(495)604-44-44

Эксклюзивный дистрибьютор лабораторного оборудования

Приборы для счета и контроля частиц в воздухе и жидкости

Чистота воздуха в чистых помещениях или изолированных системах определяется ISO 14644-1 (ГОСТ Р ИСО 14644-1). Помещения делятся на классы чистоты (Табл. 1) по ограничениям допустимых концентраций частиц определенных размеров. Технология классификации подразумевает регулярный мониторинг чистоты помещения по выбранным или целевым частицам. В стандарте существует возможность выбора размеров частиц для мониторинга – их должно быть не менее двух из списка и они должны отличаться более чем в полтора раза. Если существует критический размер частиц для производства (целевой размер), то мониторинг проводится по нему. Для сжатого воздуха используется стандарт ISO 8573-1.

1

Поскольку в микроэлектронике и похожих производствах присутствие частиц в воздухе контролируется для обеспечения снижения процента брака, а в некоторых случаях и возможности производства, то регулярность проведения мониторинга зависит от позиции предприятия или вышестоящего органа. Непрерывный или частый мониторинг в большинстве случаев не является обязательным, а его введение обуславливается либо регламентом, либо насущной производственной необходимостью. Зачастую сами производители тех или иных производственных линий указывают требуемую чистоту помещения и частоту его мониторинга, приводя класс помещения, необходимый для успешной работы. Для некоторых производств, например, микросхем с шагом в десятки нанометров, необходимо даже более высокое качество воздуха, чем предусматриваемое классом 1. Для обозначения подобных классов введено понятие Класса 0, конкретные требования к которому определяются предприятием или процессом.

Компания Particle Measuring Systems предлагает широкую гамму продуктов для проведения мониторинга чистых помещений, как в регулярном, так и в непрерывном режиме. Все счетчики основаны на принципе лазерного счета частиц  – регистрации интенсивности лазерного луча, рассеянного частицей, проходящей через капилляр счетчика. Помимо каналов счета (размеров частиц) основными отличиями моделей являются скорость потока отбираемой пробы, наличие или отсутствие встроенного насоса и экрана, возможность автономной работы. Все счетчики, кроме ручных, предназначены для беспрерывной работы в режиме 24/7 и имеют интерфейсы, совместимые с  системами SCADA или их аналогами. Качественным показателем счетчиков является низкий нулевой счет, позволяющий обеспечить уверенный мониторинг малого количества частиц в 1 м3 воздуха.

Ультрачистые комнаты и среды

Лазерный счетчик Lasair® III 110 предназначен для ультрачистых помещений Классов 1–3. Его отличительной особенностью является наличие 8 каналов и довольно высокие показатели максимальной концентрации частиц, что дает возможность использовать его для оценки качества сред до Класса 7, а при использовании дополнительного разбавителя и классов 8+. Счетчик обладает фильтром частиц, предотвращающим выброс загрязненной пробы в атмосферу помещения, и легкой в очистке поверхностью корпуса. Встроенный беспылевой принтер и экран облегчают восприятие результатов. ПО на встроенном экране поддерживает русский язык и позволяет отображать результаты классификации в соответствии с выбранным стандартом. С диффузором высокого давления HPD счетчик можно использовать и для сжатых неопасных газов.

Счетчик Lasair® III 110
●Каналы детекции: 8 настраиваемых каналов
●Стандартная конфигурация каналов:0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,5; 1,0; 5,0 мкм
●Максимальная концентрация: 3,2×107 ч/м3(для Классов 8+ необходим разбавитель)
●Скорость отбора проб: 28,3 л/мин
●Нулевой счет: достаточный для использования в помещениях Класса 1 и 2
●Связь: локальная сеть, RS-232, USB и 4 × 4–20 мВ
2

Также счетчик может быть подключен к  гребенке AMD II 16/32 для автоматического отбора проб из разных частей помещения. К счетчику можно подключать датчики 4–20 мА (до 4 шт.) и использовать их для контроля температуры и других показателей, включая информацию в отчет. Широкие возможности передачи данных позволяют использовать счетчик в системах контроля состояния предприятия. Монитор частиц Nano-ID® NPC10 можно использовать как отдельно, так и совместно с Lasair® III 110. В последнем случае он обеспечивает дополнительный канал 0,01 мкм.

