芯片厂洁净室内有害物逸散数值模拟及职业危害防控研究

• 作 者: 穆青
• 机 构: 南开大学
• 出 处: 南开大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 洁净室 有害物扩散 职业健康风险 数值模拟 芯片制造业

芯片制造业生产工艺复杂、工序多，需要使用300余种不同性质的原料和溶剂，其中绝大部分是毒性大和危险性高的物质。在机器预防保养期间，这些有毒有害物质会从密闭的反应腔中逸散到洁净车间的环境中，危害现场工人的健康，导致职业病。　　
以往针对芯片制造业职业健康问题的研究大多采用流行病学调查和毒理学研究等手段，整个研究周期长，成本高，并且是在职业病症状已经显现之后进行，具有滞后性。本文从主动预防的角度出发，研究金属蚀刻反应腔在预防保养期间逸出的HCl在洁净室内的扩散，预测、探讨工作环境中的职业暴露情况，分析职业危害防控措施的有效性，进而为职业健康管理提供依据。研究的思路是将室内气流组织型式的数值模拟与有害物点源扩散问题相结合，应用CFD技术研究有害物在气流场中的扩散问题。本文利用环境空气研究的方法研究洁净室职业接触有害物质暴露的问题，具有一定的创新性，为集成电路产业职业健康领域的研究提供了一个新思路，具有重要的理论价值和现实意义。　　
本文选取芯片厂洁净室中金属蚀刻反应腔内的HCl在保养期间的逸出扩散作为研究对象。首先，根据计算流体力学(CFD)基本理论，应用FLUENT6.2软件对HCl逸散后洁净室内的气流速度场和HCl浓度场进行3D数值模拟，分析污染物运动规律和浓度分布特征；第二，进行现场监测，比较数值模拟结果与实测值，检验CFD技术在洁净室内污染物逸散模拟方面的正确性和可行性；第三，基于CFD数值模拟结果，分析HCl逸散对工人造成的职业危害，依据两个标准，划分出三级区域：职业接触管制区域、职业接触限制区域和安全区域。第四，在讨论了几种污染物逸散典型防控措施优缺点的基础上，得出了最佳防控措施，然后对这一措施的效果和效率进行了定性和定量评价，得出基准防控方案；最后，提出了针对集成电路产业的职业健康风险管理方法。