承接上期的專文，筆者要繼續以半導體製程技術之專利文獻實例為讀者們介紹TRIZ的40個發明原則。

發明原則5: 整合／合併(Merging)

發明原則「整合／合併」通常具有下列之涵義，

• 將相同或相關的物體或操作功能在空間中連接或合併
• 令物體或操作功能呈現連續性或平行處理方式，使其在同一時段內共同作用

首先，筆者要提示一基礎專利之案例如下，專利名稱為「薄膜材料磊晶生長的控溫製程」(Temperature controlled process for the epitaxial growth of a film of material)，專利號碼為US5308788。本案所討論的磊晶(epitaxial)技術是半導體元件製程的前導步驟之一，其技術內涵看似簡單，其實相當重要。當年的Motorola公司就以圖一的流程圖之步驟方法為重點，配合專利請求範圍之申請而立下此一基礎專利之地位，因此，業界之後進廠商不論是使用哪一種設備為晶圓材料進行磊晶製程，都極有可能落入本專利的保護範圍。

圖一、薄膜材料磊晶生長的控溫製程之流程圖

資料來源:USPTO, 5308788號專利

如圖一所示，步驟一為晶圓預處理製程，主要是進行晶圓表面的清洗與乾燥動作；步驟二是將晶圓傳入設備之真空腔內定位；步驟三是利用真空幫浦將真空腔內的氣體(包含氧氣)、有機和無機之雜質或微塵抽離真空腔；步驟四是導入製程所需的反應氣體至真空腔內，以利於反應氣體與晶圓材料進行化學反應；步驟五是利用加熱器為真空腔逐步升溫並啟動磊晶製程，經由適當的溫度設定與反應時間之後；步驟六即是完成磊晶製程所預期的磊晶層厚度。

將上述6個步驟「整合」在製程設備的配方(recipe)清單內，使其連續地依照指令順序進行操作，即可實現該磊晶製程之目的。

發明原則6: 多功能／萬用性(Universality)

發明原則「多功能／萬用性」通常具有「集多種功能於一身，以消除對其他元件或次系統的需求」之涵義。

如圖二所示，本發明為一有關於半導體製程設備的基礎專利，也是當年美商Applied Material公司重要的王牌專利之一，專利名稱為「真空分段式晶圓處理系統與方法」(Staged-vacuum wafer processing system and method)，專利號碼為US5186718。

本發明之主要技術內涵是將複數個真空腔(vacuum chamber)，利用分段式真空壓力進行組合與製程功能定義，其操作方法為先將晶舟置於晶圓載入/載出腔(Load Lock chamber)21，第一機械手臂40經由閘門36把晶圓傳送至預處理腔26或27，再以第二機械手臂42取出晶圓，經由閘門36與閘閥38，將晶圓傳送至製程真空腔(process chamber)34。待製程完成之後，再依照上述之相反順序傳出晶圓至載入/載出腔21復歸定位。如有特殊製程之需要，可增列一對後處理腔44與46。標號50則為設定該系統分段式真空壓力之裝置。

圖二、真空分段式晶圓處理系統與方法

資料來源:USPTO, 5186718號專利

本案之專利說明書中特別強調其為「多功能」之製程設備，理由是該系統可安裝5個製程真空腔34，該真空腔可以個別地進行不同的製程選擇，例如蝕刻或鍍膜製程等。故可知，本案例是同時符合本文所述之「整合／合併」與「多功能／萬用性」等二項發明原則。

下期專文中，筆者將繼續為各位讀者們介紹以半導體製程技術之專利文獻，對應TRIZ的40個發明原則之實例，請大家拭目以待。

作者： 胡竹林 現任： 北美智權教育訓練處 資深研發創新顧問 經歷： 高通顯示器 微機電顯示器資深經理 華晶科技 工程部經理 友達光電 資深工程師 加州大學洛杉磯分校 電機研究所碩士

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