CN102534713A - 一种电镀机台退火腔体气体管路 - Google Patents

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苏亚青
文静
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Abstract

本发明提出一种电镀机台退火腔体气体管路，包括：多个退火腔体；气体总管路，通过多个气体分支管路连接于所述多个退火腔体，其中，所述每个气体分支管路与气体总管路连接处设置有质量流量计。本发明提出的电镀机台退火腔体气体管路，通过在原有退火模块的气体管路中增加通向每个退火腔体的质量流量计，来精确控制通向每个腔体的气体比例，从而使退火后的铜薄膜物理性质趋于一致，带来稳定的金属铜互连线。

Description

一种电镀机台退火腔体气体管路
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，且特别涉及一种电镀机台退火腔体气体管路。
背景技术
随着集成电路制造工艺的不断进步，芯片集成度的不断提高，铜互连已经取代铝互连成为超大规模集成电路制造中的主流互连技术。作为铝的替代物，铜导线可以提高芯片的集成度，提高器件密度，提高时钟频率以及降低功耗和成本。
现在主流的电镀铜机台，主要由三个模块组成，电镀模块、洗边模块和退火模块。其中退火模块是对电镀之后的铜薄膜进行热处理，主要作用是铜晶粒再生长，释放应力和降低电阻率，确保得到物理特性稳定的铜膜。铜电镀之后的退火模块一般会通有热传导气体(一般为氦气)、还原气体(一般为氢气，氢气本身也是热传导气体)和净化气体(氮气)。
现在某一电镀铜主流设备的退火模块气体管路图设计如下图1所示：
它的管路为在气体总管10上面装有质量流量计(mass flow controller，MFC)20，然后从将气体管路10在退火模块中从下往上通上去，经过腔体31、32、33、34、35。这样的管路结构，在管路中气体的分子量相差不大的时候是合适的，但如果管路中的气体分子量相差比较大，这样的设计会导致，分子量比较小的越往上部分布的越多，这种状况在腔体数量多起来的时候尤为明显。这样将导致退火模块中，不同腔体中的气体比例是有所差别的，这将最终在退火之后的铜薄膜上表现出来。即腔体越往上，导热气体分布的越多，这样退火进行的也越充分，导致退火后的应力越大，这样便使得从不同腔体中出来的铜薄膜物理特性有所差别。由于半导体中逻辑芯片的铜线互联层数比较多，有的产品有可能达到10层以上，所以有可能带来累积效应，应力被放大导致碎片或者应力迁移方面问题。
综上所述，现有的电镀设备退火模块，气体管路设计方面的缺陷将带来退火后铜膜性质方面的差别，而且随着互连层数的增多和技术节点的不断推进，这种差别还会被放大，严重的时候可能带来铜互连的应力迁移失效。
发明内容
本发明提出一种电镀机台退火腔体气体管路，通过在原有退火模块的气体管路中增加通向每个退火腔体的质量流量计，来精确控制通向每个腔体的气体比例，从而使退火后的铜薄膜物理性质趋于一致，带来稳定的金属铜互连线。
为了达到上述目的，本发明提出一种电镀机台退火腔体气体管路，包括：
多个退火腔体；
气体总管路，通过多个气体分支管路连接于所述多个退火腔体，其中，
所述每个气体分支管路与气体总管路连接处设置有质量流量计。
进一步的，所述退火腔体的数量为2到10个。
进一步的，所述气体总管路输送气体为热传导气体、还原气体和净化气体。
进一步的，所述热传导气体为氦气，所述还原气体为氢气，所述净化气体为氮气。
进一步的，所述气体总管路上同样设置有质量流量计。
本发明提出一种电镀机台退火腔体气体管路，通过在原有退火模块的气体管路中增加通向每个退火腔体的质量流量计，来精确控制通向每个腔体的气体比例，通过对电镀后退火模块的优化设计，对退火过程中的气体含量精确的进行控制，从而精确的控制铜薄膜的特性，最后得到我们所需要的一致性和物理特性优异的铜膜，减少潜在的应力缺陷。
附图说明
图1所示为现有技术中电镀铜主流设备的退火模块气体管路图。
图2所述为本发明第一较佳实施例的电镀机台退火腔体气体管路结构图。
图3所述为本发明第二较佳实施例的电镀机台退火腔体气体管路结构图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
本发明是通过对每个退火腔体气体流量的独立控制来达到独立和精确调节制程参数的效果，从而减少潜在的应力迁移影响，带来特性一致和稳定的金属铜膜，请参考图2，图2所述为本发明第一较佳实施例的电镀机台退火腔体气体管路结构图。本发明提出一种电镀机台退火腔体气体管路，包括：多个退火腔体300；气体总管路100，通过多个气体分支管路400连接于所述多个退火腔体300，其中，所述每个气体分支管路400与气体总管路100连接处设置有质量流量计200。
根据本发明较佳实施例，所述退火腔体的数量为2到10个，本实施例采用的数量为5个退火腔体310、320、330、340、350，所述气体总管路100输送气体为热传导气体、还原气体和净化气体，进一步的，所述热传导气体为氦气，所述还原气体为氢气，所述净化气体为氮气。
根据本发明较佳实施例，所述气体总管路100上同样设置有质量流量计200，达到气体总管路100和气体分支管路400都设置有质量流量计200，实现对腔体气体流量的分别控制。
再请参考图3，图3所述为本发明第二较佳实施例的电镀机台退火腔体气体管路结构图。对于退火腔体的设计可以如图2所示的叠加竖立模式，也可以采用图3所示的平铺的形式，同样在这种设计情况下气体管路也可设计成气体总管路100和气体分支管路400都设置有质量流量计200，或者仅在气体分支管路400设置有质量流量计200。
综上所述，本发明提出一种电镀机台退火腔体气体管路，通过在原有退火模块的气体管路中增加通向每个退火腔体的质量流量计，来精确控制通向每个腔体的气体比例，通过对电镀后退火模块的优化设计，对退火过程中的气体含量精确的进行控制，从而精确的控制铜薄膜的特性，最后得到我们所需要的一致性和物理特性优异的铜膜，减少潜在的应力缺陷。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种电镀机台退火腔体气体管路，其特征在于，包括：
多个退火腔体；
气体总管路，通过多个气体分支管路连接于所述多个退火腔体，其中，
所述每个气体分支管路与气体总管路连接处设置有质量流量计。
2.根据权利要求1所述的电镀机台退火腔体气体管路，其特征在于，所述退火腔体的数量为2到10个。
3.根据权利要求1所述的电镀机台退火腔体气体管路，其特征在于，所述气体总管路输送气体为热传导气体、还原气体和净化气体。
4.根据权利要求3所述的电镀机台退火腔体气体管路，其特征在于，所述热传导气体为氦气，所述还原气体为氢气，所述净化气体为氮气。
5.根据权利要求1所述的电镀机台退火腔体气体管路，其特征在于，所述气体总管路上同样设置有质量流量计。
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