KR100944557B1 - 플라즈마 성막방법 - Google Patents

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다카토시 가메시마
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마나부 신리키
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
다이요 닛산 가부시키가이샤
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Abstract

적외선 레이저 흡광방식에 의해 측정된 수분 함유량이 60×10-9체적비 이하인 C5F8가스를 이용하여, 불소첨가 카본막을 성막함으로써, 열적 안정성이 뛰어난 불소첨가 카본막을 얻는 것을 목적으로 한다. C5F8 가스의 공급원(1)과 웨이퍼(W)에 대해 C5F8가스를 플라즈마화시켜 불소첨가 카본막을 성막하는 성막처리부(3)의 사이에, 친수성 또는 환원 작용이 있는 표층을 구비한 물질을 충전한 정제기(2)를 설치하고, C5F8 가스를 정제기(2)에 통기시킴으로써, C5F8 가스의 수분을 제거하여, 예를 들면 수분 함유량이 20×10-9체적비 정도의 C5F8가스를 성막처리부(3)에 도입하여, 불소첨가 카본막을 성막한다. 이렇게 하면, 성막된 불소첨가 카본막에 받아들여지는 수분량이 극히 적어져, 다음의 가열 공정에서 막중의 수분에 기인하는 불소의 이탈이 발생하기 어려워져서, 막의 열적 안정성을 높일 수 있다.

Description

플라즈마 성막방법{PLASMA FILM FORMING METHOD}
본 발명은, 예를 들면 층간절연막 등으로서 이용되는 불소첨가 카본막(플루오로카본막)을 플라즈마에 의해서 성막하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 고집적화를 도모하기 위한 하나의 수법으로서 배선을 다층화하는 기술이 있으며, 다층 배선 구조를 취하기 위해서는, n층째의 배선층과 (n+1)층째의 배선층의 사이를 도전층으로 접속함과 함께, 도전층 이외의 영역은 층간절연막으로 불리는 박막이 형성된다. 이 층간 절연막의 대표적인 것으로서 실리콘 산화막(SiO2막)이 있으나, 근래 디바이스의 동작에 대해 보다 한층 고속화를 도모하기 위해서 층간절연막의 비유전율(比誘電率)을 낮게 하는 것이 요구되고 있다.
이러한 요청에 의해, 탄소(C) 및 불소(F)의 화합물인 불소첨가 카본막이 주목받고 있으며, 이 불소첨가 카본막에 의하면 실리콘 산화막에 비해 대폭적으로 비유전율을 내릴 수 있다. 따라서 이 불소첨가 카본막은, 탄소(C)와 불소(F)로 이루어지는 원료 가스를 플라즈마화하여 얻은 성막종(成膜種)에 의해 성막된다. 원료 가스로서는, C4F8 가스 등도 알려져 있지만, C5F8 가스를 이용하면, 그 분해생성물은 입체 구조를 만들기 쉽고, 이 결과 C-F결합이 강고하게 되어, 유전율이 낮고, 열안정성이 뛰어난 층간절연막을 얻을 수 있는 것이 알려져 있다.
특허 문헌 1에는, 원료 가스로서 고리형상 구조의 C5F8 가스를 이용하여, 2.45GHz의 마이크로파와 875 가우스의 자장과의 상호작용에 의해 전자 사이클로트론 공명(ECR)을 일으켜서 Ar가스 등의 플라즈마 발생용의 가스를 플라즈마화하고, 이 플라즈마에 의해 상기 C5F8 가스를 플라즈마화하여 불소첨가 카본막을 반도체 웨이퍼(이하 웨이퍼라고 한다) 상에 성막하는 기술이 기재되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특개평11-162960호 공보
그런데, 상기 원료 가스중에는 수분이 포함되어 있으며, 종래에는 예를 들면 가스 봄베중의 원료 가스의 수분 농도는 칼 피셔법 등의 측정 한계 이하이며, 정확하게 그 양은 파악할 수 없었다. 그러나 이와 같이 측정이 불가능한 미량의 수분을 포함한 C5F8 가스를 이용하여 불소첨가 카본막을 성막하면, 막중에도 물(H2O) 분자가 포함되어 버리지만, 이와 같이 불소첨가 카본막중에 물분자가 들어가 있으면, 물분자를 구성하는 수소(H)가 불소(F)와 결합하여 불화 수소(HF)를 생성하고, 이 때문에 디바이스의 제조 공정중에 있어서 예를 들면 350℃이상으로 가열되면, 불화 수소(HF)가 막으로부터 빠져나가 버린다. 즉 불소첨가 카본막을 가열하면 F가 막중으로부터 증발하여 버리므로, 열적 안정성이 부족해 버리고, 이렇게 가열 공정시 에 탈(脫)가스가 일어나면, 막이 공동화(空洞化)하여 물러져 버려, 밀착성이 나빠지고, 층간절연막을 적층했을 때에 막의 박리를 일으키거나 층간절연막에 의한 배선의 눌러넣음 작용이 저하하여, 배선의 굴곡이나 엘렉트로 마이그레이션이 발생하기 쉬워짐과 함께, 발생하는 불화 수소에 의한 배선의 부식도 우려된다.
본 발명은, 이러한 배경에 근거하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, C5F8 가스를 플라즈마화하여 불소첨가 카본막을 성막할 때에, 열안정성이 뛰어난 특성을 가진 불소첨가 카본막을 얻을 수 있는 플라즈마 성막 방법 및 그 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 플라즈마 성막방법은, 적외선 레이저 흡광방식에 의해 측정된 수분 함유량이 60×10-9체적비 이하인 C5F8 가스를 플라즈마화하여, 불소첨가 카본막을 성막하는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 다른 플라즈마 성막방법은, 친수성 또는 환원 작용이 있는 표층(表層)을 구비한 물질을 충전한 정제기에 통기시킴으로써 수분이 제거된 C5F8 가스를 플라즈마화하여, 불소첨가 카본막을 성막하는 것을 특징으로 한다. 여기에서 상기 정제기에 통기시킴으로써 수분이 제거된 C5F8 가스는, 예를 들면 수분 함유량이 60×10-9체적비 이하인 C5F8 가스이다.
