JPH0223775B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体の製造などに必要とする清浄な
作業環境を作り出すための清浄作業室に関する。

従来、半導体製造工程に用いられていた清浄作
業室の代表的な例（全面ダウンフロー式クリーン
ルーム）を第１図に示す。

１は建屋、２はクリーンルーム室内、３は高性
能フイルタ、４は照明灯、５は天井部多孔板、６
は床部多孔板、７は空調用給気ダクト、８は空調
用戻りダクト、９は露光、エツチング、拡散、メ
タライズ等の製造ライン用機器、１０は製造ライ
ンの水、ガス等を供給する配管類である。図中矢
印で示すように高性能フイルタ３で処理された清
浄空気は天井全面より室内２に吹出し、室内空気
は床下を通つて排出される。これにより、室内全
体をほぼ一称な高清浄度に維持し、全工程の作業
をこの清浄雰囲気中で行えるようにしている。こ
の全面ダウンフロー式クリーンルームは室全体の
清浄度を高める上からは最良の方式とされていた
が、次のような欠点がある。

(1) 清浄化区域および空調対象区域が広く、高価
な高性能フイルタを多量に使用しているため、
設備費が非常に高い。

(2) 空調維持費、フイルタ交換費用などのランニ
ングコストが高い。

(3) 室全体の空調を行うため、製造ライン別（工
程別）の空調温度制御ができない。

(4) 製造ラインのメンテナンスをクリーンルーム
室内で行うため、それによる発塵が他の製造ラ
イン（工程）に及ぼす影響が大きい。

(5) 床全面を多孔板としているため、床強度が弱
く、最近の微細パターンの半導体の製造には振
動の点で問題がある。

上記(1)〜(4)の欠点を改善するものとして特開昭
56−162335号が挙げられる。

しかし、これには通路部の両側に作業部が設け
られ作業部側面に設けられた隔壁の下部にのみ排
気口が設けられている場合の通路部の気流（清浄
度の低い気流）が作業部の気流（清浄度の高い気
流）に混入するのを作業部の気流の平均風速を通
路部の気流の平均風速よりも大きくするとともに
気流の気流境界線近傍の吹出風速を作業部の気流
の平均風速よりも大きくする風速分布調整手段を
用いて防止するという技術的思想はなんら開示さ
れていない。

これらの欠点を改善するため、ほぼ並行して設
けられた作業部と通路部を局部的に覆うよう構成
した清浄作業室が本発明者らによつて考え出され
た。

第２図は清浄作業室の長手方向に直角な断面図
で、製造ラインの作業用機器９を床下に向い合せ
に設置し、２ラインを１組として清浄作業室内に
収納した場合を示す。支柱１０と横梁１１とで門
形フレームを組み、これに天板１２と両側の側板
１３を張つてトンネル状覆いを構成し、このトン
ネル状覆いとそれを設置する床面とで囲まれた清
浄作業室内に作業用機器９を設置する作業部１４
ａと作業者が通行する通路部１４ｂとをトンネル
状覆いの長手方向に連続して設ける。作業部１４
ａの天井部には空気浄化要素である送風機１５，
１６、送風チヤンバ１７，１８、高性能フイルタ
１９，２０と作業部照明灯２１を収納し、その下
部の清浄空気吹出し口に格子状の散光板２２を設
置する。また、通路部１４ｂの天井部空間には通
路部照明灯２３を収納し、その下部の清浄空気吹
出し口に格子状の散光板２４を設置する。２５は
作業部天井と通路部天井との間の仕切り用化粧板
である。

通路部１４ｂの天井高さは作業者が立つて通行
できる程度に高くし、作業部１４ａの天井高さは
作業に支障がない限り低くする（一例を示せば、
通路部天井高さ2200mm、作業部天井高さ1800mm）。
作業部天井高さはできるだけ低くした方が、作業
部空間の気流の乱れが少なく、清浄度保持性能が
良くなる。

送風機１５，１６の運転により、外部空気はプ
レフイルタ２６を通して空気吸込み口２７から吸
込まれる。作業部用送風機１５から送風チヤンバ
１７の送り出された空気は作業部用高性能フイル
タ１９により清浄化された後、作業部天井の全面
から室内の作業部１４ａへ吹き出し、また、通路
部用送風機１６から送風チヤンバ１８へ送り出さ
れた空気は通路部用高性能フイルタ２０により清
浄された後、通路部天井の全面から室内の通路部
１４ｂへ吹き出す。この場合、作業部の吹出し風
速は天井全面にわたり均一である。散光板２２，
２４は照明の散光と清浄気流の整流のために設け
られたものである。

