JP4731650B2 - 半導体製造機器の換気方法及び換気設備 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーンルーム内に設置される半導体製造機器を換気する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体デバイス製造用の装置は、清浄でかつ温度および湿度の管理された空気が循環するクリーンルームに設置されている。
【０００３】
その中で、原料ガス等の特殊ガスを扱うプロセス装置や周辺装置は、万が一ガス漏れが生じても漏れたガスがクリーンルーム中に拡散しないように、筐体または囲い等のケーシングを備えている。従来のこの種の半導体製造機器では、ケーシングに外気取り入れ口（開口）を設けるとともに、ケーシング内部を排気するための排気口を設け、該外気取り入れ口よりクリーンルームの空気をケーシング内に導入する一方で、該排気口よりケーシング内の空気を該ガスの特性に合った排気ダクトに排気することで、ケーシング内を常時換気するようにしている。このようなケーシング構造および換気方式によれば、万が一機器内でガス漏れが生じても、漏れたガスはケーシングの外に拡散することはなく、ケーシング内に引き込まれたクリーンルームの空気と一緒に排気ダクトへ排出されるようになっている。
【０００４】
また、熱を発生する半導体製造機器においても、上記と同様のケーシング構造を有し、ケーシングの外気取り入れ口よりクリーンルームの空気を取り込む一方で、ケーシングの排気口よりケーシング内の空気を熱排気用のダクトに排気することにより、ケーシング内を常時換気している。この場合、機器で発生した熱をクリーンルームの空気を冷媒とする空冷式によって熱排気ダクトへ排熱していることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の半導体製造機器においては、清浄でかつ温湿度が管理されたクリーンルームの空気を用いて換気を行っている。この換気に用いられるクリーンルームの空気は多大のコストを費やして生成される高価な清浄空気であり、これが機器の万が一のガス漏れや排熱のために常時排気ダクトへ捨てられている。特に、ガス漏れ対策用の換気では、万が一のガス漏れ時に十分な換気能力を与える換気量で常時クリーンルームの空気が大量に排気または消費されている。このため、クリーンルームの空調設備にあっては、クリーンルーム内の差圧を保つために空気搬送動力を多大に使用して大量の空調（清浄かつ温湿度が管理された）空気を供給ないし補充しなければならず、負担が大きかった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、半導体製造機器の換気に際して、クリーンルームの循環空気の使用を最小限にし、クリーンルームにおける空調および空気搬送動力の負荷ないしエネルギー消費量を低減する半導体製造機器の換気方法および換気設備を提供することを目的とする。
【０００７】
さらに、本発明は、半導体製造機器で扱われるガスの特性に合わせたガス漏れ用の特別な排気設備の負担を軽減し、ランニングコストの低減をはかる半導体製造機器の換気方法および換気設備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】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の観点における換気方法は、クリーンルーム内に設置される半導体製造機器を換気する半導体製造機器の換気方法であって、前記半導体製造機器のケーシングを前記クリーンルーム内に供給される第１の空気に対して密閉し、前記第１の空気から遮断された空気循環系統により換気用の第２の空気を前記ケーシング内に循環供給し、前記空気循環系統内で前記第２の空気の圧力が第１の設定圧力以上になっている時に前記空気循環系統内の前記第２の空気を削減する。
【０００９】
また、本発明の第１の観点における換気装置は、クリーンルーム内に設置される半導体製造機器を換気する半導体製造機器の換気設備であって、前記半導体製造機器のケーシングを前記クリーンルーム内に供給される第１の空気から密閉され、かつ給気口および排気口を有する構造に形成し、前記第１の空気から遮断された第２の空気を循環させるファンを有する空気循環系統を設けて、前記ファンの出側を第１の配管を介して前記ケーシングの給気口に接続するとともに、前記ファンの入側に第２の配管を介して前記ケーシングの排気口を接続してなり、一端が前記第１または第２の配管に接続され他端が第１の排気ダクトに接続された第３の配管と、前記第３の配管に設けられ、前記第１または第２の配管内の圧力が第１の設定圧力以上になっている時に開状態となるリリーフ弁とを有する。
【００１０】
本発明の上記第１の観点によれば、クリーンルームの循環空気（第１の空気）から遮断された空気循環系統により換気用の第２の空気が換気されるべき半導体製造機器（被換気機器）の密閉式ケーシング内に循環供給される。該空気循環系統にはファンが設けられており、このファンの出側より送出または送風された第２の空気は、第１の配管を通って半導体製造機器のケーシング内に供給され、ケーシング内に一時滞留した後に排気口から第２の配管を通ってファンの入側に吸引されて、再びファンの出側より送風される。こうして、クリーンルームの空気から遮断された空気循環系統の中で半導体製造機器が換気される。
そして、上記第１の観点の換気方法によれば、空気循環系統内で第２の空気の圧力が第１の設定圧力以上になっている時は空気循環系統から第２の空気を削除することにより、本発明の換気設備によれば、上記第３の配管と上記リリーフ弁とを有する構成により、空気循環系統内で第２の空気の圧力を一定値または一定範囲に維持して、ケーシング内の換気量または圧力を常時一定に維持することができる。
【００１１】
本発明の換気方法において、被換気機器で発生した熱を効果的に排熱するために、好ましくは、ケーシングより排出された第２の空気を所定の温度に温調し、温調された第２の空気をケーシング内に供給するようにしてよい。この温調機能を実現するために、本発明の換気設備において、好ましくは、第１または第２の配管に第２の空気を所定の温度に温調するための熱交換器を備える構成としてよい。
【００１２】
また、空気循環系統内の各部ないし第２の空気を正常に維持し、さらには被換気機器のケーシング内を常時清浄に維持するように、本発明の換気方法において、好ましくは、ケーシングより排出された第２の空気を正常化し、正常化された第２の空気をケーシング内に供給するようにしてよい。この清浄化機能を実現するために、本発明の換気設備において、好ましくは、第１または第２の配管に空気清浄用のフィルタを備える構成としてよい。
【００１３】
本発明の第２の観点における換気装置は、クリーンルーム内に設置される半導体製造機器を換気する半導体製造機器の換気方法であって、前記半導体製造機器のケーシングを前記クリーンルーム内に供給される第１の空気に対して密閉し、前記第１の空気から遮断された空気循環系統により換気用の第２の空気を前記ケーシング内に循環供給し、前記空気循環系統内の前記第２の空気の圧力を検出する工程と、前記第２の空気の圧力検出値が第２の設定圧力以下になっている時に前記空気循環系統に前記第２の空気を補給する工程とを有する。
【００１４】
本発明の第２の観点における換気設備は クリーンルーム内に設置される半導体製造機器を換気する半導体製造機器の換気設備であって、前記半導体製造機器のケーシングを前記クリーンルーム内に供給される第１の空気から密閉され、かつ給気口および排気口を有する構造に形成し、前記第１の空気から遮断された第２の空気を循環させるファンを有する空気循環系統を設けて、前記ファンの出側を第１の配管を介して前記ケーシングの給気口に接続するとともに、前記ファンの入側に第２の配管を介して前記ケーシングの排気口を接続してなり、前記第１または第２の配管内の圧力を検出するための圧力検出手段と、前記圧力検出手段により検出された圧力が第２の設定圧力以下になっている時に前記空気循環系統に前記第２の空気を補給する空気補給手段とを有する。
【００１５】
