[논문]반도체 산업의 웨이퍼 가공 공정 유해인자 고찰과 활용 - 화학물질과 방사선 노출을 중심으로 -

박동욱

doi:10.15269/jksoeh.2016.26.1.1

반도체 산업의 웨이퍼 가공 공정 유해인자 고찰과 활용 - 화학물질과 방사선 노출을 중심으로 -
Review of Hazardous Agent Level in Wafer Fabrication Operation Focusing on Exposure to Chemicals and Radiation 원문보기

한국산업보건학회지 = Journal of Korean Society of Occupational and Environmental Hygiene, v.26 no.1, 2016년, pp.1 - 10

Abstract ▼ AI-Helper

Objectives: The aim of this study is to review the results of exposure to chemicals and to extremely low frequency(ELF) magnetic fields generated in wafer fabrication operations in the semiconductor industry. Methods: Exposure assessment studies of silicon wafer fab operations in the semiconductor industry were collected through an extensive literature review of articles reported until the end of 2015. The key words used in the literature search were "semiconductor industry", "wafer fab", "silicon wafer", and "clean room," both singly and in combination. Literature reporting on airborne chemicals and extremely low frequency(ELF) magnetic fields were collected and reviewed. Results and Conclusions: Major airborne hazardous agents assessed were several organic solvents and ethylene glycol ethers from Photolithography, arsenic from ion implantation and extremely low frequency magnetic fields from the overall fabrication processes. Most exposures to chemicals reported were found to be far below permissible exposure limits(PEL) (10% < PEL). Most of these results were from operators who handled processes in a well-controlled environment. In conclusion, we found a lack of results on exposure to hazardous agents, including chemicals and radiation, which are insufficient for use in the estimation of past exposure. The results we reviewed should be applied with great caution to associate chronic health effects.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 2015년까지 웨이퍼 가공 공정에서 보고된유해인자 중 공기 중 화학물질과 자기장 극저주파 (extremely low frequency-magnetic field, 이하 극저주파라 함)의 노출수준을 중심으로 고찰하였다. 관련 문헌을 찾기 위한 주요 검색 용어 중 반도체 산업이나 공정으로 “semiconductor industry”, “fabrication” 또는 “fab” (팹), “chip”(칩)이었고, 유해인자 대상 검색용어는“chemical”, “radiation”, “ELF”와 “x-ray”로 이들을 단독또는 조합해서 문헌을 찾았다.
본 연구는 반도체 웨이퍼 가공 공정에서 발생되는 주요 화학물질과 극저주파 노출수준을 문헌을 통해 종합했다. 포토 공정의 유기용제류와 EGE류, 이온 주입 공정의 비소 그리고 웨이퍼 가공 공정 전반의 극저주파 등이 운전자를 중심으로 평가된 결과가 대부분이었고 노출수준도 매우 낮았다.
본 연구에서는 웨이퍼 가공 공정에서 보고된 화학물질과 방사선(radiation) 노출수준을 고찰하고 이에 근거해서 유해인자 노출평가 방향을 제안하였다.

제안 방법

관련 문헌을 찾기 위한 주요 검색 용어 중 반도체 산업이나 공정으로 “semiconductor industry”, “fabrication” 또는 “fab” (팹), “chip”(칩)이었고, 유해인자 대상 검색용어는“chemical”, “radiation”, “ELF”와 “x-ray”로 이들을 단독또는 조합해서 문헌을 찾았다.
저자는 2010년까지 반도체 웨이퍼 가공 공정에서 보고된 공기와 벌크 중의 농도를 시기별, 공정별로 정리하고 고찰하였다. 이 문헌에서 시기별, 공정별로 비소 노출수준만을 추출해서 인용했다(Table 3). 총 423개 측정치와 40개 요약 통계치를 종합하면 이온 주입 공정의 운전자가 노출된 비소수준은 1.
웨이퍼 가공 공정에서 비소 발생 및 노출수준은 다른 유해인자에 비해 상대적으로 많이 보고되었다. 저자는 2010년까지 반도체 웨이퍼 가공 공정에서 보고된 공기와 벌크 중의 농도를 시기별, 공정별로 정리하고 고찰하였다. 이 문헌에서 시기별, 공정별로 비소 노출수준만을 추출해서 인용했다(Table 3).

대상 데이터

단시간 발생 또는 피크 노출은 표로 정리하지 않고 고찰에서 설명하였다. 고찰은 2015년 말까지 보고된 문헌만을 대상으로 했다.
본 문헌에서 공기 중에서 측정한 외부 노출수준 결과를 정리하였다. 주요 검색 사이트는 구글 학술검색(http://scholar.google.co.kr/)과 PubMed(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/)였으며 관련문헌이 보고된 저널에서 필요한 경우 추가로 인용문헌을 검색했다. 본 문헌 고찰에서 제외된 기준은 공기 중 지역시료, 표면 시료(wipe sample), 공정 부산물 그리고 원료에서 분석한 유해물질 결과들, 그리고 Gallium (Ga), Indium(In), Arsenic(As) 웨이퍼 제조와 패키지 가공 공정 결과 등이었다.

