专利名称：一种应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法
技术领域：
本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法。
背景技术：
自从集成电路问世以来，电路集成已经有了巨大的发展，所有器件都可被集成在一块硅衬底上，从而使得集成电路具有可互连许多器件、成本低廉、可靠性高等特点。随着集成电路技术的进一步发展，器件尺寸越来越小，互连引线的宽度也随之减小，导致的后果是互连引线的延迟时间越来越长。在集成电路后段工艺中，降低互连引线延迟时间的一个重要方法就是使用铜取代铝作为互连材料。由于铜的特殊性质铜化合物挥发的温度高于半导体生产的使用温度，导致铜不能像铝一样通过干法刻蚀来实现布线工艺。目前被人们看好并被普遍采用的技术方案是所谓双大马士革工艺，该工艺也是铜后段互连得到应用的 ■石出。利用双大马士革工艺形成铜后段互连，通过淀积介质层把铜互连引线互相隔离开来。具体的，通过在介质层上有选择的开接触孔并后续填铜的方法来形成铜互连引线。业界通常把深度与宽度(通常指孔顶部的直径)的比值即深宽比大于3的接触孔定义为深孔， 深孔一般是通过干法刻蚀的办法来实现的。目前深孔刻蚀后的检查项目一般仅为监测孔的直径，同时因为孔深的原因通常无法监测到深孔底部(即深孔隐藏的一端)的直径而只能监测深孔顶部(即深孔露出来的一端)的直径，从而就无法有效地监测到深孔的形貌是否有异常，即异于符合工艺要求的标准形貌。请参考图1，其为深孔的形貌为标准形貌的剖面示意图。如图1所示，例如，标准形貌为圆柱体形，深孔A为标准形貌，其顶部直径为0. 14微米，其底部直径也为0. 14微米。 请参考图2，其为深孔的形貌为一种偏差形貌的剖面示意图。如图2所示，深孔B的形貌上宽下窄，其顶部直径同样为0. 14微米，但是其底部直径并非为0. 14微米，而是小于0. 14微米。请参考图3，其为深孔的形貌为另一种偏差形貌的剖面示意图。如图3所示，深孔C的形貌上窄下宽，其顶部直径同样为0. 14微米，但是其底部直径并非为0. 14微米，而是大于0. 14微米。综合比较图1、2、3可以看出，当所需求的深孔形貌为如图1所示的标准形貌，而因种种原因(如设备，工艺或操作方法等等)得到如图2、3所示的偏差形貌时，以目前深孔刻蚀常用的监测方法只监测深孔顶部直径，是无法及时发现深孔形貌发生偏差这一问题的，当然也就无法采取有效地防范措施。从而，该深孔形貌偏差带来的恶劣影响只有在5到10天甚至更晚的电性能测试中才能被发现，这就可能导致大量的产品性能偏差甚至需要报废。因此，需要更为可靠、有效的深孔形貌监测方法来解决该问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法，以解决现有的深孔形貌检测方法不能及时发现深孔的形貌发生偏差的问题。为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法，其中，所述双大马士革工艺包括刻蚀材料层形成深孔；形成BARC层，以覆盖所述深孔及材料层；对所述BARC层进行反刻蚀，以去除所述深孔外的BARC层；所述深孔形貌监测方法包括监测深孔顶部的直径；及监测对所述BARC层进行反刻蚀工艺的用时。可选的，在所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法中，在刻蚀材料层形成深孔的步骤之后，执行监测深孔顶部的直径的步骤。可选的，在所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法中，若对所述BARC 层进行反刻蚀工艺的用时为标准用时，则所述深孔为标准形貌。可选的，在所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法中，若对所述BARC 层进行反刻蚀工艺的用时大于或者小于标准用时，则所述深孔为偏差形貌。可选的，在所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法中，采用找刻蚀终点的方式，以控制对所述BARC层进行反刻蚀的刻蚀时间。可选的，在所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法中，监测对所述 BARC层进行反刻蚀工艺的用时包括监测所述找刻蚀终点的用时。可选的，在所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法中，所述材料层包括靠近BARC层的顶层材料及远离BARC层的底层材料。可选的，在所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法中，若所述顶层材料为硅氧化合物，则采用监控对碳氧信号敏感的波长的信号强弱变化来找刻蚀终点。可选的，在所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法中，所述硅氧化合物包括:TE0S和/或FSG。