JPH1089739A - 半導体装置製造用のクリーンルーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 火災が発生した時にすぐ感知して迅速に対処
することができるような火災感知手段を備えた半導体装
置製造用のクリーンルームを提供する。 【解決手段】 天井に設置されたフィルターを通じて浄
化された空気が生産ライン内で垂直層流を形成して底に
設置されたグレーティングパッドを通じて排出されるよ
うにし、グレーティングパッドに排出された空気は換気
機によってフィルターに再循環されるようにして生産ラ
イン内の高清浄度を保持する半導体装置製造用のクリー
ンルームにおいて、前記生産ライン内で垂直層流を形成
した空気が排出されるグレーティングパッドの下部に火
災感知手段が設置した構成とする。これによって、火災
を効果的に感知することができ火災の発生と同時に対処
することができ、またセンシング領域が広くなり、セン
サーの設置数を減少させるという経済的な利点がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置製造用
のクリーンルーム(Clean Room)に関するもので、より詳
細には、半導体装置製造のためのクリーンルーム内に火
災が発生した時産業災害を早期に措置することができる
ようにする半導体装置製造用のクリーンルームに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】現代の科学産業及び先端技術産業の発達
により生産工程の超精密化、高純度化、無菌化の方向に
進んでおり、更に先端技術製品の性能と収率を向上させ
るためにより清浄な生産環境が要求されている。

【０００３】清浄化技術を基にして総体的な概念をもっ
て清浄な生産空間の環境を形成するクリーンルームは、
医学、製薬、食品、遺伝工学等のような生物学的な汚染
を防止するためのＢＣＲ(Bio Clean Room)系統と、半導
体、電子、精密機械、新素材産業等のような微粒子異物
質による汚染を防止するためのＩＣＲ(Industrial Clea
n Room)系統等が導入され、それぞれ大きい成果が得ら
れている。

【０００４】また、このような環境のクリーンルーム
は、先端産業と共に早い速度で発展しているのが実情で
ある。もし、このようなクリーンルーム内部に火災が発
生した場合、人命はもちろん、生産中の製品とその製造
のための製造設備等が損傷される災害にあうことにな
る。

【０００５】このような火災は熱と煙を随伴し、この熱
と煙は一般的に、熱気を有する空気の流れと同一な動き
で、発火点を基準として図２に図示したように上側の各
方向に拡散、移動しようとする性質がある。

【０００６】一方、クリーンルーム内部には発生可能な
火災を早期に感知して措置させるようにする消防設備が
設けられ、このような消防設備の中に火災の発生を早期
に感知する火災感知手段が設けられる。このような火災
感知手段には、８０℃程度の温度で反応する熱感知セン
サーと、煙粒子の密度によって反応する煙感知センサー
とが用いられている。

【０００７】上述したクリーンルームの中の半導体装置
を製造するためのクリーンルームは、一般的に生産ライ
ンの内部を下向垂直層流タイプ（Down Stream Laminar
FlowType)の環境にしている。図３を参照して、このよ
うな環境での従来技術である火災の発生を早期に感知さ
せる火災感知手段を説明する。

【０００８】まず、上述したクリーンルーム１０内部の
環境を形成する構成及び作用関係を説明すると、図３に
図示するように、クリーンルーム１０下部の底から所定
の高さで離隔されてグリッドビーム２０が形成され、こ
のグリッドビーム２０の上側に多数個の孔をもつグレー
ティングパッド２２が設置される。従って、クリーンル
ーム１０は、前記グレーティングパッド２２を中心とし
て、上部と下部とに分離されている。クリーンルーム１
０上部には半導体装置の製造のための各種製造設備（図
示せず。）が設置されて生産ライン１６を成しており、
クリーンルーム１０下部には製造設備を補助する付随設
備（図示せず。）及びクリーンルーム１０内部の空気を
循環させる換気機２４等が設置される。

【０００９】前記換気機２４はクリーンルーム１０下部
の空気をクリーンルーム１０側壁に設置された通路２６
を通じて天井１７上へ誘導するようになっている。そし
て、生産ライン１６の天井１７上へ誘導された空気は天
井１７に設置された多数個のフィルター１８を通過して
浄化され、浄化された空気は更に生産ライン１６の内部
に投入される。それ以降、生産ライン１６の内部に投入
された空気は更にグレーティングパッド２２に形成され
た多数個の孔を通じて下部に誘導されることによって、
生産ライン１６内部における空気の流れは上側から下側
へ垂直移動する下向垂直層流を形成するようになる。

