本发明提出一种半导体制程批间控制系统的控制性能诊断方法，首先，根据历史正常工况的闭环数据和实际工况的闭环数据，估计基准工况白噪声、基准工况扰动模型、基准工况模型残差、实际工况白噪声、实际工况扰动模型和实际工况模型残差；其次，根据基准工况白噪声及其模型残差、实际工况白噪声及其模型残差获取四个诊断监控量，并根据历史正常工况的闭环数据获取控制性能监控量和四个诊断监控量的控制上限/下限；最后，根据控制性能监控量及其控制上限/下限评估批间控制系统的控制性能。本发明在半导体制程常规操作条件下不仅正确评价闭环系统的控制性能，还能有效的诊断导致系统性能下降的原因，降低了系统维护的成本，提高了系统安全性。