KR102220272B1 - 그래핀의 생성 방법 - Google Patents

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Abstract

그래핀의 도메인의 사이즈를 크게 할 수 있는 그래핀의 생성 방법을 제공한다. 플라즈마 CVD 성막 장치(10)에 있어서, 웨이퍼(W)에 형성된 촉매 금속층(55)을 활성화해서 활성화 촉매 금속층(56)으로 변화시키고, 웨이퍼(W)에 대향하는 공간(S2)에서 저반응성의 탄소 함유 가스인 C2H4 가스를 플라즈마에 의해 분해하고, 또한 공간(S2)에서 고반응성의 탄소 함유 가스인 C2H2 가스를 열로 분해한다.

Description

그래핀의 생성 방법{METHOD FOR PRODUCING GRAPHENE}
본 발명은, 그래핀의 생성 방법, 특히, 삼차원 적층 메모리의 배선막에 바람직하게 사용할 수 있는 그래핀의 생성 방법에 관한 것이다.
종래, 삼차원 적층 메모리의 배선에는 금속, 예를 들어 Cu가 사용되고 있지만, Cu 등의 금속 배선 재료에 의해 형성된 극미세 배선 구조에서는, 세선 효과에 의해 전도 전자가 계면에서의 비탄성 산란의 영향을 강하게 받기 때문에, 배선이 고저항화된다는 문제가 있다.
한편, 그래핀은 매우 긴 평균 자유 행정이나 고이동도를 갖고 있어, 미세 배선 구조에 적용한 경우, Cu를 초과하는 저저항의 배선의 실현 가능성도 보이고 있다(예를 들어, 비특허문헌 1 참조). 따라서, 보다 미세한 적층 구조나 배선 구조를 실현할 필요가 있는 차세대의 삼차원 적층 메모리에서는, Cu 대신에 그래핀을 배선막에 사용하는 것이 검토되고 있다.
그래핀의 생성 방법으로서 대표적인 방법인 CVD(Chemical Vapor Deposition)법(예를 들어, 열 CVD법이나 플라즈마 CVD법)에서는, 기판 표면을 촉매 금속층으로 덮고, 해당 촉매 금속층을 활성화한 후, 원료 가스로부터 분해된 탄소 원자를 한번 활성화된 촉매 금속층에 녹여 넣어, 해당 탄소 원자를 재결정시킨다. 즉, 비교적 대면적의 기판 위에서 직접 그래핀을 생성할 수 있기 때문에, CVD법은 기존의 반도체 디바이스 형성 프로세스에 용이하게 적합시킬 수 있다.
CVD법 중, 열 CVD법에서는 원료 가스를 열분해하기 위해서 기판을 약 1000℃까지 가열할 필요가 있어, 삼차원 적층 메모리에서의 다른 배선막이나 절연막이 변질될 우려가 있다. 그 때문에, 현 상황에서는, 원료 가스를 플라즈마로 분해함으로써, 기판을 비교적 저온, 예를 들어 600℃ 이하까지밖에 가열할 필요가 없는 플라즈마 CVD법이 주로 사용되고 있다. 플라즈마 CVD법에서는, 원료 가스로서, 예를 들어 탄화수소계 가스를 사용하고, 해당 탄화수소계 가스로부터 플라즈마를 생성하여, 플라즈마 중의 탄소 라디칼을 촉매 금속층에 녹여 넣는다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
그런데, 그래핀을 배선막에 사용하는 경우, 그래핀의 도전성을 향상시키기 위해서, 결정체인 그래핀의 도메인(덩어리)의 사이즈를 크게 하는 것이 중요하다. 특히, 600℃ 이하에서 그래핀을 생성시키는 저온의 성장 모드에서, 그래핀의 도메인은, 촉매 금속의 결정에서의 특정한 미러 지수면인 파셋트로부터 성장하는 것이 확인되어 있다(예를 들어, 비특허문헌 2 참조).
각 파셋트에서는, 그래핀의 생성 초기에 있어서 그래핀의 코어(핵)가 발생하고, 해당 코어는 그래핀의 성장 기점이 되기 때문에, 파셋트의 수를 저감시킴으로써, 그래핀의 성장 기점의 수를 줄일 수 있다. 그 결과, 각 도메인의 확대 여지를 확보해서 각 도메인의 사이즈를 크게 할 수 있다.
일본 특허 공개 제2010-212619호 공보
A. Naeemi and J. D. Meindl, IEEE EDL, 28, p.428(2007) Yuichi Yamazaki et al., Low-Temperature Graphene Growth Originating at Crystalline Facets of Catalytic Metal, Low-Power Electronics Association and Project(LEAP), Kawasaki 212-8582, Japan, Appl. Phys. Express 5(2012) 025101
그러나, 파셋트의 수를 저감시키고, 그리고, 그래핀의 성장 기점의 수를 줄이는 경우, 그래핀 전체의 성장에 시간을 필요로 한다. 그 때문에, 그래핀의 생성 중에 당해 그래핀이 받는 열량이 증가하고, 그래핀의 표면 조도가 커져, 각 도메인의 확대 여지가 작아진다. 그 결과, 각 도메인의 사이즈를 크게 할 수 없다.
한편, 그래핀 전체의 성장을 촉진하기 위해서, 고반응성의 탄화수소계 가스를 사용하면, 그래핀의 생성 초기에 있어서, 촉매 금속층의 각 파셋트 이외의 개소에서도, 그래핀의 코어가 발생해서 코어의 수가 증가한다. 그 결과, 발생하는 도메인의 수가 증가해서 각 도메인의 확대 여지를 확보할 수 없어, 각 도메인의 사이즈가 작아진다.