【００１０】このような下向垂直層流は、生産ライン１
６の内部で継続的に生成される粒子性異物質を、グレー
ティングパッド２２側に誘導して排出させるようにな
る。従って、クリーンルーム１０内部の空気が換気機２
４によって継続的に循環することによって生産ライン１
６の高清浄度を保持することができる。また、火災を感
知するための熱感知センサー１２及び煙感知センサー１
４は、天井１７のフィルター１８の下側に設置されてい
る。もし、このようなクリーンルーム１０内に火災が発
生した場合、火災による熱と煙はクリーンルーム１０内
の清浄度は循環する空気と周辺装置によって影響される
ようになる。

【００１１】しかし、従来のクリーンルーム１０内に設
置された熱感知センサー１２及び煙感知センサー１４は
上述したクリーンルーム１０内部を循環する空気の特殊
性を考えず、一般的な密閉空間における発火概念を適用
して設置されているため後述する色々な問題点がある。

【００１２】第１番目は、熱感知センサーが迅速な対処
ができないとの問題点である。火災時に発生する熱の流
れは生産ライン１６の垂直層流及び換気機２４の駆動に
よる空気の流れの影響で、上昇せず換気機２４側へ誘導
されてクリーンルーム１０側壁に形成された通路２６を
通じてフィルター１８の上側部位に移動する。次いでフ
ィルター１８を通過することによって、後で熱感知セン
サー１２と煙感知センサー１４とが火災を認識するよう
になる。また、熱の流れは、換気機２４によって誘導さ
れフィルター１８を通過する過程で、周辺の空気と混ぜ
られて熱の温度を喪失する。このため約８０℃程度の熱
で反応する熱感知センサー１２は火災を早期に感知する
ことができず、火災の発生時に迅速に対処することがで
きないためである。

【００１３】第２番目は、煙感知センサーの迅速な対処
ができないとの問題点である。火災によって発生した煙
粒子は上述した熱と同様に換気機２４へ誘導されて通路
２６を通じて生産ライン１６の上側に移動する。一般に
フィルター１８はガラス繊維を素材としたＵＬＰＡ(Ult
ra Low Peneration Air)フィルターまたは、ＨＥＰＡ(H
igh Particulate Air)フィルター等が使用されるもの
で、このようなフィルター１８の一般的な効率は、図４
のグラフのとおりである。このグラフ値は０．０１〜１
０μｍ範囲の大きさをもつ粒子性異物質に対しての慣性
力、拡散力、静電気力、重力等を考えて、実験した試料
を根拠としたものである。図示のグラフから認められる
ように、ＵＬＰＡフィルターの場合、０．１２μｍで最
も低い効率を示しており、この時の効率は、９９．９９
９３％であった。また、ＨＥＰＡフィルターの場合、
０．３μｍで最も低い効率を示し、この時の効率は９
９．９７％であった。前記グラフにおいて、クリーンル
ームに用いるフィルターのフィルターリング効率が非常
に高いことが認められ、気象学的に分類された煙粒子の
大きさが、０．０１〜５０μｍの間に存在することか
ら、全ての煙粒子はフィルター１８によってフィルター
リングされることが認められる。従って、火災の発生に
よる煙粒子は、上述したように生産ラインの上側に移動
してフィルター１８を通過することができなくなりフィ
ルター１８の下部に設けられた煙感知センサーに影響を
及ぼさないために火災の発生を早期に感知することがで
きないためである。

【００１４】第３番目は、センサーの気流障害、センシ
ング面積等の問題である。熱感知センサー１２と煙感知
センサー１４との設置位置は、生産ライン１６内のフィ
ルター１８下部に設けられその大きさもまたフィルター
１８を固定、保持させるように形成されたフレーム（図
示せず。）の幅より大きいので下向垂直層流を指向する
生産ライン１６内部の気流障害の要因として働くように
なるためである。

【００１５】また、熱感知センサー１２と煙感知センサ
ー１４とは感知することができるセンシング面積が限定
されて一定間隔で所々に設置しなければならないので設
置数の増加によって設置費用が増加するためである。

