JPH10116758A - 半導体製造工場 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】クリーンルームの面積を最小化して、建設コス
ト並びに維持コストを低減する。 【解決手段】生産設備本体９と補機１１の設置面積の大
小に応じて最適な床下構造の区域に設置し、異なる床下
構造を持つ区域を組合わせた建屋とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造工場に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工場に用いられているクリー
ンルームは、ウェハを取り扱う高清浄度域を作成するた
めに、その領域の天井に微細な塵埃まで高効率に除去で
きるエアフィルタを内蔵したファンフィルタユニットを
設置してフィルタを通してダウンフローの気流を作成し
ている。この気流により、作業域で発生する塵埃を速や
かにグレーチング床を通して床下に導くことで、作業域
の塵埃濃度を低く保っている。半導体の集積度が高くな
るにつれて、ウェハの径の増大やプロセス数の増大によ
るクリーンルームの大型化が進んでいる。このような大
型化は経済性を悪化させることになるので、床下に製造
装置の補機を配置することが広く行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】床下に製造装置の補機
を配置することによって作業域に占める製造装置本体の
密度は大幅に高くなっているが、現実には製造装置の種
類に応じて製造装置本体の占める床面積と補機が占める
床面積が等しいとは限らず、ある種の装置では補機の面
積が大きいために作業域での本体の密度が低下したり、
補機が少ない装置では床下の密度が低くなり、クリーン
ルーム全体での最密化は実現されていない。補機の多い
機器と少ない機器を隣り合わせて配置できれば最密化は
容易に達成されるはずであるが、装置相互の特性上実現
できない場合が多い。

【０００４】本発明の目的は維持コストが高いクリーン
ルーム内のスペース効率を最大化することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】製造設備本体と補機の占
有面積の大小関係に基づき、本体の占有面積が多い機器
を設置する防火壁で仕切られた区域では本体と補機を同
一床面上に配置するが区域内の設置床を２層化し、ウェ
ハのカセットを保管するストッカ内で層間のウェハの搬
送を実施する、同等の場合には従来と同様に作業床に本
体のみを床下に補機のみを設置する、補機の占有面積が
多い機器を設置する防火壁で仕切られた区域では床下を
２層化して下側になる部分はクリーンルームを流れる空
気が届かない塞がれた天井で仕切り、クリーンエアのリ
ターン部となっている上層の下床には熱排気などがない
補機を下層の下床には熱排気などがあるポンプなどの補
機を配置できるようにする。このように装置の種類毎に
床下構造を変えたベイに配置することによって、クリー
ンルーム内のスペース利用効率を最大化することができ
る。

【０００６】また、別の形態としては超高クリーン度を
維持する空間をウェハの搬送容器と製造装置内部および
その間の搬送部分だけとし、装置本体のみを最小限のメ
ンテナンスエリア分だけメンテナンス時に必要なレベル
のクリーン度を達成できる個別のクリーンルームに設置
し、補機類は隣接空間に配置したモジュールをクリーン
ルームでない建屋に配置することによってもクリーンル
ーム内のスペース利用効率を最大化することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】

（実施例１）本発明の第１の実施例を図１を用いて示
す。図１は半導体製造工場のクリーンルームの断面を示
している。クリーンルームは下床１，外壁２，屋根３，
グレーチングを用いた作業床４，清浄度を保つためのフ
ァンフィルタユニット５を設置した天井６，建屋の防火
区域を仕切る内壁７，リターンエアの流路となるリター
ンダクト８によって構成される。多くの場合、区域Ａに
示されるように生産設備本体９は作業床４上にウェハ搬
送路１０に前面を接するように設置され、生産設備の補
機１１は下床１上に設置される。ウェハ搬送路１０の清
浄度を高く保つためにファンフィルタユニット５で塵埃
を除いた清浄空気をダウンフローの気流を形成してウェ
ハ搬送路１０内で発生する塵埃を速やかに作業床４の下
方に流すようにしている。生産設備本体９が設置されて
いるエリアもウェハ搬送路１０と同様にタウンフローの
気流を形成しているが、清浄度レベルはウェハ搬送路１
０ほど高くは要求されない。床下に流れた空気はドライ
コイル１２で生産設備本体９や生産設備の補機１１から
発生する熱の一部を除去されリターンダクト８を通って
天井裏へと還流される。

