(57)【要約】【課題】簡便に所定のパターンのグラフェンを形成することができるグラフェンのパターニング方法を提供する。【解決手段】基板処理装置１０における処理容器１１の処理空間ＰＳにおいて、多数の所定のパターンの触媒金属層４９が下面に形成されたパターニング用部材４１を、載置台２９に載置され、且つ表面に酸化グラフェン膜５０が形成された基板Ｓへ接触させる際、各触媒金属層４９を酸化グラフェン膜５０に接触させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンのグラフェンを形成することができるグラフェンのパターニング方法であって、前記パターニング方法は、
前記所定のパターンの触媒金属層が形成されたパターンニング用部材を酸化グラフェン膜が形成された基板へ接触させる接触ステップを有し、
前記接触ステップでは、前記触媒金属層を前記酸化グラフェン膜に接触させることを特徴とするグラフェンのパターニング方法。
【請求項２】
前記接触ステップでは、還元ガスが存在する環境下において、前記触媒金属層を前記酸化グラフェン膜に接触させることを特徴とする請求項１記載のグラフェンのパターニング方法。
【請求項３】
前記還元ガスからプラズマが生成されることを特徴とする請求項２記載のグラフェンのパターニング方法。
【請求項４】
前記還元ガスはＨ２ガス、ＮＨ３ガス、Ｈ４Ｎ２ガス、ＣＨ４ガス、Ｃ２Ｈ４ガス及びＣ２Ｈ２ガスの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のグラフェンのパターニング方法。
【請求項５】
前記基板及び前記パターンニング用部材の少なくとも一方が加熱されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のグラフェンのパターニング方法。
【請求項６】
前記触媒金属層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＭｏの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のグラフェンのパターニング方法。
【請求項７】
前記パターンニング用部材は前記触媒金属層と接触する箇所に多数の前記所定のパターンの触媒金属層を有することを特徴とする請求項１乃至６記載のグラフェンのパターニング方法。
【請求項８】
酸化グラフェン膜が形成された基板へ接触させられるパターンニング用部材であって、
前記酸化グラフェン膜に接触する面に形成された所定のパターンの触媒金属層を有することを特徴とするパターンニング用部材。
【請求項９】
前記触媒金属層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＭｏの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８記載のパターンニング用部材。
【請求項１０】
前記触媒金属層と接触する箇所に多数の前記所定のパターンの触媒金属層を有することを特徴とする請求項８又は９記載のパターンニング用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のパターンのグラフェンを形成することができるグラフェンのパターニング方法、及びパターンニング用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から透明導電膜を構成するＩＴＯに取って代わる材料としてグラフェンが注目されている。グラフェンは互いに結合した多数の炭素原子からなる膜であり、その厚さは炭素原子数個分に相当する数ｎｍである。グラフェンは、通常、懸濁液への浸漬によって基板上に酸化グラフェン膜を成膜し、該酸化グラフェン膜を全体的に還元することによって形成される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
