JP2004218898A - クリーンルーム及びクリーンルームの気流循環方法 - Google Patents

Abstract

【課題】狭い床下エリアであっても、気流による塵埃の巻き上げを抑えられるクリーンルーム及びクリーンルームの室内循環方法を提供する。
【解決手段】下部に空間を有するグレーチング床２０と、当該床上面に設けられ間仕切り１１により仕切られたベイエリア及びメンテナンスエリアと、天井部に給気ダクトとを有するクリーンルーム１。前記ベイエリアは、床面以外を間仕切り１１で覆われており、天井部には、インバータ２２により風量制御されるファンフィルタユニット１０（ＦＦＵ１０）を備える。また、前記インバータ２２に検知データを送る風速センサ１８は、グレーチング床２０の下部の空間である床下エリアに備えられることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーンルーム及びクリーンルームの室内循環方法に係り、特に半導体などの製造分野で用いられるクリーンルーム及びクリーンルームの室内循環方法である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体製造などに用いられるクリーンルームは、基本的構成として、処理対象物を処理するベイエリア、機器操作等が行われるメンテナンスエリア、空気の循環が行われるレタンエリアの３つのエリアを有していた。また、前記空間は夫々間仕切りされており、ベイエリア及びレタンエリアは、夫々空調の制御を可能としていた。このような構成のクリーンルームに類似するものが、特許文献１に挙げられている。
【０００３】
このクリーンルームは、処理対象物を処理するための機器本体を設置するエリアと、処理対象物が前記機器本体にロード又はアンロードされるエリアと、前記機器に対する操作が行われるエリアとを有し、間仕切りにより仕切られている。前記３つのエリアは夫々独立して空調可能としている。また、上記構成のクリーンルームは空調の一部を循環式としている。さらに、前記クリーンルーム内の気圧を清浄度が必要とされるエリアほど高くなるようにしている。
【０００４】
この特許文献１に記載されているクリーンルームは、まず、クリーンルーム内の空調を循環式としたことにより、清浄化された空気を循環させるため、ケミカルフィルタ等のフィルタ類にかかる負担を軽減できる。このため、フィルタの寿命が長くなり、フィルタのランニングコストが安くなり経済的である。また、清浄度を要するエリアほど内部気圧が高くなるようにしているため、清浄度が低いエリアで発生した塵埃等が、処理対象物搬送時に高い清浄度を要するエリアに入り込むことがない。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１４７８１１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載されるクリーンルームは、床下エリアを広く多層として空気の循環、排気を行っているため、近年のウェーハの大口径化と共に、大型化してきている処理装置を収容するには、床下エリアを狭めなければならない。このため、十分な床下エリアを確保するためには、クリーンルームの建屋を改修する必要が生じる。また、各エリアごとの空調制御を行うためクリーンルーム自体のランニングコストがかかるという問題があった。
【０００７】
本発明では、上記問題を解決し、狭い床下エリアであっても処理装置の運転を可能とし、建屋を改修せずとも大型処理装置を内装可能とする。つまり、装置設置空間は広く、床下エリアは狭くすることが可能であり、十分な清浄空間を維持でき、かつクリーンルーム自体のランニングコストを抑え、経済的なクリーンルーム及びクリーンルームの室内循環方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るクリーンルームは、天井側にファンフィルタユニットを備え気流をダウンフローで形成するベイエリアと、気流をアップフローで形成するメンテナンスエリア、並びに前記ベイエリアから排出される空気をメンテナンスエリア側に導入接続する床下エリアを備えてなり、前記床下エリアにはベイエリア側からメンテナンスエリア側に流れる気流の流速を計測するセンサを設け、当該センサにより計測された流速が設定された流速範囲内となるように前記ファンフィルタユニットの風量を制御する制御手段を設けたことを特徴とする。また、前記流速範囲は０．６ｍ／ｓ〜１．０ｍ／ｓとするようにすると良い。さらに、前記床下エリアには塵埃吸着体を敷設するようにすると良く、前記塵埃吸着体は表面に凹凸が付された抵抗体とすることができる。
