JP5945913B2 - 銅系粒子堆積層を短時間で導体化して得られる金属銅膜、金属銅パターン及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、銅系粒子堆積層を短時間で導体化して得られる金属銅膜、金属銅パターン及びその製造方法に関する。

金属銅は高い電気伝導性と熱伝導性を有し、導体配線材料、熱伝達材料、熱交換材料、放熱材料として広く用いられている。これらの目的に用いられる銅のパターンを低コストで簡便に形成する手法として、銅インクを印刷により基板上に形成し、導体化処理により銅インクを銅に転換する方法が検討されている。
銅インクの導体化手法として、ギ酸ガス中での加熱処理が有効であることが報告されている（特許文献１）。本手法では、２００℃以下の処理温度で、低抵抗の導体層を生成する特徴がある。処理に要する時間は、基板上に形成された銅インクの膜厚や温度等の処理条件にも依存するが、１８０℃で２０分以上の処理時間を要した。

国際公開第１１／０３４０１６号パンフレット

本発明は、上記に鑑み、銅インクを印刷により基板上に形成し、導体化処理により銅インクを短時間に銅に転換する金属銅膜と、それにより得られる金属銅パターン及びその製造方法を提供する。

本発明者らは、銅インクのガス中での加熱による導体化処理において、１６０℃以上、２００℃以下で、１５分以内の導体化を可能とする活性の高いガス成分に関し鋭意検討をおこない、導体化できることを見出し本発明に達した。
本発明は、［１］ 銅系粒子堆積層を、リンを含有する有機化合物又は窒素を含有する有機化合物、及びギ酸をともに含む処理ガス中、１６０℃以上、２００℃以下で処理してなることを特徴とする金属銅膜に関する。
また、本発明は、［２］ 窒素を含有する有機化合物が、窒素の複素環状構造を含む有機化合物である上記［１］に記載の金属銅膜に関する。
また、本発明は、［３］ 窒素の複素環状構造を含む有機化合物が、２，２´−ビピリジル、２，３´−ビピリジル、ピリジン、６−メチル−２，２´−ビピリジル、６，６´−ジメチル−２，２´−ビピリジル、５，５´−ジメチル−２，２´−ビピリジル、４，４´−ジメチル−２，２´−ビピリジル、６−ブロモ−２，２´−ビピリジル、４，４´−ジメトキシ−２，２´-ビピリジル、４，５−ジアザフルオレン，２，２´：６´，２″−ターピリジン、２−（２−ピリジニル）キノリン、２−メチルピリジン、４−メチルピリジン、２−メトキシピリジン、３−メトキシピリジン、４−メトキシピリジン、２，６−ジメトキシピリジン、２−クロロピリジン、３−クロロピリジン、４−クロロピリジン、２−フロロピリジン、３−フロロピリジン、４−フロロピリジン、２−ブロモピリジン、３−ブロモピリジン、４−ブロモピリジン、２−フェニルピリジン、３−フェニルピリジン、４−フェニルピリジン、５−メチルピリジン−３−カルボニトリル、２，４−ルチジン、ピリダジン、ピリミジン、キナゾリン、２，２´−ビピリミジン、ピラジン、キノキサリン、フタラジン、シンノリン、キナゾリン、１，１０−フェナントロリン、４，７−フェナントロリン、１，７−フェナントロリン、キノリン、イソキノリン、ベンゾキノリン、アクリジン、ナフチリジンの群から選ばれる一つ以上である上記［２］に記載の金属銅膜に関する。
また、本発明は、［４］ リンを含有する有機化合物が、トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、トリストリメチルフェニルホスフィン、トリス（４−トリフルオロメチルフェニル）ホスフィン、トリス（２，６−ジメトキシフェニル）ホスフィン、トリス［３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ホスフィン、２，４，６−トリ−t−ブチル−ホスフィニン、２，６−ジフェニルホスフィニン、フェニルホスフィン、ジフェニルホスフィンの群から選ばれる一つ以上である上記［１］から［３］のいずれかに記載の金属銅膜に関する。
また、本発明は、［５］ 前記銅系粒子堆積層を構成する銅系粒子が、酸化第二銅又は酸化第一銅である上記［１］から［４］のいずれかに記載の金属銅膜に関する。

