高校微電子潔凈室安全管理探討

作者簡介：張曉欣，助理實驗師。

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.02.026

摘? 要? 基于高校實驗室安全工作者“以人為本、安全第一、預防為主”的行為方針，旨在建立“健康、安全、環保”的實驗室科研和教學工作環境，圍繞微電子學科潔凈實驗室的特點和相關法律法規，給出一系列潔凈室安全管理措施，以提升高校潔凈室的安全隱患防范水平和治理效能。

關鍵詞? 潔凈室；實驗室安全；準入權限；微電子

中圖分類號：G647.6? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）02-0026-04

0? 引言

近年來歐美發達國家對我國微電子行業高舉制裁大棒，華為、中興等微電子高科技企業深受其害，我國堅決走上獨立自主地發展微電子產業的道路，讓我國微電子行業的關鍵技術、關鍵材料、關鍵人才、相關專利等都牢牢掌握在自己手中；微電子產業的發展并非一朝一夕，電子元器件的關鍵性尺寸（Critical Dimension）、缺陷（Defect）等都是微米級、納米級，所以要求本產業的工作環境都是高等級的無塵潔凈室。

在這場微電子技術戰爭中，高校應當是技術創新和發展的重要陣地。由于國家政策的支持、產業的需要，近些年很多大學紛紛成立了微電子學院，因此，高校能夠配套建設、利用并高效安全地管理高等級的無塵潔凈室，對人才培養方面能起到事半功倍的效果。本文結合筆者對所在實驗室微電子設備的管理，包括物理氣相沉積設備（Physical Vapor Deposition， PVD）、化學氣相沉積設備（Che-

mical Vapor Deposition， CVD）、光刻機、高溫氧化爐等，分析探討潔凈室安全管理方面的一些經驗，對高校潔凈室的使用提供一些有益的措施。

1? 潔凈室的定義

微電子產業研發、生產的對象為晶圓（Wafer），晶圓在無塵工廠（Fab）里被制造（Fabrication）出來，再進行封裝測試等環節；這些生產過程對工廠空間環境要求相當嚴格，環境溫度、濕度、風速、空氣微塵含量、靜電、光照等都會影響晶圓的良率（Yield）；因此，需要一個特殊的生產環境，即無塵潔凈室（Clean Room），又稱為無塵室、潔凈室或無塵車間。

潔凈室的分類方法眾多，根據研究對象的不同可以分為工業級和生物級兩大類。工業級主要用于微電子、航空航天、核工業等高科技行業，一般對空氣中懸浮粒子粒徑和濃度進行控制；生物級主要用于生物病原體研究、醫學疫苗生產等，主要控制對象為醫學微生物[1]。

潔凈室對室內環境要求極高，需要對室內流動空氣懸浮粒子濃度進行嚴格控制，在潔凈室的使用過程中應減少對室內空氣懸浮粒子的引入、產生及滯留，這需要對潔凈室進行定期清潔、保養、檢測；并對室內其他有關參數如潔凈度、室溫、濕度、靜電、氣壓等按要求進行控制；不論潔凈室外界環境如何變化，潔凈室內均能維持恒定的室內環境參數性能，以滿足科研、生產使用需求[2]。

2? 潔凈室的準入權限

2019年，中華人民共和國教育部出臺了《教育部關于加強高校實驗室安全工作的意見》，再次強調“安全是教育事業不斷發展、學生成長成才的基本保障” [3]；在此教學理念的指引下，高校實驗室安全管理工作者要牢記“安全教育培訓”是立德樹人的基本要求，而每位學生的實驗室準入權限是實驗室安全工作者的重要抓手。

高校實驗室是學校里人、財、物比較集中的固定場所，實驗物資種類多、人員安全知識參差不齊、安全隱患分布廣，包括：易燃易爆化學品、有毒化學品、電離輻射、生物病原體、特種設備等，所以能夠進入實驗室的人員必須是經過學校、院（系）、實驗室三級安全教育培訓并考核合格。

潔凈實驗室或廠房由于采用空氣凈化等技術，大多環境封閉；進入潔凈實驗室必須更換標準、合規的無塵實驗室服，經過風淋清潔、消毒等一系列措施[4]；潔凈室內工藝布局緊密、設備種類繁多，基于人員安全、設備保養、維持潔凈室內環境參數等角度出發，準入潔凈實驗室安全培訓的內容也更多，準入權限審核也比普通實驗室更加嚴格。

