JPH04214139A - 清浄作業室 - 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。

【０００２】

【従来の技術】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）を図５に示す。

【０００３】１は建屋、２はクリーンルーム室内、３は
高性能フィルタ、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、エッチング、拡散、メタライズ等の製
造ライン用機器、１０は製造ラインの水、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ィル
タ３で処理された清浄空気は天井全面より室内２に吹出
し、室内空気は床下を通って排出される。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。

【０００４】他に関連するものとして特開昭５６−１６
２３３５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る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５の全面ダウンフロ
ー式クリーンルームは室全体の清浄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。

【０００６】（１）清浄化区域および空調対象区域が広
く、高価な高性能フィルタを多量に使用しているため、
設備費が非常に高い。

【０００７】（２）空調維持費、フィルタ交換費用など
のランニングコストが高い。

【０００８】（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。

【０００９】（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。

【００１０】（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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】これら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って考え出された。

【００１５】図６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を床下に向い合せに設
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を張ってトンネル状
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１４ａ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１４ａ
の天井部には空気浄化要素である送風機１５，１６、送
風チャンバ１７，１８、高性能フィルタ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。

【００１６】送風機１５，１６の運転により、外部空気
はプレフィルタ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から送風チャンバ１７の送
り出された空気は作業部用高性能フィルタ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１４
ａへ吹き出し、また、通路部用送風機１６から送風チャ
ンバ１８へ送り出された空気は通路部用高性能フィルタ
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。

【００１７】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。

【００１８】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１
３は、作業用機器９の補修や配管等を外部の保全域から
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。

【００１９】図７にはモジュ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。

【００２０】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へ向って流れ、作業部１４
ａの吹出し風速を天井全面にわたり均一とした場合、作
業部１４ａと通路部１４ｂの気流境界線２９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った。

【００２１】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
かっ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。

【００２２】

【課題を解決するための手段】

【００２３】

【作用】空気浄化手段は清浄空間の上方に配設されて、
第１の空気吐出口および第２の空気吐出口からそれぞれ
清浄空気を作業部および通路部に上方から供給する。通
路部の下方に設けられた空気流通部は清浄空間内の空気
を清浄空間外へ排出する。空気流通部の幅は通路部の幅
より小さくなるよう設けられ、これ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っ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する。また、空気
流通部への流入風速が早まり清浄空間内の塵埃を早急に
排出できる。これにより作業部の清浄度の保持および向
上が可能となる。

【００２４】

【実施例】本発明の実施例を図１ないし図４により説明
する。

【００２５】本発明の第１実施例を図１により説明する
。

【００２６】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って設けられ、
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、
送風チャンバ１７に設けられた高性能フィルタ１９と、
高性能フィルタ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、送風チャンバ１８に設けら
れた高性能フィルタ２０と、高性能フィルタ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。

【００２７】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。

【００２８】通路部１４ｂの天井高さは作業者が立って
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。

【００２９】空気清浄化手段は通路部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（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及び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。

【００３０】図１、図３はそれぞれ図６、図７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、床下環気ダクト３２を形
成し、床排気口３０から排気を床下環気ダクト３２と環
気口３３を通じて外部の保全域へ流す。

【００３１】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
レフィルタ２６を通して空気吸込み口２７へ環流する空
気はミキシングチャンバ３５で合流し、送風機１５、１
６から送風チャンバ１７、１８へ送り出された空気は高
性能フィルタ１９、２０で清浄化された後、室内の作業
部１４ａと通路部１４ｂへそれぞれの天井部から吹き出
す。

【００３２】この場合、作業部の吹出し風速は天井全面
にわたり均一である。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。

【００３３】本実施例では第１の風速設定手段は送風機
１５とフィルタ１９とにより構成され、第２の送風設定
手段は送風機１６とフィルタ２０により構成される。

【００３４】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
きさ及び通路部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
の送風機とフィルタとの特性の組合せにより設定される
。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】本実施例では通路部１４ｂから自由に出入
り出来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
ることはない。

