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电子设备制造的职业病危害因素识别与防护

 行业新闻    |      2017-04-10 10:55:35
20 世纪 90 年代,电子工业得到了迅速发展,已逐步形成了以经济信息为核心的电子信息产业。芯片制造业作为微电子的核心,已经成为现代科技发展的主要动力。芯片指集成电路,它是微电子技术的主要产品,微电子业以集成电路技术为核心,包括集成电路的设计、制造。本文对电子工业的上游工艺,即芯片制造过程中的职业病危害因素进行识别,指出应采取的职业病危害防护措施,并提出职业病危害防治要点。

生产工艺
 
1. 主要原、辅材料。
芯片制造过程中,使用到的气体及液体化学物质种类较多且成分复杂,部分化学物质为高毒物品、致癌物,还有一部分特种化学物质在我国尚未有对应的检测方法及职业接触限值。
 
主要原、辅材料包括 : 氯、氟化物、氢氟酸、砷化氢、磷化氢、硫化氢、氨、一氧化碳、乙硼烷、溴化氢、氯化氢、二氧化碳、一氧化氮、硼酸、氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸、 过氧化氢、 乙酸、 磷酸、 异丙醇、乙二醇、丙酮、高纯六氟化硫等。
 
2。 生产工序介绍。
 
扩散 给包含化学物质的气体注入高温的热量,利用热能诱发化学物质的重新组合在硅片表面镀膜。

光刻 利用光刻胶在硅片的指定位置进行图形转换作业。以便进行后续的离子注入或干法、湿法刻蚀。
 
离子注入 半导体工程中形成晶体管及沟道时,在硅片特定位置注入离子。
 
湿法工艺 与干法刻蚀类似。但是向硅片注入的不是气体,而是化学溶液。另外,对硅片的特定位置,通过化学溶液的化学反应去除硅片表面的保护层或者光刻胶,进行清洗。
 
刻蚀 为了在硅片上形成满足不同要求的区域,需要注入包含化学物质的气体及高频等离子。利用气体再反应,进行刻蚀的工程。
 
薄膜 利用热或者光,给包含化学物质的气体增加能量将等离子附着在硅片表面。
 
金属化 为了在硅片上设置金属连接线,把金属物通过溅射方式固定在硅片表面,如物理气相沉积。
 
机械抛光 硅片表面平整度因各种刻蚀及沉积膜的原因,变化较大。为此,会通过物理打磨,对硅片表面进行平整处理。
 
测试 在半导体制作过程中,按先后顺序通过特殊仪器,对各工序内硅片的不良产品进行检测。
 
职业病危害因素
 
扩散 磷化氢、 砷化氢、 氯化氢、氢氟酸、 氟化物、 乙硼烷、 二氧化氮、噪声 ;
 
光刻 氟化物、 乙酸乙酯、 丙酮、噪声、紫外辐射 ; 
 
离子注入 X射线、 高频电磁场、噪声 ;
 
清洗 硫酸、异丙醇、氢氟酸、氟化物、硝酸、乙酸、磷酸、丙酮、二氧化碳、氢氧化钾、过氧化氢、噪声 ;
 
刻蚀 氢氟酸、氟化物、磷酸、硝酸、乙酸、高纯六氟化硫、氯气、溴化氢、 磷化氢、 一氧化碳、 乙硼烷、噪声 ;

薄膜 氨、乙二醇、噪声 ;
 
金属化 高频电磁场、噪声 ;
 
化学、机械抛光 二氧化碳、过氧化氢、乙酸、噪声。
 
职业病危害因素对人体的影响
 
磷酸 磷酸具有类似刺激性气体的作用,可引起眼结膜刺激症状及呼吸道刺激症状,表现为流泪、流涕、咽痛、胸闷、咳嗽,重症者可出现化学性肺炎或肺水肿。
 
磷化氢 磷化氢属于高毒类,人接触 1。4 ~ 4。2 mg/m3 磷化氢可闻到气味,接触 10 mg/m3  、6 h 出现中毒症状,在 409 ~ 846 mg/m3 ,吸入 0。5~1 h 可致死。
 
