(57)【要約】【課題】  床面が有効に活用され、半導体デバイスの配置の変更に柔軟に対応することが可能であり、かつ、少ない消費電力で均一な温度分布を有する空間を形成することができるクリーンルームを有する半導体デバイス工場を提供する。【解決手段】  クリーンルーム２内の熱気は、第１の天井４に設けられた開口部１７から第１の天井４と第２の天井１４とに挟まれた空間に導かれる。その後、熱気は、冷却機構１０を介して天井裏の空間２２に導かれる。このとき、熱気は、清浄化されるとともに、冷却されて適切な温度になる。その後、清浄かつ適切な温度になった空気が、第１の天井４と第２の天井１４とにかけて設けられたファンフィルタユニット５によって、クリーンルーム２内へ吹き出される。【選択図】        図１
2005315503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイス製造装置が設置されたクリーンルームと、
前記半導体デバイス製造装置の付帯設備が設置され、前記クリーンルームの下側に床を介して設けられたユーティリティルームと、
開口部を有し、前記クリーンルームに面する第１の天井と、
前記第１の天井の上方に設けられた第２の天井と、
前記第２の天井の上側に位置する天井裏の空間と、
前記第２の天井に設けられ、前記クリーンルーム内の空気を前記開口部および前記第１の天井と前記第２の天井とに挟まれた空間を介して前記天井裏の空間へ導く途中で冷却する冷却機構と、
前記クリーンルームと前記天井裏の空間とを連通させる管路を有し、前記管路を介して前記天井裏の空間内の冷却された空気を前記クリーンルーム内へ吹き出す吹出機構とを備えた、半導体デバイス工場。
【請求項２】
前記開口部は、前記半導体デバイス製造装置のうち発熱部を有する特定の装置の上方に設けられた、請求項１に記載の半導体デバイス工場。
【請求項３】
前記床は、前記半導体デバイス製造装置から前記床に向かって空気が流れる領域、および、前記開口部の下側に位置する領域に、前記クリーンルームと前記ユーティリティルームとの間での空気の流れを許容する複数の貫通孔を有する、請求項１に記載の半導体デバイス工場。
【請求項４】
半導体デバイス製造装置が設置されたクリーンルームと、
前記半導体デバイス製造装置の付帯設備が設置され、前記クリーンルームの下側に床を介して設けられたユーティリティルームと、
前記クリーンルームに面する第１の天井と、
前記第１の天井の上方に設けられた第２の天井と、
前記第２の天井の上側に位置する天井裏の空間と、
前記半導体デバイス製造装置と前記第１の天井と前記第２の天井とに挟まれた空間とに接続され、前記半導体デバイス装置が排出した熱気を前記天井裏の空間に導く排気管と、  前記第２の天井に設けられ、前記排気管から前記第１の天井と前記第２の天井とに挟まれた空間へ流れ込む前記半導体デバイス装置が排出した熱気を前記天井裏の空間へ導く途中で冷却する冷却機構と、
前記クリーンルームと前記天井裏の空間とを連通させる管路を有し、前記管路を介して前記天井裏の空間内の冷却された空気を前記クリーンルーム内へ吹き出す吹出機構とを備えた、半導体デバイス工場。
【請求項５】
外気を吸い込む外気吸込機構と、
前記外気を前記吹出機構の近傍に導く外気導入管と、
前記外気を前記外気導入管から前記吹出機構の近傍に吹き出すとともに、前記外気の吹き出し量を制御する制御機構とを備え、
前記制御機構は、前記クリーンルーム内の空気の温度に応じて前記吹き出し量を制御する、請求項１または４に記載の半導体デバイス工場。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス工場に関し、特に、クリーンルームを有する半導体デバイス工場に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体デバイス工場においては、半導体デバイス製造装置を設置するクリーンルームが設けられている。クリーンルームの下側には、付帯設備を有するユーティリティルームが設けられている。クリーンルームの上側には、天井を介して天井裏の空間が存在する。天井にはファンフィルタユニットが取り付けられており、ファンフィルタユニットを介して天井裏の空間の空気が清浄化されてクリーンルームへ供給される。
【０００３】
クリーンルームとユーティリティルームとは網目構造を有する床で仕切られており、クリーンルームの空気は一旦ユーティリティルームへ流れ込む。クリーンルーム内には発熱源を有する装置が存在するため、ユーティリティルームへ流れた空気は、冷却機構によって冷却された後で、クリーンルームの側壁に沿って設けられたリターンチャンバを介して天井裏の空間へ戻る。
