O papel crítico e os riscos de seguridade das vitrinas para gases especiais na fabricación de semicondutores
No campo altamente avanzado da fabricación de semicondutores, os gases especiais coñécense con razón como a "alma da fabricación de chips". Son esenciais para procesos clave como o gravado, a deposición e o dopado de chips. As vitrinas de gas, que almacenan e subministran estes gases críticos, son sen dúbida pezas de equipamento vitais. As consecuencias dunha fuga dunha vitrina de gas poden ser catastróficas.
Algúns poderían dicir con desdén: "É só unha pequena fuga de gas; ventilar a zona solucionará o problema". Non obstante, os gases especiais fabricados non son aire común. A maioría son "substancias formidables": moi puras, fortemente corrosivas, moi tóxicas ou inflamables e explosivas. Por exemplo, o silano, un gas de uso común, acende espontaneamente ao entrar en contacto co aire. Unha fuga, que se atopa cunha soa faísca, pode desencadear unha explosión instantánea, facendo voar fragmentos de vidro e facendo que as superficies dos armarios se queimen e deformen, envolvendo todo o laboratorio en chamas. Outros gases como o cloro e o amoníaco son moi tóxicos; mesmo en concentracións tan baixas como decenas de ppm, poden causar queimaduras na gorxa e dificultades respiratorias en cuestión de segundos. En espazos mal ventilados, isto pode levar á perda de consciencia, edema pulmonar ou incluso ser potencialmente mortal en cuestión de minutos.
Caso 1: Accidente con corrosión da vitrina de gas debido ao refluxo de gas a base de cloro
-
Resumo do accidente:O diclorosilano (SiH₂Cl₂) fluíu dunha ferramenta de deposición química cando o reactivo do sistema de eliminación superou o seu límite de uso. En consecuencia, o diclorosilano sen tratar entrou na liña de escape inflamable. Unha rotura nesta liña provocou que o diclorosilano refluíse a un armario de gas monóxido de carbono (CO), corroéndoo e provocando unha fuga externa do armario de CO (tipo de aire de retorno: cámara de emisión). Isto tamén causou corrosión no armario de gas cloro instalado enriba da cámara de emisión. A análise, baseada no po de dióxido de silicio (SiO₂) adherido e na detección de gas a base de cloro, confirmou o refluxo de diclorosilano.
-
Causas fundamentais:
-
O detector de límite excesivo estaba inactivo.
-
Problemas coa estrutura do conduto de escape.
-
Descubrimento tardío do conduto de escape roto.
-
Inspección diaria insuficiente dos armarios de gas.
-
Inspección inadecuada do sistema de redución de emisións.
-
Sistema de extracción compartido para a ventilación de ferramentas e instalacións.
-
Formación insuficiente.
-
Accións correctivas:
-
Asegurarse de que os detectores de exceso de límite estean sempre operativos, con confirmación durante as entregas diarias de quendas.
-
Optimizar a disposición dos equipos para evitar unha tensión excesiva nos condutos de escape.
-
Implementar inspeccións diarias exhaustivas para todas as pezas relevantes, manter rexistros de inspección e facer que os supervisores os revisen.
-
Separar as diferentes correntes de escape.
-
Revisar exhaustivamente os plans de formación e establecer un sistema de formación rutineira.
Caso 2: Fuga de gas cloruro de hidróxeno (HCl) dentro da vitrina de gases
-
Resumo do accidente:Durante o funcionamento dunha ferramenta de deposición química química (CVD) que xeraba HCl, comprobouse o armario de gas e o seu manómetro secundario mostraba -0,01 MPa. Escoitouse un asubío procedente do interior do armario e descubriuse gas HCl disperso/acumulado. Aínda que se activou o peche de emerxencia, o abridor da válvula do cilindro separouse, o que impediu que a válvula do cilindro se pechase completamente. Ademais, o detector de gas non activou a alarma.
-
Causas fundamentais:
-
A fuga orixinouse nunha porca da glándula UJR entre a válvula de peche do lado de alta presión e o regulador de presión; a investigación revelou danos leves na manga UJR.
-
O abridor da válvula do cilindro carecía de espazo libre suficiente para a altura da válvula do cilindro, o que provocou que se separase a metade da operación durante a activación do apagado de emerxencia.
-
O fallo do detector debeuse a que o gas HCl se adhería aos contaminantes dentro da liña de mostra de PTFE que vai desde o conduto de escape ata o sensor, o que impedía a detección de fugas.
-
Accións correctivas:
-
Substituíuse o armario de gas, xa que non se puido determinar a causa nin o momento do dano menor na xunta UJR.
-
Configuracións estandarizadas de válvulas de cilindro para tipos que cumpren totalmente as especificacións do fabricante do armario de gas.
-
Substituíuse a liña de mostraxe da detección de gas e recolocouse o sensor (axustando a distancia).
Os perigos das fugas nos armarios de gases especiais de Fab abarcan múltiples frontes: seguridade das vidas humanas, seguridade da produción, seguridade ambiental e impacto económico. A súa gravidade non se pode esaxerar.
Os fabricantes de semicondutores deben priorizar a xestión da seguridade dos armarios de gas. Isto implica mellorar as inspeccións e o mantemento diarios, instalar sistemas avanzados de detección de fugas e alarma, desenvolver plans de resposta a emerxencias sólidos e realizar unha formación rigorosa en materia de seguridade para todo o persoal. Estas medidas garanten unha resposta rápida e eficaz a emerxencias como as fugas dos armarios, minimizando os posibles danos.
En definitiva, a seguridade é a pedra angular do desenvolvemento corporativo. Só garantindo a seguridade as empresas poden lograr un crecemento sostible. A xestión da seguridade dos armarios de gas incorpora fundamentalmente o principio de "reverencia pola vida e atención meticulosa aos detalles". Só garantindo que cada parafuso, cada peza de tubo e cada inspección se realice correctamente pódense previr accidentes na súa orixe, transformando laboratorios e talleres industriais en contornas verdadeiramente seguras para a produción e a investigación.
