JPH0356112A - フィルタおよびそれを用いたクリーンルーム - 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、フィルタおよびクリーンルームに関し、特に
、微細な塵埃のみならず、蒸気やガスなどの除去によっ
てより高度な清浄空間を実現する技術に関する。

〔従来の技術； たとえば、半導体集積回路装置の製造プロセスなどにお
いては、極微細な回路パターンが形或される半導体基板
などに作業空間中の塵埃が付春すると、形威される半導
体集積回路に致命的な欠陥を生じる一因となる。

このため、たとえば、株式会社工業調査会、昭和６１年
１１月１８日発行、「電子材料」１９８６年別冊Ｐ１７
６〜Ｐ１８８などの文献に記載されているように、外部
から遮蔽された作業域に、たとえばＨ　Ｅ　Ｐ　Ａ　（
｝Ｉｉｇｈ　Ｂｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　Ｐａｒｔｉｃｕｌ
ａｔｅ　Ａｉｒ）フィルタなどを通過させて浮遊粉塵な
ど除去した清浄な空気流を導くことにより、作業域の高
度な清浄度を実現している。

すなわち、このＨＥＰＡフィルタは、たとえばＳｉＯｚ
　などを主或分とする糸状の酸化物が不規則に入り組ん
だ状態を呈する濾材に空気流を通過させ、空気流中のた
とえば０．１μｍ程度の微粒子を室温下で物理吸着させ
て捕捉するようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記の従来技術のように、室温下で機能する
ＨＥＰＡフィルタなどの場合には、空気流中の微粒子の
捕捉には効果があるものの、より微細な蒸気状不純物や
ガス状不純物の安定な捕捉が困難であるという問題があ
ることを本発明者は見出した。

すなわち、通常のクリーンルームでは、ＨＥＰＡフィル
タなどを経て清浄化した外気を作業域に導入し、作業域
に導入された清浄な空気流の一部をＨＥＰＡフィルタに
還流させて再利用している。

このため、作業域内で発生する蒸気状異物やガス状異物
は還流する空気流に乗ってＨＥＰＡフィルタに吸着され
るが、室温下では吸着状態が不安定なため、時間ととも
に徐々にＨＥＰＡフィルタから脱着して作業域に流入す
ることとなり、本来空気流を清浄化するはずのＨＥＰＡ
フィルタが汚染源となって、蒸気状異物やガス状異物に
よる汚染が長時間にわたって続くなどの問題を生じるも
のである。

このことは、半導体集積回路の一層の微細化に伴って、
空気流中の微粒子のみならず、蒸気状異物やガス状異物
が製品の歩留りに大きく影響するような場合には特に重
要な問題となる。

また、汚染源となった高価なＨＥＰＡフィルタをその都
度交換していたのでは、クリーンルームの稼働コストの
上昇の一因となる。

そこで、本発明の目的は、吸着および脱着を的確に制御
して、蒸気状異物の捕捉を確実に行うことが可能なフィ
ルタを提供することにある。

本発明の他の目的は、蒸気状異物などによる汚染をなく
して作業域の高い清浄度を実現することが可能なクリー
ンルームを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、運転コストを低減すること
が可能なクリーンルームを提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明になるフィルタは、吸着によって空気
流中の目的物質を捕捉する吸着材と、この吸着材の温度
を制御する温度調節手段とからなるものである。

また、本発明になるクリーンルームは、作業域と、この
作業域に流入する空気流の流通経路に設けられた第１の
フィルタと、当該第１のフィルタを介して強制的に空気
流の少なくとも一部を作業域に還流させるファンとから
なるクリーンルームであって、第１のフィルタの上流側
に請求項ｌ，２．３．４または５記載のフィルタからな
る第２のフィルタを配置したものである。