グラフェンは炭素原子のみからなり、導電性に特に優れている一方、厚さが数ｎｍであるため、近年、半導体デバイスにおけるダマシン構造の配線等への適用が検討されている。グラフェンにおいて配線を形成する場合、微細加工が可能な電子線リソグラフィーによってグラフェンに配線加工を施す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−３１０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電子線リソグラフィーによる加工では、電子線によってグラフェンの表面を走査する必要があるため、手間がかかるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、簡便に所定のパターンのグラフェンを形成することができるグラフェンのパターニング方法、及びパターンニング用部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載のグラフェンのパターニング方法は、所定のパターンのグラフェンを形成することができるグラフェンのパターニング方法であって、前記パターニング方法は、前記所定のパターンの触媒金属層が形成されたパターンニング用部材を酸化グラフェン膜が形成された基板へ接触させる接触ステップを有し、前記接触ステップでは、前記触媒金属層を前記酸化グラフェン膜に接触させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載のグラフェンのパターニング方法は、請求項１記載のグラフェンのパターニング方法において、前記接触ステップでは、還元ガスが存在する環境下において、前記触媒金属層を前記酸化グラフェン膜に接触させることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載のグラフェンのパターニング方法は、請求項２記載のグラフェンのパターニング方法において、前記還元ガスからプラズマが生成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載のグラフェンのパターニング方法は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のグラフェンのパターニング方法において、前記還元ガスはＨ２ガス、ＮＨ３ガス、Ｈ４Ｎ２ガス、ＣＨ４ガス、Ｃ２Ｈ４ガス及びＣ２Ｈ２ガスの少なくとも１つを含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載のグラフェンのパターニング方法は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のグラフェンのパターニング方法において、前記基板及び前記パターンニング用部材の少なくとも一方が加熱されることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載のグラフェンのパターニング方法は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のグラフェンのパターニング方法において、前記触媒金属層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＭｏの少なくとも１つを含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載のグラフェンのパターニング方法は、請求項１乃至６記載のグラフェンのパターニング方法において、前記パターンニング用部材は前記触媒金属層と接触する箇所に多数の前記所定のパターンの触媒金属層を有することを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項８記載のパターンニング用部材は、酸化グラフェン膜が形成された基板へ接触させられるパターンニング用部材であって、前記酸化グラフェン膜に接触する面に形成された所定のパターンの触媒金属層を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項９記載のパターンニング用部材は、請求項８記載のパターンニング用部材において、前記触媒金属層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＭｏの少なくとも１つを含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項１０記載のパターンニング用部材は、請求項８又は９記載のパターンニング用部材において、前記触媒金属層と接触する箇所に多数の前記所定のパターンの触媒金属層を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、パターンニング用部材に形成された所定のパターンの触媒金属層を基板の酸化グラフェン膜に接触させることで、酸化グラフェン膜において触媒金属層の所定のパターンに対応する部分に還元反応が発生し、所定のパターンのグラフェンが形成される。すなわち、パターンニング用部材を基板に接触させるだけで、簡便に所定のパターンのグラフェンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係るグラフェンのパターニング方法を実行する基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１におけるスロット板の底面図である。
