一种铜互连沟槽结构多次重复光刻的方法技术

本发明专利技术公开了一种铜互连沟槽结构多次重复光刻的方法，其中，具体包括如下步骤：于一待生成铜互联沟槽的多层复合结构上进行第一次光刻，所述多层复合结构自顶层起由表及里依次为光阻材料层、底部抗反射层、介质抗反射层、氧化保护层、介电层、阻挡层和下层结构；去除所述第一次光刻后残余的所述光阻材料层和所述底部抗反射层；去除所述介质抗反射层；形成新的介质抗反射层；对所述多层复合结构进行第二次光刻。本发明专利技术的有益效果是：快速稳定可靠地自动实现返工的光刻参数设定，高稳定性和重复性的实现返工，增加最大返工次数，增大研发过程中晶片材料的循环使用次数，提高利用率，降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体制造领域的光刻方法，尤其是一种铜互联沟槽结构多次重复光刻的方法。
技术介绍
随着半导体性能要求的不断提高，集成电路芯片的尺寸也越来越小，光刻过程成为芯片制造中最核心的工序。通常一个完整的45纳米工艺芯片，视性能要求的不同大约需要40到60次光刻工序。随着器件尺寸的缩小，光刻的图形尺寸也不断缩小，光阻材料层越来越薄，光刻完成后的尺寸也越来越小。随着芯片生产工艺从微米级到目前最先进的15纳米工艺，光刻所使用的波长也随着芯片工艺的进步不断缩小，从汞的I系线(365nm)、G系线 (436nm)到紫外区域的193nm紫外线，极紫外线EUV(10nm-15nm)、乃至电子束。光刻成为一项精密加工技术。为了提高抗电迁移性能和降低信号在线路上的延时损耗，铜互连工艺成为先进集成电路互连的主流技术。而铜互连工艺最大的特点就是形成沟槽结构的嵌入式工艺。通过在绝缘介电层中经过光刻刻蚀获得沟槽结构，而后通过物理气相沉积生长阻挡层并通过电镀生长铜，最后通过化学机械研磨去处多余的铜和其他材料获得所需的互连结构。所以，沟槽结构是铜互连工艺的基础，需要在光刻和刻蚀工艺中有精确地控制才能获得均勻合格的形状和尺寸。所以，制作铜互连沟槽图形是CMOS工艺技术的重要步骤，对光刻的要求较高。 随着设计线宽的不断缩小，工艺窗口及所容许的误差也越来越小，而且缺陷也越来越多。初次光刻过程完成后，如果参数不符合规格或缺陷过高，可以进行返工重新进行第二次光刻过程，甚至可能发生多次返工，最终才能达到所需要的要求。据不完全统计，铜互连沟槽层光刻工艺的返工率接近1(Γ20%，特别是处于工艺开发期以及尚未稳定的工艺，光刻返工率要更高。铜互连沟槽结构进行光刻时一般是多层薄膜堆叠的结构，铜线结构对边缘粗糙度要求很高，所以为了消除筑波效应，通常会在最表层上沉积一层介质抗反射层。同时该抗反射层也可以作为下层绝缘介质材料的保护层，起到隔离保护的作用。如果发生光刻返工或同层需要多次曝光，由于最表层的上覆层薄膜在去除光阻过程中发生性质改变、如反射率， 折射率，厚度，均勻性，粗糙度，吸光率等等，在已经改性后的表层薄膜上曝光，极易发生尺寸偏差，形状不合格，光阻起皮脱落等失效现象，因此再次光刻时，所有的相关光刻参数都需要人工调节，由于返工次数的不同或相同返工次数但表层改变程度不一样，所需要调节的参数的调节量也不一样，造成该人工调节光刻参数的过程难度大，不稳定，极容易失败导致再次返工，进一步加大成功实现光刻的难度。如何找到一种方法可以实现快速、有效、可靠地方法提高铜互连沟槽层曝光返工参数稳定性和可重复性，以实现高效率，高速度的自动化生产成为一个半导体业界亟待解决的重要技术难题。
技术实现思路
针对现有的铜互联沟槽结构形成时光刻过程中存在的问题，本专利技术提供一种铜互联沟槽结构多次重复光刻的方法。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案为，其中，具体包括如下步骤 步骤a、于一待生成铜互联沟槽的多层复合结构上进行第一次光刻，所述多层复合结构自顶层起由表及里依次为光阻材料层、底部抗反射层、介质抗反射层、氧化保护层、介电层、 阻挡层和下层结构；步骤b、去除所述第一次光刻后残余的所述光阻材料层和所述底部抗反射层；步骤C、去除所述介质抗反射层；步骤d、形成新的介质抗反射层；步骤e、形成新的底部抗反射层和新的光阻材料层；步骤f、对所述多层复合结构进行第二次光刻。