本発明の銅配線パターン形成方法は、基� ��上に、酸化銅表面を有する銅系粒子を分散� ��た分散液を用いて任意のパターンを形成す� ��工程と、前記パターン中の銅系粒子の酸化� ��成分を原子状水素により還元し銅に戻し、� ��元されて生成した銅金属粒子同士を焼結す� ��工程と、を含むことを特徴とする。以下、� ��発明の銅配線パターン形成方法の各工程に� ��いて説明する。

<基板上に任意のパターンを形成する工程&g t; 
 本工程は、基板上に、酸化銅表面を有する� ��系粒子を分散した分散液を用いて任意のパ� ��ーンを形成する工程である。まず、基板に� ��いて説明する。

[基板]
 本発明の銅配線パターン形成方法において� ��用される基板の材質として、具体的には、� ��リイミド、ポリエチレンナフタレート、ポ� ��エーテルスルホン、ポリエチレンテレフタ� ��ート、ポリアミドイミド、ポリエーテルエ� ��テルケトン、ポリカーボネート、液晶ポリ� ��ー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シア� ��ートエステル樹脂、繊維強化樹脂,無機粒子 充填樹脂、ポリオレフィン、ポリアミド、ポ リフェニレンスルフィド、ポリプロピレン、 架橋ポリビニル樹脂,ガラス,セラミックス等� ��挙げられる。
 なお、本発明においては、還元・焼結の工� ��において、後述するホットワイヤーCVDを使� ��すれば高温での処理を要しないため、耐熱� ��が低い基板を使用することができるなど、� ��用する基板の制約が少ない。

[分散液]
 本発明の銅配線パターン形成方法において� ��線パターンの形成に使用される分散液は、� ��化銅表面を有する銅系粒子を分散した分散� ��である。以下に、当該分散液の詳細につい� ��説明する。

(銅系粒子)
 本発明において分散液に含まれる銅系粒子� ��,自重で速やかに沈降しない程度の粒子径で あることが好ましく、この観点からは数平均 一次粒子径1~500nmのものがよい。また、この� �子径は配線の描画方法や配線幅によっても� �限される。インクジェット印刷を用いる場� �にはノズルを詰まらせないよう100nm以下の粒 子径が必要である。また、目標とする配線幅 あるいは配線間スペースに対して、それ以下 の粒子径であることも必要である。以上より 、具体的には、本発明に係る銅系粒子は。数 平均一次粒子径1~100nmであることが好ましく� �5~80nmであることがより好ましく、10~50nmであ� ��ことがさらに好ましい。

 本発明において用いる銅系粒子は酸化銅表� ��を有するが、該酸化銅表面の組成は酸化第� ��銅、酸化第二銅、又はそれらの混合物から� ��ることが好ましい。これは以下の理由によ� ��。すなわち、金属の表面に露出している金� ��元素はその表面側で金属結合が断ち切られ� ��状態にあり、エネルギー的に高い状態にあ� ��。そのため金属の表面は高い表面エネルギ� ��を有し、金属表面を有する粒子は安定に分� ��できず凝集する。特に比表面積の大きなナ� ��粒子では顕著である。一方、絶縁体である� ��化第二銅を表面に有する場合には、金属粒� ��と比較して表面エネルギーが小さく分散し� ��すいため、少量の分散剤で分散が可能であ� ��、分散媒や粒子を選べば分散剤無しでも分� ��が可能である。
 また、本発明で用いているHW-CVDによる原子� ��水素は還元能が高く低温で酸化銅を銅に還� ��することができ、酸化銅粒子や表面が酸化� ��であるコアシェル粒子を用いることができ� ��銅粒子表面に酸化防止を目的とした保護剤� ��付ける必要は無い。

 一方、銅系粒子において、酸化銅表面の� ��成と該酸化銅表面以外のコア部の組成は同� ��でも異なっていてもよく、コア部分の組成� ��、金属銅、酸化第一銅、酸化第二銅、又は� ��れらの混合物からなることが好ましい。

 前記粒子を含有する分散液を調製する際� ��用いる分散媒としては、例えば、アセトン� ��メチルエチルケトン、γ-ブチロラクトン、� ��クロヘキサノンなどのケトン系溶剤、ジメ� ��ルアセトアミド、N-メチルピロリドン、プ� �ピレングリコールモノエチルエーテルなど� �極性溶剤やトルエン、テトラデカンなどの� �化水素系溶剤を用いることができる。

 また、分散液の調製に当たり表面処理剤� ��使用することもできる。ただし、表面処理� ��の使用により既述の弊害があるため、その� ��用は最小限度とすることが好ましく、具体� ��には、1重量%未満であることが好ましく、0. 5重量%未満であることがより好ましく、場合� ��よっては全く使用しなくてもよい。その他� ��分散剤も表面処理剤と同様であり、焼結の� ��げとなるなら可能な限り少量の使用とする� ��とが好ましい。

 前記銅系粒子の分散は、超音波分散機、� ��ーズミルなどのメディア分散機,ホモミキサ ーやシルバーソン攪拌機などのキャビテーシ ョン攪拌装置,アルテマイザーなどの対向衝� �法,クレアSS5などの超薄膜高速回転式分散機, 自転公転式ミキサなどを用いて行うことがで きる。

 前記分散液中の前記粒子の濃度は、1~70重 量%とすることが好ましく、5~60重量%とするこ とがより好ましく、10~50重量%とすることがさ らに好ましい。

[任意の配線パターンの形成]
 前記分散液を用い、基板上に任意の配線パ� ��ーンを形成する手法としては、従来からイ� ��クを塗布するのに用いられている印刷ある� ��は塗工を利用することができる。配線パタ� ��ンを描画するには、前記塗布液を用い、イ� ��クジェット、スクリーン印刷、転写印刷、� ��フセット印刷、ジェットプリンティング法� ��ディスペンサ、カンマコータ、スリットコ� ��タ、ダイコータ、インクジェットコータ及� ��グラビアコータからなる群より選択される� ��ずれかを用いることができる。

