JP3073466B2 - 半導体清浄室用の空気調和システム - Google Patents
半導体清浄室用の空気調和システムInfo
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Description
シュエア−を清浄室に供給するための半導体清浄室用の
空気調和システムに関し、さらに詳しくは加湿器を含む
空気調和機と清浄室との間にケミカルフィルタを取り付
け、化学的な不純物を化学的に取り除くための半導体清
浄室用の空気調和システムに関する。
持って除塵した空間であって、その空間では、空気中に
浮遊する埃(浮遊粒子)を所望の数値以下に制御して清
浄室内で行われる作業対象体の内外部に埃が混入しない
ようにし、かつ空気調和と照度及び特別な目的に応じて
騒音、振動などの防止まで行って作業対象体に加えられ
る工程を最適化させる。
の形成やレチクルの製作など基本設計からウェ−ハ製造
工程、検査工程、アセンブリ/パッケ−ジ工程、最終試
験工程、品質検査工程などを経ることになる。この工程
のうち、特にウェ−ハ製造工程は拡散−露光−現像−エ
ッチング−拡散などの工程を繰り返して行うので、半導
体収率の増大、製品の精度および信頼性を向上させるた
めに、汚染されないように埃汚染や温度及び湿度などを
調節することが極めて大事である。
水分蒸気が含まれており、これをろ過して清浄したフレ
ッシュエア−(Fresh Air)を供給して清浄させる必要
がある。
めの従来の半導体清浄室用の空気調和システムを概略的
に示した。外気は、図4に別途に示した第1空気調和機
1を経ると清浄されてフレッシュエア−になり、フレッ
シュエア−ダクト2を通して清浄室5内に供給される。
空気は、清浄室5内に供給される前に、清浄室5に必要
な清浄度レベルにより選択的にULPAフィルタ(Ultr
a Low Penetration Air Filter)4を通過させる。前記
清浄室5内に供給される前に分岐したりまたは前記清浄
室5を通過したフレッシュエア−は、効率的及び経済的
な運転のために別途の第2空気調和機8や第3空気調和
機9を経て温度及び湿度が再調節された後に前記清浄室
5内に再循環され、また別途の乾燥空気スクラバ−7を
通してフレッシュエア−中の不純物を洗浄して取り除け
るようになっている。特に空気調和システムの効率を高
めるために前記第2空気調和機8及び第3空気調和機9
を用いて清浄室にフレッシュエア−を供給するにおい
て、前記第1空気調和機1を通過して清浄化されたフレ
ッシュエア−をフレッシュエア−ダクト2−第2空気調
和機8−ULPAフィルタ4−清浄室5−乾燥空気スク
ラバ−7の順に循環する小循環ラインと、前記第1空気
調和機1を通過して清浄化されたフレッシュエア−をフ
レッシュエア−ダクト2−第2空気調和機8−ULPA
フィルタ4−清浄室5−第3空気調和機9−ULPAフ
ィルタ4−清浄室5−乾燥空気スクラバ−7の順に循環
する中循環ライン、及び前記第1空気調和機1を通過し
て清浄化されたフレッシュエア−を第3空気調和機9−
ULPAフィルタ4−清浄室5−乾燥空気スクラバ−7
の順に循環する大循環ラインとを通して清浄室5を中心
に循環するように構成し使われてきた。
及び第3空気調和機9は、図4に具体的に示した通り、
略外側から内側に順に除湿器1a、予熱器1b、前置フ
ィルタ1c及びメディアムフィルタ1d、冷却器1e、
加熱器1f、加湿器1g、送風ファン1h及びHEPA
フィルタ(High Efficiency Particulate Air Filter)
1iを全て備える。送風ファン1hを駆動させることに
より外気が清浄室5側に流れ得るようになる。この過程
で前置フィルタ1c、メディアムフィルタ1d及びHE
PAフィルタ1iを通して粒子大きさが0.1μmまで
の埃粒子を99.999%まで取り除く。除湿器1aと
加湿器1gを選択的に運転して湿度調節したり、冷却器
1eと加熱器1gを選択的に運転して温度調節したりし
て、温度調節及び湿度調節がなされたフレッシュエア−
を清浄室5内に供給する。
調和システムでは化学的にウェ−ハ表面物質と反応して
工程に影響を与える分子である不純物を取り除けなかっ
た。図3に示したような半導体清浄室用の空気調和シス
テムを流れる空気中における二酸化硫黄(SO2)、二酸
化窒素(NO2)またはリン酸(H3PO4)などが不純
物として挙げられる。これらの不純物はオングストロー
ム単位の外径を有する。図3の地点で、リン酸の濃度
を加湿器通過前と通過後に3回(A、B、C)測定して
表1に示した。
べて加湿器1gを通過した後はリン酸の濃度が急に増加
する。これはリン酸が、第1空気調和機1、第2空気調
和機8及び第3空気調和機9中に加湿器1g中のスケ−
