KR20080056911A - Gas nozzle, plasma chemical vapor depositon equipment incluing it and method for controlling gas flow thereof - Google Patents

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KR20080056911A
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정경화
홍성환
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세메스 주식회사
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Abstract

A gas nozzle is provided to measure the flowrate of reaction gas supplied from a gas supply source by including a sensor in a gas nozzle. One end of a body(118) is connected to a gas supply line for supplying gas. A discharge hole(120) for discharging gas to the outside is formed at the other end of the body. A gas supply path is formed in the body to connect the gas supply line to the discharge hole. A sensor(112) measures the gas flowrate supplied to the discharge hole, fixed to one side of the body. A gas nozzle(110) can include a coupling member(114) for coupling the sensor to one side of the body.

Description

가스 노즐과, 이를 구비하는 플라즈마 화학 기상 증착 설비 및 그의 가스 유량 제어 방법{GAS NOZZLE, PLASMA CHEMICAL VAPOR DEPOSITON EQUIPMENT INCLUING IT AND METHOD FOR CONTROLLING GAS FLOW THEREOF}GAS NOZZLE, PLASMA CHEMICAL VAPOR DEPOSITON EQUIPMENT INCLUING IT AND METHOD FOR CONTROLLING GAS FLOW THEREOF

도 1은 종래기술의 실시예에 따른 가스 유량을 조절하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비의 일부 구성을 도시한 블럭도;1 is a block diagram showing a partial configuration of a high density plasma chemical vapor deposition apparatus for adjusting the gas flow rate according to an embodiment of the prior art;

도 2는 도 1에 도시된 가스 노즐의 구성을 도시한 단면도;FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of the gas nozzle shown in FIG. 1; FIG.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스 유량을 제어하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비의 구성을 도시한 블럭도;3 is a block diagram showing the configuration of a high density plasma chemical vapor deposition apparatus for controlling the gas flow rate in accordance with an embodiment of the present invention;

도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 가스 노즐의 구성을 도시한 단면도들; 그리고4 and 5 are cross-sectional views showing the configuration of the gas nozzle shown in FIG. 3; And

도 6은 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비의 가스 유량을 제어하는 수순을 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a procedure for controlling the gas flow rate of the high density plasma chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비 102 : 가스 공급원100: high density plasma chemical vapor deposition equipment 102: gas supply source

104 : 밸브 106 : 질량 유량 조절기104 valve 106 mass flow regulator

108 : 플렉시블 라인 110 : 가스 노즐108: flexible line 110: gas nozzle

112 : 센서 114 : 체결부재112: sensor 114: fastening member

116 : 케이블 118 : 몸체116 cable 118 body

120 : 토출구 122 : 연결부120 discharge port 122 connection portion

124 : 가스 공급 경로124: gas supply path

본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 토출구의 가스 유량을 측정하는 가스 노즐과, 이를 구비하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비 및 그의 반응 가스의 유량를 정확하게 조절하기 위한 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a gas nozzle for measuring the gas flow rate of the discharge port, a high density plasma chemical vapor deposition equipment having the same and a control method for accurately adjusting the flow rate of the reaction gas thereof. .

최근 반도체 제조 기술의 급속한 발달로 반도체 소자가 고집적화되고 금속 배선들의 간격이 미세화됨에 따라 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착(HDP CVD) 방법이 개발되어 있다. HDP CVD 방법은 종래의 플라즈마 CVD(PE CVD)보다 높은 이온화 효율을 갖도록 전기장과 자기장을 인가하여 높은 밀도의 플라즈마 이온을 형성하고, 반을 가스를 분해하여 웨이퍼 상에 막을 증착한다.Recently, with the rapid development of semiconductor manufacturing technology, semiconductor devices have been highly integrated and metal wirings have become smaller, and therefore, high density plasma chemical vapor deposition (HDP CVD) has been developed. The HDP CVD method forms a high density plasma ion by applying an electric field and a magnetic field to have higher ionization efficiency than conventional plasma CVD (PE CVD), and decomposes the gas in half to deposit a film on the wafer.

이러한 플라즈마 공정을 처리할 때, 챔버 내부로 공급되는 반응 가스가 웨이퍼 주위에 균일하게 분포하여야 웨이퍼 기판 표면의 증착이 균일해져 우수한 막을 얻을 수 있다. 또 플라즈마를 이용한 식각 공정인 경우에도 반응 가스가 균일하게 분포되어야 웨이퍼 기판 전체적으로 균일한 식각을 처리할 수 있다.When processing such a plasma process, the reaction gas supplied into the chamber should be uniformly distributed around the wafer to uniform the deposition of the wafer substrate surface to obtain an excellent film. In addition, even in an etching process using plasma, a uniform etching process may be performed on the entire wafer substrate only when the reaction gas is uniformly distributed.