본 발명의 목적은, 그래핀의 도메인의 사이즈를 크게 할 수 있는 그래핀의 생성 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따르면, 저반응성의 탄소 함유 가스를 기판에 대향하는 공간에서 분해하는 제1 탄소 함유 가스 분해 스텝과, 고반응성의 탄소 함유 가스를 상기 기판에 대향하는 공간에서 분해하는 제2 탄소 함유 가스 분해 스텝을 갖는 그래핀의 생성 방법이 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 탄소 함유 가스 분해 스텝 전에, 상기 기판에 형성된 촉매 금속층을 활성화하는 촉매 금속층 활성화 스텝을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 탄소 함유 가스 분해 스텝에 있어서, 상기 저반응성의 탄소 함유 가스를 플라즈마에 의해 분해하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 탄소 함유 가스 분해 스텝에 있어서, 상기 고반응성의 탄소 함유 가스를 열로 분해하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 저반응성의 탄소 함유 가스는, C2H4 가스(에틸렌 가스), 쇄식 포화 탄화수소 가스(메탄가스, 에탄 가스, 프로판 가스), 쇄식 불포화 탄화수소(이중 결합) 가스(프로필렌 가스), 환식 탄화수소 가스, 방향족 탄화수소 가스, 페놀류의 가스, 알코올류의 가스 및 에테르류의 가스 중 적어도 1개를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 고반응성의 탄소 함유 가스는, C2H4 가스(Acetylene gas)를 적어도 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 먼저, 저반응성의 탄소 함유 가스가 기판에 대향하는 공간에서 분해되고, 계속해서, 고반응성의 탄소 함유 가스가 기판에 대향하는 공간에서 분해되므로, 기판의 표면에서 형성되는 그래핀의 코어의 수의 증가를 억제할 수 있고, 또한 수의 증가가 억제된 그래핀의 코어로부터 그래핀을 단시간에 성장시킬 수 있다. 그 결과, 그래핀의 도메인의 사이즈를 크게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 그래핀의 생성 방법에 사용되는 플라즈마 CVD 성막 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1에서의 제어부의 구성을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 3의 A 내지 도 3의 C는 플라즈마 CVD 성막 장치에서 실행되는 일반적인 그래핀의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
도 4의 A 내지 도 4의 B는 활성화 촉매 금속층에 있어서 파셋트의 수를 저감시킨 경우에 있어서의 그래핀의 성장 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 5의 A 내지 도 5의 B는 고반응성의 탄소 함유 가스를 사용한 경우에 있어서의 그래핀의 성장 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 실시 형태에 관한 그래핀의 생성 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7의 A 내지 도 7의 B는 도 6의 그래핀의 생성 방법의 일부를 나타내는 공 정도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 관한 그래핀의 생성 방법에 사용되는 플라즈마 CVD 성막 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 1에서, 플라즈마 CVD 성막 장치(10)는, 기밀하게 구성된 대략 원통 형상의 챔버(11)와, 챔버(11)의 내부에 설치되며, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 「웨이퍼」라고 함)(W)를 적재하는 적재대(12)와, 챔버(11)의 내부에 마이크로파를 도입하는 마이크로파 도입부(13)와, 챔버(11)의 내부에 가스를 공급하는 가스 공급부(14)와, 챔버(11)의 내부를 배기하는 배기부(15)와, 플라즈마 CVD 성막 장치(10)의 각 구성 요소를 제어하는 제어부(16)를 구비한다.
챔버(11)의 저벽(11a)의 대략 중앙부에는 원형의 개구부(17)가 형성되고, 저벽(11a)에는 개구부(17)를 통해서 챔버(11)의 내부와 연통하고, 또한 도면 중 하방을 향해서 돌출된 배기실(18)이 설치된다. 챔버(11)의 측벽(11b)에는, 챔버(11)에 웨이퍼(W)를 반출입하기 위한 반출입구(19)와, 해당 반출입구(19)를 개폐하는 게이트 밸브(20)가 설치된다.
적재대(12)는, 예를 들어 AlN의 세라믹스로 구성되고, 배기실(18)의 저부 중앙으로부터 상방으로 연장된 원통 형상의 세라믹스제의 지주(21)에 의해 지지된다. 적재대(12)의 외연부에는 웨이퍼(W)를 가이드하기 위한 가이드 링(22)이 설치되고, 적재대(12)의 내부에는 웨이퍼(W)를 승강하기 위한 승강 핀(도시하지 않음)이 저장되고, 해당 승강 핀은 적재대(12)의 상면으로부터 돌출되어 웨이퍼(W)를 적재대(12)로부터 이격시킨다.
적재대(12)의 내부에는 저항 가열형의 히터(23)가 매립되고, 히터(23)에는 히터 전원(24)이 접속되고, 히터 전원(24)은 히터(23)에 급전함으로써 적재대(12)에 적재된 웨이퍼(W)를 가열한다. 또한, 적재대(12)에는, 열전쌍(도시하지 않음)이 삽입되어 웨이퍼(W)의 온도를 계측하고, 히터(23)는 웨이퍼(W)의 온도를 50 내지 1000℃의 범위로 제어한다. 또한, 웨이퍼(W)의 온도는, 이하에서, 특별히 언급하지 않는 한, 히터(23)의 설정 온도가 아니라, 열전쌍에 의해 계측된 온도를 의미한다.
또한, 적재대(12) 내부의 히터(23)의 상방에는, 하부 전극(25)이 히터(23)와 적재대(12)의 상면과의 사이에 매설된다. 하부 전극(25)에는 급전선(26)에 의해 매칭 박스(27)를 통해서 고주파 바이어스 전압 인가용의 고주파 전원(28)이 접속된다. 하부 전극(25)은, 고주파 전원(28)으로부터 공급되는 고주파 전력에 의해 웨이퍼(W)에 고주파 바이어스(RF 바이어스) 전압을 인가한다.
하부 전극(25)의 재질로서는, 적재대(12)의 재질인 AlN 등의 세라믹스와 동등한 열팽창 계수를 갖는 재질이 바람직하고, 특히, 몰리브덴이나 텅스텐 등의 도전성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 하부 전극(25)은, 예를 들어 그물코 형상, 격자 형상이나 소용돌이 형상으로 형성되고, 하부 전극(25)의 크기는, 적어도 웨이퍼(W)와 동등, 또는, 약간 크게(예를 들어, 웨이퍼(W)의 직경보다도 1 내지 5mm 정도 크게) 형성하는 것이 바람직하다.