さらに、本発明は、［６］ 銅系粒子堆積層が、液状あるいはペースト状の銅インクの印刷によりパターニングされており、該パターニングされた層に対し、リンを含有する有機化合物又は窒素を含有する有機化合物、及びギ酸をともに含む処理ガス中、１６０℃以上、２００℃以下で処理して得られる金属銅パターンに関する。
また、本発明は、［７］ 前記銅酸化物粒子堆積層のパターニングに用いられる印刷法が、インクジェット印刷、スーパーインクジェット印刷、スクリーン印刷、転写印刷、オフセット印刷、ジェットプリンティング法、ディスペンサ、ニードルディスペンサ、カンマコータ、スリットコータ、ダイコータ、及びグラビアコータからなる群より選択されるいずれか１種である上記［６］に記載の金属銅パターンに関する。

さらに、本発明は、［８］ 銅系粒子堆積層を、リンを含有する有機化合物又は窒素を含有する有機化合物、及びギ酸をともに含む処理ガス中、１６０℃以上、２００℃以下で処理して金属銅膜とする金属銅膜の製造方法に関する。
また、本発明は、［９］ 窒素を含有する有機化合物が、窒素の複素環状構造を含む有機化合物である上記［８］に記載の金属銅膜の製造方法に関する。
また、本発明は、［１０］ 窒素の複素環状構造を含む有機化合物が、２，２´−ビピリジル、２，３´−ビピリジル、ピリジン、６−メチル−２，２´−ビピリジル、６，６´−ジメチル−２，２´−ビピリジル、５，５´−ジメチル−２，２´−ビピリジル、４，４´−ジメチル−２，２´−ビピリジル、６−ブロモ−２，２´−ビピリジル、４，４´−ジメトキシ−２，２´-ビピリジル、４，５−ジアザフルオレン，２，２´：６´，２″−ターピリジン、２−（２−ピリジニル）キノリン、２−メチルピリジン、４−メチルピリジン、２−メトキシピリジン、３−メトキシピリジン、４−メトキシピリジン、２，６−ジメトキシピリジン、２−クロロピリジン、３−クロロピリジン、４−クロロピリジン、２−フロロピリジン、３−フロロピリジン、４−フロロピリジン、２−ブロモピリジン、３−ブロモピリジン、４−ブロモピリジン、２−フェニルピリジン、３−フェニルピリジン、４−フェニルピリジン、５−メチルピリジン−３−カルボニトリル、２，４−ルチジン、ピリダジン、ピリミジン、キナゾリン、２，２´−ビピリミジン、ピラジン、キノキサリン、フタラジン、シンノリン、キナゾリン、１，１０−フェナントロリン、４，７−フェナントロリン、１，７−フェナントロリン、キノリン、イソキノリン、ベンゾキノリン、アクリジン、ナフチリジンの群から選ばれる一つ以上である上記［９］に記載の金属銅膜の製造方法に関する。
また、本発明は、［１１］ リンを含有する有機化合物が、トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、トリストリメチルフェニルホスフィン、トリス（４−トリフルオロメチルフェニル）ホスフィン、トリス（２，６−ジメトキシフェニル）ホスフィン、トリス［３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ホスフィン、２，４，６−トリ−t−ブチル−ホスフィニン、２，６−ジフェニルホスフィニン、フェニルホスフィン、ジフェニルホスフィンの群から選ばれる一つ以上である上記［８］から［１０］のいずれかに記載の金属銅膜の製造方法に関する。
また、本発明は、［１２］ 処理ガス中のリンを含有する有機化合物又は窒素を含有する有機化合物が、ギ酸に対し０．１ｍｏｌ％以上、４０ｍｏｌ％以下である上記［８］から［１１］のいずれかに記載の金属銅膜の製造方法に関する。

