CN113061881A - 一种电解镀铜的铜处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电解镀铜的铜处理装置及方法，该铜处理装置用于对待进行电镀的铜面面板进行预处理，所述铜面面板为经过干膜处理和显影处理的铜面面板，所述铜处理装置包括盛有硫酸的硫酸池，所述硫酸池中设置有用于产生臭氧的紫外线发光源，所述硫酸池中的硫酸用于与所述铜面面板发生化学反应。本发明在电解镀铜前，通过能够产生臭氧的紫外线发光源和硫酸对铜面面板进行预处理，以消除所述铜面面板上的等离子体。

Description

一种电解镀铜的铜处理装置及方法
技术领域
本发明涉及电镀技术领域，特别涉及一种电解镀铜的铜处理装置及方法。
背景技术
随着IC基板(一种用于封装裸集成电路芯片的基板)和其他高端印刷电路板制造中图形密度的不断提高，在电解铜工艺形成痕迹之前以及显影后，铜籽晶层的清洗和活化难度也越来越高。另外，还需创建结构并填充连接到下一层的盲孔，这在15微米线和空间的图案设计中可以看到，但是在8微米线和空间结构下则难以观察到。
为了提高激光通孔的铜籽晶层和靶板铜表面的清洁和活化效率，当前通常采用附加等离子体工艺(氧气离子体)的方法。但是这种方法仍然具有一定的缺点，例如完成等离子工艺和后续电解铜工艺之间的时间短，同时还需要额外的工艺步骤，从而导致成本增加以及工作量增多，从而可能导致出现划痕、异物污染等情况，并最终导致制造面板的产量损失。
现有技术采用硫酸溶液去除表面的氧化铜层，以达到清洁铜籽晶层的目的。同时，在标准印刷电路板制造中，通常使用过氧化氢等氧化剂。但是这两种方法不能用于IC基板制造和其他仅使用约1微米厚铜籽晶层的高端生产。比如使用过氧化氢等氧化剂进行预处理，很容易使刻蚀速率达到微米左右，而这意味着铜籽晶层将被严重破坏，导致电解过程无法进行。
发明内容
本发明提供了一种电解镀铜的铜处理装置及方法，旨在消除IC基板等电镀设备上的等离子体。
本发明实施例提供了一种电解镀铜的铜处理装置，用于对待进行电镀的铜面面板进行预处理，所述铜面面板为经过干膜处理和显影处理的铜面面板，所述铜处理装置包括盛有硫酸的硫酸池，所述硫酸池中设置有用于产生臭氧的紫外线发光源，所述硫酸池中的硫酸用于与所述铜面面板发生化学反应。
进一步的，所述硫酸池中的硫酸浓度为1％～30％。
进一步的，所述紫外线发光源的发光功率为10w～10000w。
进一步的，所述紫外线发光源的发光光线的波长小于300纳米。
进一步的，所述硫酸池的化学反应时间为10s～600s。
进一步的，所述硫酸池内还包括一用于去除所述铜面面板上的有机干膜残留物的超声波装置。
进一步的，所述硫酸池内设置有一超声波支架，所述超声波装置设置在所述超声波支架上，所述超声波装置和超声波支架浸没于所述硫酸池内的硫酸中。
进一步的，所述超声波装置的功率为10kHz～300kHz。
进一步的，还包括一用于去除所述铜面面板上的有机干膜残留物的喷雾装置。
本发明实施例还提供了一种电解镀铜的铜处理方法，应用于如上所述的电解镀铜的铜处理装置，包括：
将待进行电镀的铜面面板放置于硫酸池中；通过所述硫酸池中的紫外线发光源产生臭氧，并利用臭氧与所述铜面面板进行化学反应：Cu+O3→CuO+O2；
利用得到的氧化铜与硫酸池中的硫酸进行化学反应，以完成对所述铜面面板的处理：
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O。
本发明实施例提供了一种电解镀铜的铜处理装置及方法，该铜处理装置用于对待进行电镀的铜面面板进行预处理，所述铜面面板为经过干膜处理和显影处理的铜面面板，所述铜处理装置包括盛有硫酸的硫酸池，所述硫酸池中设置有用于产生臭氧的紫外线发光源，所述硫酸池中的硫酸用于与所述铜面面板发生化学反应。本发明实施例在电解镀铜前，通过能够产生臭氧的紫外线发光源和硫酸对铜面面板进行预处理，以消除所述铜面面板上的等离子体。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电解镀铜的铜处理装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电解镀铜的铜处理装置中铜面面板的结构示意图；
图3为图2中A部分的放大示意图；
图4为本发明实施例提供的一种电解镀铜的铜处理装置中铜面面板的另一结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种电解镀铜的铜处理方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