성능/효과

넷째, 반도체 웨이퍼 가공 공정의 극저주파 노출은 다른 산업에 비해 전반적으로 높았다. 웨이퍼 가공공정 운전자의 극 저주파 노출수준(Table 4)은 전기를 취급하는 주요 직무자 평균 노출수준(전기엔지니어; 0.
총 423개 측정치와 40개 요약 통계치를 종합하면 이온 주입 공정의 운전자가 노출된 비소수준은 1.6µg/m3(n=77), 정비작업자는 7.7 µg/m3(n=181)였다.

후속연구

마지막으로 주요 발암인자에 대한 노출수준 결과가 부족해 과거 노출을 추정하는 데 한계가 있다. 웨이퍼 가공 공정 근로자는 수많은 화학물질은 물론 방사선(전리 및 비전리 방사선), 인간공학적 이슈, 심리적인 스트레스 등에 지속적으로 노출되고 있다 (LaDou, 2000; Watterson & Ladou, 2003; Smith et al.
첫째, 문헌에서 주요 화학물질 대부분의 노출수준은 노출기준을 초과한 경우가 없었지만 이 결과의 해석에 주의할 필요가 있다. 최근 웨이퍼 크기 300mm를 가공하는 공정은 자동화되면서 운전자나 감독자의 화학물질 등 유해인자 노출수준은 더 낮아진 것은 분명하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	근처에 머물거나 일할 때 극저주파 피크 노출 위험이 있는 장비는?	에너지를 사용하는 장비 근처에서 순간 머물거나 일을 할 때 노출될 수 있기 때문이다. 극저주파가 발생되는 반도체 장비는 furnace, sputter, ion implanter, heater 등이다(Crawford et al., 1993).
	웨이퍼 가공 공정은 어떻게 진행되는가?	실리콘 웨이퍼 위에 전기 회로를 만들고(가공(fabrication),이하 웨이퍼 가공 공정), 회로화된 수많은 작은 칩들(chips)을 개별로 분리하여 제품으로 만든다(이하 칩 패키지 공정). 화학물질과 에너지가 가장 많이 사용되는 웨이퍼 가공 공정은 제조된 웨이퍼의 산화(oxidation) → 감광액 도포(photolithography resist application) → 노광(photolithography exposure) → 현상(developing) → 식각(etching) → 스트리핑(stripping) → 이온 주입 → 실리콘 증착(epitaxy) → 금속배선을 위한 증착(metallization)이 반복되는 과정이다. 모든 공정에서 건강에 장해를 줄 수 있는 화학물질이 발생되고 에너지가 사용된다.
	실리콘 웨이퍼는 어떻게 생산되는가?	반도체 산업(Semiconductor industry) 핵심 공정은 모래(SiO2)로부터 실리콘(silicon, Si)을 추출(환원)하여(웨이퍼 제조 공정) 생산된 전기 특성이 없는(부도체) 실리콘 웨이퍼(wafer)에 전기적 특성을 부여하는 것이다. 실리콘 웨이퍼 위에 전기 회로를 만들고(가공(fabrication),이하 웨이퍼 가공 공정), 회로화된 수많은 작은 칩들(chips)을 개별로 분리하여 제품으로 만든다(이하 칩 패키지 공정).

참고문헌 (31)

Abdollahzadeh S, Katharine SH, Schenker MB. A model for assessing occupational exposure to extremely low-frequency magnetic fields in fabrication rooms in the semiconductor health study. Am J Ind Med 1995;28:723-734

상세보기
Baldwin D, King B, Scarpace L. Ion Implanters-Chemical and radiation safety. Solid State Technol 1988;31: 99-105

상세보기
Bender TJ, Beall C, Cheng H, Herrick RF, Kahn AR, et al. Cancer incidence among semiconductor and electronic storage device workers. Occup Environ Med 2007;64:30-36

상세보기
Boice JD, Marano DE, Munro HM, Chadda BK, Signorello LB, et al. Cancer Mortality Among US Workers Employed in Semiconductor Wafer Fabrication. J Occup Environ Med 2010;52:1082-1097

상세보기
Bowman JD, Touchstone JA, Yost MG. A populationbased job exposure matrix for power-frequency magnetic fields. J Occup Environ Hyg. 2007;4: 715-728

상세보기
Chung EK, Kim KB, Chung KJ, Lee IS, You KH, Park JS. Occupational exposure of semiconductor workers to ELF magnetic fields. J Korean Soc Occup Environ Hyg 2012;22:42-51
Clapp DE, Zaebst DD, Herrick RF. Measuring exposures to glycol ethers. Environ Health Perspect 1984;57:91

