Como uma indústria emergente, a fabricação de semicondutores muitas vezes é vista como o epítome do local de trabalho de alta tecnologia. Devido aos rigorosos requisitos de fabricação associados à produção de múltiplas camadas de circuitos eletrônicos microdimensionais em pastilhas de silício, o ambiente de sala limpa tornou-se sinônimo de local de trabalho para esta indústria. Uma vez que alguns dos gases hidreto usados na fabricação de semicondutores (por exemplo, arsina, fosfina) foram reconhecidos cedo como produtos químicos altamente tóxicos, a tecnologia de controle de exposição por inalação sempre foi um componente importante da fabricação de wafer. Os trabalhadores de semicondutores são ainda mais isolados do processo de produção usando roupas especiais que cobrem todo o corpo (por exemplo, batas), capas de cabelo, capas de sapatos e, frequentemente, máscaras faciais (ou mesmo dispositivos respiratórios com suprimento de ar). Do ponto de vista prático, as preocupações dos empregadores com a pureza do produto resultaram, também, na proteção da exposição do trabalhador.
Além de roupas de proteção individual, sistemas altamente sofisticados de ventilação e monitoramento químico/gás do ar são usados em toda a indústria de semicondutores para detectar vazamentos de vapores de solventes químicos tóxicos, ácidos e gases hidretos em partes por milhão (ppm) ou menos. Embora, do ponto de vista histórico, a indústria tenha vivenciado freqüentes evacuações de trabalhadores das salas de fabricação de wafer, com base em vazamentos reais ou suspeitos de gases ou solventes, tais episódios de evacuação tornaram-se eventos raros devido às lições aprendidas no projeto de sistemas de ventilação, gases tóxicos /manipulação química e sistemas de monitoramento de ar cada vez mais sofisticados com amostragem contínua de ar. No entanto, o valor monetário crescente de wafers de silício individuais (juntamente com o aumento dos diâmetros dos wafers), que podem conter dezenas de microprocessadores individuais ou dispositivos de memória, pode causar estresse mental nos trabalhadores que devem manipular manualmente os recipientes desses wafers durante os processos de fabricação. A evidência de tal estresse foi obtida durante um estudo de trabalhadores de semicondutores (Hammond et al. 1995; Hines et al. 1995; McCurdy et al. 1995).
A indústria de semicondutores teve seu início nos Estados Unidos, que tem o maior número de trabalhadores da indústria de semicondutores (aproximadamente 225,000 em 1994) de qualquer país (BLS 1995). No entanto, obter estimativas válidas de emprego internacional para esta indústria é difícil devido à inclusão de trabalhadores de semicondutores com trabalhadores de “fabricação de equipamentos elétricos/eletrônicos” nas estatísticas da maioria das nações. Devido aos controles de engenharia altamente rigorosos necessários para a fabricação de dispositivos semicondutores, é mais provável que os locais de trabalho de semicondutores (ou seja, salas limpas) sejam comparáveis, em muitos aspectos, em todo o mundo. Esse entendimento, juntamente com os requisitos do governo dos EUA para registrar todas as lesões e doenças relacionadas ao trabalho significativas entre os trabalhadores dos EUA, torna a experiência de lesões e doenças de trabalho dos trabalhadores de semicondutores dos EUA uma questão altamente relevante em escala nacional e internacional. Simplificando, neste momento existem poucas fontes internacionais de informações e dados relevantes sobre segurança e experiência em saúde do trabalhador com semicondutores, além daquelas da Pesquisa Anual de Lesões e Doenças Ocupacionais do Bureau of Labor Statistics (BLS) dos EUA.
Nos Estados Unidos, que coleta dados de lesões e doenças do trabalho em todas as indústrias desde 1972, a frequência de lesões e doenças relacionadas ao trabalho entre os trabalhadores de semicondutores está entre as mais baixas de todas as indústrias manufatureiras. No entanto, foram expressas preocupações de que efeitos de saúde mais sutis possam estar presentes entre os trabalhadores de semicondutores (LaDou 1986), embora tais efeitos não tenham sido documentados.
Vários simpósios foram realizados sobre avaliação de tecnologia de controle na indústria de semicondutores, com vários dos simpósios lidando com questões ambientais e de segurança e saúde do trabalhador (ACGIH 1989, 1993).
Uma quantidade limitada de dados de acidentes de trabalho e doenças para a comunidade internacional de fabricação de semicondutores foi obtida por meio de uma pesquisa especial realizada em 1995, envolvendo casos relatados nos anos de 1993 e 1994. Esses dados da pesquisa estão resumidos abaixo.