그런데 이러한 반도체 제조 공정은 진공 상태에서 공정을 처리하기 때문에 챔버 내부의 반응 가스의 분포는 역학적으로 매우 민감하게 변화되므로, 웨이퍼 주 위에 반응 가스가 균일하게 분포되도록 하기 위해서는 정확한 유량의 반응 가스를 공급해야만 한다.However, since the semiconductor manufacturing process processes the process in a vacuum state, the distribution of the reaction gas inside the chamber is very sensitively changed dynamically. Therefore, in order to distribute the reaction gas uniformly around the wafer, it is necessary to supply the reaction gas at the correct flow rate. do.

도 1을 참조하면, 종래 기술의 일 실시예에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비(2)는 공정 챔버(미도시됨) 내부로 플라즈마 분위기를 형성하기 위하여 반응 가스를 공급하는 적어도 하나의 가스 노즐(10)을 구비한다. 가스 노즐(10)은 플렉시블 라인(8)을 통하여 질량 유량 조절기(Mass Flow Controller : MFC)(6)와 연결되고, 질량 유량 조절기(6)는 가스 공급원(4)과 연결된다. 따라서 질량 유량 조절기(6)는 가스 공급 단에서 공급되는 반응 가스의 유량을 측정한다.Referring to FIG. 1, a high density plasma chemical vapor deposition apparatus 2 according to an embodiment of the prior art may include at least one gas nozzle supplying a reaction gas to form a plasma atmosphere into a process chamber (not shown). 10). The gas nozzle 10 is connected to a mass flow controller (MFC) 6 via a flexible line 8, and the mass flow controller 6 is connected to a gas source 4. Therefore, the mass flow controller 6 measures the flow rate of the reaction gas supplied from the gas supply stage.

예컨대, 질량 유량 조절기(MFC)는 공정 레시피에 따라 공급되는 반응 가스의 유량(mass flow rate)을 자동으로 조절해주는 자동화 장치로서, 여러 종류의 반응 가스를 미량으로 제어해야 하는 각종 반도체 제조 설비 예를 들어, 증착 설비, 식각 설비 등에서 가스 공급을 제어하기 위해 사용되는 주요한 장치 중 하나이다.For example, a mass flow controller (MFC) is an automated device that automatically adjusts the mass flow rate of a reaction gas supplied according to a process recipe. For example, it is one of the main devices used to control the gas supply in deposition equipment, etching equipment, and the like.

즉, 질량 유량 조절기(6)는 공정 레시피에 적합한지를 모니터링하기 위하여가스 공급원(4)으로부터 공급되는 반응 가스를 받아서 가스 유량을 측정하고, 플렉시블 라인(8)을 통해 가스 노즐(10)로 반응 가스를 전달한다.That is, the mass flow regulator 6 receives the reaction gas supplied from the gas source 4 to monitor the suitability for the process recipe, measures the gas flow rate, and reacts the gas to the gas nozzle 10 through the flexible line 8. To pass.

그리고 가스 노즐(10)은 도 2에 도시된 바와 같이, 몸체(12)와, 몸체(12) 일단에 구비되어 플렉시블 라인(도 1의 8)에 체결되는 연결부(18)와, 몸체(12) 타단에 구비되어 챔버(미도시됨) 내부로 반응 가스를 분출하는 토출구(16) 및, 몸체(12) 내부가 관통되어 플렉시블 라인(8)을 통해 토출구(16)로 반응 가스를 공급시키는 가스 공급로(14)가 형성된다.As shown in FIG. 2, the gas nozzle 10 includes a body 12, a connection portion 18 provided at one end of the body 12 and fastened to a flexible line (8 of FIG. 1), and the body 12. Discharge port 16 provided at the other end to eject the reaction gas into the chamber (not shown), and the body 12 penetrates through the gas supply for supplying the reaction gas to the discharge port 16 through the flexible line (8) The furnace 14 is formed.

그러나 이러한 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비(2)는 질량 유량 조절기(6)와 가스 노즐(10) 간에 일정 거리를 두고 배치되므로 질량 유량 조절기(6)에서 측정된 가스 유량과 가스 노즐(10)로 공급된 실제 가스 유량과는 차이가 발생된다. 이로 인하여 기존의 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비(2)는 챔버 내부로 공급되는 가스 유량을 정확하게 파악하기가 어렵고, 그 결과 가스 공급량을 정확하게 조절하기가 어려워 챔버 내부의 가스 분포가 균일하지 못하게 되는 문제점이 있다.However, since the high-density plasma chemical vapor deposition apparatus 2 is disposed at a predetermined distance between the mass flow regulator 6 and the gas nozzle 10, the gas flow rate measured by the mass flow regulator 6 and the gas nozzle 10 are supplied to the gas nozzle 10. Difference with the actual gas flow rate. As a result, it is difficult for the existing high density plasma chemical vapor deposition apparatus 2 to accurately grasp the gas flow rate supplied into the chamber, and as a result, it is difficult to accurately control the gas supply amount, resulting in an uneven gas distribution inside the chamber. have.

