臺灣博碩士論文加值系統

本研究以結合田口方法與灰關聯分析的「田口灰關聯法」，解決多重品質特性的製程最佳化問題。
以光學工廠的薄膜製程為個案，先就四個製程可控因子：製鍍氣壓、基板溫度、蒸發速率、退火溫度；實施二水準直交表實驗，取得三個品質特性數據。再就三個品質特性：平均折射率、平均消光係數、表面粗糙度；以灰關聯分析獲得結論(1)四個薄膜製程因子中，基板溫度與蒸發速率顯著影響三個品質特性。(2)最佳化三個品質特性的薄膜製程因子水準為基板溫度300℃與蒸發速率3Å/S。

The objective of this paper is to search the optimal process parameters level by the Taguchi method with Grey relational analysis.
This model would benefit the thin film industry who seeks the practical quality engineering technology of the best parameter level when it faces the requirements of a multi-response. In this thesis, L8(27) orthogonal array was used to plan experiment and to acquire data for the optical properties(working pressure, substrate temperature, deposition rate and annealing temperature). For process of the thin film, the overall process quality to achieve three quality characteristics including mean refractive index, mean extinction coefficient, and surface roughness were discovered by Grey Relational Analysis in light of overall process quality consideration. The results show that (1) substrate temperature and deposition rate are apparent to influence the three quality characteristics. (2) substrate temperature 300(℃) and the deposition rate 3(Å/S) are the best parameter level。

誌謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 - 1 -
1.1 前言 …………………………………………………………….…………………...- 1 -
1.2 研究動機與目的 …………………………………….……………………………...- 1 -
1.3 研究架構 ……………………………………………………………………………- 2 -
第二章 田口灰關聯法及相關文獻探討 - 5 -
2.1 田口直交表 …………………………………………………………………………- 5 -
2.1.1 直交表種類 - 5 -
2.1.2 直交表之因子配置 - 7 -
2.2 品質損失函數與訊號雜訊比 ………………………………………………………- 9 -
2.2.1 品質損失函數 - 9 -
2.2.2 信號雜訊比 - 12 -
2.3 灰關聯分析 ………………………………………………………………………..- 14 -
2.3.1 基本概念 - 14 -
2.3.2 灰關聯分析 - 14 -
2.4 多重品質特性最佳化演算步驟 …………………………………………………..- 18 -
2.5 多重品質特性製程最佳化參考文獻 ……………………………………………..- 23 -
第三章 薄膜製程 - 28 -
3.1 薄膜加工流程 ……………………………………………………………………..- 28 -
3.2 探討影響薄膜光學常數(折射率及消光係數)與表面粗糙度的因素 ……….......- 31 -
3.3 離子源輔助沉積法 ………………………………………………………………..- 33 -
3.4 實驗設備 …………………………………………………………………………..- 35 -
3.4.1 真空鍍膜機 - 35 -
3.4.2 熱風循環烤箱 - 37 -
3.4.3 紫外/可見/近紅外光譜儀 - 38 -
3.4.4 超微細表面形狀測定儀 - 38 -
第四章 薄膜製程實驗分析與結果 - 39 -
4.1 實驗製程簡介 ……………………………………………………………………..- 39 -
4.2 薄膜製程實驗因子與品質特性 …………………………………………………..- 40 -
4.3 實驗數據 ……………………….………………………………………………….- 42 -
4.4 灰關聯度的計算 ………….……………………………………………………….- 43 -
4.5 判斷顯著效應 ……………………………………………………………………..- 47 -
4.6 最佳水準的決定與反應曲面方程式 ……………………………………………..- 50 -
第五章 結論 - 53 -
5.1 分析結果 ……….………………………………………………………………….- 53 -
5.2 後續研究方向 …………….……………………………………………………….- 54 -
參考文獻 - 55 -