상세보기
Correa A, Gray RH, Cohen R, Rothman N, Shah F, et al. Ethylene glycol ethers and risks of spontaneous abortion and subfertility. Am J Epidemiol 1996;143: 707-717

상세보기
Crawford W, Green D, Knolle W, Marcos H, Mosovsky J, et al. Magnetic field exposure in semiconductor cleanrooms. Hazard Assessment and Control Technology in Semiconductor Manufacturing II. 1993
Hallock MF, Hammond SK, Kenyon E, Smith TJ, Smith ER. Assessment of task and peak exposures to solvents in the microelectronics fabrication industry. Appl Occup Environ Hyg 1993;8:945-954

상세보기
Hammond S, Hines C, Hallock M, Woskie S, Kenyon E, Schenker M. Exposures to glycol ethers in the semiconductor industry. Occup Hyg 1996;2
Harrison M. Semiconductor manufacturing hazards. Williams & Wilkins, Hazardous Materials Toxicology: Clinical Principles of Environmental Health(USA) 1992;472-504
Herrick RF, Stewart JH, Blicharz D, Beall C, Bender T, et al. Exposure assessment for retrospective follow-up studies of semiconductor-and storage devicemanufacturing workers. J Occup Environ Med 2005; 47:983-995

상세보기
Hsieh GY, Wang JD, Cheng TJ, Chen PC. Prolonged menstrual cycles in female workers exposed to ethylene glycol ethers in the semiconductor manufacturing industry. Occup Environ Med 2005;62:510-516

상세보기
ICNRP(International Commission on Non-Ionizing Radiation Pretection). Guidelines for limiting exposure to time-varying electric and magnetic fields (1 Hz to 100 kHz). Health Phys. 2010;99:818-836
Jones JH. Exposure and control assessment of semiconductor manufacturing. Photolithographyvoltaic Safety 1988: AIP Publishing
LaDou J. Occupational health in the semiconductor industry. Abstracts of Papers of the American Chemical Society 2000, Washington DC, USA
Lee HE, Kim EA, Park J, Kang SK. Cancer mortality and incidence in Korean semiconductor workers. Saf Health Work 2011;2:135-147

원문보기 상세보기
Marano DE, Boice Jr JD, Munro HM, Chadda BK, Williams ME, et al. Exposure assessment among US workers employed in semiconductor wafer fabrication. J Occup Environ Med 2010;52:1075-1081

상세보기
McElvenny DM, Darnton AJ, Hodgson JT, Clarke SD, Elliott RC, Osman J. Investigation of cancer incidence and mortality at a Scottish semiconductor manufacturing facility. Occup Med 2003;53:419-430

상세보기
Park DU, Yang HS, Jeong JY, Ha KC, Choi SJ, et al. A comprehensive review of arsenic levels in the semiconductor manufacturing industry. Ann Occup Hyg 2010;54:869-879

상세보기
Park DU, Byun HJ, Choi SJ, Jeong JY, Yoon CS, et al. Review on potential risk factors in wafer fabrication process of semiconductor industry. Korean J Occup Environ Med 2011a;23:333-342
Park HH, Jang JK, Shin JA. Quantitative exposure assessment of various chemical substances in a wafer fabrication industry facility. Saf Health Work 2011b; 2:39-51

원문보기 상세보기
Rosenthal FS, Abdollahzadeh S. Assessment of extremely low frequency (ELF) electric and magnetic fields in microelectronics fabrication rooms. Appl Occup Environ Hyg 1991;6:777-784

상세보기
Smith T, Sonnenfeld DA, Pellow DN. Challenging the chip: Labor rights and environmental justice in the global electronics industry: Temple University Press; 2006
Sorahan T, Pope DJ, Mckiernan MJ. Cancer Incidence and Cancer Mortality in a Cohort of Semiconductor Workers - an Update. Br J Ind Med 1992;49:215-216

상세보기
Sorahan T, Waterhouse JAH, Mckiernan MJ, Aston RHR. Cancer Incidence and Cancer Mortality in a Cohort of Semiconductor Workers. Br J Ind Med 1985;42: 546-550

상세보기
Wald PH, Jones JR. Semiconductor Manufacturing - an Introduction to Processes and Hazards. Am J Ind Med 1987;11:203-221

상세보기
Watterson A, Ladou J. Health and safety executive inspection of UK semiconductor manufacturers. Int J Occup Environ Health 2003;9:392-396

상세보기
Woskie SR, Hammond SK, Hines CJ, Hallock MF, Kenyon E, et al. Personal fluoride and solvent exposures, and their determinants, in semiconductor manufacturing. Appl Occup Environ Hyg 2000;15:354-361

상세보기
Zellers ET, Ke H, Smigiel D, Sulewski R, Patrash SJ, et al. Glove permeation by semiconductor processing mixtures containing glycol-ether derivatives. Am Ind Hyg Assoc J 1992;53:105-116

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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