精密磨削過程是利用磨粒的高硬度產(chǎn)生切削作用去除表面材料，機械力會改變單晶硅表面和亞表面的應(yīng)力，不可避免地造成表面或亞表面損傷。為獲得高質(zhì)量的硅片表面和亞表面，開發(fā)了化學機械磨削（CMG）硅材料的技術(shù)，將化學反應(yīng)引入到磨削加工中，弱化超精密加工過程中磨粒的機械作用。

       為研究機械化學磨削單晶硅過程中的材料去除機理，本研究中使用納米劃痕儀和不同硬度的壓頭（金剛石壓頭、氧化鈰壓頭）對單晶硅進行單點劃擦實驗，研究相同載荷、不同壓頭硬度條件下單晶硅表面的損傷特性，分析其變形機理。還建立了使用氧化鈰或金剛石壓頭納米劃擦單晶硅的有限元模型，分析劃擦過程中單晶硅的亞表面損傷與應(yīng)力分布的關(guān)系。

       研究發(fā)現(xiàn)：（1）在金剛石壓頭劃刻單晶硅的過程中，降低法向載荷可以減少單晶硅亞表面的損傷，但無法在不造成亞表面損傷的情況下實現(xiàn)材料去除；（2）在氧化鈰壓頭劃刻單晶硅的過程中，壓頭磨損會導致接觸區(qū)應(yīng)力釋放，單晶硅僅發(fā)生彈性變形，不會造成嚴重的亞表面損傷。

       因此，在磨削時可以采用軟磨料降低單晶硅的亞表面損傷層深度，結(jié)合化學作用提高材料去除效率。

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