JPS6231258B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体製造工程等を使用される複数個
の作業空間或いは作業室を、夫々の作業目的に応
じた空気清浄度及び空気調和度に管理できる省エ
ネルギ形の空気調和装置に関するものである。

半導体装置等の製造においては、半導体薄板
（ウエーハ）にフオトリゾグラフイ処理や拡散処
理等を行なう所謂ウエーハ処理作業が行なわれて
いるが、この作業は塵埃の混入を極端に嫌いまた
温度や湿度の変化を嫌う。このため、これらの作
業用の室は、第１図或いは第２図に示すような空
気調和装置として構成される必要がある。

即ち、第１図に示すものは、空気調和室１の上
部にフイルタ２を備えた複数個の空気吹出口３を
設ける一方、下部にはこれよりも数の少ない排気
口４を設け、これら吹出口３と排気口４とを空気
調和機５を介在したダクト６にて連通したもの
で、空気調和機５にて温度、湿度、風量等が調整
された空気を吹出口３から室１内に吹出し、排気
口４から排出して室１内の空気調和を行なうよう
にしている。この場合、室内の温度や湿度は室内
全体の数箇所の検出点での平均値や一点での検出
値によつて制御するようになつている。また、こ
の構成では室全体の清浄度は、クラス10000（空
気27（１立方フイート）当り、0.5μ以上の塵
埃の個数が10000個以下の状態をいう。以下、こ
れと同じ）程度とし、前記の作業を行なう部分の
みクリーンベンチ７を用いてクラス100程度に高
清浄化しているのである。

ところが、この構成では室１内における作業装
置、作業者等の存在により室内の空調熱負荷が不
均一になると、室内に吹き出される空気は均等な
状態であることから、室内の温度や湿度の分布状
態が悪くなり、特にウエーハの処理空間であるク
リーンベンチ７内を適正な温度や湿度に維持する
ことは困難になる。また、清浄度がクラス10000
の室内を作業者が動き回つて作業するために塵埃
が舞い上がり、これが高清浄度のクリーンベンチ
内に入り込み、クリーンベンチ内ではクラス100
を維持することが困難となり、ウエーハが汚染さ
れてウエーハ処理の歩留が低下するという問題が
ある。

一方、第２図に示すものは、特に清浄度が要求
される室１Ａの天井面８の全体を吹出口として構
成すると共に、床面ａ全域をすのこ状にして排気
口とした所謂ダウンフロー式に構成したものであ
る。そして、この室１Ａの数箇所の検出点での平
均値や一点での検出値により温度や湿度を制御
し、室内全体をクラス100〜10に高清浄化してい
るのである。

この第２図の例では、前記した第１図における
不具合を完全とまではいかずとも解消できるので
あるが、室１Ａの内部全体を高い清浄度と温度及
び湿度の維持を図るためには、室内へ吹き出す清
浄空気の量を前者の10〜20倍程度の大風量とし、
これを満足させるための空気調和機５（フア
ン）、フイルタ２Ａ、ダクト６等も空気量に比例
して大形としなければならず、これらを収納する
機械室や天井裏、床下等のスペースに大空間を必
要とする一方、建屋及び施設が高価になる。

更に、前記第１図、第２図の装置の共通する問
題として、室を部分的に使用している時間帯や製
造装置等が稼動しない休日等の時間帯において、
室内の清浄度や温度、湿度を一定以上に保持する
ために、空気調和装置のほぼ全体を運転しなけれ
ばならず、維持管理費が高くつくという問題や、
層流状態で流れている室内空気を製造装置によつ
てその流れを大きく乱したり、渦流を起したりし
て塵埃を舞い上がらせ、或は塵埃の停滞域をつく
つてウエーハを汚染させるという問題もある。

