半導體産業的健康危害(二) 主講: 葉 志 中 醫師 前中華生命科學發展協會理事長 萬生生物科技股份有限公司技術總監 主講: 葉 志 中 醫師 前中華生命科學發展協會理事長 萬生生物科技股份有限公司技術總監 中華民國職業病醫學會秘書長 新復興診所院長 E-mail: ccyeh208@gmail.com 手機: 0922380389

半導體的定義 半導體，是指在某些情況下，能夠導通電流，而在某些條件下，又具有絕緣體效用的物質 IC，則是指在一個半導體基板上，利用氧化、蝕刻、擴散等方法，將眾多電子電路組成各式二極體、電晶體等電子元件，作在一微小面積上，以完成某一特定邏輯功能（如：AND、OR、NAND等），進而達成預先設定好的電路功能。

半導體產業範圍 依原料、生產/加工至產品產出，半導體產業大致可區分為半導體材料(含化學品)、光罩、設計(含CAD軟體)、製程、封裝、測試及設備等七個技術領域 半導體產品包括積體電路(IC；Integrated Circuits)、分離式(Discrete)元件和光電元件等三大類 廣泛應用於資訊、通訊、消費性電子、工業儀器、運輸及國防太空等領域，對電子產品品質良寙影響很大，扮演著"電子產業原油"之角色.

半導體對台灣的重要策略地位 半導體是所有電子產品內部最關鍵的零組件. 台灣發展半導體產業已30年，透過設計、製造、封裝測試的垂直分工產業結構所形成的半導體群聚，具備高效率、彈性，以及極具成本優勢的產業價值鏈。 由於台灣的半導體產業在全球扮演如此重要的角色，而且台灣的晶圓代工產業，在台積電與聯電的良性競爭下，不論在產能與製程開發能力上 其他的專業晶圓代工業者仍然難以望其項背。而晶圓代工位居半導體產業價值鏈的中游，對上下游的帶動效益最大，也是台灣高科技產業中最具競爭力的產業之一。

特質 一國半導體產業之盛衰，代表其電子產業興盛與否，半導體產業強大者，即表示其電子產品也立於不敗之地 半導體產業是高技術密集及高資本密集的產業，故半導體技術能力，也展現了一個國家在科技產業上之地位 我國電子產業在政府長期支持及業者努力下，已是我國第一大產業 在於國內半導體產業技術國際競爭能力，面對國際強烈之競爭環境，我們對半導體產業國際競爭力長期發展趨勢了解實有其必要。

半導體產品類別

半導體製造業各製程潛在危害暴露

(一)擴散工程（Diffusion） 化學槽反應是用各種不同比例之溶液（主要為酸鹼溶液）藉以除去晶圓表面上的粉塵、金屬污染或光阻劑 高溫爐管則是在高溫狀態下與晶圓反應或利用沉積原理，形成製程上所需要的氧化層、氮化矽、複晶矽等各層。 擴散工程安全衛生之潛在危害包括：酸鹼溶液、有機溶劑、刺激性及有毒氣體、火災燃燒、高溫灼傷及人因工程等危害，另各種機台密集，所產生的噪音危害，亦應小心注意。

(二)微影工程（Photolithography） 指將光罩（mask）上之各種電路圖形轉移到晶圓（wafer）表面的過程。此項工程需用到光阻劑，故必須於黃光區中，以避免光阻劑遭光能反應而破壞。 潛在危害包括：紫外線曝露、有機溶劑、各機台所產生之噪音及人因工程等危害。其中，又以有機溶劑可能造成生殖系統長期效應特別值得注意

(三)薄膜工程（Thin Film） 離子植入係指利用高能量離子束將欲植入之離子（如：砷、磷、硼等離子）植入半導體中。 沉積薄膜是利用化學氣相沉積或物理氣相沉積等方式，使反應氣體分別以蒸氣沉積和濺鍍方式到晶圓表面上。 潛在危害包括：刺激性及有毒氣體，金屬燻煙及氧化物之吸入，酸鹼溶液，游離及射頻輻射，噪音及人因工程等危害。此外製程中使用SiH4等自燃性氣體（phrophoric gas），若發生洩漏或系統故障，則可能會引起火災爆炸等危險。