또한 본 발명의 플라즈마 성막 장치는, C5F8 가스의 공급원과, C5F8 가스를 플라즈마화하여, 기판상에 불소첨가 카본막을 성막하는 성막 처리부와, 상기 공급원과 상기 성막 처리부를 접속하고, C5F8 가스를 성막 처리부에 공급하기 위한 공급로와, 이 공급로에 설치되고, 친수성 또는 환원 작용이 있는 표층을 구비한 물질을 충전한 정제기를 구비한 것을 특징으로 한다. 여기서 상기 정제기의 가스 배출구는, 성막처리부의 가스 도입구의 근방에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 여기서 상기 성막처리부에 공급된 C5F8가스는, 상기 정제기에 통기시킴으로써, 수분 함유량이 60×10-9체적비가 이하가 되도록 수분이 제거된 것이다.
본 발명에 의하면, 적외선 레이저 흡광방식에 의해 측정된 수분 함유량이 60×10-9체적비 이하인 C5F8 가스를 플라즈마화하여 불소첨가 카본막을 성막하고 있으므로, 불소첨가 카본막중에 집어넣어지는 수분이 극히 미량으로 된다. 따라서 불소첨가 카본막중의 수분에 기인하는, 후속 공정에 있어서의 가열시의 불소의 이탈이 일어나기 어렵고, 높은 열적 안정성을 확보할 수 있다.
또한 다른 발명에 의하면, C5F8가스를 정제기를 통하여 성막처리부에 공급하고 있으므로, 온도 변화에 의한 가스 봄베내의 기상(氣相)중의 수분 증기압의 변동 등에 의해, 정제기의 상류측에서 C5F8 가스중의 수분량이 불안정한 경우에도, 정제기에 의해 수분을 제거함으로써, 정제기의 하류측에 있어서의 C5F8 가스중의 수분량 을 거의 일정하게 할 수 있어, 수분 함유량이 안정된 상태로 C5F8 가스를 성막처리부에 공급할 수 있다.
또 다른 발명에 의하면, 상기 정제기를 성막처리부의 바로 가까이에, 즉 정제기의 가스 배출구를, 성막처리부의 가스 도입구 근방에 설치하고 있으므로, 정제기의 하류측의 공급로의 내면에 수분이 부착하고 있었다고 해도, 그 영향을 극력 억제할 수 있고, 보다 수분 함유량이 안정된 상태로 C5F8 가스를 성막처리부에 공급할 수 있다.
본 발명의 플라즈마 성막방법에 대하여, 예를 들면 불소첨가 카본막으로 이루어진 층간절연막을 성막하는 방법의 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 플라즈마 성막장치를 나타내는 개략 구성도이다. 기판으로서는, 예를 들면 CMOS를 포함한 집적회로 형성용의 반도체 웨이퍼(이하 '웨이퍼'라고 한다) W가 이용된다.
도면 중에서 1은, 본 발명의 원료 가스의 공급원이며, 예를 들면 상기 원료 가스가 충전되어 있는 가스 용기(11)를 구비하고 있다. 예를 들면 원료 가스로서는, 수분 함유량이 100×10-9체적비(100ppb) 이하 예를 들면 60×10-9체적비(60ppb) 정도의 C5F8 가스가 이용된다. 여기서 C5F8 가스로서는, 예를 들면 고리형상 C5F8 가스(1,2,3,3,4,4,5,5-Octafluoro-l-cyclopentene), 삼중결합을 1개 가진 C5F8 가스 (1,3,3,4,4,5,5,5-Octafluoro-l-pentyne), 공역 이중결합을 가진 C5F8 가스 (1,1,2,3,4,5,5,5-Octafluoro-l,3-pentadiene) 등을 이용할 수 있다.
또한 본 발명에서는, 상기 원료 가스중의 수분 함유량은 체적비에 의해 나타내고 있으며, 다음 식에 의해 구해진 것이다.
H2O 체적/원료 가스 체적=H2O 체적/(C5F8 가스 체적+H2O 체적)
이 가스 용기(11)의 하류측에는, 수분을 선택적으로 흡착하는 물질에 의해 상기 원료 가스중의 수분을 제거하고, 수분 함유량이 예를 들면 20×10-9체적비 (20ppb) 정도로 적은 C5F8 가스를 얻기 위한 정제기(2)가 설치되어 있다. 이하 가스 용기(11)에 충전되어 있는 수분 함유량이 60×10-9체적비 정도의 C5F8 가스를 원료 가스로 하고, 정제기(2)에 의해 수분이 제거되어, 수분 함유량이 20×10-9체적비 정도로 된 C5F8 가스를 성막 가스로 하여 설명한다.
상기 정제기(2)는, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이, 정제 용기(21)내에, 평균 입자지름이 2∼3mm의 예를 들면 다공질 재료 예를 들면 제올라이트, 실리카, 알루미나, 금속 산화물 등으로 이루어진 펠릿을 충전하여 구성되어 있다. 상기 펠릿은, 소정의 활성화 처리가 실시되고, 표층이 친수성 또는 환원 작용을 가지고 있다. 즉 이 펠릿은 친수성 또는 환원 작용이 있는 표층을 구비하고 있다.
이러한 정제기(2)에서는, 정제 용기(21)내에 원료 가스를 통기시키면, 원료 가스가 펠릿(22)끼리의 틈새를 통하여 하류측으로 환기해 나가고, 이 때 원료 가스와 친수성 또는 환원 작용의 펠릿(22)의 표면이 접촉했을 때에, 원료 가스중의 물이 펠릿(22)의 표면에 화학 흡착되어 제거된다. 이렇게 해서 이 정제기(2)는, 후술의 실시예로부터 명백하듯이, 예를 들면 수분 함유량이 60×10-9체적비 정도의 C5F8 가스로부터, 해당 가스에 포함되는 미량인 수분을 더 제거하여, 수분 함유량이 20×10-9체적비 정도의 C5F8가스를 얻을 수 있도록 구성되어 있다.
