WO2024061725A1 - Station de mesure d'une contamination moléculaire véhiculée par l'air - Google Patents

Station de mesure d'une contamination moléculaire véhiculée par l'air Download PDF

Info

Publication number
WO2024061725A1
WO2024061725A1 PCT/EP2023/075262 EP2023075262W WO2024061725A1 WO 2024061725 A1 WO2024061725 A1 WO 2024061725A1 EP 2023075262 W EP2023075262 W EP 2023075262W WO 2024061725 A1 WO2024061725 A1 WO 2024061725A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
sampling
station
pump
flow
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/075262
Other languages
English (en)
Inventor
Olivier LE BARILLEC
Julien Bounouar
Original Assignee
Pfeiffer Vacuum
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 filed Critical Pfeiffer Vacuum
Publication of WO2024061725A1 publication Critical patent/WO2024061725A1/fr

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/24—Suction devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2226—Sampling from a closed space, e.g. food package, head space
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0011—Sample conditioning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1095—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices for supplying the samples to flow-through analysers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
    • G01N2015/0046—Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke

Definitions

  • the present invention relates to a station for measuring molecular contamination carried by air.
  • the measuring station may be intended in particular for monitoring molecular contamination concentrations in the atmosphere of clean rooms, such as the clean rooms of semiconductor manufacturing plants.
  • substrates such as semiconductor wafers or photomasks
  • AMC air
  • the substrates are contained in transport and atmospheric storage boxes, making it possible to transport the substrates from one piece of equipment to another or to store them between two manufacturing stages. Furthermore, transport boxes and equipment are arranged inside clean rooms in which the level of particles is minimized and the temperature, humidity and pressure are maintained at precise levels.
  • the gaseous species carried by the air can have different sources and different natures, we find for example 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 having undergone prior manufacturing operations.
  • Gas analyzers present in clean rooms make it possible to evaluate the concentration of gaseous species carried by the air at atmospheric pressure in real time, in particular that of humidity and some acids. These gas analyzers measure the surrounding gaseous atmosphere, it is generally necessary to provide a gas analyzer in each area to be tested in the clean room.
  • a measurement unit has been proposed bringing together different analyzers. These analyzers are chosen based on the gas chemistry and the nature of the gas species to be measured.
  • the measurement unit is equipped with several input ports, each addressing a particular test area of the clean room. As clean rooms can reach large sizes and the number of test areas is also increasing, it may be necessary to use a significant number of sampling lines. Sampling lines allow air to be routed from the test areas to the gas analyzers. The lengths of these lines most often reach several tens of meters, or even hundreds of meters.
  • One solution consists of sucking a gas flow into all the sampling lines, usually one after the other. Simultaneous measurement of different gas chemistries can be carried out depending on the number of analyzers present. Each analyzer being independent of each other, the suction flow can be different in the sampling lines.
  • sampling lines can be very long, in particular several hundred meters, a depression can be observed at the inlet of the gas analyzers.
  • the sampling lines generally have a small diameter, particularly around a quarter of an inch (6.35mm), acting as a restriction to the passage of the gas flow.
  • the depression is also partly linked to the flow drained by the analyzers.
  • One solution could be to increase the diameter of the sampling lines in order to increase the conductance and thus limit the resulting depression.
  • this solution causes an increase in the internal surfaces of the lines capable of adsorbing gas.
  • These sampling lines can subsequently release part of the gaseous species conveyed, risking complicating the interpretation to be given to the measurement results.
  • It may in particular be a material enriched in fluorine, such as a fluoropolymer, for example perfluoroalkoxy, known by the acronym PF A, or even polytetrafluoroethylene, known by the acronym PTFE.
  • conditioning of the sampling lines is generally provided before a new measurement to eliminate the memory effect of the lines in certain applications, in particular when the gaseous species to be monitored are particularly adhering to the walls.
  • the increase in diameter has the effect of extending the degassing time and consequently the conditioning time per sampling line.
  • Another solution could be to reduce the length of the sampling lines, for example to a few tens of meters, or to limit the number of gas analyzers.
  • Such solutions are of only very limited interest.
  • One of the aims of the present invention is to propose a measuring station which at least partially resolves one or more of the aforementioned drawbacks.
  • the subject of the invention is a station for measuring molecular contamination carried by air comprising at least one gas analyzer and at least one sampling line fluidly connected to an inlet of at least F a gas analyzer.
  • said station comprises at least one sampling pump arranged upstream of the at least one gas analyzer according to the direction of flow of a gas flow to be pumped.
  • the sampling pump has a suction fluidly connected to the at least one sampling line and a discharge fluidly connected to the inlet of the at least one gas analyzer.
  • the sampling pump is configured to suck up the gas flow on the at least one sampling line, and to discharge the gas flow at atmospheric pressure +/-50hPa, that is to say +/-50mbars.
  • the sampling pump is configured to discharge the gas flow at atmospheric pressure +/-30hPa, that is to say +/-30mbars.
  • Such a sampling pump upstream of the at least one gas analyzer makes it possible to drain the gas flow to the inlet of the gas analyzer, by discharging the gas flow at atmospheric pressure or around this, thus limiting the risk of a pressure variation at the inlet of the gas analyzer.
  • This makes it possible to use any type of technology for the analyzer or several gas analyzers, without constraints on the number of gas analyzers.
  • Said station may also include one or more of the following characteristics described below, taken separately or in combination.
  • One or more elements upstream of the gas analyzer(s) may have an internal surface made of fluoropolymer, such as perfluoroalkoxy or polytetrafluoroethylene or a perfluoroelastomer.
  • the sampling pump may have an internal surface made of fluoropolymer, such as perfluoroalkoxy or polytetrafluoroethylene or a perfluoroelastomer.
  • the at least one sampling line may have an internal surface made of fluoropolymer, such as perfluoroalkoxy or polytetrafluoroethylene or a perfluoroelastomer.
  • Said station may comprise at least one buffer volume arranged downstream of the sampling pump and upstream of the at least one gas analyzer, depending on the direction of flow of the gas flow to be pumped.
  • the buffer volume can be between 60cm 3 , i.e. 60mL, and 1dm 3 , i.e. IL.
  • the buffer volume can be made with a generally cylindrical shape.
  • the buffer volume may have an internal surface made of a fluoropolymer, such as perfluoroalkoxy or polytetrafluoroethylene or a perfluoroelastomer.
  • a fluoropolymer such as perfluoroalkoxy or polytetrafluoroethylene or a perfluoroelastomer.
  • Said station may include at least one pressure gauge.
  • the pressure gauge can be arranged downstream of the sampling pump.
  • the pressure gauge can be arranged downstream of the buffer volume depending on the direction of flow of the gas flow to be pumped.
  • the pressure gauge can be arranged upstream of the sampling pump.
  • the pressure gauge may have an internal surface made of fluoropolymer, such as perfluoroalkoxy or polytetrafluoroethylene or a perfluoroelastomer.
  • the at least one gas analyzer is configured to operate at atmospheric pressure or substantially at atmospheric pressure.