急性中毒早期主要表现为神经系统和呼吸系统症状。中枢神经系统障碍有头痛、头晕、乏力、失眠、精神不振、烦躁、复视、共济失调。严重者表现为意识障碍、昏迷、抽搐等。呼吸系统表现有鼻咽发干、咽部充血、 咳嗽、 气短、 胸闷、 发绀,严重者出现肺水肿。此外,早期出现血压降低甚至休克。心肌受损较为多见。肾脏损害一般较轻,少数病人尿中检出红、白细胞,个别严重者出现少尿,急性肾功能衰竭。
 
砷化氢 砷化氢属于高毒类。主要经呼吸道吸入,吸入后除少部分以原形随呼气排出外,95% 以上迅速进入血液,与红细胞结合,形成砷 - 血红蛋白复合物与砷的氧化物。急性砷化氢中毒潜伏期短,一般不超过 24 h。潜伏期越短,病情越严重。轻度中毒一般在接触砷化氢后约 10 h 出现症状,表现出急性溶血和急性肾脏损害,其临床表现: 头痛、头晕、恶心、呕吐、腹痛,畏寒发热,黄疸,轻度贫血,尿色暗红呈酱紫色,肾区痛等。
 
氯化氢 接触氯化氢气体或盐酸烟雾后迅速出现眼和上呼吸道刺激症状, 眼睑红肿, 结膜充血水肿, 鼻、咽部有烧灼感及红肿,甚至发生喉痉挛、喉头水肿,严重者则引起化学性肺炎和肺水肿。皮肤受氯化氢气雾刺激后,暴露部位可发生皮炎,局部潮红、 痛痒, 或出现丘疹及水泡。眼和皮肤直接接触处可发生灼伤。
 
氯气 对眼、呼吸道黏膜有刺激作用。急性中毒: 轻度者有流泪、咳嗽,咳少量痰,胸闷,出现气管和支气管炎的表现 ; 中度中毒 : 发生支气管肺炎或间质性肺水肿,病人除有上述症状外,出现呼吸困难、轻度紫绀等 ;重度者发生肺水肿、昏迷和休克,可出现气胸、纵隔气肿等并发症; 吸入极高浓度的氯气,可引起迷走神经反射性心跳骤停或喉头痉挛而发生“电击样”死亡。皮肤接触液氯或高浓度氯,在暴露部位可有灼伤或急性皮炎。慢性影响 : 长期低浓度接触,可引起慢性支气管炎、支气管哮喘等 ; 可引起职业性痤疮及牙齿酸蚀症。
 
氢氟酸 属高毒类。吸入至肺部后,短时间内几乎全部被吸收,迅速进入血循环,约 75% 与血红蛋白结合而运转,少部分氟离子也可穿过毛细血管壁到达组织或器官。急性中毒: 出现流泪、 流涕、 喷嚏、 闭塞。吸入高浓度时,鼻、喉、胸骨后灼伤感,嗅觉丧失,咳嗽、声嘶,严重时眼结膜、鼻黏膜、口腔黏膜顽固性溃疡,鼻衄,甚至鼻中隔穿孔,引起支气管炎和支气管肺炎,更严重时可引起中毒性肺水肿。对氢氟酸灼伤和吸入中毒者必须严密观察,因为可在几小时后突然病情加重,呼吸困难,心跳停止而死亡。眼接触高浓度氢氟酸后,局部疼痛并迅速形成白色假膜样混浊,如处理不及时可引起角膜穿孔。慢性影响 :长期接触低浓度氟化氢可引起牙酸蚀症、 牙龈出血, 干燥性鼻炎、 鼻衄,嗅觉减退及咽喉炎,慢性支气管炎。
 
