国内半导体厂商所使用的设备仪器大部分皆由欧美、日等国进口。在当今全球化的产业格局下,这些发达国家在半导体设备制造领域有着深厚的技术积累和先进的工艺水平,因而在全球市场占据主导地位。国内半导体厂商为了保证生产的效率和质量,不得不依赖进口这些设备。
而在晶圆制造过程中也使用大量的有毒气体例如SiH4、NH3、B2H6、PH3、Cl2及高腐蚀性之化学药品例如H2SO4、HF、HCl、NaOH、H2O2等。
晶圆制造是一个高度精密且复杂的过程,这些有毒气体和高腐蚀性化学药品在其中扮演着至关重要的角色。
例如,SiH4常用于化学气相沉积过程来生成硅薄膜,NH3则在一些蚀刻工艺中发挥作用。然而,这些物质的使用带来了极大的安全隐患,它们不仅对人体健康有直接危害,而且一旦泄漏,还可能对周围环境造成严重污染。
根据研究发现半导体工业在工作场所中可能的潜在危害,包括多种化学性的有毒气体、游离及非游离辐射、噪音与人休肌肉或骨骼伤害等等。
在半导体生产车间,工人长期暴露在这样的环境中,有毒气体可能会通过呼吸进入人体,损害肺部和其他内脏器官;辐射可能会对人体细胞造成不可逆转的损伤,增加患癌风险;高强度的噪音可能导致听力下降甚至失聪;而一些重复性的操作动作,还可能引发肌肉劳损和骨骼疾病。
这些在都在告诉我们安全的重要性,俗话说安全是回家唯一的路,这句话在设备维修上也是大家要谨记的。安全就如同一个隐形的守护者,在工作中稍不注意,就可能引发严重的后果。
没有三两三千万不上梁山,胡乱修机轻则机台损毁,造成财产损失,重则危及生命安全,遗憾终身,不可不慎重。这就好比在没有足够能力和准备的情况下,贸然去处理复杂且危险的设备维修工作,就像一个没有武功的人去闯梁山,其结果可想而知。
设备维修如果不按照规范操作,可能会导致设备损坏,造成巨大的经济损失。更可怕的是,这种鲁莽行为可能会引发安全事故,使维修人员的生命安全受到威胁,而且这种伤害一旦造成,将是无法挽回的。
有了上述的认知之后,面对机台设备的维护及保养,我们更应该要有更积极的态度来面对。设备的维护保养不仅仅是为了保证设备的正常运行,更是保障工作人员安全的重要措施。
除了平常基本功的养成例如工业安全与卫生的教育训练、基本用电知识的培养、设设备机台的正确操作及维护保养标准作业程序(Standard Operation Procedure, SOP)的建立等之外,设备维修时应注意下列几项要点:
1. 机台状态应随时让他人知道,并于制造执行系统(Manufacture Execution System, MES)或其他制造流程管理系统上通报,例如机台处于当机维修中,且现场应挂机台维修中标识牌,以避免他人误操作。在大型的半导体生产车间,往往有多台设备同时运行,不同的设备可能由不同的人员操作和维护。当某一机台处于维修状态时,如果不及时通知其他人员,可能会有人误操作,导致正在维修的人员受伤或者设备进一步损坏。通过MES等系统进行通报,并悬挂标识牌,就像是在设备周围设置了一道“安全屏障”,让其他人能够清楚地知道该设备目前的状态,避免意外发生。
2. 设设备机台的安全互锁开关(Interlock)不可将它排除(By - pass)。安全互锁开关是设备上重要的安全装置,它的作用是在设备出现异常或者人员操作不当时,自动切断电源或者停止某些关键操作,防止事故发生。如果为了一时的方便或者其他不当目的将其排除,就等于拆除了这道重要的安全防线,这是极其危险的行为。
3. 维维护保养机台时一定要注意确穿戴个人防护器具(Personal Protection Tool, PPT),以避免未穿戴而造成危害。个人防护器具包括但不限于防护眼镜、防毒面具、手套、防护服等。在对机台进行维护保养时,可能会接触到有毒有害物质或者面临机械伤害的风险。例如在处理有毒气体相关的设备时,如果不戴防毒面具,吸入有毒气体可能会导致中毒;在操作一些有锋利边缘的部件时,不戴手套可能会划伤手部。穿戴好个人防护器具,就像给维修人员穿上了一层“盔甲”,保护他们免受伤害。
