臺灣博碩士論文加值系統

在韓國、台灣、日本三強競爭的液晶平面顯示器市場中，隨著基板尺寸增加，彩色濾光片在製程中立即面臨顏料光阻塗佈均勻性的困難、大面積高速塗佈技術障礙及色彩飽和度等問題；再加上基板尺寸放大後，導致各設備生產製程參數複雜，使得生產良率不易提高，因此提高彩色濾光片品質為各家廠商所面臨的問題。

彩色濾光片製造過程中，玻璃基板需至少經過五次的洗淨、光阻塗佈、預烘烤、曝光、顯影及後烘烤的黃光製程，在顯影製程(Development Process)中最重要的是確保所設計的光阻圖案能精準的留下,並控制CD (Critical Dimension)值的均勻度能夠達到最佳的效果。

針對顯影製程的問題，本研究將針對彩色濾光片黑色矩陣(Black Matrix, BM)製程中，開口CD值之均勻度(Uniformity)作為研究個案，以田口方法進行實驗，經實際操作顯影機台並透過特性要因分析法，分析出可能影響開口CD值的控制參數，作為影響的主要因子，接著利用田口所發展的參數設計方法，以開口CD值之均勻度作為品質特性，選擇以L18為主體的實驗配置架構，配合內外直交表的配置，利用望小特性和信號雜音比進行資料分析，找出最佳的設備控制參數組合，最後利用此條件進行實驗確認，並依據SN比、 與R管制圖、Cp及Cpk數據分析來驗證出本實驗結果。

本研究結果顯示，此分析方法可獲得較佳的生產條件，利用此條件開口CD值有較佳的均勻度、Cp及Cpk值，對於提昇彩色濾光片的生產良率有很大的助益。

Owing to the competitive markets of LCD (Liquid Crystal Display) in Taiwan, Japan and Korea, the enlargement of the substrate size drives color filters to be confronted with some difficulties in the process ― the uniformity of the color resist coating, the coating technique in a large area and high speed, and the color saturation. The extension has also caused the complex of the recipe in the equipment to hinder the increase of the production yield rate. Therefore, enhancing the quality of color filters has come to be the main problem for each factory.

During the manufacturing process of color filters, the glass substrate needs to pass at least five photo processes ― Clean, Coater, HP/CP, Exposure, Development, and Oven. In the process of development, the most important things are to keep precisely the color pattern and to control the uniformity of CD (Critical Dimension) to reach the best effectiveness.

This research is directed towards the uniformity of CD value in BM (Black Matrix) process of color filters in the development process, utilizing Taguchi Method to conduct the experiment. Firstly, through operating development equipment and using Cause and Effect Diagram, the possible control parameter affecting the CD value is analyzed to be the major influential factor. Secondly, the best equipment control parameter combination can be found out by employing Parameter Design developed by Taguchi, and the uniformity of CD value as the quality characteristics; by proceeding data analyses with experiment configuration structure of L18, outer and inner O.A. (Orthogonal Array) configuration, Smaller the Better(STB), and S/N (Signal to Noise Ratio). Finally, the result is verified by the condition mentioned, SN ratio, and R control chart, Cp and the Cpk data analysis.

The result of this research revealed that the analysis method can help obtain the better production conditions. This benefits the enhancement of the production yield rate of color filters due to the better uniformity of CD value, cp and the Cpk data.

書名頁………………………………………………………………………………………………i
論文口試委員審定書……………………………………………………………………………ii
授權書……………………………………………………………………………………………iii
中文摘要…………………………………………………………………………………………iv
英文摘要…………………………………………………………………………………………vi
誌謝……………………………………………………………………………………………viii
目錄………………………………………………………………………………………………ix
表目錄……………………………………………………………………………………………xi
圖目錄……………………………………………………………………………………………xii
第一章 緒論………………………………………………………………………………………1
1.1 研究背景…………………………………………………………………………………1
1.2 研究目的…………………………………………………………………………………3
1.3 研究方法…………………………………………………………………………………4
1.4 實驗流程…………………………………………………………………………………5
1.5 論文架構…………………………………………………………………………………6
第二章 彩色濾光片相關製程介紹………………………………………………………………7
2.1彩色濾光片的功用…………………………………………………………………………7
2.2彩色濾光片基本構造………………………………………………………………………8
2.3彩色濾光片製造流程………………………………………………………………………9
2.4彩色濾光片之黃光製程…………………………………………………………………11
2.4.1 洗淨工程(Clean) ………………………………………………………………11
2.4.2 塗佈工程(Coater) ……………………………………………………………12
2.4.3 洗邊工程(EBR) …………………………………………………………………13
2.4.4 預烘烤工程(HP/CP) ……………………………………………………………14
2.4.5 曝光工程(Exposure) …………………………………………………………14
2.4.6 顯影工程(Development) ………………………………………………………15
2.4.7 後烘烤工程(Post-bake) ………………………………………………………16
2.5彩色濾光片之ITO透明導電膜製程………………………………………………………17
2.6彩色濾光片的未來發展…………………………………………………………………18
2.7 國內彩色濾光片產業慨況………………………………………………………………18
第三章 田口方法與製程能力相關文獻探討…………………………………………………20
3.1 田口式品質工程…………………………………………………………………………20
3.1.1 實驗設計……………………………………………………………………………20
3.1.2 田口式品質定義及品質損失函數…………………………………………………21
3.1.3 田口品質工程………………………………………………………………………24
3.1.4 田口方法與傳統實驗設計之差異…………………………………………………25
3.1.5 相關田口式品質工程應用文獻……………………………………………………25
3.2 製程能力…………………………………………………………………………………26
3.2.1 何謂製程能力………………………………………………………………………26
3.2.2 製程能力指標………………………………………………………………………29
3.2.3 相關製程能力文獻…………………………………………………………………32
第四章 研究方法………………………………………………………………………………33
4.1 顯影製程與設備介紹……………………………………………………………………33
4.2 量測設備介紹……………………………………………………………………………36
4.3 田口方法…………………………………………………………………………………37
4.3.1 田口實驗設計………………………………………………………………………37
4.3.2 直交表的運用………………………………………………………………………38
4.3.3 參數設計……………………………………………………………………………39
4.3.4 變異數分析…………………………………………………………………………40
4.4 常態分配適合度檢定……………………………………………………………………41
4.4.1 K-S常態檢定法……………………………………………………………………42
4.4.2 A-D常態檢定法……………………………………………………………………43
4.5田口方法應用於顯影製程之步驟………………………………………………………44
第五章 個案研究………………………………………………………………………………46
5.1 問題描述…………………………………………………………………………………46
5.2 品質特性及定義…………………………………………………………………………47
5.3關鍵因素與水準…………………………………………………………………………49
5.4 矩陣實驗設計……………………………………………………………………………52
5.5 實驗程序…………………………………………………………………………………54
5.6 執行矩陣實驗……………………………………………………………………………54
5.7 資料分析…………………………………………………………………………………55
5.7.1 實驗數據……………………………………………………………………………55
5.7.2 適合度檢定…………………………………………………………………………56
5.7.3 S/N比與回應圖……………………………………………………………………56
5.7.4 變異數分析…………………………………………………………………………59
5.8 實驗驗證…………………………………………………………………………………60
5.9 綜合分析…………………………………………………………………………………66
第六章 結論……………………………………………………………………………………68
6.1結論………………………………………………………………………………………68
6.2 未來研究方向……………………………………………………………………………69
參考文獻…………………………………………………………………………………………70