六氟化硫 纯品无毒,但产品中如混杂低氟化硫、氟化氢,特别是十氟化硫,则毒性增强。
 
硫酸 属于中等毒类。对皮肤、黏膜等组织有强烈的刺激和腐蚀作用。蒸气或雾可引起结膜炎、结膜水肿、角膜混浊,以致失明 ; 引起呼吸道刺激, 重者发生呼吸困难和肺水肿;高浓度引起喉痉挛或声门水肿而窒息死亡。口服后引起消化道烧伤以致溃疡形成 ; 严重者可能有胃穿孔、腹膜炎、肾损害、休克等。皮肤灼伤轻者出现红斑,重者形成溃疡,愈后瘢痕收缩影响功能。 溅入眼内可造成灼伤,甚至角膜穿孔、全眼炎以致失明。
 
硝酸 硝酸具有强氧化剂与硝化剂作用,对皮肤黏膜有强烈腐蚀性。硝酸烟或浓硝酸蒸气被吸收后,可立即引起上呼吸道黏膜刺激症状,严重者可发生喉痉挛和水肿,出现窒息。硝酸蒸气中,除其本身外,混有各种氮氧化物,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现为呼吸道刺激症状,可引起肺水肿。
 
乙酸 属于低毒类。急性中毒 :吸入蒸气对鼻、喉和呼吸道有刺激性,吸入极高浓度,可引起迟发性肾水肿。对眼有强烈刺激作用。皮肤接触,轻者出现红斑,重者引起化学灼伤。误服浓乙酸,口腔和消化道可产生糜烂,重者可因休克而致死。 慢性影响: 长期接触乙酸蒸气,可引起眼睑水肿、结膜充血、慢性鼻炎、咽炎、支气管炎。长期反复测试,可致皮肤干燥、脱脂和皮炎。
 
乙酸乙酯 属低毒类,对黏膜有中度的刺激作用和中度的麻醉作用。急性中毒 : 接触高浓度可引起眼、呼吸道刺激症状,有时可致角膜混浊。重复长时间接触,中枢神经系统出现进行性麻醉作用。持续高浓度吸入,可致肺水肿和呼吸麻痹及肝、肾充血。误服者可引起恶心、呕吐、腹痛、腹泻等。有致敏作用,因血管神经障碍而致牙龈出血; 可导致湿疹样皮炎。慢性影响:长期接触本品有时可导致继发性贫血、白细胞增多等。
 
氢氧化钾 具有强腐蚀性和刺激性。粉尘刺激眼和呼吸道,腐蚀鼻中隔。皮肤和眼直接接触可引起灼伤 ; 误服可造成消化道灼伤,黏膜糜烂、出血,休克。
 
异丙醇 属微毒类。皮肤接触,少数人可产生接触性皮炎。有因涂擦以异丙醇为基质的软膏而引起异丙醇致死性中毒的报道。误服后可引起流涎、面红、胃黏膜刺激、呕吐、 头痛、 低血压、 昏迷和休克症状。有饮用 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国发病和死亡人数多的急性职业中毒。轻度中毒者出现剧烈头痛、头晕、心跳、眼花、恶心、呕吐、烦躁、步态不稳、四肢无力,以及轻度至中度意识障碍,但无昏迷,检查时无阳性体征。离开中毒场所,吸入新鲜空气后症状逐渐完全恢复。中度中毒者除上述症状外,还有皮肤黏膜呈樱红色,脉快、烦躁、步态不稳,浅至中度昏迷,及时移离中毒场所,并经抢救后可逐渐恢复,一般无明显并发症或后遗症。重度中毒者,意识障碍严重,患者深度昏迷或植物状态。常见瞳孔缩小,肌张力增强, 频繁抽搐, 大小便失禁。经过积极治疗,多数重度中毒者仍可完全恢复。少数出现植物状态的患者,表现为意识丧失,睁眼不语,去大脑强直,预后不良。
 
