JP3138827B2 - Process chamber abnormality analyzer - Google Patents

Process chamber abnormality analyzer

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JP3138827B2
JP3138827B2 JP03121856A JP12185691A JP3138827B2 JP 3138827 B2 JP3138827 B2 JP 3138827B2 JP 03121856 A JP03121856 A JP 03121856A JP 12185691 A JP12185691 A JP 12185691A JP 3138827 B2 JP3138827 B2 JP 3138827B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
等において使用されるプロセスチャンバーの異常解析装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process chamber abnormality analyzer used in a semiconductor device manufacturing process and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体ウェハープロセス工程のよ
うな半導体装置の製造工程において、プロセスチャンバ
ー内の構成部材やプロセスを加えるべき半導体ウェハー
等から発生する脱ガス、あるいはプロセスチャンバー自
体の損傷に起因するガスリークによる雰囲気の圧力や組
成の変動によって、例えば半導体ウェハー上に堆積する
材料の膜厚異常や膜質異常などを引き起こすためプロセ
ス上深刻な問題となっている。
2. Description of the Related Art In recent years, in a process of manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor wafer process, degassing occurs from constituent members in a process chamber, a semiconductor wafer to which a process is to be added, or damage to the process chamber itself. Fluctuations in the pressure and composition of the atmosphere due to gas leaks cause, for example, an abnormal film thickness or abnormal film quality of a material deposited on a semiconductor wafer, which is a serious problem in the process.

【0003】しかしながら、これらの原因による雰囲気
の異常発生を完全に無くすることは技術的にも経済的に
も困難であるため、現状では、いかに早く雰囲気の異常
を検知してそれに対処することが、全製造工程の停止時
間を可及的に短縮する上で重要視されている。
However, it is technically and economically difficult to completely eliminate the occurrence of an abnormality in the atmosphere due to these causes. At present, however, it is difficult to detect an abnormality in the atmosphere and to cope with it immediately. However, it is regarded as important in minimizing the downtime of the entire manufacturing process as much as possible.

【0004】これに対処するため、従来から、プロセス
チャンバー内の雰囲気の圧力の異常や組成の変動を監視
することが実行されているが、そのような雰囲気の異常
が発生した場合、その異常の原因が、プロセスチャンバ
ー内の半導体のウェハーやプロセスチャンバー内部の部
材などからガスが放出される、脱ガスといわれる現象で
あるのか、プロセスチャンバーの損傷に起因して内部雰
囲気が変動する、ガスリークといわれる現象であるのか
特定できないという問題があった。
In order to cope with this, monitoring of an abnormal pressure or a change in the composition of the atmosphere in the process chamber has conventionally been performed. However, when such an abnormal atmosphere occurs, the abnormal condition is monitored. The cause is a phenomenon called degassing, in which gas is released from semiconductor wafers in the process chamber or members inside the process chamber, or a gas leak, in which the internal atmosphere fluctuates due to damage to the process chamber There was a problem that it was not possible to identify whether this was a phenomenon.

