以所述第二掩模14刻蚀所述抗反射层13和牺牲层12，以在所述抗反射层13和所述牺牲层12内形成开孔图案24的期间，刻蚀至所述空隙22时，会在牺牲层12的开孔图案的侧壁形成缺口 23，这些缺口 23降低了所述开孔图案24的精度，从而在后续沿着所述第二掩模14和开孔图案24继续刻蚀介质层10以在介质层10内形成开孔的步骤中，降低形成的开孔的精度；
[0056]除此之外，后续在以所述第一掩模为掩模刻蚀介质层10以形成沟槽时，金属氟化物等副产物还会进一步与刻蚀气体，以及介质层10反应，如现有的介质层多为含硅(Si)的化合物，副产物与介质层反应会形成含硅、金属以及氟离子的副产物(SiyMxF)，这些副产物不仅影响刻蚀介质层10后形成的沟槽的精度，而且还会附着在介质层10内开孔和沟槽的侧壁，并夹杂在后续形成于开孔和沟槽内的金属插塞中，从而影响金属插塞的性能。
[0057]为了解决上述问题，本发明提供了一种刻蚀方法，在介质层上形成第一掩模材料层，并在刻蚀所述第一掩模材料层形成第一掩模后，进行刻蚀后处理工艺，及时清除刻蚀第一掩模材料层过程中形成的副产物，避免这些副产物吸附在第一掩模上，以提高第一掩模精度；而且去除这些副产物后，可避免后续刻蚀所述介质层时，副产物与刻蚀气体、第一掩模以及介质层再次反应形成其他副产物，从而降低上述各工艺步骤中，形成的副产物对于后续形成于介质层内沟槽和开孔的形貌影响，提高沟槽和开孔形貌，以及后续形成于所述沟槽和开孔内的金属插塞的形貌；同时还可减少上述各副产物夹杂在后续形成的金属插塞内，以提高形成于介质层内的金属插塞的性能。
[0058]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0059]图4?图14是本发明刻蚀方法一实施例的结构示意图。
[0060]本实施例提供的刻蚀方法包括:
[0061]先参考图4所示，提供半导体衬底30，在所述半导体衬底30上形成介质层31。
[0062]本实施例中，所述半导体衬底30包括:半导体基底、或是半导体基底和形成于半导体基底内或半导体基底表面的半导体元器件。
[0063]所述半导体基底为硅衬底、硅锗衬底、碳化硅衬底、绝缘体上硅(SOI)衬底、绝缘体上锗(G0I)衬底、玻璃衬底或II1-V族化合物衬底，所述半导体基底材料并不限定本发明的保护范围。
[0064]所述半导体元器件包括形成于所述半导体基底中晶体管、存储器、电容器、或用于使所述半导体元器件电连接的互连结构等。
[0065]本实施例中，所述介质层31的材料为低K介电材料(K值小于3)或是超低K介电材料(K值小于2.6)。后续在所述介质层31内形成互连结构后，低K介电材料可有效减小互连结构的寄生电容，从而降低信号在互连结构内传输时发生的电阻电容延迟(RC Delay)效应。
[0066]可选地，本实施例中，所述介质层31采用超低K介电材料，如多孔的掺碳的氧化石圭。
[0067]继续参考图4所示，在所述介质层31上形成第一掩模材料层33，用于形成第一掩模。
[0068]本实施例中，所述第一掩模材料层33的材料为金属材料，具体地，所述金属材料为氮化钽(TaN)或氮化钛(TiN)。
[0069]本实施例中，在所述介质层上31上形成第一掩模材料层33之前，先在所述介质层31上形成阻挡层32。所述阻挡层32可抑制所述第一掩模材料层33内的金属原子扩散进入所述介质层31内，避免介质层31的绝缘性能因此受到损伤。
[0070]本实施例中，所述阻挡层32的材料为氧化硅。形成工艺为化学气相沉积(Chemical Vapor Deposit1n, CVD)。
[0071]接着参考图5所示，刻蚀所述第一掩模材料层33，形成第一掩模331，所述第一掩模331包括露出所述阻挡层32的开口 41。所述第一掩模331后续用于刻蚀介质层31，在介质层31内形成开孔。
[0072]刻蚀所述第一掩模材料层33的工艺包括，先在所述第一掩模材料层33上形成光刻胶掩模51,之后以所述光刻胶掩模51为掩模刻蚀所述第一掩模材料层33。上述光刻胶掩模51的形成工艺为本领域成熟工艺，在此不再赘述。
[0073]本实施例中，刻蚀所述第一掩模材料层33的步骤为干法刻蚀。所述干法刻蚀具体包括:
[0074]以氯气(Cl2)、氮气(N2)和甲烷(CH4)的混合气体为刻蚀气体，控制气压为3?15mtorr、功率为300?900W，气体流量为200?800sccm。其中，刻蚀气体中，甲烷(CH4)、氯气(Cl2)和氮气(N2)的流量比为1:0.5?4:3?10。