마이크로파 도입부(13)는, 챔버(11)의 상부에 설치되며 다수의 마이크로파 방사 구멍(29)이 형성된 평면 안테나(30)와, 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생부(31)와, 유전체로 이루어지는 유전체 창(32)과, 챔버(11)의 상부이며 평면 안테나(30)의 하방에 설치된 프레임 형상 부재(33)와, 마이크로파의 파장을 조절하는 유전체로 이루어지는 유전체판(34)과, 평면 안테나(30) 및 유전체판(34)을 덮는 커버 부재(35)를 갖는다. 또한, 마이크로파 도입부(13)는, 마이크로파 발생부(31)에 의해 발생한 마이크로파를 평면 안테나(30)에 유도하는 도파관(36) 및 동축 도파관(37)과, 도파관(36) 및 동축 도파관(37)의 사이에 설치된 모드 변환기(38)를 갖는다.
마이크로파를 투과시키는 유전체 창(32)은, 석영, Al2O3 또는 AlN 등의 세라믹스에 의해 구성된다. 유전체 창(32)은 프레임 형상 부재(33)에 지지되고, 유전체 창(32) 및 프레임 형상 부재(33)의 사이에는 O링 등의 시일 부재(도시하지 않음)가 배치되고, 해당 시일 부재에 의해 챔버(11)의 내부는 기밀하게 유지된다.
평면 안테나(30)는, 예를 들어 원판 형상을 나타내고, 표면이 금 또는 은 도금된 동판, 알루미늄판, 니켈판 또는 합금 등의 도전성 부재에 의해 구성되고, 유전체 창(32)의 상방에서, 적재대(12)에서의 웨이퍼(W)를 적재하는 면(적재면)과 대략 평행하게 설치된다. 평면 안테나(30)는 프레임 형상 부재(33)의 상단에 걸리고, 각 마이크로파 방사 구멍(29)은 직사각 형상(슬롯 형상)의 구멍으로 이루어지고, 소정의 패턴에 따라서 평면 안테나(30)에 있어서 분산적으로 배열된다. 예를 들어, 인접하는 2개의 마이크로파 방사 구멍(29)이 소정의 위치 관계(예를 들어, T자 형상)를 유지하도록 조합되어서 쌍을 이루고, 각 쌍을 이루는 마이크로파 방사 구멍(29)이, 동심원 형상, 나선 형상, 방사 형상 등으로 배열된다. 마이크로파 방사 구멍(29)의 길이나 배열 간격은, 마이크로파의 파장에 따라서 결정된다.
평면 안테나(30)의 상면에는, 진공보다도 큰 유전율을 갖는 유전체판(34)이 설치된다. 진공 중에서는 마이크로파의 파장이 길어지는 것에 대응해서 유전체판(34)은 마이크로파의 파장을 짧게 한다. 유전체판(34)의 재질로서는, 예를 들어 석영, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지, 폴리이미드 수지가 사용된다.
또한, 커버 부재(35)는, 알루미늄이나 스테인리스강 등의 금속 재료에 의해 형성되고, 커버 부재(35)의 상면의 대략 중앙에 동축 도파관(37)의 일단이 접속된다. 동축 도파관(37)은, 평면 안테나(30)의 중심으로부터 상방으로 신장되는 내도체(37a)와 상기 내도체(37)를 둘러싸는 외도체(37b)를 갖는다. 동축 도파관(37)의 타단에는 모드 변환기(38)가 접속되고, 모드 변환기(38)는, 도파관(36)을 통해서 마이크로파 발생부(31)에 접속된다. 모드 변환기(38)는, 도파관(36) 내를 TE 모드로 전파하는 마이크로파를 TEM 모드로 변환한다.
가스 공급부(14)는, 챔버(11)의 내벽을 따라 링 형상으로 설치된 샤워링(39)과, 해당 샤워링(39)의 하방에서 챔버(11)의 내부 공간을 상하로 구획하도록 설치된 샤워 플레이트(40)를 갖는다.
샤워링(39)은, 챔버(11)의 내부의 공간에 가스를 도입하는 가스 방출 구멍(39a)과, 해당 가스 방출 구멍(39a)에 연통하는 가스 유로(39b)를 갖고, 해당 가스 유로(39b)는, 가스 공급로(41)를 통해서 제1 가스 공급부(14A)에 접속된다. 제1 가스 공급부(14A)는, 가스 공급로(41)로부터 분기한 3개의 분기로(14a, 14b, 14c)를 갖는다. 분기로(14a)는 플라즈마 생성 가스를 공급하는 플라즈마 생성 가스 공급원(14d)에 접속되고, 분기로(14b)는 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급원(14e)에 접속되고, 분기로(14c)는 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급원(14f)에 접속된다. 분기로(14a, 14b, 14c)의 각각에는, 도시하지 않은 매스 플로우 컨트롤러나 밸브가 설치된다.
플라즈마 생성 가스로서는, 예를 들어 희가스를 사용할 수 있고, 희가스로서는, 예를 들어 Ar, Ne, Kr, Xe, He의 각 가스를 사용할 수 있다. 특히, Ar 가스는 플라즈마를 안정적으로 생성할 수 있으므로, Ar 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 산소 함유 가스로서는, 예를 들어 O2, H2O, O3, N2O의 각 가스를 사용할 수 있고, 불활성 가스로서는, 예를 들어 N2 가스를 사용할 수 있다. 불활성 가스 공급원(14f)으로부터 공급되는 불활성 가스는, 예를 들어 퍼지 가스나 챔버(11) 내의 압력 조정용 가스로서 사용된다.
