Brevet FR3039668A1 — publié le 20170203

La présente invention concerne l'utilisation d'un système de stockage et de traitement de données pour piloter une armoire à gaz (en anglais gas cabinet) à distance. Par armoire à gaz ou « gas cabinet », on entend : installation de distribution de gaz. Une armoire à gaz est un dispositif de distribution de gaz spéciaux (ESG) pour une utilisation lors d'applications spécifiques et ponctuelles dans différentes industries telles que les industries du semi-conducteur, du photovoltaïque, des LED, des écrans plats ou toute autre industrie comme les industries minières ou pharmaceutiques. La mise en oeuvre de ces procédés nécessite souvent l'utilisation de gaz dangereux de haute qualité réclamant par exemple des purges automatiques et une distribution continue. Par exemple, la fabrication de circuits électroniques nécessite l'utilisation de divers gaz dits "de travail" comme par exemple C12, NH3, HCI, HBr, NF3 ou WF6 etc. qui sont considérés pour la plupart comme dangereux pour l'homme du fait de leur toxicité et/ou de leur inflammabilité. Beaucoup d'installations industrielles exigent un équipement capable de commander automatiquement l'approvisionnement en gaz et fluides de certains équipements. Par exemple, la fabrication des circuits intégrés inclut généralement plusieurs procédés tels que, par exemple, la déposition en phase vapeur dans laquelle une variété de gaz est amenée dans une chambre de réaction dans laquelle est confiné un substrat de semi-conducteur. La température et la pression de dépôt des diverses couches de matériaux développés pour créer les modèles tridimensionnels de circuits intégrés sont soigneusement contrôlées dans cette enceinte. Toutes les substances transportées dans et hors de la chambre de réaction doivent être constamment surveillées, puisque les proportions des différents réactifs qui constituent l'atmosphère de vapeur déterminent finalement les dimensions physiques des éléments qui composeront collectivement un circuit 3039668 2 électrique simple et vaste sur un morceau minuscule de silicium, notamment des transistors, des condensateurs, et des résistances. Une des plus grandes causes de mauvais fonctionnement des circuits intégrés est attribuable aux particules de poussière microscopiques qui 5 contaminent la zone de travail où le circuit est fabriqué. Un corps étranger minuscule peut endommager un circuit très cher et le rendre inutilisable. Afin de se protéger d'une telle contamination particulaire, les fabricants de semiconducteurs fabriquent leurs produits dans un environnement de "salle blanche" protégée. 10 L'air admis dans une salle blanche est d'abord filtré, éliminant ainsi presque entièrement les particules de poussière non désirées. Les techniciens qui travaillent dans ces environnements, portent une tenue et des masques spéciaux qui empêchent l'introduction de substances qui endommageraient leur travail méticuleux. Les coûts liés à la maintenance et au bon fonctionnement de cet 15 environnement fortement spécialisé sont considérables. En conséquence, tout l'espace d'une salle blanche doit être utilisé le plus efficacement possible. Outre ce besoin critique, les produits chimiques utilisés doivent être distribués avec grand soin. Les produits chimiques liquides ainsi que les gaz spéciaux utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs sont souvent toxiques. Les 20 dispositifs choisis pour distribuer ces produits potentiellement dangereux, doivent assurer un usage fiable, protégé de la corrosion ou de la fuite. Dans un système classique de distribution de gaz, les grands volumes de gaz à purger, potentiellement dangereux, créent des problèmes de sûreté. Les ensembles de tuyauterie et d'ajustage de précision sont également enclins aux 25 fuites ou à des dommages graves pendant l'utilisation. Ces installations ne sont donc pas adaptées à des utilisations ponctuelles nécessitant des déconnexions et des purges fréquentes multipliant les risques pour l'opérateur d'être exposé à des gaz dangereux. Ces « gas cabinets » standards sont surtout utilisables de manière courante 30 et fiable pour des applications de production et de distribution à longue durée. Ces systèmes sont installés intégralement dans des grandes armoires dans des pièces dédiées pouvant se trouver à plusieurs dizaines de mètres de l'équipement auquel ils sont raccordés. 