【1】Antony J., ”Multi-response optimization in industrial experiments using Taguchi’s quality loss function and principal component analysis”, Quality and Reliability Engineering International, 16:3-8, 2000.
【2】Antony, J., “Simultaneous Optimization of Multiple Quality Characteristics in Manufacturing Processes Using Taguchi’s Quality Loss”, International Journal Manufacture Technology, Vol. 17, pp.134-138, 2001.
【3】Derringer. G. and Suich, R., “Simultaneous optimization of several response variables”, Journal of Quality Technology, 12(4):214-219.,1980.
【4】Deng J., “Introduction to Grey System Theory”, The Journal of Grey System, pp.1-24, 1989.
【5】David K. W. Ng, “Grey System and Grey Relational Model”, ACM SIGICE Bulletin, Vol. 20, Number2, 1994.
【6】Hsu, C. M., “Solving Multi-Response Problems through Neural Networks and Principal Component Analysis”, Journal of the Chinese Institute of Industrial Engineers, Vol.18, No.5, pp. 47-54, 2001.
【7】Heyden, Y.V., Pravdova, V., Questier, F., Tallieu, L., Scoot, A. and Massart, D. L., “Parallel Co-Ordinate Geometry and Principal Component Analysis for the Interpretation of Large Multi-Response Experimental Designs”, Analytica Chimica Acta, Vol.458, pp. 397-415, 2002.
【8】J.L.Lin and Y.S.Tarng, “Optimization of the Multi-Response Process by the Taguchi Method with Grey Relational Analysis”, The Journal of Grey System, pp.355-370, 1998.
【9】Logothetis, N and Haigh,A., “Characterizing and Optimizing Multi-Response Process by the Taguchi method”, Quality and Reliability Engineering International, Vol.4, No.2, pp.159-169,1988.
【10】Pignatiello, J. J., Jr., “Strategies for Robust Multiresponse Quality Engineering”, IIE Transactions, Vol. 25, No.3, pp.5-15, 1993.
【11】Taguchi, G., “Introduction to Quality Engineering, Asian Productivity Organization, Tokyo, 1990.
【12】Tong, L. I. and C. T. Su, “Multi-Response Robust Design by Principal Component analysis”, Total Quality Management, Vol.8, No.6, pp.409-416, 1997b.
【13】蕭綱衡，田口式參數設計在鐵礦燒結之應用研究，中國統計學報，第二十八卷第二期，1990，頁253-275。
【14】陳志堅，應用模糊理論於田口線外品管多重品質特性最佳化之問題研究，國立交通大學工業工程研究所碩士論文，1994。
【15】楊玉如，應用主成份分析方法於多重品質製程最佳化之研究，國立交通大學工業工程研究所碩士論文，1996。
【16】王春和，應用灰關聯分析法於多品質特性與等級類別品質特性之最佳化，國立交通大學工業工程與管理研究所博士論文，2000。
【17】黃聖銘，灰關聯分析在多重品質特性製程最佳化之應用，國立台灣科技大學工業管理研究所碩士論文，2002。
【18】夏郭賢，張美珠，再探討灰關聯分析之線性數據前處理，第七屆灰色系統研討會論文集，2002，頁I-19－I-22。
【19】夏郭賢，陳明儀，定量化灰關聯度研究，第七屆灰色系統研討會論文集，2002，頁I-13－I-17。
【20】洪維宗，灰關聯分析於整合田口方法多重品質特性最佳化－在食品工業製程實證，東海大學食品科學研究所碩士論文，2003。
【21】邱永德，多重品質特性實驗設計模式之建立，華梵大學工業管理研究所碩士論文，2003。
【22】藺善文，以二次反應曲面設計最佳化氧化鈦薄膜製程參數，逢甲大學工業工程與系統管理研究所碩士論文，2004。
【23】陳裕明，考慮多重品質特性之模糊田口方法，華梵大學工業管理研究所碩士論文，2004。
【24】許昌賢，多品質製程產品的製程能力分析，國立勤益技術學院生產系統工程與管理研究所碩士論文，2004。
【25】吳漢雄、鄧聚龍、溫坤禮，「灰色分析入門」，高立圖書有限公司，台北，1996。
【26】鄧聚龍，「灰色系統理論與應用」，高立圖書館有限公司，台北，1999。
【27】鍾清章，「田口式品質工程導論」，中華民國品質學會，台北，1999。
【28】李正中，「薄膜光學與鍍膜技術」，藝軒圖書文具有限公司，台北，2002，第三版。
【29】溫坤禮、黃宜豊、張偉哲、張延政、游美利、賴家瑞，「灰關聯模型方法與應用」，高立圖書館有限公司，台北，2003。
【30】黎正中、陳源樹，「實驗設計與分析」，高立圖書有限公司， 台北，2003，第五版。
【31】蘇朝墩，「品質工程」，中華民國品質學會，台北，2005，第三版。