JPH02293554A - クリーンルームシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体製造工程などに適用されるクリーンル
ームシステムに関する． 〔従来の技術〕 半導体の製造工程では、膜付け．拡散処理．フォトリソ
グラフィ処理．エッチング処理などのウエハ処理作業が
行われるが、これらの処理工程では塵埃などによる汚染
を極度に嫌うことがら一般にクリーンルーム内で作業を
進めるようにしている． ここで、第５図に従来におけるクリーンルームを一例を
示す．図において、ｌは建屋内に構成されたクリーンル
ームであり、室内には床面側に敷設したフリーアクセス
フロア２の上方に作業者が往来する通路エリア３，およ
び通路エリア３を挟んでその両側に各種のプロセス装置
４を据付ける作業エリア５に区分したクリーン領域がト
ンネルラインとして構成されたブース内に画成されてい
る．また、通路エリア３，作業エリア５に対して、天井
側には高性能フィルタ（Ｈ　Ｅ　Ｐ　Ａフィルタ）６が
チャンバ７に組込んで敷設されている．一方、クリーン
ルーム室内におけるブースの天井裏側．および床下側に
は別置の空気調和機８に接続したサプライエアダクト９
．リターンエアダクト１０が接続配管されており、かつ
各エリア３．５ごとにサブライエアダクト９と前記のチ
ャンバ７との間が分岐ダクト９ａを介して接続されてい
る．なお、１１は給気エアを加圧してチャンバ７に送り
込む送風機、１２は前記したブースの吊り天井を建屋に
吊り下げ支持する吊り金具、１３は熱拡散炉のような装
置に対するドラフトチャンバの系外徘気ダクト、１４は
ブースを仕切る隔壁であり、該隔壁ｌ４の背後のスペー
スが各種装置４に対する保守．点検用のメンテナンスエ
リアとして使用される．なお、このメンテナンスエリア
を通じてリターンエアを作業エリア５側の高性能フィル
タ６に組合せた送風機ｌ１ヘローカルリターンさせる方
式もある．かかる構成で、空気調和機８で所定の温度．
湿度に調節された空調エアはサブライエアダクト９を通
じて通路エリア３．作業エリア５ごとにチャンバ７に給
気され、さらに高性能フィルタ６を透過してクリーン頷
域内へ向けて上方よりクリーンエアがダウンフローする
．一方、ダウンフローしたクリーンエアは床面側のフリ
ーアクセスフロア２を透過し、床下に配管したリターン
エアダクト１０を経て空気調和機８に還流する．なお、
この場合に作業エリア５については送風機１１の送風に
より通路エリア３に対して陽圧に保持し、通路エリア内
での作業員の往来，作業に伴う発塵で作業エリア５が汚
染されるのを防止して高い空気清浄度に保持している．
また、ドラフトチャンパからの系外排気分を補償してク
リーン領域を外部に対し陽圧に維持するために、空気調
和機８へ系外より外気を取り込んで室内に押し込み導入
するようにしている． 〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、前記のようにクリーンルーム室内のクリーン
領域に給気するエアを空気調和機８で集中的に空調処理
し、かつサプライエアダクト９．リターンエアダクト１
０を経由してクリーン領域との間で循環送風するように
した従来のダクト配管方式では次記のような難点がある
．すなわち、（１）サプライエアダクト９を通じてクリ
ーンルーム室内の通路エリア３，作業エリア５に吹き出
すエアは全て同じ温度に調節されている．これに対して
通路エリア３，作業エリア５における熱負荷は一定せず
、作業員の人数．配員状況、および各種装置４の運転状
態により局所的に絶えず変動するために、このままでは
クリーン領域内の温度分布について局所的に大きな温度
勾配が生じる．しかも、局所的な熱負荷が大きい地点で
は、発生熱で生・じた上昇気流が干渉してクリーンエア
のダウンフロ一層流を乱すようになる．そのため、通常
は苛酷な稼働条件を基準にクリーンルームの空調負荷を