본 발명의 목적은 챔버 내부로 분사되는 반응 가스의 균일도를 향상시키기 위하여 공급되는 가스 유량을 모니터링하는 가스 노즐을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a gas nozzle for monitoring the flow rate of gas supplied to improve the uniformity of the reaction gas injected into the chamber.

본 발명의 다른 목적은 챔버로 공급되는 반응 가스의 유량을 정확하게 조절하기 위한 플라즈마 화학 기상 증착 설비 및 그 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a plasma chemical vapor deposition apparatus and method for precisely controlling the flow rate of the reaction gas supplied to the chamber.

상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 가스 노즐은 가스 출력단에서 공급되는 반응 가스의 유량을 측정하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같이 가스 노즐은 가스 노즐의 가스 유량을 정확하게 조절 가능하다.In order to achieve the above objects, the gas nozzle of the present invention is characterized by measuring the flow rate of the reaction gas supplied from the gas output stage. In this way, the gas nozzle can accurately adjust the gas flow rate of the gas nozzle.

본 발명의 가스 노즐은, 일단이 가스를 공급하는 가스 공급 라인과 체결되는 몸체와; 상기 몸체의 타단에 형성되어 외부로 가스를 토출하는 토출구와; 상기 몸체 내부에 형성되어 상기 가스 공급 라인과 상기 토출구를 연결시키는 가스 공급 경로 및; 상기 몸체의 일측에 고정 설치되어 상기 토출구로 공급되는 가스 유량을 측정하는 센서를 포함한다.The gas nozzle of the present invention includes: a body having one end coupled to a gas supply line supplying gas; A discharge port formed at the other end of the body to discharge gas to the outside; A gas supply path formed in the body to connect the gas supply line and the discharge port; It is fixed to one side of the body includes a sensor for measuring the flow rate of gas supplied to the discharge port.

일 실시예에 있어서, 상기 센서는 압력 센서로 구비된다.In one embodiment, the sensor is provided as a pressure sensor.

다른 실시예에 있어서, 상기 가스 노즐은; 상기 센서를 상기 몸체 일측에 체결시키는 체결부재를 더 포함한다.In another embodiment, the gas nozzle; Further comprising a fastening member for fastening the sensor to one side of the body.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 공급되는 가스 유량을 측정하는 가스 노즐을 구비하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비가 제공된다. 이와 같은 본 발명의 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비는, 가스 공급원과; 상기 가스 공급원으로부터 공급되는 반응 가스의 가스 유량을 조절하는 밸브와; 공정 레시피에 설정된 가스 유량에 대응하여 상기 밸브를 조절하고, 상기 밸브를 경유하여 상기 가스 공급원으로부터 공급되는 가스 유량을 1 차적으로 측정하는 질량 유량 조절기와; 상기 질량 유량 조절기를 경유하여 공급되는 반응 가스를 외부로 분사하는 가스 노즐 및; 상기 가스 노즐에 구비되어 상기 가스 노즐로 공급되는 가스 유량을 2 차적으로 측정하는 센서를 포함하되; 상기 질량 유량 조절기는 상기 1 차 및 상기 2 차 측정된 가스 유량들을 비교하여 상기 설정된 가스 유량과 일치하도록 상기 밸브를 조절한다.According to another feature of the present invention, there is provided a high density plasma chemical vapor deposition apparatus having a gas nozzle for measuring a gas flow rate supplied. Such a high density plasma chemical vapor deposition apparatus of the present invention, the gas supply source; A valve for adjusting a gas flow rate of a reaction gas supplied from the gas supply source; A mass flow controller for adjusting the valve in response to the gas flow rate set in the process recipe and primarily measuring a gas flow rate supplied from the gas supply source through the valve; A gas nozzle for injecting a reaction gas supplied through the mass flow controller to the outside; A sensor provided in the gas nozzle to measure a secondary gas flow rate supplied to the gas nozzle; The mass flow regulator adjusts the valve to match the set gas flow rate by comparing the primary and secondary measured gas flow rates.