〔作用〕

上記した本発明のフィルタによれば、たとえば吸着材と
して、捕捉すべき目的物質に適した材料を選択するとと
もに、通常の稼働時には吸着材の温度を意図的に下げ、
吸着材に対する目的物質の吸着の促進および安定化を図
り、フィルタの再生時には吸着材の温度を意図的に上げ
て、当該吸着材からの目的物質の脱着を促進することで
、蒸気状異物などの目的物質の捕捉を確実に行うことが
できる。

また、上記した本発明のクリーンルームによれば、作業
域に流入する空気流の経路に設けられた第１のフィルタ
の上流側に、吸着材の意図的な温度制御による吸着の促
進によって蒸気状異物などを確実に捕捉する第２のフィ
ルタが配置されているので、作業域から還流する空気流
や外気とともに到来する蒸気状異物などによってＨＥＰ
Ａフィルタなどからなる第１のフィルタが汚染されるこ
とが確実に防止され、第１のフィルタの寿命が長くなる
とともに、微粒子状の異物のみならずさらに微細な蒸気
状異物などのない作業域の高い清浄度を実現することが
できる。

これにより、クリーンルームの稼働コストを低減するこ
とができる。

〔実施例１〕 以下、本発明の一実施例であるフィルタの一例を図面を
参照しながら詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例であるフィルタＦ（ｆ）の
一例を示す外観斜視図である。

大きな表面積を確保すべく所望の間隙をなして平行に折
り畳まれた板状の熱良導体からなる木体ｌには、同じく
熱良導体からなる複数の温度制御管２がほぼ垂直に貫通
して一体に接続されている。

複数の温度制御管２の各々には、図示しない温度制御機
構において所望の温度にされて供給される熱媒体３が流
通されるようになっており、熱媒体３の温度を所望の値
に設定することにより、熱伝導などによって温度制御管
２に一体に接続されている本体１の温度が所望の値に制
御される構造となっている。

板状の熱良導体からなる本体１の表面には、ほぼ全面に
わたって、吸着すべき蒸気状異物（目的物質）の種類な
どに応じた腹数種の吸着材４ａおよび吸着材４ｂが、到
来する空気流Ａの流れる方向に沿って順に張りつけられ
ている。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、通常の稼働時には、たとえば温度制御管２を流通
する熱媒体３の温度を室温よりも充分に低くなるように
して、本体１に被着されている吸着材４ａ，４ｂを吸着
能力が最大になる温度に冷却する。

このため、空気流Ａとともに到来する複数種の図示しな
い蒸気状異物は、吸着材４ａおよび４ｂの表面を順に通
過する間に吸着して捕捉され、当該吸着材４ａおよび４
ｂが吸着能力が最大になる適温に冷却されているのでそ
の吸着状態が安定に維持される。

これにより、フィルタＦを通過した空気流Ａは、蒸気状
異物が除去された清浄な状態となる。

一方、吸着材４ａおよび４ｂの表面積は限られているの
で、所定の稼働時間後には、すでに吸着している蒸気状
異物などを脱着する再生処理が必要となる。

そこで、本実施例の場合には、この再生処理に際して、
温度制御管２の内部に流通させる熱媒体３の温度を前述
の稼働時よりも高い脱着に最適な温度まで上昇させる。

これにより、吸着材４ａおよび４ｂの表面に安定に吸着
していた蒸気状異物が当該吸着材４ａおよび４ｂから離
脱する脱着現象が促進され、比較的短時間で再生処理が
完了する。

このように、本実施例のフィルタＦによれば、吸着材４
ａ，４ｂの温度を吸着や脱着に最適な温度に的確に制御
できるので、吸着材４ａおよび４ｂによる蒸気状異物の
吸着による確実な捕捉、および脱着による迅速なフィル
タ機能の再生を実現することができる。

〔実施例２〕 第２図は、本発明の他の実施例であるフィルタＦｌ（ｆ
ｌ）の一例を示す外観斜視図である。

本実施例２のフィルタＦ１は、熱良導体からなる筒状の
フィルタユニット５と、このフィルタユニット５の内部
に九十九折り状に収納されたフィルタ濾材６とで構戊さ
れている。

