第五章 實驗結果與分析
第四節 確認實驗
田口方法找出對於深度與均勻性之最佳 S/N 比參數組合，如表 21 所示，其中分 別針對深度與均勻性之挑選較為顯著之因子作為田口最佳參數之因子水準，若對於深 度與均勻性皆為顯著或皆為不顯著，則將水準數取平均值作為該因子之水準數。將此 組組合利用 S/N 比預測器進行預測，結果顯示，田口方法深度最佳組合之深度 S/N 比值為 50.8608，均勻性 S/N 比值為-22.4132；田口均勻性最佳組合之深度 S/N 比值 為 34.3242，均勻性 S/N 比值為-5.7125；田口最佳參數組合深度 S/N 比預測值為 49.0225，均勻性 S/N 比預測值為-4.5747。得知經過 ANOVA 分析挑選出之田口最佳 參數組合較田口深度最佳參數組合及田口均勻性最佳參數組合 S/N 比值更高，足證明 此組參數組合為較好參數組合。
表 21
田口最佳參數 S/N 比預測值
溫度
(℃)
比重 噴壓
(kg/m2)
傳動速度 (m/min)
搖擺次數 (次數/min)
深度 S/N 比預測值
均勻性 S/N 比預測值
深度最佳參數組合 50 1.485 1 2 2 50.8608 -22.4132 均勻性最佳參數組合 50 1.48 3 1.5 3 34.3242 -5.7125 田口最佳參數組合 50 1.4825 2 1.75 2.5 49.0225 -4.5747
經過本研究之兩階段蝕刻製程最佳化方法後，將分別針對田口方法、第一階段製 程穩定最佳化及第二階段製程最佳化所得之最佳參數組合分別進行確認實驗，所得之 製程參數四捨五入至小數點下二位表示，但由於機台所能設定之準確度有限，故最佳 化參數值須依照機台所能設定之限制以四捨五入之方式進行設定，如表 22 所示，並 使用表 22 中三個階段之最佳化方法所找出之機台設定參數，各進行蝕刻實驗 25 次，
並量測其深度及均勻性，如表 23 所示。並依照三組最佳化參數所得之深度與均勻性 繪製出折線圖作比較，如圖 46 及圖 47 所示。
經由實際實驗 25 次量測及計算後整理出表 24 及表 25。由表 24 可知，對於品質 特性均勻性而言，經過第二階段最佳化之均勻性明顯優於田口方法，均勻性之平均值 由 9.6312 降低至 1.6392 且標準差也由 0.18 降至 0.069876，均勻性提升了約 83%。由 表 25 可知，對於品質特性深度而言，經過第二階段最佳化之深度平均值 18.37 較田 口方法之深度平均值 10.37 更逼近目標值，標準差從 0.1801 降至 0.0667，表示經過兩 階段最佳化不僅深度更逼近目標值、均勻性也較高，製程也更為穩定。
製程能力指標(Cpk)是一個可評估製程穩定度之重要指標，在蝕刻製程中最低 Cpk
門檻值為 1.33，若小於 1.33 則無法有效的產出，且可能會產生較多不良品。
然而在此種屬於小批量生產的型態，並不適合以 Cpk值做為指標，但從 Cpk值之 計算與確認實驗中可看出，經第一階段最佳化後製程穩定度明顯提升，在兩階段最佳 化後深度逼近目標值，標準差得知製程穩定性，Cpk值為 1.825，因此證明了透過本研 究之兩階段最佳化後，不僅品質逼近目標值，且同時穩定製程。
1. 兩階段最佳化之 Cpk值
( ) ( ) ( ) ( )
{ }
{ }
1.825
1.825 , 171 . 3
0.066725 3
/ 18 -18.36524 ,
066725 .
