KR20220126947A - 초임계 처리 시스템 및 방법 - Google Patents

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김형철
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주식회사 케이씨텍
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Abstract

초임계 처리 시스템 및 방법을 개시한다. 일 실시 예에 따른 초임계 처리 시스템은 기판이 안착되는 처리 공간을 형성하고, 상기 기판에 대한 초임계 처리 공정이 수행되는 챔버; 상기 처리 공간을 상기 챔버 외부에서 확인할 수 있도록, 상기 챔버에 형성되는 뷰어 셀(viewer cell); 상기 뷰어 셀을 통해 상기 처리 공간 내부의 이미지를 획득하는 촬영부; 및 상기 초임계 처리 공정이 수행되는 과정에서, 상기 촬영부가 획득한 이미지에 기초하여 상기 초임계 처리 공정을 모니터링하는 모니터링부를 포함할 수 있다.

Description

초임계 처리 시스템 및 방법{SUPERCRITICAL PROCESSING SYSTEM AND METHOD THEREOF}
아래의 실시 예는 초임계 처리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체는 리소그래피, 증착 및 에칭 등과 같은 일렬의 공정이 반복적으로 수행됨으로써 제조된다. 반도체를 구성하는 기판의 표면에는 반복적인 공정에 따른 각종 파티클, 금속 불순물 또는 유기물과 같은 오염물질이 잔존하게 된다. 기판 상에 잔존하는 옹오염물질은 반도체의 신뢰성을 저하시키므로, 이를 개선하기 위해 반도체 제조공정은 기판을 세정하는 공정을 포함하게 된다.
기판의 세정 공정은 세정제를 통해 기판을 세척한 후, 기판을 건조시키는 순서로 수행된다. 최근에는 초임계 유체를 통해 기판을 건조하는 공정이 사용되고 있다. 초임계 유체는 임계온도 및 임계압력 이상의 상태에서, 기체와 액체의 성질을 동시에 가지는 유체로써, 확산력과 침투력이 뛰어나고 용해력이 높으며 표면장력 또한 낮아 기판을 건조하는데 효과적으로 사용될 수 있다. 초임계 처리 공정은 챔버 내 처리 공간에서 수행되며, 챔버는 처리 공간 내 고압 및 고온 상태를 제공하기 위해 도어를 통해 밀폐된다.
초임계 처리 공정은 밀폐된 챔버 내에서 수행되므로, 챔버 내부에서 초임계 공정이 올바르게 수행되는지 여부를 판단할 필요가 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수 없다.
일 실시 예에 따른 목적은 챔버 외부에 설치된 비전 장치를 통해 챔버 내부의 초임계 처리 공정을 실시간 모니터링 하는 초임계 처리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은 이미지 대비를 통해 초임계 처리 공정이 진행 상태를 모니터링하는 초임계 처리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 초임계 처리 시스템은 기판이 안착되는 처리 공간을 형성하고, 상기 기판에 대한 초임계 처리 공정이 수행되는 챔버; 상기 처리 공간을 상기 챔버 외부에서 확인할 수 있도록, 상기 챔버에 형성되는 뷰어 셀(viewer cell); 상기 뷰어 셀을 통해 상기 처리 공간 내부의 이미지를 획득하는 촬영부; 및 상기 초임계 처리 공정이 수행되는 과정에서, 상기 촬영부가 획득한 이미지에 기초하여 상기 초임계 처리 공정을 모니터링하는 모니터링부를 포함할 수 있다.
상기 모니터링부는 상기 촬영부가 획득한 이미지를 데이터베이스에 저장된 레퍼런스 이미지와 비교하여, 상기 초임계 처리 공정 상태를 분석할 수 있다.
상기 데이터베이스에는 상기 초임계 처리 공정의 진행 시간에 매칭되는 복수의 레퍼런스 이미지가 저장되고, 상기 모니터링부는 상기 촬영부가 획득한 실시간 이미지를 상기 초임계 처리 공정의 진행 시간에 매칭되는 상기 레퍼런스 이미지와 대비할 수 있다.
상기 모니터링부는 상기 촬영부가 획득한 이미지 및 상기 레퍼런스 이미지의 일치도가 설정 값 미만인 경우에는 상기 초임계 처리 공정에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 초임계 처리 시스템은 상기 초임계 처리 공정을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 모니터링부를 통해 상기 초임계 처리 공정에 이상이 발생한 것으로 판단되면 설정된 긴급 레시피를 적용하여 상기 초임계 처리 공정을 진행할 수 있다.