フィルタユニット５の壁面には、その内部を熱媒体７が
流通する温度制御管８が密着して配置されている。

そして、温度制御管８の内部を流通する熱媒体７の温度
を所望の値に制御することにより、フィルタユニット５
の内部に保持されているフィルタ濾材６の温度が所望の
値に設定されるものである。

これにより、通常の稼働時には、たとえばフィルタ濾材
６の温度を室温以下に下げることで、フィルタユニット
５に流入する空気流Ａとともに到来する蒸気状異物の当
該フィルタ濾材６の表面への吸着の促進および安定化が
図られ、蒸気状異物を安定に捕捉することができる。

また、再生に際しては、温度制御管８の内部を流通する
熱媒体７の温度を室温以上にして、フィルタ濾材６の温
度を上げることで、当該フィルタ濾材６からの蒸気状異
物などの脱着が促進され、再生処理を迅速化に行うこと
ができる。

〔実施例３〕 第３図は本発明のさらに他の実施例であるフィルタＦ２
（ｆ２）の一例を示す斜視図である。

本実施例のフィルタＦ２は、熱良導体からなるフィルタ
濾材９の内部に、たとえば所定の導体からなりペルティ
エ効果によって温度制御を行う温度制御手段１０を埋め
込んで構戊されている。

そして、温度制御手段ｌＯに対する通電方向および通電
量を適宜制御することでフィルタ濾材９の温度を制御し
ている。

本実施例３のフィルタＦ２によっても、前記実施例ｌお
よび２と同様の効果が得られるとともに、温度制御手段
１０を電気的に操作できるため、温度制御手＆１０自体
およびそれに付属する図示しない制御機構などを容易に
小型化できるという利点がある。

〔実施例４〕 第４図は、本発明の一実施例であるクリーンルームの構
或の一例を示す模式図であり、第５図は、それに付属す
る除害設備の一例を示す模式図である。

外部から遮蔽された作業域ｌ１の天井側および床側には
、それぞれ送気ダクト１２および還流ダク｝１３が接続
されている。

この送気ダクト１２および還流ダクト１３の各々は還流
ファンｌ４の出口側および入口側に接続され、さらに還
流ファンｌ４には、外気Ａ３を取り込む外気導入ダクト
１５が接続されている。

送気ダクト１２が接続される還流ファン１４の出口側お
よび作業域１１の天井側には、プレフィルタ１６（第１
のフィルタ〉およびＨＥＰＡフィルタ１７（第１のフィ
ルタ）が設けられており、還流ファン１４から送気ダク
ト１２を経て作業域１１に、高度に清浄化されたクリー
ンエアーＡ１が導入される構造となっている。

送気ダクトｌ２におけるＨＥＰＡフィルタ１７の上流側
には、複数の与圧ファンｌ８が設置されており、当該Ｈ
ＥＰＡフィルタｌ７をクリーンエアーＡ１が通過する際
に発生する圧損失を捕うことで、作業域１１に流入する
クリーンエアーＡ１の流速を所望の値に制御している。

還流ダク｝１３が接続される作業域１１の床部分は、天
井部分から流入するクリーンエアーＡ１が層流状態のま
まで還流クリーンエアーＡ２となって通り抜けられるよ
うなグレーティング床ｌ９となっている。

この場合、還流クリーン二アーＡ２の通路となる還流ダ
クト１３の一部には、前記実施例１〜３で示されるよう
なフィルタＦ　（Ｆｌ）（Ｆ２＞が設けられており、前
述のＨＥＰＡフィルタ１７などによって捕捉の困難な蒸
気状異物などが吸着によって捕捉される構造となってい
る。

還流ダクトｌ３におけるフィルタＦの下流側には、当該
遺流ダク｝１３の開閉を行う第１流路調節弁ｖ１が配置
されており、さらにこの第１流路調節弁Ｖｌとフィルタ
Ｆとの間には、第２流路調節弁Ｖ２を備えた分岐ダクト
２０が接続されている。

