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WO2020160910A1 - Procédé de réglage d'une station de mesure de la contamination moléculaire véhiculée par l'air et station de mesure - Google Patents

Procédé de réglage d'une station de mesure de la contamination moléculaire véhiculée par l'air et station de mesure Download PDF

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Publication number
WO2020160910A1
WO2020160910A1 PCT/EP2020/051539 EP2020051539W WO2020160910A1 WO 2020160910 A1 WO2020160910 A1 WO 2020160910A1 EP 2020051539 W EP2020051539 W EP 2020051539W WO 2020160910 A1 WO2020160910 A1 WO 2020160910A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conductance
controllable
sampling
line
lowest
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2020/051539
Other languages
English (en)
Inventor
Julien Bounouar
Nicolas Chapel
Olivier LE BARILLEC
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pfeiffer Vacuum SAS
Original Assignee
Pfeiffer Vacuum SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pfeiffer Vacuum SAS filed Critical Pfeiffer Vacuum SAS
Priority to KR1020217024930A priority Critical patent/KR20210124246A/ko
Priority to US17/425,061 priority patent/US11953484B2/en
Publication of WO2020160910A1 publication Critical patent/WO2020160910A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N1/24—Suction devices
    • G01N2001/247—Syringes

Definitions

  • the present invention relates to a method for adjusting a station for measuring molecular contamination carried by air, intended in particular for monitoring the concentrations of molecular contamination in the atmosphere of clean rooms, such as clean rooms. semiconductor manufacturing plants.
  • the present invention also relates to such a measuring station.
  • substrates such as semiconductor wafers (or “wafers” in English) or photomasks, must be protected from molecular contamination carried by air (or AMC for "Airbone Molecular Contamination” in English) in order to prevent it from damaging the chips or electronic circuits of the substrates.
  • the substrates are contained in atmospheric transport and storage boxes, making it possible to transport the substrates from one equipment to another or to store them between two manufacturing steps.
  • transport boxes and equipment are arranged inside clean rooms in which the level of particles is minimized and temperature, humidity and pressure are kept at precise levels.
  • the gaseous species carried by the air can have different sources and different natures, for example there are acids, bases, condensable elements, doping elements. These molecules can come from the air inside the semiconductor manufacturing plant or can be released in particular by semiconductor wafers that have undergone previous manufacturing operations.
  • Gas analyzers present in clean rooms make it possible to evaluate the concentration of gaseous species carried by the air in real time, in particular that of humidity and some acids. The concentrations measured are sometimes very low, such as of the order of ppm or ppb. These gas analyzers measure the surrounding gas atmosphere, it is therefore necessary to provide a gas analyzer in each area to be tested in the clean room. There is a need to increase the number of gaseous species measured and the number of test zones in order to reduce the risks of contamination of the substrates. However, the multiplication of analyzers per area and the multiplication of these areas to be tested quickly makes this solution very expensive.
  • the unit has several input ports each addressing a particular cleanroom test area.
  • the measurements are carried out in a sequenced manner, that is to say by measuring each test area in turn.
  • Another solution is to simultaneously measure the concentrations of gaseous species in a subset of different areas to be tested. It is then possible to quickly detect whether an average concentration of a gas in this subset exceeds an allowable threshold. When an abnormal concentration is detected, the subset is searched for which sample line is concerned, for example by sequencing in the subset.
  • this solution does not take into account the different conductances between the sampling lines. Indeed, they are not all the same length. Some lines can be very short and others very long. The pumping rates can therefore present strong disparities between the lines. Thus, during a simultaneous measurement in several sampling lines, the contribution of the lines is inhomogeneous. The measurement obtained may not correspond to the average of the gas concentration in the sub-set of zones because it is weighted according to the conductance of the lines, the lines of better conductance, generally the shortest, presenting a greater contribution.
  • One of the aims of the present invention is to provide a measuring station and a method for adjusting the conductances of the controllable restrictions of a measuring station which at least partially solve one of the aforementioned drawbacks.
  • the invention relates to a method for adjusting the conductances of the controllable restrictions of a station for measuring molecular contamination carried by the air, the measuring station comprising:
  • each sampling line comprising a controllable restriction having an adjustable conductance between a minimum value and a maximum value
  • the contribution of each line is balanced with respect to the others without depending on the conductance of the line.
  • the measurement obtained may be close to the true average measurement of the test areas.
  • the same alert threshold for the concentration of gaseous species can therefore be used for all the sample lines tested simultaneously.
  • the adjustment method may further include one or more characteristics which are described below, taken alone or in combination.
  • the measuring station further comprises at least two controllable valves, a controllable valve being arranged on each sampling line.
  • the measuring station comprises a pressure sensor arranged on the common line to measure the pressure in the common line connected to the inlet of the at least one gas analyzer.
  • the measuring station comprises a sampling pump connected to the common line, for sampling a gas to be analyzed in a sampling line and for it to be analyzed by the at least one gas analyzer.
  • the pressure is measured in the common line, the sampling line having the lowest conductance being that for which the pressure measurement is the lowest.
  • the controllable valve of the sampling line of the controllable restriction that one seeks to adjust is opened, the other controllable valves of the other sampling lines being closed and the conductance of the controllable restriction is adjusted so that the pressure measured in the common line corresponds to the lowest pressure measurement corresponding to the sample line with the lowest conductance.
  • the conductance of the controllable restriction is adjusted to correspond to at most +/- 10%, such as at most +/- 5%, of the lowest conductance.