상기 데이터베이스에는 상기 복수의 레퍼런스 이미지 각각에 매칭되는 레퍼런스 공정 조건이 입력되고, 상기 레퍼런스 공정 조건은 상기 처리 공간 내 압력 및 온도 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 처리 공간 내 압력 및 온도 중 하나 이상이 포함된 공정 조건을 센싱하는 센서를 더 포함하고, 상기 모니터링부는 상기 촬영부가 획득한 이미지 및 상기 레퍼런스 이미지의 일치도가 설정 값 이상인 경우, 상기 센싱부가 센싱한 공정 조건 및 상기 레퍼런스 공정 조건을 비교하여 센서의 이상 발생 여부를 판단할 수 있다.
일 실시 예에 따른 챔버 내 처리 공간에서 수행되는 초임계 처리 공정을 모니터링 하는 방법은, 상기 초임계 처리 공정의 진행 과정에서, 상기 처리 공간 내 이미지를 획득하는 이미지 획득 단계; 상기 획득한 이미지를 상기 초임계 처리 공정 시간에 매칭되는 레퍼런스 이미지와 대비하여 이미지 일치 정도를 판별하는 이미지 매칭 단계; 및 상기 이미지 대비 결과에 따라 상기 초임계 처리 공정을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 이미지 매칭 단계는 상기 획득한 이미지 및 상기 레퍼런스 이미지의 이미지의 일치 정도에 대한 일치도를 결정하는 일치도 결정 단계; 및 상기 결정된 일치도가 설정 값 이상인 경우에는 공정 상태를 정상으로 판단하고, 상기 결정된 일치도가 설정 값 미만인 경우에는 공정 상태를 불량으로 판단하는 공정 판단 단계를 포함할 수 있다.
상기 초임계 처리 공정을 제어하는 단계는, 상기 공정 상태가 불량으로 판단되는 경우, 상기 초임계 처리 공정에 긴급 레시피를 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 초임계 처리 공정을 제어하는 단계는 상기 공정 상태가 정상으로 판단되는 경우, 상기 레퍼런스 이미지에 매칭되는 공정 조건을 처리 공간 내 실시간 공정 조건과 대비하여 일치 정도를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 초임계 처리 공정이 수행되기 전에, 상기 처리 챔버 내 기판의 로딩 상태에 대한 이미지를 레퍼런스 이미지와 대비하여 기판 로딩 상태를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 이미지 매칭 단계는 상기 초임계 처리 공정의 진행 단계 마다 수행될 수 있다.
일 실시 예에 따른 초임계 처리 시스템 및 방법은 챔버 외부에 설치된 비전 장치를 통해 챔버 내부의 초임계 처리 공정을 실시간 모니터링 할 수 있다.
일 실시 예에 따른 초임계 처리 시스템 및 방법은 이미지 대비를 통해 초임계 처리 공정이 진행 상태를 모니터링할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 초임계 처리 시스템의 모식도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 초임계 처리 시스템의 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시 예에 따른 모니터링부의 이미지 분석 과정을 도시하는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시 예에 따른 모니터링부의 이미지 분석 과정을 도시하는 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 초임계 처리 방법의 흐름도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 초임계 처리 방법의 흐름도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 초임계 처리 방법의 흐름도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 초임계 처리 시스템의 모식도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 초임계 처리 시스템의 블록도이고, 도 3a 및 도 3b는 일 실시 예에 따른 모니터링부의 이미지 분석 과정을 도시하는 도면이며, 도 4a 및 도 4b는 일 실시 예에 따른 모니터링부의 이미지 분석 과정을 도시하는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 초임계 처리 시스템은 기판(W)에 대한 초임계 처리 공정을 수행할 수 있다. 일 실시 예에서, 초임계 처리 시스템은 초임계 처리 공정 과정에서 획득되는 실시간 이미지(I)를 통해 초임계 처리 공정이 올바르게 수행되는지 여부를 모니터링할 수 있다.
여기서, 초임계 처리 시스템을 통해 처리가 수행되는 기판(W)은 반도체 장치(semiconductor)용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나, 기판(W)의 종류가 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(W)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)과 같은 평판 디스플레이 장치(FPD, flat panel display device)용 글라스를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 초임계 처리 시스템은 초임계 유체(supercritical fluid)를 공정 유체로 사용하여 기판(W)에 대한 초임계 처리 공정을 수행할 수 있다. 초임계 유체는 임계온도(critical temperature) 및 임계압력(critical pressure)을 초과한 초임계 상태(supercritical phase)에 도달한 경우, 기체(vapor) 및 액체(liquid)의 성질을 동시에 가지는 상태의 유체를 의미한다. 초임계 유체의 분자밀도는 액체상태에 가깝고, 점성도는 기체 상태에 가까우며, 초임계 유체는 이러한 특수한 성질로 인해 확산력, 침투력 및 용해력이 뛰어나 화학반응에 유리하고, 표면장력이 거의 없어 미세구조에 계면장력을 가하지 아니하는 특성을 가질 수 있다.