天井面から吹き出された清浄気流は図の矢印で
示すように室内を流れ、両側の側板１３の下部に
設けた側面排気口２８から外部の保全域へ排出さ
れる。室内圧力は排気口２８での圧力損失分だけ
外気に対し正圧となるので、外部からの汚染空気
の流入を防止できる。

側面排気口２８は、製造ラインへの水、ガス等
の配管類や電線等の引込みにも利用される。側板
１３は、作業用機器９の補修や配管等を外部の保
全域から行えるように、ねじ止めあるいは引掛金
具等を用いて部分的に取りはずせるようにしてお
く。また、室内の作業環境の改善と外部からの作
業管理の必要上、側板１３の一部を透明板とする
ことがある。

第３図にはモジユール化した清浄作業室を多数
連結してなる本方式による清浄作業室の外観を示
す。

しかし、この方式による清浄作業室においては
排気口２８が両側板１３の下部のみであるため、
すべての気流が側面排気口２８へ向つて流れ、作
業部１４ａの吹出し風速を天井全面にわたり均一
とした場合、作業部１４ａと通路部１４ｂの気流
境界線２９は図示のようになり、通路部を通る作
業者からの発塵の影響および作業部を斜めに流れ
る気流のため作業用機器９の前面に生じるうず流
などにより、通路部の空気が作業部内に流入する
という問題があつた。

なお、他に関連するものとして、特開昭55−
118541号が挙げられるが、これには清浄度が異な
る気流が並行して流れる場合に清浄度の高い気流
の平均風速を清浄度の低い気流の平均風速より大
きくするとともにそれらの気流境界線の清浄度の
高い側に気流境界線近傍の吹出風速を清浄度の高
い側の平均風速より大きくする風速分布調整手段
を設けて気流の混入防止を図るという技術的思想
が開示されていない。

本発明は上記問題点に鑑み、第１の空気吐出口
からの清浄空気の平均風速（作業部の平均風速）
を第２の空気吐出口からの清浄空気の平均風速
（通路部の平均風速）以上となるよう設定し、か
つ、第１の空気吐出口に第１の空気吐出口から吹
出される気流と第２の空気吐出口から吹出される
気流の気流境界線近傍の吹出風速を増大させる風
速分布調整手段を設けて排気口が隔壁の下部のみ
に設けられている場合でも通路部の気流が作業部
内に流入するのを防止して作業部の清浄度保持性
能を向上させることを目的とするものである。

以下、本発明の実施例を図面によつて説明す
る。

第４図は本発明の一実施例を示す清浄作業室の
長手方向に直角な断面図、第５図は天井の清浄空
気吹出し部の詳細図である。

作業部の上方に設けられた空気浄化手段４０は
送風機１５，１６と、送風チヤンバ１７，１８
と、送風チヤンバ１７に設けられた高性能フイル
タ１９と、高性能フイルタ１９の下流に形成され
散光板２２が設けられた第１の空気吐出口４２
と、送風チヤンバ１８に設けられた高性能フイル
タ２０と、高性能フイルタ２０の下流に形成され
散光板２４が設けられた第２の空気吐出口４４と
により構成される。

なお、符号９〜２８は第２，３図と対応する部
分を示すが、本実施例では、作業部天井の清浄空
気吹出し口に風速分布調整手段として、たとえば
多孔板３０を設ける。この多孔板３０は、第５図
に詳細図示したように占孔率を通路部１４ｂに近
付くにつれて大きくしたもので、その側板１３に
近い部分では、孔が小さく、空気抵抗が大きいた
め、吹出し風量、風速は小さいが、通路部１４ｂ
に近い部分では、孔が大きく、空気抵抗が小さい
ため、吹出し風量、風速はより大となり、たとえ
ば第５図の矢印Ａ，Ｂ，Ｃで示すような風速分布
が得られる。図で矢印の長さが風速を表わしてい
る。