上述铜互连沟槽结构多次重复光刻的方法，其中，所述光阻材料层为光刻胶。上述铜互连沟槽结构多次重复光刻的方法，其中，所述步骤a中所述下层结构为下层铜互联布线层。上述铜互连沟槽结构多次重复光刻的方法，其中，所述步骤a中所述下层结构为接触孔层。上述铜互连沟槽结构多次重复光刻的方法，其中，所述步骤a中所述介质抗反射层为氮氧化硅薄膜。上述铜互连沟槽结构多次重复光刻的方法，其中，所述步骤a中所述氧化保护层为氧化硅薄膜。上述铜互连沟槽结构多次重复光刻的方法，其中，所述步骤b中去除所述光阻材料层和底部抗反射层的方法为灰化后进行酸洗而后进行干燥。上述铜互连沟槽结构多次重复光刻的方法，其中，所述步c骤中去除所述介质抗反射层的方法为化学刻蚀。上述铜互连沟槽结构多次重复光刻的方法，其中，所述步c骤中去除所述介质抗反射层的方法为干法刻蚀。上述铜互连沟槽结构多次重复光刻的方法，其中，所述步骤d中形成所述新的介质抗反射层的方法与所述多层复合结构中原有的介质抗反射层的形成方法相同。上述铜互连沟槽结构多次重复光刻的方法，其中，于步骤f执行完毕后重复步骤b 至步骤f。上述铜互连沟槽结构多次重复光刻的方法，其中，所述第二次光刻的参数与所述第一次光刻的参数相同。本专利技术的有益效果是快速稳定可靠地自动实现返工的光刻参数设定，降低缺陷的产生，提高生产速度，有利于大规模工业生产。高稳定性和重复性的实现返工，增加最大返工次数，增大研发过程中晶片材料的循环使用次数，提高利用率，降低成本。附图说明图1是本专利技术的流程图2是本专利技术步骤a完成后的状态结构图； 图3是本专利技术步骤b完成后的状态结构图； 图4是本专利技术步骤c完成后的状态结构图； 图5是本专利技术步骤d完成后的状态结构图； 图6是本专利技术步骤e完成后的状态结构图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。如图1所示本专利技术其中，具体包括如下步骤如图2所示，步骤a、于一待生成铜互联沟槽的多层复合结构1上进行第一次光刻，多层复合结构1自顶层起由表及里依次为光阻材料层11、底部抗反射层12、介质抗反射层13、 氧化保护层14、介电层15、阻挡层16和下层结构17 ；其中，光阻材料层11可以是光刻胶， 介质抗反射层13可以是氮氧化硅薄膜、氧化硅薄膜或者碳掺杂氮化硅薄膜，用于消除光刻的驻波效应和保护绝缘介电层15，氧化保护层14可以是氧化硅薄膜，介电层15可以是氧化硅、掺杂氟的氧化硅或者低介电常数介质材料，起到支撑和隔离金属互连结构，使不同金属线保持绝缘，使沟槽能稳定可靠的分布其中的作用，阻挡层16用于铜互连沟槽刻蚀过程的终点控制，下层结构17可以是下层铜互联布线层或者接触孔层。第一次光刻在光阻材料层 11表面形成铜互联沟槽图案。当出现第一次光刻形成的铜互联沟槽图案不符合规格或缺陷过高的情况时如图3 所示，执行步骤b、去除第一次光刻后残余的光阻材料层11和底部抗反射层12，；为冲洗光刻做准备，去除光阻材料层11和底部抗反射层12的方法可以是灰化后进行酸洗而后进行干燥，由于去除光阻材料层11和底部抗反射层12的工艺造成介质抗反射层13性质发生改变。如图4所示，步骤C、去除介质抗反射层13 ；去除过程可以利用高选择的刻蚀过程， 尽量不对最表层之下的材料产生影响。同时通过选择不同的表层材料、次表层材料和不同刻蚀工艺的匹配，来达到最佳的选择刻蚀比。较佳的选择是利用化学刻蚀去除介质抗反射层13，也可以选择干法刻蚀去除介质抗反射层13。采用等离子体干法刻蚀时，通过调节反应气体，功率，压力，终点监测等实现高选择比去除性质改变的表层的介质抗反射层13 ；也可以选用对表层和次下层选择比较高的湿化学刻蚀方式，如次下层是氧化硅，表层是氮化硅，则可选用热磷酸湿法刻蚀。如图5所示，步骤d、形成新的介质抗反射层131，形成新的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，毛智彪，胡友存，陈玉文，姬峰，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：