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JP2620037B2 - 半導体集積回路デバイスを生産するための生産プラント及び該プラントの構築方法 - Google Patents

半導体集積回路デバイスを生産するための生産プラント及び該プラントの構築方法

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Publication number
JP2620037B2
JP2620037B2 JP5259846A JP25984693A JP2620037B2 JP 2620037 B2 JP2620037 B2 JP 2620037B2 JP 5259846 A JP5259846 A JP 5259846A JP 25984693 A JP25984693 A JP 25984693A JP 2620037 B2 JP2620037 B2 JP 2620037B2
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JP
Japan
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production
floor
tunnel
plant
production plant
Prior art date
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Application number
JP5259846A
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JPH06307108A (ja
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陳興海
曽孝平
盧志遠
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Industrial Technology Research Institute ITRI
Original Assignee
Industrial Technology Research Institute ITRI
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Filing date
Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に集積回路生産用に
設計した、集積度の非常に高い最先端の集積回路を生産
するための生産プラントおよび該生産プラントの構築方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路の集積度は年々劇的に上昇し続
けている。メモリ、マイクロプロセッサ、それにマイク
ロコンピュータに関する用途が広がっているため、集積
度を更に上げ、スイッチング速度を更に高速化し、デバ
イスを更に小型化するという、集積回路に関する要求も
高まっている。集積回路を生産するための建物の設計
は、集積回路の生産技術の進歩に追い付いていない。こ
の種の建物の設計に付随している欠点は、集積回路を生
産するためのプロセス装置を設置するクリーンルームに
関連しているものである。クリーンルームが非常に重要
であるのは、汚染物質の微粒子が空気中に浮遊している
と、その微粒子によって集積回路に欠陥が発生し、場合
によっては生産の歩留りがゼロにもなりかねないからで
ある。
【０００３】集積回路の生産のための建物の現在の設計
態様は、空気循環及びフィルタ処理のための装置を用い
て、生産領域の全域を対象として、クリーンルーム内
を、可能な限り清浄なクリーンルーム・クラスに維持す
るというものである。米国連邦規格２０９ｄは、クリー
ンルーム・クラスの定義をクラス１０００００からクラ
ス１までの範囲で定めている。現在では、清浄度の最も
高いクリーンルームは、クラス１より更に良好な清浄度
にまで達している。しかしながら、このような高清浄度
のクリーンルーム・クラスに該当するクリーンルームを
備えた建物を設計することは容易でなく、それが困難で
ある原因は、１つには、クリーンルーム内の微粒子汚染
の主要な発生源である作業員に関する要求事項が満足さ
れ難いことにあり、もう１つには、そのような設計の建
物を実際に建築するためには、これまで多額の建築コス
トが必要とされていたということにある。
【０００４】既存のクリーンルームの空気清浄度を向上
させるための１つの方式を記載した論文として、「Soli
d State Technology」の１９８７年１１月号に掲載され
ている、Stephen Titus et al による「Defect Density
Reduction in a Class 100Fab Utilizing the Standar
d Mechanical Interface 」という論文がある。この論
文に記載されている方式は、生産フロアに設置されてい
るホトレジスト塗布装置やマスク合せ装置を密閉式の囲
繞体で覆い、その囲繞体の中に層流状態で空気を流し、
この空気流によって、ウェーハ処理領域及びロボット形
インターフェースの真上に、クラス１に近い清浄度の清
浄環境が得られるようにするというものである。また、
クリーンルーム内でウェーハを移送する際には、複数枚
のウェーハを収めたウェーハ・カセットを、周囲環境か
ら隔離することのできる密閉式のウェーハ・キャリアの
中に収容して移送するようにしており、ロボット形イン
ターフェースが、そのウェーハ・カセットをウェーハ・
キャリアから取り出してホトレジスト塗布装置ないしマ
スク合せ装置の中へ挿入しているとき以外は、常にその
ウェーハ・カセットはウェーハ・キャリアの中に収容さ
れている。この論文によれば、実地試験は成功であった
とのことである。更に、このような構成をウェーハ生産
工場に適用することを記載した論文として、「Microcon
tamination」の１９８７年１０月号に掲載されている、
Wilton Workman et alによる「VTC'sSubmicron CMOS Fa