이 정제기(2)의 하류측에는, 상기 정제기(2)에 의해 미량의 수분이 제거된 성막가스를 플라즈마화하여, 웨이퍼(W)상에 불소첨가 카본막을 성막하기 위한 성막처리부(3)가 설치되어 있다. 이 성막처리부(3)에서는, 웨이퍼(W)는 재치대(62)상에 놓여지고, 재치대(62)의 상부측에, 재치대(62)와 대향해서 설치된 예를 들면 래디얼 라인 슬롯 안테나로 된 평면 안테나 부재(76)에 마이크로파 발생원(79)으로부터 마이크로파를 공급하고, 재치대(62)와 평면 안테나 부재(76)의 사이에, 원료 가스와, 플라즈마 가스인 아르곤(Ar) 가스를 도입하여, 상기 평면 안테나 부재(76)로부터 방출된 마이크로파에 의해 성막 가스를 플라즈마화하고, 이에 따라 불소첨가 카본막이 형성되도록 되어 있다. 도 1, 2중 밸브(V1)는 가스 용기(11)의 개폐 밸브, 밸브(V2,V3)는, 정제기(2)의 앞뒤에 설치된 공급로(4)를 개폐하기 위한 밸브이다.
상기 가스 용기(11)와 정제기(2)와 성막처리부(3)의 가스 공급부(68)(도 2 참조)는 공급로(4)에 접속되어 있으며, 정제기(2)는 성막처리부(3)의 가스 공급부 (68)의 근방에 설치되어 있다. 본 발명에서는, 정제기(2)의 배치 위치에 대하여 특별히 한정하는 것은 아니지만, 정제기(2)가 성막처리부(3)로부터 떨어져 있으면, 예를 들면 운전 초기시에 정제기(2)의 하류측의 배관에 수분이 부착하고 있었을 때에, 그 수분이 성막처리부(3)에 취해넣어져 버리기 때문에, 혹은 배관의 재질로부터 수분이 비산하는 경우가 있기 때문에, 정제기(2)를 성막처리부(3)의 근방에 설치하는 것이 바람직하다.
여기서 말하는 '근방'의 구체적인 수치는, 플라즈마 성막장치의 본체를 포함한 시스템 전체의 구조에 있어서 바뀐다고 생각되지만, 그 구조 중에서 되도록 정제기(2)를 성막처리부(3)에 접근시키는 것이 바람직하고, 예를 들면 성막처리부(3)측의 가스 도입구에 정제기(2)를 바로 연결하는 구성이 바람직하다. 일반적으로 반도체 제조 공장에서는, 가스 봄베를 포함한 가스박스와 성막처리부(3)는 상당히 떨어져 있으며, 그 도중에 밸브나 유량계 등의 기기군을 배치한 공급 제어 유닛이 설치되어 있는데, 이 공급 제어 유닛보다도 성막처리부(3)에 가까운 쪽에 정제기 (2)를 배치하면 '근방'에 배치했다고 할 수 있다.
이러한 플라즈마 성막장치에서는, 성막처리부(3)로 챔버(61)내를 소정의 감압 분위기로 설정하고, 밸브(V1,V2,V3)를 열면, 가스 용기(11)내의 60×10-9체적비 정도의 수분을 포함한 C5F8 가스가 정제기(2)내를 통기하여, 성막처리부(3)에 도입된다. 여기서 상기 C5F8 가스가 정제기(2)내를 통기할 때, 이미 설명한 바와 같이 C5F8 가스중의 수분이 화학흡착에 의해 제거되므로, 성막처리부(3)에 공급되는 C5F8 가스는 수분이 20×10-9체적비 정도로 저감된, 극히 수분량이 낮은 것으로 된다. 그리고 성막처리부(3)에서는, 이 수분량이 20×l0-9 체적비 정도의 C5F8 가스를 플라즈마화된 Ar에 의해 활성화시키고, 이에 따라 웨이퍼(W)상에 불소첨가 카본막을 성막한다.
여기에서 이렇게 하여 성막된 불소첨가 카본막으로 이루어진 층간절연막을 구비한 반도체 장치의 일례를 도 3에 나타낸다. 41은 p형 실리콘층, 42,43은 각각 소스, 드레인을 이루는 n형 영역, 44는 게이트 산화막, 45는 게이트 전극이며, 이들에 의해 MOS 트랜지스터가 구성되어 있다. 또 46은 BPSG막[붕소(B) 및 인(P)이 도핑된 실리케이트 글래스막), 47은 텅스텐(W)으로 이루어진 배선이고, 48은 사이드 스페이서이다. 그리고 BPSG막(46) 위에는, 예를 들면 구리로 이루어진 배선층 (51)이 매립된 불소첨가 카본막(CF막)으로 이루어진 층간절연막(52)을 다층으로 쌓아올려 있다.(도 3에서는 편의상 2층으로 되어 있다). 또한 53은 예를 들면 질화실리콘 혹은 질소첨가 탄화규소(SiCN)로 이루어진 하드 마스크, 54는 배선 금속의 확산을 방지하기 위한 예를 들면 티탄나이트라이드 혹은 탄탈나이트라이드 등으로 이루어진 보호층, 55는 보호막이다.
이러한 반도체 장치의 제조 프로세스중에는 기판을 가열하는 공정이 있고, 이 때문에 층간절연막(52)은, 그 가열 공정의 프로세스 온도까지 가열되게 된다. 가열공정의 예로서는, 절연막의 성막, 구리배선의 어닐, 하드 마스크 예를 들면 탄탈나이트라이드의 어닐 등을 들 수 있고, 층간절연막(52)을 형성한 후의 가열 공정 중에서 가장 높은 프로세스 온도는 예를 들면 350℃∼420℃이다. 또한 반도체 장치의 미세화의 세대가 진행됨에 따라 열처리 온도는 낮아질 가능성이 있다.
이와 같이 상술한 실시형태에서는, 친수성 또는 환원 작용이 있는 표층을 구비한 펠릿을 충전한 정제기(2)를 이용하고 있으므로, 원료 가스에 포함되는 미량의 수분이 상기 펠릿에 화학 흡착되어 제거되고, 후술의 실시예에 의해 명백하듯이, C5F8 가스중의 수분 함유량을 20×10-9체적비 정도까지 저하할 수 있다.
