6S管理方法在微納加工共享服務(wù)平臺(tái)管理中的應(yīng)用

王妹芳 陳長(zhǎng)鴻 謝石建

浙江大學(xué)微納加工中心 浙江杭州 310027

近年來(lái)，微納加工技術(shù)成為前沿科學(xué)研究的通用技術(shù)而得到越來(lái)越多的關(guān)注，它被廣泛地應(yīng)用于微電子、光電子、信息電子、超導(dǎo)量子、生命健康等領(lǐng)域及其交叉學(xué)科，尤其在集成電路、微納電子器件、微機(jī)電系統(tǒng)、寬禁帶半導(dǎo)體器件、量子通信、生物芯片和高端裝備制造等領(lǐng)域，發(fā)展非常迅速[1]。國(guó)內(nèi)多所高等院校相繼建立了微納加工實(shí)驗(yàn)室及開(kāi)放共享平臺(tái)，給相關(guān)領(lǐng)域的科研前沿提供技術(shù)支撐。由于微納加工技術(shù)的特殊性，對(duì)平臺(tái)管理提出了新要求，本文以浙江大學(xué)共享開(kāi)放平臺(tái)“微納加工中心”為例，從平臺(tái)自身特點(diǎn)出發(fā)，介紹6S管理在平臺(tái)管理中的具體應(yīng)用。

1 微納加工平臺(tái)特點(diǎn)

微納加工平臺(tái)是集微米、納米加工、制造和檢測(cè)手段于一體的公共技術(shù)支撐平臺(tái)，微納米技術(shù)是高科技發(fā)展的重要領(lǐng)域之一，它依賴于微納米尺度的功能結(jié)構(gòu)與器件，而實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)與器件微納米化的基礎(chǔ)是先進(jìn)的微納米加工技術(shù)[2]。

微納加工平臺(tái)與常規(guī)實(shí)驗(yàn)室具有較大不同，在功能設(shè)計(jì)上更接近于小型半導(dǎo)體制造工廠，普遍具有以下三個(gè)特點(diǎn)[3-6]：

(1)實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求高，需要潔凈、恒溫恒濕、正壓的環(huán)境，特別是加工納米級(jí)線寬的器件工藝，除了對(duì)潔凈等級(jí)和溫濕度的要求外，對(duì)震動(dòng)級(jí)別也提出了較高的要求。

(2)實(shí)驗(yàn)設(shè)備類別多并有一定程度的關(guān)聯(lián)性，按照微納加工工藝的不同大致可以分為圖形轉(zhuǎn)移、材料生長(zhǎng)、干濕法刻蝕、測(cè)試封裝、氧化擴(kuò)散等儀器設(shè)備。在工藝開(kāi)發(fā)過(guò)程中通常需要多次使用各種不同類型的工藝設(shè)備，同時(shí)工藝設(shè)備的正常使用還有賴于多個(gè)廠務(wù)輔助設(shè)備，如純水系統(tǒng)、壓縮空氣機(jī)組、空調(diào)凈化系統(tǒng)、尾氣處理裝置等。

(3)實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)源多，微納加工設(shè)備不僅涉及高溫、低溫、高速、高壓，通常還需要使用多種危險(xiǎn)化學(xué)品，如壓縮氣體和液化氣體、易燃液體等。

高校及科研院所的微納加工平臺(tái)普遍面向社會(huì)提供共享服務(wù)，具有實(shí)驗(yàn)用戶專業(yè)背景多樣、人員流動(dòng)性大等問(wèn)題，給平臺(tái)運(yùn)行管理帶來(lái)挑戰(zhàn)。浙江大學(xué)微納加工中心學(xué)習(xí)借鑒在企業(yè)廣泛應(yīng)用的6S管理辦法，結(jié)合中心運(yùn)行管理實(shí)際情況，通過(guò)不斷探索和調(diào)整，形成了一套切實(shí)可行的管理辦法。

2 6S管理理念

6S管理的概念起源于日本的5S管理模式，5S管理由整理(Seiri)、整頓(Seiton)、清掃(Seiso)、清潔(Seiketsu)和素養(yǎng)(Shitsuke)五項(xiàng)內(nèi)容組成，我國(guó)企業(yè)引入推廣后，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)管理的實(shí)際情況，增加了安全(Safety)內(nèi)容，因每項(xiàng)內(nèi)容均以“S”開(kāi)頭，簡(jiǎn)稱“6S”。6S管理的各項(xiàng)內(nèi)容具體含義見(jiàn)圖1[7]。

圖1 6S管理內(nèi)容

3 6S管理辦法在微納加工平臺(tái)管理中的應(yīng)用

微納加工平臺(tái)管理工作主要涉及安全、環(huán)境、設(shè)備、化學(xué)品、實(shí)驗(yàn)人員等多方面[8]，在推行6S管理辦法過(guò)程中，平臺(tái)從實(shí)際情況出發(fā)緊緊圍繞安全、科學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求，按步驟分主次引入6S管理辦法：安全是一切工作的前提條件；素養(yǎng)是6S管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；整理、整頓、清掃和清潔是6S管理的基礎(chǔ)內(nèi)容。