本発明の上記第２の観点によれば、クリーンルームの循環空気（第１の空気）から遮断された空気循環系統により換気用の第２の空気が換気されるべき半導体製造機器（被換気機器）の密閉式ケーシング内に循環供給される。該空気循環系統にはファンが設けられており、このファンの出側より送出または送風された第２の空気は、第１の配管を通って半導体製造機器のケーシング内に供給され、ケーシング内に一時滞留した後に排気口から第２の配管を通ってファンの入側に吸引されて、再びファンの出側より送風される。こうして、クリーンルームの空気から遮断された空気循環系統の中で半導体製造機器が換気される。
そして、上記第２の観点の換気方法によれば、空気循環系統内で第２の空気の圧力が第１の設定圧力以下になっている時は空気循環系統に第２の空気を補給することにより、本発明の換気設備によれば、上記圧力検出手段と上記空気補給手段とを有する構成により、空気循環系統内で第２の空気の圧力を一定値または一定範囲に維持して、ケーシング内の換気量または圧力を常時一定に維持することができる。
【００１６】
本発明では、定常時は、被換気機器のガス漏れを想定または仮定しないで第２の空気を循環させることにより、ガス漏れ用の特別な排気設備に負担をかけないようにしている。そして、万が一被換気機器でガス漏れが発生したときは、その時点で必要な安全処置をとるようにしている。
【００１７】
このガス漏れ用の安全処置のため、本発明の換気方法において、好ましくは、ケーシングより排出された第２の空気に基づいて被換気機器で扱われる所定のガスの漏洩を検出する工程と、ガスの漏洩が検出されたときにケーシングより排出された第２の空気を空気循環系統から所定の外部排気系統へ放出する工程とを有してよい。ここで、上記空気放出工程は、ケーシングより排出された第２の空気を不活性ガスで希釈する工程を含んでよい。
【００１８】
上記ガス漏れ用の安全処置機能を実現するため、本発明の換気設備において、好ましくは、被換気機器における所定のガスの漏れを検知するために第２の配管に設けられたガス検知手段と、一端が方向切替弁を介して第２の配管に接続され他端が第２の排気ダクトに接続された第５の配管と、ガス検知手段からのガス漏れ検知信号に応答してケーシングからの第２の空気を第５の配管に送るように方向切替弁を切替制御する第２の弁制御手段とを有する構成としてよい。さらに好ましくは、第５の配管に設けられた緊急排気用のファンと、ガス検知手段からのガス漏れ検知信号に応答して緊急排気用ファンを作動させるファン制御手段とを有する構成としてよい。さらに好ましくは、不活性ガスを供給する不活性ガス供給源と、一端がこの不活性ガス供給源に接続され他端が第５の配管に接続された第６の配管と、この第６の配管に設けられた第３の開閉弁と、ガス検知手段からのガス漏れ検出信号に応答して第３の開閉弁を開状態とする第３の弁制御手段を有する構成としてよい。
【００１９】
なお、本発明における半導体製造機器とは、半導体デバイスの製造のためにクリーンルーム内に設置される任意の機器または装置を意味し、被処理基板上に半導体デバイス製造のための所定のプロセスを施すプロセス装置はもちろん、プロセスに関連する各種周辺装置をも含む。
【００２０】
【発明の好適な実施形態】
以下、添付図を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態による半導体製造機器の換気設備の基本構成を示す。一例として、この実施形態において換気されるべき半導体製造機器はプロセス装置１０、ガスボックス１２、ポンプ１４、除害装置１６、チラー装置１８およびＲＦ電源２０であり、これらの被換気機器は同一または隣接するクリーンルーム内に設置され、プロセス装置１０を中心に１つの半導体製造システムを構成している。
【００２２】
プロセス装置１０は、特殊材料ガスを用いる処理装置たとえば枚葉式のプラズマエッチング装置であり、１枚の被処理基板たとえば半導体ウエハ（図示せず）を収容してプラズマエッチング処理を行うための真空チャンバ２２と、プラズマエッチング処理に関連する各種機械的要素ないし駆動部を収容する機械室２４とを有している。
【００２３】
この実施形態では、実質的に密閉な構造つまり外気（クリーンルームの空気）が殆ど入らないか、あるいは僅かしか入らない構造のケーシング２６の中に真空チャンバ２２が収容されるとともに、機械室２４の筐体パネルも同様の実質的に密閉な構造のケーシング２８として構成されている。両ケーシング２６，２８には、給気口２６ａ，２８ａおよび排気口２６ｂ，２８ｂがそれぞれ１個ずつ設けられている。
【００２４】
ガスボックス１２は、プラズマエッチングのプロセスに使用される原料ガス、およびプロセスの結果として得られる排気ガスの流れを管理するための圧力調整器や流量調節器等を内蔵するボックスである。原料ガス供給源（図示せず）からの原料ガスは、配管３２を通ってガスボックス１２に入り、ガスボックスから配管３４を通ってプラズマエッチング装置１０の真空チャンバ２２内へ供給される。また、真空チャンバ２２からの排気ガスは、機械室２４経由で配管３６を通ってガスボックス１２へ送られ、ガスボックス１２から配管３８を通って真空ポンプ１４に吸入される。
【００２５】
ガスボックス１２は、このボックス自体が実質的に密閉な構造のケーシング３０として構成されている。このケーシング３０には、給気口３０ａおよび排気口３０ｂが１個ずつ設けられている。
【００２６】
真空ポンプ１４は、たとえばドライポンプからなり、真空チャンバ２２の室内を減圧し、チャンバ２２から未反応の原料ガスや反応副生成物のガス等の気体を排気するように機能する。真空ポンプ１４の出側より排出された排気ガスは配管４０を通って除害装置１６に送られる。除害装置１６は、真空ポンプ１４から送られてきた排気ガスより有害な物質を抽出して除去する。除害装置１６より排出されたガスは、そのガスの特性に応じた排気ダクトへ送られる。たとえば、その排気ガスが可燃性であれば、図示のように配管４２を介して可燃性排気ガス収集用の排気ダクト４４へ送られる。
【００２７】
この実施形態では、真空ポンプ１４および除害装置１６の各本体が実質的に密閉な構造のケーシング４６の中に一緒に収容されている。このケーシング４６にも、給気口４６ａおよび排気口４６ｂが１個ずつ設けられている。
【００２８】
チラー装置１８は、プラズマエッチング装置１０の真空チャンバ２２内に配設されているサセプタ（図示せず）回りに被処理基板冷却用の冷媒を配管４８，５０を介して供給する。ＲＦ電源２０は、電気ケーブル５２を介してプラズマ生成用の高周波電力をたとえば真空チャンバ２２内の該サセプタに給電する。
【００２９】
この実施形態では、チラー装置１８およびＲＦ電源２０の各本体が実質的に密閉された構造のケーシング５４の中に一緒に収容されている。このケーシング５４にも、給気口５４ａおよび排気口５４ｂが１個ずつ設けられている。
【００３０】
なお、各被換気機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４は、常に密閉状態を保持することは必ずしも必要ではなく、扉、蓋、引出し、ガラス窓、メータ等を取り付けていてもよい。
【００３１】
この実施形態の換気設備において、各機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４内には、クリーンルームの空気から遮断された空気循環系統またはシステムより換気用の空気が循環供給される。この空気循環システムは、給気および排気兼用型の電動式給排気ファン５６を備え、このファン５６を陽圧に耐え得る配管類を介して各被換気機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４に接続している。
【００３２】
より詳細には、給排気ファン５６の出（送風）側および入（吸気）側にはそれぞれ主給気配管５８および主排気配管６０が接続されている。主給気配管５８には、各被換気機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４の給気口２６ａ，２８ａ，３０ａ，４６ａ，５４ａがそれぞれ分岐給気配管６２，６４，６６，６８，７０を介して並列に接続されている。これらの分岐給気配管６２，６４，６６，６８，７０には給気ダンパー７２，７４，７６，７８，８０がそれぞれ取り付けられている。
【００３３】
一方、主排気配管６０には、各被換気機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４の排気口２６ｂ，２８ｂ，３０ｂ，４６ｂ，５４ｂがそれぞれ分岐排気配管８２，８４，８６，８８，９０を介して並列に接続されている。これらの分岐排気配管８２，８４，８６，８８，９０には排気ダンパー９２，９４，９６，９８，１００がそれぞれ取り付けられている。
