随着信息技术的发展,对半导体元件的加工精度有了更高的要求。化学机械抛光(CMP)作为半导体元件加工过程中的重要工艺,目前被广泛应用于中央处理器、硬盘、LED等电子元件的加工过程中。化学机械抛光的优点是可以实现全局以及局部平坦化以及可以适用于多种材料的加工。化学机械抛光过程十分复杂,其材料的去除与抛光液与抛光液中纳米颗粒的运动行为有密切关系,但是目前的机理尚不清楚。研究抛光颗粒的运动行为、影响因素及与抛光去除率的关系,对于揭示化学机械抛光的去除机理及超精表面的形成具有重要意义。本论文基于自主搭建的荧光颗粒观测系统,观察含有不同浓度硫酸钾的抛光液模拟抛光过程中的颗粒运动行为。实验结果表明随着硫酸钾浓度的增加颗粒运动的平均运动速度呈现下降的趋势。同时在观察抛光后的抛光垫和晶片表面发现随着抛光液中硫酸钾浓度的提高颗粒在表面的吸附数目也在增加,颗粒团聚变得严重。配制了9种不同硫酸钾浓度的抛光液,使用蓝宝石晶片分别进行了实际抛光实验。实验中发现随着硫酸钾浓度的增加,抛光过程中蓝宝石的材料去除率会增加,晶片与抛光垫之间的摩擦系数增加。同时发现在175m M以上浓度的抛光液抛光后晶片表面出现明显缺陷,表面质量下降。基于胶体作用里的DLVO作用理论建立了一个模型来解释两个相对旋转表面间颗粒的受力及运动情况。利用这个模型和数值计算方法得到了颗粒运动速度的理论值以验证模型的准确性,发现计算结果与实验结果基本吻合。说明这个模型能够描述实验中的现象,指导实际的抛光过程。