JPH03291436A - 半導体製造工場のクリーンルーム - 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、半導体製造工場に設置される超清浄化の１境
を維持する汎用クリーンルームに関する。

（従来の技術） 従来、半導体工場において、高集積度および微細化され
た半導体製品の製造技術を改善し向上させていくために
超清浄化された製造空間となるクリーンルームが必須条
件とされている。

さらに、全自動装置、自動搬送機器、無人化製造ライン
等の改善を促進するためにも上記クリーンルーム施設が
重要となる。

このような状況下でクリーンルームは、一般に区画され
たクリーン室の天井全面に高効率の特殊エアフィルタ（
ＨＥ　Ｐ　Ａフィルタ）を備えつけたエアラミナーフロ
ーシステムと、加圧エアを供給するニアブロワ−システ
ムを有し、フィルタを介してクリーン室に送り込まれた
エアが循環するように構成されている。このクリーン室
は１立方フィート当りの浮遊塵埃の数によって清浄度を
示し、例えば、高い順にＣ１、Ｃ１００、Ｃ１００Ｏ等
のクラスに区分される。ここで、清浄度は気圧、速度、
−過能力の関数で表わされる。

捉来例のクリーンルームとしては、第６図に示すものが
ある（米国特許明細書第４６９９６４０号参照）。

このクリーンルームは、建物の内部を上層部２、中間層
、下層部３の三層に分け、その中間層を側壁４．４と通
路口が形成される一吊下げ仕切壁５，５により３つの作
業ゾーンを区画するクリーン室Ｒ，，Ｒ１Ｒ，を配置し
ている。

これらのクリーン室の清浄度は次のようにして維持され
る。即ち、エア回送室の下層部３に隣接して配置された
空調装置６が下層部３のエアを吸引して高圧エアを外部
送風管１４を介してエア供給室の上層部２に送る。そし
てエアは中間層の天井壁７に取付けられたＨＥＰＡフィ
ルタ８と床９の通気孔ｌＯを介してクリーン室内を矢印
で示す垂直下方に流れて循環する。

クリーン室Ｒ，は、搬送ロボット１１および半導体製造
装置１２の加工部１２ａが配置され、クラス０１００以
下の高い清浄度に保たれている。クリーン室８重は、吊
下げ仕切壁５を貫通した加工装置１２が位置するがウェ
ハを室内に露出する必要がないためで、Ｃｌ０００以下
の清浄度に保たれる。クリーン室Ｒ８は、オペレータ１
３が作業するゾーンであるため最も低いＣＩｏ、０００
以下の清浄度となっている。クリーン室Ｒ１＋　Ｒｓ、
　Ｒｓの各ゾーンとも同じエア供給室の上層部２とエア
回送室の下層部３を共用する。

吊下げ仕切壁５はプラスチック製の静電防止板であり、
下端が加工装置１２上２０〜３０ＩＩＩＩ１１のところ
まで下っている０区画された各ゾーンの清浄度は、ＨＥ
ＰＡフィルタ８の仕様、数量、処理風量の時間当り換気
回数に依存している。

次に、エア回送室の下層部３に電源ライン、各装置なら
びに設備に基づく配線や配管を設けることにより、クリ
ーン室内を有効に利用できる。

このように構成されたクリーンルームはクリーン室Ｒ，
，Ｒ，、Ｒ，を作業環境に応じた異なる清浄度のゾーン
を形成するので、無駄のない省エネルギー化した空調シ
ステムとなり、高い清浄度の保持と設備コストの低減化
を図るようになっている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このクリーンルームでは１つの定風量方
式大型空調装置により上層のエア供給室全°体にエアを
供給するため、各クリーン室のエアの流れを個別に制御
することができず、必要以上に空調装置に要する送風エ
ネルギーが大きくなると共に、空調装置が故障するとク
リーンルーム全体に影響を及ぼすこととなる。

