JPH04214137A - ガス吸収装置を備えたクリーンルーム及びガス吸収装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、集積回路等に利用され
るクリーンルームに係り、特に超高集積度の集積回路素
子の製造に適した超清浄クリーンルームに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体製造等ではクリーンルー
ム内において、洗浄やエッチング等でＨＦやＨＣｌ等を
使用している。従来のクリーンルームでは、このような
薬品等の漏れによる装置の腐食やＨＥＰＡフイルタの損
傷を防止するため、ガスを除去するガス吸収フイルタを
設けている。図１１は半導体集積回路素子（ＬＳＩ）の
製造に利用されるクリーンルームを示している。清浄作
業域１の天井にはファンフイルタユニット１Ａ、１Ｂが
設置され、ファンフイルタユニット１Ａ、１Ｂにはそれ
ぞれ送風フアン２Ａ、２Ｂと、高性能フイルタ（以下Ｈ
ＥＰＡフイルタと称する）３Ａ、３Ｂを有している。清
浄作業域１には製造装置４が配置されている。ファンフ
イルタユニット１Ａ、１Ｂから吹き出された清浄空気は
開口床５、床下空間６を通り、保守域６Ａ、６Ｂを上昇
してファンフイルタユニット１Ａ、１Ｂの空気取り入れ
口１Ｃ、１Ｄに入る。床下空間６から一部の空気は、換
気ダクト６Ｃを通って空気調和機７に送られる。空気調
和機７はミキシングチャンバ７Ａ、温湿度調整部７Ｂ、
送風ファン７Ｃ、ＨＥＰＡフイルタ７Ｄ等より成り、ミ
キシングチャンバ７Ａでは、クリーンルームからのエア
と外気８とが混合される。混合空気は、空気調和機の各
部分を通って温湿度が調和され、清浄化されて供給ダク
ト９を通って、ファンフイルタユニット１Ａ、１Ｂに入
る。

【０００３】ところでＬＳＩは、微細化の進展に伴って
、製造環境の清浄度への要求も厳しくなっており、塵埃
の外、外気からの硫黄酸化物（ＳＯ２　）、窒素酸化物
類（ＮＯＸ　）の侵入の防止も求められるようになった
。 このため活性炭を主材とするガス吸収フイルタを用いる
ことが提案されている。例えば、第９回超ＬＳＩウルト
ラクリーンテクノロジーシンポジウム「クリーンルーム
及びその付帯設備」（平成元年６月）のプロシーディン
グｐ３５には、図１１に示すように活性炭吸着層７Ｅを
外気処理機の中に用いる例が示されている。また特開昭
６０−４４７４２号公報では、図１１に示すように活性
炭素繊維からなるフイルタ９Ａを供給ダクト９の途中に
用いる例が示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クリー
ンルームに供給される空気の大部分は保守域６Ａ、６Ｂ
を通って循環しており、内部での汚染、特に製造装置４
からの汚染、それもＨＥＰＡフイルタでは除去されない
ガス状物質による汚染が発生すると、これを除去するの
は容易ではない。特に洗浄装置で多量に使用している弗
化水素ガスが漏洩すると、室内壁面等への吸着、脱着な
どを繰り返しながらクリーンルーム内全域へ拡散する。 弗化水素ガスはＨＥＰＡフイルタに接触すると、フイル
タを構成するガラス繊維を腐食させ、ガラス中に含まれ
る酸化ボロンの極微粒子を放出する危険性がある。酸化
ボロンはシリコン半導体のウエハに付着し、ＬＳＩの性
能や歩留りを悪くする。

【０００５】本発明は、弗酸や塩酸などの酸性ガスを効
果的に除去する低圧損の構造のガス吸収装置を空気循環
系に設けることによって、ＨＥＰＡフイルタの素材の腐
食を防ぎ、酸化硼素を含むガラス繊維の微粒子がクリー
ンルームに拡散することの防止を目的とする。その結果
、ＬＳＩの製造歩留りの向上に寄与するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のガス吸収装置は
、前記目的を達成する為に、多数の格子状貫通孔が形成
されて成る格子構造状活性炭と、前記格子構造状活性炭
がその中で整列配置される枠体と、前記枠体内の各格子
構造体の間に介在される緩衝材と、前記枠体内に整列配
置された格子構造状活性炭の少なくとも下流側に配置さ
れる除塵フイルタと、から成ることを特徴とする。

【０００７】

【作用】このように本発明によれば、清浄エア域内の洗
浄装置等の製造装置で漏れたガスは、ガス吸収装置によ
り吸収除去され、前記ガスがクリーンルームに供給され
ることは確実に防止され、したがって該ガスによってク
リーンルーム全体が汚染されるようなことはない。