なお、半導体集積回路の集積度の向上に伴なつ
て最小パターン寸法が小さくなるため清浄空間で
ある室内のグレードもこれに対応して向上させる
必要がある。例えば、これまでは粒子径が0.5μ
以上の塵埃粒子を除去することで足りていたが、
これからは0.3μ以下、更には0.1μ以下の塵埃が
除去の対象になる。このような細粒径の塵埃を対
象とする場合には、吹き出す清浄空気の量はこれ
までのダウンフロー式の３〜７倍を必要とし、空
調能力も少なくとも50％増を必要として装置の建
設費及び維持管理費の大幅増を招くことになる。

したがつて本発明の目的は、前記した各問題点
を解消して低コストの建設費や維持管理費にて作
業用の室内を高無塵化状態で空気調和することが
できる空気調和装置を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、第
１の領域の両側にそれぞれ隣接する第２の領域と
第３の領域とからなる空気調和室において、上記
第１の領域と第２の領域との間に配置された隔壁
と、上記第１および第３の領域の上部に空気を清
浄化するための空気清浄化装置とを備え、上記空
気清浄化装置を通して清浄化された空気を、第１
の領域および第３の領域の上方からそれらの下方
に向け、かつ第３の領域よりも第１の領域におけ
る流量が多くなるように流し、さらに第１の領域
および第３の領域の下方に設けた排気口を第２の
領域の下方に連通させて第２の領域において上方
に向う空気を流すことによつて上記空気清浄化装
置に戻すように構成したものである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第３図は本発明の空気清浄装置の模式的な断面
図である。図示のように、建屋１０内に構成した
作業室、即ち空気清浄調和機１１は、フオトリソ
グラフイ装置、拡散炉、熱酸化炉等の各種の処理
装置１２を配置する装置配置領域１３と、作業者
１４が移動する通路となると共に前記処理装置１
２を操作する作業領域１５と、前記処理装置１２
のメンテナンスを行なう保全領域１６とに区間さ
れており、装置配置領域１３と保全領域１６との
間には隔壁１７を設けているが、装置配置領域１
３と作業領域１５との間には特に隔壁は設けてい
ない。したがつて、装置配置領域１３と保全領域
１６とは隔壁１７によつて２室に区分されている
が、装置配置領域１３と作業領域１６とは連続し
た室として区画されていることになる。

前記装置配置領域１３及び作業領域１６の各室
の上部には、夫々独立して空気清浄化装置１８ａ
〜ｃを設けている。これら空気清浄化装置１８ａ
〜ｃには超高性能フイルタ１９ａ〜ｃとフアン２
０ａ〜ｃとを組合わせて配置しており、フアン２
０ａ〜ｃにて加圧した空気を超高性能フイルタ１
９ａ〜ｃ及び吹出口２１ａ〜２１ｃを通して各室
内に吹出するようになつている。なお、本実施例
では、作業領域１５の空気清浄化装置１８ｃは装
置配置領域１３の装置１８ａ，ｂよりも高い位置
に設けている。そして、これら各空気清浄化装置
１８ａ〜ｃはダクト２２ａ〜ｃ及び２３を通して
空気調和機２４に連通接続している。この空気調
和機２４は、吸入口２４ａから吸引した空気を制
御された温度、湿度の空気として調整し、送出口
２４ｂから吹き出すものであることは言うまでも
ない。前記ダクト２３は送出口２４ｂに接続して
いる。

一方、前記各領域１３，１５，１６の下部には
床下排気室２５を構成し、ダクト２６，２７を通
して前記空気調和機２４の吸入口２４ａに接続し
ている。この床下排気室２５は、前記作業領域１
５と保全領域１６とではすのこ状の排気口２８，
２９を通して連通しているが、装置配置領域１３
とでは床板３０によつて隔絶されている。また排
気口２８，２９の周囲位置には流量調整の可能な
ダンパ３１，３１を配設しており、前記領域１
５，１６に相対する床下排気室２５はこのダンパ
３１，３１を通してダクト２６に連通する。更
に、前記隔壁１７の下部周囲には、通流する空気
の流量の調整が可能な排気口３２を設け、この排
気口３２を通して装置配置領域１３と保全領域１
６とを連通している。そして保全領域１６の室上
部にはダクト３３を開設し、このダクト３３に連
設した空気混合調整装置３４を介して前記フアン
２０ａ，２０ｂ及びダクト２２ａ，２２ｂに連通
しているのである。なお、本実施例では、図示左
側の保全領域１６をダクト３５によりフアン２０
ｃ、ダクト２２ｃに接続している。３６は空気混
合調整装置である。

