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SPC在半导体晶圆制造厂的应用（上） 梁德丰，钱省三，梁静（上海理工大学工业工程研究所/微电子发展中心，上海 200093）
摘要：由于半导体制造工艺过程的复杂性，一般很难建立其制造模型，不能对工艺过程状态有效地监控，所以迫切需要先进的半导体过程控制技术来严格监控工艺过程状态，而SPC就是其中最重要的一种技术。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。
关键词：半导体；SPC；过程控制；控制图 中图分类号：TN301 文献标识码： A
文章编号：1003-353X(2004)03-0058-03 1 前言
近年来，半导体制造技术经历了快速的改变,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(Overall
Equipment EffectivenESS,OEE)、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（Advanced
Process
Control，APC）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。 2
SPC技术概述
早期的半导体制造企业为保证产品质量，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，从80年代中期开始，以摩托罗拉为首的美国一些大型微电子企业的研究人员发现，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。
采用SPC技术可以：
（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，因此特别适用于生产线的认证；
（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。在半导体行业界，有很多客户要求半导体制造企业在提高产品质量的同时还要提供一份SPC数据，以证明产品是在受控工艺条件下生产的，而不是仅靠筛选检测得到的，表明产品具有较高的内在质量和可靠性。
3 半导体晶圆制造厂的SPC实际应用 3.1 半导体生产的特点

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