3 Nano-ID® NPC10
●Каналы детекции: 8 настраиваемых каналов
●Принцип работы: конденсационный
●Каналы: 1 канал – Σ 0,01–1 мкм
●Максимальная концентрация: 109 ч/м3
●Скорость отбора проб: 2,83 л/мин
●Время отбора проб: 10–300 секунд
●Интервал смены жидкости: > 2000 ч
●Связь: USB или локальная сеть

Чистые помещения Классов 3+

На многих производствах требуется контроль частиц, начиная с 0,3–0,5 мкм, т.к. меньшие частицы не представляют угрозы продукции. В данном случае подходят модели Lasair® III 310B, 310C, 350L и 5100. Вес данных переносных счетчиков меньше 7 кг. Они могут работать от сменных аккумуляторов достаточно продолжительное время (до 6 часов). От сети электропитания счетчики работают в режиме 24/7 и их можно включать в системы непрерывного мониторинга. Возможности связи включают локальную сеть, подключение к системам мониторинга и USB копирование содержимого памяти счетчика (до 3000 анализов). Также к счетчику можно подключать до 4 датчиков 4–20 мА и использовать их данные в отчетах. Поддержка русского языка и представления отчетов в соответствии со стандартами ISO значительно упрощают работу со счетчиками. Сенсорный экран счетчика изготовлен по ИК-технологии и поддерживает работу в перчатках. Встроенный принтер позволяет печатать отчеты сразу после измерения. Счетчики можно подключать к гребенкам AM II и использовать с диффузорами HPD для мониторинга сжатых газов. Встроенный генератор импульсов PHA обеспечивает соответствие стандарту ISO 21501-4. 4
5   В комплект поставок счетчиков входит аккумулятор, фильтр нулевого счета и набор необходимых для работы деталей. Также можно укомплектовать счетчик треногой для удобства установки в помещении, ручным изокинетическим пробоотборником для поиска мест проникновения частиц в помещение, датчиком температуры и влажности, Wi-Fi модемом или кнопочной системой считывания данных. Высокая скорость отбора проб дает возможность провести аттестацию помещения в сжатые сроки, а встроенное ПО значительно упрощает составление отчетов. Для счета частиц с малой скоростью отбора можно использовать ручной счетчик Handilaz Mini.

6

Непрерывный автоматический мониторинг

Для особо ответственных зон удобно использовать мониторинг при помощи стационарных счетчиков частиц. Таким счетчикам не нужен встроенный экран, так как сигнал с них заводится в общую систему мониторинга предприятия, а при достаточно большом их количестве (>7) можно сэкономить и на встроенном насосе, установив разводку от большого насоса, расположенного в техническом помещении. 8
9 Для организации системы мониторинга можно использовать зарекомендовавшие себя в фармацевтике решения на базе системы Facility Pro. Это системы непрерывной регистрации информации о состоянии помещения на базе промышленной системы SCADA, специально подобранных насосов, блоков разводки газовых линий и  блоков ввода/вывода данных, способных взаимодействовать не только с  продукцией компании PMS, но и  с  различными датчиками, модулями HMI и другими устройствами дистанционного информирования. Помимо этого, счетчики легко встраиваются и в другие SCADA или ModBus системы сторонних производителей.

