國
立
交
通
大
學
工學院產業安全與防災學程
碩士論文
安全變更管理-以半導體廠電化學電鍍製程設備系統
風管改置為例
Safety Management of Change – Case Study of Exhaust Retrofit at
ECP Process System in Semiconductor Fab
研 究 生：陳慧君
指導教授：蔡春進 教授
安全變更管理-以半導體廠電化學電鍍製程設備
系統風管改置為例
Safety Management of Change – Case Study of Exhaust Retrofit at
ECP Process System in Semiconductor Fab
研 究 生：陳慧君 Student：Huei-Jiun Chen
指導教授：蔡春進 Advisor：Dr. Chuen-Jinn Tsai
國 立 交 通 大 學
工學院產業安全與防災學程
碩 士 論 文
A Thesis
Submitted to Degree Program of Industrial safety and Risk management College of Engineering of National Chiao Tung University
in partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master
in
Industrial safety and Risk management June 2009
Hsinchu, Taiwan, Republic of China
中華民國九十八年六月
安全變更管理-以半導體廠電化學電鍍製程設備系統風管改置為例
學生：陳慧君 指導教授：蔡春進 國立交通大學工學院產業安全與防災學程碩士班摘 要
任何化學品、管路、設備零組件等工程變更，以及當設施的改變會影 響到製程時，都有可能產生未曾預期的安全衛生及環境的危害。本論文之 主要研究目的為以電化學電鍍製程設備之系統排氣風管改置工程為案例並 藉由在半導體產業之工作經驗所累積之知識及參考國內外法規或標準，以 探討安全變更管理（Safety Management of Change，簡稱 SMOC）應用在半 導體廠安全管理上的重要性。並藉由電化學電鍍製程設備之機台製程特性 證明在進行變更前不僅需執行安全變更管理評估，更要加入風險評估方 法，則可有效避免發生排氣風管拆除施工時，因未針對變更機台特性及其 潛在風險提出改善預防措施導致機台氫氣殘氣逸散引發機台氣體偵測器作 動，並啟動廠區自動語音疏散警報，使無塵室操作人員及施工廠商立即停 下工作進行疏散，進而造成工廠生產中斷類似案件。 本研究證明安全變更管理程序中風險控制的重要性，進而發展結合傳 統之單點安全變更管理程序與風險評估而成的系統化安全變更管理程序， 並進行分析傳統單點安全變更管理程序與系統化安全變更管理程序之執行 方法的不同及其改善效益。除此之外也提出如何改善安全變更管理在執行 面上所遇到之問題分別為:第一、加強安全變更管理制度之宣傳。第二、建 置完整安全變更管理審核機制。第三、安全變更管理制度分級機制。第四、 建立 e-化之安全變更管理程序。並可作為業界未來在執行安全變更管理制 度時之參考指標。Safety Management of Change – Case Study of Exhaust
Retrofit at ECP Process System in Semiconductor Fab
Student：Huei-Jiun Chen Advisors：Dr. Chuen-Jinn Tsai
Institute of Industrial Safety and Risk Management College of Engineering
National Chiao Tung University
Abstract
Any engineering changes from chemical, pipe, parts of equipment or layout of manufacturing process might generate unexpected hazards of safety, hygiene & environment. The major purpose of this thesis is looking for the importances of applying Safety Management of Change (SMOC) in safety management in semiconductor fab using exhaust retrofit at ECP process system as an example. It is shown that not only enforcing SMOC assessment before changing is needed but also risk assessment should be involved to avoid gas leakage accident which occurred when risk assessment on characteristics of equipment changings was not properly conducted. Insufficient prevention action caused residual hydrogen leak and activation of gas detectors which triggered evacuating broadcasting. As a result, manufacturing process was interrupted.
This research has demonstrated the importance of risk control of safety management of change. Systematic safety management which combines the traditional single point SMOC and risk assessment has been developed. The difference between the work procedure of the traditional SMOC and systematic safety management of change was compared and the benefit of using the systematic approach was calculated. The methods to improvement the SMOC procedure are summaried as：1. Enforce the SMOC rules. 2. Establish fully review mechanism of SMOC. 3. Classify SMOC rules. 4. Employ SMOC procedure on-line. The conclusions of this study are useful for the releavant industry.
誌 謝
本論文得以順利完成，特別感謝指導教授蔡春進教授不遺餘力的教誨 及不斷的提醒與鼓勵，讓我能在工作繁忙之虞不放棄學業而完成論文研 究。此期間並與在學之學長(姐)及同學們彼此間交換不同之研究心得及工作 經驗，並透過所學的知識驗證於工作實務上，且對未來推動及執行安全與 災害防護上能以更多不同角度進行探討。 在此亦要感謝我的先生楊毓中在我在學期間七年中從旁支持讓我能完 成人生重要里程碑及擁有兩個可愛的寶貝侑函及傑，除此之外亦要感謝任 職公司之長官等及同事的指導與協助，並且提供相關之建議與資料讓本論 文能順利之完成，在此獻上我最深的敬意，並且說聲謝謝你們。目 錄