【００１６】第４番目は、センサーと火災発生の可能性
の高い位置との関係により早期検知が困難であるという
問題である。クリーンルーム１０内部において火災の発
生可能性が高い部位は、生産ライン１６のグレーティン
グパッド２２の上面から約１ｍ高さの以内に設置された
製造設備（図示せず。）とグレーティングパッド２２下
側の底部位である。特に、グレーティングパッド２２下
部には爆発性物質であるガス及び発火性物質であるケミ
カル(Chemical)供給ラインが設置されるので火災の可能
性は更に高い。従って、上述した熱感知センサー１２と
煙感知センサー１４が生産ライン１６の上側に設置され
るとグレーティングパッド２２下側の部位で発生される
火災に対して早期に感知することができないためであ
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、クリ
ーンルームの特殊性に従って火災を効果的に感知するこ
とができる位置に火災感知手段を設置して火災に対応し
て迅速に対処することができる半導体装置製造用のクリ
ーンルームを提供することである。

【００１８】本発明の他の目的は、火災感知手段の設置
数を減らすことによって設置費用を節減した半導体装置
製造用のクリーンルームを提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの本発明は、天井に設置されたフィルターを通じて浄
化された空気が生産ライン内で垂直層流を形成して底に
設置されたグレーティングパッドを通じて排出されるよ
うにし、グレーティングパッドに排出された空気は換気
機によってフィルターに再循環されるようにして生産ラ
イン内の高清浄度を保持する半導体装置製造用のクリー
ンルームにおいて、前記生産ライン内で垂直層流を形成
した空気が排出されるグレーティングパッドの下部に火
災感知手段が設置されることを特徴とする。

【００２０】更に本発明は、前記火災感知手段が一定温
度の熱によって反応する熱感知センサーと煙粒子によっ
て反応する煙感知センサーであり、前記熱感知センサー
は前記グレーティングパッドを支持するように形成され
たグリッドビームに設置することが好ましく、前記煙感
知センサーはグレーティングパッドの下部に設置された
換気機の流入口に設置することが好ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施例を
添付図面を参照して詳細に説明する。

【００２２】図１は、本発明の一実施例によるクリーン
ルーム内の火災感知手段が設置された場所を示した概略
図である。なお、従来のものと同一な部分に対する説明
は省略する。クリーンルーム３０の内部で火災が発生す
る可能性が高い部位は、生産設備が設置されるグレーテ
ィングパッド４２から約１ｍ高さ以内の領域と各生産設
備にガス及びケミカルを供給するための各種ユティリテ
ィーラインが設置されるグレーティングパッド４２の下
部領域である。従って、クリーンルーム３０の内部に発
生する火災を早期に感知するための火災感知手段は、ク
リーンルーム３０の内部を循環する空気の流れと火災の
発生可能性が高い部位を考えて設置しなければならな
い。

【００２３】また、火災感知手段は、火災時に熱を感知
する熱感知センサー３２と煙を感知する煙感知センサー
３４とを使用することが好ましく、熱感知センサー３２
及び煙感知センサー３４はそれぞれの感知機能を効果的
に遂行することができるように設置位置を設定する。

【００２４】まず、熱感知センサー３２は火災によって
発生した熱が拡散されて、発火点から距離が遠くなるほ
ど周囲の空気に混ぜられて温度を喪失ことになるので、
熱感知センサーの設置位置は火災の発生可能性が高い場
所と熱が移動する経路を考えて設置することが好まし
い。例えば、グレーティングパッド２２の下部の任意の
位置Ｃと生産ラインの任意の位置Ｄで発火した場合、グ
レーティングパッド２２下部の任意の位置Ｃで発火した
熱の動きと生産ライン３６の任意の位置Ｄで発火した熱
の動きは、クリーンルーム３０内部を循環する空気の流
れに影響されため図１に図示された発火点ＣまたはＤを
基準として合成ベクトルに現されるようになる。すなわ
ち、クリーンルーム１０内部を循環する空気の位置別の
気流力学分布を調べて見ると、生産ライン１６内部で下
向垂直層流を成す空気の流速は０．４ｍ／ｓｅｃで、グ
レーティングパッド２２下部で換気機２４によって誘導
される空気の流速は３．５〜４．０ｍ／ｓｅｃ程度で、
換気機２４によって誘導されフィルター１８の上側部位
を流れる空気の流速は４．０〜５．０ｍ／ｓｅｃ程度に
なる。

