【正文】 有效地總結(jié)和借鑒其他企業(yè)的經(jīng)驗。 　　　　即使企業(yè)對可能導(dǎo)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?？偨y(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，羅斯福可能活到現(xiàn)在。因為優(yōu)秀的醫(yī)生需要通過大量的病例不斷學(xué)習(xí)和提高。所以，要善于利用外部優(yōu)秀的“醫(yī)生”來總結(jié)實際經(jīng)驗、充實提高應(yīng)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(yīng)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(lǐng)導(dǎo)者認為產(chǎn)品質(zhì)量差是由于有關(guān)工作人員素質(zhì)差或不負責任造成的。事實上，如果采用先進的質(zhì)量管理技術(shù)和工具，在原有條件不變的情況下，質(zhì)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(xùn)，這需要資金與時間，需要管理層協(xié)調(diào)安排。在實施過程中有些過程需要做較大調(diào)整，有的甚至要更改工藝、更換設(shè)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(xùn) 　　　　對相關(guān)人員先期進行SPC培訓(xùn)是實施SPC的重要前提工作，因為SPC是基于數(shù)理統(tǒng)計和概率論的理論基礎(chǔ)上的管理方法，要能在生產(chǎn)過程中正確運用，必須要有一定的理論基礎(chǔ)。培訓(xùn)可以采取選送相關(guān)人員到外部培訓(xùn)單位參加培訓(xùn)，如有條件則應(yīng)盡量邀請培訓(xùn)機構(gòu)到工廠來培訓(xùn)，到廠培訓(xùn)一是可以增加受訓(xùn)的人數(shù)，另一方面也可以使培訓(xùn)內(nèi)容更切合工廠的實際，提升培訓(xùn)效果。　　　　 重視數(shù)據(jù) 　　　　實施SPC本身就是一種量化管理，數(shù)據(jù)的質(zhì)量是非常重要的，數(shù)據(jù)的準確度、可信度直接影響到我們是否在適當?shù)臅r候采取合適的行動。影響數(shù)據(jù)質(zhì)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(shù)據(jù)、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(shù)據(jù)質(zhì)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(shù)據(jù)，同時要對這些數(shù)據(jù)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(jié)果，作出相應(yīng)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(zhì)量管理中得到了廣泛的應(yīng)用。實施SPC也要運用PDCA循環(huán)，借助SPC工具，不斷地分析質(zhì)量問題中各種影響因素，分析影響質(zhì)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(yù)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(zhì)量改進的重要工具，不僅適用于工業(yè)過程，也適用于服務(wù)等一切過程性的領(lǐng)域。無論在什么領(lǐng)域使用，都要做好實施SPC的前期培訓(xùn)工作，重視實施過程的數(shù)據(jù)質(zhì)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(zhì)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(yīng)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(wù)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(jīng)驗?！　　　?SPC的運用其實表現(xiàn)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(shè)計的用來監(jiān)控測量設(shè)備的系統(tǒng)，比較在不同設(shè)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(yīng)是最為重要的一項內(nèi)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?！　》治鲭A段首先要進行的工作是生產(chǎn)準備，即把生產(chǎn)過程所需的原料、勞動力、設(shè)備、測量系統(tǒng)等按照標準要求進行準備。生產(chǎn)準備完成后就可以進行，注意一定要確保生產(chǎn)是在影響生產(chǎn)的各要素無異常的情況下進行；然后就可以用生產(chǎn)過程收集的數(shù)據(jù)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(chǎn)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(chǎn)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(jié)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(jīng)根據(jù)分析階段的結(jié)果而確定，生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)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(xiàn)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(xiàn)出SPC預(yù)防控制的作用。 在工廠的實際應(yīng)用中，對于每個控制項目，都必須經(jīng)過以上兩個階段，并且在必要時會重復(fù)進行這樣從分析到監(jiān)控的過程。