頁次 中文摘要……… i 英文摘要……… ..ii 致謝 ………..iii 目錄 ……….……….iv 表目錄 ……….vii 圖目錄 ………viii 第一章、緒論………...1 1.1 研 究 動 機 ………..1 1.2 研 究 目 的 ………..1 第二章、文 獻 探 討 ………..3 2.1 半 導 體 廠 特 性 說 明 ……….3 2.1.1 半 導 體 產 業 之 定 義 ………..3 2.1.2 半導體產業特性………3 2.2 國內外半導體相關災害事故統計………...5 2.3 國 內 外 相 關 法 令 規 定 ……….7 2.3.1 國內安全衛生法規之規定………7 2.3.2 國外相關規範……….8 2.4 半導體廠安全變更管理主要類型與潛在風險………...9 2.4.1 主要類型……….9 2.4.2 潛在危害………...10 第三章、研究方法……….11 3.1 研究方法與流程……….113.2 風險評估方法介紹……….13 3.3 電化學電鍍製程簡介及設備暨廠務系統說明……….18 3.3.1 電化學電鍍製程簡介………...18 3.3.2 電化學電鍍製程設備簡介………...………20 3.3.3 電化學電鍍製程所需之廠務供應系統相關資料…………...22 第四章、初步結果與討論……….23 4.1 安全變更管理制度簡介………..23 4.1.1 相關名詞定義………23 4.1.2 安全變更管理之範圍………24 4.1.3 安 全 變 更 管 理 責 任 單 位 權 責 ……….25 4.1.4 安全變更管理之申請及審查程序………25 4.1.5 安全變更管理之查核表………27 4.2 傳統之單點安全變更管理分析………..33 4.2.1 半導體廠安全變更管理案例說明………33 4.2.2 執行傳統單點安全變更管理程序效益分析………39 4.3 系統化之安全變更管理程序………..42 4.3.1 系統化安全變更管理之風險評估程序………...43 4.4 傳統單點及系統化之安全變更管理程序及效益比較………….48 4.5 安全變更管理制度改善對策……….50 4.5.1 加強安全變更管理制度之宣傳………...50 4.5.2 建置完整安全變更管理審核機制………...50 4.5.3 安全變更管理制度分級機制………...51 4.5.4 e-化之安全變更管理程序………53 第五章、結論與建議……….56 參考文獻………...………..58
表目錄
表 1、晶圓製造之各製程目的說明………4 表 2、半導體廠之安全變更管理分類統計資料(2004~2007)………9 表 3、美國半導體協會風險評估規範（SEMI S-10-1296）之嚴重性等級…15 表 4、美國半導體協會風險評估規範（SEMI S-10-1296）之可能性分類…16 表 5、美國半導體協會風險評估規範（SEMI S-10-1296）之風險等級表…16 表 6、美國半導體協會風險評估規範（SEMI S-10-1296）之風險等級表…17 表 7、ECP 製程所使用之化學物質危害特性………..22 表 8、ECP 機台風管改置安全變更管理申請表………..34 表 9、廠務排氣風管移位工作安全分析表………...38 表 10、ECP 機台製程風險等級判定表………43 表 11、美國半導體協會風險評估規範之風險控制規劃表……….45 表 12、傳統單點及系統化安全變更管理程序及效益比較表……….48 表 13、安全變更管理類別分級表……….52圖目錄
圖 1、積體電路 IC 成品製造流程圖……….3 圖 2、災害類型分析………6 圖 3、引起事故之氣體類型………6 圖 4、研究方法與實施流程………..12 圖 5、銅製程製造程序………..18圖 6. EBR(Edge Bevel Remove) Process………19
圖 7、經過回火製程之前後差異………..20 圖 8、ECP 機台設備組成說明………..21 圖 9、安全變更管理系統申請及審查流程………..26 圖 10、機台發生氣體警報原因之相對位置圖………41 圖 11、系統化之安全變更管理流程圖………47 圖 12、e-化安全變更管理系統流程圖……….54
第一章、緒論
1.1 研 究 動 機
職業安全衛生管理系統 OHSAS 18001 第 4.3.1 節 ”危害鑑別、風險 評估與風險控制之規劃” 所揭示與強調的精神為建立以風險為基礎的安全 衛生計劃，因此半導體工廠在導入職業安全衛生管理系統 OHSAS 18001 後，很重要的工作即為執行風險評估並依據評估結果進行改善或加強相關 防護。 然而半導體工廠製程規劃中隨時可能因操作、維修、產能、節能、改 善品質、改善操作流程及成本因素考量而進行生產線變更、設備及供應系 統變更，這些變更不論是硬體的設備、原物料使用等或是軟體操作如操作 條件的更改，都可能對製程原先之安全防護或製程危害評估結果產生影 響，甚至使原先之安全防護完全失效或影響其他相關設計，新的風險亦伴 隨這些變更工程而來，進而發生意外事故或人員傷害。因此，有效的進行 變更工程的危害鑑別與風險分析，並且提出詳細的變更書面說明經過現場 工程或製程人員及工安環保相關人員評估、審查後確認所有的風險均可被 有效的控制才可進行變更工程，成為半導體工廠導入職業安全衛生管理系 統後，非常重要的課題。1.2 研 究 目 的
任何化學品、管路、設備零組件等工程變更，以及當設施的改變會影 響到製程時，都有可能產生未曾預期的安全衛生及環境的危害。本論文之 主要研究目的為以電化學電鍍製程設備之系統排氣風管更改位置為案例探 討安全變更管理（Safety Management of Change，簡稱 SMOC）應用在半導 體廠安全管理上的重要性。並藉由電化學電鍍製程設備之機台製程特性證明在進行變更前不僅需執行安全變更管理評估，更要加入風險評估方法， 則可有效避免發生排氣風管拆除施工時，因未針對變更機台特性及其潛在 風險提出改善預防措施導致機台氫氣殘氣逸散引發機台氣體偵測器作動， 並啟動廠區自動語音疏散警報，使無塵室操作人員及施工廠商立即停下工 作進行疏散，進而造成工廠生產中斷類似案件。 故本論文之研究目的為藉由電化學電鍍製程機台變更工程為案例說明 安全變更管理之風險控制的重要性，進而延伸探討傳統之單點安全變更管 理程序與結合風險評估之系統化安全變更管理程序之執行方法有何不同及 其改善效益。
第二章、文 獻 探 討
2.1 半導體廠特性說明
2.1.1 半 導 體 產 業 之 定 義[ 1 ] 半導體製造業是將物理、電子、電機、光學、化學、機械、材 料及管理科學的高科技工業，為電子工業的上游技術產業。所謂半 導體即是指電阻係數在 10-4 ~10-2 Ω-cm之間的材料，一般所提到的 半導體工業，事實上，不僅包括以矽為主的產業，還包括其他在週 期 表 上 的 Ⅲ -V 族 及 Ⅱ - Ⅵ 族 化 合 物 半 導 體 （ Compound Semiconductor）的工業。 2.1.2 半導體產業特性 積體電路 IC 成品的完成必須經過許多繁複的程序，並藉由各 種不同製程機台及使用各種特性之氣體及化學品，詳細說明如圖 1 積體電路 IC 成品製造流程圖說明： 圖 1 、積體電路 IC 成品製造流程圖表 1、晶圓製造之各製程目的說明 製程名稱 使用目的 濕式清洗 （Wet Cleaning） 以濕式化學藥品去除矽晶片表面微粒、金屬離子、有 機物、自然氧化層等雜質，使矽晶片表面有最好的潔 淨度。如微粒需<0.1μm，且在 10 顆以下。 氧化 (Oxidation) 利用高溫及有氧的環境下，使矽晶片表面長出二氧化 矽(SiO)層。 化學氣相沉積 （Chemical Vapor Deposition） 利用化學反應，在反應器內(chamber)，將反應物生成 固態生成物沉積在晶片表面上製作薄膜。 物理氣相沉積 （Physical Vapor Deposition） 以物理方式，產生代正電之離子，加速後碰撞金屬靶 (此金屬靶微薄膜濺鍍的沉積材料)，產生金屬原子，沉 積在晶片表面上製作薄膜。
電化學電鍍(ECP) 電 鍍 為 將 先 行 以 物 理 氣 相 沉 積 (Physical Vapor Deposition, PVD)將銅種層增長為銅金屬層，後藉由回 火製程處理銅薄膜上不同的微型結構。 微影 （Photolithography） 如以光阻覆蓋薄膜、用 UV 光曝光、用鹼性溶液顯影， 將酸性之曝光光阻層中和、去除等步驟，將光罩(Mark) 的圖案(Patten)轉移至晶片上，以利蝕刻或離子植入製 程之進行。最後再用無機酸或有機溶劑將剩餘之光阻 去除。 乾式蝕刻 （Dry Etching） 以電漿(Plasma)進行薄膜圖案(Patten)蝕刻或去除。 濕式蝕刻 （Wet Etching） 以濕式化學藥品進行薄膜圖案 (Patten)蝕刻或去除。 離子植入 在半導體加入少量特定雜質(Dopants)，將原本屬於本
（Ion Implantation） 徵(Intrinsic)的無雜質半導體，變為非本徵(Extrinsic)含 雜質的半導體之過程。其目的在增加原半導體材質的 導電性。 化學機械研磨 （Chemical Mechanical Polishing） 將表面起伏不平的薄膜材質加以平坦化 (Planarization)。
2.2 國內外半導體相關災害事故統計
