Домашнее задание 1 (вариант 4) / 4.DOC

Домашняя работа

по курсу

Производственная и экологическая безопасность

Вариант N4

МП-34

Костылев А.И.

ВОПРОС 1.4

УЧАСТОК ЭПИТАКСИИ

Вопрос №1.3. Методика анализа ПЭБ. Участок эпитаксии.

Будем рассматривать методику анализа ПЭБ в соответствии со схемой:

1. Декомпозиция анализируемых объектов с целью выявления материальных носителей потенциальной опасности.

 1.1 Предметы труда (исходные материалы)

Исходные материалы : полупроводниковые слои , в качестве которых используются пленки кремния.

1.2 Средства труда : машины, орудия, сооружения, здания, энергия.

 На этапе заготовительных операций используется следующее оборудование:

 - установки с вертикальным реактором: УИЭС—1 , УИЭС—2 УИЭС —2П—В;

1.3 Продукты труда, полуфабрикаты.

- полупроводниковая ИМС , на которой в процессе эпитаксиального наращивания получают транзисторные структуры;

1.4 Технологический процесс, операции, действия.

Наиболее широко для образования эпитаксиальных слоев применяется хлоридный метод, при котором пленки кремния получают путем восстановления его тетрахлорида в среде водорода, причем полупроводниковую пластину подвергают предварительному травлению смеси HCL и H2. В процессе роста эпитатаксиальных слоев легко достигается легиронание их примесями, которые подаютсяв реакционную камеру вместе с газами, несущими полупроводниковое соединение. При этом легирование осуществляется одним из следующих методов:

-     введением в реакционнув камеру примеси отдельным газовым потоком. Так, в качестве донорных примесей вводят фосфин PH3, арсин AsH3, а в качестве акцепторной примеси - диборан;

-     добавлением к жидкому четыреххлористому кремнию летучих примесей ( PCL5 или SbCL5), которые, испаряясь вместе с ним, поступают в реакционную камеру.

Процесс образования эпитаксиальных слоев происходит в реакционной камере при температуре 1150 - 1300 ^оС. Разогрев реакционной камеры производится энергией токов ВЧ.

1.5 Производственная cреда.

Поэтому в помещении, где проводятся работы с силаном, недопустимо наличие открытого пламени, вне помещения работы необходимо проводить с инструментом в искробезопасном исполнении. Вследствии спецефичности операции эпитаксиального наращивания ее можно проводить в отдельном производственном помещении , тем самым не подвергаясь и не оказывая влияния на дальнейший процесс изготовления печатных плат.

1.6 Природно климатическая cреда.

Предприятие находится в средней полосе РФ. Максимально возможная температура в тецении года +30 - +35 градусов , минимально возможная —35 и —40 градусов. Средняя летния температура +25 градусов , средняя зимняя —25 градусов . В зимнее время болшую часть дня необходимо искусственное освещение.

2. Составление перечня факторов обитаемости.

2.1 Физические факторы.

 —воздействие энергии поля высокой частоты ;

—опасность поражения электрическим током ;

—шум при работе форвакуумных насосов;

—воздействие высокой температуры;

 2.2 Химические факторы.

-     токсичные вещества : диборан по токсичности близок к фосгену и влияет в основном на центральную нервную систему . Вдыхание даже небольших количеств диборана вызывает головную боль, головокружение , тошноту и обморок . гидридсодержащие смеси и галогениды кремния (германия), бора, фосфора, мышьяка, сурьмы (например диборан, фосфин, аргон), хлористый водород, водород, являющийся токсичным и пожаро взрывоопасным веществом. Силан;

2.3 Биологические факторы.

Производственное помещение не способствует распространению

биологически опасных факторов

2.4 Психофизиологические факторы.

-эмоциональные перегрузки;

-монотонность труда;

3. Количественная и качественная оценки факторов обитаемости.

3.1 Фактические значения факторов , получаемые при помощи измерений или на основе экспертных оценок.

