JP3833041B2 - 省エネルギー型クリーンルーム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製品や薬品等を製造する場合に使用するクリーンルームに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は従来のクリーンルームを示す断面図である。
ファン２ａ、冷却コイル２ｂ及び再熱コイル２ｃにより構成される外調機２により、外気取込み口４から取り込んだ空気を温湿度調節して天井チャンバー６に供給する。
１０、１２及び１４の空間の天井に空気清浄機能をもつファンフィルターユニット８を設け、ファンフィルターユニット８により天井チャンバー６の空気を清浄化し、クリーンスペース１０、マシーンエリア１２及びメンテナンスエリア１４へ天井から吹き込む。
【０００３】
マシーンエリア１２は、例えば半導体装置の製造装置１６において製品が加工されて流れる空間であり、高いクリーン度を必要とする空間であるため、その天井にはファンフィルターユニット８が空間の広さに対して高密度に配置されている。クリーンスペース１０及びメンテナンスエリア１４は、装置１６を操作したり整備したりするために作業者が出入りする空間であり、製品があまり通らず、高いクリーン度を必要としないので、それらの天井にはマシーンエリア１２に比べて低密度にファンフィルターユニット８が配置されている。このように、クリーンルーム内の空間を区分して、各空間が必要とするクリーン度に応じてファンフィルターユニット８を設置する密度を変えることにより、クリーンルーム全体の省エネルギー化を図っている。
【０００４】
各空間２，９，１０の空気は天井から床へ流れ（ダウンフロー）、床を通って床下のエアーリターンスペース１８へ吸引され、冷水コイル２０を介して天井チャンバー６へ戻される。
また、装置１６の発熱による熱エネルギーをもった空気は排気管２２を介してクリーンルーム外に排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１に示すクリーンルームでは、以下に示すような問題があった。
（１）装置１６内へのクリーンスペース１０及びメンテナンスエリア１４からの塵埃の流入が低歩留まりの原因となっているが、クリーンスペース１０及びメンテナンスエリア１４のクリーン度を向上させると、エネルギー消費量が増加する。
（２）クリーンスペース１０やメンテナンスエリア１４による装置１６の周辺環境からの熱影響により、マシーンエリア１２の温度制御に大きなエネルギーを必要としている。
（３）クリーンスペース１０、マシーンエリア１２及びメンテナンスエリア１４におけるダウンフローは、作業者や照明、装置１６などに起因する発熱による熱上昇流の影響により、大きなエネルギーを使用している。
（４）装置１６の発熱による熱エネルギーをもった空気を利用することなく排気している。
（５）予め温湿度調節された空気をファンフィルターユニット８によりマシーンエリア１２に吹き込んでいるので、マシーンエリア１２の高精度な温湿度管理が難しく、マシーンエリア１２の高精度な温湿度管理には多量のエネルギー消費量が必要である。
（６）例えばドライポンプなど、装置１６に付帯する発熱源により発生する熱エネルギーの熱負荷処理にエネルギーが多量に必要である。
（７）常時外気のみ、又はクリーンルーム内の空気のみを利用すると、冷却負荷と再熱負荷にかたよりが生じ、無駄にエネルギーを消費する。
本発明は、このような問題の少なくとも１つを解決することにより、クリーンルームのエネルギー消費量を低減することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、清浄空間から排気される空気又は室外の空気を取り込んで温度及び湿度を調節し、フィルターを介して清浄空気として上記清浄空間に吹き込む空調手段を備えたクリーンルームであって、上記清浄空間内で製造装置を備えて高いクリーン度を必要とする装置空間の周囲の一部を隔壁で覆うことにより、上記清浄空間を装置空間と他の空間とに区分し、上記装置空間と上記他の空間との間に空気清浄機能をもつファンフィルターユニットを設け、上記装置空間及び上記他の空間の床下に上記装置空間及び上記他の空間と空気の流通が可能であり、上記空調手段から清浄空気が吹き込まれるエアーリターンスペースを備え、上記他の空間では上記エアーリターンスペースから清浄空気が吹き出し、天井から上記他の空間の空気を吸い込む流路構成を備え、上記他の空間の空気を上記ファンフィルターユニットを介して上記装置空間内に吹き込んで上記装置空間内を陽圧にし、上記他の空間を負圧にするようにしたものである。