【0005】従来の雰囲気異常の監視方法においては、
その原因の判定が行われていなかったため、設備技術者
は、まず異常の原因が脱ガスであると見なして、脱ガス
防止の対処法を半導体ウェハーおよびプロセスチャンバ
ー内の部材等に施し、その対処の結果をみて脱ガスでな
いと判断した後に、例えば、アイソトープガスを使用し
てプロセスチャンバーのガスリークの調査を行ってい
た。この点検の順序は、脱ガスの点検作業がプロセスチ
ャンバーのガスリークの点検作業より比較的簡易である
という理由からであった。
[0005] In a conventional monitoring method for atmospheric abnormalities,
Since the cause was not determined, the equipment technician firstly assumed that the cause of the abnormality was outgassing and took measures to prevent outgassing on the semiconductor wafer and members in the process chamber, etc. After judging from the result that the gas was not degassed, for example, a gas leak of the process chamber was investigated using an isotope gas. The order of this check was because the degassing check was relatively simpler than the process chamber gas leak check.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このい
ずれの点検作業も、プロセスを停止する必要があり、部
品を交換するとか、プロセスチャンバーを解体すると
か、非常に大がかりであるにかかわらず、原因の特定や
厳密なガスリークの発生箇所の迅速な発見が困難で、無
駄な点検作業を伴うことが多かった。したがって、本発
明は、プロセスチャンバー内の雰囲気の異常の原因が、
プロセスチャンバー内の半導体のウェハーやプロセスチ
ャンバー内部の部材などから発生する脱ガスであるの
か、プロセスチャンバーの損傷に起因して雰囲気が変動
するガスリークであるのかを判定し、また、ガスリーク
である場合は、そのリーク箇所の特定を可能にする異常
解析装置を提供することを目的とする。
However, in any of these inspections, the process must be stopped, and the cause of the problem, regardless of whether parts are replaced, the process chamber is disassembled, or the scale is extremely large. It was difficult to identify and swiftly find the location of a strict gas leak, which often involved unnecessary inspection work. Therefore, according to the present invention, the cause of the abnormality of the atmosphere in the process chamber is
It is determined whether the gas leak is generated from a semiconductor wafer in the process chamber, a member inside the process chamber, or the like, or is a gas leak whose atmosphere fluctuates due to damage to the process chamber. It is another object of the present invention to provide an abnormality analysis device that enables the location of the leak to be specified.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明にかかるプロセス
チャンバーの異常解析装置においては、外部雰囲気の圧
力と内部雰囲気の圧力が異なるプロセスチャンバーに、
内部雰囲気の圧力の変動または内部雰囲気の組成の変動
を検知するガスセンサーと、アコースティック・エミッ
ション・センサーを設置し、これらのセンサーの出力信
号を演算することによって、該プロセスチャンバー内の
雰囲気の変動が、該プロセスチャンバー内の部材からの
脱ガスによるものであるか、該プロセスチャンバーのガ
スリークによるものであるかを判定する構成を採用し
た。
According to the apparatus for analyzing an abnormality of a process chamber according to the present invention, a process chamber having different pressures of an external atmosphere and an internal atmosphere is provided.
By installing a gas sensor that detects a change in the pressure of the internal atmosphere or a change in the composition of the internal atmosphere and an acoustic emission sensor, and calculating the output signals of these sensors, the change in the atmosphere in the process chamber can be reduced. In addition, a configuration is employed in which it is determined whether the process is due to degassing from a member in the process chamber or a gas leak in the process chamber.

【0008】また、外部雰囲気の圧力と内部雰囲気の圧
力が異なるプロセスチャンバーにアコースティック・エ
ミッション・センサーを複数個設置し、各アコースティ
ック・エミッション・センサーの出力信号を演算するこ
とによって、該プロセスチャンバーのガスリークが発生
する位置を判定する構成を採用した。
In addition, a plurality of acoustic emission sensors are installed in a process chamber in which the pressure of the external atmosphere and the pressure of the internal atmosphere are different, and the output signal of each acoustic emission sensor is calculated, so that the gas leak in the process chamber is reduced. A configuration for determining the position where the error occurs is adopted.

【0009】[0009]

【作用】本発明は、外部雰囲気の圧力と内部雰囲気の圧
力が異なるプロセスチャンバーに、内部雰囲気の圧力の
変動または内部雰囲気の組成の変動を検知するセンサー
とアコースティック・エミッション・センサーとを設置
したから、各センサーの出力信号を演算することによっ
て、プロセスチャンバー内の雰囲気の変動が、プロセス
チャンバー内の部材からの脱ガスによるものであるか、
プロセスチャンバーのガスリークによるものであるかを
判定することができ、また、アコースティック・エミッ
ション・センサーを複数個設置し、各アコースティック
・エミッション・センサーの出力信号を演算することに
よって、ガスリークが発生する位置を判定することがで
きる。
According to the present invention, a sensor for detecting a change in the pressure of the internal atmosphere or a change in the composition of the internal atmosphere and an acoustic emission sensor are installed in a process chamber in which the pressure of the external atmosphere is different from the pressure of the internal atmosphere. By calculating the output signal of each sensor, whether the fluctuation of the atmosphere in the process chamber is due to degassing from members in the process chamber,
It is possible to determine whether it is due to a gas leak in the process chamber, and to install multiple acoustic emission sensors and calculate the output signal of each acoustic emission sensor to determine the position where the gas leak occurs. Can be determined.

