半導體製程健康在危害簡介
作者:洪珮珮
半導體工業為一尖端高科技之產業,我國自民國六十九年即投入半導體元件之製造,期間各種製造技術之提昇與生產規模之擴大,進而帶動國內整個電子的發展,使我國在這一新興工業領域中扮演一舉足輕重的角色。根據1991年資料顯示我國電子工業產值已達五千多億元,占全世界第七順位。為因應國內外龐大市場之需求,日前國內各大型公司紛紛投入大量資金(幾十億至幾百億),總金額達二千億之多。由於半導體工業於製程中使用多種之化學溶劑及毒性氣體,因而引發許多值得關切之職業安全衛生問題。民國83年6月勞委會頒訂危險性工作場所審查與檢查辦法,對於處置、製造、及使用危險物與有害數量達中央主管機關規定者,必須經審查合格始得使勞工在該危險性工作場所作業。半導體工業由於使用之化學物質種類高達200餘種且其中部份危害物質使用達規定數量,因此屬於危險性工作場所。
根據資料顯示,從事半工導體作業之員工多易罹患各種慢性或急性之職業疾病,如腦部及中樞神經系統障礙、腎臟炎、眼疾、皮膚炎、肝臟代謝障礙症、窒息性溶血症、骨骼壞死、肺水腫、並導致畸胎不育等生殖性疾病。美國勞工統計研究部(Division of Labors Statisticsand Research)報告更指出,有關加州職業病紀錄中,半導體之職業病比例為製造業平均之三倍之多,另由加州勞工補償(CaliforniaWorkers Compensation)之統計顯示,半導體業勞工因職業病造成之工時損失佔因傷害或疾病所造成之全部工時損失的19.9%。蘇國雄教授1992年之調查資料顯示,國內四十八家半導體工廠中(作業員工人數共約三萬餘人),健康檢查異常率男性約占1.9%,女性約為1.4%。台灣地區目前從事半導體生產作業員工約有二十餘萬人,因此有必要在短期內對全體作業員工進行危害暴露調查,以充分掌握勞工之健康狀態。
半導體之主要製程大致可分為(1)晶體之形成與增長(2)積體電路之製造(3)晶片之構裝二大部分,其中積體電路之製造則包含圖像形成、接合形成、沈積、及金屬化四步驟;各工程中以蝕刻、清洗、擴散、離子植入、及金屬濺鍍等使用較多之化學溶劑及毒性氣體。由於半導體作業環境中所引發之職業病以暴露於毒性物質居多,表一、二、三分別就半導體製程中常用之酸液、溶劑、及毒性氣體的容許濃度及對人體之潛在健康危害作一簡述。為保障半導體作業員工之健康、安全、減少工安事故所造成之損失、增加產業之競爭力並降低成本,工業安全衛生應成為半導體工業發展資本投入的一部分;包括在硬體上,可儘量減少使用有害化學物質或研發其他毒性較低之替代物質、改善使用工具、增加自動化及設備自動關閉裝置、改進整體密閉迴路系統,並發展設置氣體監測器及警報器等;在軟體上,除在工廠內設置環保、工安、及衛生相關部門外,並應加強作業員之安全衛生教育及定期實施作業環境測定及員工健康檢查等。唯有在完善的工業安全衛生工作及相關政策配合下,才可使得半導體作業員工之健康安全獲得適當地保障,並使得國內半導體工業趕上世界潮流,在國際市場上爭得一席之地。
表一、半導體製造常用之酸液與潛在健康危害
物質名稱 | 製程中步驟 | 容許濃度值 | IDLH限值 |
潛在健康危害 |
醋酸 | 蝕刻 | 10ppm
25mg/m3 |
1000ppm | 具剌激性產生肺水腫 |
鹽酸 | 蝕刻 | 5ppm
7.5mg/m3 |
對皮膚具刺激與腐蝕性 | |
硝酸 | 蝕刻、清洗 | 2ppm
5.2mg/m3 |