【０００７】
本発明において、上記ファンフィルターユニットは上記装置空間に吹き込まれる空気の温度を上げるためのヒーターをさらに備え、上記他の空間を上記装置空間の規定温度よりも低い温度に調節し、上記装置空間内を上記ヒーターの制御により規定温度に調節するようにしてもよい。
【００１０】
本発明において、上記清浄空間とは別に設けられた、発熱源となる機器を収容した発熱源空間と、上記発熱源空間の空気を上記空調手段の空気取込み口側に供給するための発熱源空間流路と、上記発熱源空間流路から上記空調手段の空気取込み口側への空気の供給及び遮断を切り替える切替え手段と、をさらに備えているようにしてもよい。
【００１２】
さらに、上記清浄空間内に配置された装置の排熱を上記発熱源空間へ導く熱排気流路をさらに備えているようにしてもよい。
【００１３】
さらに、上記清浄空間から排気される空気又は室外の空気を上記空調手段へ切り替えて供給するための切替え手段を備えているようにしてもよい。
【００１４】
【実施例】
図２は一実施例としての省エネルギー型クリーンルームを示す断面図である。
クリーンルームのクリーンスペース（清浄空間）１は作業スペースであり、作業者又は自動搬送機により製品が装置から装置へ搬送される空間である。クリーンスペース１には、パーティション（隔壁）３により囲まれた局所クリーンスペース（装置空間）５が設けられている。局所クリーンスペース５の側壁を構成するパーティション３の一部は、作業者が出入できるように開放されている。
【００１５】
局所クリーンスペース５の天井には、クリーンスペース１から局所クリーンスペース５へ空気を取り込むためのファン７ａ、ファン７ａから吹き込まれる空気の温度を上げるためのヒーター７ｂ、及びよりクリーン度を向上させるための高性能フィルター７ｃからなるファン／ヒーター／フィルターユニット７が複数個配置されている。パーティション３の外壁には各ユニット７のヒーター７ｂを制御する温度制御装置９が設けられている。
【００１６】
局所クリーンスペース５の内部には露光装置やドライエッチング装置などの高いクリーン度を必要とする半導体製造装置１１が配置されている。装置１１には装置１１の周辺温度を検知するための温度センサー１３が配置されており、温度制御装置９は温度センサー１３からの温度に基づいて適性温度をヒーター７ｂにフィードバックする。
【００１７】
クリーンスペース１の天井には吸入スペース１５が設けられている。吸入スペース１５にはクリーンスペース１と連通する吸入口１７が設けられている。吸入口１７は、吸入口１７につながる流路と後述する切替えダンパー３５につながる流路を切り替えて外調機２１の吸入側に接続する切替えダンパー１９に接続されている。外調機２１はファン２１ａ、冷却コイル２１ｂ及びヒーター２１ｃにより構成される。
外調機２１の吹出し側は、高性能フィルター２３を介して、クリーンスペース１及び局所クリーンスペース５の床下に設けられたエアーリターンスペース２５に接続されている。エアーリターンスペース２５は、クリーンスペース１及び局所クリーンスペース５と空気の流通が可能である。
【００１８】
エアーリターンスペース２５の下部に、エアーリターンスペース２５とは遮断された発熱源スペース（発熱源空間）２７が設けられている。発熱源スペース２７には、ドライポンプなど、装置１１の付帯設備（発熱源）１１ａが配置されている。付帯設備１１ａをクリーンスペース１、局所クリーンスペース５及びエアーリターンスペース２５の外に配置することにより、それらの空間１，５，２５の空調負荷を低減することができ、省エネルギー化を図ることができる。
付帯設備１１ａはエアーリターンスペース２５を貫通して装置１１に接続されている。発熱源スペース２７には、装置１１の熱排気を排出する排熱管２９が導かれている。
【００１９】
発熱源スペース２７の側壁には、開閉可能な排気バルブ３０と発熱源スペース２７内の空気を供給するための発熱源スペース流路（発熱源空間流路）３１が接続されている。発熱源スペース流路３１の他端は、外気取込み口３３につながる流路と発熱源スペース流路３１を切り替えて切替えダンパー１９に接続する切替えダンパー３５に接続されている。
【００２０】
この実施例の空気循環を説明すると、切替えダンパー１９を吸入口１７と外調機２１を接続する側に切り替え、外調機２１により、吸入口１７から取り込んだ空気を温湿度調節し、高性能フィルター２３により清浄化して、エアーリターンスペース２５を介して、クリーンスペース１へ供給する。クリーンスペース１における空気の流れは上昇流になる。作業者や照明、装置による発熱に伴なう上昇流に沿って空気を循環させるので、ファン２１ａのエネルギー消費量を低減することができる。