【0010】図1は、本発明の雰囲気異常の原因を判定
する場合の原理説明図である。この図において、1はプ
ロセスチャンバー、2はガスセンサー、3はアコーステ
ィック・エミッション・センサー、4は演算装置、5は
表示装置である。本発明の雰囲気異常の原因を判定する
場合の原理を説明する。この発明においては、外部雰囲
気の圧力と内部雰囲気の圧力が異なる金属、セラミック
等で構成されたプロセスチャンバー1に、ガスセンサー
2と、アコースティック・エミッション・センサー(以
下「AEセンサー」と称する。)3を設置し、各センサ
ーの出力信号を演算装置4に導き、その演算結果を表示
装置5に導いている。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention for determining the cause of an abnormal atmosphere. In this figure, 1 is a process chamber, 2 is a gas sensor, 3 is an acoustic emission sensor, 4 is a computing device, and 5 is a display device. The principle of determining the cause of the atmosphere abnormality according to the present invention will be described. In the present invention, a gas sensor 2 and an acoustic emission sensor (hereinafter, referred to as an “AE sensor”) 3 are provided in a process chamber 1 made of metal, ceramic, or the like having different pressures in an external atmosphere and an internal atmosphere. Is installed, the output signal of each sensor is led to the arithmetic unit 4, and the calculation result is led to the display unit 5.

【0011】この発明においては、プロセスチャンバー
の内部雰囲気の圧力の変動または内部雰囲気の組成の変
動をガスセンサー2によって検知し、プロセスチャンバ
ー1が内外雰囲気の圧力差によって損傷を生じてガスリ
ークが発生する直前またはガスリーク発生中に放出する
機械的振動いわゆるアコースティック・エミッション
(以下「AE」と称する。)を超音波トランスデューサ
ーの一種であるAEセンサー3によって検知する。
In the present invention, a change in the pressure of the internal atmosphere of the process chamber or a change in the composition of the internal atmosphere is detected by the gas sensor 2, and the process chamber 1 is damaged by the pressure difference between the internal and external atmospheres, thereby causing a gas leak. The so-called acoustic emission (hereinafter referred to as “AE”) emitted immediately before or during the occurrence of gas leak is detected by an AE sensor 3 which is a kind of ultrasonic transducer.

【0012】そして、これらのセンサー2、3が発生す
る異常信号を演算装置4によって演算することによっ
て、プロセスチャンバー内の雰囲気の変動が、プロセス
チャンバー内の部材からの脱ガスによるものであるか、
プロセスチャンバーのガスリークによるものであるかを
判定し、表示装置5にその結果を表示する。すなわち、
ガスセンサー2から信号が発生し、AEセンサー3から
は信号が発生しない場合は、脱ガスが発生していること
を表示し、ガスセンサー2とAEセンサー3から信号が
発生する場合は、ガスリークが発生していることを表示
し、AEセンサー3から信号が発生し、ガスセンサー2
からは信号が発生しない場合は、ガスリークが発生する
おそれがあることを表示する。
By calculating the abnormal signals generated by these sensors 2 and 3 by the arithmetic unit 4, it is determined whether the change in the atmosphere in the process chamber is due to degassing from the members in the process chamber.
It is determined whether the leak is due to a gas leak in the process chamber, and the result is displayed on the display device 5. That is,
When a signal is generated from the gas sensor 2 and no signal is generated from the AE sensor 3, it indicates that degassing is occurring, and when a signal is generated from the gas sensor 2 and the AE sensor 3, a gas leak is generated. A signal is generated from the AE sensor 3 and the gas sensor 2
If no signal is generated from, the display indicates that gas leakage may occur.

