(57)【要約】【課題】半導体製造装置のメンテナンス用の扉を開けた時に、半導体製造装置内の内外気圧差を十分確保し、低い空気清浄度の空気が高い空気清浄度の空気側に、逆流しないことを防止することで、半導体製造装内は常時、高い空気清浄度の維持継続を図る。【解決手段】半導体製造装置６のメンテナンス用の扉１５と、開閉検知手段１６と、人体を検知する人体検知手段１７と、電子制御ユニット１２と、ファンモータ１０を備えた第２のＦＦＵ９で、作業者がメンテナンス用の扉１５の開放動作を行う所定時間前に、人体検知手段１７が検知するように設けたことで、ファンモータ１０が、所定時間前に回転数を高回転に運転する構成とし、人体検知手段１７は、開閉検知手段１６の検知時と比較すると、所定時間を確保するため、送風量を確保するだけでなく、応答時間を改善したことになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
清浄度が要求される第１空間の天井または壁面に、ファンモータとフィルタを有したファンフィルタユニットを設けたファンフィルタユニットシステムであって、
前記第１空間に設けたメンテナンス用の扉と、
前記メンテナンス用の扉の開閉を検知する開閉検知手段と、
人体を検知する人体検知手段と、
前記開閉検知手段と前記人体検知手段からの検知信号で運転状況を判断する電子制御ユニットで構成され、
前記人体検知手段は、作業者がメンテナンス用の扉の開放動作を行う所定時間前に、作業者の検知をできるように設け、
前記電子制御ユニットは、前記人体検知手段からの検知信号を受信すると、前記ファンモータの回転数を上げる指示をするファンフィルタユニットシステム。
【請求項２】
前記メンテナンス用の扉に、扉の解錠・施錠を実施する錠制御手段を設け、
前記電子制御ユニットは、前記人体検知手段からの検知信号を受信してから所定時間経過後に、前記錠制御手段に対し、解錠指令を発信する請求項１記載のファンフィルタユニットシステム。
【請求項３】
前記メンテナンス用の扉に、扉の解錠・施錠を実施する錠制御手段を設け、
前記電子制御ユニットは、
前記ファンフィルタユニットに対し、ファンモータの回転数指示する回転数指示部と、
前記ファンフィルタユニットのファンモータの現在回転数信号を検知するＦＧ信号入力部を備えるとともに、
前記回転数指示部が出力する指示回転数と前記ＦＧ信号入力部が入力する現在回転数を比較し、前記現在回転数が前記指示回転数に到達すると、前記錠制御手段に対し、解錠指令を発信する請求項１記載のファンフィルタユニットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にクリーンルーム内に設置される半導体デバイスや液晶等を製造する半導体製造装置内の空気清浄空間を必要とする箇所に設置されるファンフィルタユニット（以下、ＦＦＵと呼ぶ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＦＵは、クリーンルーム内の空気の清浄度を維持し続けることを目的として、例えば、クリーンルーム内に設置されている半導体製造装置内にも、ＦＦＵが設置されている。半導体製造装置では、さらに高い空気清浄度が要求されることで、生産時におけるゴミの付着による製造不良を削減し、高い空気清浄度の維持継続がものづくりに大きく影響を与えている。
【０００３】
また、生産途中に空気清浄度が低下した場合は、生産中の仕掛かり品については、廃棄対象となり、空気清浄度が改善しないと生産の再開が出来ないため、歩留まりの改善が生産効率にも大きく反映され、コストＵＰに繋がる要因となっている。
【０００４】
そのため、極力空気清浄度の維持継続を努めることが求められている。
【０００５】
