DOMAI NE TECHNI QUE GENERAL

L'invention concerne un système et un procédé pour m esurer la concentration surfacique de particules dans une salle propre (en anglais, « cleanroom » ) , c'est-à-dire compter le nombre de particules sur une surface.

ETAT DE LA TECHNI QUE

Une salle propre est une pièce présentant un environnement contrôlé (température, taux d'hum idité, concentration de particules, etc. ) utilisée dans les domaines industriels ou de la recherche, domaines pour lesquels la maîtrise de la contam ination particulaire est importante.

On utilise donc une salle propre par exemple dans le domaine de la m icro- électronique, de l'industrie spatiale, de l'optique.

Ces salles propres sont habituellement classifiées en fonction de la quantité de particules dans un volume d'air selon la norme I SO 1 4644- 1 . Cette norme spécifie pour chaque taille de particule considérée la concentration maximale adm issible dans une salle propre et permet en conséquence de caractériser les performances de la salle propre selon l'application visée.

Depuis quelques années, un besoin de pouvoir caractériser les performances d'une salle propre selon la propreté des surfaces est apparu de sorte qu'une telle classification est proposée par la norme I SO 1 4644-9.

Afin de classifier les salles propres selon cette norme un certain nombre de dispositifs ont été développés.

Ces dispositifs sont toutefois de grandes dimensions et/ou ne permettent pas de mesurer des particules de taille inférieure à 5mri et en tout état de cause ne permettent pas de fournir une mesure dans un environnement restreint du fait de leurs dimensions et/ou en temps réel.

PRESENTATI ON DE L'I NVENTI ON

L'invention propose de pallier au moins un de ces inconvénients.

A cet effet, l'invention propose un dispositif pour évaluer une concentration particulaire surfacique dans un environnement à atmosphère contrôlée tel qu'une salle propre, le dispositif comprenant : - une surface transparente de dépôt des particules ;

- un système optique disposé au-dessus de la surface de dépôt des particules, le système optique étant configuré pour émettre un faisceau optique focalisé depuis une source optique sur la surface de dépôt des particules transparente pour la longueur d'onde du faisceau optique ;

- un système de détection disposé au-dessous de la surface de dépôt des particules, le système de détection étant configuré pour détecter une intensité d'un faisceau optique transmis par la surface de dépôt des particules ;

- un système de balayage auquel le système optique et le système de détection sont attachés, le système de balayage étant configuré pour balayer la surface de dépôt des particules selon deux dimensions permettant une mesure en continu.

L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible.

Le système optique comprend un système de focalisation disposé entre la source optique et la surface de dépôt des particules.

Le système de focalisation est constitué par au moins deux lentilles asphériques. La source optique est une source Laser constituée typiquement par une Diode Laser. La Diode Laser est monomode et monochromatique.

Le système optique est configuré pour émettre un faisceau optique ayant un diamètre sur la surface de dépôt des particules de 1 rm .

Le système optique est configuré pour émettre un faisceau optique de puissance comprise entre 1 et 4 mW, typiquement entre 2,5 mW et 3,5 mW.

Le système de balayage comprend deux bras solidaires pivotant disposés de part et d'autre de la surface de dépôt des particules et sont configurés pour déplacer en même temps le système optique et le système de détection.

Le dispositif comprend une unité d'alimentation électrique autonome telle qu'une batterie rechargeable.

Le dispositif comprend une unité de traitement configurée pour com mander le système optique et le système de balayage, le système de détection étant configuré pou r détecter le faisceau optique transm is par la surface de dépôt des particules, l'unité de traitement détectant une particule dès lors que l'intensité optique est inférieure à un seuil et associant alors à cette particule détectée, une taille de particule à une vitesse de balayage, l'unité de traitement étant en outre configurée pour déterm iner après que toute la surface de dépôt des particules a été balayée, une concentration particulaire surfacique. Le dispositif comprend une unité de com m unication sans fil configurée pour transmettre des données relatives à une concentration surfacique de particules : nombre de particules, taille des particules, forme des particules.

L'invention concerne également un procédé pour évaluer une concentration particulaire surfacique dans un environnement à atmosphère contrôlée tel qu'une salle propre au moyen d'un dispositif selon l'invention, le procédé comprenant les étapes consistant à :

positionner le dispositif selon l'une des revendications précédentes sur un plan dans un environnement à atmosphère contrôlé à surveiller ;

balayer la surface de dépôt des particules afin de déterm iner une concentration particulaire surfacique de référence ;

balayer régulièrement la surface de dépôt des particules afin de déterm iner, régulièrement, une concentration particulaire surfacique ;

comparer à la concentration particulaire surfacique de référence la ou les concentration(s) particulaire(s) surfacique(s) régulièrement obtenue(s) .

