(57)【要約】【課題】分子汚染を経済的に低減する外気処理用空調装置を備えたクリーンルーム空調システムを提供する。【解決手段】本クリーンルーム空調システムに設けた外気処理用空調装置６０は、順次、粗雑フィルタ３２、第１蒸気コイル３４、送風機３６、中性能フィルタ３８、第１冷却コイル４０、エアワッシャー４２、第２冷却コイル４４、第２蒸気コイル４６、及びＨＥＰＡフィルタ４８を備えている。更に、エアワッシャーの分子汚染物質の除去効率を上げるために、エアワッシャーと第１冷却コイルとの間にイオン化装置６２を備えている。イオン化装置は、紫外線又は軟Ｘ線を照射して空気中の粒子状物質を効率的にイオン化する装置である。空気中の分子汚染成分であるものの難水溶性であって、従来のエアワッシャーでは捕集し難かった分子汚染物質をイオン化することにより、高い捕集効率で捕集することができる。エアワッシャーで水溶性の分子汚染成分に加えて、難水溶性の分子汚染成分を捕捉できるので、従来のシステムに比べて、分子汚染を格段に効果的に抑制することができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風機、エアワッシャー、及びフィルタを備え、外気を取り入れて清浄な空気に浄化する外気処理用空調装置と、外気処理用空調装置から供給された空気、及びクリーンルームから戻ってきた空気を処理して、空気中の粒子が所定の粒子除去率で除去され、所定の温度及び湿度に調整された空気をクリーンルームに送風する室内負荷処理用空調装置とを有するクリーンルーム空調システムにおいて、
外気処理用空調装置には、空気中の浮遊物質をイオン化するイオン化装置がエアワッシャーの前段に設けられていることを特徴とするクリーンルーム空調システム。
【請求項２】
室内熱負荷処理用空調装置には、空気を加温し、冷却する温度調節手段と、空気中の浮遊物質をイオン化するイオン化装置と、エアワッシャーと、送風機とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のクリーンルーム空調システム。
【請求項３】
イオン化装置は、紫外線又は軟Ｘ線を照射する装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーンルーム空調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーンルーム空調システムに関し、更に詳細には、分子汚染を生じさせないようにしたクリーンルーム空調システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置を製造する製造ライン、或いは液晶表示装置を製造する製造ラインは、粒子状ダストによる歩留り低下を防止するために、厳密なダスト管理がなされ、サブミクロンの粒子状ダストを排除した清浄な空気が流通するクリーンルーム内に設置されている。
【０００３】
ところで、近年、デバイス加工の微細化が進むに伴い、粒子状のダストだけではなく、ガス状の気中汚染物質による汚染、いわゆる分子汚染による歩留り低下が注目されている。
分子汚染の原因物質は、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）などのドーパント、金属の無機物、Ｆ−　、ＮＯＸ　、ＳＯＸ　、ＮＨ４　＋　などのイオン成分、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）などの有機物に分類される。
製造プロセスへの影響として、ドーパントによる汚染はトランジスタ等の半導体装置の閾値電圧の変動、シート抵抗異常などの電気特性に影響し、金属による汚染は半導体装置の絶縁破壊やリーク電流増加などの原因となっている。ＮＨ４　＋　による汚染は露光装置の光学系の曇りや化学増幅型レジストの解像不良の原因となり、有機物と無機物による複合汚染は酸化膜の特性変化やＣＶＤ膜の膜付き性の悪化などを招くことが知られている。
【０００４】
上述のように、分子汚染は、半導体装置または液晶表示装置の生産性の低下、製品歩留まりの低下、品質および信頼性の低下につながるために、クリーンルーム気中の分子汚染は、大きな問題として認識されている。
このため、半導体装置製造工場および液晶表示装置製造工場では、例えば、外気からの水溶性成分の進入を防ぐために外気処理用空調装置にエアワッシャを設置したり、建築材からの有機物発生を防ぐために低分子シロキサン等の有機物揮散が少ないシリコンシール材を建築材として使用したり、空調用高性能フィルター（ＵＬＰＡ）からのホウ素（Ｂ）発生を防ぐためにホウ素含有の少ない濾材を採用したフィルターを使用したりするなど、主に、建築物の部材、空調設備、電気設備などの設備を改良することにより、クリーンルーム気中の分子汚染の低減に取り組んできた。