【図３】図１におけるパターニング用部材の構成を概略的に示す図であり、図３（Ａ）は側面図であり、図３（Ｂ）は底面図であり、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）におけるＣ部の拡大底面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るグラフェンのパターニング方法の工程図である。
【図５】図４のグラフェンのパターニング方法によって基板に形成されたグラフェンの構造を説明するための図であり、図５（Ａ）は基板の平面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）におけるＢ部の拡大平面図であり、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）における線Ｃ−Ｃに沿う拡大断面図である。
【図６】測定された実施例１、２及び比較例１のシート抵抗値を示したグラフである。
【図７】測定された実施例１、３及び比較例２のシート抵抗値を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態に係るグラフェンのパターニング方法を実行する基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。本基板処理装置は還元ガスからプラズマを生成して基板に形成された酸化グラフェン膜を還元してグラフェンを形成する。
【００２１】
図１において、基板処理装置１０は、図中において軸線Ｚが延伸する方向（以下、「軸線Ｚ方向」という。）に沿って延在する略円筒状の容器である処理容器１１を備える。処理容器１１の内部は処理空間ＰＳであり、該処理空間ＰＳでは基板としての、例えば、Ｓｉ（シリコン）、ＳｉＯ２（シリカ）、ガラスからなる基板Ｓにプラズマ処理が施される。
【００２２】
処理容器１１の側壁にはガスライン１２、１３が配設され、ガスライン１２は処理容器１１の外部から処理容器１１の側壁に到達し、該側壁内においてガスライン１３へ接続される。ガスライン１３は側壁内に形成されたリング状の流路からなり、処理空間ＰＳを囲むように配置されている。また、ガスライン１３は処理空間ＰＳと連通する複数の噴射口１４を有する。ガスライン１２は、処理容器１１の外部において、バルブ１５、マスフローコントローラ１６及びバルブ１７を介してガス源１８に接続される。
【００２３】
処理容器１１の上部にはアンテナ１９が設けられ、該アンテナ１９及び処理空間ＰＳの間には誘電体窓２０が介在する。該誘電体窓２０は、略円板状を呈し、例えば、石英やアルミナからなり、処理空間ＰＳを封止する。アンテナ１９は処理空間ＰＳにマイクロ波を供給するラジアルラインスロットアンテナであり、下方から順に積層されたスロット板２１、誘電体板２２及び冷却ジャケット２３からなる。
【００２４】
誘電体板２２は略円板状を呈し、後述する同軸導波管２４から伝達されたマイクロ波の波長を短縮する。なお、誘電体板２２は、例えば、石英やアルミナからなる。
【００２５】
スロット板２１は、図２に示すように、複数のスロット対２１ａが形成された略円板状の金属板であり、複数のスロット対２１ａは複数の同心円を形成するように配列される。各スロット対２１ａは２つのスロット穴２１ｂ、２１ｃからなり、スロット穴２１ｂ及びスロット穴２１ｃは互いに直交する。
【００２６】
アンテナ１９の上方には、同軸導波管２４、マイクロ波発生器２５、チューナ２６、導波管２７及びモード変換器２８が配置され、マイクロ波発生器２５は、チューナ２６、導波管２７、モード変換器２８及び同軸導波管２４を介してアンテナ１９へ接続され、これらの機器は協働してマイクロ波発生器２５が発生する、例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波をアンテナ１９へ伝達する。
【００２７】
同軸導波管２４は軸線Ｚ方向に延在し、外側導体２４ａ及び内側導体２４ｂを有する。外側導体２４ａは略円筒状の導体からなり、下端がアンテナ１９の冷却ジャケット２３に接続されている。また、内側導体２４ｂは、外側導体２４ａに収容されるように配置された円柱状の導体からなり、下端がアンテナ１９のスロット板２１に接続されている。
