JPH0223776B2 - - 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は製造ラインへ水、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に吹き出し、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、これは清浄
作業室内の圧力を管理することにより清浄度を管
理するという技術的思想に基づくものであり、空
気流通部の幅を通路部の幅より小さく設けること
により作業部と通路部との気流境界線を通路部側
へふくらませて通路部の気流中の塵埃が作業部に
流入するのを防止して作業部の清浄度保持性能を
向上させるという点についてはなんら配慮されて
いない。そのため作業者が作業部と通路部との境
界付近にいると作業者の周囲に発生する気流の乱
れにより通路部の塵埃が作業部内に流入して作業
部内の清浄度を低下させ易いという問題がある。
また、上記(1)〜(5)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を床上に向い合せ
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へ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。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
全域がら行えるように、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と通路部１４ｂの気流境界線２
９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。

本発明は上記問題点に鑑み、通路部の下方には
清浄空間内の空気を清浄空間外へ排出する空気流
通部を設け、空気流通部の幅を通路部の幅より小
さくなるよう設けることにより作業部と通路部と
の気流境界線が清浄空間内の床面に近付くにつれ
作業部から通路部へ向かつてふくらみ通路部の気
流中の塵埃が作業部に流入するのを有効に防止し
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、本発明の実施例を第４図〜第７図により
説明する。

本発明の第１実施例を第４図により説明する。

本実施例では、作業部１４ａは作業者が通行す
る通路部１４ｂに隣接してこれに沿つて設けら
れ、その内部には清浄度が要求される作業機器９
が設置されるとともに、作業者が通路部１４ｂよ
り自由に出入りできるよう設けられている。ま
た、作業部１４ａと通路部１４ｂとはそれらの両
側面に設けられた隔壁としての側板１３により一
連の清浄空間を形成している。作業部の上方に設
けられた空気浄化手段は送風機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
気吐出口とにより構成される。

本実施例では、清浄空間は並行して設けられた
２つの作業部１４ａと作業部１４ａの中間に設け
られた通路部１４ｂとにより形成される。空気浄
化手段の第１の空気吐出口および第２の空気吐出
口はそれぞれ作業部１４ａおよび通路部１４ｂの
天井面を形成する。空気浄化手段は通路部１４ｂ
の天井面が作業部１４ａの天井面より高くなるよ
う逆凹字形断面を有し、作業部１４ａ側の端部上
面に空調給気ダクト接続口３４が設けられる。こ
れにより空調給気ダクト（図示せず）を通路部の
両側の作業部の空調給気ダクト接続口３４に接続
するだけで通路部およびその両側の作業部に空調
空気を供給でき、ダクト工事を大幅に簡略化する
ことができる。第２，３図と対応する部分を示す
が、本実施例では、両側板１３の下部の側面排気
口２８のほかに、通路部１４ｂの床面にも清浄作
業室長手方向に連続または断続した床排気口３０
を設ける。床３１は二重構造として、床下還気ダ
クト３２を形成し、床排気口３０からの排気を床
下還気ダクト３２と還気口３３を通じて外部の保
全域へ流す。

送風機１５，１６の運転により、空調給気ダク
ト接続口３４から流入する空調給気と保全域から
プレフイルタ２６を通して空気吸込み口２７へ還
流する空気はミキシングチヤンバ３５で合流し、
送風機１５，１６から送風チヤンバ１７，１８へ
送り出された空気は高性能フイルタ１９，２０で
清浄化された後、室内の作業部１４ａと通路部１
４ｂへそれぞれの天井部から吹き出す。本実施例
では第１の風速設定手段は送風機１５とフイルタ
１９とにより構成され、第２の風速設定手段は送
風機１６とフイルタ２０とにより構成される。第
１の空気吐出口および第２の空気吐出口の面積は
それぞれ作業部１４ａに設置される機器９の大き
さおよび通路部１４ｂとして必要な幅により予め
設定されるので、各吐出口における平均風速は各
風速設定手段の送風機とフイルタとの特性の組合
せにより設定される。作業部１４ａに供給される
空気の平均風速は気流が層流状態を保ち得る風速
で、かつ作業者に不快感を与えないとともに機器
９部分における乱流の発生や発塵の防止を図れる
範囲の風速に設定される。

