JPH0443244A - クリーンルーム - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体構造などを行うクリーンルームに関す
る。

〔従来の技術〕

従来のクリーンルームでは、清浄室内部の気流を制御し
、良好な層流を実現するために特開平１−２８１３４９
号公報あるいは、特開平１−５８９４７号公報に見られ
るようなさまざまな工夫がなされている。

しかし従来の公知例では、戻り流路の流れを整流するも
のはない。

また、従来、清浄室に送りこむ空気を清浄化するには、
一般に、ＨＥＰＡあるいはＵＬＰＡと呼ばれる高性能の
フィルタや、空気中の化学物質を除去するケミカルフィ
ルタを用いたり、ト（ＥＰＡ。

ｔＪＬＰＡとケミカルフィルタを両方用いたりしている
。しかし、必要に応じてケミカルフィルタに空気を流す
などの制御は行っていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、半導体製造を行うクリーンルームでは、空気中に
浮遊する微小塵埃をいかに少なくし、また、クリーンル
ーム内部で発生した塵埃をいかにウェハに付着させるこ
となく空気流で除去するかについて検討されてきた。し
かし、半導体の集積度が高くなるにつれて、そのような
塵埃だけではなく、空気中の化学物質がウェハ表面に付
着する化学汚染も解決すべき重大な問題となってきた。

空気中の化学物質を除去するには、一般に、ケミカルフ
ィルタと呼ばれるフィルタが用いられるが、ケミカルフ
ィルタには、ＨＥＰＡあるいはＵＬＰＡフィルタ程は塵
埃の捕集効率が高くない。

そのため、空気を清浄化するにはケミカルフィルタでは
不十分であり、また、それを解決するために、ケミカル
フィルタとＨＥＰＡ、あるいはＵＬＰＡを重ねて用いる
と、流れの圧力損失が大きくなり、クリーンルームのラ
ンニングコストが高くなる。

ウェハの化学汚染は、一般に、装置からなんらかの原因
で有害な化学物質が洩れだし、その蒸気が空気に混入す
ることによって起る。このような化学汚染を軽減し、防
止するには、次のような、消極的な方法と、積極的な方
法が考えられる。

消極的な方法は、化学汚染の拡大を防ぐことで、それに
は、いかにして、空気に混入した化学物質の拡散を小さ
く抑えるかという技術課題を解決する必要がある。

一方、積極的な方法では、空気に混入した化学物質を除
去してしまう。このとき、いかにして、塵埃に関する清
浄度を低下させることなく、さらに、必要な時だけ、そ
のような手段を講じるにはどのようにすればよいかとい
う技術課題がある。

本発明の目的は、上記の二つの技術課題を解決すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

技術課題を、消極的な方法と積極的な方法の二つに分け
て考える。

（１）消極的な方法；この場合の技術課題は、空気に混
入した化学物質の拡散をいかに小さくするかである。拡
散のメカニズムには二種類ある。一つは、分子拡散であ
り、もう一つは、乱流拡散である。この二つの拡散メカ
ニズムで、乱流拡散は、分子拡散に比べて、そのスケー
ルがはるかに大きい。従って、乱流拡散を小さくするよ
うな手段を講じるのが効果的である。乱流拡散は、流れ
の乱れに起因する。一般に層流形クリーンルームでは、
流れの乱れは、壁面で生じるものが殆んどである。

さらに、流れの速度が大きい時に乱れが大きくなる。

流速が大きく、しかも、壁面が存在する個所は、戻り流
路である。特に、戻り流路の入り口では、流れが大きく
方向を変えるので、そこでは流れが剥離した渦流域が生
じ、流れが大きく乱れる。そこで、化学物質の拡散を小
さくするには、戻り流路、特に、その入り口の流れを整
流して、渦流域をなくすようにするのが効果的である。

つまり、消極的な方法としては、戻り流路入り口の流れ
の渦流域を無くするような手段を講じる。具体的には、
次の二通りの手段が適用される。

１）戻り流路の入り口にわん曲部を設け、流れがそのわ
ん曲部に沿って流れるようにする。

２）戻り流路入り口で、戻り流路と清浄室を分割する仕
切り板に、渦流域を吸い込ませてしまう。

そのためには、仕切り板を二重壁にしてその間に流路を
形成して、戻り流路入り口で仕切り板近傍の流れが、そ
の二重壁間流路を流れていくようにする。

（２）積極的な方法；積極的な方法の技術課題は、必要
な時だけ、流れがケミカルフィルタを通ることで空気中
の化学物質を除去するようにし、しかも、塵埃に関する
清浄度を劣化させないことである。このような課題は、
次の手段によって解決される。

戻り流路を二つの流路で形成する。どちらの流路を空気
が流れるかは自由に制御できるようにする。二つの流路
のうち一つの流路にはケミカルフィルタを設置する。通
常は、空気はケミカルフィルタが無い方の流路を流れる
ようにする。さらに、空気中の化学物質をモニタするよ
うにして問題となる物質の濃度が、ある一定の値を超え
た時に、ケミカルフィルタの側に流路を切り替えて、化
学物質を除去するようにする。ケミカルフィルタの無い
流路とケミカルフィルタがついている側の流路との切り
替えはダンパ等で行う。