想定して空気調和機を運転するようにしているが、室内
の各エリアで所定の空気清浄度．温度を維持するには常
時多量な空調エアを送風しなければならず、そのために
必要以上に動力を消費してランニングコストが嵩む． 《２》一方、大風量の空調エアをクリーンルーム室内に
送り込むには、大形な空気調和機８が必要である他、大
口径のサブライエアダクト９．リターンエアダクト１０
をクリーンルーム室内の天井側．床下に配管しなければ
ならず、その分だけ機械室．配管スペースに多くの占有
空間を必要とするために、建屋および補機設傭に要する
イニシャルコストが高くなる． 《３》クリーンルーム室内で装置のレイアウト変更，設
備の継ぎ足し増設などを行う場合には、ダクトの配管変
更．接続替えなどの大掛りな施工を必要とする． 本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、前記
した従来のダクト配管方式による問題点を解消し、イニ
シャルコスト．ランニングコストを低減化を図りつつ、
クリーン頷域の空気清浄度，空気調和を正常に維持でき
るようにしたクリーンルームシステムを提供することを
目的とする．〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、本発明のクリーンルームシ
ステムは、クリーンルームの室内に通路エリア．プロセ
ス作業エリアなどとして画成したトンネル状のクリーン
領域に対し、各エリアごとにその天井側には高性能フィ
ルタと送風機とを組合せたクリーンユニットを配備し、
かつ前記クリーン領域の外周側に画成した自由空間のリ
ターンスペースを通じてクリーン領域の床面側とクリー
ンユニットどの間を連通ずるとともに、リターンスペー
ス内には前記の各エリアと個々に対応させてクリーンユ
ニットの吸込側近傍にクーリングユニットを分散配備し
、しかも各クーリングユニットを各エリア内での局部的
な熱負荷変動に応じて個別に運転制御するよう構成した
ものである．〔作用〕 上記の構成により、サプライエアダクト，リターンエア
ダクトを介することなく、クリーン領域の各エリアには
クリーンユニットを通じて上方からクリーンエアがダウ
ンフローし、例えばフリーアクセスフロアとして構成さ
れた床面側から自由空間のリターンスペースを通じて再
びクリーンユニットに還流するように循環送風され、か
つこの送風過程で塵埃を高性能フィルタで捕集してクリ
ーン領域を空気清浄化する． 一方、リターンスペース内に配備したクーリングユニッ
トを運転することにより、通路エリア．作業エリアが個
別にローカルクーリングされる．ここで、各クーリング
ユニットは、例えば外部から冷水を流す水冷式冷却コイ
ル単体，ないし冷却コイルに送風機，フィルタを組合せ
たものであり、ブースのトンネルラインに沿って随所に
分散配備されている．そして、これらのクーリングユニ
ットは、個々に各ユニットの据付け位置に対応してクリ
ーン領域の各エリアに分散配備した温度センサの検出値
を基に、冷却コイルに供給する冷水流量を調節して個別
に運転制御される．これにより、作業員の有無．装置の
運転状態に基づくクリーン領域内での局部的な熱負ｒｔ
１変動に即応して各地点での適正なローカルクーリング
が行え、クリーン領域全体での温度分布の均一化．並び
に精密な温度調節が可能となる． また、クリーンルーム室内の設備面でも、大掛りなサプ
ライエアダクト．リターンエアダクトの配管．施工が不
要となり、かつ室内での装置レイアウトの変更，継ぎ足
し増設などにもダクトの接続替えが必要なく容易に対応
できる． （実施例〕 第１図．第２図はそれぞれ異なる本発明実施例の構成図
、第３図はクーリングユニットの配管系統図、第４図は
クリーンユニットの構成図を示す．なお、第５図に対応
する同一部分には同じ符号が付してある． まず、第１図では、第５図と同様にクリーンルーム１の
室内に通路エリア３．作業エリア５に区分したクリーン
