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研究生:趙名豐
研究生(外文):CHAO MING FENG
論文名稱:大型TFT-LCD光罩佈圖自動化之研究
論文名稱(外文):An Automatic Generation System for Large Area TFT-LCD Mask Layout
指導教授:劉柏伸劉柏伸引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:僑光科技大學
系所名稱:資訊科技研究所
學門:電算機學門
學類:電算機一般學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:61
中文關鍵詞:TFT-LCD光罩圖形處理
外文關鍵詞:TFT-LCDMaskGeometry data preparation
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為了大量生產液晶顯示面板中的TFT Array和彩色濾光片,必須利用光罩的Photolithography技術,將光罩上的圖形轉換到液晶顯示面板基材上。因此光罩的規格對液晶顯示面板的品質具有決定性的影響。光罩製程簡單來說,是在石英基板(Blanks)上塗上光阻材料,利用雷射或電子束設備描繪出所需的各種圖形(Geometry),並且進行顯影(Developing)的製程,去除掉基板(Blanks)上已曝光的光阻材料,再透過蝕刻(Etching)的製程,去除掉不被光阻材料覆蓋的鉻膜(Chrome),最後再清洗殘留下來的光阻材料,光罩便會依照鉻膜的線路,讓Geometry留在玻璃基板上。
面板製造廠,利用此光罩,當做生產液晶面板的母版。與照相原理相同,如同利用底片能夠洗出數千張之照片,利用類似照相的原理,光罩能夠在TFT-LCD的基材上產生電子迴路而實現大量生產。如同底片品質的好壞會左右照片的品質般,光罩的品質,亦是左右液晶顯示面板品質的最主要關鍵。在光罩生產前,必須要做光罩的圖形處理,若光罩處理圖形錯誤,則後續光罩的製作及TFT-LCD的量產,將全部錯誤,錯誤的光罩圖形處理,將造成光罩廠及TFT-LCD廠的巨大損失。
大型TFT-LCD光罩圖形處理複雜度,主要是在光罩有各種不同的尺寸,每種不同尺寸又會因為各種不同客戶的需求,而有不同的佈圖,一般而言,光罩公司會有上百種不同的光罩佈圖,因而增加人為錯誤的機會。因此本研究將著重在大型TFT-LCD光罩佈圖自動化之研究,透過光罩佈圖自動化之後,可將光罩圖形處理過程標準化,並可簡化圖形處理的複雜度,減少人為錯誤。本研究將定義光罩處理的標準檔,此標準檔將適用於各種尺寸的光罩圖形處理,之後設計GDSII資料處理程式,讀取標準檔,可將客戶的條碼、光罩的標題、光罩的序號、光罩公司的名稱、光罩製造日期等圖形資料與客戶的設計圖檔(GDSII)整合成為一個完整的光罩向量圖檔,做為光罩生產使用。
In order to finish mass production of TFT Array and Color Filter of Liquid Crystal Display (LCD), we need to apply mask photolithography technology to finish pattern transformation from mask to substrates of LCD. To simplify description mask production process, that uses mask substrates that has photo resist and chrome coating on crystal blank, and use laser or e-beam to draw geometry on crystal substrate, and then apply developing process to remove the resist that had been exposed by laser or e-beam,and use etching process to etch chrome that area without photo resist protection. Finally, remove the rest photo resist, and get the geometry with chrome material on mask substrates. LCD vendor apply the mask as the tool of mass production. That is similar to the photography principle, the mask function like as film that can develop many pictures, the geometry of mask can be transferred to the substrates of LCD for mass production. The quality of film will affect the pictures quality, it is same for mask of quality will affect the quality of LCD. Before mask production, the mask geometry data preparation have to be finished, if the data preparation is not correct, it will result in mask and TFT-LCD fail and also result in the serious material cost lose of mask and TFT-LCD.
The complication of mask data preparation is due to there are many different masks’ size, and different customers’ requirement, and result in various of mask layout. Generally speaking, the mask house face to more than one hundred mask layout, that’s why it is easy to make error on mask data preparation. So this study will focus on auto generating large area TFT-LCD mask layout geometry. Through the auto layout generation system, we can standardize the data preparation, simplify the geometry data preparation, and reduce the error on mask data preparation process.This
study will define the template file for geometry data preparation, and it will suit to various of mask size requirement, and then design GDSII geometry data preparation program to read the template file, and it will generate barcode, mask ID, mask serial no, logo GDSII geometry and integrate with customer’s design circuit into one complete geometry for mask production.