10

Дискретный мониторинг – AM II-16/32

Если необходим частый регулярный мониторинг большого количества труднодоступных мест или существует необходимость сокращения перемещений персонала со счетчиками во время мониторинга, то можно воспользоваться дискретной гребенкой AM II 16 или AM II 32. Конструкция гребенки обеспечивает подключение до 16 или даже до 32 трубок, концы которых могут быть проведены во все необходимые точки отбора. По команде с  управляющего ПК гребенка автоматически переводит выход с нужной трубки на подключенный к гребенке единственный счетчик семейства Lasair III, включая Lasair III 110. Таким образом, данное экономичное решение пригодно для проведения регулярного контроля различных точек помещения. 11

Мониторинг неопасных сжатых газов

12 Для мониторинга воздуха и нетоксичных/невоспламеняющихся газов под давлением до 7 атм, включая линии пневматического управления, можно использовать счетчики семейства Lasair III включая Lasair III 110, с дополнительными диффузорами семейства HPD. Функцией диффузора является снижение давления в изокинетическом режиме до атмосферного. Диффузор является съемным, что позволяет использовать один и тот же счетчик и для мониторинга чистых помещений, и для мониторинга линий подачи газов. Для организации стационарного мониторинга можно использовать комбинацию диффузоров HPD со счетчиками Airnet. Различные модели диффузоров поддерживают различные скорости потока от 2,83 до 100 л/мин. Наличие нулевого фильтра на сбросе излишков газа дает возможность проводить замеры прямо в чистом помещении.

Мониторинг горючих газов

При необходимости мониторинга горючих газов используется модель счетчика HPGP-101-C. Счетчик HPGP-101-C с блоком обработки данных PDS-E предназначен для мониторинга водорода, кислорода и других нетоксичных газов. Счетчик подключается напрямую к линии сжатого газа с давлением до 10 атм и осуществляет изокинетический пробоотбор со скоростью 2,83 л/мин. Счетчик обладает 8 каналами: 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0 и 5,0 мкм. Счетчик предназначен для чистых газов, имеет низкий нулевой счет и максимально допустимую концентрацию частиц (10% потерь из-за одновременного прохода) – 105 ч/л. 13

На многих стадиях производства микроэлектронных компонент используются жидкости. Процессы промывки деталей требуют особо чистой воды и водных растворов, а процессы травления предусматривают использование чистых кислот. Во многих случаях попадание частицы из воды на поверхность детали намного критичнее, чем из воздуха, поскольку, например, при сушке частица обязательно останется на поверхности детали и с намного большей долей вероятности может помешать на дальнейшей стадии процесса. Частицы, присутствующие в растворах для травления или фоторезиста, могут заблокировать поверхность детали в ходе процесса, что в большинстве случаев приведет к браку.

При подходе к производственным задачам принято считать, что критический размер частиц близок к критическому размеру дефекта. Для современных кремниевых микросхем DRAM размер наименьшего компонента составляет около 50 нм и неуклонно снижается. Размер дефекта соответствует его половине – 25 нм. Т.е. даже 20 нм частицы уже могут представлять угрозу на ключевых стадиях производства таких микросхем. Также считается, что 75% дефектов обусловлены присутствием частиц на поверхности детали. Естественно, что для микросхем и других производств с большим размером наименьшего компонента критическими являются частицы более крупных размеров.

Стандарты в данной области претерпевают регулярные изменения, обусловленные быстрым развитием отрасли. В ГОСТ 9.3190, регламентирующем качество воды для гальванических производств, количество частиц не нормируется. В качестве стандарта для микроэлектронных производств используется ASTM D 5127-13. Нормировка содержания частиц в зависимости от марки воды приведена в таблице 2. Классификация E-1.2 и E-1.3 введена недавно, и, по-видимому, в скором времени появятся более высокие классы чистоты. В РФ существует неоднократно изменявшийся ОСТ 11.029.003.80, ограничивающий содержание частиц с размером более 1 мкм для воды класса А и Б.

14

Для других жидкостей, использующихся в электронной промышленности, вводятся классы в соответствии с их предназначением – EG/MOS/VLSI/ULSI/SLSI/XLSI (от чистых для электроники до сверхбольших интегрированных схем СБИС). Также существуют стандарты SEMI с соответствующими классами. Для разных реагентов устанавливаются разные предельные количества частиц, например, в HF класса ULSI допускается наличие 1 частицы на 1 мл размером более 0,2 мкм, а для серной кислоты таких частиц может быть более сотни. В целом, требования к чистоте химических веществ, включая ПАВ и сильные кислоты, определяются скорее процессом их использования и возможностью производства настолько чистых веществ. Иногда, из-за сильного пенообразования или стабилизации воздушных пузырей определить число частиц становится просто невозможно, если не подавить их образование избыточным давлением. Основными характеристиками счетчиков частиц в жидкости являются размеры каналов, нулевой счет и просматриваемый объем.

