生產(chǎn)工藝
1. 主要原、輔材料。
芯片制造過程中，使用到的氣體及液體化學(xué)物質(zhì)種類較多且成分復(fù)雜，部分化學(xué)物質(zhì)為高毒物品、致癌物，還有一部分特種化學(xué)物質(zhì)在我國尚未有對應(yīng)的檢測方法及職業(yè)接觸限值。
主要原、輔材料包括 ： 氯、氟化物、氫氟酸、砷化氫、磷化氫、硫化氫、氨、一氧化碳、乙硼烷、溴化氫、氯化氫、二氧化碳、一氧化氮、硼酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、硫酸、 過氧化氫、 乙酸、 磷酸、 異丙醇、乙二醇、丙酮、高純六氟化硫等。
2. 生產(chǎn)工序介紹。
擴散 給包含化學(xué)物質(zhì)的氣體注入高溫的熱量，利用熱能誘發(fā)化學(xué)物質(zhì)的重新組合在硅片表面鍍膜。
光刻 利用光刻膠在硅片的指定位置進(jìn)行圖形轉(zhuǎn)換作業(yè)。以便進(jìn)行后續(xù)的離子注入或干法、濕法刻蝕。
離子注入 半導(dǎo)體工程中形成晶體管及溝道時，在硅片特定位置注入離子。
濕法工藝 與干法刻蝕類似。但是向硅片注入的不是氣體，而是化學(xué)溶液。另外，對硅片的特定位置，通過化學(xué)溶液的化學(xué)反應(yīng)去除硅片表面的保護層或者光刻膠，進(jìn)行清洗。
刻蝕 為了在硅片上形成滿足不同要求的區(qū)域，需要注入包含化學(xué)物質(zhì)的氣體及高頻等離子。利用氣體再反應(yīng)，進(jìn)行刻蝕的工程。
薄膜 利用熱或者光，給包含化學(xué)物質(zhì)的氣體增加能量將等離子附著在硅片表面。
金屬化 為了在硅片上設(shè)置金屬連接線，把金屬物通過濺射方式固定在硅片表面，如物理氣相沉積。
機械拋光 硅片表面平整度因各種刻蝕及沉積膜的原因，變化較大。為此，會通過物理打磨，對硅片表面進(jìn)行平整處理。
測試 在半導(dǎo)體制作過程中，按先后順序通過特殊儀器，對各工序內(nèi)硅片的不良產(chǎn)品進(jìn)行檢測。
職業(yè)病危害因素
擴散 磷化氫、 砷化氫、 氯化氫、氫氟酸、 氟化物、 乙硼烷、 二氧化氮、噪聲 ；
光刻 氟化物、 乙酸乙酯、 丙酮、噪聲、紫外輻射 ；
離子注入 X射線、 高頻電磁場、噪聲 ；
清洗 硫酸、異丙醇、氫氟酸、氟化物、硝酸、乙酸、磷酸、丙酮、二氧化碳、氫氧化鉀、過氧化氫、噪聲 ；
刻蝕 氫氟酸、氟化物、磷酸、硝酸、乙酸、高純六氟化硫、氯氣、溴化氫、 磷化氫、 一氧化碳、 乙硼烷、噪聲 ；
薄膜 氨、乙二醇、噪聲 ；
金屬化 高頻電磁場、噪聲 ；
化學(xué)、機械拋光 二氧化碳、過氧化氫、乙酸、噪聲。
職業(yè)病危害因素對人體的影響
磷酸 磷酸具有類似刺激性氣體的作用，可引起眼結(jié)膜刺激癥狀及呼吸道刺激癥狀，表現(xiàn)為流淚、流涕、咽痛、胸悶、咳嗽，重癥者可出現(xiàn)化學(xué)性肺炎或肺水腫。
磷化氫 磷化氫屬于高毒類，人接觸 1.4 ～ 4.2 mg/m3 磷化氫可聞到氣味，接觸 10 mg/m3 、6 h 出現(xiàn)中毒癥狀，在 409 ～ 846 mg/m3 ，吸入 0.5～1 h 可致死。
