JP2015187533A - クリーンルーム - Google Patents

Abstract

【課題】クリーンルームに供給される空気の温度調節及び湿度調節を行うコストを削減する。【解決手段】このクリーンルームは、第１の気圧を有する第１エリアと、第１エリアの隣に位置し、第１の気圧より低い第２の気圧を有する第２エリアと、外部空気を取り込んで第１エリアに供給する第１配管と、第２エリアの空気を取り込んで第１配管に供給する第２配管と、を具備する。第２配管は、第１配管の空調機が配置された位置よりも、上流側の位置において、第２エリアの空気を第１配管に供給することが望ましい。また、第２エリアの隣に位置するエアーロック室と、エアーロック室の隣に位置し、第２の気圧より高い第３の気圧を有する第３エリアと、をさらに具備することが望ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、クリーンルームに関する。

半導体装置を製造するクリーンルームは、隣接エリアに対して陽圧に調整される。これにより、隣接エリアからクリーンルームへ空気が流入することを抑制し、クリーンルームの清浄度を確保することができる。

上記隣接エリアは、例えば、作業者が無塵衣を着脱するための更衣室として用いられる。そのような場合に、上記隣接エリアにもある程度の清浄度が必要とされる。従って、上記隣接エリアは、上記隣接エリアにさらに隣接する第２隣接エリアに対して陽圧に調整され、クリーンルームはさらに高い陽圧に調整される。これにより、クリーンルームには高い清浄度が確保され、且つ、上記隣接エリアにもある程度の清浄度が確保される。

上述のようなクリーンルームには、外部空気が導入される。外部空気は、フィルターで塵埃や塩分が取り除かれ、温度調節及び湿度調節が行われて、クリーンルームに導入される。クリーンルームを陽圧に維持するためには、多くの外部空気をクリーンルームに導入する必要があり、外部空気の温度調節及び湿度調節を行うエネルギー及びコストが問題となる。

下記の特許文献１には、クリーンルームの壁及び天井を中空パネルで構成し、クリーンルーム内を大気圧とし、中空パネル内を陰圧とすることが記載されている。また、この特許文献１には、クリーンルームに対する人の出入口に陰圧チャンバーを設けることが記載されている。これによれば、クリーンルーム内を陽圧に制御する必要がなくなり、クリーンルームに供給するための空調された空気を削減することができると記載されている。

特開２０１０−１０７１０９号公報（図１、図５）

しかしながら、特許文献１に記載の構成においても、空調された空気をクリーンルームに導入する必要がある。従って、特許文献１に記載の構成においても、外部空気の温度調節及び湿度調節を行うコストを十分に低減することができない。

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明の幾つかの態様は、クリーンルームに供給される空気の温度調節及び湿度調節を行うコストを削減することに関連している。

本発明の幾つかの態様において、クリーンルームは、第１の気圧を有する第１エリアと、第１エリアの隣に位置し、第１の気圧より低い第２の気圧を有する第２エリアと、外部空気を取り込んで第１エリアに供給する第１配管と、第２エリアの空気を取り込んで第１配管に供給する第２配管と、を具備する。
この態様によれば、第１エリアより気圧の低い第２エリアの空気を取り込んで、第１エリアに供給するので、第１エリアに供給される空気の温度調節及び湿度調節を行うコストを削減することができる。

上述の態様において、第１配管に配置された空調機をさらに具備し、第２配管は、第１配管の空調機が配置された位置よりも、上流側の位置において、第２エリアの空気を第１配管に供給することが望ましい。
これによれば、第２エリアで若干温度変化した空気を再び空調機で処理することができる。

上述の態様において、第１エリアは、第２エリアに囲まれて位置することが望ましい。
これによれば、第２エリア以外の外部から第１エリアに空気が流入することを抑制できる。

上述の態様において、第２エリアの隣に位置するエアーロック室と、エアーロック室の隣に位置し、第２の気圧より高い第３の気圧を有する第３エリアと、をさらに具備することが望ましい。
これによれば、第２エリアの気圧を低くすることに伴って第１エリアの気圧も低くできることに加え、第３エリアから第２エリアへの空気の流入をエアーロック室によって抑制することができる。

上述の態様において、第１エリアは、第２エリアに囲まれて位置し、エアーロック室及び第３エリアは、第１エリアを囲む第２エリアの外側に位置することが望ましい。
これによれば、エアーロック室又は第３エリアから第１エリアに空気が流入することを抑制できる。

