第二章 製程危害分析
2.2 氣瓶櫃設備(Gas Cabinet)介紹
圖2.3 氣瓶櫃應提供五種重大功能：漏氣圍堵、火災防護、機械防護、
使用控制及氣體隔離。其規範重點為：
1.不相容的氣體應置於不同氣瓶櫃。
2.自燃性、可燃性、腐蝕性及毒性物質，應放置於至少gauge 12(2.7mm)金屬 氣瓶櫃內，氣瓶櫃有自動關閉功能及purge設備，啟動溫度74℃的灑水頭 應安裝於氣瓶櫃內。
3.每一氣瓶櫃應有遙控啟動緊急停機開關；在氣體偵測器連動、停電十五秒 以上、氣瓶櫃內無機械排風、火災偵測器連動、流量過大控制啟動、地 震情況緊急關閉閥能被自動關閉；
4.SiH4 鋼瓶應安裝限制流量孔(RFO)。
5.設氣體偵測器。
6.適當排氣量。
7.易燃性、自燃性氣體之氣瓶櫃內電氣應具適當防爆性能。
圖2.4 氣瓶櫃
2.3 故災害案例分析
電產業與半導體產業隨著製造技術的進步，製造使用特殊氣體的數 量及濃度等也隨之變化。特殊氣體是製造生產最大之風險因素，這在過去，
現在也是相同的情形。特殊氣體具有可燃性與毒性，從供應端、機台設備 端、及廢氣除害設備等過程如圖2.5所示。以半導體為例，表2.1 說明1991 年日本半導體製程災害事故於氣體災害事故43件中，鋼瓶櫃之災害佔12件 最高，CVD機台之災害佔10件為次。日本半導體工業意外以特殊材料與藥 品所佔比例最高(60%)，機械與電機設備次之佔19.6%，氣體佔18.7%。氣體 中以矽甲烷所引起之事故最多，佔20%【1】。
圖2.5 特殊氣體供應流程圖
事
光
特殊氣體鋼瓶
氣瓶櫃
機台
Local scrubber
Central scrubber
排至大氣
表 2.1 日本半導體製程災害事故分析表
表2.2 矽甲 象，消防之Flame detector亦 水 local scrubber
處閃火燃燒。
check valve之內 1.管路阻塞 伸縮接頭管路 部球體燒燬，
bellow受損 2.材質不佳 3.反應氣體過量
2.4 因子辨識
4.氮氣purge，調壓閥故障 5.氮氣purge，管件氣體外洩，有人員傷亡及 火災爆炸之危害
閥件之彈簧片老化
材料品質不良 gasket安裝不良 gasket未更換 閥件鬆脫
區域 危害事件 危害因子 端 人員傷害 Sprinkler無作動
Chamber和pumping之管線 之dry pump Shut 壓力過高，嚴重時，導致
chamber壓力增高，破裂造 成火災爆炸
Pumping Line Down
廢氣無法帶走，壓力上 升，有火災爆炸及人員傷 害之危害
管線阻塞 機
台 端
火災爆炸之 Bellow、check valve 燒毀 氣體外洩，有
危害 Pumping Line閥件鬆脫 排氣出口端燃燒 吸附桶飽和
Processing Gas反應燃燒不 完全，會燒壞出口管線，
流量設定錯誤
有火災及人員傷害之危害 管線堵塞導致pump瞬間跳 掉時，嚴重時會導致管線 中氣體逆流及local
scrubber回火
管線堵塞，pump故障 exhaust line阻塞
高溫使connector 之O-ring 變質或尾氣溫度過高，嚴 重時可能造成外洩及火災 爆炸
冷卻風量不足，製程廢氣流量過大 除
害 設 備
因系統為負壓狀態，導致 空氣流入管線中與SiH4燃 燒，有潛在造成回火之危 害
O2測漏失效
第三章 FMEA 及 FTA