急性中毒早期主要表現(xiàn)為神經(jīng)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)癥狀。中樞神經(jīng)系統(tǒng)障礙有頭痛、頭暈、乏力、失眠、精神不振、煩躁、復(fù)視、共濟失調(diào)。嚴(yán)重者表現(xiàn)為意識障礙、昏迷、抽搐等。呼吸系統(tǒng)表現(xiàn)有鼻咽發(fā)干、咽部充血、 咳嗽、 氣短、 胸悶、 發(fā)紺，嚴(yán)重者出現(xiàn)肺水腫。此外，早期出現(xiàn)血壓降低甚至休克。心肌受損較為多見。腎臟損害一般較輕，少數(shù)病人尿中檢出紅、白細(xì)胞，個別嚴(yán)重者出現(xiàn)少尿，急性腎功能衰竭。
砷化氫 砷化氫屬于高毒類。主要經(jīng)呼吸道吸入，吸入后除少部分以原形隨呼氣排出外，95% 以上迅速進(jìn)入血液，與紅細(xì)胞結(jié)合，形成砷 - 血紅蛋白復(fù)合物與砷的氧化物。急性砷化氫中毒潛伏期短，一般不超過 24 h。潛伏期越短，病情越嚴(yán)重。輕度中毒一般在接觸砷化氫后約 10 h 出現(xiàn)癥狀，表現(xiàn)出急性溶血和急性腎臟損害，其臨床表現(xiàn)： 頭痛、頭暈、惡心、嘔吐、腹痛，畏寒發(fā)熱，黃疸，輕度貧血，尿色暗紅呈醬紫色，腎區(qū)痛等。
氯化氫 接觸氯化氫氣體或鹽酸煙霧后迅速出現(xiàn)眼和上呼吸道刺激癥狀， 眼瞼紅腫， 結(jié)膜充血水腫， 鼻、咽部有燒灼感及紅腫，甚至發(fā)生喉痙攣、喉頭水腫，嚴(yán)重者則引起化學(xué)性肺炎和肺水腫。皮膚受氯化氫氣霧刺激后，暴露部位可發(fā)生皮炎，局部潮紅、 痛癢， 或出現(xiàn)丘疹及水泡。眼和皮膚直接接觸處可發(fā)生灼傷。
氯氣 對眼、呼吸道黏膜有刺激作用。急性中毒： 輕度者有流淚、咳嗽，咳少量痰，胸悶，出現(xiàn)氣管和支氣管炎的表現(xiàn) ； 中度中毒 ： 發(fā)生支氣管肺炎或間質(zhì)性肺水腫，病人除有上述癥狀外，出現(xiàn)呼吸困難、輕度紫紺等 ；重度者發(fā)生肺水腫、昏迷和休克，可出現(xiàn)氣胸、縱隔氣腫等并發(fā)癥； 吸入極高濃度的氯氣，可引起迷走神經(jīng)反射性心跳驟?；蚝眍^痙攣而發(fā)生“電擊樣”死亡。皮膚接觸液氯或高濃度氯，在暴露部位可有灼傷或急性皮炎。慢性影響 ： 長期低濃度接觸，可引起慢性支氣管炎、支氣管哮喘等 ； 可引起職業(yè)性痤瘡及牙齒酸蝕癥。
氫氟酸 屬高毒類。吸入至肺部后，短時間內(nèi)幾乎全部被吸收，迅速進(jìn)入血循環(huán)，約 75% 與血紅蛋白結(jié)合而運轉(zhuǎn)，少部分氟離子也可穿過毛細(xì)血管壁到達(dá)組織或器官。急性中毒： 出現(xiàn)流淚、 流涕、 噴嚏、 閉塞。吸入高濃度時，鼻、喉、胸骨后灼傷感，嗅覺喪失，咳嗽、聲嘶，嚴(yán)重時眼結(jié)膜、鼻黏膜、口腔黏膜頑固性潰瘍，鼻衄，甚至鼻中隔穿孔，引起支氣管炎和支氣管肺炎，更嚴(yán)重時可引起中毒性肺水腫。對氫氟酸灼傷和吸入中毒者必須嚴(yán)密觀察，因為可在幾小時后突然病情加重，呼吸困難，心跳停止而死亡。眼接觸高濃度氫氟酸后，局部疼痛并迅速形成白色假膜樣混濁，如處理不及時可引起角膜穿孔。慢性影響 ：長期接觸低濃度氟化氫可引起牙酸蝕癥、 牙齦出血， 干燥性鼻炎、 鼻衄，嗅覺減退及咽喉炎，慢性支氣管炎。
