【正文】 有效地總結和借鑒其他企業(yè)的經驗。 　　　　即使企業(yè)對可能導致不能有效實施SPC的原因有所認識，仍然會在實施過程中碰到一些實際問題，這些問題也是實施不成功的因素。美國一位著名醫(yī)生在羅斯福總統(tǒng)去世幾年后的一次會議上富有啟發(fā)性地說，如果羅斯福的醫(yī)生還有其他病人，羅斯?？赡芑畹浆F在。因為優(yōu)秀的醫(yī)生需要通過大量的病例不斷學習和提高。所以，要善于利用外部優(yōu)秀的“醫(yī)生”來總結實際經驗、充實提高應用技能。 　　　　如何達到SPC有效實施 　　　　針對以上原因，要保證SPC實施成功，企業(yè)應重視如下幾方面的工作： 　　　　 管理層的認識和重視 　　　　不少企業(yè)領導者認為產品質量差是由于有關工作人員素質差或不負責任造成的。事實上，如果采用先進的質量管理技術和工具，在原有條件不變的情況下，質量就可以得到明顯的改進。SPC正是這樣一種行之有效的工具。同時，在實施SPC的各階段都要得到管理層的支持，如在實施SPC的初期階段要安排培訓，這需要資金與時間，需要管理層協(xié)調安排。在實施過程中有些過程需要做較大調整，有的甚至要更改工藝、更換設備等，這些都需要管理層的支持與認可。因此，有效實施SPC，管理層的認識和重視是非常重要的。 　　　　 加強培訓 　　　　對相關人員先期進行SPC培訓是實施SPC的重要前提工作，因為SPC是基于數理統(tǒng)計和概率論的理論基礎上的管理方法，要能在生產過程中正確運用，必須要有一定的理論基礎。培訓可以采取選送相關人員到外部培訓單位參加培訓，如有條件則應盡量邀請培訓機構到工廠來培訓，到廠培訓一是可以增加受訓的人數，另一方面也可以使培訓內容更切合工廠的實際，提升培訓效果?！　　　?重視數據 　　　　實施SPC本身就是一種量化管理，數據的質量是非常重要的，數據的準確度、可信度直接影響到我們是否在適當的時候采取合適的行動。影響數據質量的因素主要有兩個方面，一方面是測量系統(tǒng)影響的，另一方面是記錄數據、計算等人為的影響。對于測量系統(tǒng)的影響，我們要定期進行測量系統(tǒng)分析，來確認我們的測量系統(tǒng)是否是可用的，從而來保證我們的數據質量，同時要盡量減少人為失誤。 　　　　 借助專業(yè)的SPC軟件 　　　　在實施SPC過程中，由于要運用到大量的數據，同時要對這些數據進行計算，并用多種統(tǒng)計方法去分析，這中間的工作量是很大的。如未能及時計算出來結果，作出相應的統(tǒng)計圖，就會錯過最佳改進時機。在實施SPC活動中，如果能借助專業(yè)的SPC軟件，這些問題就迎刃而解了?！　　　?實施PDCA循環(huán)，達到持續(xù)改進 　　　　戴明博士最早提出了PDCA循環(huán)的概念，PDCA循環(huán)是能使任何一項活動有效進行的一種邏輯的工作程序：Plan（計劃）、Do（執(zhí)行）、Check（檢查）、Action（行動），特別是在質量管理中得到了廣泛的應用。實施SPC也要運用PDCA循環(huán)，借助SPC工具，不斷地分析質量問題中各種影響因素，分析影響質量問題的主要原因，針對主要原因，采取解決的措施，并進行針對性預防在下一循環(huán)中改進，從而達到持續(xù)改進的目的。 　　　　SPC作為質量改進的重要工具，不僅適用于工業(yè)過程，也適用于服務等一切過程性的領域。無論在什么領域使用，都要做好實施SPC的前期培訓工作，重視實施過程的數據質量，必要時借助專業(yè)的SPC軟件，循環(huán)改進，從而使企業(yè)的質量水平得到持續(xù)改進，在激烈的市場競爭中贏得更多客戶。SPC的實施討論（一 ） SPC的應用實施，在珠江三角洲的很多規(guī)模比較大的外資企業(yè)都大部分都運得較為廣泛，尤其是在制造業(yè)企業(yè)中尤為如此，本人曾在一大型的外資服務過較長的一段時間，對SPC的實施有一些的認識，愿在此和大家分享其中的一些經驗?！　　　