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土木工程畢業(yè)論文-影響半導體工業(yè)最新的法規(guī)與標準
摘要： 本文主要告知讀者影響半導體工業(yè)最新的法規(guī)與標準最新的變革，我們將涵蓋典型的法規(guī)、工業(yè)標準、國家防火協(xié)會（NFPA）標準和最近火災試驗的發(fā)展情形。 關(guān)鍵詞： 半導體工業(yè) 建筑法規(guī) 工業(yè)標準 NFPA標準 本文主要告知讀者影響半導體工業(yè)最新的法規(guī)與標準最新的變革，我們將涵蓋典型的法規(guī)、工業(yè)標準、國家防火協(xié)會（NFPA）標準和最近火災試驗的發(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)生第一個火災案例至今，最近五年內(nèi)的災例尤其重要。除了近幾年遠東地區(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，也很快復原。雖然今天火災很少發(fā)生，但損失都高達數(shù)千萬元。復原時間越來越長，商機中斷損失也快速增加。最小的火災會中斷作業(yè)，導致人員疏散。被煙污染的潔凈室，可預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。因此有相當多的火災法規(guī)與標準應用在高度管理的半導體工業(yè)，并不令人驚訝。最近很多法規(guī)與標準的變革對新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體設備和材料國際指引（SEMI）；S14“半導體制造設備風險評估與削減安全指引”；S2第14節(jié)設備火災防護；NFAP 318潔凈室保護標準－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)當作他們所有一致性法規(guī)和標準的一部份，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標準 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： 在標準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。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)，需裝設自動灑水系統(tǒng)。 2-1.2.9.2節(jié) 機臺連接風管處如使用金屬或是認證過的材質(zhì)，此處可以免設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偵煙器時，可使用UL900等級II的過濾網(wǎng)（Filters）。 3-3.4節(jié) 風管貫穿防火結(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)的設計是很復雜的過程，需根據(jù)潔凈室本身布局和可容忍的火災大小及仔細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) 每當容許制程兼容性時，次大氣壓滲雜氣體系統(tǒng)應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)部火災偵測與抑制系統(tǒng)；例外3允許使用像火災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實驗。小尺寸實驗裝置包含火災產(chǎn)物收集器和資料估算設備，這些實驗有點燃實驗、火焰?zhèn)鞑嶒灐⑷紵龑嶒灐? 根據(jù)三個小尺寸實驗可求得每一個材料下述指標值： 1.火焰?zhèn)鞑ブ笜耍‵ire 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（Smoke Development Index，SDI）：此指標是FPI與煙產(chǎn)生率相乘的結(jié)果，代表火焰?zhèn)鞑テ陂g預期煙的釋放率，SDI小于等于0.4表示煙產(chǎn)生量受限制。 可上網(wǎng)查詢FM4910認證材質(zhì)。FMRC全尺寸Wet Bench火災實驗 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為基礎的測試方法可以是FM 4910的另一種選擇，UL 2360構(gòu)造半導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)標準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)與制程化學品的兼容性。可上網(wǎng)www.sematech.org下載此份報告。 SEMI S14 半導體制造設備火災風險評估與削減安全指引，其主要目的是創(chuàng)造一份因火災引起設備風險評估報告且允許功能性替代方法來降低和削減這些風險危害。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�；馂娘L險評估應由有資格的團體（Qualified Party）來執(zhí)行。 基本上火災風險因子有三：燃料、起火源、氧化劑，降低或移除任何一個因子會降低設備整體火災風險�？偨Y(jié)S14，1）提供正式的方法來評估各種潛在火災危害和其風險；2）提供一標準分類的方法和告知使用者風險；3）也提供風險降低或削減方法的一些最小要求。 SEMI S2-0200 SEMI S2-0200半導體制造設備安全健康環(huán)保指引取代舊版SEMI S2-93A，第14節(jié) 火災防護 設備火災風險需要評估和報告，也需將風險削減納入其中。當考慮風險削減時，建造的材質(zhì)應先列入優(yōu)先考慮。就建造的材質(zhì)而言，每當可能時，應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風險減至最小，也應認清其與制程化學品的兼容性，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，當然也可使用偵測與抑制系統(tǒng)。制程化學品危害削減應考慮用非易燃性化學品取易燃性化學品。風險削減也可使用工程控制方法像是連鎖，當電力遽增或化學品溢散可能造成危害時，連鎖應能在偵測系統(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。另一風險削減的方法是利用火災偵測和抑制系統(tǒng)，系統(tǒng)的組件應能適用在制程設備上，也應經(jīng)過認證測試實驗室的認可，且其應按照合適的標準來安裝也能與廠務系統(tǒng)連結(jié)。其在維修時，或一個設備控制失效時，或緊急手動關(guān)閉按鈕（EMO）按下時，應該要維持正常運作。滅火動作可能對環(huán)境的危害也應在報告中提出。
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