本発明によれば、銅インクを１６０℃以上、２００℃以下の低温度で、１５分以内の短時間で導体化でき、導体化に必要なコストを低減できる。また、導体化の速度が遅く導体化しにくい銅インクを用いた場合でも、導体化を可能とする。

本発明の金属銅膜は、基板上に印刷された銅インクを、リンを含有する有機化合物又は窒素を含有する有機化合物と、ギ酸をともに含む処理ガス雰囲気下１６０℃以上、２００℃以下に加熱処理することで得られることを特徴としている。処理ガス中に、リンを含有する有機化合物又は窒素を含有する有機化合物を、ギ酸と混合することにより、酸化銅から金属銅への還元反応の活性が向上し、反応時間の短縮が可能になる。
以下に本発明の金属銅膜、金属銅パターン及びその製造方法についてそれぞれを交えて説明する。

（導体化処理）
（処理ガス）
酸化銅から金属銅への還元反応を行う処理ガスとしては、ギ酸と、リンを含有する有機化合物又は窒素を含有する有機化合物を共に含んだガスを用いる。
窒素を含有する有機化合物としては、窒素の複素環状構造を含む有機化合物が好ましく、中でも導体化処理温度で昇華等によりガス化するものが好ましい。このような化合物としては、２，２´−ビピリジル、６−メチル−２，２´−ビピリジル、６，６´−ジメチル−２，２´−ビピリジル、５，５´−ジメチル−２，２´−ビピリジル、４，４´−ジメチル−２，２´−ビピリジル、６−ブロモ−２，２´−ビピリジル、４，４´−ジメトキシ−２，２´−ビピリジル、２，３´−ビピリジル、４，５−ジアザフルオレン，２，２´：６´，２″−ターピリジン、２，２´−ビピリミジンなどのビピリジルやターピリジン類；ピリジン、２−メチルピリジン、４−メチルピリジン、２，４−ルチジン、２−メトキシピリジン、３−メトキシピリジン、４−メトキシピリジン、２，６−ジメトキシピリジン、２−クロロピリジン、３−クロロピリジン、４−クロロピリジン、２−フロロピリジン、３−フロロピリジン、４−フロロピリジン、２−ブロモピリジン、３−ブロモピリジン、４−ブロモピリジン、２−フェニルピリジン、３−フェニルピリジン、４−フェニルピリジン、２，６−ジフェニルピリジン、５−メチルピリジン−３−カルボニトリルなどのピリジン類；キノリン、イソキノリン、ベンゾキノリン、２−（２−ピリジニル）キノリンなどのキノリン類；ピリダジン、ピリミジン、ピラジンなどのジアジン類；キノキサリン、フタラジン、キナゾリン、シンノリンなどのキノキサリン類；１，１０−フェナントロリン、４，７−フェナントロリン、１，７−フェナントロリンなどのフェナントロリン類；トリアジン、アクリジン、ナフチリジン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、カルバゾール、ピロール、インドール、プリンが挙げられる。

リンを含有する有機化合物としては、導体化処理温度で昇華等によりガス化するものが好ましい。このような化合物としては、トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、トリストリメチルフェニルホスフィン、トリス（４−トリフルオロメチルフェニル）ホスフィン、トリス（２，６−ジメトキシフェニル）ホスフィン、トリス［３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ホスフィン、２，４，６−トリ−t−ブチル−ホスフィニン、２，６−ジフェニルホスフィニン、フェニルホスフィン、ジフェニルホスフィンなどが挙げられる。

