半导体业危害鉴别及风险评估实务

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1、半导体业危害鉴别及风险评估实务姚嘉文*沈洲耕林冠佑*张堂安*摘要半导体厂由于制程特殊需求，必须使用各种化学品，其中不乏具有惰性、毒性、自/ 助燃及可燃性之气体；与强酸、强碱及有机溶剂之液态化学品，而这些气态或液态之化 学品经由储存、搬运、换酸/换钢瓶、管路输送、制程反应、管末处理后，若因操作不 当，即可能造成重大损失而产生立即性的危害。有鉴于此，国内各半导体厂莫不藉由各种管理手法来达到风险的适当控制，常见有 危险性工作场所制程危害评估，自护制度之建立并加强安全巡检及各类管理制度之推 动，并配合保险公司之要求，以作为安全卫生管理之基础；然而进一步强化系统化之管 理，即是职业安全卫生管理系统(OH

2、SAS 18001)建立。各公司在OHSAS 18001初期，多藉由基线审查为公司建立职业安全卫生管理系统 之基础架构。而基线审查中最繁琐且为系统架构之主轴，即为危害鉴别(hazardidentification)及风险评估(risk assessment)工作；而目前常用风险评估方法甚多， 以半导体厂而言，如何选择适当之技术，以建立日后具体可行之风险评估技术，将为本 文讨论之重点。*旺宏电子股份有限公司职业安全卫生部-高级工程师*旺宏电子股份有限公司职业安全卫生部-部经理*旺宏电子股份有限公司职业安全卫生部-经理*旺宏电子股份有限公司薄膜工程部-工程师壹、前言半导体厂由于制程要求，必须使用各

3、种多样少量之化学品，其中不乏具有特殊毒 性、易燃性及可燃性之特殊气体与强酸、强碱及有机溶剂之液态化学品，而这些气态或 液态之化学品在制程反应过程，若因操作或管理控制不当，即有可能产生灾害，再加上 作业场所多属于密闭系统，在防灾管理上其安全风险性相对较高。以半导体产业而言，过去几年来因火灾而损失的金额已超过新台币200亿，面对如 此巨额的损失，对于半导体业者与产险业者而言，都是惨痛的经验。对于职业灾害，依 国外各国历年来之失能伤害的统计，有90%以上是因不安全的行为所构成，可见在 安全工作上，除了硬设备的确保外，更需加强软件(安全管理)面的提升。在此同时，虽然OHSAS 18001正在业界形成风

4、潮，但对于半导体业建制合适之危 害鉴别与风险评估之文献却十分匮乏，故本文将藉由旺宏电子公司在建制OHSAS18001时，所采取的危害鉴别与风险分析之管理技术与经验，与各位先进共同分享。贰、半导体制程概述及危害特性半导体制程主要为薄膜(Thin Film)、微影(Photo)、蚀刻(Etch)与扩散(Diffusion)四大制程。在制造过程中，每一层电路大都循环此四制程，层层构建。制 程中使用的化学物品非常多，在薄膜形成阶段，虽有5-6种不同制程，但应用较广且需 投入较多种原物料者为化学气相沉积、扩散等；在微影阶段(黄光区)，含涂布、曝光、显 影等步骤，投入量较多的原料有光阻剂、稀释剂、显影剂、

5、清洗剂等；在蚀刻阶段，干 蚀刻部分使用多种气体，如HBr、Cl2、BCl3、SF6、CHF3、NF3、Ar等；湿蚀刻部分则 以使用硫酸溶液去除光阻、使用磷酸溶液去除Si3N4薄膜、蚀刻SiO2所使用氢氟酸与硫 酸、硝酸等多种强酸调配之化学品；清洗部分，除制程水外亦需配合适量双氧水、无机 酸、氨水、异丙醇(IPA)等。参、半导体制程危害鉴别方法一、修正作业安全分析(JSA+ HazOp)危害鉴别方法说明目前常用风险评估方法甚多，除可由过去职灾纪录或员工职业病纪录评估风险夕卜，常用方法包括：检查表、假设状况分析(What-If)、初步危害分析(PHA)、工作 安全分析(JSA)、失误树分析法(FT

6、A)、事件树分析方法(ETA)、失效模式与影响分 析(FMEA)、危害及可操作分析(HAZOP)等。鉴于半导体业制程之高复杂性，若 单纯使用作业安全分析进行危害辨识，其分析的结果会可能将有所不足，因为最重要 的机台本体及各式各样的管线，及其可能造成的危害，无法有效被辨识出；而 HazOp对此部分危害鉴别的分析，虽然非常适合，但若贸然采用HazOp技术，全面 对设备危害、人员操作进行分析，其耗费的时间及动员的人力，大部分的工厂将无法 负荷。所以，本文采用修正作业安全分析(JSA+HazOp)，将危害鉴别工作之分析方 法分为二大部分，第一部分是利用作业安全分析中职务及作业清查表，将工厂所 有活动做

7、初步危害分析及危害分类，第二部分是将职务及作业清查表分类所得的 结果进行危害鉴别，若分析对象是属于作业流程属性，如机台保养，则依照程序书找 出关键步骤进行分析，分析的步骤为：先假设该关键步骤产生偏离，找出可能潜在原因，偏离可能造成的后果及现阶段拥有的保护措施，逐步撰写，直到完成该作业 为止。若分析对象是属于设备/机台属性，则将机台切成数个节点，每个节点内的管 线、阀件、零件，先假设可能偏离，再依照上述步骤进行分析，直到设备每个单元分 析结束为止。修正后之作业安全分析(JSA+ HazOp)风险评估流程如图一所示。图一修正后之作业安全分析(JSA+ HazOp)风险评估流程通常针对设备/机台属性