3.1 安全

安全(Safety)是一切工作的前提，它是6S管理中的最后一步，也是最重要的一步，平臺(tái)用戶及管理人員都需要把安全實(shí)驗(yàn)放在首位，具體從落實(shí)安全準(zhǔn)入制度、完善安全管理制度和明確安全責(zé)任體系三個(gè)方面來(lái)執(zhí)行[9-10]。

(1)嚴(yán)格落實(shí)安全準(zhǔn)入制度：平臺(tái)用戶需要先參加綜合培訓(xùn)，通過(guò)考核后才可以開(kāi)通門(mén)禁進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。安全培訓(xùn)作為綜合培訓(xùn)的主要內(nèi)容之一，詳細(xì)介紹中心所涉及的危險(xiǎn)要素，通過(guò)案例分析加強(qiáng)安全意識(shí)，指導(dǎo)危險(xiǎn)情況下的應(yīng)急處理方法，并在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)熟悉逃生路線。設(shè)備使用安全方面則根據(jù)使用設(shè)備的不同，單獨(dú)進(jìn)行專項(xiàng)培訓(xùn)和實(shí)操考核，通過(guò)考核后方可獨(dú)立操作設(shè)備，涉及危化品或者危險(xiǎn)系數(shù)高的實(shí)驗(yàn)必須滿足兩人同時(shí)在場(chǎng)的要求。

(2)逐步完善安全管理制度：在學(xué)校制定的各類安全管理制度的規(guī)范要求下，根據(jù)平臺(tái)的自身特點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充，主要包括安全準(zhǔn)入制度、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安全審核制度、化學(xué)品安全管理規(guī)范、清洗間使用規(guī)定及安全應(yīng)急處理方法、違規(guī)處罰條例等，大部分內(nèi)容在用戶培訓(xùn)時(shí)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明及現(xiàn)場(chǎng)示范。同時(shí)中心每年會(huì)根據(jù)高校安全培訓(xùn)內(nèi)容和用戶反饋情況逐步完善安全管理制度。

(3)明確建立安全責(zé)任體系：學(xué)習(xí)借鑒學(xué)校安全責(zé)任體系模式，對(duì)外由平臺(tái)主任作為總體安全負(fù)責(zé)人，對(duì)內(nèi)將所有儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行細(xì)分，明確所有工作人員的安全職責(zé)和安全范圍，并做到定期檢查并做好記錄，發(fā)現(xiàn)安全隱患第一時(shí)間通知相關(guān)負(fù)責(zé)人。

3.2 素養(yǎng)

素養(yǎng)(Shitsuke)是對(duì)人的要求，進(jìn)入平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)人員自覺(jué)遵守規(guī)章制度，并將其養(yǎng)成一種習(xí)慣，提高人員自身素質(zhì)，這是6S管理實(shí)施最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)[11]。

平臺(tái)在運(yùn)行之初組織工作人員學(xué)習(xí)6S管理辦法，觀摩企業(yè)6S管理成果，提高工作人員參與6S管理的積極性，營(yíng)造團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。此外，中心將6S管理要素融入培訓(xùn)內(nèi)容中，主要是通過(guò)多媒體和現(xiàn)場(chǎng)參觀相結(jié)合的形式，系統(tǒng)介紹超凈實(shí)驗(yàn)室的使用規(guī)范，培養(yǎng)用戶在6S管理模式中的自覺(jué)性，要求用戶進(jìn)入微納加工超凈室后自覺(jué)遵守各項(xiàng)規(guī)章制度，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將所用各類物品自覺(jué)放置于指定位置，清理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所產(chǎn)生的各類垃圾，保證實(shí)驗(yàn)環(huán)境整潔。

3.3 整理、整頓、清掃和清潔

整理、整頓、清掃和清潔是6S管理的基礎(chǔ)[12-13]，它能更好地促進(jìn)安全管理，也是用戶和平臺(tái)工作人員素養(yǎng)培養(yǎng)的核心組成部分。

(1)整理(Seiri)：它是6S管理方法的第一步，目的是塑造整潔有序的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，具體做法是根據(jù)使用頻率區(qū)分實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所有物品的必要性，留下必要物品，清除不必要物品。

微納平臺(tái)涉及的實(shí)驗(yàn)物品較多，主要有儀器設(shè)備、耗材工具(潔凈耗材、工藝實(shí)驗(yàn)耗材、實(shí)驗(yàn)工具等)、化學(xué)物品(化學(xué)試劑、工藝氣體、貴金屬等)、防護(hù)用品(工藝實(shí)驗(yàn)、廠務(wù)設(shè)施及消防等)及其他物品。首先需要對(duì)物品進(jìn)行全面的盤(pán)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，清理多余物品，僅存放與實(shí)驗(yàn)相關(guān)且必要的物品，整理流程如圖2所示。中心結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)明確無(wú)法使用的儀器設(shè)備申請(qǐng)報(bào)廢，不適用于共享的儀器設(shè)備申請(qǐng)調(diào)撥轉(zhuǎn)移，明顯臟污或破損的潔凈室耗材廢棄，能用但暫時(shí)用不著的各類耗材移至倉(cāng)庫(kù)，將變質(zhì)或過(guò)期的化學(xué)試劑及氣體統(tǒng)一定點(diǎn)進(jìn)行回收處理。通過(guò)整理騰出了更多的可用空間，為后續(xù)營(yíng)造干凈整潔的實(shí)驗(yàn)環(huán)境、提高實(shí)驗(yàn)效率奠定基礎(chǔ)。