実施形態に係るクリーンルームの平面図。 図１に示されるそれぞれのエリア又は室における気圧を示すグラフ。 図１に示されるクリーンルームの上下の構造を示す側面透視図。 図１に示されるクリーンルームの上下の構造を示す側面透視図。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。また同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。

＜１．概略構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るクリーンルームの平面図である。このクリーンルームは、クリーンエリア１０と、グレイエリア１１と、バッファーエリア１２と、二次更衣室１３と、一次エリア１４と、エアーロック室１５と、を有している。それぞれのエリア又は室は、壁、天井及び床によって互いに隔離され、それぞれ内部の空気が調整及び管理される。空気の調整及び管理は、空気の温度、湿度、清浄度及び気圧の調整及び管理を含む。クリーンエリア１０又はグレイエリア１１が、本発明の第１エリアに相当し、バッファーエリア１２が、本発明の第２エリアに相当し、二次更衣室１３が、本発明の第３エリアに相当する。

クリーンエリア１０は、作業者が半導体製品の加工、運搬、検査、一時保管などの各種作業を行う作業エリアである。クリーンエリア１０には、最も高い清浄度が要求される。
グレイエリア１１は、半導体製品を製造するための製造装置１１ａが設置されるエリアである。グレイエリア１１は、クリーンエリア１０の周りを囲んで位置している。グレイエリア１１は、製造装置１１ａから出る排熱などに対処するため、クリーンエリア１０とは別に内部の空気が調整及び管理される。グレイエリア１１には、クリーンエリア１０に次ぐ高い清浄度が要求される。

バッファーエリア１２は、グレイエリア１１の周りを囲んで位置している。バッファーエリア１２の一部には、エアーシャワー室１２ａが設けられている。エアーシャワー室１２ａは、作業者に付着した塵埃などをジェットエアーで吹き飛ばすことにより、グレイエリア１１及びクリーンエリア１０に作業者が塵埃を持ち込まないようにするものである。

エアーロック室１５は、バッファーエリア１２の外側に、エアーシャワー室１２ａの隣に位置している。
二次更衣室１３は、バッファーエリア１２の外側に、エアーロック室１５の隣に位置している。二次更衣室１３は、作業者が無塵衣を着脱するための更衣室である。二次更衣室１３にも、ある程度の清浄度が要求されるが、グレイエリア１１ほど高い清浄度ではなくてもよい。

一次エリア１４は、作業者が作業の準備をするエリアである。一次エリア１４に要求される清浄度は、クリーンエリア１０、グレイエリア１１、バッファーエリア１２、二次更衣室１３、一次エリア１４及びエアーロック室１５の中では最も低い。

＜２．各エリア又は室における気圧＞
図２は、図１に示されるそれぞれのエリア又は室における気圧を示すグラフである。
クリーンエリア１０は、グレイエリア１１より高い気圧を有するように調整される。これにより、グレイエリア１１から洗浄度の高いクリーンエリア１０に空気が流入することを抑制できる。クリーンエリア１０又はグレイエリア１１の気圧は、本発明における第１の気圧に相当する。

グレイエリア１１は、バッファーエリア１２より高い気圧を有するように調整される。これにより、バッファーエリア１２から洗浄度の高いグレイエリア１１に空気が流入することを抑制できる。バッファーエリア１２の気圧は、本発明における第２の気圧に相当する。

二次更衣室１３は、一次エリア１４より高い気圧を有するように調整される。これにより、一次エリア１４から洗浄度の高い二次更衣室１３に空気が流入することを抑制できる。二次更衣室１３の気圧は、本発明における第３の気圧に相当する。なお、図２において、クリーンエリア１０の気圧が第３の気圧に一致するように図示されているが、クリーンエリア１０はグレイエリア１１に対して一定の差圧が確保されていればよく、第３の気圧でなくてもよい。

一般的なクリーンルームにおいて、エアーシャワー室は二次更衣室より高い気圧に調整される。しかしながら、（クリーンエリア）＞（グレイエリア）＞（エアーシャワー室）＞（二次更衣室）＞（一次エリア）のように気圧を調整する場合には、クリーンエリア及びグレイエリアの気圧をかなり高くしなければならない。従って、クリーンエリア及びグレイエリアには多くの外部空気を導入する必要が生じ、外部空気の温度調節及び湿度調節を行うためのエネルギー及びコストが問題となる。