  • the initial conductance adjustment step can be repeated for any controllable restrictions other than that of the sample line with the lowest conductance.
  • the initial identification step and / or the initial conductance adjustment step can be performed for the first time when the measurement station is started up, then at each maintenance and / or repeated regularly.
  • the initial identification step can be performed for each modification of a sample line, the initial conductance adjustment step being repeated for all the sample lines if the conductance of the modified sample line determined in step initial identification becomes the weakest. If the conductance of the modified sample line is not the lowest then only the conductance of the controllable restriction of the modified sample line is set for that it corresponds to the lowest conductance determined at the initial identification step, the other conductances having already been set.
  • a measurement can be performed simultaneously in multiple sample lines. Simultaneous measurements in several picking lines can be performed in a subset of the picking lines.
  • the subject of the invention is also a station for measuring molecular contamination carried by air comprising:
  • each sample line has a controllable restriction having an adjustable conductance between a minimum value and a maximum value
  • the conductances of the controllable restrictions of the sampling lines are adjusted by an adjustment method as described above to correspond to the maximum conductance of the sampling line exhibiting the lowest conductance.
  • the walls of controllable restrictions in fluid communication with the gases can be made of one or more fluoropolymer materials, such as perfluoroalkoxy (also called PFA) or polytetrafluoroethylene (also called PTFE).
  • fluoropolymer materials such as perfluoroalkoxy (also called PFA) or polytetrafluoroethylene (also called PTFE).
  • the measuring station can also include:
  • controllable valves at least two controllable valves, one controllable valve being arranged on each sampling line,
  • a pressure sensor arranged on the common line to measure the pressure in the common line connected to the inlet of at least one gas analyzer.
  • the measuring station can also include a control unit connected to the controllable valves and to the pressure sensor, the control unit being configured to control the opening or closing of the controllable valves.
  • FIG. P is a schematic view of elements of an airborne molecular contamination measurement station.
  • Fig. 21 is a schematic view of a method for adjusting the controllable restriction conductances of the measuring station of Figure 1.
  • Fig. 31 is a graph showing an example of pressure measurements (in mbar) in the common line connected to the sampling pump, obtained for sampling lines of the measuring station of Figure 1, as a function of the length (in meters and on the abscissa) of the sampling lines.
  • Figure 1 shows components of an airborne molecular contamination measuring station 1, intended in particular for monitoring molecular contamination concentrations in the atmosphere of clean rooms, such as factory clean rooms. semiconductor manufacturing industry.
  • the measuring station 1 comprises at least one gas analyzer 2 and at least two sampling lines L1-L16 connected to a common line 3 which is connected to the input of at least one gas analyzer 2.
  • the gas analyzer 2 can thus be placed in communication with each L1-L16 sampling line.
  • the end of each L1-L16 sample line is located in a test area at ambient pressure, that is to say atmospheric pressure, for example in a place separate from a clean room.
  • Each sample line L1-L16 comprises a controllable restriction CI CI 6 having an adjustable conductance between a minimum value and a maximum value.
  • the measuring station 1 can also include at least two controllable valves V1-V16, a controllable valve V1-V16 being arranged on each sampling line L1-L16.
  • the measuring station 1 can include a pressure sensor 4 arranged on the common line 3 to measure the pressure in the common line 3. It can also include a control unit 5 connected to the controllable valves V1-V16 and to the pressure sensor. 4.
  • the measuring station 1 comprises a sampling pump 6 connected to the common line 3.
  • the gas to be analyzed can thus be taken from the sampling lines to be analyzed by the at least one gas analyzer 2.
  • the sampling pump can be arranged in the same housing as the at least one gas analyzer 2.
  • the gas analyzer 2 makes it possible to measure the concentration of at least one gaseous species in real time, that is to say with a measurement duration of less than a few seconds, or even a few minutes, for low concentrations of less than ppm or at ppb.
  • the gaseous species measured is for example an acid, such as hydrofluoric acid HF or hydrochloric acid HCl or a solvent, such as PGMEA (propylene glycol methyl ether).
  • the gaseous species is ammonia NH 3.
  • a gas analyzer 2 can be adapted for measuring a distinct gaseous species or a group of distinct gaseous species.
  • a controllable restriction is a passage for gases of varying conductance.
  • Conductance is the inverse of resistance to flow. It is the ratio of the gas flow flowing through the passage to the pressure difference between the two ends of the passage.
  • controllable C1-C16 restrictions can be varied, for example manually or by an associated controller. According to another example, the controllable restrictions can be controlled by the control unit 5. Controllable restrictions C1-C16 are for example carried out by valves or flow controllers.
  • the walls of the controllable restrictions C1-C16 in fluid communication with the gases are made of materials limiting the adhesion of gaseous species to the walls, such as in one or more fluoropolymer materials, such as in perfluoroalkoxy (also called PFA) or polytetrafluoroethylene (also called PTFE).
  • fluoropolymer materials such as in perfluoroalkoxy (also called PFA) or polytetrafluoroethylene (also called PTFE).
  • the L1-L16 sampling lines and the walls of the V1-V16 controllable valves can also be made from such materials.
  • the L1-L16 sampling lines connect the measuring station 1 to separate test areas.
  • the length of the L1- L16 sampling lines can vary between the different test areas to be joined and can be several tens of meters, such as a length between 40 and 300 meters.
  • the controllable valves V1-V16 are for example solenoid valves or pneumatic valves. They can be controlled in all or nothing (open or closed) by the control unit 5.
