技術通報 282期_科技廠SEMI安全檢驗評估介紹 2022.05.19
科技廠SEMI安全檢驗評估介紹
文／工業設備安全部 林啓維 副工程師
本文說明高科技廠若需引進製程設備，設備商需要提供相關的設備安全及測試檢驗報告，這些檢驗的標準國際間都以SEMI國際半導體設備組織所制定的法規做檢驗及驗收基準，文章列出了測試項目與測試流程。
關鍵詞：SEMI、科技廠、安全設備檢測、F47、半導體、LVD
The article explains that if high-tech industry need to purchase equipment, equipment manufacturers need to provide safety and test inspection reports. These inspection standards are all internationally based on the regulations established by the Semiconductor Equipment and Materials International, in other words, the article lists the test items and test procedures.
▋ 前言
現今科技發展日新月異，為了讓世界上的人們有更好的生活與便利性，科學家日以繼夜的發展新科技及產品，改善人們的生活。由於半導體製造技術愈趨複雜化產值也逐年成長（圖一），精密設備所帶來潛在的職業災害也愈來愈多，複雜的設備相對的也會帶來不確定的危險性（電器災害、有毒氣體與液體）有鑑於半導體發展趨勢，如何防止災害的發生越為重要（圖二）。國際半導體組織簡稱SEMI於1991起陸續訂定半導體設備和材料相關的安全標準指引，迄今為業界通用的標準。財團法人精密機械研究發展中心簡稱PMC在半導體設備檢測服務上面也深耕多年在業界享有口碑，本文內容會以PMC深入產業的觀點作介紹。
▋ 介紹
科技晶圓廠預購置機台作為生產但要怎們確認這台機台是安全的其中安全的定義就涉及了是否機台自身就處於不安全狀況（電氣箱走火、漏電等），又或者人員在操控時的誤觸而本身機台設計又沒有防呆裝置（例如：手動模式下只有特定功能可以啟動主軸速度也有限制、門打開維修模式時是無法操控的等）造成的公安意外，為了檢測這些安全防護設備在業界都習慣以SEMI S2當作購置半導體機台的一個指標認證項目，設備商的機台需要取得此認證項目才可銷售進廠內。
SEMI是一家國際半導體設備組織，其成員來自半導體及相關領域。該組織成立50年以來，一直致力於訂定半導體設備相關的國際法規，SEMI國際標準部環境健康和安全(EHS)委員會制定了一系列行業標準原則，是全球認可最高的安全品質標準。
SEMI半導體設備認證評估是根據SEMI國際標準部環境健康安全(EHS) 委員會所制定的S系列全球性標準和準則，適用於半導體製造設備是半導體業界對設備的必備規格要求，可有效的降低災害風險。SEMI S系列標準最早誕生於1986年，其中SEMI S2於1991發布出版，經過多年的更新修訂，2018年12月發布最新英文版S2-0818E。半導體行業為了降低風險，採用很多類別的防治與管理措施，SEMI S系列標準旨在為半導體生產設備提供環境、健康、安全方面的準則。內容涵蓋半導體設備安全指導、廢棄處理、危險警告標籤、液體加熱系統、通風排氣、人機工程、危險評估、安全指導手冊、防火安全、安全連鎖裝置、電離輻射、激光輻射、噪音汙染等級、SEMI標準被廣泛應用於半導體的生產、測試、出貨。其中最典型的措施就是在採購設備時，將SEMI S2列為必備規格要件。
SEMI S系列標準( 表一) 對半導體行業的安全和可持續發展有深遠的影響力。符合SEMI要求不僅符合了國際相關約定，也是高科技廠引進機台設備主要的判別安全標準。SEMI認證已得到國際晶圓大廠Intel、Samsung、TSMC、Micron、TEL 等普遍的認可，SEMI認證已成為國際通行證被產業鏈廣泛認可的通行證。國際晶圓廠均要求設備及子系統廠商提供SEMI標準認證證書。
▋ 檢驗評估介紹
沿著台中大肚山台地，長約60公里，聚集了一千多家精密機械業者及上萬家供應商，是台灣的精密機械黃金縱谷PMC就坐落與此，PMC從事高科技產業之安全輔導、檢測與驗證累積多年經驗，並協助業者解決困擾並提昇設備安全設計能力。協助輔導認證過的廠商有台積電、聯電、群創、友達、上銀等，可說是在SEMI檢驗上有相當深厚的功力。
