JP3845560B2 - 空気調和装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，化学物質吸着フィルタを有する空気調和装置及び空気調和装置を備えたクリーンルームを使用した半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば外気を処理してクリーンルームに清浄空気を供給する際，化学物質吸着フィルタ（以下，「ケミカルフィルタ」という）が外気取入系等に設置されることがある。この場合，ケミカルフィルタ（たとえば活性炭フィルタ）は通常パネル等によって筒状に形成されたチャンバ内において通過面が処理空気と垂直になるように配置され，当該チャンバと一体になったケミカルフィルタユニットとして，粗塵を捕集するプレフィルタと，ケミカルフィルタ自体からの発塵をも捕集する高性能フィルタとの間に設置されている。
これによって塵埃除去フィルタユニットを通過した処理空気は，常時ケミカルフィルタユニットの通過面を通過して，処理されるようになっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，実際には，外気中の化学物質が許容濃度以下の場合には，ケミカルフィルタで処理する必要がない場合がある。
この点従来の方式では，処理空気を常時ケミカルフィルタを通過させて処理空気中の化学物質を常時吸着し続けているので，寿命を迎えるのが速かった。そのため交換のサイクルが短く問題であった。またケミカルフィルタは，通常の塵埃除去フィルタよりも高価であるため，コスト面でも問題があった。
さらにまたケミカルフィルタは流れる空気の圧力損失が他のフィルタに比べて大きいため，ケミカルフィルタを必要としない間も余分なエネルギー（送風動力＝風量×ケミカルフィルタ圧力損失分）を消費し続け，省エネ上も問題であった。
【０００４】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，ケミカルフィルタをはじめとする各種の対象吸着フィルタの寿命をのばして交換サイクルを長くし，かつ従来よりも省エネ効果の優れた空気調和装置を提供して，前記問題の解決を図ることをその目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため，本発明の空気調和装置は，処理空気が通過するチャンバと，このチャンバ内に配置され前記処理空気を清浄化するための化学物質吸着フィルタと，チャンバ内に処理空気を導入するためのファンと，前記化学物質吸着フィルタの下流側に設置された空調処理部とを有する空気調和装置であって，前記チャンバ内に，前記化学物質吸着フィルタを通過せずに前記空調処理部に通ずるバイパス流路が設けられ，前記チャンバ内に導入された処理空気を，前記化学物質吸着フィルタ側又は前記バイパス流路側に選択的に切り換えて流すためのダンパが，前記チャンバに設けられ，前記チャンバの処理空気の入口は，前記バイパス流路の入口と前記化学物質吸着フィルタに至る入口とに区画され，区画された２つの入口が交互に隣接して配置されていることを特徴としている。
【０００６】
本発明によれば，ダンパの切替によって，処理空気を化学物質吸着フィルタ側又はバイパス流路側に切り換えて空調処理部に導入することができるので，たとえば対象としている化学物質吸着フィルタが，ケミカルフィルタの場合，汚染物質が許容量以下の場合には，化学物質吸着フィルタを通過させることなくバイパス流路からそのまま空調処理部に導入することが可能である。したがって，常時対象となる化学物質吸着フィルタで処理することはなく，真に必要な場合にのみ対象となる化学物質吸着フィルタでの処理が行われるので，化学物質吸着フィルタの寿命が延びる。それと共に，対象となる化学物質吸着フィルタ処理時の時間が減少するので圧力損失によるエネルギーの浪費が抑えられる。またバイパス流路をチャンバ内に設定することで，全体として１つのまとまったユニットとして構成されている。
【０００７】
なお空調処理部は，冷却，加熱，加湿，減湿等のうちの少なくとも１つの処理を行う機構を有しているものであればよい。空調処理部は化学物質吸着フィルタを内部に配置したチャンバ内に一体に構成されていてもよいが，フィルタチャンバとは別枠で空調処理部をケーシング内に収容し，両者をダクト接続してもよい。ファンについてもフィルタチャンバ内，空調処理部を有するケーシング内，外気取入口とフィルタチャンバの間，空調処理部の下流側など，その設置場所は任意である。また本発明においては，前記化学物質吸着フィルタ及びバイパス流路路の下流側に，別途除塵フィルタ等の他のフィルタを設置することを妨げない。