  • the sampling pump can be a membrane pump.
  • the at least one gas analyzer may include an internal pump.
  • the internal pump can be a membrane pump.
  • Said station may include at least two sampling lines fluidly connected to a common suction line.
  • At least one of the lines may have a minimum length, for example at least 50m.
  • the common suction line can be fluidly connected to the suction of the sampling pump.
  • the common suction line may have an internal surface made of fluoropolymer, such as perfluoroalkoxy or polytetrafluoroethylene or a perfluoroelastomer.
  • Said station comprises for example at least one valve configured to selectively allow fluid communication or fluid isolation between the sampling pump and at least one of the sampling lines.
  • the at least one valve is for example a controllable valve.
  • the at least one valve may have an internal surface made of fluoropolymer, such as perfluoroalkoxy or polytetrafluoroethylene or a perfluoroelastomer.
  • Said station may include a control unit configured to control the at least one controllable valve.
  • the sampling pump can be arranged upstream of at least two gas analyzers. The discharge of the sampling pump is fluidly connected to the inlet of the gas analyzers by a common discharge line.
  • the gas analyzers can be connected to the common delivery line.
  • the gas analyzers can be connected in parallel.
  • the common discharge line can be fluidly connected to an evacuation.
  • the common discharge line may have an internal surface made of fluoropolymer, such as perfluoroalkoxy or polytetrafluoroethylene or a perfluoroelastomer.
  • Said station may include at least one flow meter.
  • the flow meter can be arranged on the common delivery line downstream of the gas analyzers depending on the direction of flow of the gas flow to be pumped. It is configured to measure the flow rate of the gas flow on the common discharge line.
  • Said station may include at least one restriction upstream of the sampling pump depending on the direction of flow of the gas flow to be pumped.
  • the restriction may have a variable opening.
  • the opening of the restriction can be configured to be controlled based on a pressure measured by the pressure gauge fluidly connected to the discharge of the sampling pump.
  • the restriction can be achieved by at least one flow regulator, such as an adjustable screw flow regulator.
  • the restriction can be achieved by at least one calibrated orifice.
  • the restriction may have an internal surface made of fluoropolymer, such as perfluoroalkoxy or polytetrafluoroethylene or a perfluoroelastomer.
  • FIG. 1 represents a schematic view of an exemplary embodiment of a station for measuring molecular contamination carried by the air.
  • certain elements can be indexed, for example first element or second element. In this case, it is a simple indexing to differentiate and name close but not identical elements. This indexing does not imply a priority of one element over another and such denominations can easily be interchanged without departing from the scope of the present invention. This indexing does not imply an order in time either.
  • upstream is meant an element which is placed before another with respect to the direction of circulation of the gas or gas flow to be pumped.
  • downstream means an element placed after another in relation to the direction of circulation of the gas or gas flow to be pumped.
  • Figure 1 shows an example of a measuring station 1 for molecular contamination carried by the air.
  • the measuring station 1 may be intended in particular for monitoring molecular contamination concentrations in the atmosphere of clean rooms, such as the clean rooms of semiconductor manufacturing factories.
  • the measuring station 1 comprises a predefined number of gas analyzers 3, one or more Ll-Ln sampling lines and at least one sampling pump 5.
  • a gas analyzer 3 makes it possible to measure the concentration of at least one gaseous species.
  • the gaseous species measured is for example an acid, such as hydrofluoric acid, of formula HF, or hydrochloric acid, of formula HCl.
  • the gaseous species measured is a volatile organic compound with the acronym COV or VOC in English, or ammonia, with the formula NH3 or an amine.
  • the gaseous species measured can also be sulfur dioxide of formula SO2, or a sulfur compound, or ozone of formula O3, or even nitrogen oxide, of formula NO water vapor, or at least one doping agent.
  • the gas analyzer 3 can be adapted for measuring a distinct gas species or a group of distinct gas species.
  • the measurement can be done in real time, that is to say with a measurement duration of less than a few seconds, or even a few minutes.
  • the measurement can alternatively be carried out with a longer measurement duration, for example several tens of minutes or even hours.
  • the measurement can be done at low concentrations lower than parts per million (ppm) or parts per billion (ppb).
  • the analyzer or each gas analyzer 3 may include an internal pump 7 for taking a gas sample. This may be an internal diaphragm pump.
  • Two gas analyzers 3 are represented in the illustrative example of Figure 1. Of course, this number is not limiting.
  • the gas analyzers 3 are configured to operate at atmospheric pressure, or substantially at atmospheric pressure.
  • the operating pressure ranges of gas analyzers are linked to their technologies.
  • the gas analyzers 3 are chosen according to the gas chemistry to be measured, and advantageously other criteria, such as response time, reliability, as well as the operating pressure range.
  • the gas analyzer(s) 3 can use a technology chosen from laser spectroscopy, optical cavity spectroscopy known by the English acronym CRDS for “Cavity Ring Down Spectroscopy”, mass spectrometry, spectrometry mass by proton transfer reaction (English acronym PTR for “Proton Transfer Reaction”), an ion mobility spectrometry known by the English acronym IMS for “Ion Mobility Spectrometry”, an electrochemical technology, a colorimetric technology, a spectroscopy fluorescence particularly in the ultraviolet (UV) range, flame ionization detection (FID for “Flame Ionization Detection”), chemiluminescence technology, resistive technology, or even a contamination trapping system for analysis subsequent external.
  • each Ll-Ln sampling line is intended to open into a test zone at ambient pressure, that is to say atmospheric pressure.
  • the Ll-Ln sampling lines connect the measuring station 1 to distinct test zones, for example in a separate location in a clean room. Several Ll-Ln sampling lines can lead to separate locations.
  • the length of the Ll-Ln sampling lines can vary between the different test zones to be joined and can be a few meters or several tens of meters, such as more than 200m. At least one of the Ll-Ln lines may have a minimum length, for example at least 50m.
  • the sampling pump 5 also called drainage pump, is arranged upstream of the gas analyzer or analyzers 3 depending on the direction of flow of the gas flow to be pumped. This is, for example, a diaphragm pump.
  • the sampling pump 5 has suction and delivery.
  • the suction of the sampling pump 5 is fluidly connected to at least one sampling line Ll-Ln.
  • the suction of the sampling pump 5 is fluidly connected to several sampling lines Ll-Ln via a common suction line La.
  • One or more valves V can be arranged to selectively allow fluid communication or fluid isolation between one of the sampling lines Ll-Ln and the sampling pump 5.
  • a valve V can be arranged on each sampling line Ll-Ln.
  • One or more valves V can be controllable valves, for example solenoid valves or pneumatic valves. They can be controlled in all or nothing (open or closed). Alternatively or in addition, one or more valves may be three-way valves.
  • the measuring station 1 may also include a control unit C connected to the controllable valves V.
  • the control unit C is configured to control the control, for example the opening or closing of the valves V, to allow fluid communication or fluid isolation between the Ll-Ln sampling line or lines and the pump 5 sampling.
  • the delivery of the sampling pump 5 is fluidly connected to the inlet of the gas analyzer or analyzers 3.
  • the sampling pump 5 and the gas analyzers gas 3 can thus be placed in fluid communication with the line or one of the Ll-Ln sampling lines.
  • sampling pump 5 When the sampling pump 5 is arranged upstream of several gas analyzers 3, two in the example shown schematically in Figure 1, these gas analyzers 3 are connected in bypass, that is to say in parallel .
