成曉棟

中芯國(guó)際集成電路制造（北京）有限公司

集成電路制造生產(chǎn)工藝過(guò)程復(fù)雜，包括硅片清洗、擴(kuò)散、薄膜、光刻、去膠、刻蝕、化學(xué)機(jī)械研磨等過(guò)程，而且這些工藝過(guò)程反復(fù)交叉，生產(chǎn)過(guò)程中使用多種化學(xué)品、特殊氣體和配套動(dòng)力。針對(duì)集成電路制造安全風(fēng)險(xiǎn)因素的特點(diǎn)，需要采取多種安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方式綜合評(píng)估來(lái)控制和降低安全風(fēng)險(xiǎn)，如硬件設(shè)備設(shè)施的評(píng)估、使用到液體化學(xué)品和特種氣體的評(píng)估、人體功效評(píng)估，還有最重要的生產(chǎn)過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，常見(jiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法中哪一種更適合集成電路制造的生產(chǎn)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估？

1 集成電路制造生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)

集成電路制造生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)連續(xù)不間斷的過(guò)程，生產(chǎn)過(guò)程中安全風(fēng)險(xiǎn)因素較為復(fù)雜，使用到的危險(xiǎn)化學(xué)品種類多，易燃性、毒性、腐蝕性、氧化性等各種危險(xiǎn)類型的化學(xué)品并存；密閉的潔凈室車間內(nèi)通風(fēng)排氣管路連通各個(gè)生產(chǎn)區(qū)域，火災(zāi)或氣體泄漏的擴(kuò)散性強(qiáng)；制造設(shè)備及輔助設(shè)施的自動(dòng)控制要求高，任何偏差都可能引發(fā)嚴(yán)重的生產(chǎn)后果；高溫、高電流等危害能量因素在不同的制造設(shè)備中存在。生產(chǎn)過(guò)程要求水、氣、化、機(jī)、電等介質(zhì)穩(wěn)定供應(yīng)，及這些介質(zhì)的溫度、壓力、流量等各項(xiàng)性能要求嚴(yán)格。

2 適用常用安全評(píng)估方法分析

安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是指從安全角度對(duì)系統(tǒng)中的危險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別、分析，再對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而得出可為安全風(fēng)險(xiǎn)的控制提供指引的過(guò)程。安全評(píng)估主要從以下方面：對(duì)系統(tǒng)有關(guān)的人、機(jī)、料、環(huán)及其他因素進(jìn)行分析；對(duì)可能出現(xiàn)的足以引發(fā)事故的各種危險(xiǎn)因素進(jìn)行分析；對(duì)可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)因素的控制措施及實(shí)施這些措施的方法進(jìn)行分析；對(duì)危險(xiǎn)因素失控時(shí)，可能出現(xiàn)的不可預(yù)料狀況進(jìn)行分析。

目前，安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)分為很多類別，如按照分析對(duì)象、內(nèi)容分類；按照定性與定量分類；按照邏輯方式方法分類等?？傊诸悩?biāo)準(zhǔn)的不同，分析方法的種類也是多種多樣，不同的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估辨識(shí)方法擁有不同的特點(diǎn)，目前被廣泛使用的分析方法有：安全檢查表法（SCL，Safety Checklist）、預(yù)先危險(xiǎn)性分析（PHA，Preliminary Hazard Analysis）、故障類型和影響分析（FMEA，F(xiàn)ailure Mode and Effects Analysis）、事件樹(shù)分析（ETA，Event Tree Analysis）、失誤樹(shù)分析（FTA，F(xiàn)ault Tree Analysis）、如果出現(xiàn)異常將會(huì)怎樣（What If）分析、因果分析（CAM，Causal Analytical Method），以及危險(xiǎn)性和可操作性研究（HAZOP，Hazard and Operability Study，以下簡(jiǎn)稱HAZOP）等。

危險(xiǎn)性和可操作性研究HAZOP[1]是以關(guān)鍵詞為引導(dǎo)，找到過(guò)程中工藝狀態(tài)的變化或偏差，然后再繼續(xù)分析造成偏差的原因、后果及采取的對(duì)策。其目的是對(duì)裝置的安全性和操作性進(jìn)行審查。這種分析方法包括辨識(shí)潛在的偏離設(shè)計(jì)目的的偏差、分析其可能的原因并評(píng)估相應(yīng)的后果。國(guó)家安監(jiān)總局提倡企業(yè)積極開(kāi)展化工生產(chǎn)裝置危險(xiǎn)與可操作性分析（HAZOP）[2]。

集成電路制造生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)方式的連續(xù)性、工藝狀態(tài)的變化性、工藝參數(shù)的多樣性與HAZOP分析方法的特點(diǎn)非常匹配。