【００２８】
基板処理装置１０では、同軸導波管２４から伝達されたマイクロ波が誘電体板２２において伝播され、スロット板２１の各スロット対２１ａから誘電体窓２０へ付与され、さらに、誘電体窓２０を透過して処理空間ＰＳへ導入される。処理空間ＰＳへ導入されたマイクロ波は誘電体窓２０の直下において電界を生じさせ、該電界は処理空間ＰＳへ導入された処理ガスを励起してプラズマを生成する。
【００２９】
基板処理装置１０は、処理空間ＰＳ内に配置された載置台２９をさらに備え、該載置台２９は基板Ｓを載置する。また、載置台２９は、処理容器１１の底部から軸線Ｚ方向に沿って上方へ突出する支持軸３０によって支持され、内部に基板Ｓの吸着機構や基板Ｓの温度調整機構（いずれも図示しない）を有する。
【００３０】
処理空間ＰＳ内には載置台２９と対向し、且つ軸線Ｚを中心に延在するガス供給リング３１が配置される。ガス供給リング３１には処理空間ＰＳから処理容器１１の外部へ延出するガス管３２が接続され、該ガス管３２は、処理容器１１の外部において、バルブ３３、マスフローコントローラ３４及びバルブ３５を介してガス源３６に接続される。また、ガス供給リング３１は処理空間ＰＳと連通する複数の噴射口３７を有する。
【００３１】
また、基板処理装置１０は処理空間ＰＳにおいてガス供給リング３１及び載置台２９の間に配設されるパターニング用部材４１を備える。パターニング用部材４１は略円板状を呈し、不図示の昇降機構によって軸線Ｚ方向に沿って移動し、下降して載置台２９に載置された基板Ｓと接触する。なお、パターニング用部材４１の構造、機能については後述する。
【００３２】
処理容器１１の側壁には処理空間ＰＳの圧力を測定する圧力計４２が配置され、処理容器１１の底部には排気管４４が配置される。排気管４４には圧力調整器４５及び減圧ポンプ４６が接続されている。
【００３３】
基板処理装置１０では、圧力計４２によって計測された圧力値に基づいて、ガスライン１３やガス供給リング３１から供給される処理ガスの流量が調整され、さらに処理ガスの流量の調整及び圧力調整器４５や減圧ポンプ４６の作動調整によって処理空間ＰＳの圧力が調整される。
【００３４】
なお、基板処理装置１０はコントローラ４７に接続され、該コントローラ４７は処理内容を規定するレシピに応じたプログラムに従って基板処理装置１０の各構成要素の動作を制御する。
【００３５】
図３は、図１におけるパターニング用部材の構成を概略的に示す図であり、図３（Ａ）は側面図であり、図３（Ｂ）は底面図であり、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）におけるＣ部の拡大底面図である。
【００３６】
図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）において、パターニング用部材４１は、例えば、樹脂や絶縁膜によって被覆された金属によって構成されるベース部材４８と、多数の所定のパターンの触媒金属層４９とを有する。パターニング用部材４１は載置台２９の上方に配置されるため、パターニング用部材４１を軸線Ｚ方向に沿って下降させる際、パターニング用部材４１の下面が載置台２９に載置された基板Ｓの上面に接触する。
【００３７】
パターニング用部材４１の下面には多数の所定のパターンの触媒金属層４９が形成され、触媒金属層４９の各々は、パターニング用部材４１の下面が載置台２９に載置された基板Ｓの上面に接触する際、基板Ｓの上面に形成された多数の半導体デバイスの半完成品（図示しない）の各々と対向するように配列される。各触媒金属層４９の所定のパターンは、例えば、各半導体デバイスにおける配線形状と同じである。
【００３８】
本実施の形態では、基板Ｓの上面を覆う酸化グラフェン膜にパターニング用部材４１の下面が接触した際、酸化グラフェン膜における触媒金属層４９と接触した部分の活性化エネルギーが低下するため、酸化グラフェン膜の還元反応は触媒金属層４９と接触した部分のみで選択的に発生する。これにより、酸化グラフェン膜における各触媒金属層４９の所定のパターンに対応する部分のみを選択的に還元させて所定のパターンのグラフェンを酸化グラフェン膜に形成する。
【００３９】
触媒金属層４９を構成する金属は、還元金属、例えば、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）及びＭｏ（モリブデン）の少なくとも１つを含むのが好ましい。触媒金属層４９は、例えば、蒸着やメッキによって形成される。
