DE3621452A1 - Reinraum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Reinraum als staubfreie Kammer oder sterile Kammer bei Halbleiterfertigungsanlagen, Präzisionsmaschinenfabriken usw.

Bei Halbleiterfertigungsanlagen hat beispielsweise in der letzten Zeit die Notwendigkeit eines Superreinraumes zugenommen, um den Verbesserungen auf dem Gebiet der Herstellungstechnik in Verbindung mit der hohen Integration und der Mikrominiaturisierung von superhochintegrierten Schaltungen zu genügen.

Weiterhin hat sich die Notwendigkeit von Reinraumanlagen daraus ergeben, daß dem Fortschritt der Vollautomatisation der Anlagen, der Verbreitung von automatischen Fördermaschinen, der Einführung von unbemannten Produktionsstraßen usw. genügt werden muß, was mit den Verbesserungen auf dem Gebiet der Herstellungstechnik einhergeht.

Unter den Reinräumen gibt es im allgemeinen solche, die ein Laminarströmungssystem umfassen, bei dem ein hochwirksames Teilchenluftfilter, das als Staubschutzeinrichtung bekannt ist, an der gesamten Deckenfläche angebracht ist, und solche, die ein Turbulenzsystem umfassen, bei dem die hochwirksamen Teilchenluftfilter verteilt angeordnet sind, wobei die Reinräume in die Klasse 100, die Klasse 1000 und die Klasse 10000 (Anzahl der Teilchen pro ft³) durch eine Änderung der Blasluftgeschwindigkeit, der Stärke der Belüftung usw. klassifiziert werden können.

Für das System, das einen Reinraum mit einem hohen Reinheitsgrad von wenigstens der Klasse 100 liefert, ist bereits ein vertikales laminares Gesamtflächenströmungssystem vorgeschlagen worden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, das so aufgebaut ist, daß ein hochwirksames Teilchenluftfilter 1 an der gesamten Deckenfläche anbracht ist, um den vertikalen Luftstrom mit gleichförmiger Luftgeschwindigkeit von einer Versorgungskammer 2 auszublasen, den Luftstrom zu einer Rückführungskammer 3 abzuführen und ihn über eine Klimaanlage 4 zu zirkulieren.

Ein derartiges vertikales laminares Gesamtflächenströmungssystem hat zwar Vorteile hinsichtlich der Flexibilität und der Beibehaltung einer gleichförmigen Luftströmung, ist jedoch mit den folgenden Schwierigkeiten verbunden:
1) Die Anfangskosten sind sehr hoch, da das hochwirksame Teilchenluftfilter an der gesamten Deckenfläche angebracht werden sollte und eine Luftklimaanlage benötigt wird, deren Kapazität für den gesamten Luftstrom ausreicht.
2) Die laufenden Kosten sind sehr hoch, da das Gebläse der Luftklimaanlage für eine Aufnahme des gesamten Luftstromes betrieben werden sollte.
3) Die Kapazität des Gebläses ist so groß, daß es zu einer Vibrationsquelle wird.

Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, ist ein System vorgeschlagen worden, bei dem die Abschnitte, die besonders rein sein müssen, in einer Reihe 5 angeordnet sind, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Dieses System kann zwar die Anfangskosten und die laufenden Kosten vermindern, da das hochwirksame Teilchenluftfilter nur an den notwendigen Abschnitten angebracht werden muß, zu denen Luft geblasen wird, es ist jedoch mit den folgenden Schwierigkeiten verbunden:
1) Ein Gebläse (6) und eine Leitung (7) in der Decke oder ähnlichem sorgen dafür, daß die Flexibilität und die Stabilität gering und schwierig zu erreichen sind.
2) Die Schwingung des Gebläses wird auf den Boden (Anlage) übertragen.
3) Die Luftströmung wird um den Reinreihenbereich herum turbulent.
4) Die Arbeitszeit wird durch die Leitungsausführung und ähnliches verlängert.

