电解铜电镀方法技术

本发明专利技术提供了电解铜电镀方法，其中，铜电解沉积在基片上，用不可溶阳极对供给所述电解铜电镀的电解铜电镀溶液进行模拟电解。上述方法可以保持和复原电解铜电镀溶液，以保持令人满意的铜镀层外观、沉积的铜膜的精细度和通孔填充性能。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电解铜电镀方法专利技术背景本专利技术涉及一种电解铜电镀方法。更具体地说，本专利技术涉及不会破坏镀层外观和适用于形成填充通孔的一种电解铜电镀方法。随着个人电脑的兴起，工业上强烈需要更薄和密度更大的印刷电路板以制成高性能的微型电子器件。满足这一需要的一种方法是使用运用叠加技术制成的多层印刷电路板，在每一层上都形成一个模式，然后将这些层一个接一个地叠加起来(叠层印刷电路板)。近年来开发了一种称之为“填充通孔”的方法，用导体填充这种叠层印刷电路板的全部通孔，在相邻叠层印刷电路板处进行电连接。该方法通过增加印刷电路板的有效表面积可使印刷电路板小型化，并能增加印刷电路板的密度，与现有技术只电镀通孔内壁相比，即便用于小直径的通孔，该方法也能得到足够的电连接。公开的填充通孔方法包括通过印刷方法用导电膏填充通孔的方法、在通孔底板上只活化导电层且累加无电的铜电镀层的方法、和用电解铜电镀的方法。但是，因为导电膏是铜和有机物的混合物，所以其导电性低于金属铜，因而在小直径通孔中难以得到足够的电连接，因此，该方法不认为是使印刷电路板小型化和增加印刷电路板密度的有效方法。另外，用印刷法填充时需要用粘性膏填充小直径的非连通孔，这种粘性膏难以完全填充这些孔而不留下气泡。在通孔填充物质是高导电性金属铜沉积物的点上使用无电铜电镀的方法优于导电膏的方法，但是存在生产率问题，沉积物的电镀速度慢。用一般的高速无电铜电镀槽的沉积物的电镀速度约为3μm/小时，但是当用铜电镀填充一般直径为100μm、深100μm的盲孔时，需要30小时或更长的时间，其生产率极低。相反，电解铜电镀的电镀速度很快，为10-50μm/小时，与无电铜电镀相比可大大缩短时间。因此，可用电解铜电镀填充通孔。但是，当在整个通孔内壁上电镀铜时，为了充分填充通孔而不留下气泡，在通孔内接近底板处的电镀速度必须大于开口处的电镀速度。如果接近底板处的电镀速度等于或小于开口-->处的电镀速度，则不能充分填充通孔，或者在用电镀铜填充通孔完成之前堵塞开口，通孔内部留下气泡。这两种情况在实际上都是不可行的。因此，为了充分填充通孔，必须小心调节电镀条件，以合适地电镀金属。一般来说，以抛光剂开始，用含有特定的硫酸化化合物的电解铜电镀溶液生产印刷电路板，电解条件一般是用可溶的阳极如磷酸铜阳极的直流电解。但是，用可溶阳极进行电镀的问题是诸如在电解过程中和停止电解后电解铜电镀槽不稳定，和在形成电解铜沉积物的过程中，电解铜电镀溶液产生结块，破坏电镀层外观，使通孔的填充不稳定。在一个改进的填充通孔的方法中，日本未审专利申请2000-68651中公开了一种用含有特定的硫酸化化合物的电解铜电镀溶液和PPR(脉冲周期反向)电流进行电解铜电镀的方法，用PPR电流控制基片对特定的硫酸化化合物的吸附和解吸，但是不能解决上述使用可溶阳极产生的问题。另一个改进的填充通孔的方法是使用不可溶阳极的电解铜电镀的方法。