例えば、従来の半導体製造装置内に備えたＦＦＵは、クリーンルーム内とその内部に設置されている半導体製造装置内の空気清浄度を管理するために、内外気圧差を利用し、常時半導体製造装置内の圧力を高く設定（正圧）することで、半導体製造装置内のメンテナンス用の扉や、部品を出し入れする扉が開いた時でも圧力差で、半導体製造装置内に空気清浄度の低いクリーンルーム内の空気が逆流しない正圧を維持する構成となっていた。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３３０３４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来のＦＦＵでは、空間容積が半導体製造装置内より、クリーンルーム内の方が広いため、半導体製造装置内のメンテナンス用の扉を開けた瞬間に、急激な圧力差で大量な高い空気清浄度の空気が、クリーンルーム内に流れ込む。そして、半導体製造装置内の気圧（正圧）が維持できなくなり、平衡状態に達して負圧になった時点で逆流する可能性がある。そのため、メンテナンス用の扉を開けた瞬間に、ファンモータユニットの送風量を増加させて正圧を維持する必要があった。
【０００８】
メンテナンス用の扉の開放に対して、ファンモータユニットの送風量を急激に増加させる必要がある。しかし、ファンモータユニットの応答特性の改善には限界がある。また、ファンモータユニットの運転台数を増加する対策があるが、コストＵＰに繋がる。従って、既存のファンモータユニットを使用したまま極力、半導体製造装置内が正圧を維持できる体制を構築することが課題であった。
【０００９】
そこで、本発明は従来のこのような課題を解決するものであり、半導体製造装置のメンテナンス用の扉を開けた瞬間には、半導体製造装置内の内外気圧差を十分確保することで、常時、半導体製造装置内の正圧を維持し、高い空気清浄度の維持継続を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そしてこの目的を達成するために、本発明は、清浄度が要求される第１空間の天井または壁面に、ファンモータとフィルタを有したファンフィルタユニットを設けたファンフィルタユニットシステムであって、
前記第１空間に設けたメンテナンス用の扉と、前記メンテナンス用の扉の開閉を検知する開閉検知手段と、人体を検知する人体検知手段と、前記開閉検知手段と前記人体検知手段からの検知信号で運転状況を判断する電子制御ユニットで構成され、前記人体検知手段は、作業者がメンテナンス用の扉の開放動作を行う所定時間前に、作業者の検知をできるように設け、前記電子制御ユニットは、前記人体検知手段からの検知信号を受信すると、前記ファンモータの回転数を上げる指示をするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のファンフィルタユニットシステムによれば、清浄度が要求される第１空間の天井または壁面に、ファンモータとフィルタを有したファンフィルタユニットを設けたファンフィルタユニットシステムであって、前記第１空間に設けたメンテナンス用の扉と、前記メンテナンス用の扉の開閉を検知する開閉検知手段と、人体を検知する人体検知手段と、前記開閉検知手段と前記人体検知手段からの検知信号で運転状況を判断する電子制御ユニットで構成され、前記人体検知手段は、作業者がメンテナンス用の扉の開放動作を行う所定時間前に、作業者の検知をできるように設け、前記電子制御ユニットは、前記人体検知手段からの検知信号を受信すると、前記ファンモータの回転数を上げる指示をするという構成にしたことにより、メンテナンス用の扉に向かって歩いてきた作業者を検知した時点でファンモータの回転数を高回転に変更する。そのため、作業者が扉を開ける前に、ファンフィルタユニットは高い回転数で運転し、第１空間内は高い圧力となっている。従って、メンテナンス用の扉を開けた瞬間に、第１空間内は正圧で外部からゴミの侵入の防止ができ、高い空気清浄度を維持継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１のファンフィルタユニットシステムを設けたクリーンルームの側断面図
【図２】本発明の実施の形態１のファンフィルタユニットシステムの電子制御ユニットのブロック図
【図３】本発明の実施の形態１のタイムチャート
【図４】本発明の実施の形態２のタイムチャート