領域をトンネルラインとして構成されたブース内に画成
し、さらに作業エリア５の背後には各種装匝４に対する
保守，点検用のメンテナンスエリアｌ５が西成されてい
る．また、トンネルラインとしてなるブースの外周を取
り巻く形でクリーンルーム１の室内には自由空間として
のリターンスペース１６が確保されており、このリター
ンスペース１６を通じてフリーアクセスフロア２の床下
側とブースの天井側との間が相互に連通している． 一方、ブース内のクリーン領域に対して通路エリア３．
作業エリア５の天井面には個別にクリーンユニットｌ７
が配備されている．このクリーンユニット１７の構造は
第４図に示すようにチャンバ内に高性能フィルタ６と送
風Ｉ１１Ｂとを組み込んで一体化したものであり゛、図
示のように吊り金具１２に支えられた支持フレーム１９
の間にマウントして取付けられている． また、第１図に戻り、リターンスペース１６内の天井側
には通路エリア３．作業エリア５．メンテナンスエリア
１５と個々に対応するエア冷却用のクーリングユニット
２０がトンネルラインに沿って随所に分散配備されてい
る．ここで、クーリングユニット２０は、符号２ｌで示
す冷却コイル単体．ないし冷却コイル２１に送風機．高
性能フィルタを組合せたユニットとして構成されたもの
である．そして、通路エリア３に対しては、冷却コイル
２ｌに送風機．フィルタを組合せたクーリングユニット
２０がクリーンユニットｌ７の吸込側に近づけた位置で
宙吊り式に配備されている．これに対して、作業エリア
５に対しては、クリーンユニット１７を収容したチ中ン
バのエア吸込口に冷却コイル２１が単体で装備されてい
る．さらに、メンテナンスエリア１５に対しては、その
天井側には冷却コイル．送風機．フィルタを組合せたク
ーリングユニット２０が装備してある．ここで、前記の
各クーリングユニット２０の冷却コイル２１は、例えば
第３図に示すように冷却水の送水配管路２２（図示され
てないポンプで循環送水される）に三方弁２３を介して
接続されている．一方、前記の各クーリングユニット２
０と個々に対応して各エリア３．５．１５内の各地点に
は温度センサ２４が配置されており、この温度センサ２
４の検出値を基に調節器２５からの指令で前記三方弁換
弁２３の弁開度を比例制御し、冷却コイル２１へ流す冷
水流量を各地点における熱負荷の変動に対応して個別に
調節するようにしている．なお、第１図における符号２
６はクリーンルーム１に対する外気導入配管２７に接続
した空気調和機であり、クリーンルーム室内の圧力を外
部に対して陽圧に保つように外気の押し込み送風，およ
び導入外気の空ｌを行うとともに、必要時にクリーンル
ーム室内側から抽出した一部の空気を空調処理した上で
室内に戻すようにしている．上記の構成で、通路エリア
３，作業エリア５にはブースの天井に設置したクリーン
ユニット１７を通じてクリーンエアがダウンフローして
クリーン領域を清浄化する．そして床面側のフリーアク
セスフロア２を透過したエアはリターンスペース１６を
経由して再びクリーンユニットｌ７に還流するように循
環送風される．また、この場合に作業エリア５に吹き出
すクリーンエアの風量を通路エリア３への吹出し風量よ
りも若干多めに設定して陽圧に維持し、通路エリア３か
ら作業エリア５へ浮遊塵埃が侵入するのを防止してハイ
レベルな空気清浄度に保持するようにしている．これに
より、作業エリア５の空気清浄度が例えばクラス１０程
度、また通路エリア３ではクラス１００〜１０００程度
に維持される．なお、クリーンユニット１７は第４図で
説明したように高性能フィルタ６と送風機ｌ８とがチャ
ンバ内に一体に組み込まれたリークレスの構造であるの
で、クリーンユニット１７を並置配備した場合に、クリ
ーンユニットの相互間で支持フレームｌ９との間に多少
の隙間が残っていても、送風機１８で加圧されたエアが
高性能フィルタを通過せぬままクリーン領域に漏れ出る