ctory」という論文がある。
【０００５】しかしながら以上の２件の論文のいずれに
も、改造容易性に関する方法、即ちプロセス装置の追加
ないし撤去を容易にないし迅速に行なうための方法につ
いては、何ら記載されていない。尚、カセット式のウェ
ーハ格納容器とロボット形インターフェースとを含んで
いるこの種のシステムの詳細を記載した特許公報として
は、例えば、米国特許第４５３４３８９号、米国特許第
４６７４９３６号、米国特許第４７２４８７４号、米国
特許第４７８１５１１号、それに、米国特許第４８２６
３６０号等がある。また、従来の生産プラントについて
記載している特許公報としては、米国特許第５６５８４
９１号等がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一般的な集積回路デバ
イスの生産の発展過程では、初期生産段階の生産能力を
比較的低く抑えるようにしている。そうする理由は、初
期生産段階は、学習段階ないし開発段階という意味合い
があり、プロセス装置の試運転やプロセス装置の最適運
転パラメータの決定に必要な実験等を行なわねばならな
いことから、製品の歩留りが低くなりがちだからであ
る。過誤が発生することは避けられないが、その過誤の
規模はできるだけ小さい方が望ましい。新しい生産ライ
ンで生産した集積回路は、一連の品質確認試験をパスし
てはじめて消費者へ出荷できるようになるが、この一連
の試験には平均６か月程度の期間が必要である。また、
新たな製品を発売したばかりの段階では、その製品に対
する需要はそれ程大きくない。ところが時が立つにつれ
て、通常は、その製品の需要が増大して行くため、生産
ラインを拡張する必要が生じる。この拡張には非常に大
きなコストがかかり、なぜならば、たいていの場合、そ
の拡張のためには、生産工場の建物、並びにその建物内
のクリーンルーム領域に、大規模な改造を加えなければ
ならないからである。
【０００７】更には、生産ラインの拡張に際しては、既
存の生産ラインを閉鎖する必要がある場合もあり、それ
は、新たな生産装置の設置やクリーンルーム環境の拡張
を行なっている間は、清浄環境を維持することが困難だ
からである。クリーンルーム環境の中に収容されている
生産ラインの拡張に伴う工事には、清浄域の構築、空気
供給用のダクトの設置、空気浄化用の空気フィルタの天
井への設置、浮き床の構築、生産装置の設置、ヒューム
及びガスを機械から吸引して排出する排出システムの構
築、機械を運転するために必要な様々なガスや液体を供
給する供給配管の構築、供給配管と機械との接続、それ
に清浄域の照明及び機械への電力供給のための電力配線
工事等が含まれる。生産ラインの拡張の際には、一般的
に、初期の生産ラインの構築に必要な多額のコストのか
かる構築工事と同じ工事が繰り返される。また、最初に
生産ラインを構築するときから、最終生産段階の生産ラ
インの要求仕様に合せて構築しておくことは好ましくな
く、その理由は、（１）そのようにすると資本投下額と
運転コストとが非常に大きなものとなり、また、（２）
最終生産段階における要求仕様は、時期的に早い初期生
産段階では必ずしも正しく正確に予測できるとは限らな
いため、多額の費用を必要とする大規模な改造が必要に
なることもあり得るからである。
【０００８】従って、産業界において現在必要とされて
いる生産プラント及び方法は、初期生産段階においても
効率的に機能し、必要とされる資本投下額を最小限に抑
えることができると共に、後に、生産ラインの休止時間
を殆ど発生させることなく拡張を行なうことができ、そ
れによって、追加投資額を最小限に抑え、生産ラインの
停止時間を最小限にとどめ、しかも当初は予測されてい
なかった変更に対しても柔軟性を持って対処しつつ生産
能力を増大させることができるようにした、生産プラン
ト及び方法である。
【０００９】本発明の目的は、半導体を生産するための
生産プラントであって、初期生産段階の低い生産レベル
でも良好に機能する一方で、生産高を増大させるための
拡張を、追加投資額を最小限に抑え、既存の生産ライン
の停止時間を最小限にとどめつつ行なうことができ、し
かもその拡張を、迅速に、最小限のコストで行なうこと
ができる生産プラントを提供することにある。本発明の
更なる目的は、集積回路を生産するための生産プラント
を構築する方法であって、初期生産段階の低い生産レベ
ルでの運転が可能な一方で、より高い生産レベルにする
ための拡張を、効率的に、迅速に、しかも最小限のコス
トで、既存の生産ラインの停止時間を最小限にとどめつ
つ、行なうことができる生産プラントの構築方法を提供
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的に鑑
み、生産プラントと、生産プラントを構築及び拡張する
方法とを提供するものである。生産プラントは、プラン
ト収容建物を含んでおり、そのプラント収容建物は、生
産装置を設置する生産フロアと、生産フロアの下方の下
部フロアとを有する。生産フロアは、封鎖空間としたプ
ロセス空間である中軸空間と、この中軸空間に対して直
交する方向に延在してこの中軸空間に接続した、互いの
間に間隔を空けて設けた複数のトンネルと、中軸空間及
びトンネルの存在領域に亙って存在するプレナム・シス
テムを含んでいるそれら中軸空間及びトンネルの中に清
浄空気環境を提供するための清浄空気環境提供手段と、
初期生産段階で用いる生産装置を収容するのに必要な初
期領域を封鎖するためにトンネルを横切るように設けた
暫定壁部と、前記初期領域に亙って装備したフィルタ
と、その他の領域に亙って装備した流通阻止プレート
と、生産装置に対するサービスに必要な、トンネルの下
方に設けた複数の流体供給配管と、それら流体供給配管
を生産装置に結合する配管接続構造とを備えている。
【００１１】更に、本発明による、集積回路デバイスを
生産する生産プラントの構築方法においては、生産フロ
アと生産フロアの下方の下部フロアとを有するプラント
収容建物を構築し、生産フロア上に、中軸空間と、互い
の間に間隔を空けて設けた複数のトンネルとを構築し、
それらの天井の上方にプレナム・システムを構築する。
トンネルを横切るように延在する隔壁を構築して、初期
