蓝宝石材料具有硬度高、抗腐蚀、耐磨损和耐热等优异性能,广泛应用于芯片、半导体照明、手机屏幕、航空航天等领域。蓝宝石材料在各领域应用对材料表面质量有着很高要求。随着科技的高速发展,制造业对时间成本和表面质量的要求越来越高,传统化学机械抛光技术（Chemical Mechanical Polishing,CMP）越来越难以满足蓝宝石平坦化需求。超声波被认为是硬脆材料最有前途的加工技术之一,但目前有关蓝宝石超声辅助化学机械抛光（Ultrasonic Vibration Assisted Chemical Mechanical Polishing,UV-CMP）的研究较少,抛光机理尚不清楚,超声对抛光过程中速度、压力、温度等物理场的影响研究近乎空白。本文结合计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）数值模拟与试验方法,探究超声频率、超声振幅以及抛光转速等工艺参数对蓝宝石UV-CMP中多物理场的影响,揭示其抛光机理。通过CFD仿真建立了蓝宝石UV-CMP过程中微米级膜厚的抛光液薄膜三维仿真模型,改变超声振动频率、振幅以及抛光转速,探究其对多物理场包括流速、压强、气含率以及温度等特性的影响,实现蓝宝石UV-CMP工艺参数对速度场、压强场、温度场及气含率影响规律的可视化。仿真数据及抛光试验结果表明,超声频率升高显著降低蓝宝石晶圆边缘区域流速,流体温度随频率升高而降低,钝化层生成速率放缓,蓝宝石UV-CMP材料去除率（Material Removal Rate,MRR）降低。但增大超声频率可有效降低磨粒团聚程度,有利于提高蓝宝石抛光表面质量;超声振幅增大显著提高流速、压强、气含率及温度,增强流体剪切力、磨粒撞击钝化层动能、空化作用及化学反应速率,蓝宝石UV-CMP工艺MRR明显提升;抛光转速主要通过接触抛光方式连续去除蓝宝石表面钝化层,实现较高MRR,有利于获得较小表面损伤层厚度和粗糙峰高度。蓝宝石UV-CMP工艺参数正交实验结果显示转速对MRR影响最强,超声频率对蓝宝石表面粗糙度影响最大。超声空化实验观察到空化气泡在蓝宝石表面钝化层产生侵蚀坑,验证了空化作用对材料去除的影响机理。