集成电路(Integrated Circuit，IC)技术作为一种新兴技术，日益成为推动国民经济和社会信息化发展的主要力量。硅材料是集成电路制造过程中所使用的主要半导体材料。目前，虽然有许多新型的半导体材料不断出现，但大部分的半导体器件和电路仍是以单晶硅片作为衬底材料。高质量的硅片是芯片制造和集成电路发展的最重要的基础功能材料。这就要求制造的集成电路硅片具有极小的表面粗糙度、极高的表面平整度和表面完整性。而研磨抛光是获得纳米级超光滑且表面无损伤硅片的最后工序，所以研究硅片表面材料的去除机理变得至关重要。通过试验方法研究研抛过程，往往受到试验条件的影响且试验成本昂贵，因而将试验方法与仿真方法结合起来，是研究研抛机理并优化研抛过程的一种有效手段。首先，为了探索研抛过程，本文采用通用型有限元软件MSC.Marc，从宏观角度建立硅片、抛光垫和抛光盘之间相互接触相互作用的三维模型，研究抛光过程中硅片与抛光垫之间的接触压强对硅片加工表面的材料去除率和硅片表面外缘轮廓的影响，并且利用保持环来减小甚至消除硅片外径区域材料去除率严重不均一问题。通过仿真得出保持环与硅片外径之间的最佳距离为6mm~10mm，即当保持环与硅片外径之间的距离为6mm~10mm时，可以通过调节硅片所受压力和保持环所受压力来减小甚至消除抛光过程中出现的材料去除率不均匀问题。同时，对单晶硅片进行抛光实验并利用硅片轮廓测量仪器获得实验数据，通过改变硅片所受压力和保持环所受压力获得两组实验的硅片表面轮廓，发现第二组实验的硅片表面轮廓要好于第一组实验的硅片表面轮廓。然后，与仿真结果作对比，硅片外缘接触压强的变化与轮廓变化基本相关，验证了仿真的正确性。此仿真与实验的最终目的是实现整个硅片表面材料去除率的均一化，从而抛光出表面平整度极高的硅片。其次，从微观角度研究磨粒与硅片之间的相互作用，仿真分析了磨料大小、形状及其研磨过程中的运动形式对研磨硅片表面划痕的影响。对于球形磨粒，当磨粒以相同切入角划入硅片表面时，磨粒半径大小对法向力影响非常大，会随着磨粒半径的增大而明显增大，但是磨粒半径大小对切向力影响非常小，且磨粒越小残留划深和划痕两侧隆起越大；对于三棱体磨粒，磨粒在旋转切入硅材料的过程中，所受的法向力都经历了迅速增大、基本不变、再增大三个过程，且同种粒度的三棱体磨粒所受的法向力和切向力会随着旋转速度的变化而变化。当磨粒转速较小时，磨粒与硅材料接触区附近存在一高等效应力区域，此区域从有效磨削棱边附近延伸到磨屑根部附近。当三棱体磨粒转速较大时，高等效应力区域分为两个区域，一区域位于有效磨削棱边附近并基本沿垂直于三棱体磨粒前端面的方向延伸，另一区域位于磨屑根部附近。对于四棱体磨粒，磨粒与硅材料附近也存在一高等效应力区域，但是，硅材料受四棱体磨粒挤压产生的磨屑形状与三棱体磨粒产生的磨屑形状明显不同。最后对全文做了总结，对进一步的仿真工作做了规划，同时针对仿真工作与试验提出了些改进措施。