KR100851801B1 - 금속 초미립자 분산액의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

고농도라도 유동성이 유지되어 미립자가 응집되지 않고, 또 농축이 가능한 금속 초미립자 분산액. 이 분산액은 IC 기판 등의 다층 배선, 반도체의 내부 배선 등에 사용된다. 주쇄 탄소수가 4 ∼ 20 이며 또한 1 차 아민인 알킬아민 및, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 하나 이상의 것을 분산제로서 사용하면, 입경 100 ㎚ 이하의 금속 초미립자가 고립상태로 분산된다. 이와 같이 소정의 입경을 갖는 금속 초미립자가 고립상태로 분산되어 있는 금속 초미립자 분산액은 금속 증기와 유기용매 증기를 접촉시키고 냉각 포집한 액에 분산제를 첨가하고, 그 후 원하는 바에 따라 용매치환함으로써, 또는 금속 증기와 유기용매 및 분산제의 혼합 증기를 접촉시킨 후, 냉각 포집하고 이어서, 원하는 바에 따라 상기 용매치환을 실시함으로써 얻을 수 있다.

Description

금속 초미립자 분산액의 제조방법{PROCESS FOR PRODUCING DISPERSION OF ULTRAFINE METAL PARTICLES}
본 발명은 금속 초미립자 분산액 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이 초미립자 분산액은 IC 기판 등의 다층 배선, 반도체의 내부 배선, 적층구조를 갖는 반도체 모듈의 층간 접속, 투명 전도막의 형성, 금속과 세라믹의 접합, 또는 액의 콜로이드색을 이용한 색필터 등에 사용된다.
100㎚ 이하의 금속 미립자를 사용한 도전성 금속 분산액의 제조방법으로서, 일본 공개특허공보 평3-34211호 공보 등에 나타내는 가스중 증발법이나, 동 공보 평11-319538호 등에 나타내는 금속염으로부터의 환원 석출법을 사용한 기술이 알려져 있다.
IC 기판 등의 다층 배선이나 반도체의 내부 배선의 미세한 배선막을 형성하기 위해서는 고농도 액중의 금속 초미립자가 응집되지 않는 상태로 유동성있게 목적하는 부위로 공급되는 것이 필요하다. 상기 어느 종래기술의 경우나 15 중량% 정도의 저농도에서는 유동성을 유지하면서 입자 하나하나가 고립된 상태로 분산되고 있지만, 고농도가 됨에 따라 입자가 응집되거나 응집되지 않는 경우에도 배합되어 있는 보호콜로이드 성분이나 수지 성분이 굳어져 고형이 되어 유동성을 나타내지 않게 되는 문제가 있다. 예컨대, IC 기판 등의 다층 배선이나 반도체의 내부 배선의 경우, 미세화, 고주파화가 점점 진행되고 있는 점에서 균일한 전기 전도도를 갖는 결손없는 배선 패턴을 형성하는 것이 필요하며, 그로 인해 가능한 한 고농도의 금속 초미립자 분산액을 사용하여 배선 패턴을 형성할 필요가 있다. 그러나, 종래의 금속 초미립자 분산액을 사용하였을 때에는, 상기한 바와 같이 초미립자의 응집이나 액의 고형화 등과 같은 문제가 있어 균일한 전기전도도를 갖는 결손없는 배선 패턴을 수득하는 것이 곤란하다.