Lesões e doenças do trabalho entre trabalhadores de semicondutores
No que diz respeito aos dados estatísticos internacionais associados a acidentes de trabalho e doenças entre trabalhadores de semicondutores, os únicos dados comparáveis parecem ser aqueles derivados de uma pesquisa de operações multinacionais de fabricação de semicondutores realizada em 1995 (Lassiter 1996). Os dados coletados nesta pesquisa envolveram as operações internacionais de fabricantes de semicondutores sediados nos Estados Unidos nos anos de 1993-94. Alguns dos dados da pesquisa incluíram outras operações além da fabricação de semicondutores (por exemplo, fabricação de computadores e unidades de disco), embora todas as empresas participantes estivessem envolvidas na indústria eletrônica. Os resultados dessa pesquisa são apresentados na figura 1 e na figura 2, que incluem dados da região Ásia-Pacífico, Europa, América Latina e Estados Unidos. Cada caso envolveu uma lesão ou doença relacionada ao trabalho que exigiu tratamento médico ou perda ou restrição do trabalho. Todas as taxas de incidência nas figuras foram calculadas como números de casos (ou dias de trabalho perdidos) por 200,000 horas de trabalho por ano. Se o total de horas trabalhadas não estivesse disponível, as estimativas médias anuais de emprego eram usadas. O denominador de 200,000 horas de trabalho é igual a 100 trabalhadores equivalentes a tempo integral por ano (assumindo 2,000 horas de trabalho por trabalhador por ano).
Figura 1. Distribuição das taxas de incidência de lesões e doenças do trabalho por setor mundial, 1993 e 1994.
Figura 2. Distribuição das taxas de incidência de Lesões e doenças com afastamento do trabalho por setor mundial 1993 e 1994
A Figura 1 mostra as taxas de incidência de doenças e acidentes de trabalho para as várias regiões do mundo na pesquisa de 1993-94. As taxas de cada país não foram incluídas para garantir a confidencialidade das empresas participantes que eram as únicas fontes de dados para determinados países. Portanto, para alguns países da pesquisa, os dados foram relatados para apenas uma única instalação. Em vários casos, as empresas combinaram todos os dados internacionais em uma única estatística. Esses últimos dados estão listados na figura 1 e na figura 2 como “Combinados”.
A incidência anual de lesões e doenças de trabalho entre todos os trabalhadores na pesquisa internacional foi de 3.3 casos por 100 empregados (200,000 horas trabalhadas) em 1993 e 2.7 em 1994. Houve 12,615 casos notificados em 1993 e 12,368 em 1994. A grande maioria dos casos (12,130 em 1993) foram provenientes de empresas norte-americanas. Esses casos foram associados a aproximadamente 387,000 trabalhadores em 1993 e 458,000 em 1994.
A Figura 2 apresenta as taxas de incidência de casos de dias de trabalho perdidos envolvendo dias de afastamento. As taxas de incidência de 1993 e 1994 foram baseadas em aproximadamente 4,000 casos de dias de trabalho perdidos para cada um dos 2 anos da pesquisa internacional. A variação internacional/regional nas taxas de incidência para esta estatística foi a mais estreita daquelas medidas. A incidência de casos de dias de trabalho perdidos pode representar as estatísticas internacionais mais comparáveis no que diz respeito à experiência em segurança e saúde do trabalhador. A taxa de incidência de dias perdidos (dias de afastamento) foi de aproximadamente 15.4 dias de afastamento por 100 trabalhadores em cada um dos 2 anos.
Os únicos dados detalhados conhecidos sobre características de casos de lesões e doenças de trabalhadores de semicondutores são aqueles compilados anualmente nos EUA pelo BLS, envolvendo casos com dias de trabalho perdidos. Os casos discutidos aqui foram identificados pelo BLS em sua pesquisa anual para o ano de 1993. Os dados obtidos desses casos aparecem na figura 3, figura 4, figura 5 e figura 6. Cada figura compara a experiência de casos de dias de trabalho perdidos para o setor privado, toda a fabricação e fabricação de semicondutores.
Figura 3. Incidência comparativa de casos de afastamentos1 por tipo de evento ou exposição, 1993
Figura 4. Incidência comparativa de casos de dias perdidos1 por fonte de lesão ou doença, 1993.
Figura 5. Incidência comparativa de casos de dias perdidos1 por natureza de lesão ou doença, 1993.