ギ酸及び、含窒素有機化合物又はリンを含有する有機化合物の導入方法は、処理槽内の処理ガス濃度がそれぞれ所定の濃度となる方法であれば良い。ガスとして処理槽に導入する方法としては、ギ酸及び、含窒素有機化合物又はリンを含有する有機化合物をキャリヤガスに混合、加熱又は減圧によるガス化、あるいはこれらを組み合わせてガス状にした後、処理槽内に導入する方法がある。液体として処理槽に導入する方法としては、送液ポンプ、シリンジポンプ等流量の制御できる送液装置にて処理槽にギ酸及び、含窒素有機化合物又はリンを含有する有機化合物を導入し、加熱した処理槽内でガス化させても良い。なお、ギ酸と、含窒素有機化合物又はリンを含有する有機化合物をあらかじめ混合して導入しても良いし、別々に導入しても良い。ただし、ギ酸と含窒素有機化合物又はリンを含有する有機化合物が反応し気化しにくくなる場合には別々に処理槽へ導入することが好ましい。
また、リンを含有する有機化合物又は窒素を含有する有機化合物が、常圧では気化しにくい場合には、ガス化の目的のため減圧下で処理しても良い。

（処理条件）
リンを含有する有機化合物又は窒素を含有する有機化合物の濃度の下限は、十分な導体化処理活性が得られる濃度以上であればよい。また、リンを含有する有機化合物又は窒素を含有する有機化合物の濃度の上限は、導体化処理後の導体層への残留の観点から、十分な導体化処理活性が得られる濃度範囲で少ないほど良い。なお、最適な濃度は、リンを含有する有機化合物又は窒素を含有する有機化合物の種類、処理温度、ギ酸濃度、処理雰囲気の圧力、処理される銅インクの量に影響される。通常、処理雰囲気中のギ酸に対して０．１ｍｏｌ％以上、４０ｍｏｌ％以下が好ましく、０．５ｍｏｌ％以上、１０ｍｏｌ％以下がより好ましく、１ｍｏｌ％以上、５ｍｏｌ％以下がさらに好ましい。この範囲は、窒素を含有する有機化合物として、２，２´−ビピリジルを用いた場合に特に好ましい。
処理温度は、１６０℃以上が好ましく、十分な反応速度を得る点から１６５℃以上がより好ましい。処理温度の上限は基板の耐熱温度により規定され、２００℃以下であればエポキシ配線基板、ＰＥＮフィルムなどの有機基板への適用が可能となる。
導体化処理時間は、処理される銅インクの量に依存するが、通常１分以上、１５分以下である。

（銅系粒子堆積層）
銅系粒子堆積層は、酸化第一銅、酸化第二銅、金属銅からなる粒子の堆積層である。粒子堆積層に金属銅成分を含む場合、銅の還元触媒として働き導体化処理にかかる時間をより短縮することができる。このような触媒作用を目的とした金属銅成分は、全銅系粒子中の１質量％以上であれば効果が期待できる。
本発明で使用される銅系粒子は、周囲が酸化物であるコアシェル金属粒子やそのほとんどすべてが酸化物である（例えば酸化銅）粒子であってもよく、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。粒子形状は特に制限されず、略球状、扁平状、針状、ブロック状、板状、及び鱗片状等が挙げられる。中でも分散性の観点から、略球状、針状、及びブロック状の少なくとも１種であることが好ましい。粒子径は特に制限されないが、一次粒子の数平均粒子径が１ｎｍ〜５０μｍであることが好ましく、処理速度を速める観点から、１ｎｍ〜５μｍであることがより好ましく、基板との接着性の観点から、１０ｎｍ〜１μｍであることがさらに好ましい。なお、粒子径は、走査型電子顕微鏡を用いた観察により測定することができる。
銅系粒子を液状あるいはペースト状の銅インクとするため、銅系粒子を溶媒に分散して用いる。
銅系粒子の含有率は、例えば１〜９５質量％とすることができ、２０〜８０質量％であることがより好ましい。