샤워 플레이트(40)는, 예를 들어 알루미늄으로 이루어지는 평면에서 볼 때 격자 형상으로 형성된 가스 분배 부재(그리드)(42)를 갖는다. 그리드(42)는, 내부에 형성된 가스 유로(43)와, 해당 가스 유로(43)로부터 적재대(12)에 대향하도록 개구되는 다수의 가스 방출 구멍(44)을 갖고, 또한 다수의 관통 구(45)를 갖는다. 샤워 플레이트(40)의 가스 유로(43)에는 챔버(11)의 측벽을 관통하는 가스 공급관(46)이 접속되고, 해당 가스 공급관(46)은, 가스 공급로(47)를 통해서 제2 가스 공급부(14B)에 접속된다. 제2 가스 공급부(14B)는, 가스 공급로(47)로부터 분기한 3개의 분기로(14g, 14h, 14i)를 갖는다. 분기로(14g)는, 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급원(14j)에 접속된다. 분기로(14h)는, 그래핀의 원료로 되는 탄소 함유 가스를 공급하는 탄소 함유 가스 공급원(14k)에 접속된다. 분기로(14i)는, 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급원(14l)에 접속된다. 또한, 분기로(14g, 14h, 14i)의 각각에도, 도시하지 않은 매스 플로우 컨트롤러나 밸브가 설치된다.
수소 함유 가스로서는, 예를 들어 H2, NH3의 각 가스가 사용된다. 탄소 함유 가스로서는, 탄화수소 가스, 예를 들어 에틸렌(C2H4), 메탄(CH4),에탄(C2H6), 프로판(C3H8), 프로필렌(C3H6)이나 아세틸렌(C2H2), 알코올류, 예를 들어 메탄올(CH3OH)이나 에탄올(C2H5OH), 에테르류 또는 방향족 탄화수소의 각 가스가 사용된다. 불활성 가스로서는, 예를 들어 N2 가스가 사용된다. 불활성 가스 공급원(14l)으로부터 공급되는 불활성 가스는, 예를 들어 퍼지 가스나 캐리어 가스로서 사용된다.
배기부(15)는, 배기실(18)과, 해당 배기실(18)의 측면에 개구되는 배기관(48)과, 해당 배기관(48)에 접속된 배기 장치(49)를 갖는다. 배기 장치(49)는, 터보 분자 펌프 등의 고속 진공 펌프를 구비하고 있다. 배기부(15)는, 배기 장치(49)를 작동시킴으로써, 챔버(11)의 내부 가스를 배기실(18)의 내부 공간에 균일하게 흘려 넣고, 또한 해당 가스를 당해 내부 공간으로부터 배기관(48)을 통해서 외부로 배기한다. 이에 의해, 챔버(11)의 내부를, 예를 들어 0.133Pa까지 신속히 감압할 수 있다.
플라즈마 CVD 성막 장치(10)에서는, 챔버(11)의 내부에서, 마이크로파를 도입하는 유전체 창(32)과, 샤워 플레이트(40)와의 사이의 공간(S1)에, 샤워링(39)으로부터 플라즈마 생성 가스를 도입하고, 그리고, 플라즈마를 생성한다. 또한, 샤워 플레이트(40)와 적재대(12)의 사이의 공간(S2)에서는, 샤워 플레이트(40)로부터 도입되는 탄소 함유 가스와, 공간(S1)에서 생성된 플라즈마가 혼합되고, 해당 혼합되는 플라즈마에 의해 탄소 함유 가스로부터 생성되는 탄소 플라즈마 중의 탄소 라디칼이 적재대(12) 위의 웨이퍼(W)를 향해서 확산한다.
제어부(16)는, 플라즈마 CVD 성막 장치(10)의 각 구성 요소의 동작을 제어하는 모듈 컨트롤러이다. 제어부(16)는, 전형적으로는 컴퓨터이며, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이, CPU를 구비한 컨트롤러(50)와, 해당 컨트롤러(50)에 접속된 유저 인터페이스(51) 및 기억부(52)를 구비한다.
컨트롤러(50)는, 플라즈마 CVD 성막 장치(10)에 있어서, 온도, 압력, 가스 유량, 마이크로파 출력, 바이어스 전압 인가용의 고주파 출력 등의 각종 처리 조건에 관계되는 각 구성 요소(예를 들어, 바이어스 전압 인가용의 고주파 전원(28), 히터 전원(24), 제1 가스 공급부(14A), 제2 가스 공급부(14B), 마이크로파 발생부(31), 배기 장치(49) 등)를 제어한다.
유저 인터페이스(51)는, 조작자가 플라즈마 CVD 성막 장치(10)를 조작하기 위해서 커맨드의 입력 등을 행하는 키보드나 터치 패널, 및, 플라즈마 CVD 성막 장치(10)의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등을 갖는다. 또한, 기억부(52)는, 플라즈마 CVD 성막 장치(10)에서 실행되는 각종 처리를 컨트롤러(50)의 제어를 통해서 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이나 처리 조건 데이터 등이 기록된 레시피 등을 보존한다.
또한, 제어부(16)는, 유저 인터페이스(51)로부터의 지시 등에 따라서 임의의 레시피를 기억부(52)로부터 호출하고, 해당 레시피를 컨트롤러(50)에 실행시킨다. 이때, 플라즈마 CVD 성막 장치(10)의 챔버(11)의 내부에서는, 원하는 처리, 예를 들어 후술하는 도 6의 그래핀의 생성 방법에 대응하는 처리가 실행된다.
또한, 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등이 기록된 레시피는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체(53)에 저장된 상태의 것이어도 된다. 기록 매체(53)로서는, 예를 들어 CD-ROM, 하드 디스크, 플렉시블 디스크, 플래시 메모리를 사용할 수 있다. 또한, 레시피는, 다른 장치로부터 전용 회선 등을 통해서 전송되어 온 것을 사용해도 된다.
이 플라즈마 CVD 성막 장치(10)에서는, 평면 안테나(30)에 의해 챔버(11)의 내부에 마이크로파를 도입하여, 고밀도이면서 또한 저전자 온도의 마이크로파 여기 플라즈마를 발생시킨다. 구체적으로, 플라즈마 CVD 성막 장치(10)는, 밀도가 1×1010 내지 5×1012/cm3이며, 전자 온도가 0.7 내지 2eV인 마이크로파 여기 플라즈마를 챔버(11)의 내부에 발생시킨다.
도 3의 A 내지 도 3의 C는, 플라즈마 CVD 성막 장치(10)에서 실행되는 일반적인 그래핀의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
먼저, 실리콘 기판(54)의 위에 적층된 촉매 금속층(55)을 갖는 웨이퍼(W)를 준비하고(도 3의 A), 촉매 금속층(55)의 표면을 환원함으로써, 촉매 금속층(55)을 활성화해서 활성화 촉매 금속층(56)으로 변화시킨다(도 3의 B).