(四)蝕刻工程（Etch） 指利用蝕刻液（如：HNO3、HF、CH3COOH等混合物）的濕式蝕刻或利用氣體電漿的乾式蝕刻等方法，藉以進行各種元件之布局，在次微米製程中，目前使用乾式蝕刻法已成為主流。 潛在危害包括：刺激性及有毒氣體、酸鹼溶液，射頻輻射及人因工程等危害。

半導體製造業作業環境造成危害來源 A.酸液：醋酸、鹽酸、硝酸、磷酸、硫酸、氫氟酸等六種。 B.溶劑：丙酮、2-甲氧基乙醇、乙酸正丁酯、過氧化氫、甲醇、異丙醇、甲苯、三氯乙烯、三氯乙烷、二甲苯、乙二醇單甲醚醋酸酯（ethylene glycol monomethyl ether acetate）、HMDS（hexamethyldisilazane）等十二種。 C.反應氣體：氯化氫、砷化氫、三氟化硼、乙硼烷、二氯矽烷、磷化氫、三氯化硼、矽烷、六氟化硫、氧氯化磷、三氟化氮等十一種。

電子工業安全衛生問題 緊急應變計畫（57.1％） 異味的控制（57.1％） 火災的預防（50％） 製程中化學物的減毒與減量（50％）。

半導體工業普遍存在的問題 監測器誤警（50％） 異味發生（35.7％） 化學品外洩（28.6％） 火災的發生（7.1％） 因其使用大量的劇毒化學物質，調查中發現85.7％的工廠具有緊急應變計畫。

半導體行業職業危害調查研究 各項作業環境健康異常人員，經調查分別為： 有機溶劑作業－肝功能異常人數：20.2% 噪音作業－聽力檢查異常人數：18.7% 鉛作業－血液及尿值異常人數：12.7% 精密作業－視力異常人數：18.4% 特殊化學作業－肝功能異常人數：24.1%

化學性危害 (1)軟焊作業場所排氣再循環可行性之研 究 (2)有機溶劑廢氣污染調查與管制之研究 (3)某軟焊作業迴風通風系統可行性探討 (4)半導體工業員工尿中Hippuric Acid及血液學檢查之斷代研究 (5)磷化氫濃度測定技術研究 (6)半導體有機蒸氣紅外線光譜自動監測技術研發 (7)半導體業紅外光偵測技術評估與建立 (8)電子業從業人員職業性手部皮膚疾病之盛行率與相關因子調查 (9)半導體員工肺功能研究

(1)軟焊作業場所排氣再循環可行性之研 究 為針對軟焊作業場所，實施排氣再循環系統，以節省空氣調節能源 A.經過妥善處理後，回收空氣中微粒及鉛污染，對於排氣再循環系統而言，並不是重要的因素。 B.有機溶劑蒸氣（異丙醇、1,1,1-三氯乙烷、丙酮、丁酮及甲苯），需先加以前處理後，方可排氣再循環，否則將使空氣中有機蒸氣的濃度逐漸提高。

(2)有機溶劑廢氣污染調查與管制之研究 半導體行業常用之有機溶劑，以丙酮、異丙醇、二甲苯、丁基乙酮、乙基苯、乙酸甲氧基乙酯為多。 A.對於有機溶劑廢氣大部分皆採用局部排氣，少部份用整體換氣。 B.整體換氣及廢氣再循環，僅對粒狀物排放有效，至於有機溶劑蒸氣部份，則會使廢氣濃度因循環而再增加。

(3)某軟焊作業迴風通風系統可行性探討 A.以半導體工廠軟焊作業為例，評估迴風系統運用在軟焊作業場所的可行性。 B.研究調查結果顯示，迴風中之粉塵濃度與鉛濃度遠低於環境法規與作業環境空氣中有害物質容許濃度之規定。 C.應用迴風系統可能面臨的最大問題在於其排氣中含有特殊味道，如果需要去除其味道再進行迴風的話，則經濟效益上並不可行，因此並不建議在該作業場所使用迴風系統。

