基于精益六西格瑪管理法在TFT-LCD 彩膜工藝段產品Yield 提升的應用

盛大德,王立夫,葉 恒

(北京京東方顯示技術有限公司,北京 100176)

1 TFT-LCD 工藝流程簡介

當前,薄膜晶體管液晶顯示(TFT-LCD)產品設計和工藝路線相對成熟,技術和性能發展最為迅速,逐步成為平板顯示技術的代表,也在市場上占據了主流地位[1]。TFT-LCD 即薄膜晶體管、液晶顯示器,制造過程中下設陣列、彩膜、成盒、膜組四大工藝。首先由彩膜工藝制作成彩色濾光片,同時陣列工藝制作電路矩陣。由成盒工藝將雙方對合填充液晶,并將玻璃大板切割成Panel。最終由成盒工藝發貨給膜組工藝,組裝電路背光源,最終形成顯示屏出貨。彩膜(下文可簡稱為CF)作為TFT-LCD 的最重要組成部件,利用濾光的原理由紅、綠、藍三原色混合產生各種各樣的色彩,實現液晶器件的彩色顯示,同時也對TFT-LCD 的視角寬度、亮度、分辨率等性能起關鍵作用[2]。本文闡述的是彩膜工藝段產品Yield 提升質量方法的應用。

2 質量管理方法的實際應用

第一階段：定義階段(D 階段)

圖1

表1

表2

(2)目標分解：Y 確定為NG 率(Y=彩膜工藝段NG不良/成盒工藝段投入量)根據缺陷類型分為,y1 異物、y2PR、y3FUME,根據缺陷比例進行分層目標制定。

(3)SIPOC 宏觀流程圖分析：經過分析彩膜工藝各子工序,得出Photo 工藝與彩膜NG 率較為關系密切。

D 階段小結：通過第一階段,首先對項目進行了分析定義,確定了實施重要性,其次：確定了Y 及y,并結合現狀設定了合理的改善目標,最后進行宏觀流程圖的分析,并完成D 階段的項目培訓。

第二階段：測量階段(M 階段)

M 階段目的主要是對當前能力進行分析、潛在原因的查找及篩選。

首先進行詳細流程圖分析,通過詳細流程圖分析確定需要對修補崗位(Repair)人員進行測量系統分析,經MSA 分析所有作業員與標準百分比為90%,為可接受水平。測量系統整體Kappa 值為0.987,作業員對缺陷類型和判級判定準確,測量結果準確可靠,為滿足水平。

收據收集采用系統刷取方式,分別采集Y、y1、y2、y3近半年數據。數據采集后通過對Y/y1/y2/y3 進行過程能力分析,Sigma 水平趨于4.2184～4.6992,P 控制圖顯示未超出控制范圍、累計不良率趨于平穩。以上測試結果表明生產狀態穩定,Sigma 水平較好,判定收集到的數據為可用。

通過對產線流程及設備進行IPO 結合頭腦風暴分析,初步得出102 項潛在原因,將IPO 分析后的102 項潛在原因,按照0/1/3/9 打分篩選重要潛在原因。經項目組全員進行討論,打分后共篩選出以下19 項重要潛在原因,匯總如表1：

控制稱樣量為25mg，氟化氫銨的用量為125mg，按照實驗方法開展了不同高氯酸用量(0～1mL)對樣品GD-2的消解試驗。結果表明：當高氯酸用量少于0.2mL時，試管底部有大量黑色殘渣；當高氯酸用量為0.2～1mL時，可以得到澄清透明的樣品溶液且試管底部無黑色殘渣出現。考慮到高氯酸的使用會增加趕酸的時間，因此實驗選擇高氯酸的用量為0.2mL。

M 階段小結：通過M 階段對彩膜工藝及下游分廠作業員進行MAS 分析,均符合標準。其次,完成對Y 及y 的過程能力分析,確定了當前生產狀態為穩定狀態,收集到的數據可用,接下來通過詳細流程圖梳理結合IPO 分析查找潛在原因102 項,最終篩選出重要潛在原因19 項。

第三階段：分析階段(A 階段)

圖2

A 階段首先列舉19 個因子驗證計劃及數據收集計劃,分別采用雙比率、卡方檢驗、FMEA、機理分析四種工具,通過驗證得出有顯著影響的因子共15 項。

其中,A 階段已實施改善措施的要因共7 項,其中FEMA 分析后直接導入作業手法改善2 項,假設檢驗驗證后導入5 項。

A 階段小結：A 階段主要通過雙比率、卡方檢驗FEMA 等方法在19 項重要潛在要因中篩選出15 項顯著因子,不良改善初見成效。

第四階段：改進階段(I 階段)

I 階段主要目的是將上一階段得出的顯著因子進行改善方案的輸出和篩選,并且展開實施、驗證其改善效果。

(1)A 階段驗證顯著因子15 項,已實施改善措施7項。(表2)

(2)未改善的要因8 項,實施改善方案的原因選擇六頂思考帽以及頭腦風暴等方法進行改善創意的產生。通過六頂思考帽和頭腦風暴的創意產生方法,共產生 30項改進創意。通過時間、成本收益、σ 水平、產能影響四個維度對30 項改善創意進行定量評估,刪除得分較低的改善方案12 項,保留“高壓水槍沖洗”“定期點檢對磨損磁輪進行更換”“增加PM 頻率”等18 項進行執行。通過以上改善方案實施及驗證,I 階段成果基本達成預期目標。

I 階段小結：通過頭腦風暴等方法產生改善創意30項；通過四維度定量評估法篩選實施改善創意共18 項,并實施改善方案,進行效果驗證。

第五階段：控制階段(C 階段)

C 階段作為控制階段,目的在于固化流程,改善成果移交推廣及計算項目收益。在C 階段首先匯總A 階段和I 階段改善措施共26 項,已經完成導入,不需要進行長期監控的如“Cleaner CV 傳動速度”“更換潔凈等級高的無塵服百級變為十級”等5 項；納入控制對象的“雙氧水+KG 交替清洗”“將空氣風刀拆解后清潔夾板內部和背板”等21 項,根據流程圖確定流程關鍵控制點,鎖定關鍵控制流程。根據分析控制對象及關鍵控制點,制定以記錄表、點檢表、作業指導書、PM 記錄表、設備自動報警等為代表的控制方法。關于項目成果移交及推廣,最終輸出作業指導書、Check list、以及相關管理文件若干份。C 階段項目成果超預期目標。(圖2)

C 階段小結：C 階段確定管控計劃和關鍵控制點,進行相關文件的標準化和培訓,最終各目標分層及整體均達成目標。

實驗總結：Particle 改善一直是彩膜工藝段良率管控的難點和重點,CF NG Particle 一直影響后工序成盒工藝匹配,引起客戶端抱怨。通過本次利用六西格瑪思維工具進行系統分析,找到很多產生PT 源頭和改善PT 的方法,在推動過程中提出的TPM 項目解決了產線老化,PM人力、時間資源短缺之間的矛盾,保證了設備PM 頻率需求和作業效率,大大減少PT 污染,提高產品品質！