초임계 공정은 상술한 초임계 유체의 특성을 이용하여 수행되며, 대표적인 예로써 초임계 건조 공정 및 초임계 식각 공정을 들 수 있다. 이하에서는, 일 실시 예에 따른 초임계 처리 시스템이 기판(W)에 대한 초임계 건조 공정을 수행하는 경우를 가정하여 설명하도록 한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것이며 초임계 처리 시스템은 기판(W)에 대한 초임계 건조 공정 이외 다른 초임계 공정을 수행할 수도 있음을 밝힌다.
초임계 건조 공정은 초임계 유체를 통해 기판(W)의 외면, 예를 들어, 웨이퍼 표면에 잔류하는 유기용제를 용해 후 증발시켜 기판(W)을 건조하는 방식으로 수행될 수 있다. 초임계 건조 공정은 건조 효율이 우수하며, 기판(W) 표면의 미세구조를 손상시키는 도괴현상을 방지할 수 있다는 장점을 가진다. 또한, 초임계 건조 공정은 기판(W)에 대한 건조 과정에서 유기 용제를 효과적으로 제거하기 때문에, 기판(W) 표면에 파티클이 형성되는 것을 방지하는 장점을 가진다. 초임계 건조 공정에 이용되는 유체로 유기용제와 혼화성이 있는 물질, 예를 들어, 초임계이산화탄소(scCO2: supercritical carbon dioxide)가 사용될 수 있다.
일 실시 예에 따른 초임계 처리 시스템은 기판(W)에 대한 초임계 처리 과정에서 획득되는 실시간 이미지(I)를 통해 초임계 처리 공정을 모니터링할 수 있다. 초임계 처리 시스템은 챔버(100), 뷰어 셀(101), 촬영부(110), 모니터링부(120) 및 제어부를 포함할 수 있다.
챔버(100)에서는 기판(W)에 대한 초임계 처리 공정이 수행될 수 있다. 챔버(100)는 내부에 형성되고, 기판(W)이 안착되는 처리 공간(101)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 챔버(100)는 처리 공간(101)과 연통되고, 기판(W)이 출입하기 위한 개구부를 포함할 수 있다. 챔버(100)는 개구를 개방하거나 폐쇄하기 위한 도어(103)를 포함할 수 있으며, 도어(103)의 작동에 따라 처리 공간(101)은 밀폐될 수 있다. 도어(103)는 개구부를 폐쇄하도록 작동된 상태에서, 개구부를 완전히 밀폐할 수 있도록 가압될 수 있으며, 도어(103)에는 개구부를 실링하기 위한 탄성재질의 실링부재가 구비될 수 있다.
일 실시 예에서, 챔버(100)는 처리 공간(101) 내에 설치되고, 기판(W)이 안착되기 위한 기판 안착부를 포함할 수 있다. 처리 공간(101)으로 반입된 기판(W)은 기판 안착부에 의해 지지되어 처리 공간(101) 내에 수평한 상태로 놓여질 수 있다. 일 실시 예에서, 처리 챔버(100)는 처리 공간(101)으로 초임계 유체를 공급하기 위한 공급관(105) 및, 처리 공간(101)에서 사용된 초임계 유체를 외부로 배출하기 위한 배출관(104)을 포함할 수 있다. 공급관(105) 및 배출관(104)에는 초임계 유체의 유동을 단속하거나, 유량을 조절하기 위한 밸브(미도시)가 연결될 수 있다. 초임계 유체의 공급 및 배출을 통해 처리 공간(101) 내의 압력이 조절될 수 있다. 일 실시 예에서, 처리 챔버(100)는 처리 공간(101) 내에 공급된 초임계 유체의 압력 및 온도를 조절할 수 있다. 압력 및 온도의 조절을 통해, 처리 챔버(100)는 처리 공간(101)에 유입된 초임계 유체를 초임계 상태로 변환하여 기판(W)에 대한 초임계 처리 공정을 수행할 수 있다.
일 실시 예에서, 챔버(100) 내에는 처리 공간(101) 내 공정 조건 예를 들어, 처리 공간(101) 내 압력, 온도 중 어느 하나 이상을 검출하는 센싱부(130)가 설치될 수 있다. 센싱부(130)는, 예를 들어, 처리 공간(101) 내 압력 및 처리 공간(101) 내 온도를 실시간으로 측정할 수 있다.