【００３４】
この空気循環システムでは、給排気ファン５６を一定の回転速度で常時運転させる。給排気ファン５６の出側より送出された空気は、主給気配管５８より各分岐給気配管６２，６４，６６，６８，７０に分配されて各被換気機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４内に各給気口より供給される。各ケーシング２６，２８，３０，４６，５４に対する給気圧力は各給気ダンパー７２，７４，７６，７８，８０により調整可能である。
【００３５】
各ケーシング２６，２８，３０，４６，５４内に供給された空気は、そこで一時的に滞留したのち各排気口から各分岐排気配管８２，８４，８６，８８，９０に排出され、主排気配管６０に集められて給排気ファン５６の入（吸気）側に吸入される。ケーシング２６，２８，３０，４６，５４からの排気圧力は各排気ダンパー９２，９４，９６，９８，１００で調整できる。
【００３６】
当該クリーンルームにおいては、ルーム天井より除塵フィルタを通して温度および湿度の管理された清浄な空気がダウンフローで送り込まれ、送り込まれた空気は各被換気機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４内に実質的に取り込まれることなく下方に流れ、ルーム床面のグレーチングから抜け出て循環される。
【００３７】
このように、本発明の換気方式によれば、基本的にクリーンルームの空気を使用しない空気循環システムによって半導体製造機器１０〜２０が換気される。したがって、クリーンルームの循環空気の使用を最小限にし、クリーンルームにおける空調ないし空気搬送動力の負荷やエネルギー消費量を大幅に低減することができる。
【００３８】
次に、図２〜図４につき上記基本構成に種々の機能を付加した本発明の実施形態における応用システムを説明する。
【００３９】
図２にこの応用システムの機能的な構成をブロック図で示し、図３にこの応用システムの外観構成を模式的な斜視図で示す。図４に実施形態における制御系の外観構成を示す。なお、これらの図２〜図４において、図１の中の要素と実質的に同じ構成または機能を有する部分には同一の参照符号を付してある。
【００４０】
図２において、主給気配管５８には冷却ラジエター１０２が設けられている。この冷却ラジエター１０２は水冷式の熱交換器であり、冷却水供給部１０４から配管１０６，１０８を介して供給される一定温度たとえば２０゜Ｃの冷却水によって、主給気配管５８を通る空気を所定温度に温調する。こうして、給気配管５８，６２〜７０より所定温度の空気が各機器１０〜２０の各ケーシング２６，２８，３０，４６，５４内に供給される。そして、各ケーシング２６，２８，３０，４６，５４内で各機器１０〜２０より発生した熱を吸収して温度の上昇した空気は、排気配管８２〜９０，６０を介して給排気ファン５６に回収され、冷却ラジエター１０２で再び所定温度に戻される。
【００４１】
このように、この空気循環システムでは、クリーンルームの空気を用いることなく、システム内の循環空気を介して、各機器１０〜２０で発生した熱を各ケーシング２６，２８，３０，４６，５４内で吸熱し、冷却ラジエター１０２で排熱するようにしている。
【００４２】
さらに、給排気ファン５６と冷却ラジエター１０２との間で主給気配管６０が配管１１０を介して一般排気ダクト１１２に接続されており、配管１１０にリリーフバルブ１１４が設けられている。主給気配管６０内の圧力が所定（第１）の設定圧力以上になっている時は、リリーフバルブ１１４が開いて主給気配管６０内の空気を一般排気ダクト１１２側に放出するようにしている。かかる空気放出または削減機能により、たとえばケーシング２６，２８，３０，４６，５４のいずれかでクリーンルームの空気がこの空気循環システムに混入してきても、各機器１０〜２０に供給する換気用循環空気の圧力を設定値に維持できるようになっている。
【００４３】
なお、この空気循環システムにおける循環空気の圧力は、原理的には任意の値に選択できる。もっとも、いずれかのケーシングにおいて気密性が失わているときに、クリーンルームの空気が該ケーシング内に入ってくることがあっても、システム側の循環空気がケーシングの外へ出ることがないように、通常は陰圧に設定されるのが好ましい。
【００４４】
また、給排気ファン５６と冷却ラジエター１０２との間で主給気配管６０内の圧力が所定（第２）の設定圧力以上になっていると、圧力スイッチ１１６が所定の信号を出力するようになっている。一方、主排気配管６０に配管１１８の一端が接続され、この配管１１８の他端は当該クリーンルーム内で開放または開口して空気取り入れ口１２０を形成している。この配管１１８にはたとえばエアオペレートバルブからなる空気取り入れバルブ１２２が設けられており、上記圧力スイッチ１１６からの信号に応動してこのバルブ１２２が開き、クリーンルームの空気が配管１１８を通ってこの空気循環システム内に取り入れられる。主給気配管６０内の圧力が上記設定圧力よりも高くなると、圧力スイッチ１１６の出力信号は止まり、バルブ１２２は閉じるようになっている。
【００４５】
このようにして、この空気循環システムでは、経時変化やダンパー調整等に起因して循環空気、特に給気空気が足りなくなると、速やかにクリーンルーム内の空気を必要な量だけ取り入れて補充するようにしている。
【００４６】
給排気ファン５６の入側の手前で主排気配管６０に空気清浄用フィルタたとえば除塵フィルタ１２４が設けられている。この空気循環システム内の配管類や各ケーシング２６，２８，３０，４６，５４内で発生した塵埃は排気ガスと一緒に除塵フィルタ１２４まで送られてきて、ここで除去される。こうして、この空気循環システム内の各部ないし循環空気を常時清浄に保ち、さらには各ケーシング２６，２８，３０，４６，５４の内部をも常時清浄に保つようにしている。
【００４７】
なお、この空気清浄用フィルタ１２４としては、給排気ファン５６の送出側と吸入側との圧力差をできるだけ小さくするような低圧損型のフィルタが好ましい。また、排気回収された循環空気から化学物質を除去するフィルタを使用または併用することも可能である。
【００４８】
空気清浄用フィルタ１２４の上流側にて主排気配管６０は、たとえばエアオペレートバルブからなる排気切替バルブ（３方口弁）１２６と配管１２８とを介して緊急排気ダクト１３０に接続されている。配管１２８には緊急排気用の電動式ファン１３２が設けられている。この緊急排気ファン１３２は、後述する信号ユニット（シーケンサ）１３４の制御の下で、システム正常時は停止していて、被換気機器１０〜２０のいずれかでガス漏れが発生した時に作動するようになっている。
【００４９】
また、希釈用の不活性ガスとしてたとえば窒素（Ｎ2）ガスのガス供給源１３６が配管１３８を介して電動式ファン１３２の下流側にて配管１２８に接続されており、この配管１３８には上流側から下流側に向って順に圧力調整器１４０、希釈用ガス供給バルブ１４２および流量計１４４が設けられている。希釈用ガス供給バルブ１４２は、たとえばエアオペレートバルブからなり、信号ユニット１３４の制御の下で、システム正常時は閉じていて、被換気機器１０〜２０のいずれかでガス漏れが発生した時に開くようになっている。
【００５０】
排気切替バルブ１２６の上流側にて主排気配管６０にはガスサンプリングポート１４６を介してガス検知器１４８が接続されている。このガス検知器１４８は、被換気機器１０〜２０で扱われる１種類または複数種類のガスをそれぞれ感知するための１つまたは複数のガスセンサを有している。被換気機器１０〜２０より分岐排気配管８２〜９０を介して排気または回収された循環空気の中に漏れガスが含まれているときは、該当するガスセンサがこれを感知し、ガス検知器１４８よりガス漏れ検知信号が出力されるようになっている。
【００５１】
信号ユニット１３４は、ガス検知器１４８からのガス漏れ検知信号を受け取ると、排気切替バルブ１２６の出口を配管１２８に切り替えるとともに、上記したように緊急排気ファン１３２を起動させ、希釈用ガス供給バルブ１４２を開状態に切り替える。これにより、被換気機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４より回収された空気は全て配管１２８を通って緊急排気ダクト１３０へ送られ、配管１２８の途中で所定流量の不活性ガス（Ｎ2ガス）で希釈されたうえで緊急排気ダクト１３０へ送られるようになっている。なお、この排気ダクト１３０に所要の除害装置（図示せず）が設けられてよい。