Концентрация токсичных газов не должна превышать ПДК.Содержание

кислорода (по объему) в воздухе производственного помещения должна быть не ниже 18%.

4. Сравнение результатов оценки факторов с нормами и допустимыми значениями с целью выявления опасных и вредных факторов.

4.1 Перечень опасных и вредных производственных факторов применительно к конкретным условиям.

Таким образом, работа на установке эпитаксиального наращивания характеризуется рядом опасных и вредных факторов, обусловленных наличием:

-     электрического тока высокого напряжения;

-     шума при работе форвакуумных насосов;

-     тока высокой частоты;

-     высокой температуры;

— ряда токсичных препаратов : соединения мышьяка , сурьмы , фосфора , бора.

5. Комплексная оценка жизнедеятельности и возможности возникновения опасных ситуаций.

5.1 Категория тяжести труда по рабочим местам и профессиям.

6. Выбор принципов и методов (А,Б,В,Г) , разработка мероприятий, выбор и расчет средств защиты работающих от опасных и вредных факторов.

Г-метод . Комбинация мероприятий.

Для создания безопасных условий труда при эксплуатации установок эпитаксиального наращивания разрабатывается и осуществляется комплекс технических, санитарно-гигиенических и противопротивопожарных мероприятий. Прежде всего предусматривается оборудование установок местной вытяжной вентиляцией. Высокочастотный генератор и индуктор должны быть заэкранированы в соответствии с требованиями безопасности при работе с источниками ВЧ, УВЧ, СВЧ Э/М полей. На случай внезапного выхода из строя вентиляции установка оборудуетса системой автоматического отключения генератора и подачи в реактор инертного газа. Так как в случае подсоса воздуха в реакор или утечки водорода из газовых коммуникаций или реактора возможен взрыв в результате образования взрывоопасной смеси, то система газораспределения совместно с реактором перед началом и периодически в процессе эксплуатации проверяется на герметичность. Также, во избежание образования взрывоопасной смеси, подача водорода в реактор допускается только после продувки последнего инертным газом.

Во избежание перегрева индуктора и реактора и связанного с этим создания аварийной ситуации установка оборудуется сигнализацией о нарушении водоохлаждения индуктора, сблокированной с устройством ВЧ-генератора.

Лица, работающие на участке эпитаксиального наращивания, обеспечиваются средствами индивидуальной защиты противогазами соответствующей марки (В,Е,М), защитными очками, резиновыми перчатками. В помещении устанавливаются соответствующие средства пожаротушения.

Энитаксиальные кремниевые пленки высокого сопротивления на сапфире получают силановым методом, основанном на термическом разложении), Силан (ЦДК=1 мг/м3) представляет собой бесцветный газ с сильным запахом. При вдыхании силана или продуктов его горения у человека появляется головная боль, голов окружение, жар, обильное потоотделение. В дальнейшем наступает полуобморочное состояние. Кроме того, силан опасен как газ,взрывающийся при взаимодействии с кислородом воздуха. работу с силаном необходимо,осуществлять в надежно герметизированных сосудах, аппаратах и оборудовании.

 В случае разгерметизации установки, учитывая взрывоопасность силана все трубопроводы, узлы, емкости промываются четыреххлористым кремнием или четыреххлористым углеродом. Только после этого возможно проведение ремонтных работ с обязательным применением средств индивидуальной защиты (противогазы марки "B" или "M", халат, сапоги, анатомические перчатки, резиновый фартук и нарукавники

7. Оценка эффективности разработанных мероприятий и выбранных средств защиты. Покатели технического, социального, экономического эффекта.

Необходимо оценить эффективность используемого заземления , герметичность коммуникаций и газораспределительной системы Экономические затраты на осуществление вышеприведенных методов защиты не должны быть высоки,так как технические средства должны быть в комплекте оборудования ,используемого на данном предприятии Системы защиты , выпускаемые специализированными предприятиями расчитаны на получение высокого соотношения экономического изащитного эффекта , ведущего к безопасной и высокоэффективной работе людей на данном предприятии.

