TW202305291A - 潔淨棚 - Google Patents

Abstract

提供一種潔淨棚，其形成成為單向層流及均勻循環之氣流特性，能夠適用於ISO 3級至4級甚至更高清潔度，有利於提高產率、降低成本。本發明的高清潔度潔淨棚具備：（A）用於實現高清潔度環境之吹出構造；（B）用於使棚側壁成為均勻的循環路徑之雙壁構造；（C）用於減少由各種裝置產生之氣流的紊亂、滯留及揚塵之整流構造；以及（D）局部抽吸機構，這些藉由考慮了實際條件之（E）數值流體力學（CFD）設計。

Description

潔淨棚

本發明係有關一種在半導體製造工藝及有機EL顯示器（OLED）等顯示器的製造工藝中要求高清潔度之潔淨棚。

在半導體製造工藝和OLED等顯示器的製造工藝中，即使存在微量的灰塵等塵屑，亦會附著在正在製造中的產品上而導致產品缺陷，因此在要求高清潔度環境的區域局部性設置棚（以下稱為“潔淨棚”），並使潔淨棚內處於清潔狀態，以致力於提高產品質量和可靠性，並提高產率。

潔淨棚的方式之一係層流方式，一邊以層流狀態沿一方向推動內部空氣，一邊排出塵屑。為了使空氣的流動大體從上向下流動，在頂棚的一部分形成由以HEPA（High Efficiency Particulate Air：高效率空氣微粒）過濾器或ULPA（Ultra Low Penetration Air：超低滲透空氣）過濾器為最終之風扇過濾單元（Fan Filter Unit，以下稱為FFU）構成之頂棚吹出部，及地板從由格柵等形成之（雙層地板）的開孔吸入空氣，流體連通於任意的導管或循環軸，通過潔淨棚外部周圍的通風道進行排氣/循環，並將該空氣進行溫度調節、除塵後再從頂棚吹出之下降氣流。這樣，藉由迅速排除在室內產生之塵屑並處理從設備和裝置發出之熱量，能夠將潔淨棚內保持成所希望的高清潔度和溫度。

例如，在專利文獻1中揭示了將潔淨室的內部空間的一部分局部設定為高清潔度的局部潔淨棚。依專利文獻1，尤其將排氣口或導出路僅形成於局部潔淨棚的地板部的一部分上，設為單層構造等，藉此能夠降低構建成本。

[專利文獻1]日本專利第5513989號

在本發明中，“清潔度”係指例如潔淨室所採用的美國聯邦標準Federal STD-209E、國際標準ISO 14644-1、JIS標準JISB9920中的清潔度，為方便起見，根據ISO標準對清潔度進行說明。

在單向流的氣流方式的潔淨棚中，要求ISO 3級至4級甚至更高清潔度之情況下，要求在潔淨棚內形成成為均勻的下降氣流的氣流特性，以往，吹出部的過濾器佔有率（頂棚面積中所佔之FFU等過濾器面積的佔有率）至少需要70～80%以上，平均氣流速度需要0.3～0.5m/s。在此基礎上，將潔淨棚內設為正壓，藉由清潔空氣的層流的下降氣流，防止因潔淨棚的壁或簾子等的洩漏而導致之污染物質的流入，並迅速去除由潔淨棚內的人或裝置生成的塵屑。

過濾器佔有率越接近100%，越容易形成相同的層流，因此有利於實現高清潔度，但在非常大的潔淨棚中，昂貴的FFU的數量增加，從而成本亦會增加。另一方面，若試圖減少FFU的數量，則因吹出部的過濾器佔有率不足而帶來過濾器之間或側壁部的滯留風險。

此外，如後述的圖5的上下左圖（a）的以往技術所示，僅藉由一側側壁的返回而進行循環等循環路徑不均勻，或者在地板部的柵格上部存在偏流或滯留。如上，在以往技術中，實際上藉由基於單向層流的完全均勻的氣流填充潔淨棚並不容易。

又，在潔淨棚內設置裝置並運轉時，氣流發生紊亂，產生偏流之情況下，會進一步惡化，且滯留區域增加。很難基於裝置的配置預測或改善裝置實際運轉時的揚塵行為，推測滯留區域或滯留之時間，因此成為高成本。多數情況下，這些問題在現場運轉時變得明顯，氣流特性的惡化可能成為清潔度惡化的根本原因。

專利文獻1中揭示的局部潔淨棚內的局部空間的清潔度維持在10級（相當於Federal STD-209E、ISO 4級）左右。然而，在單向層流的氣流方式的潔淨棚中，實際上，如上所述，存在安裝困難和成本的問題，並且在實際機器運轉中存在很多問題，因此難以滿足ISO 3級至4級的標準甚至難以實現比其更高的清潔度。

鑑於上述實際情況，本發明的主要課題為提供一種潔淨棚，其能夠適用於ISO 3級至4級甚至更高清潔度，形成成為單向層流及均勻循環之氣流特性，藉由迅速減少內部裝置及其運轉中產生之揚塵及滯留而有助於提高產率，並且與以往相比將成為成本增加的主要原因之一之FFU的佔有率最大削減50%，藉此有利於降低成本。

為了解決如上問題，本發明的潔淨棚具有以下（A）～（E）的構成。 （A）FFU的過濾器佔有率70%以下，過濾器間隔500mm以下（較佳為300mm以下），下部200mm以內（較佳為下部100mm）設為整面沖孔板（開口率20～40%）的100%的整面整流機構 （B）為了使整體潔淨棚的氣流循環均勻，將至少兩面以上的側壁雙層化（間隙～200mm），不需要開孔的地板且抑制偏流之均勻循環機構 （C）設置用於減少由裝置產生之旁路（在生產線設備中的材料的通道、在工藝區域中的實質上重要的位置）上的氣流的紊亂、捲揚、剝離、渦流生成等的偏流和/或滯留之裝置附帶的整流/導風機構 （D）用於避免/減少由裝置及其運轉產生之旁路周圍的揚塵和氣流的紊亂的局部抽吸機構 （E）如上所述，利用考慮了實際條件之數值流體力學（CFD:計算流體動力學）執行整體空間（A）/（B）、裝置周圍空間（C）、局部空間（D）的階段性設計，在要求ISO 3級至4級區域（主要為旁路）中，向下速度設為0.3m/s左右，空氣齡（當吹出位置設為0s時到達空間內每個位置所需的時間）設為理論值的3倍以下，潔淨棚內正壓設為20～40Pa 藉由以上構成，能夠提供穩定之高清潔度空間。 [發明效果]