【００４０】
次に、本発明の実施の形態に係るグラフェンのパターニング方法について説明する。
【００４１】
図４は、本発明の実施の形態に係るグラフェンのパターニング方法の工程図である。
【００４２】
まず、多数の半導体デバイスの半完成品（図示しない）が形成された基板Ｓの表面に酸化グラフェンの溶液を塗布、スピンコート、ディップコートやフィルタレーション等のいずれかの方法で付着させ、さらに硬化させることにより、酸化グラフェン膜５０を形成する。形成された酸化グラフェン膜５０の厚さは１ｎｍ〜５０ｎｍである（図４（Ａ））。
【００４３】
次いで、基板Ｓを基板処理装置１０の処理容器１１の内部へ搬入し、酸化グラフェン膜５０がパターニング用部材４１に対向するように基板Ｓを載置台２９へ載置する。パターニング用部材４１の下面には多数の所定のパターンの触媒金属層４９が形成されているため、各触媒金属層４９と酸化グラフェン膜５０は対向する（図４（Ｂ））。
【００４４】
次いで、処理容器１１の内部を封止し、ガスライン１３の各噴射口１４やガス供給リング３１の各噴射口３７からＡｒ（アルゴン）ガスを、例えば、４００ｓｃｃｍ〜２０００ｓｃｃｍで、還元ガスとしてのＨ２（水素）ガスを、例えば、１００ｓｃｃｍ〜２０００ｓｃｃｍで、還元ガスとしてのＣ２Ｈ４（エチレン）ガスを、例えば、６ｓｃｃｍ〜１２０ｓｃｃｍで処理空間ＰＳに導入し、圧力調整器４５等によって処理空間ＰＳの圧力を、例えば、０．１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒへ調整し、載置台２９の温度調整機構によって基板Ｓを、例えば、３００℃〜１１００℃へ加熱した後、同軸導波管２４からアンテナ１９へマイクロ波を伝達させて処理空間ＰＳに電界を生じさせ、Ｈ２ガスやＣ２Ｈ４ガスから還元ガスのプラズマを生成させる。
【００４５】
次いで、パターニング用部材４１を軸線Ｚ方向に沿って下降させて、例えば、１０秒〜１２０分間、好ましくは１０分間〜１２０分間に亘って基板Ｓに接触させることにより、各触媒金属層４９を酸化グラフェン膜５０に接触させる（図４（Ｃ））。このとき、各触媒金属層４９及び酸化グラフェン膜５０の間における、例えば、数μｍの微少な隙間に還元ガスのプラズマが入り込むが、酸化グラフェン膜５０における各触媒金属層４９と接触した部分の活性化エネルギーが低下するため、当該部分は還元ガスのプラズマによって容易に還元されてグラフェンが生じる。一方、酸化グラフェン膜５０における各触媒金属層４９と接触しない部分の活性化エネルギーは低下しないため、当該部分において還元反応は発生せずにグラフェンも生じない。すなわち、酸化グラフェン膜５０において各触媒金属層４９が接触した部分のみ選択的に還元されてグラフェンが生じる。これにより、各触媒金属層４９の所定のパターンと同じパターンのグラフェンを酸化グラフェン膜５０において形成することができる。
【００４６】
その後、パターニング用部材４１を軸線Ｚ方向に沿って上昇させて基板Ｓから離間させ、本方法を終了する。
【００４７】
図５は、図４のグラフェンのパターニング方法によって基板に形成されたグラフェンの構造を説明するための図であり、図５（Ａ）は基板の平面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）におけるＢ部の拡大平面図であり、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）における線Ｃ−Ｃに沿う拡大断面図である。
【００４８】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、基板Ｓの表面には、触媒金属層４９の所定のパターンと同じパターンのグラフェンからなる配線５１が多数形成されており、各配線５１は各触媒金属層４９と一対一で対応して形成されている。酸化グラフェン膜５０の還元反応は表層でしか発生しないため、各配線５１の厚さは数ｎｍであるが、各配線５１を構成するグラフェンは良導体であるため、厚さが数ｎｍであっても配線として十分に機能を果たす。また、各配線５１は表面以外を絶縁膜である酸化グラフェン膜５０によって囲まれるため、互いに絶縁される。
【００４９】
本実施の形態によれば、パターニング用部材４１に形成された所定のパターンの触媒金属層４９を基板Ｓの酸化グラフェン膜５０に接触させることで、酸化グラフェン膜５０において触媒金属層４９の所定のパターンに対応する部分のみで選択的に還元反応が発生し、所定のパターンのグラフェンからなる配線５１が形成される。すなわち、パターニング用部材４１を基板Ｓに接触させるだけで、簡便に所定のパターンの配線５１を形成することができる。
