JPS62739A - 半導体製造用空気調和方法 - 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】 本発明は半導体製造工程４に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方
法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（ウェーハ
）にフォトリソグラフィ処理や拡散処理等を行う所謂ウ
ェーハ処理作業が行われているが、この作業は直埃の混
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の上部にフィ
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
個所の検出点での平均値や一点での検出値によって制御
するようになっている。また、この構成では室全体の清
浄度は、クラス１０，０００　（空気２７Ｑ　（１立方
フイート）当り、０．５μ以上の塵埃の個数が１０，０
００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１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、特にウェーハ
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
１０．０００の室内を作業者が動き回って作業するため
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、ウェーハが汚染されてウェー
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
ＩＡ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
ロ一式に構成したものである。そして、この室ＩＡの数
個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１００〜１ｏ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ＩＡ
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１０〜２
０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（ファン）、フィルタ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、建家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っ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
の停滞域をつくってウェ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って最小パタ
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１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一式の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。

従って本発明の目的は、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方法を提供
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、空気調和室
に調和空気を供給するとともに上記空気調和室から排気
された空気を清浄化して上記空気調和室に戻す様にした
空気調和方法であって、上記空気調和室に戻される空気
は上記空気調和室の特定領域に主として送風されること
により、上記特定領域の空気の清浄度が上記空気調和室
のその他の領域の空気の清浄度よりも高く維持されるよ
うにしたことを特徴とする。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図は本発明の空気調和方法を実施するための空気清
浄装置の模式的な断面図である。図示のように、建家１
０内に構成した作業室、即ち空気清浄調和室１１は、フ
ォトリソグラフィ装置、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
が稼働する通路となると共に前記処理装置１２ 以下余白 を操作する作業領域工５と、前記処理装置工２のメンテ
ナン／ｃ’ｃ行々う保全領域１６とに区画されておシ、
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１３と作業領域１５との間
には特に隔壁は設けていない。したがって、装置配置領
域１３と保全領域１６とは隔壁１７によって２室に区分
されているが、装置配置領域１３と作業領域１５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１５の各室の上部に
は、夫々独立して空気清浄化装置１８ａ〜Ｃｆ、設けて
いる。これら空気清浄化装置１８１１〜Ｃには超高性能
フィルタ１９ａ−ｃとファン２０ａ〜Ｃと全組合わせて
配置しておシ、ファン２Ｑａ〜Ｃにて加圧した空気を超
高性能フィルタ１９ａ〜Ｃ及び吹出口２１ａ−Ｃｔ通し
て各室内に吹出すようになっている。なお、本実施例で
は、作業領域１５の空気清浄装置Ｌ１８Ｃは装置配置領
域１３の装ｆｌ１８ａ、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　−Ｑはダク
ト２２ａ　−ｃ及び２３全通して空気調和機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２４１）から吹き出すものであることは言
うまでも危い。前記ダクト２３は送出口２４１）に接続
している。

一方、前記各領域１３　、１５　、１．６の下部には床
下排気室２５を擲成し、ダク）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１５と保全領域１６とで
はすのこ状の排気口２８．２９を通して連通して込るが
、装置配置領域１３とでは床板３０によって隔杷されて
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１５
．１６に相対する床下排気室２５はこのダンパ３１．３
１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、通覧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全通して装置配置領域
１３と保全領域１６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３３ｔ−開設し、このダクト３
３に連設した空気混合調整装［３４ｆ、介して前記ファ
ン２Ｑａ　、　２０１）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てよりファン２００．　　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と説明する。

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を通シ、そ
の大部分はダク）２３．２２ｃｉ通って空気清浄化装置
１８Ｃに至る。ここで、空調空気はファン２０Ｃにより
加圧されてフィルタ１９Ｃｉ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
向ってダウン７０一式に縦の層流となって流れ、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を通シ、更Ｋｆり
）２６．２７ｉ通して空気調和機２４の吸入口２４４に
まで復流される。このとき、ダンパ３１の絞シを調整し
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、空調空気の一部は夕゛り）　２２ａ　、　Ｔ）’
ｉｚ通って空気清浄化装置１３ａ、ｂに至シ、ファン２
０ａ。

１）Ｋより加圧されてフィルタ１９ａ、ｂ及び吹出口２
ｘａ＋ｂから装置配置領域１３０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がら空気混合調整
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ァン２Ｑａ、ｂ、　　フィルタ１９
ａ。

ｂを通って吹出口２１ａ、ｂから装置配置領域１３０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
へ入シ、ダンパ３１及びダクト２６．２７を通って空気
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３５ｔ−通って空気混合調整装！１３６に流れ、ここ
で空調空気と所定の割合で混合され、前述のようにファ
ン２００によシ作業領域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１８’＋ｂにおけるファン２Ｑａ、ｂの
加圧力を大にしたシ或いは排気口３２の流量を絞ること
によシ、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の空気圧よシも陽圧（
高ＩＡ）状態となる。