本發明的高清潔度潔淨棚能夠抑制在以往技術中容易產生之空間內的偏流或速度的偏差，尤其能夠避免成為滯留產生原因之無風狀態（≈0m/s）或成為氣流的紊亂和渦流產生原因之過度的氣流速度增加（超過0.5m/s），從而能夠使旁路附近的氣流均勻化（平均氣流速度0.3m/s左右）。

又，利用空氣齡（滯留時間）的數值分析（被動標量輸送方程式），將裝置周圍的空氣齡實施為理想下降氣流的3倍以下的有限值，因此能夠排除且最小化在以往技術中難以考慮的旁路上由裝置引起之塵屑的存在。同樣，能夠提供一種潔淨棚，其藉由將滯留在整體棚空間之時間定為有限值，具有自清潔度惡化中快速恢復等自清潔作用。

藉此，在潔淨棚內形成單向層流及成為均勻循環之氣流特性，迅速降低內部裝置及其運轉中的揚塵及滯留風險，確保空間（重要區域，主要為旁路附近）的穩定之高清潔度。此外，還有助於降低潔淨棚內的溫度/濕度等的偏差。

以下，利用附圖對用於實施本發明的形態進行說明。再者，本發明並不限定以下實施例。

圖1係本發明之潔淨棚的縱剖面圖。潔淨棚1例如即使在潔淨室內亦要求高清潔度的情況等下設置，藉由利用劃分構件（隔板、垂壁等）進行劃分而形成。以下，對本發明之潔淨棚的構成（A）～（E）進行說明。

（A）FFU的過濾器佔有率70%以下，過濾器間隔500mm以下（較佳為300mm以下），下部200mm以內（較佳為下部100mm）設為整面沖孔板（開口率20～40%）的100%的整面整流機構

在潔淨棚1的頂棚中，作為空氣清潔機構2，並列設置有複數個具有高密度的ULPA過濾器之FFU，藉由該FFU，能夠將潔淨棚內維持高清潔度。藉由改變FFU的設置位置或數量，能夠與不同寬度的空間對應。FFU的具體構造或循環次數為任意，在本發明的吹出部的機構中，以平均氣流速度為基準考慮。再者，本發明並不限定於FFU，可以設置其他空氣清潔機構。

如上述，在以往技術中，為了實現ISO 3級至4級、甚至更高清潔度，FFU的過濾器佔有率在吹出部中至少需要70～80%以上。剩餘的20～30%成為FFU的吹出口的框架框或設置空白。

FFU的氣流速度一般在0.1～0.7m/s的範圍內，未成為相同的氣流特性的情況下，潔淨棚內的氣流發生紊亂，成為飛揚塵屑之原因。另一方面，ISO 3級至4級的單向流的氣流方式中的平均氣流速度需要0.3～0.5m/s作為相同的吹出。因此，為了整流化或降低過濾器佔有率，在FFU的吹出口設置沖孔板，擴大吹出面積後，使從FFU吹出的被淨化之空氣擴散到周圍。

沖孔板的開口率為30%左右，起到暫時阻擋氣流、從開口部向周圍吹出氣流之整流化的作用。作為一般的FFU的機構，沒有該沖孔板，或在端面存在安裝用設置空白的沖孔板，或者FFU與沖孔板為一體型，在任何情況下，用於設置FFU自身或沖孔板一體型的單元的框架框端部或設置空白部分的框架等佔過濾器佔有率的剩餘20～30%。

如上，以往，即使過濾器佔有率為70～80%，無論吹出部有無沖孔板，剩餘的20～30%為用於並列設置複數個FFU之框架框或設置空白，因此在該部分沒有進行整流，從而作為吹出設計不充分。因此，若為通常從事清潔設計之技術人員，則從潔淨棚內部看到頂棚時，考慮為何將可以看到框架框或設置空白之部分限制在20%以內。

另一方面，在本發明中，將FFU的過濾器佔有率降低到70%以下，例如50～60%，與以往技術相比，將FFU的台數最大削減50%。如上述，若試圖減少FFU的數量，則因吹出部的過濾器佔有率不足而帶來過濾器之間或側壁部的滯留風險。因此，在本發明中，僅將FFU先安裝於頂棚。在設置在頂棚之FFU的下部100mm（從設置於頂棚之FFU朝向地板面下方100mm）整面施工沖孔板3（開口率20～40%）。沖孔板經過整面開孔加工，使設置框架成為最小寬度，或者連該框架亦取消而設為幾乎100%的整面整流機構。

具體而言，在安裝FFU時，雖然放置框架或面板，但在其間設置100mm高度的長螺栓或螺母，以在FFU的設置框架和沖孔面上設置100mm的間隙之狀態進行固定。藉此，FFU和沖孔面被分離，框架不會在沖孔面上移動，在整面完成了沖孔面。其結果，即使過濾器佔有率為50～60%，亦能夠實現100%的整流化。