3039668 3 Les gas cabinets standards comportent une « interface homme-machine » connectée à un automate programmable servant à piloter, c'est-à-dire, contrôlant et gérant la maintenance du système de distribution de gaz dudit « gas cabinet ». Cette interface homme-machine possède par exemple un écran tactile 5 d'une taille supérieure ou égale à 10 pouces permettant à l'utilisateur de donner ces instructions à l'automate directement à partir de cet écran. Cette opération peut s'avérer fastidieuse pour l'utilisateur qui est obligé de se déplacer jusqu'à l'armoire à gaz et ne peut donc piloter l'armoire à gaz qu'à partir de l'écran intégré à ladite armoire. Autrement dit, il y a autant d'interfaces 10 homme-machine que d'armoires à gaz à piloter. Cela constitue une contrainte de temps perdu mais également d'encombrement de l'armoire à gaz à piloter qui doit nécessairement être munie d'un écran suffisamment grand pour faire apparaître tous les paramètres à contrôler et/ou piloter pour commander le système de distribution de gaz. 15 Il existe donc un besoin de minimiser le coût, l'encombrement et le nombre de composants tout en gardant les fonctionnalités nécessaires des armoires à gaz dans les domaines d'applications mentionnés ci-dessus. C'est pourquoi la présente invention a pour objet une installation de distribution de gaz comprenant : 20 - un logement adapté pour recevoir au moins une bouteille de gaz et ayant une ouverture d'entrée de gaz et une ouverture de sortie de gaz ; - un système de conduits de gaz arrangé dans ledit logement auquel ladite au moins une bouteille de gaz est connectée ; - un système de distribution de gaz relié à ladite ouverture de sortie 25 permettant l'alimentation d'un équipement, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un port de communication et un automate programmable, ledit automate étant muni d'un processeur apte à traiter des données provenant au moins en partie d'un système de stockage et de traitement de données portable distinct de l'installation. 30 Selon d'autres modes particuliers, l'invention a aussi pour objet : - Installation telle que définie ci-dessus caractérisée en ce que ledit port de communication est choisi parmi un émetteur-récepteur sans fil, un port ethernet, un émetteur-récepteur radio cellulaire, un émetteur-récepteur WIFI et un émetteur-récepteur Bluetooth. 3039668 4 - Installation telle que définie ci-dessus caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une interface homme-machine connectée audit automate. - Installation telle que définie ci-dessus, caractérisée en ce que ladite interface comprend un écran tactile dont la taille est inférieure ou égale à douze 5 pouces, de préférence inférieure à six pouces. - Installation telle que définie ci-dessus, caractérisée en ce que ledit logement contient deux bouteilles de gaz. - Installation telle que définie ci-dessus, caractérisée en ce que ledit automate est commandé par un système de stockage et de traitement de données 10 portable distinct de l'installation choisi parmi une tablette, un téléphone intelligent tel qu'un smartphone, un ordinateur portable. - Installation telle que définie ci-dessus, caractérisée en ce que les données provenant au moins en partie d'un système de stockage et de traitement de données portable distinct de l'installation servent à gérer des paramètres de 15 contrôle et/ou de maintenance dudit système de distribution de gaz tels que : ^ l'ouverture ou la fermeture de vannes incluses dans ledit système de conduits, ^ le lancement d'un cycle de purge, ^ la distribution de gaz, 20 - la gestion de la pression et/ou de la température dudit système de distribution de gaz, ^ le chauffage de ladite au moins une bouteille de gaz. - Méthode d'échange de données de maintenance et/ou de commande d'un système de distribution de gaz spéciaux entre au moins une installation telle 25 que définie ci-dessus et un système de stockage et de traitement de données portable distinct de l'installation choisi parmi une tablette, un téléphone intelligent tel qu'un smartphone, un ordinateur portable, comprenant l'étape de transmission de données par une connexion sans fil telle qu'une connxion WIFI ou bluetooth ou une connexion établie par câble ethernet. 