在做SEMI S2認證時PMC會分兩個作業項目分別是驗機與測試，驗機是以機台外觀功能為主其中包含機台警示燈及顏色功用、按鈕功能、危害警告標示、電器元件標示等。驗機旨在新機台入廠前先做初步的驗收好讓廠商可以盡快地更改缺失，測試則是針對電器安全功能去做測試，所有測試出來的數值均要符合指令裡規定的值，外觀功能符合規定後就會依序測試電器安全功能並輔導廠商通過測試。
SEMI S2的指令組成包含了ISO、UL、DIN、NFPA等，幾乎機台設備裡可能會牽扯的不管是物理性質或者化學性質又或者電路安全迴路設計SEMI S2通通都有考慮進去了，PMC所提供的服務有文件審查、整體安全功能評估、電器安全功能評估、LVD測試、F47測試等。
有關於SEMI中提到的低電壓測試(LVD)旨要提供半導體設備電氣安全設計考量，本設計標準可用於半導體製造設備的電氣設計、建構與設計階段。可用於提供電氣設計之基準，以協助設計工程師與評估人員增進設備的電氣安全。當中的量測項目有電線／插頭連接設備的漏電流測試、接地持續性與保護聯結電路的持續性、啟動電流測試、輸入測試、介電性能測試、電源線拉力測試、變壓器輸出短路測試、電源輸出短路測試、安全電路功能測試、安全電路導線的斷路測試、電容器的儲能放電測試、溫度測試、電氣箱的強度測試、手指探測器測試、電線撓曲測試。
科技廠是一座24小時不中斷的工廠，因高科技廠的機台設備若關機完再重新啟動運轉生產往往不是幾個小時內可以達成的，在良率上還需搭配製程測試片確定各站點良率是否合乎規格才可生產，所以若設備停機不僅會造成產能損失出貨進度延遲以及成本提升這對任何公司來說都是一大問題，天災或人為造成無預警的停機都對科技廠來說都 是非常棘手的問題。F47電壓驟降測試就是用來測量此種狀況而衍生出的測試方法，在SEMI F47-0706中規定半導體製程設備對電壓驟降的耐受時間，在電壓為50% 標準值時為0.2秒、電壓為70% 標準值時為0.5秒、電壓為80%標準值時為1秒，相較F47-0200增加推薦的電壓驟降的耐受時間，在電壓為0%標準值時為1周，電壓為80% 標準值時為600周，過程中會讓機台以生產的狀態作運作，用此方法模擬機台在生產時發生瞬間的電壓驟降若過程中停機及代表測試失敗。
▋ 結論
在SEMI 還沒制定標準以前，國際間的科技廠幾乎都沒有一個一致的標準可以去評估設備的安全性，直到SEMI 制定了相關標準出來後，也讓業界有跡可循知道以什們樣的規格需求去設計一台機台，SEMI的標準可說是無所不在，以一件半導體設備的訂單來看，通常平均會用到超過25項的標準。目前所制定的超過1000條SEMI標準中包含設備硬體和軟體通訊協定、可追溯性、3D-IC、化合物半導體、廠房設備、微機電系統（MEMS）、度量標準、矽晶圓、載體和自動化系統。這些標準應用在各種產業，包括顯示器、太陽光電、印刷電路板的製造和高亮度LED等領域。
在做安全檢驗評估之前，以PMC在檢測業的服務經驗當中來看，會建議業者在生產機台之前就需要檢驗機構諮詢溝通，因為很常發生在檢驗測試的過程中發現是機台設計的瑕疵而無法用其他補救措施去彌補，則業者又需花費一筆費用與時間去解決此問題，若能在一開始設計機台就能參與討論很多問題就可以一併解決。
本文所列舉的是測試的項目，在測試之前還有所謂的驗機這項項目，驗機項目則比較偏向於外觀以及機台功能測試的部分，這些功能也需遵循SEMI S2 中的規定，裡面有提到例如燈號號誌顏色分類各顏色用處、按鈕顏色及用處再到細微的吋動功能速度的限制都有嚴格的規範，換言之SEMI 所制定的法規幾乎把所有各方面會遇到的風險及問題 都考慮進去了。
半導體設備組成包含元件傳動以及高危險性化學物品都很有可能造成人員的工安意外，也因SEMI法規誕生使得半導體設備的風險大大降低，最重要的是讓所有半導體業者有一致的準則可遵守，在作業上提高了操作者工作上的安全保障，一直到迄今SEMI所制定的標準已經超過1000條了。
▋ 參考文獻
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3. SEMI S22-0706a, Semiconductor Equipment and Materials International
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