此外，關於FFU2、沖孔板3的安裝進行詳細說明。安裝FFU2時，與沖孔板3分離，因此需要不會惡化清潔度的安裝步驟。首先，可以舉出在設置FFU2之框架上沒有與頂棚連通之間隙，具體而言，作為材質使用不會揚塵的墊圈（襯墊）、例如EPDM（三元乙丙橡膠），以便將設置部密封在鋁型材或鋼板等框架上。接著，重新對用於安裝沖孔板3的螺栓或螺母、已設置的框架及沖孔板3進行仔細清潔清掃。其原因在於，設置被分離之FFU2與沖孔板3後，難以實施清掃，對確保吹出構造的質量來說是必需的。又，該整流用沖孔板3預先實施去毛刺、脫脂處理、整面開孔加工，根據適當尺寸進行防止撓曲的彎曲加工等。將這些沖孔板3組裝到預先準備好的安裝孔時，不允許沖孔板3之間的間隙，以1mm以下等最小限度的間隙固定排列。關於產生間隙之部分，設有堵板。藉由這種方式，從潔淨棚內部，頂棚面成為以相同的開孔加工實施之整面沖孔面，以完善吹出部的整流化機構。又，頂棚面為整面沖孔面的情況下，有時在該面的任一位置上安裝照明、報知器、感測器、防墜落機構等門窗。這些安裝位置基本上設置、排列在潔淨棚的兩端，在旁路上方不安裝由氣流紊亂引起之門窗。

以往技術中用於FFU之沖孔板一體型機構與本發明的不同點為，FFU的過濾面與沖孔面之間的間隔窄，稍微增加了吹出面積。再者，下部設為100mm，但並不限定於此，可以設為150mm或200mm。若FFU與沖孔面的間隔長，則容易整流，但另一方面，由於設置潔淨棚內部的裝置之空間的容積減少，因此期望將200mm作為上限。

又，在本發明中，將舖滿頂棚之FFU的過濾器的間隔設置為300mm以下。雖然過濾器間隔以300mm以下為基本，但是為了在非常寬的頂棚區域將過濾器佔有率設為70%以下，在設計上，例如，藉由墻壁和FFU的間隔或FFU自身的大小、過濾器間的調整等，有可能在一部分擴寬為400～500mm。若過濾器間較寬，則氣流的變動及偏差會變大，在沖孔面上使氣流速度的時間及空間變動穩定這一點上，由於沖孔板的開口率及下降氣流的均勻化等的調整較難，因此期望以不超過500mm的間隔安裝。

依此，在實際應用中，例如，在將FFU的吹出溫度調溫到23攝氏度左右（之後，溫度均設為“攝氏度”）之狀態下，被除塵之高清潔度空氣通過沖孔板，在裝置周圍和旁路上，以0.1～0.5m/s，更佳為0.3～0.4m/s的平均氣流速度向下方供給。

除了用於實現上述清潔度環境之吹出構造之外，藉由後述的基於（B）雙重壁構造之均勻循環，在整體潔淨棚中形成成為單向層流以及均勻循環之氣流特性，並藉由後述的以機器、裝置為中心之（C）中央部的整流或（D）局部排出，即使過濾器佔有率較以往最多減少50%，亦能夠適用於ISO 3級至4級甚至更高清潔度。

再者，在圖1中，將頂棚與FFU的空氣吸入部的間隙設為500mm，但並不限於此，為了避免頂棚與FFU的空氣吸入部的間隙為極端的負壓、風量降低以及溫度等的混合不足，期望確保在200mm以上，更較佳為300mm以上。

又，將FFU過濾器佔有率設為70%以下，例如設為50～60%，但是若過濾器佔有率低於40%，需要加大吹出部氣流速度，容易產生偏差，難以實現100%整面整流機構。因此，為了作為吹出構造不產生0.5m/s以上的過度的氣流速度，過濾器佔有率設為至少40%以上，較佳為50%以上。如上所述，在以往技術中，過濾器佔有率至少需要70～80%以上，過濾器佔有率為70%以下時，難以適用於ISO 3級至4級甚至更高的高清潔度，但是，藉由使用本發明的技術，能夠以過濾器佔有率40%以上且70%以下實現高清潔度。

（B）為了使整體潔淨棚的氣流循環均勻，將至少兩面以上的側壁雙層化（間隙～200mm），不需要開孔的地板且抑制偏流之均勻循環機構

以往，藉由在潔淨棚的地板上舖滿格柵或沖孔金屬板等開孔地板，形成複數個通風口，並且經由該開孔地板形成底層。如上，地板成為高架地板（雙層地板）。在潔淨棚外部周圍，形成將從複數個通風口流出到底層之空氣引導至FFU的通風道（返回道）。從潔淨棚流出到底層之氣流流入到形成在底層壁上之返回口，通過與潔淨棚內部分開劃分之潔淨棚外部周圍的通風道進行循環，並通過FFU。藉由利用FFU形成之循環氣流，形成從潔淨棚的頂棚朝向地板之下降氣流。

在一般的潔淨棚中，藉由過濾器在潔淨棚的內部與外部產生一定的壓力差。因此，通過過濾器後的氣流的氣流速度在潔淨棚的整體頂棚幾乎均等化。為了提高潔淨棚的清潔度，使氣流在潔淨棚的內部與外部之間循環，在潔淨棚內揚塵之塵屑立即排出到潔淨棚外為較佳。藉由下降氣流，能夠立即去除在潔淨棚內揚塵之塵屑，但實際上，藉由裝置的設置或運轉，在局部形成清潔度低的區域（滯留等）。尤其，在無塵室內氣流滯留之區域中，由塵屑引起之污染加劇，因此需要調整氣流以避免產生氣流滯留之區域。

