JPS62740A - 半導体製造用空気調和装置 - 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】 本発明は半導体製造工程等に使用される作業空間或いは
作業室の空気清浄度及び空気調和度を低コストで管理で
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、半導体装置（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にの場合、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１０，００
０　（空気２７ｕ　（１立方フイート）当り、０．５μ
以上の塵埃の個数が１０，０００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ｌ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＠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１００〜１０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。

上記第１図及び第２図の従来例に共通する構造は、空気
調和室１内の空気の温度・湿度調整及び清浄化を行うた
めの循環経路（ダクト６）が１つしかない点である。一
般に、温度及び湿度は比較的少ない空気量の循環で調整
可能であるのに対して、清浄度は循環回数に依存するか
ら、清浄度を高めるためには、より多くの空気量を扱わ
なければならない、従って、従来の様に循環経路が１つ
であると、空気調和機５は必要以上に大量の空気を扱わ
なければならなくなる。

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
ェーハを汚染さ妊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。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、空気調和室
から排気された空気を調整してこの空気調和室に戻すた
めの第１の循環経路と、空気調和室から排気された空気
を清浄化してこの空気調和室に戻すための第２の循環経
路とを備えることを特徴とするものである。

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６図示のように、建家１０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が稼動する通路となると共に
前記処理装置以下余白 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とに区画されてお）、装置
配置領域１３と保全領域１６との間には障壁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１
３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〜Ｃを設けてい
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とを組合わせて配
置しておシ、ファン２０ａ〜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の空気清浄化装置１８０は装置配置領域
１３の装ｆｌｓａ、１）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１３ａ−ｃはダクト２
２ａ−％−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２４１）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に接読して
いる。

一方、前記各領域１３　、１５　、１．６の下部には床
下排気室２５を構成し、ダク）２６．２７を通して前記
空気調和機２４の吸入０２４ａＫ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を通して連通しているが
、装置配置領域１３とでは床板３０によって隔絶されて
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を配設しておシ、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に連通ずる。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３２ｔ−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の室上部知はダクト３３を開設し、このダクト３
３に連設した空気混合調整装置３４を介して前記ファン
２０ａ　、　２０１）及びダクト２２ａ　、２２ｂ　Ｉ
Ｉｃ連通しているのである。

なお、本尖施例では、図示左側の保全領域１６をダクト
３５によシフアン２０Ｃ，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２４１）及びダクト２３を通り、
その大部分はダク）２３，２２０ｉ通って空気清浄化装
置１８Ｃに至る。ここで、空調空気は７７ン２０Ｃによ
り加圧されてフィルタ１９Ｃｔ−通シ、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２１０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
床に向ってダウンフロ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３工を通シ、更に
ｔり）２６．２７を通して空気調和機２４の吸入口２４
ａＫｔ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、空調空気の一部はタ２クト２２ａ、ｂ１通って空
気清浄化装置１８ａ、ｂＶｃ至り、ファン２０ａ。

ｂによシ加圧されてフィルタｘ９ａ、　ｂ及び吹出口２
１ａ、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２０　ａ　ｒ　Ｊ　　フィルタ
１９ａ。

ｂを通って吹出口２１１Ｌ　、　ｂから装置配置領域１
３０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３５を通っ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、前述のようにファン２
０ＣＩＣ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１１３ａ、ｂにおけるファン２０１Ｌ　
、　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１３ｉＣは、空気清浄化
装置１８＆、１）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
１９ａ、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１
３からの排気を通流するだけで充分でアシ、空気調和機
２４からの空調空気金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１３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相轟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
排気空気を多量て導入しているので、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、処理装置工２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１５ｔ−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
シ、設備の所要動力も少なくなっ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チ低減でき、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１６ｔ−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ブ２スチックゼー
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図には他の実施列を示す。本実施例は作業領域１５
と装置配置領域１３の冬空気清浄化装置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
ンを省略し、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２４ｂに連なるダクト
２３は装２１８ａ。

ｂにのみ連通液浸して似る。本実施列によれば、作業領
域１５内には、装置ｔ８ａｒｂのファン２０ａ。

ｂにより加圧されかつダンパ３７全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
浄化装置工８Ｃ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々る。

第Ｓ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
には背面タリト３９を形成し、更に壁１７ａ。

１７１）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’ｉ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２Ｑａ、ｂの上流て接続している。なお、作
業領域１５の空気清浄化袋ｆＬ１ｓｃｉＣはファンは設
けられておらず、単に空気調和機２４のダクト２２０　
Ｋ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ｆ４
２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ａｔ
生じさせるようになっている。また、空ｇ！を調和機２
４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を通って空気清浄化装置１３ａ、ｂ
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、本実施例ｊ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図に示すように背面ダク）３９ｔ−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３１ｅ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置３４で循環空気と混
合させるようなｔＨとしてもよい。また、第７図に示す
ように、背面ダクト３９ｔ−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、装置配電領域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１６ｔ−所望の清浄度及び温湿度に保持で
きるようになっている。

また、空気調和装置工８ａ、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々っている。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。本実施例は、既存の設備で二重天井
内に大々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１７
ａ　、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だしてもよい
。

第１１ｒｇＪの実施例は、処理装置１２の据付高さを調
整できる架台４６を中空だ形成し、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４７七取着し、装置配［領域１３
や作業領域１５から保全領域１６へ通流する空気流−ｉ
ｒ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１５０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知際
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−Ｃ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
い室の全てにわたって所望の清浄度、温度、湿度＆で管
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
力の低減を図って設備費や維持管理費の大唱な低減全達
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１
０＠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、１６．、、保全領域、１７（１７ａ、１
７ｂ）、、、隔壁、１８ａ−ｃ、、、空気清浄化装置、
１９ａ＝ｃ、、、フィルタ、２０ａ〜Ｃ６０，ファン、
２１ａ”ｃ、、、空気吹出口、２４９０．空気調和機、
２５．、、床下排気室、２８，２９００．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．、。 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 ７而の浄書（内′８に変更なし−） 手続補正書（＊劃 昭和６１年７　〆３　日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、空気調和室と、空気調和室から排気された空気の少
   なくとも温度又は湿度を調整してこの空気調和室に戻す
   ための第１の循環経路と、空気調和室から排気された空
   気を少なくとも清浄化してこの空気調和室に戻すための
   第２の循環経路とを備えてなることを特徴とする空気調
   和装置。 ２、上記第２の循環経路の長さが上記第１の循環経路の
   長さよりも短いことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の空気調和装置。 ３、上記空気調和室の天井部には送風時の風速がそれぞ
   れ異なる複数の空気吹出部が設けられていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の空気調和装置。 ４、上記第２の循環経路によって清浄化された空気は主
   に風速の速い方の空気吹出部から送風されるようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の空気調和
   装置。 ５、上記風速の速い方の空気吹出部の位置がその他の空
   気吹出部の位置よりも低い位置に設けられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載の空気調和装置。 ６、上記再浄化された空気によって上記空気調和室内に
   空気の清浄度が比較的高い領域が形成されるようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載又は第５項
   記載の空気調和装置。 ７、上記空気調和室内の処理装置設置領域には主に上記
   清浄化された空気が供給されるようにしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第４項又は第５項記載の空気調和装
   置。