多工序制造过程质量分析方法与信息集成技术研究

论文摘要

本文以多工序生产模式为背景,针对多工序生产系统加工工序多、工艺复杂、制造成本高、质量影响因素多和质量特性波动源辨识困难等特点,结合国内某半导体企业在质量控制方面存在的问题,对多工序生产系统的质量分析方法进行研究。并结合国家自然科学基金项目“动态质量信息的XML体系建模研究”（70272046）,对多工序生产系统中质量信息的集成方法进行研究。论文的主要工作和研究成果如下:1).分析传统的过程能力指数只能衡量一个工序的加工能力,不能得知整条生产线的加工能力概况的不足,提出应针对多工序生产系统的特点,从整条生产线的角度出发,研究多工序生产系统的质量分析方法。结合半导体晶圆生产中质量损失的特点,对田口损失函数进行了修正,建立了适用于半导体晶圆生产的损失函数。在此基础上,推导出过程能力指数和质量损失函数之间的关系,提出了意义更广的过程能力指数——生产线过程能力指数。通过引入质量损失度的概念,建立了各工序过程能力指数和生产线过程能力指数之间的定量关系。针对多工序生产中质量特性存在多种变异的情况,在半导体晶圆生产中提出了基于方差分析的多变异抽样模型。2).误差是产品质量的一种衡量方式,本文分析了多工序制造过程中误差的来源、特点和分类。在对单工序误差传递进行研究的基础上,建立了多工序生产系统误差传递的迭代模型,通过研究多工序生产系统的误差传递规律来探测质量波动根源。针对实际生产中有些质量特性在几个工序完成后才能进行测量的情况,提出复合工序的概念;将误差传递与粗糙集理论结合,提出了基于优先关系的粗糙集方法,解决复合工序的质量分析问题。3).分析了多工序制造过程中的质量信息流,确定了工序质量信息的基本要素,在分析多工序制造过程质量信息特点的基础上,建立了基于XML（eXtensible Markup Language,可扩展标记语言）的质量信息体系。提出了采用XML语言来表达质量信息,建立了质量信息文档的MMP-XML（Multistage Manufacturing Process system XML,多工序制造系统可扩展标志语言）表达模式。4).分析了半导体企业信息管理系统的现状,提出了基于制造执行系统的多工序生产过程质量分析系统架构。结合江阴新顺微电子有限公司生产过程管理系统项目,开发了多工序生产过程质量分析系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 相关领域及研究现状
• 1.2.1 质量管理的发展
• 1.2.2 工序质量分析方法的研究
• 1.2.3 多工序制造过程质量控制方法研究
• 1.2.4 质量信息的集成
• 1.2.5 XML技术
• 1.3 课题来源
• 1.4 论文的主要工作与各章节内容安排
• 第二章 面向复杂多工序生产系统的质量分析方法研究
• 2.1 过程能力分析
• 2.1.1 几个常用的过程能力指数
• 2.1.2 基于过程能力指数的工序质量分析方法
• 2.1.3 过程能力指数和合格品率之间的关系
• 2.1.4 过程能力指数的选择
• 2.2 质量损失
• 2.2.1 质量损失原理
• 2.2.2 多工序质量损失
• 2.2.3 多工序质量损失的实际意义
• 2.3 多工序过程能力指数
• 2.3.1 过程能力指数与质量损失函数的关系
• 2.3.2 多工序过程能力指数模型
• 2.3.3 模型的应用
• 2.4 基于方差分析的多变异抽样模型
• 2.4.1 晶圆生产中多变异分析模型的建立
• 2.4.2 基于多变异因素的过程能力指数
• 2.4.3 晶圆生产中的应用实例
• 2.5 本章小结
• 第三章 多工序过程质量波动探测方法研究
• 3.1 多工序生产系统
• 3.2 制造过程中的误差
• 3.2.1 误差的来源
• 3.2.2 误差的特点与分类
• 3.3 多工序制造过程中的误差传递
• 3.3.1 单工序误差传递
• 3.3.2 多工序误差传递迭代模型
• 3.3.3 实例分析
• 3.4 复合工序质量分析模型
• 3.5 基于粗糙集的复合工序分析方法
• 3.5.1 粗糙集简介
• 3.5.2 粗糙集理论应用的一般步骤
• 3.5.3 基于误差传递的知识表示系统
• 3.5.4 经典粗糙集中的不一致问题
• 3.5.5 基于优先关系的粗糙集方法
• 3.5.6 DRSA在复合工序质量分析中的应用
• 3.6 本章小结
• 第四章 多工序制造过程质量信息的表达
• 4.1 多工序制造过程质量信息流
• 4.2 基于XML的多工序制造模式质量信息表达体系
• 4.3 工序质量信息的基本要素
• 4.3.1 工序质量数据
• 4.3.2 工序质量数据与知识
• 4.4 多工序质量信息的XML表达
• 4.5 多工序质量信息的XML模式
• 4.5.1 XML模式与DTD
• 4.5.2 MMP-XML模式的定义
• 4.5.3 MMP -XML模式的标题元素定义
• 4.5.4 MMP-XML模式的质量数据元素定义
• 4.5.5 MMP-XML模式的质量分析模型定义
• 4.6 MMP-XML模式的应用实例
• 4.6.1 MMP-XML模式文档基本格式
• 4.6.2 基于MMP-XML模式的粗糙集模型
• 4.7 XML质量信息的解析
• 4.7.1 XSL
• 4.7.2 解析实例——XML质量信息的多态表现
• 4.8 本章小结
• 第五章 多工序生产过程质量分析系统的实现
• 5.1 半导体企业信息管理系统分析
• 5.1.1 半导体企业信息管理系统的发展
• 5.1.2 MES结构分析
• 5.2 MMP-QAS实现架构
• 5.2.1 MMP-QAS的关系架构
• 5.2.2 MMP-QAS的技术架构
• 5.3 实现MMP-QAS的关键技术
• 5.3.1 基于MVC的重构技术
• 5.3.2 Java中的XML访问技术
• 5.4 MMP-QAS应用实例
• 5.5 本章小结
• 第六章 小结与展望
• 6.1 工作小结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录1 XML质量信息模式详细定义
• 附录2 图目录
• 附录3 表目录
• 攻读博士期间发表的论文