  • the gas analyzers 3 are connected to a common pipe.
  • This common pipe is fluidly connected to the discharge of the sampling pump 5 and is subsequently named common discharge line Lr.
  • the inlet of the gas analyzers 3 is thus fluidly connected to the discharge of the sampling pump 5 via the common discharge line Lr.
  • This common delivery line Lr can also open for example into a gas reprocessing system or be fluidly connected to an evacuation or an exhaust pipe opening for example into such a gas reprocessing system. This makes it possible to evacuate an excess of gaseous chemistry sucked up by the sampling pump 5.
  • the sampling pump 5 is configured to suck a gas flow onto the sampling line Ll-Ln.
  • the sampling pump 5 can have a pumping capacity greater than that of the internal pumps 7 of the gas analyzers.
  • an internal pump 7 can have a flow rate of between 0.2L/min and 6L/min, that is to say between 3.3.10' 6 m 3 /s and 0.1.10' 3 m 3 /s.
  • the sampling pump 5 upstream of the gas analyzer or analyzers 3 can have a flow rate of between 4L/min and 20L/min, that is to say between 6.67.10' 5 m 3 /s and 0 ,3.10' 3 m 3 /s.
  • the sampling pump 5 is also configured to discharge the gas flow at atmospheric pressure or around atmospheric pressure, that is to say at atmospheric pressure +/-50hPa, i.e. +/-50mbars, and preferably +/-30hPa, or +/-30mbars.
  • the gas to be analyzed can thus be taken from the Ll-Ln sampling lines, by such a pump 5.
  • the gas analyzers 3 can sample with their internal pumps 7 a gas flow at the discharge of the sampling pump 5.
  • the sampling pump 5 makes it possible to suck up and drain a gas flow to the gas analyzers 3 to be analyzed.
  • the gas delivered by the sampling pump 5, at the inlet of the gas analyzers 3 is at the atmospheric pressure or substantially at atmospheric pressure.
  • the gas analyzers 3 thus work within their operating pressure ranges and can sample the necessary gas flow, without variation or with a low variation in pressure (in particular less than 50mbars or 30mbars) relative to the atmospheric pressure, at the inlet gas analyzers 3.
  • At least one pressure gauge 8 can be provided.
  • the pressure gauge 8 can be arranged downstream of the sampling pump 5, being fluidly connected to the outlet of the sampling pump 5. According to a variant not shown, a pressure gauge can be arranged upstream of the sampling pump 5.
  • At least one buffer volume 9 can be arranged downstream of the sampling pump 5, or even of the pressure gauge 8.
  • the buffer volume 9 is also arranged upstream of the gas analyzer(s) 3, according to the direction of flow of the gas flow to be pumped.
  • the buffer volume 9 is for example between 60cm 3 and 1dm 3 , that is to say between 60mL and IL.
  • the buffer volume 9 is for example made of a generally cylindrical shape.
  • Such a buffer volume 9 downstream of the sampling pump 5 makes it possible to limit the pressure oscillations that could be caused by the use of the sampling pump 5, such as a membrane pump, in terms of the stability of the signal of concentrations measured by the gas analyzer or analyzers 3.
  • the signal is very low in noise.
  • the pressure gauge 8 can be arranged downstream of this buffer volume 9 according to the direction of flow of the gas flow to be pumped.
  • the pressure gauge 8 makes it possible to measure the pressure at the outlet of the buffer volume 9 and thus monitor the oscillation of the pressure variations in order to ensure that the gas flow supplied to the analyzers 3 is laminar.
  • At least one restriction 11 can be provided upstream of the sampling pump 5 depending on the direction of flow of the gas flow to be pumped. This makes it possible to limit the gas flow which can be sucked in by the sampling pump 5. In other words, restriction 11 makes it possible to minimize, if necessary, the efficiency of the sampling pump 5. It makes it possible to adjust the suction power of the sampling pump 5 and thus adapt the overall gas flow presented to the gas analyzers 3.
  • the use of a restriction 11 makes it possible to lower the pressure at the inlet of the sampling pump 5, which makes it possible to optimize the pressure differential between the inlet and the outlet of the sampling pump 5 in order to best match its regime Operating.
  • limiting the flow of air entering the sampling pump 5 makes it possible to reduce the quantity of air to be compressed and thus reduce heating of the sampling pump 5.
  • restriction 11 can be chosen in particular as a function of the power of the sampling pump 5, its liters, and the number of gas analyzers 3.
  • restriction 11 can be configured to limit the flow rate between 4L/min and 8L/min.
  • the restriction 11 can have a variable opening for the flow of the gas flow.
  • the opening of the restriction 11 can be controlled as a function of a pressure measured by the pressure gauge 8 fluidly connected to the discharge of the sampling pump 5.
  • Restriction 11 can be achieved in particular by an adjustable screw flow regulator.
  • the restriction 11 can for example be produced in the form of a calibrated orifice. This calibrated orifice is connected to the suction of sampling pump 5.
  • One or more of the elements or components of the measuring station 1 upstream of the gas analyzer or analyzers 3 advantageously have internal surfaces intended to be in contact with the gases, made of one or more materials limiting the adhesion of gaseous species, such as one or more fluoropolymer materials, such as perfluoroalkoxy (PF A) or polytetrafluoroethylene (PTFE), or even a perfluoroelastomer known by the English acronym FFKM.
  • PF A perfluoroalkoxy
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • FFKM perfluoroelastomer
  • the sampling pump 5 and/or the sampling line(s) Ll-Ln and/or the common suction line La and/or the common discharge line Lr and/or the valves V and/or the volume buffer 9 and/or restriction 11 have such internal surfaces as materials limiting the adhesion of gaseous species, such as one or more fluoropolymer materials.
  • this membrane is advantageously also made of fluoropolymer material.
  • the measuring station 1 may include at least one flow meter (not shown).
  • the flow meter can be arranged downstream of the gas analyzer or analyzers 3 depending on the direction of flow of the gas flow to be pumped.
  • the flow meter is arranged on the common delivery line Lr downstream of the gas analyzers 3.
  • the flow meter is arranged on the common delivery line Lr downstream of the gas analyzers 3.
  • Another solution could be to arrange the flow meter upstream of all the gas analyzers 3.
  • the advantage of arranging the flow meter on the common delivery line Lr, downstream of the gas analyzers 3 is that it is not necessary for its internal surfaces to be made of one or more fluorine-enriched materials such as fluoropolymers.
  • the flow meter is configured to measure the flow rate of the gas flow on the common delivery line Lr. This makes it possible to monitor and detect a possible failure of a gas analyzer 3 or even clogging or obstruction. For example, depending on the flow rate of the sampling pump 5, the number of gas analyzers 3 and the flow rate of each internal pump 7, the excess gas flow intended to be measured by the downstream flow meter can be determined. of all the gas analyzers 3, and in the event of a difference, in particular excess excess, a failure of one of the gas analyzers 3 can be identified.
  • the sampling pump 5 is placed in communication with the sampling line or an Ll-Ln sampling line at the same time when there are several, and the analyzer or each gas analyzer 3 at the same time. discharge of this sampling pump 5, can take a gas sample to carry out a measurement.
  • the sampling pump 5 provides a function of draining the contaminated gas flow to be analyzed up to the inlet of the gas analyzer or analyzers 3. What whether the length or the diameter of the sampling line Ll-Ln or of the common suction line La, before the sampling pump 5, the discharge of the latter is at atmospheric pressure or substantially at atmospheric pressure. It is therefore the sampling pump 5 which observes a possible variation in pressure.
  • the pressure observed is at atmospheric pressure +/-50mbars, preferably +/-30mbars, and is within the operating range of these gas analyzers 3. This allows the use of gas analyzers 3 even if they are sensitive to a pressure variation.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