【０００８】
前記パイパス流路の入口は，前記チャンバ内において均等に配置されていることがこのましい。これによって，バイパス流路を通過した処理空気が偏って流れることを防止できる。かかる観点からすれば，化学物質吸着フィルタの入口とバイパス流路の入口とは複数設定されたり，たとえば化学物質吸着フィルタの入口を挟んで両側にバイパス流路の入口が位置していたり，その逆にバイパス流路の入口を挟んで両側に化学物質吸着フィルタの入口が位置していたり，さらには各々複数設定されて，各入口が交互に設定されていることが好ましい。
【０００９】
処理空気がパイパス流路を流れる際には，前記ファンの回転数を高くなるように制御されていてもよい。これによってたとえばバイパス流路を広く取れない場合に，風速を速くすることで下流側の空調処理部において，必要な流量を確保することが可能である。
【００１０】
さらにまた，チャンバ内に導入される処理空気中の，前記化学物質吸着フィルタによって除去しようとする汚染物質の濃度を測定するセンサを備え，前記センサの測定結果に基づいて，前記ダンパの動作が制御するようにしてもよい。これによって化学物質吸着フィルタが除去しようとする汚染物質の濃度が許容値以下の場合にはバイパス流路に処理空気を流し，許容値を超えた場合にはじめて化学物質吸着フィルタで処理するという動作が自動的に行える。
また本発明の半導体装置の製造方法は，処理空気が通過するチャンバと，このチャンバ内に配置され前記処理空気を清浄化するための化学物質吸着フィルタと，前記化学物質吸着フィルタの下流側に設置された空調処理部とを有する空気調和装置を用いて，半導体装置を製造する方法であって，前記チャンバ内の処理空気の入口は，前記化学物質吸着フィルタに至る入口と，前記化学物質吸着フィルタを通過せずに前記空調処理部に通ずるバイパス流路の入口とが区画されて，かつこれら区画された入口が交互に隣接して配置されている。
そして本発明の半導体装置の製造方法は，処理空気に含まれる汚染物質の濃度を測定する工程と，前記濃度が予め定められた濃度を超える場合には，前記処理空気を前記化学物質吸着フィルタに至る入口に導入して化学物質吸着フィルタを通して空調処理部へ導入させ，前記濃度が予め定められた濃度以下の場合には，前記処理空気を前記バイパス流路の入口に導入して前記化学物質吸着フィルタを通さずに空調処理部に導入する工程と，前記空調処理部又はその上流側にて前記処理空気の塵埃除去を行った後に，前記処理空気をクリーンルーム内に導入させる工程と，清浄化された前記処理空気を含む前記クリーンルーム内で半導体ウエハの処理を行う工程とを，含むことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態について説明すると，図１は，フィルタユニットを組み込んだ，クリーンルーム等に清浄な空気を供給する本実施の形態にかかる空気調和装置１の構成の概略を示しており，図２は同じく平面からみた構成の概略を示している。
【００１２】
方形のトンネル状のチャンバ２内には，外気ＯＡの取入口３側から，塵埃除去フィルタユニット４，たとえば化学吸着や触媒作用で化学物質を捕集，除去するケミカルフィルタユニット５，活性炭等の粉塵を除去する粉塵除去フィルタユニット６，冷却コイルユニット７，加熱コイルユニット８が順に設置されている。これらは１つのチャンバ２に納められ，外調機を形成しているが，各々の構成要素をダクト接続してもよい。
【００１３】
加熱コイルユニット８の下流側には，加湿装置（図示せず）が配置されている加湿エリア９が形成されている。そして加湿エリア９の下流側には，モータ１０で駆動するファン１１が設置されており，これら一連のユニットを通過して所望の清浄度，温湿度に調整された処理空気を，給気ＳＡとしてファン１１の上部の吹出口１２から供給するようになっている。本実施の形態においては，冷却コイルユニット７，加熱コイルユニット８，加湿エリア９が空調処理部を構成している。
【００１４】
ケミカルフィルタユニット５自体は，２つのユニット２１，２１を，後述するバイパス流路を挟んで並列に接続して構成されている。各ユニット２１は，本実施の形態ではさらに同形同大の６つの（２列３段）ユニットに分割されて設けられている。ケーシングを構成するパネル材２２によって両側板，天板，底板が形成され，たとえば活性炭を有する化学物質吸着フィルタのろ材は，このケーシング内に設けられている。