生産段階の生産に必要なプロセス装置を収容するために
必要とされる初期領域を封鎖するようにし、この初期領
域の中だけにプロセス装置を設置する。トンネル内の領
域の全域に対するサービスのための流体供給配管をトン
ネルの下方に装備し、プロセス装置を流体供給配管に接
続する。初期領域の天井には空気フィルタを装備し、ト
ンネル内の領域のうちのその他の領域に亙って流通阻止
プレートを装備する。生産ラインを拡張する際には、追
加のプロセス装置をトンネル内の隔壁の向こう側の領域
に装備し、その追加のプロセス装置を供給配管に接続
し、流通阻止プレートをフィルタに交換し、隔壁を開放
する。
【００１２】
【実施例】本発明の基礎となる従来例の生産ラインを収
容する建物、すなわち生産プラントについて、図１を参
照して説明する。この従来例は米国特許第５０５９４９
１号（K.C. Wiemer et al.）に開示されており、この建
物はその内部に、従来公知の半導体集積回路デバイスの
生産のための清浄環境を備えている。図示の建物は、生
産装置を設置するためのフロアである生産フロア１０を
含んでおり、この生産フロア１０には、集積回路を生産
するためのプロセス装置群１２が支持されている。この
生産フロア１０の床の構造は、幾つもの開口を有する強
化コンクリート製のワッフル・スラブ１４とすることが
好ましく、それら開口の大きさは、典型的な例として
は、例えば４０cm×４０cmである。ワッフル・スラブ１
４の上方には、浮き床１６を設けてある。この浮き床１
６は、フロア・スタンド・システム（ペデスタル・シス
テム＝支柱システム）を使用して構成してある。即ち、
フロア・パネル（フロア・タイル）をペデスタルの上端
に載置して並べてあり、それらフロア・タイルの大きさ
は、典型的な例としては、例えば６０cm×６０cmであ
る。フロア・タイルとペデスタルとは荷重条件及び耐震
条件を満足するように設計してあり、フロア・タイルは
絶縁性材料で被覆してある。これとは異なったシステム
として、スチール製システムを使用しても良く、スチー
ル製システムを使用する場合には、そのシステムの全体
を電気的に接地しておくようにする。プロセス装置群１
２は、半導体ウェーハに様々な種類の加工を加えて、最
終的に完成した集積回路を形成するための一群のプロセ
ス装置であり、プロセス装置群１２は、浮き床１６の上
に設置してある。
【００１３】生産フロア１０の下方には、下部フロア３
０を設けてある。下部フロア３０の目的は、集積回路の
生産には必要であっても、生産フロア１０のクリーンル
ーム・クラスの清浄環境の中に収容する必要はない装置
類を支持することにある。例えば、一般的に、プロセス
装置群１２に含まれている各々の装置部分には支援（サ
ポート）装置群３２が付随しているが、その種の支援装
置３２などが、この下部フロア３０で支持すべき装置類
に該当する。その種の支援装置３２に含まれるものに
は、モータ、ブロワ、電力配線、熱交換機、化学薬品類
移送用キャビネット、等々がある。更には、空気／ガス
取扱システムも、この下部フロア３０のレベルに装備さ
れる。空気／ガス取扱システムというのは、生産フロア
１０に設置してあるプロセス装置群１２の各々の装置部
分から排出される空気やガスを取扱うシステムである。
この空気／ガス取扱システムは、排出配管３４と複環状
集合母管３６とを含んでいる。
【００１４】下部フロア３０には、複数の排出溝を形成
してある。少なくとも２つの排出溝３８と４０を設ける
ことによって、この建物の内部における空気やガスの流
れのうち、有毒ガスと一般空気とを別々に取り扱えるよ
うにしている。更にこれら以外の排出溝を用いて、特定
のプロセス装置から排出される特定の有毒ガスを特定の
環状集合母管システムを介して取り扱うようにしても良
い。垂直集合母管４２は、有毒ガスを環状集合母管３６
から有毒ガス用排出溝４０へ流入させるための配管であ
る。排出溝４０へ流入した有毒ガスは、この排出溝４０
から、適当なスクラバー（ガス浄化装置）４１や、その
他の空気浄化装置（不図示）へ送られて浄化され、浄化
後の清浄度の高い空気が排出される。また、一般空気
は、排出溝３８からファン装置を介してそのまま大気中
へ排出される。更に、下部フロア３０には、その様々な
個所に一段高くした歩行通路４４を設けてある。それら
歩行通路４４は、電力配線収容管４６、複環状集合母管
３６、排出管３４、垂直集合母管４２、等々をはじめと
する様々な配管に、作業員の手が容易に届くような適当
な高さに設けてあり、具体的な例としては、例えば下部
フロア３０の床面から２m の高さに設けるようにする。
この歩行通路４４の高さは更に、作業員がこの歩行通路
４４の下を容易に通り抜けたり、装置類をこの歩行通路
４４の下で容易に移動させることができる高さにしてあ
る。
【００１５】生産フロア１０の上方に設けた上部フロア
６０は、空気取扱システムを支持するためのフロアであ
り、この空気取扱システムは、空気取扱ユニット（air
handling unit:ＡＨＵ）５８と、プレナム・システム
（高圧空気系）５０とを含んでいる。一定の場所におけ
るクラス１ないしそれより更に良好な清浄度を維持する
ようにしたクリーンルーム・システムの動作について
は、従来例を示した図１を参照することによってより明
瞭に理解することができよう。図１には、プロセス装置
群１２と、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Interface:
標準機械式インターフェース）ハンドラ１８と、囲繞体
１９と、プレナム・システム５０とから成る部分の詳細
構造が示されており、プレナム・システム５０に関して
は、天井部分（このシステム５０を基準にしていえば底
壁部分）５２に、複数枚の閉塞プレート５４と、複数枚
のフィルタ・プレート５６とが装着されている。プロセ
ス装置群１２のうち、ウェーハ上に集積回路を製作して
いる間、そのウェーハが周囲に露出しているような種類
のプロセス装置は、囲繞体１９の中を層流状態で流れて
いるクラス１の清浄度の空気以外の空気には、触れない
ようにしてある。囲繞体１９の中の空気流の流速は、典
型的な一例では、０．４５m/s.である。この囲繞体１９