六氟化硫 純品無毒，但產(chǎn)品中如混雜低氟化硫、氟化氫，特別是十氟化硫，則毒性增強。
硫酸 屬于中等毒類。對皮膚、黏膜等組織有強烈的刺激和腐蝕作用。蒸氣或霧可引起結(jié)膜炎、結(jié)膜水腫、角膜混濁，以致失明 ； 引起呼吸道刺激， 重者發(fā)生呼吸困難和肺水腫；高濃度引起喉痙攣或聲門水腫而窒息死亡。口服后引起消化道燒傷以致潰瘍形成 ； 嚴(yán)重者可能有胃穿孔、腹膜炎、腎損害、休克等。皮膚灼傷輕者出現(xiàn)紅斑，重者形成潰瘍，愈后瘢痕收縮影響功能。 濺入眼內(nèi)可造成灼傷，甚至角膜穿孔、全眼炎以致失明。
硝酸 硝酸具有強氧化劑與硝化劑作用，對皮膚黏膜有強烈腐蝕性。硝酸煙或濃硝酸蒸氣被吸收后，可立即引起上呼吸道黏膜刺激癥狀，嚴(yán)重者可發(fā)生喉痙攣和水腫，出現(xiàn)窒息。硝酸蒸氣中，除其本身外，混有各種氮氧化物，其中主要是二氧化氮，其次是一氧化氮。氮氧化物急性中毒表現(xiàn)為呼吸道刺激癥狀，可引起肺水腫。
乙酸 屬于低毒類。急性中毒 ：吸入蒸氣對鼻、喉和呼吸道有刺激性，吸入極高濃度，可引起遲發(fā)性腎水腫。對眼有強烈刺激作用。皮膚接觸，輕者出現(xiàn)紅斑，重者引起化學(xué)灼傷。誤服濃乙酸，口腔和消化道可產(chǎn)生糜爛，重者可因休克而致死。 慢性影響： 長期接觸乙酸蒸氣，可引起眼瞼水腫、結(jié)膜充血、慢性鼻炎、咽炎、支氣管炎。長期反復(fù)測試，可致皮膚干燥、脫脂和皮炎。
乙酸乙酯 屬低毒類，對黏膜有中度的刺激作用和中度的麻醉作用。急性中毒 ： 接觸高濃度可引起眼、呼吸道刺激癥狀，有時可致角膜混濁。重復(fù)長時間接觸，中樞神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)進(jìn)行性麻醉作用。持續(xù)高濃度吸入，可致肺水腫和呼吸麻痹及肝、腎充血。誤服者可引起惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉等。有致敏作用，因血管神經(jīng)障礙而致牙齦出血； 可導(dǎo)致濕疹樣皮炎。慢性影響：長期接觸本品有時可導(dǎo)致繼發(fā)性貧血、白細(xì)胞增多等。
氫氧化鉀 具有強腐蝕性和刺激性。粉塵刺激眼和呼吸道，腐蝕鼻中隔。皮膚和眼直接接觸可引起灼傷 ； 誤服可造成消化道灼傷，黏膜糜爛、出血，休克。
異丙醇 屬微毒類。皮膚接觸，少數(shù)人可產(chǎn)生接觸性皮炎。有因涂擦以異丙醇為基質(zhì)的軟膏而引起異丙醇致死性中毒的報道。誤服后可引起流涎、面紅、胃黏膜刺激、嘔吐、 頭痛、 低血壓、 昏迷和休克癥狀。有飲用 0.4 L 而引起死亡的病例。