このような風速の範囲は0.2ｍ／秒〜0.6ｍ／秒
の範囲であり、作業部１４ａの平均風速はこの範
囲内で設定され、通路部１４ｂの平均風速は作業
部１４ａの平均風速以下となるよう設定される。
１例として、清浄気流の風速は、たとえば作業部
１４ａでは0.4ｍ／ｓ、通路部１４ｂでは0.2ｍ／
ｓというように、作業部平均風速≧通路部平均風
速の関係に保つようにする。

本実施例においては、清浄作業室内の作業者は
通路部１４ｂを歩行し、通路部１４ｂから自由に
出入りできるよう設けられた作業部１４ａの内部
で作業用機器９を用いて作業を行なう。特に集積
回路等の半導体製造工程の場合、作業用機器９は
大型のものが多く、これらのものを通常のクリー
ンベンチ内に格納するのはスペース的に困難であ
るとともに作業性を低下させる。本実施例では通
路部１４ｂから自由に出入りできるよう設けられ
た作業部１４ａの内部に作業用機器９を設けてい
るので必要な清浄度を保てるとともに作業性を損
なうことがない。また、半導体製造工程の場合に
は作業部への出入りや他の作業部への移動が頻繁
に行なわれるが、本実施例ではこれらの出入りや
移動を妨げることがない。清浄作業室内において
は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発塵源として扱われ、
特に一例としてカバーオール型の無塵服を着用し
た作業者は歩行時に0.3μ以上の粒径の粒子を一人
当たり毎分および150000個発生するため、通路部
には多量の粒子が存在し作業部より低い清浄度に
なる。本実施例では、作業部１４ａに供給される
清浄空気の平均風速が通路部１４ｂに供給される
清浄空気の平均風速以上であるので、作業部１４
ａと通路部１４ｂとの境界部において通路部１４
ｂの気流が作業部１４ａに侵入するのを防止する
とともに、通路部１４ｂにおいても上方から清浄
空気が吹出されるので発塵源から発生した塵埃を
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通路部１４ｂ内に滞留す
ることを防止できる。これにより清浄空気はより
高い清浄度が必要な作業部において層流状態を保
ちやすくなり、作業部の床面近傍まで通路部の気
流が混入することなく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２
９は図示のように床面に近付くにつれ作業部から
通路部へ向かつてふくらみ、空気流通部としての
床排気口３０に至る。そのため、気流境界線２９
の作業部側では床面近傍に向かうにつれ気流のベ
クトルが通路部に向かう方向となり、作業者の影
響で作業部内に流入した塵埃や作業部内で発生し
た塵埃を通路部側へ向かつて早急に流すことがで
き作業部内の清浄度を向上させることができる。
また、床排気口３０を通路部の中央部に設けるこ
とにより、通路部の気流が床面に近付くにつれい
ずれの作業部からも離れた位置で収束するので、
通路部の気流中の塵埃の作業部への流入を防止で
きる。さらに、床排気口３０の幅が通路部の幅よ
り小さいため、床排気口３０への流入風速が速く
なり床面近傍に浮遊する塵埃を早急に排出でき
る。この状態では、作業部１４ａの気流は二方向
に分かれて床排気口３０と側面排気口２８から排
出され、通路部１４ｂの気流は床排気口３０から
のみ排出されるので、通路部１４ｂを通る作業者
からの発塵が作業部１４ａへ影響を及ぼすことが
ない。また、作業部１４ａに供給される空気の平
均風速は上記範囲内であるので機器９が設けられ
ていても機器９の表面からの発塵を防止できると
ともに、作業部１４ａに設置された機器９の前後
にそつて清浄気流が下降するため、うず流もでき
にくく、うず流が塵埃を巻き込んで作業部の清浄
度を低下させることもない。

しかも、床排気口３０は通路部床面にのみ設け
られており、機器を設置する作業部床面はフラツ
トであるから、床全面を多孔板としたダウンフロ
ー式クリーンルームに比べ、床強度を上げること
ができ、振動防止の点でもすぐれている。