【００５０】
また、本実施の形態によれば、触媒金属層４９を用いて酸化グラフェン膜５０の還元反応を行うが、触媒金属層４９を構成する金属そのものは酸化グラフェン膜５０と反応しないので、還元によって形成される配線５１へ不純物となる金属化合物が混入するおそれを無くすことができる。さらに、各触媒金属層４９は触媒として作用するのみなので、消耗することがなく、パターニング用部材４１の再利用性を向上することができる。
【００５１】
本実施の形態によれば、パターニング用部材４１は触媒金属層４９と接触する下面に多数の所定のパターンの触媒金属層４９を有するので、パターニング用部材４１を基板Ｓに接触させるだけで、多数の所定のパターンの配線５１を一度に形成することができ、もって、半導体デバイスの生産効率を向上させることができる。
【００５２】
また、本実施の形態によれば、酸化グラフェン膜５０を部分的に還元してグラフェンからなる配線５１を形成するが、酸化グラフェン膜５０の還元反応は表層でしか発生せず、各配線５１の厚さは数ｎｍに止まるため、各配線５１は必ず絶縁体である酸化グラフェン膜５０によって周りを囲まれる。すなわち、各配線５１を形成すると同時に各配線５１の絶縁を行うことができる。
【００５３】
本実施の形態によれば、パターニング用部材４１の各触媒金属層４９は酸化グラフェン膜５０に接触するのみであり、酸化グラフェン膜５０に積層されないので、製造される半導体デバイスに触媒金属層が残存することがなく、もって、後工程で触媒金属層を除去する行程を設ける必要がない。その結果、さらに、半導体デバイスの生産効率を向上することができる。
【００５４】
さらに、本実施の形態によれば、パターニング用部材４１に形成された所定のパターンの触媒金属層４９が基板Ｓの酸化グラフェン膜５０に接触する際、還元ガスからプラズマが生成され、該プラズマを用いて酸化グラフェン膜５０の還元反応を行う。プラズマはエネルギーが高いので、非プラズマの還元ガスそのものを用いる場合よりも、酸化グラフェン膜５０の還元反応を促進することができる。
【００５５】
また、本実施の形態によれば、基板Ｓを、例えば、３００℃〜１１００℃へ加熱するので、酸化グラフェン膜５０の還元反応を促進することができる。
【００５６】
以上、本発明について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００５７】
上述した本実施の形態では、還元ガスとしてＨ２ガスやＣ２Ｈ４ガスを用いたが、還元ガスはこれらに限られず、ＮＨ３（アンモニア）ガス、Ｈ４Ｎ２（ヒドラジン）ガスや炭化水素ガス、例えば、ＣＨ４（メタン）ガスやＣ２Ｈ２（アセチレン）ガスを用いてもよい。特に、Ｃ２Ｈ４ガスやＣ２Ｈ２ガスは反応性が高いため、基板Ｓの温度を３００℃〜１１００℃へ加熱する必要をなくすことができ、還元ガスのプラズマ化を併用すれば、基板Ｓの温度は室温程度に止めていても酸化グラフェン膜５０を還元することができる。
【００５８】
また、上述した本実施の形態では、還元ガスからプラズマを生成してプラズマによって酸化グラフェン膜５０を還元したが、反応性の高いガスを用いる場合や基板Ｓの温度を高温に維持する場合は、必ずしも還元ガスからプラズマを生成する必要がなく、還元ガスそのままで酸化グラフェン膜５０の還元を行うことができる。
【００５９】
また、上述した本実施の形態では、酸化グラフェン膜の還元を触媒金属層４９の接触及び処理容器１１の内部への還元ガスの導入を併用することによって行ったが、酸化グラフェン膜の還元は触媒金属層４９の接触のみを用いても行うことができる。なお、この場合、処理容器１１の内部を封止する必要はない。
【００６０】
さらに、上述した本実施の形態では、基板Ｓを加熱したが、基板Ｓではなく、パターニング用部材４１を加熱してもよく、圧力も０．１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒに限られず、特に、Ｏ２ガスとの反応性が低いガスを用いる場合は、ほぼ大気圧でもよい。
【００６１】
また、パターニング用部材４１の各触媒金属層４９の表面に表面処理を施す必要は特にないが、各触媒金属層４９の表面へ円滑化等の表面処理を施すことによって各触媒金属層４９と酸化グラフェン膜５０の接触状態を改善することができ、これにより、各触媒金属層４９と酸化グラフェン膜５０が対向する部分において確実に還元反応を発生させてムラのない配線５１を形成することができる。