[0075]可选方案中，所述刻蚀气体还可含有三氟甲烷(CHF3)气体，所述三氟甲烷气体的流量与氯气流量相近，即甲烷和三氟甲烷的流量比为1:0.5?4。
[0076]本实施例中，所述阻挡层32还用作所述第一掩模材料层33的刻蚀阻挡层，从而在刻蚀所述第一掩模材料层33时，所述阻挡层32能保护所述介质层31免受损伤。
[0077]在形成所述第一掩模331后,去除所述光刻胶掩模51,露出所述第一掩模331。
[0078]参考图6所示，在刻蚀所述第一掩模材料层33过程中，刻蚀气体中的氟离子(F-)等会与第一掩模材料层33中的金属离子形成含有金属氟化物(MxF)的副产物25，如以氮化钛为第一掩模材料层33的材料，在干法刻蚀所述第一掩模材料层33时会形成含有钛-氟化合物(TixF)的副产物25。上述副产物25会吸附在第一掩模331的开口 41侧壁，从而影响第一掩模331的图案精度，进而影响后续以所述第一掩模331为掩模刻蚀所述介质层31后，在所述介质层31内形成的沟槽的结构形态。
[0079]为此，在刻蚀所述第一掩模材料层33后，进行刻蚀后处理工艺(Post etchtreatment, PET)。
[0080]本实施例中，所述刻蚀后处理工艺包括:向反应腔内通入修复气体，去除附着于所述第一掩模331上的副产物25，以提高所述第一掩模331的图案精度。
[0081]本实施例中，所述修复气体具体为:甲烷(CH4)和氧气(02)的混合气体、二氧化碳(C02)和一氧化碳(CO)的混合气体、氮气(n2)和氢<气(h2)的混合气体、二氧化碳(C02)或氮气(N2)。所述修复气体的流量为50?2000sccm，进一步可选地为50?500sccm。
[0082]本实施例中，当所述修复气体为甲烷和氧气的混合气体时，所述甲烷和氧气的流量比为10:1?100:1，其中，氧气为主要反应气体，可与副产物25反应，以分解副产物25，并将分解后的副产物25排除反应腔室；而甲烷用作载流气体，用于提高反应的安全性以及副产物的清除速率；
[0083]当所述修复气体为氮气和氢气的混合气体时，所述氮气和氢气的流量比为10:1?100:1，其中氢气为主要反应气体，氮气为载流气体；
[0084]当所述修复气体为二氧化碳和一氧化碳的混合气体时，所述二氧化碳和一氧化碳的流量比为3:1?5:1，二氧化碳为主要反应气体，一氧化碳为载流气体。
[0085]结合参考图7所述，在所述刻蚀后处理工艺后，可有效去除附着于所述第一掩模331上的副产物25,同时实现所述第一掩模331刻蚀表面致密化，以修复所述第一掩模材料层33的刻蚀受损部位，并在所述第一掩模331的刻蚀表面形成保护层332。
[0086]所述保护层332可在后续的刻蚀工艺中，避免刻蚀剂进入所述第一掩模331内，从而避免第一掩模331与后续的刻蚀剂反应，形成新的副产物。
[0087]所述阻挡层32在刻蚀所述第一掩模材料层33时，有效保护介质层31，避免刻蚀第一掩模材料层33所产生的副产物、以及刻蚀气体中的成分(如F离子)与介质层31反应，造成介质层31损伤。
[0088]可选方案中，在所述刻蚀后处理工艺后，还进行湿法清洗，以进一步去除第一掩模331内的副产物。
[0089]本实施例中，所述湿法清洗步骤以稀释后的氢氟酸为清洗剂。其中，稀释后的氢氟酸中，氢氟酸与水的体积比为1:100?1:1000。
[0090]参考图8所示，在所述刻蚀后处理工艺后，在所述第一掩模331上形成第二掩模52，所述第二掩模52用于在所述介质层31内形成开孔。
[0091]本实施例中,所述第二掩模52为光刻胶掩模,所述第二掩模52的形成工艺包括现在所述半导体衬底30上形成覆盖第一掩模331的光刻胶层，经曝光显影工艺后，在所述光刻胶层内形成第二掩模52。
[0092]可选地，在半导体衬底30上形成第二掩模52前，先在所述半导体衬底30上形成牺牲层34，所述牺牲层34覆盖所述第一掩模331 ;在所述牺牲层34上形成抗反射层35，之后在所述抗反射层35上形成所述第二掩模52。所述牺牲层34和抗反射层35可减小所述光刻胶掩模的厚度；此外，在所述抗反射层35上形成光刻胶层，并经曝光显影工艺后形成的光刻胶掩模(即，第二掩模52)的过程中，所述牺牲层34和抗反射层35可提高形成的光刻胶掩模的精度，进而提高后续以所述第二掩模52为掩模刻蚀所述介质层31后，形成于介质层31内的开孔的精度。
[0093]本实施例中，所述牺牲层34为有机沉积层(Organic Deposit1n la