は、硬質プラスチック製のパネルと金属製の支持部材と
で作成した単純な箱形の構造体であり、その中のクラス
１ないしそれより更に良好な清浄度の清浄空気を、その
周囲領域に存在しているクラスがより上の（より清浄度
の悪い）空気、例えばクラス１０００の清浄度の空気か
ら、隔離する機能を果たしている。尚、クラス１０００
の清浄度の領域の空気流の流速は、典型的な一例として
は、０．１m/s.である。
【００１６】ＳＭＩＦ（標準機械式インターフェース）
ハンドラ１８は、複数枚のウェーハを収めた１つのカセ
ットを収容したコンテナ２０を、プロセス装置群１２の
各々の装置部分に挿入することができる設計態様であり
さえすれば、様々な設計態様のものを使用することがで
きる。その種の設計態様の１つは、例えば、米国特許第
４４７４９３９号に記載されており、該米国特許のハン
ドラは、作業員がコンテナをそのハンドラの受入ポート
に挿入したなら、そのコンテナ及びウェーハ・カセット
が、挿入された受入ポートから、プロセス装置群のクラ
ス１の清浄空気の中へ移送されるようにしたものであ
る。コンテナ２０は、クラス１の清浄域の周囲の（清浄
度がクラス１よりも悪い）領域の中を移送されていると
きにも、コンテナ内をクラス１の清浄度に維持できる構
造としてある。更に、例えば米国特許第４８２６３６０
号に記載されているように、この種のコンテナの移送を
自動化することもできる。また、コンテナ２０それ自体
は、様々な設計態様のものを使用することができる。
【００１７】クラス１０００またはクラス１の清浄空気
が、プレナム・システム５０の構造の天井部分（このシ
ステム５０を基準にすれば底壁部分）を介して、生産フ
ロア１０の中へ供給されるようにしてあり、この清浄空
気の供給には空気取扱ユニット５８が関与している。プ
レナム・システム５０は切換手段を装備しており、この
切換手段が、清浄空気の入力位置を、あるクラスの清浄
空気の清浄度から別のクラスの清浄空気の清浄度へ、速
やかに変更できるようにしている。この切換手段は、閉
塞プレート５４とフィルタ・プレート５６とから成るも
のとすることが好ましい。閉塞プレート５４は、この閉
塞プレート５４で開口を覆った領域ではプレナム・シス
テム５０から生産フロア１０の中の環境へ空気が流入し
ないようにする、流通阻止の機能を有するプレートであ
る。フィルタ・プレート５６は、汚染物質の微粒子を除
去するフィルタ構造体を備えたプレートである。好適な
フィルタ構造体は、金属製ないしは表面処理した木製の
フレームに、完全な封鎖状態を提供する、ひだを付けた
紙製のパッキングを備えたものである。このフィルタ構
造体の仕様は、米国連邦規格２０９ｄに適合するもの
か、或いはそれより更に良好なものとすべきである。こ
の種のフィルタは、フランスの Solfiltra社で製造され
ている。
【００１８】更に、空気取扱ユニット５８を、それ自体
にフィルタ能力や空気流通性を備えたものとしても良
い。空気取扱ユニット５８の具体的な構成は、生産に関
する要求仕様が異なればそれに応じて異なったものとな
るが、その典型的な一例を挙げるならば、例えば、ファ
ンと、冷却コイルと、効率８５％のポストフィルタ（後
置フィルタ）とから成る構成とすることができる。尚、
この場合のポストフィルタは、定期的に交換するように
する。プロセス装置群１２の間を流れて行く空気は、流
れている間にプロセス装置群１２のうちの何らかの装置
部分から、幾分かの有毒ガスを拾うことになる。この空
気とガスとを含んだ排気は、排出管３４と複環状集合母
管３６とを含んでいる空気／ガス取扱システムの中へ流
入する。この有毒ガスの排気の処理については既に述べ
たとおりである。
【００１９】次に図２〜図９を参照しつつ、本発明に係
る生産プラントのシステム及び方法について説明して行
く。本発明の実施例に係る生産プラントは、生産フロア
に清浄域を構成するようにしたものであり、図１に関連
して説明した構成要素のうちの多くの構成要素を含んで
いるが、ただしそれら構成要素を独自の方式で配列して
使用している。尚、図１の構成要素と共通する構成要素
には、同一ないし類似の引用符号を付してある。図２に
示したのは、プラント収容建物であり、このプラント収
容建物は、生産フロア１０と、下部フロア３０と、上部
フロア６０とを有する。生産フロア１０は、この実施例
ではコンクリート・スラブ１４で構成してあり、このコ
ンクリート・スラブ１４は、間隔をおいて並んでいる複
数の開口１５を有し、また、浮き床１６を備えている。
次に図３について説明すると、同図は、清浄域を示した
図である。この清浄域は、生産フロア１０に設けたプロ
セス空間である中軸空間２２を含んでおり、この中軸空
間２２には、複数のトンネル２４が開口している。中軸
空間２２及び複数のトンネル２４の上方には、図７に示
すようにプレナム・システム５０を配置してあり、この
プレナム・システム５０は、図１に示したプレナム・シ
ステムと同様の構成のものである。
【００２０】プレナム・システム５０は、天井部分に形
成されている複数の開口を備えており、それら開口の各
々には、フィルタ・プレート５６と流通阻止プレート５
４とのいずれかが装着される。この生産プラントの使用
時には、トンネル２４の中に、半導体集積回路デバイス
を生産するために必要な生産装置を収容する。ただし、
プロセス装置（生産装置）の設置場所はトンネル２４の
中に限られず、当業界において既に公知となっているよ
うに、トンネルの壁部ごしにアクセスできるようにプロ
セス装置を設置するようにし、保守等の作業を行なう際
にはトンネルの外部においてそのプロセス装置の構成要
素にアクセスできるようにしておいても良い。この実施
例では、そのように設置するプロセス装置は、清浄域の
外部の、生産フロア１０上のトンネル２４どうしの間に
設置するようにしている。尚、中軸空間２２及びトンネ
ル２４の中の清浄域へ入るための適当な出入口としてエ
アロック２６を設けてある。図３には、トンネル２４を
実線と破線との両方で描き表わしてある。トンネル２４
内の領域のうち、実線で描き表わした部分の領域は、初
期生産段階で使用する領域である。一方、実線と破線と
の組合せで示されている、トンネル２４内の全体領域
は、最終生産段階において生産ラインを装備するために