여기서 상기 정제기(2)의 유효성을 확인할 때에 이용한 수분 검출 방법에 대하여 간단하게 설명한다. 종래에는, 불소와 탄소로 이루어지는 CF계 가스중의 수분 농도의 측정은, 예를 들면 수정진동식이나 칼 피셔법 등에 의해 이루어지고 있었지만, 이들 수법에서는 약 6000×10-9체적비 이하의 수분량은 측정할 수 없었다. 이번에 본 발명자들은, 적외 레이저 흡광법을 이용하여, CF계 가스에 있어서 100×10-9체적비 이하의 수분 농도를 측정할 수 있는 수법을 확립하였다. 이 적외 레이저 흡광법이란, 예를 들면 적외선 레이저에 의해, 1392.53nm의 파장의 빛을 측정 대상으로 조사하여, 측정대상을 투과한 빛을 검출하고, 이 검출광의 강도가 어느 역치에 이를 때까지의 시간으로부터, 람베르트(Lambert)의 식을 이용하여 수분 농도를 산출하는 수법이다. 이 수법에 의하면, 검출 하한은 3σ=9×10-9체적비, 정량 하한은 10σ=20×10-9체적비 정도이며, 100×10-9체적비 이하인 영역의 수분 농도를 높은 정밀도로 검출할 수 있다. 여기서 상기 σ란 노이즈의 불균일의 지표치이다. 이 수법에 의해 종래의 가스 봄베중의 원료 가스(C5F8)의 수분 농도를 측정한 바, 100×10-9체적비 정도였다.
이와 같이 이번에, CF계 가스중의 100×10-9체적비 이하의 미량의 수분량을 정밀도 좋게 검출하는 기술을 확립한 것에 의해, 후술하는 실시예에서 명백하듯이, C5F8 가스를 이용하여 불소첨가 카본막을 성막할 때, C5F8 가스에 포함되는 100×10-9체적비 이하의 극히 미량의 수분이, 얻어지는 불소첨가 카본막의 열적 안정성에 크게 영향을 주고 있는 것이 발견되었다. 이에 따라 본 발명자들은 수분 함유량이 100×10-9체적비 이하인 C5F8 가스에 착안하여, 여러 가지 실험을 실시한 결과, 수분 함유량이 60×10-9체적비 이하인 C5F8 가스를 이용하여 불소첨가 카본막을 성막하는 것이, 막의 열적 안정성의 향상에 극히 유효한 것을 발견하여, 본 발명을 확립하기에 이르렀다.
여기서 상기 열적 안정성이란, 성막된 불소첨가 카본막을 가열했을 때의 불소나 불화수소, 탄화불소 등의 불소계의 가스의 이탈이 적다고 하는 것이다. 즉 이미 설명한 바와 같이, 불소첨가 카본막중의 수분량이 적으면, 불소첨가 카본막의 불소와 결합하는 수소가 적기 때문에, 그만큼 가열시에 불화 수소로서 증발해 버리는 불소가 적어진다. 이렇게 가열 공정시에 탈가스가 적어지면, 막의 공동화나, 밀착성의 악화가 억제되어 막박리의 발생을 방지할 수 있는 동시에, 층간절연막에 의한 배선의 밀어넣음 작용의 저하도 억제되므로, 배선의 굴곡이나 엘렉트로 마이그레이션의 발생을 방지할 수 있다.
후술하는 실시예에 의해 명백하듯이, 수분 함유량이 60×10-9체적비 정도의 C5F8 가스에 의해 성막된 불소첨가 카본막은, 수분 함유량이 100×10-9체적비 정도의 C5F8 가스에 의해 성막된 불소첨가 카본막에 비해, 막을 가열했을 때의 불화 수소나 탄화 불소 등의 불소계의 가스의 이탈이 적고, 또한 수분 함유량이 20×10-9체적비 정도의 C5F8 가스에 의해 성막된 불소첨가 카본막은, 불소의 빠짐이 적은 것이 인정되고, 이렇게 수분 함유량이 60×10-9체적비 이하, 더 바람직하게는 수분 함유량이 20×10-9체적비 정도의 C5F8가스를 이용하여 불소첨가 카본막을 성막함으로써, 다음 공정에서 예를 들면 350℃정도로 가열해도, 막특성이 저하하지 않는 층간절연막 등의 절연막으로서 최적인 불소첨가 카본막을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
또한 본 발명에서는 원료 가스 공급원(1)과 성막처리부(3)의 사이에 정제기 (2)를 설치하고 있으므로, 20×10-9체적비 정도의 수분 함유량의 C5F8가스를 안정된 상태로 성막처리부(3)에 공급할 수 있다. 즉 정제기(2)의 상류측에서는, 온도 변화에 따른 가스 용기(11) 내의 기상중의 수분 증기압의 변동 등에 의해서 C5F8가스중의 수분 함유량이 불안정한 경우가 있다. 예를 들면 가스 용기(11)중에서는, C5F8가스는 기상과 액상으로 분리한 상태로 충전되고 있으므로, 온도 변화에 의해 C5F8가스중의 수분량이 변화된다. 즉 H2O의 증기압 곡선과 C5F8가스의 증기압 곡선에서는, 온도에 대한 변화하는 방법(곡선의 커브)이 다르므로, 어느 온도 영역에서는 기상중의 수분 농도가 변화하고, 가스 용기(11)중의 H2O/C5F8의 비가 변화된다. 따라서 가스 용기(11)내의 C5F8 가스중의 수분 함유량이 소정의 온도 영역에서는 60×10-9체적비 이하라고 해도, 그 온도 영역으로부터 벗어나면 60×10-9체적비 이상이 되어 버리는 경우가 있고, 정제기(2)를 설치하지 않는 경우에는, 온도에 의해서 C5F8 가스중의 수분 함유량이 변화해 버릴 우려가 있다.
이에 대해서 정제기(2)를 설치한 경우에는, 원료 가스중의 수분 농도에 상관없이, 정제기(2)를 통과시킴으로써, 원료 가스중의 수분이 친수성 또는 환원 작용이 있는 표층에 의해 흡착 제거되므로, 정제기(2)의 하류측에서는 C5F8가스의 수분 함유량이 항상 거의 일정량으로 조정되어, 항상 수분 함유량이 안정된 C5F8 가스를 성막처리부(3)에 공급할 수 있다. 이에 따라 얻어지는 불소첨가 카본막의 수분 함유량이 안정된다.
또한 상술한 실시형태에서는, 정제기(2)에 의해, 온도가 변화해도 C5F8가스중의 수분 함유량을 항상 20×10-9체적비 정도로 제거할 수 있으므로, 수분 함유량이 20×10-9체적비 정도의 C5F8 가스를 안정적으로 성막처리부(3)에 공급할 수 있다.
