1.本发明涉及电路板领域，具体的说，尤其涉及一种磁控溅射辅助沉铜的方法。
背景技术：2.在电镀之前需要进行化学沉铜，然而化学沉铜能够得到厚度仅仅只有0.5 个微米左右的铜层厚度，在这种情况下，一旦孔内因处理不当导致硫酸残留，极有可能造成孔内无铜的问题，这个问题在ic载板显得尤为突出。
3.电路板常规制作流程有开料、压合、钻孔、沉铜、板电、图形制作、蚀刻和后流程等步骤。化学沉铜形成的种子铜层比较薄，易被氧化腐蚀，容易造成孔内无铜的问题。如果钻孔导致孔内毛刺较多，即使经过高锰酸钾去除，但是会造成孔型比较差，沉铜会出现漏镀现象。
技术实现要素：4.为了解决沉铜后容易出现孔内无铜、漏镀的问题，本发明提供一种磁控溅射辅助沉铜的方法。
5.一种磁控溅射辅助沉铜的方法，依次包括以下步骤：
6.钻孔和沉铜：将基板依次进行钻孔和沉铜处理；
7.超声波清洗:超声波清洗去除基板表面和孔内没有稳定吸附的铜颗粒；
8.干冰清洗：干冰粒子对基板表面进行喷射，去除基板表面残留的化学物质和氧化物；
9.氮气冲氧：氮气对基板表面进行喷射，排出孔内的氧气；
10.磁控溅射镀膜：采用磁控溅射镀膜机来镀铜膜。增加板面和孔铜的厚度，避免孔内无铜、漏镀的问题。镀铜效果好，容易操作。
11.可选的，在干冰清洗和氮气冲氧过程中，喷射方向与基板垂直，确保清洗的效果。
12.可选的，所述超声波清洗，采用的频率为12～16khz，时间为5～8min，温度为40～60℃。
13.可选的，所述超声波清洗，采用纯水水洗。清洗掉没有稳定吸附的铜颗粒，以便提高后续镀铜膜的效果。
14.可选的，所述干冰清洗，喷射的压力为1.0～2.0kg/cm2。去除氧化物和残留的化学物质。
15.可选的，所述干冰清洗，干冰粒子从干冰保存箱通过负压机，再由导管传输到喷洗槽，喷洗槽两边竖直设置若干排小孔，干冰粒子通过小孔喷射到基板。去除氧化物和残留的化学物质。
16.可选的，所述氮气冲氧，喷射的压力为1.8～2.5kg/cm2。排出孔内氧气，防止氧化铜面。
17.可选的，所述氮气冲氧，在负压下，氮气从基板上方和基板下方同时对基板垂直喷
射，喷射出来的氮气通过导管回收到负压箱。氮气冲氧效果好。
18.可选的，所述磁控溅射镀膜，加速电压为250～900v，磁场为60～200g，压强为1～10mtorr，电流密度为15～60ma/cm2，功率密度为2～60w/cm2。镀铜膜效果好。
19.可选的，所述磁控溅射镀膜，沉积速率范围为150nm/min～500nm/min。镀铜膜效果好。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供一种磁控溅射辅助沉铜的方法，通过磁控溅射进行镀膜，以增加铜的厚度，能够避免孔内无铜、漏镀的问题；氮气冲氧排出孔内的氧气，防止氧化铜面，以保证磁控溅射镀铜时新上的铜种子不易被氧化；方法容易操作，镀铜效果好。
具体实施方式
21.为了详细说明本发明的技术方案，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
22.实施例1：
23.一种磁控溅射辅助沉铜的方法，依次包括以下步骤：
24.钻孔和沉铜：将基板依次进行钻孔和沉铜处理。
25.超声波清洗:超声波清洗去除基板表面和孔内没有稳定吸附的铜颗粒；超声波清洗，采用的频率为12khz，时间为5min，温度为40℃。本实施例采用纯水水洗。频率过大会损坏沉铜形成的铜层。
26.干冰清洗：干冰粒子对基板表面进行喷射，去除基板表面残留的化学物质和氧化物。喷射方向与基板垂直。
27.该干冰清洗，喷射的压力为1.0kg/cm2。干冰清洗，干冰粒子从干冰保存箱通过负压机，再由导管传输到喷洗槽，喷洗槽两边竖直设置若干排小孔，干冰粒子通过小孔喷射到基板。该小孔的直径为0.5mm，喷射方式为从两边分别向基板的两表面垂直喷射，干冰清洗可以轻微去除氧化物，又不会导致孔无铜，同时在压力下清除基板表面的化学物质残留。
28.氮气冲氧：氮气对基板表面进行喷射，排出孔内的氧气。喷射方向与基板垂直。
