本案為兩昌集塵於新竹科學園區完成的晶圓研磨集塵工程。針對研磨、拋光與背面減薄產生的微細矽粉與漿料霧滴，採源頭捕集搭配預分離與複合式過濾，控制潔淨區粒子濃度並降低能耗。
BACKGROUND
產業背景
晶圓前段製程對潔淨度的要求極為嚴格，一顆微米級粒子落在晶圓表面，就可能造成圖形缺陷或電性異常。研磨、拋光與背面減薄雖然屬於機械加工，卻往往緊鄰黃光、蝕刻等高潔淨區域，產生的矽粉若控制不當，會透過人員、物料與氣流擴散到其他製程。隨著晶圓尺寸加大、線寬縮小，廠方對局部污染控制的要求也越來越高，過去「靠空調換氣稀釋」的做法已無法滿足良率與稽核需求。因此，在研磨區建立可量測、可驗證的源頭捕集系統，成為新竹科學園區許多晶圓廠的共同課題。
CHALLENGE
現場問題
研磨與拋光在加工點產生微細粉塵、磨耗性顆粒與漿料霧滴。若僅依賴整廠換氣，粉塵會先經過操作區與設備表面才被稀釋，容易附著於感測器與產品表面；含霧滴的點位若直接進入乾式濾材，壓損會快速上升。
SPECIFICATION
系統規格
- 製程
- 研磨・拋光・背面減薄
- 污染物
- 微細矽粉・研磨屑・漿料霧滴
- 集塵型式
- 源頭捕集＋預分離＋複合過濾
- 控制
- 差壓感測・脈衝清灰・VFD
ANALYSIS
粉塵與污染特性分析
晶圓研磨與拋光產生的矽粉粒徑多在次微米到數微米之間，質輕、易懸浮，且帶有一定磨耗性；同時，研磨液與拋光漿料在高速旋轉下會霧化成含固體顆粒的霧滴。這類「乾粉＋濕霧」的混合型污染，若直接進入一般乾式濾筒，霧滴會在濾材表面與粉塵結成泥狀層，使壓損快速上升、脈衝清灰失效。因此本案在選型前，先區分各機台以乾粉為主或以霧滴為主，再決定前處理方式與濾材種類，讓系統在潔淨室環境中能長期穩定運轉。
DECISION
方案比較與選型
規劃初期評估過三種方向：第一是提高潔淨室換氣次數，優點是不需改動機台，但耗能高，且無法解決粉塵先經過操作區的問題；第二是每台機台加裝獨立小型集塵機，安裝彈性大，但數量多、維護分散，潔淨室內也會增加噪音與熱源；第三是源頭捕集搭配集中式預分離與複合過濾。最後選擇第三種，因為它能在加工點直接帶走矽粉與霧滴，集塵設備又可集中在維修區，兼顧潔淨室環境與維護效率。風機則依靜壓計算選型並搭配變頻，避免傳統「選大一點比較保險」造成的長期耗能。
SOLUTION
設計邏輯
源頭捕集優先
依機台配置採機台上方抽氣罩、側吸罩與半密閉罩，在粉塵擴散前導入管路。
預分離＋主過濾
前段攔截粗顆粒與磨耗性粉塵，後段以複合式集塵機維持穩定抽氣量。
靜壓與運轉點計算
以罩口風量、管路長度與濾材壓損推算風機運轉點，避免選型過大。
差壓感測與變頻
差壓自動感測搭配脈衝清灰與 VFD，依實際負載調整風量。
SITE SURVEY
現場評估重點
晶圓研磨集塵規劃前，現場評估會先盤點每台研磨與拋光機的開口位置、加工方式與使用的研磨液種類，判斷該點位以乾粉為主還是以霧滴為主。接著確認潔淨室的等級分區、既有空調與排氣系統的風量平衡，因為局部排氣量增加會影響室壓，必須與廠務一起規劃補氣。最後確認可施工的時段與管路路徑，潔淨室內的施工通常只能在停機或歲修期間進行，事前規劃越完整，現場停機時間就越短。