【図５】本発明の実施の形態３のタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
請求項１記載の発明は、清浄度が要求される第１空間の天井または壁面に、ファンモータとフィルタを有したファンフィルタユニットを設けたファンフィルタユニットシステムであって、前記第１空間に設けたメンテナンス用の扉と、前記メンテナンス用の扉の開閉を検知する開閉検知手段と、人体を検知する人体検知手段と、前記開閉検知手段と前記人体検知手段からの検知信号で運転状況を判断する電子制御ユニットで構成され、前記人体検知手段は、作業者がメンテナンス用の扉の開放動作を行う所定時間前に、作業者の検知をできるように設け、前記電子制御ユニットは、前記人体検知手段からの検知信号を受信すると、前記ファンモータの回転数を上げる指示をするという構成を有する。
【００１４】
この構成により、メンテナンス用の扉に向かって歩いてきた作業者を検知した時点でファンモータの回転数を高回転に変更する。そして、メンテナンス用の扉を開けた瞬間には、ゴミの侵入の防止ができ、第１空間内の正圧を維持し、高い空気清浄度の維持継続することができる。
【００１５】
また、前記メンテナンス用の扉に、扉の解錠・施錠を実施する錠制御手段を設け、
前記電子制御ユニットは、前記人体検知手段からの検知信号を受信してから所定時間経過後に、前記錠制御手段に対し、解錠指令を発信するという構成を有する。
【００１６】
これにより、人体検知手段に作業者が近づいたことを検知すると、人体検知手段は、電子制御ユニットに信号を出力し、ファンモータの回転数を高回転に変更する。同時に、電子制御ユニットは、第１空間内が所定の圧力に達するまでの時間として所定時間をカウントする。そして、電子制御ユニットは、所定時間経過後、錠制御手段に対し、解錠を指示するので、扉を開放できる状態になったときには、確実に内外に気圧差ができており、ゴミの侵入の防止ができ、高い空気清浄度の維持継続することができる。
【００１７】
また、前記メンテナンス用の扉に、扉の解錠・施錠を実施する錠制御手段を設け、前記電子制御ユニットは、前記ファンフィルタユニットに対し、ファンモータの回転数指示する回転数指示部と、前記ファンフィルタユニットのファンモータの現在回転数信号を検知するＦＧ信号入力部を備えるとともに、前記回転数指示部が出力する指示回転数と前記ＦＧ信号入力部が入力する現在回転数を比較し、前記現在回転数が前記指示回転数に到達すると、前記錠制御手段に対し、解錠指令を発信するという構成を有する。
【００１８】
これにより、人体検知手段に作業者が近づいたことを検知すると、人体検知手段は、電子制御ユニットに信号を出力し、ファンモータの回転数を高回転に変更する。同時に、電子制御ユニットは、ファンモータが目標の回転数に到達するまで確認を継続する。そして、ファンモータが目標の回転数に到達した後、錠制御手段に対し、解錠を指示するので、扉を開放できる状態になったときには、確実に内外に気圧差ができており、ゴミの侵入の防止ができ、高い空気清浄度の維持継続することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１から図５に示すように、本実施の形態１におけるＦＦＵの断面側面図、ブロック図、特性図を参照しながら説明する。
【００２１】
図１に示すように、半導体製造工場などのクリーンルーム１の天井には、空気清浄度を向上させるフィルタを搭載した第１のＦＦＵ２を備えている。クリーンルームの天井裏３の空気は、第１の吸気口４から吸い込まれた空気が、第１のＦＦＵ２のフィルタを通過することで、空気清浄度の高い空気がクリーンルーム１内に送風される。
【００２２】
また、常時第１のＦＦＵ２が運転しているため、クリーンルーム１内側は、加圧されている状態が維持され、クリーンルーム１の天井裏３と内外気圧差が発生する。そのため、第１の排気口５を経由して、クリーンルーム１の内外を空気が循環する。このようにして、第１のＦＦＵ２のフィルタを通過した空気がクリーンルーム１内に供給されるので、クリーンルーム１内は、高い空気清浄度を維持する構成となっている。