摘要 v
Abstract vi
目錄 viii
表目錄 xi
圖目錄 xii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 論文架構 2
1.4 論文流程 3
第二章 文獻探討 4
2.1 光罩基礎介紹 4
2.2 光罩製程流程介紹 4
2.2.1石英基板上塗抹光阻材料 5
2.2.2利用雷射或電子束設備描繪出所需的各種圖形 5
2.2.3進行顯影製程並去除掉石英基板上已曝光的光阻材料 6
2.2.4透過蝕刻製程除掉不被光阻材料覆蓋的鉻膜 6
2.2.5殘留光阻材料之清洗 7
2.2.6 CD(critical dimension)平均值確認 7
2.2.7 pattern之方位與角度確認 8
2.2.8缺陷修正 8
2.2.9表面氧化及清潔動作 9
2.2.10覆蓋pellicle防止mask pattern 遭受污染 9
2.3 國內外產業發展現況及差異性分析 10
2.3.1國內外既有技術能力 10
2.3.2專利布局情形 11
2.3.3產品市場需求 18
2.3.4多灰階光罩漸為主流 20
2.4 光罩佈圖格式 22
2.5 GDSII格式的說明 23
2.6 GDSII文件格式補充 25
2.6.1記錄格式(Record Format) 25
2.6.2資料庫頭與尾(Library Head and Tail) 28
2.6.3結構頭與尾(Structure Head and Tail) 29
2.6.4邊界元素(Boundary Element) 29
2.6.5路徑元素(Path Element) 30
2.6.6結構相關元素(Structure Reference Element) 30
2.6.7結構元素陣列Array of Structures Element) 30
2.6.8文字元素(Text Element) 31
2.6.9節點元素(Node Element) 31
2.6.10矩形元素(Box Element) 31
2.7 Code 39條碼 32
第三章 研究方法 35
3.1 定義光罩圖形處理的標準檔 35
3.2 定義該佈圖有多少外插元件 36
3.3 宣告需由User輸入字串的元件 36
3.4 宣告元件插入點的狀態 36
第四章 研究實作 37
4.1 研究流程 37
4.1.1 字串GDSII格式的產出 37
4.1.2 條碼(Barcode)GDSII格式的產出 38
4.1.3條碼GDSII圖形的產出 40
4.2 GDSII元件與TFT-LCD的設計圖檔之整合: 40
第五章 研究結果及未來研究方向 42
5.1研究結果 42
5.2未來研究方向 45
參考文獻 46
附錄 48
[1]薛英家、曹偉銘,灰階光罩與TFT製程關係之探討,碩士論文,中興大學精密工程學系所,2007。
[2]曾憲雄、蔡秀滿、蘇東興、曾秋蓉、王慶堯,資料探勘 Data Mining,旗標出版社,2005。
[3]王宣傑、洪堯勳,應用資料採礦於台灣中小尺寸面板廠品質異常原因分析模式,碩士論文,東海大學工業工程與經營資訊研究所,2009。
[4]葉珊貞,光罩補償設計之雛形系統開發,碩士論文,義守大學工業工程與管理學系,2006
[5]黃宣彰,應用VB.NET開發光罩補償設計查詢系統之研究,碩士論文,義守大學工業工程與管理學系碩士所,2008。
[6]廖顯奎、范建得,我國影像顯示產業之專利佈局、困境及其因應對策,碩士論文,清華大學科技法律研究所,2006。
[7]葉貞秀,2010第二季全球大尺寸液晶面板供需預測暨重要趨勢分析-IT面板,MIC產業情報研究所,2010。
[8]李復聖,由TFT-LCD產業關鍵零組件發展看TFT-LCD產業經營策略,碩士論文,中華大學經營管理研究所,2006。
[9]吳致遠,台灣TFT-LCD面板產業經營策略之研究,碩士論文,國立中央大學企業管理學系碩士在職專班,2007。
[10]陳建男,動態光罩在快速成形上的應用,碩士論文,國立成功大學機械工程學系碩博士班,2006。
[11]林建宏,面成形快速原型系統光罩校正技術之研究,碩士論文,國立台灣科技大學自動化及控制研究所,2003。
[12]陳宏昇,情境分析下投資大陸光罩產業的策略選擇,碩士論文,國立交通大學科技管理所,2001。
[13]吳智偉,新型光罩式快速原型系統之研發動態光罩在快速成形上的應用,碩士論文,國立台灣科技大學纖維及高分子工程系,2000。
[14]林祺銘,玻璃基板邊緣檢測系統之研發,碩士論文,國立高雄應用科技大學機械與精密工程研究所,2007。
[15]林世棟,台灣條碼通路產業分析及發展趨勢之研究-以個案公司為例,輔仁大學科技管理學程碩士在職專班,2009。
[16]邱鉅亨,探討中國大陸台商條碼產業顧客滿意度,碩士論文,國立東華大學企業管理學系,2003。

英文文獻
[17]Micronic,The ALC (Angled Lines Compensation),Micronic Laser System Manual。
[18]Tseng, Y.H. and Tsai, D.M, Using Independent Component Analysis Based Process Monitering in TFT-LCD Manufacturing, Journal of the Chinese Institute of Industrial Engineers, Vol. 23, No. 3, pp. 262-267,2006.

網站資源
[19]盧慶儒,2007,高度精細化和大型化TFT-LCD光罩的最新趨勢,http://blog.sina.com.cn/s/blog_4ba50e11010007un.html
[20]European Patent Office,http://ep.espacenet.com/?locale=en_EP
[21]維基百科,http://en.wikipedia.org/wiki/GDSII
[22]RuLabinsky Ranch,
http://www.rulabinsky.com/cavd/text/chapc.html
[23]Doc Share,
http://tw.doc-share.com/search.php?file=all&keyword=%E5%85%89%E7%BD
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