  • a measurement can be performed simultaneously in multiple L1-L16 sample lines.
  • the conductances of the controllable restrictions of the sample lines L1-L16 are set by a tuning method 100 to match the maximum conductance of the sample line with the lowest conductance.
  • the adjustment method 100 includes an initial identification step 101 and an initial conductance adjustment step 102, these steps being prior to performing a measurement step 103 ( Figure 2).
  • the L1-L16 sample line having the lowest conductance is determined when the conductance of the controllable restriction C1-C16 of said L1-L16 sample line is set to its maximum value ( Figure 2).
  • the graph in Figure 3 thus illustrates an example of pressure measurements obtained during an initial identification step 101.
  • the absolute pressure measured in common line 3 is shown on the ordinate for each opening of a controllable valve with the conductance of the controllable restriction set to the maximum value, the other valves being closed.
  • the pressure in each of the sixteen L1-L16 sample lines decreases with increasing length of the L1-L16 sample line (on the x-axis).
  • the L1-L16 sample line with the lowest conductance is the one with the lowest pressure reading. In the example, this is the L6 sampling line with a length of 270 meters.
  • controllable C1-C5, C7-C16 restrictions of the other L1-L5, L7-L16 sample lines can be set.
  • the conductances of the controllable restrictions are adjusted to correspond to the lowest conductance determined in the initial identification step 101, such as at plus + / -10%, as at most +/- 5%, of the lowest conductance ( Figure 2).
  • the controllable valve of the sampling line L1-L5, L7-L16 of the controllable restriction that one seeks to adjust is opened, the other controllable valves of the other sampling lines being closed and the adjustment is made.
  • the conductance of the controllable restriction so that the pressure measured in the common line 3 corresponds to the lowest pressure measurement corresponding to the sampling line having the lowest conductance.
  • the conductances of the controllable restrictions of the other L1-L16 sample lines are set to correspond to at most +/- 10%, such as at most +/- 5%, of the conductance of the lowest sample line or in other words, the conductances are set to be the same as the lowest conductance, within 10% or 5%.
  • the initial conductance adjustment step 102 can be repeated for any controllable restrictions other than that of the sample line with the lowest conductance.
  • the conductances of the controllable restrictions of the sample lines L1-L5, L7-L16 other than the sample line L6 with the lowest conductance can thus each be adjusted in turn.
  • the initial steps 101, 102 can be carried out a first time when the measurement station 1 is started up, then at each maintenance and / or repeated regularly.
  • the initial identification step 101 can be performed on each modification of the sample line, the initial conductance adjustment step 102 being repeated for all the sample lines if the conductance of the modified sample line determined at the initial identification step 101 becomes the weakest.
  • the sampling flow rate by the sampling pump 6 is constant and identical to the initial steps 101, 102.
  • Simultaneous measurements in multiple L1-L16 sample lines can be performed in a subset of sample lines.
  • the controllable valve V6 of the sampling line L6 having the lowest conductance may not be open during a measurement step 103 in a subassembly not including it.
  • controllable controllable restrictions it is possible to perform the initial steps 101, 102 in a subset to determine the sample line of the subset having the lowest conductance and to set the conductances of the controllable restrictions of the others. sample lines of the subset so that they correspond to the lowest conductance.
  • the contribution of each line is balanced with respect to the other lines without depending on the conductance of the line.
  • the measurement obtained may be close to the true average measurement of the test areas.
  • the same alert threshold for the concentration of gaseous species can therefore be used for all the sampling lines of the sub-assembly to be tested.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de réglage (100) des conductances des restrictions contrôlables (C1-C16) d'une station de mesure (1) de la contamination moléculaire véhiculée par l'air. Le procédé de réglage (100) comporte : - une étape initiale d'identification (101), préalable à la réalisation d'une étape de mesure (103) de la contamination moléculaire véhiculée par l'air, au cours de laquelle on détermine la ligne de prélèvement (L1-L16) présentant la conductance la plus faible lorsque la conductance de la restriction contrôlable (C1-C16) de ladite ligne de prélèvement (L1-L16) est réglée à sa valeur maximale, - une étape initiale de réglage de conductance (102) préalable à la réalisation de l'étape de mesure (103) et postérieure à l'étape initiale d'identification (101), au cours de laquelle on règle les conductances des restrictions contrôlables pour qu'elles correspondent à la conductance la plus faible déterminée à l'étape initiale d'identification (101).

Description

Description
Titre : Procédé de réglage d’une station de mesure de la contamination moléculaire véhiculée par l’air et station de mesure
La présente invention se rapporte à un procédé de réglage d’une station de mesure de la contamination moléculaire véhiculée par l’air, destinée en particulier à la surveillance des concentrations en contamination moléculaire dans l’atmosphère des salles blanches, telles que les salles blanches d’usines de fabrication de semi- conducteurs. La présente invention se rapporte également à une telle station de mesure.
Dans l'industrie de fabrication de semi-conducteurs, les substrats, tels que les plaquettes de semi-conducteurs (ou « wafer » en anglais) ou les photomasques, doivent être protégés de la contamination moléculaire véhiculée par l’air (ou AMC pour « Airbone Molecular Contamination » en anglais) afin d’éviter que celle-ci n’endommage les puces ou circuits électroniques des substrats. Pour cela, les substrats sont contenus dans des boîtes de transport et de stockage atmosphérique, permettant de transporter les substrats d'un équipement à l'autre ou de les stocker entre deux étapes de fabrication. Par ailleurs, les boites de transport et les équipements sont agencés à l’intérieur de salles blanches dans lesquelles le niveau de particules est minimisé et la température, l’humidité et la pression sont maintenus à des niveaux précis.
