无应力抛光(Stress Free Polish, SFP) 工艺基于电化学抛光原理，抛光液与圆片的铜表面接触，在电化学作用下，单质铜分子被抛光液内电解的氢离子置换，形成含铜离子的化合物，从而有效去除圈片上表层多余的铜层，其化学反应式为Cu+2H*-- +Cu2- +H2无应力抛光(SFP)能够很好地解决低k和超低k (Ultra Low-k)介质材料铜互连结构平坦化过程中因机械应力造成的损伤问题。

图8- 183所示的是CMP工艺和SFP工艺抛光后的铜/超低k介质(k=2.2)互连结构比较。典型的SP工艺腔结构示意图如图8-184所示。在工艺腔内，圆片正面向下，固定于圆片夹具上，夹具携带圆片可以做垂直、水平、旋转3个方向的运动。网片通过液体电极与抛光电源正极相连接作为阳极，抛光喷头与抛光电源负极相连接作为阴极。

通过控制抛光电源的电流或电压、抛光液的流量，以及四片水平和旋转等工艺参数，从而控制圆片铜层的去除速率( Renmoval Rate) 和形貌

(Profle)。为了控制好圆片的全局膜厚(WIN NU)和碟形化( Disking)，SFP工艺采用智能抛光控制系统，可以对圆片表面的铜层膜厚进行测量，并根据测量值自动调整工艺参数，从而对厚度去除量进行精确控制。SFP智能抛光系统具有对圆片机械运动的控制，智能抛光电源的电流/电压输出控制和抛光液的输送流量控制等功能。使用定周期后，电化学抛光液的铜离子浓度增加，可以通过化学波回收装置，以电镀的方式将抛光液内的铜离子析出，并将固体铜回收，确保电化学抛光液能够重复循环使用。SFP工艺的主要技术指标见表8-50。

相对于传统的CMP工艺和ECMP工艺，SFP工艺基于电化学抛光(ECMP)原理，仅有抛光液与圆片表面接触，并且对介质层和阻挡层不会产生侵蚀(Erosion)和形变。Intel 公司的模拟计算结果显示，铜/超低k介质的CMP在进行到接近阻挡层时，抛光垫和抛光粉对超低k介质的破坏就像楔子一样，不论抛光垫与圆片间的压力多么小，都会造成对超低k介质的破坏。SFP 工艺被证明是一种在抛光过程中不会产生任何机械应力的抛光工艺，因而不论铜导体和低k/超低k介质的弹性模量相差得多么悬殊，都不会对二者造成任何损坏。SFP系统没有抛光垫和磨料，并且抛光液可以循环利用，这样不仅降低了成本，同时还减少了环境污染。SFP工艺的优点和缺点见表8-51。