【特許文献１】特開２００２−３３３１８０号公報
【特許文献２】特開平８−２４７５１２号公報
【特許文献３】特開２００１−１５３４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のような従来の半導体デバイス工場においては、リターンチャンバが必須の構造となるため、クリーンルームの床面積の有効活用を図ることができないという問題がある。
【０００５】
また、ファンフィルタユニットの取付個数を低減した場合には、空気の流れが弱まるため、発熱源を有する半導体デバイス製造装置の上方では、熱気が滞留し、クリーンルーム内の温度分布が不均一になることがあるため、半導体デバイス製造装置に機械的な誤差を発生させるおそれが生じるという問題がある。
【０００６】
クリーンルーム内温度分布を均一にする手法としては、特開２００２−３３３１８０号公報に示されているように、熱源を有する半導体デバイス製造装置に合わせて、冷却機構およびリターンチャンバを設置する手法、および、特開平８−２４７５１２号公報に開示されているように、ファンフィルタユニットに吸気孔を設ける手法などが提案されている。いずれの手法も、半導体デバイス製造装置の配置の自由度が低くなるとともに、熱源を有する半導体デバイス製造装置の移動に容易に対応することができない問題がある。
【０００７】
また、特開２００１−１５３４１４号公報には、クリーンルームの天井部分に吸気機構を設けることによって、吸気機構により空気を吸引および冷却してファンフィルターユニットの吹き出し部分へ導く手法が提案されている。この手法では、天井パネルユニットに吸気機構および冷却機構を組み込むことによって、クリーンルームの拡張に対して柔軟に対応できることができる。しかしながら、冷却機構には冷却水配管などが設けられるため、吸気機構および冷却機構の設計の自由度は低い。さらに、吸気口と吹き出し口とが直接接続されている構造であるため、クリーンルーム全体の温度の均一性を向上させることが困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、床面が有効に活用され、半導体デバイスの配置の変更に柔軟に対応することが可能であり、かつ、少ない消費電力で均一な温度分布を維持することができるクリーンルームを有する半導体デバイス工場を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体デバイス製造工場は、半導体デバイス製造装置が設置されたクリーンルームと、半導体デバイス製造装置の付帯設備が設置され、クリーンルームの下側に床を介して設けられたユーティリティルームとを備えている。半導体デバイス工場は、開口部を有し、クリーンルームに面する第１の天井と、第１の天井の上方に設けられた第２の天井と、第２の天井の上側に位置する天井裏の空間とを備えている。半導体製造工場は、第２の天井に設けられ、クリーンルーム内の空気を開口部および第１の天井と第２の天井とに挟まれた空間を介して天井裏の空間へ導く途中で冷却する冷却機構と、クリーンルームと天井裏の空間とを連通させる管路を有し、管路を介して天井裏の空間内の冷却された空気をクリーンルーム内へ吹き出す吹出機構とを備えている。
【００１０】
上記の構造によれば、従来の半導体デバイス製造工場のように、ユーティリティルームからクリーンルームへ空気を流すためのリターンチャンバを設ける必要がないため、リターンチャンバの分だけ、クリーンルームの床面積を大きくすることができる。また、クリーンルームの全域にわたって精確に室温を制御することが可能になる。また、発熱源を有する半導体デバイス製造装置の新設および移設に対しても容易に対応することが可能になる。
【００１１】
また、開口部は、半導体デバイス製造装置のうち発熱部を有する特定の装置の上方に設けられていることが望ましい。この構造によれば、発熱部を有する特定の装置が発生する熱気を効率的に冷却機構に導くことができる。
【００１２】
また、床は、半導体デバイス製造装置から床に向かって空気が流れる領域、および、開口部の下側に位置する領域に、クリーンルームとユーティリティルームとの間での空気の流れを許容する複数の貫通孔を有することが望ましい。この構造によれば、クリーンルームとユーティリティルームとの間で熱気の流れが生じることが望ましい床の部分にのみ複数の貫通孔が設けられているため、効率的に熱気の流れを生じさせることができる。