일 실시예에 있어서, 상기 가스 노즐은; 몸체와; 상기 몸체의 일단에 가스를 공급하는 가스 공급 라인과 연결되는 연결부와; 상기 몸체의 타단에 형성되어 외부로 가스를 토출하는 토출구와; 상기 몸체의 타단에 상기 센서를 체결시키는 체결부재와; 상기 몸체 내부에 형성되어 상기 가스 공급 라인과 상기 토출구를 연결시키는 가스 공급 경로 및; 상기 센서와 상기 질량 유량 조절기를 전기적으로 연결하는 케이블을 포함한다.In one embodiment, the gas nozzle; A body; A connection part connected to a gas supply line for supplying gas to one end of the body; A discharge port formed at the other end of the body to discharge gas to the outside; A fastening member for fastening the sensor to the other end of the body; A gas supply path formed in the body to connect the gas supply line and the discharge port; And a cable electrically connecting the sensor and the mass flow regulator.

다른 실시예에 있어서, 상기 센서는; 상기 몸체의 타단 일측에 고정 설치되어 상기 토출구로 공급되는 가스의 유량을 측정한다.In another embodiment, the sensor; It is fixed to the other end of the body to measure the flow rate of the gas supplied to the discharge port.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 센서는 압력 센서로 구비된다.In another embodiment, the sensor is provided as a pressure sensor.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비의 가스 유량을 조절하기 위한 제어 방법이 제공된다. 이 방법에 의하면, 공정 레시피에 설정된 가스 유량에 대응하여 가스 공급원으로부터 가스 노즐로 공급되는 가스 유량을 조절한다. 상기 가스 공급원으로부터 상기 설정된 가스 유량에 대응하여 반응 가스를 공급한다. 상기 가스 공급원으로부터 공급되는 가스 유량을 상기 가스 노즐로 공급되기 전에 1 차적으로 측정한다. 상기 가스 노즐로 공급되는 가스 유량을 2 차적으로 측정한다. 상기 1 차 및 상기 2 차 측정된 가스 유량들이 일치하는지를 판별한다. 이어서 상기 판별 결과, 상기 1 차 및 상기 2 차 측정된 가스 유량들이 일치하지 않으면, 상기 가스 공급원으로부터 공급되는 반응 가스의 가스 유량을 공정 레시피에 설정된 가스 유량에 적합하도록 재조절한다.According to another feature of the invention, a control method for adjusting the gas flow rate of a high density plasma chemical vapor deposition facility is provided. According to this method, the gas flow rate supplied from a gas supply source to a gas nozzle is adjusted corresponding to the gas flow rate set in the process recipe. The reaction gas is supplied from the gas supply source corresponding to the set gas flow rate. The gas flow rate supplied from the gas supply source is primarily measured before being supplied to the gas nozzle. The gas flow rate supplied to the gas nozzle is measured secondarily. It is determined whether the primary and secondary measured gas flow rates match. Then, as a result of the determination, if the primary and secondary measured gas flow rates do not match, the gas flow rate of the reaction gas supplied from the gas supply source is readjusted to suit the gas flow rate set in the process recipe.

일 실시예에 있어서, 상기 판별 결과, 상기 1 차 및 상기 2 차 측정된 가스 유량들이 일치하면, 상기 가스 노즐로부터 가스를 분사시켜서 공정을 진행한다.In one embodiment, as a result of the determination, if the primary and secondary measured gas flow rates match, the process is performed by injecting gas from the gas nozzle.

다른 실시예에 있어서, 상기 제어 방법은; 상기 1 차 측정된 가스 유량이 상기 설정된 가스 유량과 일치하는지를 판별하는 것을 더 포함하되; 상기 상기 1 차 측정된 가스 유량이 상기 설정된 가스 유량과 일치하지 않으면, 상기 가스 공급원으로부터 공급되는 가스 유량을 재조절한다.In another embodiment, the control method; Determining whether the primary measured gas flow rate matches the set gas flow rate; If the primary measured gas flow rate does not match the set gas flow rate, the gas flow rate supplied from the gas supply source is readjusted.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be interpreted as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the components in the drawings, etc. have been exaggerated to emphasize a more clear description.

이하 첨부된 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 6.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 제조 설비의 일부 구성을 도시한 블럭도이다.3 is a block diagram showing a partial configuration of a semiconductor manufacturing facility according to the present invention.

도 3을 참조하면, 반도체 제조 설비(100)는 가스 유량을 정확하게 조절하기 위하여 공급되는 가스 유량을 측정하기 위한 가스 노즐(110)을 구비한다. 반도체 제조 설비(100)는 예컨대, 고밀도 플라즈마 증착 설비(HDP-CVD)로, 공정 챔버(미도시됨) 내부에 플라즈마 분위기를 형성하기 위하여, 가스 공급원(102)으로부터 공정 챔버로 다양한 반응 가스를 공급한다.Referring to FIG. 3, the semiconductor manufacturing facility 100 includes a gas nozzle 110 for measuring a gas flow rate supplied to accurately adjust a gas flow rate. The semiconductor manufacturing facility 100 is a high density plasma deposition facility (HDP-CVD), for example, to supply various reactant gases from the gas source 102 to the process chamber to form a plasma atmosphere inside the process chamber (not shown). do.