依據所蒐集到的國外案例共計 41 件，主要是日本半導體廠所發生 之意外災害，詳細案例分析請見附件一所示[2]，半導體廠所發生的意外 災害事故種類主要以特殊氣體洩漏、火災及爆炸意外災害事故最多， 如圖 2 所示。且依據資料顯示，爆炸事件故共 9 件，占總件數約 21.95%， 雖然比例最低，但是所造成之傷害卻是最大的，並且常為自燃性氣體 與助燃性氣體洩漏混合而起火造成爆炸，如矽甲烷洩漏爆炸事件等； 若是以火災事件進行分析可以發現，其中主要發生原因是氣體洩漏所 造成，並且一旦若是自燃性或可燃性氣體洩漏事件發生，常常在極短 時間內即會擴散出而引發火災及爆炸事件。災害類型 火災 洩漏 爆炸 事件類別 18 14 9 火災 44% 洩漏 34% 爆炸 22% 圖 2、災害類型分析
可燃性
毒性
腐蝕性
火災事件
13
0
0
爆炸事件
8
0
0
洩漏事件
2
12
6
氣體類型
0 2 4 6 8 10 12 14 可燃性 毒性 腐蝕性 氣體類型 火災事件 爆炸事件 洩漏事件 圖 3、引起事故之氣體類型2.3 國內/外相關法令規定
2.3.1 國內安全衛生法規之規定 1.勞工安全衛生法[3]： 勞工安全衛生法第十八條及勞工安全衛生法施行細則第二十五條：事 業單位與承攬人、再承攬人分別雇用勞工共同作業時，為防止職業災害所 設置之協議組織，其定期或不定期協議之事項應包含”變更管理”。 2.勞工安全衛生組織管理及自動檢查辦法[4]： (1)第十二條之一：僱主依其事業規模、特性，訂定勞工安全衛生管理 計畫，以執行之勞工安全衛生事項應包含”變更管理”。 (2)第十二條之三：第一類事業勞工人數在第一類事業勞工人數在三百 人以上之事業單位，於引進或修改製程、作業程序、材料及設備前， 應評估其職業災害之風險，並採取適當之預防措施。前項變更，僱主 應使勞工充分知悉並接受相關教育訓練。前二項執行紀錄，應保持三 年。 3.勞工安全衛生教育訓練規則[5]： 第十六條規定：僱主對新僱勞工或在職勞工於變更工作前，應使其接 受適於各該工作必要之安全衛生教育訓練。但在職勞工工作環境、工作性 質與變更前相當者，不在此限。 4.危險性工作場所審查暨檢查辦法[6]： (1)危 險 性 工 作 場 所 審 查 暨 檢 查 辦 法 第 五、九、十 三 條 規 定：事 業 單 位 向 檢 查 機 構 申 請 審 查 甲 、 乙 、 丙 類 工 作 場 所 時 ， 製 程 修 改 安 全 計 畫 為 其 檢 附 資 料 之 一， 其 內 容 至 少 須 包 括 ： a.製 程 修 改 程 序 。 b.安 全 衛 生 影 響 評 估 措 施 。 c.製 程 操 作 手 冊 修 正 措 施 。d.製 程 資 料 更 新 措 施 。 e.勞 工 教 育 訓 練 措 施 。 f.其 他 配 合 措 施 。 (2)危 險 性 工 作 場 所 審 查 暨 檢 查 辦 法 第 八、十 二、十 五 條 規 定：事 業 單 位 對 經 檢 查 機 構 審 查 及 檢 查 合格 之 工 作 場 所，應 於 製 程 修 改 時 針 對 所 檢 附 之 資 料 重 新 評 估 一 次 ， 為 必 要 之 更 新 並 記 錄 之 。 (3)勞 動 檢 查 法 第 二 十 六 條 規 定 法 定 危 險 性 工 作 場 所 非 經 勞 動 檢 查 機 構 審 查 或 檢 查 合 格 ， 事 業 單 位不 得 使 勞 工 在 該 場 所 作 業 。 違 反 上 述 規 定 者 處 三 年 以 下 有 期 徒刑 、 拘 役 或 科 或 併 科 新 台 幣 十 五 萬 元 以 上 罰 金（ 勞 動 檢 查法 第 三 十 四 條 第 一 項 第 一 款 ）。犯 前 述 之 罪 者 ， 除 處 罰 其 行 為 人 外 ，對 該 法 人 或 自 然 人 亦 科 以 前 項 之 罰 金 （ 勞 動 檢 查 法 第 三 十 四 條 第 二 項 ）。 2.3.2 國外相關規範 1.美 國 OSHA「 高 危 害 性 化 學 品 製 程 安 全 管 理（ 29 CFR1910.119) 」 法 案[7] 在 此 法 案 中 針 對 變 更 管 理 制度 作 了 下 列 明 確 的 規 範 ： (1).雇 主 應 建 立 書 面 程 序 並 確 實 執 行 ， 藉 以 管 理 下 列 會 影 響 製 程 的 變 更 項 目 ： a.化 學 品 b.技 術 c.設 備 d.程 序 /步 驟 e.設 施
2.此 程 序 應 確 保 在 進 行 任 一 變 更 之 前 均 有 考 慮 下 列 事 項 ： a.變 更 的 技 術 基 礎 /目 的 b.對 安 全 和 衛 生 之 影 響 c.相 關 程 序 之 更 新 d.變 更 的 有 效 期 限 e.認 可 /核 准 之 需 求 3.工 作 會 因 變 更 而 受 到 影 響 之 操 作 、 維 修 和 承 攬 商 等 人 員 ， 在 開 車 之 前 均 應 告 知 或 提 供 相 關 訓 練 。 4.製 程 安 全 資 訊 若 因 變 更 而 有 所 變 動 ， 必 須 隨 著 更 新 。 5.操 作 程 序 /實 務 因 變 更 而 有 所 變 動 ， 必 須 隨 著 更 新 。
2.4 半 導體廠安全變更管理主要類型與潛在風險
2.4.1 主要類型： 根據所蒐集之半導體廠申請之安全變更管理資料分析，自 2004 年至 2007 年之統計資料顯示，半導體廠之安全變更管理主要申請項 目為，進行設備機台或廠務設施之”加壓或腐蝕性、毒性、易燃/可 燃性、氧化性的化學品及氣體管路與廢氣排放系統(Exhaust) 及廢水 排放管路(Drain)”之變更比例佔大多數約為 60%。另外半導體產業在 製程演進上因不斷推陳出新，及為了降低製造成本，故在”使用新製 程化學品(含液態、氣態及固態)或增加化學品濃度/純度”之變更亦有 逐年上升之趨勢。 表 2、半導體廠之安全變更管理分類統計資料(2004~2007)分類 2004-Total % 2005-Total % 2006-Total % 2007-Total % Chemical 8 22.9% 15 11.7% 29 13.3% 43 23.0% /Exhaust change 22 62.9% 67 52.3% 131 60.1% 110 58.8% pe Change 2 5.7% 13 10.2% 5 2.3% 5 2.7% ew Part 2 5.7% 23 18.0% 31 14.2% 21 11.2% Other 1 2.9% 10 7.8% 22 10.1% 8 4.3% Total 35 100.0% 128 100.0% 218 100.0% 187 100.0% Use New Pipe Part Ty Add N
2.4.2 潛在危害： 1.化學品使用危害： 為了研發新的製程技術或為了降低製造成本，半導體廠研發人 員會不斷評估新的氣體/化學品於製程上的改善，但新研發的製程氣 體/化學品其特性可能具有較高之危害性，如高腐蝕能力以提高對晶 圓之蝕刻率，或是與原本製程所使用之氣體或化學品於製程反應時 產生新的化學反應而衍生其他對人或環境之風險。 如對近業界發生多起因氫氧化四甲基銨(TMAH)化學品致死案 例，但氫氧化四甲基銨卻是新的製程中越來越多想要借助此化學品 之良好蝕刻率來進行製程改善，故在進行新化學品安全變更管理評 估時則需要多加注意欲進行變更所使用新的化學品之危害特性，若 具有高危害特性時，務必將其潛在風險及危害特性告知現場及製程 人員，並且請製程人員評估是否有其他可以進行取代之化學品來降 低人員傷害之風險。 2.管路及設備材質之選用是否適當： 需瞭解變更管路及設備材質之選用是否適合目前之製程條件 如化學品使用溫度是否須進行加熱及其化學品特性是為腐蝕性或易 燃性等，以利於進行變更管理評估時加強注意，如常用之硫酸化學 品在製程之溫度設定約為 180 度，但是 180 度之化學品排放時容易 導致排放管路破裂而使化學品洩漏，故此時需考量在機台排放至廠 務端前須先進行廢液冷卻後才可進行排放，以避免意外事故發生。
第三章、研究方法
3.1 研究方法與流程
本研究方法與實施流程，如圖 4 所示，係針對安全變更管理制度及執 行方式進行說明，並藉由半導體電化學電鍍製程之機台設備因應產能需求 而需設置新的機台設備，但因此增設之機台設備預定之設置位置與廠內原 有之電化學電鍍(Electro-Chemical-Plating, ECP)設備機台之廢氣排放管路 (Exhaust)位置重疊，故需要將原本電化學電鍍設備機台之廢氣排放管路進行 移位。 在舊有機台廢氣排放管路拆除施工階段，機台用來進行退火機制之氫 氣(H2)無法進行有效排氣，而被機台為了即早期偵測氣體洩漏之氣體偵測器(Gas Monitor System, GMS)偵測到讀值異常並且驅動無塵室內自動語音廣 播人員疏散系統，造成無塵室操作人員及現場施工廠商進行緊急疏散而導 致無塵室生產中斷。 本研究主要是進行評估，若此項變更工程有依循安全變更管理系統 (SMOC)進行工程作業程序檢討及管控時，是否可降低作業風險藉以說明安 全變更管理執行的重要性，並且將傳統之單點安全變更管理機制與系統化 安全變更管理機制進行分析比較。 另針對傳統單點安全變更管理機制加入多項風險評估方法，如藉由美 國半導體協會風險評估規範(SEMI S-10-1296)標準，進行系統化安全變更管 理機制有效性之驗證，並且將系統化安全變更管理程序導入，藉以強化半 導體廠目前所執行之安全變更管理程序，並且可提供給其他產業進行參 考。除此之外也提出如何改善安全變更管理在執行面上所遇到之問題分別 為第一、加強安全變更管理制度之宣傳。第二、建置完整安全變更管理審 核機制。第三、安全變更管理制度分級機制。第四、建立 e-化之安全變更 管理程序。其詳細內容說明如下：