이 때, 정제기(2)는 성막처리부(3)의 바로 근방에 설치하는 것이 바람직하다. 공급로(4)는 예를 들면 그 내면이 화학 연마된 배관으로 구성되어 있지만, 정제기(2)를 성막처리부(3)의 근방에 설치하도록 하면, 정제기(2)와 성막처리부(3)의 사이의 공급로(4)가 짧기 때문에, 이 공급로(4)의 내면에 수분이 부착하고 있었다고 해도, 그 영향을 극력 억제할 수 있고, 수분 함유량이 보다 안정된 상태로 성막처리부(3)에 공급할 수 있기 때문이다.
이상에 있어서, 이미 서술한 바와 같이 수분 함유량이 60×10-9체적비 이하의 C5F8 가스이면, 수분 함유량이 100×10-9체적비 정도의 C5F8 가스를 이용하여 성막된 불소첨가 카본막에 비해서, 막을 가열했을 때의 탈가스량이 저감되므로, 막의 열적 안정성이 향상하고 있다. 이로부터, 본 발명에서는, 수분 함유량이 60×10-9체적비 이하인 C5F8 가스를 이용하여 불소첨가 카본막을 성막하면 되고, 반드시 정제기(2)를 마련할 필요는 없다.
이어서 상기 성막처리부(3)의 일례에 대하여 도 2 및 도 4에 의해 설명한다. 이 성막처리부(3)는, 래디얼 라인 슬롯 안테나를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치이다. 도면중에서 61은 처리 용기(진공 챔버), 62는 온도조절수단을 구비한 재치대이며, 이 재치대(62)에는 예를 들면 13.56MHz의 바이어스용 고주파 전원(63)이 접속되어 있고, 재치대면은 정전 척으로서 구성되어 있다.
상기 처리 용기(61)의 상부에는, 재치대(62)와 대향하도록, 예를 들면 평면 형상이 대략 원형상으로 구성된 제1 가스 공급부(64)가 설치되어 있다. 이 가스 공급부(64)는 예를 들면 산화 알루미늄에 의해 구성되며 재치대(62)와 대향하는 면에는 다수의 제1 가스 공급 구멍(65)이 형성되어 있다. 이 가스 공급 구멍(65)은 가스 유로(66)를 통하여 제1 가스 공급로(67)에 연이어 통하고 있다. 이 제1 가스 공급로(67)는 플라즈마 가스인 아르곤(Ar) 가스나 크립톤(Kr) 가스 등의 공급원 및 수소(H2) 가스의 공급원이 접속되어 있다.
또한 재치대(62)와 제1 가스 공급부(64)의 사이에는, 예를 들면 평면 형상이 대략 원형상으로 구성된 제2 가스 공급부(68)를 구비하고 있다. 이 제2 가스 공급부(68)는 예를 들면 마그네슘(Mg)을 포함한, 알루미늄 합금이나 알루미늄 첨가 스테인리스 스틸 등의 도전체에 의해 구성되고, 재치대(62)와 대향하는 면에는 다수의 제2 가스 공급 구멍(69)이 형성되어 있다. 이 가스 공급부(68)의 내부에는, 예를 들면 도 4에 나타낸 바와 같이 가스 공급 구멍(69)의 한 끝단측과 연이어 통하는 격자형상의 가스 유로(71)가 형성되어 있으며, 이 가스 유로(71)에는 상기 공급로(4)의 한 끝단측이 접속되어 있다. 또한 제2 가스 공급부(68)에는, 상기 가스 공급부(68)를 관통하도록, 다수의 개구부(72)가 형성되어 있다. 이 개구부(72)는, 플라즈마나 플라즈마중의 원료 가스를 상기 가스 공급부(68)의 하부측의 공간에 통과시키기 위한 것으로, 예를 들면 인접하는 가스 유로(71)끼리의 사이에 형성되어 있다.
여기서 제2 가스 공급부(68)는, 공급로(4), 정제기(2)를 통하여 원료 가스인 C5F8 가스의 가스 용기(11)와 접속되고, 이 C5F8 가스는 공급로(4)를 통하여 가스 유로(71)에 차례로 흐르게 하고, 상기 가스 공급 구멍(69)을 통하여 제2 가스 공급부 (68)의 하부측의 공간에 일정하게 공급된다.
상기 제1 가스 공급부(64)의 상부측에는, 예를 들면 산화 알루미늄 등의 유전체에 의해 구성된 커버 플레이트(73)가 설치되고, 이 커버 플레이트(73)의 상부측에는, 상기 커버 플레이트(73)와 밀접하도록 안테나부(74)가 설치되어 있다. 이 안테나부(74)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 평면 형상이 원형의 아랫면측이 개구하는 편평한 안테나 본체(75)와, 이 안테나 본체(75)의 상기 아랫면측의 개구부를 덮도록 설치되고, 다수의 슬롯이 형성된 원판형상의 평면 안테나 부재(슬롯판)(76)을 구비하고 있으며, 이들 안테나 본체(75)와 평면 안테나 부재(76)는 도체에 의해 구성되고, 편평한 속이 빈 원형 도파관을 구성하고 있다. 그리고 상기 평면 안테나 부재(76)의 아랫면이 상기 커버 플레이트(73)에 접속되어 있다.
또한 상기 평면 안테나 부재(76)와 안테나 본체(75)의 사이에는, 예를 들면 산화알루미늄이나 질화 규소(Si3N4) 등의 저손실 유전체 재료에 의해 구성된 지상 판(遲相板:77)이 설치되어 있다. 이 지상판(77)은 마이크로파의 파장을 짧게 하여 상기 도파관내의 관내 파장을 짧게 하기 위한 것이다. 이 실시형태에서는, 이들 안테나 본체(75), 평면 안테나 부재(76), 지상판(77)에 의해 래디얼 라인 슬롯 안테나(Radial Line Slot Anntena:RLSA)가 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 안테나부(74)는, 상기 평면 안테나 부재(76)가 커버 플레이트(73)에 밀접하도록 도시하지 않은 시일부재를 통하여 처리 용기(61)에 장착되어 있다. 그리고 이 안테나부(74)는 동축 도파관(78)을 개재하여 외부의 마이크로파 발생 수단(79)과 접속되고, 예를 들면 주파수가 2.45GHz 혹은 8.3GHz의 마이크로파가 공급되도록 되어 있다. 이 때, 동축 도파관(78)의 바깥측의 도파관(78A)은 안테나 본체(75)에 접속되고, 중심 도체(78B)는 지상판(77)에 형성된 개구부를 개재하여 평면 안테나 부재(76)에 접속되어 있다.