在本發明中，藉由將覆蓋潔淨棚1之壁面設為由內壁4和外壁5構成之雙重壁構造，將潔淨棚1的至少兩面以上的側壁雙重化。壁之間的間隙的上限為200mm，較佳為100～200mm，在壁彼此的間隙中形成空間。在潔淨棚的側壁上，內壁4採用鋁型材，一般為將PVC面板，在防爆區域中為將SUS面板等從潔淨棚內側安裝在鋁型材上，構成內壁無凹凸的潔淨棚，在其下部靠近地板面的部分，以利用調節器打開距地板100～200mm的間隙之狀態設置吸入口。從該吸入口吸入潔淨棚內的空氣，通過與由隔熱面板構成之外壁5之間的間隙在上方形成返回道，使潔淨棚內的空氣向FFU2循環，藉此使雙重壁的間隙充滿通過旁路後的空氣。藉此，將潔淨棚的至少兩面以上的側壁設為均勻的循環路徑。再者，本構成在內壁4的短邊（寬度）為6500mm以下（較佳為5000mm以下）的情況下實現，關於長邊（長度方向的長度）的尺寸沒有特別要求。

關於該雙重壁構造所附帶之門窗等，基本上安裝於不阻礙下降氣流的位置。例如正壓阻尼器，在以往技術中一般設置在潔淨棚上方的側壁上，在剛吹出後可能會產生向正壓阻尼器的偏流或流動路徑，另一方面，在本發明中，由於安裝在雙重壁的外壁5上，因此不會產生偏流等。關於門，基本上內壁4及外壁5均設於同一位置，外壁5為拉門，內壁4為絞鏈門。進入時，兩扇門暫時處於同時打開狀態，但由於潔淨室內有充分的正壓，並且係均勻循環構造，因此清潔度迅速恢復。內壁4的門並不是必須的，可以取下構成為內壁的面板進入。

又，當潔淨棚與其它潔淨棚連接之情況下，內壁4及外壁5均在同一位置設有連接口。此時，雙重壁構造的間隙設有隔板等通道，以與循環空氣劃分。關於與窗、維修口、配線面板以及空調等連接之凸緣，由於安裝在外壁5上，因此在下降氣流區域的內壁4上，如擾亂氣流的門窗為最小限度，關於報知器、各種感測器，亦盡量避免設置在旁路上。

關於內壁4的氣密性，施工成避免擾亂氣流之縫隙或縫隙等開口，沒有向與外壁5的壁彼此的縫隙的漏出，下降氣流形成至下方。關於外壁5，對於以鋁等為材質安裝之地板軌道，利用內襯等適當調整水平對齊後，依序在側面、頂棚密集排列以防靜電鋼板為外板之隔熱不燃面板。面板彼此的接縫藉由以矽等為材質之填縫來密封。關於外壁5的氣密性，密封成將與地板的接縫及面板彼此的接縫充分填縫，以使內部壓力至少能夠承受50Pa以上。

藉由基於FFU2之空氣的吹入，潔淨棚1內成為正壓，頂棚內的FFU2的空氣吸入部成為負壓，因此雙重壁的間隙空間的壓力與潔淨棚內等同或較低。藉此，潔淨棚內的氣密性能變高，從而能夠確實地防止空氣從潔淨棚的外部流入內部。又，藉由提高劃分性能和氣密性能，能夠抑制外部氣量及內部循環風量的增加，從而能夠實現降低運行成本。

再者，雙重壁的間隔的上限設為200mm，但並不限於此，例如在想要將雙重壁的間隙作為人的導線之情況等，可以根據設計條件適當地變更為200mm以上。但是，間隙越大，整體潔淨棚越大，或潔淨棚內部的容積越減小。又，雖然在圖1中將壓力損失設為100Pa以下，但並不限於此，因為與FFU2的風量及風扇的溫度上升有關，所以可根據FFU2的規格來決定。此外，不限於四邊形的潔淨棚，即使係多邊形的潔淨棚中，亦將至少兩面以上的側壁作為雙重壁。

在專利文獻1中，設置有使僅在局部潔淨棚的地板面的一部分上形成之排氣口或導出路導出之空氣向一般空間的上部回流之回流路。回流路在局部潔淨棚的長度方向的端部上，構成為與導出路連通之導管，通過局部潔淨棚的側方，形成為到達一般空間的頂棚附近，因此向頂棚開放，而並不完全像本發明成為雙重壁。

以往，由光柵或沖孔金屬板等開孔的地板構成而整體地板部設為雙重地板，並且將空氣與潔淨棚中的塵屑一起從地板的開孔引入到地板下的空間以形成向下的氣流，然而，這亦限制了地板下空間的應用。在本發明中，藉由在比旁路更下方設置均勻吸入之循環構造（雙重壁），不需要開孔的地板等，亦不需要如以往技術那樣設為雙重地板，還不需要如專利文獻1那樣將排氣口及導出路形成為地板部的一部分，因此能夠進一步降低建設成本，節省空間，並能夠增加清潔空間的容積。

圖2係比較藉由樹脂流體力學（CFD）分析之（a）以往技術與（b）本發明的空氣速度的流線之圖。在圖2中，上圖係潔淨棚的縱剖面圖，下左圖係俯視圖，下右圖係立體圖。傾斜的流動為偏流。如用橢圓包圍，在以往技術中，在地板面的返回口產生偏流而成為不均勻的循環，而本發明中將其減少，藉由上述（A）及（B）的構成，形成均勻的下降氣流和均勻的循環。該方法構成如下組合機構，亦即，著眼於在整體潔淨棚中將作為流體的變形運動的三個要素之伸縮、旋轉、剪切的效果均最小化，作為將成為流體的運動量輸送的基礎之對流及擴散中的對流效果成功地帶來優勢。

（A）均勻的吹出構造或（B）不具有開孔地板之雙重壁循環機構對於從事潔淨棚業務之技術人員來說只要一看就很容易想到，實際上，適用這些（A）（B）組合構造之潔淨棚在現場前所未有，關於本構造，由多年來從事構建之發明者等連後述之（C）（D）（E）也包括在內藉由數值流體力學（CFD）進行了深入研究之結果，最終獲得了本發明，該構建為不僅要求高清潔度，而且還以高水平滿足溫度、除濕和惰性氣體環境之氣密循環棚機構的構建。