L'invention concerne une station de mesure (1) d'une contamination moléculaire véhiculée par l'air comportant au moins un analyseur de gaz (3) et au moins une ligne de prélèvement (Ll, Ln) raccordée fluidiquement à une entrée de l'analyseur de gaz (3). Selon l'invention ladite station (1) comporte au moins une pompe (5) de prélèvement agencée en amont de l'analyseur de gaz (3) selon le sens d'écoulement d'un flux gazeux à pomper, et la pompe (5) de prélèvement présente une aspiration raccordée fluidiquement à F au moins une ligne de prélèvement (Ll, Ln) et un refoulement raccordé fluidiquement à l'entrée de l'analyseur de gaz (3), la pompe (5) de prélèvement étant configurée pour aspirer un flux gazeux sur la ligne de prélèvement, et pour refouler le flux gazeux à la pression atmosphérique +/-50hPa, de préférence +/-30hPa.

Description

Description
Titre de 1’invention : Station de mesure d’une contamination moléculaire véhiculée par l’air
[0001] La présente invention se rapporte à une station de mesure de la contamination moléculaire véhiculée par l’air. La station de mesure peut être 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.
[0002] 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.
[0003] Dans les salles blanches, 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.
[0004] Des analyseurs de gaz présents dans les salles blanches permettent d’évaluer la concentration des espèces gazeuses véhiculées par l’air à pression atmosphérique en temps réel, notamment celle de l’humidité et de quelques acides. Ces analyseurs de gaz mesurant l’atmosphère gazeuse les environnants, il est généralement nécessaire de prévoir un analyseur de gaz dans chaque zone à tester de la salle blanche.
[0005] 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 de gaz par zone et la multiplication de ces zones à tester rend cette solution rapidement très coûteuse.
[0006] Pour réduire les coûts, il a été proposé une unité de mesure regroupant différents analyseurs. Ces analyseurs sont choisis en fonction de la chimie gazeuse et de la nature des espèces gazeuses à mesurer. L’unité de mesure est munie de plusieurs ports d’entrée adressant chacun une zone de test particulière de la salle blanche. Les salles blanches pouvant atteindre des dimensions importantes et le nombre de zones de test étant lui aussi en augmentation, il peut s’avérer nécessaire d’utiliser un nombre conséquent de lignes de prélèvement. Les lignes de prélèvement permettent l’acheminement de l’air des zones de test jusqu’aux analyseurs de gaz. Les longueurs de ces lignes atteignent le plus souvent plusieurs dizaines de mètres, voire centaines de mètres.
[0007] Une solution consiste à aspirer un flux gazeux dans toutes les lignes de prélèvement, habituellement l’une après l’autre. Une mesure simultanée des différentes chimies gazeuses peut être effectuée en fonction du nombre d’analyseurs présents. Chaque analyseur étant indépendant l’un de l’autre, le flux d’aspiration peut être différent dans les lignes de prélèvement.
[0008] Cependant, certaines lignes de prélèvement pouvant être très longues, notamment de plusieurs centaines de mètres, une dépression peut être observée à l’entrée des analyseurs de gaz. En effet, les lignes de prélèvement présentent généralement un petit diamètre, notamment autour du quart de pouces (6,35mm) agissant comme une restriction au passage du flux gazeux. La dépression est également en partie liée au flux drainé par les analyseurs.
[0009] Il peut résulter d’une telle dépression, qu’un ou plusieurs analyseurs de gaz, selon leurs technologies, ne mesurent plus dans leur plage de pression utile ou de fonctionnement normal autour de la pression atmosphérique, ce qui peut engendrer des résultats de mesure faussés ou inexploitables. C’est le cas par exemple pour un analyseur de gaz à spectrométrie de mobilité ionique, connue sous l’acronyme anglais IMS pour « Ion Mobility Spectrometry ».
[0010] Une solution pourrait être d’augmenter le diamètre des lignes de prélèvement afin d’augmenter la conductance et ainsi limiter la dépression en résultant. Toutefois, cette solution engendre l’augmentation des surfaces internes des lignes susceptibles d’ adsorber les gaz. Ces lignes de prélèvement peuvent relâcher ultérieurement une partie des espèces gazeuses convoyées, risquant de compliquer l’interprétation à donner aux résultats de mesure. Afin de limiter cela, il est préférable d’utiliser un matériau de très haute pureté avec un état de surface intérieur très lisse pour réaliser les lignes de prélèvement. Il peut s’agir notamment d’un matériau enrichi en fluor, tel qu’un fluoropolymère, par exemple du perfluoroalkoxy, connu sous le sigle PF A, ou encore du polytétrafluoroéthylène, connu sous le sigle PTFE.
[0011] Cependant, l’augmentation du diamètre pour chaque ligne de prélèvement, qui peut aller jusqu’à une ou deux centaines de lignes, et sur une longueur pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres, avec un tel matériau spécifique, accroît considérablement le coût global de l’unité de mesure.
[0012] De plus, un conditionnement des lignes de prélèvement est généralement prévu avant une nouvelle mesure pour supprimer l’effet mémoire des lignes dans certaines applications, notamment lorsque les espèces gazeuses à surveiller sont particulièrement adhérentes aux parois. L’augmentation du diamètre a pour effet de rallonger le temps de dégazage et en conséquence le temps de conditionnement par ligne de prélèvement.
[0013] Une autre solution pourrait être de réduire la longueur des lignes de prélèvement, par exemple à quelques dizaines de mètres, ou encore de limiter le nombre d’ analyseurs de gaz. Cependant, de telles solutions ne présentent un intérêt que très limité.
[0014] Un des buts de la présente invention est de proposer une station de mesure qui résolve au moins partiellement un ou plusieurs des inconvénients précités.
[0015] A cet effet, l’invention a pour objet une station de mesure d’une contamination moléculaire véhiculée par l’air comportant au moins un analyseur de gaz et au moins une ligne de prélèvement raccordée fluidiquement à une entrée de F au moins un analyseur de gaz. Selon l’invention, ladite station comporte au moins une pompe de prélèvement agencée en amont de l’au moins un analyseur de gaz selon le sens d’écoulement d’un flux gazeux à pomper. La pompe de prélèvement présente une aspiration raccordée fluidiquement à l’au moins une ligne de prélèvement et un refoulement raccordé fluidiquement à l’entrée de l’au moins un analyseur de gaz. La pompe de prélèvement est configurée pour aspirer le flux gazeux sur l’au moins une ligne de prélèvement, et pour refouler le flux gazeux à la pression atmosphérique +/-50hPa, c'est-à-dire +/-50mbars. De préférence, la pompe de prélèvement est configurée pour refouler le flux gazeux à la pression atmosphérique +/-30hPa, c'est-à-dire +/-30mbars.
[0016] Une telle pompe de prélèvement en amont de l’au moins un analyseur de gaz permet de drainer le flux gazeux jusqu’à l’entrée de l’analyseur de gaz, en refoulant le flux gazeux à la pression atmosphérique ou autour de celle-ci, limitant ainsi le risque d’une variation de pression à l’entrée de l’analyseur de gaz. Cela permet d’utiliser tout type de technologie pour l’analyseur ou plusieurs analyseurs de gaz, et ceci sans contraintes quant au nombre d’analyseurs de gaz.
[0017] Ladite station peut en outre comporter une ou plusieurs caractéristiques suivantes décrites ci-après, prises séparément ou en combinaison.
[0018] Un ou plusieurs éléments en amont du ou des analyseurs de gaz peuvent présenter une surface interne réalisée en fluoropolymère, tel que du perfluoroalkoxy ou du polytétrafluoroéthylène ou un perfluoroélastomère.
[0019] La pompe de prélèvement peut présenter une surface interne réalisée en fluoropolymère, tel que du perfluoroalkoxy ou du polytétrafluoroéthylène ou un perfluoroélastomère.
[0020] L’au moins une ligne de prélèvement peut présenter une surface interne réalisée en fluoropolymère, tel que du perfluoroalkoxy ou du polytétrafluoroéthylène ou un perfluoroélastomère.
[0021] Ladite station peut comprendre au moins un volume tampon agencé en aval de la pompe de prélèvement et en amont de l’au moins un analyseur de gaz, selon le sens d’écoulement du flux gazeux à pomper.
[0022] Le volume tampon peut être compris entre 60cm3, soit 60mL, et 1dm3, soit IL.
[0023] Le volume tampon peut être réalisé par une forme générale cylindrique.
[0024] Le volume tampon peut présenter une surface interne réalisée en fluoropolymère, tel que du perfluoroalkoxy ou du polytétrafluoroéthylène ou un perfluoroélastomère.