?SPC的運用其實表現在各個方面，涵蓋在不同的控制系統(tǒng)中，不只是控制圖一項，如IT和測試部門設計的用來監(jiān)控測量設備的系統(tǒng)，比較在不同設備中的平均值，標準偏差等，實際都是在運用SPC，另外如DOE等也是運用SPC。　　　　　　 SPC的運用，雖然不只局限于控制圖，但是控制圖應是最為重要的一項內容，其在工序的監(jiān)控和改善方面非常有用，但是一定要依賴于各方面的合作才能成功，否則只能流于形式，不能發(fā)揮其效用，如有異常報警，但沒采取行動，控制線的更改不及時等。實施SPC的兩個階段 實施SPC分為兩個階段，一是分析階段，二是監(jiān)控階段。在這兩個階段所使用的控制圖分別被稱為分析用控制圖和控制用控制圖。 分析階段的主要目的在于：　　一、使過程處于統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)，　　二、使過程能力足夠。　　分析階段首先要進行的工作是生產準備，即把生產過程所需的原料、勞動力、設備、測量系統(tǒng)等按照標準要求進行準備。生產準備完成后就可以進行，注意一定要確保生產是在影響生產的各要素無異常的情況下進行；然后就可以用生產過程收集的數據計算控制界限，作成分析用控制圖、直方圖、或進行過程能力分析，檢驗生產過程是否處于統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)、以及過程能力是否足夠。如果任何一個不能滿足，則必須尋找原因，進行改進，并重新準備生產及分析。直到達到了分析階段的兩個目的，則分析階段可以宣告結束，進入SPC監(jiān)控階段。 　　監(jiān)控階段的主要工作是使用控制用控制圖進行監(jiān)控。此時控制圖的控制界限已經根據分析階段的結果而確定，生產過程的數據及時繪制到控制上，并密切觀察控制圖，控制圖中點的波動情況可以顯示出過程受控或失控，如果發(fā)現失控，必須尋找原因并盡快消除其影響。監(jiān)控可以充分體現出SPC預防控制的作用。 在工廠的實際應用中，對于每個控制項目，都必須經過以上兩個階段，并且在必要時會重復進行這樣從分析到監(jiān)控的過程。SPC在半導體晶圓制造廠的應用（上）梁德豐，錢省三，梁靜 （上海理工大學工業(yè)工程研究所/微電子發(fā)展中心，上海 200093） 摘要：由于半導體制造工藝過程的復雜性，一般很難建立其制造模型，不能對工藝過程狀態(tài)有效地監(jiān)控，所以迫切需要先進的半導體過程控制技術來嚴格監(jiān)控工藝過程狀態(tài)，而SPC就是其中最重要的一種技術。本文針對SPC做了簡要概述，著重論述了根據半導體生產工藝的特點來實現其在半導體晶圓廠的實際應用。關鍵詞：半導體；SPC；過程控制；控制圖中圖分類號：TN301 文獻標識碼： A 文章編號：1003353X(2004)030058031 前言 近年來，半導體制造技術經歷了快速的改變,技術的提升也相對地增加了工藝過程的復雜性,而大多數半導體制造過程包含許多非線性且復雜的化學與物理反應，難以建立其制造模型,加上檢測技術的缺乏,造成無法及時得知工藝過程狀態(tài)而難以對其進行有效監(jiān)控。因此,當半導體制造進入8英寸、12英寸晶圓生產的主流,面臨更小線寬、工藝日趨復雜的挑戰(zhàn)時,嚴格的工藝過程監(jiān)控已成為基本且重要的要求。國內外各相關研究單位與半導體廠都在努力尋求如何減少制造成本、降低廢片、改善總體設備效能(Overall Equipment Effectiveness,OEE)、提高產品良率及產品效能的方法。先進的半導體過程控制技術（Advanced Process Control，APC）研究的目的就是有效的監(jiān)控工藝過程與機臺，以提高良率和總體設備效能。