〔作用〕

１、消極的な方法 １）戻り流路と清浄室の間の仕切り板にわん曲部を設け
る： 第１図を用いて説明する９図（ａ）は、クリ−ンルーム
を示す。清浄室１には、天井裏２から天井ファン４で昇
圧された空気が、天井フィルタ（ＨＥＰＡフィルタ）で
清浄化されて送りこまれる。清浄空気は清浄室を流れ、
グレーチング床８を貫通して、床下３へ流入し、仕切り
板６で清浄室と区切ら九た戻り流路５を経て、再び、天
井裏２に戻る。図示したように、気流は、戻り流路の入
り口で大きく方向が変わるために、通常の仕切り板の場
合、（ｄ）に示したように、流れが剥離して、渦流域ｆ
′が形成され、流れの乱れが大きくなり、空気中の化学
物質の拡散が大きくなる。そこで、本発明では、仕切り
板の、戻り流路側に、戻り流路入り口に戻り流路の幅（
１）の１／３の半径の円弧と、その円弧に接して戻り流
路の天井裏側端を結ぶ直線からなる、わん曲７を設けた
（ｂ）。図（ｃ）に示すように、このようにすることで
、気流は、剥離することなく、わん曲７に沿って滑らか
に流れるため、従来のように気流が乱れる事が無く、従
って、戻り流路での化学物質の拡散が小さくなる。

２）仕切り板を二重壁とする： 第２図を用いて説明する。戻り流路５と清浄室１を区切
る仕切り板は、仕切り板６と仕切り板６′から構成され
ており、その間に仕切り板間流路１０が形成されている
。気流ｆは、戻り流路入り口で方向を大きく変えるため
、そこで剥離しかかるが、剥離しかかった部分の、速度
の小さな流体は、仕切り板間流路１０に吸い込まれてい
き、そこを流れて天井裏に戻るため、戻り流路５の流れ
に乱れが発達することが防止される。従って、戻り流路
での化学物質の拡散が小さくなる。

２、積極的な方法 第３図を用いて説明する。戻り流１５の入り口は、入り
口１．４と入すロ１４′の二つに分かれている。入り口
１４のダンパ１１が開いているときは、空気は入り口１
４から戻り流路５に入り、天井裏２に戻って、ファン４
で昇圧されて、天井フィルタ９で清浄化される。入り口
１４のダンパを閉して、さらに、ファン１３を起動する
と、空気は、入り口１４′から入って、ケミカルフィル
タ１２を通り、混入している化学物質が除去されてから
、戻り流路５へと流れていく。

一方、空気中の化学物質の濃度は、サンプルチューブ１
５がら空気を吸引して、ガスクロマトグラフ１６によっ
て、常時、モニタしていて、その結果はコンピュータ１
７に送られる。

通常時は、入り口１４のダンパが開いており、ファン１
３は停止しているので、空気はケミカルフィルタ１２を
通らずに流れる。ところが、ガスクロマトグラフ１６で
モニタしている化学物質の濃度が、規定値以上になると
、コンピュータはダンパ１１を駆動するモータを起動す
る信号を出してダンパ１１を閉じるように作動し、同時
に、ファン１３を起動する指令を出す。このようにする
ことで、空気はケミカルフィルタ１２を通って、戻り流
路に流れ込むようになる。また、空気がこのようにケミ
カルフィルタを通るのは、異常事態であるから、警報装
Ｗ２０が作動して、その旨を作業者１８に知らせる。作
業者１８は、空気中の化学物質濃度が高くなった原因を
探索、処置し、処置終了後、コンピュータ１７より、解
除信号を発信すると、ファン１３が停止、同時に、ダン
パ１１が開いて通常状態に戻る。

以上の手段によって、必要な時だけ、塵埃の捕集効率を
劣化させることなく、空気中の化学物質を除去すること
ができる。

〔実施例〕

第１図と第２図に消極的な方法の二つの実施例をそれぞ
れ示す。第１図に示したのは、仕切り板にわん曲部を設
けることで、戻り流路入り口の渦流酸発生を防止して、
流れの乱れの発達を無くし、空気中の化学物質の拡散を
小さく抑えた例である。

わん曲の形状は、前述のとおりである。

第２図に示したのは、仕切り板を二重壁にすることで、
やはり流れの剥離を防止して、化学物質の拡散を小さく
した例である。二重壁で作られた仕切り板間流路１０の
幅は、戻り流路幅の１０〜２０％程度である。本実施例
では、戻り流路の１０％の幅になっている。また、本実
施例では、仕切り板６′は仕切り板６に比べて、戻り流
路入り口側を、戻り流路幅の約１／３短くして、剥離し
かかった流体が仕切り板間流路１ｏに吸い込まれやすく
している。

〔発明の効果〕

本発明によれば、消極的な方法で、空気中の化学物質の
拡散を小さくして、簡単な方法ながら、ウェハの化学汚
染の拡大を軽減する。また、積極的な方法では、必要な
時だけ、空気中の化学物質を除去するようにしており、
ランニングコストを殆んど変えず、しかも塵埃に関する
清浄度は保持したまま、化学汚染を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の説明図、第２図は、本発
明の第二の実施例の説明図、第３図は、本発明の第三の
実施例の説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、天井から清浄空気が導入される清浄室と、前記清浄
   空気が清浄室から前記天井の上へ戻る戻り流路と、前記
   清浄室と前記戻り流路を仕切る仕切り壁から構成される
   クリーンルームにおいて、 前記仕切り板の、前記戻り流路と前記清浄室との境の近
   くの前記戻り流路側にせり出したわん曲部を設けたこと
   を特徴とするクリーンルーム。