化学机械抛光(CMP)是目前公认的实现材料局部和全局平坦化的最有效方法,广泛应用于IC制程的表面平坦化处理。铜已经作为IC集成电路的中层间引线,而且铜的CMP作为微型器件的主要加工工艺,各国均在加紧攻关研究。影响铜CMP全局平坦化的关键因素是抛光液,它们决定整个抛光工艺和抛光结果是否理想。碱性抛光液对设备的腐蚀性相对酸性抛光液小的多,而且对基片表面的材料去除选择性高,因为碱性抛光液中的氧化剂和铜反应,自动在铜薄片表面生成氧化反应薄膜。国内研究开发的用于抛光铜的碱性溶液实用化水平和国外著名企业生产的试液质量差距还相当大,因此研制适合于IC制程抛光液的任务既紧迫又很有必要。碱性抛光液中的磨料、氧化剂、pH调节剂和络合剂是抛光液的主要成分,决定化学机械抛光后的材料去除率和基片的表面质量。本文有用到一种新的CMP方法,即精细雾化化学机械抛光方法。该方法是把抛光液的组分进行控频超声精细雾化,使抛光液的液粒形成5-15μm的均匀直径,雾气经导管进入研磨界面,经过均匀雾化的抛光液化学作用,在铜片表面反应生成强度低的均匀氧化薄膜,然后这层氧化膜被机械作用研磨掉。此方法不仅可以提高抛光液的利用率,还可以大量降低抛光液的使用量,有利于得到较好的抛光后工件表面质量。所以研制出适用于精细雾化的抛光液具有深远的意义。本文对碱性铜抛光液进行了研究,通过对铜CMP机理的分析,找出影响雾化抛光和传统抛光效果的主要因素。在UNIPOL1502型抛光研磨机上进行了抛光液成分的单因素选择试验,选出了比较适合IC制程铜互连层的雾化抛光和传统抛光的磨料、有机碱、氧化剂等主要组分。并且文中进行了配方优化试验来选择最优的适于铜片抛光的浆料成分。最后进行了复配次序优化和工艺参数优化等试验,得到了适用于IC制程并用于雾化抛光的稳定铜抛光液。最后对传统抛光效果与雾化抛光效果进行了比较,超声波精细雾化铜CMP能够得到与传统CMP抛光相同的基片表面纳米级质量,但是雾化抛光液的使用量仅仅是传统抛光液使用量的十几分之一。传统的CMP过程中,抛光液以一定的速率流到抛光垫上,而本课题中的特种抛光液通过超声精细雾化的方法被导入至抛光垫上,锐减了抛光液的使用量,提高了抛光液的利用效率,进而减少IC生产中CMP阶段的成本,提高半导体产品的竞争力,并且有利于IC产业向绿色环保方向发展。由于超声波雾化抛光是一种新提出的抛光工艺方法,对其的研究暂时还处于基础阶段,试验结果也是阶段性成果,但其用量之少和环保意义巨大,特别是对将来硬脆材料的超精密平整化具有重要的实际意义。本文用超声波精细雾化CMP新工艺抛光铜片,得出的最大材料去除率是188 nm/min,铜片表面最优的粗糙度是3.81 nm。