뷰어 셀(101)(viewer cell)은 챔버(100)에 형성될 수 있다. 뷰어 셀(101)은 처리 공간(101) 내부 시야를 챔버(100) 외부에서 확인할 수 있도록, 챔버(100) 벽면에 형성될 수 있다. 뷰어 셀(101)은 투명한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 뷰어 셀(101)은 석영(Quartz) 재질로 형성될 수 있다. 뷰어 셀(101)을 통해 챔버(100) 외부로부터 처리 공간(101) 내부의 시야가 확보할 수 있다.
촬영부(110)는 처리 공간(101) 내부의 이미지를 획득할 수 있다. 촬영부(110)는 처리 공간(101) 외부에 배치되되, 뷰어 셀(101)을 통해 처리 공간(101) 내부를 촬영 가능한 위치에 설치될 수 있다. 촬영부(110)는 예를 들어, 처리 공간(101) 내부를 촬영하는 카메라일 수 있다.
모니터링부(120)는 촬영부(110)가 획득한 이미지(I)를 통해 처리 공간(101) 내에서 수행되는 초임계 처리 공정을 모니터링할 수 있다. 일 실시 예에서, 모니터링부(120)는 데이터베이스(121)에 초임계 처리 공정에 대한 레퍼런스 이미지(R)를 저장하고, 저장된 레퍼런스 이미지(R) 및 촬영부(110)가 획득한 실시간 이미지(I)를 비교함으로써, 초임계 처리 공정 상태를 실시간으로 분석할 수 있다.
일 실시 예에서, 모니터링부(120)는 복수의 레퍼런스 이미지(R)를 데이터베이스(121)에 저장할 수 있다. 데이터베이스(121)에는 초임계 처리 공정의 각 단계에 매칭되는 복수의 레퍼런스 이미지(R)가 저장될 수 있는데, 각 레퍼런스 이미지(R)는 예를 들어, 초임계 처리 공정의 진행 시간에 매칭되도록 저장될 수 있다. 예를 들어, 레퍼런스 이미지(R)는 초임계 처리 공정이 레시피에 따라 정상으로 수행되는 경우, 뷰어 셀(101)을 통해 촬영된 처리 공간(101) 내 이미지일 수 있다. 일 실시 예에서, 모니터링부(120)는 촬영된 처리 공간(101) 내 실시간 이미지(I) 및 이에 대응하는 레퍼런스 이미지(R)를 대비하고, 양 이미지의 유사도를 판별함으로써 공정이 올바르게 수행되는지 여부를 판별할 수 있다. 예를 들어, 모니터링부(120)는 처리 공간(101) 내 실시간 이미지(I)가 대응되는 레퍼런스 이미지(R)와 설정값 이상의 일치도를 가지는 경우 처리 공간(101) 내에서 초임계 처리 공정이 레시피에 따라 정상적으로 수행되는 것으로 판단할 수 있다. 반면, 모니터링부(120)는 처리 공간(101) 내 실시간 이미지(I)가 이에 대응하는 레퍼런스 이미지(R)와 설정값 미만의 일치도를 가지는 경우에는 처리 공간(101) 내의 초임계 처리 공정에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 일치도에 대한 설정값은 설정 조건에 따라 변경될 수 있다.
일 실시 예에서, 데이터베이스(121)에는 저장된 복수의 레퍼런스 이미지(R)에 매칭되는 레퍼런스 공정 조건이 입력될 수 있다. 레퍼런스 공정 조건은, 레퍼런스 이미지(R)가 촬영된 순간에 대응하는 처리 공간(101) 내 공정 조건을 의미할 수 있다. 레퍼런스 공정 조건은 처리 공간(101) 내 다양한 공정 인자, 예를 들어, 압력, 온도, 습도와 같은 인자를 포함할 수 있다. 레퍼런스 공정 조건은 처리 공간(101) 내 압력 및 온도 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 모니터링부(120)는 처리 공간(101) 내 설치된 센싱부(130)로부터 검출된 처리 공간(101) 내 실시간 공정 조건을 획득할 수 있다. 모니터링부(120)가 획득하는 공정 조건은 촬영부(110)가 촬영한 처리 공간(101) 내 실시간 이미지(I)에 대응될 수 있으며, 공정 조건은 온도 및 압력 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 모니터링부(120)는 촬영부(110)가 획득한 실시간 이미지(I) 및 이에 대응하는 레퍼런스 이미지(R)의 일치도를 비교하는 과정에서, 양 이미지의 일치도가 설정 값 이상인 경우 실시간 이미지(I)에 대응하는 공정 조건 및 레퍼런스 이미지(R)에 대응하는 레퍼런스 공정 조건을 비교할 수 있다. 이 경우, 모니터링부(120)는 상기 공정 조건이 레퍼런스 공정 조건과 상이한 경우, 처리 공간(101) 내에 배치된 센싱부(130)에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 촬영부(110)가 촬영한 처리 공간(101) 내 실시간 이미지(I)는 처리 공간(101) 내의 공정 조건에 따라 결정되므로, 실시간 이미지(I)가 레퍼런스 이미지(R)와 동일한 것으로 판별되는 경우에는 측정된 실시간 공정 조건이 레퍼런스 공정 조건과 실질적으로 동일할 필요가 있다. 따라서, 모니터링부(120)는 센싱부(130)가 측정한 공정 조건 및 레퍼런스 공정 조건의 대비를 통해 센싱부(130) 측정값이 정확한지 여부를 판단할 수 있다.