SPC在半導(dǎo)體晶圓制造廠的應(yīng)用（上）梁德豐，錢省三，梁靜 （上海理工大學(xué)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(dǎo)體制造工藝過程的復(fù)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(dǎo)體過程控制技術(shù)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(shù)。本文針對SPC做了簡要概述，著重論述了根據(jù)半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝的特點來實現(xiàn)其在半導(dǎo)體晶圓廠的實際應(yīng)用。關(guān)鍵詞：半導(dǎo)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(dǎo)體制造技術(shù)經(jīng)歷了快速的改變,技術(shù)的提升也相對地增加了工藝過程的復(fù)雜性,而大多數(shù)半導(dǎo)體制造過程包含許多非線性且復(fù)雜的化學(xué)與物理反應(yīng)，難以建立其制造模型,加上檢測技術(shù)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(dǎo)體制造進入8英寸、12英寸晶圓生產(chǎn)的主流,面臨更小線寬、工藝日趨復(fù)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(nèi)外各相關(guān)研究單位與半導(dǎo)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(shè)備效能(Overall Equipment Effectiveness,OEE)、提高產(chǎn)品良率及產(chǎn)品效能的方法。先進的半導(dǎo)體過程控制技術(shù)（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(shè)備效能。而統(tǒng)計過程控制(Statistical Process Control，SPC)是目前國內(nèi)外發(fā)展APC最常用的一種技術(shù)，本文將主要論述SPC在半導(dǎo)體晶圓制造廠的應(yīng)用。2 SPC技術(shù)概述早期的半導(dǎo)體制造企業(yè)為保證產(chǎn)品質(zhì)量，基本上以工藝檢測和產(chǎn)品檢驗為主要手段進行產(chǎn)品的質(zhì)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(dǎo)體元器件的電子產(chǎn)品的質(zhì)量需求的提高，對半導(dǎo)體元器件產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的提高成了該行業(yè)質(zhì)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(xiàn)，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(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，SPC技術(shù)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(shù)和方法，通過對生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)質(zhì)量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和描圖，實現(xiàn)對工藝過程穩(wěn)定性的實時監(jiān)控和預(yù)測，從而達到發(fā)現(xiàn)異常、及時改進、減少波動、保證工藝過程穩(wěn)定、產(chǎn)品總體質(zhì)量穩(wěn)定可靠之目的。對異常波動的及時預(yù)警是SPC的最大特點，預(yù)警原理為：應(yīng)用SPC對檢測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析能夠區(qū)分生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的正常波動和異常波動，從而對生產(chǎn)過程的異常趨勢及時提出預(yù)警。即：SPC能夠在異常因素剛一露出苗頭，尚未造成不合格產(chǎn)品之前就能及時發(fā)現(xiàn)，指導(dǎo)管理人員采取措施消除異常，從而極大的減少了不合格產(chǎn)品的產(chǎn)生，保證了生產(chǎn)的順暢進行，最終提高生產(chǎn)效率。采用SPC技術(shù)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(guān)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(chǎn)線、單道工序或單個工藝參數(shù)是否處于受控狀態(tài)，因此特別適用于生產(chǎn)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(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的重要依據(jù)之一。在半導(dǎo)體行業(yè)界，有很多客戶要求半導(dǎo)體制造企業(yè)在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時還要提供一份SPC數(shù)據(jù)，以證明產(chǎn)品是在受控工藝條件下生產(chǎn)的，而不是僅靠篩選檢測得到的，表明產(chǎn)品具有較高的內(nèi)在質(zhì)量和可靠性。3 半導(dǎo)體晶圓制造廠的SPC實際應(yīng)用 半導(dǎo)體生產(chǎn)的特點半導(dǎo)體制造是一個極其復(fù)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(xiàn)在各類專用集成電路的需求猛增，大多數(shù)半導(dǎo)體企業(yè)又從面向庫存的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)向了面向訂單的生產(chǎn)方式，使晶圓車間的生產(chǎn)模式也由以前大批量的單一品種的生產(chǎn)轉(zhuǎn)為批量的多品種的生產(chǎn)模式，極大的增加了生產(chǎn)過程的復(fù)雜性。由于生產(chǎn)過程的復(fù)雜性帶來了大量的質(zhì)量數(shù)據(jù)以及對這些數(shù)據(jù)及時分析的需要，僅依靠手工控制的方法是根本無法體現(xiàn)SPC技術(shù)的及時預(yù)警性。