Les avantages de l'invention sont m ultiples.

Le dispositif de l'invention est peu encombrant et peut donc être placé au plus proche de la zone à surveiller en fournissant une mesure locale afin de mesurer au plus près des surfaces critiques donc dans une zone bien définie sans gêner la réalisation des opérations.

L'invention permet de mesurer des particules de diamètre supérieur à 1 rm .

L'invention permet de mesurer en temps réel la contamination particulaire surfacique et donc d'alerter rapidement en cas d'événement de contam ination. PRESENTATI ON DES FI GURES

D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 illustre un dispositif pour évaluer une concentration particulaire surfacique selon un prem ier mode de réalisation,

- la figure 2 illustre un dispositif pour évaluer une concentration particulaire surfacique selon un second mode de réalisation,

- la figure 3 illustre un procédé pour évaluer u ne concentration particulaire surfacique.

Sur l'ensemble des figures les éléments sim ilaires portent des références identiques. DESCRI PTI ON PETAI LLEE DE L'I NVENTI ON

En relation avec la figure 1, un dispositif pour évaluer une concentration particulaire surfacique dans un environnement à atmosphère contrôlée tel qu'une salle propre, le dispositif comprend :

- une surface 1 transparente de dépôt des particules ;

- un système 2 optique disposé au-dessus de la surface de dépôt des particules ;

- un système 3 de détection disposé au-dessous de la surface de dépôt des particules ;

- un système 4 de balayage auquel le système optique et le système de détection sont attachés, le système de balayage étant configuré pour balayer la surface de dépôt des particules selon deux dimensions référencées par x et y sur la figure 1 .

Surface de dépôt

La surface 1 de dépôt des particules est de préférence constituée par un disque en matériau transparent tel que du verre ou du plastique. D'autres formes peuvent être envisagées pour la surface de dépôt des particules.

Par « matériau transparent » , on entend un matériau qui laisse passer une partie du faisceau optique. La notion de transparence dépend de la longueur d'onde du faisceau optique utilisé.

La surface 1 de dépôt des particules est de préférence supérieure à 1 cm ² afin d'obtenir des données significatives. Dans le cas d'un disque ce dernier présente typiquement un diamètre supérieur à 1 ,2 cm .

Système optique

Le système 2 optique comprend un système 22 de focalisation disposé entre la source 21 optique et la surface 1 de dépôt des particules. Le système optique est configuré pour émettre un faisceau optique focalisé sur la surface 1 de dépôt des particules.

Le faisceau optique 24 doit être dirigé perpendiculairement à la surface de dépôt des particules.

La source 21 optique est typiquement constituée par une Diode Laser, monochromatique et de préférence monomode.

Pour guider précisément le faisceau optique issu de la Diode Laser cette dernière est avantageusement connectée à une fibre optique monomode et monochromatique au moyen d'un connecteur de type FC PC par exemple. En effet, la fibre optique monomode et monochromatique permet d'avoir un unique spot de forme circulaire qui balaie la surface de dépôt des particules.

Ce système 22 de focalisation est de préférence constitué par au moins deux lentilles 23 asphériques.

Le diamètre du faisceau optique doit être du même ordre de grandeur que la plus petite particule à mesurer soit ici de 1 rm.

D'autres montages sont possibles, dès lors que l'ouverture du système optique permet d'obtenir une tâche de diffraction (spot) de diamètre égal à 1 rm.

Le système optique est de préférence configuré pour émettre un faisceau optique de longueur d'onde comprise entre 500 nm et 700 nm , typiquement 635 nm et de puissance comprise entre 1 et 4 mW, typiquement entre 2,5 mW et 3,5 mW.

D'autres longueurs d'ondes sont possibles notamment dans le domaine de l'ultraviolet.

De manière avantageuse, la longueur totale du système optique est inférieure ou égale à 1 5 m m et le système 22 de focalisation est d'une pièce moulée pour favoriser la compacité du dispositif.

Ainsi, le système optique est tel qu'il permet de générer un spot sur la surface de dépôt des particules ayant un diamètre qui correspond au diamètre de particules le plus petit. Ce diamètre correspond donc à la résolution de la mesure.

Système de détection

Le système 3 de détection est configuré pour détecter une intensité d'un faisceau optique transmis à travers la surface de dépôt des particules.

I l s'agit par exemple d'une photodiode.

Le système de détection est capable de détecter des particules présentant un diamètre compris entre 1 μηη et 20 μηι.

