实验设计基础(DOE)案例赏析

实验设计基础(DOE)

改进和创新最有效的工具；

利用最少的资源，获得最佳的结果；

“不掌握实验设计(DOE)的工程师，只能算是半个工程师。”

──质量工程学创始人田口玄一( G. Taguchi) 实验设计(Design of Experiments, 缩写为DOE)，是研究如何制定适当的实验方案，对实验数据进行有效的统计分析的数学理论与方法。它对于解决多因素优化问题，有效的提高产品质量，降低生产成本卓有成效。现已为美国和日本企业广泛使用。实验设计还可应用于改进企业管理，调整产品结构，制定高效生产计划等。

实验设计( DOE ) 也是DMAIC路径中改善阶段的主要工具之一。实验设计广泛应用于设计、制造与封装领域，直接改善工艺菜单，优化流程。本课程主要介绍了实验设计的思想，实验的计划、实施、数据分析、验证及推荐方案，完全析因实验与筛选实验的设计与应用，举例丰富，许多为经实际检验过的成功案例。本课程集实验设计思想、Minitab / JMP软件应用、统计方法及半导体专业知识于一体，是目前质量改善阶段筛选关键因子与改善工艺窗口的有效工具。企业选送参加培训的人员，将在DOE专家的指导下，接受2~3 天的集中训练，通过教学游戏和案例讲解，掌握实验设计与数据处理的基本原理与应用方法，从而能够在今后实际工作中设计合理的实验方案及合理处理有关实验数据，解决实际问题，达到持续改进，优化核心流程的目的。

课程目标：

一、学习实验设计的基础理论和分析路径；

二、掌握实验设计使用方法；

三、提高解决实际生产和科研中实验问题的能力；

四、掌握如何在DMAIC的改善阶段合理使用实验设计的方法；

五、使用Minitab / JMP 来进行实验设计与分析，获得最佳结果变得方便容易。

课程特色：

将结合丰富的中外案例进行分析，并详细剖析学员在实际生产中使用DOE得到改善而产生巨大经济效益的真实案例。启迪性谚语、典故等授课，使参训人员在轻松活跃的氛围中，充分掌握课程内容，并在互动的分享交流中增加收获。

实验设计基础案例赏析

项目简介与效果

减少结漏电项目背景说明：

在0.5 m工艺转移时，曾经发生过结漏电的现象。漏电主要是由于磷注入的均匀性不好造成的，我们发现在靠近晶片平边的附近，磷注入的浓度要高于其他部分。多晶刻蚀的速率是与磷的浓度成正比的。由于晶片平边的多晶磷浓度高，而导致刻蚀速率过高，造成多晶下面的栅氧过刻蚀，而引起结漏电。想通过工艺条件的实验，考察影响其响应的各因子，并求出在不影响产量的前提下，使各响应达到最佳的实验条件。

改进措施

由于实验次数的限制，我们只能做16次实验，因为不存在曲率，我们不加中心点，这就是25-1实验，这时R=Ⅴ，可达分辨度为Ⅴ的设计。各主效应间没有混杂，主效应与二阶交互效应间也没有混杂，二阶交互效应与其他二阶交互效应也没有混杂，因此，我们就用25-1部分析因实验设计。

图1加上强约束条件的等值线图

结论

从二组结果来分析，似乎第二组结果更为理想。从效果来看，完全可以认为已达到目标，则可以结束实验。但此时不要忘记做验证实验，以确保将来按最佳条件生产能获得预期效果。

我们现在的任务就是计算出，将来的实验结果应该落在什么范围内，进一步计算出m 次验证实验结果的平均值应落人什么范围内，如果m次验证实验结果的平均值落入事先计算好的范围内，则说明一切正常，我们的模型正确，预测结果可信。