8、的危害鉴别工作，宜参考先前危险性工作场所审查申报中， 所执行HazOp的数据作为基础，并重新审核。如此可有效结合公司先前所投入的时间所 累积之经验，且可避免HazOp分析许多不必要结果的缺点。兹将职务及作业清查表 及危害鉴别表撰写技巧及说明如下：1. 职务及作业清查表撰写技巧及说明危害鉴别的模式，第一步以设备/设施或作业特性为主要考虑之依据。将厂内 各单位依作业属性先作分类，原则上大致归类为作业流程及设备/机台二 大类。适合以作业流程分类之部门如：办公室、制造部、仓管部等。适合以设备/机台分类之部门如：各module的生产部们，厂务部等。2. 危害鉴别表撰写技巧及说明2.2.1步骤/节点的撰写

9、技巧：依据程序书或作业指导书规范，将其操作步骤逐一列出，找出关键性步 骤，针对关键性步骤，进行一系列之危害鉴别。例如：将A机台之PM动作，从作业指导书列出19个步骤，其中有中 8个是关键步骤。详如表一A机台维修流程之关键步骤比照表。表一 A机台维修流程之关键步骤比照表项次SOP规范之步骤关键步骤危害特性1执行 Pre-PM Clean Recipe1.执行 Pre-PM Clean Recipe有害物质残留造成吸入及接触等危害2降温2.降温烫伤3Cycle Purge3.Cycle Purge有害物质残留造成吸入及接触等危害4测漏-5参数记录-6清Foreline Powder4.清 Fore

10、line Powder有害物质（粉尘散逸）造 成吸入危害7换 Throttle Valve5.换 Throttle Valve有害物质（粉尘散逸）造 成吸入危害8换 O-ring-9Part，目视点检：有无变形或断裂-10Wet Clean-11Heater/Susceptor Leveling 调整6.Heater/Susceptor Leveling 调整误动作造成夹伤12Robot Hand-Off 调整7.Robot Hand-Off 调整误动作造成夹伤13Wet Clean 含Slit Valvef则清洁8.Wet Clean 含Slit Valvef则清洁误动作造成夹伤14Pump

11、 Down Chamber-15测漏-16升温-17执行 Clean Recipe-18Dummy测机-19Double Check测机结果及 Release to MFG-2.2.2可能发生原因的撰写技巧：为使风险评估能有效展开，每一个步骤及节点，应考虑各步骤/节点可能产 生之偏离，而填写时务必明确写出真正原因，说明清楚因某动作不执 行、某设备组件异常，造成之温度、压力、流量、液位 .之后果影 响。各种引导字及参数组合所可能产生的偏离，如表二所示表二各机台/设备可能产生之偏离一览表引导字无低/少/慢高侈/快部份未执行定性增加相反其它参数(no)（low）（high）(part of)as w

12、ellreverseother一一一asthan流量 (flow)无流量低流量高流量缺少某物料不纯物逆流供错物料压力 (pressure)与大气连通低压力高压力真空-温度 (temperature)结冰低温度高温度液位 (level)无液位低液位高液位步骤(procedure)未执行/ 程序有缺失较慢执行（动作太慢）较快执行（动作太快）部分动作 未执行执行 额外动作错误动作速度 (speed)停止运转速度太慢速度太快异步运转运转方向 错误皮带断裂电压 (voltage)停电低电压高电压静电接错电源时间 (time)执行时间较长执行时间较短-其它 (other)破裂泄漏公用系统故障开/停车作业环

13、境照度人因三、修正后之作业安全分析（JSA+ HazOp）危害鉴别方法应用实例为使读着能充分了解修正后之作业安全分析危害鉴别方法之应用，本文以薄膜制程常见的WJ机台为例，该机台所使用的制程是属于常压制程（APCVD）系统。针对 WJ机台之运作，我们将其分为十个节点 /单元（如图二所示）。因为WJ危害鉴别结果相当的多，本文例举其中 Injector Assembly在一般正 常操作时，设备本身可能产生的危害及设备维修时，因操作不慎可能产生的危害，将其部分危害鉴别的撰写结果，列示于后。而撰写上常见的缺失，亦一并举例如下。（详如表三、表四所示）LiquidCabinetInjectorAssembl

14、yElectronicSystem TGas PanelO3System 5BeltCleanerSonicCleaner图四WJ机台运作流程及节点分割示意图表三修正后之作业安全分析(JSA+ HazOp )常见撰写缺失之对照表项目作业名称步骤/节点可能发生 原因后果影响保护措施备注1aA机台运作氮气管线泄漏窒息死亡氧气侦测器缺失1b厂务端氮气管线 至进机台前氮气管件垫片老化泄漏造成氮气外 泄，严重时可 能发生人员身 体不适及昏 迷。1.24小时空调系统。2. 管线每日进行检点。3. 管线装有压力计。4. 现场装有氧气侦测器完整 撰写2aGas Cabinet supply system 异 常维修压力传讯器校正钢瓶阀头未 关闭爆炸，缺氧窒 息或毒气泄漏系统抽真空，排气设施，环 境sensor监测及穿戴防护器 具缺失2b压力传讯器校正抽真空作业钢瓶内气体抽 出，随钢瓶气 体不同，可能 发生爆炸、缺 氧窒息或毒气 泄漏。1. 管线连通至Exhaust设施2. 环境sensor监测