これにより、作業部の気流は通路部の気流との
気流境界線２９近傍の吹出風速が増大し第４図に
示すように気流境界線２９は床面近くまでほぼ垂
直に立つた状態となり、清浄度の低い通路部の気
流が隔壁としての側板１３の下部に設けられた排
気口２８へシヨートサーキツトするのを防止す
る。そのため通路部の気流は床面に沿つて排気口
２８へ流れ、作業部の高い清浄度を要する部分へ
は流入しない。

清浄作業室内においては第４図に示すように、
作業部１４ａは作業者が通路部１４ｂから自由に
出入りできるよう設けられ、作業部１４ａの側板
１３の側に作業用機器９が設けられる。作業者は
通路部１４ｂの側に位置して作業を行なうことが
一般的である。作業者は無塵服を着用した場合で
も作業用機器に比べ多量の粒子を発生し、清浄作
業内においては発塵源となり、半導体製造工程の
ような特に高い清浄度が要求される清浄作業室に
おいては発塵体として扱われ、作業者の作業位置
が存在領域４６となる。一例としてカバーオール
型の無塵服を着用した作業者は座つているだけで
0.3μ以上の粒径の粒子を毎分およそ15000個発生
し、作業者が体を動かすことにより作業者から発
生する粒子の数は座つているときの数倍となり、
さらに歩行時には座つているときの約10倍の粒子
を発生する。

本実施例では作業用機器９に対し作業を行なう
作業者が発塵体として扱われた例が示されている
が、これに限ることなく、作業部内で作業を行な
う産業用ロボツトや、作業用機器に部品等を外部
から供給するための搬送具等も発塵体として扱わ
れる。この場合、いわゆるエアーカーテンのよう
に作業部１４ａ内の通路部１４ｂとの境界付近の
風速のみを他の部分の風速に比べ極端に大きくす
ると、作業者の頭部等に当つた高速気流が動圧で
作業部１４ａ内に向い、作業者からの発塵を飛散
させる恐れがある。また、作業部全体の吹出し風
速を不必要に大きくすることは、壁面等に付着し
た塵埃の飛散を招き、エネルギー的にも不経済な
ので、第４，５図に示すように、作業部内の隣接
区域の風速の差を余り大きくせずに、作業部吹出
し風速を存在領域４６に近付くにつれて順次大き
くすることが大切であり、理想的には連続性を持
つ風速分布とすることが望ましい。また、通路部
１４ｂの風速が大き過ぎると、第２図に示す気流
状態に近くなるので、通路部平均風速≦作業部平
均風速の関係に保てば一層よい。これは、作業部
用送風機１５と通路部用送風機１６の風量を吹出
し口面積に応じて適宜設定することにより達成で
きる。作業部１４ａに供給される清浄空気の平均
風速は作業部内での層流を維持し、かつその風速
により発塵体からの発塵を飛散させない風速とし
て0.2ｍ／秒〜0.5ｍ／秒に設定するとよく、か
つ、作業部１４ａ内において発塵体近傍に向けて
吹出される清浄空気の平均風速は除塵効果を向上
させるとともにその風速により発塵体からの発塵
を飛散させない風速として0.3ｍ／秒〜0.6ｍ／秒
に設定することが望ましい。

各部風速の一例を示せば、通路部平均風速を
0.2ｍ／ｓ、作業部平均風速を0.4ｍ／ｓとし、作
業部内のＡ，Ｂ，Ｃ各部の吹出し風速をそれぞれ
0.6ｍ／ｓ、0.4ｍ／ｓ、0.2ｍ／ｓと存在領域４６
に近付くにつれて順次大きくする。

こうすることにより、作業部１４ａの通路部１
４ｂの側において吹出風速が作業部の他の部分よ
り大きくなるため発塵源から発生した塵埃を速や
かに下方に流し去ることができ、作業者から多量
の発塵があつてもその塵埃が作業部内に滞留する
ことを防止できる。さらに、側面排気口２８から
のみ排気を行つても、清浄気流は第４図の矢印で
示すように流れ、作業部１４ａと通路部１４ｂの
気流境界線２９は床面近くまでほぼ垂直に立つた
状態となる。したがつて、通路部１４ｂを通る作
業者からの発塵が作業部１４ａに設置された機器
９の最も清浄度を必要とする部分に流入すること
を防止でき、また、機器９の前後にそつて清浄気
流が下降するので、うず流も生じにくく、床面か
ら排気を行つた場合とほぼ同様に、作業部１４ａ
の清浄度保持性能を向上させることができる。し
かも、床下排気ダクトを必要としないので、工事
費が安く、既設の建屋に設置することも容易であ
り、また、床を多孔板とすることによつて床強度
が低下することもない。

