静电消除器於膜厚量测设备之应用与改善讲义.docVIP

靜電消除器於膜厚量測設備之應用與改善 ? Keywords: 靜電消除器(Ionizer) 低溫多晶矽平面顯示器(LTPS TFT-LCD) 靜電放電(Electrostatic Discharge, ESD) ? ? 工業技術研究院電子工業研究所 郭侃誠、蕭名男、江志強、王志延、莊蕙端 2002-10-28 ? ? 目錄 一、 摘要 二、 簡介 三、 實驗儀器與設備 四、 實驗方法與驗證 五、 結果與改善 六、 結論 七、 參考文獻 ? ? ? 一. 摘要 靜電的累積與放電對電子元件品質特性或產品良率有嚴重影響，而工研院電子所目前研發低溫多晶矽平面顯示器(LTPS TFT-LCD)技術，靜電更可能對玻璃基板產生莫大的影響。一般用於半導體或光電產業的生產製造設備，都會裝置靜電消除器(ionizer)，但其效果卻甚少確認。於本文中，我們以電子所之膜厚量測設備靜電消除器為例，統計檢定(statistical test)、p-value與信賴區間(confidence level)方法為助，探討靜電消除器操作頻率及工作距離之變化對靜電去除效果之影響，研究CDA流量、離子風出口位置對其結果之影響，並據此改善現況。 ? 二. 簡介 光電及半導體產業中，良率是每個量產廠所關切的問題，但除了產品本身及製程之設計外，還有另外兩個重要之關鍵，即是靜電效應與微粒(particle)效應，此兩者常是造成良率下降之兇手。一般在製程或量測設備上，多會安裝靜電消除器，但對於其裝設位置、去除效果、型式是否適當等，多未加以評估。若只是沒有靜電去除之效果，還不會造成太大之影響，但若變成了靜電及微粒[1]之來源，將會是個大問題。 於本文中，我們將以電子所膜厚量測儀為例，探討靜電去除裝置在何種狀況下，可提供最佳之靜電去除效果。 ? 三. 實驗儀器與設備 本文所述實驗中所使用之靜電量測儀器如圖1所示，分別為(a) PCS-730靜電充電器，用於對靜電場儀加以充電，可充電至+1kV或是-1kV。 (b) PFM-711A靜電場儀，用於量測靜電場大小。(c) PDT-740B靜電衰減計時器，用於量測靜電消散時間(Static Decay Time)。(d)連接圖。 ? (a) (b) (c) (d) 圖1靜電量測儀器 ? 此外，膜厚量測儀原有之靜電消除器配置如圖2所示。共裝設兩具脈衝交流式靜電消除器（Pulsed AC ionizer），一具在cassette端，另一具在stage端，cassette端之ionizer隨時保持開啟；stage端之ionizer是當玻璃傳進stage時才開啟，ionizer 之型號為SJ-B020A。 圖2原來之ionizer位置 ? 四. 實驗方法與驗證 靜電消除器效能之優劣不只影響到產品品質，也不利實驗研發能力的提升，但如何確保靜電消除器之功能正常且有效，的確是重要的關鍵。過去Arnold Steinman[2]對不同型式之靜電消除裝置[3]有著深刻的研究，但不外乎在規定的測試板上量測其由+/-1000V衰減到+/-100V之時間(static decay time)或者其穩定後的靜電壓大小[4]。當然這些檢測對靜電消除器的功能確認為簡單而有效的。在此我們應用統計方法實際量測玻璃基板(substarte)上經過膜厚量測前後之靜電壓大小比對，並藉由資料轉換的方式使其符合常態分配(normal distribution)，以避免獲致誤差過大的結果，公式如下： (1) ：玻璃基板上帶電量去除程度(%) i =1為電消除器未開啟之狀況 i =2為靜電消除器開啟之狀況 ：在玻璃基板上不同點量測前之帶電量 ：在玻璃基板上不同點量測後之帶電量 因此根據式(1)可知當0時，代表靜電消除器有其效果存在，且值越大代表其效果越好；反之，若其為負值表示基板上帶電量有增加的趨勢，而因為靜電帶有正負，因此取絕對值表示其帶電量之大小。 接著根據不同的實驗條件以95%信賴區間檢定其顯著性，步驟如下： ? (2) 式(2)應用基板上五個點當作樣本，將資料轉換使其呈常態分配，並假設其樣本變異相等進行統計檢定，定義如下： ：虛無假設 ：對立假設 (3) 假設同基板上變異為相同的條件之下，以p-value檢定有開啟與無開啟（靜電消除器）之狀態下，玻璃基板帶電量減少程度之差異，如果其值大於0.05即代表靜電消除器對於基板上的電荷消除效果不佳，屬於，沒有足夠的證據令吾人接受靜電消除器有好的靜電去除效果；若其值小於0.05，表示靜電消除器產生了很好之靜電去除效果，屬於。因此我們可藉由這兩個步驟進行靜電消除器裝設位置