而統(tǒng)計過程控制(Statistical Process Control，SPC)是目前國內外發(fā)展APC最常用的一種技術，本文將主要論述SPC在半導體晶圓制造廠的應用。2 SPC技術概述早期的半導體制造企業(yè)為保證產品質量，基本上以工藝檢測和產品檢驗為主要手段進行產品的質量監(jiān)控，很明顯這是一種事后檢測的方法，隨著各類使用半導體元器件的電子產品的質量需求的提高，對半導體元器件產品質量和可靠性的提高成了該行業(yè)質量管理人員需要研究的重要課題，從80年代中期開始，以摩托羅拉為首的美國一些大型微電子企業(yè)的研究人員發(fā)現，如果使工藝過程始終處于統(tǒng)計受控狀態(tài)，將會更有效地提高產品質量和可靠性，SPC技術正是適合了這樣一種需求。SPC即統(tǒng)計過程控制是基于統(tǒng)計理論的技術和方法，通過對生產過程中的工藝參數質量數據進行統(tǒng)計分析和描圖，實現對工藝過程穩(wěn)定性的實時監(jiān)控和預測，從而達到發(fā)現異常、及時改進、減少波動、保證工藝過程穩(wěn)定、產品總體質量穩(wěn)定可靠之目的。對異常波動的及時預警是SPC的最大特點，預警原理為：應用SPC對檢測數據進行統(tǒng)計分析能夠區(qū)分生產過程中產品質量的正常波動和異常波動，從而對生產過程的異常趨勢及時提出預警。即：SPC能夠在異常因素剛一露出苗頭，尚未造成不合格產品之前就能及時發(fā)現，指導管理人員采取措施消除異常，從而極大的減少了不合格產品的產生，保證了生產的順暢進行，最終提高生產效率。采用SPC技術可以：（1）保證工藝過程的統(tǒng)計受控狀態(tài)。當檢測出工藝中異常原因引起波動時，立即發(fā)出警報，以便及時查找原因，采取相關糾正措施，使工藝一直處于統(tǒng)計受控狀態(tài)；（2）定量評定生產線、單道工序或單個工藝參數是否處于受控狀態(tài)，因此特別適用于生產線的認證；（3）減少對常規(guī)檢驗的依賴性，定時的觀察以及系統(tǒng)的測量方法替代了大量的檢測和驗證工作；（4）成為表征產品內在質量的重要依據之一。在半導體行業(yè)界，有很多客戶要求半導體制造企業(yè)在提高產品質量的同時還要提供一份SPC數據，以證明產品是在受控工藝條件下生產的，而不是僅靠篩選檢測得到的，表明產品具有較高的內在質量和可靠性。3 半導體晶圓制造廠的SPC實際應用 半導體生產的特點半導體制造是一個極其復雜的過程，從氧化擴散，光刻，刻蝕，洗滌，淀積等大約有不少于三四百個工序；特別是現在各類專用集成電路的需求猛增，大多數半導體企業(yè)又從面向庫存的生產方式轉向了面向訂單的生產方式，使晶圓車間的生產模式也由以前大批量的單一品種的生產轉為批量的多品種的生產模式，極大的增加了生產過程的復雜性。由于生產過程的復雜性帶來了大量的質量數據以及對這些數據及時分析的需要，僅依靠手工控制的方法是根本無法體現SPC技術的及時預警性。因此在實際的半導體晶圓制造廠中是利用計算機輔助SPC技術來實現質量控制的。 計算機輔助SPC系統(tǒng)SPC系統(tǒng)主要通過對生產過程中的產品質量數據進行在線、離線的采集，實現對生產質量有關的數據進行及時、準確、有效的處理和統(tǒng)計分析，使質量人員能在生產過程中及時掌握產品質量的動態(tài)，及時反饋控制，最終達到企業(yè)保證生產質量、降低生產成本的目的。整個計算機輔助SPC系統(tǒng)包括SPC數據采集網絡系統(tǒng)和數據分析系統(tǒng)兩個部分： 數據采集網絡系統(tǒng)以客戶/服務器結構(C/S結構)為基本模型，包括數據庫服務器，數據采集/監(jiān)控站點，SPC監(jiān)控分析站點,SPC監(jiān)控查詢站點，SPC異常報警裝置，基于B/S(Browser/Server)結構的遠程質量查詢站點（選配）,SPC控制圖異?