相關法令及資料收集 半導體廠安全變更管理機 制說明 案例導入安全變更管理機 制 傳統單點及系統化安全變 更管理風險評估分析 傳統單點及系統化安全變 更管理成果與效益分析 提出安全變更管理執行面 之改善措施 結論與建議 圖 4、研究方法與實施流程
3.2 風險評估方法介紹
[8][9] 透過適當之危害鑑別及風險評估技術，鑑別變更後之潛在危害， 並將變更工程之風險等級進行判定，風險評估技術及風險等級判定方 式有很多種類，以下分別就較常且易於使用之方法進行說明： 1.危害鑑別及風險評估技術說明： (1)檢核表(Check List)： 檢核表是最常使用於工業界進行檢查作業場所之危害工具， 主要之執行方式為事前列出危害評估之查核項目以結構化之檢查 項目或是藉由制式之問卷進行回答方式填寫，提供現場檢查人員逐 條進行檢查並紀錄，使用範圍非常廣泛且分析方法箱當簡易的一種 危害鑑別方式，但使用上容易會因填寫人之經驗及專業程度影響鑑 別之正確性，雖然如此檢核表仍是半導體廠最常使用之方法。 (2)如果…會怎樣?(What-if 腦力激盪法)： What-if 是一種利用小組成員腦力激盪來檢討製程或操作上之 安全性的方法，由評估小組成員以各自的專長提出許多「如果…… 會怎樣?」(what-if)的問題來研討出可能發生事故的、事故所造成的 結果、目前有的安全措施及建議改善措施等。 (3)失誤模式與影響分析(FMEA)： 失誤模式與影響分析(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的分析方法。通常由不同專業領域的人共 同組成分析小組共同實施，其分析內容包含了失效模式、失效原 因、失效效應、維護度及後勤規劃等分析。FMEA 除可單純的定性 分析系統組成元件失效模式及影響效應外，還可以與關鍵性分析 (Criticality Analysis, CA)合併使用，稱為失效模式、影響與關鍵性 分析(Failure Modes, Effects and Criticality Analysis, FMECA)，以達到部份量化的目的。 (4)危害與可操作性分析(HazOp)： 危害與可操作性分析(HazOp)是由幾個 HazOp 小組成員，這 些成員均是不同背景且受過專業訓練的人員，並且在評估會議中由 腦力激盪，藉者引導詞(Guidewords)與製程參數的組合，有系統的 針對製程設計或操作程序上的特定點(又稱節點)、製程區段、或操 作步驟。HazOp 小組以一次一個的方式檢驗每個製程區段或操作 步驟，找出具有潛在危害的偏差或偏離(Deviation)的原因，以及其 可能造成的後果，並提出具體改善對策，在評估過程是由工程人員 及專業評估人員透過腦力激盪，將專業知識、工程原理、標準規範 及個人經驗進行交流彙整後，以鑑別出可能之作業危害，故 HazOp 所探討的範圍除了設備元件故障外，更廣於人員失誤、材料劣化、 上下游製程單元之影響、公用系統失常、操作程序設計不當等。並 且儘可能在評估前收集下列資料可以讓評估風險時使用： a.工廠配置圖 b.製程流程圖(PFD)及管線儀表圖(P&ID) c.製程描述 d.操作手冊/程序 e.連鎖/警報作動序 f.物質安全資料表(MSDS) g.相關之案例改善報告 h.相關之工業標準規範，如 SEMI、NFPA、FM…等 (5)失誤樹分析(FTA)： 失誤樹分析為一種頻率分析及失誤邏輯圖結合的分析方法，
是從已辯識出單一事件為中心，稱為頂上事件(Top Event)，然後由 上項下回溯發展模式，而將系統劃分越來越細，以演繹、推理、圖 解等邏輯方式，逐次分析的方法，討論其影響後果至根本事件 (Basic Event)，以決定其最小切集合(minimum cut set, MCS) (根本 原因)或共因故障(common cause failures)的最小切集合(頂上事件 交織的原因)。 2.風險等級判定方式說明[10]： 較易於辨識者為風險矩陣，此方式是將風險發生的可能性與後果 的嚴重性依其程度給予不同之等級，再利用矩陣方式決定其風險等 級。目前半導體業進行製程安全評估之風險等級判斷標準一般採用美 國半導體協會風險評估規範（SEMI S-10-1296）標準[11]如表 3 所示。 本研究所使用之風險評估方法即是套用美國半導體協會風險評估規 範（SEMI S-10-1296）標準進行評估。 表 3、美國半導體協會風險評估規範（SEMI S-10-1296）之嚴重性等級 嚴重性 分類 人員 設備/設施 洩漏 1 一人以上死亡 系統或設施損失 化學物質洩漏，具有立即或持續對 環境或大眾健康造成危害。 2 永久失能 主要次系統損失 或設施損壞 化學物質洩漏，具有暫時性對環境 或大眾健康造成危害。 3 醫療傷害或暫 時失能 次要次系統損失 或設施損壞 化學物質洩漏，需對外界說明事故 調查報告。 4 僅需一般性治 療 非重要設備或設 施損壞 化學物質洩漏，僅需例行性的清 除，未執行事故調查報告。
表 4、美國半導體協會風險評估規範（SEMI S-10-1296）之可能性分類 可能性分類 預期發生的頻率 A 經常的 每年發生超過 5 次。 B 可能的 每年發生超過 1 次，但未超過 5 次。 C 也許的 5 年內發生超過 1 次，但未超過 1 年 1 次。 D 稀少的 10 年發生超過 1 次，但 5 年內未超過 1 次。 E 極不可能的 10 年內發生未超過 1 次。 表 5、美國半導體協會風險評估規範（SEMI S-10-1296）之風險等級表 可能性等級 風險等級 A B C D E 1 1 1 2 3 4 2 1 2 3 4 4 3 2 3 4 4 5 嚴 重 性 等 級 4 3 4 4 5 5
表 6、美國半導體協會風險評估規範（SEMI S-10-1296）之風險等級表 風險等級 風險控制規劃 1 重大 需立即改善 2 高度 需限期改善 3 中度 需進行工程改善或行政管理措施配合 4 低度 界定為普通風險，需安排一個指定時限完成的改善 計劃，將風險控制 5 輕度 界定為低風險，無須作出任何改善措施
3.3 電化學電鍍製程簡介及設備暨廠務系統說明
3.3.1 電化學電鍍製程簡介[12] 半導體製程的演進，近期因銅電阻很低，可以有效減少導線電 阻和介電質相乘(RC)延遲效應對於晶片速度的影響，而且對於 0.25 微米以下的半導體元件，也提供了更高的電子遷移阻力，而取代鋁 半導體元件作為導線材料。 電化學電鍍(Electro-Chemical-Plating, ECP)製程屬於金屬化製 成的其中一階段，主要乃使用電流以提供電子將金屬離子轉換成金 屬原子於某一介面之金屬薄膜沉積之製程反應，通常使用濺鍍製程 沉積一層薄的銅種子層，此"種子”層作用是為了成為電鍍銅時之起 始層。而電鍍為將先行以物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition, PVD)將銅種層增長為銅金屬層，如圖 5 銅製程製造程序說明。圖 5、銅製程製造程序
電化學電鍍製程主要包括電鍍(Plating Cell)、斜邊清洗(Edge Bevel Remove, EBR)及回火(Anneal)等製程所組成，以下就此三種製
程進行說明： 1.電鍍(Electroplating)：是為將銅種層增長為銅金屬層，成為量產銅沉 積的其中一種方法，主要是因為其沉積溫度較低、較高的沉積速率、 傑出的填溝能力以及非常低的製造成本。低溫的需求是因為若要使 用低 K 值的介電層，此種子層必須被均勻的鍍在栓塞孔/槽的底部和 周圍，以確保銅金屬導線的物理性質和電性質的均勻，因此電鍍製 程成為半導體元件的嵌刻製程中主要的銅充填技術。
2.斜邊清除(Edge Bevel Remove, EBR)：隨著種晶層被完全覆蓋，電化 學電鍍之後的「斜邊清除」就越來越重要的，主要是將晶圓邊緣約 2mm 的殘餘銅藉由硫酸銅化學品進行清洗，以避免晶圓邊緣殘餘的 銅在化學機械研磨過程中剝離而傷害金屬表面且影響後續製程，故 必須藉由 EBR 製程進行清洗。詳細說明見圖 5 Edge Bevel Remove process 所示。
圖 6. EBR(Edge Bevel Remove) Process