可选的，在所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法中，所述对碳氧信号敏感的波长包括长度为4835埃的波长。可选的，在所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法中，若所述顶层材料为硅氮化合物，则采用监控对碳氮信号敏感的波长的信号强弱变化来找刻蚀终点。可选的，在所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法中，所述硅氮化合物包括SiON和/或SiN。可选的，在所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法中，所述对碳氮信号敏感的波长包括长度为3865埃的波长。可选的，在所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法中，所述深孔的深宽比大于3。可选的，在所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法中，所述BARC层的材料为碳原子为主体的有机抗反射膜。在本发明提供的一种应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法中，通过监测深孔顶部的直径；及监测对所述BARC层进行反刻蚀工艺的用时来进行深孔形貌监测，从而以及时发现深孔的形貌发生偏差，提高深孔形貌监测的可靠性。当发现深孔的形貌发生偏差时，便可对工艺进行校正，从而防止偏差的扩大，提高了生产工艺的可靠性。此外，本发明提供的深孔形貌监测方法，在现有的双大马士革工艺中并不增加任何工艺，从而能够很好地应用于现有的双大马士革工艺。
图1是深孔的形貌为标准形貌的剖面示意图；图2是深孔的形貌为一种偏差形貌的剖面示意图；图3是深孔的形貌为另一种偏差形貌的剖面示意图；图4是当深孔的形貌为图1所示的标准形貌时，双大马士革工艺中形成BARC层工艺的剖面示意图；图5是当深孔的形貌为图2所示的一种偏差形貌时，双大马士革工艺中形成BARC 层工艺的剖面示意图；图6是当深孔的形貌为图3所示的另一种偏差形貌时，双大马士革工艺中形成 BARC层工艺的剖面示意图；图7是对图4所示的BARC层进行BARC层反刻蚀工艺后所形成的剖面示意图；图8是对图5所示的BARC层进行BARC层反刻蚀工艺后所形成的剖面示意图；图9是对图6所示的BARC层进行BARC层反刻蚀工艺后所形成的剖面示意图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明提供的一种应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。当利用双大马士革工艺形成铜后段互连时，首先包括刻蚀材料层形成深孔。所述材料层可以是多层结构，例如可包括介质层以及位于所述介质层上的硬掩膜层。所述深孔的形貌则如背景技术中所介绍的，有可能形成工艺所希望的标准形貌，在本实施例中假设为圆柱体形，也有可能形成不符合工艺要求的偏差形貌，往往如图2所示的上宽下窄的形貌或者如图3所示的上窄下宽的形貌。在双大马士革工艺中，在刻蚀材料层形成深孔工艺后，形成BARC(Bottom Anti-reflection Coating)层，所述BARC层覆盖前一步骤所形成的深孔以及材料层。具体请参考图4至图6，其中，图4是当深孔的形貌为图1所示的标准形貌时，双大马士革工艺中形成BARC层工艺的剖面示意图；图5是当深孔的形貌为图2所示的一种偏差形貌时，双大马士革工艺中形成BARC层工艺的剖面示意图；图6是当深孔的形貌为图3所示的另一种偏差形貌时，双大马士革工艺中形成BARC层工艺的剖面示意图。发明人发现，当控制形成BARC层的材料为一确定量时，则通过这一确定量的BARC 层的材料，在面对不同形貌的深孔时，特别地，面对如图1至图3所示的深孔的形貌时，形成的BARC层的厚度将不同。具体的，请参考图4，当深孔的形貌为图1所示的标准形貌时，所形成的BARC层20包括填满深孔的第一部分21及位于深孔外的第二部分22，此时，由于深孔为标准形貌，所得到的深孔外的第二部分22的厚度也将为标准厚度VI。请参考图5，当深孔的形貌为图2所示的一种偏差形貌时，所形成的BARC层20’包括填满深孔的第一部分21’及位于深孔外的第二部分22’，所得到的深孔外的第二部分22’ 的厚度为V2。此时，由于深孔的形貌为上宽下窄，即相对于图1所示的标准形貌的深孔，图2所示的偏差形貌的深孔的整个孔的体积将小于图1所示的标准形貌的深孔的体积，即填满深孔(图2所示的偏差形貌)的第一部分21’用去的BARC材料小于填满深孔(图1所示的标准形貌)的第一部分21用去的BARC材料，从而将导致位于深孔(图2所示的偏差形貌)外的第二部分22’的厚度比位于深孔(图1所示的标准形貌)外的第二部分22的厚度厚，即厚度V2大于标准厚度VI。