このためクリーン室、特にクリーン室Ｒ１の清浄度を高
水準に長期間維持することが難しい。

また、クリーン室から離れた場所に空調装置のファンが
あり、長い配管を用いてエアの供給を行うのでエア圧力
の損失が大きく空調装置を大型化する必要があった。

このような事情に鑑みて、本発明は各生産工程毎にエア
の流れを制御可能にして、エアの圧力損失を少くすると
共に、各々のクリーン室が他のゾーンに影響されること
なく安定したエアの流れにより最適なりリーン室を形成
し、併せて設備のメンテナンスを容易にした半導体製造
工場のクリーンルームを提供することを目的としている
。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、 生産工程毎に区分され各々が隣接する複数のクリーンボ
ックスと、このボックスに外気量を制御し供給する外調
機及び加圧を制御し送風するファンフィルタユニット等
を含む空調設備を備え、 クリーンボックス内にはそれぞれ前記ファンフィルタユ
ニットに応じた所定の清浄度を保つクリーン室と、該ク
リーン室を通過するエアの循環路を形成し、 前記クリーン室には隣接するクリーンボックスの共通側
壁を境にして交互にオペレータ部を配置する低クリーン
室と、搬送ロボットを配置する高クリーン室を設け、さ
らに共通側壁を貫通して半導体加工装置を配置すると共
に、この加工部を高クリーン室側に位置させたことを特
徴としている。

また、別の構成として、高クリーン室はその内部に搬送
ロボットの配置ゾーンを仕切る仕切壁を有し、この仕切
壁と共通側壁との間に小区画室を形成し、かつ前記仕切
壁は搬送ロボットのアームが出入する通路口を備えてい
ることを特徴としている。

（作　用） 上記構成により、空調設備は各クリーンボックス毎に制
御が可能となり、半導体製品の生産工程毎に決められる
クリーン室の清浄度は、各クリーンボックスに配置され
たファンフィルタユニットのフィルタ仕様及びこれを通
過するエアの流れを調整することにより決定される。

これによりクリーン室は他のゾーンの影響を受けること
なく、エアの循環によるエアバランスを長期的に保ち、
超清浄ゾーンとなる。

また、クリーンボックス毎に空調設備が独立構成されて
いるため、他の設備の作動中にも容易にメンテナンスが
可能となる。

さらに半導体製品が加工されるゾーンは、クリーンボッ
クスの共通側壁と仕切壁とで囲まれた高清浄空間となり
、しかも供給されるエアにより室内の温度や湿度が均一
に保たれるので、微妙な変化に伴う製品への影響を押え
るための作業環境の最適化が達成されることになる。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の概略構成を示すもので、クリーンル
ーム２０は生産工程毎に隣接する複数のクリーンボック
ス２１．２１・・・と、各ボックス毎へ外気の供給を制
御する外調機３８とから成っている。

第２図は、第１図のＡ−Ａ′線に沿って見たクリーンボ
ックス２１の側断面を示しており、クリーンボックス２
１は外壁２３に囲まれた空間内を内壁２４で仕切られ、
上層部２５、中間層、下層部、２６の三層構造に分離さ
れている。

この内壁２４は天井壁２７、床２８、側壁２９から成り
、中間層はこれらの壁に囲まれたクリーン室３０、下層
部２６と上層部２５を連通する室３１を有する。

天井壁２７にはフィルタ３２と、その上部に設けられる
ファン３３とで構成されるファンフィルタユニット３４
が複数個配置される。また床２８には通気孔３５を有す
る。室３１のエア入口には冷却コイル３６が設けられ、
クリーン室３０内設置の第１図に示す制御器３７にコン
トロールされて上層部２５から下層部２６に回送された
エアを冷却してクリーン室内を適正な温度に制御する。

第３図は、各クリーンボックス２１に設けられたクリー
ン室３０におけるファンフィルタユニット３４．３４・
・・を集中管理して清浄度をコントロールするブロック
図を示す。

本発明の実施例において空調設備は、クリーンボックス
２１の外部に設けられ下層部２６に外気を供給する外調
機３８と、循環エアの温度を一定に保つための冷却コイ
ル３６と、下層部２６を流れるエアの圧力変動を検出す
る圧力センサ３９に基づいて外調機ファン４１の電源制
御を行うインバータ４０から成っている。さらに各ファ
ンフィルタユニット３４と、このユニット３４を遠隔操
作するリモートステーション４２を含み、コンピュータ
５２により温度、圧力、湿度等の諸条件を監視制御する
ようになっている。

このような構成になっているので、本発明の空調設備は
各ボックス毎に独立して制御できる。

このため、上記各クリーンボックス２１の下層部２６は
、間仕切りがなく連通してクリーンルーム全体の床下に
共通のユーティリティー室を形成すると共に、この室内
に１つの外胴機３８から外気を取入れ、各クリーンボッ
クス２１への供給外気量をそれぞれのファンフィルタユ
ニット３４により制御できるようになっている。