ВОПРОС 5

ВРЕДНЫЕ И ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ПРИ РАБОТЕ ЛАЗЕРНЫХ УСТАНОВОК

 1. Лазерное излучение является электромагнитным излучением, генерируемым в диапазоне длин волн 0,2 - 1000 мкм.

 2. Физические факторы

Вредные факторы:

-     Излучение в оптическом диапазоне :

ультрафиолетовое

видимое

инфракрасное

-     Шум

 Опасные факторы:

-     Электрический ток

-     Движущиеся механизмы и изделия

-     Системы ,находящзиеся под давлением,неравным атмосферному

Биологческие факторы

лазерное излучение в соответствии с биологическим

действием может быть разбито на ряд областей спектра:

а) от 0,2 до О,4 мкм — ультрофиолетовая область;

б) свыше 0,4 до 0,75 мкм — видимая область;

в) свыше 0,75 до 1,4 мкм — нижняя инфракрасная область;

г) свыше 1,4 мкм - дальняя инфракрасная область.

 Излучение лазера даже небольшой мощности при попадании на сетчатку глаза может вызвать её разрушение , что приведёт к частичной или полной потере зрения.

При работе с мощными лазерными установками можно получить ожог Как и любое электрооборудование , лазерные установки опасны с точки зрения поражения электрическим током.

. Выбор принципов и методов (А,Б,В,Г) , разработка мероприятий, выбор и расчет средств защиты работающих от опасных и вредных факторов.

Предельно-допустимые уровни (ПДК) лазерного излучения

3а ПДУ лазерного излучения принимаются энергетические экспозиции облучаемых тканей человека. ПДК лазерного излучения относятся к спектральному диапазону от 0,2 до 20 мкм и регламентируются на роговице, сетчатке глаз и коже. ПДУ исключают появление первичных биологических эффектов для всего спектрального диапазона и вторичных для видимой области спектра, ПДУ зависят от следующих параметров:

-     длины волны лазерного излучения , мкм;

-     длительности импульса t, с;

-     частоты повторения иипульсов f, Гц;

-     длительности воздействия t , с.

Кроме того, в диапазоне волны излучения 0,4 - 1,4 мкм ПДУ

определяется угловым размером источника излучения  (рад) или диаметром пятна засветки на сетчатке dc (см), диаметром зрачка глаза d3 (cм).

В диапазоне 0,4 — 0,75 мкм ПДУ зависит также от фоновой освещенности роговицы ф (лк).

При моноимпульсном и непрерывном режиме для лазерного

излучения с длиной волны от 0.2 до 0.4 мкм нормируется

энергетическая экспозиция Нуф на роговицке глаза и коже за общее время в течение рабочего дня

ЗАДАЧА:

В помещении выделяются летучие вещества:

бензин—250 г/час

ацетон—100 г/час

Определить воздухообмен,приняв концентрацию в поступающем воздухе:

бензин—2.4 мг/ м3

ацетон—0.35мг/м3

РЕШЕНИЕ:

Необходимый воздухообмен L м3/ч, находим , исходя из разбавления вредностей в воздухе рабочей зоны до допустимой концентрации по формуле:

L=Gвр/(qпдк —qВ);

где GВР— интенсивность поступления вредного вещества в воздух,мг/ч;

qпдк —предельно допустимая концентрация данного вещества,мг/м3 ; q в —концентрация данного вещества в поступающем из вентиляционной системы воздуха,которая по санитарным нормам не должна превышать 0.3 qпдк мг/м3

qпдк=100 мг/м3 для бензина

qпдк=200 мг/м3 для ацетона

Lбен.=2.5*105/(100 — 2.4)=2561 м3/ч;

Lацет=1*105/(200 — 0.35)=2564 м3/ч;

Итого,воздухообмен L= 2564 м3/ч;