4. 制制程腔体(Process Chamber)通常都使用毒性气体作作为制程反应气体,若要保养开腔体(Chamber)时,一定要遵照保养清机SOP的流程,完整做完腔体清(Cycle Pump Purge)的动作,才可打开腔体。制程腔体是晶圆制造过程中的核心部分,其中残留的毒性气体如果在没有经过正确的清理程序就被释放出来,会对周围环境和人员造成严重危害。严格按照SOP进行腔体清理操作,是确保在打开腔体时不会有有毒气体泄漏的关键步骤。
5. 使用电表、探棒、起子等用电工具维护保养机台时,工具与人体必须保持绝对安全状态。在维修电子设备时,这些工具往往会接触到电路,如果工具与人体之间没有保持安全状态,例如工具绝缘损坏或者人体接触到带电部分,就可能会导致触电事故。维修人员在操作时必须确保工具的绝缘良好,并且采用正确的操作姿势,防止电流通过人体。
6. 机台维护保养时应挂上标识牌。如有必要最好关电源,若中途有休息,回来的时候要重新检查所有的状况,才能继续作业。挂上标识牌可以让其他人知道该设备正在维护保养中,避免误操作。而在需要长时间维护保养或者中途休息的情况下,关闭电源是一种重要的安全措施。当维修人员回来继续作业时,重新检查所有状况可以确保在休息期间没有发生意外情况影响维修工作的安全进行。
7. 操作或维修机台时,如无必要请勿进入传动装置动线区域,以避免发生夹伤的危险,造成身体的危害。传动装置动线区域往往有高速运转的部件或者复杂的机械结构,人员在没有必要的情况下进入这个区域,很容易被这些运转的部件夹伤。这就要求维修人员在操作或维修时,仔细评估操作的必要性,避免不必要地进入危险区域。
8. 设备维护保养后若有更改线路配置,请先量电阻(Ω)档,如有短路情况发生,请勿送电。在对设备进行线路配置更改后,可能会因为线路连接错误等原因导致短路。通过测量电阻,可以提前发现这种潜在的短路问题。如果在有短路的情况下送电,可能会引发线路烧毁、设备损坏甚至火灾等严重后果。
9. 维修或保养时机台相关周边设备注意外部连锁线路24VDC、110VAC、220VAC等电闸触电,以及断电后功率晶体残留电压,待残留电压释放完成之后始可作业。在维修保养过程中,不仅要注意机台本身的电气安全,还要关注周边设备的连锁线路。这些不同电压等级的线路如果操作不当,很容易引发触电事故。而且在断电后,一些功率晶体可能会残留电压,必须等待这些残留电压完全释放后才能进行下一步操作,否则可能会对维修人员造成电击伤害。
10. 机台维修保养时,至少需要建立三道安全防护机制,要有危机意识,勿冒风险,小电流更危险,一些微小电路对人体危害的程度是无法想像的。如10mA电流会造成刺痛、20mA电流会造成抽筋、30mA电流会造成休克、40 - 50mA以上的电流会造成致命的危险。在维修保养机台时,不能因为某些安全隐患看起来微不足道就忽视它。建立多道安全防护机制可以层层把关,最大限度地降低风险。即使是很小的电流,在人体上也可能造成严重的伤害,不同程度的电流对人体会产生不同的伤害效应,维修人员必须对这些危险有充分的认识。
11. 重视同事安全,若因维修或保养而将机台电源关闭,应该不以自己的电源轻易送电。维修及保养结束,如需送电启动,需先确认该设备、人员均在安全状态,自己更要有安全工作法预防被伤害,才将机台复机。在团队工作环境中,一个人的行为可能会影响到其他同事的安全。当维修人员关闭机台电源进行维修后,在重新送电启动时,必须确保设备已经完全修复并且处于安全状态,同时也要确认周围的同事都处于安全位置,没有受到送电操作的威胁。只有在这些条件都满足的情况下,才能将机台恢复运行,保障整个工作环境的安全。
资料来源:
《半导体制程设备技术》