[0025] Ladite station peut comporter au moins une jauge de pression.
[0026] Selon une variante, la jauge de pression peut être agencée en aval de la pompe de prélèvement. [0027] La jauge de pression peut être agencée en aval du volume tampon selon le sens d’écoulement du flux gazeux à pomper.
[0028] Selon une autre variante, la jauge de pression peut être agencée en amont de la pompe de prélèvement.
[0029] La jauge de pression peut présenter une surface interne réalisée en fluoropolymère, tel que du perfluoroalkoxy ou du polytétrafluoroéthylène ou un perfluoroélastomère.
[0030] L’au moins un analyseur de gaz est configuré pour fonctionner à pression atmosphérique ou sensiblement à pression atmosphérique.
[0031] La pompe de prélèvement peut être une pompe à membrane.
[0032] L’au moins un analyseur de gaz peut comporter une pompe interne.
[0033] La pompe interne peut être une pompe à membrane.
[0034] Ladite station peut comporter au moins deux lignes de prélèvement raccordées fluidiquement à une ligne d’aspiration commune.
[0035] Au moins l’une des lignes peut présenter une longueur minimale, par exemple d’au moins 50m.
[0036] La ligne d’aspiration commune peut être raccordée fluidiquement à l’aspiration de la pompe de prélèvement.
[0037] La ligne d’aspiration commune peut présenter une surface interne réalisée en fluoropolymère, tel que du perfluoroalkoxy ou du polytétrafluoroéthylène ou un perfluoroélastomère.
[0038] Ladite station comporte par exemple au moins une vanne configurée pour permettre sélectivement une mise en communication fluidique ou une isolation fluidique entre la pompe de prélèvement et au moins une des lignes de prélèvement.
[0039] L’au moins une vanne est par exemple une vanne pilotable.
[0040] L’au moins une vanne peut présenter une surface interne réalisée en fluoropolymère, tel que du perfluoroalkoxy ou du polytétrafluoroéthylène ou un perfluoroélastomère.
[0041] Ladite station peut comporter une unité de contrôle configurée pour piloter l’au moins une vanne pilotable. [0042] La pompe de prélèvement peut être agencée en amont d’au moins deux analyseurs de gaz. Le refoulement de la pompe de prélèvement est raccordé fluidiquement à l’entrée des analyseurs de gaz par une ligne de refoulement commune.
[0043] Les analyseurs de gaz peuvent être raccordés à la ligne de refoulement commune.
[0044] Les analyseurs de gaz peuvent être raccordés en parallèle.
[0045] La ligne de refoulement commune peut être raccordée fluidiquement à une évacuation.
[0046] La ligne de refoulement commune peut présenter une surface interne réalisée en fluoropolymère, tel que du perfluoroalkoxy ou du polytétrafluoroéthylène ou un perfluoroélastomère.
[0047] Ladite station peut comporter au moins un débitmètre. De façon avantageuse, le débitmètre peut être agencé sur la ligne de refoulement commune en aval des analyseurs de gaz selon le sens d’écoulement du flux gazeux à pomper. Il est configuré pour mesurer le débit du flux gazeux sur la ligne de refoulement commune.
[0048] Ladite station peut comporter au moins une restriction en amont de la pompe de prélèvement selon le sens d’écoulement du flux gazeux à pomper.
[0049] La restriction peut présenter une ouverture variable. L’ouverture de la restriction peut être configurée pour être contrôlée en fonction d’une pression mesurée par la jauge de pression raccordée fluidiquement au refoulement de la pompe de prélèvement.
[0050] La restriction peut être réalisée par au moins un régulateur de débit, tel qu’un régulateur de débit ajustable à vis.
[0051] Selon un autre exemple, la restriction peut être réalisée par au moins un orifice calibré.
[0052] La restriction peut présenter une surface interne réalisée en fluoropolymère, tel que du perfluoroalkoxy ou du polytétrafluoroéthylène ou un perfluoroélastomère.
[0053] D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et de la figure unique : [0054] [Fig. 1] représente une vue schématique d’un exemple de réalisation d’une station de mesure d’une contamination moléculaire véhiculée par l’air.
[0055] 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 uniquement 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.
[0056] Dans la description, on peut indexer certains éléments, par exemple premier élément ou deuxième élément. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments proches mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente invention. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps.
[0057] On entend par « en amont », un élément qui est placé avant un autre par rapport au sens de circulation du gaz ou flux gazeux à pomper. À contrario, on entend par « en aval », un élément placé après un autre par rapport au sens de circulation du gaz ou flux gazeux à pomper.
[0058] La figure 1 montre un exemple de station de mesure 1 de la contamination moléculaire véhiculée par l’air. La station de mesure 1 peut être 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.
[0059] La station de mesure 1 comporte un nombre prédéfini d’analyseurs de gaz 3, une ou plusieurs lignes de prélèvement Ll-Ln et au moins une pompe 5 de prélèvement.
[0060] Un analyseur de gaz 3 permet de mesurer la concentration d’au moins une espèce gazeuse. L’espèce gazeuse mesurée est par exemple un acide, comme l’acide fluorhydrique, de formule HF, ou l’acide chlorhydrique, de formule HCl. Selon un autre exemple, l’espèce gazeuse mesurée est un composé organique volatil d’acronyme COV ou VOC en anglais, ou de l’ammoniaque, de formule NH3 ou une amine. L’espèce gazeuse mesurée peut aussi être le dioxyde de soufre de formule SO2, ou un composé soufré, ou de l’ozone de formule O3, ou encore l’oxyde d’azote, de formule NOX, la vapeur d’eau, ou au moins un agent dopant. L’analyseur de gaz 3 peut être adapté pour la mesure d’une espèce gazeuse distincte ou d’un groupe d’espèces gazeuses distinctes.
[0061] La mesure peut se faire en temps réel, c’est-à-dire avec une durée de mesure inférieure à quelques secondes, voire quelques minutes. La mesure peut en alternative se faire avec une durée de mesure plus longue, par exemple de plusieurs dizaines de minutes voire en heures.
[0062] La mesure peut se faire à de faibles concentrations inférieures à la partie par million (au ppm) ou à la partie par milliard (au ppb).
[0063] L’analyseur ou chaque analyseur de gaz 3 peut comporter une pompe interne 7 pour le prélèvement d’un échantillon gazeux. Il peut s’agir d’une pompe à membrane interne.
[0064] Deux analyseurs de gaz 3 sont représentés dans l’exemple illustratif de la figure 1. Bien entendu, ce nombre n’est pas limitatif.
[0065] Les analyseurs de gaz 3 sont configurés pour fonctionner à la pression atmosphérique, ou sensiblement à la pression atmosphérique.
[0066] Les plages de pression de fonctionnement des analyseurs de gaz sont liées à leurs technologies. Les analyseurs de gaz 3 sont choisis suivant la chimie gazeuse à mesurer, et avantageusement d’autres critères, comme le temps de réponse, la fiabilité, ainsi que la plage de pression de fonctionnement.
[0067] Par exemple, le ou les analyseurs de gaz 3 peuvent utiliser une technologie choisie parmi une spectroscopie laser, une spectroscopie à cavité optique connue sous l’acronyme anglais CRDS pour « Cavity Ring Down Spectroscopy », une spectrométrie de masse, une spectrométrie de masse par réaction de transfert de proton (acronyme anglais PTR pour « Proton Transfer Reaction »), une spectrométrie de mobilité ionique connue sous l’acronyme anglais IMS pour « Ion Mobility Spectrometry », une technologie électrochimique, une technologie par colorimétrie, une spectroscopie de fluorescence en particulier dans le domaine ultraviolet (UV), une détection à ionisation de flamme (acronyme anglais FID pour « Flame Ionization Detection »), une technologie par chimiluminescence, une technologie résistive, ou encore un système de piégeage de la contamination pour analyse externe ultérieure. [0068] Une extrémité de chaque ligne de prélèvement Ll-Ln est destinée à déboucher dans une zone de test à pression ambiante, c’est-à-dire la pression atmosphérique. Les lignes de prélèvements Ll- Ln relient la station de mesure 1 à des zones de test distinctes, par exemple dans un lieu distinct d’une salle blanche. Plusieurs lignes de prélèvements Ll-Ln peuvent déboucher dans des lieux distincts. La longueur des lignes de prélèvement Ll-Ln peut varier entre les différentes zones de test à rallier et peut présenter quelques mètres ou plusieurs dizaines de mètres, telle que plus de 200m. Au moins l’une des lignes Ll-Ln peut présenter une longueur minimale, par exemple d’au moins 50m.
