品質管理方法

2023-07-27 07:47:21

專利名稱：品質管理方法
技術領域：
本發明涉及品質管理方法，特別是對批處理生產中產品的品質管理方法。

背景技術：
在企業的生產部門裡，每天都要生產或加工大量產品，產品的性能和品質關係到企業的命脈，對產品質量進行及時的監控和檢測分析顯得尤為重要。品質管理方法就是通過對產品質量進行檢測和分析，從而實現對生產的控制的一種方法，其中，常常通過採集產品質量的相關參數數據，採用統計學原理對所採集的參數樣本數據進行分析，及時發現問題，從而實現對生產條件或流程的完善和改進。
在對產品質量進行監控的過程中，可將產品分為「合格品」和「不合格品」兩種類型。以半導體製造生產為例，其中，「不合格品」，也就是殘次品，是指生產過程中所產生的、其功能無法實現的晶片。現有技術採用統計方法對這樣的不合格品進行監控時，通常採用p型控制圖對其進行分析，即通過監控出現不合格評的概率來對生產過程進行監控。理論上，在計算控制界時，總是認為所採集的採樣數據符合一定的前提條件，即採樣數據為在連續的生產過程中所採集到的具有連續性的樣本數據。
然而在實際生產製造的過程中，由於實際需要，為提高生產效率，常採用批處理方式進行生產。在批處理過程中，將連續的單個生產過程分為多個連續的生產階段，並且所有進入生產過程的一組原材料分為並行處理的原材料，每個組分別同時經過每個生產階段直至生產過程結束，最後將每個組處理好的產品匯集在一起。當某一個生產階段結束，將進入下一個生產階段時，通過對多組產品數據進行測量，獲得同一個生產階段中的多組樣本數據。這些樣本數據的組之間不存在連續性，因此當對這些樣本數據進行分析和計算時，採用原來的方法獲得的控制界將不能有效地對批處理生產過程進行監控。


發明內容
本發明解決的問題是提供一種品質管理方法，能對批處理生產過程中的多組產品進行品質管理和監控。
為解決上述問題，本發明提供了一種品質管理方法，包括分組對樣本數據進行採樣，其中不同組的數據之間不具有連續性；根據所述樣本數據，分別設置組間控制界以及組內控制界。
可選的，所述樣本數據為μ+σβωi+σWεij，其中i＝1，2，....，m，且j＝1，2，...，n；

為樣本數據的組間方差，

為樣本數據的組內方差，並且ωi、εij為獨立正態分布N(0，1)的隨機方差。
可選的，所述分組對樣本數據進行採樣，包括根據所述樣本數據，計算所述樣本數據的組內方差和組間方差。
可選的，所述計算樣本數據的組內方差和組間方差包括獲得所述樣本數據的方差V(Yij)以及所述樣本數據平均值的方差

根據

以及

獲得所述樣本數據的組間方差

以及所述樣本數據的組內方差

其中，n為所述樣本數據的數目。
可選的，所述根據樣本數據，分別設置組間控制界以及組內控制界，包括採用p型控制圖對所述樣本數據進行監控。
可選的，所述採用p型控制圖對樣本數據進行監控，包括計算各組樣本數據的不合格率；計算組間平均不合格率；根據所述各組的樣本數據的不合格率以及所述組間平均不合格率，獲得組間控制圖和組內控制圖。
可選的，所述組內控制界包括 組內控制上限 組內控制下限為 組內均值為
可選的，所述組間控制界包括 組間控制上限為 組間控制下限為 組間均值為 與現有技術相比，本發明具有以下優點充分考慮了批處理生產過程中，樣本數據組織間不具備連續性的特點，對所採集的樣本數據分別設置了組間控制界和組內控制界，從而改善了常規品質管理方法對批處理生產過程無法監控或監控時發生失誤的現象，有效地提高了對批處理生產過程的監控水平，提高了生產效率。



圖1是本發明品質管理方法實施方式的流程示意圖； 圖2是本發明品質管理方法具體實施方式
中獲得所述樣本數據的組間控制圖和組內控制圖的流程示意圖； 圖3是本發明品質管理方法具體實施例中樣本數據組間控制圖的示意圖； 圖4是採用本發明品質管理方法具體實施例所獲得的樣本數據組間控制圖的控制上界、以及採用現有技術所獲得的控制上界的示意圖。

