1. 序言

化学机械抛光液（Chemical Mechanical Polishing，简直CMP）技术是机械削磨和化学腐蚀的组合技术，它借助超微粒子的研磨作用以及浆料的化学腐蚀作用在被研磨的介质表面（如单晶硅片（wafer）、集成电路（IC）上氧化物薄膜、金属薄膜等）上形成光洁平坦平面^【1.2】，现已成为半导体加工行业的主导技术^【3～6】。CMP技术综合了化学和机械抛光的优势。单纯的化学抛光抛光速率较快表面光洁度高、损伤低、完美性好，但其表面平整度、平行度较差，抛光一致性也较差；单纯机械抛光一致性好，表面平整度高，但表面光洁度差，损伤层深。应用CMP技术既可以得到高的抛光速率，又能获得完美的表面，其平整度比其他方法高出多个数量级。用这种方法可以真正实现整个硅晶圆片表面平面化，而且具有加工方法简单、加工成本低等优点，是目前唯一能够提供大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI） 和甚大规模集成电路（ULSI）制造过程中全局平坦化的一种新技术。

CMP 化学机械抛光示意图

2．CMP 技术的发展现状

CMP 技术在20世纪八九十年代得到了强有力的理论及应用研究和商业化开发。如 Pietsch 等报道了对SiO₂抛光机理的研究^【7】；Hayashi 等研究了氧化物抛光机理^【8】；也有不少关于抛光浆料特性、抛光垫（Pad）、CMP 过程模型的文献报道^[8-10]。由图可知，有关CMP 技术的专利也在日益增多。在此期间。IBM、Intel、Micron 和Motorola 等世界最先进的半导体公司都投人大量资金对CMP 技术进行了研究开发。其中IBM 公司在CMP 技术的许多方面起到了先锋作用。SEMATECH 也认为CMP 技术是进行多层金属膜平坦化加工的一项强有力的技术，并发起了重要的联合开发计划以促进设备和消耗品的研究开发。

2.1 二氧化硅胶体抛光液

纳米SiO₂为无定型白色粉末,其晶体结构是以Si原子为中心,O原子为顶点所形成的不太规则的[SiO₄]四面体结构[SiO₄]之间通过四个顶点的O原子-si-O-si-共价键共顶连接而形成一维、二维、三维的线状、链状、球状或空间网状结构,不同的化学环境可使这一发展过程停留在某一状态,形成不同的结晶表面。如图所示为其分子状态呈现三维网状结构的示意图。