请参考图6，当深孔的形貌为图3所示的另一种偏差形貌时，所形成的BARC层20” 包括填满深孔的第一部分21”及位于深孔外的第二部分22”，所得到的深孔外的第二部分 22”的厚度为V3。此时，由于深孔的形貌为上窄下宽，即相对于图1所示的标准形貌的深孔， 图3所示的偏差形貌的深孔的整个孔的体积将大于图1所示的标准形貌的深孔的体积，即填满深孔(图3所示的偏差形貌)的第一部分21 ”用去的BARC材料大于填满深孔(图1所示的标准形貌)的第一部分21用去的BARC材料，从而将导致位于深孔(图3所示的偏差形貌)外的第二部分22”的厚度比位于深孔(图1所示的标准形貌)外的第二部分22的厚度薄，即厚度V3小于标准厚度VI。在双大马士革工艺中，在形成BARC层工艺之后，需要对所述BARC层进行反刻蚀， 以去除深孔外的BARC层。具体请参考图7至图9，其中，图7是对图4所示的BARC层进行 BARC层反刻蚀工艺后所形成的剖面示意图；图8是对图5所示的BARC层进行BARC层反刻蚀工艺后所形成的剖面示意图；图9是对图6所示的BARC层进行BARC层反刻蚀工艺后所形成的剖面示意图。通过本步骤对BARC层进行反刻蚀工艺后，将去除图4所示的深孔外的第二部分22 ；或者图5所示的深孔外的第二部分22’ ；或者图6所示的深孔外的第二部分 22”。由上文记述的内容可知，当面对图4至图6不同的BARC层时，特别的，不同的厚度VI、 V2及V3时，在本步骤中进行BARC层反刻蚀所需的用时将不同。鉴于此，发明人提出一种应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法，其中，所述双大马士革工艺包括刻蚀材料层形成深孔；形成BARC层，以覆盖所述深孔及材料层；对所述BARC层进行反刻蚀，以去除所述深孔外的BARC层；所述深孔形貌监测方法包括监测深孔顶部的直径；及监测对所述BARC层进行反刻蚀工艺的用时。即除了在刻蚀材料层形成深孔的步骤之后监测深孔顶部的直径外，还对BARC层进行反刻蚀工艺的用时进行监测。根据上文记述的内容可知，根据监测到的BARC层反刻蚀工艺的用时，可进一步判断深孔的形貌，即为符合工艺要求的标准形貌还是不符合工艺要求的偏差形貌。从而可以及时发现深孔的形貌发生偏差，提高深孔形貌监测的可靠性。当然，在本发明的其他实施例中，也可直接监测BARC层位于深孔外的第二部分的厚度。在本实施例中，具体的，若对所述BARC层进行反刻蚀工艺的用时为标准用时(所述标准用时为针对标准厚度Vl时，进行BARC层反刻蚀工艺所用的时间，此工艺时间为一已知的、标准时间，即针对设定的标准形貌，通过计算或实验等可得到的一已知的、标准时间。)，则所述深孔为标准形貌；若对所述BARC层进行反刻蚀工艺的用时大于或者小于标准用时，则所述深孔为偏差形貌。特别地，若对所述BARC层进行反刻蚀工艺的用时大于标准用时时，所示深孔为如图2所示的偏差形貌；若对所述BARC层进行反刻蚀工艺的用时小于标准用时时，所示深孔为如图3所示的偏差形貌。进一步，采用找刻蚀终点的方式，以控制对所述BARC层进行反刻蚀的刻蚀时间， 而对所述BARC层进行反刻蚀工艺的用时的监测包括监测所述找刻蚀终点的用时。若所述材料层(如图4至图6所示的材料层10)的顶层材料(如图4至图6所示的硬掩膜层11) 为硅氧化合物，则采用监控对碳氧信号敏感的波长的信号强弱变化来找刻蚀终点。所述硅氧化合物包括TE0S和/或FSG ；所述对碳氧信号敏感的波长包括长度为4835埃的波长。 若所述材料层(如图4至图6所示的材料层10)的顶层材料(如图4至图6所示的硬掩膜层11)为硅氮化合物，则采用监控对碳氮信号敏感的波长的信号强弱变化来找刻蚀终点。 所述硅氮化合物包括SiON和/或SiN ；所述对碳氮信号敏感的波长包括长度为3865埃的波长。具体的，通过监控波长信号强弱的变化以确定刻蚀终点，而刻蚀开始至该波长信号强弱发生变化的用时即为找刻蚀终点的用时。由于采用找刻蚀终点的方式以控制对所述BARC层进行反刻蚀的刻蚀时间，根据厚度V1、V2及V3的不同，找到刻蚀终点所花费的时间也将不同，在本实施例中，找到图5所示的BRAC层的刻蚀终点所花费的时间将最短，为一比标准用时(所述标准用时为针对标准厚度Vl时，进行BARC层反刻蚀工艺所用的时间，此工艺时间为一已知的、标准时间，即针对设定的标准形貌，通过计算或实验等可得到的一已知的、标准时间。)短的时间；接着是找到图4所示的BARC层的刻蚀终点所花费的时间，为一与标准用时相等的时间；最后是图6 所示的BARC层的刻蚀终点所花费的时间，为一比标准用时长的时间。在本实施例中，所述深孔的深宽比大于3，所述BARC层的材料为碳原子为主体的有机抗反射膜。在本发明提供的一种应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法中，通过监测深孔顶部的直径；及监测对所述BARC层进行反刻蚀工艺的用时来进行深孔形貌监测，从而以及时发现深孔的形貌发生偏差，提高深孔形貌监测的可靠性。当发现深孔的形貌发生偏差时，便可对工艺进行校正，从而防止偏差的扩大，提高了生产工艺的可靠性。此外，本发明提供的深孔形貌监测方法，在现有的双大马士革工艺中并不增加任何工艺，从而能够很好地应用于现有的双大马士革工艺。上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
