刻蚀方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种刻蚀方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体技术发展，器件的集成度不断增加，器件特征尺寸(CriticalDimens1n,⑶)越来越小。而随着特征尺寸的逐渐减小，互连结构之间寄生电容等原因而产生的RC延迟(RC delay)对半导体器件的影响越来越大。
[0003]降低互连结构中介质层材料的K值是有效降低RC延迟的方法之一。近年来，低K介电材料(K<3)已逐渐成为介质层的主流材料，且随着半导体器件发展需求，所采用的介质层材料的Κ值不断减小。
[0004]现有技术还采用电阻系数更小的铜来取代传统的铝作为互连结构中的金属插塞的材料，以降低金属插塞自身的电阻。同时，由于铜的熔点高，且抗电致迁移能力也比较强，相对于传统的铝材料的金属插塞，能够承载更高的电流密度，进有利于而提高形成的芯片的封装密度。具体地，现有技术采用大马士革(Damascene)或者双大马士革(DualDamascene)工艺形成铜的金属插塞。
[0005]参考图1，所述大马士革结构形成工艺包括:
[0006]在半导体衬底(图中未显示)上形成介质层10，在所述介质层10上形成第一掩模11，之后在第一掩模11上覆盖第二掩模(多为光刻胶掩模)14，之后先沿着第二掩模14亥|J蚀介质层10在介质层10内形成开孔；在去除第二掩模14露出第一掩模11后，再沿第一掩模11刻蚀介质层10，在介质层10内形成沟槽。之后再向所述介质层10内的沟槽和开孔内填充金属材料，形成插塞。
[0007]此外，在所述第一掩模11和第二掩模14间往往还形成牺牲层12和抗反射层13等结构，以提高第二掩模14开口的精确度，从而提高形成于介质层10内的沟槽和开孔的精度，进而提高后续所形成的插塞的性能。
[0008]但即使如此，在实际操作过程中刻蚀形成的沟槽和开孔的形貌较差，进而影响后续形成的插塞性能。为此，如何提高大马士革结构形成工艺中，形成于介质层内的沟槽和开孔的形貌是本领域技术人员亟需解决的问题。
【发明内容】
[0009]本发明解决的问题是提供一种刻蚀方法，对介质层进行刻蚀，提高刻蚀所述介质层内所形成的沟槽的形貌，进而优化形成于介质层中器件的性能。
[0010]为解决上述问题，本发明提供一种刻蚀方法，所述刻蚀方法包括:
[0011]提供半导体衬底；
[0012]在所述半导体衬底上形成介质层；
[0013]在所述介质层上形成第一掩模材料层，刻蚀所述第一掩模材料层形成第一掩模；
[0014]对所述第一掩模进行刻蚀后处理工艺；
[0015]以完成刻蚀后处理工艺的第一掩模为掩模刻蚀所述介质层，在介质层内形成沟槽。
[0016]可选地，所述刻蚀后处理工艺包括:
[0017]通入修复气体，在所述第一掩模的刻蚀表面形成保护层。
[0018]如权利要求2所述的刻蚀方法，可选地，所述修复气体为甲烷和氧气的混合气体、二氧化碳和一氧化碳的混合气体、氮气和氢气的混合气体、二氧化碳或氮气。
[0019]可选地，所述刻蚀后处理工艺的参数包括:
[0020]气压为20?500mtorr,修复气体的流量为50?2000sccm。
[0021]可选地，当所述修复气体为甲烷和氧气的混合气体，所述甲烷和氧气的流量比为10:1 ?100:1 ；
[0022]当所述修复气体为氮气和氢气的混合气体，所述氮气和氢气的流量比为10:1?100:1 ；
[0023]当所述修复气体为二氧化碳和一氧化碳的混合气体，所述二氧化碳和一氧化碳的流量比为3:1?5:1。
[0024]可选地，在对所述第一掩模进行刻蚀后处理工艺后，刻蚀所述介质层前，所述刻蚀方法还包括:
[0025]在所述第一掩模上形成第二掩模；
[0026]以所述第二掩模为掩模刻蚀所述介质层，在所述介质层内形成开孔；
[0027]在形成所述开孔之后，去除所述第二掩模。
[0028]可选地，所述第二掩模为光刻胶掩模，所述刻蚀方法还包括:在对所述第一掩模进行刻蚀后处理工艺后，在形成所述第二掩模前，在所述半导体衬底上形成牺牲层，所述牺牲层覆盖在所述第一掩模上；
[0029]在所述牺牲层上形成抗反射层；
[0030]以所述第二掩模为掩模刻蚀所述介质层，在所述介质层内形成开孔的步骤包括:
[0031]以所述第二掩模为掩模刻蚀所述抗反射层、牺牲层和介质层，在所述介质层内形成所述开孔；
[0032]去除所述第二掩模后，去除所述抗反射层和牺牲层。