これに対し、本実施形態においては、エアーシャワー室１２ａを含むバッファーエリア１２は、二次更衣室１３より低い気圧を有するように調整される。バッファーエリア１２の気圧は、大気圧より低い気圧であることが望ましい。クリーンエリア１０及びグレイエリア１１はバッファーエリア１２より気圧を高くする必要があるが、バッファーエリア１２の気圧を低くすることができれば、それに応じてクリーンエリア１０及びグレイエリア１１の気圧も低くすることができる。これにより、外部空気の温度調節及び湿度調節を行うためのエネルギー及びコストを低減することができる。

図１を再び参照すると、グレイエリア１１とエアーシャワー室１２ａとの間には、扉３０が設けられている。エアーシャワー室１２ａとエアーロック室１５との間には、扉３１が設けられている。エアーロック室１５と二次更衣室１３との間には、扉３２が設けられている。二次更衣室１３と一次エリア１４との間には、扉３３が設けられている。

エアーロック室１５においては、扉３１と扉３２とが同時には開かない機構が採用される。すなわち、扉３１は、扉３２が閉まっているときに開閉可能に構成され、扉３２は、扉３１が閉まっているときに開閉可能に構成されている。これにより、エアーシャワー室１２ａと二次更衣室１３との間の空気の流通を最小限にしつつ作業者の出入りを可能にしている。

図２に示されるように、エアーロック室１５の気圧は、扉３１が閉まっているときに扉３２が開くと、二次更衣室１３と同じ気圧となる。エアーロック室１５の気圧は、扉３２が閉まっているときに扉３１が開くと、バッファーエリア１２と同じ気圧となる。これを繰り返すと、二次更衣室１３の空気がバッファーエリア１２に流入することになるが、エアーシャワー室１２ａで排気されるため、二次更衣室１３の空気がグレイエリア１１にまで流入することを防止できる。

＜３．吸気及び排気の配管＞
図１を再び参照すると、クリーンエリア１０及びグレイエリア１１には、第１配管２１によって外部空気が導入される。第１配管２１には、ファン２３と、フィルター２５と、空調機２６とが設けられている。ファン２３は、第１配管２１に空気流を発生させることにより、外部空気を強制的に取り込んでクリーンエリア１０及びグレイエリア１１に供給する。フィルター２５は、外部空気に含まれる塵埃などを取り除いて外部空気を清浄化する。

空調機２６は、冷却部２６ａと、加熱部２６ｂと、加湿部２６ｃとを含む。冷却部２６ａは、露点以下、且つ所定の温度以下にまで外部空気を冷却し、水蒸気の量が多い場合には水蒸気を所定の量にまで低減する。加熱部２６ｂは、冷却部２６ａを通過した外部空気を所定の温度にまで加熱する。加湿部２６ｃは、加熱部２６ｂを通過した外部空気に水蒸気を与えて所定の湿度に調整する。

バッファーエリア１２は、第２配管２２によって排気される。第２配管２２には、ファン２４が設けられている。ファン２４は、第２配管２２に空気流を発生させることにより、バッファーエリア１２の空気を強制的に排気する。第２配管２２は、第１配管２１のフィルター２５及び空調機２６が配置された位置よりも上流側の位置で、第１配管２１に接続されている。バッファーエリア１２から排気された空気は、第１配管２１に配置されたフィルター２５及び空調機２６を通過して、クリーンエリア１０又はグレイエリア１１に供給される。

バッファーエリア１２の空気には、気圧の高いクリーンエリア１０及びグレイエリア１１から、壁の微小な穴や隙間を通って漏れ出た空気が含まれている。従って、バッファーエリア１２から排気される空気は、温度や湿度などの条件が、外部空気よりもクリーンエリア１０及びグレイエリア１１の空気に近いと考えられる。バッファーエリア１２から排気された空気を第１配管２１に戻すことにより、空調機２６の負担を軽減し、温度調節及び湿度調節を行うためのエネルギー及びコストを低減することができる。