必要な領域である。
【００２１】トンネル２４内の作業領域の広さ（即ち長
さ）は、最終生産段階の要求仕様に適合するように、即
ち、集積回路デバイスの製品の最高生産高に適合するよ
うに設計してある。ところが初期生産段階では、次のよ
うな幾つかの理由から、生産高を低く抑えることにな
る。すなわち、（１）未だそれ程の需要がない、（２）
資本投下額を制限する必要がある、それに、（３）歩留
りの低い製品の生産高を抑えることによって開発コスト
を抑えたい、という理由である。そのため初期生産段階
では、トンネル２４内の領域の、その全領域は使用しな
い。即ち、初期生産段階では、トンネル２４を横切って
区切るようにした暫定的な隔壁２８を装備することによ
って、実際に使用する領域を初期生産段階において必要
とされる領域だけに限定している。従って、トンネル２
４内の領域のうち、中軸空間２２から遠く離れている部
分の領域に関しては、その後その領域が実際に必要とな
るまでは清浄域としての環境維持も行なわれず、プロセ
ス装置も設置されない。隔壁２８には非常ドアを設け
て、非常時の脱出口としている。トンネル２４及び中軸
空間２２の上方の天井部分に形成されている開口のう
ち、隔壁２８より内側の領域に存在している開口に関し
ては、それら開口を覆うフィルタ５６を装着するように
し、一方、隔壁２８より外側の領域に存在している開口
に関しては、それら開口を覆う閉塞プレート即ち流通阻
止プレート５４を装着するようにしている。これによっ
て、初期領域の中へは空気を流入させる一方で、使用し
ていない領域への空気の流入は阻止しているのである。
【００２２】次に図４について説明すると、同図は最終
生産段階に合わせて拡張をした後の生産プラントを示し
た図である。隔壁２８は除去ないし開放されており、追
加された領域にはプロセス装置が設置されている。複数
の隔壁２８を交互に除去ないし開放して必要な追加領域
を得るようにしても良い。更には、最終領域より狭い領
域までの領域拡張を行なうことによって、全体領域より
狭い領域までの暫定的領域拡張に対応することも可能で
ある。尚、追加領域に存在している天井部分の開口にそ
れまで装着されていた閉塞プレートは撤去し、フィルタ
と交換する。
【００２３】次に図５及び図６について説明すると、そ
れらの図は、下部フロアのうちの、様々な供給配管、排
出配管、電力配線、及びその他の構成要素を備えた部分
を示した図である。半導体生産ラインへのサービスのた
めに必要な供給配管類並びに排出配管類には、非常に多
くの種類がある。プロセス装置群へ水を供給するだけで
も、様々な供給配管が必要である。先ず、供給配管１０
７は、プロセス冷却水を供給している。脱イオン水の供
給は、初期生産段階では配管１０９が行ない、拡張後に
は配管１１１が行なう。配管１１９は軟水を供給してい
る。図中には、これら供給配管の夫々に対応する還流配
管も示してあり、配管１１０は初期生産段階における脱
イオン水の還流配管、そして、配管１１２は最終生産段
階における脱イオン水の還流配管である。また、配管１
０３と配管１１８とは、プロセス冷却水の還流配管であ
る。
【００２４】図中には更に、生産ラインへ様々なガスや
液体を供給するための供給配管も示されている。供給配
管１１３はＨ2 を供給しており、供給配管１１４はＯ2
を供給している。配管１１６及び配管１１７はＮ2 を供
給しており、配管１１５は乾燥圧縮空気を供給してい
る。更に、溶剤は配管１３２を介して供給され、酸或い
は強アルカリは配管１３３を介して供給される。図示の
配管１２５は、特別のガスのための配管である。プロセ
ス装置群から、或いはフード等から、種々のヒュームや
ガスを取り除くために排出配管やドレイン（排出口）を
装備しておかねばならない。更に、種々の腐食性液体や
溶剤を回収して処理した上で廃棄するためにも、様々な
排出配管を装備しておく必要がある。配管１２０は溶剤
を排出するための配管であり、配管１２１はスクラバー
で浄化処理した浄化済ガスを排出するための配管、そし
て配管１２２は一般ガスを排出するための配管である。
アンモニア（ＮＨ3 ）は配管１３８を介して排出され
る。ドレイン１２６は溶剤を排出するために使用されて
いる。ドレイン１２７はフッ化物を排出するために装備
したものであり、ドレイン１２８は希釈フッ化物を排出
するためのものである。配管１２９は初回リンス用ドレ
インを示したものであり、配管１３１は最終的なリンス
用ドレインである。
【００２５】装置群への電力供給や照明及び換気を行な
うために、電力配線も必要である。電力は母線電源盤１
３５から母線１３６を介して供給され、この母線１３６
には容量が８００アンペアのものを使用している。様々
な電気ケーブルがケーブル・トレイ１３４の上に担持さ
れている。図中に示されているその他の構成要素のうち
には、空気を取り扱うための装置や配管をはじめとす
る、様々な構成要素が含まれている。先ず、低温水空気
取扱ユニット１０１及び１３７が示されている。配管１
０２は機械類の動作用空気を供給する配管であり、配管
１０８は呼吸用空気を供給する配管である。メーキャッ
プ用空気のためのダクト１２３及び１２４が示されてい
る。更に、消火用配管１０４と、室内真空クリーニング
用配管１０５と、真空配管１０６とが装備されている。
【００２６】図から明らかなように、実に様々な供給配
管、排出配管、それにドレインが装備されており、それ
ら構成要素は膨大なものであり、それら構成要素によっ
て、生産ラインを構築するコストのうちの大きな部分が
占められている。ただし、それら供給ないし排出のため
の配管類のうち、メイン配管及びサブ／メイン配管につ
いては、その全てを建物の完成時点で初期装備しておく
ようにしている。このことは本発明の主要な特徴の１つ
であり、このことによって、生産ラインの拡張を行なう
際に、その拡張を、制御された方式で、しかも生産ライ
ンを殆ど休止させることなく行なえるという、大きな利
点が得られている。様々なプロセス・トンネルへの供給
のためのサービス配管と、それらプロセス・トンネルか
らの排出のためのサービス配管とを次の表に示す。
