摘要 尽管fab使用的很多材料和设备对健康和环境有潜在的危害性，但是由于采取了一系列安全措施，例如各种培训和足够的危害标示，fab已成为最安全的工作环境之一。
晶圆厂（Fab）是很复杂的生产制造场所，有很多安全危害因素。例如，半导体制造使用的许多物质是有毒、易燃或具有腐蚀性的。在操作和维护设备的过程中，操作者还会遇到其他危害，包括触电、辐射和烧伤。为了防止这些事故，必须让员工知道这些危害并严格遵循安全工作流程。
尽管fab有许多安全方面的潜在危害，但是从保护员工健康和安全的角度来看，半导体业的排名还是很高的。在制造业中，半导体业的安全记录排在第四位，只有航空工业和核工业会为员工提供类似的安全保护控制措施（图1）。在为员工安全采取许多措施的同时，fab还装备了许多保护系统，以保障产品的洁净度。此外，在半导体安全协会、International SEMATECH和半导体工业协会环境安全和健康委员会的组织下，还有一套对半导体业员工伤害进行持续观察的监督系统。
一般安全操作流程 Fab员工都要接受针对具体操作过程的安全操作实践训练。此外，他们必须遵守安全规则常识，例如不能单独进行危险性任务作业。穿戴有效的安全防护工具（包括安全眼睛或护目镜、防护服和围裙以及合适的手套等）也会有助于防止事故的发生。例如，倾倒化学品时要戴上全面的脸部防护面罩。离开工作场所前先用肥皂和清水洗手也是一个很好的习惯。
运行良好的fab会对所有工作场所进行监视，以确保执行了安全规则，不会出现不安全的因素。同时，它还建立和培训万一发生事故时的紧急应变小组。为了防止长期接触化学和物理危害物质的员工患上长期慢性病，对他们进行生物学方面（例如辐射）的检查是非常必要的。此外，fab还要在员工和管理人员之间建立起良好的沟通渠道，从而可以快速识别不安全因素并采取相应改进措施。对生产条件的全面记录也会有助于查出导致潜在安全问题的异常情况。
Fab装备的有毒气体传感器和警报系统侦测到有毒气体的浓度超过ppm或ppb级时，就会开始工作。在通风换气系统准备就绪，开始快速清理空气，维护有危害性的设备时，还会采取即使设备失效也能保证安全的机制（fail-safe），例如各种气阀和电路联锁止装置（interlock）。此外，员工必须知道，当发现异常气味时他们必须离开工作区域，并通知管理人员。然而，有关安全方面的问题并未就此结束。危险性区域和危险物质的容器必须有醒目的警示标签，提醒员工注意他们可能面对的危险。图2所示为一些标准警示标签实例。
贴在各种设备和气体、化学品容器上的标签可以提供各种安全信息。员工必须接受相关培训，理解其中含义（图3）。例如，危害可分成以下四类：火灾危害、化学反应危害、健康危害和特殊类型危害。根据严重程度，危害又可分为从4到0五个不同的等级。这些标签上的分类数字分别代表五种危害程度中的一种：
0—代表这些材料暴露在空气中时不会有危害的物质。
1—如果不进行治疗，暴露时会导致对人体刺激或轻微伤害的物质，包括需要使用过滤式气体面罩的物质。
2—除非立即采取医疗救护措施，否则强烈暴露或持续暴露后会导致暂时性丧失劳动能力或可能伤害的物质，包括需要使用能提供足够空气保护呼吸系统的防护设施的物质。
3—即使立即采取医疗救护措施，很短暂的暴露也会造成暂时性或永久性严重伤害的物质，包括需要防止任何身体接触的物质。
4—即使立即采取医疗救护措施，很短暂的暴露也会导致死亡或严重伤害的物质，包括非常危险、没有特殊防护设施不得接触的物质。
通过物质安全数据表（Materials Safety Data Sheet ，MSDS），我们可以获得化学品的各种安全信息。根据法律规定，危险化学品必须具备MSDS，以备操作人员查看。材料供应商必须提供MSDS，同时MSDS还可以通过网络下载。MSDS提供的信息包括以下内容：
● 化学组成—材料主要成分
● 最高极限浓度（TLV）和准许暴露极限（PEL）
● 暴露时对健康的影响程度
● 物理/化学特性（是否易燃或易爆炸）
● 反应性数据
● 危险性数据
● 常用化学或商品名和别名
● 含量超过1%的有害物质和含量超过0.1%的致癌物质清单（单位：ppm和mg/m3）
● 过度暴露时对人体器官的影响和伤害程度
● 熔点和沸点，蒸气压和比重
● 闪点（被明火引燃的最低温度）
● 自燃点（在空气中自燃的最低温度）
● 化学稳定性
危害性气体 根据危害特征，IC制造工艺中使用的气体分为以下四类：有毒、易腐蚀、易燃和自燃性气体。
有毒气体指对人体生命有危害性的气体，例如AsH3、PH3和B2H6。腐蚀性气体接触时会损毁生命组织和设备，例如HCl和HF。易燃气体则为暴露于火星、明火和其它燃烧源时易被引燃的气体，例如H2、PH3和SiHCl3。最后，54℃以下在空气中易自燃的物质称为自燃性气体，例如CVD法沉积多晶硅、SiO2和Si3N4时常用的气体Si3H4。