【００２５】これを基準として、生産ライン１６内で、
火災の発生による気流の力学関係は、下記式で示され
る。

【数１】 （Ｖｓ：上昇気流、Ｒｅ：レイノールド数、Ｇｒ：グラショフ数、 ｐ：空気密度、 ｖ：空気速度 Ｌ：火災領域幅 μ：粘性度 ｇ：重力加速度 β：空気膨張係数 ΔＴ：火災領域の温度上昇幅）

【００２６】これを気流ベクトル次元で解釈すると、図
１に図示された発火点ＣとＤを基準として点線で図示さ
れたベクトルに示され、火災の進行によってΔＴが増加
すると上昇気流が増加する。しかし、クリーンルーム１
０の場合は、事故の位置によって空気の流れに影響され
るので一般的な密閉空間における火災の発生とは異なっ
て、発火点ＣとＤを基準として実線で図示されたとおり
合成ベクトルで表わす流れが生ずる。このように、熱の
移動経路を示す合成ベクトルは、グレーティングパッド
４２を支持するグリッドビーム４０の付近で一致しこの
場所に熱感知センサー３２を設置することが効果的であ
る。

【００２７】一方、発火によって拡散される煙の移動経
路は前記熱の移動経路と同一に認識することができる
が、煙感知センサー３４は熱気とは関係なく煙感知セン
サーの内部に投入される煙粒子の密度によって感知され
るので、煙粒子が誘導される換気機４４入口の周辺に設
置することが好ましい。

【００２８】

【発明の効果】従って、本発明によると、クリーンルー
ム内部を循環する空気の流れを利用して火災を効果的に
感知することができる位置に熱感知センサー及び煙感知
センサーとが設置されることによって火災の発生と同時
にそれを感知することができ、これによって火災時に迅
速に対処することができる。

【００２９】また、熱と煙との流れ経路上に熱感知セン
サー及び煙感知センサーが設置されるのでセンシング領
域が広くなり、このためセンサーの設置数を減少させる
ことができて設置費用が節減されるという経済的な利点
がある。

【００３０】以上において本発明は、記載された具体例
に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想範囲
内で多様な変形及び修正が可能であることは当業者によ
って明らかなものであり、このような変形及び修正が添
付された特許請求範囲に属することは当然なものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による半導体装置製造用のク
リーンルーム内に設置される火災感知手段の設置位置を
示した概略図である。

【図２】一般的な密閉空間内における火災による熱と煙
の拡散をベクトルに示した図面である。

【図３】従来半導体装置製造用のクリーンルーム内に設
置される火災感知手段の設置位置を示した概略図であ
る。

【図４】クリーンルーム内部に設置されるフィルターの
効率を示したグラフである。

【符号の説明】 １０、３０： クリーンルーム １２、３２： 熱感知センサー １４、３４： 煙感知センサー １６、３６： 生産ライン １８、３８： フィルター ２０、４０： グリッドビーム ２２、４２： グレーティングパッド ２４、４４： 換気機 ２６、４６： 通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 韓 允 洙 大韓民国京畿道龍仁市器興邑農書里山24番 地

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 天井に設置されたフィルターを通じて浄
   化された空気は生産ライン内で垂直層流を形成して底に
   設置されたグレーティングパッドを通じて排出されるよ
   うにし、グレーティングパッドに排出された空気が換気
   機によってフィルターに再循環されるようにして生産ラ
   イン内の高清浄度を保持する半導体装置製造用のクリー
   ンルームにおいて、 前記生産ライン内で垂直層流を形成した空気が排出され
   るグレーティングパッド下部に火災感知手段が設置され
   ることを特徴とする半導体装置製造用のクリーンルー
   ム。
2. 【請求項２】 前記火災感知手段が熱によって反応する
   熱感知センサーであることを特徴とする請求項１記載の
   半導体装置製造用のクリーンルーム。
3. 【請求項３】 前記熱感知センサーが前記グレーティン
   グパッドを支持するグリッドビーム(Grid Beam)に設置
   されることを特徴とする請求項２記載の半導体装置製造
   用のクリーンルーム。
4. 【請求項４】 前記火災感知手段が煙粒子によって反応
   する煙感知センサーであることを特徴とする請求項１記
   載の半導体装置製造用のクリーンルーム。
5. 【請求項５】 前記煙感知センサーがグレーティングパ
   ッド下側に設置された前記換気機の流入口に設置される
   ことを特徴とする請求項４記載の半導体装置製造用のク
   リーンルーム。