Figura 6. Incidência comparativa de casos de afastamento por parte do corpo afetada, 1993
A Figura 3 compara a experiência de casos de dias de trabalho perdidos de trabalhadores de semicondutores dos EUA em 1993 com o setor privado e com toda a manufatura em relação ao tipo de evento ou exposição. As taxas de incidência para a maioria das categorias nesta figura foram muito menores para os trabalhadores da indústria de semicondutores do que para o setor privado ou toda a manufatura. Casos envolvendo esforços excessivos entre os trabalhadores de semicondutores foram menos da metade da taxa para todos os trabalhadores do setor manufatureiro. A categoria de exposição nociva (principalmente associada a exposições a substâncias químicas) foi equivalente entre os três grupos.
A figura 4 apresenta distribuições comparativas de casos de dias de trabalho perdidos de acordo com a origem da lesão ou doença. substâncias.
A Figura 5 compara as taxas de incidência de dias de trabalho perdidos associados à natureza da lesão ou doença entre os três grupos. As taxas para trabalhadores de semicondutores foram menos da metade das taxas para o setor privado e para toda a manufatura em 1993. A incidência de queimaduras químicas foi ligeiramente maior para trabalhadores de semicondutores, mas foi muito baixa para todos os três grupos de comparação. A incidência da síndrome do túnel do carpo (CTS) entre os trabalhadores de semicondutores dos EUA foi menos da metade da taxa de todas as manufaturas.
Na figura 6, está ilustrada a distribuição e incidência dos casos de afastamento do trabalho segundo a parte do corpo acometida. Embora a incidência de casos envolvendo sistemas corporais tenha sido baixa para todos os grupos de comparação, a taxa para trabalhadores de semicondutores foi ligeiramente elevada. Todas as outras partes do corpo afetadas foram muito menores para os trabalhadores de semicondutores do que para os outros dois grupos de comparação.
Estudos epidemiológicos de trabalhadores de semicondutores
A preocupação com as possíveis consequências para a saúde reprodutiva associadas ao emprego no semicondutor surgiu em 1983, quando uma funcionária da instalação de semicondutores da Digital Equipment Corporation em Hudson, Massachusetts, indicou que acreditava que havia ocorrido um excesso de abortos espontâneos entre os funcionários nas salas limpas da instalação. Essa alegação, aliada à ausência de dados internos na instalação, levou a um estudo epidemiológico da Escola de Saúde Pública da Universidade de Massachusetts em Amherst (UMass). O estudo foi iniciado em maio de 1984 e concluído em 1985 (Pastides et al. 1988).
Observou-se um risco elevado de aborto espontâneo tanto na área fotolitográfica quanto na área de difusão quando comparadas com trabalhadoras não expostas em outras áreas da instalação. O risco relativo de 1.75 foi considerado estatisticamente não significativo (p < 0.05), embora o risco relativo de 2.18 observado entre os trabalhadores das áreas de difusão tenha sido significativo. A publicação do estudo da UMass levou a preocupação em toda a indústria de semicondutores de que um estudo maior fosse necessário para validar as descobertas observadas e determinar sua extensão e possível causa.
A Associação da Indústria de Semicondutores (SIA) dos Estados Unidos patrocinou um estudo maior realizado pela Universidade da Califórnia em Davis (UC Davis) a partir de 1989. O estudo da UC Davis foi projetado para testar a hipótese de que a fabricação de semicondutores estava associada a um risco aumentado de aborto espontâneo para funcionárias de fabricação de wafers. A população do estudo foi selecionada entre 14 empresas que representavam 42 unidades produtivas em 17 estados. O maior número de sites (representando quase metade dos funcionários do estudo) foi na Califórnia.
O estudo da UC Davis consistiu em três componentes diferentes: um componente transversal (McCurdy et al. 1995; Pocekay et al. 1995); um componente de coorte histórica (Schenker et al. 1995); e um componente prospectivo (Eskenazi et al. 1995). O ponto central de cada um desses estudos foi uma avaliação da exposição (Hines et al. 1995; Hammond et al. 1995). O componente de avaliação de exposição atribuiu funcionários a um grupo de exposição relativa (ou seja, alta exposição, baixa exposição e assim por diante).