Les espèces gazeuses véhiculées par l’air peuvent avoir différentes sources et différentes natures, on trouve par exemple des acides, des bases, des éléments condensables, des éléments dopants. Ces molécules peuvent provenir de l’air intérieur de l’usine de fabrication de semi-conducteurs ou peuvent être relâchées notamment par les plaquettes semi-conductrices ayant subi des opérations préalables de fabrication.
Des analyseurs de gaz présents dans les salles blanches permettent d’évaluer la concentration des espèces gazeuses véhiculées par l’air en temps réel, notamment celle de l’humidité et de quelques acides. Les concentrations mesurées sont parfois très faibles, telles que de l’ordre du ppm ou du ppb. Ces analyseurs de gaz mesurant l’atmosphère gazeuse les environnants, il est donc nécessaire de prévoir un analyseur de gaz dans chaque zone à tester de la salle blanche. Il existe un besoin d’augmenter le nombre d’espèces gazeuses mesurées et le nombre de zones de test afin de réduire les risques de contamination des substrats. Cependant, la multiplication des analyseurs par zone et la multiplication de ces zones à tester rend cette solution rapidement très coûteuse.
Pour réduire les coûts, on a proposé une unité de mesure regroupant différents analyseurs. L’unité est munie de plusieurs ports d’entrée adressant chacun une zone de test particulière de la salle blanche.
Les mesures sont réalisées de manière séquencée, c’est-à-dire en mesurant à tour de rôle chaque zone de test.
Le problème de mesures séquencées est que la détection d’une concentration anormale d’une espèce gazeuse dans une zone de test ne peut être réalisée que lorsqu’une mesure est ordonnée dans ladite zone de test. De fait, de longues minutes peuvent s’écouler avant que l’on ne prenne conscience d’un éventuel risque de contamination dans une zone de la salle blanche.
Une autre solution consiste à mesurer simultanément les concentrations d’espèces gazeuses dans un sous-ensemble de différentes zones à tester. Il est alors possible de détecter rapidement si une concentration moyenne d’un gaz dans ce sous- ensemble dépasse un seuil admissible. Lorsqu’une concentration anormale est détectée, on recherche dans le sous-ensemble quelle ligne de prélèvement est concernée, par exemple par séquençage dans le sous-ensemble.
Cependant, cette solution ne tient pas compte des différentes conductances entre les lignes de prélèvement. En effet, celles-ci n’ont pas toutes la même longueur. Certaines lignes peuvent être très courtes et d’autres très longues. Les débits de pompage peuvent donc présenter de fortes disparités entre les lignes. Ainsi, lors d’une mesure simultanée dans plusieurs lignes de prélèvement, la contribution des lignes est inhomogène. La mesure obtenue peut ne pas correspondre à la moyenne de la concentration des gaz dans le sous-ensemble de zones car pondérée en fonction de la conductance des lignes, les lignes de meilleure conductance, généralement les plus courtes, présentant une plus forte contribution.
Un des buts de la présente invention est de proposer une station de mesure et un procédé de réglage des conductances des restrictions contrôlables d’une station de mesure qui résolvent au moins partiellement un des inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de réglage des conductances des restrictions contrôlables d’une station de mesure de la contamination moléculaire véhiculée par l’air, la station de mesure comportant :
- au moins un analyseur de gaz, et
- au moins deux lignes de prélèvement reliées à une ligne commune reliée à une entrée du au moins un analyseur de gaz, chaque ligne de prélèvement comportant une restriction contrôlable présentant une conductance réglable entre une valeur minimale et une valeur maximale,
caractérisé en ce que le procédé de réglage comporte :
- une étape initiale d’identification, préalable à la réalisation d’une étape de mesure de la contamination moléculaire véhiculée par l’air, au cours de laquelle on détermine la ligne de prélèvement présentant la conductance la plus faible lorsque la
conductance de la restriction contrôlable de ladite ligne de prélèvement est réglée à sa valeur maximale, et
- une étape initiale de réglage de conductance, préalable à la réalisation de l’étape de mesure et postérieure à l’étape initiale d’identification, au cours de laquelle on règle les conductances des restrictions contrôlables pour qu’elles correspondent à la conductance la plus faible déterminée à l’étape initiale d’identification.
Ainsi, quelque soit les lignes de prélèvement dans lesquelles une mesure est réalisée en simultané, la contribution de chaque ligne est équilibrée par rapport aux autres sans dépendre de la conductance de la ligne. La mesure obtenue peut être proche de la véritable mesure moyenne des zones de test. Un même seuil d’alerte du niveau de concentration d’espèces gazeuses peut donc être utilisé pour toutes les lignes de prélèvement testées simultanément.
Le procédé de réglage peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques qui sont décrites ci-après, prises seules ou en combinaison.
Selon un exemple de réalisation, la station de mesure comporte en outre au moins deux vannes pilotables, une vanne pilotable étant agencée sur chaque ligne de prélèvement.
Selon un exemple de réalisation, la station de mesure comporte un capteur de pression agencé sur la ligne commune pour mesurer la pression dans la ligne commune reliée à l’entrée du au moins un analyseur de gaz. Selon un exemple de réalisation, la station de mesure comporte une pompe de prélèvement reliée à la ligne commune, pour prélever un gaz à analyser dans une ligne de prélèvement et pour qu’il soit analysé par le au moins un analyseur de gaz.
