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超精密抛光技术，一般特指选用粒径只有几纳米的研磨微粉作为研磨磨料，将其注入研具，用以去除微量的工件材料，以达到一定的几何精度（一般误差在0.1µm 以下）及表面粗糙度（一般Ra≦0.01µm）的方法。这种极高的抛光精度要求对于抛光技术、设备、材料都提出了更高的挑战。目前日、美、德三国在超精密机床领域处于领先地位，他们掌控着超精密抛光工艺的核心技术，牢牢把握了全球市场的主动权，相比之下，我国在超精密抛光技术方面的发展受到一定的制约，因此如何攻克超精密抛光技术的技术难点是我国研磨抛光领域关注的焦点。

超精密抛光的技术难点

1、高精度的抛光设备

高精密抛光通常用于光学、半导体、航空航天等高精尖领域，通常要求极限的形状精度、尺寸精度和表面完整性(无或极少的表面损伤，包括微裂纹等缺陷、残余应力、组织变化)，这就对抛光设备提出了极高的要求。

（1）硬件要求：

为保障抛光的精密度，超精密抛光设备还需要有非常稳定的机械结构，其中作为超精密抛光设备核心器件的“磨盘”，其对材料构成和技术要求更为苛刻。这种由特殊材料合成的磨盘，不仅要满足自动化操作的纳米级精密度，更要具备精确的热膨胀系数，避免磨盘在高速运转过程中与工件产生摩擦产生的热量使研磨盘发生热变形，而引起工件加工精度的波动，影响产品最终的平面度和平行度。通常来说，为保证亚微米级甚至纳米级的抛光精度，磨盘的的热变形要求在几纳米之内。

蔡司针对半导体制造的过程控制解决方案，包括先进的光学测量技术、扫描电子显微镜、3D计量工作站等，可以实现对半导体器件的尺寸、形状、表面粗糙度等参数的精确测量和控制。

2、先进的抛光材料

对于超精密抛光来说，要实现纳米级的表面粗糙度，除了需要开发亚微米级别的超细磨料，还还需要针对性地开发研究抛光材料材质、形貌，并控制均匀的粒度分布。例如，在形貌上，球形的磨料粒子往往能够实现更均匀的抛光效果，减少划痕和凹坑；在材料选择上，硬质材料如碳化硅晶圆等可能需要使用更为硬质的抛光磨料，才能有较高的去除率，而软质材料则需要使用较软的磨料，才能达到低损伤的目的.....

目前，日本在抛光材料的研发上具有显著优势。例如，富士（Fujimi）开发的超精细抛光粉末，能够实现极高的表面光洁度和低损伤，其中用于硅和碳化硅晶圆纳米级抛光的氧化铝、二氧化硅基抛光液在全球拥有超过八成市场占有率。

美国QED磁流变抛光机及磁流变抛光原理（来源： 求真影像技术研究室）（13501282025）

技术难点：磁流变液的制备以及磁场的精准控制

（2）离子束抛光

大口径非球面光学加工的发展趋势是更大偏离量、更高陡度、更高精度，为此美国伊士曼柯达（Eastman Kodak）提出了离子束抛光技术。该技术是在真空室中利用具有一定能量与空间分布的离子束流轰击镜面表面，由能量沉积实现非接触式的材料去除，为大口径非球面的高精度抛光提供了新的技术选择。由于具有抛光精度高、无亚表面损伤等优点，其与磁流变抛光被公认为近三十年来在光学加工领域最为创新的两大技术。德国NTG公司离子束抛光机（13522079385）

美国APPLIED MATERIALS公司的CMP抛光设备及CMP原理（来源于网络）（13501282025）

技术难点：化学与机械作用之间的平衡、钻石修整盘的生产

总结

在超精密抛光领域内，国外在超精密抛光技术上具有显著优势，尤其是日本、德国和美国。在设备和工艺水平上，这些国家都已经实现了纳米级精度的抛光，而我国与国际先进水平还有一定差距。不过近年来，在国家政策的支持下，中科院长春光机所、清华大学、 长光华芯、 中科院微电子研究所等对超精密抛光设备的研发都取得了一定进展，中科院国家纳米科学中心研究院王奇博士团队研发“二氧化铈微球粒度标准物质及其制备技术”也已经具有成效。未来，随着多项核心技术逐步攻破，我国的超精密抛光技术有望逐步实现国产替代，进一步实现“弯道超车”！