土木工程畢業論文-影響半導體工業最新的法規與標準

土木工程畢業論文-影響半導體工業最新的法規與標準

摘要： 本文主要告知讀者影響半導體工業最新的法規與標準最新的變革，我們將涵蓋典型的法規、工業標準、國家防火協會（NFPA）標準和最近火災試驗的發展情形。     關鍵詞： 半導體工業 建筑法規 工業標準 NFPA標準     本文主要告知讀者影響半導體工業最新的法規與標準最新的變革，我們將涵蓋典型的法規、工業標準、國家防火協會（NFPA）標準和最近火災試驗的發展情形。一個晶圓廠的單位面積建造成本不斷創新高。從過去20年來發生第一個火災案例至今，最近五年內的災例尤其重要。除了近幾年遠東地區兩個潔凈室被大火燒毀外，所有被摧毀的仍不是現在潔凈室所關心的話題。大部分新的FAB有裝設基本的灑水系統來保護，過去也常不定期發生小火，也很快復原。雖然今天火災很少發生，但損失都高達數千萬元。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，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；并需重新穩定和校正大部分的機臺，這些工作都需花數天來完成。因此有相當多的火災法規與標準應用在高度管理的半導體工業，并不令人驚訝。最近很多法規與標準的變革對新FAB的建造和已運轉的新舊FAB產生沖擊，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；FM測試協議4910；UL測試協議2360和SEMATECH ESHC006計劃 #98123623A報告。以下依序介紹之：NFPA建筑法規     NFPA人員將發展一致性的建筑法規當作他們所有一致性法規和標準的一部份，將在2002年發表一個推薦結構的法規（a Proposed Structural Code）。美國佛羅里達州Reedy Greek Improvement行政區提供他們的EPCOT建筑法規來協助NFPA發展，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年發表至今，2000年版已于2000年5月17日NFPA年度會議經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技術和功能性替代方法。     2-1.2.5節 假如硅甲烷分配區離建筑物的距離符合規定，使用自動灑水系統（Automatic Sprinkler）保護該區是可被接受的。     2-1.2.6節 沒有可燃物構造的Plenum、Interstitial和Attics空間里，Fire Sprinkler可免裝設。附錄另外提供如在上述空間發現所列舉的可燃性材質，需裝設自動灑水系統。     2-1.2.9.2節 機臺連接風管處如使用金屬或是認證過的材質，此處可以免設Fire Sprinkler.     3-1.2節 在補充空氣處理器（MAU）和循環空氣處理單元（RAU）需裝設UL900等級I的過濾網（Filters），例外，如依照2-3節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（Filters）。     3-3.4節 風管貫穿防火結構，在防火墻兩側的防火結構延伸距離，選擇六呎或兩倍管徑中較大者。     3-5-5節 煙排放系統的設計是很復雜的過程，需根據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與排氣系統。     6-4.2節 提供在一個抽氣的密閉空間內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 每當容許制程兼容性時，次大氣壓滲雜氣體系統應可用來取代高壓鋼瓶易燃性氣體系統。     7-1.7節 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 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節機臺應為不可燃。例外1包含所有小零件；例外2經表列可以接受的材質，可不使用內部火災偵測與抑制系統；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潔凈室材質易燃性測試協議     材質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物收集器和資料估算設備，這些實驗有點燃實驗、火焰傳播實驗、燃燒實驗。     根據三個小尺寸實驗可求得每一個材料下述指標值：     1.火焰傳播指標（Fire Propagation Index，FPI）：代表材料表面火焰傳播容易與困難度，FPI值小于等于6表示為非傳播材料。     2.煙產生指標（Smoke Development Index，SDI）：此指標是FPI與煙產生率相乘的結果，代表火焰傳播期間預期煙的釋放率，SDI小于等于0.4表示煙產生量受限制。     可上網查詢FM4910認證材質。
    FMRC全尺寸Wet Bench火災實驗     采用PVDF、CPVC、PVC（白）、PVC（灰）四種聚合物的材質來做全尺寸實驗，PVDF、CPVC為FM 4910認證的材料，PVC（白）通過火焰傳播測試但沒有通過煙產生限制測試，商用PVC（灰）不滿足FM 4910的要求。結果顯示非4910的聚合物會比4910的聚合物多產生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果，且經費較節省。     Underwriters Laboratories（UL）     UL發展一套以Cone Calorimeter為基礎的測試方法可以是FM 4910的另一種選擇，UL 2360構造半導體機臺的塑料的可燃性特征測試協議，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：物質燃燒且限制火焰傳播，FPI小于等于4；平行板實驗火焰傳播距離小于等于４呎。
    等級2：物質燃燒且限制火焰傳播，FPI小于6；平行板實驗火焰傳播距離小于8呎。     等級3：物質燃燒且傳播火焰，FPI小于12；在測試的前10分鐘內平行板實驗最大火焰傳播距離小于8呎。     SEMATECH ESHC006計劃，#98123623A報告     針對一般Wet Bench使用的塑料材質（PP，FRPP，PVC）和非火焰傳播材質（CPVC，ECTFE，PVDF），提出其與制程化學品的兼容性測試協議，“ Wet Bench塑料材質制程兼容性參數”報告已于1998年12月30日發表。三種工業標準測試方法用來決定下面三個參數：     1. Outgassing參數：從加熱的樣品中去除有機化合物     2. Leaching參數：藉由UPW和ozonated UPW過濾離子、元素和所有碳氧化合物。     3. Extraction參數：藉由五種一般使用制程化學品來抽出元素。     此協議可供未來采購新機臺指引的一部份，參考其構成材質與制程化學品的兼容性。可上網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。火災風險評估應由有資格的團體（Qualified Party）來執行。     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。總結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保指引取代舊版SEMI S2-93A，第14節　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，建造的材質應先列入優先考慮。就建造的材質而言，每當可能時，應該使用非可燃性材質，第二、選擇是不能傳播火焰的材質。這樣的觀念與S14和NFPA318相同，材質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的危害，可使用非可燃性物質的屏障，將點火源與可燃性材質隔離，當然也可使用偵測與抑制系統。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或抑制系統不能正常運作時，防止上述危害發生。另一工程控制是排煙系統，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，系統的組件應能適用在制程設備上，也應經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連結。其在維修時，或一個設備控制失效時，或緊急手動關閉按鈕（EMO）按下時，應該要維持正常運作。滅火動作可能對環境的危害也應在報告中提出。

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