JPS629135A - 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。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．Ｏ’ＯＯ（空気２７Ｑ（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回置になる。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１００〜１０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。

また第２図に示す装置は第１図に示す装置と同様に、空
気調和室の天井部から床部に向かって吹き出される空気
の風圧は、全面にわたってほぼ均一にされている。即ち
、天井部の１つの空気吹出部から吹き出される空気の風
圧と他の空気吹出部系ら吹出される空気の風圧との間に
差は設けられていない、ところで、ある領域の空気の清
浄度を高い状態に保つためには、そこに発生した塵埃を
排気口側に送出する速さを速くして、清浄度の回復時間
を短くする必要がある。従って、従来の装置においては
、上述の様に室内に吹き出す清浄空気の量を大風量とし
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。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。

本発明は、空気調和室内部において、特に高清浄度が要
求される領域（例えば装置配置領域）とそうでない領域
（例えば作業領域）とが存在するという事実に基づいて
なされたものである。上記目的を達成するために本発明
は、送風時の風圧がそれぞれ異なる複数の空気吹出部が
上部に設けられた空気調和室を備えることを特徴とする
ものである。

以下１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１図示のように、建家１０内に構成した作業室、即ち
空気清浄化装置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ｔ−符なう保全領域１６とに区画され−Ｃ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Ｋ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１８２Ｌ〜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０２１ａｘｃｔ−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１８Ｃは装置配置領
域１３の装ｆｌａａ、１）よシも高い位置だ設けている
。そして、これら各空気清浄化装置Ｉ　Ｂ　ａ　−ｃは
ダク・ト２２　ａ　％　ｃ及び２３ｔ−通して空気調和
機２４に連通接読している。この空気調和機２４は、吸
入口２４＆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々い。前記ダクト２３は送出口２４
１）Ｋ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）２６．２７を通して前記空気調
和機２４の吸入口２４＆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２８．２９ｔ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を配設しており、前記領域１５　、１
６に相対する床下排気室２５はこのダンパ３１．３１を
通して夕１り）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１
３と保全領域１６とを連通している。そして保全領域１
６の室上部てはダクト３３ｔ−開設し、このダクト３３
に連設した空気混合調整装置３４ｔ−介して前記ファン
２０＆　、　２０ｂ及びダク）２２８．２２１）Ｋ連通
しているのでおる。

なお、本実施例では、図示左偏の保全領域１６をダクト
３５によりファン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）２３，２２Ｃ’ｉ通って空気清浄化
装置１３ｃに至る。ここで、空調空気はファン２０ｅに
よシ加圧されてフィルタ１９Ｃを通シ、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ｔ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
床に向ってタ゛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３１を通シ、更
にｔり）２６．２７を通して空気調和機２４の吸入口２
４２ＬＫ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ｔり）　２２ａ　、　ｔｌ’１
通って空気清浄化装置１８ａ、ｂに至り、ファン２０ａ
。

ｂにより加圧されてフィルタ１９ａ＋ｂ及び吹出口２１
ａ＋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がら空気混合調型装
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２ｏａ＋ｂ、　　フィルタ１９ａ
。

ｂｔ−通って吹出口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２
５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
０Ｃ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２ｏａｒ　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
とだより、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の空気圧よシも陽圧
（高い）状態となる。

した〃；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１１３ａ、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
１ｇａ、ｂ’６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１１８＆〜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１０相尚の清浄度ｔ−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ｆｆ１１２ｔ−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１３ｆ：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ｔ−１ｆｆｉめで少なくする。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９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
ネルギ化を図り得る。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３０〜５０チ低減できる。更に、各処理装置１°
２の周囲空気は同じ温度、１夏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、本実施例では作業領域】５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ックビード
類、巻上装置と下部に固定装置等を有する７クリーンや
ロロイ形パネル、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＠斌１５
と装置配置領域１３の各空気清浄化装置１８＆−Ｃｔ−
並列的に連通接続すると共に、装置１８０におけるファ
ンを省略し、代りに流量調整ダンパ３７ｔ−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は装置１８ａ。

ｂにのみ連通接圧している。本実施列によれば、作業領
域１５内ては、装置ＩＢａ、ｂのファン２０ａ　。

ｂＫ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での装置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１ｇａ−ｃは同一高さ位置に
形成されることも可能疋なる。

第５図の実施例は、隔壁１７ｔ−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３９を形成し、更に壁１７ａ。

１７１）の下部には夫々流量ｖ４整形の排気口４０．４
１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７アン２０ａ　＃　１）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７ア／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
床を丁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内に吸入すると共だ、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４
２によつ°Ｃ所′、１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
１、ヱ用していないため、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を通って空気清浄化装置１
１３ａ　、　ｂに通流し、このとき保全領域１６の清浄
化上行なっている。

したがって、本実施列では、装置配置領域１３は、作業
領域１５及び保全領頃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チ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を介して互に連通す
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ｆ！、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
に示すよって、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１６ｉ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ｔ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っている。

々お、°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、既存の鰻備で二重
天井内に大々る空間金有するものを、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’に二重壁１
７ａ　、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口に示すように、背面ダクト３９内
に温湿度調整装置４２を内装し、空気調和ｊｉｉ２４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図の実施列は、処理装置１２の据付高さｔ−調整
できる架台４６′ｆ：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４７ｔ−取着し、装置配置領域
工３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政べて陽圧に維持
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って所望の清浄度、温度、湿度に管
理できると共に、各呈内金通流する空気を再循環させる
ことによシ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部な低減を速
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ｇｔヲ必要に応じ程々
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、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、２０８〜Ｃ００，ファン、
２１ａ＝ｃ、、、空気吹出口、２４００．空気調和機、
２５．、、床下排気室、２８，２９１８．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．、、ダンバ第
　　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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、送風時の風圧がそれぞれ異なる複数の空気吹出部が
   上部に設けられた空気調和室を備えてなることを特徴と
   する空気調和装置。 ２、上記複数の空気吹出部のうち風圧の高い方の空気吹
   出部から送風される空気の清浄度が風圧の低い方の空気
   吹出部から送風される空気の清浄度よりも高くされるこ
   とにより、上記空気調和室内に空気の清浄度が比較的高
   いエリア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１項記載の空気調和装置。 ３、上記空気の清浄度が比較的高いエリア内を処理装置
   配置領域としたことを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の空気調和装置。 ４、上記風圧の高い方の空気吹出部は上記空気調和室の
   側壁側に設けられてなることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項又は第３項記載の空気調和装置。