次に以上の構成の空気清浄装置の作用を説明す
る。

空気調和機２４にて所定の温度、湿度に調整さ
れた空気（空調空気）は送出口２４ｂ及びダクト
２３を通り、その大部分はダクト２３，２２ｃを
通つて空気清浄化装置１８ｃに至る。ここで、空
調空気はフアン２０ｃにより加圧されてフイルタ
１９ｃを通り、吹出口２１ｃから作業領域１５の
室内に吹出される。作業領域１５はその床面がす
のこ状をしているため、吹出口２１ｃから適正な
風速で下方に向けて吹出された空気は、天井から
床に向つてダウンフロー式に縦の層流となつて流
れ、作業領域１５を清浄化する。そして、排気口
２８から床下排気室２５に通流された空気はダン
パ３１を通り、更にダクト２６，２７を通して空
気調和機２４の吸入口２４ａにまで復流される。
このとき、ダンパ３１の絞りを調整して空気流量
を制御すれば、作業領域１５内を適正な空気流方
向及び室内圧力に調整することができる。

一方、空調空気の一部はダクト２２ａ，ｂを通
つて空気清浄化装置１８ａ，ｂに至り、フアン２
０ａ，ｂにより加圧されてフイルタ１９ａ，ｂ及
び吹出口２１ａ，ｂから装置配置領域１３の室内
に吹き出される。ところが、この室では床が板状
であるため吹出された空気は横方向に移動して排
気口３２或いは作業領域１５の排気口２８へ通流
される。このうち、排気口３２に通流された空気
は保全領域１６に通流し、その大部分は保全領域
１６の室内を上昇し、ダクト３３から空気混合調
整装置３４に至り、ここで前記空調空気と所定の
割合で混合された後に再度フアン２０ａ，ｂ、フ
イルタ１９ａ，ｂを通つて吹出口２１ａ，ｂから
装置配置領域１３の室内に吹出される。また、排
気口３２から保全領域１６に流入した空気の一部
は、排気口２９から床下排気室２５へ入り、ダン
パ３１及びダクト２６，２７を通つて空気調和機
２４復流される。更に、図の左側の保全領域１６
の他の一部の空気はダクト３５を通つて空気混合
調整装置３６に流れ、ここで空調空気と所定の割
合で混合され、前述のようにフアン２０ｃにより
作業領域１５内に吹出されるのである。

以上のように空気が通流されると、装置配置領
域１３の空気清浄化装置１８ａ，ｂにおけるフア
ン２０ａ，ｂの加圧力を大にしたり或いは排気口
３２の流量を絞ることにより、装置配置領域１３
の室内を流れる空気の空気圧は、作業領域１５や
保全領域１６の空気圧よりも陽圧（高い）状態と
なる。したがつて、装置配置領域１３の空気が、
差圧に基づいて作業領域１５や保全領域１６に流
れることはあつても、作業領域１５の空気が装置
配置領域１３に流入することはない。また、装置
配置領域１３には、空気清浄化装置１８ａ，ｂに
よつて再浄化された排気が循環されて通流される
ので、循環回数の増大に伴なつてフイルタ１９
ａ，ｂを通る回数も増え、その分清浄化が促進さ
れて高清浄空気が通流されることになる。更に、
それ程空気清浄度を必要としない保全領域では、
装置配置領域１３からの排気を通流するだけで充
分であり、空気調和機２４からの空調空気を特に
通流する必要はない。