したがって、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に流れることはあっても
、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ＩＢａ、ｂによっ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ってフィルタ１９
ａ、ｂ９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シ、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、前記実施列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１３ａ〜Ｃの作用によシ作
業領域１５や装置配置領域１３ではこれよシも高い清浄
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ｌＯ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１２ｔ−有する装
置配置領域１３はクラヌ１００〜１ｏ相当に維持でき名
と共に、作業者が動きまわる作業領域も常にクラス１０
０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、作業領域の空気が装置配置領域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っ
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々つて省エネルギ化を図シ
得る。設備の維持管理費はこれまでのダウンフロ一式に
較べて約３０〜５０％低減でき、設備面積も約３０〜５
０％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、ウェーハ等の熱膨張が
極めて少なくなって歩留を向上することができる。

ここで、本実施列では作業領域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、
片方のみだ、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ックゼード
想、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、上下開閉形のガラヌ戸のような着脱可
能な構造としてもよい。

第４図には他の実施列を示す。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−Ｃｔ−
並列的に連通接続すると共に１装置１８ｃにおけるファ
ンを省路し、代シに流量調整ダンパ３７を内装している
。また、空気調和機２４の送出口２４１）に連なるダク
ト２３は装Ｒ１８ａ。

ｂにのみ連通液浸している。本実施列によれば、作業領
域１５内１・では、装置工８ａ、ｂのファｙ２０ａ　。

ｂによシ加圧されかつダンパ３７を通った空気のみが吹
出口２１Ｃから吹出される。したがって、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よシも大な
る量が確保されて装置配ｔａ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）２２（！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Ｗ口２１Ｃでの温夏分布や風速を均一にするための空
気混合吹出装置３８ｔ−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１１３ａ−、−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１７ａ。

１７１）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３９ｔ−形成し、更に壁１７ａ１１７ｂ
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のファン２ｏａ、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１８０にはファンは設けら
れておらず、単に空気調和機２４のタリト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。本実施列によれば、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内して吸入すると共に、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
よって所望の温、湿度に制御することができるようにな
っている。一方、作業領域１５ではファンを使用してい
ないため、空気調和機２４の送出圧力にて空気流を生じ
させるようになっている。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金通って空気清浄化装置１８ａ　、　１）
に通流し、このとき保全領域１６の清浄化を行なってい
る。

したがって、本実施列では、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
影響を受は難く、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図に示すよって背面ダクト３９を床下排気
室２５まで延長しかつダンパ３１’を介して互に連通ず
ることによシ、床下排気室２５からダンパ３１ｔ−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
ァン２０ａ上流の空気混合量調整装ｆＩｔ３４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
に示すよって、背面ダクト３９″ｆ、用いずに空調空気
と循還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
（（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だ保持で
きるよう圧なっている。

また、空気清浄化装置１３ａ、ｂの循環空気と空気調和
機２４への戻シ空気は保全領域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っている。

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。本実施列は、既存の設備で二重
天井内【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１７七二重壁１７
Ｌ　、１７１）として背面ダクト３９全形成し、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鷹ができるようにしてもよ
い。

第１１図の実施テｊは、処理装置１２の据付高さを調整
できる架台４６ｔ−中空に形成し、この中空部を空気通
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％、取着し、装置配置領域１
３や作業領域１５かも保全領域１６へ通流する空気流量
全調整する。第１２図も同様の実施例であシ、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の床全域にわたって
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方法によれば、空気調和
室から排気された空気を清浄化して上記空気調和室の特
定領域に主として送風することにより、高清浄度が特に
要求される特定領域を効率的に高清浄度に維持すること
ができる。

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方法を実施するための空気調
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、１５、
、、作業領域、１°６６１．保全領域、１７（１７ａ、
１７ｂ）、、、隔壁、１８ａ”ｃ、、、空気清浄化装置
、１９ａ−ｃ、、、フィルタ、２０ａ〜Ｃ１０，ファン
、２１ａ＝ｃ、、、空気吹出口、２４０６．空気調和機
、２５．、、床下排気室、２８，２９００．排気口、３
１，３２．、、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．、。 温湿度賢整装置、４６．、、架台、４７．、、ダンパ第
　　１　　図 第　　２　　図 第　　３　　図 第　　４　　図 第　　６　　図 第　　８　　図 第　　９　　図 第１０図 第１１図 発　明　者　　中　　島　　　　　登　　東京都千代田
区内神田株式会社内 り丁目５番１号　株式会社日立建設 り丁目１番１４号　日立プラント建設 手続補正書（右側 昭和６１年７月２３日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、空気調和室に調和空気を供給するとともに上記空気
   調和室から排気された空気を清浄化して上記空気調和室
   に戻す様にした空気調和方法であって、上記空気調和室
   に戻される空気は上記空気調和室の特定領域に主として
   送風されることにより、上記特定領域の空気の清浄度が
   上記空気調和室のその他の領域の空気の清浄度よりも高
   く維持されるようにしたことを特徴とする空気調和方法
   。