따라서, 본 발명은 이상과 같은 종래의 금속 초미립자 분산액이 갖는 문제점을 해소하여 고농도라도 유동성이 유지됨과 동시에 금속 초미립자가 응집되지도 않고, 또 고농도로 농축이 가능하기도 한 금속 초미립자 분산액 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
발명의 개시
본 발명자들은 종래의 문제점을 해결하기 위해 금속 초미립자가 고립상태로 분산되어 있는 액에 대해 보호콜로이드나 수지 성분을 함유하지 않아도 고농도에서 입자의 응집을 발생하지 않도록 하고, 또한 유동성을 유지하도록 하는 기술 연구와개발을 실시해 왔는데, 특정 분산제를 사용하고 또 특정 공정의 조합을 실시함으로써 상기 문제점을 해결할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 금속 초미립자 분산액은 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택되는 하나 이상의 것을 분산제로 하여 입경 100 ㎚ 이하의 금속 초미립자가 고립상태로 분산되어 이루어지는 것이다. 알킬아민, 카르복실산 아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 하나 이상의 것을 함유한 분산액은 금속 초미립자 농도를 높게 해도 이 초미립자가 하나하나 균일하게 분산되고 있어 유동성이 유지된다.
상기 금속 초미립자는 10 Torr 이하의 공지된 가스중 증발법으로 제조된 것이어도 되고, 또 공지된 액상 환원법으로 제조된 것이어도 된다.
상기 알킬아민은 그 주쇄 탄소수가 4 ∼ 20 이며, 또 1 차 아민인 것이 바람직하다. 이 알킬아민 및, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택되는 하나 이상의 것의 함유량은 금속 초미립자 중량기준으로 0.1 ∼ 10 중량%, 바람직하게는 0.2 ∼ 7 중량% 이다.
본 발명의 금속 초미립자 분산액의 제조방법은 진공 분위기중에서 가스중 증발법에 의한 금속 초미립자 생성용 유기용매 1 종 이상을 함유하는 유기용매 증기의 존재하에서, 또는 이 유기용매 증기와 분산제로서의 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택되는 하나 이상의 것의 증기와의 혼합 증기의 존재하에서, 금속을 증발시켜 이 유기용매 증기 또는 이 혼합 증기와 이 금속 증기를 접촉시키고 냉각 포집하여 금속 초미립자를 함유하는 액을 회수함으로써, 이어서 이 금속 증기와 이 유기용매 증기만을 접촉시킨 경우는, 이 회수된 액에 분산제로서의 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택되는 하나 이상의 것을 첨가함으로써, 소기의 분산액을 수득하는 것으로 이루어진다. 이와 같은 과정을 거침으로써 입경 100 ㎚ 이하의 금속 초미립자가 고립상태로 분산되어 있는 금속 초미립자 분산액을 수득할 수 있다.
상기 제조방법에서 금속 증기와 유기용매 증기만을 접촉시킨 경우, 냉각 포집하여 회수된 금속 초미립자를 함유하는 액에 분산제로서의 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 하나 이상의 것을 첨가한 후에, 유기용매를 제거하기 위한 저분자량의 극성 용매를 첨가하여 금속 초미립자를 침강시키고 상등액을 제거하여 이 유기용매를 실질적으로 제거하고, 이어서 수득된 침강물에 고립상태의 분산금속 초미립자 생성용 용매 1 종 이상을 첨가함으로써 용매치환을 실시해도 된다. 또, 이 혼합 증기와 금속 증기를 접촉시킨 경우, 냉각 포집하여 회수된 금속 초미립자를 함유하는 액에 유기용매를 제거하기 위한 저분자량의 극성 용매를 첨가하여 금속 초미립자를 침강시키고 상등액을 제거하여 이 유기용매를 실질적으로 제거하고, 이어서 수득된 침강물에 고립상태의 분산금속 초미립자 생성용 용매 1 종 이상을 첨가함으로써 용매치환을 실시해도 된다.
상기 가스중 증발법에 의한 금속 초미립자 생성용 유기용매는 탄소수 5 이상의 알콜류 1 종 이상을 함유하는 유기용매, 또는 유기에스테르류 1 종 이상을 함유하는 유기용매인 것이 바람직하다. 또, 상기 고립상태의 분산금속 초미립자 생성용 용매는 극성이 약한 용매로서 주쇄 탄소수가 6 ∼ 18 인 것이 바람직하다.
