無塵室為什麼要穿全身無塵衣?
晶圓廠的人進無塵室,要從頭包到腳,只露出眼睛,俗稱「兔寶寶裝」。原因是人本身就是無塵室裡最大的灰塵來源。這篇用白話講:人一分鐘掉多少微粒、無塵室有多乾淨、無塵衣怎麼穿、為什麼由上往下穿。

晶圓廠的照片裡,人都穿著一樣的連身衣、戴頭罩和口罩,只露出一雙眼睛。這套衣服叫無塵衣,因為從頭包到腳、圓滾滾的,俗稱「兔寶寶裝」。它保護的不是穿的人,而是無塵室裡的晶圓:要擋住的,正是人自己。
人是無塵室裡最大的灰塵來源
人的身上一直在掉東西:皮屑、頭髮、衣服的纖維、呼吸和講話帶出來的小水滴。肉眼看不見,但數量很驚人。大學無塵室的守則常引用這樣的數字:一個人站著不動,每分鐘會放出十萬顆以上大於 0.5 微米的微粒;走起路來,上百萬顆。
無塵室裡的機台、管線、地板都可以設計得很乾淨,唯有人,每天要進進出出。所以無塵室的規矩,大多是在管「人」。
一顆看不見的微粒,為什麼會毀掉晶片
一根頭髮的直徑大約幾十微米。0.5 微米的微粒,比頭髮細上百倍,你完全看不見。但晶片上的電路線,線寬已經是奈米等級,比這顆微粒還細很多倍。
一顆微粒落在晶圓上,就像在印刷到一半的紙上掉了一顆石頭:它可能擋住曝光,讓一條線斷掉;也可能讓兩條本來分開的線連在一起,造成短路。一片晶圓上有很多顆晶片,一顆微粒可能就讓其中一顆壞掉,這就是良率的損失。
無塵室有多乾淨
無塵室的乾淨程度,現在通常用國際標準 ISO 14644-1 來分級:從 ISO 1(最乾淨)到 ISO 9,看的是每立方公尺的空氣裡,有多少顆大於某個大小的微粒。
| 等級 | 每立方公尺大於 0.5 微米的微粒上限 | 舊的說法 |
|---|---|---|
| ISO 5 | 3,520 顆 | Class 100 |
| ISO 6 | 35,200 顆 | Class 1,000 |
| ISO 7 | 352,000 顆 | Class 10,000 |
| ISO 8 | 3,520,000 顆 | Class 100,000 |
「Class 100」是舊的美國標準的說法,意思是每立方英尺的空氣裡,大於 0.5 微米的微粒不超過 100 顆,大約等於 ISO 5。晶圓廠裡最關鍵的地方,要求常常比 ISO 5 還嚴。拿一般的室外空氣比較:同樣一立方公尺,大於 0.5 微米的微粒可以到幾千萬顆。
空氣怎麼保持乾淨
- 天花板整片是濾網:空氣經過高效率的 HEPA 濾網(對最難攔的 0.3 微米微粒,至少擋下 99.97%),或更細的 ULPA 濾網,從天花板往下吹。
- 由上往下的氣流:乾淨的空氣從上面吹下來、從地板或牆邊抽走,把微粒往下帶走,不讓它在空中飄。
- 正壓:無塵室的氣壓比外面高一點點,門一打開,空氣是往外流,外面的灰塵不容易跑進來。
無塵衣怎麼穿:由上往下,手套最後
每個廠、每間大學實驗室的順序都有一點不同,但大學無塵室公開的穿衣程序都有幾個共同點:
- 先把會掉毛屑的外套脫掉,頭髮全部收進髮網。
- 戴口罩,再戴頭罩。
- 穿連身衣,頭罩的下襬塞進領口,拉鍊拉好。
- 套上靴套。
- 最後戴手套(常常還要護目鏡)。
為什麼由上往下?因為頭是身上掉最多微粒的地方,而微粒會往下掉。先把頭包好,再穿身體、腳,最後戴手套,手才不會在穿衣服的過程中又摸到別的東西。脫的時候大致反過來。
很多無塵室的入口還有風淋室:一個小房間,前後兩扇門不能同時打開,噴嘴吹出過濾過的強風,人在裡面舉手、轉身,把衣服表面的微粒吹掉,才進去。化妝品、一般紙張、會掉屑的東西,也都不能帶進去。
穿上無塵衣,就沒有微粒了嗎?
沒有。無塵衣能把人放出來的微粒大幅減少,但不會歸零:穿著無塵衣走路,還是會有微粒從縫隙跑出來。所以無塵室裡的人走路不跑步、動作放慢,晶圓也盡量裝在密閉的盒子(FOUP)裡、由天車在頭頂上送。這些規矩,都是同一個原因:人越少碰到晶圓越好。
在 fab24hr 裡
fab24hr 的製造部、設備工程師從辦公區走進無塵室之前,要先到更衣櫃換裝:照著髮網、口罩、頭罩、連身衣、靴套、護目鏡、手套的順序。換好之後,3D 的人物會戴上頭罩、護目鏡、口罩、靴套和藍色手套,走回辦公區才脫掉。遊戲裡的公司、人物都是虛構的;無塵室的規矩,照大學與研究機構公開的無塵室程序寫。在無塵室裡穿著這身衣服,還得小心不要摔一跤。
在 fab24hr 裡,從辦公區走進無塵室之前,要先到更衣櫃換上無塵衣。
當製造部玩,從更衣室開始其他文章
這個網站的其他頁
- fab24hr 是什麼?:兩種玩法、四個班、常見問題、資料來源
- 晶片的一生:晶片怎麼做出來?下線、試產、量產、晶圓測試、封裝、出貨,每一段在做什麼
- 晶圓廠工程師的一天:PE、EE、PIE、製造部的分工,一天的時間線
- 晶圓廠裡有誰:技術員、製造部、製程、設備、黃光、廠務、整合、研發、課長、設備商,到封測廠的測試與封裝:每個角色一天怎麼過
- 半導體晶圓廠的行話,白話解釋:MO、Hold、Q-time、OCAP 這些行話,一個一句白話
- 在課堂上玩 fab24hr:20/40 分鐘的課程流程、用主線一章一節課、討論題、裝置與隱私
- 介紹與媒體素材:宣傳影片、遊戲畫面、介紹文字與基本資料