계속해서, 탄소 함유 가스를 열이나 플라즈마에 의해 분해해서 탄소 원자를 활성화 촉매 금속층(56)에 녹여 넣어, 해당 탄소 원자를 재결정시켜서 활성화 촉매 금속층(56) 위에 그래핀(57)을 생성한다(도 3의 C).
그런데, 상술한 바와 같이, 그래핀(57)은 활성화 촉매 금속층(56)에서의 결정의 파셋트로부터 성장하는데, 저반응성의 탄화수소 가스, 예를 들어 C2H4 가스만을 사용해서 그래핀(57)을 생성한 경우, C2H4 가스는 분해 효율이 낮기 때문에, 발생하는 그래핀의 코어(58)의 수가 감소하고, 그래핀(57) 그 자체의 성장 속도도 저하된다. 즉, 그래핀(57) 전체의 성장에 시간을 필요로 한다. 그 때문에, 그래핀(57)의 생성 중에 당해 그래핀(57)이 받는 열량이 증가해서 그래핀(57)의 표면 조도가 커진다. 그 결과, 각 도메인(59)의 확대 여지가 작아져, 각 도메인(59)의 사이즈는 그다지 커지지 않는다(도 4의 B).
한편, 그래핀(57) 전체의 성장을 촉진하기 위해서, 고반응성의 탄소 함유 가스를 사용해서 그래핀(57)을 생성하면, 그래핀(57)의 생성 초기에 있어서, 활성화 촉매 금속층(56)의 각 파셋트 이외의 개소에서도 그래핀(57)의 코어가 발생해서 코어(58)의 수가 증가한다. 그 결과, 도 5의 A에 도시한 바와 같이, 발생하는 그래핀(57)의 도메인(59)의 수가 증가해서 각 도메인(59)의 확대 여지를 확보할 수 없어, 각 도메인(59)의 사이즈가 작아진다(도 5의 B).
본 실시 형태에 관한 그래핀의 생성 방법에서는, 이것에 대응하여, 그래핀의 생성 공정을 2단계(후술하는 저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62, 고반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S63)로 분할한다.
도 6은, 본 실시 형태에 관한 그래핀의 생성 방법을 나타내는 흐름도이며, 도 7의 A 내지 도 7의 B는, 도 6의 그래핀의 생성 방법의 일부를 나타내는 공정도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 그래핀의 생성 방법은, 촉매 금속층(55)을 활성화해서 활성화 촉매 금속층(56)으로 변화시키는 촉매 금속 활성화 스텝 S61과, 저반응성의 탄소 함유 가스의 CVD에 의해 그래핀(57)을 생성하는 저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62와, 고반응성의 탄소 함유 가스의 CVD에 의해 그래핀(57)을 생성하는 고반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S63을 갖는다.
먼저, 도 3의 A에 도시하는 웨이퍼를 준비하고, 플라즈마 CVD 성막 장치(10)의 게이트 밸브(20)를 개방해서 반출입구(19)로부터 웨이퍼(W)를 챔버(11)의 내부에 반입하고, 적재대(12) 위에 적재한다. 웨이퍼(W)의 촉매 금속층(55)을 구성하는 금속으로서는, Cu, Fe, Co, Ni, Ru, Au, Pt 등의 전이 금속, 또는 이들 전이 금속을 포함하는 합금이 해당한다. 촉매 금속층(55)은, 스퍼터링, 증착법, CVD법, 도금 등의 공지된 성막 기술에 의해 형성된다. 또한, 웨이퍼(W)는, 실리콘 기판이 아니라, 글라스 기판이나 플라스틱(고분자) 기판 등이어도 된다.
계속해서, Ar 가스가 샤워링(39)으로부터 챔버(11)의 내부에 도입되어, 마이크로파 발생부(31)에 의해 발생시킨 마이크로파가 모드 변환기(38)에서 TEM 모드로 변환되어, 도파관(36) 및 동축 도파관(37)을 통해서 평면 안테나(30)에 유도된다. 마이크로파는 평면 안테나(30)의 마이크로파 방사 구멍(29), 유전체 창(32)을 통해서 챔버(11)의 내부에 도입된다. 도입된 마이크로파는 Ar 가스로부터 아르곤 플라즈마를 생성하는데, 아르곤 플라즈마가 생성된 타이밍에 따라서 샤워 플레이트(40)를 통해서 H2 가스를 챔버(11)의 내부에 도입하고, 아르곤 플라즈마에 의해 H2 가스를 여기해서 수소 플라즈마를 생성한다. 생성된 수소 플라즈마 중의 라디칼은, 촉매 금속층(55)의 표면에 수소 플라즈마 처리를 실시해서 표면의 산화막(도시하지 않음)을 환원하고, 촉매 금속층(55)을 활성화해서 활성화 촉매 금속층(56)으로 변화시킨다(도 3의 B 참조).
촉매 금속 활성화 스텝 S61에서의 웨이퍼(W)의 온도로서는, 온도가 100℃ 미만이면, 촉매 금속층(55)의 표면에서의 산화막의 환원이 충분히 진행되지 않아 활성화가 불충분해지고, 600℃를 초과하면, 촉매 금속층(55)의 응집이 진행되어 해당 촉매 금속층(55)의 표면 조도가 커질 가능성이 있기 때문에, 예를 들어 100 내지 600℃로 하는 것이 바람직하고, 250 내지 500℃로 하는 것이 보다 바람직하다.
챔버(11)의 내부의 압력은, 수소 플라즈마 중의 라디칼을 많이 생성하는 관점에서, 예를 들어 66.7 내지 400Pa(0.5 내지 3Torr)로 하는 것이 바람직하고, 66.7 내지 133Pa(0.5 내지 1Torr)이 보다 바람직하다.