【０００８】生産設備本体９の占める床面積と生産設備
の補機１１の占める床面積がほぼ等しい装置に関しては
区域Ａのような配置によって、作業階における生産設備
本体９の設置密度を大きくできる。これに対して生産設
備本体９の占める床面積が生産設備の補機１１の占める
床面積に比べて小さい装置を区域Ａのように配置しよう
とすれば、生産設備の補機１１を最密に配置しても生産
階の生産設備本体９は必要以上のスペースを持った配置
となってしまう。そこで、これらの装置は区域Ｂに示す
ような床下をリターンエアが通過できない床１３で２層
に区切り、リターンエアが通過する上層の床下には熱の
発生が少ない補機１１ａを下層の床下には熱排気が発生
するような熱の発生が大きい補機１１ｂを設置するよう
に配置する。このようにすれば、床下の補機設置面積が
約２倍と大きくなるので生産階の生産設備本体９を最密
に配置することができると共に、下層の床下１４は清浄
度を要求されないので空調コストの低いエアの排気で済
むようになり、クリーンルームのランニングコスト低減
にもなる。

【０００９】一方、生産設備本体９の占める床面積が生
産設備の補機１１の占める床面積に比べて大きい装置を
区域Ａのように配置しようとすれば、生産設備本体９を
最密に配置しても床下の生産設備の補機１１は必要以上
のスペースを持った配置となってスペースの利用効率が
低下してしまう。そこで、これらの装置は区域Ｃに示す
ように区域Ａでいう床下にもう一層生産フロアを設け、
生産設備本体９と生産設備の補機１１を同じ床面に設置
する。このようにすれば区域Ｃにおける床面を最密に利
用することが可能となる。区域Ｃでは、上部生産階１５
を通ったクリーンエアは、作業床４の下側に設置したド
ライコイル１２により温度を下げられ、下部生産階１６
の天井６に取り付けられたファンフィルタユニット５で
クリーン度を上げて下部生産階をダウンフローで流れ、
床下で再度ドライコイル１２で冷却されてリターンダク
ト８を通って天井裏に循環される。区域Ｃに示した配置
を採用するとエキシマレーザを用いたステッパ装置で
は、レーザ部を本体と同じ床面に配置できるため、床下
に配置する場合より光路が短くなるのでコスト的にも振
動的にも有利になる。

【００１０】生産設備本体９と生産設備の補機１１の設
置床面積の大小関係によって、スペース効率を最大にで
きる床下構造があり、これらの３種類の床下構造を持つ
区域をクリーンルーム全体に必要な床面積を満足する数
だけ組合わせることにより、工場全体でのスペース効率
を最大にすることができる。図１では各区域を１領域ず
つ組合わせているが、区域Ａを２領域，区域Ｂと区域Ｃ
を各１領域組合わせる場合なども考えられる。また、主
たる生産階の床面のレベルを同一に保っているので、生
産設備に必要な薬品，ガス，冷却水，排気ダクト等のユ
ーティリティを作業床４の下に単一の床下構造を持つク
リーンルームと同等の配置性も維持することができる。

【００１１】床下の高さに関しては、区域Ｃを考えると
き生産階を床下部に設けるためには床下の高さを生産階
の高さより高くする必要があるが、必要以上に高くすれ
ば建屋の高さが高くなると共に生産設備本体９と生産設
備の補機１１との接続配管やケーブルの長さが長くなり
コストが高くなる。例えば生産階の高さを３ｍとして床
下にもう一層生産階を設置し床下の高さを生産階の間で
１.５ｍ 、下層の床下を１ｍとすれば、主生産階から見
た床下の総高さは５.５ｍ となり床下の高さは生産階の
約２倍となるが、生産階の間や下層の床下高さに余裕を
多くすれば主生産階から見た床下の総高さが２倍を超え
てもよい。したがって、床下部分の高さは生産階の高さ
の３倍以下、望ましくは２倍程度とすることが経済的で
ある。