3? 潔凈室的安全管控

3.1? 潔凈室消防

根據相關文獻數據統計：高校實驗室安全事故中，火災和爆炸是事故發生的兩大主要類型，這兩種類型的事故發生占比高達90%[5]，因此，消防系統無疑是實驗室安全的一道重要屏障；而潔凈室的實驗環境更加封閉和復雜，安全工作者更應重視潔凈室的消防安全。

潔凈室內存放較多的微電子高精尖設備和實驗耗材，因此，要做好重點火災區域隔離、專人進出權限、完善消防器材、火災報警系統實時監測[6]等措施；一些常見的消防措施如表1所示。同時，在潔凈室內會涉及使用易燃易爆危險化學品，因此潔凈室應符合相應的防爆設計要求，安裝防爆插座、防爆開關、防爆燈、氣體報警系統等[7]。

高校實驗室作為消防重點部位，應按照2020年4月1日起實施的《社會單位滅火和應急疏散預案編制及實施導則》的要求編制本實驗室消防應急預案，且至少每半年組織一次演練。

3.2? 潔凈室氣體管理

微電子潔凈室里存放的設備一般用于電子元器件工藝的生產和研發，例如：物理氣相沉積設備、化學氣相沉積設備、蝕刻機等，這些工藝設備一般都會涉及氣體的使用，而實驗室的氣體使用主要是氣體鋼瓶；氣瓶應當獨立于潔凈室，單獨存放在另外一間房間，同時應做好氣瓶的使用臺賬；可燃性氣體鋼瓶應放進抽氣的防爆柜中，做好鋼瓶固定措施，并對氣瓶進行定期安全巡查[9]。

潔凈室由于是相對封閉的實驗空間，應對不同的危險性氣體選擇相對應的氣體偵測器進行實時氣體泄漏監測，同時應對整套泄漏監測系統設有緊急旋停按鈕。

3.3? 潔凈室化學品管理

潔凈室內存放的化學品應盡量以少量或當天使用量為限，并定期統計潔凈室化學品使用量和剩余量。易燃易爆、易致毒易致爆等五大類管控化學品應置于安全柜中，安全柜應實行五雙管理制度[10]。

根據《危險化學品安全管理條例》規定：“對于使用危險化學品或者處置廢棄危險化學品活動的人員，必須接受有關法律、法規、規章和安全知識、專業技術、職業衛生防護和應急救援知識的培訓，并經考核合格，方可上崗作業”；這就要求高校危化品管理教職工必須進行實驗室危險化學品從業人員培訓，并考核合格；合格人員應積極傳播所學實驗室危險化學品安全知識、相關規章制度，提高實驗室師生安全意識[11]。

3.4? 潔凈室監控

實驗室監控裝置的安裝已成為高校實驗室安全檢查的必查項，許多高校的實驗室監控系統也比較完善；但實驗室安全事故發生時，目前大部分監控系統并不具備有效的、實時的報警功能，只作為事故發生后觀看監控錄像來認定責任[12]。

潔凈室內的環境比普通實驗室相對封閉，建造潔凈室的費用也更高，因此，在有限的潔凈室內會放置更多的設備，使潔凈室內空間也會更狹小；因此，對潔凈室內的監控會顯得無比重要；同時監控資料也是實驗室管理人員對違規人員進行管理、安全教育的重要證據。

3.5  急救箱

潔凈室內空間相對狹小、封閉，安全薄弱點較多，急救箱的設置就顯得尤為重要，也是教育事業“以人為本”的體現；當安全事故發生時，可以在第一時間對遇險人員進行救治；急救箱里應存放常用的急救物品，如防毒面罩、創可貼、洗眼液、燒傷敷料、繃帶、硼酸溶液、小蘇打溶液等。急救箱中的物品應注意保質期，確保物品能正常使用。通過實驗室安全準入培訓對常見的急救物品進行使用講解[13]。常用的急救物資及主要功能如表2所示。