H2 가스의 유량은, 플라즈마 중에서의 라디칼의 효율적인 생성의 관점에서, 예를 들어 100 내지 2000mL/분(sccm)으로 하는 것이 바람직하고, 300 내지 1500mL/분(sccm)이 보다 바람직하다. 또한, Ar 가스의 유량은, 플라즈마 중에서의 라디칼의 생성 효율을 높이는 관점에서, 예를 들어 100 내지 2000mL/분(sccm)으로 하는 것이 바람직하고, 300 내지 1000mL/분(sccm)이 보다 바람직하다.
도입되는 마이크로파의 출력값은, 플라즈마 중에서 라디칼을 효율적으로 생성시킴과 함께, 촉매 금속 활성화 스텝 S61에 이어지는 저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62에서, 저온에서 그래핀(57)의 생성을 가능하게 하기 위해 충분한 아르곤 플라즈마를 생성하는 관점에서, 예를 들어 500 내지 4000W로 하는 것이 바람직하고, 1000 내지 3000W가 보다 바람직하다.
처리 시간은, 촉매 금속층(55)의 응집을 억제하면서 표면을 활성화시키는 관점에서, 예를 들어 1 내지 15분이 바람직하고, 5 내지 10분이 보다 바람직하다.
촉매 금속 활성화 스텝 S61의 종료 시에는, 먼저, 마이크로파의 도입을 정지하고, 또한 H2 가스의 공급을 정지한다. 또한, 촉매 금속 활성화 스텝 S61에서는, 수소 플라즈마를 생성하기 위한 가스로서, H2 가스 대신에 NH3 가스 등의 수소 함유 가스를 사용할 수 있고, 또한 H2 가스 및 NH3 가스의 혼합 가스도 사용할 수 있다.
이어서, 저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62에서는, 활성화 촉매 금속층(56)에서의 결정의 파셋트로부터만 그래핀(57)을 성장시켜서 코어(58)의 수가 증가하는 것을 억제한다. 구체적으로는, 촉매 금속 활성화 스텝 S61 후, Ar 가스의 도입을 계속한 상태에서, 샤워 플레이트(40)를 통해서 N2 가스 및 저반응성의 탄화수소 가스, 예를 들어 C2H4 가스를 공간(S2)의 내부에 도입한다. 이때, N2 가스는 캐리어 가스로서 작용한다.
촉매 금속 활성화 스텝 S61과 마찬가지로, 도입된 마이크로파는 Ar 가스로부터 아르곤 플라즈마를 생성하는데, 아르곤 플라즈마는 C2H4 가스를 여기해서 분해하여, 탄소 플라즈마를 생성한다. 생성된 탄소 플라즈마 중의 탄소 라디칼은 활성화 촉매 금속층(56)에 녹아 들어가고, 또한 활성화 촉매 금속층(56)에서의 결정의 파셋트에 있어서 재결정하여 그래핀(57)의 코어(58)를 형성한다.
여기서, 저반응성의 탄화수소 가스인 C2H4 가스는 분해 효율이 낮기 때문에, 활성화 촉매 금속층(56)에서의 결정의 파셋트 이외에서 그래핀(57)의 코어(58)가 형성되기 어렵다. 따라서, 저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62에서 웨이퍼(W)의 표면에 형성되는 코어(58)의 수의 증가를 억제할 수 있다(도 7의 A).
또한, 촉매 금속 활성화 스텝 S61에서부터 저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62에 걸쳐서 Ar 가스의 도입이 계속되는데, 촉매 금속 활성화 스텝 S61의 종료 후에 일단 Ar 가스의 도입을 정지하고, 저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62에서는, 예를 들어 챔버(11)의 분압 조정을 위해서 다른 가스를 도입해도 된다.
저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62에서의 웨이퍼(W)의 온도로서는, 저온 프로세스를 실현하는 관점에서, 예를 들어 300 내지 600℃로 하는 것이 바람직하고, 300 내지 500℃가 보다 바람직하다. 특히, 본 실시 형태에 관한 그래핀의 생성 방법에서는, 저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62에 앞서 촉매 금속 활성화 스텝 S61을 행함으로써, 그래핀(57)의 생성에 적합한 환경을 챔버(11)의 내부에 실현하기 때문에, 600℃ 이하, 바람직하게는 300 내지 600℃라는 낮은 온도에서 그래핀(57)의 코어(58)를 형성할 수 있다. 또한, 저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62에서의 웨이퍼(W)의 온도는, 촉매 금속 활성화 스텝 S61에서의 웨이퍼(W)의 온도와 상이해도 되고, 또는 동일해도 되지만, 촉매 금속 활성화 스텝 S61에서의 웨이퍼(W)의 온도와 동일한 경우에는, 스루풋을 높일 수 있다.
또한, 챔버(11)의 내부의 압력은, 파셋트에서의 코어(58)의 신속한 형성을 촉진하는 관점에서, 예를 들어 66.7 내지 667Pa(0.5 내지 5Torr)로 하는 것이 바람직하고, 400 내지 667Pa(3 내지 5Torr)이 보다 바람직하다.
C2H4 가스의 유량은, 빠르게 코어(58)를 형성하는 관점에서, 예를 들어 5 내지 200mL/분(sccm)으로 하는 것이 바람직하고, 6 내지 30mL/분(sccm)이 보다 바람직하다.
또한, C2H4 가스와 함께 N2 가스뿐만 아니라 Ar 가스를 챔버(11)의 내부에 도입함으로써, C2H4 가스의 플라즈마화를 촉진해서 코어(58)의 형성 속도를 빠르게 하고, 또한 품질을 향상시킬 수 있다. 단, Ar 가스 및 N2 가스의 사용은 필수적이지 않다. Ar 가스를 도입하는 경우, 그 유량은, 빠르게 코어(58)를 형성하는 관점에서, 예를 들어 100 내지 2000mL/분(sccm)으로 하는 것이 바람직하고, 300 내지 1000mL/분(sccm)이 보다 바람직하다. 또한, N2 가스를 도입하는 경우, 그 유량은, 빠르게 코어(58)를 형성하는 관점에서, 예를 들어 100 내지 1000mL/분(sccm)으로 하는 것이 바람직하고, 100 내지 300mL/분(sccm)이 보다 바람직하다.