(4)半導體工業員工尿中Hippuric Acid及血液學檢查之斷代研究 本研究選取北台灣某半導體工廠之77名員工為樣本，進行多項臨床檢查並分析尿中hippuric acid／creatinine做為有機溶劑暴露指標。 根據員工之工作部門分為攝影、酸蝕／擴散及對照三組，其尿中hippuric acid平均值，依序為0.369，0.296及0.233g／g creatinine 單變項分析結果顯示，尿中hippuric acid含量與血中血紅素及血容比呈負相關，關於有機溶劑暴露與B型肝炎帶原狀況、喝酒、抽煙與其它臨床檢驗值之交互作用將有待進一步研究。

(5)磷化氫濃度測定技術研究 進行磷化氫氣體FTIR光譜分析方法先導性研發，並完成OSHA-180磷化氫分析方法之適用性及精確性探討。

(6)半導體有機蒸氣紅外線光譜自動監測技術研發 針對九種半導體製造業常用之化學物質，甲氧基乙醇、乙酸正丁酯、甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、三氯乙烯、1,1,1-三氯乙烷及1,1,2-三氯乙烷 建立下列系統：定濃度有機蒸氣產生系統、氣體濃度自動監測系統、標準紅外線譜圖、自動分析鑑識系統。

(7)半導體業紅外光偵測技術評估與建立 主要為調查國內晶圓工廠的環境狀況，瞭解其可能潛在的危害源 初步選擇兩家工廠於製程區、機台附近進行廠內環境即時量測，通風區進行空氣中背景資料建立 在正常作業下暴露濃度皆較法定容許濃度為低 潛在的危害為操作不當所造成的瞬間高濃度暴露，其中機台維護人員是廠內較高暴露危險群 針對環境測量所需儀器已完成初步設計及功能驗證，將持續進行改良。

(8)電子業從業人員職業性手部皮膚疾病之盛行率與相關因子調查 接觸性手部皮膚炎是電子從業人員較常見的健康問題之一 皮膚不適主要的發生部位，依次為手掌、臉部、手臂、手背、指甲縫及手腕等 其主要症狀則包括紅、癢、乾燥、脫皮、龜裂等。造成職業性皮膚紅癢之相關因子則包括軟化／去膠、沾錫／鍍錫、包裝／出貨、印刷／打印、晶圓製造、手焊零件、焊晶及切割等八項工作 個人因素則有蕁痲疹、金屬過敏、異位性皮膚炎、氣喘症及過敏性鼻炎。

健康檢查與貼膚試驗在183為受檢者中，對鎳過敏者為（16. 4％，30人）；而對鉻（14. 2％，26人）與鈷（9 健康檢查與貼膚試驗在183為受檢者中，對鎳過敏者為（16.4％，30人）；而對鉻（14.2％，26人）與鈷（9.8％，30人）及4-Phenylenediamine（6.0％，11人）等呈陽性反應的比率亦高。 在檢查當日經診斷為患有職業性皮膚病者共70位。其中6位是過敏性接觸皮膚炎患者，主要致病物質為鎳、鈷、鉻、Benzocaine及4-Phenylenediamine， 64位為刺激性接觸皮膚炎患者；為接觸粉塵／粉屑（如玻璃纖維）、燒／燙傷、暴露於有機溶劑、電鍍液及強酸或其它的物理因素等。

(9)半導體員工肺功能研究 半導體製造過程需用大量的化學物品，包括有毒的氣體、酸、溶劑。在這些有毒的化學物品中，許多具有肺部毒害。 針對對台灣一家半導體公司926位員工健康檢查的機會，對其中249位肺功能檢查（FVC、FEV1、MMEF、FEV1／FVC ratio）作分析。依據員工工作性質分成：攝影（photo）、植入、酸蝕／擴散／純水、及對照組（研發及辦公室人員）等部門。結果顯示男性在photo部門及植入部門員工有侷限性肺病變，需要進一步評估調查。