【００１３】
本発明の半導体デバイス製造工場は、半導体デバイス製造装置が設置されたクリーンルームと、半導体デバイス製造装置の付帯設備が設置され、クリーンルームの下側に床を介して設けられたユーティリティルームとを備えている。また、半導体デバイス工場は、クリーンルームに面する第１の天井と、第１の天井の上方に設けられた第２の天井と、第２の天井の上側に位置する天井裏の空間とを備えている。さらに、半導体デバイス工場は、半導体デバイス製造装置と第１の天井と第２の天井とに挟まれた空間とに接続され、半導体デバイス装置が排出した熱気を天井裏の空間に導く排気管を備えている。また、半導体デバイス工場は、第２の天井に設けられ、排気管から第１の天井と第２の天井とに挟まれた空間へ流れ込む半導体デバイス装置が排出した熱気を天井裏の空間へ導く途中で冷却する冷却機構を備えている。また、半導体デバイス工場は、クリーンルームと天井裏の空間とを連通させる管路を有し、管路を介して天井裏の空間内の冷却された空気をクリーンルーム内へ吹き出す吹出機構を備えている。上記の構造によっても、従来の半導体デバイス製造工場のように、ユーティリティルームからクリーンルームへ空気を流すためのリターンチャンバを設ける必要がないため、リターンチャンバの分だけ、クリーンルームの床面積を大きくすることができる。また、この構造によれば、半導体デバイス製造装置が発生する熱気をクリーンルーム内において対流させることなく冷却機構に導くことができる。
【００１４】
半導体デバイス製造工場は、外気を吸い込む外気吸込機構と、外気を吹出機構の近傍に導く外気導入管と、外気を外気導入管から吹出機構の近傍に吹き出すとともに、外気の吹き出し量を制御する制御機構とを備えていることが望ましい。この場合、制御機構は、クリーンルーム内の空気の温度に応じて吹き出し量を制御することが望ましい。この構造によれば、クリーンルームの空気の温度に応じて冷却された空気をクリーンルーム内に吹き出すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図に基づいて、実施の形態１の半導体デバイス構造を説明する。
【００１６】
実施の形態１．
まず、図１を用いて、実施の形態１の半導体デバイス工場を説明する。
【００１７】
本実施の形態の半導体デバイス工場１は、クリーンルーム２と、クリーンルーム２とは床６を介してクリーンルーム２の下側に設けられたユーティリティルーム３とを有している。クリーンルーム２には半導体デバイス製造装置８ａ，８ｂが設けられている。ユーティリティルーム３には半導体デバイス製造装置８ａ，８ｂの付帯設備９ａ，９ｂが設けられている。付帯設備９ａ，９ｂと半導体デバイス製造装置８ａ，８ｂとは、それぞれ、床６を貫通する配管２５ａ，２５ｂによって接続されている。半導体デバイス製造装置８ａは、クリーンルーム２内において最も多量の熱気を放出する装置であり、半導体デバイス製造装置８ｂは、比較的少ない量の熱気を発生させる装置である。また、クリーンルーム２とユーティリティルーム３とは網目構造を有する床６によって仕切られている。網目構造は、本発明の床に設けられた複数の貫通孔の一例として機能する。
【００１８】
半導体デバイス工場１の屋根には、外気吸入機構１１が設置されている。外気吸入機構１１は、外部の空気を取込み、その外部の空気の温度および湿度を調整するとともに、その外部の空気から微粒子を取除く。その後、外気吸入機構１１は、外気導入管１２を介して天井裏の空間２２内へ外部の空気を吹き出す。外気導入管１２から天井裏の空間２２内へ吹き出された空気は、通常、その温度が室温よりも低い。そのため、クリーンルーム２内で温められ、開口部１７および冷却機構１０を介して天井裏の空間２２内へ取り込まれた空気と、外気吸入機構１１および外気導入管１２を介して天井裏の空間２２内へ取り込まれた空気とがユーティリティルーム３の中で混合されると、天井裏の空間２２内の空気の温度は、適切な温度になる。
【００１９】