제어부는 모니터링부(120)의 모니터링 결과에 기초하여, 기판(W)에 대한 초임계 처리 공정을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 모니터링부(120)를 통해 초임계 처리 공정이 정상으로 수행되는 것으로 판단되는 경우에는, 기판(W)에 대한 초임계 처리 공정의 다음 단계를 진행할 수 있다. 반면, 제어부는 모니터링부(120)를 통해 초임계 처리 공정에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우에는, 설정된 긴급 레시피를 통해 초임계 처리 공정을 진행할 수 있다. 긴급 레시피는 기판(W)의 손상을 방지하기 위해 미리 설정된 공정 조건을 포함할 수 있다. 또한, 제어부는 초임계 처리 공정에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우에는, 챔버(100) 내에서 수행되는 초임계 처리 공정을 긴급 중단할 수도 있다. 또한, 제어부는 초임계 처리 공정에 이상이 발생하는 경우 알람을 발생시킬 수도 있다.
정리하면, 일 실시 예에 따른 초임계 처리 시스템은 초임계 공정 조건에 따른 고압 및 고온 상태의 챔버(100) 내부 상태를 뷰어 셀(101)을 통해 외부에서 직접 확인함으로써, 공정 조건에 따른 처리 공간(101) 내의 광 굴절 상태, 상 변화 상태를 실시간으로 체크하여 초임계 처리 공정이 제대로 수행되고 있는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 초임계 처리 시스템은 처리 챔버(100) 내에 기판(W)이 정상적으로 안착되었는지 여부, 처리 공간(101) 내에 초임계 유체가 정상으로 공급되고 있는지 여부, 레시피에 따른 압력 및 온도로 처리 공정이 수행되는지 여부등에 대한 실시간 정보를 판단하고, 판단 결과에 따라 초임계 처리 공정을 제어함으로써 공정 불량을 최소화할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 모니터링부(120)는 촬영부(110)가 촬영한 처리 공간(101) 내 이미지를 통해 기판(W)이 정렬된 상태로 처리 공간(101)에 안착되었는지 여부를 판단할 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 레퍼런스 이미지(R)은 기판(W)이 처리 공간(101)에 정렬된 상태를 촬영한 이미지이고, 도 3a 및 도 3b의 도시된 촬영 이미지(I)는 처리 공간(101) 내 실시간 이미지(I)이다.
모니터링부(120)는 촬영부(110)를 통해 획득한 실시간 이미지(I)를 레퍼런스 이미지(R)와 대비할 수 있다. 모니터링부(120)는 실시간 이미지(I) 및 레퍼런스 이미지(R)을 비교하여, 기판(W)이 정렬된 위치에 안착되었는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 모니터링부(120)는 실시간 이미지(I) 및 레퍼런스 이미지(R)의 이미지 일치도가 설정 값 이상인지 또는 설정 값 미만인지 여부를 판단할 수 있다. 일 실시 예에서, 모니터링부(120)는 각 이미지의 포인트 영역(P)을 설정하고, 설정된 포인트 영역(P)에 가중치를 두어 양 이미지를 대비할 수 있다.
일 실시 예에서, 모니터링부(120)는 도 3a와 같이 실시간 이미지(I) 및 레퍼런스 이미지(R)가 서로 상이한 것으로 판별하면, 기판(W)이 정상적으로 처리 공간(101) 내에 안착되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부는 처리 공간(101)에 대한 기판(W)의 안착 공정을 재 수행할 수 있다.