【００５２】
上記のようにしてガス漏れ用の緊急排気系統が作動すると、メインの給排気ファン５６回りでは、主排気配管６０からの空気が排気切替バルブ１２６で遮断されるため、圧力スイッチ１１６および空気取り入れバルブ１２２の働きにより、クリーンルームの空気が配管１１８を介して取り込まれ、取り込まれた空気が給排気ファン５６より給気配管５８，６２〜７０を介して各被換気機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４内に供給される。なお、信号ユニット１３４に警報手段を設け、ガス漏れ時には所定の異常警報を出して作業員に通報するようにしてよい。
【００５３】
このように、この空気循環システムでは、定常時は、被換気機器１０〜２０のガス漏れを想定または仮定しないで換気用空気を循環させる。そして、被換気機器１０〜２０のいずれかでガス漏れが発生したときは、その時点で上記のような緊急排気系統を作動させて漏れガスを含む換気用空気を緊急排気ダクト１３０へ速やかにかつ安全に排出するとともに、緊急処置としてクリーンルームの空気を取り入れて被換気機器１０〜２０に対する換気を継続するようにしている。したがって、正常時はガス漏れ用の排気ないし除害設備を稼動させる必要もなければクリーンルームの空調設備に空気搬送動力を多大に使用させる必要もなく、それら外部関連設備の負担や消費エネルギーを必要最小限にすることが可能である。
【００５４】
図２に示すバックアップ電源１５２は、この実施態様における半導体製造システムおよび空気循環システムにおいて電力を使用する各部に電気的に接続されており、商用電源の停電等により用力が停止したときに、各部に所要の電力を供給し、システムの運転を継続させる。
【００５５】
図示の実施態様では、空気循環システムにおける制御系の要素を一括して１つのケーシング１５０内に収容し、プロセス装置１０の上に配設している。このケーシング１５０も実質的に密閉な構造とすることが好ましい。また、このケーシング１５０内のユニットを被換気機器の１つに加えることも可能である。その場合、ケーシング１５０に給気口と排気口を設け、それらの給気口および排気口をそれぞれ配管を介して主給気配管５８および主排気配管６０に接続すればよい。
【００５６】
なお、図３では、システム全体の図解を容易にするため、給気ダンパー７２〜８０，９２〜１００や配管１０６，１０８，１３８等を省略している。
【００５７】
上記した実施態様は一例であり、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形、変更が可能である。たとえば、被換気機器の種類や個々またはシステム構成は上記実施態様に限るものでなく、種々のバリエーションが可能である。被換気機器のケーシング構造は図示のような筐体構造に限るものではなく、任意の形状、材質、形態が可能である。
【００５８】
本発明の空気循環システムにおいて、ファン、特に給排気用ファンの形式、取付位置、個数等は任意に選択可能であり、種々の条件に適応してファンの回転数を可変制御することも可能である。
【００５９】
上記の実施形態では、給排気ファン５６または主給気配管５８に対して複数の被換気機器１０〜２０を分岐給気配管６２〜７０を介して並列接続している。このような並列換気方式によれば、各被換気機器１０〜２０に対する換気を個別的に行うことが可能であり、各被換気機器１０〜２０毎に給気および／または排気の特性（流量や圧力等）を個別に制御することも可能である。しかし、配管構造の簡易化等を目的として、給排気ファン５６に対して複数の被換気機器１０〜２０を直列に接続して、直列換気方式を選択することも可能である。あるいは、並列換気方式と直列換気方式を組み合わせることも可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体製造機器の換気方法または換気設備によれば、クリーンルームの循環空気の使用を最小限にし、クリーンルームにおける空調および空気搬送動力の負荷ないしエネルギー消費量を低減することができる。また、半導体製造機器のガス漏れ用の排気設備の負担を軽減し、ランニングコストの低減をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による半導体製造機器の換気設備の基本構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態における応用システムの構成例を示すブロック図である。
【図３】実施形態における応用システムの外観構成を模式的に示す斜視図である。
【図４】実施形態における制御系の外観構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０〜２０ 半導体製造機器（被換気機器）
２６，２８，３０，４６，５４ ケーシング
５６ 給排気ファン
５８ 主給気配管
６０ 主排気配管
６２〜７０ 分岐給気配管
８２〜９０ 分岐排気配管
１０２ 冷却ラジエター
１１０，１１８，１２８，１３８ 配管
１１２ 一般排気ダクト
１１４ リリーフバルブ
１１６ 圧力スイッチ
１２２ 空気取り入れバルブ
１２４ 空気清浄用フィルタ
１２６ 排気切替バルブ
１３０ 緊急排気ダクト
１３２ 緊急排気ダクト
１３４ 信号ユニット
１３６ 希釈用不活性ガス供給源
１４２ 希釈用ガス供給バルブ
１４８ ガス検知器
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーンルーム内に設置される半導体製造機器を換気する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体デバイス製造用の装置は、清浄でかつ温度および湿度の管理された空気が循環するクリーンルームに設置されている。
【０００３】
その中で、原料ガス等の特殊ガスを扱うプロセス装置や周辺装置は、万が一ガス漏れが生じても漏れたガスがクリーンルーム中に拡散しないように、筐体または囲い等のケーシングを備えている。従来のこの種の半導体製造機器では、ケーシングに外気取り入れ口（開口）を設けるとともに、ケーシング内部を排気するための排気口を設け、該外気取り入れ口よりクリーンルームの空気をケーシング内に導入する一方で、該排気口よりケーシング内の空気を該ガスの特性に合った排気ダクトに排気することで、ケーシング内を常時換気するようにしている。このようなケーシング構造および換気方式によれば、万が一機器内でガス漏れが生じても、漏れたガスはケーシングの外に拡散することはなく、ケーシング内に引き込まれたクリーンルームの空気と一緒に排気ダクトへ排出されるようになっている。
【０００４】
また、熱を発生する半導体製造機器においても、上記と同様のケーシング構造を有し、ケーシングの外気取り入れ口よりクリーンルームの空気を取り込む一方で、ケーシングの排気口よりケーシング内の空気を熱排気用のダクトに排気することにより、ケーシング内を常時換気している。この場合、機器で発生した熱をクリーンルームの空気を冷媒とする空冷式によって熱排気ダクトへ排熱していることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の半導体製造機器においては、清浄でかつ温湿度が管理されたクリーンルームの空気を用いて換気を行っている。この換気に用いられるクリーンルームの空気は多大のコストを費やして生成される高価な清浄空気であり、これが機器の万が一のガス漏れや排熱のために常時排気ダクトへ捨てられている。特に、ガス漏れ対策用の換気では、万が一のガス漏れ時に十分な換気能力を与える換気量で常時クリーンルームの空気が大量に排気または消費されている。このため、クリーンルームの空調設備にあっては、クリーンルーム内の差圧を保つために空気搬送動力を多大に使用して大量の空調（清浄かつ温湿度が管理された）空気を供給ないし補充しなければならず、負担が大きかった。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、半導体製造機器の換気に際して、クリーンルームの循環空気の使用を最小限にし、クリーンルームにおける空調および空気搬送動力の負荷ないしエネルギー消費量を低減する半導体製造機器の換気方法および換気設備を提供することを目的とする。