因みに、前記実施例の空気清浄度について考察
すると、空気調和機２４からクラス100程度の空
調空気を送出した場合、各空気清浄化装置１８ａ
〜ｃの作用により作業領域１５や装置配置領域１
３ではこれよりも高い清浄空気が得られ、更に複
数回の循環が繰返されると装置配置領域１３では
クラス10相当の清浄度を維持することができる。
また、保全領域１ｂにおいても装置配置領域１３
からの排気空気を多量に導入しているので、クラ
ス100程度に維持することは可能である。

このような実施例によれば、処理装置１２を有
する装置配置領域１３はクラス100〜10相当に維
持できると共に、作業者が動きまわる作業領域も
常にクラス100以下に維持でき、しかも装置配置
領域１３を陽圧にしているため、作業領域の空気
が践置配置領域１３に混入することはなく、処理
装置１２におけるワークの汚染を極めて少なくす
る。また、高い清浄度を必要とする領域、即ち装
置配置領域１３や作業領域１５を主として清浄化
するだけで、他の保全領域１６は高清浄度領域の
排気空気と循環空気とでその清浄度を維持できる
構造となつているため、空気調和機２４で取扱う
空気量は少なくなり、設備の所要動力も少なくな
つて省エネルギ化を図り得る。設備の維持管理費
はこれまでのダウンフロー式に較べて約30〜50％
低減でき、設備面積も約30〜50％低減できる。更
に、各処理装置１２の周囲空気は同じ温度、湿度
に制御されているため、処理装置１２間の温度、
湿度変化は極めて少なく、ウエーハ等の熱膨張が
極めて少なくなつて歩留を向上することができ
る。

ここで、本実施例では作業領域１５の左右に
夫々装置配置領域１３と保全領域１６を形成（区
画）しているが、片方のみに、これらの領域を形
成することは勿論可能である。また、隔壁１７は
固定壁に限らず、下部に開口部を設けて取付けた
ビニールシートやプラスチツクボード類、巻上装
置と下部に固定装置等を有するスクリーンやヨロ
イ形パネル、上下開閉形のガラス戸のような着脱
可能な構造としてもよい。

第４図には他の実施例を示す。本実施例は作業
領域１５と装置配置領域１３の各空気清浄化装置
１８ａ〜ｃを並列的に連通接続すると共に、装置
１８ｃにおけるフアンを省略し、代りに流量調整
ダンパ３７を内装している。また、空気調和機２
４の送出口２４ｂに連なるダクト２３は装置１８
ａ，ｂにのみ連通接続している。本実施例によれ
ば、作業領域１５内には、装置１８ａ，ｂのフア
ン２０ａ，ｂにより加圧されかつダンパ３７を通
つた空気のみが吹出口２１ｃから吹出される。し
たがつて、装置配置領域１３の供給空気は上流側
で空気を取出すこと及びダンパ３２の抵抗がある
ことから常に作業領域１５よりも大なる量が確保
されて装置配置領域１３には高い清浄度と空気圧
を得ることができる。また、ダクト２２ｃや空気
清浄化装置１８ｃを簡略化しかつその占有スペー
スを低減することもできる。なお、ダンパ３７の
下流位置には吹出口２１ｃでの温度分布や風速を
均一にするための空気混合吹出装置３８を組込む
ことが好ましい。また、この場合には、空気清浄
化装置１８ａ〜ｃは同一高さ位置に形成されるこ
とも可能になる。