【0013】図2は、本発明のガスリーク箇所を判定す
る場合の原理説明図である。この図において、6はプロ
セスチャンバー、7はガスリーク発生箇所、8は演算装
置、9は表示装置、A〜DはAEセンサーである。本発
明のガスリーク箇所を判定する場合の原理を説明する。
この発明においては、プロセスチャンバー(模式的に示
されている。)6に4個のAEセンサーA〜Dが設置さ
れている。この4個のAEセンサーA〜Dが発生する異
常信号を演算装置8に導き、演算の結果を表示装置9に
導くようになっている。
FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of the present invention when determining a gas leak location. In this figure, 6 is a process chamber, 7 is a gas leak occurrence location, 8 is a computing device, 9 is a display device, and A to D are AE sensors. The principle of the present invention for determining a gas leak location will be described.
In the present invention, four AE sensors A to D are installed in a process chamber (schematically shown) 6. The abnormal signals generated by the four AE sensors A to D are guided to the arithmetic unit 8, and the result of the arithmetic operation is guided to the display unit 9.

【0014】図3は、AEセンサーが発生する異常信号
の説明図である。この図において、波形A、B、C、D
はそれぞれAEセンサーA、B、C、Dが発生するAE
を表す信号である。いま、図2の7に示すようにAEセ
ンサーAの近くにガスリークが発生したと仮定する。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an abnormal signal generated by the AE sensor. In this figure, waveforms A, B, C, D
Is the AE from which the AE sensors A, B, C, and D are generated, respectively.
Is a signal representing Now, it is assumed that a gas leak has occurred near the AE sensor A as shown in FIG.

【0015】この場合、ガスリーク発生箇所とAEセン
サーAの間の距離を基準(0)とすると図3のAのよう
なAE信号が検知される。そして、AEの伝播速度をa
とすると、AEセンサーBにはδtb遅れたBのようなA
E信号が検知され、波形Aとの位相差はδtb・aとな
る。そして、AEセンサーCにはδtc遅れたCのような
AE信号が検知され、波形Aとの位相差はδtc・aとな
る。そしてまた、AEセンサーDにはδtd遅れたDのよ
うなAE信号が検知され、波形Aとの位相差はδtd・a
となる。
In this case, if the distance between the location where the gas leak occurs and the AE sensor A is set as a reference (0), an AE signal like A in FIG. 3 is detected. Then, the propagation speed of the AE is a
Then, the AE sensor B has A such as B delayed by δ tb.
The E signal is detected, and the phase difference from the waveform A is δtb · a. The AE sensor C detects an AE signal such as C delayed by δtc , and the phase difference from the waveform A is δtc · a. Further, the AE sensor D detects an AE signal such as D delayed by δ td , and the phase difference from the waveform A is δ td · a
Becomes

【0016】したがって、AEセンサーA、B、C、D
によって検知される図3のAE波形A〜Dの位相関係を
演算することによってガスリークが発生した箇所を判定
し、リアルタイムに、表示装置にPPI表示等の二次元
表示、あるいは三次元表示によって適宜表示することが
可能である。本発明は、プロセスチャンバー内の雰囲気
が外部雰囲気より高く外部リークが生じる場合にも、プ
ロセスチャンバー内の雰囲気が外部雰囲気より低く内部
リークが生じる場合にも適用できる。
Therefore, the AE sensors A, B, C, D
By calculating the phase relationship of the AE waveforms A to D in FIG. 3 detected by the method, the location where the gas leak has occurred is determined, and displayed in real time as appropriate by a two-dimensional display such as a PPI display or a three-dimensional display on a display device. It is possible to The present invention can be applied to a case where the atmosphere in the process chamber is higher than the external atmosphere and an external leak occurs, and a case where the atmosphere in the process chamber is lower than the external atmosphere and an internal leak occurs.