；仞佈b置等幾大組成部分。圖1是國內某半導體公司SPC數據采集網絡模型：從模型可以看出，數據采集是以設備自動采集為主和人工鍵盤輸入為輔兩種可并發(fā)的數據采集方式，極大的加強了采集數據的及時性。這些采集到的數據將存儲在SPC數據庫服務器中并由SPC監(jiān)控和分析點對這些數據進行分析，同時把結果反饋到 SPC回饋調整裝置或報警裝置來監(jiān)控生產工藝過程。 數據分析系統(tǒng)模型SPC分析系統(tǒng)（如圖2）可提供十幾種控制或監(jiān)視圖表，計量型圖表有均值－級差圖（X－R圖），均值－標準差圖（X－S圖），單值－移動極差圖（X－MR圖），運行圖，指數加權移動均值圖（EWMA圖）等等，計數型圖表包括不合格品率圖（P圖），不合格品數圖（Pn圖），單位缺陷圖（u圖）等，還有排列圖，直方圖等，同時可提供大量統(tǒng)計參數值：總體均值，總體標準差，樣本均值，樣本標準差，Cp，Cpk， Cpl，Cpu，直方圖偏斜指數（Skewness），陡度指數（Kurtosis）等。數據查詢、總體監(jiān)控、現場監(jiān)控、異常報告都可通過控制圖表和各統(tǒng)計參數來表達，通過這些可以幫助用戶從不同的視角去監(jiān)控過程狀態(tài)，及時發(fā)現問題，解決問題。 SPC技術流程SPC技術主要是應用數理統(tǒng)計分析手段，解決與質量管理相關的技術問題，基本技術流程如圖3。在SPC技術流程應注意：（1）關鍵工藝過程節(jié)點及關鍵工藝參數的確定，即確定氧化，淀積，刻蝕，擴散，離子注入，光刻等。（2）工藝參數數據采集，即采集材料參數，握生產工藝運行情況，我們還須往意幾個問題： （1）一般情況下，需要積累多于25組數據才能進行SPC分析，每組數據最好不少于5個，在日常生產中，應保持數據采集的連續(xù)性，并對每組數據進行SPC分析，控制圖反映的過程可能有好的的異常，也可能有壞的異常，而這些異常都說明工藝過程發(fā)生了變化，均應進行質量分析，采取措施，直到確認工藝過程又處于統(tǒng)計受控狀態(tài)。（2）輸人計算機的數據必須及時真實可靠，不得進行人為篩選；（3）在數據波動比較大時，注意分析原材料、設備和環(huán)境等因素，避免盲目改變工藝條件，以免出現浪費。本文摘自《半導體技術》 Xbar R 控制圖應用實例 在一個企業(yè)內，統(tǒng)計技術和應用類型很多，而程序文件只能從總的方面規(guī)定應用程序，各有關部門和人員在具體實施時，還必須遵照作業(yè)指導書的規(guī)定進行操作。一個企業(yè)應用統(tǒng)計方法的作業(yè)指導書有很多，現僅以某電子元件廠電阻器刻槽工序應用的《x—R控制圖作業(yè)指導書》為例。　　x—R控制圖作業(yè)指導書（電阻器刻槽工序）　　1目的　　通過控制圖的應用，對電阻器刻槽工序的主要質量特性——電阻值，實施控制，消除異常因素的作用，保證刻槽工序處于穩(wěn)定受控狀態(tài)。　　2適用范圍　　本作業(yè)指導書適用于各類薄膜型電阻器（金屬膜電阻器、金屬氧化膜電阻器、碳膜電阻器）刻槽工序的電阻值控制。　　3職責　　3．1車間技術組質量控制工程師負責控制圖的設計、控制圖打點結果的分析及提出應采取的糾正和預防措施。　　　　　　3．2刻槽工序操作者按作業(yè)指導書要求，抽樣、測量、計算統(tǒng)計量并在控制圖上打點。　　3．3質管處質量控制工程師負責控制圖應用的指導、協(xié)助車間技術組進行分析，監(jiān)督控制圖的實施及協(xié)調糾正和預防措施的落實?！　? 工作流程　　4．1 預備數據的取得　　當確認刻槽工序處于穩(wěn)定受控狀態(tài)時，車間技術組質量控制工程師在生產過程中，每隔30分鐘抽取容量為n = 5的樣本，共抽取25個樣本，分別填入數據表（表1—3）（表省略）?！　　　　　?．2 計