但是，该方法存在的问题是所有使用的阳极都是不可溶阳极，因为这些不可溶阳极价格昂贵，所以将增加整个系统的成本。使用不可溶阳极还要求补充随电镀槽的使用而消耗的碱式碳酸铜和氧化铜，这样产生的问题是在补充的铜盐中含有的杂质如氯、铁或镍将混入电镀槽。专利技术概述鉴于此，本专利技术的目的是提供一种用电解铜电镀溶液，特别是含有特定的硫酸化化合物的电解铜电镀溶液在基片上电解沉积铜，然后用不可溶阳极对电解铜电镀溶液进行模拟电解(dummy electrolysis)的方法，因此，通过用所述电解铜电镀溶液进行连续电解铜电镀沉积的电解铜形成精细的沉积膜，镀层具有令人满意的外观和令人满意的通孔填充性能。本专利技术涉及一种电解铜电镀方法，其中，电解铜电镀应用在基片上，用不可溶阳极对供给所述电解铜电镀的电解铜电镀溶液进行模拟电解。本专利技术还涉及一种电解铜电镀方法，其中，用处于电解铜电镀槽中的可溶阳极使电解铜电镀应用在基片上，电解铜电镀槽中有电解铜电镀溶液和所述可溶阳极或所述可溶阳极和不可溶阳极，且在进行完所述电镀后，用所述不可溶阳极对上述电解铜电镀中使用的电解铜电镀溶液进行模拟电解。另外，本专利技术涉及一种电解铜电镀方法，其中，在由具有可溶阳极的主槽、-->有不可溶阳极的模拟电解槽、及将所述主槽和所述模拟电解槽连通而使电解铜电镀溶液可以循环的循环管构成的多槽电解铜电镀装置中，上述电解铜电镀溶液储存在所述主槽和所述模拟电解槽中，在所述主槽中用所述可溶阳极使电解铜电镀应用在基片上，在通过所述循环管在所述主槽和所述模拟电解槽之间循环上述电解铜电镀溶液的同时，在所述模拟电解槽中用所述不可溶阳极对电解铜电镀溶液进行模拟电解，或者在所述电镀后在所述模拟电解槽中用所述不可溶阳极进行模拟电解。本专利技术还提供了一种电镀铜的方法，其包括下述步骤：使待电镀的基片与铜电镀溶液接触，将一定的电流密度施加在铜电镀溶液上以在基片上沉积铜，用不可溶阳极对铜电镀溶液进行模拟电解。另一方面，本专利技术提供了一种电镀铜的方法，其包括下述步骤：用包括铜电镀溶液和可溶阳极的铜电镀槽在基片上电解沉积铜；铜沉积后用不可溶阳极替换可溶阳极；用不可溶阳极对铜电镀溶液进行模拟电解。另一方面，本专利技术提供了一种电镀铜的方法，其包括下述步骤：用包括铜电镀溶液、可溶阳极和不可溶阳极的铜电镀槽并在可溶阳极上施加一定的电流密度在基片上电解沉积铜；然后用不可溶阳极对铜电镀溶液进行模拟电解。本专利技术的另一个实施方案是提供一种电镀铜的方法，其包括下述步骤：提供一个多槽铜电镀装置，其包括具有可溶阳极的主槽、具有不可溶阳极的模拟电解槽、及在主槽和模拟电解槽之间连接的循环管，该循环管使所述主槽和模拟电解槽之间流体连通；在主槽和模拟电解槽中提供铜电镀溶液；使待电镀的基片与主槽中的铜电镀溶液接触；将电流密度施加在可溶阳极和不可溶阳极上，同时用循环管在主槽和模拟电解槽之间循环铜电镀溶液。本专利技术还提供了一种电镀铜的方法，其包括下述步骤：提供一个多槽铜电镀装置，其包括具有可溶阳极的主槽、具有不可溶阳极的模拟电解槽、及在主槽和模拟电解槽之间连接的循环管，该循环管使所述主槽和模拟电解槽之间流体连通；在主槽中提供铜电镀溶液；使待电镀的基片与主槽中的铜电镀溶液接触；将电流密度施加在可溶阳极上以在基片上沉积铜；用循环管将铜电镀溶液从主槽加入模拟电解槽；使铜电镀溶液进行模拟电解；然后用循环管将铜电镀溶液从模拟电解槽加入主槽。