[發明專利]一種電鍍機臺退火腔體氣體管路

無效

• 申請號: 201210048766.8
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN102534713A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 蘇亞青;文靜
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: C25D5/50
• 分類號: C25D5/50;F27D7/00;C21D1/74;C21D1/26;C21D9/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 陸花

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，且特別涉及一種電鍍機臺退火腔體氣體管路。

背景技術

隨著集成電路制造工藝的不斷進步，芯片集成度的不斷提高，銅互連已經取代鋁互連成為超大規模集成電路制造中的主流互連技術。作為鋁的替代物，銅導線可以提高芯片的集成度，提高器件密度，提高時鐘頻率以及降低功耗和成本。

現在主流的電鍍銅機臺，主要由三個模塊組成，電鍍模塊、洗邊模塊和退火模塊。其中退火模塊是對電鍍之后的銅薄膜進行熱處理，主要作用是銅晶粒再生長，釋放應力和降低電阻率，確保得到物理特性穩定的銅膜。銅電鍍之后的退火模塊一般會通有熱傳導氣體(一般為氦氣)、還原氣體(一般為氫氣，氫氣本身也是熱傳導氣體)和凈化氣體(氮氣)。

現在某一電鍍銅主流設備的退火模塊氣體管路圖設計如下圖1所示：

它的管路為在氣體總管10上面裝有質量流量計(mass?flow?controller，MFC)20，然后從將氣體管路10在退火模塊中從下往上通上去，經過腔體31、32、33、34、35。這樣的管路結構，在管路中氣體的分子量相差不大的時候是合適的，但如果管路中的氣體分子量相差比較大，這樣的設計會導致，分子量比較小的越往上部分布的越多，這種狀況在腔體數量多起來的時候尤為明顯。這樣將導致退火模塊中，不同腔體中的氣體比例是有所差別的，這將最終在退火之后的銅薄膜上表現出來。即腔體越往上，導熱氣體分布的越多，這樣退火進行的也越充分，導致退火后的應力越大，這樣便使得從不同腔體中出來的銅薄膜物理特性有所差別。由于半導體中邏輯芯片的銅線互聯層數比較多，有的產品有可能達到10層以上，所以有可能帶來累積效應，應力被放大導致碎片或者應力遷移方面問題。

綜上所述，現有的電鍍設備退火模塊，氣體管路設計方面的缺陷將帶來退火后銅膜性質方面的差別，而且隨著互連層數的增多和技術節點的不斷推進，這種差別還會被放大，嚴重的時候可能帶來銅互連的應力遷移失效。

發明內容

本發明提出一種電鍍機臺退火腔體氣體管路，通過在原有退火模塊的氣體管路中增加通向每個退火腔體的質量流量計，來精確控制通向每個腔體的氣體比例，從而使退火后的銅薄膜物理性質趨于一致，帶來穩定的金屬銅互連線。

為了達到上述目的，本發明提出一種電鍍機臺退火腔體氣體管路，包括：

多個退火腔體；

氣體總管路，通過多個氣體分支管路連接于所述多個退火腔體，其中，

所述每個氣體分支管路與氣體總管路連接處設置有質量流量計。

進一步的，所述退火腔體的數量為2到10個。

進一步的，所述氣體總管路輸送氣體為熱傳導氣體、還原氣體和凈化氣體。

進一步的，所述熱傳導氣體為氦氣，所述還原氣體為氫氣，所述凈化氣體為氮氣。

進一步的，所述氣體總管路上同樣設置有質量流量計。

本發明提出一種電鍍機臺退火腔體氣體管路，通過在原有退火模塊的氣體管路中增加通向每個退火腔體的質量流量計，來精確控制通向每個腔體的氣體比例，通過對電鍍后退火模塊的優化設計，對退火過程中的氣體含量精確的進行控制，從而精確的控制銅薄膜的特性，最后得到我們所需要的一致性和物理特性優異的銅膜，減少潛在的應力缺陷。

附圖說明

圖1所示為現有技術中電鍍銅主流設備的退火模塊氣體管路圖。

圖2所述為本發明第一較佳實施例的電鍍機臺退火腔體氣體管路結構圖。

圖3所述為本發明第二較佳實施例的電鍍機臺退火腔體氣體管路結構圖。

具體實施方式

為了更了解本發明的技術內容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。

本發明是通過對每個退火腔體氣體流量的獨立控制來達到獨立和精確調節制程參數的效果，從而減少潛在的應力遷移影響，帶來特性一致和穩定的金屬銅膜，請參考圖2，圖2所述為本發明第一較佳實施例的電鍍機臺退火腔體氣體管路結構圖。本發明提出一種電鍍機臺退火腔體氣體管路，包括：多個退火腔體300；氣體總管路100，通過多個氣體分支管路400連接于所述多個退火腔體300，其中，所述每個氣體分支管路400與氣體總管路100連接處設置有質量流量計200。

根據本發明較佳實施例，所述退火腔體的數量為2到10個，本實施例采用的數量為5個退火腔體310、320、330、340、350，所述氣體總管路100輸送氣體為熱傳導氣體、還原氣體和凈化氣體，進一步的，所述熱傳導氣體為氦氣，所述還原氣體為氫氣，所述凈化氣體為氮氣。