상기 입경 100 ㎚ 이하의 금속 초미립자가 고립상태로 분산되어 있는 분산액을 수득한 후, 이 분산액을 진공중 가열하여 농축하고, 금속 초미립자 농도가 80 중량% 정도까지인 고농도 분산액으로 한 경우라도 금속 초미립자는 하나하나 균일하게 분산되어 있어 유동성도 유지되고 있다.
또, 본 발명의 금속 초미립자 분산액의 다른 제조방법은 금속을 함유하는 환 원용 원료에 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 하나 이상의 것을 분산제로서 첨가한 상태에서 원료를 가열 분산시켜 입경 100 ㎚ 이하의 각 입자가 이 분산제로 덮인 금속 초미립자를 제조하고, 이어서 고립상태의 분산 초미립자 생성용 용매로 치환하여 분산액을 수득하는 것으로 이루어진다.
도 1 은 본 발명의 Au 초미립자 분산액에서의 Au 분산상태를 나타내는 전자현미경 사진이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
IC 기판 등의 다층 배선이나 반도체의 내부 배선 등의 경우, 최근 점점 정밀화(fineness化)가 진행되고 1 ㎛ 이하의 배선이 요구되고 있어 금속 초미립자 분산액에 요구되는 입경은, 요구되는 선폭의 1/10 이하, 즉 100 ㎚ 이하, 바람직하게는 10 ㎚ 이하이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서 사용하는 금속 초미립자는 가스중 증발법, 화학 환원법 (기상 또는 액상중에서의 화합물 분해법) 등으로 제조될 수 있는 것이 바람직하고, 이들 방법에 의하면 입경 100 ㎚ 이하의 입도를 갖춘 금속 초미립자를 제조할 수 있다. 이와 같은 금속 초미립자를 원료로 하고 이 초미립자의 분산 안정성을 증가시키기 위해, 분산제로서 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 하나 이상의 것을 첨가한다. 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 하나 이상의 것을 함유한 금속 초미립자 분 산액은 금속 초미립자의 농도를 높게 해도 입경 100 ㎚ 이하의 금속 초미립자가 하나하나 균일하게 분산되고, 또한 유동성이 있는 상태를 유지하고 있다. 수득된 금속 초미립자 분산액은 농축하여, 예컨대 농도 80 중량% 의 분산액으로 했을 때에도 실온에서의 점도는 50 m㎩ㆍs 이하로 유동성이 있는 분산액이다.
가스중 증발법에 의해 수득된 금속 초미립자를 사용하여 분산액을 제조하는 경우, 진공실중에서 그리고 불활성 가스의 압력을 10 Torr 이하로 하는 분위기 하에서 금속을 증발시키고, 증발된 금속 증기를 냉각 포집하는 과정에서 이 진공실중에 1 종 이상의 유기용매 증기를 도입하고, 금속이 입성장하는 단계에서 그 표면을 이 유기용매 증기와 접촉시켜 수득하는 일차입자가 단독으로 그리고 균일하게 유기용매중에 콜로이드상으로 분산된 액을 원료로서 사용한다. 이렇게 하여 수득된 콜로이드상 분산액에 금속 초미립자의 분산 안정성을 개선하기 위해 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 하나 이상의 것을 첨가, 혼합한다. 그 후, 원하는 바에 따라, 저분자량의 극성 용매를 첨가하여 이 금속 초미립자를 침강시키고 그 상등액을 디캔테이션(decantation) 등에 의해 유출시키는 공정을 수 회 반복하여 이 유기용매를 실질적으로 제거하고, 이어서 수득된 침강물에 고립상태의 분산금속 초미립자 생성용 용매 1 종 이상을 첨가하여 용매치환을 실시하여 입경 100 ㎚ 이하의 금속 초미립자가 고립상태로 분산되어 있는 액을 수득한다. 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택되는 하나 이상의 것은 상기한 바와 같이 금속 증기와 유기용매 증기의 접촉 후에 냉각 포집된 분산액에 첨가하는 것 외에, 금속의 증발과정에서 유기용매 증기에 혼입되어 유기용매와 분산제의 혼합 증기로서 사용되어도 된다.