クリーンルーム２の上方には、クリーンルーム２に面する第１の天井４と第１の天井４の上方において第１の天井４に平行に延びる第２の天井１４とが設けられている。第２の天井１４の上方には、天井裏の空間２２が設けられている。第１の天井４には、クリーンルーム２内の空気を第１の天井４と第２の天井１４とによって挟まれた空間へ導くための開口部１７が設けられている。第２の天井１４には、第１の天井４と第２の天井１４とによって挟まれた空間の空気を天井裏の空間２２内へ導くととともに、その内部を通過する空気を冷却し、その温度を低下させる冷却機構１０が設けられている。第１の天井４と第２の天井１４とによって挟まれた空間には、天井裏の空間２２において冷却された空気をクリーンルーム２内へ吹き出す、吹出機構としてのファンフィルタユニット５が取り付けられている。ファンフィルタユニット５は、天井裏の空間２２とクリーンルーム２とを連通させる管路を有している。天井裏の空間２２の空気は、ファンフィルタユニット５によって清浄化された後、管路を介してクリーンルーム２へ供給される。
【００２０】
上記の本実施の形態の半導体デバイス工場１においては、クリーンルーム２内の空気は、天井４に設けられた開口部１７を介して天井裏の空間２２内へ吸込まれる。そのため、従来の半導体デバイス工場に設けられていたような、ユーティリティルームと天井裏の空間とを接続するリターンチャンバを設ける必要がない。その結果、本実施の形態の半導体デバイス工場によれば、従来の半導体デバイス工場に比較して、クリーンルーム２の床面積を有効に活用することができる。
【００２１】
一方、本実施の形態の半導体デバイス工場の構造において、クリーンルーム２内において上から下に一様に吹き降ろす気流は生じないため、クリーンルーム２内の空気の清浄度が低下するおそれがある。しかしながら、クリーンルームからユーティリティルームへ空気を排出する従来の半導体デバイス工場においても、ファンフィルタユニットが天井のほぼ全面に設置されない限り、前述のクリーンルーム２内において上から下に一様に吹き降ろす気流が生じることを期待することができない。したがって、局所的に空気が清浄な空間が得られればよい半導体デバイス工場においては、本実施の形態の半導体デバイス工場の構造と、従来の半導体デバイス工場の構造との間で、クリーンルーム内の空気の清浄度に大差はない。
【００２２】
したがって、本実施の形態の半導体デバイス工場１によれば、局所的に空気が清浄な空間が形成されていればよいクリーンルーム２において、クリーンルーム２内の温度均一性を高める効果が得られる。
【００２３】
半導体デバイス製造装置の中には、半導体デバイス製造装置８ａのように機械的精度を維持するためにクリーンルーム内の温度の均一性を高く維持する必要があるもの、および、クリーンルーム内の温度の安定性を高く維持する必要があるものがある。
【００２４】
従来の半導体デバイス工場のクリーンルームにおいて、多量の熱気を発生する半導体製造装置８ａの上方においては、熱気が滞留し、局所的に空気の温度が高くなる傾向がある。クリーンルーム２からユーティリティルーム３へ空気を流す構造ではない場合には、前述の傾向がより一層強くなる。
【００２５】
そこで、本実施の形態の半導体デバイス工場１においては、開口部１７を有する第１の天井４と、第１の天井４の上方に設けられた、冷却機構１０を有する第２の天井１４との二層構造の天井が設けられている。
【００２６】
また、発熱部を有する半導体デバイス製造装置８ａの直上に開口部１７が設けられている。そのため、主として熱せられた空気が選択的に天井裏の空間２２に取込まれるため、クリーンルーム２内の空気の温の度均一性を向上させることができる。
【００２７】
冷却機構１０は、冷水などを用いて通過する空気を冷却する機構である。この冷却機構１０は、冷水を導く配管等を伴うものであるため、その配置の自由度は低い。そこで、本実施の形態の半導体デバイス工場１の二重天井の構造を採用し、発熱部を有する半導体デバイス製造装置８ａの上方に開口部１７を設けることによって、高い温度の空気を選択的に開口部１７から天井裏の空間２２へ導き冷却することができる。
【００２８】
さらに、第１の天井４を壁構造から独立したパネル部材などで形成することによって、半導体デバイス製造装置の新設または移設に対しても容易に対応することができる。
【００２９】
また、半導体デバイス製造装置から放出される熱気は、従来の半導体デバイス工場のクリーンルームからユーティリティルームへ延びる排気配管を介して排気ダクトへ集約されていたが、本実施の形態の半導体デバイス工場の構造によれば、半導体デバイス製造装置８ｃと第１の天井４と第２の天井１４とに挟まれた空間とを連通する排気管１５が設けられている。したがって、半導体デバイス製造装置８ｃから第１の天井裏の空間２２へ排気配管１５を介して熱気が排出されるため、排気ダクトが不要になっている。その結果、ユーティリティルーム３の配置の自由度が増加する。
【００３０】