おそれはない．したがってこの部分にコーキングを施す
必要がなく、クリーンユニット１７の据付け施工が簡単
に実施できる．さらに、装置４のドラフトチャンバを通
じて系外に排出される排気風量分を補償してクリーンル
ーム室内・を陽圧に加圧保持するために、空気調和機２
６を経て温度調節された外気がクリーンルームの室内に
押し込み導入される．一方、前記の循環送風と平行して
各箇所に分散配備されたクーリングユニット２ｏが運転
され、冷却コイル２ｌに外部より冷却水を送流して通路
エリア３．作業エリア５のクリーンユニットｌ７に供給
するエアの温度調節を行うとともに、メンテナンスエリ
アｌ５に対してはクーリング千ニット２ｏに内蔵したフ
ィルタを通じてクリーンエアをダウンフローし、空気清
浄度を例えばクラス１００００〜１０００００程度に維
持するようにしている．また、クリーンルーム内に作業
員が立ち入って各種装置４でプロセス作業を行っている
稼働状態では、先記した温度センサ２４て各エリア内に
おける各地点の温度を検出し、その検出値を基に各クー
リングユニット２０の冷却コイル２ｌに流す冷水流量を
個別に調整して室内における局部的な熱負荷に対応した
空調制御を行うようにする．これにより極め細かな温度
調節を行うことができ、クリーン領域内での温度分布の
均一化．並びに精密な温度調節が可能となる． 第２図は本発明の異なる実施例を示すものである．この
実施例はクリーン領域を全面層流方式としたもので、第
１図の実施例と比べて、クリーン領域の天井面には全幅
に亙りクリーンユニット１７が平面的に並置配備されて
いる点を除き、その他の構成並びに動作は第１図の実施
例と同様である．〔発明の効果〕 本発明によるクリーンルームシステムは、以上説明した
ように構成されているで、次記の効果を奏する． ＋１１従来のダクト配管方式と比べてサプライエアダク
ト，リターンエアダクトの配管，施工が不要であり、ク
リーンルームのイニシャルコストを大幅に低減できる他
、クリーンルーム内での装置のレイアウト変更．継ぎ足
し増設にも容易に対応できる． 《２》クリーン領域の各エリアに対応してクーリングユ
ニットを随所に分散配備し、かつ各クーリングユニット
をクリーン領域内における局部的な熱負荷変動に応じて
個別に運転制御することにより、別系統の空気調和機か
ら多量な空調エアを供給することなしに系内で極め細か
な空調制御が可能となり、これによりトンネルラインと
して構成されたクリーン領域の温度精度，温度分布が向
上するとともに、従来システムと比べて空気調和機の冷
房，送風動力を軽減してランニングコストの節減化が図
れる． （３）外気導入用として別置した空気調和機は、クリー
ンルーム内の加圧分に相当する風量を処理するだけで済
み、冷房．送風能力の小さな小形機で対応できる．

【図面の簡単な説明】

第１図．第２図はそれぞれ本発明の異なる実施例の構成
断面図、第３図はクーリングユニットの冷却コイルの配
管系統図、第４図はクリーンユニットの構造図、第５図
は従来例のクリーンルームの構成断面図である．図にお
いて、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）クリーンルーム室内に通路エリア、プロセス作業エ
   リアなどとして画成したトンネル状のクリーン領域に対
   し、各エリアごとにその天井側には高性能フィルタと送
   風機とを組合せたクリーンユニットを配備し、かつ前記
   クリーン領域の外周側に画成した自由空間のリターンス
   ペースを通じてクリーン領域の床面側とクリーンユニッ
   トとの間を連通するとともに、リターンスペース内には
   前記の各エリアと個々に対応させてクリーンユニットの
   吸込側近傍にクーリングユニットを分散配備し、しかも
   各クーリングユニットを各エリア内での局部的な熱負荷
   変動に応じて個別に運転制御するように構成したことを
   特徴とするクリーンルームシステム。