즉, 반도체 제조 설비(100)는 가스 공급원(102)과 연결되어 가스 공급원(102)으로부터 공급되는 가스 유량을 측정, 모니터링하여 가스 유량을 조절하는 질량 유량 조절기(MFC)(106)와, 가스 공급 라인(108)을 이용하여 질량 유량 조절기(106)와 연결되는 적어도 하나의 가스 노즐(110)을 포함한다. 가스 공급 라인은 예컨대, 플렉시블 라인으로 구비되며, 또 가스 공급원(102)과 질량 유량 조절기(106) 사이에는 질량 유량 조절기(106)에 의해 전기적으로 제어되어 가스 공급원(102)으로부터 공급되는 반응 가스의 가스 유량을 조절하는 밸브(104)를 포함한 다.That is, the semiconductor manufacturing equipment 100 is connected to the gas supply source 102, the mass flow controller (MFC) 106 for measuring and monitoring the gas flow rate supplied from the gas supply source 102 to adjust the gas flow rate, and the gas supply. At least one gas nozzle 110 is connected to the mass flow regulator 106 using line 108. The gas supply line is provided with, for example, a flexible line, and between the gas supply source 102 and the mass flow regulator 106 is electrically controlled by the mass flow regulator 106 to supply the reaction gas supplied from the gas supply 102. And a valve 104 to regulate the gas flow rate.

질량 유량 조절기(106)는 예를 들어, 공정 레시피에 설정된 가스 유량에 대응하여, 가스 공급원(102)으로부터 반응 가스를 받아들인다. 물론 공정 레시피는 반도체 제조 설비(100)의 공정 제반 동작을 제어하는 제어 장치(미도시됨)에 의해 처리되며, 여기서는 제어 장치로부터 설정된 공정 레시피의 여러 파라메터들 중 가스 유량 데이터를 질량 유량 조절기(106)가 받아서 밸브(104)를 제어한다. 질량 유량 조절기(106)는 공급되는 가스 유량을 측정하고, 측정된 가스 유량이 설정된 가스 유량과 일치하는지를 판별하여 밸브(104)를 조절한다. 또 질량 유량 조절기(106)는 가스 노즐(110)로 공급되는 반응 가스의 가스 유량을 가스 노즐(110)의 토출구(도 4의 120)와 연결되는 센서(112)로부터 받아서 가스 공급원(102)으로부터 공급되는 가스 유량과 가스 노즐(110)로 공급되는 가스 유량을 비교하여, 설정된 공정 레시피에 적합한지를 판별한다. 판별 결과, 두 가스 유량이 일치하면 그대로 반응 가스를 가스 노즐(110)로 공급하고 그렇지 않으면, 밸브(104)를 다시 제어하여 가스 유량을 재조절한다.The mass flow regulator 106 receives the reaction gas from the gas supply source 102, for example, corresponding to the gas flow rate set in the process recipe. Of course, the process recipe is processed by a control device (not shown) that controls the overall operation of the semiconductor manufacturing facility 100, and here, the mass flow controller 106 converts gas flow rate data among various parameters of the process recipe set from the control device. Control the valve 104. The mass flow regulator 106 adjusts the valve 104 by measuring the gas flow rate to be supplied and determining whether the measured gas flow rate matches the set gas flow rate. In addition, the mass flow controller 106 receives the gas flow rate of the reaction gas supplied to the gas nozzle 110 from the sensor 112 connected to the discharge port (120 in FIG. 4) of the gas nozzle 110 from the gas supply source 102. The gas flow rate supplied and the gas flow rate supplied to the gas nozzle 110 are compared to determine whether the gas flow rate is suitable for the set process recipe. As a result of the determination, if the two gas flow rates coincide, the reaction gas is supplied to the gas nozzle 110 as it is, otherwise the valve 104 is controlled again to readjust the gas flow rate.

구체적으로 가스 노즐(110)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 공정 챔버로 반응 가스를 분사하는 토출구(120)에 센서(112)가 설치되어, 센서(112)를 통해 가스 노즐(110)로 공급되는 가스 유량을 측정한다. 센서(112)는 예컨대, 압력 센서로 구비되며 체결부재(114)를 이용하여 가스 노즐의 토출구(120)에 배치되도록 고정 설치된다. 또 센서(112)는 케이블(116)을 통해 질량 유량 조절기(106)와 전기적으로 연결된다.Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, the gas nozzle 110 includes a sensor 112 at a discharge port 120 for injecting a reaction gas into a process chamber, and the gas nozzle 110 through the sensor 112. Measure the flow rate of gas supplied to The sensor 112 is provided as, for example, a pressure sensor and is fixedly installed to be disposed at the discharge port 120 of the gas nozzle using the fastening member 114. The sensor 112 is also electrically connected to the mass flow regulator 106 via a cable 116.