【００１５】
そして各ユニット２１上流側の入口部２７には，回動自在な複数のダンパ２３が多段に設けられている。各ダンパ２３は連動して回動する。すなわち，各ダンパ２３の回動支点は，ユニット２１の入口部２７に水平に設定され，各ダンパの上流側端部は，適宜のリンク材（図示せず）を介して上下方向に移動する垂直に配置された支持柱２４に回動自在に支持されている。したがって，支持柱２４が上方に移動すると，それに伴って各ダンパ２３の前端部が持ち上がり，ユニット２１の入口部が閉鎖されるようになっている。図１に示した状態では，各ダンパ２３は水平状態にあり，ユニット２１の入口部２７は開放している。
【００１６】
支持柱２４は，駆動部２５よって上下動する。すなわち，支持柱２４の下端部は，リンク材２６の一端部に接続され，このリンク材２６の他端部は，駆動部２５の駆動軸とキー結合されている。したがって駆動軸が回動すると，リンク材２６は上下に移動する。本実施の形態では，駆動部２５にモジュトロールモータを使用している。
【００１７】
ケミカルフィルタユニット５におけるユニット２１，２１の間，すなわちチャンバ２内の流路の中央には，ユニット２１の側板とチャンバ２の天板，底板によって形成されたバイパス流路３１が形成されている。バイパス流路３１の入口部３２は，フレーム材によって方形に構成されており，当該入口部３２は，この入口部３２を開閉自在な複数のダンパ３３が設けられている。
【００１８】
このダンパ３３は，前記ユニット２１のダンパ２３と同一の構成を有し，各ダンパ３３は，支持柱２４の上方への移動によって回動し，支持柱２４自体は，駆動部２５の駆動軸の駆動によって上下動する。
【００１９】
駆動部２５の制御は，制御装置４１によってその動作が制御される。すなわち，ケミカルフィルタユニット５のユニット２１のダンパ２３を開放しているときには，バイパス流路３１の入口部３２のダンパ３３を閉鎖させ，その逆にケミカルフィルタユニット５のユニット２１のダンパ２３を閉鎖しているときには，バイパス流路３１の入口部３２のダンパ３３を開放させるように，制御装置４１は駆動部２５を制御している。
【００２０】
さらに制御装置４１は，ファン１１のモータ１０の回転速度も制御する機能を有している。すなわち，ケミカルフィルタユニット５のユニット２１のダンパ２３を閉鎖し，バイパス流路３１の入口部３２のダンパ３３を開放しているときには，モータ１０の回転速度を下げて，ファン１１の回転速度を抑えて，チャンバ２内に導入する処理空気の量を増加させるように制御するようになっている。すなわちケミカルフィルタユニット５の圧力損失は大きいため，ファン１１はそれにうち勝つ速度で運転しなければならないが，バイパス流路３１では圧力損失が小さく，同じ運転では風量が多すぎ，かつ省エネルギに反することになる。したがってファン１１を抑える運転とするのである。
【００２１】
本実施の形態にかかる空気調和装置１は，以上のように構成されており，ファン１１の作動によってチャンバ２内に導入される処理空気中の汚染化学物質の濃度が許容値を超えている場合には，図１，図２に示したように，ケミカルフィルタユニット５のユニット２１のダンパ２３が開放され，バイパス流路３１の入口部３２のダンパ３３が閉鎖される。これによって，チャンバ２内に導入され塵埃除去フィルタユニット４によって塵埃が除去された後の処理空気は，ケミカルフィルタユニット５のユニット２１を通過して，汚染化学物質が除去される。そしてその後粉末除去フィルタユニット６によって活性炭等の粉末を除去された後，冷却コイルユニット７，加熱コイルユニット８，加湿エリア９で温湿度調整された後，吹出口１２から吹き出される。その後処理空気はクリーンルーム（図示せず）内に送られ，該クリーンルーム内は清浄化処理された空気で満たされることになる。このようなクリーンルームでは，半導体装置を製造するクリーンルームとして使用され，該クリーンルーム内で半導体ウエハなどが処理されることになる。
【００２２】
そして処理空気中の化学汚染物質の濃度が許容値以下の場合には，ケミカルフィルタユニット５のユニット２１のダンパ２３が閉鎖され，バイパス流路３１の入口部３２のダンパ３３が開放される。したがってチャンバ２内に導入された処理空気は，図３に示したように，ケミカルフィルタユニット５のユニット２１を通過することなく，そのままバイパス流路３１を流れ，以下，後粉末除去フィルタユニット６によって活性炭等の粉末を除去され，冷却コイルユニット７，加熱コイルユニット８，加湿エリア９で温湿度調整された後，吹出口１２から吹き出される。