一氧化碳 急性一氧化碳中毒是我國發(fā)病和死亡人數(shù)多的急性職業(yè)中毒。輕度中毒者出現(xiàn)劇烈頭痛、頭暈、心跳、眼花、惡心、嘔吐、煩躁、步態(tài)不穩(wěn)、四肢無力，以及輕度至中度意識障礙，但無昏迷，檢查時無陽性體征。離開中毒場所，吸入新鮮空氣后癥狀逐漸完全恢復(fù)。中度中毒者除上述癥狀外，還有皮膚黏膜呈櫻紅色，脈快、煩躁、步態(tài)不穩(wěn)，淺至中度昏迷，及時移離中毒場所，并經(jīng)搶救后可逐漸恢復(fù)，一般無明顯并發(fā)癥或后遺癥。重度中毒者，意識障礙嚴(yán)重，患者深度昏迷或植物狀態(tài)。常見瞳孔縮小，肌張力增強， 頻繁抽搐， 大小便失禁。經(jīng)過積極治療，多數(shù)重度中毒者仍可完全恢復(fù)。少數(shù)出現(xiàn)植物狀態(tài)的患者，表現(xiàn)為意識喪失，睜眼不語，去大腦強直，預(yù)后不良。
氮氧化物 水溶性小，對上呼吸道黏膜刺激作用弱，主要作用于深部呼吸道。急性中毒 ： 急性氮氧化物中毒是以呼吸系統(tǒng)急性損害為主的全身性疾病。一般在吸入氮氧化物幾小時至 72 h 發(fā)病。輕者表現(xiàn)為胸悶、咳嗽，伴輕度頭暈、心悸、惡心、乏力等癥狀，眼結(jié)膜和鼻咽部輕度充血。慢性影響： 長期接觸低濃度的氮氧化物，可引起支氣管炎和肺水腫。
職業(yè)病危害防護措施
防毒措施
芯片制造過程中使用的化學(xué)物質(zhì)種類較多， 應(yīng)采取的防毒措施包括：
1. 使用氣態(tài)化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)艙和使用液態(tài)化學(xué)物質(zhì)的設(shè)備應(yīng)設(shè)置安全聯(lián)鎖，以便在事故狀態(tài)下，切斷氣體、液體向生產(chǎn)設(shè)備的供應(yīng)，避免泄漏 ； 使用氨、氯氣、氟化氫等高毒類化學(xué)物質(zhì)的工作場所，應(yīng)設(shè)置事故排風(fēng)，其事故排風(fēng)裝置的排風(fēng)口應(yīng)設(shè)在安全處，遠(yuǎn)離門、窗及進(jìn)風(fēng)口和人員經(jīng)常停留或經(jīng)常通行的地點 ； 事故通風(fēng)氣流組織應(yīng)避免通風(fēng)短路，系統(tǒng)手動開啟的開關(guān)應(yīng)設(shè)置在門外不易受污染的區(qū)域。
2. 腐蝕性或毒性特種氣體可采用氣瓶柜或閥門和管道輸送的形式，輸送管道可采用雙層套管，閥門采用隔膜閥。
3. 化學(xué)物質(zhì)分發(fā)裝置與生產(chǎn)設(shè)備之間用于輸送氣體的管道，可采用焊接方式連接或雙套管保護，并在使用前進(jìn)行泄漏測試。
4. 氣體分發(fā)裝置應(yīng)設(shè)計為密閉設(shè)備，并配備強制排風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)系統(tǒng)與廢氣噴淋處理設(shè)施相連。在氣體分發(fā)裝置的排風(fēng)口處應(yīng)安裝氣體探測裝置、聯(lián)鎖關(guān)閉裝置等。