【００２３】
クリーンルーム１内の内部には、各工程毎に第１の空間となる半導体製造装置６が設置されている。半導体製造装置６の内部の空気清浄度は、クリーンルーム１内よりもさらに高い空気清浄度が必要となっている。そのため、半導体製造装置６の天井裏８に設置されている第２のＦＦＵ９は、第１のＦＦＵ２よりもさらに高い空気清浄度を実現するフィルタユニット１１を備えている。また、第２のＦＦＵ９は、回転数を可変するファンモータ１０と、ファンモータ１０の回転数を制御する電子制御ユニット１２を備えている。
【００２４】
半導体製造装置６の天井裏８の空気は、第２の吸気口１３から吸い込まれた空気は、第２のＦＦＵ９の高性能なフィルタユニット１１を通過することで、さらに空気清浄度の高い空気が半導体製造装置６内に送風される。
【００２５】
また、常時第２のＦＦＵ９が運転しているため、半導体製造装置６内側は、加圧されている状態が維持され、半導体製造装置の天井裏８と内外気圧差が発生する。そのため、第２の排気口１４を経由して、半導体製造装置６内の内外を空気が循環する。このようにして、第２のＦＦＵ９のフィルタを通過した空気が半導体製造装置６内に供給されるので、半導体製造装置６内は、高い空気清浄度を維持する構成となっている。
【００２６】
ここで、本実施の形態の特徴的な構成について説明する。
【００２７】
半導体製造装置６には、メンテナンス用で作業者が出入りするメンテナンス用の扉１５が設けられている。そして、扉１５には、扉１５の開閉を検知するために、開閉検知手段１６を設けている。開閉検知手段１６の一例として、リミットスイッチを用いてもよい。リミットスイッチは、扉の接触抵抗を監視し、導通状態を継続すると、扉が閉まっていると認識し、開放状態になった時点で扉が開いたと認識するものである。
【００２８】
この開閉検知手段１６が扉１５の開放を検知すると、電子制御ユニット１２は、ファンモータ１０の回転数を通常の指定回転数から高速回転にする指示を行う。ファンモータ１０が高速回転することにより、半導体製造装置６内側は通常より加圧される。従って、メンテナンス用の扉１５を開放したときに、クリーンルーム１内の空気清浄度の低い空気が半導体製造装置６内に流入しないようにする。
【００２９】
ここで、人体検知手段１７は、開閉検知手段１６が扉１５の開放を検知するよりも、所定時間前に検知する位置に設置している。一例として、図１では、メンテナンス用の扉１５の外郭に人体検知手段１７を設置し、図１の右側から扉１５に向かって歩いてくる作業者を検知するようにしている。
【００３０】
なお、所定時間前に検知可能であれば、床に設置する場合や天井に設置してもよく、場所は限定していない。
【００３１】
人体検知手段１７が作業者の接近を検知したら、電子制御ユニット１２に検知信号を送る。このとき、まだ扉１５は開放されていない（開閉検知手段１６は非検知状態）電子制御ユニット１２は、ファンモータ１０に回転数を上げる指示をし、その結果、半導体製造装置６内は、加圧状態になる。そして、想定した所定時間後、作業者は扉１５を開放し、開閉検知手段１６が検知信号を発信するのである。すなわち、人体検知手段１７は、開閉検知手段が検知するよりも、所定時間前に検知することで、扉１５の開放前にファンモータ１０の回転数を高回転に変更する。
【００３２】
次に、電子制御ユニット１２内の構成と動作について、説明する。
【００３３】
開閉検知手段１６の検知信号は、開閉信号入力部２０に入力される。開閉信号入力部２０は、入力された信号の電圧レベルを監視し、閾値を超えると処理判断部２２に出力する。処理判断部２２は、開閉信号入力部２０の信号を受信すると、ファンモータ１０の回転数を上げる指示を、回転数指示部２３に出力する。回転数指示部２３からの回転数指示信号にて、ファンモータ１０は、回転数を変更することになる。
【００３４】