圖2 微納加工平臺(tái)實(shí)驗(yàn)物品分類整理

(2)整頓(Seiton)：它是將第一步整理后留下的必要物品進(jìn)行分類，做好明確標(biāo)識(shí)，并存放在指定位置，目的是保證平臺(tái)空間區(qū)域劃分明確，科學(xué)放置必要物品，標(biāo)注清晰，減少尋找物品的時(shí)間，提高工作效率。

平臺(tái)按照功能劃分為工藝實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)輔助兩大區(qū)域，其中工藝實(shí)驗(yàn)區(qū)根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不同又分為圖形轉(zhuǎn)移區(qū)、薄膜沉積區(qū)、干法刻蝕區(qū)、化學(xué)清洗區(qū)和封裝測(cè)試區(qū)；實(shí)驗(yàn)輔助區(qū)根據(jù)輔助內(nèi)容不同分為氣體間、試劑間、倉(cāng)庫(kù)間、更衣室和廠務(wù)區(qū)。每個(gè)區(qū)域的常用物品分類如圖3所示。各區(qū)域必要物品定點(diǎn)定量放置在對(duì)應(yīng)區(qū)域，并做好標(biāo)簽標(biāo)記，方便使用人員取用。比如,圖形轉(zhuǎn)移區(qū)的光刻膠、顯影液和滴管是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不可缺少的，分別有其固定存放位置并有明確標(biāo)志；化學(xué)清洗間的化學(xué)試劑嚴(yán)格按照有機(jī)無(wú)機(jī)分開(kāi)、酸堿分開(kāi)原則分區(qū)域放置，廢液回收同樣明確分類，貼好標(biāo)志。

(3)清掃(Seiso)：它是將工作場(chǎng)所內(nèi)看得見(jiàn)看不見(jiàn)的地方清掃干凈，保持整潔。

微納加工工藝需要潔凈的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，平臺(tái)作為超凈實(shí)驗(yàn)室，其潔凈等級(jí)由空調(diào)凈化系統(tǒng)提供保障，直接關(guān)系到用戶實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。但是，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)人員、樣品及工藝本身會(huì)帶來(lái)不同程度的污染，因此清掃也就顯得尤為重要。清掃的過(guò)程中，人員直接與平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)物品和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所接觸，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的異常情況，避免安全事故發(fā)生。在實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中，中心明確各區(qū)域邊界線，將所有空間及物品的清掃責(zé)任到人，做到定期打掃和檢查，不留死角，掃除安全隱患。

圖3 微納加工平臺(tái)各區(qū)域常用物品分類整頓圖

(4)清潔(Seiketsu)：它是將整理、整頓和清掃工作進(jìn)行到底，并將其制度化、標(biāo)準(zhǔn)化，維持成果，讓工作場(chǎng)所保持在最佳狀態(tài)。

微納加工平臺(tái)在清潔步驟實(shí)施過(guò)程中，特別注意以下兩點(diǎn)：(1)因平臺(tái)實(shí)驗(yàn)區(qū)域類別多，各區(qū)域的功能、物品及環(huán)境要求不同，需按區(qū)域分類制定整理、整頓、清掃標(biāo)準(zhǔn)，明確責(zé)任人，并形成規(guī)范化的檢查記錄表，避免缺項(xiàng)漏項(xiàng)；(2)平臺(tái)內(nèi)部建立定期督查制度，對(duì)不符合標(biāo)準(zhǔn)的及時(shí)整改，適當(dāng)與獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制掛鉤，由領(lǐng)導(dǎo)帶頭重視清潔巡查，提高平臺(tái)人人參與的積極性。

結(jié)語(yǔ)

浙江大學(xué)微納加工平臺(tái)自2018年投入運(yùn)行以來(lái)，每年加工測(cè)試樣品數(shù)量、校內(nèi)外使用用戶數(shù)、設(shè)備數(shù)量及設(shè)備共享服務(wù)機(jī)時(shí)均有明顯提高。平臺(tái)自推行6S管理方法后實(shí)驗(yàn)室潔凈等級(jí)得到有效保持，實(shí)驗(yàn)環(huán)境有明顯改善，實(shí)驗(yàn)物品擺放有序，標(biāo)簽標(biāo)志清晰明確，防護(hù)用具規(guī)范整齊，安全警示合理醒目。我們將繼續(xù)不斷完善并探索更加符合平臺(tái)實(shí)際的運(yùn)行管理模式，確保平臺(tái)安全有序運(yùn)行。