第５図の実施例は、隔壁１７を二枚の壁１７
ａ，１７ｂからなる二重構造に形成すると共に、
その内部には背面ダクト３９を形成し、更に壁１
７ａ，１７ｂの下部には夫々流量調整形の排気口
４０，４１を設けている。そしてこの背面ダクト
３９内には温湿度調整装置４２を内装する一方、
背面ダクト３９は装置配置領域１３の空気清浄化
装置１８ａ，ｂのフアン２０ａ，ｂの上流に接続
している。なお、作業領域１５の空気清浄化装置
１８ｃにはフアンは設けられておらず、単に空気
調和機２４のダクト２２ｃに連通しているのみで
ある。また、装置配置領域１３の床をすのこ状と
して構成している。本実施例によれば、保全領域
１６の排気と床下排気室２５からの循環空気を排
気口４１から背面ダクト３９内に吸入すると共
に、装置配置領域１３の排気を排気口４０から背
面ダクト３９内に吸入し、これらを混合すると共
に温湿度調整装置４２によつて所望の温、湿度に
制御することができるようになつている。一方、
作業領域１５ではフアンを使用していないため、
空気調和機２４の送出圧力にて空気流を生じさせ
るようになつている。また、空気調和機２４に連
なるダクト２３は保全領域１６に開口しているた
め、装置配置領域１３の吹出し用空気は、保全領
域１６及び背面ダクト３９を通つて空気清浄化装
置１８ａ，ｂに通流し、このとき保全領域１６の
清浄化を行なつている。

したがつて、本実施例では、装置配置領域１３
は、作業領域１５及び保全領域１６とは切離され
た別の系としての温湿度制御系を構成しているた
め、空気調和機２４の影響を受け難く、その温、
湿度制御は±0.1℃及び±３％となるような精密
な温湿度の制御精度を得ることができるという効
果がある。

ここで、第６図に示すように背面ダクト３９を
床下排気室２５まで延長しかつダンパ３１を介し
て互に連通することにより、床下排気室２５から
ダンパ３１を経て循環空気の一部を吸入する一
方、ダクト４３から取出す温湿度調整用の空調空
気を、空気清浄化装置１８ａのフアン２０ａ上流
の空気混合調整装置３４で循環空気と混合させる
ような構成としてもよい。また、第７図に示すよ
うに、背面ダクト３９を用いずに空調空気と循環
空気との混合空間として保全領域１６を利用する
ようにしてもよい。

第８図の実施例は、装置配置領域１３及び作業
領域１５に相対する部位にのみ床下排気室２５を
横設し、これら領域からの排気をダンパ４４を経
て保全領域１６に流入して保全領域１６を所望の
清浄度及び温湿度に保持できるようになつてい
る。また、空気清浄化装置１８ａ，ｂの循環空気
と空気調和機２４への戻り空気は保全領域１６の
天井に配設したダクト４５から取入れることがで
きるようになつている。なお、床下排気室２５
は、穴を有するフリーアクセス床にて形成しても
よい。本実施例は、既存の設備で二重天井内に大
なる空間を有するものを、簡単な構造変形で本発
明構成とすることができ、前述したような本発明
の効果を得ることができるのである。

この場合、第９図に示すように、隔壁１７を二
重壁１７ａ，１７ｂとして背面ダクト３９を形成
し、保全領域１６とは隔別された循環空気路とし
てもよい。また、第１０図に示すように、背面ダ
クト３９内に温湿度調整装置４２を内装し、空気
調和機２４からの空調空気を用いずに単独にて空
気調和と除塵ができるようにしてもよい。

第１１図の実施例は、処理装置１２の据付高さ
を調整できる架台４６を中空に形成し、その中空
部を空気通路として利用したものである。即ち、
架台４６の開口一部には流量調整ダンパ４７を取
着し、装置配置領域１３や作業領域１５から保全
領域１６へ通流する空気流量を調整する。第１２
図も同様の実施例であり、各領域の上部の構成が
相違している。これらの実施例によれば、装置配
置領域１３及び作業領域１５の床全域にわたつて
排気口を形成した場合と略同等の性能を簡単な構
成で得ることができる。

以上のように本発明の空気調和装置は、空気清
浄度、温度及び湿度の相違する複数の室の空気調
和を行なうに際し、これらの室には空気調和機か
らの空調空気を循環させると共に、ひとつの室に
は更に排気を再清浄化して再循環させ、更にこの
室を他の室に較べて陽圧に維持しているので、高
清浄化を目的とする室からそれ程でもない室の全
てにわたつて所望の清浄度、温度、湿度に管理で
きると共に、各室内を通流する空気を再循環させ
ることにより空気調和機やこれと各室を結ぶダク
トの小型化を可能とし、占有スペースの低減を図
る一方で設備動力の低減を図つて設備費や維持管
理費の大幅な低減を達成することができるのであ
る。

