摘要：本文针对SPC做了简要概述，着重论述了根据半导体生产工艺的特点来实现其在半导体晶圆厂的实际应用。 更好地控制产品的品质。
　　由于半导体制造工艺过程比较复杂，工序流程多,建立一个有效的模型比较难,所以，很多半导体企业迫切需要先进的过程控制技术来严格监控工艺过程状态，而SPC 就是比较理想的选择。
　　关键词：半导体；SPC；过程控制；控制图
　　近年来，半导体制造技术经历了很大的变化,技术的提升也相对地增加了工艺过程的复杂性,而大多数半导体制造过程包含许多非线性且复杂的化学与物理反应，难以建立其制造模型,加上检测技术的缺乏,造成无法及时得知工艺过程状态而难以对其进行有效监控。因此,当半导体制造进入8英寸、12英寸晶圆生产的主流,面临更小线宽、工艺日趋复杂的挑战时,严格的工艺过程监控已成为基本且重要的要求。国内外各相关研究单位与半导体厂都在努力寻求如何减少制造成本、降低废片、改善总体设备效能、提高产品良率及产品效能的方法。先进的半导体过程控制技术研究的目的就是有效的监控工艺过程与机台，以提高良率和总体设备效能。而统计过程控制(Statistical Process Control，SPC)是目前国内外发展APC最常用的一种技术，本文将主要论述SPC在半导体晶圆制造厂的应用。

一、SPC技术概述
　　以前的半导体生产过程中，基本上以工艺检测和产品检验为主要手段进行产品的质量监控，很明显，这是一种事后检测的方法，随着各类使用半导体元器件的电子产品的质量需求的提高，对半导体元器件产品质量和可靠性的提高成了该行业质量管理人员需要研究的重要课题，研究人员发现，如果使工艺过程始终处于统计受控状态，将会更有效地提高产品质量和可靠性，SPC技术正是适合了这样一种需求。
　　SPC即统计过程控制是基于统计理论的技术和方法，通过对生产过程中的工艺参数质量数据进行统计分析和描图，实现对工艺过程稳定性的实时监控和预测，从而达到发现异常、及时改进、减少波动、保证工艺过程稳定、产品总体质量稳定可靠之目的。
　　对异常波动的及时预警是SPC的最大特点，预警原理为：应用SPC对检测数据进行统计分析能够区分生产过程中产品质量的正常波动和异常波动，从而对生产过程的异常趋势及时提出预警。即：SPC能够在异常因素刚一露出苗头，尚未造成不合格产品之前就能及时发现，指导管理人员采取措施消除异常，从而极大的减少了不合格产品的产生，保证了生产的顺畅进行，最终提高生产效率。

二、采用SPC技术好处：
　　（1）保证工艺过程的统计受控状态。当检测出工艺中异常原因引起波动时，立即发出警报，以便及时查找原因，采取相关纠正措施，使工艺一直处于统计受控状态；
　　（2）定量评定生产线、单道工序或单个工艺参数是否处于受控状态,预防不合格品；
　　（3）减少对常规检验的依赖性，定时的观察以及系统的测量方法替代了大量的检测和验证工作；
　　（4）成为表征产品内在质量的重要依据之一，表明产品具有较高的内在质量和可靠性
　　（5）有利于对质量原始资料的整理和归档。控制图一个点就是一个数据，一张控制图就是一段时间内的完成的控制记录。