처리 시간은, 코어(58)의 형성을 촉진하면서, 코어(58)의 수의 증가를 억제하는 관점에서, 예를 들어 1 내지 120분으로 하는 것이 바람직하고, 1 내지 15분이 보다 바람직하다.
저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62에서는, 저반응성의 탄소 함유 가스로서 C2H4 가스(에틸렌 가스)에 한하지 않고, 다른 탄화수소 가스, 예를 들어 쇄식 포화 탄화수소 가스(예를 들어, 메탄 가스, 에탄 가스, 프로판 가스), 쇄식 불포화 탄화수소(이중 결합) 가스(예를 들어, 프로필렌 가스), 환식 탄화수소 가스, 방향족 탄화수소 가스를 대신에 사용할 수 있고, 또한 페놀류의 가스, 알코올류의 가스나 에테르류의 가스를 대신에 사용할 수 있다.
또한, 저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62에서는, 플라즈마 CVD 성막 장치(10)에서 플라즈마 CVD법에 의해 C2H4 가스로부터 탄소 플라즈마를 생성해서 그래핀(57)의 코어(58)를 형성하였다. 그러나, 플라즈마 CVD 성막 장치(10)는, 열 CVD법도 실행할 수 있으므로, 저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62에서 열 CVD법을 사용해도 된다. 구체적으로는, C2H4 가스를 히터(23)로부터의 열 및 활성화 촉매 금속층(56)의 촉매 작용에 의해 열분해하고, 열분해에 의해 발생한 탄소 원자를 사용해서 그래핀(57)의 코어(58)를 형성해도 된다.
이어서, 고반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S63에서는, 각 코어(58)로부터 단시간에 그래핀(57)을 성장시킨다. 구체적으로는, 저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62 후, Ar 가스의 도입을 계속한 상태에서, 샤워 플레이트(40)를 통해서 N2 가스 및 고반응성의 탄화수소 가스, 예를 들어 C2H4 가스를 챔버(11)의 내부에 도입한다. 이때도, N2 가스는 캐리어 가스로서 작용한다.
또한, C2H2 가스는, 히터(23)로부터의 열 및 활성화 촉매 금속층(56)의 촉매 작용에 의해 열분해되고, 이에 의해, 탄소 원자가 발생한다. 발생한 탄소 원자는 활성화 촉매 금속층(56)에 녹아 들어가고, 또한 활성화 촉매 금속층(56)의 표면에서의 그래핀(57)의 코어(58)에 있어서 재결정하는데, 고반응성의 탄화수소 가스인 C2H2 가스는 분해 효율이 높기 때문에, 신속히 그래핀(57)이 성장한다. 따라서, 그래핀(57)이 히터(23) 등으로부터 열을 받는 시간을 단축해서 그래핀(57)이 받는 열량이 필요 이상으로 증가하는 것을 방지할 수 있어, 그래핀(57)의 표면 조도가 커지는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 수의 증가가 억제된 코어(58)로부터 성장하는 그래핀(57)의 도메인(59)의 확대 여지를 확보할 수 있어, 각 도메인(59)의 사이즈를 크게 할 수 있다(도 7의 B).
고반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S63에서는, 플라즈마 CVD 성막 장치(10)는, 열 CVD법에 의해 그래핀(57)의 형성을 행하는 열 CVD 장치로서 기능한다. 또한, 촉매 금속 활성화 스텝 S61에서부터 고반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S63에 걸쳐서 Ar 가스의 도입이 계속되는데, 저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62의 종료 후에 일단 Ar 가스의 도입을 정지하고, 고반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S63에서도, 예를 들어 챔버(11)의 분압 조정을 위해서 다른 가스를 도입해도 된다.
고반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S63에서의 웨이퍼(W)의 온도로서는, C2H2 가스의 분해 효율을 높여서 그래핀(57)의 성장을 촉진하는 관점에서, 예를 들어 300 내지 600℃로 하는 것이 바람직하고, 300 내지 500℃가 보다 바람직하다. 또한, 고반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S63에서의 웨이퍼(W)의 온도는, 저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62에서의 웨이퍼(W)의 온도와 상이해도 되고, 또는 동일해도 되지만, 저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62에서의 웨이퍼(W)의 온도와 동일한 경우에는, 스루풋을 높일 수 있다.
또한, 챔버(11)의 내부의 압력은, 그래핀(57)의 충분한 성장 속도를 유지하는 관점에서, 예를 들어 66.7 내지 667Pa(0.5 내지 5Torr)로 하는 것이 바람직하고, 400 내지 667Pa(3 내지 5Torr)이 보다 바람직하다.
C2H2 가스의 유량은, 빠르게 그래핀(57)을 성장시키는 관점에서, 예를 들어 1 내지 200mL/분(sccm)이 바람직하고, 1 내지 30mL/분(sccm)이 보다 바람직하다.
또한, C2H2 가스와 함께 N2 가스뿐만 아니라 Ar 가스를 챔버(11)의 내부에 도입함으로써, 그래핀(57)의 성장 속도를 빠르게 하고, 또한 품질을 향상시킬 수 있다. 단, 고반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S63에서도, Ar 가스 및 N2 가스의 사용은 필수적이지 않다. Ar 가스를 도입하는 경우, 그 유량은, 빠르게 그래핀(57)을 성장시키는 관점에서, 예를 들어 100 내지 2000mL/분(sccm)으로 하는 것이 바람직하고, 300 내지 1000mL/분(sccm)이 보다 바람직하다. 또한, N2 가스를 도입하는 경우, 그 유량은, 빠르게 그래핀(57)을 성장시키는 관점에서, 예를 들어 100 내지 1000mL/분(sccm)으로 하는 것이 바람직하고, 100 내지 300mL/분(sccm)이 보다 바람직하다.
처리 시간은, 그래핀(57)이 받는 열량이 한도를 초과해서 증가하는 것을 방지하면서, 충분히 그래핀(57)을 성장시키는 관점에서, 예를 들어 1 내지 120분으로 하는 것이 바람직하고, 1 내지 15분이 보다 바람직하다.