＜４．クリーンルーム内の空気の循環＞
図３及び図４は、図１に示されるクリーンルームの上下の構造を示す側面透視図である。図３及び図４には、天井エリア１６と、リターンチャンバー１７と、ユーティリティーエリア１８と、空気循環エリア１９とが示されている。天井エリア１６は、クリーンエリア１０及びグレイエリア１１の上層に位置する。リターンチャンバー１７及びユーティリティーエリア１８は、クリーンエリア１０及びグレイエリア１１の下層に位置する。空気循環エリア１９は、バッファーエリア１２よりも内側の位置において、リターンチャンバー１７と天井エリア１６とを接続する。ユーティリティーエリア１８は、電源装置や薬液の配管などが配置されたエリアであり、クリーンエリア１０又はグレイエリア１１ほどの清浄度を要求されないエリアである。

図３においては、クリーンエリア１０に出入りする空気の循環の様子が矢印で示されている。第１配管２１によって外部から導入された空気の一部は、天井エリア１６を通ってクリーンエリア１０の真上に到達する。この空気は、クリーンエリア１０の真上に配置されたファンモジュールユニット１０ａによってクリーンエリア１０に真上から吹き付けられる。

クリーンエリア１０内の空気は、リターンチャンバー１７と空気循環エリア１９とを介して天井エリア１６に戻される。リターンチャンバー１７と空気循環エリア１９との間には、ドライコイル１７ａが配置されている。ドライコイル１７ａは、クリーンエリア１０において加熱された空気の温度を、もとの所定の温度まで低下させる。天井エリア１６に戻された空気は、第１配管２１から新たに導入された空気と合流して、再びクリーンエリア１０に供給される。

図４においては、グレイエリア１１に出入りする空気の循環の様子が矢印で示されている。第１配管２１によって外部から導入された空気の一部は、配管２７を介して配管２７ａに導入される。配管２７と配管２７ａとの間には、ファン２８及び空調機２９が配置されている。ファン２８は、配管２７及び配管２７ａに空気流を発生させる。空調機２９は、上記所定の温度よりさらに低い温度にまで空気を冷却する。冷却された空気は、配管２７ａを介してグレイエリア１１に真上から吹き付けられる。

グレイエリア１１内の空気は、リターンチャンバー１７を介して空気循環エリア１９に導入される。リターンチャンバー１７と空気循環エリア１９との間に配置されたドライコイル１７ａは、グレイエリア１１において加熱された空気の温度を、所定の温度まで低下させる。所定の温度まで低下させられた空気は、第１配管２１から新たに導入された空気と空気循環エリア１９において合流し、再び配管２７に導入される。

１０…クリーンエリア、１０ａ…ファンモジュールユニット、１１…グレイエリア、１１ａ…製造装置、１２…バッファーエリア、１２ａ…エアーシャワー室、１３…二次更衣室、１４…一次エリア、１５…エアーロック室、１６…天井エリア、１７…リターンチャンバー、１７ａ…ドライコイル、１８…ユーティリティーエリア、１９…空気循環エリア、２１…第１配管、２２…第２配管、２３、２４…ファン、２５…フィルター、２６…空調機、２６ａ…冷却部、２６ｂ…加熱部、２６ｃ…加湿部、２７、２７ａ…配管、２８…ファン、２９…空調機、３０、３１、３２、３３…扉。

Claims (5)

1. 第１の気圧を有する第１エリアと、
   前記第１エリアの隣に位置し、前記第１の気圧より低い第２の気圧を有する第２エリアと、
   外部空気を取り込んで前記第１エリアに供給する第１配管と、
   前記第２エリアの空気を取り込んで前記第１配管に供給する第２配管と、
   を具備する、クリーンルーム。
2. 前記第１配管に配置された空調機をさらに具備し、
   前記第２配管は、前記第１配管の前記空調機が配置された位置よりも、上流側の位置において、前記第２エリアの空気を前記第１配管に供給する、
   請求項１記載のクリーンルーム。
3. 前記第１エリアは、前記第２エリアに囲まれて位置する、
   請求項１又は請求項２記載のクリーンルーム。
4. 前記第２エリアの隣に位置するエアーロック室と、
   前記エアーロック室の隣に位置し、前記第２の気圧より高い第３の気圧を有する第３エリアと、
   をさらに具備する、請求項１又は請求項２記載のクリーンルーム。
5. 前記第１エリアは、前記第２エリアに囲まれて位置し、
   前記エアーロック室及び前記第３エリアは、前記第１エリアを囲む前記第２エリアの外側に位置する、
   請求項４記載のクリーンルーム。

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