【０００７】
さらに、本発明は、半導体製造機器で扱われるガスの特性に合わせたガス漏れ用の特別な排気設備の負担を軽減し、ランニングコストの低減をはかる半導体製造機器の換気方法および換気設備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】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の観点における換気方法は、クリーンルーム内に設置される半導体製造機器を換気する半導体製造機器の換気方法であって、前記半導体製造機器のケーシングを前記クリーンルーム内に供給される第１の空気に対して密閉し、前記第１の空気から遮断された空気循環系統により換気用の第２の空気を前記ケーシング内に循環供給し、前記空気循環系統内で前記第２の空気の圧力が第１の設定圧力以上になっている時に前記空気循環系統内の前記第２の空気を削減する。
【０００９】
また、本発明の第１の観点における換気装置は、クリーンルーム内に設置される半導体製造機器を換気する半導体製造機器の換気設備であって、前記半導体製造機器のケーシングを前記クリーンルーム内に供給される第１の空気から密閉され、かつ給気口および排気口を有する構造に形成し、前記第１の空気から遮断された第２の空気を循環させるファンを有する空気循環系統を設けて、前記ファンの出側を第１の配管を介して前記ケーシングの給気口に接続するとともに、前記ファンの入側に第２の配管を介して前記ケーシングの排気口を接続してなり、一端が前記第１または第２の配管に接続され他端が第１の排気ダクトに接続された第３の配管と、前記第３の配管に設けられ、前記第１または第２の配管内の圧力が第１の設定圧力以上になっている時に開状態となるリリーフ弁とを有する。
【００１０】
本発明の上記第１の観点によれば、クリーンルームの循環空気（第１の空気）から遮断された空気循環系統により換気用の第２の空気が換気されるべき半導体製造機器（被換気機器）の密閉式ケーシング内に循環供給される。該空気循環系統にはファンが設けられており、このファンの出側より送出または送風された第２の空気は、第１の配管を通って半導体製造機器のケーシング内に供給され、ケーシング内に一時滞留した後に排気口から第２の配管を通ってファンの入側に吸引されて、再びファンの出側より送風される。こうして、クリーンルームの空気から遮断された空気循環系統の中で半導体製造機器が換気される。
そして、上記第１の観点の換気方法によれば、空気循環系統内で第２の空気の圧力が第１の設定圧力以上になっている時は空気循環系統から第２の空気を削除することにより、本発明の換気設備によれば、上記第３の配管と上記リリーフ弁とを有する構成により、空気循環系統内で第２の空気の圧力を一定値または一定範囲に維持して、ケーシング内の換気量または圧力を常時一定に維持することができる。
【００１１】
本発明の換気方法において、被換気機器で発生した熱を効果的に排熱するために、好ましくは、ケーシングより排出された第２の空気を所定の温度に温調し、温調された第２の空気をケーシング内に供給するようにしてよい。この温調機能を実現するために、本発明の換気設備において、好ましくは、第１または第２の配管に第２の空気を所定の温度に温調するための熱交換器を備える構成としてよい。
【００１２】
また、空気循環系統内の各部ないし第２の空気を正常に維持し、さらには被換気機器のケーシング内を常時清浄に維持するように、本発明の換気方法において、好ましくは、ケーシングより排出された第２の空気を正常化し、正常化された第２の空気をケーシング内に供給するようにしてよい。この清浄化機能を実現するために、本発明の換気設備において、好ましくは、第１または第２の配管に空気清浄用のフィルタを備える構成としてよい。
【００１３】
本発明の第２の観点における換気装置は、クリーンルーム内に設置される半導体製造機器を換気する半導体製造機器の換気方法であって、前記半導体製造機器のケーシングを前記クリーンルーム内に供給される第１の空気に対して密閉し、前記第１の空気から遮断された空気循環系統により換気用の第２の空気を前記ケーシング内に循環供給し、前記空気循環系統内の前記第２の空気の圧力を検出する工程と、前記第２の空気の圧力検出値が第２の設定圧力以下になっている時に前記空気循環系統に前記第２の空気を補給する工程とを有する。
【００１４】
本発明の第２の観点における換気設備は クリーンルーム内に設置される半導体製造機器を換気する半導体製造機器の換気設備であって、前記半導体製造機器のケーシングを前記クリーンルーム内に供給される第１の空気から密閉され、かつ給気口および排気口を有する構造に形成し、前記第１の空気から遮断された第２の空気を循環させるファンを有する空気循環系統を設けて、前記ファンの出側を第１の配管を介して前記ケーシングの給気口に接続するとともに、前記ファンの入側に第２の配管を介して前記ケーシングの排気口を接続してなり、前記第１または第２の配管内の圧力を検出するための圧力検出手段と、前記圧力検出手段により検出された圧力が第２の設定圧力以下になっている時に前記空気循環系統に前記第２の空気を補給する空気補給手段とを有する。
【００１５】
本発明の上記第２の観点によれば、クリーンルームの循環空気（第１の空気）から遮断された空気循環系統により換気用の第２の空気が換気されるべき半導体製造機器（被換気機器）の密閉式ケーシング内に循環供給される。該空気循環系統にはファンが設けられており、このファンの出側より送出または送風された第２の空気は、第１の配管を通って半導体製造機器のケーシング内に供給され、ケーシング内に一時滞留した後に排気口から第２の配管を通ってファンの入側に吸引されて、再びファンの出側より送風される。こうして、クリーンルームの空気から遮断された空気循環系統の中で半導体製造機器が換気される。
そして、上記第２の観点の換気方法によれば、空気循環系統内で第２の空気の圧力が第１の設定圧力以下になっている時は空気循環系統に第２の空気を補給することにより、本発明の換気設備によれば、上記圧力検出手段と上記空気補給手段とを有する構成により、空気循環系統内で第２の空気の圧力を一定値または一定範囲に維持して、ケーシング内の換気量または圧力を常時一定に維持することができる。
【００１６】
本発明では、定常時は、被換気機器のガス漏れを想定または仮定しないで第２の空気を循環させることにより、ガス漏れ用の特別な排気設備に負担をかけないようにしている。そして、万が一被換気機器でガス漏れが発生したときは、その時点で必要な安全処置をとるようにしている。
【００１７】
このガス漏れ用の安全処置のため、本発明の換気方法において、好ましくは、ケーシングより排出された第２の空気に基づいて被換気機器で扱われる所定のガスの漏洩を検出する工程と、ガスの漏洩が検出されたときにケーシングより排出された第２の空気を空気循環系統から所定の外部排気系統へ放出する工程とを有してよい。ここで、上記空気放出工程は、ケーシングより排出された第２の空気を不活性ガスで希釈する工程を含んでよい。
【００１８】
上記ガス漏れ用の安全処置機能を実現するため、本発明の換気設備において、好ましくは、被換気機器における所定のガスの漏れを検知するために第２の配管に設けられたガス検知手段と、一端が方向切替弁を介して第２の配管に接続され他端が第２の排気ダクトに接続された第５の配管と、ガス検知手段からのガス漏れ検知信号に応答してケーシングからの第２の空気を第５の配管に送るように方向切替弁を切替制御する第２の弁制御手段とを有する構成としてよい。さらに好ましくは、第５の配管に設けられた緊急排気用のファンと、ガス検知手段からのガス漏れ検知信号に応答して緊急排気用ファンを作動させるファン制御手段とを有する構成としてよい。さらに好ましくは、不活性ガスを供給する不活性ガス供給源と、一端がこの不活性ガス供給源に接続され他端が第５の配管に接続された第６の配管と、この第６の配管に設けられた第３の開閉弁と、ガス検知手段からのガス漏れ検出信号に応答して第３の開閉弁を開状態とする第３の弁制御手段を有する構成としてよい。
【００１９】
なお、本発明における半導体製造機器とは、半導体デバイスの製造のためにクリーンルーム内に設置される任意の機器または装置を意味し、被処理基板上に半導体デバイス製造のための所定のプロセスを施すプロセス装置はもちろん、プロセスに関連する各種周辺装置をも含む。