工作於清淨室之婦女確實比非清淨室工作婦女有較高的自發性流產比例，他們推論與乙二醇醚的使用有關 探討關於半導體製程中預防保養工作[20]，主要針對蝕刻、薄膜及離子植入程序，進行採樣以評估進行預防保養工作時，在發生短時間內化學及物理性危害暴露下對人體所造成的影響。

人因工程危害 電子業重覆性工作傷害: 過度地使用手腕及其它關節部位所造成累積性傷害 在工作台椅方面比較沒有注意到人因之考量 安全操作方法之教育與訓練上仍不足

員工以拉傷、扭傷及脫臼為最常見之傷害，其次則是割傷、刺傷、抓傷及擦傷 有37％之工作者表示曾經發生背痛，而一年中頸痛和肩痛持續發生超過一週以上之工作者，則分別為27％和23％。

電子業職業性肌肉骨骼障礙 高達66.36％（1351人）的受訪者自述有肌肉骨骼不適的現象 其中69.36％（937人）出現問題的個案都認為可能是因工作而引起的。 不適的部位包括肩膀、頸部、下背部、手腕及上背部 症狀以酸、疼痛為主。插件、每天抓握或捏起物品的時間、操作振動性物品的時間、坐著的時間以及光線不足或視力不佳等導致肌肉骨骼不適問題的主要因素 光線不足或視力不佳可能造成肌肉骨骼不適的指數最高。

危害性氣體 根據危害特征，IC製造工藝中使用的氣體分為以下四類：有毒、易腐蝕、易燃和自燃性氣體。 有毒氣體指對人體生命有危害性的氣体，例如AsH3、PH3和B2H6。 腐蝕性氣體接觸時會損毁生命組織和設備，例如HCl和HF。 易燃氣體則為暴露於火星、明火和其它燃燒源時易被引燃的氣體，例如H2、PH3和SiHCl3。 54℃以下在空氣中易自燃的物質稱為自燃性氣體，例如CVD法沉積多晶硅、SiO2和Si3N4時常用的氣體Si3H4。

危害性氣体的毒性等級是以規定時間内人體暴露在其中却不會受到健康傷害的最高濃度來量化的。允許暴露的程度越低，毒性越大。 TLV-TWA和TLV-STEL是衡量暴露程度的兩個指標。TLV-TWA是美國政府工業安全學家會議定義的。它表示員工在無限長時間内每天工作8小時、不會受到傷害作用的最高濃度。TLV-STEL則是以15分鐘為時間加權的平均暴露程度。員工每次暴露不能超過15分鐘，一天不能重復超過4次。 立即危害健康濃度IDHL為暴露30分鐘時，不會有礙員工逃生或引起任何永久性健康損害的最高濃度水平。准許暴露極限PEL是職業安全和衛生恊會（OSHA）規定的標準，它是以時間為權重（通常为8小時）的平均暴露極限濃度或最高暴露極限濃度。

危害性化學品 用的許多液體化學品是危險的腐蝕性物質。 處理腐蝕性化學品時，則必須穿戴上正確的眼鏡和身體防護設施，例如防止化學品濺灑的防酸圍裙、手套、袖罩和靴子

為防止吸入腐蝕性化學品的蒸氣，必須在通風橱中進行操作。 儲存化學品時也必須特别小心。例如，HF必須保存在塑料容器中，因為它會腐蝕玻璃。 所有員工必須知道最近的眼睛冲洗器和淋浴器。因為大多数溶劑會揮發出有害蒸氣，而且許多是易燃的，所以防止暴露和吸入溶劑蒸氣的眼部和身體防護設施也是必不可少的。 溶劑必須保存在易燃物質儲存櫃中，遠離火、火星和熱源。 處理廢溶劑時要將它們放置在廢溶劑容器中。注意要特别小心，不能將廢酸和廢溶劑混合在一起，防止發生劇烈的化學反應。