1.陳順宇、鄭碧娥，STATISTICA(II)工業統計，華泰書局1999。
2.陳順宇、鄭碧娥，實驗設計，華泰書局2002。
3.蘇朝敦，產品穩健設計-田口品質工程方法的介紹和應用，中華民國品質學會，1997。
4.鍾清章，田口式品質工程導論，中華民國品質學會，1998。
5.鄭春生，品質管理，育友出版圖書股份有限公司，1997。
6.吳嘉晟、鄭大興，製造業六標準差，新文京開發出版有限股份公司，2003。
7.李國安，「田口方法於球閘陣列載板製程改善之應用」，交通大學工業工程與管理碩士班，2002。
8.陳信憲，「結合6 手法與田口實驗設計對改善製程能力之研究」，國防管理學院資源管理研究所，2002。
9.張華基，「田口方法於半導體封裝製程改善之應用－以焊線站之焊線強度最佳化為例」，交通大學工業工程與管理碩士班，2002。
10.蘇筵仁，「應用田口方法於0201被動元件製程參數優化」，華梵大學工業工程與管理碩士班，2004。
11.邱創志，「田口方法於矽晶圓廠長晶製程改善之應用」，交通大學工業工程與管理碩士班，2002。
12.戴金琪，「以反應曲面方法改善銅導線晶圓封裝之銲線製程問題」，元智大學工業工程與管理研究所，2003。
13.陳怡碩，「六標準差在降低Color Filter RGB製程側蝕之應用研究」，元智大學工業工程與管理研究所，2003。
14.蔡育德，「製程能力指標改善之研究」，清華大學統計研究所，1999。
15.許人助，「設計與製程能力用於良率最佳化之分析」，中華大學電機工程研究所，2000。
16.申賢英，「製程能力指標Cpk大小順序判斷之研究」，輔仁大學數學研究所，2001。
17.鄭佳綺，「製程能力指標Cpm和Cpp 的統計推論與應用」，淡江大學統計研究所，2001。
18.管彤 ，「製程能力指標估計式的準確度評估」，交通大學工業工程與管理碩士班，2000。
19.顧鴻壽，光電液晶顯示器技術基礎及應用，新文京開發出版有限股份公司，2004。
20.張安德，光電平面面板顯示器基本概論，高立圖書有限公司，2003。
21.曾福勝、黃導陽，彩色濾光片之製程技術與發展趨勢，電子與材料雜誌，第11期，2001。
22.溫俊祥、鄭文桐，LCD彩色濾光片與顏料分散法技術，工業材料，第124期，1997。
23.沈毓仁，液晶顯示器原理，財團法人自強基金會，2000。
24.Montgomery D. C.,Introduction to Statistical Quality Control 4th Edition, 2001.
25.Montgomery D. C., 2001, Design and Analysis of Experiments, John Wiley & Sons, 5th Edition, 2001.
26.Jerome A. Blakeslee Jr.“Implementing the Six Sigma Solution ”,Quality Progress,1999.
27.Roger W. Hoerl , “ Six Sigma and the Future of the Quality Profession ”, Quality Progress,1998.
28.Box, G. E. P., “Signal-to-noise Ratios, Performance Criteria and Transformations,” Technometrics ,1988.
29.Pignatiello, J. J. and Ramberg, J. S., “Discussion of Off-line Quality Control, Parameter Design, and the Taguchi Method,” Journal of Quality Technology,1985.
30.Khuri, A.J. and Cornell, J.A., Response Surfaces, 2nd ed.,1996.
31.Logothetis, ‘The Role of Data Transformation in Taguchi Method ’,1998.
32.Ray, P. Prasad, Surface Mount Technology - Principles and Practice, Chapman & Hall, 1997.