前言：針對先進製程良率工程師的微污染控制策略

隨著台積電高雄 F22 廠進入 2 奈米（2nm）製程的裝機與試產階段，半導體製造對「微污染（Micro-contamination）」的定義正面臨典範轉移。在 GAA（Gate-All-Around）環繞閘極架構下，晶體管密度極高，傳統被視為容許範圍內的 0.1μm 微粒，現已成為導致晶片短路或效能異常的「殺手級缺陷（Killer Defect）」。

根據半導體潔淨室的實務數據，人體發塵佔整體污染源的比例高達 80% 。因此，負責先進製程的良率工程師與 EHS 經理，必須重新檢視現有的無塵室人員著裝規範（Gowning Protocol）。若僅依賴傳統 Class 100 等級的無塵服，將難以攔截人體產生的皮屑與氣溶膠。本文將依據 IEST-RP-CC003.4 與 ASTM F51 規範，解析 2 奈米製程下的人員防護系統要求。

從 7 奈米到 2 奈米：為何「微塵」定義改變了？

製程微縮與微粒敏感度

半導體製程節點的持續微縮，直接導致了晶圓對微粒尺寸敏感度的劇烈提升。依據業界通用的「1/10 法則」，任何直徑大於線寬（Line Width）十分之一的微粒，即被定義為潛在的「殺手級缺陷（Killer Defect）」。

在 7 奈米製程中，0.03μm（30奈米）的微粒或許尚處於良率容許範圍內。然而，進入 2 奈米製程節點後，電晶體結構與金屬導線間距（Pitch）受到極度壓縮。此時，即便是次微米（Sub-micron）等級的有機汙染物或人體皮屑，都足以造成金屬層斷路（Open）或閘極漏電（Leakage），進而導致整顆晶片失效。

ISO 14644-1 Class 1 的嚴苛標準

為了應對此一物理極限，先進曝光機（EUV）與關鍵蝕刻區的潔淨度要求，已從傳統的 Class 10/100 提升至 ISO 14644-1 Class 1 甚至更高規格。此標準極為嚴苛，要求每立方公尺空氣中，0.1μm 以上的微粒數不得超過 10 顆。

在如此極致的環境下，任何微小的污染源都會被放大檢視。

傳統無塵服的過濾極限

傳統的 Class 100 等級聚酯纖維無塵服，在面對 2 奈米製程需求時顯露出結構性的不足。無塵服經過多次高溫洗滌與滅菌流程後，織物纖維結構會逐漸鬆散，導致過濾效率（Filtration Efficiency）顯著下降。

若無塵服無法有效「封裝」操作人員，人體新陳代謝自然剝落的皮屑（Skin Flakes）便會穿透布料孔隙，進入潔淨室氣流中。這些有機微粒最終將沉降於晶圓表面或光罩上，造成難以挽回的良率損失。因此，升級人員防護系統（PPE）已成為確保先進製程良率的必要條件。

IEST-RP-CC003.4 與 ASTM F51 對無塵服系統的規範

在採購與驗證無塵服系統時，必須依據國際標準進行科學化的數據評估。針對 2 奈米製程的嚴苛環境，我們主要依據以下兩個核心標準進行分析：

1. IEST-RP-CC003.4：無塵服系統的分類與測試

IEST-RP-CC003.4 (Garment System Considerations for Cleanrooms) 是目前業界對於無塵服選用的核心指南。該規範依據微粒發散率與過濾效率，將無塵服分為不同等級。對於台積電等先進晶圓廠的微影區（Lithography）與擴散區（Diffusion），建議採用 Category I 等級的服裝系統，以確保最高標準的潔淨度。

該規範推薦了兩種關鍵測試方法，各有其特定的驗證目的：

• Helmke Drum Test (漢姆克滾筒測試)： 將乾燥的無塵服置於旋轉滾筒中，測量其在機械力作用下釋放的微粒數。此測試主要用於評估無塵服「布料本身」的發塵量（Cleanliness），適合做為新品驗收或清洗後的初步篩選標準。
• Body Box Test (人體發塵測試)： 此測試要求人員穿著全套無塵裝備，在密閉艙體內進行模擬動作（如原地踏步、舉手、彎腰）。Body Box 測試能反映出「服裝＋人員」系統在動態下的真實微粒阻隔能力。由於人體活動是潔淨室最大的污染變數，此測試對於先進製程的驗證價值遠高於靜態測試。