ここで、クリーンスペース１のクリーン度はクラス１００程度でよいが、製品を搬送する場合はＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）等の密閉型ボックス３７に製品を収納して搬送する。
【００２１】
ファン７ａを作動させて、クリーンスペース１の空気をヒーター７ｂ及びフィルター７ｃにより温度調節及び清浄化して局所クリーンスペース５に吹き込む。装置１１がステッパなどの露光装置の場合、通常クラス１又はそれより高度なクリーン度を必要とするので、フィルター７ｃによりクリーンスペース１の空気を清浄化している。局所クリーンスペース５は、クリーンスペース１及びエアーリターンスペース２５と連通しているが、ファン７ａによる空気の吹込みにより、局所クリーンスペース５が陽圧となり、クリーンスペース１及びエアーリターンスペース２５が負圧となるので、クリーンスペース１及びエアーリターンスペース２５のクリーン度の低い空気が局所クリーンスペース５に流れ込むことはない。局所クリーンスペース５とクリーンスペース１の圧力差は例えば９．８ｋパスカル以上あればよい。
【００２２】
局所クリーンスペース５の温度は、温度センサー１３からの温度に基づいて温度制御装置９によりヒーター７ｂを加熱することにより制御され、装置１１の動作に適当な規定温度、例えば２３℃に調節される。このとき、外調機２１から供給する空気の温度を制御して、クリーンスペース１の温度を規定温度よりも低く、例えば２２℃に調節しておくことにより、ヒーター７ｂを制御して、局所クリーンスペース５の温度を制御性よく規定温度に調節することが容易になる。
【００２３】
装置１１を作動させると、付帯設備１１ａの発熱及び排熱管２９からの排気により発熱源スペース２７の空気の温度が上昇する。発熱源スペース２７の空気を取り込む場合、切替えダンパー３５を発熱源スペース流路３１側に切り替え、切替えダンパー１９を切替えダンパー３５側に接続する。発熱源スペース２７の空気を空気供給源として利用することにより、例えば冬期に外気取込み口３３から外気を取り込む場合に比べて、空気を加温するエネルギーを低減することができる。
【００２４】
外気を取り込む場合は、切替えダンパー３５により外気取込み口３３と切替えダンパー１９を接続し、切替えダンパー１９により切替えダンパー３５と外調機２１を接続する。例えば夏期にクリーンスペース１内の温度が下がりすぎた場合、外気を取り込むことにより、低エネルギーでクリーンスペース１内の温度を上昇させることができる。また、例えば冬期にクリーンスペース１内の温度が上がりすぎた場合、外気を取り込むことにより、低エネルギーでクリーンスペース１内の温度を低下させることができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の省エネルギー型クリーンルームにおいては、清浄空間内で製造装置を備えて高いクリーン度を必要とする装置空間の周囲の一部を隔壁で覆うことにより、上記清浄空間を上記装置空間と他の空間とに区分し、上記装置空間と上記他の空間との間に空気清浄機能をもつファンフィルターユニットを設け、上記他の空間の空気をそのファンフィルターユニットを介して上記装置空間内に吹き込んで上記装置空間内を陽圧にし、上記他の空間を負圧にするようにしたので、上記装置空間のみを高クリーン度に維持することにより省エネルギー化を図ることができるとともに、クリーン度の低い上記他の空間及び上記エアーリターンスペースからの塵埃の混入を防ぐことができる。
さらに、上記装置空間及び上記他の空間の床下に上記装置空間及び上記他の空間と空気の流通が可能であり、空調手段から清浄空気が吹き込まれるエアーリターンスペースを備え、上記他の空間では上記エアーリターンスペースから清浄空気が吹き出し、天井から上記他の空間の空気を吸い込む流路構成を備えているようにしたので、作業者などの発熱に起因する上昇流に沿って他の空間内で空気を流通させることができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００２６】
請求項２の省エネルギー型クリーンルームにおいては、ファンフィルターユニットは上記装置空間に吹き込まれる空気の温度を上げるためのヒーターをさらに備え、上記他の空間を上記装置空間の規定温度よりも低い温度に調節し、上記装置空間内を上記ヒーターの制御により規定温度に調節するようにしたので、省エネルギー化を図ることができるとともに、上記装置空間を高精度に温度制御することができる。