【０００９】
また、本発明に係るクリーンルームの気流循環方法は、クリーンルームのベイエリア内の気流をダウンフローとして床下エリアに排出させ、前記ベイエリアに隣接するメンテナンスエリアに床下エリアから空気を導入してアップフローを形成し、前記ベイエリアの天井側に導入する空気循環経路を設け、前記床下エリア内のベイエリア側からメンテナンスエリア側に流れる気流の流速を計測してこの流速が０．６ｍ／ｓ〜１．０ｍ／ｓとなるように前記ベイエリアへの吹出し風量を制御することを特徴とする。
【００１０】
【作用】
上記構成のクリーンルームにおいては、制御手段による風量制御が可能なファンフィルタユニットをベイエリア天井部に、気流の流速を計測するセンサを床下エリアに設け、計測値が流速範囲内となるようにファンフィルタユニットを制御するようにしたことにより、床下エリアを流れる気流が塵埃除去に適した速度で維持される。
【００１１】
また、気流の流速範囲を０．６ｍ／ｓ〜１．０ｍ／ｓとするようにしたことにより、アップフローに含まれる塵埃量を最小とすることができる。
また、床下エリアの床面に塵埃吸着体、特に凹凸の抵抗体を敷設することにより、前記ダウンフローによって流入した塵埃を含む気流が前記抵抗体に当たり、塵埃を吸着させる。
【００１２】
また、上記クリーンルームの気流循環方法においては、クリーンルームのベイエリア内の気流をダウンフローとして床下エリアに排出させ、前記ベイエリアに隣接するメンテナンスエリアに床下エリアから空気を導入してアップフローを形成し、前記ベイエリアの天井側に導入する空気循環経路を設け、前記床下エリア内の気流速度を計測してこの流速が０．６ｍ／ｓ〜１．０ｍ／ｓとなるように前記ベイエリアへの吹出し風量を制御するようにしたことにより、クリーンルームの気流循環時のアップフローにより、巻き上げられる塵埃量を最小値に保ちつつ気流の循環を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る実施の形態を図面に従って説明する。図１は、本発明に係るクリーンルームの実施形態を示した図である。
図１のクリーンルームは主に、半導体製造等の処理を行うベイエリアと、半導体処理装置を備え、当該装置の操作を行うメンテナンスエリアと、前記両エリアの実質的床面となり、両エリアを支え、作業者が往来するグレーチング材のグレーチング床２０と前記グレーチング床の下部に位置して、空気の通路となる床下エリアとからなる。前記ベイエリアとメンテナンスエリアとは、グレーチング床２０の上面において、間仕切り１１により隔たれている。また、両エリアの配置は、間仕切り１１によりベイエリアを覆うようにメンテナンスエリアが設けられている。
【００１４】
前記グレーチング床２０は、多孔板と同様の効果を担い、グレーチング材の隙間を通過可能なものであれば送通自在である。このため、ベイエリアと床下エリア、メンテナンスエリアと床下エリアは、互いにグレーチング床２０を介して連通している。つまり、実質的に、ベイエリアとメンテナンスエリアとは、床下エリアを介して連通している。
【００１５】
また、上記３つのエリアを有するクリーンルーム１の天井付近には、外部空気をメンテナンスエリア内に供給する給気ダクト１２が備えられる。当該給気ダクト１２は、前記クリーンルーム１の外部に備えられる空調機１４に接続される。当該空調機１４は、メンテナンスエリア内に直接外部空気を送るため、外部空気の塵埃を取除き、当該空気の調温を行った後に前記給気ダクト１２へ送風する。
【００１６】
前記ベイエリアとメンテナンスエリアとを隔てる間仕切りの天井部分には、空気中の塵埃を除去しつつベイエリア内に空気を送り、ダウンフローを発生させる、ファンフィルタユニット１０（以下、ＦＦＵ１０）が備えられる。前記ＦＦＵ１０を通過してベイエリアへ供給される空気はＪＩＳクラス３の清浄度である。しかし、ＦＦＵ１０はベイエリアの天井全面に配置しない場合は、ベイエリア内の環境は、ＪＩＳクラス５〜６程度となるが、クリーンルーム１内の空気を循環させることにより清浄度は増す。
【００１７】
前記床下エリアには、前記ＦＦＵ１０により発生させられたダウンフローが床下エリアをベイエリア側からメンテナンスエリア側に向けて通過する際の、水平方向の風速を測定するための風速センサ１８が備えられる。床下エリア内の取付け位置としては、間仕切り１１の直下位置が好ましい。