氮氧化物 水溶性小,对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统急性损害为主的全身性疾病。一般在吸入氮氧化物几小时至 72 h 发病。轻者表现为胸闷、咳嗽,伴轻度头晕、心悸、恶心、乏力等症状,眼结膜和鼻咽部轻度充血。慢性影响: 长期接触低浓度的氮氧化物,可引起支气管炎和肺水肿。
 
职业病危害防护措施
 
防毒措施
 
芯片制造过程中使用的化学物质种类较多, 应采取的防毒措施包括:
 
1. 使用气态化学物质的反应舱和使用液态化学物质的设备应设置安全联锁,以便在事故状态下,切断气体、液体向生产设备的供应,避免泄漏 ; 使用氨、氯气、氟化氢等高毒类化学物质的工作场所,应设置事故排风,其事故排风装置的排风口应设在安全处,远离门、窗及进风口和人员经常停留或经常通行的地点 ; 事故通风气流组织应避免通风短路,系统手动开启的开关应设置在门外不易受污染的区域。
 
2. 腐蚀性或毒性特种气体可采用气瓶柜或阀门和管道输送的形式,输送管道可采用双层套管,阀门采用隔膜阀。
 
3. 化学物质分发装置与生产设备之间用于输送气体的管道,可采用焊接方式连接或双套管保护,并在使用前进行泄漏测试。
 
4。 气体分发装置应设计为密闭设备,并配备强制排风系统,排风系统与废气喷淋处理设施相连。在气体分发装置的排风口处应安装气体探测装置、联锁关闭装置等。
 
5。 反应舱清洗和维护过程中应设计固定式局部排气系统和移动式排风系统,根据生产工艺及物料内容,在工作场所设置淋浴洗眼器、现场急救用品、应急撤离通道。
 
6. 生产线产生的酸性气体、碱性废气和有机废气等有毒有害气体,要设置独立的收集、处理和排放系统。
 
7. 化学品须采用罐装或瓶装密闭装运 ; 储存酸、碱等腐蚀性物质的房间或地面应做防腐处理,并设置槽泄漏排放、事故收集池。液体化学物质、气体化学物质应分类分别储存,密闭输送。
 
8. 含氟废水、酸性废水、碱性废水、含氨含氟废水、有机废水、含铜废水的储存及处理装置易采用密闭的槽体 ; 根据废水的种类及处理药剂的种类,要在相应的工作场所设置有毒物质泄漏报警系统、事故喷淋设施、事故排风系统。
 
防噪、防震动措施
 
生产厂房的空调洁净系统可通过选用低噪声设备及加装消声器、隔声罩、建筑隔声围护结构、隔声门窗、消声通风窗等,以降低作业人员接触噪声或振动的强度。
 
防电磁辐射措施
 
产生电磁辐射的设备主要有等离子化学气相沉积机、物理气相沉积机等设备的射频发生器等。反应舱应设置安全联锁,包括射频连接器联锁、射频发生器保护罩联锁、反应舱观察窗口射频联锁等。
 
职业病危害防治要点
 
电子设备制造业易发生职业性溶剂中毒、重金属中毒,如三氯乙烯中毒、正己烷中毒、甲苯中毒,铅及其化合物中毒,汞及其化合物中毒、镉及其化合物中毒,部分溶剂或化学物质可导致接触性皮炎、化学性皮肤灼伤。电子芯片生产过程中职业病危害防治的重点是,确保沉积、刻蚀、扩散、清洗、化学机械抛光等设备的密闭,以及通风设施的正常运行。重点风险控制包括 : 非正常生产状态下化学品泄漏,检维修人员违章操作,探测传感器失效并导致联锁系统失效等引起的急性职业中毒,清洗作业导致的职业性溶剂中毒等。
 
此外,应加强对氯气、氟化物、氢氟酸、砷化氢、磷化氢、硫化氢、氨、一氧化碳等高毒化学品储存、使用的监管,加强清洗工序的防护,避免急性中毒事故的发生。

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