즉, 가스 노즐(110)은 일단이 가스 공급 라인(122)에 연결되는 연결부(122)와, 타단에 토출구(120)가 형성된 몸체(118)와, 몸체(118) 내부를 관통하여 가스 공급 라인(도 3의 108)과 토출구(120)를 연결시키는 가스 공급 경로(124)가 구비된다. 또 가스 노즐(110)의 타단에는 토출구(120)에 연결되도록 몸체(118) 일측을 관통하여 센서(112)를 설치한다. 이 때, 센서(112)는 예를 들어, 케이블(116)을 통해 질량 유량 조절기(106)와 전기적으로 연결되며, 가스 노즐(110)로 공급되는 가스 유량을 측정하고, 측정된 가스 유량을 케이블(116)을 통해 질량 유량 조절기(106)로 제공한다.That is, the gas nozzle 110 has a connection portion 122 connected to the gas supply line 122 at one end, a body 118 having a discharge port 120 formed at the other end thereof, and a gas supply line passing through the body 118. The gas supply path 124 which connects 108 of FIG. 3 and the discharge port 120 is provided. In addition, the sensor 112 is installed at the other end of the gas nozzle 110 through one side of the body 118 to be connected to the discharge port 120. At this time, the sensor 112 is electrically connected to the mass flow regulator 106 via, for example, the cable 116, and measures the gas flow rate supplied to the gas nozzle 110, and measures the measured gas flow rate. 116 to the mass flow regulator 106.

따라서 본 발명의 가스 노즐(110)을 구비하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비(100)는 가스 노즐(110)로 공급되는 가스 유량을 가스 노즐(110)의 출력단에서 측정하여 모니터링함으로써, 공정 챔버 내부로 분사되는 가스 유량을 정확하게 조절 가능하다.Therefore, the high-density plasma chemical vapor deposition apparatus 100 having the gas nozzle 110 of the present invention measures the gas flow rate supplied to the gas nozzle 110 at the output end of the gas nozzle 110 and monitors the gas flow rate into the process chamber. The gas flow rate to be injected can be precisely adjusted.

계속해서 도 6은 본 발명에 따른 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비의 가스 유량을 정확히 조절하기 위한 동작 수순을 나타내는 흐름도이다.6 is a flowchart showing an operation procedure for accurately adjusting the gas flow rate of the high density plasma chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.

도 6을 참조하면, 단계 S130에서 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비(100)의 제어 장치(미도시됨)의 공정 레시피에 설정된 가스 유량에 대응하여 밸브(104)를 조절하여 가스 공급원(102)으로부터 가스 노즐(110)로 공급되는 가스 유량을 조절한다.Referring to FIG. 6, in step S130, the valve 104 is adjusted to correspond to the gas flow rate set in the process recipe of the control apparatus (not shown) of the high density plasma chemical vapor deposition apparatus 100 to control the gas from the gas source 102. The gas flow rate supplied to the nozzle 110 is adjusted.

단계 S132에서 가스 공급원(102)으로부터 설정된 가스 유량의 반응 가스를 공급한다. 이 때, 질량 유량 조절기(106)는 가스 공급원(102)으로부터 공급되는 가 스 유량을 가스 노즐(110)로 공급되기 전에 1 차적으로 측정, 모니터링한다. 따라서 질량 유량 조절기(106)는 1 차 측정 결과, 설정된 가스 유량과 다르면 밸브(104)를 제어하여 가스 유량을 재조절한다.In step S132, the reaction gas of the gas flow rate set from the gas supply source 102 is supplied. At this time, the mass flow controller 106 primarily measures and monitors the gas flow rate supplied from the gas supply source 102 before being supplied to the gas nozzle 110. Therefore, the mass flow controller 106 controls the valve 104 to readjust the gas flow rate when it is different from the set gas flow rate as a result of the primary measurement.

단계 S134에서 가스 노즐(110)에 구비된 센서(112)를 이용하여 가스 노즐(110)로 공급되는 가스 유량을 2 차적으로 측정한다. 이어서 단계 S136에서 1 차 및 2 차 측정된 가스 유량들이 일치하는지를 판별한다.In step S134, the gas flow rate supplied to the gas nozzle 110 is secondarily measured using the sensor 112 provided in the gas nozzle 110. Then, in step S136, it is determined whether the primary and secondary measured gas flow rates match.