【００１２】各区域間のウェハの搬送に関しては、生産
階の床面上あるいは通路の上方に搬送経路を設けること
で行うことができるが、区域Ｃの下部生産階１６への搬
送は直接行うことができないので、区域Ｃ内で上下方向
の搬送手段が必要になる。この場合専用のエレベータを
設置することも考えられるが、各区域にはウェハの一時
保管場所としてストッカ１７が設置されており、ストッ
カ１７内でのウェハの移動機構が存在する。そこで、上
部生産階１５と下部生産階１６とのウェハの搬送手段と
してはストッカ１７内でのウェハ移動機構を利用すれば
良く、このためには上部生産階１５と下部生産階１６と
を貫通するようにストッカ１７を設置すればよい。この
ようにすれば上部生産階１５と下部生産階１６との間の
空間にもストッカ１７が形成されるのでストッカ１７の
容量が増大するメリットもある。 （実施例２）本発明の第２の実施例を図２，図３を用い
て示す。図２には１台の製造装置本体９を一つのクリー
ンルーム内に設置し、その製造装置に必要なガスや薬品
等を供給するユーティリティをクリーンルームに隣接す
る場所に配置したクリーンルームユニットをウェハの搬
出入装置側から見た縦断面図を、図３に平面図を示して
いる。図２のクリーンルーム正面外部には、生産設備の
制御盤１８とミニエンバイロメント（局所的な清浄空
間）を形成するウェハの搬送容器１９、前記容器と生産
設備本体９との間でウェハの出し入れを行うインターフ
ェイス装置２０があり、クリーンルーム内部には、生産
設備本体９がグレーチングで構成された作業床４の上に
設置され、天井６に設置されたファンフィルタユニット
５からクリーンエアをダウンフローで供給される。クリ
ーンエアは床下からリターンダクト８を通って天井裏に
循環される。天井裏の上部には空調機の室内機２１が設
置されクリーンルーム内の温度と湿度を設定値に保つ。

【００１３】図３にはクリーンルームユニットの平面図
を示すが、クリーンルーム内部には生産設備本体９が前
面をウェハの出し入れを行うインターフェイス装置２０
に接するようにクリーンルームの壁に接して配置され、
左右と後方にメンテナンスエリアが確保されている。図
３の例ではインターフェイス装置２０と反対側のクリー
ンルームの壁に隣接した領域に、生産設備の補機１１，
一般ガス供給設備２２，特殊ガス供給設備２３，薬液供
給設備２４，超純水製造装置２５，配電盤２６，廃液処
理設備２７，廃水処理設備２８，排気処理設備２９，空
調機の外機３０，クリーンルームの出入口３１を設置し
ている。しかしながら、全ての生産設備でこれら全ての
ユーティリティを必要とはしないので、実際には必要な
ものだけを設置することになる。ユーティリティの配置
に関しては、製造に使用する薬品，ガス，超純水のクリ
ーン度を高くするためにこれらを供給する配管の長さを
短くすると共に、曲げの数を少なくすることが有効であ
ることから、一般ガス供給設備２２，特殊ガス供給設備
２３，薬液供給設備２４，超純水製造装置２５は、他の
ユーティリティ設備よりクリーンルーム側に設置するこ
とが望ましい。これにより高価なクリーン配管とその施
工量が削減されるので、クリーン度の確保とコスト低減
を図ることができる。

【００１４】このように、１台の生産設備を一つのクリ
ーンルーム内に設置し、必要ユーティリティをセットに
したクリーンルームユニットとすることは、空調機とし
て家庭用や業務用の量産型を適用することが可能になる
こと、設置工場の多くを工場で行うことができることに
よりコスト削減ができる。さらに、装置ごとの特性や使
用薬品により設備の環境を最適化することが容易とな
る。このようにして製作するユニットの種類としては、
内蔵する生産設備に応じてイオン打ち込み用ユニット３
２，フォトリソ用ユニット３３，エッチング用ユニット
３４，拡散用ユニット３５，洗浄用ユニット３６，スパ
ッタ用ユニット３７，検査用ユニット３８，ＣＶＤ用ユ
ニット３９などがあり、このような生産設備を含むクリ
ーンルームユニットを必要数だけ、図４に示すように工
場内にユニットを隣り合わせて平面的に並べ、冷却水や
電気，上下水道，排気ダクトなど汎用性の高いユーティ
リティのみをクリーンルームユニットに接続することに
より半導体製造工場を形成することができる。このよう
な製造工場では、クリーンルームユニットを交換するだ
けで容易にプロセスの変更やウェハ径の大きさの変更な
どに対応できるメリットがある。また、メンテナンス時
には出入口３１で防塵服を着用してクリーンルームに入
るが、それ以外にはクリーンルーム内に人が入る必要が
ないのでクリーン度を保ちやすく、作業者も防塵服を着
用する必要がなくなるのでランニングコストの低減も図
ることができる。

