機台內部也能微粒子檢測：先進封裝自動化代測 Class 1 潔淨度

從 Loadport、Robot、Aligner 到巨觀／微觀檢測區，建立機台內部微環境的潔淨證據

一、前言：先進封裝的潔淨風險，不能只看無塵室等級

先進封裝製程持續朝向更高密度、更精細的互連與檢測發展，晶圓、載板與精密元件在機台內部經歷上料、搬運、定位與光學檢測等多道流程。即使外部無塵室維持良好分級，設備內部的 Robot 摩擦、Aligner 動作、氣流死角與局部結構材質，仍可能形成不同於室內背景的微粒風險。因此，真正關鍵的問題不只是「廠房有多乾淨」，而是「晶圓所在的機台微環境是否足夠乾淨」。

本案例來自先進封裝產業的自動化檢測設備供應商。為確認 V5 Auto OM 機台在實際運轉時的內部環境潔淨度，客戶委託拓生科技進行動態微粒子檢測，目標是驗證機台內部是否符合 FED-STD-209E Class 1 的要求。本文聚焦於測試邏輯、數據結果與設備供應商可複製的驗證方法。

二、為何必須做「機台內部」微粒子檢測？

對先進封裝與高階自動化設備而言，機台內部並非靜止空間。Loadport 的載具進出、Robot 的運動、Aligner 的校正與光學模組運行，都可能帶來微小擾動。若設備設計、組裝清潔、氣流路徑或零組件選材沒有被驗證，即使單一動作釋放的微粒極低，長時間累積仍可能影響敏感製程或造成客戶對設備品質的疑慮。

此時，微粒子計數器提供了直接且可量化的答案。它不以外觀或主觀判斷來推估潔淨度，而是依指定粒徑、採樣流量、採樣時間與測點規畫，取得機台內不同區域的實際懸浮微粒數據。對設備供應商而言，這些資料可作為出機驗證、客戶驗收與設備設計優化的共同語言。

三、本案測試設計：在設備運轉狀態下驗證 9 個關鍵區域

本案的受測機台為 V5 Auto OM。測試採「動態」條件執行，也就是機器處於實際運轉工作中，而非單純靜置後量測。採樣高度與 Wafer 一致，使數據更貼近晶圓在設備內所處的實際微環境。每個測點均量測三次，以避免單次偶發讀值被直接視為代表結果。

測試項目	本案條件	設計意義
量測儀器	TSI AeroTrak 9110 微粒子計數器。	可量測 0.1 至 5.0 μm 共 8 個粒徑通道。
採樣條件	1 CFM；每次 1 分鐘；採樣體積 1 ft³。	以固定體積取得可比較的微粒濃度資料。
量測狀態	設備動態運轉中。	評估實際功能運作下的潔淨表現，而非只看靜態狀態。
量測高度	與 Wafer 一致。	聚焦對產品最具代表性的暴露高度。
測點配置	Loadport、Robot、Aligner、巨觀區、微觀區，共 9 點。	涵蓋上料、搬運、定位與檢測等主要功能區。
判定基準	FED-STD-209E Class 1。	以高潔淨度要求檢視機台內部微環境。

四、Class 1 的意義：不只看總數，更看關鍵粒徑能否被控制

報告採用 FED-STD-209E Class 1 作為判定基準。在每立方英呎的採樣體積下，大於 0.1 μm、0.2 μm、0.3 μm與 0.5 μm 的微粒上限，分別為 29、7、3 與 1 顆。這類規格的難度在於：設備不但要維持低微粒背景，更必須在機構動作時避免將微粒推升至關鍵粒徑的限制以上。

因此，本案並未只選擇一個代表點作為判斷，而是按照機台作業功能分成 9 個測點。這種分區策略能協助工程團隊辨識潛在風險是否集中在搬運、定位或光學檢測模組；若未來某區域數據出現變化，也能更快回溯至相對應的機構、氣流或維護項目。

五、檢測結果：9 個測點全數 Pass，關鍵粒徑通道皆為零

本次測試的 9 個測點均完成三次量測，結果全數 Pass。尤其在對製程更具代表性的 0.3 μm、0.5 μm、1.0 μm 與 5.0 μm 通道，所有測點的讀值皆為 0。對照 Class 1 在 0.3 μm 與 0.5 μm 的嚴格上限，這代表 V5 Auto OM 在本次動態測試條件下，於關鍵粒徑區間具良好的微粒控制表現。

功能區／測點	主要觀察結果	判定
Loadport（A1、A2）	A1 僅見極低 0.1／0.15 μm 計數；A2 全通道為 0。0.3 μm 以上均為 0。	全數 Pass
Robot（A3）	0.1–0.25 μm 有低量計數；0.3 μm 以上皆為 0。	Pass
Aligner（A4）	0.1 μm 單次最高 10 #/ft³；0.3 μm 以上皆為 0。	Pass
巨觀區（A5、A6）	六次量測全部通道為 0。	全數 Pass
微觀區（A7、A8、A9）	九次量測全部通道為 0。	全數 Pass

從分區數據來看，Robot 與 Aligner 出現少量 0.1–0.25 μm 微粒，符合機構運動與精密定位區在動態量測時可能呈現的低量背景特性；更重要的是，這些讀值仍在標準範圍內，且未延伸至 0.3 μm 以上的關鍵粒徑。相對而言，巨觀區與微觀區在所有量測中均為零，顯示檢測區對微粒控制具有良好表現。

六、從一次測試延伸到量產管理：設備供應商的三項建議

第一，將機台內部微粒子檢測納入出機與重大改版的驗證程序。當 Robot、Aligner、抽氣系統、罩體材料或氣流設計改變時，建議重新以相同測點與動態條件確認結果，使品質資料可跨版本比較。

第二，建立功能區別的趨勢資料，而非只保留單一整機結論。Loadport、Robot、Aligner 與檢測區的微粒表現具有不同機構意義；長期追蹤可協助預先發現摩擦、潤滑、零件磨耗或局部氣流異常的早期訊號。

第三，確保測試儀器的校正狀態與資料可追溯性。本案使用的 TSI AeroTrak 9110 於測試前完成校正，相關校正資料符合 ISO/IEC 17025 要求。結合TAF 認證校正實驗室資源，能使設備供應商在面對客戶驗收或品質稽核時，更具數據說服力。

七、拓生科技的專業服務：讓設備潔淨度成為可被驗證的競爭力

拓生科技提供無塵室第三方公正代測服務，可依設備用途、目標潔淨等級與機構動作特性，規畫靜態或動態微粒子檢測方案。從測點布局、採樣條件、背景資料、量測執行到報告判讀，協助設備供應商以一致的流程建立潔淨品質證據。

本案例顯示，V5 Auto OM 在動態運轉與 9 點分區檢測條件下，全部通過 FED-STD-209E Class 1 判定；但專業驗證的價值，不僅在於一次 Pass，更在於建立未來可以重複執行、可比較、可追溯的品質管理基線。這正是先進封裝自動化設備從「能運作」走向「能被高標準客戶信任」的重要一步。