三、半导体晶圆制造厂的SPC实际应用
1、半导体生产的特点
　　从半导体的生产流程看，我们就会发现它非常复杂，从氧化扩散，光刻，刻蚀，洗涤，淀积等大约有不少于三四百个工序；特别是现在各类专用集成电路的需求猛增，大多数半导体企业又从面向库存的生产方式转向了面向订单的精益生产方式，使晶圆车间的生产模式也由以前大批量的单一品种的生产转为批量的多品种的生产模式，极大的增加了生产过程的复杂性。由于生产过程的复杂性带来了大量的质量数据以及对这些数据及时分析的需要，仅依靠手工控制的方法是根本无法体现SPC技术的及时预警性。因此在实际的半导体晶圆制造厂中是利用计算机辅助SPC技术来实现质量控制的。
2、计算机辅助SPC系统
　　SPC系统主要通过对生产过程中的产品质量数据进行在线、离线的采集，实现对生产质量有关的数据进行及时,准确,有效的处理和统计分析,使质量人员能在生产过程中及时掌握产品质量的动态,及时反馈控制,最终达到企业保证生产质量,降低生产成本的目的。整个计算机辅助SPC系统包括SPC数据采集网络系统和数据分析系统两个部分：
2.1、数据采集网络系统
　　以客户/服务器结构(C/S结构)为基本模型,包括数据库服务器,数据采集/监控站点，SPC监控分析站点,SPC监控查询站点，SPC异常报警装置等几大组成部分。(图1)是国内某半导体公司SPC数据采集网络模型：

　　从模型可以看出，数据采集是以设备自动采集为主和人工键盘输入为辅两种可并发的数据采集方式，极大的加强了采集数据的及时性。这些采集到的数据将存储在SPC数据库服务器中并由SPC监控和分析点对这些数据进行分析，同时把结果反馈到 SPC回馈调整装置或报警装置来监控生产工艺过程。
2.2、数据分析系统模型
　　SPC分析系统（如图2）可提供十几种控制或监视图表，计量型图表有均值－级差图（X－R图），均值－标准差图（X－S图），单值－移动极差图（X－MR图），运行图，指数加权移动均值图（EWMA图）等等，计数型图表包括不合格品率图（P图），不合格品数图（Pn图），单位缺陷图（u图）等，还有排列图，直方图等，同时可提供大量统计参数值：总体均值，总体标准差，样本均值，样本标准差，Cp，Cpk。

3、SPC技术流程
　　SPC技术主要是应用数理统计分析手段，解决与质量管理相关的技术问题。
　　在SPC技术流程应注意：
　　（1）关键工艺过程节点及关键工艺参数的确定，即确定氧化，淀积，刻蚀，扩散，离子注入，光刻等。
　　（2）工艺参数数据采集，即采集材料参数。
把握生产工艺运行情况，我们还须往意几个问题：
　　1、根据统计要求，一般情况下，需要积累多于25组数据才能进行SPC分析，每组数据最好不少于5个，在日常生产中，应保持数据采集的连续性，并对每组数据进行SPC分析，及时发现异常，而这些异常都说明工艺过程发生了变化，均应进行质量分析，采取措施，直到确认工艺过程又处于统计受控状态；
　　2、输入计算机的数据必须及时真实可靠，不得进行人为筛选；
　　3、在数据波动比较大时，注意分析原材料、设备和环境等因素，避免盲目改变工艺条件，以免出现浪费。

四、结束语
　　社会信息化和互联网正在对人类经济和社会生活产生革命性影响，而半导体产业则是互联网和信息化的基础和核心。进入21世纪，信息产业已成为世界经济中规模最大、发展最为迅猛的产业。2001年初在瑞士达沃斯召开的“世界经济论坛年会”上，许多经济学家认为，人类正在进入以信息网络为核心的“新经济”时代。所谓“新经济” 的概念，源于“网络经济”的出现，而“网络”是以计算机和通讯为依托的，其生存和发展的每一步都离不开半导体芯片技术的支持与更新。谁拥有了半导体产业，谁就拥有了世界的未来。因此，发展半导体产业对我国来说具有重要的战略意义。但是，我国半导体产业起步较晚，不但技术水平落后，在管理上也存在很大的空白。在寻求技术革新的同时，有效提高生产制造过程的管理水平，探索技术与管理相结合的发展道路，将是积极推动我国半导体产业发展的有效途径。
　　参考文章：
　　<1> 李为柱 <<统计技术应用教程>> 企业管理出版社 2003
　　<2> M <<概率及数理统计>> 上海科学技术出版社 1958
　　<3> 美 Macheal <<半导体生产技术>> 电子工业出版社 2004