依据化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）加工玻璃光学元件的原理，通过对抛光运动机理的理论分析，提出了抛光垫的磨削均匀性对光学元件面形的影响，并设计了新的工艺流程．通过工艺试验，完成了高准确度玻璃光学元件的CMP加工，获得了表面质量N（0．2，Rq〈0．3nm的玻璃光学元件．

磨料的粒径分布严重影响蓝宝石抛光,传统的抛光模型无法说明粒径分布的作用效果。针对这一问题,以不同粒径磨料混合放大粒径分散性影响,研究单一磨料和2种粒径混合磨料对抛光速率的影响。结果表明：2种不同粒径混合能够明显提高抛光速率,在一定质量比条件下可以达到最大值,并且粒径差距越大,抛光速率越快;不同粒径磨料混合影响抛光温度和磨料使用寿命,这是因为其一方面增加磨料整体羟基官能团数量,另一方面可以形成不同磨料间的密堆积,增加与蓝宝石接触面积。以此为基础,讨论多粒径分布的抛光动力学过程,并提出抛光动力学模型。

通过化学机械抛光工艺,获得表面平整度和粗糙度优良的蓝宝石晶片,提高蓝宝石键合接触面的表面性能。采用数值分析软件对蓝宝石晶片化学机械抛光过程中磨粒的运动轨迹进行仿真,结果发现,随着晶片转速的上升,磨粒的覆盖区域增大,当晶片转速与抛光盘转速接近于1∶1时,磨粒的抛光区域覆盖整个晶面。采用控制变量实验的方法研究摆臂的运动和抛光盘的转速对抛光效果的影响,并采用AFM对抛光后的蓝宝石晶片表面形貌进行分析。结果表明,抛光盘转速对抛光效果的影响最大,而移动幅度与移动速度的影响较小。通过调整晶片转速,蓝宝石晶片抛光后达到了键合工艺所要求的表面平整度和表面粗糙度要求。

简单介绍了不锈钢材料表面的几种加工工艺的优缺点,介绍了化学机械抛光（CMP）工艺的机理。介绍了抛光液的各成分及其作用机理,同时列举了一些常用的药品种类。针对不锈钢材料,通过理论分析或者实验对比,合理选择各个成分的药品种类,确定了二氧化硅、柠檬酸、过氧化氢、烷基酚聚氧乙烯醚和苯并三氮唑作为抛光液的主成分。通过正交实验的方法确定了每个成分的最佳含量。最后采用优化后的CMP抛光液进行不锈钢的CMP实验,并对比不锈钢抛光前后表面质量验证抛光液的有效性。

针对光电子器件、集成电路等应用领域对单晶蓝宝石高质量的表面需求,而单晶蓝宝石自身的硬度和良好的化学稳定性给抛光带来较大的困难。文章在分析、对比直接采用2μm金刚石磨料化学机械抛光蓝宝石基片效果的基础上,提出机械研磨与化学机械抛光相结合的工艺抛光蓝宝石。结果表明,采用10μm的碳化硼磨料机械研磨蓝宝石,材料去除率为8.03μm/h,表面粗糙度Ra由1.18μm迅速降至22.326 nm;采用粒径为2μm和0.5μm的金刚石磨料化学机械抛光蓝宝石晶片,有效的去除机械抛光带来的损伤,最后表面粗糙度Ra可达0.55 nm。此抛光工艺能满足蓝宝石晶体高效、超光滑、低损伤的抛光要求。

选择影响化学机械抛光化学反应速率的参数：催化剂浓度、氧化剂浓度、抛光液的pH值、抛光液温度等进行了试验,研究了它们对基于芬顿反应的单晶SiC化学机械抛光效果的影响规律。发现只有当H2O2浓度高于20%、Fe3O4浓度高于1.25%时,增大H2O2、Fe3O4浓度,材料去除率才会显著越高,此时材料去除速率由化学液腐蚀速度与磨料机械去除速度共同决定;低于此范围时由磨料的机械作用决定。温度升高会加速H2O2分解,抑制羟基自由基OH的生成,减缓化学腐蚀,降低材料去除率。当Fe3O4浓度、H2O2浓度、pH值、抛光液温度分别为1.25%、15%、7、41℃时,化学腐蚀与机械去除的协调性及磨料的分散性较好,表面粗糙度最低;当它们分别为5%、25%、9.3、15℃时,材料去除率最高。

在声波透射与折射基本理论的基础上,设计制作了匹配层压电换能器结构的兆声抛光振子,提高了兆赫频超声抛光工具的声能量辐射效率。此外,通过对兆声压电振子的振动模式进行控制,消除了高频圆片型压电振子本身存在的强烈的耦合振动效应。在制作完成兆声抛光振子的基础上,对抛光振子工作端的振动振幅进行了测试,在横向尺度上满足了兆声抛光工具头振动振幅均匀化的求。实现了一种用于硅片化学机械抛光的兆声抛光振子。为大尺寸硅片的化学机械抛光工艺提供了可借鉴的附加技术手段。

单晶蓝宝石具有高的机械和光学性能,已被广泛应用于光电子、通讯、国防等领域.以提高加工后单晶蓝宝石表面质量和缩短加工时间为最终目标,采用化学机械抛光的方法抛光蓝宝石,得到了一种可行有效的抛光单晶蓝宝石的加工工艺路线.试验结果表明,采用6μm金刚石磨料粗抛蓝宝石晶片1.5 h,表面粗糙度值由220.05 nm快速降到7.88 nm;然后采用3μm金刚石磨料精抛蓝宝石晶片3 h,可以获得Ra约为2.82 nm(测量区域700μm×530μm)的表面粗糙度值.此抛光工艺能满足蓝宝石衬底高效、低损伤的抛光要求.