兆赫频超声辅助抛光技术是一种有效改善抛光均匀性、提高硅片抛光质量的新型表面超精细加工技术。本文以兆声辅助化学机械抛光方法为基础,探究了超声抛光振子的振动特性以及振动作用下抛光液在抛光区域内的流动特性。首先,利用压电学与弹性力学理论对全电极结构的薄圆片形超声抛光振子的耦合振动进行了分析,并采用理论数值计算与激光振动测试对其进行了更深入的研究。其次,通过对不同电极区下的超声抛光振子进行振动测试,探究了局部电极区对超声抛光振子径向传播的影响。结合现有的兆声辅助抛光系统,对超声抛光振子在抛光头内轴向传播过程进行了理论分析与实验研究。最后,以兆声辅助抛光实验为原型,搭建了抛光液扩散实验系统,开展了抛光液扩散实验。结合流体力学理论,对兆声振动作用下抛光液在抛光区域内流动特性进行了分析,建立了抛光液流动性的数学模型。研究结果表明,薄圆片形超声抛光振子的轴向振动受径向效应的影响,形成一种轴向振动与径向振动相互耦合的振动模式。超声抛光振子表面的局部电极将振动能量限制在电极区内,衰减非电极区的振动,从而能抑制超声振动的径向传播,增强超声振动的轴向传播。兆声振动在抛光头内轴向传播过程中,由于抛光头径向尺寸大于1/4纵波波长,径向效应的影响不可忽略,轴向振动与径向振动产生相互耦合作用。传播至抛光区域的兆声振动能够有效地驱动抛光液横向扩散,并促进抛光液在抛光垫微孔的内部与外部交换。在硅片与抛光垫之间的抛光区域中,超声抛光振子对抛光液的高频振动作用能够增大有效抛光面积,提高抛光液的利用率,从而改善抛光均匀性、提高硅片抛光表面质量以及硅片抛光效率。