（C）設置用於減少由裝置產生之旁路上的氣流的紊亂、捲揚、剝離、渦流生成等的偏流和/或滯留之裝置附帶的整流/導風機構

在潔淨棚1內配置有需要高清潔度之裝置6。藉由裝置的配置或形狀、運轉，且藉由氣流的紊亂或自裝置外觀的流動的剝離、藉此產生之渦流生成或裝置自身阻礙下降氣流而產生之偏流，會產生跟隨氣流之塵屑的捲揚。例如，在作為OLED製造的主要工藝之噴墨裝置中，托架（以下，稱為CA。內置有墨水，墨水被塗在其正下方。）係承擔裝置中樞機能之處，會誘發氣流的紊亂、或難以控制溫度等，需要氣流的整流化。因此，藉由在CA周圍設置整流導件（導風板），或者設置用於避免CA周邊裝置附近的滯留（低氣流速度區域）的曲線狀整流導件、用於消除滯留憂慮區域自身的罩或阻擋該區域流入流出之簾子，來改善旁路上的氣流，減少局部滯留。又，在半導體製造的光阻劑的填充步驟等中，由於在旁路上存在複雜的構造物、驅動源，因此，藉由用於避免偏流或滯留、維持下降氣流之整流導件的設置或用於消除滯留憂慮區域自身的罩，改善氣流，減少局部滯留。

FFU的吹出溫度例如精密管理為23℃±0.1℃～±0.5℃，但裝置的內部發熱的行為難以掌握。因此，為了降低來自裝置的導熱風險，在裝置上附帶設置整流罩或整流導板、導風板等整流/導風機構7，以整流裝置周圍來抑制滯留。考慮到裝置的大小、運轉狀況、設置位置等，適當選定整流/導風機構7的材質或形態、構造、設置方法等。

圖3係比較藉由樹脂流體力學（CFD）分析之（a）以往技術與（b）本發明的速度向量之圖。圖3係包含裝置6之潔淨棚的縱剖面圖，如由圓角四邊形包圍，在以往技術中，藉由裝置6的存在，氣流速度增加，產生剝離（由橢圓包圍之部分）和渦流，但是，在本發明中，藉由整流/導風機構7（裝置6的上部成為圓形，其自身由裝置罩整流）減少紊亂，並抑制剝離。

再者，導入/設置整流/導風機構7時，由於多為附帶在旁路上的裝置6自身上，因此，在裝置設計中，不僅要以流體力學效果為依據適用這些整流/導風機構7，還需要對伴隨其材質、形狀、固定之裝置側進行風險管理。例如，由安裝了整流導件而引起之振動的產生、來自安裝部的揚塵、工藝運轉時的干擾、對性能自身的影響或對用整流罩覆蓋裝置引起之發熱的影響等，需要採用基於數值流體力學（CFD）進行設計時的對策。

又，在基於數值流體力學（CFD）進行設計時，整流/導風機構7以減少來自藉由裝置6產生之下降氣流帶來的剝離或其後的滯留之構思為起點，考慮如何在流體的變形運動的三個要素中亦將旋轉、剪切的效果在局部區域中最小化。亦即，著眼於抑制由氣流的速度差或障礙物引起之運動量缺損引起之渦流的產生，考慮一邊保持成為流體的運動量輸送的基礎之對流效果，一邊不使擴散佔優勢的整流/導風機構來決定構造及設置位置。

（D）用於避免/減少由裝置及其運轉產生之旁路周圍的揚塵和氣流的紊亂的局部抽吸機構

藉由設備6運轉，組件彼此的接觸和來自驅動源的揚塵在旁路周圍產生。例如，在OLED製造的塗佈工藝中，在旁路中，隨著基於傳送之工作台移動，塵屑從驅動部捲揚。因此，在裝置6的地板下部分沿旁路設置由排氣導管等構成之局部抽吸機構8，以任意間隔設置抽吸口，局部抽吸並排出，藉此防止塵屑飛揚。局部抽吸機構8的抽吸口可具有最大10m/s左右的抽吸氣流速度，但設計為在其周圍逐漸減速，在旁路附近，由局部抽吸機構8產生之向下方流動的氣流速度成為0.5m/s以下。所產生之塵屑藉由基於朝向地板下的整個區域向下的局部抽吸排出之氣流被排出而不會捲揚到旁路上。依此，實現了避免並減少旁路附近的滞留。

局部抽吸機構8除地板下之外，在裝置的側面或與裝置連接的部分，使用柔性導管或硬導管、將其連接之帶抽吸口之箱等適當地設置。為了不使平均氣流速度為0.3m/s的下降氣流的氣流形成過度紊亂，在旁路附近將由局部抽吸機構產生之朝向下方的流動的氣流速度設定為0.5m/s以下，但並不限於此，適當選擇局部排出的方法或場所、抽吸氣流速度等。

圖4係比較藉由數值流體力學（CFD）分析之（a）以往技術與（b）本發明的空氣齢（滯留時間）（當吹出位置設為0s時到達空間內的每個位置所需的時間）之圖。圖4係包含裝置6的潔淨棚的縱剖面圖，如由圓角四邊形包圍，在以往技術中，裝置6周圍的空氣齡變長，存在滯留風險，但在本發明中，藉由在裝置6的地板下設置局部抽吸機構8，減少空氣齡，並降低滯留風險。

再者，導入並設置局部抽吸機構8時，在附帶在旁路上的裝置6附近或裝置6自身上之情況下，在裝置設計中，不僅要以流體力學效果為依據適用該抽吸效果，還需要與整流/導風機構7同樣地對伴隨其材質、設置位置之裝置側實施風險管理。例如，由安裝了局部抽吸機構8而引起之振動的產生、來自安裝部的揚塵、工藝運轉時的干擾、對由氣流形成引起之性能自身的影響等，需要採用基於數值流體力學（CFD）進行設計時的對策。又，即使將局部抽吸機構8安裝在裝置6下部之情況下，亦與相同的層流的下降氣流相反，為了防止在旁路高度產生向上的氣流，考慮在下方以均勻的氣流速度形成氣流的同時，實施以裝置側的揚塵位置為中心取得效果之安裝條件很重要。