因此在實際的半導(dǎo)體晶圓制造廠中是利用計算機輔助SPC技術(shù)來實現(xiàn)質(zhì)量控制的。 計算機輔助SPC系統(tǒng)SPC系統(tǒng)主要通過對生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)進行在線、離線的采集，實現(xiàn)對生產(chǎn)質(zhì)量有關(guān)的數(shù)據(jù)進行及時、準確、有效的處理和統(tǒng)計分析，使質(zhì)量人員能在生產(chǎn)過程中及時掌握產(chǎn)品質(zhì)量的動態(tài)，及時反饋控制，最終達到企業(yè)保證生產(chǎn)質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本的目的。整個計算機輔助SPC系統(tǒng)包括SPC數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)兩個部分： 數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)(C/S結(jié)構(gòu))為基本模型，包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)的遠程質(zhì)量查詢站點（選配）,SPC控制圖異常回饋裝置等幾大組成部分。圖1是國內(nèi)某半導(dǎo)體公司SPC數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)模型：從模型可以看出，數(shù)據(jù)采集是以設(shè)備自動采集為主和人工鍵盤輸入為輔兩種可并發(fā)的數(shù)據(jù)采集方式，極大的加強了采集數(shù)據(jù)的及時性。這些采集到的數(shù)據(jù)將存儲在SPC數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中并由SPC監(jiān)控和分析點對這些數(shù)據(jù)進行分析，同時把結(jié)果反饋到 SPC回饋調(diào)整裝置或報警裝置來監(jiān)控生產(chǎn)工藝過程。 數(shù)據(jù)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(shù)加權(quán)移動均值圖（EWMA圖）等等，計數(shù)型圖表包括不合格品率圖（P圖），不合格品數(shù)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(shù)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(shù)（Skewness），陡度指數(shù)（Kurtosis）等。數(shù)據(jù)查詢、總體監(jiān)控、現(xiàn)場監(jiān)控、異常報告都可通過控制圖表和各統(tǒng)計參數(shù)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(xiàn)問題，解決問題。 SPC技術(shù)流程SPC技術(shù)主要是應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計分析手段，解決與質(zhì)量管理相關(guān)的技術(shù)問題，基本技術(shù)流程如圖3。在SPC技術(shù)流程應(yīng)注意：（1）關(guān)鍵工藝過程節(jié)點及關(guān)鍵工藝參數(shù)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(shù)數(shù)據(jù)采集，即采集材料參數(shù)，握生產(chǎn)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(shù)據(jù)才能進行SPC分析，每組數(shù)據(jù)最好不少于5個，在日常生產(chǎn)中，應(yīng)保持數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性，并對每組數(shù)據(jù)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(yīng)進行質(zhì)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(shù)據(jù)必須及時真實可靠，不得進行人為篩選；（3）在數(shù)據(jù)波動比較大時，注意分析原材料、設(shè)備和環(huán)境等因素，避免盲目改變工藝條件，以免出現(xiàn)浪費。本文摘自《半導(dǎo)體技術(shù)》 Xbar R 控制圖應(yīng)用實例 在一個企業(yè)內(nèi)，統(tǒng)計技術(shù)和應(yīng)用類型很多，而程序文件只能從總的方面規(guī)定應(yīng)用程序，各有關(guān)部門和人員在具體實施時，還必須遵照作業(yè)指導(dǎo)書的規(guī)定進行操作。一個企業(yè)應(yīng)用統(tǒng)計方法的作業(yè)指導(dǎo)書有很多，現(xiàn)僅以某電子元件廠電阻器刻槽工序應(yīng)用的《x—R控制圖作業(yè)指導(dǎo)書》為例?！　—R控制圖作業(yè)指導(dǎo)書（電阻器刻槽工序）　　1目的　　通過控制圖的應(yīng)用，對電阻器刻槽工序的主要質(zhì)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)?！　?適用范圍　　本作業(yè)指導(dǎo)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(shù)組質(zhì)量控制工程師負責控制圖的設(shè)計、控制圖打點結(jié)果的分析及提出應(yīng)采取的糾正和預(yù)防措施?！　　　　　?．2刻槽工序操作者按作業(yè)指導(dǎo)書要求，抽樣、測量、計算統(tǒng)計量并在控制圖上打點?！　?．3質(zhì)管處質(zhì)量控制工程師負責控制圖應(yīng)用的指導(dǎo)、協(xié)助車間技術(shù)組進行分析，監(jiān)督控制圖的實施及協(xié)調(diào)糾正和預(yù)防措施的落實。　　4 工作流程　　4．1 預(yù)備數(shù)據(jù)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(shù)組質(zhì)量控制工程師在生產(chǎn)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(shù)據(jù)表（表1—3）（表省略）?！　　　　　?．2 計