FMEA是一種辨識潛在的產品失誤模式的分析技術，目的在偵測可能導 致意外或嚴重事件之失誤情況。FMEA具有詳細的格式，對設備清單內的每 一設備／零組件一一分析，以故障模式出發，細究造成原因，探討其將導 致的後果，賦予關鍵等級或嚴重等級，並由各資料庫查得發生的可能性，
最後是提出改善意見或檢測建議。因此，FMEA通常可用在可靠度的分析。
因為其注重於個別元件的失誤，因此通常也稱為“由下到上＂的邏輯方 法，作為安全分析的工具。對總體風險具有量化的能力，這可減少在安全 分析時許多主觀因素。此法如應用於建廠初期，可輔助設計，建立高可靠 度、高維護度、而且是安全的系統。
FMEA是評估製程中設備可能失效或不當操作之途徑及其影響之分析 方法。分析人員可依據這些失誤之描述，作為改善系統設計之基礎資料。
分析人員在進行FMEA時會對設備可能產生的失誤與其潛在的影響作一詳 細的描述，如果不針對這些失誤進行改善或對其可能的影響進行預防，則 系統雖然順利運轉，但這些潛在的失誤仍有可能會發生，進而造成財產損 失或人員傷亡。
失誤模式及影響分析可由單一人員的執行，但其分析結果應由其他人 員來審核，以確保分析的完整性。至於分析人員數目的多寡則取決於欲分 析系統或工廠設備的大小規模及複雜度，不過，分析人員對於設備的功能、
設備的失誤模式，以及這些失誤對系統或工廠的影響應有相當程度的瞭解。
FTA和FMEA一樣，亦首先發展於美國國防科技工業，導因於航空工業 與國防工業屢生事故，美國空軍乃商請貝爾實驗室研究一套追尋事故前因 後果的方法，在事故發生之前，能預先知道失誤所在及其發生的機率。1961 年，H. A. Watson 以及 A. B. Mearns 研究出一種邏輯圖形的方法，以追溯
系統中所有可能導致不幸結果的失誤。
失誤樹分析【7】【18】是一種利用圖形邏輯運算閘來進行危害分析的 一套危害分析系統，它的基本邏輯觀念就是由一個意外事件的結果作為起 點，透過分析人員的思考及邏輯閘的運作一步一步去推導其發生事故的基 本原因，然後算出其意外事件發生的機率，在基本的架構上失誤樹分析屬 於一種演繹法。
在系統安全分析方法中，FMEA與FTA可相輔相成，兩者具有表3.1之特 點。
表3.1 FMEA與FTA特點
特 點 FMEA FTA
1.使用歸納法 ◎
2.使用演繹法 ◎ ◎
3.最適宜作單點故障分析 ◎
4.最適宜作多點故障分析 ◎
5.可應用於設計階段 ◎ ◎
6.使用表格形式 ◎
7.使用邏輯樹圖形 ◎
8.最適於分析高風險系統 ◎ ◎ 9.可作為輔助性分析方法 ◎ ◎
3.1 FMEA 設計
彙整過去光電業與半導體業發生之相關事故災害類型，修正設計出一 適用於矽甲烷供應系統安全評估之FMEA分析表，如表3.2所示。
表3.2 FMEA分析表
表3.3 失誤機率與改善後再發生頻率 等級區分
分級 說明 預期發生頻率 發生機率(hr-1) 5 很高 一年發生三次以上(含 3 次)。 3.42×10-4 4 高
一年發生一次以上或二次以下。
(三年內發生一次以上，但一年不 超過一次)
1.71×10-4
3 中等 約一至五年發生一次。(五年發生
一次以上，但五年不超過一次) 4.57×10-5 2 很低 約五年發生一次。(五年不超過一
次) 2.28×10-5
1 幾乎不可能 不太可能發生。 1.00×10-6
表3.4 失誤嚴重性 等級區分
等 級
嚴重 度
財產損失 生產損失 人員傷亡或職業病
5 重大 在一千萬以上 停工一個月 一人死亡或三人嚴重 受傷
4 高度 100 萬到一千萬元之 間
停工二週 二人以上之嚴重傷害