【００２３】
このとき，バイパス流路３１の断面積がケミカルフィルタユニット５のユニット２１のそれよりも狭いが，圧力損失が少ないため，ファン１１の回転速度は抑えられてもバイパス流路３１を流れる空気は高速であり，所定の風量は得られる。なおファン１１の回転速度（回転数）は，ファン１１の吹出し口近傍の風量か，またはファン１１から出た空気が供給される室の室圧を検出して制御するようにしてもよい。
【００２４】
このように，本実施の形態によれば，処理空気中の化学汚染物質の濃度が許容値以下の場合，換言すればケミカルフィルタで処理する必要のない場合には，処理空気はケミカルフィルタユニット５のユニット２１を通過することなく，バイパス流路を流れてそのまま下流側の空調処理部へと送られていく。したがって，ケミカルフィルタユニット５に使用されているケミカルフィルタの寿命が延び，また圧力損失に伴うエネルギの浪費を抑えることが可能である。
【００２５】
前記実施の形態では，ケミカルフィルタユニット５の中央部分にバイパス流路３１を設定し，その両側にケミカルフィルタを搭載したユニット２１，２１を配置した構成であったが，図４，図５に示した第２の実施の形態の空気調和装置５１のように，２つのバイパス流路３１，３１をチャンバ２内に設定し，ケミカルフィルタユニット５のユニット２１と交互に配置し，かつ左右対称にバイパス流路３１，３１を設けるようにしてもよい。
【００２６】
さらにまたこの第２の実施の形態においては，塵埃除去フィルタユニット４とケミカルフィルタユニット５との間に，ケミカルフィルタの除去対象となる化学汚染物質の処理空気中の濃度を策定する濃度センサ５２が設けられている。この濃度センサ５２による測定結果は，制御装置４１へと送信され，当該測定の結果，処理空気中の化学汚染物質の濃度が許容値を越えている場合には，制御装置４１は，ケミカルフィルタユニット５のユニット２１のダンパ２３を開放し，バイパス流路３１の入口部３２のダンパ３３を閉鎖するように制御する。その結果，図５に示したように，チャンバ２内に導入された処理空気は，塵埃除去フィルタユニット４によって塵埃が除去された後，ケミカルフィルタユニット５のユニット２１を通過して，汚染化学物質が除去される。そしてその後粉末除去フィルタユニット６によって活性炭等の粉末を除去された後，冷却コイルユニット７，加熱コイルユニット８，加湿エリア９で温湿度調整された後，吹出口１２から吹き出される。
【００２７】
また濃度センサ５２による測定の結果，化学汚染物質の濃度が許容値以下の場合には，ケミカルフィルタユニット５のユニット２１のダンパ２３が閉鎖され，バイパス流路３１の入口部３２のダンパ３３が開放される制御が制御装置４１によってなされる。その結果，チャンバ２内に導入された処理空気は，図６に示したように，ケミカルフィルタユニット５のユニット２１を通過することなく，そのままバイパス流路３１，３１を流れる。
したがって，第２の実施の形態にかかる空気調和装置５１によれば，化学物質の濃度によって自動的にチャンバ２内の流路が切り換えられる。
【００２８】
この場合，２つのバイパス流路３１，３１がケミカルフィルタユニット５のユニット２１と交互に配置し，かつ左右対称にバイパス流路３１，３１が配置されているので，バイパス流路３１，３１を流れた空気は，偏ることなく下流側へと流れていく。また前記実施の形態の場合と同様，バイパス流路３１，３１の断面積がケミカルフィルタユニット５のユニット２１のそれよりも狭く，また圧力損失を勘案しても，所定の風量が得られない場合には，ファン１１の回転速度が高められて，チャンバ２内に導入する処理空気の量が増加されるように制御される。
【００２９】
以上の実施の形態ではダンパの開閉の切換を自動で行っていたが，外気の化学物質，例えばＳＯｘの濃度を保守員が計測器で計測し，手動でダンパの切換を行ってもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば，化学物質吸着フィルタが除去しようとする汚染物質の濃度によって化学物質吸着フィルタで処理したり，化学物質吸着フィルタを通過させないでそのまま下流側の空調処理部へと導くことかぎ可能である。したがって，対象となる化学物質吸着フィルタの寿命を従来よりも長くとることができ，さらに省エネ効果も従来より優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる空気調和装置の構成の概略を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる空気調和装置において，処理空気がケミカルフィルタを通過している様子を示す平面からの説明図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる空気調和装置において，処理空気がバイパス流路を通過している様子を示す平面からの説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかる空気調和装置の構成の概略を示す斜視図である。
