臺灣博碩士論文加值系統

摘要

TFT-LCD薄膜物理氣相沉積設備中遮罩在物理鍍膜過程後段，因吸附多餘的鋁原子，需進行洗淨的動作，長期佔單位總成本的大多數，且當吸附至一定程度後，遮罩便須更換，故如何延長遮罩的使用壽命、降低洗淨成本，即成為各工廠規劃控管內部成本的首要目標。本研究主要透過薄膜物理氣相沉積第一道鋁製程，針對遮罩進行設備結構及樣式的改造，並利用統計假設檢定手法進行產品實驗測試，以期能達到設備遮罩使用壽命的延長，並有效的降低設備生產中所花費的洗淨成本。
　　首先針對四台鋁成膜設備，蒐集各機台之遮罩壽命，以壽命時數千瓦時（kwh）作為資料紀錄與整理，初期先選擇一台做為測試機台，測試成功後再陸續水平展開測試，實驗不同的設備對延長壽命的影響，以及不同型式遮罩對延長壽命的影響，並透過統計分析軟體（Minitab）的檢驗，來驗證遮罩導入前後之產品良率（Array良率、Array零輝點率、Cell點燈良率、Cell直通零輝點率、88客戶比例）及產品異常單的影響。最後經由設備遮罩實驗及軟體檢驗結果得知，增加鋁長薄條即會有顯著的改善成效，可將遮罩壽命由原本4000kwh延長使用至10000kwh且無造成任何設備問題，不但達到設備遮罩使用壽命延長目的，也有效的節省洗淨成本，每月遮罩洗淨套數約可節省25%，且在年財務效益上可節省將近數百萬元。

Abstract

The washing cost of the TFT-LCD physical vapor deposition mask has traditionally accounts for the majority of total unit cost. Therefore, methods to prolong the lifespan of the mask and reducing the washing cost are the main objectives of the company in planning and controlling the internal cost. In this study, the first aluminum-making process of the physical vapor deposition is used to conduct the latter stage of the physical back-coating process as required by the mask. Since the mask is able to absorb excessive Aluminum atoms, the mask needs to be frequently replaced after the mask adsorbs Aluminum atoms to a certain degree (the end of Life). For this reason, we altered the structure and style of the mask in addition to carry out product testing through statistical hypothesis, in order to prove the feasibility of the experiment thereby achieving the objective of prolonging the lifespan of the mask as well as effectively reducing the washing cost.
First, we collected the mask life of various experiments and used the life hours (in kwh) to record and sort data. Then we chose one out of the four Aluminum-making process equipments as the testing machine, which we used to conduct horizontal spreading test after it has been satisfactory tested, in order to test the effect of the various apparatus on prolonging the life of the mask as well as looking into how different types of mask differ in prolonging the life of the mask. Furthermore, we used the statistical software Minitab to verify the product yield rate before and after the mask were brought in (which includes the array yield, array zero bright spot rate, cell lighting yield, cell zero bright spot rate and the ratio of eighty-eight customers) as well as checking whether the defect product sheet has any effect or not. Finally, it was found out, through the results of both mask testing and software testing, that there was a significant improvement when the length of the aluminum bar was increased. The result of this experiment suggests that it is possible to increase the mask life from the original 4000kwh to 10000kwh without causing any problems to the device. Thus, not only did the objective of prolonging the lifespan of the mask been achieved but we also effectively reduce the washing cost, as we can save about 25% in the cost of washing the mask per month, in addition to having the financial benefits of saving nearly 600 million per year.

摘要 I
Abstract III
誌謝 V
目錄 VI
圖目錄 IX
表目錄 XI
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的及方法 2
1.3 現況說明 3
1.4 文獻回顧 7
1.5 論文組織架構 8
第二章 薄膜物理氣相沉積原理與設備介紹 10
2.1 薄膜沉積 10
2.2 膜種簡介 11
2.3 物理氣相沉積 ( PhysicAl Vapor Deposition ，PVD ) 13
2.4 PVD濺鍍系統 14
2.4.1 枚葉式濺鍍機 14
2.4.2 直線式濺鍍機 16
2.4.3 PVD真空系統 19
2.4.4 冷卻水循環系統 20
2.4.5 基板加熱系統 20
2.5 Sputter常控制的製程參數 20
第三章 實驗內容說明 23
3.1 實驗目的 23
3.2 實驗設計 27
3.2.1 適用時機： 27
3.2.2 設備實驗內容： 28
3.2.3 產品驗證內容: 29
第四章 實驗結果與討論 34
4.1 設備測試結果 34
4.2 產品驗證結果 36
4.3 討論 64
4.3.1 效益說明 64
4.3.2 附加效益 66
第五章 結論與未來展望 67
5.1 結論 67
5.2 未來展望 67
參考文獻 69

圖目錄
圖1. 1 遮罩改造示意圖 3
圖1. 2 設備遮罩外觀 4
圖1. 3 設備成膜路徑圖 5
圖1. 4 LIFE TIME及平均送洗套數現況及目標 6
圖2. 1 玻璃基板薄膜製程步驟 11
圖2. 2TFT LCD 五道膜種步驟 11
圖2. 3 常用之SPUTTER簡易裝置 13
圖2. 4 常用之枚葉式濺鍍機 14
圖2. 5 枚葉式濺鍍機基板傳送流程示意圖 14
圖2. 6 LOAD LOCK CHAMBER 15
圖2. 7 TRANSFER CHAMBER 15
圖2. 8 HEATING CHAMBER 16
圖2. 9基板成膜室 16
圖2. 10 直通式濺鍍機 17
圖2. 11 直通式濺鍍機基板傳送流程示意圖 17
圖2. 12 L/UL CHAMBER 18
圖2. 13 TRANSFER CHAMBER 18
圖2. 14 基板成膜室 18
圖2. 15 PVD真空系統示意圖 19
圖2. 16 冷卻水循環系統圖示 20
圖2. 17 基板加熱系統圖示 20
圖3. 1 MINITAB抽樣操作步驟 24
圖3. 2比例檢定內容 25
圖3. 3 比例檢定內容 26
圖3. 4 遮罩改造示意圖 29
圖4. 1 改造前遮罩下機狀況 34
圖4. 2 改造後遮罩下機狀況 35
圖4. 3導入前後異常單比較圖 37
圖4. 4 導入前後產品驗證比較圖 37
圖4. 5 導入前後洗淨比較圖 64