【０００８】

【実施例】以下、図に示す実施例を用いて本発明の詳細
を説明する。図１は本発明に係るクリーンルームの一実
施例を示す概略構成図である。本クリーンルームは、空
気調和機１０及び供給ダクト１１から成る空気供給系を
具備していると共に、天井部分には送風ファン１２及び
ＨＥＰＡフイルタ１３を有するファンフイルタユニット
１４が配置されており、該ファンフイルタユニット１４
の空気取り入れ口には第１のガス吸収フイルタ１５が設
けられている。また、ファンフイルタユニット１４の周
囲側面は間仕切り部材１６で仕切られており、該間仕切
り部材１６が清浄作業域１７を構成している。該清浄作
業域１７のグレーチング床１８は一定の開口比率を有し
ており、該グレーチング床１８上には製造装置である洗
浄装置１９及び生産設備２０が載置されている。尚、前
記第１のガス吸収フイルタ１５は該洗浄装置１９等の上
方に位置するファンフイルタユニット１４の空気取り入
れ口に設けられている。また、該グレーチング床１８の
下側の床下空間２１は前記空気調和機１０と換気ダクト
２２を介して接続されており、該換気ダクト２２の途中
には第２のガス吸収フイルタ２３が配置されている。

【０００９】次に、以上のように構成されたクリーンル
ームの作用について説明する。空気調和機１０から供給
ダクト１１を介してファンフイルタユニット１４の上方
に送られた空気は、該ファンフイルタユニット１４に備
えられた送風ファン１２及びＨＥＰＡフイルタ１３を介
して清浄空気となって清浄作業域１７に吹き出される。 清浄空気は清浄作業域１７内を垂直層流状態で流下した
後、グレーチング床１８を通過し、床下空間２１に排出
される。この空気の大部分は保守域２４を通って再びフ
ァンフイルタユニット１４側に供給される。このとき清
浄作業域１７内の洗浄装置１９等で漏れたガスは、その
一部がこの空気と同時にファンフイルタユニット１４側
へ送られ、該ファンフイルタユニット１４の空気取り入
れ口側に設けられた第１のガス吸収フイルタ１５によっ
て吸収除去される。また、残りのガスは、床下空間２１
から換気ダクト２２内に入り、空気調和機１０に送られ
るが、このときガスは第２のガス吸収フイルタ２３によ
り吸収除去されるため、空気調和機１０から供給ダクト
１１を通ってファンフイルタユニット１４の上方へ送ら
れる空気は清浄な空気となり、これによってクリーンル
ーム全体が汚染されるようなことはない。

【００１０】尚、該第２のガス吸収フイルタ２３は空気
調和機１０内の換気取入れ室に設けた構成としてもよい
。図２は本発明に係るクリーンルームの他の実施例を示
すもので、クリーンルームの天井にはＨＥＰＡフイルタ
１３のみが配置されており、該ＨＥＰＡフイルタ１３の
周囲側面を仕切る間仕切り部材はクリーンルームの側壁
２５が兼用している。該クリーンルームのＨＥＰＡフイ
ルタ１３とグレーチング床１８とで画成される部分が清
浄作業域１７を構成しており、該清浄作業域１７のグレ
ーチング床１８上に洗浄装置１９及び生産設備２０が載
置されている。また、空気調和機１０から供給ダクト１
１を介してＨＥＰＡフイルタ１３の上方空間に空気が送
られる点及び空気調和機１０と床下空間２１とを接続す
る換気ダクト２２の途中に第２のガス吸収フイルタ２３
が設けられている点は上述した第１実施例と同じである
。

【００１１】更に、本実施例においては、天井のＨＥＰ
Ａフイルタ１３の送風系として、床下空間２１とＨＥＰ
Ａフイルタ１３の上方空間とを接続する循環ダクト２６
を有しており、該循環ダクト２６の途中に第１のガス吸
収フイルタ２７及び循環ファン２８を設けた構成として
いる。本実施例にあっては、空気調和機１０から供給ダ
クト１１を介してＨＥＰＡフイルタ１３の上方空間内に
送られた空気は、ＨＥＰＡフイルタ１３を介して清浄空
気となって清浄作業域１７に吹き出される。清浄空気は
清浄作業域１７内を垂直層流状態で流下した後、グレー
チング床１８を通過し、床下空間２１に排出される。こ
の空気の大部分は循環ダクト２６を通って再びＨＥＰＡ
フイルタ１３の上方空間に供給されるが、このとき洗浄
装置１９等で漏れたガスは、その一部が循環ダクト２６
に設けられた第１のガス吸収フイルタ２７によって吸収
除去される。また、残りのガスは、床下空間２１から換
気ダクト２２内に入り、空気調和機１０に送られるが、
このときガスは第２のガス吸収フイルタ２３により吸収
除去される。従って、空気調和機１０から供給ダクト１
１を通ってＨＥＰＡフイルタ１３の上方空間へ送られる
空気は清浄なものとなり、クリーンルームの汚染は防止
される。