また、冷却コイル３６は各クリーンボックス２１の下層
部にそれぞれ設け、かつボックス２１内の循環路にも各
々圧力センサを設けることにより、ファンフィルタユニ
ット３４を通過するエアの供給量およびボックス内の温
度等をよりきめ細く制御できる。

なお、下層部２６への外気量はコンピュータ制御された
１つの外胴機で行なってもよいし、クリーンボックス２
１毎に各々小型の外胴機を下層部もしくは外部に設けて
ファンフィルタユニット３４への供給外気を制御するこ
とも可能である。

第４図は、第１図のＡ−Ａ′線に直交する方向から見た
側断面図であり、本発明のクリーンルーム２０において
半導体製品を製造する生産工程の流れを示す。

ここでは、クリーンボックス２１Ａ、　２１Ｂ、　２１
Ｃが隣接して配置され、ボックス２１Ａ、　２１Ｃはオ
ペレータ部用クリーン室、ボックス２１Ｂはロボット搬
送および製造加工部用のクリーン室を有している。各ク
リーン室３０（Ａ、Ｂ、Ｃ）はそれぞれ天井壁２７にフ
ァンフィルタユニット３４を設け、床２８には通気孔３
５が形成されている。

クリーンボックス２１Ｂには清浄度をクラスＣ１に制御
された高クリーン室３０Ｂがあり、ここにはウェハの搬
送ロボット４３が配置されている。この搬送ロボット４
３は自己クリーン型のものではなく、高クリーン室内で
ウェハを露出した状態で搬送および移載可能なため構造
が単純化されている。

高クリーン室３０Ｂは、搬送ロボット４３の配置ゾーン
の両側に仕切壁４４．４４を有し、この仕切壁がクリー
ンボックス２１Ａ、　２１Ｇとクリーンボックス２１Ｂ
との共通側壁４５．４５とで囲んで形成する小区画室３
０Ｂ、、　３０Ｂ、を備えている。この共通側壁４５は
上層部２５を仕切ると共に高クリーン室３０Ｂと低クリ
ーン室３０Ａ、　３０Ｇを区画している。

これらの小区画室３０Ｂ、、　３０Ｂ、は、高クリーン
室３０Ｂと清浄度は同一であるが、作業ゾーンが狭めら
れているためエアの方向性が均一となり、温度および湿
度のコントロールが安定する。

共通側壁４５には低クリーン室３０Ａと高タリン室３０
Ｂを遮蔽する役目があり、この共通側壁４５を介して半
導体加工装置４７を配置し、この装置の加工部４７ａは
高クリーン室の小区画室３０Ｂ＋、　３０Ｂ、内に位置
する。

一方、仕切壁４４にも搬送ロボット４３のアーム４３ａ
が加工部４７ａに出入する通路口４８が設けられ、搬送
ロボットのアーム４３ａと加工部４７ａの間でウェハを
収容したキャリアの受は渡しが行なわれる。

これらの作業は、低クリーン室３０Ａ、　３０Ｃに存在
するオペレータ５０がそこに配置された制御装置５１の
モニターを介して操作する。このためオペレータ部分は
半導体製品が露出されるゾーンではないので、清浄度は
クラスＣ１０００程度の低クリーン室で十分である。

加工装置およびその他の制御装置における電源ラインや
ガスならびに油空圧系統の配線や配管は下層部２６に集
められ、この下層部を経由して直接クリーン室等に接続
されるのでクリーン室内を有効に利用できる。

第５図は、半導体製造工場内に配置されるクリーンルー
ムを示す一部切欠斜視図であり、同一構成のブロック体
を組合せるためビルトイン方式で組立が可能である。

次に、本発明の半導体製造工場におけるクリーンルーム
での生産工程を説明する。

上述のように構成されたクリーンルームにおいて、搬送
ロボット４３はオペレータ部からの操作により搬送ロボ
ット４３が高クリーン室３０Ｂ内に敷設した誘導路に沿
って走行し、その走行中に搬送ロボット４３がウェハの
クリーン保管庫又は半導体加工装置４７との間でウェハ
の受は渡しを行う。