【０００５】
ここで、図３から図５を参照して、クリーンルーム空調システムの構成を説明する。図３はクリーンルーム空調システムの構成を概念図、図４は従来の外気処理用空調装置の構成を示す概念図、及び図５は従来の室内熱負荷処理用空調装置の構成を示す概念図である。
クリーンルーム空調システム１０は、図３に示すように、外気処理用空調装置１２と、クリーンルーム室内負荷処理用空調装置１４とを備え、室内熱負荷処理用空調装置１４からダクト１６を通してクリーンルーム１８に清浄な空気を送風する。清浄な空気は、クリーンルーム１８を通過して、通過空気の一部が室内熱負荷処理用空調装置１４に戻って再び処理され、残りは外部に排出される。
【０００６】
クリーンルーム１８は、基本的には、システム天井２０と、梁２２で支持されたフリーアクセスフロア２４と壁２６で囲われた空間であって、システム天井２０にはＦＦＵ（Ｆａｎ　Ｆｉｌｔｅｒ　Ｕｎｉｔ　）２７とＵＬＰＡ（空調用高性能フィルター）２８とが設けてある。
システム天井２０と建物の屋根との間の空間は、室内負荷処理用空調装置１４から清浄な空気が送風される、プレナムエリア２９と呼ばれる空間である。また、クリーンルーム１８を通過した空気は、フリーアクセスフロア２４と建物の底壁との間の床下空間３０を経て一部が室内負荷処理用空調装置１４に戻って循環し、残りが排出される。
【０００７】
クリーンルーム空調システム１０に設けられている従来の外気処理用空調装置１２は、外気から取り入れた空気の温度及び湿度を所定の条件に調節し、塵埃及び水溶性の分子汚染成分を除去して、クリーンルーム室内負荷処理用空調装置１４に送る装置である。
外気処理用空調装置１２は、図４に示すように、空気の流路に沿って順次、粗雑フィルタ３２、第１蒸気コイル３４、送風機３６、中性能フィルタ３８、第１冷却コイル４０、純水を空気中に霧状に噴霧して空気中に浮遊する粒子又は粒子に付着した水溶性成分を捕集するエアワッシャー４２、第２冷却コイル４４、第２蒸気コイル４６、及びＨＥＰＡフィルタ４８を備えている。
【０００８】
外気処理用空調装置１２は、先ず、取り入れた外気中に浮遊する比較的大きな塵埃粒子を粗雑フィルタ３２で捕捉し、次いで第１蒸気コイル３４で加熱して昇温し、送風機３６で送風する。
送風された空気は、中性能フィルタ３８で空気中の粒子が捕捉され、次いで第１冷却コイル４０で冷却され、エアワッシャー４２で湿度が調節されると共に水溶性成分が捕集され、第２冷却コイル４４で冷却されるか又は第２蒸気コイル４６で加熱されて温度が調節され、最終的にＨＥＰＡフィルタ４８で微小な粒子が捕集されて、清浄な空気となる。
【０００９】
従来の室内負荷処理用空調装置１４は、図５に示すように、空気の流路に沿って順次、蒸気コイル５０、冷却コイル５２、及び送風機５４を備えている。
これにより、クリーンルーム室内負荷処理用空調装置１４は、外気処理用空調装置１２及びクリーンルーム１８から流入した空気を蒸気コイル５０で加熱したり、冷却コイル５２にて冷却したりして、クリーンルーム１８で発生する熱負荷を相殺するように処理して所定温度で清浄な空気を送風機５４で送風する。
空気は、システム天井２０に設けられているＦＦＵ２７及び、ＵＬＰＡ又は、ＨＥＰＡフィルタ２８からなる最終段のフィルタにより浮遊粒子が除去され、サブミクロンの粒子状ダストが排除された清浄な空気となってクリーンルーム１８に供給される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の外気処理用空調装置１２に設けられたエアワッシャー４２は、純水を空気中に霧状に噴霧することにより外気中の水溶性成分を捕集することができるものの、完全には補集することはできない。エアワッシャー４２は、外気中の不純物濃度にもよるが、アンモニア、ナトリウム、硫酸イオンで８０〜８５％程度、塩素イオンで６５％程度、ノックスで２０％程度しか捕集できないという問題があった。
今後、更なるデバイスの微細化が進み、デザインルールが０．１μｍ以降の世代で高歩留りを維持するためには、分子汚染レベルの低減が必至であり、外気処理用空調装置での分子汚染除去効率の向上が必要になっている。
【００１１】