下面请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种电解镀铜的铜处理装置的结构示意图，所述铜处理装置用于对待进行电镀的铜面面板20进行预处理，所述铜面面板20为经过干膜处理和显影处理的铜面面板，所述铜处理装置包括盛有硫酸的硫酸池10，所述硫酸池10中设置有用于产生臭氧的紫外线发光源11，所述硫酸池10中的硫酸用于与所述铜面面板20发生化学反应。
本实施例中，通过所述紫外线发光源11产生臭氧(O3)，臭氧与所述铜面面板发生化学反应，生成氧化铜(CuO)和氧气(O2)，具体化学反应公式为：Cu+O3→CuO+O2。得到的氧化铜与所述硫酸池10中的硫酸(H2SO4)继续发生化学反应，生成硫酸铜(CuSO4)和水(H2O)，具体化学反应公式为：CuO+H2SO4→CuSO4+H2O。如此，可以氧化去除所述铜面面板20的表层，形成活性铜表面，即消除所述铜面面板20上的等离子体(即氧等离子体)，以使后续电镀操作顺利进行。
与现有技术中在电镀工艺之前实施氧等离子体工艺步骤来活化铜表面不同，本实施例中通过在硫酸池10中放置所述紫外线发光源11，并利用所述紫外线发光源11产生的臭氧对所述铜面面板20进行表面氧化，进而通过所述硫酸池10中的硫酸对表面氧化的铜面面板20进行硫酸清洗。在一具体实施例中，本实施例所提供的铜处理装置在对所述铜面面板20进行预处理后，所述铜面面板20的刻蚀量可以达到0.1微米，而这足以激活所述铜面面板20表面，并且使铜籽晶层的厚度保持在可镀范围内。
需要说明的是，本实施例中所述的铜面面板20可以是IC基板以及其他高端印刷电路板等，例如PCB基板、线路板、高频板、单面板、双面板、多层板等等。还需说明的是，本实施例所述的紫外线发光源11可以是一个，也可以是多个，即可以通过一个紫外线发光源11产生臭氧，也可以利用多个紫外线发光源11一同产生臭氧。
在一实施例中，所述硫酸池10中的硫酸浓度为1％～30％。
本实施例中，控制所述硫酸池10中的硫酸浓度范围为1％～30％，使硫酸浓度不至于过低导致无法与氧化铜充分反应，以及使硫酸浓度不至于过高导致发生过量反应。在一具体实施例中，所述硫酸池10中的硫酸浓度为15％。
在一实施例中，所述紫外线发光源11的发光功率为10w～10000w。
本实施例中，利用发光功率为10w～10000w(瓦特)的紫外线发光源11产生足够且不过量的臭氧，使臭氧与所述铜面面板20充分反应，以达到消除所述铜面面板20上的等离子体的效果。在一具体实施例中，所述紫外线发光源10的发光功率为100w或者200w。
在一实施例中，所述紫外线发光源11的发光光线的波长小于300纳米。
紫外线的波长范围为10nm～400nm(纳米)，因此，将本实施例所述的紫外线发光源11发出的光线的波长设置为小于300nm，当然，发光光线的波长是大于等于10nm的，即10nm～100nm。在一具体实施例中，所述紫外线发光源11的发光光线的波长为185nm和254nm。
在一实施例中，所述硫酸池10的化学反应时间为10s～600s。
本实施例中，所述铜面面板20与臭氧之间的化学反应时间以及得到的氧化铜与硫酸之间化学反应时间总和为10s～600s。例如所述铜面面板20首先与臭氧进行100s的化学反应，生成氧化铜后，与所述硫酸池10中的硫酸再进行100s的化学反应，即在所述硫酸池10中进行的化学反应时间一共为200s。
在一具体实施例中，所述硫酸池10内的化学反应持续进行或者间或进行。例如所述铜面面板20与臭氧进行化学反应100s后立即与硫酸进行化学反应100s，使所述硫酸池10内的所有化学反应持续进行。又例如所述铜面面板20与臭氧进行化学反应100s后，将所述铜面面板20从所述硫酸池10中取出，等待20s后再放入所述硫酸池10中，使氧化铜与硫酸进行化学反应。
在一实施例中，结合图2和图3，所述硫酸池10内还包括一用于去除所述铜面面板20上的有机干膜残留物24的超声波装置12。
在本实施例中，由于所述铜面面板20为经过干膜、显影后的铜面面板，因此所述铜面面板20包含了干膜21、铜种子层22(即所述铜籽晶层)和内层23，同时所述铜面面板20的表面可能会留有在显影过程中产生的有机干膜残留物24，而所述紫外线发光源11产生的臭氧除了与所述铜面面板20发生化学反应，多余的臭氧还会与有机干膜残留物24发生氧化反应，进而可能会破坏铜籽晶层(即所述铜种子层22)上的有机干膜残留物24。因此，本实施例利用所述超声波装置12将有机干膜残留物24从所述铜面面板20上转移去除。在一具体应用场景中，所述超声波装置12为超声波清洗机。