본 발명에서 사용할 수 있는 알킬아민으로서는 특별히 한정되는 것은 아니며, 1 ∼ 3 차 아민이어도 되고, 모노아민, 디아민, 트리아민이어도 된다. 특히, 탄소수 4 ∼ 20 의 주골격을 갖는 알킬아민이 바람직하고, 탄소수 8 ∼ 18 의 주골격을 갖는 알킬아민이 안정성, 핸들링성의 점에서 보다 바람직하다. 또, 모든 급수의 알킬아민이 분산제로서 유효하게 작용하지만, 1 차 알킬아민이 안정성, 핸들링성의 점에서는 바람직하게 사용된다. 알킬아민의 주쇄 탄소수가 4 보다 짧으면 아민의 염기성이 지나치게 강하여 금속 초미립자를 부식시키는 경향이 있어 최종적으로는 이 초미립자를 용해시켜 버리는 문제가 있다. 또, 알킬아민의 주쇄 탄소수가 20 보다 길면 금속 초미립자 분산액의 농도를 높게 했을 때에 분산액의 점도가 상승하여 핸들링성이 약간 저하하게 되고, 또 소성 후의 금속막중에 탄소가 잔류하기 쉬워져 비저항값이 상승되는 문제가 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 알킬아민의 구체예로서는, 예컨대 부틸아민, 옥틸아민, 도데실아민, 헥사도데실아민, 옥타데실아민, 코코아민, 타로아민, 수소화 타로아민, 올레일아민, 라우릴아민 및, 스테아릴아민 등과 같은 1 차 아민, 디코코아민, 디수소화 타로아민 및, 디스테아릴아민 등과 같은 2 차 아민 및, 도데실디메틸아민, 디도데실모노메틸아민, 테트라데실디메틸아민, 옥타데실디메틸아민, 코코디메틸아민, 도데실테트라데실디메틸아민 및, 트리옥틸아민 등과 같은 3 차 아민이나, 그 외에 나프탈렌디아민, 스테아릴프로필렌디아민, 옥타메틸렌디아민 및, 노난디아민 등과 같은 디아민이 있고, 카르복실산아미드나 아미노카르복실산염의 구체 예로서는, 예컨대 스테아르산아미드, 팔미트산아미드, 라우르산라우릴아미드, 올레인산아미드, 올레인산디에탄올아미드, 올레인산라우릴아미드, 스테아르아닐리드, 올레일아미노에틸글리신 등이 있다. 이들 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염은 그 1 종 이상을 사용함으로써 안정된 분산제로서 작용한다.
본 발명에 의하면, 금속 콜로이드를 함유한 분산액중의 알킬아민의 함유량은 금속 초미립자 중량기준으로 대략 0.1 ∼ 10 중량%, 바람직하게는 0.2 ∼ 7 중량% 의 범위이다. 함유량이 0.1 중량% 미만이면 금속 초미립자가 고립상태로 분산되지 않고 그 응집체가 발생하여 분산 안정성이 악화되는 문제가 있고, 또 10 중량% 를 초과하면 수득되는 분산액의 점도가 높아져 최종적으로는 겔상물이 형성되는 문제가 있다.
본 발명에서 가스중 증발법시에 사용하는 금속 초미립자 생성용 유기용매는 그 후의 공정에서 금속 초미립자를 냉각 포집할 때에 용이하게 액화될 수 있도록 비교적 비등점이 높은 용매이며, 예컨대 탄소수 5 이상의 알콜류, 예컨대 테르피네올, 시트로네올, 게라니올, 페네틸알콜 등의 1 종 이상을 함유하는 용매, 또는 유기에스테르류, 예컨대 아세트산벤질, 스테아르산에틸, 올레인산메틸, 페닐아세트산에틸, 글리세리드 등의 1 종 이상을 함유하는 용매이면 되고, 사용하는 금속 초미립자의 구성원소, 또는 분산액의 용도에 따라 적시에 선택할 수 있다.