상기 평면 안테나 부재(76)는, 예를 들면 두께 1mm 정도의 강판으로 이루어지고, 도 5에 나타낸 바와 같이 예를 들면 원편파(圓偏波)를 발생시키기 위한 다수의 슬롯(81)이 형성되어 있다. 이 슬롯(81)은 대략 T자 형상으로 약간 사이를 두고 배치한 한 쌍의 슬롯(81a,81b)을 1 세트로 하여, 둘레방향을 따라서 예를 들면 동심원형상이나 소용돌이 형상으로 형성되어 있다. 이와 같이 슬롯(81a)과 슬롯 (81b)을 서로 대략 직교하는 관계로 배열하고 있으므로, 2개의 직교하는 편파(偏波)성분을 포함한 원편파가 방사되게 된다. 이 때 슬롯쌍(81a,81b)을 지상판(77)에 의해 압축된 마이크로파의 파장에 대응한 간격으로 배열함으로써, 마이크로파가 평면 안테나 부재(76)로부터 대략 평면파로서 방사된다. 또한 처리 용기(61)의 바 닥부에는 배기관(82)이 접속되어 있으며, 이 배기관(82)은 압력 조정부(83)를 통하여 진공 배기 수단인 진공 펌프(84)에 접속되고, 처리 용기(61)내를 소정의 압력까지 진공흡인할 수 있도록 되어 있다.
계속해서 이 장치에서 실시되는 성막 프로세스의 일례에 대하여 설명한다. 먼저 기판인 웨이퍼(W)를 반입하여 재치대(62)상에 얹어 놓는다. 계속해서 처리 용기(61)의 내부를 소정의 압력까지 진공 흡인하고, 제1 가스 공급로(67)를 개재하여 제1 가스 공급부(64)에 플라즈마 가스 예를 들면 Ar가스를 소정의 유량 예를 들면 300sccm로 공급함과 함께, 공급로(4)를 개재하여 제2 가스 공급부(68)에 성막 가스를 소정의 유량 예를 들면 150sccm로 공급한다. 여기서 이 성막 가스는, 정제기(2)에 의해 수분 함유량이 20×10-9체적비 정도로 정제된 C5F8 가스이다. 그리고 처리 용기(61)내를 예를 들면 프로세스 압력 60Pa로 유지하고, 재치대(62)의 표면 온도를 350℃로 설정한다.
한편 마이크로파 발생 수단(79)에서 2.45GHz, 2000W의 고주파(마이크로파)를 공급하면, 이 마이크로파는, TM모드 혹은 TE모드 혹은 TEM 모드로 동축 도파관(78)내를 전파하여 안테나부(74)의 평면 안테나 부재(76)에 도달하고, 동축 도파관의 내부 도체(78B)를 통하여, 평면 안테나 부재(76)의 중심부로부터 둘레가장자리 영역을 향해서 방사상으로 전파되는 사이에, 슬롯쌍(81a,81b)으로부터 마이크로파가 커버 플레이트(73), 제1 가스 공급부(64)를 통하여 상기 가스 공급부(64)의 하부측의 처리 공간을 향해서 방출된다.
이때 기술한 바와 같이 슬릿쌍(81a,81b)을 배열했으므로, 원편파가 평면 안테나 부재(76)의 평면에 걸쳐 균일하게 방출되고, 이 아래쪽의 처리 공간의 전계 밀도가 균일화된다. 그리고 이 마이크로파의 에너지에 의해, 넓은 처리 공간의 전역에 걸쳐 고밀도로 균일한 플라즈마가 여기된다. 그리고 이 플라즈마는, 제2 가스 공급부(68)의 개구부(72)를 통하여 해당 가스 공급부(68)의 하부측의 처리 공간으로 흘러들어가고, 상기 가스 공급부(68)로부터 이 처리 공간에 공급되는 C5F8 가스를 활성화시켜, 즉 플라즈마화하여, 활성종을 형성한다. 이렇게 해서 생성된 활성종이 웨이퍼(W)의 표면에 퇴적하여 불소첨가 카본막으로 이루어진 층간절연막이 성막된다.
이상에서 상술한 예에서는, 층간절연막을 예로 들고 있지만, 본 발명의 불소첨가 카본막은 층간절연막 이외의 절연막으로서 이용하여도 좋다. 또한 본 발명의 성막처리부로서는, 이미 서술한 래디얼 라인 슬롯 안테나에 의해 플라즈마를 발생하는 방식뿐만 아니라, 평행 평판형 플라즈마 성막장치나, 전자 사이크로토론 공명을 이용한 플라즈마 성막장치 등을 사용할 수 있다.
[실시예]
계속해서 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 실시한 실시예에 대하여 설명한다. 실시예 1은, 정제기(2)의 하류측에 있어서의 C5F8 가스중의 수분 함유량의 측정 시험, 실시예 2, 3은 불소첨가 카본막중의 성분의 이탈에 관한 시험, 실시예 4는 불소첨가 카본막의 밀착성에 관한 시험이다.
(실시예 1)
상술한 플라즈마 성막장치를 이용하여, 가스 용기(11)중의 수분 농도가 60×10-9체적비 이하인 C5F8 가스를 정제기(2)에 통과시켜, 정제기(2)의 하류측의 공급로(4)내의 C5F8 가스의 수분 농도를 이미 서술한 적외 레이저 흡광법에 의해 측정하였다. 여기서, 측정 대상의 C5F8 가스는 측정 포인트 P(도 1 참조)에서 샘플링하고, 마찬가지의 측정을 여러 차례 실시하였지만, 모두 C5F8 가스중의 수분 함유량은 20×10-9체적비 정도였다.
이로부터, 정제기(2)를 이용함으로써, 수분 함유량이 60×10-9체적비 정도인 C5F8 가스로부터 수분을 제거할 수 있고, 수분 함유량이 20×10-9체적비 정도인 C5F8 가스를 얻을 수 있는 것이 인정되었다.