ルの形成を防止するための添加剤として加えられるため
である。
汚染物質であってウェ−ハの膜質に付着して金属自体を
腐食させて電気の漏電を誘発したり、電気的な性質を変
化させたり、表面に水斑点の生成及びパッドの変色など
の欠陥を生じさせたりする原因となることが知られてい
る。
には、新たなシステムを構成する必要があり、システム
を運転する運転条件も新しく設定する必要がある。
ための代案としてフィルタの気孔サイズを著しく縮めて
物理的にろ過を可能にする方法が考えられるが、気孔サ
イズが縮少するに従いフィルタ自体の製作が困難にな
り、気孔サイズの減少により空気のろ過圧力の増大、単
位時間当たりろ過される空気量の減少及びフィルタの製
作コストの増加などの問題が生ずる。
るために、加湿器1gにリン酸を添加しなくてもよい
が、リン酸を使用しない場合は、システムを安定して運
転するための別途の純粋蒸気システム(Pure Steam Syst
em)が必要となるという問題点がある。
は、加湿器を含む空気調和機を用いて清浄室にフレッシ
ュエア−を供給するように構成された従来の空気調和シ
ステムにおいて、加湿器を含む空気調和機と清浄室のU
LPAフィルタとの間にイオン交換法により化学的な不
純物をろ過するケミカルフィルタを設けて、加湿器から
供給される水分により化学的な不純物をイオン化した
後、これをケミカルフィルタに吸着させるように構成し
た半導体清浄室用の空気調和システムを提供することで
ある。
の下流にケミカルフィルタを設けて空気調和機中の加湿
器のスケ−ル形成防止のためにリン酸を使用しながら
も、リン酸によるフレッシュエア−の汚染を防止するよ
うに構成した半導体清浄室用の空気調和システムを提供
することである。
達成するために、本発明による半導体清浄室用の空気調
和システムは、加湿器によって供給される水分により化
学的な不純物がイオン化してケミカルフィルタに効率よ
く吸着するように、イオン交換法によるケミカルフィル
タを加湿器を含む空気調和機と清浄室の天井のULPA
フィルタとの間に取り付けることによってできる。
明の具体的な実施形態を詳細に説明する。
浄室用の空気調和システムは、加湿器1gを含む第1空
気調和機1を用いて清浄室5にフレッシュエア−を供給
する際に、前記第1空気調和機1を通過して清浄化され
たフレッシュエア−を、フレッシュエア−ダクト2−第
2空気調和機8−ULPAフィルタ4−清浄室5−乾燥
空気スクラバ−7の順に循環する小循環ラインと、前記
第1空気調和機1を通過して清浄化されたフレッシュエ
ア−をフレッシュエア−ダクト2−第2空気調和機8−
ULPAフィルタ4−清浄室5−第3空気調和機9−U
LPAフィルタ4−清浄室5−乾燥空気スクラバ−7の
順に循環する中循環ライン、及び前記第1空気調和機1
を通過して清浄化されたフレッシュエア−を第3空気調
和機9−ULPAフィルタ4−清浄室5−乾燥空気スク
ラバ−7の順に循環する大循環ラインを通じて、清浄室
5を中心に循環するように構成されている。そして、本
発明の半導体清浄室用の空気調和システムにおいて、イ
オン交換法により化学的な不純物をろ過するケミカルフ
ィルタ10を、清浄室5のULPA4と前記第1空気調
和機1、第2空気調和機8及び第3空気調和機9との間
に設置する。
体に付着するカウンタ−イオンを吸着結合させることに
より化学的に不純物イオンを取り除くことができる。
シュエア−ダクト2内または清浄室内の格子下方に位置
するフレッシュエア−供給ダンパ−3のダンパ−ハウジ
ング内に取り付けられ、望ましくは前記フレッシュエア
−ダクト2内とフレッシュエア−供給ダンパ−3のダン
パ−ハウジング内の両方に取り付けられる。
機8及び第3空気調和機9は、除湿器1a、予熱器1
b、前置フィルタ1c及びメディアムフィルタ1d、冷
却器1e、加熱器1f、加湿器1g、送風ファン1h及
びHEPAフィルタ1iを全て備えるように構成したも
ので、該当技術分野において通常の知識を持つ者にとっ
て容易に理解でき、また商用的に購入して使えるほど自
明である。
記第1空気調和機1、第2空気調和機8及び第3空気調
和機9と清浄室5との間に位置して、フレッシュエア−
の流れを直接清浄室5内に導入できるようにするもので
あり、前記フレッシュエア−ダクト2内へのケミカルフ
ィルタ10の設置が極めて容易でもある。
3は、主に格子(grating)6により地上と仕切られた清
浄室5の床下に設置され、清浄室5を通過したフレッシ
ュエア−を再循環させることができる。前記フレッシュ
エア−供給ダンパ−3のダンパ−ハウジング内の空間も
前記ケミカルフィルタ10の設置が可能である。
して使用できるほどのもので、該当技術分野において通
常の知識を持つ者にとって容易に理解できるものであ
る。ケミカルフィルタとして、例えば puratex (商標