【図５】第２の実施の形態にかかる空気調和装置において，処理空気がケミカルフィルタを通過している様子を示す平面からの説明図である。
【図６】第２の実施の形態にかかる空気調和装置において，処理空気がバイパス流路を通過している様子を示す平面からの説明図である。
【符号の説明】
２ チャンバ
５ ケミカルフィルタユニット
７ 冷却コイルユニット
８ 加熱コイルユニット
９ 加湿エリア
１１ ファン
２１ ユニット
２３ ダンパ
２５ 駆動部
３１ バイパス流路
３３ ダンパ

Claims (4)

1. 処理空気が通過するチャンバと，このチャンバ内に配置され前記処理空気を清浄化するための化学物質吸着フィルタと，チャンバ内に処理空気を導入するためのファンと，前記化学物質吸着フィルタの下流側に設置された空調処理部とを有する空気調和装置であって，
   前記チャンバ内に，前記化学物質吸着フィルタを通過せずに前記空調処理部に通ずるバイパス流路が設けられ，
   前記チャンバ内に導入された処理空気を，前記化学物質吸着フィルタ側又は前記バイパス流路側に選択的に切り換えて流すためのダンパが，前記チャンバに設けられ，
   前記チャンバの処理空気の入口は，前記バイパス流路の入口と前記化学物質吸着フィルタに至る入口とに区画され，区画された２つの入口が交互に隣接して配置されていることを特徴とする，空気調和装置。
2. 処理空気が通過するチャンバと，このチャンバ内に配置され前記処理空気を清浄化するための化学物質吸着フィルタと，チャンバ内に処理空気を導入するためのファンと，前記化学物質吸着フィルタの下流側に設置された空調処理部とを有する空気調和装置であって，
   前記チャンバ内に，前記化学物質吸着フィルタを通過せずに前記空調処理部に通ずるバイパス流路が設けられ，
   前記チャンバ内に導入された処理空気を，前記化学物質吸着フィルタ側又は前記バイパス流路側に選択的に切り換えて流すためのダンパが，前記チャンバに設けられ、
   処理空気がパイパス流路を流れる際には，前記ファンの回転数が高くなるように制御されることを特徴とする，空気調和装置。
3. チャンバ内に導入される処理空気中の，前記化学物質吸着フィルタによって除去しようとする汚染物質の濃度を測定するセンサを備え，前記センサの測定結果に基づいて，前記ダンパの動作が制御されることを特徴とする，請求項１又は２に記載の空気調和装置。
4. 処理空気が通過するチャンバと，このチャンバ内に配置され前記処理空気を清浄化するための化学物質吸着フィルタと，前記化学物質吸着フィルタの下流側に設置された空調処理部とを有する空気調和装置を用いて，半導体装置を製造する方法であって，
   前記チャンバ内の処理空気の入口は，前記化学物質吸着フィルタに至る入口と，前記化学物質吸着フィルタを通過せずに前記空調処理部に通ずるバイパス流路の入口とが区画されて，かつこれら区画された入口が交互に隣接して配置されており，
   処理空気に含まれる汚染物質の濃度を測定する工程と，
   前記濃度が予め定められた濃度を超える場合には，前記処理空気を前記化学物質吸着フィルタに至る入口に導入して化学物質吸着フィルタを通して空調処理部へ導入させ，前記濃度が予め定められた濃度以下の場合には，前記処理空気を前記バイパス流路の入口に導入して前記化学物質吸着フィルタを通さずに空調処理部に導入する工程と，
   前記空調処理部又はその上流側にて前記処理空気の塵埃除去を行った後に，前記処理空気をクリーンルーム内に導入させる工程と，
   清浄化された前記処理空気を含む前記クリーンルーム内で半導体ウエハの処理を行う工程と，
   含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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