또, 본 발명의 금속 초미립자 분산액 제조시에 고립상태로 금속 초미립자를 분산시킬 수 있는 용매는 극성이 약한 용매로서 주쇄 탄소수가 6 ∼ 18 인 유기용매를 사용하는 것이 바람직하다. 탄소수가 6 미만이면 용매 극성이 강하여 분 산되지 않거나, 또는 건조가 지나치게 빨라 분산액 제품의 핸들링상에 문제가 있다. 탄소수가 18 을 초과하면 점도의 상승이나 소성시에 탄소가 잔류되기 쉬운 문제가 있다. 이들 용매로서는, 예컨대 헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 운데칸, 도데칸, 트리데칸, 트리메틸펜탄 등의 장쇄 알칸이나, 시클로헥산, 시클로헵탄, 시클로옥탄 등의 환상 알칸, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 트리메틸벤젠, 도데실벤젠 등의 방향족 탄화수소, 헥산올, 헵탄올, 옥탄올, 데칸올, 시클로헥산올, 테르피네올 등의 알콜을 사용할 수 있다. 이들 용매는 단독으로 사용해도 되고, 혼합용매의 형태로 사용해도 된다. 예컨대, 장쇄 알칸의 혼합물인 미네랄 스피릿이어도 된다.
용매의 사용량은 금속 초미립자 분산액 제조의 경우, 이 분산액의 용도에 따라 적당하게 설정하면 된다. 또한, 금속 초미립자 농도는 분산액 제조 후에 진공중 가열에 의해 수시로 조정이 가능하다.
본 발명에서 사용하는 금속 초미립자의 구성원소로서는 특별히 제한은 없고 목적ㆍ용도에 맞춰 적당하게 선정하면 되고, 예컨대 은, 금, 구리, 백금, 팔라듐, 텅스텐, 니켈, 탄탈, 인듐, 주석, 아연, 티탄, 크롬, 철, 코발트, 규소로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 금속, 또는 이들 금속의 합금 또는 산화물을 들 수 있다. 이들 중 어느 원소로 구성된 금속 초미립자에 있어서나 상기 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택되는 하나 이상의 것이 분산제로서 작용하여 소기의 금속 초미립자 분산액을 수득할 수 있다.
또, 액상 환원법 등의 화학 환원법으로 수득된 금속 초미립자를 사용하여 분산액을 제조하는 경우에는 화학 환원에 의한 금속 초미립자 생성 후에 분산제로서 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 하나 이상의 것을 첨가하여 소기의 분산액을 제조해도 되지만, 환원 전의 금속함유 원료에 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 하나 이상의 것을 첨가함으로써 소기의 금속 초미립자 분산액을 제조하면 보다 분산 안정성이 양호한 분산액을 수득할 수 있다. 여기에서 사용되는 금속 미립자의 구성원소, 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택되는 하나 이상의 것 등은 가스중 증발법과의 관계에서 상기 서술한 것과 동일하다. 또, 금속 초미립자를 제조하기 위한 원료로서는, 예컨대 비스헥사플루오로아세틸아세토네이트구리, 비스아세틸아세토네이트니켈, 비스아세틸아세토네이트코발트 등을 사용할 수 있다.
상기 환원법은 예컨대 다음과 같이 하여 실시된다. 상기 원료에 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 하나 이상의 것을 첨가한 상태에서 소정의 온도로 원료를 가열 분해시켜 금속 초미립자를 발생시킨다. 발생된 금속 초미립자의 거의 전량을 고립분산 상태로 회수한다. 이 금속 초미립자의 입경은 100 ㎚ 이하이다. 이 금속 초미립자를 상기한 바와 같이 분산금속 초미립자 생성용 용매로 치환하면 수득된 금속 초미립자 분산액은 진공중에서의 가열에 의해 최고 농도 80 중량% 가 될 때까지 농축해도 안정된 분산상태를 유지하고 있다.