又，在基於數值流體力學（CFD）進行設計時，以局部抽吸機構8如何恢復通過裝置6而從理想的下降氣流惡化之包括紊亂或渦流、滯留的裝置依存的氣流特性作為構思的起點，與整流/導風機構7同樣地，考慮如何在流體的變形運動的三個要素中將旋轉、剪切的效果在局部區域中降低，進而藉由局部抽吸產生運動量，來重新誘導氣流。亦即，著眼於抑制由氣流的速度差引起之新渦流的產生，考慮一邊誘導成為流體的運動量輸送的基礎之對流效果一邊不使擴散佔優勢的局部抽吸位置及風量來決定構造及設置位置。

在考慮了裝置之數值流體力學（CFD）中，大體分為能夠在無裝置的條件及有裝置的條件下實施。其中，在本發明中有作為標準適用對象之裝置的條件下，形狀再現性成為很大程度上左右數值預測精確度之必要條件之一。在本發明中，對於想要設置在高清潔度的環境中的裝置，在用一般的3DCAD獲得實際模型之後，考慮對氣流特性的贡獻程度，將模型修正為數值分析用。具體而言，為被認為對氣流特性的影響度小之螺栓和螺母、安裝孔的省略、組件彼此或裝置彼此的微小間隙（例如10mm以下）的省略、由組件或裝置殼體的彎曲而產生之輕微曲率的省略等。對這些進行修正，在充分保留應該考慮對氣流特性的影響之組件和形狀之狀態下實施數值分析。

此外，在本發明中的數值流體力學（CFD）中，以有限體積法為離散化方法，藉由流體的支配方程式（那微史托克方程式）獲得速度及壓力。又，根據能量方程式及化學種類輸送方程式分別得到溫度及質量分數，在空氣齡中採用被動標量輸送方程式。在粒子運動中，對於使用拉格朗日法之運動方程式，在與流體方程式相同的解算器內，使壓力耦合進行計算並評價。紊流模型採用RANS（Reynolds-AveragedNavier Stokes equation：雷諾平均方程式、時間平均模型）型二方程式模型SSTk-ω模型，進行低雷諾數的修正。這考慮到下降氣流的比較慢的氣流速度以及排氣、循環區域的較快的氣流速度的存在，作為適合較寬雷諾數帶之模型採用。格子類型使用以四面體網格為基礎之多面體網格，但是這些由作為對象之裝置的複雜性以及整體格子數決定，因此並不限於此。在分析裝置運轉時，在移動區域大多使用六面體網格。網格的質量根據偏斜度進行評價，在裝置的詳細部分中，亦以0.98以下保證質量。基本上，實施穩定分析，在考慮裝置的移動等對氣流的影響之情況下，實施非穩定分析。在考慮溫度的影響之情況下，考慮裝置的發熱、FFU的發熱、來自潔淨棚壁面的導熱等熱源進行分析。在考慮濕度和混合氣體的濃度之情況下，利用化學種類輸送方程式考慮混合氣體的對流擴散。當考慮塵屑的行為之情況下，使用拉格朗日法給出粒子密度、粒徑、個數（流量）、噴出位置、噴出速度並進行計算。此時，根據紊流擴散中的速度變動，藉由概率性跟蹤來表現粒子的產生。在塵屑中，亦可知大體表現出跟隨氣流之行為，但作為滯留區域的行為，還考慮到考慮了氣溶膠性質的佈朗運動且球形的阻力定律來進行計算。

在本發明中，藉由數值分析（被動標量輸送方程式）算出空氣齡（通風效率指標SVE3（SVE:Scale for Ventilation Efficiency）），將裝置周圍的滯留狀況作為空氣齡T[s]進行評價，藉由以理想的下降氣流的3倍以下（3T）的有限值形成旁路上的氣流，能夠將由在以往技術難以考慮的旁路上的裝置引起之粒子的存在最小化。例如，對在裝置工作時從電纜軸等驅動源產生之粒徑d=0.1～5μm以下的塵屑行為進行流體分析發現，塵屑在任何粒徑均可捲揚，粒徑越小，捲揚的概率越高，但塵屑在旁路下方的吸入區域中的出現概率仍然在1.5%以下，可以說塵屑捲揚到旁路上方的可能性明顯較低。如上，在本發明的伴隨氣流紊亂而產生之塵屑的捲揚中，以在旁路上形成向下的氣流為基本的同時，根據旁路上的空氣齡的規定，能夠期待大體上抑制產生塵屑的風險。

在專利文獻1中，將由沖孔金屬板構成之通氣道設置在劃分構件的下部，形成在與複數個製造裝置相互間對應之位置上，防止將製造裝置內部的粉塵等捲揚（氣流速度例如為1m/s以下）。然而，該通氣道用於將局部潔淨棚的高清潔度空氣引入一般空間，與本發明的用途不同。

如上，本發明的潔淨棚能夠藉由（C）用於減少由各種裝置產生之氣流的紊亂、滯留及揚塵之整流構造或（D）局部抽吸機構，對在以往技術中容易發生的由旁路周圍的裝置或其運轉而導致之偏流的存在與否和速度的偏差進行抑制，尤其，能夠避免成為滯留發生原因之無風狀態（≈0m/s）或成為氣流紊亂及渦流的產生原因之過度的氣流速度增加（超過0.5m/s），並且能夠使旁路附近的氣流均勻（平均氣流速度為0.3m/s左右）。

（E）如以上，將整體空間（A）/（B）、裝置周圍空間（C）、局部空間（D）的階段性設計藉由考慮到實際條件之數值流體力學（CFD）來執行，在ISO 3級至4級要求區域（旁路上方）中，將向下的速度設為0.3m/s左右，將空氣齡設為理論值的3倍以下，且將潔淨棚內正壓設為20～40Pa