반면, 모니터링부(120)는 도 3b와 같이 실시간 이미지(I) 및 레퍼런스 이미지(R)가 실질적으로 동일한 상태, 즉, 설정 값 이상의 일치도를 가지는 것으로 판단되면, 기판(W)이 처리 공간(101)에 정렬되어 안착된 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부는 기판(W)에 대한 초임계 처리 공정을 시작할 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 모니터링부(120)는 기판(W)에 대한 초임계 처리 공정의 진행 과정에서, 뷰어 셀(101)을 통해 촬영되는 처리 공간(101) 내 실시간 이미지(I)를 각 공정에 대응하는 레퍼런스 이미지(R)와 대비하여 초임계 처리 공정이 정상적으로 수행되고 있는지 여부를 판단할 수 있다.
처리 공간(101)에 대한 촬영 이미지는 처리 공간(101) 내의 공정 조건에 따른 유체 상변화, 압력 및 온도에 따라 달라질 수 있다. 모니터링부(120)는 도 4a와 같이 특정 공정 단계에서 촬영된 처리 공간(101) 내 실시간 이미지(I)가 상기 특정 공정 단계에 대응하는 레퍼런스 이미지(R)와 실질적으로 동일한 상태, 즉, 설정 값 이상의 일치도를 가지는 것으로 판단하면 기판(W)에 대한 처리 공정이 정상적으로 수행되고 있다고 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부는 초임계 처리 공정을 다음 단계로 진행시킬 수 있다.
반면, 모니터링부(120)는 도 4b와 같이 특정 공정 단계에서 촬영된 처리 공간(101) 내 실시간 이미지(I)가 상기 특정 공정 단계에 대응하는 레퍼런스 이미지(R)와 상이한 것으로 판단되면, 기판(W)에 대한 초임계 처리 공정에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 제어부는 설정된 긴급 레시피에 따라 초임계 처리 공정을 진행하거나, 기판(W)에 대한 초임계 처리 공정을 중단시킬 수 있다.
이하에서는, 일 실시 예에 다른 초임계 처리 방법에 대해 설명하도록 한다. 초임계 처리 방법을 설명함에 있어서, 앞서 설명한 기재와 중복되는 기재는 생략하도록 한다.
도 5는 일 실시 예에 따른 초임계 처리 방법의 흐름도이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 초임계 처리 방법의 흐름도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 초임계 처리 방법은 챔버 내 처리 공간에서 수행되는 초임계 처리 공정을 모니터링할 수 있다. 초임계 처리 방법은 이미지 획득 단계(200), 이미지 매칭 단계(210) 및 공정 제어단계(220)를 포함할 수 있다. 이미지 획득 단계(200)는 처리 공간 내 이미지를 획득할 수 있다. 이미지 획득 단계(200)는, 예를 들어, 챔버에 형성된 뷰어 셀을 통해 챔버 외부에서 처리 공간 내부를 촬영하는 방식으로 수행될 수 있다. 이미지 획득 단계(200)는, 챔버 내 처리 공간에 대한 기판의 반입 단계 및, 처리 공간에서 수행되는 기판에 대한 초임계 처리 공정의 각 단계에서의 이미지를 실시간으로 획득할 수 있다.
이미지 매칭 단계(210)는 처리 공간에 대한 획득 이미지를 설정된 레퍼런스 이미지와 대비하여 매칭에 따른 일치 정도를 판별할 수 있다. 레퍼런스 이미지는 초임계 처리 공정의 각 단계에 대한 처리 공간 내 이미지일 수 있다. 레퍼런스 이미지는 초임계 처리 공정의 각 시간에 매칭되도록 복수개가 저장될 수 있으며, 각 레퍼런스 이미지는 해당 이미지에 대응되는 상태에서의 레퍼런스 공정 인자 데이터를 포함할 수 있다. 레퍼런스 공정 인자는 예를 들어, 처리 공간 내의 압력 및 온도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이미지 매칭 단계(210)는 획득한 이미지 및 그에 대응하는 레퍼런스 이미지의 일치도를 결정하는 단계(211) 및, 결정된 일치도에 따라 공정의 상태를 판단하는 공정 판단 단계(212)를 포함할 수 있다.
일치도 결정 단계(211)는 획득한 이미지 및 레퍼런스 이미지의 일치 정도를 결정할 수 있다. 이미지의 일치 정도는 설정된 알고리즘에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들어, 이미지 유사 여부를 판별하는 알고리즘에 수행될 수 있다. 일치도 결정 단계(211)에서는 획득한 이미지 및 레퍼런스 이미지의 일치 정도에 대한 수치를 결정할 수 있다.