本発明の第２実施例を第５図、第６図により説
明する。

この実施例では、両側板１３の外側に、さらに
側板３６を設け、その間に側面還気ダクト３７を
床下還気ダクト３２および側面排気口２８に接続
して設けてある。この側面還気ダクト３７と床下
還気ダクト３２により、側面排気口２８および床
排気口３０からの排気は合流してプレフイルタ２
６を通り空気吸込み口２７へ還流する。この場
合、室内に吹き出された清浄空気のうち、空調給
気ダクト接続口３４から供給される空気量に見合
つた分だけ、側板３６の下部に設けた排気口３８
から外部（保全域）へ排出されるが、他の大部分
の空気は天井部の空気浄化要素へ還流し、再度清
浄化して室内へ供給される。側板１３および側板
３６は、ねじ止めまたは引掛金具等により取りは
ずし可能にして、製造ラインのメンテナンスを保
全域から行えるようにする。

本実施例は、超LSI等の製造に必要とされる、
0.1μｍ粒子の超微粒子を対象とした清浄化に特に
効果がある。

すなわち、一般大気中の粒径別塵埃濃度を第７
図に示すが、これからも分るように、従来のクリ
ーンルームの清浄度の基準である0.5μｍ粒子に比
べ、0.1μｍ粒子は約100倍の濃度を有し、現用の
高性能フイルタ（HEPAフイルタ）の集塵効率
99.99〜99.999％程度では、0.1μｍ粒子で100個／
ft³以下の超清浄空気を供給することは難しい。
第５，６図に示した発明は、室内から排出される
比較的清浄度の高い空気を、外部の汚染空気を混
入することなく、局所的に循環使用することによ
つて、上記のような超清浄空気の供給を可能とし
たもので、第４図の実施例で述べた室内の気流状
態の改善と相まつて、最も重要な作業部の清浄度
については全面ダウンフロー式クリーンルーム以
上の超高性能が期待できる。

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、次の効果が得られ
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) ランニングコストを約半分に低減する。

(3) 全面ダウンフロー方式では難しかつた製造ラ
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) 製造ラインの機器を設置する作業部の床強度
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に供給される清浄空気の
平均風速を通路部に供給される清浄空気の平均風
速以上となるよう設定し、かつ、通路部の下方に
通路部より小さい幅を有する空気流通部を設けた
ので、作業部と通路部との気流境界線が清浄空間
内の床面に近付くにつれ作業部から通路部へ向か
つてふくらみ通路部の気流中の塵埃が作業部に流
入するのを有効に防止して作業部の清浄度保持性
能を向上させることができるとともに、空気流通
部への流入風速を早めて清浄空間内の塵埃を早急
に排出でき清浄空間内の清浄度を向上させること
ができる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図は本発明の第２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
６図はその外観を示す斜視図、第７図は大気中の
粒径別塵埃濃度を示す図である。 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：床排気口、３
２：床下還気ダクト、３４：空調給気ダクト接続
口、３６：外側の側板、３７：側面還気ダクト、
３８：外部への排気口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定方向に配列された作業機器からなる製造
   ラインを建屋空間から隔離するよう包囲して建屋
   から独立した清浄空間を形成し、該清浄空間は作
   業機器が配設される作業部と、該作業部に並行し
   て形成される通路部とから形成され、前記清浄空
   間内に清浄空気を供給する空気浄化手段が前記清
   浄空間の上方に配設され、前記空気浄化手段はそ
   れぞれ清浄空気を前記作業部に上方から供給する
   第１の空気吐出口と清浄空気を前記通路部に上方
   から供給する第２の空気吐出口とを備え、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、前記通路部の下方には前記清
   浄空間内の空気を清浄空間外へ排出する空気流通
   部を備え、前記空気流通部はその幅が前記通路部
   の幅より小さくなるよう設けられて前記空気流通
   部から排出された清浄空気の少なくとも一部を前
   記空気浄化手段に還流させるよう構成されたこと
   を特徴とする清浄作業室。 ２ 前記空気流通部は前記通路部の幅方向の中央
   で前記通路部の延びる方向に沿つて延びるよう設
   けら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。 ３ 前記清浄空間は並行して設けられた２つの作
   業部と該作業部の中間に設けられた通路部とによ
   り形成され、前記空気浄化手段は前記通路部の天
   井面が前記作業部の天井面より高くなるよう逆凹
   字形断面に形成されるとともに前記作業部側の端
   部に空調給気ダクト接続口を備えてなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の清浄作業
   室。