No componente histórico do estudo, foi determinado que o risco relativo de trabalhadores de fabricação, em comparação com trabalhadores de não fabricação, era de 1.45 (ou seja, 45% de excesso de risco de aborto espontâneo). O grupo de maior risco identificado no componente histórico do estudo foram mulheres que trabalhavam em fotolitografia ou operações de ataque químico. As mulheres que realizam operações de ataque químico experimentaram um risco relativo de 2.15 (RR=2.15). Além disso, foi observada uma relação dose-resposta entre as mulheres que trabalharam com qualquer fotorresistente ou revelador com relação ao aumento do risco de aborto espontâneo. Esses dados apoiaram uma associação dose-resposta para éteres de etileno glicol (EGE), mas não para éteres de propileno glicol (PGE).
Embora um risco aumentado de aborto espontâneo tenha sido observado entre as trabalhadoras de fabricação de wafer no componente prospectivo do estudo da UC Davis, os resultados não foram estatisticamente significativos (p menor que 0.05). Um pequeno número de gestações reduziu significativamente o poder do componente prospectivo do estudo. A análise por exposição ao agente químico indicou risco aumentado para as mulheres que trabalhavam com éter monoetílico de etileno glicol, mas baseou-se em apenas 3 gestações. Uma descoberta importante foi o apoio geral, e não a contradição, das descobertas do componente histórico.
O componente transversal do estudo observou um aumento nos sintomas respiratórios superiores principalmente nos grupos de trabalhadores do forno de difusão e película fina. Uma descoberta interessante foram os aparentes efeitos protetores de vários controles de engenharia relacionados à ergonomia (por exemplo, apoios para os pés e o uso de uma cadeira ajustável para reduzir lesões nas costas).
As medições de ar feitas nas fábricas de wafer descobriram que a maioria das exposições a solventes era inferior a 1% dos limites de exposição permitidos (PEL) estabelecidos pelo governo dos EUA.
Um estudo epidemiológico separado (Correa et al. 1996) foi realizado pela Universidade Johns Hopkins (JHU), envolvendo um grupo de funcionários de semicondutores da IBM Corporation em 1989. A taxa geral de aborto espontâneo observada no estudo da JHU envolvendo funcionárias de salas limpas foi de 16.6%. O risco relativo de aborto espontâneo entre trabalhadoras de salas limpas com o maior potencial de exposição a éteres de etileno glicol foi de 2.8 (95% CI = 1.4-5.6).
Discussão de estudos epidemiológicos reprodutivos envolvendo trabalhadores de semicondutores
Os estudos epidemiológicos foram notáveis na abrangência e na similaridade dos resultados. Todos esses estudos produziram resultados semelhantes. Cada estudo documentou um risco excessivo de aborto espontâneo (aborto espontâneo) para trabalhadoras de fabricação de semicondutores. Dois dos estudos (JHU e UC Davis) podem indicar uma associação causal com exposições a éteres de glicol à base de etileno. O estudo da UMass descobriu que o grupo fotográfico (aqueles expostos ao glicol éter) apresentava menos risco do que o grupo de difusão, que não tinha nenhuma exposição documentada ao glicol éter. Embora esses estudos indiquem um risco aumentado de abortos espontâneos entre os trabalhadores da fabricação de wafer, a causa desse risco excessivo não é clara. O estudo da JHU falhou em documentar um papel significativo para os éteres de glicol, e o estudo da UC Davis relacionou apenas marginalmente os éteres de glicol (através da modelagem de exposições e práticas de trabalho autorrelatadas) aos efeitos reprodutivos. Pouco ou nenhum monitoramento foi realizado em qualquer um dos estudos para determinar as exposições a éteres de glicol. Após a conclusão desses estudos, a indústria de semicondutores começou a mudar de éteres de glicol da série de etileno para substitutos como lactato de etila e éteres de glicol da série de propileno.
Conclusão
Com base nos melhores dados disponíveis sobre a incidência anual de lesões e doenças relacionadas ao trabalho, os trabalhadores de semicondutores correm menos riscos do que os trabalhadores de outros setores manufatureiros ou do setor privado (incluindo muitos setores não manufatureiros). Em uma base internacional, parece que os dados estatísticos de acidentes de trabalho e doenças associados a casos de dias de trabalho perdidos podem ser um indicador bastante confiável da experiência mundial de segurança e saúde dos trabalhadores de semicondutores. A indústria patrocinou vários estudos epidemiológicos independentes na tentativa de encontrar respostas para questões de consequências para a saúde reprodutiva relacionadas ao emprego na indústria. Embora não tenha sido estabelecida uma associação definitiva entre abortos espontâneos observados e exposições a éteres de glicol à base de etileno, a indústria começou a usar solventes fotorresistentes alternativos.