Компания Particle Measuring Systems уже много лет является пионером в области анализа частиц в жидкости. В последние годы лидерство удерживается благодаря созданной технологии NanoVision, отличному качеству счетчиков и непрерывному совершенствованию приборов в ногу с постоянно растущими требованиями микроэлектронных производств.

Семейство счетчиков Liquilaz

15

Счетчики частиц в жидкости семейства Liquilaz используют одномерный датчик собранного рассеянного света. Они широко используются для счета частиц размером от 0,2 мкм до нескольких десятков микрон, так как пригодны для мониторинга воды классов ASTM E-2 и выше, а также множества технологических жидкостей. Счетчики Liquilaz S02, S03 и S05 пригодны как для работы с водой и водными растворами, так и для работы с жидкой HF. Они выдерживают воздействие коррозионно-активных жидкостей до 150 °С, за исключением серной кислоты (до 100 °С). Проточная ячейка счетчиков выполнена из сапфира, а путь жидкости из тефлоновых трубок и устойчивых уплотнителей (Kel-F, Kalrez). Важной особенностью всех счетчиков серии является 100% просматриваемость потока, т.е. все частицы из потока попадают в обзор счетчика и будут зарегистрированы. Счетчики можно использовать как для непрерывного мониторинга производственных жидкостей, встраивая их в линию и организуя общение по RS-485, так и вместе со шприцевыми пробоотборниками серии SLS, или компрессионным пробоотборником CLS 700T, не вступающим в контакт с исследуемой жидкостью и предотвращающим образование пузырей. При работе с одним или несколькими счетчиками частиц можно использовать пакет ПО SamplerSight, значительно облегчающий проведение калибровок и анализ данных. Счетчики могут одновременно проводить анализ по 15 каналам, хотя для большинства задач это не требуется. Для мониторинга относительно крупных частиц только в воде или в водных растворах подходят более экономичные модели серии E с проточной кюветой из кварца. Кюветы устойчивы к воздействию абразивов.

16

Шприцевые пробоотборники серии SLS предназначены для анализа образцов в лаборатории. Образец отбирается из емкости при помощи капилляра или иглы и прокачивается с нужной скоростью через счетчик Liquilaz, установленный в верхней части пробоотборника. Это удобно для исследования образцов с различных точек производства. Для работы с коррозионно-активными образцами можно использовать тефлоновый шприц насоса, устойчивый к их воздействию. В этом случае вся система трубок пробоотборника также изготавливается устойчивой к кислотам. Опционально можно установить мешалку для гомогенизации жидкости. 17

Семейства счетчиков Ultra DI и HSLIS

18 Счетчики семейства Ultra DI предназначены для контроля содержания частиц на линиях производства ультрачистой воды. Модель Ultra DI20, выпущенная в середине 2014 года, дает возможность отслеживать частицы размером в 20 нм. Возможности данной системы превосходят все известные на сегодняшний день стандарты. Счетчики имеют выходы 4–20 мА для передачи информации о содержании частиц по каждому каналу в системы SCADA или к другим устройствам, а также обладают возможностью связи по локальной сети. Счетчики Ultra DI обладают низким нулевым счетом и большим просматриваемым объемом. Для счетчика Ultra DI50 при пропускании 1 литра жидкости просматриваемый объем составляет 3,75 мл, что является наилучшим показателем для счетчиков, использующих подобные принципы регистрации.
Для мониторинга трендов выпускается серия счетчиков HSLIS с меньшим просматриваемым объемом и большим нулевым счетом, что не дает возможности их использования для аттестации воды высоких классов чистоты. Тем не менее, на линии они позволяют быстро определить превышение нормативов и предпринять связанные с этим действия по выявлению и устранению причины их возникновения. Счетчик HSLIS 65 может поставляться в корпусе, подходящем для работы в помещениях с высоким содержанием химических паров. 19
20 Для мониторинга более крупных частиц предназначены счетчики семейства Liquilaz, а для лабораторного определения и просмотра большего количества жидкости – счетчики семейства UltraChem, использующие современную технологию NanoVision с возможностью установки в пробоотборники.