一方、人体検知手段１７の検知信号は、人体検知信号入力部２１に入力される。人体検知信号入力部２１は、入力された信号の電圧レベルを監視し、閾値を超えると処理判断部２２に出力する。処理判断部２２は、人体検知信号入力部２１の信号を受信すると、ファンモータ１０の回転数を上げる指示を、回転数指示部２３に出力する。そして、回転数指示部２３からの回転数指示信号にて、ファンモータ１０は、回転数を変更することになる。
【００３５】
なお、人体検知手段１７の一例として、サーモパイルや速距センサーなどがあるが、センサー自身の性能（感度）として、検知距離や検知範囲が異なるため、目的に応じたセンサーの選定をすればよい。
【００３６】
次に、図３を用いて、開閉検知手段１６による扉１５の開閉信号と人体検知手段１７による人体検知信号と、指示する回転数指示信号に対応したモータ電流のタイムチャートについて説明する。
【００３７】
従来までは、図３（ａ）に示すように、扉開閉信号（実線）のみを検知していた。すなわち、モータ電流Ａ１〔Ａ〕で運転しているファンモータ１０は、時刻Ｔ１の時点で、扉開閉信号が入力されたとき、処理判断部２２は、回転数指示部２３に高速回転を指示する。従って、ファンモータ１０は、Ｘ（＝Ｔ２−Ｔ１）時間後の時刻Ｔ２時において、所望のモータ電流Ａ２〔Ａ〕に到達し、高速回転は安定する。
【００３８】
そのファンモータ１０の応答特性は、次式で表現される。
【００３９】
傾き＝Ａ２−Ａ１／Ｔ２−Ｔ１
ファンモータ１０の応答特性は改善することが難しいので、人体検知手段１７は、時刻Ｔ１よりもＸ時間前の時刻Ｔ０で検知信号を発信できるようにすればよい。
【００４０】
すなわち、図３（ｂ）に示すように、人体検知手段１７による人体検知信号（破線）は、時刻Ｔ１よりもΔＴ＝Ｘ時間だけ早い時刻Ｔ０で人体を検知する。このようにして、電子制御ユニット１２は、開閉検知手段１６が扉１５の開放を検知するよりも事前に動作し、ファンモータ１０は、時刻Ｔ１において、高速回転に到達し安定する回転数の時間を確保することができる。
【００４１】
（実施の形態２）
第２の実施の形態において特徴的な部分は、図１に示すように、メンテナンス用の扉１５に設けられた、錠制御手段１８である。電子制御ユニット１２からの解除信号がないと錠制御手段１８は解除動作をしないようになっている。そのため、電子制御ユニット１２からのメンテナンス用の扉１５の錠制御手段１８が解除信号後でないと、半導体製造装置６内に立ち入りできない構成となっている。
【００４２】
第１の実施の形態と同様、電子制御ユニット１２は、人体検知手段１７からの検知信号により、ファンモータ１０の回転数を高回転に変更する。
【００４３】
次に、本実施の形態の特徴的な部分について、説明する。
【００４４】
本実施の形態では、人体検知手段１７の検知信号が入力されると、人体検知信号入力部２１は、入力された信号の電圧レベルを監視し、閾値を超えると処理判断部２２に出力すると同時に、タイマー積算部２４にも出力する。処理判断部２２は、ファンモータ１０に、回転動作させるための回転数指示部２３に回転数指示信号を出力する。
【００４５】
一方、タイマー積算部２４は、ファンモータ１０が所望の回転数に到達するまでの時間を、カウントする。そして、カウントが完了したら、処理判断部２２へ出力する。すなわち、ファンモータ１０の応答特性を考慮した時間をタイマー積算部２４がカウントする。
【００４６】
電子制御ユニット１２は、扉解除信号出力部２５を備えている。タイマー積算部２４のカウントが完了したら、処理判断部２２は、扉解除信号を扉解除信号出力部２５に出力する。扉解除信号出力部２５は、錠制御手段１８に解錠指令を出力することで、メンテナンス用の扉１５が開くことになる。
【００４７】
このような構成において、図４を用いて、開閉検知手段１６による扉１５の開閉信号と人体検知手段１７による人体検知信号と、タイマー積算部２４、錠制御手段１８と、指示する回転数指示信号に対応したモータ電流のタイムチャートについて説明する。
【００４８】
図４（ａ）は、図３（ａ）と同じチャートとなっている。すなわち、時刻Ｔ１において、扉開閉信号が入力され、それから時間Ｘ（＝Ｔ２−Ｔ１）後にモータ電流Ａ２に到達する。