판별 결과, 1차 및 2 차 측정된 가스 유량들이 일치하면, 가스 노즐(110)로부터 공정 챔버 내부로 반응 가스를 분사시켜서 공정을 진행하고 단계 S132로 진행한다. 그러나 1 차 및 2 차 측정된 가스 유량들이 일치하지 않으면, 이 수순은 단계 S130으로 진행하여 가스 유량을 공정 레시피에 설정된 가스 유량에 적합하도록 하기 위해 질량 유량 조절기(106)는 밸브(104)를 제어하여 가스 노즐(110)로 공급되는 가스 유량을 재조절한다.As a result of the determination, if the first and second measured gas flow rates match, the process proceeds by spraying the reaction gas into the process chamber from the gas nozzle 110, and proceeds to step S132. However, if the primary and secondary measured gas flow rates do not match, the procedure proceeds to step S130 where the mass flow regulator 106 controls the valve 104 to make the gas flow rate suitable for the gas flow rate set in the process recipe. To re-adjust the gas flow rate supplied to the gas nozzle 110.

따라서 본 발명의 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비는 실제적인 가스 유량을 가스 노즐의 입력단과 출력단에서 측정하여 가스 유량을 조절함으로써, 정확한 공정 제어가 가능하다.Therefore, the high density plasma chemical vapor deposition apparatus of the present invention measures the actual gas flow rate at the input end and the output end of the gas nozzle to adjust the gas flow rate, thereby enabling accurate process control.

이상에서, 본 발명에 따른 반도체 제조 설비의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.In the above, the configuration and operation of the semiconductor manufacturing equipment according to the present invention has been shown in accordance with the detailed description and drawings, which are merely described by way of example, and various changes and modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. It is possible.

상술한 바와 같이, 본 발명의 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비는 가스 노즐에 센서를 구비함으로써, 가스 공급원으로부터 공급되는 반응 가스의 가스 유량을 가스 노즐에서 측정할 수 있으며, 이로 인하여 공정 레시피에 적합한 가스 유량을 정확하게 조절 가능하다.As described above, the high-density plasma chemical vapor deposition apparatus of the present invention includes a sensor in the gas nozzle, so that the gas flow rate of the reaction gas supplied from the gas supply source can be measured at the gas nozzle, thereby making it suitable for the process recipe. Can be adjusted accurately.

또한 가스 공급량을 정확하게 조절함으로써, 가스 사용에 따른 원가를 절감할 수 있으며, 정밀한 공정 제어 및 처리가 가능하다.In addition, by precisely adjusting the gas supply amount, it is possible to reduce the cost of using the gas, it is possible to precise process control and processing.

Claims (10)

