集成電路制造企業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)分析與對(duì)策措施研究

蔡方平

摘 要：集成電路制造過(guò)程中，會(huì)使用到大量危險(xiǎn)化學(xué)品，具有易燃易爆、中毒、窒息、腐蝕性等安全風(fēng)險(xiǎn)。由于潔凈廠房空間相對(duì)密閉，設(shè)備價(jià)值昂貴，一旦發(fā)生火災(zāi)、爆炸、中毒等安全生產(chǎn)事故，可能會(huì)造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，后果不堪設(shè)想。為了加強(qiáng)安全風(fēng)險(xiǎn)管控，提升集成電路制造企業(yè)安全管理水平，本文對(duì)集成電路制造過(guò)程中的危險(xiǎn)有害因素進(jìn)行分析，并提出了有針對(duì)性的安全控制措施。

關(guān)鍵詞：集成電路制造;危險(xiǎn)化學(xué)品;危險(xiǎn)有害因素;安全對(duì)策措施

Abstract： in the process of integrated circuit manufacturing， a lot of dangerous chemicals are used， which have the safety risks of flammable and explosive， poisoning， suffocation， corrosion and so on. Because the clean room is relatively closed and the equipment is expensive， once there are fire， explosion， poisoning and other safety production accidents， it may cause heavy casualties and property losses， and the consequences are unimaginable. In order to strengthen the safety risk control and improve the safety management level of IC manufacturing enterprises， this paper analyzes the dangerous and harmful factors in the process of IC manufacturing， and puts forward the targeted safety control measures.

Key words： Integrated circuit manufacturing; hazardous chemicals; hazardous factors; safety countermeasures

引言

集成電路產(chǎn)業(yè)是國(guó)家戰(zhàn)略性行業(yè)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要支柱。近年來(lái)，在市場(chǎng)拉動(dòng)和政策支持下，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，整體實(shí)力顯著提升，集成電路設(shè)計(jì)、制造能力與國(guó)際先進(jìn)水平差距不斷縮小。其中集成電路制造業(yè)，是我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的核心基礎(chǔ)。2020年的新冠疫情及自然災(zāi)害等多方原因造成的半導(dǎo)體產(chǎn)能不足，導(dǎo)致了全球芯片供應(yīng)緊缺。各集成電路制造企業(yè)生產(chǎn)線24小時(shí)連軸轉(zhuǎn)，基本滿負(fù)荷運(yùn)行，擴(kuò)大產(chǎn)能已經(jīng)成為企業(yè)的首要任務(wù)。在此背景下，若設(shè)備不能及時(shí)維護(hù)保養(yǎng)，人員不能及時(shí)補(bǔ)充等安全風(fēng)險(xiǎn)存在，可能會(huì)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。2021年3月19日、4月21日，日本Naka工廠連續(xù)發(fā)生2起火災(zāi)，停產(chǎn)1個(gè)月，受損設(shè)備需數(shù)月更換[1] [2]。2021年3月29日，強(qiáng)茂電子臺(tái)灣高雄工廠頂樓機(jī)電室機(jī)電設(shè)備故障起火，出動(dòng)20輛消防車，火勢(shì)約1個(gè)小時(shí)撲滅，造成短暫停產(chǎn)維修[3]。連續(xù)幾起安全事故的發(fā)生，也給各集成電路制造企業(yè)敲響了警鐘。因此，對(duì)集成電路制造過(guò)程的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析，采取有效的控制措施，就顯得尤為必要。

1.危險(xiǎn)有害因素分析

集成電路制造過(guò)程包括清洗、熱氧化、氣相沉積、光刻、刻蝕、去膠、擴(kuò)散、離子注入、化學(xué)機(jī)械拋光等工藝，這些工序反復(fù)交叉。在此過(guò)程需要使用到多種化學(xué)品，按照《企業(yè)職工傷亡事故分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB 6441—1986）綜合分析，其主要存在的危險(xiǎn)有害因素包括：火災(zāi)、爆炸、中毒和窒息、腐蝕、灼燙、觸電等。

1.1火災(zāi)、爆炸

1.1.1 化學(xué)品火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

集成電路制造過(guò)程使用到氫氣、甲烷、乙烯、硅烷等特種氣體。這些氣體爆炸極限低，爆炸范圍寬，尤其硅烷具有自燃特性，有著較高的火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性[4]。若設(shè)備腔體密封不好、管道遭外力損壞、或因設(shè)備、管道、閥門制造缺陷以及容器破損等，將會(huì)造成氣體泄漏，產(chǎn)生的蒸汽與空氣易形成的爆炸性混合物，一旦接觸火源，很容易引起火災(zāi)，甚至發(fā)生爆炸等事故。同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程中，還使用多種氧化劑，如雙氧水、硝酸、硫酸等。其中雙氧水，為爆炸性強(qiáng)氧化劑，雖然其本身不燃，但能與可燃物反應(yīng)放出大量熱量和氧氣而引起著火爆炸;硝酸、硫酸，這些酸本身具有較強(qiáng)的氧化性，它們與易燃物和有機(jī)物接觸會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)，甚至引起燃燒。與可燃物（如包裝材料、紙張等）接觸或遇高溫時(shí)，存在火災(zāi)或爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

同樣具有火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的還有排氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)中可能含有易燃易爆、有毒有害的生產(chǎn)廢氣，包括氫氣、氨氣、有機(jī)廢氣等，如果排風(fēng)系統(tǒng)失效，或排風(fēng)量不足，不能及時(shí)將易燃易爆、有毒有害的廢氣排出，則可能發(fā)生火災(zāi)事故。一旦發(fā)生火災(zāi)，可引發(fā)整個(gè)排氣系統(tǒng)火災(zāi)，甚至整個(gè)潔凈廠房火災(zāi)，造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

1.1.2 電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

集成電路制造工藝當(dāng)中，設(shè)備電氣化程度很高，用電設(shè)備、用電線路眾多，如在運(yùn)行過(guò)程中，缺乏必要的檢修維護(hù)，安全保護(hù)裝置失效，使設(shè)備、線路出現(xiàn)過(guò)熱、短路等情況，也存在發(fā)生電氣火災(zāi)的可能性。由于這些設(shè)備昂貴且發(fā)生火災(zāi)易蔓延，會(huì)造成人員傷亡和較大財(cái)產(chǎn)損失。

1.2中毒、窒息

生產(chǎn)過(guò)程的光刻、刻蝕、離子注入、研磨等工藝過(guò)程中使用有機(jī)溶劑、氨、三氟化氮、氮?dú)獾?，易發(fā)生中毒和窒息，會(huì)造成人員傷亡。芯片生產(chǎn)車間為潔凈廠房，相對(duì)密閉，其送風(fēng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)輸送潔凈新鮮空氣，若進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)混入大量有毒有害氣體，則可引發(fā)大面積中毒;其排氣系統(tǒng)中輸送大量有毒有害的生產(chǎn)廢氣，包括氨氣、有機(jī)廢氣等，一旦發(fā)生泄漏，也可引發(fā)大面積中毒。由于氮?dú)饩哂兄舷⑿?，如氮?dú)夤艿阑蛟O(shè)施在封閉性空間發(fā)生泄漏，人員進(jìn)入其內(nèi)可能會(huì)因缺氧而造成窒息傷亡。