Durch die Erfindung sollen die obigen Schwierigkeiten beseitigt werden und sollen problemlos Abschnitte mit hoher Reinheit vorgesehen werden, so daß sich Reinräume ergeben, die sowohl die Vorteile der beiden bekannten Systeme als auch teilweise verschiedene Reinheitsgrade haben können.

Der erfindungsgemäße Reinraum weist Arbeitsbereiche für die Halbleiterherstellungsausrüstung und ähnliches auf, die durch eine hängende Wand in zwei Teile unterteilt sind, um eine Kammer eines laminaren Gesamtflächenströmungssystems zu bilden, die Arbeitsbereiche aufweist, die einen hohen Reinheitgrad benötigen, Luft von derselben Deckenversorgungskammer zuzuführen und nur dem wichtigsten Bereich der Kammer den hohen Reinheitsgrad zu geben und Superreinräume so klein wie möglich zu halten.

Die Auslegung kann weiterhin dadurch geändert werden, daß die hängende Wand oder ähnliches verschoben wird.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in einer schematischen Schnittansicht das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Reinraums,

Fig. 2 in einer schematischen Schnittansicht einen bekannten Reinraum mit einem laminaren Gesamtflächenströmungssystem und

Fig. 3 in einer schematischen Schnittansicht einen bekannten Reinraum mit Freitunnelsystem.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ist der Reinraum mit einem unbemannten Halbleiterherstellungsraum R durch eine Glastrennwand 8 versehen. Eine Halbleiterherstellungsvorrichtung 9 ist im Raum R installiert.

Ein Plättcheneingabeteil 9 A der Halbleiterherstellungsvorrichtung 9 und ein automatischer Transportroboter 10 sind Bereiche, an denen das Plättchen der Raumluft ausgesetzt ist. Die wichtigsten Bereiche sind durch hängende Wände 11 unterteilt, um einen Raum R mit einem vertikalen Gesamtflächenlaminarströmungssystemder Klasse 100 (Korngröße 0,1 µm) oder einem geringeren Reinheitgrad zu bilden.

Der andere Raum R ₂, in dem das Plättchen der Raumluft nicht ausgesetzt ist, ist ein wichtiger Bereich, in dem sich die Herstellungsvorrichtung 9 befindet und dementsprechend die Klasse 1000 (Korngröße 0,3 µm) oder einem niedrigeren Reinheitsgrad für den Turbulenzsystemraum hat.

Außerhalb des Herstellungsraumes R ist ein allgemeiner Bereich, in dem Arbeiter arbeiten und der die Klasse 1000 (Korngröße 0,5 µm) der Reinheit des Turbulenzsystems hat.

Die jeweiligen Räume R ₁, R ₂ und R ₃ benutzen dieselbe Versorgungskammer 2 und dieselbe Rückführungskammer 3.

Die hängende Wand 11 ist eine antistatische Platte aus Kunststoff im Abstand von 20 bis 30 mm von der Herstellungsvorrichtung 9, so daß sie an einer Wand gehalten ist, auf der sich die Vorrichtung 9 nicht befindet.

Im Raum R ₂ befindet sich weiterhin mehrere hochwirksame Teilchenluftfilter 1 neben der hängenden Wand 11.

Der Reinheitgrad jeder der Räume ist dabei durch die Spezifikation, die Anzahl, die Einstellung des Prozeßluftstromes (Anzahl der Belüftungen), des eingebauten hochwirksamen Teilchenluftfilters 1 usw. bestimmt.