銅系粒子を溶媒に分散させることで、印刷法に適用可能なインクを得る場合、二次凝集体などを含めた平均体積粒径が５００ｎｍ以下であることが好ましい。平均体積粒径が５００ｎｍ以下であると、例えばインクジェット印刷法ではノズルの目詰まりなどの不具合が発生しにくく、より好ましい。体積粒径が５００ｎｍ以上の粒子があっても良いが、最大体積粒径は２μｍ以下であるとインクジェット印刷での目詰まりの発生等がなく好ましい。

銅インクは、銅系粒子を分散媒に分散させ液状あるいはペースト状のインクとする。前記分散媒は少なくとも１種の溶媒を含むことが好ましい。前記溶媒としては２５℃における蒸気圧が１．３４×１０^３Ｐａ未満であることが好ましく、１．０×１０^３Ｐａ未満であることがより好ましい。
このような溶媒としては、例えば以下に示すものが挙げられる。すなわち、ノナン、デカン、ドデカン、テトラデカン等の脂肪族炭化水素系溶剤；エチルベンゼン、アニソール、メシチレン、ナフタレン、シクロヘキシルベンゼン、ジエチルベンゼン、フェニルアセトニトリル、ベンゾニトリル等の芳香族炭化水素系溶剤；酢酸イソブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、γ−ブチロラクトン、グリコールスルファイト、乳酸エチル等のエステル系溶剤；１−ブタノール、シクロヘキサノール、α−テルピネオール、グリセリンなどのアルコ−ル系溶剤；シクロヘキサノン、２−ヘキサノン、２−ヘプタノン、２−オクタノン、１，３−ジオキソラン−２−オン、１，５，５−トリメチルシクロヘキセン−３−オン等のケトン系溶剤；ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールイソプロピルエーテルアセテート、ジエチレングリコールブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール−ｔ−ブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールプロピルエーテルアセテート、トリエチレングリコールイソプロピルエーテルアセテート、トリエチレングリコールブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコール−ｔ−ブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル等のアルキレングリコール系溶剤；ジヘキシルエーテル、ブチルフェニルエーテル、ペンチルフェニルエーテル、メトキシトルエン、ベンジルエチルエーテル等のエーテル系溶剤；プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等のカーボネート系溶剤；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどのアミド系溶剤；スルホラン等のスルホン系溶剤；マロノニトリルなどのニトリル系溶剤が例示できる。中でも、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチルピロリドン、グリコールスルファイト、プロピレンカーボネート、及びスルホランから選ばれる少なくとも１種が好ましい。これらの溶媒は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。

銅系インクの粘度及び表面張力は、適用する印刷法によって適正な範囲が異なる。
例えば、インクジェット印刷法に適用する場合の粘度は、２５℃で５０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。インクの粘度が５０ｍＰａ・ｓ以下であれば、インクジェット印刷時の不吐出ノズルの発生や、ノズルの目詰まりの発生を一層確実に防止することができる。また、インクの粘度は、２５℃で１〜３０ｍＰａ・ｓであることがより好ましい。インクの粘度を当該範囲とすることによって、液滴を小径化でき、インクの着弾径を一層小さくすることができる傾向がある。これにより、微細なパターンの形成が容易となる。

また、例えば、インクジェット印刷法に適用する場合の表面張力は、２５℃で２０ｍＮ／ｍ以上であることが好ましい。インクの表面張力が２０ｍＮ／ｍ未満の場合、インク液滴が基材上に着弾後に濡れ広がり、平坦な厚膜を形成できない傾向がある。インクの表面張力は、２０〜８０ｍＮ／ｍの範囲であることがより好ましい。これは、インクの表面張力が８０ｍＮ／ｍを超える場合、インクジェットノズル詰まりが発生し易くなる傾向があるためである。平坦な厚膜の形成性及び安定したインクジェット吐出性の観点から、２０〜５０ｍＮ／ｍであるとより好ましい。