表目錄
表1. 1遮罩洗淨及更新財務支出表 5
表1. 2 年耗費控片成本統計表 6
表2. 1 METAL機台與ITO機台差異比較表 19
表3. 1 假設檢定型式表 25
表3. 2延壽實驗計劃表 28
表3. 3 AL各機台測試前、後LIFE情報表 30
表3. 4 統計測試前、後期間機台所處理之流品 LOT 30
表3. 5 實驗品抽檢表 31
表3. 6 ARRAY AT1良率、零輝點率及相關DEFECT查詢 32
表3. 7 ARRAY AT1良率、零輝點率及相關DEFECT DATA整理 32
表3. 8 CELL良率、零輝點率及88客戶比率查詢(L1報表系統) 33
表3. 9 CELL良率、零輝點率及88客戶比例DATA整理 33
表4. 1導入前後產品驗證比較表 38
表4. 2 產品產出及ARRAY AT1良率檢定結果 38
表4. 3 ARRAY零輝點率檢定結果 40
表4. 4 產品投入數及GC數 41
表4. 5 CELL產品產出數及CELL良率 42
表4. 6 CELL零輝點率檢定結果 43
表4. 7 CELL 88比率檢定結果 44
表4. 8 產品產出及ARRAY AT1良率檢定結果 45
表4. 9 ARRAY零輝點率檢定結果 46
表4. 10 產品投入數及GC數 47
表4. 11 CELL產品產出數及CELL良率 48
表4. 12 CELL零輝點率檢定結果 49
表4. 13 CELL 88比率檢定結果 50
表4. 14 產品產出及ARRAY AT1良率檢定結果 51
表4. 15 ARRAY零輝點率檢定結果 52
表4. 16 產品投入數及GC數 53
表4. 17 CELL產品產出數及CELL良率 54
表4. 18 CELL零輝點率檢定結果 55
表4. 19 CELL 88比率檢定結果 56
表4. 20 產品產出及ARRAY AT1良率檢定結果 57
表4. 21 ARRAY零輝點率檢定結果 58
表4. 22 產品投入數及GC數 59
表4. 23 CELL產品產出數及CELL良率 60
表4. 24 CELL零輝點率檢定結果 61
表4. 25 CELL 88比率檢定結果 62
表4. 26 洗淨及報廢更新費用估算表 64
表4. 27 控片成本估算表表 65
表4. 28 延壽後效益表 66

[1] 2007年9月號，“台灣光電與半導體設備產業資訊月報”，p.5-6
[2] 吉田貞史、白木靖寬編著，2006，“薄膜工程學”，全華科技圖書有限公司，p.2-34
[3] http://www.amath.nchu.edu.tw/plan/statistic/StatChap6
[4] http://www.topology.com.tw/news/newslist.asp?ndt=2
拓墣產業研究所
[5] http://www.svc.org/HistoryofVacuumCoating/History-of-Vacuum-Coating.cfm
[6] http://www.etafilm.com.tw/Thinfilm_filter_Deposition_History_ch.html
[7] W.R. Grove，1852，“History of pvd coatings”
[8] J. Plucker ，1858，“Cathode-ray findings and debate”
[9] P. Guntherschulzer，1920，“The theoretical study of sputtering”
[10] H. Berghaus，1937，“ The evaporation of surface ion bombardment”
[11] W. Geffcken，1942，“Three-layer antireflection coating of the coated”
[12] Oxley and Blocker，1966 ，“Vapor deposition”
[13] J. Chapin，1974，“Planar magnetron sputtering”
[14] A.S. Penfold，J.A. Thornton，1975，“the cathode magnetron
sputtering”
[15] 朱道鵬，“工程系統與壽命之探討”，中央大學碩士論文，1996
[16] 王延熏撰，1986，“液晶顯示器工作原理”，電子發展月刊105期
[17] 顧鴻壽編著， 2002，“光電液晶平面顯示器技術基礎及應用”，新文京開發出版有限公司，p.169
[18] Ulvac Smd 950 Maintnance Manual p.344
[19] Ulvac Smd 950X Maintnance Manual p.287
[20] Chunghwa Picture Tubes，Ltd，TFT Busine Unit，LCD Standard Notice，2008 , “TS、ECN審查核准機制與ECN有效性確認作業標準書”，p3.3
[21] Chunghwa Picture Tubes，Ltd，TFT Busine Unit，LCD Standard Notice，2008 , “TS、ECN審查核准機制與ECN有效性確認作業標準書”，p10.1
[22] Dr. Laura J. Simon，2004，“Generating random normally distributed data”
[23] http://www.minitab.com/support/.../2SampleT_MtbAsstMenuWhitePaper.pdf，P.2
[24] Z.G. Dai，2008，“Statistical Analysis Handout” p.24
[25] http://www.canyons.edu/faculty/morrowa/140/minitab/140.Minitab.chapter9.pdf