【0017】[0017]

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。 (第1実施例)図4は、本発明の第1実施例の説明図で
ある。この図において、10は対象となるプロセスチャ
ンバー、11はガスセンサー、12はAEセンサー、1
3はプリアンプ、14はAE信号解析装置、15は演算
装置、16はCRT(評価出力装置)である。本実施例
では、対象となるプロセスチャンバー10の雰囲気に異
常が発生すると、ガスセンサー11がその異常の発生を
検知して異常信号を出力し演算装置15に導くようにな
っている。
Embodiments of the present invention will be described below. (First Embodiment) FIG. 4 is an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention. In this figure, reference numeral 10 denotes a target process chamber, 11 denotes a gas sensor, 12 denotes an AE sensor, 1
Reference numeral 3 denotes a preamplifier, 14 denotes an AE signal analyzer, 15 denotes an arithmetic unit, and 16 denotes a CRT (evaluation output device). In this embodiment, when an abnormality occurs in the atmosphere of the target process chamber 10, the gas sensor 11 detects the occurrence of the abnormality, outputs an abnormality signal, and guides the signal to the arithmetic unit 15.

【0018】一方、AEセンサー12はプロセスチャン
バー10に発生するAEを監視しており、AEが発生す
ると、AE信号を発生し、この信号をプリアンプ13に
よって増幅した後、AE信号解析装置14によって解析
し、演算装置15に導くようになっている。
On the other hand, the AE sensor 12 monitors the AE generated in the process chamber 10. When the AE is generated, an AE signal is generated. The AE signal is amplified by the preamplifier 13 and analyzed by the AE signal analyzer 14. Then, it is led to the arithmetic unit 15.

【0019】前記のとおり、ガスセンサー11からは異
常信号が発生するが、AEセンサー12からは異常信号
が発生しない場合は脱ガスが発生していることを示し、
ガスセンサー11とAEセンサー12から異常信号が発
生する場合はガスリークが発生していることを示し、ガ
スセンサー11からは異常信号が発生せず、AEセンサ
ー12からは異常信号が発生する場合はガスリークが発
生する可能性があることを示している。上記の評価結果
は、CRT(評価出力装置)16に表示され、同時に音
響的に警報を発生する。
As described above, when an abnormal signal is generated from the gas sensor 11 and no abnormal signal is generated from the AE sensor 12, it indicates that degassing has occurred.
When an abnormal signal is generated from the gas sensor 11 and the AE sensor 12, it indicates that a gas leak is occurring. When an abnormal signal is not generated from the gas sensor 11 and an abnormal signal is generated from the AE sensor 12, a gas leak is generated. It is possible that may occur. The above evaluation result is displayed on a CRT (evaluation output device) 16, and at the same time, an alarm is generated acoustically.

【0020】(第2実施例)図5は、本発明の第2実施
例の説明図である。この図において、21は対象となる
プロセスチャンバー、22、23はAEセンサー、2
4、25はプリアンプ、26はAE信号解析装置、27
は演算装置、28はCRT(評価出力装置)である。
(Second Embodiment) FIG. 5 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention. In this figure, reference numeral 21 denotes a target process chamber, 22 and 23 denote AE sensors, 2
4 and 25 are preamplifiers, 26 is an AE signal analyzer, 27
Denotes an arithmetic unit, and 28 denotes a CRT (evaluation output device).