Selon un exemple de réalisation, au cours de l’étape initiale d’identification :
- on ouvre tour à tour la vanne pilotable de chaque ligne de prélèvement, la conductance de la restriction contrôlable étant réglée à la valeur maximale, les autres vannes pilotables étant fermées, et
- on mesure la pression dans la ligne commune, la ligne de prélèvement présentant la conductance la plus faible étant celle pour laquelle la mesure de pression est la plus basse.
Selon un exemple de réalisation, au cours de l’étape initiale de réglage de conductance, on ouvre la vanne pilotable de la ligne de prélèvement de la restriction contrôlable que l’on cherche à régler, les autres vannes pilotables des autres lignes de prélèvement étant fermées et on règle la conductance de la restriction contrôlable pour que la pression mesurée dans la ligne commune corresponde à la mesure de pression la plus basse correspondant à la ligne de prélèvement présentant la conductance la plus faible.
Par exemple, au cours de l’étape initiale de réglage de conductance, on règle la conductance de la restriction contrôlable pour qu’elle corresponde à au plus +/- 10%, tel qu’à au plus +/- 5%, de la conductance la plus faible.
On peut réitérer l’étape initiale de réglage de conductance pour toutes les restrictions contrôlables autres que celle de la ligne de prélèvement présentant la conductance la plus faible.
L’étape initiale d’identification et/ou l’étape initiale de réglage de conductance peuvent être réalisées une première fois à la mise en route de la station de mesure, puis à chaque maintenance et/ou réitérées régulièrement.
L’étape initiale d’identification peut être réalisée à chaque modification d’une ligne de prélèvement, l’étape initiale de réglage de conductance étant réitérée pour toutes les lignes de prélèvement si la conductance de la ligne de prélèvement modifiée déterminée à l’étape initiale d’identification devient la plus faible. Si la conductance de la ligne de prélèvement modifiée n’est pas la plus faible alors on règle seulement la conductance de la restriction contrôlable de la ligne de prélèvement modifiée pour qu’elle corresponde à la conductance la plus faible déterminée à l’étape initiale d’identification, les autres conductances étant déjà réglées.
Au cours de l’étape de mesure de la contamination moléculaire véhiculée par l’air, une mesure peut être réalisée simultanément dans plusieurs lignes de prélèvement. Les mesures simultanées dans plusieurs lignes de prélèvement peuvent être réalisées dans un sous-ensemble des lignes de prélèvement.
L’invention a aussi pour objet une station de mesure de la contamination moléculaire véhiculée par l’air comportant :
- au moins un analyseur de gaz, et
- au moins deux lignes de prélèvement reliées à une ligne commune reliée à une entrée du au moins un analyseur de gaz, une mesure étant réalisée simultanément dans plusieurs lignes de prélèvement lors d’une étape de mesure,
caractérisée en ce que :
- chaque ligne de prélèvement comporte une restriction contrôlable présentant une conductance réglable entre une valeur minimale et une valeur maximale,
- les conductances des restrictions contrôlables des lignes de prélèvement sont réglées par un procédé de réglage tel que décrit précédemment pour correspondre à la conductance maximale de la ligne de prélèvement présentant la conductance la plus faible.
Selon un exemple de réalisation, les parois des restrictions contrôlables en communication fluidique avec les gaz peuvent être réalisées en un ou plusieurs matériaux fluoropolymères, tel qu’en perfluoroalkoxy (également appelé PFA) ou en polytétrafluoroéthylène (également appelé PTFE).
La station de mesure peut comporter en outre :
- au moins deux vannes pilotables, une vanne pilotable étant agencée sur chaque ligne de prélèvement,
- une pompe de prélèvement reliée à la ligne commune, et
- un capteur de pression agencé sur la ligne commune pour mesurer la pression dans la ligne commune reliée à l’entrée du au moins un analyseur de gaz.
La station de mesure peut aussi comporter une unité de contrôle reliée aux vannes pilotables et au capteur de pression, l’unité de contrôle étant configurée pour piloter l’ouverture ou la fermeture des vannes pilotables. Présentation des dessins
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l’invention, mais nullement limitatif, ainsi que des dessins annexés sur lesquels : Fig. P représente une vue schématique d’éléments d’une station de mesure de la contamination moléculaire véhiculée par l’air.
Fig. 21 représente une vue schématique d’un procédé de réglage de conductances de restrictions contrôlables de la station de mesure de la Figure 1.
Fig. 31 est un graphique montrant un exemple de mesures de pression (en mbar) dans la ligne commune reliée à la pompe de prélèvement, obtenues pour des lignes de prélèvement de la station de mesure de la Figure 1 , en fonction de la longueur (en mètres et en abscisse) des lignes de prélèvement.
Sur ces Figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
La Figure 1 montre des éléments d’une station de mesure 1 de la contamination moléculaire véhiculée par l’air, destinée en particulier à la surveillance des concentrations en contamination moléculaire dans l’atmosphère des salles blanches, telles que les salles blanches d’usines de fabrication de semi-conducteurs.
