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半导体制造工艺成品率对空间差异越来越敏感，需要表征与优化工艺空间均匀性。利用两步试验设计方法，针对六输入变量的热氧化工艺，仅需31次试验，便建立了表征工艺目标和空间均匀性响应曲面模型。利用该模型优化工艺，得到了满足其他工艺指标下工艺空间均匀性最优的工艺设置。片间非均匀性从1．44％减小到0．77％，片内非均匀性从0．2％减小到0．12％。