【0021】本実施例においては、対象となるプロセス
チャンバー21に複数のAEセンサー22、23を設置
し、各AEセンサー22、23が検知するAE信号をプ
リアンプ24、25によって増幅し、AE信号解析装置
26によって解析し、その出力信号を演算装置27に導
いて、各AE信号の位相差からガスリーク発生箇所を判
定し、CRT(評価出力装置)28にその位置を表示す
る。この図には、2個のAEセンサー22、23が示さ
れているが3個以上設けるとガスリーク箇所がより的確
に判定できる。
In the present embodiment, a plurality of AE sensors 22 and 23 are installed in a target process chamber 21, and AE signals detected by the respective AE sensors 22 and 23 are amplified by preamplifiers 24 and 25 to analyze AE signals. The output signal is analyzed by the device 26, the output signal is guided to the arithmetic device 27, the location of the gas leak occurrence is determined from the phase difference between the AE signals, and the position is displayed on the CRT (evaluation output device) 28. In this figure, two AE sensors 22 and 23 are shown, but if three or more AE sensors are provided, the gas leak location can be determined more accurately.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リアルタイムにプロセスチャンバーの雰囲気の異常を検
知し、その原因がプロセスチャンバー内の部材からの脱
ガスであるか、プロセスチャンバーのガスリークである
かを判定することができるため迅速な対処が可能にな
り、また、ガスリークの発生箇所の判定を自動化できる
ため作業の省力化が可能で、プロセスチャンバー内の雰
囲気に異常が発生した場合の製造工程の停止時間の短縮
に寄与する。
As described above, according to the present invention,
It is possible to detect abnormalities in the atmosphere of the process chamber in real time and determine whether the cause is degassing from a member in the process chamber or a gas leak in the process chamber. Further, since the determination of the location where the gas leak occurs can be automated, labor can be saved, which contributes to a reduction in the downtime of the manufacturing process when an abnormality occurs in the atmosphere in the process chamber.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の雰囲気異常の原因を判定する
場合の原理説明図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of determining the cause of an abnormal atmosphere according to the present invention.

【図2】本発明のガスリーク箇所を判定する場合の原理
説明図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of the present invention when determining a gas leak location.

【図3】AEセンサーが発生する異常信号の説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an abnormal signal generated by an AE sensor.

【図4】本発明の第1実施例の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2実施例の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】 1 プロセスチャンバー 2 ガスセンサー 3 アコースティック・エミッション・センサー 4 演算装置 5 表示装置[Description of Signs] 1 Process chamber 2 Gas sensor 3 Acoustic emission sensor 4 Arithmetic unit 5 Display unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C30B 23/00 - 25/22 G01M 3/00 - 3/40 H01L 21/02 H01L 21/66 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C30B 23/00-25/22 G01M 3/00-3/40 H01L 21/02 H01L 21/66

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 外部雰囲気の圧力と内部雰囲気の圧力が
異なるプロセスチャンバーに、内部雰囲気の圧力の変動
または内部雰囲気の組成の変動を検知するガスセンサー
と、アコースティック・エミッション・センサーを設置
し、これらのセンサーの出力信号を演算することによっ
て、該プロセスチャンバー内の雰囲気の変動が、該プロ
セスチャンバー内の部材からの脱ガスによるものである
か、該プロセスチャンバーのガスリークによるものであ
るかを判定することを特徴とするプロセスチャンバーの
異常解析装置。
1. A gas sensor and an acoustic emission sensor for detecting a change in the pressure of the internal atmosphere or a change in the composition of the internal atmosphere are installed in a process chamber in which the pressure of the external atmosphere is different from the pressure of the internal atmosphere. By calculating the output signal of the sensor, it is determined whether the change in the atmosphere in the process chamber is due to degassing from a member in the process chamber or a gas leak in the process chamber. An abnormality analyzer for a process chamber.
【請求項2】 外部雰囲気の圧力と内部雰囲気の圧力が
異なるプロセスチャンバーにアコースティック・エミッ
ション・センサーを複数個設置し、各アコースティック
・エミッション・センサーの出力信号を演算することに
よって、該プロセスチャンバーのガスリークが発生する
位置を判定することを特徴とするプロセスチャンバーの
異常解析装置。
2. A method of installing a plurality of acoustic emission sensors in a process chamber in which the pressure of the external atmosphere and the pressure of the internal atmosphere are different from each other and calculating an output signal of each of the acoustic emission sensors to obtain a gas leak in the process chamber. An abnormality analysis device for a process chamber, which determines a position at which an error occurs.
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