La station de mesure 1 comporte au moins un analyseur de gaz 2 et au moins deux lignes de prélèvement L1-L16 reliées à une ligne commune 3 qui est reliée à l’entrée du au moins un analyseur de gaz 2. L’analyseur de gaz 2 peut ainsi être mis en communication avec chaque ligne de prélèvement L1-L16. L’extrémité de chaque ligne de prélèvement L1-L16 est située dans une zone de test à pression ambiante, c’est-à-dire la pression atmosphérique, par exemple dans un lieu distinct d’une salle blanche.
Chaque ligne de prélèvement L1-L16 comporte une restriction contrôlable CI CI 6 présentant une conductance réglable entre une valeur minimale et une valeur maximale.
La station de mesure 1 peut en outre comporter au moins deux vannes pilotables V1-V16, une vanne pilotable V1-V16 étant agencée sur chaque ligne de prélèvement L1-L16. La station de mesure 1 peut comporter un capteur de pression 4 agencé sur la ligne commune 3 pour mesurer la pression dans la ligne commune 3. Elle peut en outre comporter une unité de contrôle 5 reliée aux vannes pilotables V1-V16 et au capteur de pression 4.
Selon un exemple de réalisation, la station de mesure 1 comporte une pompe de prélèvement 6 reliée à la ligne commune 3. Le gaz à analyser peut ainsi être prélevé dans les lignes de prélèvement pour être analysé par le au moins un analyseur de gaz 2.
La pompe de prélèvement peut être agencée dans un même boîtier que le au moins un analyseur de gaz 2.
L’analyseur de gaz 2 permet de mesurer la concentration d’au moins une espèce gazeuse en temps réel, c’est-à-dire avec une durée de mesure inférieure à quelques secondes, voire quelques minutes, pour de faibles concentrations inférieures au ppm ou au ppb. L’espèce gazeuse mesurée est par exemple un acide, comme l’acide fluorhydrique HF ou l’acide chlorhydrique HCl ou un solvant, tel que le PGMEA (propylène glycol methyl ether). Selon un autre exemple, l’espèce gazeuse est l’ammoniaque NH3. Un analyseur de gaz 2 peut être adapté pour la mesure d’une espèce gazeuse distincte ou d’un groupe d’espèces gazeuses distinctes.
Une restriction contrôlable est un passage pour les gaz dont la conductance est variable. La conductance est l’inverse de la résistance à l’écoulement. C’est le rapport entre le flux gazeux qui circule dans le passage et la différence de pression entre les deux extrémités du passage.
On peut faire varier les conductances des restrictions contrôlables C1-C16 par exemple manuellement ou par un contrôleur associé. Selon un autre exemple, les restrictions contrôlables peuvent être pilotables par l’unité de contrôle 5. Les restrictions contrôlables C1-C16 sont par exemple réalisées par des vannes ou des contrôleurs de débit.
Selon un exemple de réalisation, les parois des restrictions contrôlables C1-C16 en communication fluidique avec les gaz sont réalisées dans des matériaux limitant l’adhérence des espèces gazeuses aux parois, tel qu’en un ou plusieurs matériaux fluoropolymères, tel qu’en perfluoroalkoxy (également appelé PFA) ou en polytétrafluoroéthylène (également appelé PTFE).
Les lignes de prélèvements L1-L16 et les parois des vannes pilotables V1-V16 peuvent également être réalisées dans de tels matériaux.
Les lignes de prélèvements L1- L16 relient la station de mesure 1 à des zones de test distinctes. La longueur des lignes de prélèvement L1- L16 peut varier entre les différentes zones de test à rallier et peut présenter plusieurs dizaines de mètres, telle qu’une longueur comprise entre 40 et 300 mètres.
Les vannes pilotables V1-V16 sont par exemple des électrovannes ou des vannes pneumatiques. Elles sont pilotables en tout ou rien (ouvertes ou fermées) par l’unité de contrôle 5.
Au cours d’une mesure de la contamination moléculaire véhiculée par l’air, une mesure peut être réalisée simultanément dans plusieurs lignes de prélèvement L1- L16.
Les conductances des restrictions contrôlables des lignes de prélèvement L1- L16 sont réglées par un procédé de réglage 100 pour correspondre à la conductance maximale de la ligne de prélèvement présentant la conductance la plus faible.
Le procédé de réglage 100 comporte une étape initiale d’identification 101 et une étape initiale de réglage de conductance 102, ces étapes étant préalables à la réalisation d’une étape de mesure 103 (Figure 2).
Dans l’étape initiale d’identification 101 , on détermine la ligne de prélèvement L1- L16 présentant la conductance la plus faible lorsque la conductance de la restriction contrôlable C1-C16 de ladite ligne de prélèvement L1-L16 est réglée à sa valeur maximale (Figure 2).
Par exemple, on ouvre tour à tour pour chaque ligne de prélèvement L1-L16 la vanne pilotable V1-V16 et on règle la conductance de la restriction contrôlable C1-C16 à la valeur maximale, les autres vannes pilotables V1-V16 étant fermées, et on mesure la pression dans la ligne commune 3 à l’entrée du au moins un analyseur de gaz 2. Etant donné que pour chaque ligne de prélèvement L1-L16, on utilise la même pompe de prélèvement 6, la mesure de pression dans la ligne commune 3, à l’entrée de l’analyseur de gaz 2 équivaut à une mesure de conductance de la ligne de prélèvement (Q=C*DeltaP). Par conséquent, la ligne de prélèvement L1-L16 présentant la conductance la plus faible est celle pour laquelle la mesure de pression dans la ligne commune 3, est la plus basse.
Le graphique de la Figure 3 illustre ainsi un exemple de mesures de pression obtenues lors d’une étape initiale d’identification 101.