본 발명에 의하면 이상과 같이 구성된 금속 초미립자 분산액의 경우, 80 중량% 의 고농도라도 초미립자끼리 응집을 일으키지 않고, 또 분산액의 유동성이 상실되지도 않는다. 예컨대, 80 중량% 의 금 초미립자 분산액의 점도는 실온에서 50 m㎩ㆍs 이하이다. 이 금속 초미립자 분산액을, 예컨대 IC 기판 등에 사용되는 다층 배선이나 IC 의 내부 배선에 사용하는 경우, 이 분산액은 유동성을 상실하지도 않고, 또 금속 초미립자가 응집을 일으키지도 않기 때문에 전도성이 균일한 결손없는 미세한 배선 패턴을 형성할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 설명한다. 이들 예는 간단한 예시로서 본 발명을 조금도 한정하는 것은 아니다.
(실시예 1)
He 가스 압력 0.5 Torr 의 조건에서 금 (Au) 을 증발시키고 가스중 증발법에 의해 Au 초미립자를 생성할 때에, 생성과정의 Au 초미립자에 올레인산메틸 증기를 접촉시키고, 냉각 포집하여 회수된 액중의 Au 초미립자 1 g 당 0.07 g 의 비율로 라우릴아민을 첨가하여, Au 의 일차입자가 단독으로 그리고 균일하게 올레인산메틸중에 콜로이드상으로 분산된 분산액을 수득한다. 이렇게 하여 수득된 분산액 자체는 Au 초미립자가 고립상태로 분산되어 있는 금속 초미립자 분산액이었다. 이어서, 이 분산액을 아세톤으로 10 배 희석하여 올레인산메틸을 추출하고 Au 초미립자를 침강시켜 상등을 제거하는 공정을 3 회 반복함으로써 올레인산메틸을 실질적으로 제거하였다. 그 후, 용매인 미네랄 스피릿을 첨가하여 입자끼리 고립된 상태로 분산되어 있는 Au 초미립자 분산액을 수득했다.
수득된 분산액중의 Au 입자는 약 8 ㎚ 의 입경을 가지며 입자끼리 완전히 고립된 상태로 용매중에 분산되었다 (도 1). 이 분산액은 Au 초미립자를 25 중량% 함유하는 Au 초미립자 분산액으로 그 점도는 실온에서 8 m㎩ㆍs 였다.
상기한 바와 같이 하여 올레인산메틸을 제거하여 수득한 분산액을 진공중 가열하여 Au 초미립자의 농도가 80 중량% 가 될 때까지 농축하였다. 수득된 분산액의 점도는 실온에서 40 m㎩ㆍs 를 나타내고, Au 입자는 약 8 ㎚ 의 입경을 가지며 입자끼리는 고립하여 분산된 상태를 나타냈다. 또, 이 Au 초미립자 분산액에 대해 안정성 승온가속시험을 실시한 결과, 60℃ 보온에서 2 주간 이상에 걸쳐 입자는 고립하여 분산된 상태를 유지하고 안정되었다.
다음에, 상기한 바와 같이 하여 수득된 Au 초미립자 분산액을 구멍 직경 0.13 ㎛ (애스펙트비 5) 의 비아(VIA)와 트렌치를 갖는 Si 기판에 스핀코터에 의해 도포하고, 도포된 기판을 대기중 250℃ 에서 소성한 결과, 분산액은 비아와 트렌치내로 공동을 형성하지 않고 흘러들어가 수득된 금속막은 비저항값 1.1×10-5 Ω㎝ 을 나타냈다.