【００１５】（変形例）実施例２では１台の製造装置で
一つのクリーンルームユニットを構成したが、連続プロ
セスとしてプロセス間の待ち時間を大きくできない部分
に対応する場合は、２種類以上の製造装置を一つのクリ
ーンルームに設置したクリーンルームユニットを製作す
ることもできる。この場合にはウェハを搬送容器１９に
出し入れする必要がなくなり、プロセス間の移動時間を
短くできる。

【００１６】

【発明の効果】クリーンルーム内の製造設備を最密に配
置できることにより、クリーンルームの面積を最小化で
き、建設コスト並びに維持コストを低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体製造工場の縦断面を示した説明図。

【図２】クリーンルームユニットをウェハの搬出入装置
側から見た断面図。

【図３】クリーンルームユニットの平面図。

【図４】クリーンルームユニットを複数集めて構成した
半導体製造工場の平面図。

【符号の説明】

１…下床、２…外壁、３…屋根、４…作業床、５…ファ
ンフィルタユニット、６…天井、７…内壁、８…リター
ンダクト、９…生産設備本体、１０…ウェハ搬送路、１
１…生産設備の補機、１２…ドライコイル、１３…床、
１４…下層の床下、１５…上部生産階、１６…下部生産
階、１７…ストッカ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体製造装置を設置するクリーンルーム
   において、生産階を主たるウェハの区域間の搬送経路と
   し、壁で仕切られた区域ごとに、区域内に設置する生産
   設備と補機の占有床面積比に応じて面積比が１より大き
   い区域では床下層にもう一層生産階を、１より小さい区
   域で床下を複数階とする床下構造を有する複数の区域を
   組合わせていることを特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】前記床下構造として作業床を流れるクリー
   ンエアのリターン部を構成する単層の構造の他に、前記
   クリーンエアのリターン部を構成する上層と前記クリー
   ンエアに接触しない下層の２層構造としたもの、または
   前記クリーンエアの通過部を構成する最上層と生産設備
   を配置することのできる中間層及びクリーンエアのリタ
   ーン部を構成する最下層の３層構造の少なくともどちら
   かの構造を組合わせて用いている請求項１に記載の半導
   体製造工場。
3. 【請求項３】複数の床下構造を持つ壁で仕切られた区域
   の床下部分の高さを生産階の高さより高く３倍以下とし
   て床下全体を同一高さとする請求項１また２に記載の半
   導体製造工場。
4. 【請求項４】前記床下構造として作業床を流れるクリー
   ンエアの通過部を構成する最上層と生産設備を配置する
   ことのできる中間層及びクリーンエアのリターン部を構
   成する最下層の３層構造を用いている区域で、ウェハの
   搬送を生産階から床下まで貫通したストッカ内で行う請
   求項１，２または３に記載の半導体製造工場。
5. 【請求項５】１台の半導体製造装置を格納できるクリー
   ンルームにおいて、前記クリーンルームを構成する一つ
   の壁の外側にウェハを高清浄度で保持できる容器からウ
   ェハを出し入れするための装置を配置し、その内面に生
   産設備を接するように配置し、生産設備の左右と背面に
   メンテナンスに必要な最小限の空間を有するように構成
   し、内蔵する生産設備に必要な電気，冷却水，ガス，薬
   品，超純水等のうち、電気，冷却水などほとんど全ての
   生産設備に用いられるユーティリティを除いたガス，薬
   品，超純水などを供給する設備及び排気処理，廃液処理
   設備をクリーンルームに隣接した外部の一方向に配置し
   てあるモジュールを複数並べて構成していることを特徴
   とする半導体製造工場。
6. 【請求項６】前記一方向として、ウェハの搬出入と反対
   の方向とする請求項５に記載の半導体製造工場。
7. 【請求項７】モジュールに含まれるユーティリティ設備
   の配置として、ガス，薬品，超純水供給設備を生産設備
   の補機，廃液処理，排気処理，廃水処理，空調機，配電
   盤よりクリーンルーム側に近い位置に設置しているモジ
   ュールを複数並べて構成している請求項５または６に記
   載の半導体製造工場。