On a représenté en ordonnée la pression absolue mesurée dans la ligne commune 3 pour chaque ouverture d’une vanne pilotable avec la conductance de la restriction contrôlable réglée à la valeur maximale, les autres vannes étant fermées.
On voit sur le graphique que la pression dans chacune des seize lignes de prélèvement L1-L16 diminue avec l’augmentation de la longueur de la ligne de prélèvement L1-L16 (en abscisse). Plus la longueur de la ligne de prélèvement est grande et plus la pression observée est basse à diamètre égal des lignes. La ligne de prélèvement L1- L16 présentant la conductance la plus faible est celle qui présente la mesure de pression la plus basse. Il s’agit dans l’exemple de la ligne de prélèvement L6 d’une longueur de 270 mètres.
Une fois la ligne de prélèvement L6 présentant la conductance la plus faible identifiée, on peut régler les restrictions contrôlables C1-C5, C7-C16 des autres lignes de prélèvement L1-L5, L7-L16.
Au cours de l’étape initiale de réglage de conductance 102, on règle les conductances des restrictions contrôlables pour qu’elles correspondent à la conductance la plus faible déterminée à l’étape initiale d’identification 101 , tel qu’à au plus +/-10%, comme à au plus +/- 5%, de la conductance la plus faible (Figure 2).
Dans cette étape 102, on ouvre par exemple la vanne pilotable de la ligne de prélèvement L1-L5, L7-L16 de la restriction contrôlable que l’on cherche à régler, les autres vannes pilotables des autres lignes de prélèvement étant fermées et on règle la conductance de la restriction contrôlable pour que la pression mesurée dans la ligne commune 3 corresponde à la mesure de pression la plus basse correspondant à la ligne de prélèvement présentant la conductance la plus faible.
Par exemple, les conductances des restrictions contrôlables des autres lignes de prélèvement L1-L16 sont réglées pour correspondre à au plus +/-10%, tel qu’à au plus +/- 5%, de la conductance de la ligne de prélèvement la plus faible ou autrement dit, les conductances sont réglées pour être les mêmes que la conductance la plus faible, à 10% ou 5% près.
On peut réitérer l’étape initiale de réglage de conductance 102 pour toutes les restrictions contrôlables autres que celle de la ligne de prélèvement présentant la conductance la plus faible. Les conductances des restrictions contrôlables des lignes de prélèvement L1-L5, L7-L16 autres que la ligne de prélèvement L6 présentant la conductance la plus faible peuvent ainsi être réglées chacune à leur tour.
Les étapes initiales 101 , 102 peuvent être réalisées une première fois à la mise en route de la station de mesure 1 , puis à chaque maintenance et/ou réitérées régulièrement.
L’étape initiale d’identification 101 peut être réalisée à chaque modification de la ligne de prélèvement, l’étape initiale de réglage de conductance 102 étant réitérée pour toutes les lignes de prélèvement si la conductance de la ligne de prélèvement modifiée déterminée à l’étape initiale d’identification 101 devient la plus faible.
Au cours d’une étape de mesure 103, le débit de prélèvement par la pompe de prélèvement 6 est constant et identique aux étapes initiales 101 , 102.
Les mesures simultanées dans plusieurs lignes de prélèvement L1- L16 peuvent être réalisées dans un sous-ensemble de lignes de prélèvement. Ainsi, la vanne pilotable V6 de la ligne de prélèvement L6 présentant la conductance la plus faible peut ne pas être ouverte lors d’une étape de mesure 103 dans un sous-ensemble ne la comprenant pas.
Dans le cas de restrictions contrôlables pilotables, il est possible de réaliser les étapes initiales 101 , 102 dans un sous-ensemble pour déterminer la ligne de prélèvement du sous-ensemble présentant la conductance la plus faible et pour régler les conductances des restrictions contrôlables des autres lignes de prélèvement du sous-ensemble pour qu’elles correspondent à la conductance la plus faible.
Ainsi, quelque soit les lignes de prélèvement dans lesquelles une mesure est réalisée en simultané, la contribution de chaque ligne est équilibrée par rapport aux autres lignes sans dépendre de la conductance de la ligne. La mesure obtenue peut être proche de la véritable mesure moyenne des zones de test. Un même seuil d’alerte du niveau de concentration d’espèces gazeuses peut donc être utilisé pour toutes les lignes de prélèvement du sous-ensemble à tester. Par ailleurs, il est possible de déceler d’éventuelles erreurs de raccordement des lignes de prélèvement L1-L16 à la station de mesure 1 notamment lorsque dans l’étape initiale d’identification 101 , la mesure de pression n’est pas cohérente avec la longueur connue de la ligne de prélèvement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de réglage (100) des conductances des restrictions contrôlables (C1-C16) d’une station de mesure (1) de la contamination moléculaire véhiculée par l’air, la station de mesure (1) comportant :
- au moins un analyseur de gaz (2), et
- au moins deux lignes de prélèvement (L1-L16) reliées à une ligne commune (3) reliée à une entrée du au moins un analyseur de gaz (2), chaque ligne de prélèvement (L1-L16) comportant une restriction contrôlable (C1-C16) présentant une conductance réglable entre une valeur minimale et une valeur maximale,
- caractérisé en ce que le procédé de réglage (100) comporte :
- une étape initiale d’identification (101), préalable à la réalisation d’une étape de mesure (103) de la contamination moléculaire véhiculée par l’air, au cours de laquelle on détermine la ligne de prélèvement (L1-L16) présentant la conductance la plus faible lorsque la conductance de la restriction contrôlable (C1-C16) de ladite ligne de prélèvement (L1-L16) est réglée à sa valeur maximale, et
- une étape initiale de réglage de conductance (102) préalable à la réalisation de l’étape de mesure (103) et postérieure à l’étape initiale d’identification (101), au cours de laquelle on règle les conductances des restrictions contrôlables pour qu’elles correspondent à la conductance la plus faible déterminée à l’étape initiale d’identification (101).