가스 노즐에 있어서:For gas nozzles: 일단이 가스를 공급하는 가스 공급 라인과 체결되는 몸체와;A body engaged with a gas supply line, one end of which supplies gas; 상기 몸체의 타단에 형성되어 외부로 가스를 토출하는 토출구와;A discharge port formed at the other end of the body to discharge gas to the outside; 상기 몸체 내부에 형성되어 상기 가스 공급 라인과 상기 토출구를 연결시키는 가스 공급 경로 및;A gas supply path formed in the body to connect the gas supply line and the discharge port; 상기 몸체의 일측에 고정 설치되어 상기 토출구로 공급되는 가스 유량을 측정하는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 노즐.The gas nozzle is fixed to one side of the body comprising a sensor for measuring the flow rate of gas supplied to the discharge port. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 센서는 압력 센서로 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 노즐.The sensor is a gas nozzle, characterized in that provided as a pressure sensor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가스 노즐은;The gas nozzle; 상기 센서를 상기 몸체 일측에 체결시키는 체결부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 노즐.The gas nozzle further comprises a fastening member for fastening the sensor to one side of the body. 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비에 있어서:In high density plasma chemical vapor deposition facilities: 가스 공급원과;A gas source; 상기 가스 공급원으로부터 공급되는 반응 가스의 가스 유량을 조절하는 밸브와;A valve for adjusting a gas flow rate of a reaction gas supplied from the gas supply source; 공정 레시피에 설정된 가스 유량에 대응하여 상기 밸브를 조절하고, 상기 밸브를 경유하여 상기 가스 공급원으로부터 공급되는 가스 유량을 1 차적으로 측정하는 질량 유량 조절기와;A mass flow controller for adjusting the valve in response to the gas flow rate set in the process recipe and primarily measuring a gas flow rate supplied from the gas supply source through the valve; 상기 질량 유량 조절기를 경유하여 공급되는 반응 가스를 외부로 분사하는 가스 노즐 및;A gas nozzle for injecting a reaction gas supplied through the mass flow controller to the outside; 상기 가스 노즐에 구비되어 상기 가스 노즐로 공급되는 가스 유량을 2 차적으로 측정하는 센서를 포함하되;A sensor provided in the gas nozzle to measure a secondary gas flow rate supplied to the gas nozzle; 상기 질량 유량 조절기는 상기 1 차 및 상기 2 차 측정된 가스 유량들을 비교하여 상기 설정된 가스 유량과 일치하도록 상기 밸브를 조절하는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비.And the mass flow controller adjusts the valve to match the set gas flow rate by comparing the primary and secondary measured gas flow rates. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 가스 노즐은;The gas nozzle; 몸체와;A body; 상기 몸체의 일단에 가스를 공급하는 가스 공급 라인과 연결되는 연결부와;A connection part connected to a gas supply line for supplying gas to one end of the body; 상기 몸체의 타단에 형성되어 외부로 가스를 토출하는 토출구와;A discharge port formed at the other end of the body to discharge gas to the outside; 상기 몸체의 타단에 상기 센서를 체결시키는 체결부재와;A fastening member for fastening the sensor to the other end of the body; 상기 몸체 내부에 형성되어 상기 가스 공급 라인과 상기 토출구를 연결시키 는 가스 공급 경로 및;A gas supply path formed inside the body and connecting the gas supply line and the discharge port; 상기 센서와 상기 질량 유량 조절기를 전기적으로 연결하는 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비.And a cable electrically connecting said sensor and said mass flow regulator. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,The method according to claim 4 or 5, 상기 센서는;The sensor; 상기 몸체의 타단 일측에 고정 설치되어 상기 토출구로 공급되는 가스의 유량을 측정하는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비.It is fixed to the other end of the body is a high density plasma chemical vapor deposition equipment, characterized in that for measuring the flow rate of the gas supplied to the discharge port. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 센서는 압력 센서로 구비되는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비.The sensor is a high density plasma chemical vapor deposition facility, characterized in that provided as a pressure sensor. 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비의 제어 방법에 있어서:In the control method of high density plasma chemical vapor deposition equipment: 공정 레시피에 설정된 가스 유량에 대응하여 가스 공급원으로부터 가스 노즐로 공급되는 가스 유량을 조절하고;Adjusting the gas flow rate supplied from the gas supply source to the gas nozzle in correspondence with the gas flow rate set in the process recipe; 상기 가스 공급원으로부터 상기 설정된 가스 유량에 대응하여 반응 가스를 공급하고;Supplying a reactive gas from the gas supply source corresponding to the set gas flow rate; 상기 가스 공급원으로부터 공급되는 가스 유량을 상기 가스 노즐로 공급되기 전에 1 차적으로 측정하고;A gas flow rate supplied from the gas source is primarily measured before being supplied to the gas nozzle; 상기 가스 노즐로 공급되는 가스 유량을 2 차적으로 측정하고;Secondly measuring a gas flow rate supplied to the gas nozzle; 상기 1 차 및 상기 2 차 측정된 가스 유량들이 일치하는지를 판별하고; 이어서Determine whether the primary and secondary measured gas flow rates match; next 상기 판별 결과, 상기 1 차 및 상기 2 차 측정된 가스 유량들이 일치하지 않으면, 상기 가스 공급원으로부터 공급되는 반응 가스의 가스 유량을 공정 레시피에 설정된 가스 유량에 적합하도록 재조절하는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비의 제어 방법.If the primary and secondary measured gas flow rates do not match, as a result of the determination, the gas flow rate of the reaction gas supplied from the gas supply source is readjusted to be suitable for the gas flow rate set in the process recipe Control method of chemical vapor deposition equipment. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 판별 결과, 상기 1 차 및 상기 2 차 측정된 가스 유량들이 일치하면, 상기 가스 노즐로부터 가스를 분사시켜서 공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비의 제어 방법.And if the primary and secondary measured gas flow rates coincide with each other as a result of the determination, controlling the high density plasma chemical vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein the gas is injected from the gas nozzle. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,The method according to claim 8 or 9, 상기 제어 방법은;The control method is; 상기 1 차 측정된 가스 유량이 상기 설정된 가스 유량과 일치하는지를 판별하는 것을 더 포함하되;Determining whether the primary measured gas flow rate matches the set gas flow rate; 상기 상기 1 차 측정된 가스 유량이 상기 설정된 가스 유량과 일치하지 않으면, 상기 가스 공급원으로부터 공급되는 가스 유량을 재조절하는 것을 특징으로 하는 고밀도 플라즈마 화학 기상 증착 설비의 제어 방법.And if the primary measured gas flow rate does not match the set gas flow rate, the gas flow rate supplied from the gas supply source is readjusted.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220154542A (en) * 2021-05-13 2022-11-22 (주)코마테크놀로지 Plasma diffusion nozzle manufacturing method using sapphire material for HDP CVD process

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