3.退火(Annealing)：由於銅很容易發生「自行回火」(Self – annealing) 的現象，因此在進行化學機械研磨(CMP)的時候，就必須處理銅薄膜 上不同的微型結構，可見圖 7 所示。為了將化學機械研磨後的銅製程
缺陷減到最小，在進行化學機械研磨前，必須先提供熱穩定的製程步 驟。
Trenches with incomplete anneal
Trenches with complete anneal
圖 7、經過回火製程之前後差異 3.3.2 電化學電鍍製程設備簡介 半導體製程所使用新的電化學電鍍機台是將回火反應室與電化學電 鍍整合在一起的製程設備，可以大幅降低製程設備的安裝成本，並且降 低製程設備的安裝成本，並且增加晶圓的產出率及良率。機台組成包括 電鍍槽、洗邊槽(化學品製程)及退火 Anneal Module（氣體製程）兩種不 同危害特性所組成之機台設備。 此機台設備主要涵蓋以下組成： 1. FOUP Load Ports
2. Anneal Module Robotic handler 3. Fan Filter Unit for Anneal Module 4. Fan Filter Unit for Sabre Module 5. Process Area Robot
6. Process baths and SRDs EBR process
Copper plating process
7. Filter area which houses four filters for the copper sulfate solution 8. Pump area which houses pumps for process chemistry supply
3.3.3 電化學電鍍製程所需之廠務供應系統相關資料 1.有關電化學電鍍製程所使用之化學物質危害特性及物理性、化學性等危害特性如表 7 所示： 表 7、ECP 製程所使用之化學物質危害特性 物料名稱 製程 物料 名稱 英文 名稱 化學式 危害 特性 氣體偵 測器 可能影響 Anneal 氫氣 Hydrogen H2 易燃氣體 是 極度易燃氣體遇熱可能爆炸 硫酸 Sulfuric acid H2SO4 腐蝕性液體 否 可能腐蝕金屬吞食可能有害吸入致命造成嚴 重皮膚灼傷和眼睛損傷造成嚴重眼睛損傷 EBR 過氧化氫 Hydrogen Peroxide H2O2 氧化性液體 否 可能引起燃燒或爆炸，強氧化劑吞食有害造成 嚴重皮膚灼傷和眼睛損傷造成嚴重眼睛損傷 長期或重複暴露可能對器官造成傷害
Electroplating 硫酸銅 Copper Sulfate Pentahydrate
CuSO4 腐蝕性液體
否 吞食有毒造成皮膚刺激造成眼睛刺激對水生
、 變 20
第四章、初步結果與討論
4.1 安全變更管理制度簡介
半 導 體 產 業 為 提 高 產 能 利 用 率、產 品 品 質、設 備 可 用 性 或 操 作 性、或 是 降 低 生 產 成 本 及 風 險 等 因 素，常 對 製 程、活 動 等 各 項 作 業 進 行 變 更 或 修 改，致 使 其 作 業 條 件 或 環 境 偏 離 原 先 之 安 全 範 圍 及 控 制 措 施，如 未 及 早 發 現 及 防 範，將 可 能 釀 成 重 大 意 外 災 害 事 故。尤 其 是 暫 時 性 變 更 或 修 改，大 多 數 人 認 為 僅 是 短 站 的 替 代 措 施，應 該 不 至 於 發 生 危 害，而 忽 略 應 有 之 安 全 評 估 及 預 防 措 施，因 此 衍 生 出 一 發 不 可 收 拾 的 嚴 重 後 果，所 謂「 小 改 變 可 能 造 成 大 災 害 」 且 勞 工 安 全 衛 生 組 織 管 理 及 自 動 檢 查 辦 法 第 時 二 條 之 一 規 定，雇 主 應 依 其 事 業 規 模、特 性，訂 定 勞 工 安 全 衛 生 管 理 計 畫，執 行 工 作 環 境 或 作 業 危 害 之 辨 識、評 估 及 控 制、採 購 管 理 承 攬 管 理、變 更 管 理 與 緊 急 變 措 施 等 勞 工 安 全 衛 生 事 項。故 更 管 理 制 度 無 論 是 再 法 規 或 是 現 實 層 面 都 是 必 須 被 執 行 的 安 全 衛 生 管 理 項 目 。 安 全 變 更 管 理 (SMOC)的 精 神 為 自 主 管 理 ， 其 執 行 的 目 的 即 是 對 所 有 的 變 更 皆 有 控 管 的 機 制，但 回 歸 現 實 面，在 半 導 體 界 目 前 能 達 到 此 境 界 實 在 是 極 為 困 難 ， 所 以 如 何 能 掌 握 80/ 的 原 則，在 現 行 的 公 司 文 化 下，擬 定 一 套 及 時 且 切 乎 實 際 的 管 理 程 序 ， 使 安 全 變 更 管 理 (SMOC)制 度 能 有 效 的 被 執 行 是 很 重 要 的 。 以 下 為 安 全 變 更 管 理 執 行 制 度 進 行 說 明 ： 4.1.1 相 關 名 詞 定 義[ 1 3 ] 1.變更/修改：將現有之零件、設備、機具、化學品、技術及位置進2.同型物料替換：欲進行更換之設備或其零組件在基本設計、維修 及操作上與舊有設備或其零組件一致時，稱之為〝同型物料替 換〞，否則即屬於〝非同型物料替換〞。 3.永久性變更：係指經研討或測試後決定之永久性修改。 4.暫時性變更：係指針對某特殊狀況需要進行之臨時性變更，此等 變更必須清楚界定變更之期間，且於期滿時，恢復變更前之狀況。 5.製程化學物質：製程中所使用、處置、製造之化學物質，包括原 料、產品、中間產物、藥品、潤滑用油等。 6.製程技術：對原物料、試驗、設備可用性、新增設備、新產品及 操作條件有影響之製程領域。 7.製程設備：係指製程裝置之本體及其配件。例如：生產機台、熱 交換器、轉動機械、儀錶、警報裝置、分析儀器、程序控制軟硬 體、公用設備、走道、平台、安全閥及聯鎖系統、氣體偵測器等。 4.1.2 安 全 變 更 管 理 的 範 圍 半導體廠之安全變更管理制度範圍應涵蓋全廠區及單獨為實驗目 的而作的變更。所涵蓋之範圍主要分類為下列各項變更： 1. 新製程化學品：使用新製程化學品(含液態、氣態及固態)或增加化學 品濃度/純度之變更。 2. 管路變更：使用於加壓或腐蝕性、毒性、易燃/可燃性、氧化性的化 學品管路及 Exhaust 及 Drain 管路之變更。 3. 有增加火災、爆炸風險或降低防火功能之變更。 4. 修改硬體設施零組件會造成原始設備設計之安全性改變者變更： (1) 附屬設備，Vacuum Pump、Local Scrubber 等。
(2) 高溫、高壓、快速移動設備。
(3) 修改、解除安全閉鎖及安全裝置等。
5. 硬體設備及廠務、膳廚、電腦機房、實驗室等相關系統變更，或操 作程序方式變更，導致有安全疑慮者。如機台化學品添加作業由自 動供應系統變更為手動添加方式等。 6.其他風險疑慮：如可能造成人員受傷、火災、毒氣及化學品洩漏、環 保設施或建築物防震安全失效者。 4.1.3 安 全 變 更 管 理 責 任 單 位 權 責 1.發起者部門： (1)填寫變更前查核表/啟動前查核表，確認查核表中所建議的改善行 動予以實施。 (2)協調與該變更工程之相關事務。 (3)針對新化學品及氣體安全衛生環保評估，要求廠商提供相關資料。 2.工安環保單位 (1)確保廠區各單位落實執行變更管理程序 (2)簽核各發起者部門提出的需求，主要對安全變更管理系統及 checklist 內容負責，而非整個工程技術。 (3)將各變更前查核表/啟動前查核表存檔審查，有意見時，可向發起 單位提出並要求改善。 (4)協助進行新化學品及氣體安全衛生環保評估。 3.其他支援部門 (1)協助變更工程之進行。 (2)確認變更工程對廠務供應及處理系統是否有影響。 4.1.4 安 全 變 更 管 理 之 申 請 及 審 查 程 序 1.安全變更管理系統申請及審查流程：共分為兩階段審核，首先針對 變更內容進行審核，若取得審核者之共識，則可進行變更工程，工 程完成後於啟用前需進行安全檢查後附上變更後相關文件即可進行 結案，詳細流程如圖 9 所示：
Start 圖 9、 安 全 變 更 管 理 系 統 申 請 及 審 查 流 程 將鑑別危害結果及危害改善計 劃提交課副理及部門主管審核 執行變更工程 及 敘述變更目的,變更前後內容, 並填寫查核表 執行各項文件之修改與相 關人員告知/訓練 相關人員之告知/訓練 完成變更工程及危害改善計劃,相關 部門主管同意工程之啟用 相關部門主管同意工程之啟用 End 是 否 否 審查者 有 發起人必須再 與審查者取得 共識 是 Copy一份鑑別 危害結果交ISEP 經由ISEP或其他 相關部門會簽 有危害需執行改 善計畫 Copy一份啟動前查 核表結果交ISEP
