균일도 지수 관리도의 통계적 설계

Abstract

전자산업은 지금까지 우리나라 경제성장을 이끌어 온 주력 성장 동력 산업이다. 반도체와 디스플레이 산업은 대표적인 전자산업의 일종으로 과거와 비교해서 점점 첨단화, 자동화되고 있으며 고도의 정밀성을 요구한다. 또한 제품의 생산주기가 점점 짧아지고 하나의 생산 공정에서 여러 종류의 제품을 생산하는 경우가 많아지고 있다. 이와 같이 생산주기가 짧고 제품의 종류와 규격이 빈번히 바뀌는 공정을 관리도와 관리도와 같은 전통적인 슈하르트 관리도(Shewhart control chart)로 관리하기 위해서는 공정모수가 바뀔 때 마다 새로운 관리도를 적용하여 관리해야 한다. 이는 비용이나 시간적 측면에서 매우 비효율적인 방법이다. 변동계수 통계량을 이용한 CV(coefficient of variation) 관리도는 이러한 공정을 관리할 목적으로 연구되었다. CV 관리도는 현재의 표본 정보만을 관리도에 반영하기 때문에 공정의 변동이 클 경우에 유용하게 사용될 수 있는 관리도이다. 하지만 공정의 변화가 미세한 초정밀 공정이나 높은 수준의 관리수준을 요구하는 공정에는 민감하게 반응하지 못한다. 따라서 변동계수를 관리하는 공정에서 작은 변동이 발생했을 경우 이를 민감하게 감지하기 위한 관리도가 개발되었다. CV 통계량은 품질 특성치의 변동 정도를 측정하기 위한 통계량이기 때문에 제품이나 공정의 정밀도나 균일도를 평가하는데 유용하게 사용될 수 있다. 정밀도나 균일도와 같은 척도는 반도체나 디스플레이 제조 공정에서 매우 중요한 품질 특성치 중의 하나이다. 특히 평판디스플레이(Flat Panel Display: FPD)의 휘도 균일도(luminance uniformity)는 전체화면상에서 휘도의 균일한 정도를 표시하는 지표로서 디스플레이의 품질을 평가하는데 중요한 요소이다. 휘도 균일도 지표는 디스플레이의 표준을 다루는 여러 기관들에서 다양하게 제시되고 있지만 대부분이 단순 지표만을 정의할 뿐 휘도 균일도 관리를 위한 공정관리에 대한 연구는 이루어지지 않고 있다. 본 논문에서는 변동계수의 작은 변동에 민감하게 반응하는 공정을 효율적으로 감지하고 관리하기 위한 CV-EWMA 관리도, CV-DEWMA 관리도, CV-GWMA 관리도의 최적 모수값을 제시하고 변동계수를 관리하는 공정이 초기 셋업 단계이거나 불안정한 상태일 경우의 공정관리기법을 함께 제시한 후 그 수행도를 평가하였다. 또한 CV 통계량을 이용하여 평판디스플레이의 휘도 균일도를 평가할 수 있는 척도인 균일도 지수 UI(uniformity index)를 제안하고 확률분포를 도출하였다. 이를 통해 최종적으로 휘도 균일도의 관리를 위한 UI 관리도와 UI 관리도의 민감도를 향상시킨 관리도들을 통계적으로 설계하고 각 관리도들을 공정의 상황에 따라 실제 현장에서 쉽게 사용할 수 있도록 다양한 관리도 모수 값들을 제시하였다. UI를 이용한 관리도들의 수행도를 비교, 평가하여 설계된 관리도들의 타당성을 검토한 결과, 제안된 UI 관리도들은 균일도의 변동을 모니터링하고 관리하기에 적합한 관리도임이 확인되었다.