名、日本Takuma社)使用することができる。図2に、化
学的な不純物が水分によりイオン化され、ケミカルフィ
ルタ10に化学的に吸着する状態を図式的に示した。図
2は、二酸化硫黄(SO2)を例にとり、水によりイオ
ン化されてSO4 2-となりケミカルフィルターに吸着す
る様子を示している。
0は加湿器1gの下流側に位置し、外気または内部で循
環するフレッシュエア−は、前記第1空気調和機1、第
2空気調和機8及び第3空気調和機9を介して除塵され
る。フレッシュエア−は第1空気調和機1を通して温度
及び/または湿度調節され、前記フレッシュエア−ダク
ト2を通して清浄室5内に供給される。この際、前記フ
レッシュエア−の流れに含まれる化学的な不純物は、加
湿器1gを介して供給される水分により容易にイオン化
され、またはイオン化されやすい状態となり、前記ケミ
カルフィルタ10に接触して化学反応により吸着しフレ
ッシュエア−から取り除かれる。特に、スケ−ル形成防
止用として前記加湿器1g中で使用されているリン酸
は、前記加湿器1gにより、リン酸イオン(PO4 3-)
となり、前記加湿器1gの下流に位置する前記ケミカル
フィルタ10により、ケミカルフィルタのOH-基と交
換されて容易に取り除かれる。
来の半導体清浄室用の空気調和システムを変更させず、
かつ既存の除塵用のフィルタをそのまま使用しながらも
化学的な不純物を有効に除去できる。
調和システムでは、加湿器1gなどでスケ−ル形成防止
用としてリン酸を使用しながら、前記リン酸がフレッシ
ュエア−に新たな化学的不純物として含まれることを抑
制することにより別途の高価な純粋蒸気システムなどを
使わずして、効果的な温度調節及び湿度調節が可能にな
る。
てきたが、本発明の技術思想の範囲内で多様な変更及び
修正が可能なことは当業者において明らかであり、この
変更及び修正は特許請求の範囲に属することは当然であ
る。
ムの構成を概略的に示した構成図である。
不純物を吸着する状態を概略的に示した構成図である。
略的に示した構成図である。
略的に示した構成図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 加湿器を含む空気調和機を用いて清浄さ
れたフレッシュエア−を、フレッシュエア−ダクトを通
して清浄室に供給し、清浄室の下部に位置するフレッシ
ュエア−供給ダンパ−を通して清浄室外に循環するよう
に構成した半導体清浄室用の空気調和システムにおい
て、前記加湿器は、前記加湿器から供給される水分により化
学的な不純物をイオン化し、及び イオン交換法により化
学的な不純物をろ過するケミカルフィルタは、前記空気
調和機と前記清浄室との間であって前記加湿器の下流に
設けられることを特徴とする半導体清浄室用の空気調和
システム。 - 【請求項2】 前記ケミカルフィルタを前記フレッシュ
エア−ダクト内に取り付けることを特徴とする請求項1
に記載の半導体清浄室用の空気調和システム。 - 【請求項3】 前記ケミカルフィルタをフレッシュエア
−供給ダンパ−のダンパ−ハウジングに取り付けること
を特徴とする請求項1または2に記載の半導体清浄室用
の空気調和システム。 - 【請求項4】 加湿器を含む第1空気調和機を用いて清
浄室にフレッシュエア−を供給するに際に、前記第1空
気調和機を通過して清浄化したフレッシュエア−をフレ
ッシュエア−ダクト−第2空気調和機−ULPAフィル
タ−清浄室−乾燥空気スクラバ−の順に循環する小循環
ラインと、前記第1空気調和機を通過して清浄したフレ
ッシュエア−をフレッシュエア−ダクト−第2空気調和
機−ULPAフィルタ−清浄室−第3空気調和機−UL
PAフィルタ−清浄室−乾燥空気スクラバ−の順に循環
する中循環ライン、及び前記第1空気調和機を通過して
清浄化したフレッシュエア−を第3空気調和機−ULP
Aフィルタ−清浄室−乾燥空気スクラバ−の順に循環す
る大循環ラインを通して清浄室を中心として循環するよ
うに構成された半導体清浄室用の空気調和システムにお
いて、前記清浄室のULPAフィルタと前記第1空気調
和機、第2空気調和機又は第3空気調和機との間にイオ
ン交換法により化学的な不純物をろ過するケミカルフィ
ルタを設けることを特徴とする半導体清浄室用の空気調
和システム。 - 【請求項5】 前記ケミカルフィルタが前記フレッシュ
エア−ダクト内に取り付けられることを特徴とする請求
項4に記載の半導体清浄室用の空気調和システム。 - 【請求項6】 前記ケミカルフィルタをフレッシュエア
−供給ダンパ−のダンパ−ハウジングに取り付けること
を特徴とする請求項4または5に記載の半導体清浄室用
の空気調和システム。
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