依本發明，如上述，自沖孔面的吹出平均氣流速度在旁路中以0.1～0.5m/s，較佳為以0.3～0.4m/s的平均氣流速度形成0.3m/s左右的向下的下降氣流。藉由使吹出氣流速度均勻，能夠在理論上計算幾秒後到達每個位置，亦即空氣齡。例如將平均氣流速度設為0.3m/s，且將從沖孔板吹出部到旁路的距離設為1.5m時，到旁路為止的到達時間（空氣齢T）成為5s。將此作為理想的下降氣流的空氣齡的理論值T。本發明採用數值流體力學（CFD），將裝置周圍（旁路的上方）的空氣齡以理論值的3倍以下，亦即3T以下為基準，設為以旁路的上方的空氣齡處於該範圍內的有限值。換言之，在以0.3m/s為基準規定了氣流速度之條件下需要3T的時間係指，亦即可以說至少具有0.1m/s以上的氣流速度，這可以用作避免在旁路上處於無風狀態（≈0m/s）之一個指標。如果，存在該空氣齡充分大的區域之情況下（10T、20T等），亦即擔心無風狀態（≈0m/s），這直接導致清潔度的惡化。實際上，由於本結構能夠充分適用，因此在本發明中，作為有效標準，規定並使用空氣齡。此外，藉由將旁路上的空間的空氣齡定為有限值，能夠具有自清潔度惡化中快速恢復等自清潔作用。

又，藉由基於FFU之空氣的吹入，潔淨棚內成為正壓。藉此，潔淨棚外部的清潔度低的空氣不會流入潔淨棚。通常，正壓（潔淨棚的內部與外部的壓力差）設為5～20Pa左右，但是在要求高清潔度的情況下，期望高於此，在本發明中設為20～40Pa。如果正壓大於此，則存在當打開潔淨棚的門時風的吹出很明顯、門的打開和關閉受到阻礙、從排氣口和返回口的開口部分產生風噪聲等問題。

圖5係比較藉由樹脂流體力學（CFD）分析之（a）以往技術與（b）本發明的流線及空氣齢之圖。圖5係包含裝置之潔淨棚的縱剖面圖，上圖表示流線，下圖表示空氣齢。在以往技術中，在一側的側壁或裝置周圍發生了偏流或滯留，但是在本發明中，從潔淨棚的上部朝向下方形成相同的下降氣流，從而減少了滯留區域。

藉由使吹出氣流速度均勻，能夠理論上計算出幾秒鐘後到達地板下，但實際上，利用以往技術難以用完全均勻的氣流填滿潔淨棚內。又，還難以推測設置並運轉裝置時的滯留區域及所滯留之時間。本發明的潔淨棚把握整體潔淨棚的（A）下降氣流及（B）循環，甚至考慮到實際裝置及其運轉條件之氣流紊亂或滯留區域，避免及減少（C）整流及（D）滯留。

接著，對關於實現本發明之潔淨棚的清潔度之清掃、準備、條件等進行補充。為了實現本發明所示之高清潔度，本潔淨棚施工後的清掃非常重要。在雙重壁構造的清掃中，基本上，在裝置6全部被設置，且在FFU2開始運轉後，從接近頂棚的門窗或內壁4的上表面朝向下方進行清掃。又，在裝置6中亦同樣地在潔淨棚的清掃結束後進行清掃。尤其，仔細地清掃裝置蓋、暴露在空間中之組件/配線等。所使用之清潔清掃用具，例如為濕巾、酒精、清潔輥、ULPA吸塵器、鼓風機等。清掃後，根據入室規則，實施入室時間、人員和作業內容的限制、清潔墊的設置等不使清潔度惡化的管理，逐步使管理水平嚴格，提高清潔度。

又，為實現本發明所示之高清潔度，裝置側的揚塵對策亦很重要。亦即，除了在潔淨棚內形成之（A）下降氣流及（B）以循環為基礎的氣流特性外，為了有效適用（C）整流/導風板及（D）局部抽吸機構，考慮了與數值流體力學（CFD）相關之條件。例如，從揚塵材料/構件的使用、可能阻礙下降氣流之構造物、誘發紊亂之構造物、構件彼此的干擾、接觸之構件的運轉/移動、振動之構造物、空氣驅動之機器、通過配線之配管等中空配管以及導管或維護的流線/作業內容/頻度、所使用之工具/機器/材料等中，藉由使用數值流體力學（CFD）應回避之項目及設計指針，區分應回避之項目。例如，在本發明的（C）及（D）的構成中，各種裝置以確保避開了旁路之配線路徑、配線等的佈線或者容納在蓋內的方式實施而進行充分的清潔。

藉由上述構成，可以說藉由作為與裝置的一體型潔淨棚進行產業應用，不僅在裝置停止時，而且在運轉時亦能夠提供更穩定地維持高清潔度之環境。

以上，對根據本發明的潔淨室的實施方式進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，能夠在不脫離其主旨的範圍內進行適當變更。 [產業上之可利用性]

與空間的大小無關，作為一種大概穩定之氣流特性，本發明之潔淨棚能夠提供近年來對高清潔度要求不斷提高的半導體製造工藝的上游工序（光阻劑的填充步驟等）、有機EL的塗佈、密封、貼合步驟等高清潔度環境。又，不僅在新增潔淨棚時，而且在改造現有製造步驟時亦能夠選擇性地適用本發明的構成。

本發明成為尤其進一步有利於降低在引入批量生產線時產生之巨大成本之棚結構。與以往相比，高清潔度的潔淨棚所需之FFU的台數最大削減50%作為初始成本，與此同時，成為還能夠期待降低與運行成本相關之電力之節能設計。雖然雙重壁等附屬組件相關之成本增加，但由於實現了自清潔作用強的魯棒氣流特性，因此能夠期待降低產率惡化的風險，並且藉由由棚環境惡化引起之運轉後的設備停止頻度或產率改善所產生之成本低於以往技術。

