影響半導(dǎo)體工業(yè)最新的法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)

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摘要： 本文主要告知讀者影響半導(dǎo)體工業(yè)最新的法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)最新的變革，我們將涵蓋典型的法規(guī)、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家防火協(xié)會（NFPA）標(biāo)準(zhǔn)和最近火災(zāi)試驗的發(fā)展情形。

    關(guān)鍵詞： 半導(dǎo)體工業(yè) 建筑法規(guī) 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) NFPA標(biāo)準(zhǔn)

    本文主要告知讀者影響半導(dǎo)體工業(yè)最新的法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)最新的變革，我們將涵蓋典型的法規(guī)、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家防火協(xié)會（NFPA）標(biāo)準(zhǔn)和最近火災(zāi)試驗的發(fā)展情形。一個晶圓廠的單位面積建造成本不斷創(chuàng)新高。從過去20年來發(fā)生第一個火災(zāi)案例至今，最近五年內(nèi)的災(zāi)例尤其重要。除了近幾年遠(yuǎn)東地區(qū)兩個潔凈室被大火燒毀外，所有被摧毀的仍不是現(xiàn)在潔凈室所關(guān)心的話題。大部分新的FAB有裝設(shè)基本的灑水系統(tǒng)來保護，過去也常不定期發(fā)生小火，也很快復(fù)原。雖然今天火災(zāi)很少發(fā)生，但損失都高達數(shù)千萬元。復(fù)原時間越來越長，商機中斷損失也快速增加。最小的火災(zāi)會中斷作業(yè)，導(dǎo)致人員疏散。被煙污染的潔凈室，可預(yù)見必須清洗人員逃生時所穿的服裝；也必須清理被煙所污染的零件和設(shè)備；并需重新穩(wěn)定和校正大部分的機臺，這些工作都需花數(shù)天來完成。因此有相當(dāng)多的火災(zāi)法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用在高度管理的半導(dǎo)體工業(yè)，并不令人驚訝。最近很多法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)的變革對新FAB的建造和已運轉(zhuǎn)的新舊FAB產(chǎn)生沖擊，這些更新版本有半導(dǎo)體設(shè)備和材料國際指引（SEMI）；S14“半導(dǎo)體制造設(shè)備風(fēng)險評估與削減安全指引”；S2第14節(jié)設(shè)備火災(zāi)防護；NFAP 318潔凈室保護標(biāo)準(zhǔn)－2000年版；被提議新的NFPA建筑法規(guī)；FM測試協(xié)議4910；UL測試協(xié)議2360和SEMATECH ESHC006計劃 #98123623A報告。以下依序介紹之：NFPA建筑法規(guī)

    NFPA人員將發(fā)展一致性的建筑法規(guī)當(dāng)作他們所有一致性法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的一部份，將在2002年發(fā)表一個推薦結(jié)構(gòu)的法規(guī)（a Proposed Structural Code）。美國佛羅里達州Reedy Greek Improvement行政區(qū)提供他們的EPCOT建筑法規(guī)來協(xié)助NFPA發(fā)展，過程中會采納很多專家的意見，也會和AGA（American Gas Association）、IAMO（the International Association of Plumbing and Mechanical Officials）、WFCA（the Western Fire Chiefs Association）合作。

    NFPA 318標(biāo)準(zhǔn)

    從1992年發(fā)表至今，2000年版已于2000年5月17日NFPA年度會議經(jīng)由會員投票通過和接受，以下是更新的重要條文：

    在標(biāo)準(zhǔn)里并不打算限制新的工業(yè)技術(shù)和功能性替代方法。

    2-1.2.5節(jié) 假如硅甲烷分配區(qū)離建筑物的距離符合規(guī)定，使用自動灑水系統(tǒng)（Automatic Sprinkler）保護該區(qū)是可被接受的。

    2-1.2.6節(jié) 沒有可燃物構(gòu)造的Plenum、Interstitial和Attics空間里，F(xiàn)ire Sprinkler可免裝設(shè)。附錄另外提供如在上述空間發(fā)現(xiàn)所列舉的可燃性材質(zhì)，需裝設(shè)自動灑水系統(tǒng)。

    2-1.2.9.2節(jié) 機臺連接風(fēng)管處如使用金屬或是認(rèn)證過的材質(zhì)，此處可以免設(shè)Fire Sprinkler.