【００２０】
【発明の好適な実施形態】
以下、添付図を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態による半導体製造機器の換気設備の基本構成を示す。一例として、この実施形態において換気されるべき半導体製造機器はプロセス装置１０、ガスボックス１２、ポンプ１４、除害装置１６、チラー装置１８およびＲＦ電源２０であり、これらの被換気機器は同一または隣接するクリーンルーム内に設置され、プロセス装置１０を中心に１つの半導体製造システムを構成している。
【００２２】
プロセス装置１０は、特殊材料ガスを用いる処理装置たとえば枚葉式のプラズマエッチング装置であり、１枚の被処理基板たとえば半導体ウエハ（図示せず）を収容してプラズマエッチング処理を行うための真空チャンバ２２と、プラズマエッチング処理に関連する各種機械的要素ないし駆動部を収容する機械室２４とを有している。
【００２３】
この実施形態では、実質的に密閉な構造つまり外気（クリーンルームの空気）が殆ど入らないか、あるいは僅かしか入らない構造のケーシング２６の中に真空チャンバ２２が収容されるとともに、機械室２４の筐体パネルも同様の実質的に密閉な構造のケーシング２８として構成されている。両ケーシング２６，２８には、給気口２６ａ，２８ａおよび排気口２６ｂ，２８ｂがそれぞれ１個ずつ設けられている。
【００２４】
ガスボックス１２は、プラズマエッチングのプロセスに使用される原料ガス、およびプロセスの結果として得られる排気ガスの流れを管理するための圧力調整器や流量調節器等を内蔵するボックスである。原料ガス供給源（図示せず）からの原料ガスは、配管３２を通ってガスボックス１２に入り、ガスボックスから配管３４を通ってプラズマエッチング装置１０の真空チャンバ２２内へ供給される。また、真空チャンバ２２からの排気ガスは、機械室２４経由で配管３６を通ってガスボックス１２へ送られ、ガスボックス１２から配管３８を通って真空ポンプ１４に吸入される。
【００２５】
ガスボックス１２は、このボックス自体が実質的に密閉な構造のケーシング３０として構成されている。このケーシング３０には、給気口３０ａおよび排気口３０ｂが１個ずつ設けられている。
【００２６】
真空ポンプ１４は、たとえばドライポンプからなり、真空チャンバ２２の室内を減圧し、チャンバ２２から未反応の原料ガスや反応副生成物のガス等の気体を排気するように機能する。真空ポンプ１４の出側より排出された排気ガスは配管４０を通って除害装置１６に送られる。除害装置１６は、真空ポンプ１４から送られてきた排気ガスより有害な物質を抽出して除去する。除害装置１６より排出されたガスは、そのガスの特性に応じた排気ダクトへ送られる。たとえば、その排気ガスが可燃性であれば、図示のように配管４２を介して可燃性排気ガス収集用の排気ダクト４４へ送られる。
【００２７】
この実施形態では、真空ポンプ１４および除害装置１６の各本体が実質的に密閉な構造のケーシング４６の中に一緒に収容されている。このケーシング４６にも、給気口４６ａおよび排気口４６ｂが１個ずつ設けられている。
【００２８】
チラー装置１８は、プラズマエッチング装置１０の真空チャンバ２２内に配設されているサセプタ（図示せず）回りに被処理基板冷却用の冷媒を配管４８，５０を介して供給する。ＲＦ電源２０は、電気ケーブル５２を介してプラズマ生成用の高周波電力をたとえば真空チャンバ２２内の該サセプタに給電する。
【００２９】
この実施形態では、チラー装置１８およびＲＦ電源２０の各本体が実質的に密閉された構造のケーシング５４の中に一緒に収容されている。このケーシング５４にも、給気口５４ａおよび排気口５４ｂが１個ずつ設けられている。
【００３０】
なお、各被換気機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４は、常に密閉状態を保持することは必ずしも必要ではなく、扉、蓋、引出し、ガラス窓、メータ等を取り付けていてもよい。
【００３１】
この実施形態の換気設備において、各機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４内には、クリーンルームの空気から遮断された空気循環系統またはシステムより換気用の空気が循環供給される。この空気循環システムは、給気および排気兼用型の電動式給排気ファン５６を備え、このファン５６を陽圧に耐え得る配管類を介して各被換気機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４に接続している。
【００３２】
より詳細には、給排気ファン５６の出（送風）側および入（吸気）側にはそれぞれ主給気配管５８および主排気配管６０が接続されている。主給気配管５８には、各被換気機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４の給気口２６ａ，２８ａ，３０ａ，４６ａ，５４ａがそれぞれ分岐給気配管６２，６４，６６，６８，７０を介して並列に接続されている。これらの分岐給気配管６２，６４，６６，６８，７０には給気ダンパー７２，７４，７６，７８，８０がそれぞれ取り付けられている。
【００３３】
一方、主排気配管６０には、各被換気機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４の排気口２６ｂ，２８ｂ，３０ｂ，４６ｂ，５４ｂがそれぞれ分岐排気配管８２，８４，８６，８８，９０を介して並列に接続されている。これらの分岐排気配管８２，８４，８６，８８，９０には排気ダンパー９２，９４，９６，９８，１００がそれぞれ取り付けられている。
【００３４】
この空気循環システムでは、給排気ファン５６を一定の回転速度で常時運転させる。給排気ファン５６の出側より送出された空気は、主給気配管５８より各分岐給気配管６２，６４，６６，６８，７０に分配されて各被換気機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４内に各給気口より供給される。各ケーシング２６，２８，３０，４６，５４に対する給気圧力は各給気ダンパー７２，７４，７６，７８，８０により調整可能である。
【００３５】
各ケーシング２６，２８，３０，４６，５４内に供給された空気は、そこで一時的に滞留したのち各排気口から各分岐排気配管８２，８４，８６，８８，９０に排出され、主排気配管６０に集められて給排気ファン５６の入（吸気）側に吸入される。ケーシング２６，２８，３０，４６，５４からの排気圧力は各排気ダンパー９２，９４，９６，９８，１００で調整できる。
【００３６】
当該クリーンルームにおいては、ルーム天井より除塵フィルタを通して温度および湿度の管理された清浄な空気がダウンフローで送り込まれ、送り込まれた空気は各被換気機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４内に実質的に取り込まれることなく下方に流れ、ルーム床面のグレーチングから抜け出て循環される。
【００３７】
このように、本発明の換気方式によれば、基本的にクリーンルームの空気を使用しない空気循環システムによって半導体製造機器１０〜２０が換気される。したがって、クリーンルームの循環空気の使用を最小限にし、クリーンルームにおける空調ないし空気搬送動力の負荷やエネルギー消費量を大幅に低減することができる。
【００３８】
次に、図２〜図４につき上記基本構成に種々の機能を付加した本発明の実施形態における応用システムを説明する。
【００３９】
図２にこの応用システムの機能的な構成をブロック図で示し、図３にこの応用システムの外観構成を模式的な斜視図で示す。図４に実施形態における制御系の外観構成を示す。なお、これらの図２〜図４において、図１の中の要素と実質的に同じ構成または機能を有する部分には同一の参照符号を付してある。
【００４０】
図２において、主給気配管５８には冷却ラジエター１０２が設けられている。この冷却ラジエター１０２は水冷式の熱交換器であり、冷却水供給部１０４から配管１０６，１０８を介して供給される一定温度たとえば２０゜Ｃの冷却水によって、主給気配管５８を通る空気を所定温度に温調する。こうして、給気配管５８，６２〜７０より所定温度の空気が各機器１０〜２０の各ケーシング２６，２８，３０，４６，５４内に供給される。そして、各ケーシング２６，２８，３０，４６，５４内で各機器１０〜２０より発生した熱を吸収して温度の上昇した空気は、排気配管８２〜９０，６０を介して給排気ファン５６に回収され、冷却ラジエター１０２で再び所定温度に戻される。