29.该氮气冲氧，喷射的压力为1.8kg/cm2。在负压下，氮气从基板上方和基板下方同时对基板垂直喷射，喷射出来的氮气通过导管回收到负压箱。具体的，氮气从排氧槽底部和排氧槽顶部向位于排氧槽中间的基板垂直喷射氮气，氮气可以回收到负压箱，循环使用。
30.氮气冲氧的目的是排出孔内的氧气，防止氧化铜面，以保证溅射镀铜时新上的铜种子不易被氧化，因为溅射有一定温度，大约在100-200℃，如果孔内有氧易形成氧化物。
31.磁控溅射镀膜：采用磁控溅射镀膜机来镀铜膜。
32.该磁控溅射镀膜，加速电压为250v，磁场为60g，压强为1mtorr，电流密度为15ma/cm2，功率密度为2w/cm2，沉积速率范围为150nm/min～500nm/min。
33.沉铜之后的基板经过超声波清洗、干冰清洗、氮气冲氧这一系列处理后，基板放置到真空溅射镀机中，具体原理：在磁控溅射中，由于运动电子在磁场中受到洛仑兹力，它们的运动轨迹会发生弯曲甚至产生螺旋运动，其运动路径变长，因而增加了与工作气体分子
碰撞的次数，使等离子体密度增大，从而磁控溅射速率得到很大的提高，而且可以在较低的溅射电压和气压下工作，降低薄膜污染的倾向；另一方面也提高了入射到衬底表面的原子能量，因而可以在很大程度上改善薄膜的质量。同时，经过多次碰撞而丧失能量的电子到达阳极时，已变成低能电子，从而不会使基板过热。
34.一般的化学沉铜是利用钯活化吸附作用促进化学沉铜，如果孔型较差比表面积会迅速增大，同样时间内钯实现全面吸附可能性降低，会出现漏镀现象。磁控溅射具有一定温度，尚未沉有铜的位置，即沉铜漏镀的点会出现局部软化，有机分子材料的单点原子配位能力被进一步释放，促进溅射铜种子的晶核生长，即沉铜后进行磁控溅射，能够避免漏镀的情况。
35.本发明在化学沉铜之后，通过磁控溅射进行镀膜，以增加铜的厚度，为保证电镀顺利进行。磁控溅射是物理气相沉积的一种，具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点，磁控溅射法实现了高速、低温、低损伤的镀铜膜。
36.本实施例提供一种磁控溅射辅助沉铜的方法，通过磁控溅射进行镀膜，以增加铜的厚度，能够避免孔内无铜、漏镀的问题；氮气冲氧排出孔内的氧气，防止氧化铜面，以保证磁控溅射镀铜时新上的铜种子不易被氧化；方法容易操作，镀铜效果好。
37.实施例2
38.一种磁控溅射辅助沉铜的方法，依次包括以下步骤：
39.钻孔和沉铜：将基板依次进行钻孔和沉铜处理。
40.超声波清洗:超声波清洗去除基板表面和孔内没有稳定吸附的铜颗粒；超声波清洗，采用的频率为16khz，时间为8min，温度为60℃。本实施例采用纯水水洗。频率过大会损坏沉铜形成的铜层。
41.干冰清洗：干冰粒子对基板表面进行喷射，去除基板表面残留的化学物质和氧化物。喷射方向与基板垂直。
42.该干冰清洗，喷射的压力为2.0kg/cm2。干冰清洗，干冰粒子从干冰保存箱通过负压机，再由导管传输到喷洗槽，喷洗槽两边竖直设置若干排小孔，干冰粒子通过小孔喷射到基板。该小孔的直径为0.5mm，喷射方式为从两边分别向基板的两表面垂直喷射，干冰清洗可以轻微去除氧化物，又不会导致孔无铜，同时在压力下清除基板表面的化学物质残留。
43.氮气冲氧：氮气对基板表面进行喷射，排出孔内的氧气。喷射方向与基板垂直。
44.该氮气冲氧，喷射的压力为2.5kg/cm2。在负压下，氮气从基板上方和基板下方同时对基板垂直喷射，喷射出来的氮气通过导管回收到负压箱。具体的，氮气从排氧槽底部和排氧槽顶部向位于排氧槽中间的基板垂直喷射氮气，氮气可以回收到负压箱，循环使用。
45.氮气冲氧的目的是排出孔内的氧气，防止氧化铜面，以保证溅射镀铜时新上的铜种子不易被氧化，因为溅射有一定温度，大约在100-200℃，如果孔内有氧易形成氧化物。
46.磁控溅射镀膜：采用磁控溅射镀膜机来镀铜膜。
47.该磁控溅射镀膜，加速电压为900v，磁场为200g，压强为10mtorr，电流密度为60ma/cm2，功率密度为60w/cm2，沉积速率范围为150nm/min～500nm/min。