(실시예 2)
10% 의 공기를 함유하는 He 가스 압력 0.5 Torr 의 조건에서 구리를 증발시키고 가스중 증발법에 의해 산화구리의 초미립자를 생성할 때에, 생성과정의 산화구리 초미립자에 α-테르피네올과 라우릴아민의 증기를 접촉시키고, 이어서 냉각 포집하여 회수된 액에 올레인산아미드를 첨가하여 입자끼리 고립상태로 분산되어 있는 산화구리 초미립자 분산액을 수득했다 (산화구리 함유량 13 중량%; 산화구리 입자의 입경 약 10 ㎚). 라우릴아민은 산화구리 초미립자 1 g 당 0.08 g 의 비율로 첨가하였다. 수득된 산화구리 초미립자 분산액을 진공중 가열에 의해 농 도가 80 중량% 가 될 때까지 농축하여, 점도가 실온에서 45 m㎩ㆍs 를 나타내고 산화구리 입자의 입경이 약 10 ㎚ 로 입자끼리 고립하여 분산된 상태를 나타내는 분산액을 수득했다. 이 산화구리 초미립자 분산액에 대해 안정성 승온가속시험을 실시한 결과, 60℃ 보온에서 2 주간 이상에 걸쳐 입자는 고립하여 분산된 상태를 유지하고 안정되었다.
(실시예 3)
비스헥사플루오로아세틸아세토네이트구리에 올레일아민과 스테아르산에틸을 첨가한 상태로 급격하게 가열하여 구리를 환원시키고 구리 초미립자를 발생시켜 분산액을 수득했다. 올레일아민은 구리 초미립자 1 g 당 0.1 g 의 비율로 첨가하였다. 발생된 구리 초미립자의 거의 전량이 고립분산 상태로 회수되었다. 이 구리 초미립자의 입경은 10 ㎚ 였다. 이 구리 초미립자 분산액을 아세톤으로 10 배 희석하여 스테아르산에틸을 추출하고, 구리 초미립자를 침강시키고 상등을 제거하는 공정을 3 회 반복함으로써 스테아르산에틸을 실질적으로 제거하고 톨루엔용매로 치환한 결과, 수득된 구리 초미립자 분산액은 진공중 가열에 의해 농도가 80 중량% 가 될 때까지 농축해도 안정된 분산상태를 유지하였다. 이 분산액에 대해 안정성 승온가속시험을 실시한 결과, 60℃ 보온에서 2 주간 이상에 걸쳐 입자는 고립하여 분산된 상태를 유지하고 안정되었다.
또, 비스헥사플루오로아세틸아세토네이트구리와 스테아르산에틸을 급격하게 가열하여 구리를 환원시키고 구리 초미립자를 발생시킨 후, 이것에 올레일아민을 구리 초미립자 1 g 당 0.1 g 의 비율로 첨가하여 구리 초미립자 분산액을 회수하였 다. 수득된 분산액을 상기와 동일하게 하고, 아세톤을 사용하여 용매를 톨루엔으로 치환한 결과, 구리 초미립자의 대부분은 고립상태였지만 일부는 응집된 형태로 회수되었다.
이상과 같이, 본 발명에 관련되는 금속 초미립자 분산액은 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 하나 이상의 것을 분산제로서 사용함으로써 고농도라도 유동성이 유지됨과 동시에 금속 초미립자가 응집되지도 않고, 또 고농도로 농축이 가능하기도 한 입경 100㎚ 이하의 금속 초미립자로 이루어지는 분산액이다. 이 금속 초미립자 분산액은 IC 기판 등의 다층 배선, 반도체의 내부 배선, 적층구조를 갖는 반도체 모듈의 층간 접속, 투명 전도막의 형성, 금속과 세라믹의 접합, 또는 액의 콜로이드색을 이용한 색필터 등에 사용하는 데에 적합하다.