【００１２】また、図３は本発明に係るクリーンルーム
の更に他の実施例を示すものである。クリーンルームの
天井には送風ファン１２及びＨＥＰＡフイルタ１３を有
するファンフイルタユニット１４が配置されていると共
に、該ファンフイルタユニット１４の周囲側面は間仕切
り部材１６で仕切られており、該間仕切り部材１６内が
清浄作業域１７を構成している。該清浄作業域１７のグ
レーチング床１８上には洗浄装置１９及び生産設備２０
が載置されている。また、グレーチング床１８の下側の
床下空間２１は空気調和機１０と換気ダクト２２を介し
て接続されており、該換気ダクト２２の途中には第２の
ガス吸収フイルタ２３が配設されている。また、空気調
和機１０は供給ダクト１１を介してファンフイルタユニ
ット１４の上方に接続されている。

【００１３】更に、本実施例においては、クリーンルー
ム内の清浄作業域１７周囲に天井のＨＥＰＡフイルタ１
３の送風経路を成す循環通路２９を設けると共に、循環
通路２９入口に第１のガス吸収フイルタ３０を設けた構
成としたものである。このような構成にしても上述した
第１実施例と同様の効果が得られる。図４では、本発明
の第１、第２のガス吸収フイルタを構成する格子構造状
活性炭４０が示され、活性炭４０は全体として直方体状
に形成されている。活性炭４０は、図５に示すように、
多数の貫通した格子状孔４２を有し、格子孔４２は例え
ば開口径ｌ＝０．７　〜１．２ｍｍ　、壁圧ｔ＝０．２
　〜０．４ｍｍ　で構成されている。活性炭４０は、格
子構造状に限らず、ハニカム構造でもよい。

【００１４】このように構成された活性炭４０は図６で
示す発砲スチロール製中枠４４内に複数個整列して配置
される。各活性炭４０の間にはポリエステル繊維製緩衝
材４６が配置され、活性炭４０同士が直接接触しないよ
うになっている。これにより活性炭４０同士の接触によ
って生ずる微粒子の発生を防止できる。更に、活性炭４
０の上面、下面にはポリエステル繊維製保護シート４８
、５０が設けられる。更に、このように構成された活性
炭４０には、下枠５２、下側エクスパンダメタル５４、
粗フイルタ５６、上側エクスパンダメタル５８、上枠６
０が重ねられ、ボルト６２に一体にされてガス吸収フイ
ルタを構成する。

【００１５】図７は、横軸にガスの直線速度、縦軸に圧
力損失をとり、従来の粒状活性炭と本発明の開口率を変
えたガス吸収フイルタとを比較したものである。これに
よると、従来知られている粒状活性炭は流速が増すのに
比例して圧損が大きくなることが分かる。また、本発明
のガス吸収フイルタでは開口率が小さくなる程、即ち格
子孔径ｌが小さくなる程圧損が大きくなり、活性炭４０
の開口率は６０％以下の場合には振動が発生するので、
開口率６０％以上であることが必要である。

【００１６】長さ１４０ｍｍ、幅７０ｍｍ、厚さ４０ｍ
ｍ、の直方体の格子構造状活性炭４０を３列１２行に並
べ（３６ケ）、これを縦４５０ｍｍ、幅８６０ｍｍ、厚
さ６０ｍｍの枠内に収容した。表面と裏面に厚さ３ｍｍ
の不織布（ポリエステル）製の保護シート４８、５０、
フイルタ５６で覆い、上下から挟み付けて空気を流した
。５時間後の微粒子発生数を測定し、その結果を図８に
示す。図８によると、従来の粒状活性炭は流速が増すの
に比例して、微粒子発生数は大きくなる。また、格子構
造状活性炭４０の上下にのみフイルタ４８、５０、５６
を設けたものは、流速１ｍ／ｓを越えると急激に微粒子
の発生が大きくなる。活性炭４０の下流にフイルタ５６
、側方に緩衝材４６を配置したものは、流速１０ｍ／Ｓ
までは微粒子の発生数は略同じであった。従って、この
ことより活性炭４０の上下にフイルタ４８、５０、５６
を配置したのみでは、流速１ｍ／Ｓを越えると活性炭４
０同士が接触して発塵するので実用的ではなく、活性炭
４０同士の接触を防ぐ緩衝材４６が必要なことが分かる
。