具體實施例方式 產品要麼屬於合格，要不屬於不合格，也就是說，對於同一件產品的測試結果而言，具有兩種可能的相互對立的測試結果。其中，獲得所述不合格產品的概率在統計學上滿足二項分布(binomial distribution)。其中，所述二項分布，就是統計學上對這種只具有兩種互斥結果的離散型隨機事件的規律性進行描述的一種概率分布。具體來說，不合格產品數量為D，總產品數量為n，P為出現合格產品的概率，則具有以下關係 在現有技術中，採用p型控制圖對生產過程進行品質管理，包括對m組樣本依次進行採樣，其中每組包含n個樣本數據；根據所採集的樣本數據是否合格，對每組的採樣結果進行統計整理；根據第i組採集到的不合格樣本的數量為Di，其中，i＝1，2，3，....，m，獲得第i組中所具有的不合格率

即 根據每組所具有的不合格率

獲得m組的平均不合格率

即 根據所獲得的平均不合格率

獲得p控制圖對所述批處理生產過程進行品質管理時，所採用的上控制界UCL、下控制界LCL以及均值CL，分別為 然而，上述控制界等參數的獲得是基於m組樣本數據之間具有連續性的基礎上，但是，這對於批處理生產過程而言，是無法實現的。在批處理的生產過程中，由於批處理流程的性質，不同組之間的樣本數據可以是同時獲得，也可以是依次獲得，但不同組的樣本數據之間不存在連續性。
基於此，參考圖1，本發明提供一種品質管理方法，包括步驟S1，以分組方式對樣本數據進行採樣，其中不同組的數據之間不具有連續性；步驟S2，根據所述樣本數據，分別設置組間控制界以及組內控制界。
具體來說，上述(4)-(6)的獲得，是基於所採集到的每個樣本數據都具有以下關係 Xij＝μ+σWεij..................(7) 其中，i＝1，2，....，m，且j＝1，2，...，n；n為在同一個組內所獲得樣本數據數目，m為組數。μ為總體樣本數據平均值，

為樣本數據方差，並且εij為獨立正態分布N(0，1)的隨機方差。
其中，

為樣本總體均值，並且具有分布
但是，在批處理生產過程中，所採集的樣本數據分為不同的組，並且組與組之間的數據沒有連續性。具體來說，批處理生產過程中所獲得樣本數據滿足以下的關係 Yij＝μ+σBωi+σWεij..................(9) 其中，i＝1，2，....，m，且j＝1，2，...，n；

為樣本數據的組間方差，

為樣本數據的組內方差，並且ωi為獨立正態分布N(0，1)的隨機方差。
對照式(8)和式(9)，由於批處理生產過程中所獲得的樣本數據不能忽視組間方差的存在，因此用常規品質管理方法對批處理生產過程進行監控顯然是行不通的。
對於式(9)所描述的樣本數據，進一步地，具有 其中， V(Yij)為Yij的方差，

為

的方差， 根據V(Yij)和

以及式(10)和式(11)，可獲得

和
下面以晶圓的刻蝕過程為例，對本發明實施方式作進一步說明。
首先，分別對在不同的控制室製作生產的晶圓進行測量，獲得樣本數據。其中，具體來說，分別測量在n個控制室的晶圓，檢測的晶圓共為m片，也就是說，所獲得的晶圓的樣本數據，可分為n個組，每組具有m個樣本數據。
其中，可包括根據樣本數據的方差及其均值的方差，計算所述樣本數據的組內方差

和組間方差

為同一控制室內各晶圓之間的方差分布，具體來說，

和刻蝕時等離子體密度、氣體在晶圓表面的分布等有關。

為各控制室之間的方差分布，具體來說，

和等離子體功率波動、氣體流動率等有關。
接下來，對所述樣本數據進行處理，判斷所述樣本數據是否合格，統計不合格品的數量。具體來說，可根據不同的樣本數據和實際情況，設定合格的參考標準，判斷樣本數據是否為合格品。
接下來，通過p型控制圖對所述樣本數據進行監控，獲得所述樣本數據的組間控制圖和組內控制圖。具體來說，可包括 步驟S11，獲得各組的樣本數據的不合格率。
參考式(2)，獲得

即 其中，第i組中所述不合格品的樣本數量為Di，每組包含n個樣本數據。
步驟S12，獲得組間平均不合格率。
參考式(3)，根據每組所具有的不合格率

獲得m組的平均不合格率
步驟S13，根據所述各組的樣本數據的不合格率以及所述組間平均不合格率，獲得組間控制圖和組內控制圖。
具體來說，組內控制圖中，其中組內控制上限、組內控制下限和均值分別為 參考圖3，根據組間