4.1.5 安 全 變 更 管 理 之 查 核 表 安全變更查核表主要分為變更前查核表及變更完成啟動前查核表 兩種，說明如下： 一、安全變更前查核表： 安全變更前查核表 1.發起者姓名： 日期： 2.變更名稱： 3.變更位置： 4.預計執行日期： 變更目的： 變更前內容：(如屬線路或管路的變更請詳細繪出修改前之線路或管路 圖，如篇幅不足，請附圖於後) 變更後內容：(如屬線路或管路的變更請詳細繪出修改後之線路或管路 圖，如篇幅不足，請附圖於後)
使用下列查核表找出和本項變更有關之安全衛生及環保風險。 查 核 項 目 回 答 A.使用新製程化學品 1 是否使用新的製程化學品(含液態、氣態及固態化學品)或改變 濃度/純度?(如果是，請列出新的化學品名，並指出它的濃度/ 純度)，及附上物質安全資料表.) 化學品： 濃度/純度： 是 否 2 新的化學品物質是否為易燃物、爆炸性、毒性、致癌性、刺 激性、具分解能力、氧化劑? 是 否 3 管路和設備組件的材質是否與化學品的濃度，操作條件不相 容?(如最大的使用壓力、濃度、溫度) 是 否 4 此項變更是否會影響目前的氣體偵測和警報系統的有效 性?(例如目前的偵測系統偵測不到或不適用) 是 否 5 此項變更所產生新的廢棄物(廢液、廢氣、垃圾)，不適用目前 的廢棄物處理系統? 是 否
6 是否已申請 New Chemical Review 的程序? 是 否
B.化學品管路之變更 1 此變更管路或組件，是否使用於加壓或腐蝕性、毒性、易燃/ 可燃性、氧化性的化學品? 是 否 2 是否須變更風管(Exhaust Duct)材質、管俓、及插接風管(若風 管屬可燃性材質且直徑大於 10 吋時內部應加 sprinkler)? 是 否 3 是否會增加逆流或交互污染的風險? 是 否 4 是否須變更 Drain 管材質、管徑及與其他 Drain 管插接? 是 否
C.有增加火災、爆炸風險或影響防火、氣體偵測系統功能之變更 1 此項變更是否於防爆區域執行電器設備之變更? 是 否 2 是否對於加熱可燃/易燃性物質作溫度增加之變更? 是 否 3 是否為新設置區域內放置易燃性化學物質或氣體? 是 否 4 是否為防火區劃(牆、門)之變更?例如牆、門之防火等級減少 及位置移動、開口變更? 是 否 5 是否須要增加、移動或永久移除消防設施(如撒水頭、偵煙 器、滅火器、二氧化碳系統或防火門)? 是 否 6 是否影響氣體偵測系統功能? 是 否 D.修改硬體設施零組件會造成原始設計變更時 1 此項變更是否會導致電路過載造成人員受傷? 是 否 2 此項變更是否顯著增加使操作人員暴露於電氣危害中的機 會? 是 否 3 此項變更是否造成機器操作者會維護人員暴露於輻射/雷射 之中? 是 否 4 原有之排放及釋壓系統在新的操作條件下是否不足? 是 否 5 此項變更是否會產生原始設備之修改、解除安全裝置(safety interlock 等)或是使其 By-pass? 是 否 6 增加會任何改變氣體供應時，此項變更是否會造成管路壓力 變化? 是 否 E.硬體設備及廠務、膳廚、電腦機房、實驗室等相關系統變更，或操作程序 方式變更，導致有安全疑慮者 1 原舊有硬體設備換新[換新廠牌或換同一廠牌新類型]，是否會 是 否
有用電、用火、高低溫及噪音震動等安全疑慮? 2 是否變更原有操作程序，由自動操作方式改為人工操作?[有 安全疑慮者，必須填寫工作安全分析表] 是 否 3 此項變更是否會影響原有氣化供應、空調、排氣、排水(含 Drain)及消防等系統的功能? 是 否 如果有答”是”的問題，應屬表中說明變更時會有哪些影響及潛在風險，以 及在變更後，它們要如何加以危害控制或改善。 本變更工程變更前須知會之部門(If required) 發起者簽名： 日期： 核准簽署：
二、啟動前查核表： 安全變更啟動前查核表 變更名稱： 變更工程完成，開始操作使用前，下列查核表必須填妥。 查 核 項 目 回答 1 在廠內工作區是否已備有變更後化學品的物質安全 資料表? 是 否 不適 用 2 環保署公告之毒性化學物質是否已取得運作許可? 是 否 不適 用 3 所有偵測系統/警報系統是否均可以發揮偵測功能，以 防止洩漏所造成之危害? 是 否 不適 用 4 廢棄物(廢氣、廢液、垃圾)是否依公司管制辦法處置? 是 否 不適 用 5 廢棄物的存放是否有 secondary containment? 是 否 不適 用 6 化學品/氣體的供應系統單位是否已經核准輸送工 作，並測試整個系統? 是 否 不適 用 7 化學品/氣體的 secondary containment 是否已裝置完 成，以防止潛在的有害化學品釋出? 是 否 不適 用 8 化學品儲器和管路是否已改貼為變更後的化學品危 害標示? 是 否 不適 用 9 有機械/電器危害之部分是否有保護設計與標示? 是 否 不適 用 10 對於防爆區域之電氣設備的變更是否符合防爆等級? 是 否 不適
用 11 火警偵測系統是否已作調整來因應此工程變更? 是 否 不適 用 12 Exhaust 系統是否均已確認材質、靜壓、流量、插接 管排放氣體的相容性並完成灑水頭的裝設? 是 否 不適 用 13 滅火系統是否已設置於變更的區域(如灑水系統, 二 氧化碳系統等) 是 否 不適 用 14 對於防火門、牆之變更或穿牆管線之防火填塞，是否 依規定處理，並符合防火區隔之等級要求? 是 否 不適 用 15 Drain 管及廢酸收集系統是否均已確認材質及物質相 容性? 是 否 不適 用 16 是否已完成新化學品評估程序，並依建議完成改善? 是 否 不適 用 17 硬體設備是否確實進行安全評估? 是 否 不適 用 操作程序、訓練與技術文件 1 此項變更需要改變之相關操作及 PM 程序是否均完成 修改? 是 否 2 此項變更需要修改之其他文書(如管線圖、parts list、 自動檢查計畫、製程操作手冊等)是否均已完成修改? 是 否 3 此項變更需要更改緊急應變程序?對會影響緊急應變 程序的變更都已通知廠區 ISEP 是 否 4 是否已告知相關單位同仁有關變更部分之安全衛生 訊息，並已對相關人員施以適當之教育訓練? 是 否 不適 用
5 對[變更前查核表]回答”是”的部分的危害控制或改善 是否均已被實施? 是 否 發起者簽名： 日期： 4.2 傳統之單點安全變更管理分析 4.2.1 半導體廠安全變更管理案例說明： 1.問題描述： 某半導體廠電化學電鍍製程設備機台之排氣風管(Exhaust)因產能需 求，需安裝新的電化學電鍍製程設備生產機台，但因預設置機台位置既有 電化學電鍍製程機台之排氣風管重疊，為使無塵室 layout 發揮最大使用 率，故需要將既有電化學電鍍製程設備機台之排氣風管進行移位，但在施 工階段卻觸發機台所裝設之氣體偵測器作動到並且驅動自動語音疏散廣 播系統，造成無塵室操作人員及施工廠商進行疏散而導致生產中斷。 2.改善對策： 疏散事件發生後，案例廠內部召開會議進行檢討，發現此排氣風管拆 除工程內容符合案例廠所推行之安全變更管理程序中之”管路變更”項 目：加壓或腐蝕性、毒性、易燃/可燃性、氧化性的化學品管路及 Exhaust 及Drain管路之變更，故要求機台負責單位提出安全變更申請，並且使用 業界較常使用之”查核表”作為安全變更管理評估確認方法，以下為此工程 執行安全變更管理程序，申請安全變更評估，表 8 為ECP機台風管改置安 全變更管理分析範例說明。
表 8、ECP 機台風管改置安全變更管理申請表 安全變更前查核表 發起者姓名:徐** 日期: 97 年 1 月 變更名稱:ECP 機台之 SEX(排氣風管)更改位置工程 變更位置: Fab 3F ECP 區 預計執行日期：97 年 2 月 變更目的： 原排氣風管管路路徑擋住新機台之設置位置，需移動廠務 SEX 排氣風管 管路，以利新機台裝機。 變更前內容：(如屬線路或管路的變更請詳細繪出修改前之線路或管路 圖，如篇幅不足，請附圖於後) 廠務端 SEX 排氣風管二次配管路在機台左後方由高架地板延伸上 Fab 3F。 To sub Fab
變更後內容：(如屬線路或管路的變更請詳細繪出修改後之線路或管路 圖，如篇幅不足，請附圖於後) 變更為廠務端 SEX 排氣風管二次配管路在機台右後方由高架地板延伸上 Fab 3F。 使用下列查核表找出和本項變更有關之安全衛生及環保風險。 查 核 項 目 回 答 A.使用新製程化學品 1 是否使用新的製程化學品(含液態、氣態及固態化學品)或改變 濃度/純度?(如果是，請列出新的化學品名，並指出它的濃度/ 純度)，及附上物質安全資料表.) 化學品： 濃度/純度： 是 否V 2 新的化學品物質是否為易燃物、爆炸性、毒性、致癌性、刺 激性、具分解能力、氧化劑? 是 否 V 3 管路和設備組件的材質是否與化學品的濃度，操作條件不相 容?(如最大的使用壓力、濃度、溫度) 是 否 V
