在台湾省的半导体产业中,制程/工艺危害分析(Process Hazard Analysis, PHA) 是《制程安全评估定期实施办法》与「甲类危险性工作场所」审查的核心要求。它不仅是 PSM(制程安全管理)的引擎,更是连接建厂设计、机台导入与厂务营运的关键桥梁。
半导体制程高度复杂,化学品种类繁多且机台自动化程度高,因此台湾业界在执行PHA时,内容深度与涵盖范围都有极高的标准。
半导体 PHA 必须涵盖的核心内容与信息
一份合规且具实用价值的PHA报告,必须系统性地交代以下六大维度的信息:
1. 潜在危害的鉴别
明确点出该制程或机台涉及的根本危险源:
- 化学性危害
:高压剧毒气体(如 PH3, AsH3)、自燃性气体(如SiH4)、腐蚀性液体(如 HF)或高致癌性溶剂。 - 物理与设备危害
:高温加热器、射频(RF)电源、游离辐射、雷射,以及真空泵浦或高压钢瓶的机械性危害。
2. 先前发生过的事故
法规要求PHA必须「鉴古知今」。需纳入该厂区过去发生的虚惊事件(Near-miss)、异常事件,甚至是同业(如国内外其他晶圆厂)曾发生的重大事故(例如气柜气爆、废气处理机台起火),并探讨这些事故是否可能在本次评估的系统中重演。
3. 工程与管理控制措施
盘点现有设计中用来防堵危害的防护层:
- 工程控制
:双层套管、气体侦测警报系统(GMS)、硬件安全连锁、毒性排气系统及洗涤塔(Scrubber)。 - 管理控制
:标准作业程序(SOP)、特殊危害物质的进退料管制、人员的紧急应变训练及特定防护装备(PPE,如 A 级防护衣或 SCBA)。
4. 控制措施失效的后果
如果上述防护层全部失效,最糟的状况是什么?在半导体厂,这通常牵涉到:
- 人员伤亡
:无尘室(Cleanroom)或次维修区(Sub-fab)人员的中毒或窒息。 - 设施损害与营运中断
:火灾导致厂房污染,不仅是设备烧毁,微粒污染可能导致整层无尘室停工数月,损失动辄数十亿。
5. 厂区配置
分析设备的物理位置带来的延伸风险:
气体供应室与无尘室的相对位置是否适当? 高风险化学品储槽是否靠近办公区或主要疏散通道? 控制室的位置在发生爆炸或毒气外泄时是否安全?
6. 人为因素
这是在半导体自动化环境中常被忽视但极为重要的一环:
- 操作接口
:机台软件的警示是否明确?是否容易造成误触? - 维护人因
:维修工程师在 PM(预防性保养)时,更换特规零件的姿势是否符合人体工学?防护罩拆卸后是否有防呆机制避免误启动?
台湾半导体厂 PHA 具体开展流程
PHA 不是一个人写报告的过程,而是一场严格的跨部门头脑风暴。在台湾的实务运作中,通常依循以下严谨步骤展开:
1.筹组团队与信息盘点:前置准备阶段。
成立跨部门评估小组,成员必须包含:熟悉该制程的制程/设备工程师、厂务工程师、EHS 工安人员,以及受过专业训练的会议主席。
在会议前,必须确保制程安全信息(PSI)已完全建置并更新至最新版本(包含 P&ID、SDS、设备手册、安全连锁逻辑图等),没有 PSI 则严禁展开 PHA。
2.划分节点与选择分析方法:策略拟定。
主席依据系统特性选择最适合的分析工具:
- HAZOP(危害及可操作性分析)
:最常用于连续性流体系统,如大宗气体供应、化学品中央供应系统(CDS)、尾气处理系统(Local Scrubber)。 - What-If / Checklist(假设状况及检查表法)
:适合批次性操作机台或针对特定的维修SOP进行情境推演。 - FMEA(失效模式与效应分析)
:多用于机台内部单一零组件(如阀件、Sensor)的可靠度分析。 笔者建议:大宗气体供应、化学品中央供应系统、尾气处理系统及空分装置使用HAZOP;机台危害分析使用FMEA,或JSA+HAZOP。
3.召开危害评估会议:头脑风暴与风险矩阵套用。
针对每一个偏离情境,团队需判定其发生频率与严重度,并对照厂内的风险矩阵得出初步风险等级。接着检视现有防护层是否足够将风险降至可接受范围。
4.产出改善建议:风险控制决策。
若现有防护不足,团队必须提出具体的改善建议。在半导体厂,改善措施必须遵循「控制层级」:
- 本质安全
:例如将 AsH3从高压钢瓶改为负压 SDS 钢瓶。 - 工程控制
:增加 LOPA 等级的硬件连锁保护(SIS)或增设抽气点。 - 行政管理
:修改 SOP 或增加人员训练。
5.行动追踪与生命周期维护:持续改善与合规。
PHA 会议结束不是终点。所有改善建议会被登录至 EHS 追踪系统,指派负责人与完成期限。
依据台湾省《制程安全评估定期实施办法》规定,PHA 报告至少每五年必须重新评估一次。此外,若产线发生机台改装、化学品变更,必须透过变更管理(MOC)机制,随时启动局部的 PHA更新,确保危害分析永远与现场实际状况相符。