分岐ダクト２０の先には、第５図に示されるように、排
気ファン２ｌを介して、後述のように有害なガス戊分な
どを除去する操作を行う除害設備２２が接続されている
。

除害設備２２は、たとえば、前記実施例１〜３に例示し
たようなフィルタｆ　　（ｆｌ）（ｆ２＞と、フィルタ
ｆの出口側の排気ダク｝２２Ｈに設けられた第１流路調
節弁ＶｌＯと、第１流路調節弁Ｖ１０とフィルタｆとの
間に接続され、図示しないさらに他の除害設備に接続さ
れる分岐ダクト２２ｂと、この分岐ダク｝２２ｂの開閉
を行う第２流路調節弁Ｖ２０とで構威されている。

以下、本実施例のクリーンルームの作用について説明す
る。

まず、通常の稼働時には、還流ダクト１３に設けられて
いる第１流路調節弁Ｖｔは開放されているとともに、分
岐ダクト２０の第２流路調節弁Ｖ２は閉じられている。

また、フィルタＦは、発生が予想される蒸気状異物の吸
着効率が最良となる温度に温度設定されている。

その状態で、還流ファンｌ４は、還流ダクト１３から到
来する還流クリーンエアーＡ２に、外気Ａ３を一部混和
した後、プレフィルタ１６を介して微粒子などを除去し
、送気ダク｝１２にクリーン二アーＡ１として送出する
。

送気ダクト１２に送出されたクリーンエアーＡ１は、与
圧ファンｌ８によって与圧された後、ＨＥＰＡフィルタ
ｌ７を通過してさらに微細な粒子などが除去され、高度
に清浄化された状態となって天井部分から作業域ｌ１に
流入し、下降流となってグレーティング床ｌ９に至り、
還流クリーンエアーＡ２となって還流ダクトｌ３に排出
される。

還流ダクト１３に排出された還流クリーンエア−Ａ２は
、まずフィルタＦを通過し、このフィルタＦを通過する
間に、たとえば作業域１１において発生した蒸気状異物
などが吸着によって捕捉・除去される。

その後、蒸気状異物などが除去された還流クリーンエア
ーＡ２は還流ファン１４において外部から導入された一
部の外気Ａ３と混和され、プレフィルタ１６などを経て
再びクリーンエアーＡ１として送気ダクト１２に送り込
まれ、与圧ファン１８，ＨＥＰＡフィルタ１７を経て高
度に清浄化された後に再び作業域１１に流入する。

一方、フィルタＦにおける蒸気状異物の吸着による捕捉
能力が低下した場合には、次のようにして再生操作を行
う。

すなわち、還流ダクト１３の第１流路調節弁Ｖ１を閉じ
ると同時に、除害設備２２に通じる分岐ダクト２０の第
２流路調節弁ｖ２を開放し、還流クリーンエアーＡ２が
除害設備２２の側にのみ流れこむようにする。

なお、この時、除害設備２２の側では、排気ダクト２２
ａの第１流路調節弁ＶＩＯが開放されているとともに、
第２流路調節弁Ｖ２０は閉じられており、さらにフィル
タｆは、蒸気状異物などの吸着能力が最大となるような
低い温度に設定されている。

この状態で、還流ダクト１３のフィルタＦにおいて吸着
材４ａ，４ｂの加熱操作を行うことにより当該フィルタ
Ｆの吸着材４ａ，４ｂなどに安定に吸着している蒸気状
異物の脱着を促進する。

そして、フィルタＦから脱着した蒸気状異物は、分岐ダ
クト２０の排気ファン２１を経て除害設備２２のフィル
タｆに至り、このフィルタｆに安定に吸着して捕捉され
、蒸気状異物などが取り除かれることによって無害な状
態となった還流クリーンエアーＡ２は排気ダクト２２ａ
から大気に排出される。