そこで、分子汚染除去効率を向上させるために、化学的に粒子を捕集するケミカルフィルタを外気処理用空調装置１２に設置することが考えられるが、ケミカルフィルタは高価なために、初期投資が嵩み、またケミカルフィルターの維持管理に手間とコストを要するために経済的でない。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、分子汚染を経済的に低減する外気処理用空調装置を備えたクリーンルーム空調システムを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るクリーンルーム空調システムは、送風機、エアワッシャー、及びフィルタを備え、外気を取り入れて清浄な空気に浄化する外気処理用空調装置と、外気処理用空調装置から供給された空気、及びクリーンルームから戻ってきた空気を処理して、空気中の粒子が所定の粒子除去率で除去され、所定の温度及び湿度に調整された空気をクリーンルームに送風する室内負荷処理用空調装置とを有するクリーンルーム空調システムにおいて、
外気処理用空調装置には、空気中の浮遊物質をイオン化するイオン化装置がエアワッシャーの前段に設けられていることを特徴としている。
【００１４】
本発明では、空気中の浮遊粒子であるものの、難水溶性であって、従来のエアワッシャーでは捕集し難かった分子汚染物質をイオン化装置によってイオン化することにより、エアワッシャーで高い捕集効率で捕集することができる。
高い捕集効率になるのは、イオン化していない難水溶性物質をイオン化することにより、水に溶け易い水溶性のイオン性物質に転化して、エアワッシャーから噴霧される純水に溶解し易くし、エアワッシャーによる捕集効率を高めているからである。
これにより、エアワッシャーで水溶性の分子汚染成分に加えて、難水溶性の分子汚染成分をも捕捉することができるので、従来のクリーンルーム空調システムに比べて、分子汚染を格段に効果的に抑制することができる。
更に、イオン化装置を設けることにより、難水溶性物質をイオン化するだけでなく、ウエハに付着し易く、歩留りに影響を与える高分子量の有機化合物の分子鎖を切断して、ウエハに付着しても歩留りに対する影響が小さい低分子量の有機化合物に転化することができる。これにより、歩留りの一層の向上を図ることができる。
【００１５】
本発明の好適な実施態様では、室内熱負荷処理用空調装置には、空気を加温し、冷却する温度調節手段と、空気中の浮遊物質をイオン化するイオン化装置と、エアワッシャーと、送風機とが設けられている。
これにより、上述の室内熱負荷処理用空調装置と同様に、難水溶性であって、従来のエアワッシャーでは捕集し難かった分子汚染物質をイオン化装置によってイオン化することにより、エアワッシャーで高い捕集効率で捕集することができるので、従来のクリーンルーム空調システムに比べて、分子汚染を格段に効果的に抑制することができる。
【００１６】
イオン化装置は、空気中に浮遊する粒子をイオン化することができる限り、構成には制約は無く、例えば紫外線又は軟Ｘ線を照射することによりイオン化することができる。ここで、軟Ｘ線とは、１０−６ｍから１０−８ｍ程度の波長のＸ線を言う。
本発明に係るクリーンルーム空調システムは、クリーンルーム空調システムを設ける建物の用途、工場の製造品目に制約無く適用でき、半導体装置製造ライン、液晶表示装置製造ライン、バイオ関連製造ライン、医薬品製造ライン等に好適に適用できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
実施形態例１
本実施形態例は本発明に係るクリーンルーム空調システムの実施形態の一例であって、図１は本実施形態例のクリーンルーム空調システムに設けた外気処理用空調装置の構成を示す概念図である。
本実施形態例のクリーンルーム空調システムは、クリーンルーム空調システムに設けるための外気処理用空調装置として、新規な構成の外気処理用空調装置６０を備えている。
外気処理用空調装置６０は、図１に示すように、エアワッシャー４２の分子汚染物質の除去効率を上げるために、エアワッシャー４２と第１冷却コイル４０との間にイオン化装置６２を設けていることを除いて、従来の外気処理用空調装置１０の構成と同じである。
イオン化装置６２は、紫外線又は軟Ｘ線を照射して空気中の粒子状物質を効率的にイオン化する装置であって、例えば株式会社コンフォート製の商品モデル、イオニックオズを使用することができる。
【００１８】
本実施形態例では、空気中の分子汚染成分であるものの難水溶性であって、従来のエアワッシャーでは捕集し難かった分子汚染物質をイオン化装置６２によってイオン化することにより、エアワッシャー４２で高い捕集効率で捕集することができる。これにより、エアワッシャー４２で水溶性の分子汚染成分に加えて、難水溶性の分子汚染成分を捕捉できるので、従来のクリーンルーム空調システムに比べて、分子汚染を格段に効果的に抑制することができる。
更に、イオン化装置６２を設けることにより、難水溶性物質をイオン化するだけでなく、ウエハに付着し易く、歩留りに影響を与える高分子量の有機物質の分子鎖を切断して、ウエハに付着しても歩留りに対する影響が小さい低分子量の物質に転化することができ、製品歩留りが向上する。