공정 판단 단계(212)는 결정된 양 이미지의 일치도를 기준으로 처리 공간 내에서 수행되는 초임계 처리 공정의 상태를 판단할 수 있다. 예를 들어, 공정 판단 단계(212)는 결정된 양 이미지의 일치도가 설정 값 이상인 경우에는 공정 상태가 정상인 것으로 판단하고, 결정된 양 이미지의 일치도가 설정 값 미만인 경우에는 공정 상태가 불량인 것으로 판단할 수 있다.
공정 제어 단계(220)는 이미지 대비 결과에 따른 공정 불량 여부에 따라 초임계 처리 공정을 제어할 수 있다. 공정 제어 단계(220)는 예를 들어, 공정 상태가 정상인 것으로 판단되면 초임계 처리 공정의 다음 단계로 진행하는 단계 및, 공정 상태가 불량인 것으로 판단되면 초임계 처리 공정에 설정된 긴급 레시피를 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 설정된 긴급 레시피는 공정을 중단 레시피를 포함하거나, 기판에 대한 손상을 최소화하는 레시피를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 초임계 처리 방법에서, 이미지 매칭 및 공정 제어 단계는 초임계 처리 공정의 각 진행 단계마다 개별적으로 수행될 수 있다.
일 실시 예에 따른 초임계 처리 방법은, 초임계 처리 공정이 수행되기 전에 처리 챔버 내 기판의 로딩 상태에 대한 이미지를 레퍼런스 이미지와 대비하여 기판 로딩 상태를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 기판 로딩 상태를 판단하는 단계에서, 레퍼런스 이미지 및 획득한 이미지가 일치하지 않는 경우에는 기판이 오정렬된 상태로 처리 공간 내에 안착된 것으로 판단할 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 초임계 처리 방법의 흐름도이다.
도 7을 참조하여, 초임계 처리 방법이 진행되는 흐름에 대한 예시를 설명하도록 한다. 초임계 처리 방법은 프로세서에 의해 수행될 수 있다.
단계 300에서, 프로세서(예: 도 2의 모니터링부(120))는 챔버 내 처리 공간에 기판이 반입되는 경우, 처리 공간에 대한 기판 로딩 이미지를 설정된 레퍼런스 이미지와 대비할 수 있다. 이 경우, 프로세서는 획득한 기판 로딩 이미지가 레퍼런스 이미지와 매칭, 즉, 일치하는 경우에는 기판이 올바르게 안착된 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 초임계 처리 방법은 단계 310으로 진행할 수 있다. 반면, 기판 로딩 이미지가 레퍼런스 이미지와 매칭되지 않는 경우에는 단계 301로 진행될 수 있다. 단계 301에서는 기판이 처리 공간 내에 오정렬된 상태로 안착된 것으로 판단하고 초임계 처리 공정을 중단시킬 수 있다.
단계 310에서 초임계 처리 공정이 시작된 이후, 초임계 처리 방법은 초임계 처리 공정의 각 단계별로 처리 공간 내 이미지를 획득하고, 획득한 이미지를 각 공정에 대한 레퍼런스 이미지와 대비하여 매칭 여부를 판별할 수 있다. 이 경우, 획득한 이미지가 레퍼런스 이미지와 일치하지 않는 경우에는 단계 321로 진행될 수 있다. 단계 321에서는 설정된 긴급 레시피에 따라 초임계 처리 공정을 진행할 수 있다. 반면, 획득한 이미지가 레퍼런스 이미지와 일치하는 것으로 판단되는 경우에는, 단계 330으로 진행될 수 있다.
단계 330에서는 레퍼런스 이미지에 매칭되는 레퍼런스 인자 값과, 처리 공간 내에 배치된 센서를 통해 측정된 센서 값을 대비할 수 있다. 센서 값은 예를 들어, 처리 공간 내 압력 및 온도일 수 있다. 단계 330에서 측정된 센서 값 및 레퍼런스 인자 값이 일치하지 않는 경우에는 센서가 불량인 것으로 판단하고, 단계 331로 진행될 수 있다. 단계 331에서는 센서가 불량인 것으로 인식하여 알람을 발생시킬 수 있다. 반면, 측정된 센서 값 및 레퍼런스 인자 값이 일치하는 경우에는 단계 340으로 진행할 수 있다.