2. ASTM F51：微粒計數與尺寸分析

ASTM F51 標準定義了無塵衣表面微粒的採樣與計數方法。傳統的 ASTM F51 測試聚焦於 5μm 以上的微粒，這主要應用於航太與一般工業環境。

然而，針對半導體先進製程，必須採用改良式的 ASTM F51 測試方法。透過結合 LPC（液體微粒計數器） 技術，品保單位能偵測 0.5μm 甚至 0.3μm 以下的微粒分佈。透過此高解析度的數據，工程師才能精確判斷清洗後的無塵服是否殘留了足以影響 2 奈米良率的微細顆粒，並據此決定該批次服裝是否能重返產線。

CYK 高階製程解決方案：為 2 奈米良率護航

喬鎧集團（CYK）針對 2 奈米與先進封裝（Advanced Packaging）製程，開發了符合 ANSI/ESD S20.20 與 IEST-RP-CC003.4 規範的高階無塵服系統。此系統透過材料科技與結構設計的整合，從源頭阻斷人體微污染路徑。

高密度過濾面料 (High-Density Filtration Fabric)

CYK 採用特規的高密度連續長纖聚酯纖維（Continuous Filament Polyester）。此材料具有極高密度的經緯編織結構，能有效提升對 0.3μm 微粒的物理攔截率。透過此高阻隔性面料，人體自然剝落的皮屑被有效限制於服裝內部，從而大幅降低對潔淨室氣流的污染風險。

嵌入式導電紗與 ESD 控制

在極低濕度的潔淨室環境中，靜電吸附（ESA, Electrostatic Attraction）是微粒污染的主因之一。為了消除此風險，CYK 無塵服嵌入了間距 2.5mm 或 5mm 的高品質導電紗（Conductive Grid）。

此設計在布料表面形成均勻的導電網絡，使累積的靜電電荷能夠迅速消散至地端。這項機制確保了微粒不會因靜電場效應而附著於服裝表面，進而減少了人員移動時因摩擦起電而造成的二次揚塵機率。

系統性封閉設計

為了通過嚴格的 Body Box 動態測試，CYK 的高階防護方案強調「系統性封閉」。從無塵頭套（Hood）、連身服（Coverall）到長筒鞋（Boots），均採用多重防護結構設計。

例如，在袖口與褲管處採用雙層結構（Double Cuffs），並搭配導電縫線進行氣密強化。此設計消除了傳統兩截式服裝在腰部與頸部可能產生的氣流洩漏點（Leakage Points），確保了整套 PPE（個人防護裝備）在人員劇烈活動下，仍能維持穩定的微粒阻隔性能。

先進製程無塵衣採購常見問答 (FAQ)

Q1：針對 2 奈米製程，無塵衣的清洗循環次數（Life Cycle）建議為何？

一般 Class 100 無塵衣可承受約 50-80 次的高溫滅菌清洗。但在 2 奈米製程的高潔淨度要求下，建議透過 Helmke Drum 測試建立數據模型。當微粒釋放量超過 IEST Category I 標準時即應汰換，通常週期會縮短至 40-50 次以確保良率安全。

Q2：ASTM F51 測試報告中，Class A 對應的微粒數是多少？

根據 ASTM F51 定義，Class A 代表每平方英尺布料上，5μm 以上的微粒數低於 1,000 顆。然而針對半導體應用，採購端應額外要求供應商提供 0.3μm 與 0.5μm 的 LPC（液態微粒計數）數據，以此判斷產品是否符合先進製程需求。

Q3：為什麼通過 Helmke Drum 測試的無塵衣，在 Body Box 測試仍可能失敗？

Helmke Drum 僅測試「衣服本身」是否會掉屑。Body Box 則測試「衣服能否攔截人體產生的皮屑」。若無塵衣的面料過濾效率不足，或袖口、拉鍊處密封性不佳，即便布料本身不發塵，人體皮屑仍會洩漏出來，因此導致 Body Box 測試失敗。

正在規劃 F22 廠或先進製程的無塵室規範？

CYK 喬鎧集團提供符合 ASTM F51 與 IEST-RP-CC003.4 標準的完整測試報告與產品驗證服務。

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