4 此項變更是否會影響目前的氣體偵測和警報系統的有效 性?(例如目前的偵測系統偵測不到或不適用) 是 否 V 5 此項變更所產生新的廢棄物(廢液、廢氣、垃圾)，不適用目前 的廢棄物處理系統? 是 否 V
6 是否已申請 New Chemical Review 的程序? 是 否 V B.化學品管路之變更 1 此變更管路或組件，是否使用於加壓或腐蝕性、毒性、易燃/ 可燃性、氧化性的化學品? 是 否 V 2 是否須變更風管(Exhaust Duct)材質、管俓、及插接風管(若風 管屬可燃性材質且直徑大於 10 吋時內部應加 sprinkler)? 是 V 否 3 是否會增加逆流或交互污染的風險? 是 否 V 4 是否須變更 Drain 管材質、管徑及與其他 Drain 管插接? 是 否 V C.有增加火災、爆炸風險或影響防火、氣體偵測系統功能之變更 1 此項變更是否於防爆區域執行電器設備之變更? 是 否 V 2 是否對於加熱可燃/易燃性物質作溫度增加之變更? 是 否 V 3 是否為新設置區域內放置易燃性化學物質或氣體? 是 否 V 4 是否為防火區劃(牆、門)之變更?例如牆、門之防火等級減少 及位置移動、開口變更? 是 否 V 5 是否須要增加、移動或永久移除消防設施(如撒水頭、偵煙 器、滅火器、二氧化碳系統或防火門)? 是 否 V 6 是否須變更氣體偵測系統功能? 是 否 V D.修改硬體設施零組件會造成原始設計變更時 1 此項變更是否會導致電路過載造成人員受傷? 是 否 V
2 此項變更是否顯著增加使操作人員暴露於電氣危害中的機 會? 是 否 V 3 此項變更是否造成機器操作者會維護人員暴露於輻射/雷射 之中? 是 否 V 4 原有之排放及釋壓系統在新的操作條件下是否不足? 是 否 V 5 此項變更是否會產生原始設備之修改、解除安全裝置(safety interlock 等)或是使其 By-pass? 是 否 V 6 增加會任何改變氣體供應時，此項變更是否會造成管路壓力 變化? 是 否 V E.硬體設備及廠務、膳廚、電腦機房、實驗室等相關系統變更，或操作程序 方式變更，導致有安全疑慮者 1 原舊有硬體設備換新[換新廠牌或換同一廠牌新類型]，是否會 有用電、用火、高低溫及噪音震動等安全疑慮? 是 否 V 2 是否變更原有操作程序，由自動操作方式改為人工操作?[有 安全疑慮者，必須填寫工作安全分析表] 是 否 V 3 此項變更是否會影響原有氣化供應、空調、排氣、排水(含 Drain)及消防等系統的功能? 是 V 否 如果有答”是”的問題，應於下列說明變更時會有哪些影響及潛在風險，以 及在變更後，它們要如何加以危害控制或改善。 B-2 項[是否須變更風管(Exhaust Duct)材質、管俓、及插接風管(若風管 屬可燃性材質且直徑大於 10 吋時內部應加 sprinkler)]，回答”是”： 影響及潛在風險：變更風管時需將原有排氣管路進行盲封拆除後 插接至另一 Exhaust Duct，因機台運作需持續有排氣，若管路拆除 時未先進行機台停機，將於施工時造成機台不正常停機。
危害控制或改善：為避免機台在進行盲封拆除時因排氣抽風量不 足，而發出 alarm 警示甚至造成機台當機，故施工時盡量配合機台 停機進行維修保養時同步進行。 ECP 機台風管改置安全變更案例，藉由”安全變更前查核表”檢核時發 現此工程符合 B-2 項[是否須變更風管(Exhaust Duct)材質、管俓、及插接 風管(若風管屬可燃性材質且直徑大於 10 吋時內部應加 sprinkler)]檢點項 目，故是有可能在此施工步驟發生潛在風險，因為施工安全故藉由工作安 全分析(Job Safety Analysis, JSA)方式針對風管插接作業進行關鍵性作業 步驟分析，其可能發生之風險及其預防發生之防護措施。
廠務排氣風管移位工程之工作安全分析如表 9 所示： 表 9、廠務排氣風管移位工作安全分析表
作業名稱：ECP 機台之 FAC Exhaust relocation
項次 作業程序 危害說明 後果影響 現有防護措施 1 施 工 前 確 認 1. 踩踏管路使管路 破損 2. 掀開高架地板及 高架作業，人員墜 落 人員受傷 機台毀損 人員疏散 1. 現 場 應 確 實 圍 籬，確認所有表單齊 全之後，再行施工。 2. 注 意 其 他 管 路 行 走路線避免踩踏其 他管路 3. 高 架 作 業 時 佩 帶 安全帶、全程佩戴安 全帽 4. 作 業 前 先 將 欲 脫 離之管路做標示
2 現 場 管 路 盲封、脫離 及拆除 1. 未做施工區域警 示圍籬 2. 未做停機或系統 切換確認 3. 未做施工及現場 人員安全防護 4. 未設防漏裝置 人員受傷 機台損壞 機台當機 1. 確 實 做 好 施 工 區 域警示圍籬 2.
重 複 與 設 備 人 員
進行停機確認
3. 人 員 穿 著 適 合 之 防護用具(D 級防護 衣、防酸手套、口 罩、面罩等)及安全 帽、安全帶 4. 應 拆 除 管 路 需 有 管路拆除標籤，才于 以拆除 5. 拆 除 之 管 路 立 即 作盲封及 CAP 動作 3 完工，並收 拾現場 1. 現場有廢棄物，造 成環境髒亂。 2.管路內有殘餘液體 外洩，造成人員受傷 環境髒亂 人員受傷 1. 施工後，監工、 工安人員應巡視現 場是否有廢棄物 2. 管 內 有 危 害 物 質 之廢管，均需完整包 覆。 3. 將 廢 廢 棄 物 搬 至 指定定點。 4.2.2 執行傳統單點安全變更管理程序效益分析 由上資料顯示電化學電鍍機台廠務系統風管移位安全變更管理案例，依據以上安全變更管理查核表及工作安全分析之安全評估中發現，進 行此變更工程前有一很重要之管制措施為”施工前與機台設備確認機台是 否已停機進行保養維修”，但卻因為以下原因，導致縱使遵循現有傳統單 點安全變更管理程序，仍無法避免案例廠所發生之意外事故，說明如下： (1) 設備人員對機台設備特性不熟悉： 機台設備操作人員對機台設備特性不熟悉，誤以為機台已進入保 養維修程序了，則機台原先使用之氣體/化學品應該均已停止供應，而 忘了若僅是進行機台後方電鍍設備之保養維修時前方之 Anneal Module 所使用之氫氣仍有有小流量供應至機台而非整台機台均已停止氣體及 化學品供應，以致於施工承攬商項機台設備操作人員在施工前確認機 台設備是否已進入保養維修程序並且已經停機了，設備操作人員無法 正確回覆機台狀態而衍生意外事故的發生，但若此項變更工程所屬機 台製程特性為單一製程時將可於執行安全變更管理評估程序時避免此 次意外事故的發生，顯示傳統單點式安全變更管理程序在降低變更工 程進行時之風險並避免意外事故的發生。 詳細機台使用之氣體及氣體偵測系統與廠務排氣系統相關對應 位置可見圖 10 所示：
H2Detector H2/N2 Concentration Analyzer H2 D-N2 P-N2 ANL
SEX
To tool ANL side H2Detector H2/N2 Concentration Analyzer H2 D-N2 P-N2 ANL
SEX
To tool ANL side
(JSA) 序 估模 (2)工作安全分析不足處： 因變更項目為機台排氣管路拆除改置，故若使用工作安全分析 針對施工作業步驟進行風險評估所得之預防措施為，”施工人員需與機 台負責人確認機台是否已完成停機程序”，而未因應機台設備及製程特 性去注意其潛在風險，如電化學電鍍製程設備機台需確認 1.回火(anneal module)及 2.斜邊清洗(EBR module)均已停機，才可進行排氣風管切除 作業，但此案例執行之廠商僅有詢問設備人員是否機台已經停機，設 備人員因不了解機台製程特性，以為EBR module目前是停機保養中導 致機台內之氫氣(H2)無法進行有效排氣，而被機台gas box之排氣風管所 裝設之氣體偵測器偵測到並且驅動自動語音廣播系統，而造成無塵室 操作人員及施工廠商進行疏散而導致生產中斷。 由以上兩項原因分析結果可以顯示，傳統單點式之安全變更管理程 若是針對一般僅有一種製程危害特性機台之變更管理是具有一定程度的 有效性，但若是變更工程發生於特殊製程機台時將無法有效鑑別其潛在風 險並提出安全評估之建議事項，以避免意外事故的發生，故本論文研究若 是將傳統單點安全變更管理程序延伸為系統化之安全變更管理程序是否 可以補足傳統安全變更管理程序僅著重於變更項目之施工安全評估的不 足。
4.3 系統化之安全變更管理程序