(실시예 2)
도 2에 나타내는 성막처리부(3)를 구비한 상술의 플라즈마 성막장치를 이용하여 수분 농도가 60×10-9체적비 정도인 C5F8 가스를, 정제기(2)에 의해 수분 함유량을 20×10-9체적비 정도로 정제하여 성막처리부(3)에 공급하고, 성막처리부(3)에서 처리 분위기의 압력이 60Pa, 마이크로파 전력이 2000W, C5F8 가스의 유량이 200sccm, Ar가스의 유량이 300sccm로서 8인치 사이즈의 웨이퍼(W)에 대해서 불소첨 가 카본막을 성막하였다. 이 때 정제기(2)가 성막처리부(3)에 있어서의 가스 도입구에 이르기까지의 배관의 길이 거리 L(도 2 참조)은 1m로 하였다. 이렇게 해서 얻어진 불소첨가 카본막에 대해서, 성막후 재빨리 막두께를 측정하여, 거의 10mm 각으로 잘라내어, TDS(Thermal Desorption Spectroscopy) 측정을 실시하였다. 이 때, 성막처리부(3)의 바로 근방의 측정 포인트 P에 있어서의 C5F8가스중의 수분 함유량을 적외 레이저 흡광법으로 측정한 바, 수분 함유량은 20×10-9체적비 정도인 것을 확인하였다. 이 결과를 도 6(a), 도 7(a)에 나타낸다.
(실시예 3)
실시예 3에 있어서는, 실시예 2에서 이용한 정제기(2)를 이용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 플라즈마 성막장치를 이용하여 수분 농도가 60×10-9체적비 정도인 C5F8 가스를 성막처리부(3)에 공급하고, 실시예 2와 동일한 성막 조건으로 불소첨가 카본막을 성막하여, 마찬가지로 TDS 측정을 실시하였다. 이 때, 성막처리부(3)의 바로 근방의 측정 포인트 P에 있어서의 C5F8 가스중의 수분 함유량을 적외 레이저 흡광법으로 측정한 바, 수분 함유량은 60×10-9체적비 정도인 것을 확인하였다. 이 결과를 도 6(b), 도 7(b)에 나타낸다.
(실시예 4)
실리콘 베어 웨이퍼상에, 질소 첨가 탄화 규소막(SiCN막), 불소첨가 카본막 (CF막), SiCN막, 실리콘 산화막(SiO2막)을 이 순서대로 적층하여 테이프 테스트를 실시하였다.
여기서 SiCN막은 상하 모두 동일하고, 도 2에 나타내는 성막 처리부(3)를 구비한 상술한 성막장치를 이용하여 10nm의 막두께로 성막하였다. 그 성막 조건에 대해서는, 마이크로파의 파워를 1500W, 프로세스 압력을 39.9Pa(300mTorr), 웨이퍼의 온도를 380℃로 설정하고, 트리메틸실란가스를 40sccm, Ar가스를 800sccm 및 질소 가스를 50sccm의 유량으로 공급하였다.
또한 불소첨가 카본막은, 도 2에 나타내는 성막처리부(3)를 구비한 상술의 성막장치를 이용하여 120nm의 막압으로 성막하였다. 그 성막 조건에 대해서는, 마이크로파의 파워를 2750W, 프로세스압을 7.4Pa(56mTorr), 웨이퍼의 온도를 380℃로 설정하고, C5F8 가스 200sccm, Ar가스를 250sccm의 유량으로 공급하였다. C5F8 가스로서는, 그 수분 농도가 20×10-9체적비 정도인 것을 이용하였다.
SiO2막은 TEOS(테트라에틸오르소실리케이트) 등의 유기 소스의 증기와 산소 가스를 이용하고, 이들 가스를 활성화해서 얻은 플라즈마에 의해, 40nm의 막두께로 성막하였다.
이렇게 해서 적층막이 얻어진 샘플 웨이퍼에 대해서, 실제의 반도체 장치 제작 공정에 있어서 예상되는 400℃, 1시간의 어닐 공정을 거치고 나서 테이프 테스트를 실시하였다. 테이프 테스트란 샘플 웨이퍼를 2 mm각 정도의 크기로 스크래치를 내고, 그 위에 스카치 테이프를 붙이고, 이 테이프를 벗기는 것에 의해 이루어지고, 각각의 적층막의 밀착력이 부족했던 경우에는, 떼어낸 테이프와 함께 적층막 이 벗겨지며, 따라서 이 테스트를 실시함으로써 박막의 밀착성의 평가를 실시할 수 있다.
(비교예 1)
정제기를 이용하지 않고, 가스 용기중의 수분 농도가 100×10-9체적비 정도인 C5F8 가스를 성막처리부(3)에 공급하고, 실시예 2와 동일한 성막 조건으로 불소첨가 카본막을 성막하고, 마찬가지로 TDS 측정을 실시하였다. 이 때, 성막처리부 (3)의 바로 근방의 측정 포인트 P에 있어서의 C5F8 가스중의 수분 함유량을 적외 레이저 흡광법으로 측정한바, 수분 함유량은 100×10-9체적비 정도인 것을 확인하였다. 이 결과를 도 6(c), 도 7(c)에 나타낸다.
(비교예 2)
또한 C5F8 가스로서, 그 수분 농도가 100×10-9체적비 정도인 것을 이용한 것 외에는, 실시예 4와 완전히 동일하게 하여 샘플 웨이퍼를 작성하고, 마찬가지로 테이프 테스트를 실시하였다.
(결과 및 고찰)
도 6(a), (b), (c)는, 각각 가로축은 온도, 세로축은 분자의 양을 나타내고 있다. 측정 대상은, 수소(H2), 물(H2O), 불소(F), 불화수소(HF), 일산화탄소(CO), 불화 탄소(CF)로 했지만, 도면에서는 각각의 데이터를 겹친 상태로 나타내고 있다. 또한 도 7(a), (b), (c)는, 각각도 6(a), (b), (c)의 주요부를, 스케일과 측정 대 상을 바꾸어 나타내고 있으며, 여기서는 측정 대상은, 수소(H2), 물(H2O), 불소(F), 불화 탄소(CF)만을 나타내고 있다. 이들은 모두 측정후에 막두께 및 샘플의 면적에 기초하여 규격화하고 있다(교정되어 있다).