【００２９】
請求項３の省エネルギー型クリーンルームにおいては、清浄空間とは別に設けられた、発熱源となる機器を収容した発熱源空間を備えているようにしたので、上記清浄空間内の空調負荷を低減することができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００３０】
さらに、請求項３の省エネルギー型クリーンルームにおいては、上記発熱源空間の空気を空調手段の空気取込み口側に供給するための発熱源空間流路と、上記発熱源空間流路から空調手段の空気取込み口側への空気の供給及び遮断を切り替える切替え手段とをさらに備えているようにしたので、上記発熱源空間の空気を冬期に利用して発熱負荷を低減することができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００３１】
請求項４の省エネルギー型クリーンルームにおいては、上記清浄空間内に配置された装置の排熱を上記発熱源空間へ導く熱排気流路をさらに備えているようにしたので、上記清浄空間内の空調負荷を低減することができ、省エネルギー化を図ることができる。
【００３２】
請求項５の省エネルギー型クリーンルームにおいては、清浄空間から排気される空気又は室外の空気を空調手段へ切り替えて供給するための切替え手段を備えているようにしたので、外気と清浄空間空気とを選択することができ、省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のクリーンルームを示す断面図である。
【図２】 一実施例としてのクリーンルームを示す断面図である。
【符号の説明】
１ クリーンスペース（清浄空間）
３ パーティション
５ 局所クリーンスペース（装置空間）
７ ファン／ヒーター／フィルターユニット
７ａ，２１ａ ファン
７ｂ，２１ｃ ヒーター
７ｃ，２３ 高性能フィルター
９ 温度制御装置
１１ 半導体製造装置
１３ 温度センサー
１５ 吸入スペース
１７ 吸入口
１９，３５ 切替えダンパー
２１ 外調機
２１ｂ 冷却コイル
２５ エアーリターンスペース
２７ 発熱源スペース（発熱源空間）
２９ 排熱管
３０ 排気バルブ
３１ 発熱源スペース流路（発熱源空間流路）
３３ 外気取込み口

Claims (5)

1. 清浄空間から排気される空気又は室外の空気を取り込んで温度及び湿度を調節し、フィルターを介して清浄空気として前記清浄空間に吹き込む空調手段を備えたクリーンルームにおいて、
   前記清浄空間内で製造装置を備えて高いクリーン度を必要とする装置空間の周囲の一部を隔壁で覆うことにより、前記清浄空間を装置空間と他の空間とに区分し、前記装置空間と前記他の空間との間に空気清浄機能をもつファンフィルターユニットを設け、
   前記装置空間及び前記他の空間の床下に前記装置空間及び前記他の空間と空気の流通が可能であり、前記空調手段から清浄空気が吹き込まれるエアーリターンスペースを備え、
   前記他の空間では前記エアーリターンスペースから清浄空気が吹き出し、天井から前記他の空間の空気を吸い込む流路構成を備え、
   前記他の空間の空気を前記ファンフィルターユニットを介して前記装置空間内に吹き込んで前記装置空間内を陽圧にし、前記他の空間を負圧にすることを特徴とする省エネルギー型クリーンルーム。
2. 前記ファンフィルターユニットは前記装置空間に吹き込まれる空気の温度を上げるためのヒーターをさらに備え、
   前記他の空間を前記装置空間の規定温度よりも低い温度に調節し、前記装置空間内を前記ヒーターの制御により規定温度に調節する請求項１に記載の省エネルギー型クリーンルーム。
3. 前記清浄空間とは別に設けられた、発熱源となる機器を収容した発熱源空間と、
   前記発熱源空間の空気を前記空調手段の空気取込み口側に供給するための発熱源空間流路と、
   前記発熱源空間流路から前記空調手段の空気取込み口側への空気の供給及び遮断を切り替える切替え手段と、をさらに備えた請求項１又は２に記載の省エネルギー型クリーンルーム。
4. 前記清浄空間内に配置された装置の排熱を前記発熱源空間へ導く熱排気流路をさらに備えた請求項３に記載の省エネルギー型クリーンルーム。
5. 上記清浄空間から排気される空気又は室外の空気を上記空調手段へ切り替えて供給するための切替え手段を備えている請求項１から４のいずれかに記載の省エネルギー型クリーンルーム。

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