【００４１】
このように、この空気循環システムでは、クリーンルームの空気を用いることなく、システム内の循環空気を介して、各機器１０〜２０で発生した熱を各ケーシング２６，２８，３０，４６，５４内で吸熱し、冷却ラジエター１０２で排熱するようにしている。
【００４２】
さらに、給排気ファン５６と冷却ラジエター１０２との間で主給気配管６０が配管１１０を介して一般排気ダクト１１２に接続されており、配管１１０にリリーフバルブ１１４が設けられている。主給気配管６０内の圧力が所定（第１）の設定圧力以上になっている時は、リリーフバルブ１１４が開いて主給気配管６０内の空気を一般排気ダクト１１２側に放出するようにしている。かかる空気放出または削減機能により、たとえばケーシング２６，２８，３０，４６，５４のいずれかでクリーンルームの空気がこの空気循環システムに混入してきても、各機器１０〜２０に供給する換気用循環空気の圧力を設定値に維持できるようになっている。
【００４３】
なお、この空気循環システムにおける循環空気の圧力は、原理的には任意の値に選択できる。もっとも、いずれかのケーシングにおいて気密性が失わているときに、クリーンルームの空気が該ケーシング内に入ってくることがあっても、システム側の循環空気がケーシングの外へ出ることがないように、通常は陰圧に設定されるのが好ましい。
【００４４】
また、給排気ファン５６と冷却ラジエター１０２との間で主給気配管６０内の圧力が所定（第２）の設定圧力以上になっていると、圧力スイッチ１１６が所定の信号を出力するようになっている。一方、主排気配管６０に配管１１８の一端が接続され、この配管１１８の他端は当該クリーンルーム内で開放または開口して空気取り入れ口１２０を形成している。この配管１１８にはたとえばエアオペレートバルブからなる空気取り入れバルブ１２２が設けられており、上記圧力スイッチ１１６からの信号に応動してこのバルブ１２２が開き、クリーンルームの空気が配管１１８を通ってこの空気循環システム内に取り入れられる。主給気配管６０内の圧力が上記設定圧力よりも高くなると、圧力スイッチ１１６の出力信号は止まり、バルブ１２２は閉じるようになっている。
【００４５】
このようにして、この空気循環システムでは、経時変化やダンパー調整等に起因して循環空気、特に給気空気が足りなくなると、速やかにクリーンルーム内の空気を必要な量だけ取り入れて補充するようにしている。
【００４６】
給排気ファン５６の入側の手前で主排気配管６０に空気清浄用フィルタたとえば除塵フィルタ１２４が設けられている。この空気循環システム内の配管類や各ケーシング２６，２８，３０，４６，５４内で発生した塵埃は排気ガスと一緒に除塵フィルタ１２４まで送られてきて、ここで除去される。こうして、この空気循環システム内の各部ないし循環空気を常時清浄に保ち、さらには各ケーシング２６，２８，３０，４６，５４の内部をも常時清浄に保つようにしている。
【００４７】
なお、この空気清浄用フィルタ１２４としては、給排気ファン５６の送出側と吸入側との圧力差をできるだけ小さくするような低圧損型のフィルタが好ましい。また、排気回収された循環空気から化学物質を除去するフィルタを使用または併用することも可能である。
【００４８】
空気清浄用フィルタ１２４の上流側にて主排気配管６０は、たとえばエアオペレートバルブからなる排気切替バルブ（３方口弁）１２６と配管１２８とを介して緊急排気ダクト１３０に接続されている。配管１２８には緊急排気用の電動式ファン１３２が設けられている。この緊急排気ファン１３２は、後述する信号ユニット（シーケンサ）１３４の制御の下で、システム正常時は停止していて、被換気機器１０〜２０のいずれかでガス漏れが発生した時に作動するようになっている。
【００４９】
また、希釈用の不活性ガスとしてたとえば窒素（Ｎ2）ガスのガス供給源１３６が配管１３８を介して電動式ファン１３２の下流側にて配管１２８に接続されており、この配管１３８には上流側から下流側に向って順に圧力調整器１４０、希釈用ガス供給バルブ１４２および流量計１４４が設けられている。希釈用ガス供給バルブ１４２は、たとえばエアオペレートバルブからなり、信号ユニット１３４の制御の下で、システム正常時は閉じていて、被換気機器１０〜２０のいずれかでガス漏れが発生した時に開くようになっている。
【００５０】
排気切替バルブ１２６の上流側にて主排気配管６０にはガスサンプリングポート１４６を介してガス検知器１４８が接続されている。このガス検知器１４８は、被換気機器１０〜２０で扱われる１種類または複数種類のガスをそれぞれ感知するための１つまたは複数のガスセンサを有している。被換気機器１０〜２０より分岐排気配管８２〜９０を介して排気または回収された循環空気の中に漏れガスが含まれているときは、該当するガスセンサがこれを感知し、ガス検知器１４８よりガス漏れ検知信号が出力されるようになっている。
【００５１】
信号ユニット１３４は、ガス検知器１４８からのガス漏れ検知信号を受け取ると、排気切替バルブ１２６の出口を配管１２８に切り替えるとともに、上記したように緊急排気ファン１３２を起動させ、希釈用ガス供給バルブ１４２を開状態に切り替える。これにより、被換気機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４より回収された空気は全て配管１２８を通って緊急排気ダクト１３０へ送られ、配管１２８の途中で所定流量の不活性ガス（Ｎ2ガス）で希釈されたうえで緊急排気ダクト１３０へ送られるようになっている。なお、この排気ダクト１３０に所要の除害装置（図示せず）が設けられてよい。
【００５２】
上記のようにしてガス漏れ用の緊急排気系統が作動すると、メインの給排気ファン５６回りでは、主排気配管６０からの空気が排気切替バルブ１２６で遮断されるため、圧力スイッチ１１６および空気取り入れバルブ１２２の働きにより、クリーンルームの空気が配管１１８を介して取り込まれ、取り込まれた空気が給排気ファン５６より給気配管５８，６２〜７０を介して各被換気機器１０〜２０のケーシング２６，２８，３０，４６，５４内に供給される。なお、信号ユニット１３４に警報手段を設け、ガス漏れ時には所定の異常警報を出して作業員に通報するようにしてよい。
【００５３】
このように、この空気循環システムでは、定常時は、被換気機器１０〜２０のガス漏れを想定または仮定しないで換気用空気を循環させる。そして、被換気機器１０〜２０のいずれかでガス漏れが発生したときは、その時点で上記のような緊急排気系統を作動させて漏れガスを含む換気用空気を緊急排気ダクト１３０へ速やかにかつ安全に排出するとともに、緊急処置としてクリーンルームの空気を取り入れて被換気機器１０〜２０に対する換気を継続するようにしている。したがって、正常時はガス漏れ用の排気ないし除害設備を稼動させる必要もなければクリーンルームの空調設備に空気搬送動力を多大に使用させる必要もなく、それら外部関連設備の負担や消費エネルギーを必要最小限にすることが可能である。
【００５４】
図２に示すバックアップ電源１５２は、この実施態様における半導体製造システムおよび空気循環システムにおいて電力を使用する各部に電気的に接続されており、商用電源の停電等により用力が停止したときに、各部に所要の電力を供給し、システムの運転を継続させる。
【００５５】
図示の実施態様では、空気循環システムにおける制御系の要素を一括して１つのケーシング１５０内に収容し、プロセス装置１０の上に配設している。このケーシング１５０も実質的に密閉な構造とすることが好ましい。また、このケーシング１５０内のユニットを被換気機器の１つに加えることも可能である。その場合、ケーシング１５０に給気口と排気口を設け、それらの給気口および排気口をそれぞれ配管を介して主給気配管５８および主排気配管６０に接続すればよい。
【００５６】
なお、図３では、システム全体の図解を容易にするため、給気ダンパー７２〜８０，９２〜１００や配管１０６，１０８，１３８等を省略している。
【００５７】
上記した実施態様は一例であり、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形、変更が可能である。たとえば、被換気機器の種類や個々またはシステム構成は上記実施態様に限るものでなく、種々のバリエーションが可能である。被換気機器のケーシング構造は図示のような筐体構造に限るものではなく、任意の形状、材質、形態が可能である。