3 中度 10 萬到 100 萬元間 停工一週 需要住院醫療之嚴重 傷害
2 低度 1 萬到 10 萬元之間 停工一天以下 需要醫療處理的傷害 1 輕微 小於 1 萬元或輕微受
損，無明顯損失
短暫停工，無明顯 損害失
不需或僅需一般處理 之傷害或疾病
3.2 失誤樹分析
FTA是將不希望發生在系統或機器的事件設定為「頂層事件」，檢討造 成頂層事件的要因，然後求出成為原因的各種「基本事件」的解析手法。
亦即把頂層事件當做樹的頂點，針對複數要因繪製成如同樹枝一樣末端擴
大的圖。FTA分析使用某些術語與符號，皆代表特定的意義。這些符號及名 稱說明如表3.5，其邏輯樹圖形如圖3.1所示。根據表2.3 危害因子辨識表可 繪製出圖3.2之SiH4事故FTA。
表3.5 失誤樹的符號及名稱說明
符號 名稱 說 明
頂上事件
為失誤樹分析中位置在最上面的事件，這 些事件通常為我們不希望發生的意外事 故。
次 因 失 誤 事 件
長方形符號：代表一特定的事件，常常表 示AND gate 或 OR gate 的輸入或輸出，進 一步的分析是可能的。用以描述某一狀況 或事象的結果，是由另外的故障肇因由輸 入事象經閘運算所得。
基 本 失 誤 事 件
圓形符號：代表系統中的某一基本元事 件，無需加以進一步的分析，這些元件也 許是人為失誤或機械設備故障或失去功 能。
最小水準的基本事件。
可以單獨得到發生機率的事件。
或閘 (OR gate)
某一事件係由多個不同原因所造成，而且 只要其中一個或以上的原因出現即可導致 該事件發生。
符號 名稱 說 明
和閘 (AND gate)
某一事件係由多個不同原因所造成，而這 些原因必須同時出現才會導致該事件發 生。
圖3.1 失誤樹圖形之結構
頂上事件 和閘
B，C 為造成頂上 事件的原因 或閘
C1 C4
，C2，C3，
， C5 為造成 C
的原因
圖3.2 之 SiH4 事故 FTA
第四章 問卷調查
依據表2.3 危害因子辨識表，結合表3.1 FMEA分析表，設計出SiH4氣 體安全管理調查表，如附錄二，並對光電產業與半導體產業進行問卷調查，
希望藉由問卷調查蒐集這些危害因子之失誤機率、失誤嚴重程度以及此危 害因子依據預防措施改善再發生失誤之機率。
本次問卷之目的在探討相關之管理機制是否能真正預防事故之發生，
問卷共分四個部份：
1. 基本資料
2. 氣體供應端FMEA分析表：表4.1 3. 機台端FMEA分析表：表4.2 4. 除害設備FMEA分析表：表4.3
藉此四部份之問卷以瞭解矽甲烷供應系統之安全性，及光電廠與半導 體廠之作業管理差異為何？再進一步依據預防措施進行改善以提升作業安 全。
表4.1 氣體供應端FMEA分析表
項次 失效因子 失效模式 失效影響
A01 鋼瓶作業 種類錯誤 遇不相容物，造成火災爆炸
A02 鋼瓶作業 翻覆 氣體外洩，有人員傷亡及火災 爆炸之危害
A03 鋼瓶作業 碰撞 氣體外洩，有人員傷亡及火災 爆炸之危害
A04 鋼瓶作業 拆錯使用中的氣瓶 氣體外洩，有人員傷亡及火災 爆炸之危害
項次 失效因子 失效模式 失效影響
A05 氮氣 purge 手動閥誤關
purge 不完全，管線內仍含有 SiH4，於拆換鋼瓶時有潛在造 成火災及人員傷亡之危害
A06 氮氣 purge 氣動閥故障
purge 不完全，管線內仍含有 SiH4，於拆換鋼瓶時有潛在造 成火災及人員傷亡之危害
A07 氮氣 purge 氮氣供應不足
purge 不完全，管線內仍含有
purge 不完全，管線內仍含有