이 결과, 비교예 1은, 실시예 2, 실시예 3의 불소첨가 카본막에 비해, 막으로부터 이탈하는 H2O, H2, CF, HF, CO의 양이 매우 많은 것이 인정되었다. 이에 따라, 수분 함유량이 100×10-9체적비 정도인 C5F8 가스를 이용하여 성막한 불소첨가 카본막에서는, 막중에 취해넣어지는 H2O의 양이 많아지고, 불소첨가 카본막을 가열하는 것에 의해서, 막에 포함되는 H2O 자체가 증발해 나가는 동시에, H2O가 분해하여, H2, HF를 생성하고, 이들이 이탈해 나가며, 이들 가스의 이탈에 의해 막이 더 물러져서 CF자체도 이탈하기 쉬워지는 것으로 추측된다.
이에 대해서, 실시예 2와 실시예 3을 비교하면, 불소첨가 카본막으로부터 이탈하는 H2O, H2, CF, CO, HF의 양은 동일한 정도로서, 이들 양은 비교예 1보다도 약 1/4이하의 양으로 저감하고 있기 때문에, 수분 함유량이 60×10-9 체적비 정도인 C5F8 가스이면, 막의 가열시의 탈가스량이 매우 적어져, 열적 안정성이 높은 불소첨가 카본막을 성막할 수 있는 것이 인정된다.
F에 더 주목하면, 급격하게 탈가스량이 증가하는 온도는, 비교예 1이 가장 낮고, 계속해서 실시예 3, 실시예 2의 순서로 온도가 높아지고 있다. 이 경향은 CF에 대해서도 마찬가지이며, 이에 따라 수분 함유량이 적은 C5F8가스일수록, F가 이탈하는 온도가 높고, F가 이탈하기 어려운 상태가 되어, 열적 안정성이 높아지는 것이 인정된다.
여기서 실시예 2와 실시예 3을 비교하면, 실시예 3에서는 20℃를 넘은 부근에서 급격하게 탈가스량이 증가하고 있는데 비해서, 실시예 2에서는 250℃를 넘은 부근에서 급격하게 탈가스량이 증가하고 있어 F가 이탈하는 온도가 다르지만, 이것은 실시예 2와 같이 높은 온도에서 이탈하는 F는, 막중의 유리(遊離) 불소가 이탈한 것이고, 실시예 3과 같이 200℃ 부근에서 이탈하는 F는, H2O의 존재에 의해 CF막이 분해하여, 유리한 F인 것으로 추측된다.
실시예 4와 같이 수분 농도가 20×10-9체적비 정도인 것으로 작성된 샘플 웨이퍼에 있어서는 막 박리가 발생하지 않고, 4 포인트 벤딩법(예를 들면 Engineering Fracture Mechanics 61(1998)141-162참조)으로 측정된 4.6∼5.0J/m2였다. 여기서, Cu 듀얼다마신의 작성 공정에서 실시되는 CMP(Chemical Mechanical Polishing)에 대해서는, 일반적으로 4 포인트 벤딩법으로 측정된 값이 2.7/Jm2 이상이면 거의 막의 박리가 발생하지 않는다고 할 수 있고, 4.6∼5.0J/m2와 같은 값은 충분히 이 범위를 만족하고 있다.
한편, 비교예 2와 같이 C5F8 가스의 수분 농도가 100×10-9체적비 정도인 것 으로 작성된 샘플 웨이퍼는, 5매중 3매의 웨이퍼에서 막의 박리가 발생하였다. 박리가 발생한 장소는, SiCN막이 10nm로 얇기 때문에 특정하는 것은 곤란하지만, CF막과 상층 SiCN막의 계면, 혹은 상층 SiCN막과 SiO2막의 계면에서 발생하고 있었다. 막의 박리가 발생하지 않은 웨이퍼는, 다시 4 포인트 벤딩법에 의해 밀착력이 측정되고, 그 값은 2.1∼2.5J/m2였다.
이렇게 C5F8 가스중에 수분이 미량일지라도 포함되어 있으면, CF막의 막질에 영향을 주기 때문에, 수분량을 관리하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명자들은, 미량의 수분량을 검출하는 방법을 모색하면서, 수분의 미량 영역에 있어서 수분량과 막질의 관계를 밝혀, 100×10-9체적비와 같은 극미량 영역이라 하더라도, 100×10-9체적비와 비교하여, 60×10-9체적비까지 수분량을 억제하면 막질이 대폭 향상하고, 또한 20×10-9체적비까지 수분량을 억제하면 더 한층 막질이 향상하는 것을 파악하였다.
불소첨가 카본막은 「배경 기술」에서 설명한 바와 같이, 층간절연막으로서 유효한 것임이 알려져 있지만, 양호한 막질의 불소첨가 카본막의 제조가 극히 곤란하다고 생각할 수 있고, 이러한 배경으로부터 미량 수분 영역에 있어서의 수분량의 지표를 파악한 것은 불소첨가 카본막의 실현화를 향해서 크게 한 걸음 내디딘 것으로서, 따라서 본 발명은 극히 유효한 것이다.
[도 1] 본 발명에 관한 플라즈마 성막방법이 실시되는 플라즈마 성막장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
[도 2] 상기 플라즈마 성막장치에 이용되는 정제기와 성막처리부를 나타내는 단면도이다.
[도 3] 불소첨가 카본막을 층간절연막으로서 구비한 반도체 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
[도 4] 상기 성막처리부에 이용되는 제2 가스 공급부를 나타내는 평면도이다.
[도 5] 상기 성막처리부에 이용되는 안테나부를 일부 단면으로 나타내는 사시도이다.
[도 6] 수분 함유량이 다른 C5F8 가스를 이용하여 불소첨가 카본막을 성막하고, 그 막에 대해서 실시한 TDS 분석의 결과를 나타내는 특성도이다.
[도 7] 수분 함유량이 다른 C5F8 가스를 이용하여 불소첨가 카본막을 성막하고, 그 막에 대해서 실시한 TDS 분석의 결과를 나타내는 특성도이다.

Claims (1)

  1. 적외선 레이저에 의해 특정 파장의 빛을 C5F8 원료가스 중에 조사하여, 상기 원료가스를 투과한 빛을 검출하고, 이 검출광의 강도로부터 상기 원료가스 중의 수분 함유량을 측정하는 공정, 및 상기 측정된 C5F8 원료가스 중의 수분 함유량이 60×10-9체적비 이하인 상태에서 상기 C5F8 원료가스를 플라즈마화하여, 불소첨가 카본막을 성막하는 공정을 포함하는 플라즈마 성막방법.
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