Bei einem speziellen Beispiel können die folgenden Werte vorgesehen sein:
Raum R ₁ (laminare Gesamtflächenströmung): Anzahl der Belüftungen 480/h (Blasluftgeschwindigkeit 0,4 m/s)
Raum R ₂ (Turbulenz): Anzahl der Belüftungen 50/h
Raum R ₃ (Turbulenz): Anzahl der Belüftungen 30/h

Es reicht gleichfalls ein gleichförmiger Druck in der Versorgungskammer 2 aus, um eine gleichförmige Blasluftgeschwindigkeit zu erzielen. Dazu ist das Volumen der Kammer in ausreichendem Maße vergrößert, um 1,5 m oder mehr der Höhe der Kammer 2 zu bilden, die Blasluftgeschwindigkeit für die Kammer 2 von im allgemeinen 7 bis 8 m/s auf 4 m/s oder weniger herabzusetzen und einen weiter gleichförmigen Blasluftstrom zu erhalten.

Da ein Teil der Rückführungskammer 3 in der Nähe der Luftklimaanlage 4 Luft ansaugen kann und ein Teil, der von der Klimaanlage 4 entfernt ist, keine Luft ansaugen kann, wird der Widerstand der Ansaugöffnung in der Nähe der Klimaanlage für die Rückführungskammer 3 erhöht und wird der Widerstand der Ansaugöffnung von der Klimaanlage 4 entfernt verringert.

Dazu ist ein Verschluß 13 mit einem Filter in einer Öffnung eines Bodenrostes 12 vorgesehen, um den Gesamtwiderstand zu liefern, während der Ansaugwiderstand für jeden Bereich reguliert wird, um einen gleichförmigen Ansaugluftstrom zu erzielen.

Durch eine Änderung der Spezifikation, der Anordnung, der Anzahl der Filter, der Verschiebung der hängenden Wand 11 usw. kann selbst einer Änderung in der Auslegung der Herstellungsvorrichtung leicht genügt werden.

Da in der oben beschriebenen Weise der Abschnitt, der einen besonders hohen Reinheitsgrad benötigt, durch die hängenden Wände unterteilt ist, um das erfindungsgemäße laminare Gesamtflächensystem zu liefern, kann ein Bereich mit hoher Reinheit leicht erhalten werden und können die folgenden Vorteile der beiden bekannten Systeme gemeinsam erreicht werden:
1) Die Auslegung kann leicht dadurch geändert werden, daß die hochwirksamen Teilchenluftfilter und die hängenden Wände verändert werden, so daß ein Vorteil hinsichtlich der Flexibilität erzielt werden kann.
2) Da Leitungen und ein Gebläse in der Decke und im Raum jeweils fehlen, ergibt sich ein Vorteil hinsichtlich der Wartung.
3) Die Anfangskosten und die laufenden Kosten können dadurch verringert werden, daß die hochwirksamen Teilchenluftfilter nur an den notwendigen Abschnitten angebracht werden und die notwendige minimale Luftströmung zugeführt wird.
4) Die Luftgeschwindigkeit und der Luftstrom können leicht gleichförmig gemacht werden.
5) Die Schwingung des Gebläses kann leicht unterbrochen werden.
6) Da die Ausführung von Leitungen nicht benötigt wird und die Gebläsemontage gering ist, kann die Arbeitszeit verkürzt werden.

Claims (6)

1. Reinraum mit teilweise verschiedenem Reinheitsgrad, dadurch gekennzeichnet, daß ein Arbeitsbereich in zwei Teile durch eine hängende Wand unterteilt ist, um einen Raum mit einem Ganzflächenlaminarströmungssystem zu bilden, dessen Arbeitsbereich ein hohes Maß an Reinheit benötigt, und daß die Luft von derselben Deckenversorgungskammer zugeführt wird.

2. Reinraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mit der Ausnahme des Ganzflächenlaminarströmungssystems aus Räumen mit Turbulenzsystem besteht.

3. Reinraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft über eine für alle Räume gleiche Rückführungskammer abgeführt wird.

4. Reinraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verschluß mit einem Filter in einer Öffnung eines Bodenrostes vorgesehen ist.

5. Reinraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hängende Wand eine antistatische Platte ist.

6. Reinraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hängende Wand durch den Boden an einer Stelle geschützt ist, an der keine Arbeitsvorrichtung vorhanden ist.