搬送ロボット４３の走行時期および走行方向の管理とア
ーム４３ａの作動時期の管理は、上位コンピュータによ
って自動制御される。

搬送ロボット４３はその本体に対して頭部が上下左右に
回動可能であり、この頭部にウェハを収容したキャリア
の把持およびその解除を行うアーム４３ａを仕切壁４４
に設けた通路口４８に出入させる。これにより、高い清
浄度を保持している作業ゾーン内にある加工装置の加工
部４７ａ又はクリーン保管庫ヘウエハを収容したキャリ
アを搬入および搬出することができる。

したがって、搬送ロボット４３は高クリーン室３０Ｂか
ら同一クリーンボックス内の高クリーン室３０Ｂ＋、　
３０Ｂａのいずれにもアーム４３ａを出入させることに
より、順次半導体製品の生産工程を実施することができ
る。

本発明の実施例によるクリーンボックスは以下の特徴を
有する。

従来の空調装置機能をファンフィルタユニットと冷却コ
イルとに分割して対応し、クリーンルームを生産工程毎
のクリーンボックスとして配列した構成によりエアの流
れを単純化し、室内温度制御も工程毎に実現できる。

このため、高クリーン室はクラスＣＩ　Ｔｏ、１μｍ）
で温度２４±０．５℃、湿度４５±２％の超清浄空間と
なり、従来の変動差±１℃および±５％に比較して精度
が向上する。

ファンフィルタユニットはモジュール化されており、こ
のユニットの移動、追加が任意にできるため、故障対策
およびユニットの積算運転時間を整理把握して、クリー
ン室の清浄度の変更を容易にかつ省力化された管理を行
える。

外調機からの供給外気量を圧力センサにより調節し、ク
リーンルーム内での装置搬入等に伴う扉開閉に際して生
ずるエアバランスの変動を一定にする。また供給外気の
絶対温度を一定にして生産エリア全域で統一された湿度
が保たれる。

（発明の効果） 以上説明したことから、本発明はクリーンボックス単位
で生産工程毎に区分された空調制御を行えるので、各々
のクリーン室内のエアの流れを安定させ、所望の清浄度
を長期的に維持できる。

またクリーンボックス単位の設備の変更が可能となり、
クリーンルームの管理およびメンテナンスを容易にする
。

さらに、搬送ロボットの配置ゾーンの両側に共通側壁と
仕切壁で区画された高クリーン室の作業ゾーンを設けた
ので、空間が狭められたことから供給エアの流れがより
均一化するため室内の温度および湿度管理の精度が向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体製造工場のクリーンルーム
の概略構成を示す斜視図、第２図は第１図のＡ−Ａ′線
に沿って見たクリーンボックスの側断面図、 第３図は本発明のファンフィルタユニットの制御ブロッ
ク図、 第４図は第１図のＡ−Ａ′線に直交する方向から見た側
断面図、 第５図は工場建物内に設置される本発明のクリーンルー
ムを示す一部切欠構造図、 第６図は従来のクリーンルームを示す縦断面図である。 ２０・・・クリーンルーム ２１Ａ、　２１Ｂ、　２１Ｃ・・・クリーンボックス３
０Ａ、　３０（：・・・低クリーン室３０Ｂ・・・高ク
リーン室 ４４・・・仕切壁 ４７・・・半導体加工装置 ４３・・・搬送ロポッ ４５・・・共通側壁 ４８・・・通路口 ト 第１ 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）生産工程毎に区分され各々が隣接する複数のクリ
   ーンボックスと、該ボックスに外気量を制御し供給する
   外調機及び加圧を制御し送風するファンフィルタユニッ
   ト等を含む空調設備を備え、 前記クリーンボックス内にはそれぞれ前記ファンフィル
   タユニットに応じた所定の清浄度を保つクリーン室と該
   クリーン室を通過するエアの循環路を形成し、 前記クリーン室には隣接するクリーンボックスの共通側
   壁を境にしてオペレータ部を配置する低クリーン室と搬
   送ロボットを配置する高クリーン室を設け、さらに前記
   共通側壁を貫通して半導体加工装置を配置すると共にこ
   の加工部を少なくとも前記高クリーン室に位置させたこ
   とを特徴とする半導体製造工場のクリーンルーム。
2. （２）高クリーン室はその内部に搬送ロボットの配置ゾ
   ーンを仕切る仕切壁を有し、該仕切壁と共通側壁との間
   に小区画室を形成し、かつ前記仕切壁は前記搬送ロボッ
   トのアームが出入する通路口を備えている請求項１記載
   のクリーンルーム。