【００６２】
上述した本実施の形態では、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ガラスからなる基板Ｓを、例えば、３００℃〜１１００℃へ加熱するが、基板Ｓがプラスチックによって構成されるフレキシブル基板の場合、当該基板Ｓを、例えば、１００℃〜１５０℃へ加熱する。これにより、加熱を原因とする基板Ｓの軟化を防止できる。また、この場合、処理空間ＰＳへ導入されるマイクロ波の強度を上げてプラズマの生成量、引いてはラジカルの生成量を増加させて酸化グラフェン膜５０の還元反応を促進するのが好ましい。
【実施例】
【００６３】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【００６４】
まず、パターニング用部材４１の各触媒金属層４９を厚さが５ｎｍのＮｉで形成し、基板処理装置１０において、処理容器１１の内部を封止し、Ａｒガスを４５０ｓｃｃｍで、還元ガスとしてのＨ２ガスを４６２ｓｃｃｍで処理空間ＰＳに導入し、処理空間ＰＳの圧力を４００Ｐａへ調整し、基板Ｓを４７０℃へ加熱した後、処理空間ＰＳに電界を生じさせてＨ２ガスから還元ガスのプラズマを生成し、パターニング用部材４１を軸線Ｚ方向に沿って下降させて６０分間に亘って基板Ｓに接触させることにより、各触媒金属層４９を酸化グラフェン膜５０（膜厚が５０ｎｍであって、シート抵抗値は１ＭΩ／□以上である）に接触させた。
【００６５】
その後、酸化グラフェン膜５０が選択的に還元されて生じたグラフェンのシート抵抗値を測定したところ、該シート抵抗値は３９６５０Ω／□であった（比較例１）。
【００６６】
また、パターニング用部材４１の各触媒金属層４９を厚さが３０ｎｍのＮｉで形成し、以降は比較例１の処理と同じ処理を行い、形成されたグラフェンのシート抵抗値を測定したところ、該シート抵抗値は７２９１Ω／□であった（実施例１）。
【００６７】
さらに、パターニング用部材４１の各触媒金属層４９を厚さが２００ｎｍのＣｕで形成し、以降は比較例１の処理と同じ処理を行い、形成されたグラフェンのシート抵抗値を測定したところ、該シート抵抗値は５８９３Ω／□であった（実施例２）。
【００６８】
図６は、測定された実施例１、２及び比較例１のシート抵抗値を示したグラフである。
【００６９】
図６のグラフより、パターニング用部材４１の各触媒金属層４９の厚さが大きいほど、還元によって形成されるグラフェンのシート抵抗が低いことが分かった。但し、触媒金属層４９の厚さが５ｎｍ（比較例１）から３０ｎｍ（実施例１）へ変更された場合には大幅にシート抵抗が低下する一方、触媒金属層４９の厚さが３０ｎｍ（実施例１）から２００ｎｍ（実施例２）へ変更された場合にはさほどシート抵抗が低下しないことから、触媒金属層４９の厚さが３０ｎｍ以上であれば、酸化グラフェン膜５０を十分に還元できることが分かった。
【００７０】
次に、パターニング用部材４１の各触媒金属層４９を厚さが３０ｎｍのＮｉで形成し、パターニング用部材４１を５分間に亘って基板Ｓに接触させた以外は、比較例１の処理と同じ処理を行い、形成されたグラフェンのシート抵抗値を測定したところ、該シート抵抗値は８８５６Ω／□であった（比較例２）。
【００７１】
また、パターニング用部材４１を１０分間に亘って基板Ｓに接触させた以外は、比較例２の処理と同じ処理を行い、形成されたグラフェンのシート抵抗値を測定したところ、該シート抵抗値は７１７７Ω／□であった（実施例３）。
【００７２】
図７は、測定された実施例１、３及び比較例２のシート抵抗値を示したグラフである。
【００７３】
図７のグラフより、パターニング用部材４１の基板Ｓへの接触時間が長いほど、還元によって形成されるグラフェンのシート抵抗が低いことが分かった。但し、接触時間が５分間（比較例２）から１０分間（実施例３）へ変更された場合には大幅にシート抵抗が低下する一方、接触時間が１０分間（実施例３）から６０分間（実施例１）へ変更された場合には、シート抵抗が殆ど変わらないことから、パターニング用部材４１の基板Ｓへの接触時間が１０分間以上であれば、酸化グラフェン膜５０を十分に還元できることが分かった。
【符号の説明】
【００７４】
Ｓ  基板
１０  基板処理装置
４１  パターニング用部材
４９  触媒金属層
５０  酸化グラフェン膜
５１  配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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