权利要求
1.一种应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法，其中，所述双大马士革工艺包括刻蚀材料层形成深孔；形成BARC层，以覆盖所述深孔及材料层；对所述BARC层进行反刻蚀，以去除所述深孔外的BARC层；其特征在于，所述深孔形貌监测方法包括监测深孔顶部的直径；及监测对所述BARC层进行反刻蚀工艺的用时。
2.如权利要求1所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法，其特征在于，在刻蚀材料层形成深孔的步骤之后，执行监测深孔顶部的直径的步骤。
3.如权利要求1所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法，其特征在于，若对所述BARC层进行反刻蚀工艺的用时为标准用时，则所述深孔为标准形貌。
4.如权利要求1所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法，其特征在于，若对所述BARC层进行反刻蚀工艺的用时大于或者小于标准用时，则所述深孔为偏差形貌。
5.如权利要求1至3中的任一项所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法， 其特征在于，采用找刻蚀终点的方式，以控制对所述BARC层进行反刻蚀的刻蚀时间。
6.如权利要求5所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法，其特征在于，监测对所述BARC层进行反刻蚀工艺的用时包括监测所述找刻蚀终点的用时。
7.如权利要求6所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法，其特征在于，所述材料层包括靠近BARC层的顶层材料及远离BARC层的底层材料。
8.如权利要求7所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法，其特征在于，若所述顶层材料为硅氧化合物，则采用监控对碳氧信号敏感的波长的信号强弱变化来找刻蚀终点。
9.如权利要求8所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法，其特征在于，所述硅氧化合物包括=TEOS和/或FSG。
10.如权利要求8所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法，其特征在于，所述对碳氧信号敏感的波长包括长度为4835埃的波长。
11.如权利要求7所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法，其特征在于，若所述顶层材料为硅氮化合物，则采用监控对碳氮信号敏感的波长的信号强弱变化来找刻蚀终点。
12.如权利要求11所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法，其特征在于， 所述硅氮化合物包括=SiON和/或SiN。
13.如权利要求11所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法，其特征在于， 所述对碳氮信号敏感的波长包括长度为3865埃的波长。
14.如权利要求1至3中的任一项所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法， 其特征在于，所述深孔的深宽比大于3。
15.如权利要求1至3中的任一项所述的应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法， 其特征在于，所述BARC层的材料为碳原子为主体的有机抗反射膜。
全文摘要
本发明提供一种应用于双大马士革工艺的深孔形貌监测方法，其中，所述双大马士革工艺包括刻蚀材料层形成深孔；形成BARC层，以覆盖所述深孔及材料层；对所述BARC层进行反刻蚀，以去除所述深孔外的BARC层；所述深孔形貌监测方法包括监测深孔顶部的直径；及监测对所述BARC层进行反刻蚀工艺的用时。通过监测深孔顶部的直径；及监测对所述BARC层进行反刻蚀工艺的用时来进行深孔形貌监测，从而以及时发现深孔的形貌发生偏差，提高深孔形貌监测的可靠性。此外，本发明提供的深孔形貌监测方法，在现有的双大马士革工艺中并不增加任何工艺，从而能够很好地应用于现有的双大马士革工艺。
文档编号H01L21/66GK102361015SQ20111032137
公开日2012年2月22日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者汪新学 申请人:上海集成电路研发中心有限公司