[0069] La pompe 5 de prélèvement, aussi nommée pompe de drainage, est agencée en amont de l’analyseur ou des analyseurs de gaz 3 selon le sens d’écoulement du flux gazeux à pomper. Il s’agit par exemple d’une pompe à membrane.
[0070] La pompe 5 de prélèvement présente une aspiration et un refoulement.
[0071] L’aspiration de la pompe 5 de prélèvement est raccordée fluidiquement à au moins une ligne de prélèvement Ll-Ln. Dans l’exemple illustré sur la figure 1, l’aspiration de la pompe 5 de prélèvement est raccordée fluidiquement à plusieurs lignes de prélèvement Ll-Ln par l’intermédiaire d’une ligne d’aspiration commune La.
[0072] Une ou plusieurs vannes V peuvent être agencées pour permettre sélectivement une mise en communication fluidique ou une isolation fhiidique entre l’une des lignes de prélèvement Ll-Ln et la pompe 5 de prélèvement. Dans l’exemple illustré, une vanne V peut être agencée sur chaque ligne de prélèvement Ll-Ln.
[0073] Une ou plusieurs vannes V peuvent être des vannes pilotables, par exemple des électrovannes ou des vannes pneumatiques. Elles peuvent être pilotables en tout ou rien (ouvertes ou fermées). En variante ou en complément, une ou plusieurs vannes peuvent être des vannes trois-voies.
[0074] La station de mesure 1 peut comporter en outre une unité de contrôle C connectée aux vannes V pilotables. L’unité de contrôle C est configurée pour commander le pilotage, par exemple l’ouverture ou la fermeture des vannes V, pour permettre une mise en communication fluidique ou une isolation fluidique entre la ou une ligne de prélèvement Ll-Ln et la pompe 5 de prélèvement.
[0075] Le refoulement de la pompe 5 de prélèvement est raccordé fluidiquement à l’entrée de l’analyseur ou des analyseurs de gaz 3. La pompe 5 de prélèvement et les analyseurs de gaz 3 peuvent ainsi être mis en communication fluidique avec la ligne ou l’une des lignes de prélèvement Ll-Ln.
[0076] Lorsque la pompe 5 de prélèvement est agencée en amont de plusieurs analyseurs de gaz 3, deux dans l’exemple schématisé sur la figure 1, ces analyseurs de gaz 3 sont raccordés en dérivation, c'est-à-dire en parallèle. Les analyseurs de gaz 3 sont raccordés à une conduite commune.
[0077] Cette conduite commune est raccordée fluidiquement au refoulement de la pompe 5 de prélèvement et est nommée par la suite ligne de refoulement commune Lr. L’entrée des analyseurs de gaz 3 est ainsi raccordée fluidiquement au refoulement de la pompe 5 de prélèvement par la ligne de refoulement commune Lr.
[0078] Cette ligne de refoulement commune Lr peut par ailleurs déboucher par exemple dans un système de retraitement des gaz ou être raccordée fluidiquement à une évacuation ou une conduite d’échappement débouchant par exemple dans un tel système de retraitement des gaz. Cela permet d’évacuer un excès de chimie gazeuse aspirée par la pompe 5 de prélèvement.
[0079] La pompe 5 de prélèvement est configurée pour aspirer un flux gazeux sur la ligne de prélèvement Ll-Ln. La pompe 5 de prélèvement peut présenter une capacité de pompage supérieure à celle des pompes internes 7 des analyseurs de gaz. À titre d’exemple purement illustratif, une pompe interne 7 peut présenter un débit compris entre 0,2L/min et 6L/min, c'est-à-dire entre 3,3.10'6 m3/s et 0,1.10'3 m3/s. La pompe 5 de prélèvement en amont de l’analyseur ou des analyseurs de gaz 3 peut présenter un débit compris entre 4L/min et 20L/min, c'est-à-dire entre 6,67.10'5 m3/s et 0,3.10'3 m3/s.
[0080] La pompe 5 de prélèvement est de plus configurée pour refouler le flux gazeux à la pression atmosphérique ou autour de la pression atmosphérique, c'est-à-dire à la pression atmosphérique +/-50hPa, soit +/-50mbars, et de préférence +/-30hPa, soit +/-30mbars.
[0081] Le gaz à analyser peut ainsi être prélevé dans les lignes de prélèvement Ll-Ln, par une telle pompe 5.
[0082] Les analyseurs de gaz 3 peuvent prélever avec leurs pompes internes 7 un flux gazeux au refoulement de la pompe 5 de prélèvement. Ainsi, la pompe 5 de prélèvement permet d’aspirer et de drainer un flux gazeux jusqu’aux analyseurs de gaz 3 pour être analysé. Le gaz refoulé par la pompe 5 de prélèvement, à l’entrée des analyseurs de gaz 3 est à la pression atmosphérique ou sensiblement à la pression atmosphérique. Les analyseurs de gaz 3 travaillent ainsi dans leurs plages de pression de fonctionnement et peuvent prélever le flux gazeux nécessaire, sans variation ou avec une faible variation de pression (notamment inférieure à 50mbars ou 30mbars) par rapport à la pression atmosphérique, à l’entrée des analyseurs de gaz 3.
[0083] Au moins une jauge de pression 8 peut être prévue. La jauge de pression 8 peut être agencée en aval de la pompe 5 de prélèvement, en étant raccordée fluidiquement au refoulement de la pompe 5 de prélèvement. Selon une variante non représentée, une jauge de pression peut être agencée en amont de la pompe 5 de prélèvement.
[0084] Par ailleurs, au moins un volume tampon 9 peut être agencé en aval de la pompe 5 de prélèvement, voire de la jauge de pression 8. Le volume tampon 9 est de plus agencé en amont du ou des analyseurs de gaz 3, selon le sens d’écoulement du flux gazeux à pomper. Le volume tampon 9 est par exemple compris entre 60cm3 et 1dm3, c'est-à-dire entre 60mL et IL. Le volume tampon 9 est par exemple réalisé par une forme générale cylindrique.
[0085] Un tel volume tampon 9 en aval de la pompe 5 de prélèvement permet de limiter les oscillations en pression que pourrait engendrer l’utilisation de la pompe 5 de prélèvement, telle qu’une pompe à membrane, au niveau de la stabilité du signal de concentrations mesurées par l’analyseur ou les analyseurs de gaz 3. En utilisant le volume tampon 9, le signal est très faiblement bruité.
[0086] La jauge de pression 8 peut être agencée en aval de ce volume tampon 9 selon le sens d’écoulement du flux gazeux à pomper.
[0087] La jauge de pression 8 permet de mesurer la pression en sortie du volume tampon 9 et ainsi surveiller l’oscillation des variations de pression afin de s’assurer que le flux gazeux fourni aux analyseurs 3 soit laminaire.
[0088] Au moins une restriction 11 peut être prévue en amont de la pompe 5 de prélèvement selon le sens d’écoulement du flux gazeux à pomper. Cela permet de limiter le flux gazeux qui peut être aspiré par la pompe 5 de prélèvement. Autrement dit, la restriction 11 permet de minimiser si nécessaire l’efficacité de la pompe 5 de prélèvement. Elle permet d’ajuster la puissance d’aspiration de la pompe 5 de prélèvement et ainsi adapter le flux gazeux global présenté aux analyseurs de gaz 3. En outre, l’utilisation d’une restriction 11 permet d’abaisser la pression en entrée de la pompe 5 de prélèvement, ce qui permet d’optimiser le différentiel de pression entre l’entrée et la sortie de la pompe 5 de prélèvement afin de s’accorder au mieux à son régime de fonctionnement. De plus, limiter le flux d’air entrant dans la pompe 5 de prélèvement permet de réduire la quantité d’air à comprimer et ainsi de réduire réchauffement de la pompe 5 de prélèvement.
[0089] La restriction 11 peut être choisie notamment en fonction de la puissance de la pompe 5 de prélèvement, de son litrage, et du nombre d’analyseurs de gaz 3. À titre d’exemple uniquement illustratif et non limitatif, pour une pompe 5 de prélèvement présentant un débit de 20L/min, la restriction 11 peut être configurée pour limiter le débit entre 4L/min et 8L/min.
[0090] La restriction 11 peut présenter une ouverture variable pour l’écoulement du flux gazeux. L’ouverture de la restriction 11 peut être contrôlée en fonction d’une pression mesurée par la jauge de pression 8 raccordée fluidiquement au refoulement de la pompe 5 de prélèvement.
[0091] La restriction 11 peut être réalisée en particulier par un régulateur de débit ajustable à vis.
[0092] De façon alternative, la restriction 11 peut par exemple être réalisée sous forme d’un orifice calibré. Cet orifice calibré est raccordé à l’aspiration de la pompe 5 de prélèvement.
[0093] En combinant la restriction 11 en amont de la pompe 5 de prélèvement et le volume tampon 9 en aval de la pompe 5 de prélèvement, cela permet de présenter un flux gazeux dans des conditions idéales ou quasiment idéales pour l’analyseur ou les analyseurs de gaz 3.