2. Procédé de réglage (100) selon la revendication précédente, la station de mesure (1) comportant en outre :
- au moins deux vannes pilotables (V1-V16), une vanne pilotable (V1-V16) étant agencée sur chacune des lignes de prélèvement (L1-L16),
- une pompe de prélèvement (6) reliée à la ligne commune (3), et
- un capteur de pression (4) agencé sur la ligne commune (3),
caractérisé en ce qu’au cours de l’étape initiale d’identification (101) :
- on ouvre tour à tour la vanne pilotable (V1-V16) de chaque ligne de
prélèvement, la conductance de la restriction contrôlable (C1-C16) étant réglée à la valeur maximale, les autres vannes pilotables (V1-V16) étant fermées, et
- on mesure la pression dans la ligne commune (3), la ligne de prélèvement (L1- L16) présentant la conductance la plus faible étant celle pour laquelle la mesure de pression est la plus basse.
3. Procédé de réglage (100) selon l’une des revendications précédentes, la station de mesure (1) comportant en outre au moins deux vannes pilotables (V1-V16), une vanne pilotable (V1-V16) étant agencée sur chaque ligne de prélèvement (L1-L16) et un capteur de pression (4) agencé sur la ligne commune (3) pour mesurer la pression dans la ligne commune (3) reliée à l’entrée du au moins un analyseur de gaz (2), caractérisé en ce qu’au cours de l’étape initiale de réglage de conductance (102), on ouvre la vanne pilotable (V1-V16) de la ligne de prélèvement de la restriction contrôlable que l’on cherche à régler, les autres vannes pilotables des autres lignes de prélèvement étant fermées et on règle la conductance de la restriction contrôlable (C1-C16) pour que la pression mesurée dans la ligne commune (3) corresponde à la mesure de pression la plus basse correspondant à la ligne de prélèvement présentant la conductance la plus faible.
4. Procédé de réglage (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au cours de l’étape initiale de réglage de conductance (102), on règle la conductance de la restriction contrôlable pour qu’elle corresponde à au plus +/- 10%, tel qu’à au plus +/- 5%, de la conductance la plus faible.
5. Procédé de réglage (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on réitère l’étape initiale de réglage de conductance (102) pour toutes les restrictions contrôlables autres que celle de la ligne de prélèvement présentant la conductance la plus faible.
6. Procédé de réglage (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape initiale d’identification (101) et/ou l’étape initiale de réglage de conductance (102) sont réalisées une première fois à la mise en route de la station de mesure (1), puis à chaque maintenance et/ou réitérées régulièrement.
7. Procédé de réglage (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape initiale d’identification (101) est réalisée à chaque modification d’une ligne de prélèvement (L1-L16), l’étape initiale de réglage de conductance (102) étant réitérée pour toutes les lignes de prélèvement si la conductance de la ligne de prélèvement modifiée déterminée à l’étape initiale d’identification (101) devient la plus faible.
8. Procédé de réglage (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au cours de l’étape de mesure (103) de la contamination moléculaire véhiculée par l’air, une mesure est réalisée simultanément dans plusieurs lignes de prélèvement (L1-L16).
9. Procédé de mesure (100) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les mesures simultanées dans plusieurs lignes de prélèvement (L1- L16) sont réalisées dans un sous-ensemble des lignes de prélèvement.
10. Station de mesure (1) de la contamination moléculaire véhiculée par l’air
comportant :
- au moins un analyseur de gaz (2), et
- au moins deux lignes de prélèvement (L1-L16) reliées à une ligne commune (3) reliée à une entrée du au moins un analyseur de gaz (2), une mesure étant réalisée simultanément dans plusieurs lignes de prélèvement (L1-L16) lors d’une étape de mesure (103),
caractérisée en ce que :
- chaque ligne de prélèvement (L1-L16) comporte une restriction contrôlable (C1-C16) présentant une conductance réglable entre une valeur minimale et une valeur maximale,
- les conductances des restrictions contrôlables des lignes de prélèvement (L1- L16) étant réglées par un procédé de réglage (100) selon l’une des revendications précédentes pour correspondre à la conductance maximale de la ligne de prélèvement présentant la conductance la plus faible.
11. Station de mesure (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les parois des restrictions contrôlables (C1-C16) en communication fluidique avec les gaz sont réalisées en un ou plusieurs matériaux fluoropolymères.
12. Station de mesure (1) selon l’une des revendications 10 ou 11 , caractérisée en ce qu’elle comporte en outre :
- au moins deux vannes pilotables (V1-V16), une vanne pilotable (V1-V16) étant agencée sur chaque ligne de prélèvement (L1-L16),
- une pompe de prélèvement (6) reliée à la ligne commune (3), et
- un capteur de pression (4) agencé sur la ligne commune (3) pour mesurer la pression dans la ligne commune (3) reliée à l’entrée (3) du au moins un analyseur de gaz (2).
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