【００４０】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０．３μ以上の粒径の
粒子を一人当たり毎分およそ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。

【００４１】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１４ａと通路部１
４ｂとの境界部において通路部１４ｂの気流が作業部１
４ａ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き出されるので発塵源か
ら発生した塵埃を下方に流しさることができ作業者から
の多量の発塵があっ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。

【００４２】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２９は図示のように床面に近付くにつれ作業部
から通路部へ向かってふくらみ、空気流通部としての床
排気口３０に至る。

【００４３】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って早急に
流すことができ、作業部内の清浄度が向上する。

【００４４】また、床排気口３０を通路部１４ｂ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、何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。

【００４５】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。

【００４６】この状態では、作業部１４ａの気流は二方
向に別れて床排気口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に影響を及ぼすことがない。

【００４７】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からの発塵を防止できる。また、作業部１４ａ
に設置された機器９の前後に沿って清浄気流が下降する
ため、渦流もできにくく、塵埃が渦流に巻こまれること
による作業部の清浄度低下を防止できる。

【００４８】しかも、床排気口３０は通路部床面にのみ
設けられ、機器を設置する作業部床面には開口部がない
ので床強度を上げることができ、振動の発生を防止する
ことができる。

【００４９】本発明の第２実施例を図２、図３により説
明する。

【００５０】この実施例は両側板１３とその外側に設け
られた側板３６との間に側面還気ダクト３７を設け、こ
のダクト３７を床下還気ダクト３２および側面排気口２
８に接続したものである。

【００５１】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および床下排気口３０からの排
気は合流してプレフィルタ２６を通り空気吸い込み口２
７へ還流する。

【００５２】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
に見合った分だけ、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、側板３６は製造ラインのメン
テナンスを保全域から行なえるようねじまたは引っ掛け
金具等により着脱自在に設けられる。

【００５３】本実施例は超ＬＳＩ等の製造に必要とされ
る、粒径０．１μｍの超微粒子を対象とした清浄化に特
に効果がある。

【００５４】図４に示される一般大気中の粒径別塵埃濃
度からも明らかなように、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、現用の高性能フィルタ（Ｈ
ＥＰＡフィルタ）の集塵効率（９９．９９−９９．９９
９％程度）では、０．１μｍ粒子で１立法フィート当た
り１００個以下の超清浄空気を供給することは困難であ
る。本実施例は室内から排出される比較的清浄度の高い
空気を局所的に循環使用することによって、外部の汚染
空気の混入を防止できて上記のような超清浄空気を供給
することができる。

【００５５】本実施例によれば第１実施例で延べた室内
の気流状態の改善と相まって、最も重要な作業部の清浄
度を全面ダウンフロー式クリーンルーム以上の高性能な
ものとすることができる。

【００５６】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。

【００５７】（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。

【００５８】（２）ランニングコストも約半分に減する
。

【００５９】（３）製造ライン別の空調温度制御が可能
となる。

【００６０】（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。

【００６１】（５）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。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、通路部の塵埃が作業部
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、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】

【図１】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である。

【図２】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である。

【図３】本発明の第２実施例における清浄作業室の外観
を示す斜視図である。

【図４】大気中の粒径別塵埃濃度を示す図である。

【図５】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である。

【図６】本発明の基礎となった清浄作業室の長手方向に
直角な断面図である。

【図７】図６の清浄作業室の外観を示す斜視図である。

【符号の説明】

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、１４ｂ：室内の通路部、
１５，１６：送風機、１９，２０：高性能フィルタ，２
２，２４：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、３２：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】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、該清浄空間は並行して設けられて
   作業機器が配設される２つの作業部と、該作業部の中間
   に設けられてこれらの作業部に並行して設けられた通路
   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
   るとともに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。 【３】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、該清浄空間は並行して設けられて
   作業機器が配設される２つの作業部と、該作業部の中間
   に設けられてこれらの作業部に並行して設けられた通路
   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て前記作業
   部側の端部に空調給気ダクト接続口を備えてなるととも
   に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。