    3-1.2節(jié) 在補充空氣處理器（MAU）和循環(huán)空氣處理單元（RAU）需裝設(shè)UL900等級I的過濾網(wǎng)（Filters），例外，如依照2-3節(jié)在最后一個過濾器的下游裝設(shè)偵煙器時，可使用UL900等級II的過濾網(wǎng)（Filters）。

    3-3.4節(jié) 風(fēng)管貫穿防火結(jié)構(gòu)，在防火墻兩側(cè)的防火結(jié)構(gòu)延伸距離，選擇六呎或兩倍管徑中較大者。

    3-5-5節(jié) 煙排放系統(tǒng)的設(shè)計是很復(fù)雜的過程，需根據(jù)潔凈室本身布局和可容忍的火災(zāi)大小及仔細(xì)地整合空氣處理系統(tǒng)與排氣系統(tǒng)。

    6-4.2節(jié) 提供在一個抽氣的密閉空間內(nèi)硅甲烷的平均濃度圖，及通過限流孔的硅甲烷流量對照表。

    6-6.2節(jié) 每當(dāng)容許制程兼容性時，次大氣壓滲雜氣體系統(tǒng)應(yīng)可用來取代高壓鋼瓶易燃性氣體系統(tǒng)。

    7-1.7節(jié) 在大量的硅甲烷（Bulk Silane）設(shè)置時，每一管狀槽車需有CG4形式的泄壓閥。

    8-4.1和8-4.2節(jié) 使用獨立電子式水加熱器和電子式加熱化學(xué)池（Bath）需要有接地失效斷路器，溫度控制器，低液位偵測器，過熱偵測器等保護裝置。

    8-5節(jié)機臺應(yīng)為不可燃。例外1包含所有小零件；例外2經(jīng)表列可以接受的材質(zhì)，可不使用內(nèi)部火災(zāi)偵測與抑制系統(tǒng)；例外3允許使用像火災(zāi)灑水或偵測和抑制的其它控制方法。

    FM 4910潔凈室材質(zhì)易燃性測試協(xié)議

    材質(zhì)火災(zāi)危害評估的指引，系利用三個小尺寸實驗和一個大尺寸確認(rèn)實驗。小尺寸實驗裝置包含火災(zāi)產(chǎn)物收集器和資料估算設(shè)備，這些實驗有點燃實驗、火焰?zhèn)鞑嶒?、燃燒實驗?/p>

    根據(jù)三個小尺寸實驗可求得每一個材料下述指標(biāo)值：

    1.火焰?zhèn)鞑ブ笜?biāo)（Fire Propagation Index，F(xiàn)PI）：代表材料表面火焰?zhèn)鞑ト菀着c困難度，F(xiàn)PI值小于等于6表示為非傳播材料。

    2.煙產(chǎn)生指標(biāo)（Smoke Development Index，SDI）：此指標(biāo)是FPI與煙產(chǎn)生率相乘的結(jié)果，代表火焰?zhèn)鞑テ陂g預(yù)期煙的釋放率，SDI小于等于0.4表示煙產(chǎn)生量受限制。

    可上網(wǎng)www.fmglobal.com查詢FM4910認(rèn)證材質(zhì)。

    FMRC全尺寸Wet Bench火災(zāi)實驗

    采用PVDF、CPVC、PVC（白）、PVC（灰）四種聚合物的材質(zhì)來做全尺寸實驗，PVDF、CPVC為FM 4910認(rèn)證的材料，PVC（白）通過火焰?zhèn)鞑y試但沒有通過煙產(chǎn)生限制測試，商用PVC（灰）不滿足FM 4910的要求。結(jié)果顯示非4910的聚合物會比4910的聚合物多產(chǎn)生7～10倍的煙灰。

    其中，中尺寸平行板的火災(zāi)實驗可以得到全尺寸實驗同等級的測試結(jié)果，且經(jīng)費較節(jié)省。

    Underwriters Laboratories（UL）

    UL發(fā)展一套以Cone Calorimeter為基礎(chǔ)的測試方法可以是FM 4910的另一種選擇，UL 2360構(gòu)造半導(dǎo)體機臺的塑料的可燃性特征測試協(xié)議，塑料材料被分成限制傳播“等級1”和“等級2”及自我傳播“等級3”，定義如下：

    等級1：物質(zhì)燃燒且限制火焰?zhèn)鞑?，F(xiàn)PI小于等于4；平行板實驗火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x小于等于４呎。

    等級2：物質(zhì)燃燒且限制火焰?zhèn)鞑?，F(xiàn)PI小于6；平行板實驗火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x小于8呎。