[0094] Un ou plusieurs des éléments ou composants de la station de mesure 1 en amont de l’analyseur ou des analyseurs de gaz 3 présentent avantageusement des surfaces internes destinées à être en contact avec les gaz, réalisées dans un ou plusieurs matériaux limitant l’adhérence des espèces gazeuses, tel qu’un ou plusieurs matériaux fluoropolymères, comme du perfluoroalkoxy (PF A) ou du polytétrafluoroéthylène (PTFE), ou encore un perfluoroélastomère connu sous l’acronyme anglais FFKM. De préférence, toutes les surfaces en contact avec les gaz prélevés depuis l’entrée des lignes de prélèvement jusqu’à l’analyseur ou jusqu’aux analyseurs de gaz 3 sont dans un tel matériau. [0095] La pompe 5 de prélèvement et/ou la ou les lignes de prélèvements Ll-Ln et/ou la ligne d’aspiration commune La et/ou la ligne de refoulement commune Lr et/ou les vannes V et/ou le volume tampon 9 et/ou la restriction 11 présentent de telles surfaces internes matériaux limitant l’adhérence des espèces gazeuses, tel qu’un ou plusieurs matériaux fluoropolymères. Lorsque la pompe 5 de prélèvement est une pompe à membrane, cette membrane est avantageusement également en matériau fluoropolymère.
[0096] Par ailleurs, la station de mesure 1 peut comporter au moins un débitmètre (non représenté). Le débitmètre peut être agencé en aval de l’analyseur ou des analyseurs de gaz 3 selon le sens d’écoulement du flux gazeux à pomper.
[0097] Plus précisément, le débitmètre est agencé sur la ligne de refoulement commune Lr en aval des analyseurs de gaz 3. Ainsi, lorsque plusieurs analyseurs de gaz 3 sont prévus, il n’est pas nécessaire de dupliquer le débitmètre en aval de chaque analyseur de gaz 3. Une autre solution pourrait être d’agencer le débitmètre en amont de l’ensemble des analyseurs de gaz 3. L’avantage d’agencer le débitmètre sur la ligne de refoulement commune Lr, en aval des analyseurs de gaz 3, est qu’il n’est pas nécessaire que ses surfaces internes soient en un ou plusieurs matériaux enrichis en fluor tels que des fluoropolymères.
[0098] Le débitmètre est configuré pour mesurer le débit du flux gazeux sur la ligne de refoulement commune Lr. Cela permet de surveiller et détecter une éventuelle défaillance d’un analyseur de gaz 3 ou encore un encrassement ou une obstruction. Par exemple, en fonction du débit de la pompe 5 de prélèvement, du nombre d’ analyseurs de gaz 3 et du débit de chaque pompe interne 7, il peut être déterminé l’excès de flux gazeux destiné à être mesuré par le débitmètre en aval de tous les analyseurs de gaz 3, et en cas de différence, notamment de surplus d’excès il peut être identifié une défaillance de l’un des analyseurs de gaz 3.
[0099] En fonctionnement, la pompe 5 de prélèvement est mise en communication avec la ligne de prélèvement ou une ligne de prélèvement Ll-Ln à la fois lorsqu’il y en a plusieurs, et l’analyseur ou chaque analyseur de gaz 3 au refoulement de cette pompe 5 de prélèvement, peut prélever un échantillon gazeux pour effectuer une mesure.
[0100] Ainsi, la pompe 5 de prélèvement assure une fonction de drainage du flux gazeux contaminé à analyser jusqu’à l’entrée de l’analyseur ou des analyseurs de gaz 3. Quelle que soit la longueur ou le diamètre de la ligne de prélèvement Ll-Ln ou de la ligne d’aspiration commune La, avant la pompe 5 de prélèvement, le refoulement de cette dernière est à la pression atmosphérique ou sensiblement à la pression atmosphérique. C’est donc la pompe 5 de prélèvement qui observe une éventuelle variation de pression. Au contraire à l’entrée de l’analyseur ou des analyseurs de gaz 3, la pression observée est à pression atmosphérique +/-50mbars, de préférence +/-30mbars, et est dans la plage de fonctionnement de ces analyseurs de gaz 3. Ceci permet l’utilisation d’analyseurs de gaz 3 même s’ils sont sensibles à une variation de pression. De plus, il n’y a pas de limitation quant au nombre d’analyseurs de gaz 3 à prévoir.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Station de mesure (1) d’une contamination moléculaire véhiculée par l’air comportant au moins deux analyseurs de gaz (3) et au moins une ligne de prélèvement (Ll, Ln) raccordée fluidiquement à une entrée de l’au moins un analyseur de gaz (3), caractérisée en ce que ladite station (1) comporte au moins une pompe (5) de prélèvement agencée en amont des au moins deux analyseurs de gaz (3) selon le sens d’écoulement d’un flux gazeux à pomper, et en ce que la pompe (5) de prélèvement présente une aspiration raccordée fluidiquement à l’au moins une ligne de prélèvement (Ll, Ln) et un refoulement raccordé fluidiquement à l’entrée des au moins deux analyseurs de gaz (3), la pompe (5) de prélèvement étant configurée pour aspirer le flux gazeux sur l’au moins une ligne de prélèvement (Ll, Ln), et pour refouler le flux gazeux à la pression atmosphérique +/-50hPa, de préférence +/-30hPa et en ce que le refoulement de la pompe (5) de prélèvement est raccordé fluidiquement à l’entrée des analyseurs de gaz (3) par une ligne de refoulement commune (Lr).
[Revendication 2] Station (1) selon la revendication précédente, dans laquelle la pompe (5) de prélèvement présente une surface interne réalisée en fluoropolymère, tel que du perfluoroalkoxy ou du polytétrafluoroéthylène ou un perfluoroélastomère.
[Revendication 3] Station (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant au moins un volume tampon (9) agencé en aval de la pompe (5) de prélèvement et en amont des au moins deux analyseurs de gaz (3), selon le sens d’écoulement du flux gazeux à pomper.
[Revendication 4] Station (1) selon la revendication précédente, dans laquelle le volume tampon (9) est compris entre 60cm3 et 1dm3.
[Revendication 5] Station (1) selon l’une des revendications 3 ou 4, dans laquelle le volume tampon (9) présente une surface interne réalisée en fluoropolymère, tel que du perfluoroalkoxy ou du polytétrafluoroéthylène ou un perfluoroélastomère.
[Revendication 6] Station (1) selon l’une des revendications précédentes, comportant au moins une jauge de pression (8) agencée en ou amont ou en aval de la pompe (5) de prélèvement.
[Revendication 7] Station (1) selon l’une des revendications précédentes, comportant au moins une restriction (11) en amont de la pompe (5) de prélèvement selon le sens d’écoulement du flux gazeux à pomper.
[Revendication 8] Station (1) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la pompe (5) de prélèvement est une pompe à membrane.
[Revendication 9] Station (1) selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle au moins un élément parmi : l’au moins une ligne de prélèvement (Ll, Ln), la restriction (11), la jauge de pression (8), présente une surface interne réalisée en fluoropolymère, tel que du perfluoroalkoxy ou du polytétrafluoroéthylène ou un perfluoroélastomère.
[Revendication 10] Station (1) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle au moins un analyseur de gaz (3) comporte une pompe interne (7).
[Revendication 11] Station (1) selon l’une des revendications précédentes, comportant au moins deux lignes de prélèvement (Ll, Ln) raccordées fluidiquement à une ligne d’aspiration commune (La) raccordée fluidiquement à l’aspiration de la pompe (5) de prélèvement.
[Revendication 12] Station (1) selon la revendication précédente, comportant au moins une vanne (V) configurée pour permettre sélectivement une mise en communication fluidique ou une isolation fluidique entre la pompe (5) de prélèvement et au moins une des lignes de prélèvement (Ll, Ln).
[Revendication 13] Station (1) selon l’une des revendications 11 ou 12, dans laquelle la ligne d’aspiration commune (La) ou l’au moins une vanne (V), présente une surface interne réalisée en fluoropolymère, tel que du perfluoroalkoxy ou du polytétrafluoroéthylène ou un perfluoroélastomère.
[Revendication 14] Station (1) selon l’une des revendications précédentes, comportant au moins un débitmètre agencé sur la ligne de refoulement commune (Lr) en aval des analyseurs de gaz (3) selon le sens d’écoulement du flux gazeux à pomper, le débitmètre étant configuré pour mesurer le débit du flux gazeux sur la ligne de refoulement commune (Lr).
[Revendication 15] Station (1) selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la ligne de refoulement commune (Lr), présente une surface interne réalisée en fluoropolymère, tel que du perfluoroalkoxy ou du polytétrafluoroéthylène ou un perfluoroélastomère.
PCT/EP2023/075262 2022-09-20 2023-09-14 Station de mesure d'une contamination moléculaire véhiculée par l'air WO2024061725A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2209475A FR3139905A1 (fr) 2022-09-20 2022-09-20 Station de mesure d’une contamination moléculaire véhiculée par l’air
FRFR2209475 2022-09-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024061725A1 true WO2024061725A1 (fr) 2024-03-28