此外，本發明係不僅是氣流的均勻化，而且是溫度分布、混合氣體濃度分布的均勻化的基礎之流場，例如，亦能夠適用為吹出溫度、濃度的均勻化及避免棚內熱或高濃度氣體的滯留的基本策略，對於需要迅速達到目標溫度或目標濃度時有效。

這亦是能夠應用展開作為具有氣密性之循環棚構造之本發明之特徵，例如，可以說係除了滿足清潔度ISO 3級之外，還充分能夠將水分濃度和氧濃度設置為1ppm的氣氛之技術。例如，在本機構中適用精密的溫度環境、除濕環境或惰性氣體環境之情況下，為了使由隔熱面板構成之外壁5的氣密性更高，能夠承受200Pa左右的內壓，藉由填縫進行密封。又，對頂部區域的溫度和濃度進行控制的氣體（SG, Supply Gas：供給氣體）通過任意設置之導管或配管流入。藉由數值流體力學（CFD）決定流入位置或流速在設置FFU2之頂棚區域內充分混合，在通過FFU2後，以清潔且均勻的溫度、水分濃度、惰性氣體濃度實現整面下降氣流。又，一部分氣體作為RG（Return Gas:返回氣體）循環到空調，除濕機，精製機。該導管或配管安裝在外壁5的側壁上，並且在潔淨棚內進行相同的氣體置換。在本發明的（A）整面吹出以及（B）雙重壁循環機構，具備能夠擴展到這些用途的程度的基本構造，並且根據實際要求的性能，藉由數值流體力學（CFD）來實施由頂棚部的流體的紊流混合、循環位置而引起之潔淨棚內部的偏流或滯留預測。如上，本發明除了清潔度之外，對於如溫度或除濕、惰性氣體環境等環境維持條件更加嚴格的潔淨棚，提供滿足這些之潔淨棚的基本構造。

1:潔淨棚 2:空氣清潔機構 3:沖孔板 4:內壁 5:外壁 6:裝置 7:整流/導風機構 8:局部抽吸機構

圖1係表示本發明的潔淨棚的構成之圖。 圖2係比較了（a）以往技術與（b）本發明的空氣速度的流線之圖。 圖3係比較了（a）以往技術與（b）本發明的速度向量之圖。 圖4係比較了（a）以往技術與（b）本發明的空氣齡之圖。 圖5係比較了（a）以往技術與（b）本發明的流線及空氣齡之圖。

1:潔淨棚

2:風扇過濾單元(覆蓋範圍：

70%)

3:沖孔板

4:內壁

5:外壁

6:裝置

7:整流/導風

8:局部抽吸機構

(A):用於實現高清潔度環境之吹出構造

(B):用於使棚側壁成為均勻的循環路徑之雙壁構造

(C):用於減少由各種裝置產生之氣流的紊亂、滯留及揚塵之整流構造

(D):局部抽吸機構

Claims (13)

1. 一種潔淨棚，其特徵為， 利用劃分構件對滿足ISO 3級至4級的標準，甚至要求更高清潔度環境之區域進行劃分而局部形成潔淨棚，在前述潔淨棚的頂棚設置空氣清潔機構，將前述空氣清潔機構的過濾器佔有率設為70%以下，在前述空氣清潔機構的過濾器下部設置沖孔板，藉由用外壁及內壁覆蓋前述潔淨棚的至少2個面以上的側壁而設為雙重壁，在前述內壁的下部設置吸入口，從前述吸入口吸入前述潔淨棚內的空氣，使其通過前述雙重壁的間隙，並向前述空氣清潔機構循環前述潔淨棚內的空氣。
2. 如請求項1所述之潔淨棚，其中 前述空氣清潔機構係FFU。
3. 如請求項1或請求項2所述之潔淨棚，其中 在前述空氣清潔機構的過濾器下部200mm以內設置前述沖孔板。
4. 如請求項1至請求項3之任一項所述之潔淨棚，其中 在整面設置前述沖孔板。
5. 如請求項1至請求項4之任一項所述之潔淨棚，其中 以平均氣流速度0.1～0.5m/s供給通過前述沖孔板之空氣。
6. 如請求項1至請求項5之任一項所述之潔淨棚，其中 地板部不需要開孔的地板。
7. 如請求項1所述之潔淨棚，其中 前述外壁與前述內壁的間隙為200mm以下。
8. 一種潔淨棚，其特徵為， 利用劃分構件對滿足ISO 3級至4級的標準，甚至要求更高清潔度環境之區域進行劃分而局部形成潔淨棚，在前述潔淨棚內設置裝置，並設置前述裝置所附帶之整流/導風機構，藉此將前述裝置周圍的空氣齢設為理想的下降氣流的空氣齢的理論值的3倍以下。
9. 如請求項8所述之潔淨棚，其中 在前述裝置周圍設置局部抽吸機構。
10. 一種潔淨棚，其特徵為， 利用劃分構件對滿足ISO 3級至4級的標準，甚至要求更高清潔度環境之區域進行劃分而局部形成潔淨棚，在前述潔淨棚內設置裝置，並在裝置周圍設置局部抽吸機構，藉此將前述裝置周圍的空氣齢設為理想的下降氣流的空氣齢的理論值的3倍以下。
11. 如請求項9或請求項10所述之潔淨棚，其中 在旁路附近因前述局部抽吸機構產生之向下方流動的氣流速度為0.5m/s以下。
12. 如請求項1至請求項11之任一項所述之潔淨棚，其中 前述潔淨棚內的壓力相比前述潔淨棚外的壓力為正壓。
13. 如請求項12所述之潔淨棚，其中 前述正壓為20～40Pa。

Images