    等級3：物質(zhì)燃燒且傳播火焰，F(xiàn)PI小于12；在測試的前10分鐘內(nèi)平行板實驗最大火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x小于8呎。

    SEMATECH ESHC006計劃，#98123623A報告

    針對一般Wet Bench使用的塑料材質(zhì)（PP，F(xiàn)RPP，PVC）和非火焰?zhèn)鞑ゲ馁|(zhì)（CPVC，ECTFE，PVDF），提出其與制程化學(xué)品的兼容性測試協(xié)議，“ Wet Bench塑料材質(zhì)制程兼容性參數(shù)”報告已于1998年12月30日發(fā)表。三種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測試方法用來決定下面三個參數(shù)：

    1. Outgassing參數(shù)：從加熱的樣品中去除有機化合物

    2. Leaching參數(shù)：藉由UPW和ozonated UPW過濾離子、元素和所有碳氧化合物。

    3. Extraction參數(shù)：藉由五種一般使用制程化學(xué)品來抽出元素。

    此協(xié)議可供未來采購新機臺指引的一部份，參考其構(gòu)成材質(zhì)與制程化學(xué)品的兼容性?？缮暇W(wǎng)www.sematech.org下載此份報告。

    SEMI S14

    半導(dǎo)體制造設(shè)備火災(zāi)風(fēng)險評估與削減安全指引，其主要目的是創(chuàng)造一份因火災(zāi)引起設(shè)備風(fēng)險評估報告且允許功能性替代方法來降低和削減這些風(fēng)險危害。此指引并不適用來評估機臺外部的起火源也不是用來保護人們?；馂?zāi)風(fēng)險評估應(yīng)由有資格的團體（Qualified Party）來執(zhí)行。

    基本上火災(zāi)風(fēng)險因子有三：燃料、起火源、氧化劑，降低或移除任何一個因子會降低設(shè)備整體火災(zāi)風(fēng)險?？偨Y(jié)S14，1）提供正式的方法來評估各種潛在火災(zāi)危害和其風(fēng)險；2）提供一標(biāo)準(zhǔn)分類的方法和告知使用者風(fēng)險；3）也提供風(fēng)險降低或削減方法的一些最小要求。

    SEMI S2-0200

    SEMI S2-0200半導(dǎo)體制造設(shè)備安全健康環(huán)保指引取代舊版SEMI S2-93A，第14節(jié)　火災(zāi)防護　設(shè)備火災(zāi)風(fēng)險需要評估和報告，也需將風(fēng)險削減納入其中。當(dāng)考慮風(fēng)險削減時，建造的材質(zhì)應(yīng)先列入優(yōu)先考慮。就建造的材質(zhì)而言，每當(dāng)可能時，應(yīng)該使用非可燃性材質(zhì)，第二、選擇是不能傳播火焰的材質(zhì)。這樣的觀念與S14和NFPA318相同，材質(zhì)的選用基本上是將火災(zāi)風(fēng)險減至最小，也應(yīng)認(rèn)清其與制程化學(xué)品的兼容性，這點是極重要的。舉例來說削減建造材質(zhì)的危害，可使用非可燃性物質(zhì)的屏障，將點火源與可燃性材質(zhì)隔離，當(dāng)然也可使用偵測與抑制系統(tǒng)。制程化學(xué)品危害削減應(yīng)考慮用非易燃性化學(xué)品取易燃性化學(xué)品。風(fēng)險削減也可使用工程控制方法像是連鎖，當(dāng)電力遽增或化學(xué)品溢散可能造成危害時，連鎖應(yīng)能在偵測系統(tǒng)或抑制系統(tǒng)不能正常運作時，防止上述危害發(fā)生。另一工程控制是排煙系統(tǒng)，能將煙抽離潔凈室。另一風(fēng)險削減的方法是利用火災(zāi)偵測和抑制系統(tǒng)，系統(tǒng)的組件應(yīng)能適用在制程設(shè)備上，也應(yīng)經(jīng)過認(rèn)證測試實驗室的認(rèn)可，且其應(yīng)按照合適的標(biāo)準(zhǔn)來安裝也能與廠務(wù)系統(tǒng)連結(jié)。其在維修時，或一個設(shè)備控制失效時，或緊急手動關(guān)閉按鈕（EMO）按下時，應(yīng)該要維持正常運作。滅火動作可能對環(huán)境的危害也應(yīng)在報告中提出。

    希望本文提供讀者對新法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)改變的一個起始的參考點。