由以上案例說明案例廠所使用之傳統單點安全變更管理評 式，適用於一般傳統單一製程之機台相關變更，但若是發生於如電化 學電鍍製程之「三合一」機台則並無法有效發掘所有變更或修改工程 之潛在風險以避免可能發生之重大災害，故本論文除了研究傳統單點 安全變更管理系統外，更延伸研究”系統化之安全變更管理”思考模式， 其主要研究方向為將傳統之單點安全變更管理評估系統加入完善之風 險評估模式如加強先判定變更工程之風險等級後，針對風險等級較高之作業項目進行更嚴謹之風險評估方式藉以鑑別出變更或修改項目之 可能發生意外災害之原因。 4.3.1 系統化安全變更管理之風險評估程序 1.變更內容基本資料收集：在進行針對變更內容進行安全評估前， 收集變更內容所屬機台種類、附屬設備、所屬製程種類，及製程 所使用之氣體、化學品種類及其特性等資料。 2.判斷是否須執行初步危害分析：依據變更內容基本資料所示，確 認欲進行評估之變更內容其所使用之化學品是否屬於甲類危險性 工作場所中規範需進行製程安全評估，若屬於甲類危險性工作場 所之規範時需實施初步危害分析以發掘工作場所重大潛在危害。 如案例之電化學電鍍製程所使用之氫氣則符合危險性工作場所審 查暨檢查辦法中規定，故須針對此製程進行初步危害分析。 3.定義風險等級並判斷變更工程之危害性：藉由美國半導體協會風 險評估規範(SEMI S-10-1296)標準針對變更工程之發生頻率及嚴 重度進行判定風險等級，並將初步危害分析結果。表 10 為節錄案 例半導體電化學電鍍機台進行初步危害分析之結果進行風險等級 判定之結果，詳細之分析結果請見附件二所示。 表 10、ECP 機台製程風險等級判定表 機台設備 機台可能 發生原因 危害/後果 嚴重 性 可能 性 風險 等級
Anneal Module anneal module Damper 調 整不當導 致 HEPA HEPA提供之正壓過 大，導致H2氣流異常， 造成Tool內之Gas Box之 Gas Detector偵測到 H2，進而造成機台停 1 D 3
異常 機。 因停電、. 抽氣機機 械故障、 Damper 調 整不當造 成 anneal chamber exhaust 抽 風異常 提供之負壓過小，導致 H2氣流異常，造成Tool 內之Gas Box之Gas Detector偵測到H2，進而 造成機台停機 1 D 3
EBR Module dual syringe pump 故 障(於 dilution unit)。 嚴重時可能造成輸送管 線破裂或管件鬆脫洩 漏，造成設備損壞 4 D 5 因外力撞 擊或地震 造成輸送管線破裂或管 件鬆脫洩漏，造成設備 損壞。 3 D 4 dual syringe pump 故 障 嚴重時可能造成輸送管 線破裂或管件鬆脫洩 漏，造成設備損壞 4 D 5 H2O2 and H2SO4 CDM(Ch Dilution emical Module) H2SO4 dilution tank稀釋 嚴重時可能造成輸送管 線因高溫導致破裂 3 D 4
程序錯誤 外力撞擊 或地震導 致破裂 造成輸送管線破裂或管 件鬆脫洩漏，造成設備 損壞 3 D 4 外力撞擊 或地震導 致破裂 造成輸送管線破裂或管 件鬆脫洩漏，造成設備 損壞 3 D 4 Chemistry Bath
and Plating cell
interlock 失效或被 解除 遭機械手臂碰撞，有潛 在人員傷亡之危害 1 D 3 風險等級相對應風險控制規劃說明如下表 11 所示： 表 11、美國半導體協會風險評估規範之風險控制規劃表 風險等級 風險控制規劃 1 重大 需立即改善 2 高度 需限期改善 3 中度 需進行工程改善或行政管理措施配合 4 低度 界定為普通風險，需安排一個指定時限完成的改善 計劃，將風險控制 5 輕度 界定為低風險，無須作出任何改善措施 若將以上初步危害分析結果使用美國半導體協會風險評估規範 (SEMI S-10-1296)進行風險等級判定，並將風險等級較高項目加入系統化 之安全變更管理評估項目中可以得到以下結果。 如 Anneal Module 之初步危害分析結果為風險等級”3”中度風險之項
目即已明確說明若機台抽氣機械故障或 Damper 調整不當而造成 anneal chamber exhaust 抽風異常時會造成氫氣氣流異常，而造成機台內 Gas Box 所設置之氣體偵測器偵測到氫氣，進而造成機台停機之風險。 機台設備 機台可能發生 原因 危害/後果 嚴重性 可能性 風險 等級 Anneal Module 因停電、.抽氣 機 機 械 故 障 、 Damper 調整不 當造成 anneal chamber exhaust 抽風異 常 提供之負壓過小，導致 H2氣流異常，造成Tool
內 之 Gas Box 之 Gas Detector偵測到H2，進而 造成機台停機。 1 D 3 由以上ECP機台之初步危害分析結果可以證明，若是於傳統單點安 全變更管理程序加入”判斷此機台製程是否需進行初步危害分析”並且將 風險等級較高之項目於進行傳統單點之安全變更管理評估時納入考量則 可有效避免案例廠之意外事故的發生。 4.針對風險等級高低實施不同之安全評估方法：若是風險等級較低之 變更工程風險評估方法可使用”檢核表”及”如果…會怎樣(What-if)” 之風險評估方法，並針對變更工程之作業步驟藉由”工作安全分析 表”進行施工安全之管控。若是初步危害分析結果風險等級較高之變 更工程則須搭配”失誤模式與影響分析”、危害與可操作性分析進行 安全評估，以避免若僅是使用業界較常使用之檢核表進行評估時因 為評估人員經驗不足或變更內容基本資料不齊全時造成無法鑑別變 更工程之潛在危害以加以預防。 5.加強變更工程完成後相關人員訓練及文件修改完成等確認：針對變
更工程完成後加強稽核相關人員是否已接受變更工程內容之告知或 訓練。 系統化之安全變更管理程序與傳統單點安全變更管理程序，主要差 異在於系統化之安全變更管理程序為加強風險評估程序，詳細之流程圖如 圖 11.系統化之安全變更管理流程圖所示
1.變更內容基本資料收集
圖 11、系統化之安全變更管理流程圖2.判斷是否須執行初步危
害分析-製程安全評估
3.定義風險等級並判斷變
更工程之危害性
4.針對風險等級高低實施
不同安全評估方法
加強風險評估程序
5.加強變更工程完成後相
關人員訓練及文件修改等
確認
4.4 傳統單點及系統化之安全變更管理程序及效益比較
系統化之安全變更管理與傳統單點安全變更管理之差異，主要是 風險評估內容及評估方式有所不同，所謂系統化安全變更管理程序是 由變更項目之本質安全起進行探討並於變更完成後針對變更項目進 行相關人員之告知或宣導及相關文件是否完成修改進行確認；傳統之 單點安全變更管理程序是藉由”查核表”進行變更工程可能發生之危 害確認，但因查核表為制式化評估方式，若不是對機台硬體及製程瞭 解有一定程度或有經驗之人員，容易僅就查核表所規範之檢點項目進 行評估而忽略變更工程之潛在風險而可能引起其他意外事故或人員 傷害事故的發生。以下以表 12 說明傳統之單點安全變更管理及系統 化之安全變更管理程序及效益比較： 表 12、傳統單點及系統化安全變更管理程序及效益比較表 項目 傳統單點安全變更管理 系統化安全變更管理 風險評估內 容 針對變更內容之施工項 目及步驟進行單點之變 更風險評估。 除針對傳統單點評估內容外，著重 於變更內容所屬機台或設施之本 質安全如機台所執行之製程種 類、機台使用之氣體化學品種類等 先進行了解後再進行變更安全風 險評估。風險評估程 序 1. 查核表(Check list)分 析法進行設備及管理 變更的風險分析工具。 2. 工作安全分析法 JSA 進行作業行為面變更 之風險分析工具。 依據初步風險評估結果發現有重 大之潛在風險，則須增加以下風險 評估方法: 1. 製程安全評估(Process hazard Analysis, PHA)-初步危害分析 2. 查核表(Check list)分析 3. 工作安全分析表 4. What-if 腦力激盪法 5. 若風險等級更高，則可採用危 害與可操作性研究(Hazards and Operability Study, HazOp)、失誤 模式及影響分析(Failure Mode and Effects Analysis, FMEA)等 效益比較 1. 僅就變更項目之施工 方式及查核表所評估 之方式進行管控。 2. 檢核表為制式化評估 方式，若不是對機台硬 體及製程瞭解有一定 程度或有經驗之人 員，容易僅就查核表所 規範之檢點項目進行 評估而忽略變更工程 之潛在風險而可能引 起其他意外事故或人 1. 進行風險等級之界定，針對高 風險變更項目進行危害鑑別及 風險分析並藉由實例驗證進行 初步危害分析佐以其他風險評 估方法以鑑別可能之危害並加 以防範成為半導體工廠進行安 全變更管理時有效的風險分析 工具。 2. 加強針對變更項目之本質安全 進行確認，如案例之機台排氣 管路修改，則先確認此機台之 管路配置圖確認欲修改排氣風
員傷害事故的發生。 管所可能影響之範圍為何，如 此次之排氣風管是提供機台電 鍍製程及 Anneal Module，故應 於變更工程前確認機台兩種製 程是否均已停止才可進行變 更。 3. 落實 PDCA(規劃、執行、查核、 修正)之評估模式，加強針對變 更後之相關文件修改、人員宣 導訓練紀錄、緊急應變程序是 否完成修改等進行確認，而非 僅就變更工程完成現場確認而 已。