風速分布調整のため、必要に応じて通路部１４
ｂの清浄空気吹出し口にも通路部用多孔板３１を
設置することがある。作業部用多孔板３０、通路
部用多孔板３１は、照明灯２１，２３による乱流
を防止するため、照明灯２１，２３の下に設置す
ることが望ましく、この場合は、多孔板３０，３
１に透光性材料（透明樹脂板等）を用いる。

風速分布調整手段としては、図示した多孔板３
０の代りに吹出し気流の方向を変える風向板等を
用いても同様の効果が得られる。

以上の説明から明らかなように本実施例によれ
ば、従来最良の方式とされていた全面ダウンフロ
ー式クリーンルームに比べ、次の効果がある。

(1) 清浄化区域および空調対象区域が大幅に減少
するため、設備費が約半分で済む。

(2) ランニングコストも約半分に減する。

(3) 製造ライン別の空調温度制御が可能となる。

(4) 製造ラインのメンテナンスが外部の保全部域
から行えるので、メンテナンス作業による発塵
が他の製造ラインに影響を及ぼすことを防止で
きる。

(5) 床強度を上げることができるので、微細加工
を行う製造ラインの振動防止の点でもすぐれて
いる。

本発明によれば作業部の平均風速通路部の平均
風速以上となるよう設定し、かつ、作業部の空気
吐出口に作業部の気流と通路部の気流の気流境界
線近傍の吹出風速を増大させる風速分布調整手段
を設けて排気口が隔壁の下部のみに設けられてい
る場合でも通路部の気流が作業部内に流入するの
を防止して作業部内の清浄度を保持できるととも
に床面の排気口工事を不要とすることができ施工
の容易な清浄作業室を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術である全面ダウンフロー式ク
リーンルームを示す側断面図、第２図は本発明の
基礎となつた清浄作業室の長手方向に直角な断面
図、第３図はその外観を示す斜視図、第４図は本
発明の第１実施例における清浄作業室の長手方向
に直角な断面図、第５図はその要部詳細図であ
る。 ９：作業用機器、１２：トンネル状覆いの天
板、１３：側板、１４ａ：室内の作業部、１４
ｂ：室内の通路部、１５，１６：送風機、１９，
２０：高性能フイルタ、２２，２４：天井部の清
浄空気吹出し口に設置した散光板、２７：空気吸
込み口、２８：側面排気口、３０：風速分布調整
手段である作業部用多孔板、Ａ，Ｂ，Ｃ：風速分
布を示す矢印。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定方向に配列された製造ラインを形成する
   よう作業機器が配設された一対の作業部を備え、
   かつ、該一対の作業部はそれぞれ並行して設けら
   れるとともに該一対の作業部の中間に該作業部に
   並行して延びる通路部とを備えてなる清浄空間
   と、前記清浄空間を建屋空間から隔離するよう少
   なくとも前記作業空間の側面に設けられた隔壁
   と、前記隔壁の下部に設けられた排気口と、前記
   清浄空間の上方に配設され前記清浄空間内に清浄
   空気を供給する空気浄化手段と、前記空気浄化手
   段に設けられそれぞれ清浄空気を前記作業部およ
   び前記通路部に上方から供給する第１の空気吐出
   口および第２の空気吐出口とを備えてなる清浄作
   業室において、前記第１の空気吐出口からの清浄
   空気の平均風速を前記第２の空気吐出口からの清
   浄空気の平均風速以上となるよう設定し、かつ、
   前記第１の空気吐出口は前記第１の空気吐出口か
   ら吹出される気流と前記第２の空気吐出口から吹
   出される気流の気流境界線近傍の吹出風速を前記
   第１の空気吐出口からの清浄空気の平均風速より
   大きくする風速分布調整手段を備えてなることを
   特徴とする清浄作業室。 ２ 前記風速分布調整手段は前記作業部の吹出風
   速を前記通路部に近付くにつれて順次大きくなる
   よう構成されたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の清浄作業室。