[0033]可选地，所述牺牲层为0DL层。
[0034]可选地，所述第一掩模为金属掩模。
[0035]可选地，所述第一掩模的材料为氮化钽或氮化钛。
[0036]可选地，在所述介质层上形成第一掩模材料层之前，所述刻蚀方法还包括:在所述介质层上形成阻挡层；
[0037]形成所述第一掩模材料层的步骤包括:在所述阻挡层上形成所述第一掩模材料层。
[0038]可选地，刻蚀所述介质层的步骤为干法刻蚀，所述干法刻蚀以八氟环丁烷、氧气、氮气和氩气的混合气体为刻蚀气体。
[0039]可选地，所述干法刻蚀的步骤包括:刻蚀气体的流量为lOOOsccm?2000sccm，气压为50?200mtorr，功率为0?4000W，在刻蚀气体中所述八氟环丁烷、氧气、氮气和氩气的流量比为1?5:1:1?5:10?100。
[0040]可选地，所述干法刻蚀的刻蚀气体还包括四氟化碳、氢气和三氟甲烷中的一种或多种。
[0041]可选地，刻蚀所述第一掩模材料层的步骤为干法刻蚀，所述干法刻蚀以甲烷、氯气和氮气的混合气体为刻蚀气体。
[0042]可选地，刻蚀所述第一掩模材料层的干法刻蚀的步骤包括:
[0043]刻蚀气体的流量为200?800sccm，气压为3?15mtorr，功率为300?900W，在刻蚀气体中，甲烷、氯气和氮气的流量比为1:0.5?4:3?10。
[0044]可选地，刻蚀所述第一掩模材料层的干法刻蚀的刻蚀气体还包括三氟甲烷。
[0045]可选地，在所述刻蚀后处理工艺后，刻蚀所述介质层前，所述刻蚀方法还包括湿法清洗步骤。
[0046]可选地，所述湿法清洗的步骤包括:采用稀释的氢氟酸进行湿法清洗。
[0047]可选地，所述介质层的材料的K值< 3。
[0048]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0049]在刻蚀所述第一掩模材料层形成第一掩模后，对所述第一掩模进行刻蚀后处理工艺，所述刻蚀后处理工艺一方面可有效去除刻蚀第一掩模材料层时形成的副产物，避免这些副产物吸附在第一掩模上，以提高第一掩模的精度；另一方面，在去除这些副产物后，在后续刻蚀介质层时，可有效避免这些副产物与刻蚀气体、第一掩模的材料以及介质层再次反应形成其他副产物，进而避免上述各副产物破坏形成于介质层内的沟槽的形貌，优化沟槽的形貌。
[0050]可选方案中，通过刻蚀后处理在所述第一掩模的刻蚀表面形成保护层，这样能在后续刻蚀介质层工艺中，减少刻蚀剂在第一掩模内的残留问题，从而优化沟槽的形貌，进而优化后续形成于沟槽内的金属插塞的性能。
[0051]可选方案中，在所述第一掩模上形成第二掩模，所述第二掩模为光刻胶掩模。所述刻蚀方法包括:在对所述第一掩模进行刻蚀后处理工艺后，在形成第二掩模前，在半导体衬底上形成牺牲层和抗反射层，在所述抗反射层上形成光刻胶掩模；之后，以第二掩模为掩模刻蚀所述牺牲层和抗反射层，在牺牲层和抗反射层内形成开孔图案，并沿着第二掩模、牺牲层和抗反射层内的开孔图案刻蚀介质层，形成开孔。上述技术方案中，基于在形成第一掩模后的刻蚀后处理工艺中，已去除刻蚀第一掩模材料层时形成的副产物，从而在所述第一掩模上形成牺牲层和抗反射层时，减少这些副产物、牺牲层和抗反射层之间反应而在牺牲层和抗反射层内形成的空隙，进而降低在刻蚀所述牺牲层、和抗反射层时，上述空隙对于形成于牺牲层和抗反射层内开孔图案的精度影响，提高后续沿着第二掩模、牺牲层和抗反射层内的开孔图案刻蚀所述介质层后形成的开孔精度。
【附图说明】
[0052]图1?图3为现有的一种大马士革结构形成的结构示意图；
[0053]图4?图14是本发明刻蚀方法的一实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0054]如【背景技术】所述，在形成大马士革结构的工艺中，刻蚀介质层后形成的开孔和沟槽的形貌较差，进而会影响后续形成于开孔和沟槽内的插塞的性能。
[0055]结合开孔和沟槽的形成过程分析其原因，参考图2，现有工艺中，大多采用如氮化钛(TiN)等金属材料作为第一掩模的材料，并采用氟(F)基气体刻蚀金属材料，以形成第一掩模。在此过程中，氟会与金属材料反应形成诸如金属氟化物(MxF)等副产物21，一方面，这些副产物21附着在第一掩模11上，影响第一掩模11的精度；另一方面，结合参考图3所示，在所述第一掩模11上形成牺牲层12以及抗反射层13等结构后，这些副产物21以及残留的氟离子还会与牺牲层12的材料反应，在牺牲层12内形成空隙22，并在