3 HAZOP安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要過(guò)程

進(jìn)行HAZOP分析時(shí)，應(yīng)全面地、系統(tǒng)地審查生產(chǎn)過(guò)程，不放過(guò)任何可能偏離設(shè)計(jì)意圖的情況，分析其產(chǎn)生原因及后果，以便有的放矢采取控制措施。

（1）首先，根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程使用到的生產(chǎn)設(shè)備、投入的原材料、提供能源供給等，將整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程分成若干個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后針對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)分析。

（2）根據(jù)分開(kāi)的節(jié)點(diǎn)，采用HAZOP的引導(dǎo)詞（見(jiàn)表1）與生產(chǎn)參數(shù)結(jié)合來(lái)假定可能發(fā)生的偏差，在偏差的基礎(chǔ)上分析可能造成失誤的模式，見(jiàn)表2。

（3）每種失誤模式要分析其產(chǎn)生的原因，如硬體故障、程序缺失、人為失誤、外界干擾等，為后面提出針對(duì)性的改善措施提供信息支撐。

（4）同時(shí)，每種失誤模式還要評(píng)估其可能造成的后果，指向危害的方向，如：人員受傷、火災(zāi)爆炸、毒性氣體外泄、化學(xué)品泄漏、異常反應(yīng)、電氣火災(zāi)、產(chǎn)品優(yōu)良率下降等。

表1 引導(dǎo)詞的意義與偏離情況

表2 各種工藝參數(shù)結(jié)合引導(dǎo)詞可能產(chǎn)生的失誤模式

（5）失誤模式評(píng)估階段特別注意，除了分析上述風(fēng)險(xiǎn)及造成的后果，同時(shí)要考慮該階段已經(jīng)實(shí)施的安全管控措施，如：氣體偵測(cè)器、液體泄漏感知器、過(guò)溫保護(hù)裝置、過(guò)壓保護(hù)器、安全警示標(biāo)示等等。這樣才能確定目前系統(tǒng)的整體安全狀況，為后續(xù)定量分析安全風(fēng)險(xiǎn)高低提供依據(jù)。

（6）完成以上的分析，接下來(lái)要定量分析每個(gè)安全失效模式的后果的嚴(yán)重程度，通常從三個(gè)方面綜合衡量，即F：偏離產(chǎn)生的頻率，S：偏離后可能產(chǎn)生的事故嚴(yán)重性，P：偏離后可能產(chǎn)生的失誤幾率，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)（R） =F×S×P。

（7）針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估出的風(fēng)險(xiǎn)因素采用消除、替代、工程控制、安全管理、個(gè)人防護(hù)等的措施，將安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)降低到可以接受范圍內(nèi)。

（8）實(shí)際應(yīng)用案例，見(jiàn)表3。

4 HAZOP應(yīng)用注意事項(xiàng)

（1）建立研究小組來(lái)完成分析，一般由相關(guān)專家、對(duì)象系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者等組成5-7人的小組，以便發(fā)揮和利用集體的智慧和經(jīng)驗(yàn)。

表3 易燃?xì)怏w高流量案例

（2）分析點(diǎn)應(yīng)選擇生產(chǎn)過(guò)程中的重要制程位置、具有明確界限的某一制程工藝。

（3）明確研究目的、對(duì)象和范圍，一般目的為查找危險(xiǎn)源，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行或?qū)徍爽F(xiàn)行的指令、規(guī)程是否完善等，防止操作失誤，同時(shí)要明確研究對(duì)象的邊界、研究的深入程度等。

（4）資料收集方面需要收集制程流程、各種設(shè)計(jì)圖、操作程序、平面圖等資料。

（5）在進(jìn)行審查評(píng)估時(shí)，應(yīng)采取多種形式引導(dǎo)和啟發(fā)各位小組成員，對(duì)可能出現(xiàn)的偏離及其原因、后果和應(yīng)采取的措施充分發(fā)表意見(jiàn)。

（6）HAZOP不能解決所有的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別問(wèn)題，針對(duì)硬件設(shè)施及使用到原物料使用“預(yù)先危害分析”方法；針對(duì)人體工效學(xué)采用“人機(jī)工程危害分析”；等等，不同風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)適用不同的評(píng)估方法。

綜上所述，通過(guò)對(duì)HAZOP方法及應(yīng)用的注意事項(xiàng)介紹，說(shuō)明集成電路制造行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程采用HAZOP方法，可以完整的將整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中各種風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行定性分析、定量評(píng)估，并給出針對(duì)性的改善建議，從而降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

[1] 張艷輝,陳曉春.改進(jìn)的HAZOP風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2011,7(7):174-178

[2] 國(guó)家安全監(jiān)管總局.關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)危險(xiǎn)化學(xué)品企業(yè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化工作的指導(dǎo)意見(jiàn)（安監(jiān)總管三〔2009〕124號(hào)）.2009