30 - Méthode telle que définie ci-dessus caractérisée en ce que l'échange de données est établi entre un système de stockage et de traitement de données portable distinct de l'installation choisi parmi une tablette, un téléphone intelligent 3039668 5 tel qu'un smartphone, un ordinateur portable et un nombre d'installations telles que définies ci-dessus compris entre 2 et 20. Le système de stockage et de traitement de données pour piloter une armoire à gaz mis en oeuvre pour la présente invention peut se présenter sous la 5 forme d'une tablette, d'un smartphone, d'un ordinateur portable lorsqu'une opération de maintenance ou même d'utilisation quotidienne est envisagée, ou d'un ordinateur de bureau. Avantageusement, ledit smartphone duplique les vues de l'interface homme-machine et est donc utilisé pour les opérations quotidiennes. Les autres 10 dispositifs peuvent être utilisés à la fois pour les opérations quotidiennes et la maintenance. Ce système est associé à une interface homme-machine (IHM) et à un automate programmable de tailles réduites installés sur l'armoire. Il contient donc une série de paramètres qui ne figurent plus sur la nouvelle IHM et un schéma du 15 procédé et de l'instrumentation qui permettent à la fois de contrôler les composants (ouvrir une vanne, lancer une séquence de purge ou la distribution du gaz), mais également d'accéder à des fonctions inaccessibles sur l'IHM, telles que les paramètres des capteurs de pression et de température, ainsi que des paramètres d'options avancées, comme ceux de I'AVP (All Vapour Phase) du 20 chauffage résistif des bouteilles lorsque le gaz distribué est sous forme liquéfiée. Il est connecté à l'armoire à gaz soit à travers un réseau sans fil (WIFI), soit à travers un câble réseau (ethernet). Le même système de stockage et de traitement de données pouvant être utilisé pour piloter plusieurs armoires à gaz (« gas cabinets »), un code 25 d'identification est associé à chacune des armoires à gaz (« gas cabinets ») se trouvant sur le parc de l'utilisateur pour s'assurer que ledit système de stockage et de traitement de données ne communique qu'avec l'armoire à gaz sur laquelle l'utilisateur souhaite intervenir. Par ailleurs, et pour des raisons de sécurité, un verrouillage physique 30 (à l'aide d'une clef par exemple) de la communication entre ce système de stockage et de traitement de données et l'armoire à gaz est mis en place. Une autre application de l'utilisation d'un téléphone intelligent (smartphone) d'une tablette ou d'un ordinateur portable pour piloter une armoire à gaz, notamment au cours des opérations de maintenance selon la présente invention 3039668 6 peut par exemple être la duplication des synoptiques de l'IHM (interface homme-machine) et donc la réalisation des mêmes opérations réalisable avec cette dernière. Une armoire à gaz mise en oeuvre selon la présente invention comporte un 5 logement avec un mur arrière, des flancs, une paroi avant, un fond, et un plafond. Dans le logement, deux bouteilles de gaz sont prévues qui se dressent sur le fond et sont fixées dans le logement de manière connue dans l'état de la technique. Les deux bouteilles de gaz sont positionnées de telle manière qu'un espacement minimal est présent entre les deux et contiennent des gaz fournis d'une manière 10 connue à un consommateur. Les bouteilles de gaz peuvent, optionnellement avoir chacune une soupape de gaz avec laquelle elles sont reliées à un système de conduits de gaz. Le système de conduits de gaz a deux branches de conduits connectés à une ligne de sortie commune. Les deux branches de conduits peuvent être fermées, par exemple, par une vanne, respectivement, par rapport à 15 la ligne de sortie. Pendant le fonctionnement de l'armoire à gaz, de manière avantageuse, une seule des deux bouteilles de gaz est en cours d'utilisation. Les branches de conduits de l'autre bouteille