随着半导体技术节点的不断向前推进，化学机械抛光(CMP)作为贯穿芯片制造始终的工艺，其重要性不言而喻。作为CMP抛光液的重要组成部分之一，研磨颗粒的发展趋势是稳定化、小粒径化以及独特化。非球形胶体二氧化硅颗粒，以其独特的形状、大的比表面积和较软的质地，可以同时实现抛光的快速化与高表面质量的完美结合。同时，抛光液中的其他成分也对抛光有着举足轻重的影响作用。本论文围绕能用于化学机械抛光的非球形二氧化硅纳米颗粒的制备与具体化学抛光液的配比而进行了大量的探索性研究，取得了以下成果:　　(1)在国际上首次采用了电子散射的方法研究了材料的分形维度。通过汉克尔变换，从多次电子散射强度分布中提取出了单次散射强度，从而使分形分析成为可能。就纳米二氧化硅颗粒而言，电子散射得到的结果(2.07)与小角X射线散射的结果(2～2.1)、小角中子散射的结果(2.29)具有高度的一致性，说明了电子散射是一种简单、快速、准确的研究材料分形维度的工具;　　(2)通过改进的Stober法制得了花生状的非球形二氧化硅颗粒。创造性地选择了Zn(Ac)2作为形貌控制剂，避免了其他金属阳离子可能造成的沉淀，从而研究了反应物浓度与形貌控制剂用量对最终产物形貌的影响，得到了大小可控、形貌在一定范围内可调节的纳米级非球形二氧化硅颗粒。同时，通过电子散射法研究了颗粒的分型维度并阐明了颗粒的具体生长机制，对前人研究的不足之处做了一定程度的补充。将所得的NSSP作为研磨颗粒，运用于二氧化硅的化学机械抛光中，确认了其在抛光速率与表面质量方面的优越性。　　(3)探索了阳离子诱导法在离子交换法制备非球形二氧化硅颗粒中的应用。证明了阳离子诱导法是一种简单、低成本且可以大规模应用的制造非球形二氧化硅颗粒的方法。通过SEM、TEM以及DLS等方法对非球形二氧化硅颗粒的粒径、形貌进行了分析。通过电导率测量与简单的数学建模，得出以下结论:Ca2+在非球形二氧化硅中起着搭建O-Ca-O桥联的作用，桥联过程中所消耗的Ca2+的比例能够通过数学模型计算而得，并且在电导率实验与实际观测中得到证实。同时，探索了离子交换法制备非球形二氧化硅颗粒的中试工艺。通过中试，成功制得了可供商用的非球形硅溶胶MCS-P15，并将其用于介电层SiO2与A相单晶蓝宝石基片的化学机械抛光中。结果显示，相比于传统的球形颗粒，非球形的MCS-P15能够显著地提高抛光速率，且片子的表面质量不会因此而变差，是一款十分具有应用潜力的磨料。　　(4)针对具体的抛光需要，研究了一款用于Ti-6Al-4V合金的化学机械抛光液。主要研究了Ti-6Al-4V合金的化学机械抛光，分别从化学角度、机械角度及抛光验证几个方面，比较系统地研究了其抛光的反应机理。宏观上，研究了Ti-6Al-4V合金在化学机械抛光过程中对不同的机械参数（压力、转速）以及化学参数（主要是氧化剂的浓度）所作出的响应，初步提出了中等压力、转速以及较优化学成分配比的经验参数。运用电化学阻抗谱与线性极化联用的手段，对Ti-6Al-4V合金在化学机械抛光中可能发生的化学反应及相关机理作了研究。结果显示，Ti合金在适当的氧化剂浓度条件下会在表面形成一层非化学计量的氧化层，氧化层的厚度基本与氧化剂浓度无关，但其再生速度却与氧化剂浓度成正相关。运用XPS分析了Ti64表面的氧化层成分与相关元素价态。从速率控制步骤的角度出发，阐述了Ti合金的抛光过程中化学作用于机械作用相互竞争、相互平衡的过程，并进一步优化了抛光参数与抛光液成分。结果显示，经抛光后的Ti-6Al-4V合金具有原子尺度的平整度，表面光亮，在100倍光学显微镜观察下亦无显著缺陷，基本达到了所需的抛光要求。