化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)加工过程中,材料去除是化学作用和机械作用相互协调的结果,晶片下方抛光液的流动特性直接影响到CMP加工的材料去除率和表面质量。由于CMP加工过程中晶片和抛光垫紧密接触,所以很难用接触式的方法对工作状态下的抛光液液体薄膜进行在线测量。对抛光液流动特性的缺乏了解极大的阻碍了CMP加工机理的研究。本课题建立了LIF(Laser Induced Fluorescence)光测实验系统,对CMP过程中晶片下的抛光液液体薄膜进行可视化研究。对激光诱导荧光技术进行理论分析,建立荧光强度方程,标定液膜厚度和荧光强度的关系。利用CCD摄像头拍摄CMP过程中晶片下的抛光液膜的荧光图像,对拍摄得到的图像进行处理,得到液膜厚度以及液膜分布的三维图像。研究抛光载荷、抛光转速对液体薄膜流动特性的影响。本课题针对CMP过程中晶片下液体薄膜建立模型,通过流体动力学的方法进行模拟分析。利用有限元法求解液体薄膜在三维圆柱坐标系下的雷诺方程。分析液膜厚度、晶片倾斜角和液膜负荷力、液膜压力在晶片中心点产生的力矩的关系,得到力学平衡时的液膜形状。求解平衡条件下描述液膜的雷诺方程,讨论抛光载荷、抛光转速对最小液膜厚度、晶片倾斜角以及液膜压力分布的影响,进而分析输入参数对材料去除率、加工表面质量的影响,为改善CMP加工工艺提供理论性的依据。