단계 340에서 기판에 대한 초임계 처리 공정이 완료되지 않은 경우에는, 다음 공정 단계로 진행하며, 상술한 단계 320으로부터 단계 340까지의 동작이 반복될 수 있다. 반면, 기판에 대한 초임계 처리 공정이 완료된 경우에는, 초임계 처리 공정을 종료할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
100: 챔버
110: 촬영부
120: 모니터링부
130: 센싱부
140: 제어부

Claims (13)

  1. 기판이 안착되는 처리 공간을 형성하고, 상기 기판에 대한 초임계 처리 공정이 수행되는 챔버;
    상기 처리 공간을 상기 챔버 외부에서 확인할 수 있도록, 상기 챔버에 형성되는 뷰어 셀(viewer cell);
    상기 뷰어 셀을 통해 상기 처리 공간 내부의 이미지를 획득하는 촬영부; 및
    상기 초임계 처리 공정이 수행되는 과정에서, 상기 촬영부가 획득한 이미지에 기초하여 상기 초임계 처리 공정을 모니터링하는 모니터링부를 포함하는, 초임계 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부는,
    상기 촬영부가 획득한 이미지를 데이터베이스에 저장된 레퍼런스 이미지와 비교하여, 상기 초임계 처리 공정 상태를 분석하는, 초임계 처리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 데이터베이스에는 상기 초임계 처리 공정의 진행 시간에 매칭되는 복수의 레퍼런스 이미지가 저장되고,
    상기 모니터링부는 상기 촬영부가 획득한 실시간 이미지를 상기 초임계 처리 공정의 진행 시간에 매칭되는 상기 레퍼런스 이미지와 대비하는, 초임계 처리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 모니터링부는,
    상기 촬영부가 획득한 이미지 및 상기 레퍼런스 이미지의 일치도가 설정 값 미만인 경우에는 상기 초임계 처리 공정에 이상이 발생한 것으로 판단하는, 초임계 처리 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 초임계 처리 공정을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 모니터링부를 통해 상기 초임계 처리 공정에 이상이 발생한 것으로 판단되면 설정된 긴급 레시피를 적용하여 상기 초임계 처리 공정을 진행하는, 초임계 처리 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 데이터베이스에는 상기 복수의 레퍼런스 이미지 각각에 매칭되는 레퍼런스 공정 조건이 입력되고,
    상기 레퍼런스 공정 조건은 상기 처리 공간 내 압력 및 온도 중 하나 이상을 포함하는, 초임계 처리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 처리 공간 내 압력 및 온도 중 하나 이상이 포함된 공정 조건을 센싱하는 센싱부를 더 포함하고,
    상기 모니터링부는 상기 촬영부가 획득한 이미지 및 상기 레퍼런스 이미지의 일치도가 설정 값 이상인 경우, 상기 센싱부가 센싱한 공정 조건 및 상기 레퍼런스 공정 조건을 비교하여 센서의 이상 발생 여부를 판단하는, 초임계 처리 시스템.
  8. 챔버 내 처리 공간에서 수행되는 초임계 처리 공정을 모니터링 하는 방법에 있어서,
    상기 초임계 처리 공정의 진행 과정에서, 상기 처리 공간 내 이미지를 획득하는 이미지 획득 단계;
    상기 획득한 이미지를 상기 초임계 처리 공정 시간에 매칭되는 레퍼런스 이미지와 대비하여 이미지 일치 정도를 판별하는 이미지 매칭 단계; 및
    상기 이미지 대비 결과에 따라 상기 초임계 처리 공정을 제어하는 단계를 포함하는, 초임계 처리 공정 모니터링 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이미지 매칭 단계는,
    상기 획득한 이미지 및 상기 레퍼런스 이미지의 이미지의 일치 정도에 대한 일치도를 결정하는 일치도 결정 단계; 및
    상기 결정된 일치도가 설정 값 이상인 경우에는 공정 상태를 정상으로 판단하고, 상기 결정된 일치도가 설정 값 미만인 경우에는 공정 상태를 불량으로 판단하는 공정 판단 단계를 포함하는, 초임계 처리 공정 모니터링 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 초임계 처리 공정을 제어하는 단계는,
    상기 공정 상태가 불량으로 판단되는 경우, 상기 초임계 처리 공정에 긴급 레시피를 적용하는 단계를 포함하는, 초임계 처리 공정 모니터링 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 초임계 처리 공정을 제어하는 단계는,
    상기 공정 상태가 정상으로 판단되는 경우, 상기 레퍼런스 이미지에 매칭되는 공정 조건을 처리 공간 내 실시간 공정 조건과 대비하여 일치 정도를 확인하는 단계를 포함하는, 초임계 처리 공정 모니터링 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 초임계 처리 공정이 수행되기 전에, 상기 처리 챔버 내 기판의 로딩 상태에 대한 이미지를 레퍼런스 이미지와 대비하여 기판 로딩 상태를 판단하는 단계를 더 포함하는, 초임계 처리 공정 모니터링 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 이미지 매칭 단계는,
    상기 초임계 처리 공정의 진행 단계 마다 수행되는, 초임계 처리 공정 모니터링 방법.
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