觸電和輻射危害 觸電會導致嚴重後果，例如燒傷、肌肉和神經損害、心臟停止跳動、呼吸停止甚至死亡。 當通過人體的電流超过100mA時，它就會干擾心臟的恊調運動，使心臟進入纖維性顫動狀態。伴隨着血液循環的中斷，3~5分鐘内就會導致死亡。 如果能得到快速、正確的救助，例如給處於纖維性颤動狀態的心臟施加大電流脈衝，還是有可能使心臟恢復正常心律的。

汞燈發射的紫外光用于光刻工藝 水銀（Hg）在室温下是一種液體，其蒸氣毒性很高。 汞燈中的水銀被裝在一个玻璃球中，必順小心處理。 更换水銀時，必順戴上手套。否则萬一有油漬殘留在玻璃上的指紋上時，就有可能導致玻璃受熱不均匀，出現裂縫，最終發生爆炸。 為了防止眼睛受到傷害，必順警告工人不得在没有UV防護眼鏡的情况下直視汞燈發射的紫外線。

DUV步進曝光機中的準分子激光光源 會傷害皮膚和眼睛。當DUV激光器安放在潔淨室外面時，工人會不小心進入激光束傳播路徑。 為了防止發生這一事故，在安裝和維護過程中需要有復雜的激光防護幕墙保護。 現在的激光器通常都是在步進曝光機旁進行安裝和維護的，因此大大降低了危險性。

準分子激光器中使用的氣體含有有毒的氟 必順對激光器諧振腔進行周期性的填裝，操作過程中必順執行嚴格的安全操作流程。 準分子激光器還要使用高壓電源。儘管先進的電源很少需要維護，在激光器上進行這類操作時還是小心謹慎為好。

離子注入機會産生低劑量的X射線 為了吸收這些X-射線，必須使用>6.5mm厚的鉛屏蔽，將注入機外面的輻射程度保持在推薦極限值0.25mrem/hr以下。 因為維護技術人員必順進入設備内部工作，所以他們必須配戴X-射線監視器，並定期接受血紅素檢查。 血红素效應是接觸輻射多少的早期指標。 周期性的輻射程度檢測也成為離子注入機的經常性維護項目之一。

Fab火災 fab使用了許多易被火星、明火和電加熱器引燃的易燃化學品和氣體。 有些設備例如熱墊板和浸入式加熱器也會産生電路方面的危害，引發周圍物質發生火災。 最有價值的安全措施是培訓出訓練有素的人員。 懂得如何處置緊急事故的人員是fail-safe裝置和任何其它軟件或硬件系統永遠無法取代的。那些系统只是幫助人們提高效率的輔助手段。

結 語 半導體製造業產生危害主要有有機溶劑、毒性氣體、酸液、異味、人因工程危害及皮膚疾病等 使用到高能量的製程如電漿、氣相沈積技術，則可能產生未知的反應副產物，影響人體健康 半導體廠製程區具有良好的通風換氣方式，氣流由上方往下流佈，污染物不易擴散至呼吸帶高度，在正常作業時工人暴露濃度絕大多數低於容許濃度標準，只有在異常狀況或預防保養時才可能使暴露濃度超過容許濃度標準

以傳統的採樣分析方法來評估暴露危害的程度，由於測得濃度為時量平均容許濃度，對於瞬間高濃度暴露無法確切掌握而可能造成誤導，顯現不出真實暴露狀況 勞工安全衛生研究所近年來發展以紅外光偵測技術，進行半導體廠的環境量測，此偵測技術優點在於可即時測得不同污染物及其濃度，實際應用時可先用開放光徑的霍氏紅外光遙測儀量測初步結果，先確定污染物發生區域後，再以封閉式紅外光吸收槽,對污染源進行更進一步評估，此方法將可協助廠方有效監測毒性氣體外洩、瞬間高濃度暴露進而即時處理以降低危害。 潛在許多安全衛生問題。在這些危害下，其暴露族群以實際必須進行維修、清洗各種製造設備之勞工，所受暴露可能較為頻繁且嚴重，其次則是技術員在某些操作過程中，亦有暴露之可能

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