何 勍，翟 科，李 亮，任 奕

（辽宁工业大学 振动工程研究所，辽宁 锦州 121001）

1 引言

化学机械抛光技术（CMP）是目前应用最为普遍的半导体材料全局平坦化技术，它被广泛的应用于大规模集成电路以及超大规模电路（ULSI）衬底材料硅片的超精密加工过程中[1]。随着硅片尺寸的增大，大直径硅片容易产生翘曲变形，在抛光垫和硅片之间磨粒分布和抛光压力分布不均匀，硅片各部分的材料去除率不一致等问题，尤其是在硅片的边缘区域，过度抛光的“边缘效应”变得更加明显，限制了硅片利用率和芯片良品率的提高，影响表面平坦度[2-3]。此外，由于抛光垫是具有一定弹性的有机织物，抛光时对表面材料去除的选择性不高，导致过度抛光等缺陷，难以获得面型更加一致的硅片[4]。作为目前硅片超精密平整化加工的主要手段，化学机械抛光技术面临着新的严峻挑战。一些附加的物理或化学过程被引入硅片的化学机械抛光过程，以求能够改善现有抛光工艺。

超声复合作用对硬脆材料的加工有着独特的优越性，将超声振动技术运用到化学机械抛光过程对降低硅片等硬脆材料的表面质量及提高材料去除效率有明显的促进作用[5-8]。兆赫频的超声波广泛的应用于医疗、检测、清洗等领域，兆声在小振幅下即可获得高的声强作用，并且相对于数十千赫兹的低频超声振动，兆赫频的超声有着极低的空化作用，可避免超声作用对工件的二次损伤[9]。传统的低频超声抛光振子须进行复杂的模态设计过程，而在高频域由于耦合振动作用的存在，振动过程将变得极其复杂，且超声工具的尺寸受到限制，不能够做的很大。……