本発明は、前記した各実施例の装置を必要に応
じ種々変形しあるいはまた組み合わせた高性能な
空気調和装置の態様とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々異なる空気調和装置の
断面図、第３図は本発明の空気調和装置の断面
図、第４図は他の実施例の断面図、第５図は更に
他の実施例の断面図、第６図及び第７図は夫々異
なる変形例の部分断面図、第８図は他の実施例の
断面図、第９図及び第１０図は夫々異なる変形例
の部分断面図、第１１図及び第１２図は夫々異な
る他の実施例の断面図である。 １２……処理装置、１３……装置配置領域、１
５……作業領域、１６……保全領域、１７，１７
ａ，１７ｂ……隔壁、１８ａ〜ｃ……空気清浄化
装置、１９ａ〜ｃ……フイルタ、２０ａ〜ｃ……
フアン、２１ａ〜ｃ……空気吹出口、２４……空
気調和機、２５……床下排気室、２８，２９……
排気口、３１，３２……ダンパ（流量調整排気
口）、３４……空気混合調整装置、３７……ダン
パ、３８……空気混合吹出装置、３９……背面ダ
クト、４０，４１……排気口（ダンパ）、４２…
…温湿度調整装置、４６……架台、４７……ダン
パ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の領域の両側にそれぞれ隣接する第２の
   領域と第３の領域とからなる空気調和室におい
   て、上記第１の領域と第２の領域との間に配置さ
   れた隔壁と、上記第１および第３の領域の上部に
   空気を清浄化するための空気清浄化装置とを備
   え、上記空気清浄化装置を通して清浄化された空
   気を、第１の領域および第３の領域の上方からそ
   れらの下方に向け、かつ第３の領域よりも第１の
   領域における流量が多くなるように流し、さらに
   第１の領域および第３の領域の下方に設けた排気
   口を第２の領域の下方に連通させて第２の領域に
   おいて上方に向う空気を流すことによつて上記空
   気清浄化装置に戻して成ることを特徴とする空気
   調和装置。 ２ 上記第１の領域は、ワークを処理する処理装
   置が配置される装置配置領域とし、上記第２の領
   域は、前記処理装置の保全を行う保全領域とし、
   上記第３の領域は前記処理装置を操作する作業領
   域とする特許請求の範囲第１項記載の空気調和装
   置。 ３ 上記第１の領域はワークを処理する処理装置
   が配置される装置配置領域とし、上記第３の領域
   を前記処理装置を操作する作業領域とし、第２の
   領域を、前記装置領域および作業領域の排気を空
   気清浄化装置へ導くダクトとしてなる特許請求の
   範囲第１項記載の空気調和装置。 ４ 作業者が作業を行なうために必要な作業領域
   と、上記作業領域を挾むように相対向する空間部
   において設けられ、ワークを処理する処理装置を
   配置するための一対の装置配置領域と、上記作業
   領域と上記一対の装置配置領域とを挾むように、
   上記装置配置領域に隣接して設けられ、上記処理
   装置の保全を行なうための一対の保全領域と、隣
   接する上記装置配置領域と保全領域との間に設け
   られた一対の隔壁と、上記作業領域の上部および
   上記一対の装置配置領域の上部に設けられ、空気
   を清浄化するための空気清浄化装置とを備え、上
   記空気清浄化装置を通して清浄化された空気を、
   上記作業領域および各々の装置配置領域の上方か
   らそれらの下方に向け、かつ作業領域よりも装置
   配置領域における流量が多くなるように流し、さ
   らに、上記作業領域および上記一対の装置配置領
   域の下方に設けた排気口に流出する空気を上記一
   対の保全領域の下方から上方に向けて該保全領域
   内に流通せしめて前記空気清浄化装置に循環させ
   て成ることを特徴とする空気調和装置。