Die Vielfalt der Prozesse und Produkte innerhalb der Mikroelektronik- und Halbleiterindustrie ist immens. Der Schwerpunkt der Arbeitsschutzdiskussion in diesem Kapitel liegt auf der Produktion von integrierten Halbleiterschaltungen (ICs) (sowohl in Produkten auf Siliziumbasis als auch in Verbindungen mit der Wertigkeit III-V), der Produktion von Leiterplatten (PWB), Leiterplatten (PCB) Montage und Computermontage.
Die Branche besteht aus zahlreichen Hauptsegmenten. Die Electronics Industry Association verwendet die folgende Abgrenzung bei der Berichterstattung über relevante Trends, Verkäufe und Beschäftigung in der Branche:
- elektronische Bauteile
- Unterhaltungselektronik
- Telekommunikation
- Verteidigungskommunikation
- Computer und Peripheriegeräte
- Industrieelektronik
- medizinische Elektronik.
Zu den elektronischen Komponenten gehören Elektronenröhren (z. B. Empfangs-, Spezial- und Fernsehröhren), Festkörperprodukte (z. B. Transistoren, Dioden, ICs, Leuchtdioden (LEDs) und Flüssigkristallanzeigen (LCDs)) und passive und andere Komponenten (z. B. Kondensatoren, Widerstände, Spulen, Transformatoren und Schalter).
Unterhaltungselektronik umfasst Fernsehgeräte und andere Heim- und tragbare Audio- und Videoprodukte sowie Informationsgeräte wie PCs, Faxübertragungsgeräte und Telefonanrufbeantworter. Hardware und Software für elektronische Spiele, Heimsicherheitssysteme, leere Audio- und Videokassetten und Disketten, elektronisches Zubehör und Primärbatterien insgesamt fallen ebenfalls unter die Rubrik Unterhaltungselektronik.
Zusätzlich zu Allzweck- und Spezialcomputern umfassen Computer und Peripheriegeräte zusätzliche Speichergeräte, Eingabe-/Ausgabegeräte (z. B. Tastaturen, Mäuse, optische Abtastgeräte und Drucker), Terminals und so weiter. Während Telekommunikation, Verteidigungskommunikation und Industrie- und Medizinelektronik zum Teil dieselbe Technologie verwenden, umfassen diese Segmente auch Spezialgeräte.
Das Aufkommen der Mikroelektronikindustrie hatte tiefgreifende Auswirkungen auf die Entwicklung und Struktur der Weltwirtschaft. Das Tempo des Wandels in den Industrienationen der Welt wurde stark von Fortschritten in dieser Industrie beeinflusst, insbesondere in der Entwicklung der integrierten Schaltung. Dieses Änderungstempo wird grafisch in der Zeitachse der Anzahl von Transistoren pro integriertem Schaltungschip dargestellt (siehe Abbildung 1).
Abbildung 1. Transistoren pro IC-Chip
Die wirtschaftliche Bedeutung des weltweiten Halbleiterabsatzes ist erheblich. Abbildung 2 ist eine Hochrechnung der Semiconductor Industry Association für den weltweiten und regionalen Halbleiterumsatz für 1993 bis 1998.
Abbildung 2. Weltweite Umsatzprognose für Halbleiter
Die Halbleiter-IC- und Computer-/Elektronik-Montageindustrien sind einzigartig im Vergleich zu den meisten anderen Industriekategorien in der relativen Zusammensetzung ihrer Produktionsmitarbeiter. Der Halbleiterfertigungsbereich hat einen hohen Prozentsatz weiblicher Bediener, die die Prozessausrüstung bedienen. Die bedienerbezogenen Aufgaben erfordern normalerweise kein schweres Heben oder übermäßige körperliche Kraft. Außerdem erfordern viele der Arbeitsaufgaben Feinmotorik und Liebe zum Detail. Männliche Arbeitnehmer überwiegen in den Wartungsaufgaben, Ingenieurfunktionen und im Management. Eine ähnliche Zusammensetzung findet sich im Bereich Computer-/Elektronikmontage dieses Industriesegments. Ein weiteres ungewöhnliches Merkmal dieser Branche ist die Konzentration der Fertigung im asiatisch-pazifischen Raum der Welt. Dies gilt insbesondere in der Endmontage or Back-End Prozesse in der Halbleiterindustrie. Diese Verarbeitung umfasst das Positionieren und Platzieren des hergestellten integrierten Schaltungschips (technisch als Chip bekannt) auf einem Chipträger und einem Leiterrahmen. Diese Verarbeitung erfordert eine präzise Positionierung des Chips, typischerweise durch ein Mikroskop, und sehr feine motorische Fähigkeiten. Auch in diesem Teil des Prozesses überwiegen Arbeiterinnen, wobei der Großteil der weltweiten Produktion im pazifischen Raum konzentriert ist, mit hohen Konzentrationen in Taiwan, Malaysia, Thailand, Indonesien und den Philippinen und einer wachsenden Zahl in China und Vietnam.
Die Halbleiter-IC-Fertigungsbereiche haben verschiedene ungewöhnliche Eigenschaften und Merkmale, die für diese Branche einzigartig sind. Die IC-Verarbeitung beinhaltet nämlich extrem strenge Vorschriften und Anforderungen zur Partikelkontrolle. Ein typischer moderner IC-Fertigungsbereich kann als Reinraum der Klasse 1 oder weniger eingestuft werden. Als Vergleichsmethode wäre eine Außenumgebung größer als Klasse 500,000; ein typischer Raum in einem Haus der Klasse 100,000; und ein Halbleiter-Back-End-Montagebereich von ungefähr Klasse 10,000. Um dieses Maß an Partikelkontrolle zu erreichen, muss der Fertigungsarbeiter tatsächlich vollständig eingeschlossen werden Hasenanzüge die über Luftversorgungs- und Filtersysteme verfügen, um die von den Arbeitern im Fertigungsbereich erzeugten Partikelwerte zu kontrollieren. Die menschlichen Bewohner der Produktionsbereiche gelten als sehr starke Erzeuger von Feinstaub aus ihrer ausgeatmeten Luft, Haut- und Haarausfall sowie aus ihrer Kleidung und ihren Schuhen. Diese Anforderung, beengende Kleidung zu tragen und Arbeitsroutinen zu isolieren, hat dazu beigetragen, dass sich die Mitarbeiter in einer „nicht gastfreundlichen“ Arbeitsumgebung fühlen. Siehe Abbildung 3. Auch im fotolithografischen Bereich umfasst die Verarbeitung das Aussetzen des Wafers einer fotoaktiven Lösung und das anschließende Strukturieren eines Bildes auf der Waferoberfläche unter Verwendung von ultraviolettem Licht. Um unerwünschtes ultraviolettes (UV) Licht aus diesem Verarbeitungsbereich abzuschwächen, werden spezielle gelbe Lichter verwendet (ihnen fehlt die UV-Wellenlängenkomponente, die normalerweise in Innenbeleuchtung zu finden ist). Diese gelben Lichter tragen dazu bei, den Arbeitern das Gefühl zu geben, dass sie sich in einer anderen Arbeitsumgebung befinden, und können möglicherweise eine verwirrende Wirkung auf einige Personen haben.
Abbildung 3. Ein hochmoderner Reinraum