附图简述-->图1是电解铜电镀后的通孔的显微断面照片，该图示出用直流模拟电解填充的通孔的复原情况。图2是用PPR电流电解铜电镀后的通孔的显微断面照片，该图示出因为MPS而造成的通孔填充的减少情况。图3是电解铜电镀后的通孔的显微断面照片，该图示出用PPR电流模拟电解填充的通孔的复原情况。图4是电解铜电镀后的通孔的显微断面照片，该图示出当使用多槽电解铜电镀装置时模拟电解填充的通孔的保持情况。专利技术详述本专利技术的一个方案是一种电解铜电镀方法，其中，将电解铜电镀应用在基片上，用不可溶阳极对供给所述电解铜电镀的电解铜电镀溶液进行模拟电解。在该方法中，首先将电解铜电镀应用在基片上。“电解铜电镀”的意思是在该电镀中，要进行电解铜电镀的基片在电解铜电镀槽中在阳极存在下电解，铜沉积在所述基片上。在本专利技术中使用的电解铜电镀方法可以是任何需要的标准方法，没有特别的限定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电镀铜的方法，其包括下述步骤：使待电镀的基片与铜电镀溶液接触，将电流密度施加在铜电镀溶液上以在基片上沉积铜，用不可溶阳极对铜电镀溶液进行模拟电解。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2001-6-7 172312-20011、一种电镀铜的方法，其包括下述步骤：使待电镀的基片与铜电镀溶液接触，将电流密度施加在铜电镀溶液上以在基片上沉积铜，用不可溶阳极对铜电镀溶液进行模拟电解。2、一种电镀铜的方法，其包括下述步骤：用包括铜电镀溶液和可溶阳极的铜电镀槽在基片上电解沉积铜；铜沉积后用不可溶阳极替换可溶阳极；用不可溶阳极对铜电镀溶液进行模拟电解。3、一种电镀铜的方法，其包括下述步骤：用包括铜电镀溶液、可溶阳极和不可溶阳极的铜电镀槽，通过在可溶阳极上施加电流密度，在基片上电解沉积铜；然后用不可溶阳极对铜电镀溶液进行模拟电解。4、一种电镀铜的方法，其包括下述步骤：提供一个多槽铜电镀装置，其包括具有可溶阳极的主槽、具有不可溶阳极的模拟电解槽、及在主槽和模拟电解槽之间连接的循环管，该循环管使主槽和模拟电解槽之间流体连通在主槽和模拟电解槽中提供铜电镀溶液；使待电镀的基片与主槽中的铜电镀溶液接触；将电流密度施加在可溶阳极和不可溶阳极上，同时用循环管在主槽和模拟电解槽之间循环铜电镀溶液。5、一种电镀铜的方法，其包括下述步骤：提供一个多槽铜电镀装置，其包括具有可溶阳极的主槽、具有不可溶阳极的模拟电解槽、及在主槽和模拟电解槽之间连接的循环管，该循环管使主槽和模拟电解槽之间流体连通；在主槽中提供铜电镀溶液；使待电镀的基片与主槽中的铜电镀溶液接触；将电流密度施加在可溶阳极上以在基片上沉积铜；用循环管将铜电镀溶液从主槽加入模拟电解槽；使铜电镀溶液进行模拟电解；然后用循环管将铜电镀溶液从模拟电解槽加入主槽。6、根据权利要求1的方法，其中，铜电镀溶液含有结构为-X-S-Y-的化合物，其中，X和Y是独立地选自氢、碳、硫和氮的原子，且只有当X和Y都是...

【专利技术属性】
技术研发人员：土田秀树，日下大，林慎二朗，
申请(专利权)人：希普雷公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]