なお、除害設＠２２のフィルタｆの再生処理も、前記還
流ダクト１３のフィルタＦと同様に、まず排気ダクト２
２ａの第１流路調節弁ＶＩＯを閉じるとともに、第２流
路調節弁Ｖ２０を開き、その後、フィルタ『における吸
着材４ａ，４ｂの温度を蒸気状異物などの脱着速度が最
大となるように高くすることで行う。

そして、フィルタｆから脱着された蒸気状異物は、分岐
ダクト２２ｂを通じて図示しない他の除害設備に導かれ
て適切に処理される。

このように、本実施例のクリーンルームによれば、作業
域１ｌに流入するクリーンエアーＡｔを作り出すプレフ
ィルタｌ６およびＨＥＰＡフィルタｌ７の上流側に、当
該プレフィルタ１６やＨＥＰＡフィルタ１７などによっ
て安定に捕捉することの困難な蒸気状異物などの極微細
な異物を吸着によって安定に捕捉するフィルタＦが設け
られているので、作業域１１などにおいて発生する蒸気
状異物などがプレフィルタ１６やＨＥＰＡフィルタ１７
などを汚染することが確実に防止される。

これにより、作業域１１などにおいて発生する蒸気状異
物などがプレフィルタ１６やＨＥＰＡフィルタ１７など
に不安定に吸着し、この不安定に吸着した蒸気状異物が
徐々に脱着するなどして、当該ブレフィルタ１６やＨＥ
ＰＡフィルタｌ７などがかえって蒸気状異物の汚染源と
なることが未然に防止され、作業域１１の高い清浄度を
実現できる。

さらに、汚染防止対策などのために、高価なプレフィル
タｌ６やＨＥＰＡフィルタ１７を必要以上に頻繁に交換
する必要がなく、プレフィルタｌ６や｝ＩＥＰＡフィル
タ１７の寿命が長くなるとともに、フィルタＦおよびフ
ィルタｆの再生処理は、当該フィルタＦおよびフィルタ
『の温度制御および第１流路調節弁ｖｌ，第２流路調節
弁Ｖ２，第１流路調節弁ｖ１０，第２流路調節弁Ｖ２０
の操作によって簡便に実行することができるので、保守
管理作業などを含めたクリーンルームの運転コストを削
減することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、フィルタを構戒する吸着材やフィルタ濾材の
材料や形状などは上記各実施例に例示したものに限定さ
れない。

また、温度制御手段も前記各実施例に例示した熱媒体が
流通する管体や通電によるペルティエ効果を利用するも
のに限らず、他の手段であってもよい。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりで
ある。

すなわち、本発明になるフィルタによれば、吸着によっ
て空気流中の目的物質を捕捉する吸着材と、この吸着材
の温度を制御する温度調節手段とからなるので、たとえ
ば吸着材として、捕捉すべき目的物質に適した材料を選
択するとともに、通常の稼働時には吸着材の温度を意図
的に下げ、吸着材に対する目的物質の吸着の促進および
安定化を図り、フィルタの再生時には吸着材の温度を意
図的に上げて、当該吸着材からの目的物質の脱着を促進
することで、蒸気状異物などの目的物質の捕捉を確実に
行うことができる。

また、本発明になるクリーンルームによれば、作業域と
、この作業域に流入する空気流の流通経路に設けられた
第１のフィルタと、当該第１のフィルタを介して強制的
に前記空気流の少なくとも一部を前記作業域に還流させ
るファンとからなるクリーンルームであって、前記第１
のフィルタの上流側に請求項１．２．３．４または５記
載のフィルタからなる第２のフィルタを配置したので、
第２のフィルタにおける吸着材の意図的な温度制御によ
る吸着の促進によって、第１のフィルタでは捕捉の困難
な蒸気状異物などを確実に捕捉することで、作業域から
還流する空気流や外気とともに到来する蒸気状異物など
によってＨＥＰＡフィルタなどからなる第１のフィルタ
が汚染されることが確実に防止され、第１のフィルタの
寿命が長くなるとともに、微粒子状の異物のみならずさ
らに微細な蒸気状異物などのない作業域の高い清浄度を
実現することができる。