48.沉铜之后的基板经过超声波清洗、干冰清洗、氮气冲氧这一系列处理后，基板放置到真空溅射镀机中，具体原理：在磁控溅射中，由于运动电子在磁场中受到洛仑兹力，它们的运动轨迹会发生弯曲甚至产生螺旋运动，其运动路径变长，因而增加了与工作气体分子
碰撞的次数，使等离子体密度增大，从而磁控溅射速率得到很大的提高，而且可以在较低的溅射电压和气压下工作，降低薄膜污染的倾向；另一方面也提高了入射到衬底表面的原子能量，因而可以在很大程度上改善薄膜的质量。同时，经过多次碰撞而丧失能量的电子到达阳极时，已变成低能电子，从而不会使基板过热。
49.一般的化学沉铜是利用钯活化吸附作用促进化学沉铜，如果孔型较差比表面积会迅速增大，同样时间内钯实现全面吸附可能性降低，会出现漏镀现象。磁控溅射具有一定温度，尚未沉有铜的位置，即沉铜漏镀的点会出现局部软化，有机分子材料的单点原子配位能力被进一步释放，促进溅射铜种子的晶核生长，即沉铜后进行磁控溅射，能够避免漏镀的情况。
50.本发明在化学沉铜之后，通过磁控溅射进行镀膜，以增加铜的厚度，为保证电镀顺利进行。磁控溅射是物理气相沉积的一种，具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点，磁控溅射法实现了高速、低温、低损伤的镀铜膜。
51.本实施例提供一种磁控溅射辅助沉铜的方法，通过磁控溅射进行镀膜，以增加铜的厚度，能够避免孔内无铜、漏镀的问题；氮气冲氧排出孔内的氧气，防止氧化铜面，以保证磁控溅射镀铜时新上的铜种子不易被氧化；方法容易操作，镀铜效果好。
52.实施例3
53.一种磁控溅射辅助沉铜的方法，依次包括以下步骤：
54.钻孔和沉铜：将基板依次进行钻孔和沉铜处理。
55.超声波清洗:超声波清洗去除基板表面和孔内没有稳定吸附的铜颗粒；超声波清洗，采用的频率为14khz，时间为6min，温度为50℃。本实施例采用纯水水洗。频率过大会损坏沉铜形成的铜层。
56.干冰清洗：干冰粒子对基板表面进行喷射，去除基板表面残留的化学物质和氧化物。喷射方向与基板垂直。
57.该干冰清洗，喷射的压力为1.5kg/cm2。干冰清洗，干冰粒子从干冰保存箱通过负压机，再由导管传输到喷洗槽，喷洗槽两边竖直设置若干排小孔，干冰粒子通过小孔喷射到基板。该小孔的直径为0.5mm，喷射方式为从两边分别向基板的两表面垂直喷射，干冰清洗可以轻微去除氧化物，又不会导致孔无铜，同时在压力下清除基板表面的化学物质残留。
58.氮气冲氧：氮气对基板表面进行喷射，排出孔内的氧气。喷射方向与基板垂直。
59.该氮气冲氧，喷射的压力为2.1kg/cm2。在负压下，氮气从基板上方和基板下方同时对基板垂直喷射，喷射出来的氮气通过导管回收到负压箱。具体的，氮气从排氧槽底部和排氧槽顶部向位于排氧槽中间的基板垂直喷射氮气，氮气可以回收到负压箱，循环使用。
60.氮气冲氧的目的是排出孔内的氧气，防止氧化铜面，以保证溅射镀铜时新上的铜种子不易被氧化，因为溅射有一定温度，大约在100-200℃，如果孔内有氧易形成氧化物。
61.磁控溅射镀膜：采用磁控溅射镀膜机来镀铜膜。
62.该磁控溅射镀膜，加速电压为570v，磁场为130g，压强为5mtorr，电流密度为40ma/cm2，功率密度为30w/cm2，沉积速率范围为150nm/min～500nm/min。
63.沉铜之后的基板经过超声波清洗、干冰清洗、氮气冲氧这一系列处理后，基板放置到真空溅射镀机中，具体原理：在磁控溅射中，由于运动电子在磁场中受到洛仑兹力，它们的运动轨迹会发生弯曲甚至产生螺旋运动，其运动路径变长，因而增加了与工作气体分子
碰撞的次数，使等离子体密度增大，从而磁控溅射速率得到很大的提高，而且可以在较低的溅射电压和气压下工作，降低薄膜污染的倾向；另一方面也提高了入射到衬底表面的原子能量，因而可以在很大程度上改善薄膜的质量。同时，经过多次碰撞而丧失能量的电子到达阳极时，已变成低能电子，从而不会使基板过热。
