复合加工单晶硅片的机理，掌握其工艺规律。为此，研制复合研磨硅片实验装置，特别是抛光工具的设计。项目重点研究基于单晶硅去除行为规律及加工机理等理论机理及其模型，并开展了抛光工具不同弹簧刚度、抛光压力、抛光工具进给速度抛光速度等对硅片表面质量和材料去除量的实验研究。为实现硅片尤其是大直径硅片的高质量和高效率研磨加工，探索一种经济实用及低污染的超精密研磨加工新工艺。项目研究达到或接近传统化学机械抛光工艺的加工效果，并基本完成课题所制定的研究内容，其研究成果对超精密加工理论的丰富，硬脆性材料超精密加工应用水平的提高等，具有一定的理论意义和良好的社会经济价值。