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對皮膚、呼吸系統、眼等具刺激與腐蝕性 |
磷酸 | 蝕刻 | (lmg/m3) | 對皮膚、上呼吸道、眼等具刺激 | |
硫酸 | 蝕刻、清洗 | lmg/m3 |
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對皮膚具剌激與腐蝕性 |
氫氟酸 | 蝕刻、清洗 | 3ppm
2.6mg/m3 |
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其強腐蝕性引起潰瘍及骨骼傷害 |
表二、半導體製造常用之溶劑與潛在健康危害
物質名稱 | 用途 | 容許濃度值 | IDLH限值 | 潛在健康危害 |
丙酮 | 清洗、溶劑 | 75Oppm
1780mg/m3 |
20000ppm | 導致昏迷並失去意識 |
乙二醇單
甲醚 |
溶劑 | 5ppm
16mg/m3 |
貧血巨、紅血球症 | |
乙酸正丁
酯 |
顯影 | 150ppm
712mg/m3 |
10000ppm | 頭痛、呼吸系統刺激 |
過氧化氫 | 蝕刻、清洗 | 1ppm
1.4mg/m3 |
75ppm | 對皮膚、呼吸系統、眼具刺激性與腐蝕性 |
甲醇 | 清洗、溶劑 | 200ppm
262mg/m3 |
25000ppm | 對眼鼻上呼吸道具剌激性並引起中毒症狀 |
異丙醇 | 清洗、蝕刻 | 400ppm
983mg/m3 |
20000ppm | 引起呼吸道刺激 |
甲苯 | 溶劑、清洗 | l00ppm
376mg/m3 |
2000ppm | 中樞神經系統傷害、皮膚炎 |
三氯乙烯 | 清洗 | 50ppm
269mg/m3 |
1000ppm | 影響中樞神經系統功能、腎肝毒性、皮膚炎 |
三氯乙烷 | 清洗 | 35Oppm
19lOmg/m3 |
l000ppm | 痲痹、抑制神經系統 |
二甲苯 | 清洗、溶劑 | 100ppm
435mg/m3 |
10000ppm | 影響中樞神經系統功能、嘔吐腹痛、皮膚炎 |
表三、半導體製造常用之氣體潛在健康危害
物質名稱 | 用途 | 容許濃度值 | IDLH限值 | 潛在健康危害 |
氯化氫 | 沈積 | 5ppm
7.5mg/m3 |
100ppm | 具強腐蝕且對皮膚眼晴等產生刺激 |
砷化氫 | 擴散、離子植入 | 0.05ppm
0.16mg/m3 |
6ppm | 引起肝腎功能及細胞之損傷、致癌物 |
三氯化硼 | 擴散、離子植入 | 1ppm
2.8mg/m3 |
具刺激導致肺傷害 | |
乙硼烷 | 擴散、離子植入 | (0.1ppm)
(0.1mg/m3) |
4Oppm | 具強刺激性、對呼吸中樞系統及肝腎均有傷害 |
二氯矽烷 | 擴散、離子植入 | (0.5ppm) | 呼吸道黏膜刺激 | |
磷化氫 | 擴散、沈積、離子植入 | 0.3ppm
0.4mg/m3 |
200ppm | 頭昏眼花、昏迷、導致肝傷害 |
三氯化硼 | 擴散、離子植入 | 刺激呼吸器官、黏膜 | ||
矽烷 | 擴散、離子植入 | (5ppm)
(6.6mg/m3) |
嘔吐並刺激氣管 | |
氧氯化磷 | 沈積、離子植入 | (0.1ppm)
(0.63mg/m3) |
具刺激性可引起胸部疼痛並對肝腎產生危害 | |
三氯化氮 | 電漿蝕刻 | (10ppm)
(29mg/m3) |
2000ppm | 改變骨架、牙齒產生斑點 |