Ceci est rendu possible du fait que le faisceau optique est dirigé perpendiculairement à la surface de dépôt des particules. Système de balayage

Le dispositif comprend un système 4 de balayage auquel le système 2 optique, la source 21 optique et le système 3 de détection sont liés.

Ainsi, au cours du balayage, le système 2 optique, la source 21 optique et le système 3 de détection se déplacent sim ultanément et de manière solidaire. En outre, ΙΘ système 4 de balayage est configuré pour balayer la surface de dépôt des particules selon deux dimensions.

Sur la figure 2, le système de balayage est constitué par deux bras 41 pivotant disposés de part et d'autre de la surface 1 de dépôt des particules et sont configurés pour déplacer en même temps le système 2 optique, la source 21 optique et le système 3 de détection selon deux dimensions (selon les axes x et y sur les figures 1 et 2) .

Un moteur 42 com mande les deux bras 41 .

Le système de balayage permet de scanner une su rface circulaire suivant deux dimensions grâce au couplage d'une rotation et d'une translation effectuées par les deux bras solidaires. La surface de dépôt reste im mobile pour que les particules ne bougent pas au cours du balayage ce qui pourrait fausser la mesure.

Unité de traitement

De manière complémentaire, le dispositif comprend une unité 5 de traitement configurée pour com mander la source 21 optique et le système 4 de balayage. Cette unité 5 de traitement est de manière avantageuse constituée par un processeur program mé pour exploiter via le système 3 de détection les données détectées par le système 3 de détection.

En particulier, le système 3 de détection est configuré pour détecter le faisceau optique transm is à travers la surface 1 de dépôt des particules, l'unité 5 de traitement détectant alors une particule dès lors que l'intensité optique est inférieure à un seuil défini. Puis est associée à la taille de particule, une vitesse de balayage.

En outre, l'unité de traitement est configurée pour déterm iner après que toute la surface 1 de dépôt des particules ait été balayée, une concentration surfacique de particules.

La concentration surfacique dépend du niveau de propreté de la salle propre et des tailles de particules considérées ( les grosses particules sont plus rares que les petites particules) .

Les concentrations surfaciques acceptables en fonction des tailles des particules sont décrites dans la norme I SO 1 4644-9.

Unité de communication, systèmeadimentation etadarme

Le dispositif comprend également une unité 6 de com m unication sans fil comprenant une antenne 61 configurée pour transmettre des don nées depuis l'unité 5 de traitement vers une unité distante ( non représentée) . Les données transm ises sont notam ment les différentes concentrations obtenues. Afin d'avoir un dispositif autonome, ce dernier comprend un système d'alimentation ( non représenté) comprenant par exemple une ou plusieurs batterie(s) rechargeable(s) . Le système d'alimentation permet d'alimenter tous les éléments du dispositif.

Enfin, afin de prévenir d'une éventuelle concentration particulaire surfacique, le dispositif pourra comprendre un système d'alarme ( non représenté) . Cette alarme pourra être soit visuelle soit auditive.

Procédé

Le dispositif décrit ci-dessus est avantageusement utilisé dans le cadre d'un procédé pour évaluer une concentration particulaire surfacique dans un environnement à atmosphère contrôlée tel qu'une salle propre.

En relation avec la figure 3, un tel procédé comprend les étapes suivantes.

On positionne E1 le dispositif sur un plan dans la pièce à surveiller. Compte tenu du faible encombrement du dispositif, on pourra le positionner au plus près de l'endroit où la surveillance est nécessaire (sur un plan d'assemblage d'un satellite par exemple) .

Ensuite, on procède à un étalonnage du dispositif en ce qu'on balaye E2 la surface 1 de dépôt des particules afin de déterm iner une concentration particulaire surfacique de référence. En effet, lorsqu'est positionné le dispositif, on considère que la pièce à surveiller est propre. Ainsi, c'est par comparaison à cette valeur de référence que l'on pourra déterm iner si la concentration particulaire surfacique caractérise que les surfaces ont vu leur niveau de propreté évoluer.

Ensuite, régulièrement, on balaie E3 la surface 1 de dépôt des particules afin de déterm iner, régulièrement, une concentration particulaire surfacique.

Puis on compare E4 à la concentration particulaire surfacique de référence les concentrations particulaires surfaciques régulièrement obtenues afin de déterm iner une propreté surfacique de la pièce surveillée.

De manière complémentaire, on pourra prévoir de signaler E5 qu'une concentration particulaire est différente de la concentration particulaire surfacique de référence.

Par concentration particulaire différente on entend la concentration maximale adm issible sur les surfaces suivant la classification de la salle propre par la norme I SO 1 4644-9 qui fournit des valeurs seuils à respecter.