CONSTRUCTION
施工與試車
施工前先於停機時段完成機台開口與罩口尺寸量測，並以 3D 配管圖與廠務、設備工程師確認管線路徑，避開既有氣體與純水管路。主管與集塵機於產線運轉中預先就位，支管接駁則集中在歲修窗口完成，降低對生產的影響。試車階段逐一量測各罩口風速與支管風量，調整平衡閥後再進行粒子計數驗證，確認潔淨區數據符合規格才正式交機。
RESULTS
改善成果
- 潔淨區粒子濃度符合 ISO Class 5–7 要求。
- 罩口準確設計使抽氣量減少約 50%，風管尺寸同步縮小。
- 變頻控制使能源消耗降低 25–30%。
- 濾材壽命延長 1.5 倍，年度維護費用下降 35%。
EVALUATION
效益與驗收方式
本案驗收以三類指標為主：一是潔淨區粒子計數，於代表性點位進行量測並與規格比對；二是各罩口風速與支管風量，確認與設計值一致；三是集塵機差壓與耗電，作為長期運轉的基準線。交機後，廠方可依這些基準持續追蹤，一旦差壓異常上升或粒子數偏高，就能快速判斷是濾材、管路還是罩口出了問題，讓晶圓研磨集塵系統的維護從「出事才處理」轉為「依數據預防」。
MAINTENANCE
後續維護建議
- 每日確認集塵機差壓數值，差壓持續偏高時優先檢查預分離段是否積泥。
- 每季檢查罩口與支管內部是否有漿料結垢，必要時以清潔口清除。
- 濾筒依差壓與使用時數綜合判斷更換時機，更換時同步檢查脈衝閥動作。
COMPLIANCE
安全與法規注意事項
潔淨室內的集塵設備除了要有效捕集粉塵，本身也不能成為污染源，因此管材、接頭與設備外殼需選用不易發塵的材質，並於施工後做好清潔。研磨液若含特定化學成分，排氣管路需確認耐化學性。廠區排氣若屬固定污染源，應依空氣污染防制相關法規確認排放管道與申報要求。設備運轉時的噪音與振動也需評估，避免影響精密製程與量測。
FAQ
常見問題
Q：晶圓研磨集塵為什麼不能只靠整廠換氣？
整廠換氣是稀釋，粉塵必須先擴散到操作區與設備表面才會被帶走，對潔淨室而言等於讓污染先發生。晶圓研磨集塵應在加工點直接捕集，才能從源頭控制粒子濃度，同時也比加大換氣量更節能。
Q：含漿料霧滴的排氣可以用乾式集塵機處理嗎？
可以，但需要先經過預分離或除霧段，把大部分霧滴與粗顆粒攔下來，後段再以適合的濾材做精過濾。若省略前處理，濾材容易被濕粉堵死，維護成本會大幅增加。
APPLICATIONS
延伸應用
相同的設計邏輯也適用於其他會產生「乾粉＋濕霧」的精密加工，例如藍寶石基板研磨、玻璃基板拋光、陶瓷零件研磨，以及光學鏡片加工等。這些製程同樣面臨微細粉塵與漿料霧滴並存、又必須維持潔淨環境的挑戰。只要先釐清各點位的污染型態，再搭配適當的前處理與濾材，就能把源頭捕集的概念延伸到不同產業。兩昌集塵可依現場條件，協助評估最合適的系統架構。
若您的工廠也有晶圓前段相關的粉塵、油霧或廢氣問題，歡迎與兩昌集塵聯繫。我們會依現場製程與產塵點評估，提供合適的晶圓研磨集塵規劃建議。
NOTE
本案例為真實工程專案，文章由工程師結合 AI 協作撰寫並校對。