獲得組間控制圖，其中組間控制上限301、組間控制下限302和均值303分別為 其中 由於樣本數據符合二項式分布時，樣本數據的平均值和方差具有相關性，因此所述組內控制圖和所述組間控制圖中樣本數據的曲線具有相似的趨勢。其中，所述組內控制圖用於對同一組之間的晶圓和晶圓之間的方差穩定進行監控，所述組間控制圖用於對晶圓組間的一致性進行監控。通過所述組內控制圖和所述組間控制圖共同對批處理生產過程中的晶圓數據進行監控，從而使所述品質管理方法能夠符合批處理生產過程的特點，使監控更加準確。
參考圖4，採用現有技術所獲得的控制上界402對樣本數據進行監控時，很多合格的樣本數據超出控制上界而被認作不合格，出現了很多假警報，而採用本發明具體實施例所獲得的控制上界401對樣本數據進行監控時，能夠較好地反映樣本數據的真實情況，即只有當樣本數據確實存在偏差時，才發出警報信息。
與現有技術相比，本發明充分考慮了批處理生產過程中，樣本數據組織間不具備連續性的特點，對所採集的樣本數據分別設置了組間控制界和組內控制界，從而改善了常規品質管理方法對批處理生產過程無法監控或監控時發生失誤的現象，有效地提高了對批處理生產過程的監控水平，提高了生產效率。
雖然本發明已通過較佳實施例說明如上，但這些較佳實施例並非用以限定本發明。本領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，應有能力對該較佳實施例做出各種改正和補充，因此，本發明的保護範圍以權利要求書的範圍為準。
權利要求
1.一種品質管理方法，其特徵在於，包括
以分組方式對樣本數據進行採樣，其中不同組的數據之間不具有連續性；
根據所述樣本數據，分別設置組間控制界以及組內控制界。
2.如權利要求1所述的品質管理方法，其特徵在於，所述樣本數據為μ+σBωi+σWεij，其中i＝1，2，....，m，且j＝1，2，...，n；
為樣本數據的組間方差，
為樣本數據的組內方差，並且ωi、εij為獨立正態分布N(0，1)的隨機方差。
3.如權利要求1所述的品質管理方法，其特徵在於，所述分組對樣本數據進行採樣，包括根據所述樣本數據，計算所述樣本數據的組內方差和組間方差。
4.如權利要求3所述的品質管理方法，其特徵在於，所述計算樣本數據的組內方差和組間方差包括
獲得所述樣本數據的方差V(Yij)以及所述樣本數據平均值的方差
根據
以及
獲得所述樣本數據的組間方差
以及所述樣本數據的組內方差
其中，n為所述樣本數據的數目。
5.如權利要求1所述的品質管理方法，其特徵在於，所述根據樣本數據，分別設置組間控制界以及組內控制界，包括採用p型控制圖對所述樣本數據進行監控。
6.如權利要求1所述的品質管理方法，其特徵在於，所述採用p型控制圖對樣本數據進行監控，包括
計算各組樣本數據的不合格率；
計算組間平均不合格率；
根據所述各組的樣本數據的不合格率以及所述組間平均不合格率，獲得組間控制圖和組內控制圖。
7.如權利要求6所述的品質管理方法，其特徵在於，所述組內控制界包括
組內控制上限為
組內控制下限為
組內均值為
8.如權利要求6所述的品質管理方法，其特徵在於，所述組間控制界包括
組間控制上限為
組間控制下限為
組間均值為
全文摘要
一種品質管理方法，包括以分組方式對樣本數據進行採樣，其中不同組的數據之間不具有連續性；根據所述樣本數據，分別設置組間控制界以及組內控制界。本發明充分考慮了批處理生產過程中，樣本數據組織間不具備連續性的特點，對所採集的樣本數據分別設置了組間控制界和組內控制界，從而改善了常規品質管理方法對批處理生產過程無法監控或監控時發生失誤的現象，有效地提高了對批處理生產過程的監控水平，提高了生產效率。
文檔編號G05B21/02GK101788821SQ20091004589
公開日2010年7月28日 申請日期2009年1月23日 優先權日2009年1月23日
發明者楊斯元, 簡維廷 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司