【００１８】
また、前記ＦＦＵ１０及び風速センサ１８は、クリーンルーム１の外部に備えられた制御手段であるインバータ２２に接続される。当該インバータ２２は、風速センサ１８が検知したデータを基に、ＦＦＵ１０へ運転信号を送り、ＦＦＵ１０の風量調整を行い、前記床下エリアを通過する空気の風速が規定値（０．６〜１．０ｍ／ｓ）となるように制御している。
【００１９】
さらに、前記床下エリアの床面には、前記ダウンフローが床面に衝突した時に、ダウンフローに含まれる塵埃を効率良く吸着除去するための、抵抗体１６が備えられる。前記抵抗体１６は、表面に凹凸部を有する板であり、凹凸の形状は、矩形の凹凸を複数並べた、受風面積を広く取れるものが好ましく、材質はゴムや金属等のように、混合物質に揮発性を有するもの等でなければ特に限定はしない。
【００２０】
上記構成のクリーンルーム１においては、外部より給気ダクト１２を経て供給される空気と、メンテナンスエリア内の循環空気とが、混合されて前記ＦＦＵ１０に吸込まれる。ＦＦＵ１０に吸込まれた空気は、清浄度がＪＩＳクラス３程度となる程度に塵埃を除去され、ベイエリア内に供給される。しかし、ＦＦＵ１０はベイエリアの天井面全面に配置されてはいないので、ベイエリア内の清浄度はＪＩＳクラス５〜６程度である。前記ベイエリアの床面はグレーチング床２０になっているため、供給された空気は、ダウンフローとなり、そのまま床下エリアに供給される。床下エリアに供給される空気は、ベイエリア内の清浄度となるため、ＪＩＳクラス５〜６程度である。
【００２１】
ベイエリアから床下エリアに供給された空気は、床下エリアの床面に当たる。このとき、床面に抵抗体１６が備えられていると、空気は前記抵抗体１６に当たり、当該空気内に残留する塵埃を抵抗体１６に吸着させる。また、床下エリアに供給され、水平方向の流れとなった空気の流速は、前記風速センサ１８により検知される。
【００２２】
床下エリアに供給される空気の流れは、速すぎても、遅すぎても、残留する塵埃の吸着除去を効率的に行うのに適切でない。床下エリアを通過した気流は、メンテナンスエリアへグレーチング床２０を通過して、アップフローとして供給される。このため、吸着除去されなかった塵埃はアップフローにより床下エリアからメンテナンスエリア内に巻き上げられてしまう可能性がある。
【００２３】
このため、床下エリアに供給され水平方向の流れとなった空気の流速を、風速センサ１８が検知する。検知した値は接続されたインバータ２２に送られ、後述する規定値（０．６〜１．０ｍ／ｓ）内であるか否かを判別される。前記判別後インバータ２２は、ＦＦＵ１０に風量の増加又は減少の運転信号を送ることにより、ＦＦＵ１０を制御して、風速センサ１８の検知する値が規定値内に入るようにする。
【００２４】
床下エリアからアップフローと共に、メンテナンスエリアに供給される塵埃量を、図２に示す塵埃測定点で、風速を変えて測定したところ、図３のような結果を得ることができた。図３によると、前記風速センサ１８の検知する値（風速）が速過ぎても、遅過ぎてもメンテナンスエリアに巻き上げられる塵埃量は増加してしまう。これは、風速が遅い場合には、気流が床下エリアの床面にあまり当たらないため、抵抗体１６への塵埃の吸着がなされないからである。また、風速が速い場合には、抵抗体１６に付着させた塵埃を再び巻き上げてしまうといったことがあるためである。これを基に図３の測定値中で検討すると、メンテナンスエリアに巻き上げる塵埃量が最も少なくなる風速は、０．６〜１．０ｍ／ｓの時であることがわかる。よって、インバータ２２によって判定される規定値を０．６〜１．０ｍ／ｓとする。
【００２５】
上記規定値内の風速でメンテナンスエリア内に供給される清浄化された空気は、アップフローとしてメンテナンスエリアの上部にまで到達する。上部に到達した空気は、再び給気ダクト１２から供給される空気と混合されてＦＦＵ１０に吸込まれ、ベイエリア内に供給される。
【００２６】
上記のようなクリーンルーム１において、床下エリアの床面に凹凸の抵抗体１６を設けることにより、床下エリアに流れ込む気流に残留する塵埃の吸着除去を、効率良く行うことができる。また、前記抵抗体１６への塵埃の吸着は、粒子のブラウン拡散、乱流拡散、重力、慣性力、静電気力、熱泳動力等が影響するため、常時一定環境を維持するクリーンルーム内において、塵埃吸着率は略一定となり好適である。さらに、除塵に際しランニングコストが掛からず経済的である。
【００２７】