（パターニングされた金属銅パターン）
本発明のパターニングされた金属銅パターンは、銅系粒子堆積層が印刷によりパターニングされており、該パターニングされた層を前述の導体化処理により金属銅に転化して得られる。
すなわち、本発明のパターニングされた金属銅パターンは、銅系粒子堆積層形成用の液状あるいはペースト状の銅インクを配線パターン様に基板上に印刷して配線パターンとなる層を形成し、その配線パターンに対し、前述の導体化処理を施すことを特徴とする。

基板としては、具体的には、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフレタート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネートエステル樹脂、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、架橋ポリビニル樹脂、さらに前記樹脂を使用した繊維強化樹脂、無機粒子充填樹脂やガラス、セラミックス等からなるフィルム、シート、板等が挙げられる。

前記銅系粒子堆積層のパターニングに用いる印刷法は銅系粒子堆積層を任意の場所に付着させられる手法であればよく、このような手法として、インクジェット印刷、スーパーインクジェット印刷、スクリーン印刷、転写印刷、オフセット印刷、ジェットプリンティング法、ディスペンサ、ジェットディスペンサ、ニードルディスペンサ、カンマコータ、スリットコータ、ダイコータ、グラビアコータ、凸版印刷、凹版印刷、グラビア印刷、ソフトリソグラフ、ディップペンリソグラフ、粒子堆積法、スプレーコータ、スピンコータ、アプリケータ，ディップコータ、電着塗装を用いることができ、中でも、インクジェット印刷、スーパーインクジェット印刷、スクリーン印刷、転写印刷、オフセット印刷、ジェットプリンティング法、ディスペンサ、ニードルディスペンサ、カンマコータ、スリットコータ、ダイコータ、及びグラビアコータからなる群より選択されるいずれか１種が好ましい。
以上のようにして銅系粒子堆積層パターンを描画した後は、前述の導体化処理により金属銅に転化してパターニングされた金属銅パターンが得られる。

本発明のパターニングされた金属銅パターンは、例えば、導体配線、金属銅バンプ、熱伝導路、接合材に適用することで、基板密着性に優れ、低体積抵抗率で印刷形成することができ、好適に利用することが可能である。ここでいう、接合材とは、金属・金属間を接着剤やロウ付けのように力学的に接着するものである。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
［実施例１］
(銅分散液１の調製)
２５０ｍＬのポリ容器に炭酸プロピレン９０ｇを秤量し、ＣｕＯナノ粒子（平均粒径７０ｎｍ）１１０ｇを加え、株式会社日本精機製作所製超音波ホモジナイザＵＳ−６００ＣＣＶＰの超音波端子を混合液中に約３ｃｍつかるようにポリ容器の高さを調製し、混合液の入ったポリ容器を冷却しながら、出力６００Ｗ、振動数１９．５ｋＨｚ、振幅数２６．５μｍで５分間分散処理を行った。分散処理後、蓋付きのポリ瓶に内容物を移し、室温（２５℃）で冷却して固形分５５質量％の銅分散液１を得た。

（銅分散液１を用いた塗布試験片の作製）
ガラス基板上に銅分散液１を滴下し、ギャップ７５μmに調整したベーカーアプリケータを用いて塗り広げた。その後、室温で１０時間放置し、１５０℃にした温風乾燥機で乾燥して銅分散液１塗布試験片を得た。