0 3 / 36524 . 18 19
=
=
×
×
−
=
Smaller Smaller Cpk
在本研究中所提及蝕刻製程之理論深寬比為 1:1:2，此為導光板模仁蝕刻製程中 期望達成之深寬比，因為在蝕刻製程中會造成側蝕現象進而導致擴孔，此比例是以微 影製程後之微結構直徑與蝕刻製程微結構直徑之差異與微結構深度之比值，而在本研 究中第二階段製程參數最佳化後，經由蝕刻製程確認實驗量測所得之微結構直徑平均 值為 61.64，微結構深度平均值為 18.365，黃光微影製程之微結構平均直徑為 44.7，
由表 26 得知，深寬比透過文中所述之計算方式得知約為 0.92:0.92:2，非常接近蝕刻 製程之理論深寬比為 1:1:2。
表 22
參數搜尋值與參數設定值 溫度
(℃)
比重 噴壓
(kg/m2)
傳動速度 (m/min)
搖擺次數 (次數/min) 田口方法最佳化參數 50 1.4825 2 1.75 2.5
機台設定參數 50 1.4825 2 1.75 2.5
第一階段最佳化參數 49.9648 1.48 1.0039 1.4413 2.65
機台設定參數 50 1.48 1 1.44 2.7
第二階段最佳化參數 50 1.48 1.03 1.05 2.65 機台設定參數 50 1.48 1.03 1.05 2.7
圖 46 品質特性(深度)製程參數最佳化方法比較圖
圖 47 品質特性(均勻性)製程參數最佳化方法比較圖
表 23
最佳化參數確認實驗表(深度與均勻性)
田口方法最佳參數 第一階段最佳化 第二階段最佳化
NO. 深度 均勻性 深度 均勻性 深度 均勻性
1 10.23 9.77 13.17 6.83 18.436 1.54 2 10.2 9.8 13.2 6.8 18.34 1.68 3 10.2 9.8 13.23 6.77 18.43 1.57 4 10.5 9.5 13.23 6.77 18.436 1.53 5 10.2 9.8 13.17 6.83 18.323 1.7 6 10.9 9.1 13.23 6.77 18.432 1.56 7 10.23 9.77 13.2 6.8 18.421 1.6 8 10.2 9.8 13.2 6.8 18.36 1.65 9 10.2 9.8 13.33 6.67 18.34 1.69
表 23(續)
NO. 深度 均勻性 深度 均勻性 深度 均勻性
10 10.3 9.7 13.2 6.8 18.323 1.7 11 10.2 9.8 13.27 6.73 18.326 1.69 12 10.43 9.57 13.17 6.83 18.321 1.72 13 10.47 9.53 13.33 6.67 18.3 1.7 14 10.4 9.6 13.23 6.77 18.33 1.69 15 10.33 9.67 13.33 6.67 18.43 1.56 16 10.63 9.37 13.27 6.73 18.423 1.59 17 10.27 9.73 13.2 6.8 18.43 1.57 18 10.73 9.27 13.37 6.63 18.31 1.71 19 10.23 9.77 13.3 6.7 18.33 1.7 20 10.3 9.7 13.33 6.67 18.43 1.58 21 10.4 9.6 13.2 6.8 18.35 1.67 22 10.4 9.6 13.17 6.83 18.5 1.5 23 10.47 9.53 13.27 6.73 18.3 1.7 24 10.37 9.63 13.17 6.83 18.3 1.71 25 10.43 9.57 13.33 6.67 18.21 1.67 平均值 10.3688 9.6312 13.244 6.756 18.36524 1.6392 標準差 0.1801 0.18 0.063836 0.0638 0.066725 0.069876
表 24
最佳化結果分析比較表(均勻性)
均勻性 平均值 標準差
田口方法最佳參數 9.6312 0.18
第一階段最佳化 BPNNS/N+GA 6.756 0.0638 第二階段最佳化 BPNNQ 與 BPNNS/N+PSO 1.6392 0.069876
表 25
最佳化結果分析比較表(深度)
深度 平均值 標準差
田口方法最佳參數 10.3688 0.1801
第一階段最佳化 BPNNS/N+GA 13.244 0.063836 第二階段最佳化 BPNNQ 與 BPNNS/N+PSO 18.36524 0.066725
表 26
最佳化參數確認實驗表(直徑μm)
第二階段最佳化(直徑)
RUN RUN RUN
1 62 10 61 19 62
2 62 11 62 20 61
3 62 12 62 21 61
4 62 13 62 22 61
5 61 14 63 23 61
6 62 15 62 24 62
7 61 16 62 25 62
8 61 17 61 平均值 61.64
9 61 18 62 標準差 0.57