また、クリーンルーム１の室内循環方法において、ＦＦＵ１０の作動により発生するダウンフローを床下エリアの床面に当て、ダストを床面に吸着させることにより、床下エリア通過後にメンテナンスエリアに発生するアップフローにより巻き上げられる塵埃量を減らすことができる。よって、メンテナンスエリア内の清浄度の向上を図ることができる。
【００２８】
メンテナンスエリア内の空気と給気ダクト１２から供給される空気とをＦＦＵ１０を介してベイエリア内に供給し、ダウンフローを発生させ、当該ダウンフローを床下エリアに送通した後、前記メンテナンスエリアにアップフローとして送り出す室内循環方法において、床下エリアで水平方向に流れる気流の風速を測定し、当該風速を基にインバータ２２を介して前記ＦＦＵ１０の風量を制御し、床下エリアを水平方向に通過する風速を０．６ｍ／ｓ以上１．０ｍ／ｓ以下に制御するようにしたことにより、ダウンフローに残留する塵埃が、床下エリアの床面に設けられた抵抗体１６に効率良く吸着し、除去され、気流により再び巻き上げられることがないため、メンテナンスエリアに供給する空気を清浄度が高いものにすることができる。
【００２９】
本実施例において、インバータ２２の設置位置をクリーンルーム１の外部としたが、これに限定するものではない。また、図１において抵抗体１６は床面全面に設けられているが、ダウンフローが直接当たる範囲のみであっても良い。
【００３０】
また、実施例においては、抵抗体１６の形状を矩形が好ましいとしているが、受風面積を広く取ることができる三角錘等の形状としても良い。さらに、抵抗体１６のかわりに、冷却コイルやフィルタ等を備えて、塵埃吸着体として用いても良い。
【００３１】
【発明の効果】
天井側にファンフィルタユニットを備え気流をダウンフローで形成するベイエリアと、気流をアップフローで形成するメンテナンスエリア、並びに前記ベイエリアから排出される空気をメンテナンスエリア側に導入接続する床下エリアを備えてなり、前記床下エリアにはベイエリア側からメンテナンスエリア側に流れる気流の流速を計測するセンサを設け、当該センサにより計測された流速が設定された流速範囲内となるように前記ファンフィルタユニットの風量を制御する制御手段を設けたことにより、床下エリアを流れる気流の流速を流速範囲内に調節することができ、床下エリアを狭めた場合であっても、多量の塵埃を他のエリアに巻き上げることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクリーンルームの概略図である。
【図２】クリーンルーム内のアップフローによる巻き上げ塵埃の測定点を示した図である。
【図３】床下エリアを通過する風速と塵埃測定点での塵埃量の関係を示した図である。
【符号の説明】
１………クリーンルーム、１０………ファンフィルタユニット（ＦＦＵ）、１１………間仕切り、１２………給気ダクト、１４………空調機、１６………抵抗体、１８………風速センサ、２０………グレーチング床、２２………インバータ。

Claims (5)

1. 天井側にファンフィルタユニットを備え気流をダウンフローで形成するベイエリアと、気流をアップフローで形成するメンテナンスエリア、並びに前記ベイエリアから排出される空気をメンテナンスエリア側に導入接続する床下エリアを備えてなり、前記床下エリアにはベイエリア側からメンテナンスエリア側に流れる気流の流速を計測するセンサを設け、当該センサにより計測された流速が設定された流速範囲内となるように前記ファンフィルタユニットの風量を制御する制御手段を設けたことを特徴とするクリーンルーム。
2. 前記流速範囲は０．６ｍ／ｓ〜１．０ｍ／ｓとされていることを特徴とする請求項１に記載のクリーンルーム。
3. 前記床下エリアには塵埃吸着体を敷設してなることを特徴とする請求項１に記載のクリーンルーム。
4. 前記塵埃吸着体は表面に凹凸が付された抵抗体であることを特徴とする請求項３に記載のクリーンルーム。
5. クリーンルームのベイエリア内の気流をダウンフローとして床下エリアに排出させ、前記ベイエリアに隣接するメンテナンスエリアに床下エリアから空気を導入してアップフローを形成し、前記ベイエリアの天井側に導入する空気循環経路を設け、前記床下エリア内のベイエリア側からメンテナンスエリア側に流れる気流の流速を計測してこの流速が０．６ｍ／ｓ〜１．０ｍ／ｓとなるように前記ベイエリアへの吹出し風量を制御することを特徴とするクリーンルームの気流循環方法。

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