【００５８】
本発明の空気循環システムにおいて、ファン、特に給排気用ファンの形式、取付位置、個数等は任意に選択可能であり、種々の条件に適応してファンの回転数を可変制御することも可能である。
【００５９】
上記の実施形態では、給排気ファン５６または主給気配管５８に対して複数の被換気機器１０〜２０を分岐給気配管６２〜７０を介して並列接続している。このような並列換気方式によれば、各被換気機器１０〜２０に対する換気を個別的に行うことが可能であり、各被換気機器１０〜２０毎に給気および／または排気の特性（流量や圧力等）を個別に制御することも可能である。しかし、配管構造の簡易化等を目的として、給排気ファン５６に対して複数の被換気機器１０〜２０を直列に接続して、直列換気方式を選択することも可能である。あるいは、並列換気方式と直列換気方式を組み合わせることも可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体製造機器の換気方法または換気設備によれば、クリーンルームの循環空気の使用を最小限にし、クリーンルームにおける空調および空気搬送動力の負荷ないしエネルギー消費量を低減することができる。また、半導体製造機器のガス漏れ用の排気設備の負担を軽減し、ランニングコストの低減をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による半導体製造機器の換気設備の基本構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態における応用システムの構成例を示すブロック図である。
【図３】実施形態における応用システムの外観構成を模式的に示す斜視図である。
【図４】実施形態における制御系の外観構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０〜２０ 半導体製造機器（被換気機器）
２６，２８，３０，４６，５４ ケーシング
５６ 給排気ファン
５８ 主給気配管
６０ 主排気配管
６２〜７０ 分岐給気配管
８２〜９０ 分岐排気配管
１０２ 冷却ラジエター
１１０，１１８，１２８，１３８ 配管
１１２ 一般排気ダクト
１１４ リリーフバルブ
１１６ 圧力スイッチ
１２２ 空気取り入れバルブ
１２４ 空気清浄用フィルタ
１２６ 排気切替バルブ
１３０ 緊急排気ダクト
１３２ 緊急排気ダクト
１３４ 信号ユニット
１３６ 希釈用不活性ガス供給源
１４２ 希釈用ガス供給バルブ
１４８ ガス検知器
Claims (15)
- クリーンルーム内に設置される半導体製造機器を換気する半導体製造機器の換気方法であって、
前記半導体製造機器のケーシングを前記クリーンルーム内に供給される第１の空気に対して密閉し、
前記第１の空気から遮断された空気循環系統により換気用の第２の空気を前記ケーシング内に循環供給し、
前記空気循環系統内で前記第２の空気の圧力が第１の設定圧力以上になっている時に前記空気循環系統内の前記第２の空気を削減する、
換気方法。 - クリーンルーム内に設置される半導体製造機器を換気する半導体製造機器の換気方法であって、
前記半導体製造機器のケーシングを前記クリーンルーム内に供給される第１の空気に対して密閉し、
前記第１の空気から遮断された空気循環系統により換気用の第２の空気を前記ケーシング内に循環供給し、
前記空気循環系統内の前記第２の空気の圧力を検出する工程と、前記第２の空気の圧力検出値が第２の設定圧力以下になっている時に前記空気循環系統に前記第２の空気を補給する工程とを有する、
換気方法。 - 前記空気補給工程が、前記第２の空気の圧力検出値が前記第２の設定圧力よりも高くなるまで前記第１の空気を前記空気循環系統に取り入れる工程を含む、請求項２に記載の換気方法。
- 前記ケーシングより排出された前記第２の空気を所定の温度に温調し、温調された前記第２の空気を前記ケーシング内に供給する、請求項１〜３のいずれかに記載の換気方法。
- 前記ケーシングより排出された前記第２の空気を清浄化し、清浄化された前記第２の空気を前記ケーシング内に供給する、請求項１〜４のいずれかに記載の換気方法。
- 前記ケーシングより排出された前記第２の空気に基づいて前記半導体製造機器で扱われる所定のガスの漏洩を検出する工程と、
前記ガスの漏洩が検出されたときに前記ケーシングより排出された前記第２の空気を前記空気循環系統から所定の外部排気系統へ放出する工程と
を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の換気方法。 - 前記空気放出工程は、前記ケーシングより排出された前記第２の空気を不活性ガスで希釈する工程を含む、請求項６に記載の換気方法。
- クリーンルーム内に設置される半導体製造機器を換気する半導体製造機器の換気設備であって、
前記半導体製造機器のケーシングを前記クリーンルーム内に供給される第１の空気から密閉され、かつ給気口および排気口を有する構造に形成し、
前記第１の空気から遮断された第２の空気を循環させるファンを有する空気循環系統を設けて、前記ファンの出側を第１の配管を介して前記ケーシングの給気口に接続するとともに、前記ファンの入側に第２の配管を介して前記ケーシングの排気口を接続してなり、
一端が前記第１または第２の配管に接続され他端が第１の排気ダクトに接続された第３の配管と、前記第３の配管に設けられ、前記第１または第２の配管内の圧力が第１の設定圧力以上になっている時に開状態となるリリーフ弁とを有する、
換気設備。 - クリーンルーム内に設置される半導体製造機器を換気する半導体製造機器の換気設備であって、
前記半導体製造機器のケーシングを前記クリーンルーム内に供給される第１の空気から密閉され、かつ給気口および排気口を有する構造に形成し、
前記第１の空気から遮断された第２の空気を循環させるファンを有する空気循環系統を設けて、前記ファンの出側を第１の配管を介して前記ケーシングの給気口に接続するとともに、前記ファンの入側に第２の配管を介して前記ケーシングの排気口を接続してなり、
前記第１または第２の配管内の圧力を検出するための圧力検出手段と、前記圧力検出手段により検出された圧力が第２の設定圧力以下になっている時に前記空気循環系統に前記第２の空気を補給する空気補給手段とを有する、
換気設備。 - 前記空気補給手段は、
一端が前記第１または第２の配管に接続され、他端が前記クリーンルーム内の前記第１の空気に開放された第４の配管と、
前記第４の配管に設けられた第１の開閉弁と、
前記圧力検出手段により検出される圧力が前記第２の設定圧力よりも高くなるまで前記第１の開閉弁を開状態とする第１の弁制御手段と
を有する、請求項９に記載の換気設備。 - 前記第１または第２の配管に前記第２の空気を所定の温度に温調するための熱交換器を備える、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の換気設備。
- 前記第１または第２の配管に空気清浄用フィルタを備える、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の換気設備。
- 前記半導体製造機器における所定のガスの漏れを検知するために前記第２の配管に設けられたガス検知手段と、
一端が方向切替弁を介して前記第２の配管に接続され他端が第２の排気ダクトに接続された第５の配管と、
前記ガス検知手段からのガス漏れ検知信号に応答して前記ケーシングからの第２の空気を前記第５の配管に送るように前記方向切替弁を切替制御する第２の弁制御手段と
を有する、請求項８〜１２のいずれかに記載の換気設備。 - 前記第５の配管に設けられた緊急排気用のファンと、
前記ガス検知手段からのガス漏れ検知信号に応答して前記緊急排気用ファンを作動させるファン制御手段と
を有する、請求項１３に記載の換気設備。 - 不活性ガスを供給する不活性ガス供給源と、
一端が前記不活性ガス供給源に接続され、他端が前記第５の配管に接続された第６の配管と、
前記第６の配管に設けられた第３の開閉弁と、
前記ガス検知手段からのガス漏れ検出信号に応答して前記第３の開閉弁を開状態とする第３の弁制御手段と
を有する、請求項１３または請求項１４に記載の換気設備。
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