随着集成电路的发展,对芯片集成度以及对电性能要求越来越高。近年来三维封装技术发展迅速,铜作为互连材料由于低阻抗和高的导电率广泛应用于三维封装技术中,其中化学机械抛光（CMP）工艺是铜互连技术中实现局部和全局平坦化的常用技术手段。在互连技术中有着较高去除率和平坦化的要求,在达到要求的过程中存在以下问题:CMP过程中抛光参数众多,抛光环境复杂,工艺参数控制困难;新的抛光垫、抛光液在使用时特性分析困难;抛光条件化学和机械作用调控不当时会产生碟形凹陷和铜突出等问题,从而影响到后续的工艺,因而了解铜的材料过程,准确调控机械和化学作用的比重从而满足互连技术中的要求是有意义的,又由于粗糙峰接触状态关系到铜抛光过程中的材料去除,还和工艺过程中的修整参数相关,因此本文基于抛光垫粗糙峰的尺度对铜CMP材料去除过程进行研究,从而优化和指导铜CMP时的工艺过程。本文的主要研究内容有:（1）通过单POM（聚甲醛）球划擦实验方法研究铜化学机械抛光的材料去除过程,用单个POM球模拟抛光垫的单个粗糙峰,探究了载荷、化学反应时间间隔、氧化剂浓度、抛光液p H对于材料去除率的影响,从接触界面温度影响的角度对划擦后沟槽形貌的隆起现象进行了分析,推测划擦界面处摩擦热促进了隆起现象的产生,并基于电化学的方法通过监测划擦过程中铜片上电流的变化对材料去除机理进行了分析,结果表明材料去除过程为机械磨损加速化学腐蚀的过程。（2）在铜片上开展了往复运动下的抛光垫划擦实验,探究了不同载荷和化学反应时间间隔对于材料去除率的影响,同时对划擦过程中不同条件下的刻蚀速率进行了分析,总结了载荷与反应时间间隔对于刻蚀速率的影响规律,并结合单粗糙峰去除模型分析了划擦后的材料去除轮廓,阐述了多粗糙峰接触下的化学机械协同作用。（3）利用CCD相机拍摄了粗糙峰的实际接触状态图像并对其进行了二值化处理,探究了粗糙峰接触状态对铜图案片平坦化过程的影响,利用毫米尺度的抛光垫在具有图案特征的铜片上进行一系列的抛光实验,通过与拓展的GW模型对照对图案片上不同图案特征处上下表面区域的材料去除量进行了分析,并通过抛光垫粗糙峰压缩量的测定与不同压力下接触面积图像的变化解释了不同位置处高点和低点去除率的差异。