無塵室有多乾淨？Class 100、ISO 5 這些等級怎麼算

無塵室的等級，數的是空氣裡的灰塵：一立方公尺的空氣裡，大於某個大小的微粒，最多可以有幾顆。台灣常聽到的「Class 100」「Class 10」是舊的美國標準，意思是每一立方英尺的空氣裡，0.5 微米以上的微粒不超過 100 顆、10 顆。現在國際通用的是 ISO 14644-1 這份標準，從 ISO 1 到 ISO 9 分成九級：Class 100 大約等於 ISO 5，Class 10 大約等於 ISO 4。不管哪一種，數字越小越乾淨。

等級在數的「微粒」是什麼？

所謂微粒，就是飄在空氣裡的小顆粒：灰塵、皮屑、衣服的纖維、煙。

無塵室最常拿來數的大小是 0.5 微米。一微米是一公釐的千分之一；一根頭髮大約幾十微米粗，0.5 微米的微粒比頭髮細上百倍，眼睛完全看不見。

你可能在空氣品質的 App 上看過 PM2.5：那是 2.5 微米以下的微粒，算的是一立方公尺的空氣裡有多「重」。無塵室在乎的比它更小，而且不秤重，是一顆一顆數。

怎麼數？用一台微粒計數器，吸進固定體積的空氣，讓它通過一道雷射光。每一顆微粒經過，都會把光散射出去、閃一下：閃了幾下就是幾顆，閃得多亮，看得出它多大。

Class 100 和 ISO 5 有什麼不同？

「Class 100」來自美國的聯邦標準，單位是立方英尺。Class 100 就是每立方英尺 0.5 微米以上不超過 100 顆；Class 10 是 10 顆，Class 1,000 是 1,000 顆，名字就是上限。這份標準在 2001 年被國際標準 ISO 14644-1 取代，不過舊名字好記，到現在還有很多人講。

ISO 改用立方公尺。一立方公尺大約是 35.3 立方英尺，100 顆乘上去差不多 3,530 顆，跟 ISO 5 的上限 3,520 顆很接近。兩套標準量的方法不完全一樣，所以一般只說「大約等於」。

國際標準	每立方公尺 0.5 微米以上的微粒上限	舊的叫法
ISO 3	35 顆	Class 1
ISO 4	352 顆	Class 10
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
ISO 9	35,200,000 顆	（沒有）

ISO 後面的數字，其實是「零的個數」：數 0.1 微米以上的微粒時，ISO 1 每立方公尺最多 10 顆，ISO 5 最多 100,000 顆。每差一級，上限就差十倍。大顆的微粒本來就比小顆的少，所以同一級裡，0.5 微米以上的上限比較低。比 ISO 3 更乾淨的 ISO 1、ISO 2，0.5 微米以上的上限只剩個位數，或乾脆不訂，所以主要看更小的。

還有一點：同一間無塵室，有沒有人在裡面工作，數出來會差很多，因為人本身就是很大的微粒來源（見「無塵室為什麼要穿全身無塵衣？」）。所以說等級的時候，要講清楚是在什麼狀態下量的：剛蓋好、還沒放機台；機台開著，但沒有人；或是正常上班中。

跟一般的空氣比，差多少？

拿 0.5 微米以上的微粒來比，每一立方公尺：

• 城市的室外空氣：常有好幾千萬顆，差不多是 ISO 9 的程度。
• 一般的辦公室：有大學無塵室的說明寫，大約一千多萬到三千多萬顆。
• ISO 5（Class 100）：最多 3,520 顆。

也就是說，ISO 5 比室外的空氣乾淨大約一萬倍。如果室外一立方公尺的空氣裡有一萬顆灰塵，ISO 5 的房間裡，同樣一立方公尺只有一顆。

晶圓廠為什麼要這麼乾淨？

因為晶片上的線太密了。最先進的晶片，最密的線一條跟一條的間距只有幾十奈米（見「新聞說的「2 奈米」，是什麼東西 2 奈米？」）；0.5 微米是 500 奈米，比這個間距大上十倍以上。

這樣一顆微粒落在晶圓上，就像在印到一半的電路上壓了一顆大石頭：可能讓一條線斷掉，也可能讓兩條線連在一起。那一顆晶片就壞了，算進良率的損失（見「新聞說的「良率」是什麼？」）。所以晶圓廠在乎的不只 0.5 微米，比它更小的也要管。

無塵室怎麼做到這麼乾淨？

1. 天花板大部分都是濾網：空氣先經過 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，才吹進房間。
2. 風從上往下吹：過濾好的空氣，像一陣很平均的風，一路往下走。人和機台產生的微粒被它往地板帶，不會在空中亂飄，也不容易橫著飄到晶圓上。
3. 地板有孔：無塵室的地板常是架高的，一塊一塊上面都是孔。空氣穿過孔流到地板下面，再沿著牆邊的通道回到天花板，過濾一次再吹下來。大部分的空氣，就這樣在裡面一直繞；最乾淨的無塵室，一小時要把整間的空氣換上百次。
4. 氣壓比外面高一點：只高大約大氣壓的萬分之一，但這就夠了。門一打開，空氣是往外流，外面的灰塵不容易跑進來。越乾淨的區域氣壓越高，空氣一路從乾淨的地方，往比較不乾淨的地方流。
5. 人和東西都要過關：人要換無塵衣、過風淋室，用強風吹掉衣服表面的微粒（怎麼穿、為什麼這樣穿，那一篇講過）。東西也一樣，要先擦乾淨，從傳遞窗送進去；一般的紙、鉛筆這些會掉屑的東西，不能帶進去。

整個廠房都要最高等級嗎？

不一定。把一整個大廠房都做到最高等級，要吹很多空氣、用很多電。現在常見的作法，是把最嚴的乾淨，留給晶圓真的會露出來的那幾個小地方。

晶圓在廠裡移動時，裝在密封的晶圓盒（FOUP）裡，由天花板軌道上的天車送到機台門口。盒子放上機台的 Load port（門口放盒子的平台）才打開，手臂把晶圓直接拿進機台，中間不碰到房間的空氣。盒子本身是密封的；機台門口放盒子、手臂搬晶圓的那一小段，也有自己的濾網吹著乾淨的空氣。這幾個小空間，可以比房間還乾淨。這樣，人走的走道就不一定要做到最高等級；不過那裡還是無塵室，衣服一樣要換。

在 fab24hr 裡

fab24hr 裡，每個角色走進無塵室之前，都要先換無塵衣、過風淋室；點一下風淋室，說明會告訴你，要「用高速的潔淨空氣吹掉身上的微粒」。當製程工程師，早班 ETCH-03 修好之後，要由你測機：「Particle 增加數」要在 10 顆以下才算過。那是數一片晶圓上多了幾顆，跟數空氣的無塵室等級是兩件事。早班、午班也可能碰到監控片的微粒超標，要決定機台停不停；薄膜設備工程師的午班，則是換完靶材之後，測試片上的微粒比平常多。點開名詞卡 Particle 的「多知道一點」，也看得到 ISO 的等級。遊戲裡的廠、人物、機台和數字都是虛構的，遊戲也沒有說它的無塵室是哪一級；等級怎麼算，照國際標準公開的定義寫。其他行話可以到「半導體晶圓廠的行話，白話解釋」查。