Family

ID=84568927

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/075262 WO2024061725A1 (fr) 2022-09-20 2023-09-14 Station de mesure d'une contamination moléculaire véhiculée par l'air

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3139905A1 (fr)
WO (1) WO2024061725A1 (fr)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01291142A (ja) * 1988-05-18 1989-11-22 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd クリーンルームの汚染監視装置
JP2002277361A (ja) * 2001-03-19 2002-09-25 Horiba Ltd 半導体プロセス排ガスの分析方法および半導体プロセス排ガスの分析システム
JP2005331309A (ja) * 2004-05-19 2005-12-02 Taiyo Nippon Sanso Corp 排気ガス測定装置
JP4925489B1 (ja) * 2011-08-02 2012-04-25 株式会社ベスト測器 ガス分析装置
US20140290340A1 (en) * 2011-09-06 2014-10-02 Atonarp Inc. Gas sampling apparatus and monitoring apparatus
KR101782915B1 (ko) * 2017-03-08 2017-09-29 주식회사 위드텍 개선된 샘플링 유로를 갖는 가스 모니터링 시스템
US10431484B2 (en) * 2015-09-02 2019-10-01 Pfeiffer Vacuum Method and station for measuring the contamination of a transport box for the atmospheric conveyance and storage of substrates
WO2021198107A1 (fr) * 2020-04-01 2021-10-07 Pfeiffer Vacuum Station et procédé de mesure de la contamination moléculaire par voie aérienne
WO2022057383A1 (fr) * 2020-09-16 2022-03-24 长鑫存储技术有限公司 Système de surveillance environnementale

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01291142A (ja) * 1988-05-18 1989-11-22 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd クリーンルームの汚染監視装置
JP2002277361A (ja) * 2001-03-19 2002-09-25 Horiba Ltd 半導体プロセス排ガスの分析方法および半導体プロセス排ガスの分析システム
JP2005331309A (ja) * 2004-05-19 2005-12-02 Taiyo Nippon Sanso Corp 排気ガス測定装置
JP4925489B1 (ja) * 2011-08-02 2012-04-25 株式会社ベスト測器 ガス分析装置
US20140290340A1 (en) * 2011-09-06 2014-10-02 Atonarp Inc. Gas sampling apparatus and monitoring apparatus
US10431484B2 (en) * 2015-09-02 2019-10-01 Pfeiffer Vacuum Method and station for measuring the contamination of a transport box for the atmospheric conveyance and storage of substrates
KR101782915B1 (ko) * 2017-03-08 2017-09-29 주식회사 위드텍 개선된 샘플링 유로를 갖는 가스 모니터링 시스템
WO2021198107A1 (fr) * 2020-04-01 2021-10-07 Pfeiffer Vacuum Station et procédé de mesure de la contamination moléculaire par voie aérienne
WO2022057383A1 (fr) * 2020-09-16 2022-03-24 长鑫存储技术有限公司 Système de surveillance environnementale

Also Published As

Publication number Publication date
FR3139905A1 (fr) 2024-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3345214B1 (fr) Procédé et station de mesure de la contamination d'une boîte de transport pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats
EP1703547B1 (fr) Procédé et dispositif pour le contrôle de la contamination des plaquettes de substrat
EP3803323B1 (fr) Station et procédé de mesure de la contamination moléculaire véhiculée par l'air
EP2466287B1 (fr) Dispositif et procédé de détection de fuite utilisant l'hydrogène comme gaz traceur
EP1821093B1 (fr) Procédé et dispositif de mesure de perméation
EP2240756B1 (fr) Dispositif de sechage d'un gaz, notamment de l'air, et son application a un dispositif et procede de prelevement d'un echantillon de gaz.
EP2682736A1 (fr) Procédé et dispositif de mesure de perméation
FR2549223A1 (fr) Detecteur de fuite a contre-courant avec piege froid
EP0100281B1 (fr) Appareil d'étalonnage d'analyseurs de gaz
EP2440915B1 (fr) Dispositif et procede d'analyse de gaz
FR2802335A1 (fr) Systeme et procede de controle de minienvironnement
FR3108981A1 (fr) Station et procédé de mesure de la contamination moléculaire véhiculée par l’air
EP0475246B1 (fr) Détecteur de fuite haut flux à trois filtres moléculaires
WO2024061725A1 (fr) Station de mesure d'une contamination moléculaire véhiculée par l'air
CA2274736A1 (fr) Installation d'analyse d'atmosphere
FR2863322A3 (fr) Dispositif de pompage comportant des moyens de controle de l'etat des joints d'etancheite du volume aspire
WO2020160910A1 (fr) Procédé de réglage d'une station de mesure de la contamination moléculaire véhiculée par l'air et station de mesure
FR3139906A1 (fr) Procédé et station de mesure d’une contamination moléculaire véhiculée par l’air
EP3959500A1 (fr) Dispositif de prélèvement d'un échantillon d'éléments d'intérêts présents à l'état de traces dans un gaz sous pression
FR3141248A1 (fr) Station et procédé de mesure de la contamination moléculaire véhiculée par l’air
FR3139663A1 (fr) Station et procédé de mesure de la contamination en particules d’une enceinte de transport pour le convoyage et le stockage atmosphérique de plaquettes semi-conductrices
FR2873812A1 (fr) Dispositif de prelevement de composes volatils
FR2946736A1 (fr) Station et procede de sechage et/ou de degazage d'un produit ou d'une enceinte de transport pour le convoyage et le stockage atmospherique de substrats
FR2865807A1 (fr) Dispositif permettant de collecter et de compter des aerosols.

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23783305

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1