【表１】 表 プロセス・トンネル 流体供給配管の接続 排出配管の接続 酸化 O2、N2、冷却水、脱イオン水 一般排出、スクラバー排気 拡散 O2、N2、冷却水、 一般排出、スクラバー排気 化学薬品、脱イオン水 ＬＰＣＶＤ N2、H2、SiH4、Ph3等、冷却水 一般排出、スクラバー排気 レジスト除去 化学薬品、脱イオン水、溶剤 一般排出、スクラバー排気 エッチング Cl2、HBr、CF4、N2、等 スクラバー排気 イオン打込み 冷却水、N2、CDA 一般排出、スクラバー排気 メタライジング 冷却水、Ar、WF6、NF3 一般排出、スクラバー排気 薄膜形成 SiH4、NH3、N2、等 一般排出、スクラバー排気 露光領域 N2、CDA、H2 一般排出、溶剤排出
【００２７】この生産プラントでは、初期生産段階で
は、初期領域に設置されているプロセス装置だけに配管
類が接続されている。供給及び排出のための管路は、初
期の構築段階において既に、この生産プラントの全体に
必要なもの全てを装備しておくが、ただし初期の構築段
階では、より後の生産段階ないし最終生産段階に至って
から設置されるプロセス装置には、それら管路が接続さ
れておらず、バルブ・スタンドも設けられていない。バ
ルブ・スタンドは非常に高価なものであるので、実際に
必要になってから設けるようにしている。更に、初期生
産段階では、最終生産段階に至ったときにいかなるプロ
セス装置が必要になるのかが正確には分かっておらず、
また、そのとき必要になるプロセス装置をどの位置に設
置すれば良いのかも正確には分かっていないものであ
る。図７には、トンネル２４の天井の構造を示した（ト
ンネル２４それ自体は、この図では省略した）。この天
井の構造において、格子構造体９４は複数の開口を備え
ており、それら開口の各々に、空気フィルタ５６か、或
いは、空気の流通を阻止する閉塞パネル５４かの、いず
れかを嵌装するようにしている。これら空気フィルタや
閉塞パネルの装備の仕方については、既に説明したとお
りである。
【００２８】図８は、サブ／メイン・ドレイン３４に接
続し、そこから更にメイン・ドレイン３６に接続してい
る枝配管７２を、コンクリート製の床１４の開口１５を
介してバルブ・スタンド７０に接続するための接続構造
の態様と、そこから更に、浮き床１６の上に支持されて
いるプロセス装置群１２へ最終接続管７４を介して接続
する態様とを、模式的に示した図である。以上に説明し
た本発明の好適実施例は、それに対して様々な変更を加
え得るものであることは明らかである。例えば、任意の
所望の特別な取扱システム（例えばＳＭＩＦ（標準機械
式インターフェース）ハンドラ・システム等）に対応で
きるようにするために、生産フロアへ２通り以上のクリ
ーンルーム基準の空気を供給するようにすることも可能
である。
【００２９】図２は、生産領域、即ちトンネル２４及び
中軸空間２２（これらは図２では省略してある）の中
の、清浄環境を維持するための空気の循環を示した図で
ある。ブロワ９０が下部フロア３０からプレナム・シス
テムの中へ空気を吹き込むことによって、その空気が天
井のフィルタ（不図示）を介して生産領域の中へ流入す
るようにしている。この清浄空気は続いて床１４の開口
１５を介して下部フロア３０へ流入し、そしてこの下部
フロア３０から再び矢印９２で示したように循環する。
図９は、バルブ・スタンドの構成形態を示した図であ
る。図示の如く、各々の管路が、フィルタ７６と、ガス
を一方向だけに流すための逆止弁７８とを備えている。
更に、各々の管路は、調圧器８０と圧力計８２とを備え
ている。このバルブ・スタンドは、それ自体はコンクリ
ート製の床１４の上に配設されており、浮き床の上に設
置してあるプロセス装置群１２に接続されている。この
図９の構成形態図には、供給配管及び排出配管を併せて
示してあり、それらは、プロセス用水素（ＰＨ2 ）の配
管８４、プロセス用酸素（ＰＯ2 ）の配管８６、プロセ
ス用窒素（ＰＮ2 ）の配管８８、一般用窒素（ＧＮ2 ）
の配管９０、それに、圧縮乾燥空気の配管９２である。
【００３０】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、半導体集積回路を生産する生産プラントにおいて、
初期生産段階においても効率的に機能し、必要とされる
資本投下額を最小限に抑えることができると共に、後の
拡張時に、生産ラインの休止時間を殆ど発生させること
なく拡張を行なうことができ、それによって、追加投資
額を最小限に抑え、生産ラインの停止時間を最小限にと
どめ、しかも当初は予測されていなかった変更に対して
も柔軟性を持って対処しつつ生産能力を増大させること
ができる、という作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例に係る公知の生産プラントの断面図であ
る。
【図２】本発明に係る生産プラントを収容する建物の断
面図である。
【図３】本発明の好適実施例に係る生産プラントの、生
産高を低く抑えた初期生産段階における状態を示した平
面図である。
【図４】図３に示した生産プラントの、拡張して生産高
を高めた最終生産段階における状態を示した平面図であ
る。
【図５】図３に示した生産プラントの、一方の側から見
た断面側面図であり、下部フロアと供給配管及び排出配
管の構成とを示した図である。
【図６】図３に示した生産プラントの、他方の側（図５
と反対の側）から見た断面側面図であり、下部フロアと
供給配管及び排出配管の構成とを示した図である。
【図７】トンネルの天井の細部構造を示した断面図であ
る。
【図８】配管接続部の細部構造を示した断面図である。
【図９】プロセス用ガスのためのバルブ・スタンドを備
えたプロセス装置群の更に詳細な構成を示した模式図で
ある。
【符号の説明】
１０ 生産フロア １２ プロセス装置群 １４ 生産フロアのコンクリート製の床 １５ 開口 １６ 浮き床 ２２ 中軸空間 ２４ トンネル ２８ 隔壁 ３０ 下部フロア ５０ プレナム・システム ５４ 閉塞プレート（流通阻止プレート） ５６ フィルタ・プレート（フィルタ） ６０ 上部フロア

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体集積回路デバイスを生産するため
    の生産プラントであって、該生産プラントは、その初期
