JP2013077602A - 組成物、銅膜および銅膜形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】組成物を亜酸化銅、銅塩および還元剤を含有させて調製する。銅塩としては、ギ酸銅、酢酸第一銅、酢酸第二銅、水酸化第二銅、硫酸銅、硫化第一銅、硫化第二銅、塩化第一銅、塩化第二銅、塩基性炭酸銅およびそれらの水和物よりなる群から選ばれる少なくとも1種を用い、還元剤としては、グリコール類およびアルデヒド類よりなる群から選ばれる少なくとも1種を用いる。得られた組成物を用い、塗膜を形成し、この塗膜を大気下で加熱することにより、銅膜を形成する。
【選択図】なし
Description
しかし、銀の場合、エレクトロマイグレーション(electromigration)が発生しやすいという問題が知られている。また、銀は貴金属であり、銀ナノ粒子自体が高価であってパターン形成工程の高コスト化を招くといった問題がある。尚、エレクトロマイグレーションとは、電界の影響で、金属成分(例えば、配線や電極に使用した金属)が非金属媒体(例えば、絶縁物)の上や中を横切って移動する現象である。
本発明は、以上の知見に基づいてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、入手容易な材料を用いて、抵抗値の低い導電性の膜を形成することができる組成物を提供することにある。
(1)亜酸化銅、銅塩および還元剤を含む組成物の塗膜を基板上に形成する工程と、
(2)前記塗膜を加熱する工程と
を有することを特徴とする銅膜形成方法に関する。
本実施の形態の組成物は、以下に説明する、亜酸化銅、銅塩および還元剤を含有する。そして、本実施の形態の組成物は適当な基板上に塗布され、加熱されて本実施の形態の銅膜を形成する。
尚、上述したように、本発明では、「銅膜」は、銅からなるパターン等を含む概念であり、本実施の形態の組成物は、パターニングされた銅膜として、銅配線パターン等の銅からなるパターンを形成することができる。
本実施の形態の組成物は、亜酸化銅を含有することで、形成される銅膜の低抵抗化を実現する。
銅塩としては、ギ酸銅、ギ酸銅・4水和物、酢酸第一銅、酢酸第二銅、水酸化第二銅、硫酸銅、硫酸銅・5水和物、硫化第一銅、硫化第二銅、塩化第一銅、塩化第二銅、塩基性炭酸銅等が好適な銅塩の例として挙げられる。これらの銅塩は市販品の使用が可能であり、入手方法等については特に限定されない。
還元剤としては、グリコール類として、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ペンタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、およびグリセリン等が挙げられる。
本実施の形態の組成物において、溶剤を成分として添加することが可能である。溶剤を添加して組成物中に含有させることにより、組成物の均一性が向上し、安定した物性の銅膜を形成することが可能となる。
本実施の形態の組成物は、上述した亜酸化銅、銅塩および還元剤に加え、本発明の効果を損なわない限りにおいて、その他任意成分として、分散剤、酸化防止剤、濃度調整剤、表面張力調整剤、粘度調整剤、塗膜形成補助剤を含有することが可能である。
<調整方法>
本実施の形態の組成物は、上述した亜酸化銅、銅塩、還元剤を混合することで、簡便に調製することができる。混合する順序は特に限定するものではない。
本実施の形態の組成物の調製において、混合方法としては、特に限定するものではないが、例えば、超音波ホモジナイザー、ビーズミル、ペイントシェーカー、攪拌脱泡装置等を使用した混合方法が挙げられる。
本実施の形態の銅膜は、上述した本実施の形態の組成物を用いて得ることができる。すなわち、本実施の形態の組成物を後述する適当な基材上に塗布し、大気下(以下、空気雰囲気下とも言う。)で加熱することにより、当該基材上に本実施の形態の銅膜を容易に形成することができる。このとき、水素ガス等を用いた還元雰囲気を形成する必要は無く、安全な状態での加熱が可能である。
尚、上述したように本発明においては、「銅膜」は、パターニングされた銅膜として、銅配線パターン等の銅からなるパターン等を含むものである。
本実施の形態の銅膜形成方法において、基材としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
本実施の形態の銅膜形成方法において、本実施の形態の組成物を基材に塗布してその塗膜を形成する方法としては、公知の方法を用いることができ、特に限定はされない。例えば、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、ディップコーティング法、スリットコーティング法、スピンコーティング法、ディスペンサーでの塗布法等が挙げられる。組成物を基材に塗布する塗布量としては、所望する導電膜の膜厚に応じて適宜調整することができる。
本実施の形態の銅膜形成方法において、組成物から銅膜を形成するための加熱は、空気雰囲気下で行うことができる。例えば、基材上に形成された組成物の塗膜を空気雰囲気下で加熱して、その基材上に銅膜を形成することができる。
[実施例1〜20および比較例1〜28]
表1および表2に示す種類、配合量の銅塩、亜酸化銅および還元剤、並びに必要に応じて添加される溶剤およびその他の成分を混合し、ビーズミルを使用して、室温で回転数2000rpm、60分間のビーズミル分散を行い、組成物を調整した。表1および表2の欄中の「−」は該当する成分を使用しなかったことを表す。
実施例1〜実施例20および比較例1〜比較例28の組成物を用い、基材である縦150mm、横150mmの正方形状の無アルカリガラス基板上に、バーコーターを用いて塗布し、縦50mm、横100mmの長方形状にパターニングされ、膜厚が90μmである塗膜を形成した。次に、空気雰囲気下で、ホットプレートを用い、前述の塗膜の形成されたガラス基板を200℃で90分間加熱処理し、膜厚が10μm〜20μm程度の上記形状にパターニングされた薄膜として銅膜を得た。
<体積抵抗値測定>
実施例1〜実施例20および比較例1〜比較例28の組成物を用いて上述した方法により形成された銅膜を用い、それらの比抵抗値(体積抵抗値(mΩ・cm))を、四探針抵抗測定機(商品名:Model sigma−5、NPS社)にて測定した。評価結果は、表1および表2に示す。
Claims (7)
- 亜酸化銅、銅塩および還元剤を含むことを特徴とする組成物。
- 前記銅塩は、ギ酸銅、酢酸第一銅、酢酸第二銅、水酸化第二銅、硫酸銅、硫化第一銅、硫化第二銅、塩化第一銅、塩化第二銅、塩基性炭酸銅およびそれらの水和物よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 前記還元剤は、グリコール類およびアルデヒド類よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1または2に記載の組成物。
- 前記亜酸化銅の含有量は、0.01質量%〜5質量%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の組成物から形成されることを特徴とする銅膜。
- (1)亜酸化銅、銅塩および還元剤を含む組成物の塗膜を基板上に形成する工程と、
(2)前記塗膜を加熱する工程と
を有することを特徴とする銅膜形成方法。 - 工程(2)は、大気下で前記塗膜の加熱を行う工程を含むことを特徴とする請求項6に記載の銅膜形成方法。
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