また、本実施の形態の半導体デバイス工場の構造によれば、熱気を帯びたクリーンルーム２内の空気は、選択的に冷却機構１０へ導かれた後、天井裏の空間２２で他の空気と混合される。そのため、クリーンルーム２内の空気の温度をより均一に維持することができる。
【００３１】
また、天井裏の空間にドライコイルなどの冷却機構を設置する構造は、前述の特開２００２−３３３１８０号公報などにも開示されているが、特開２００２−３３３１８０号公報に開示されている半導体デバイス製造装置の構造では冷却機構に選択的に熱気を帯びた雰囲気を導くことができない。
【００３２】
一方、本実施の形態の半導体デバイス工場のように、二重天井を有する構造が採用されれば、特定の場所から発生する熱気を、開口部１７を介して、位置が固定された冷却機構１０へ導くことが可能である。また、熱源が移動した場合においても、開口部１７の位置を変更するだけ、冷却機構１０へ熱気を導くことができるため、熱源の位置の変更に柔軟に対応することが可能である。
【００３３】
図２は、本実施の形態の半導体デバイス工場の変形例を説明するための図である。この変形例の半導体デバイス工場においては、半導体デバイス工場の外部の空気が、外気吸入機構１１からファンフィルタユニット５の近傍へ外気導入管１２によって導かれている。外気導入管１２から天井裏の空間２２へ吹き出される空気は、本発明の制御機構としてのバルブ１３の開口量によって制御される。このように、外気導入管１２を有する構造が採用されれば、ファンフィルタユニット５の近傍の温度に応じて、バルブ１３の開口量を調整するによって、外部の空気の天井裏の空間２２内への導入量を変化させることができる。その結果、クリーンルーム２内の空気の温度をさらに精確に制御することが可能になる。
【００３４】
実施の形態２．
次に、図３を用いて、実施の形態２の半導体デバイス工場を説明する。本実施の形態の半導体デバイス工場の構造は、実施の形態１の図２に示す半導体デバイス工場の構造とほぼ同様である。したがって、本実施の形態の半導体デバイス工場の構造の説明においては、実施の形態１の半導体デバイス工場の構造の説明と異なる部分のみの説明がなされる。
【００３５】
図１および図２に示す実施の形態１の半導体デバイス工場においては、ユーティリティルーム３内の発熱源の影響を受けることによって、クリーンルーム２の温度分布が不均一になるおそれが残存する。
【００３６】
そこで、本実施の形態の半導体デバイス工場１においては、床の大部分を占める床６ａは基本的に空気を通さない部材で構成されている。そのため、ユーティリティルーム３内で発生した熱気の上昇が防止されている。一方、床６ｂは、空気を通す貫通孔を有する部材、たとえば網目構造を有する部材であり、半導体デバイス製造装置のうち床部分へ向けて空気を吹き出す機構を有する半導体デバイス製造装置３５の下側の領域および通路３０など下から上へ向かった気流が発生しても半導体デバイス製造装置にほとんど影響を与えない領域に設けられている。
【００３７】
前述のような構造を採用することにより、半導体デバイス製造装置３５から吹き出された空気は、床に衝突して散乱することなく、ユーティリティルーム３へ流れる。また、空気を通す床６ｂは通路３０など下から上へ向かう気流により空気の清浄度が低下しても差し支えない領域に配置され、かつ、床６ｂの上方に開口部１７および冷却機構１０が設けられているため、クリーンルーム２内の温度分布の変動を最小に抑制しながら、ユーティリティルーム３において発生した熱気を天井裏の空間２２へ流すことができる。
【００３８】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施の形態１の半導体デバイス工場を示す図である。
【図２】実施の形態１の変形例の半導体デバイス工場を示す図である。
【図３】実施の形態２の半導体デバイス工場を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  半導体デバイス工場、２  クリーンルーム、３  ユーティリティルーム、４  第１の天井、５  ファンフィルタユニット、６，６ａ，６ｂ  床、８ａ，８ｂ，８ｃ  半導体デバイス製造装置、９ａ，９ｂ  付帯設備、１０  冷却機構、１１  外気吸入機構、１２  外気導入管、１３  バルブ、１４  第２の天井、１５  排気配管、１７  開口部、２２  天井裏の空間。
【図１】
2005315503.tif 000003
【図２】
2005315503.tif 000004
【図３】
2005315503.tif 000005