    には、初期生産段階の低い生産能力に対応した規模のも
    のであるが、該生産プラントを拡張することによって最
    終生産段階の高い生産能力を提供できるようにしてあ
    り、しかもその拡張を、既に稼動している生産ラインの
    運転中断を最小限にどどめて経済的に行なえるようにし
    てあり、且つ、該生産プラントは、プラント収容建物を
    含んでおり、該プラント収容建物は生産装置を設置する
    生産フロアと該生産フロアの下方の下部フロアとを有し
    ている、半導体集積回路デバイスの生産プラントにおい
    て、 前記生産フロア上に設けた、天井を備えた封鎖空間とし
    たプロセス空間である中軸空間と、 互いの間に間隔を空けて設けた複数のトンネルであっ
    て、その各々が、壁部と天井とを含んで前記中軸空間に
    開口しており、且つ、生産装置を収容することができる
    ように或いは該トンネルの該壁部ごしに生産装置にアク
    セスできるように構成してある、複数のトンネルと、 前記中軸空間及び前記トンネルの中に清浄空気環境を提
    供するための清浄空気環境提供手段であって、前記天井
    が存在する領域に亙って存在するプレナム・システム
    と、前記天井に形成した複数の開口と、前記プレナム・
    システムへ空気を吹き込むことによってその空気が前記
    開口を介して前記トンネル内へ流入するようにする吹き
    込み手段とを含んでいる、清浄空気環境提供手段と、 前記生産フロア上にあって、前記中軸空間及び前記複数
    のトンネルの外部にある、サービス領域と、 前記中軸空間への空気の出入のための空気ロック出入口
    手段と、 初期生産段階の生産に対応するために必要な前記トンネ
    ル内の初期領域を、最終生産段階の生産において最終的
    に該初期領域と共に使用することになる前記トンネル内
    のその他領域から区画する、前記トンネルを横切るよう
    に延在する隔壁と、 前記トンネルの前記初期領域の中に設置され或いは前記
    トンネルの前記初期領域からアクセスすることができる
    ように設置された生産装置と、 前記トンネルの前記初期領域に亙って存在する前記天井
    の前記開口を覆う、空気フィルタと、 前記トンネルの前記その他領域に亙って存在する前記天
    井の前記開口を覆う、流通阻止パネルと、 初期生産段階で使用する生産装置並びに最終生産段階で
    前記トンネル内に付加すべき生産装置の全てに対して流
    体を供給するための、前記トンネルの下方に設けた供給
    配管と、 前記供給配管を、前記初期領域において使用する前記生
    産装置に結合する、複数の配管接続構造及び複数のバル
    ブとを備えたことを特徴とする生産プラント。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の生産プラントにおいて、
    該プラントは、前記トンネルから空気を排出するための
    排出手段を備えており、該排出手段が、前記生産フロア
    の床に形成した複数の開口であることを特徴とする生産
    プラント。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の生産プラントにおいて、
    前記供給配管が、前記トンネルの長手方向軸に平行に延
    在するようにして前記下部フロアに配設されていること
    を特徴とする生産プラント。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の生産プラントにおいて、
    前記供給配管を前記生産装置に結合している前記配管接
    続構造が、前記生産フロアの前記床に形成した前記複数
    の開口を介して接続するようにした構造であることを特
    徴とする生産プラント。
  5. 【請求項５】 請求項４記載の生産プラントにおいて、
    前記配管接続構造がバルブ・スタンドを含んでいること
    を特徴とする生産プラント。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の生産プラントにおいて、
    前記バルブ・スタンドが、前記生産フロアの前記床より
    上方に配設されていることを特徴とする生産プラント。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の生産プラントにおいて、
    前記生産フロアが浮き床を備えており、該浮き床が前記
    トンネル内において前記生産フロアの前記床の上方に設
    けられていることを特徴とする生産プラント。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の生産プラントにおいて、
    前記バルブ・スタンドが前記浮き床の下方に配設されて
    いることを特徴とする生産プラント。
  9. 【請求項９】 請求項１記載の生産プラントにおいて、
    前記清浄空気環境提供手段がブロワを備えており、該ブ
    ロワは、前記下部フロアから前記プレナム・システムへ
    空気を吹き込むことによってその空気が前記空気フィル
    タを介して前記トンネルへ流入し、更に前記生産フロア
    の前記床に形成した前記複数の開口を介して流出して、
    前記下部フロアへ流入するようにしたものであることを
    特徴とする生産プラント。
  10. 【請求項１０】 半導体集積回路デバイスを生産するた
    めの生産プラントの構築方法であって、該生産プラント
    を、初期生産段階ではそれに対応した低い生産能力を有
    するものとすると共に、後になってその生産能力を最終
    生産段階に対応した高い生産能力へ変換することができ
    るようにし、しかもその生産能力の変換を、既に稼動し
    ている生産ラインの運転中断を最小限にどどめ、且つ、
    初期資本投下額を最小限にとどめつつ行なえるようにし
    た、半導体集積回路デバイスの生産プラントの構築方法
    において、 生産装置を設置する生産フロアと該生産フロアの下方の