これにより、クリーンルームの稼働コストを低減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例であるフィルタＦの一例を
示す外観斜視図、 第２図は、本発明の他の実施例であるフィル，タＦ１の
一例を示す外観斜視図、 第３図は、本発明のさらに他の実施例であるフィルタＦ
２の一例を示す外観斜視図、 第４図は、本発明の一実施例であるクリーンルームの構
或の一例を示す模式図、 第５図は、本発明の一実施例であるクリーンルームに接
続される除害設備の構或の一例を示す模式図である。 １・・・本体、２・・・温度制御管、３・・・熱媒体、
４ａ，４ｂ・・・吸着材、５・・・フィルタユニット、
６・・・フィルタｍ材、７・・・熱媒体、８・・・温度
制御管、９・・・フィルタ濾材、１０・・・温度制御手
段、１ｌ・・・作業域、１２・・・送気ダクト、１３・
・・還流ダクト、ｌ４・・・還流ファン、１５・・・外
気導入ダクト、１６・・・プレフィルタ、１７・・・Ｈ
ＥＰ−Ａフィルタ、１８・・・与圧ファン、ｌ９・・・
グレーティング床、２０・・・分岐ダクト、２１・・・
排気ファン、２２・・・除害設備、２２ａ・・・排気ダ
クト、２２ｂ・・・分岐ダクト、Ａ・・・空気流、Ａ１
・・・クリーンエアー、Ａ２・・・還流クリーンエアー
、Ａ３・・・外気、Ｆ，Ｆｌ，Ｆ２，ｆ，ｆｌ，ｆ２　
・・・フィルタ、Ｖ１．ｖ１０・・・第１流路調節弁、
Ｖ２，Ｖ２０・・・第２流路調節弁。 第 ■ 図 第 ２ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸着によって空気流中の目的物質を捕捉する吸着材
   と、この吸着材の温度を制御する温度調節手段とからな
   ることを特徴とするフィルタ。 ２、複数種の前記目的物質に応じた複数種の吸着材を設
   けたことを特徴とする請求項１記載のフィルタ。 ３、通常の稼働時および再生時の各々において、前記吸
   着材を異なる最適な温度に保つことにより、稼働時にお
   ける目的物質の捕捉効率および再生時における目的物質
   の脱着効率を高めるようにしたことを特徴とする請求項
   １または２記載のフィルタ。 ４、前記吸着材が前記空気流中の異物を漉しとるフィル
   タ濾材を兼ねることを特徴とする請求項１、２または３
   記載のフィルタ。 ５、前記吸着材が、前記フィルタ濾材を保持するフレー
   ムの内壁面に設けられたことを特徴とする請求項１、２
   、３または４記載のフィルタ。 ６、作業域と、この作業域に流入する空気流の流通経路
   に設けられた第１のフィルタと、当該第１のフィルタを
   介して強制的に前記空気流の少なくとも一部を前記作業
   域に還流させるファンとからなるクリーンルームであっ
   て、前記第１のフィルタの上流側に請求項１、２、３、
   ４または５記載のフィルタからなる第２のフィルタを配
   置したことを特徴とするクリーンルーム。 ７、前記第２のフィルタと前記第１のフィルタとの間に
   おける前記空気流の流路に設けられた第１の弁と、この
   第１の弁と前記第２のフィルタとの間に設けられ、所定
   の除害設備に接続される分岐流路と、この分岐流路に設
   けられた第２の弁とを備え、通常の稼働時には、前記第
   １の弁を開くとともに前記第２の弁を閉じ、前記第２の
   フィルタの再生時には、前記第１の弁を閉じるとともに
   前記第２の弁を開くことにより、前記第１のフィルタを
   汚染することなく前記第２のフィルタの再生作業を可能
   にしたことを特徴とする請求項６記載のクリーンルーム
   。