【００１９】
実施形態例２
本実施形態例は本発明に係るクリーンルーム空調システムの実施形態の一例であって、図２は本実施形態例のクリーンルーム空調システムに設けた室内熱負荷処理用空調装置の構成を示す概念図である。
本実施形態例のクリーンルーム空調システムは、クリーンルーム空調システムに設けるための室内熱負荷処理用空調装置として、新規な構成の室内熱負荷処理用空調装置７０を備えている。
室内熱負荷処理用空調装置７０は、図２に示すように、従来の室内熱負荷処理用空調装置１４と同様に、空気の流路に沿って順次、蒸気コイル５０、冷却コイル５２、及び送風機５４を備え、加えて、冷却コイル５２と送風機５４との間に、イオン化装置７２とエアワッシャー７４とを備えている。
イオン化装置７２は、紫外線又は軟Ｘ線を照射して空気中の粒子状物質を効率的にイオン化する装置であって、例えば株式会社コンフォート製の商品モデル、イオニックオズを使用することができる。
エアワッシャー７４は純水を空気中に霧状に噴霧して空気中に浮遊する粒子又は粒子に付着した水溶性成分を捕集する装置であって、従来から使用されているエアワッシャーを使用することができる。
【００２０】
本実施形態例では、クリーンルーム１８から排気した空気中に存在する、純水に溶解し難い分子汚染成分をイオン化装置７２によってイオン化してエアワッシャー７４により捕捉し易くしている。そして、エアワッシャー７４により水溶性の分子汚染成分に加えて、イオン化した難水溶性成分を捕集することにより、分子汚染レベルを低下させることができる。
また、イオン化装置７２は、イオン化することにより、製品の歩留りに影響する高分子量の有機物質の分子鎖を切断して、影響の少ない低分子量の有機物質に転化し、製品歩留りを向上させる効果も有する。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、空気中の浮遊物質をイオン化するイオン化装置をエアワッシャーの前段に有する外気処理用空調装置を設け、イオン化装置とエアワッシャーとの併用により、酸及びアルカリを捕集するケミカルフィルタの代替品を構成し、従来方式に比べ、エアワッシャーによる分子汚染成分の捕集率を向上させたクリーンルーム空調システムを経済的に実現することができる。
本発明に係るクリーンルーム空調システムを使用することにより、０．１μｍ以降の微細化加工における分子汚染によるプロセス、デバイス上の欠陥、トラブルを軽減し、高い製品歩留りを維持することができる。
また、イオン化装置とエアワッシャーとを室内熱負荷処理用空調装置に設けることにより、更に分子汚染の発生を抑制したクリーンルーム空調システムを実現している。
また、本発明に係るクリーンルーム空調システムを使用することにより、ウエハに付着し易く、歩留りに影響を与える高分子量の有機化合物を歩留りに対する影響が小さい低分子量の有機化合物に転化することができるので、製品歩留りの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１のクリーンルーム空調システムに設けた外気処理用空調装置の構成を示す概念図である。
【図２】実施形態例２のクリーンルーム空調システムに設けた室内熱負荷処理用空調装置の構成を示す概念図である。
【図３】クリーンルーム空調システムの構成を概念図である。
【図４】従来の外気処理用空調装置の構成を示す概念図である。
【図５】従来の室内熱負荷処理用空調装置の構成を示す概念図である。
【符号の説明】
１０……クリーンルーム空調システム、１２……従来の外気処理用空調装置、１４……クリーンルーム室内負荷処理用空調装置、１６……ダクト、１８……クリーンルーム、２０……システム天井、２２……梁、２４……フリーアクセスフロア、２６……壁、２７……ＦＦＵ、２８……ＵＬＰＡ、２９……プレナムエリア、３０……床下空間、３２……粗雑フィルタ、３４……第１蒸気コイル３４、３６……送風機、３８……中性能フィルタ、４０……第１冷却コイル、４２……エアワッシャー、４４……第２冷却コイル、４６……第２蒸気コイル、４８……ＨＥＰＡフィルタ、５０……蒸気コイル、５２……冷却コイル、５４……送風機、６０……実施形態例１のクリーンルーム空調システムに設けた外気処理用空調装置、６２……イオン化装置、７０……実施形態例２のクリーンルーム空調システムに設けた室内熱負荷処理用空調装置、７２……イオン化装置、７４……エアワッシャー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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