【００４９】
従って、処理判断部２２は、人体検知手段１７が人体を検知してから時間Ｘ（＝Ｔ２−Ｔ１）後に、解錠信号を出力するよう、指示すればよい。しかし、錠制御手段１８にも応答性があるので、時間Ｙだけ遅らせて、処理判断部２２は、解錠信号を出力する。すなわち、タイマー積算部２４は、時間Ｘ＋時間Ｙをカウントするのである。
【００５０】
このように、本実施の形態によるファンフィルタユニットシステムによれば、人体検知手段１７が作業者の接近を検知したときにファンモータ１０の回転数を上げる指示をする。そして、人体検知手段１７が作業者の接近を検知してから時間Ｘ＋時間Ｙ後に扉１５を開放することができるようになるので、半導体製造装置６内は、十分な高圧状態になっている。従って、半導体製造装置６内は、外からゴミなどが流入しにくく、清浄な空間を維持できるのである。
【００５１】
（実施の形態３）
第３の実施の形態では、電子制御ユニット１２に設けられたＦＧ信号入力部２６で、ファンモータ１０の回転数信号を入力している。そして、処理判断部２２は、ＦＧ信号入力部２６からの信号をもとに錠制御手段１８に対し、解錠指令を発信するものである。その他の構成については、第２の実施の形態とほぼ同様であるので説明を省略する。
【００５２】
次に、図５を用いて、開閉検知手段１６による扉１５の開閉信号と人体検知手段１７による人体検知信号と、ＦＧ信号入力部２６、錠制御手段１８と、ファンモータ１０の回転数のタイムチャートについて説明する。
【００５３】
図５（ａ）は、図３（ａ），図４（ａ）と縦軸が異なるだけでほぼ同じチャートになっている。すなわち、回転数Ｒ１で運転しているファンモータ１０は、時刻Ｔ１において、扉開閉信号が入力され、それから時間Ｘ（＝Ｔ２−Ｔ１）後の時刻Ｔ２に、モータ回転数Ｒ２に到達するのである。
【００５４】
従って、電子制御ユニット１２では、人体検知手段１７が人体を検知したときに、ファンモータ１０の回転数を上げる指令を出力する。同時に、ＦＧ信号入力部２６が、ファンモータ１０の運転回転数を監視し始める。そして、ファンモータ１０の回転数が、所望の回転数（この場合、回転数Ｒ２）になったときに、錠制御手段１８に対して、解錠指令を出力するのである。
【００５５】
このように、本実施の形態によるファンフィルタユニットシステムによれば、人体検知手段１７が作業者の接近を検知したときにファンモータ１０の回転数を上げる指示をする。そして、ファンモータ１０の運転回転数が十分に上がったとき（すなわち、所望の回転数Ｒ２になったとき）に、解錠指令を出力して、扉１５を開放することができるようになる。従って、半導体製造装置６内は、十分な高圧状態になっている。従って、半導体製造装置６内は、外からゴミなどが流入しにくく、清浄な空間を維持できるのである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の半導体製造装置は、クリーンルーム内のデバイスの搬送空間、材料保管のストッカー棚、あるいはクリーンブースなど、清浄空間を必要とする箇所にも提供できる。
【符号の説明】
【００５７】
１  クリーンルーム
２  第１のＦＦＵ
３  （クリーンルームの）天井裏
４  第１の吸気口
５  第１の排気口
６  半導体製造装置
８  （半導体製造装置の）天井裏
９  第２のＦＦＵ
１０  ファンモータ
１１  フィルタユニット
１２  電子制御ユニット
１３  第２の吸気口
１４  第２の排気口
１５  （メンテナンス用の）扉
１６  開閉検知手段
１７  人体検知手段
１８  錠制御手段
２０  開閉信号入力部
２１  人体検知信号入力部
２２  処理判断部
２３  回転数指示部
２４  タイマー積算部
２５  扉解除信号出力部
２６  ＦＧ信号入力部
【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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