de gaz étant alors fermées, par exemple, par la vanne de la ligne de sortie. L'armoire à gaz peut également avoir une seule bouteille de gaz ou plus de deux bouteilles de gaz. 20 Par gaz spéciaux on entend tous les gaz généralement utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs. Il peut s'agir de gaz inertes, toxiques, corrosifs, ou pyrophoriques. Ces gaz spéciaux peuvent être choisis parmi : HF, WF6, BCI3, CIF3, DCS, 3MS, C4F6, C4F80, C4F8, Butane, SO2, C12, C3F8, NH3, Propane, SF6, HBr, C2F6, CH3F, HCI, CHF3, N20 contenus dans une bouteille sous forme 25 liquéfiée, ou encore parmi F2, PH3, B2H6, NO, NF3, SiH4, CF4, CH4, CO contenus dans la bouteille sous forme comprimée. Ainsi selon la nature du gaz à distribuer et son état, liquéfié ou comprimé, la pression à l'intérieur de la bouteille est comprise entre 0 bar et 200 bars. Tous les composants utilisés sont conformes au standard de l'industrie du 30 semi-conducteur. REVENDICATIONS1. Installation de distribution de gaz comprenant : - un logement adapté pour recevoir au moins une bouteille de gaz et ayant une ouverture d'entrée de gaz et une ouverture de sortie de gaz ; - un système de conduits de gaz arrangé dans ledit logement auquel ladite au moins une bouteille de gaz est connectée ; - un système de distribution de gaz relié à ladite ouverture de sortie permettant l'alimentation d'un équipement, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un port de communication et un automate programmable, ledit automate étant muni d'un processeur apte à traiter des données provenant au moins en partie d'un système de stockage et de traitement de données portable distinct de l'installation. 2. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit port de communication est choisi parmi un émetteur-récepteur sans fil, un port ethernet, un émetteur-récepteur radio cellulaire, un émetteur-récepteur WIFI et un émetteur- récepteur Bluetooth. 3. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une interface homme-machine connectée audit automate. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite interface comprend un écran tactile dont la taille est inférieure ou égale à douze pouces, de préférence inférieure à six pouces. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit logement contient deux bouteilles de gaz. 3039668 8 6. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit automate est commandé par un système de stockage et de traitement de données portable distinct de l'installation à gaz choisi parmi une tablette, un téléphone intelligent tel qu'un smartphone, un ordinateur portable. 5 7. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les données provenant au moins en partie d'un système de stockage et de traitement de données portable distinct de l'installation servent à gérer des paramètres de contrôle et/ou de maintenance dudit système de 10 distribution de gaz tels que : - l'ouverture ou la fermeture de vannes incluses dans ledit système de conduits, - le lancement d'un cycle de purge, - la distribution de gaz, 15 - la gestion de la pression et/ou de la température dudit système de distribution de gaz, - le chauffage de ladite au moins une bouteille de gaz. 8. Méthode d'échange de données de maintenance et/ou de commande 20 d'un système de distribution de gaz spéciaux entre au moins une installation telle que définie à l'une des revendications 1 à 7 et un système de stockage et de traitement de données portable distinct de l'installation choisi parmi une tablette, un téléphone intelligent tel qu'un smartphone, un ordinateur portable, comprenant l'étape de transmission de données par une connexion sans fil telle qu'une 25 connexion WIFI ou bluetooth ou une connexion établie par câble ethernet. 9. Méthode selon la revendication 8 caractérisée en ce que l'échange de données est établi entre un système de stockage et de traitement de données portable distinct de l'installation telle que définie à l'une des revendications 1 à 7 30 choisi parmi une tablette, un téléphone intelligent tel qu'un smartphone, un ordinateur portable et un nombre d'installations telles que définies à l'une des revendications 1 à 7 compris entre 2 et 20.