고반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S63에서는, 고반응성의 탄소 함유 가스로서 C2H2 가스에 한하지 않고, 아세틸렌 가스를 대신에 사용할 수 있다.
또한, 고반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S63에서는, 플라즈마를 발생시키지 않기 때문에, 그래핀(57)에 플라즈마 중의 전자나 이온에 의한 대미지를 주지 않는다. 또한, 결정 결함의 발생이나 불순물의 도입을 억제하여, 불순물이 적고, 또한 결정성이 양호한 그래핀(57)을 형성할 수 있다.
고반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S63에서는, 플라즈마 CVD 성막 장치(10)에서 열 CVD법에 의해 C2H2 가스를 열분해시켜서 그래핀(57)을 성장시킨다. 그러나, 플라즈마 CVD 성막 장치(10)는, 플라즈마 CVD법도 실행할 수 있으므로, 고반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S63에서 플라즈마 CVD법을 사용해도 된다. 구체적으로는, C2H2 가스로부터 마이크로파에 의해 탄소 플라즈마를 생성하고, 해당 탄소 플라즈마에 의해 그래핀(57)을 성장시켜도 된다.
또한, 저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62나 고반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S63에서는, Ar 가스 대신에, 다른 희가스, 예를 들어 He, Ne, Kr, Xe의 각 가스를 사용할 수도 있다. 또한, 탄소 함유 가스 외에, 예를 들어 H2, NH3 등의 환원 가스나, 예를 들어 O2, O3, H2O, N2O 등의 산화 가스를 동시에 챔버(11)의 내부에 도입해도 된다.
계속해서, 사이즈가 큰 도메인(59)으로 이루어지는 그래핀(57)을 생성한 후, 마이크로파의 도입을 정지하고, C2H2 가스, N2 가스나 Ar 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 챔버(11)의 내부의 압력을 조정한 후에, 게이트 밸브(20)를 개방해서 웨이퍼(W)를 챔버(11)로부터 반출하고, 본 방법을 종료한다.
도 6의 그래핀의 생성 방법에 의하면, 먼저, 분해 효율이 낮은 저반응성의 탄화수소 가스인 C2H4 가스가 사용되므로, 웨이퍼(W)의 표면에서 형성되는 그래핀(57)의 코어(58)의 수의 증가를 억제할 수 있다. 계속해서, 분해 효율이 높은 고반응성의 탄화수소 가스인 C2H2 가스가 사용되므로, 수의 증가가 억제된 코어(58)로부터 그래핀(57)을 단시간에 성장시킬 수 있다. 그 결과, 그래핀(57)의 도메인(59)의 사이즈를 크게 할 수 있다.
상술한 도 6의 그래핀의 생성 방법에서는, 웨이퍼(W)에 형성된 촉매 금속층(55)을 활성화해서 활성화 촉매 금속층(56)으로 변화시키므로, C2H4 가스나 C2H2 가스로부터 분해된 탄소 라디칼이나 탄소 원자를 활성화 촉매 금속층(56)에 확실하게 녹여 넣을 수 있다.
이상, 본 발명에 대해서, 상술한 실시 형태를 사용해서 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
상술한 도 6의 그래핀의 생성 방법에서는, 촉매 금속 활성화 스텝 S61이나 저반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S62의 실행 전에, 촉매 금속층(55)을 활성화해서 활성화 촉매 금속층(56)으로 변화시켰지만, 그래핀(57)은 촉매 금속의 결정에서의 파셋트가 존재하면, 코어(58)를 형성해서 해당 코어(58)로부터 성장하기 때문에, 촉매 금속층(55)의 활성화는 반드시 필요하지는 않다.
또한, 상술한 도 6의 그래핀의 생성 방법에서는, 촉매 금속 활성화 스텝 S61 내지 고반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S63을 동일한 플라즈마 CVD 성막 장치(10)에서 실행했지만, 촉매 금속 활성화 스텝 S61 내지 고반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S63은 반드시 동일한 플라즈마 CVD 성막 장치(10)에서 실행할 필요는 없으며, 촉매 금속 활성화 스텝 S61 내지 고반응성 탄소 함유 가스 CVD 스텝 S63의 각각을 다른 플라즈마 CVD 성막 장치에서 실행해도 된다.
본 출원은, 2013년 5월 29일에 출원된 일본 특허 출원 제2013-112928호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 당해 일본 특허 출원에 기재된 전체 내용을 본 출원에 원용한다.
S2 : 공간 W : 웨이퍼
10 : 플라즈마 CVD 성막 장치 11 : 챔버
55 : 촉매 금속층 56 : 활성화 촉매 금속층
57 : 그래핀 58 : 코어
59 : 도메인

Claims (6)

  1. 저반응성의 탄소 함유 가스를 기판에 대향하는 공간에서 분해하는 제1 탄소 함유 가스 분해 스텝과,
    상기 제1 탄소 함유 가스 분해 스텝 후에, 고반응성의 탄소 함유 가스를 상기 기판에 대향하는 공간에서 분해하는 제2 탄소 함유 가스 분해 스텝과,
    상기 제1 탄소 함유 가스 분해 스텝 전에, 상기 기판에 형성된 촉매 금속층을 활성화하는 촉매 금속층 활성화 스텝을 갖고,
    상기 저반응성의 탄소 함유 가스는, 에틸렌 가스, 쇄식 포화 탄화수소 가스인 메탄 가스, 에탄 가스, 프로판 가스, 이중 결합을 갖는 쇄식 불포화 탄화수소 가스인 프로필렌 가스, 환식 탄화수소 가스, 방향족 탄화수소 가스, 페놀류의 가스, 알코올류의 가스 및 에테르류의 가스 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 고반응성의 탄소 함유 가스는, 아세틸렌 가스인 것을 특징으로 하는, 그래핀의 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탄소 함유 가스 분해 스텝에서, 상기 저반응성의 탄소 함유 가스를 플라즈마에 의해 분해하는 것을 특징으로 하는, 그래핀의 생성 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 탄소 함유 가스 분해 스텝에서, 상기 고반응성의 탄소 함유 가스를 열로 분해하는 것을 특징으로 하는, 그래핀의 생성 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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