危害性气体的毒性等级是以规定时间内人体暴露在其中却不会受到健康伤害的最高浓度来量化的。允许暴露的程度越低，毒性越大。TLV-TWA和TLV-STEL是衡量暴露程度的两个指标。TLV-TWA是美国政府工业安全学家会议定义的。它表示员工在无限长时间内每天工作8小时、不会受到伤害作用的最高浓度。TLV-STEL则是以15分钟为时间加权的平均暴露程度。员工每次暴露不能超过15分钟，一天不能重复超过4次。立即危害健康浓度IDHL为暴露30分钟时，不会有碍员工逃生或引起任何永久性健康损害的最高浓度水平。准许暴露极限PEL是职业安全和卫生协会（OSHA）规定的标准，它是以时间为权重（通常为8小时）的平均暴露极限浓度或最高暴露极限浓度。
危害性化学品 Fab使用的许多液体化学品是危险的腐蚀性物质。处理腐蚀性化学品时，则必须穿戴上正确的眼镜和身体防护设施，例如防止化学品溅洒的防酸围裙、手套、袖罩和靴子。
为了防止吸入腐蚀性化学品的蒸气，必须在通风橱中进行操作。储存化学品时也必须特别小心。例如，HF必须保存在塑料容器中，因为它会腐蚀玻璃。所有员工必须知道最近的眼睛冲洗器和淋浴器。因为大多数溶剂会挥发出有害蒸气，而且许多是易燃的，所以防止暴露和吸入溶剂蒸气的眼部和身体防护设施也是必不可少的。溶剂必须保存在易燃物质储存柜中，远离明火、火星和热源。处理废溶剂时要将它们放置在废溶剂容器中。注意要特别小心，不能将废酸和废溶剂混合在一起，防止发生剧烈的化学反应。
触电和辐射危害 触电会导致严重后果，例如烧伤、肌肉和神经损害、心脏停止跳动、呼吸停止甚至死亡。当通过人体的电流超过100mA时，它就会干扰心脏的协调运动，使心脏进入纤维性颤动状态。伴随着血液循环的中断，3~5分钟内就会导致死亡。如果能得到快速、正确的救助，例如给处于纤维性颤动状态的心脏施加大电流脉冲，还是有可能使心脏恢复正常心律的。
离子注入机是一种很庞大的设备，很容易忽视在里面工作的人员。因此，工作时必须要求有在外面合作的同事，并且事先退出系统，从而确保其他人员知道有人在里面工作。通常的安全准则是工作者必须取下注入机门上的钥匙，这样其他人员就不能将门关上并启动系统了。
汞灯发射的紫外光（UV）用于光刻工艺。水银（Hg）在室温下是一种液体，其蒸气毒性很高。汞灯中的水银被装在一个玻璃球中，必须小心处理。更换水银时，必须戴上手套。否则万一有油渍残留在玻璃上的指纹上时，就有可能导致玻璃受热不均匀，出现裂缝，最终发生爆炸。为了防止眼睛受到伤害，必须警告工人不得在没有UV防护眼镜的情况下直视汞灯发射的紫外线。
DUV步进曝光机中的准分子激光光源也很危险，会伤害皮肤和眼睛。当DUV激光器安放在洁净室外面时，工人会不小心进入激光束传播路径。为了防止发生这一事故，在安装和维护过程中需要有复杂的激光防护幕墙保护。现在的激光器通常都是在步进曝光机旁进行安装和维护的，因此大大降低了危险性。
其实，激光束不是唯一的危害。准分子激光器中使用的气体含有有毒的氟。由于必须对激光器谐振腔进行周期性的填装，操作过程中必须执行严格的安全操作流程。此外，准分子激光器还要使用高压电源。尽管先进的电源很少需要维护，在激光器上进行这类操作时还是小心谨慎为好。
离子注入机会产生低剂量的X-射线。为了吸收这些X-射线，必须使用>6.5mm厚的铅屏蔽，将注入机外面的辐射程度保持在推荐极限值0.25mrem/hr以下。但是，因为维护技术人员必须进入设备内部工作，所以他们必须配戴X-射线监视器，并定期接受血红素检查。血红素效应是接触辐射多少的早期指标。同时，周期性的辐射程度检测也成为离子注入机的经常性维护项目之一。
Fab火灾 火灾是任何fab的噩梦，因为fab使用了许多易被火星、明火和电加热器引燃的易燃化学品和气体。有些设备例如热垫板和浸入式加热器也会产生电路方面的危害，引发周围物质发生火灾。
为了预防火灾和保证发生火灾时能够有效控制和扑灭火势，fab采取了许多安全措施。所有的设备必须安装有足够水源支持的自动喷水装置。在fab任何可能的地方应该采用不易燃烧或阻燃材料进行建设。空气处理系统的设计要有助于烟雾的排出。必须有人持续监视火灾情况，还要定期演习，确保能够快速扑灭火源。
然而，最有价值的安全措施是培训出训练有素的人员。懂得如何处置紧急事故的人员是fail-safe装置和任何其它软件或硬件系统永远无法取代的。那些系统只是帮助人们提高效率的辅助手段。
来源:半导体国际 作者: 时间:2004/3/10 0:00:00