64.一般的化学沉铜是利用钯活化吸附作用促进化学沉铜，如果孔型较差比表面积会迅速增大，同样时间内钯实现全面吸附可能性降低，会出现漏镀现象。磁控溅射具有一定温度，尚未沉有铜的位置，即沉铜漏镀的点会出现局部软化，有机分子材料的单点原子配位能力被进一步释放，促进溅射铜种子的晶核生长，即沉铜后进行磁控溅射，能够避免漏镀的情况。
65.本发明在化学沉铜之后，通过磁控溅射进行镀膜，以增加铜的厚度，为保证电镀顺利进行。磁控溅射是物理气相沉积的一种，具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点，磁控溅射法实现了高速、低温、低损伤的镀铜膜。
66.本实施例提供一种磁控溅射辅助沉铜的方法，通过磁控溅射进行镀膜，以增加铜的厚度，能够避免孔内无铜、漏镀的问题；氮气冲氧排出孔内的氧气，防止氧化铜面，以保证磁控溅射镀铜时新上的铜种子不易被氧化；方法容易操作，镀铜效果好。
67.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
68.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实施的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
技术特征：1.一种磁控溅射辅助沉铜的方法，其特征在于：依次包括以下步骤：钻孔和沉铜：将基板依次进行钻孔和沉铜处理；超声波清洗:超声波清洗去除基板表面和孔内没有稳定吸附的铜颗粒；干冰清洗：干冰粒子对基板表面进行喷射，去除基板表面残留的化学物质和氧化物；氮气冲氧：氮气对基板表面进行喷射，排出孔内的氧气；磁控溅射镀膜：采用磁控溅射镀膜机来镀铜膜。2.根据权利要求1所述的一种磁控溅射辅助沉铜的方法，其特征在于：在干冰清洗和氮气冲氧过程中，喷射方向与基板垂直。3.根据权利要求1所述的一种磁控溅射辅助沉铜的方法，其特征在于：所述超声波清洗，采用的频率为12～16khz，时间为5～8min，温度为40～60℃。4.根据权利要求1或3所述的一种磁控溅射辅助沉铜的方法，其特征在于：所述超声波清洗，采用纯水水洗。5.根据权利要求1或2所述的一种磁控溅射辅助沉铜的方法，其特征在于：所述干冰清洗，喷射的压力为1.0～2.0kg/cm2。6.根据权利要求5所述的一种磁控溅射辅助沉铜的方法，其特征在于：所述干冰清洗，干冰粒子从干冰保存箱通过负压机，再由导管传输到喷洗槽，喷洗槽两边竖直设置若干排小孔，干冰粒子通过小孔喷射到基板。7.根据权利要求1或2所述的一种磁控溅射辅助沉铜的方法，其特征在于：所述氮气冲氧，喷射的压力为1.8～2.5kg/cm2。8.根据权利要求7所述的一种磁控溅射辅助沉铜的方法，其特征在于：所述氮气冲氧，在负压下，氮气从基板上方和基板下方同时对基板垂直喷射，喷射出来的氮气通过导管回收到负压箱。9.根据权利要求1所述的一种磁控溅射辅助沉铜的方法，其特征在于：所述磁控溅射镀膜，加速电压为250～900v，磁场为60～200g，压强为1～10mtorr，电流密度为15～60ma/cm2，功率密度为2～60w/cm2。10.根据权利要求1或9所述的一种磁控溅射辅助沉铜的方法，其特征在于：所述磁控溅射镀膜，沉积速率范围为150nm/min～500nm/min。
技术总结本发明公开了一种磁控溅射辅助沉铜的方法，依次包括以下步骤：钻孔和沉铜：将基板依次进行钻孔和沉铜处理；超声波清洗:超声波清洗去除基板表面和孔内没有稳定吸附的铜颗粒；干冰清洗：干冰粒子对基板表面进行喷射，去除基板表面残留的化学物质和氧化物；氮气冲氧：氮气对基板表面进行喷射，排出孔内的氧气；磁控溅射镀膜：采用磁控溅射镀膜机来镀铜膜。本发明通过磁控溅射进行镀膜，以增加铜的厚度，能够避免孔内无铜、漏镀的问题；氮气冲氧排出孔内的氧气，防止氧化铜面，以保证磁控溅射镀铜时新上的铜种子不易被氧化；方法容易操作，镀铜效果好。铜效果好。
技术研发人员：邹佳祁 廖润秋 吴海辉 罗练军 杨玉华
受保护的技术使用者：胜宏科技（惠州）股份有限公司
技术研发日：2022.06.23
技术公布日：2022/11/1