（導体化処理）
ギ酸２７．１５ｇに、窒素を含有する有機化合物として２，２´−ビピリジル２．８５ｇ（３ｍｏl％）を溶解して導体化処理液とした。銅分散液１塗布試験片は、オイルバスで加熱した平底のセパラブルフラスコの底に５ｍｍ厚のアルミ板を敷いた上にセットした。同アルミ板上にアルミカップを置き、シリンジポンプにより直径１ｍｍのポリテトラフルオロエチレンチューブを通じて導体化処理液をアルミカップ内に０．０３６ｍｌ／ｍｉｎで送液して、加熱気化させた。銅分散液１塗布試験片に用いたガラス基板にクロメルアルメル熱電対をセットしアルミ板上にセットし試験片の温度を測定した。
銅分散液１塗布試験片をセットしたセパラブルフラスコに窒素を０．３Ｌ／ｍｉｎで流しながら、１８８℃のオイルバスで加熱した。銅分散液１塗布試験片の温度が一定（１７０℃）になった後、導体化処理液の送液を開始した。銅分散液１塗布試験片の表面色を観察したところ、塗布乾燥後の黒色から、２分程度で茶色への変色が見られ、３分で銅色に変色し、以降は銅色を保ち変色しなかった。２０分処理した後、窒素のみを流しながら１７０℃、１０分保持し、その後、セパラブルフラスコを放冷し、銅分散液１塗布試験片が５０℃以下になった後、銅分散液１塗布試験片を空気中に取り出した。

導体化処理して得られた銅分散液１塗布試験片の金属銅膜を、四探針法低抵抗率計（ロレスタ−ＧＰ、三菱化学株式会社製)を用いて表面抵抗を測定した（０．０５０Ω／□）。そして、銅分散液１塗布試験片の金属銅膜をＦＩＢ（Focused Ion Beam System (集束イオンビーム装置)）を用いて加工断面の観察から膜厚を求めた（膜厚１１μｍ）。表面抵抗と膜厚から算出した体積抵抗は、５．６×１０^−７Ω・ｍであった。

［比較例１］
実施例１と同様に調製した銅分散液１塗布試験片を作製した。
（低温導体化処理）
銅分散液１塗布試験片をギ酸と２，２´−ビピリジルの混合液の代わりにギ酸のみを用いた以外は実施例１と同様に導体化処理した。銅分散液１塗布試験片の表面色を観察したところ、塗布乾燥後の黒色から、２０分で端部が銅色に変色し、４０分で全体が銅色に変色した。その後、５０分程度で全体の色はやや明色化した。６０分処理して実施例１と同様に銅分散液１塗布試験片を取り出した。
表面抵抗（０．００８４Ω／□）にＦＩＢ加工断面の観察から求めた膜厚１０μｍを乗算して求めた体積抵抗率は、８．４×１０^−８Ω・ｍであった。

［実施例２］
実施例１と同様に銅分散液１塗布試験片を作製した。
（低温導体化処理）
２，２´−ビピリジルの代わりに２，３´−ビピリジルを用いた以外は実施例１と同様に導体化処理した。銅分散液１塗布試験片の表面色を観察したところ、１０分で銅色に変色した。表面抵抗は０．０４２Ω／□であった。

［実施例３］
実施例１と同様に銅分散液１塗布試験片を作製した。
（低温導体化処理）
１６０℃で処理した以外は実施例１と同様に導体化処理した。銅分散液１塗布試験片の表面色を観察したところ、塗布乾燥後の黒色から、７分で全体が茶色に変色し、１５分までには明色化して銅色となった。

［実施例４］
実施例１と同様に銅分散液１塗布試験片を作製した。
（低温導体化処理）
銅分散液１塗布試験片はオイルバスで加熱した平底のセパラブルフラスコの底に５ｍｍ厚のアルミ板を敷いた上にセットした。同アルミ板上にアルミカップを置き、シリンジポンプと直径１ｍｍのポリテトラフルオロエチレンチューブを通じてα−ピコリン（２−メチルピリジン）をアルミカップ内に送液して加熱気化させた。α−ピコリンの送液速度は０．０００７５ｍｌ／ｍｉｎとした。洗気瓶にギ酸を入れ窒素をバブリングしながら１１０℃のオイルバスで加熱してギ酸ガスの発生装置とした。銅分散液１塗布試験片に用いたガラス基板にクロメルアルメル熱電対をセットしアルミ板上にセットし試験片の温度を測定した。
銅分散液１塗布試験片をセットしたセパラブルフラスコに窒素を０．３Ｌ／ｍｉｎで流しながら、１９０℃のオイルバスで加熱した。銅分散液１塗布試験片の温度が一定（１７４℃）になった後、ギ酸含有窒素を０．３L／ｍｉｎで流し、α−ピコリンの送液を開始した。この状態で２０分間処理した。銅分散液１塗布試験片の表面色を観察したところ、塗布乾燥後の黒色から、５分で全体がこげ茶色になり、１５分で全体が銅色に変色した。
処理後、窒素のみを流しながら１７５℃、１０分保持し、その後セパラブルフラスコを放冷し、銅分散液１塗布試験片が５０℃以下になった後、銅分散液１塗布試験片を空気中に取り出した。銅分散液１塗布層は、黒色から銅色に変化した。表面抵抗は０．０７３Ω／□であった。

