晶圓怎麼在廠裡移動？晶圓盒（FOUP）和天花板上的天車

晶圓在廠裡移動，靠的是兩樣東西：一個叫 FOUP 的密封盒子，和天花板軌道上的天車。晶圓裝在盒子裡，一盒最多 25 片；天車沿著軌道，把盒子從一台機台送到下一台，放在機台門口。這一整套自動搬晶圓的系統，業界叫 AMHS（自動化物料搬運系統）。一片晶圓要走上百道步驟，幾乎每做完一步就要搬一次家，所以這套系統一天到晚都在跑。

FOUP 是什麼？一盒裝幾片？

FOUP 是英文 Front Opening Unified Pod 的縮寫，直譯是「從前面開門的通用盒子」，口語也叫 pod 或晶圓盒。它是一個塑膠盒子，前面有一扇門。盒子裡兩邊有一格一格的槽，晶圓一片一片插在槽裡，上下隔開，彼此不會碰到。

這種盒子是給 12 吋（直徑 30 公分）的晶圓用的，所以每一邊都比 30 公分再大一些。一盒最多裝 25 片。在廠裡，很多時候一盒就是一批貨：同一個批號，一起從一站走到下一站。

盒子的形狀和尺寸，是業界一起訂的公開標準。所以不管哪一家做的盒子，都放得上別家做的機台，也能讓別家做的天車搬。

為什麼要把晶圓關在密封的盒子裡？

因為晶片上的線太細了。一顆小到眼睛看不見的微粒落在晶圓上，就可能讓一條線斷掉，那顆晶片就壞了。無塵室的空氣已經很乾淨，可是人還在裡面走來走去，而人本身就是無塵室裡最大的微粒來源（見「無塵室為什麼要穿全身無塵衣？」）。

所以晶圓離開機台之後，最好不要再碰到房間的空氣。盒子一關，外面的灰塵就進不去。晶圓不是待在盒子裡，就是待在機台裡；這兩個小空間，都可以比人走的走道更乾淨。無塵室的等級怎麼算、為什麼走道不必做到最高級，「無塵室有多乾淨？」那一篇講過。

不過，盒子裡裝的還是空氣，不是真空。晶圓表面在空氣裡放久了，會慢慢起變化，所以兩站之間有時間上限（見「Q-time 是什麼？」）。對特別怕氧化、怕水氣的晶圓，有些盒子還會灌進氮氣或很乾的空氣，把水氣趕出去。

天車是什麼？為什麼在天花板上？

天車是掛在天花板軌道上的小車，英文叫 OHT（overhead hoist transport，頭頂上的吊掛式搬運）。它不載人，主要載的是晶圓盒。

為什麼放在天花板？天車在頭頂上跑，可以直接開到機台和儲位架的正上方取放盒子，一路都不用經過人走的地面。軌道在每一區的機台上方繞，一區和一區之間，也有軌道或其他搬運設備接起來。現在的 12 吋廠，大多是靠天車在搬。

天車怎麼把盒子放到機台上？

每一台機台的正面，有幾個放盒子的平台，叫 Load port。天車沿著軌道開到 load port 的正上方停好，把盒子垂直往下吊，放到平台上，鬆開，再把吊具收回去。有點像夾娃娃機，只是這次是把東西放下去。要載走做完的盒子，就反過來：吊具降下去、夾住盒子、拉上來。

盒子放上 load port 之後：

1. 平台把盒子對準、固定好。
2. 機台讀盒子上的編號，確認這一盒是不是該來這一台。
3. 對了，才把盒門打開，機台裡的手臂把晶圓一片一片拿進去。
4. 做完，通常再一片一片放回同一個盒子，關上門，等天車來載。

天車和 load port 之間怎麼交接（「可以放了嗎？」「放好了」），也有業界的公開標準，所以不同的機台都接得起來。

如果下一台機台還在忙，盒子就先去儲位架等。儲位架是一座自動倉庫，裡面有手臂把盒子放上架、拿下來；天車從它的出入口取放盒子。

誰決定這一盒下一站去哪？

不是天車自己決定的。每一批貨要走哪些站、每一站做什麼，一開始就排好了，像一張很長的行程表。工廠的電腦系統 MES（製造執行系統），記得每一批現在走到第幾站。

一站做完，系統記下「出站」，就知道下一站要哪一種機台。同一種機台常常有好幾台，哪一批先上哪一台，叫做派工。多數 12 吋廠由派工系統照規則自動排，例如先來的先做、交期近的先做、急件排最前面。決定好了，搬運系統再叫一台空的天車去載。

所以一盒晶圓多數時候不需要人碰。機台停了、急件插進來，原本排好的順序要改，製造部才要自己動手調（見「晶圓廠的製造部在做什麼？」）。一批貨大部分的時間其實都在等：等機台、等天車、等前一批做完。

人為什麼不自己搬就好？

1. 太重：12 吋的晶圓裝滿一盒，連盒子大約七到九公斤，像一大袋米。偶爾提一次不難；可是一個廠一天要搬非常多次，整天彎腰、提上提下，手腕和腰都受不了。以前的 8 吋廠，盒子比較輕，很多是人用推車或用手提著送；到了 12 吋，盒子變重，對品質的要求也更高，才大量改成自動搬。
2. 人會帶來微粒：人越少靠近晶圓越好。
3. 容易出錯：拿錯盒子、送錯機台，整盒都可能要重工，甚至報廢。推到一半跌倒，盒子摔在地上，裡面的晶圓可能碎好幾片。交給系統搬、讓機台讀編號核對，這些出錯的機會就少了。

不過，人沒有完全不搬。天車壞了、急件等不及，還是要人用推車送。這時候推車要走慢、轉角先停一下，因為一盒裡的 25 片晶圓，都在那個人手上。

在 fab24hr 裡

在 fab24hr 的量產廠，蝕刻區的天花板上有一圈天車軌道，幾台天車在上面跑，停在機台和儲位架上方放盒子、拿盒子。點一下軌道，說明卡會告訴你：貨要去哪一台，是系統照派工決定的。點一下任何一盒別的產品的 FOUP，鏡頭會跟著它，看天車把它送到哪裡。

想親手推一次，就當製造部：按「進廠」、選「打工人的一天」，在「今天你是」卡片上點「量產廠」，左右滑到「製造部」。午班，一批超級急件插進來，偏偏天車停在半路，你要用推車把一盒 25 片的急件從儲位架推到另一頭的機台；盒子會晃，往哪邊歪，就要往另一邊扶。早班和晚班，也可能碰到「天車卡住了」的隨機事件，要決定急件要不要先用推車送。點機台說明卡上的「拆開來看」，有些機台（例如群集式機台）最前面，就是晶圓盒和放盒子的平台。

遊戲裡的廠、人物、批號和機台編號都是虛構的，天車的數量和軌道也簡化過；一盒 25 片、裝滿八公斤上下、天車把盒子放到 load port 上，這些照公開的一般資料寫。其他行話可以到「半導體晶圓廠的行話，白話解釋」查。