结合图4，若没有对所述铜面面板20进行活性铜表面操作，那么在填充激光通孔26时，可能会存在痕迹提升以及高通孔凹口的风险(如图4中的B部分所示)，所谓高通孔凹口可以理解为所述铜面面板20中存在较大的凹口，而这会进一步导致铜面面板20的激光通孔26无法填满。当进行绝缘层25的空气密封操作时，便会存在因热应力期间空气膨胀而导致所述铜面面板20出现分层的风险，即导致生产的铜面面板20质量不合格。所以利用本实施例提供的铜处理装置可以创建活性铜表面以适当粘附痕迹，从而避免出现高通孔凹口等风险。
在一具体实施例中，所述硫酸池10内设置有一超声波支架，所述超声波装置设置12在所述超声波支架上，所述超声波装置12和超声波支架浸没于所述硫酸池10内的硫酸中。
本实施例中，所述超声波装置12通过所述超声波支架浸没在所述硫酸池10内，当需要清洗有机干膜残留物24时，启动所述超声波装置12即可。
在另一具体实施例中，所述超声波装置12的功率为10kHz～300kHz。例如所述超声波装置12的功率为100或者200，以使所述超声波装置12能够发出足够的能量以去除有机干膜残留物24。
在一实施例中，所述电解镀铜的铜处理装置还包括一用于去除所述铜面面板20上的有机干膜残留物24的喷雾装置13。
本实施例中，利用所述喷雾装置13对所述铜面面板20表面进行喷雾冲击，同样可以达到去除有机干膜残留物24的效果。利用所述喷雾装置13，可以对所述铜面面板20进行针对性的喷雾冲击，并且所述喷雾装置13无需浸没在所述硫酸池10中。
图5为本发明实施例提供的一种电解镀铜的铜处理方法的流程示意图，该铜处理方法应用于如上所述的电解镀铜的铜处理装置，具体包括：步骤S501～S503。
S501、将待进行电镀的铜面面板20放置于硫酸池10中；
S502、通过所述硫酸池10中的紫外线发光源11产生臭氧，并利用臭氧与所述铜面面板20进行化学反应：Cu+O3→CuO+O2；
S503、利用得到的氧化铜与硫酸池10中的硫酸进行化学反应，以完成对所述铜面面板20的处理：
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O。
由于方法部分的实施例与装置部分的实施例相互对应，因此方法部分的实施例请参见装置部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种电解镀铜的铜处理装置，用于对待进行电镀的铜面面板进行预处理，其特征在于，所述铜面面板为经过干膜处理和显影处理的铜面面板，所述铜处理装置包括盛有硫酸的硫酸池，所述硫酸池中设置有用于产生臭氧的紫外线发光源，所述硫酸池中的硫酸用于与所述铜面面板发生化学反应。
2.根据权利要求1所述的电解镀铜的铜处理装置，其特征在于，所述硫酸池中的硫酸浓度为1％～30％。
3.根据权利要求1所述的电解镀铜的铜处理装置，其特征在于，所述紫外线发光源的发光功率为10w～10000w。
4.根据权利要求1所述的电解镀铜的铜处理装置，其特征在于，所述紫外线发光源的发光光线的波长小于300纳米。
5.根据权利要求1所述的电解镀铜的铜处理装置，其特征在于，所述硫酸池的化学反应时间为10s～600s。
6.根据权利要求1所述的电解镀铜的铜处理装置，其特征在于，所述硫酸池内还包括一用于去除所述铜面面板上的有机干膜残留物的超声波装置。
7.根据权利要求6所述的电解镀铜的铜处理装置，其特征在于，所述硫酸池内设置有一超声波支架，所述超声波装置设置在所述超声波支架上，所述超声波装置和超声波支架浸没于所述硫酸池内的硫酸中。
8.根据权利要求6所述的电解镀铜的铜处理装置，其特征在于，所述超声波装置的功率为10kHz～300kHz。
9.根据权利要求1所述的电解镀铜的铜处理装置，其特征在于，还包括一用于去除所述铜面面板上的有机干膜残留物的喷雾装置。
10.一种电解镀铜的铜处理方法，应用于如权利要求1～9任一项所述的电解镀铜的铜处理装置，其特征在于，包括：
将待进行电镀的铜面面板放置于硫酸池中；
通过所述硫酸池中的紫外线发光源产生臭氧，并利用臭氧与所述铜面面板进行化学反应：Cu+O3→CuO+O2；
利用得到的氧化铜与硫酸池中的硫酸进行化学反应，以完成对所述铜面面板的处理：
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O。
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