21

Технология NanoVision

Большим прорывом в области детектирования и счета наночастиц стало применение матричных детекторов, что позволило детектиро- вать частицу не как всплеск интенсивности сигнала на фотоумножите- ле, а наблюдать прохождение собранного отраженного частицей света по матрице в момент ее прохождения через капилляр. Данная техно- логия была запатентована компанией Particle Measuring Systems отно- сительно недавно и на ее базе создана линейка счетчиков UltraChem. Важнейшими преимуществами данной технологии являются: 22

●Повышение эффективности счета и снижение нулевого счета
●Снижение размеров регистрируемых частиц при сохранении потоков
●Устойчивость системы к небольшим загрязнениям проточной кюветы за счет регулярного анализа фонового сигнала
●Исключения эффектов космического шума, влияющих на нулевой счет
●Возможность анализа сильно рассеивающих свет жидкостей и снятие сомнений по данным вопросам
●Визуализация хода анализа и исключение вопросов, связанных с работоспособностью и пригодностью счетчиков, возникающих при споре с поставщиками жидкостей

23 Счетчики семейства UltraChem можно использовать для непрерывного мониторинга воды в линиях и в качестве лабораторных счетчиков со шприцевыми пробоотборниками серии SLS. Такие приборы получили название SLS-1040 и SLS-1100. Изготовление проточной кюветы (капилляра) из сапфира, а проточной системы из тефлона с уплотнениями из Kel-F и Kalrez, дает возможность анализа коррозионноактивных жидкостей, включая плавиковую кислоту. В системе SLS для анализа кислот устанавливается тефлоновый шприц шприцевого насоса.

Модель UltraChem 40P предназначена для использования в местах с  атмосферой повышенной опасности. Она сохраняет все свойства счетчика UltraChem 40 и ее можно встраивать в системы химической очистки и травления на современных электронных производствах.

24

Программное обеспечение SamplerSight компании Particle Measuring Systems позволяет управлять и получать информацию с большинства счетчиков и пробоотборников. Оно может поддерживать как один, так и несколько счетчиков и устанавливаться на компьютеры с OС Windows. Удобный интерфейс программы позволяет контролировать состояние прибора, вести журнал результатов и отслеживать их в реальном времени. 25
25 Программное обеспечение SamplerSight компании Particle Measuring Systems позволяет управлять и получать информацию с большинства счетчиков и пробоотборников. Оно может поддерживать как один, так и несколько счетчиков и устанавливаться на компьютеры с OС Windows. Удобный интерфейс программы позволяет контролировать состояние прибора, вести журнал результатов и отслеживать их в реальном времени.
Для одновременного мониторинга воздушных, жидкостных и многих сторонних датчиков подходит ПО Facility Net, также разработанное компанией Particle Measuring Systems. Facility Net поддерживает схемы зон с расстановкой датчиков, визуализацию показаний датчиков и счетчиков, журнал событий, взаимодействие со SCADA, сигнализацию и многие другие функции, необходимые для подобных программ. Существует версия данной программы и для промышленной системы на базе программно-аппаратных средств мониторинга цехов и  систем, выпускаемых компанией Particle Measuring Systems. 26
27 Для мониторинга чистоты деталей и инструментов компанией Particle Measuring Systems разработана система Surfex, в  состав которой входят блоки очистки жидкости, камера с фильтрацией воздуха и раковиной с ультразвуковым зондом, а также счетчик частиц Liquilaz с непрерывной регистрацией чистоты жидкости после раковины. Информация о прекращении смыва частиц с детали выводится на экран встроенного компьютера. По желанию пользователя система может комплектоваться робо- тизированной рукой и другими дополнительными возможностями фильтрации воды, воздуха и счета частиц.