［実施例５］
実施例１と同様に調製した銅分散液１塗布試験片を作製した。
（低温導体化処理）
銅分散液１塗布試験片をギ酸と２，２´−ビピリジルの混合液の代わりにギ酸とトリフェニルホスフィン（３ｍｏl％）の混合液を用いた以外は実施例１と同様に導体化処理した。
銅分散液１塗布層は、黒色から５分で端部が銅色に変色し、２０分で全体が銅色に変色した。表面抵抗は０．０６６Ω／□であった。

酸化銅粒子をギ酸により還元し金属銅とする場合、比較例１に示したように１７０℃で、４０〜５０分程度を必要とするが、ギ酸に窒素又はリン含有有機化合物を併用することで、３分程度で表面が還元され、短時間に銅体化し銅に転換する金属銅膜とすることができる。

Claims (4)

1. 銅系粒子堆積層を、窒素の複素環状構造を含む有機化合物、及びギ酸をともに含む処理ガス中、１６０℃以上、２００℃以下で処理して金属銅膜とする金属銅膜の製造方法。
2. 窒素の複素環状構造を含む有機化合物が、２，２´−ビピリジル、２，３´−ビピリジル、ピリジン、６−メチル−２，２´−ビピリジル、６，６´−ジメチル−２，２´−ビピリジル、５，５´−ジメチル−２，２´−ビピリジル、４，４´−ジメチル−２，２´−ビピリジル、６−ブロモ−２，２´−ビピリジル、４，４´−ジメトキシ−２，２´-ビピリジル、４，５−ジアザフルオレン，２，２´：６´，２″−ターピリジン、２−（２−ピリジニル）キノリン、２−メチルピリジン、４−メチルピリジン、２−メトキシピリジン、３−メトキシピリジン、４−メトキシピリジン、２，６−ジメトキシピリジン、２−クロロピリジン、３−クロロピリジン、４−クロロピリジン、２−フロロピリジン、３−フロロピリジン、４−フロロピリジン、２−ブロモピリジン、３−ブロモピリジン、４−ブロモピリジン、２−フェニルピリジン、３−フェニルピリジン、４−フェニルピリジン、５−メチルピリジン−３−カルボニトリル、２，４−ルチジン、ピリダジン、ピリミジン、キナゾリン、２，２´−ビピリミジン、ピラジン、キノキサリン、フタラジン、シンノリン、キナゾリン、１，１０−フェナントロリン、４，７−フェナントロリン、１，７−フェナントロリン、キノリン、イソキノリン、ベンゾキノリン、アクリジン、ナフチリジンの群から選ばれる一つ以上である請求項１に記載の金属銅膜の製造方法。
3. 銅系粒子堆積層を構成する銅系粒子が、酸化第二銅又は酸化第一銅である請求項１又は２に記載の金属銅膜の製造方法。
4. 処理ガス中の窒素を含有する有機化合物が、ギ酸に対し０．１ｍｏｌ％以上、４０ｍｏｌ％以下である請求項１から３のいずれかに記載の金属銅膜の製造方法。