5. 反應(yīng)艙清洗和維護過程中應(yīng)設(shè)計固定式局部排氣系統(tǒng)和移動式排風(fēng)系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)工藝及物料內(nèi)容，在工作場所設(shè)置淋浴洗眼器、現(xiàn)場急救用品、應(yīng)急撤離通道。
6. 生產(chǎn)線產(chǎn)生的酸性氣體、堿性廢氣和有機廢氣等有毒有害氣體，要設(shè)置獨立的收集、處理和排放系統(tǒng)。
7. 化學(xué)品須采用罐裝或瓶裝密閉裝運 ； 儲存酸、堿等腐蝕性物質(zhì)的房間或地面應(yīng)做防腐處理，并設(shè)置槽泄漏排放、事故收集池。液體化學(xué)物質(zhì)、氣體化學(xué)物質(zhì)應(yīng)分類分別儲存，密閉輸送。
8. 含氟廢水、酸性廢水、堿性廢水、含氨含氟廢水、有機廢水、含銅廢水的儲存及處理裝置易采用密閉的槽體 ； 根據(jù)廢水的種類及處理藥劑的種類，要在相應(yīng)的工作場所設(shè)置有毒物質(zhì)泄漏報警系統(tǒng)、事故噴淋設(shè)施、事故排風(fēng)系統(tǒng)。
防噪、防震動措施
生產(chǎn)廠房的空調(diào)潔凈系統(tǒng)可通過選用低噪聲設(shè)備及加裝消聲器、隔聲罩、建筑隔聲圍護結(jié)構(gòu)、隔聲門窗、消聲通風(fēng)窗等，以降低作業(yè)人員接觸噪聲或振動的強度。
防電磁輻射措施
產(chǎn)生電磁輻射的設(shè)備主要有等離子化學(xué)氣相沉積機、物理氣相沉積機等設(shè)備的射頻發(fā)生器等。反應(yīng)艙應(yīng)設(shè)置安全聯(lián)鎖，包括射頻連接器聯(lián)鎖、射頻發(fā)生器保護罩聯(lián)鎖、反應(yīng)艙觀察窗口射頻聯(lián)鎖等。
職業(yè)病危害防治要點
電子設(shè)備制造業(yè)易發(fā)生職業(yè)性溶劑中毒、重金屬中毒，如三氯乙烯中毒、正己烷中毒、甲苯中毒，鉛及其化合物中毒，汞及其化合物中毒、鎘及其化合物中毒，部分溶劑或化學(xué)物質(zhì)可導(dǎo)致接觸性皮炎、化學(xué)性皮膚灼傷。電子芯片生產(chǎn)過程中職業(yè)病危害防治的重點是，確保沉積、刻蝕、擴散、清洗、化學(xué)機械拋光等設(shè)備的密閉，以及通風(fēng)設(shè)施的正常運行。重點風(fēng)險控制包括 ： 非正常生產(chǎn)狀態(tài)下化學(xué)品泄漏，檢維修人員違章操作，探測傳感器失效并導(dǎo)致聯(lián)鎖系統(tǒng)失效等引起的急性職業(yè)中毒，清洗作業(yè)導(dǎo)致的職業(yè)性溶劑中毒等。
此外，應(yīng)加強對氯氣、氟化物、氫氟酸、砷化氫、磷化氫、硫化氫、氨、一氧化碳等高毒化學(xué)品儲存、使用的監(jiān)管，加強清洗工序的防護，避免急性中毒事故的發(fā)生。