또, 이와 같이 소정의 입경을 갖는 금속 초미립자가 고립상태로 분산되어 있는 금속 초미립자 분산액은 금속 증기와 유기용매 증기를 접촉시킨 후, 냉각 포집하여 회수된 액에 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 하나 이상의 것을 첨가하고, 그 후 원하는 바에 따라 유기용매를 고립상태의 분산금속 초미립자 생성용 용매로 치환함으로써, 또는 금속 증기와 유기용매 및 알킬아민의 혼합 증기를 접촉시킨 후, 냉각 포집하여 회수하고 그 후, 원하는 바에 따라 상기 용매치환을 실시함으로써 수득할 수 있다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
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  6. 진공 분위기중에서 가스중 증발법에 의한 금속 초미립자 생성용 유기용매 1 종 이상을 함유하는 유기용매 증기의 존재하에서, 또는 이 유기용매 증기와 분산제로서의 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택되는 하나 이상의 것의 증기와의 혼합 증기의 존재하에서, 금속을 증발시켜 이 유기용매 증기 또는 이 혼합 증기와 이 금속 증기를 접촉시키고 냉각 포집하여 금속 초미립자를 함유하는 액을 회수함으로써, 이어서 이 금속 증기와 유기용매 증기만을 접촉시킨 경우는, 이 회수된 액에 분산제로서의 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 하나 이상의 것을 첨가함으로써, 입경 100㎚ 이하의 금속 초미립자가 고립상태로 분산되어 있는 액을 수득하는 것을 특징으로 하는 금속 초미립자 분산액의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 금속 증기와 유기용매 증기만을 접촉시킨 경우, 냉각 포집하여 회수된 금속 초미립자를 함유하는 액에 분산제로서의 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 하나 이상의 것을 첨가한 후에, 유기용매를 제거하기 위한 저분자량의 극성 용매를 첨가하여 금속 초미립자를 침강시키고 상등액을 제거하여 이 유기용매를 제거하며, 이어서 수득된 침강물에 고립상태의 분산금속 초미립자 생성용 용매 1 종 이상을 첨가함으로써 용매치환을 실시하는 것을 특징으로 하는 금속 초미립자 분산액의 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 혼합 증기와 금속 증기를 접촉시킨 경우, 냉각 포집하여 회수된 금속 초미립자를 함유하는 액에 유기용매를 제거하기 위한 저분자량의 극성 용매를 첨가하여 금속 초미립자를 침강시키고, 상등액을 제거하여 이 유기용매를 제거하고, 이어서 수득된 침강물에 고립상태의 분산금속 초미립자 생성용 용매 1 종 이상을 첨가함으로써 용매치환을 실시하는 것을 특징으로 하는 금속 초미립자 분산액의 제조방법.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스중 증발법에 의한 금속 초미립자 생성용 유기용매가 탄소수 5 이상의 알콜류 1 종 이상을 함유하는 유기용매, 또는 유기에스테르류 1 종 이상을 함유하는 유기용매인 것을 특징으로 하는 금속 초미립자 분산액의 제조방법.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 고립상태의 분산금속 초미립자 생성용 용매가 극성이 약한 용매로서, 주쇄 탄소수가 6 ∼ 18 인 것을 특징으로 하는 금속 초미립자 분산액의 제조방법.
  11. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입경 100 ㎚ 이하의 금속 초미립자가 고립상태로 분산되어 있는 액을 수득한 후, 이 액을 진공중 가열하여 농축하고, 금속 초미립자 농도가 80 중량% 까지인 고농도 분산액을 수득하는 것을 특징으로 하는 금속 초미립자 분산액의 제조방법.
  12. 금속을 함유하는 환원용 원료 및 금속 초미립자 생성용 유기 용매에 알킬아민, 카르복실산아미드, 아미노카르복실산염 중에서 선택된 하나 이상의 것을 분산제로서 첨가한 상태에서 원료를 가열 분산시켜 입경 100 ㎚ 이하의 각 입자가 이 분산제로 덮인 금속 초미립자를 제조하고, 이어서, 그 금속 초미립자 생성용 유기 용매를 고립상태에서 금속 초미립자를 분산시킬 수 있는 용매로 치환하여 분산액을 수득하는 것을 특징으로 하는 금속 초미립자 분산액의 제조방법.
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