 前記塗布液を用い、配線パターンの形成� ��終えた後、分散媒の揮発性にあわせた温度� ��乾燥を行う。この際、本発明に係る銅系粒� ��は、表面が酸化銅であるため金属銅粒子の� ��うに酸素を除いた雰囲気で乾燥する必要は� ��い。

[原子状水素による還元~焼結]
 銅系粒子で配線パターンの形成をした基板� ��乾燥後した後、該基板に対し、原子状水素� ��より還元処理を行う。原子状水素を発生さ� ��る手法としては、水素あるいは水素を含有� ��る化合物を、加熱された触媒体表面で分解� ��て生成させる手法、つまりホットワイヤーC VD法(触媒化学気相成長法)が挙げられる。以� �に、ホットワイヤーCVD法による手法を例と� �て説明する。

 図2は、ホットワイヤー法原子状水素処理 装置10のチャンバー内部を模式的に示す図で� ��る。ホットワイヤー法原子状水素処理装置1 0は、外部からのガスをチャンバー内部に導� �ガス導入口12、ガス導入口12から導入された� ��スを内部に拡散するためのシャワーヘッド1 4、外部の減圧ポンプに接続された排気口16、 還元に供する基板30を保持する基板保持部18� �基板保持部18の温度を調節する温度調節機20� ��配線32を介して外部の電源に接続され、通� �により発熱する触媒体22、及び触媒体22と基� ��30との間に位置し、触媒体22から発生する輻 射熱を遮蔽するシャッター24を有する。

 配線パターン形成後の基板を還元・焼結す� ��に際し、基板保持部18に基板30をセットした 後、装置内を1×10 ^-3 Pa以下に減圧し系内の空気を排気する。次い� ��、ガス導入口12より水素、アンモニア、ヒ� �ラジンなどの水素を含んだ原料ガスをチャ� �バー内のガスを拡散させるためのシャワー� �ッド14に送り込む。シャワーヘッド14と基板3 0との間に位置する触媒体22に通電し高温に加 熱することで、原料ガスは触媒体22の触媒作� ��により分解され原子状水素が生成する。こ� ��原子状水素が基板30の配線パターンに到達� �ると、配線パターン内の酸化銅粒子は還元� �れ、焼結が進行する。なお、高温に加熱さ� �た触媒体22と基板30との間にはガスを遮断し� ��い隙間のあるシャッター24により、基板30は 触媒体22からの輻射熱を直接受けない。この� ��理の間、基板30の温度は、触媒体22からの輻 射熱を直接受けたり、ホルダー18を加熱した� ��しなければ50℃以下で推移するが、このよ� �な低温でも還元と同時に、還元した銅粒子� �の焼結が進行する。パターン形成に用いた� �化銅粒子は表面処理剤を含まないため、原� �状水素処理による処理時の体積収縮が最低� �に抑えられ結果として処理された銅パター� �は高い導電性を示す。また、原子状水素処� �時の基板温度が50℃以下と非常に低いため、 プラスチック基板であっても処理に伴う基板 の変形や変色は最低限に抑えられる。

 原子状水素を生成するための水素を含有� ��る化合物としては、上述のアンモニア、ヒ� ��ラジンの他、メタンガス、を用いることが� ��き、中でも、アンモニア、ヒドラジン、が� ��ましい。

 また、水素又は上記化合物から原子状水素� ��発生させるために用いる触媒体としては、� ��ングステンの他、モリブデンを用いること� ��できる。
 このような触媒体は、上述のようなワイヤ� ��状にする他、円筒状、板状、綿状、の形状� ��することができる。
 上記処理に当たり、触媒体を加熱するが、� ��該加熱温度としては、800~3300℃とすること� �好ましく、1000~2500℃とすることがより好ま� �く、1200~2000℃とすることがさらに好ましい� �上述のようなタングステンワイヤーであれ� �、通電することで発熱させることができる� �

 上述の通り、焼結は還元と同時に進行す� ��ため、配線パターン形成後の基板に対して� ��結を目的とする加熱は不要である。

 以上の本発明の銅配線パターン形成方法� ��より、クラックの発生を抑え、低抵抗の銅� ��体配線が製造される。

<酸化銅粒子分散液>
 本発明の酸化銅粒子分散液は、酸化銅表面� ��有する銅系粒子を分散した酸化銅粒子分散� ��であって、前記酸化銅表面を有する銅系粒� ��の数平均一次粒子径が1~100nmであること、前 記酸化銅表面の組成が酸化第一銅、酸化第二 銅、又はそれらの混合物からなること、及び さらに表面処理剤を含有し、該表面処理剤の 濃度が1重量(mass)%以下であること、を特徴と� ��る。
 また、前記銅系粒子において、酸化銅表面� ��組成と該酸化銅表面以外のコア部部の組成� ��同一でも異なっていてもよく、コア部分の� ��成は、金属銅、酸化第一銅、酸化第二銅、� ��はそれらの混合物からなることが好ましい� ��

 本発明の酸化銅粒子分散液は、既述の本� ��明の銅配線パターン形成方法に好適に使用� ��れるものであり、本発明の銅配線パターン� ��成方法と相まって、クラックの発生を抑え� ��低抵抗の銅導体配線を製造することができ� ��。詳細な内容は、本発明の銅配線パターン� ��成方法における分散液の説明と同じである� ��め説明は省略する。