刮傷是 CMP 製程中在晶圓表面產生的線狀傷痕。長度從數μm到數百μm,深度從數nm到數十nm,若發生於金屬導線層會造成斷路或短路,若發生於絕緣膜則會因後續金屬填入而引起漏電,因此作為 CMP 特有的致命缺陷加以管理。
主要原因是異常粒子。研磨液中的磨粒凝聚成大塊、研磨墊或固定環的磨耗碎片混入、前段製程的殘留物被帶入,或研磨碎屑再度凝聚。這些異物夾在晶圓與研磨墊之間被拖行,就直接形成線狀傷痕。典型情況是,元兇並非奈米尺寸的磨粒本身,而是大上好幾個數量級的異物。
容易出現刮傷的是柔軟材料與脆弱材料。銅導線柔軟、容易留下傷痕,low-k 絕緣膜則為多孔質、機械強度弱,提高壓力就會產生傷痕或剝離。隨著微縮化,可容許的傷痕尺寸也變小,若提高檢測設備的偵測靈敏度,反而會抓到大量雜訊,這也是困難之處。
對策依發生源而分。研磨液在使用前一刻以使用點過濾器過濾,捕捉凝聚粒子。供應管線使用低剪切的幫浦,在不破壞磨粒的情況下輸送。研磨墊與固定環則監控磨耗並定期更換,也重新檢討修整條件。此外,不將研磨壓力提高到超出必要是基本原則。
偵測是以研磨後的表面檢測設備(暗場光學檢測或電子束檢測)進行。刮傷多以同心圓狀或放射狀等特徵形狀出現,可從其方向與位置推定發生源。傷痕一旦產生便無法補救,因此在 CMP 中,發生源的管理比事後偵測更受重視。