學測物理模擬卷 V1｜第 11 題
第二部分：混合題組
半導體晶片的製作過程，常需在無塵室中進行。因為空氣中的微粒若附著在晶片表面，可能影響後續製程與元件品質，因此無塵室必須控制空氣中的懸浮微粒數量。
為了降低外界塵埃進入無塵室的風險，工程師通常會先將空氣通過濾網後再送入室內，並使無塵室內的氣壓略高於外側走廊，稱為正壓設計。如此一來，當門縫或出入口存在小縫隙時，空氣較容易由無塵室流向外側走廊，可降低外部未過濾空氣進入的機率。此外，無塵室的天花板會持續向下送出均勻的垂直氣流，風速約為 0.45 m/s，使懸浮微粒隨氣流往下移動，並由地面回風口排出。以下假設室內外溫度近似相同，且忽略高度差造成的壓力變化。
一般而言，當半導體製程的最小線寬越小，對無塵室潔淨程度的要求也會越高，因此建造成本也就越高。無塵室的潔淨程度可用 Class 表示。本題採用美國聯邦標準 FS 209E 的分級方式：若某空間屬於 Class C，表示每 1 ft³ 的空氣中，粒徑不小於 0.5 μm 的懸浮微粒數不超過 C 顆。
表(9)為工程師於某無塵室中測得的微粒累積分布。其中 D 表示粒徑（直徑），N 表示每 1 ft³ 的空氣中，粒徑不小於 D 的懸浮微粒數。
表(9)、某無塵室中不同粒徑以上的懸浮微粒數：
| 粒徑 D（μm） | 0.15 | 0.2 | 0.4 | 1.0 | 2.0 | 5.0 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 微粒數 N（顆／ft³） | 1440 | 750 | 165 | 22 | 4.7 | 0.63 |
- Class 1
- Class 10
- Class 100
- Class 1000
- Class 10000
提示
Class 定義看的是粒徑 ≥ 0.5 μm 的微粒數。用雙對數直線在 D = 0.5 μm 處內插求 N，再對照最接近的 Class。
正確答案
正解：C
詳解
A. 錯誤。Class 1 對應 0.5 μm 微粒數約 1 顆，與內插結果差兩個數量級。
B. 錯誤。Class 10 對應約 10 顆，仍低估一個數量級。
C. 正解。以雙對數直線內插，D = 0.5 μm 時 N ≈ 100 顆／ft³（介於 0.4 μm 的 165 與 1.0 μm 的 22 之間），對應 Class 100。
D. 錯誤。Class 1000 高估約一個數量級。
E. 錯誤。Class 10000 遠高於內插值。