3.6? 緊急洗眼和噴淋裝置

對于強酸、強堿等化學品使用的實驗室以及有毒有害物質作業的場所，應就近設置應急洗眼和噴淋裝置；如果無塵實驗室空間較大，裝置宜安裝在實驗人員10秒內能夠到達的區域內；并在實驗室進出口、走廊等位置設置可視、明顯的導引標志，做好日常維護，確保設備正常可用[14]。新生進入實驗室之前，需要進行緊急洗眼和噴淋裝置使用方法培訓，宜每半年進行急救使用訓練[15]。

4? 潔凈室通風、空氣凈化系統

通風、空氣凈化系統是潔凈室眾多系統中安全工作比較繁重的系統之一，同時也是保障潔凈室環境清潔的重要系統，系統中的空氣濾網需要定時清潔和更換[16]。

潔凈室內為實驗室空間，不可避免會產生實驗廢氣、大氣灰塵等，這些廢氣、灰塵需要及時地排出潔凈室外，讓室外清新的空氣能夠與室內的空氣產生交換，這就需要通風循環系統。而同時潔凈實驗室內的空氣在內循環機制下需要對室內空氣進行過濾清潔，保障室內空氣的潔凈度在規定的范圍內。

5? 電力系統

潔凈室內存放著眾多的精密電子設備，很多是國外進口，不僅價格昂貴，而且有著特殊的使用和管理要求；潔凈室電力系統的安全考量不僅要保障安全用電，還有其他的要求；常見潔凈室電力系統安全注意事項見表3。

6? 潔凈室三廢處理

根據《中華人民共和國安全生產法》第一百條規定：未經依法批準，擅自生產、經營、運輸、儲存、使用危險物品或者處置廢棄危險物品的，依照有關危險物品安全管理的法律、行政法規的規定予以處罰；構成犯罪的，依照刑法有關規定追究刑事責任。微電子潔凈室的三廢分為廢物、廢氣、廢液，因此，潔凈室的三廢處理應當完全合法，不能造成環境污染和安全事故，做到人與自然和諧相處；同時，科學、嚴格的分類回收處理是進一步加強實驗室安全管理，實現資源有效利用的體現。

6.1? 廢物處理

潔凈實驗室固體廢物指實驗所產生的各類危險固態廢物，包括：存放實驗原料的容器、實驗材料的包裝、廢棄實驗玻璃器物等其他固體形式[17]。

2019年7月1日《上海市生活垃圾管理條例》正式實施，實驗室廢物管理可參照該條例把實驗廢物也進行分類回收，實驗廢物與生活垃圾不混同，實驗廢物由學校有資質的部門進行回收處理。

6.2? 廢氣處理

對實驗過程中能夠產生無毒氣體或少量有毒氣體的實驗，可直接通過通風櫥和通風管道進行排

放；對某一次實驗有大量有毒有害氣體產生的實驗，可根據不同的化學性質進行吸收處理，無害后排

放；對某實驗設備一直會產生有毒有害氣體的，應給這個實驗設備安裝額外的尾氣處理裝置，實驗廢氣經過該尾氣處理裝置后，由學校有關部門驗收合格后，該實驗設備才能正常使用[18]。

6.3? 廢液處理

實驗室廢液特點是：量大、品類繁多、回收事務繁雜且隨著實驗的進行隨時都可能產生；在實驗過程中產生的任何廢液嚴禁簡單隨意地倒入實驗室水槽，有效管理實驗廢液是實驗室安全管理的重要內容[19]。

實驗室廢液處理，有條件的學校可以建立廢液處置系統，該系統驗收合格后，廢液可達標排放。實驗廢液一般采用體積稍大（例如：25 L）環保桶進行分類收集（例如：分為有機廢液和無機廢液），并貼上標簽記錄；后續倒入廢液前，應查看該桶的收集記錄，確認不會與桶內原有廢液產生異常反

應；如果有可能產生反應，則該廢液單獨存放其他容器中進行后續回收處理。

7? 結束語

當下我國微電子相關產業飛速發展，隨之推動了潔凈室的發展和進步，同時對潔凈室的安全管理也提出了更高的要求；在“以人為本”的高校環境

下，高校安全工作者要始終把實驗安全放在首位，以“組織人員氛圍、政策法律體系、監督獎懲辦法”為抓手[20]，為我國培養更多的微電子行業人才；在“健康、安全、環保”的潔凈實驗室里實現更多的科研產出，為建設社會主義現代化強國貢獻力量。

8? 參考文獻

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