無塵室的定義及原理？如何區分無塵室等級、該使用那些設備、有哪些規範及該如何選用?
前言
在半導體、光電、生技等高科技產業中，無塵室的品質往往直接影響產品的良率與穩定性。然而，無塵室不是只靠濾網與空調就能打造出來，它是一個整合建築、機電、氣流控制與材料學的高度專業工程。
一、何謂無塵室?
無塵室（Cleanroom）是一種對空氣中懸浮微粒、溫度、濕度、壓力、氣流速度與分佈、噪音、照度、靜電等環境條件進行嚴格控制的空間，目的在於提供一個高潔淨、高穩定性、低干擾的作業環境，主要應用於半導體、精密光學、生技醫藥、航太、先進材料等高科技產業。
無塵室的核心定義要素：
1. 懸浮微粒控制（Particle Control）
(1) 依據 ISO 14644-1 或 FED-STD-209E 的等級規範（例如 ISO Class 5、Class 7，或美規 Class 100、Class 10,000）。
(2) 控制單位體積空氣中粒徑大於某一尺寸的粒子數量。
2. 氣流設計（Airflow）
(1) 可為層流式（Laminar Flow）或亂流式（Turbulent Flow），用以快速排出污染源。
(2) 高效濾網（HEPA 或 ULPA）為基本配置。
3. 壓力差（Differential Pressure）
(1) 正壓：防止外界污染進入（如半導體廠）
(2) 負壓：防止內部污染外洩（如生物實驗室）
4. 溫濕度控制
穩定溫度與濕度是保護產品與設備性能的關鍵（例如溫度 ±1°C，濕度 40–60%RH）
5. 靜電與振動控制（ESD & Vibration Control）
(1) 尤其在奈米製程或光學檢測環境中尤為重要。
(2) 搭配接地系統、防靜電材料與防振地坪或主動/被動式防振平台。
6. 行為與著裝規範
進出人員需穿戴無塵衣，動作受限，以防帶入人體粒子。
二、如何區分無塵室等級：
區分無塵室等級的標準，主要是根據空氣中「粒子數量與大小」來判斷。
最常見的標準有：ISO 14644-1 國際標準(最新版為 2015 年)
這是目前最廣泛使用的無塵室等級分類標準，等級由 ISO Class 1 到 Class 9，數字越小表示潔淨度越高。
|
ISO |
對應舊制 |
≥ 0.1 µm |
≥ 0.2 µm |
≥ 0.3 µm |
≥ 0.5 µm |
≥ 1.0 µm |
≥ 5.0 µm |
評級說明 |
主要用途 |
|
ISO 1 |
— |
10 |
2 |
— |
— |
— |
— |
最高等級潔淨環境 |
奈米級研究、極高階材料研究、特殊粒子控制實驗 |
|
ISO 2 |
— |
100 |
24 |
10 |
4 |
— |
— |
超高潔淨環境 |
先進半導體研發、 |
|
ISO 3 |
Class 1 |
1,000 |
237 |
102 |
35 |
8 |
— |
極高潔淨室 |
光罩製作、先進曝光製程、 |
|
ISO 4 |
Class 10 |
10,000 |
2,370 |
1,020 |
352 |
83 |
— |
高潔淨室 |
半導體製程、微電子製造、 |
|
ISO 5 |
Class 100 |
100,000 |
23,700 |
10,200 |
3,520 |
832 |
29 |
高潔淨 / 局部超潔淨區 |
無菌充填、手術核心區、 |
|
ISO 6 |
Class 1,000 |
1,000,000 |
237,000 |
102,000 |
35,200 |
8,320 |
293 |
中高潔淨室 |
電子零件製造、精密組裝區、半導體一般製程區 |
|
ISO 7 |
Class 10,000 |
— |
— |
— |
83,200 | 83,200 |
2,930 |
一般潔淨室 |
醫療器材製造、 |
|
ISO 8 |
Class 100,000 |
— |
— |
— |
3,520,000 | 832,000 |
29,300 |
基礎潔淨管制區 |
包裝區、一般工業潔淨區、 |
|
ISO 9 |
Class 1,000,000 |
— |
— |
— |
35,200,000 | 8,320,000. |
293,000 |
接近一般室內空氣 |
非關鍵管制區、 |
三、無塵室使用的設備：
無塵室為了維持嚴格的潔淨度與控制環境條件，會使用一系列專門的設備。以下是常見的無塵室設備分類與功能簡介：
1. 空氣淨化設備
(1) HEPA / ULPA 過濾器
⇒ HEPA（High Efficiency Particulate Air）：可過濾 ≥0.3μm 的顆粒，效率達 99.97%
⇒ ULPA（Ultra Low Penetration Air）：過濾效率更高，可達 99.9995%（針對 ≥0.12μm 顆粒）
(2) FFU（Fan Filter Unit）風機過濾單元
⇒ 集成風扇與HEPA/ULPA過濾器，提供局部潔淨氣流
⇒ 可模組化安裝在天花板，廣泛應用於 Class 1~1000 無塵室
(3) 空調系統（HVAC for Cleanroom）
⇒ 控制溫度、濕度與壓力
⇒ 結合過濾單元，確保進入室內的空氣符合潔淨要求
2. 人員與物品進出控制設備
(1) 風淋室（Air Shower）
⇒ 人員或貨物進入無塵區前使用
⇒ 利用高速潔淨氣流吹除附著微粒
(2) 傳遞箱（Pass Box）
⇒ 用於物品進出無塵室，減少人員進出次數
⇒ 有時會加裝紫外線殺菌或風淋功能
(3) 黏墊 / 黏塵地板
⇒ 貼在入口處，清除鞋底或車輪上的灰塵
3. 環境控制與監測系統
(1) 差壓控制系統
⇒ 維持正壓環境，防止污染空氣進入
⇒ 控制各區潔淨度階級的壓差（例如 Class 100 → Class 1000）
(2) 溫濕度控制設備
⇒ 精密冷卻 / 除濕 / 加濕系統，穩定溫濕度（±1°C、±5% RH）
(3) 潔淨度監測系統
⇒ 粒子計數器：監控空氣中懸浮微粒濃度
⇒ 可連接 SCADA 或 BMS 系統做自動化控制與警報
4. 表面與靜電控制
(1) ESD 控制設備（靜電釋放）
⇒ 導電地板、接地裝備、離子風機等，防止靜電損壞精密元件
(2) 無塵室家具與工具
⇒ 使用不發塵材料（如不銹鋼、鋁合金、特殊塑膠）
⇒ 易清潔、無死角設計
5. 特殊用途設備（視產業而異）
(1) 光學/半導體產線設備（如 Stepper、Etcher、CMP）
(2) 生醫實驗設備（如生物安全櫃、Laminar Flow Hood）
(3) 防震平台（尤其對奈米製程或高精密檢測儀器很重要）
(4) 防磁防震系統（針對電子束檢查、TEM、SEM 等）