    下部フロアとを有するプラント収容建物を構築するステ
    ップと、 前記生産フロア上に、天井を備えた封鎖空間であり処理
    空間である中軸空間を構築するステップと、 互いの間に間隔を空けて設けた複数のトンネルであっ
    て、その各々が、壁部と天井とを含んでおり、前記中軸
    空間に開口しており、且つ、生産装置を収容することが
    できるように或いは該トンネルの該壁部ごしに生産装置
    にアクセスできるように構成した、複数のトンネルを構
    築するステップと、 前記中軸空間及び前記トンネルの中に清浄空気環境を提
    供するための清浄空気環境提供手段を構築する構築ステ
    ップであって、前記清浄空気環境提供手段が、前記天井
    が存在する領域に亙って存在するプレナム・システム
    と、前記天井に形成した複数の開口と、前記プレナム・
    システムへ空気を吹き込むことによってその空気が前記
    開口を介して前記トンネル及び前記中軸空間へ流入する
    ようにする手段と、前記トンネル及び前記中軸空間から
    空気を排出するための排出手段とを含んでいる、構築ス
    テップと、 前記トンネルの全領域を、初期生産段階の生産に対応す
    るために必要な初期領域と最終生産段階の生産において
    最終的に該初期領域と共に使用することになるその他領
    域とに区画する隔壁であって、前記トンネルを横切るよ
    うに延在する隔壁を構築するステップと、 生産装置を前記トンネルの前記初期領域の中に或いは前
    記トンネルの前記初期領域からアクセスすることができ
    るように設置するステップと、 前記中軸空間の前記天井と前記トンネルの前記初期領域
    の天井とに形成した前記開口を覆うようにフィルタを装
    備するステップと、 前記トンネルの前記その他領域に亙って存在する前記天
    井の前記開口を覆うように、流通阻止パネルを装備する
    ステップと、 初期生産段階で使用する生産装置並びに最終生産段階の
    ために付加すべき生産装置の全てに対して流体を供給す
    るための、供給配管を前記トンネルの下方に装備するス
    テップと、 前記供給配管を、初期生産段階のために設置した前記生
    産装置へ結合する、複数の配管接続構造及び複数のバル
    ブを装備するステップと、 最終生産段階の生産のために該生産プラントを改造する
    ステップであって、（１）前記トンネルの前記その他領
    域に生産装置を設置し、（２）新たに設置したその生産
    装置に前記供給配管を結合し、（３）前記その他領域に
    亙って存在する前記天井の前記開口から前記流通阻止パ
    ネルを除去し、（４）その流通阻止パネルを除去した開
    口を空気フィルタで覆い、そして（５）前記トンネルの
    前記隔壁を開放することによってその改造を行なうステ
    ップと、を含んでいることを特徴とする生産プラント構
    築方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載の生産プラント構築方
    法において、前記トンネル及び前記中軸空間から空気を
    排出するための前記排出手段が、前記生産フロアの床に
    形成した複数の開口であることを特徴とする生産プラン
    ト構築方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載の生産プラント構築方
    法において、前記生産装置への供給のための前記供給配
    管を、前記トンネルの長手方向軸に平行に延在するよう
    にして前記下部フロアに配設するようにしたことを特徴
    とする生産プラント構築方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載の生産プラント構築方
    法において、前記供給配管を前記生産装置に結合してい
    る前記配管接続構造が、前記生産フロアの前記床に形成
    した前記複数の開口を介して接続するようにした構造で
    あることを特徴とする生産プラント構築方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１３記載の生産プラント構築方
    法において、前記配管接続構造がバルブ・スタンドを含
    んでいることを特徴とする生産プラント構築方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１４記載の生産プラント構築方
    法において、前記バルブ・スタンドを、前記生産フロア
    の前記床より上方に配設するようにしたことを特徴とす
    る生産プラント構築方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載の生産プラント構築方
    法において、前記生産フロアが浮き床を備えており、該
    浮き床を前記トンネル内において前記生産フロアの前記
    床の上方に設けるようにしたことを特徴とする生産プラ
    ント構築方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１６記載の生産プラント構築方
    法において、前記バルブ・スタンドを前記浮き床の下方
    に配設するようにしたことを特徴とする生産プラント構
    築方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１０記載の生産プラント構築方
    法において、前記清浄空気環境提供手段がブロワを備え
    ており、該ブロワは、前記下部フロアから前記プレナム
    ・システムへ空気を吹き込むことによってその空気が前
    記空気フィルタを介して前記トンネルへ流入し、更に前
    記生産フロアの前記床に形成した前記複数の開口を介し
    て流出して、前記下部フロアへ流入するようにしたもの
    であることを特徴とする生産プラント構築方法。
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