【００１７】図９では、横軸に通気時間、縦軸に経過時
間における１立方フィート当たりの吹出空気中に含まれ
る微粒子（０．１　μｍ　以上の径）発生数を示してあ
る。図９によれば、開口率が小さいほど、即ち格子孔径
が小さいほど微粒子の発生数が多いことが分かる。図１
０では、横軸に通気時間、縦軸に経過時間における塩酸
ガス除去率をとってある。

【００１８】格子構造状活性炭４０の場合、開口率が８
０％を越えると、ガスと活性炭との接触効率が下がり、
十分な除去率が得られなくなる。従って８０％以下の開
口率とすることが必要である。以上のように格子構造状
活性炭４０の開口率は、圧力損失、微粒子発生数の観点
から、開口率の下限は５７％以上、好ましくは６０以上
であり、上限はガス除去率の観点から８０％である。

【００１９】従って、格子構造状活性炭４０の開口率は
６０％〜８０％であることが必要である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明はクリーン
ルームに還流する清浄空気の全部もしくは一部をガス吸
収フイルタに通すことによって、有害ガスを除去し、Ｈ
ＥＰＡフイルタの腐食を防止し、フイルタ材料からの酸
化ボロンの飛散を防ぐので、集積回路素子の歩留りを向
上し性能の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係るクリーンルームの一実施例
を示す概略構成図

【図２】図２はクリーンルームの他の実施例を示す概略
構成図

【図３】図３はクリーンルームの他の実施例を示す概略
構成図

【図４】図４は本発明の格子構造体状活性炭の斜視図

【
図５】図５は本発明の活性炭の拡大斜視図

【図６】図６
は本発明のガス吸収フイルタの分解斜視図

【図７】図７
は本発明の活性炭の開口率を変えた場合の夫々の圧力損
失を示す特性図

【図８】図８は本発明の活性炭と従来の活性炭との微粒
子発生数を示す特性図

【図９】図９は本発明の活性炭の開口率を変えた場合の
夫々の微粒子発生数を示す特性図

【図１０】図１０は本発明の活性炭の開口率を変えた場
合の夫々のＨＣＬ除去率を示す特性図

【図１１】図１１は従来のクリーンルームの一例を示す
概略構成図

【符号の説明】

１０…空気調和機 １１…供給ダクト １２…送風フアン １３…ＨＥＰＡフイルタ １４…ファンフイルタユニット １５…第１のガス吸収フイルタ １６…間仕切り部材 ２２…換気ダクト ２３…第２のガス吸収フイルタ ４０…格子構造状活性炭 ４６…緩衝材 ５２…下枠 ５６…フイルタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の格子状貫通孔が形成されて成る格子
   構造状活性炭と、前記格子構造状活性炭がその中で整列
   配置される枠体と、前記枠体内の各格子構造体の間に介
   在される緩衝材と、前記枠体内に整列配置された格子構
   造状活性炭の少なくとも下流側に配置される除塵フイル
   タと、から成るガス吸収装置。
2. 【請求項２】前記活性炭の格子状貫通孔の開口率は６０
   ％〜８０％である請求項１のガス吸収装置。
3. 【請求項３】天井に配置されたＨＥＰＡフイルタと、Ｈ
   ＥＰＡフイルタと接続され空気調和機と供給ダクトから
   成る空気供給系と、該ＨＥＰＡフイルタから出た清浄エ
   アのエア域を仕切る間仕切り部材と、前記ＨＥＰＡフイ
   ルタの空気取り入れ口側に設けられた請求項１又は請求
   項２のガス吸収装置を備えたクリーンルーム。
4. 【請求項４】天井に配置されたＨＥＰＡフイルタと、空
   気調和機と供給ダクトから成る空気供給系と、該ＨＥＰ
   Ａフイルタから出た清浄エアのエア域を仕切る間仕切り
   部材と、前記ＨＥＰＡフイルタの空気流入口側に設けら
   れた請求項１又は請求項２のガス吸収フイルタと、ＨＥ
   ＰＡフイルタから吹き出されたエアの少なくとも一部を
   ＨＥＰＡフイルタに戻す換気ダクト系に設けられた請求
   項１又は請求項２のガス吸収装置を備えたクリーンルー
   ム。