承接上一期文章，筆者將於下文介紹如何利用TRIZ手法，來解決CMP技術應用上發生的實際問題。在上期文章所引該論文中，其作者又舉出一項他認為是無適用之發明原則的案例如下，專利名稱為“Apparatus and method for distribution of slurry in a chemical mechanical polishing system(CMP系統的研磨漿分佈設備與方法)”，專利號碼為US6280297。

如圖六所示，該案例敘述一CMP設備在研磨墊 a 和 b 分別使用酸性和鹼性研磨漿時，其酸鹼中和反應所產生的鹽類生成物與熱量會對晶片表面的結構造成損害。初步的改善措施是在研磨墊 a 和 b 之間加裝純水噴洗裝置；不過，其清洗效果卻並非全然理想。

圖六、CMP系統的研磨漿分佈設備與方法

資料來源: USPTO,6280297號專利

該論文作者認為，他在本案例中找不到適用的發明原則，故主張不依照矛盾矩陣求解，並增列新的工程參數「潔淨度」與發明原則於下表。至於改善實務上，則是加裝一清洗刷至噴洗裝置，以加強其清洗晶片基板的效果。

依筆者之見，本案例在古典TRIZ的領域中可以有2種解法，其一是利用「物質與場的分析模型」，如圖七所示，這也是TRIZ之父Altshuller所極力推薦的終南捷徑。該解法是利用質場模型的串聯方式說明以純水作用於清洗刷，再進一步作用於晶片表面的研磨漿，達到確實洗淨晶片並防止酸鹼中和化學反應發生的目的。

圖七、CMP系統的研磨漿分佈設備與方法：以物質與場的分析模型為例

資料來源: 胡竹林 繪製

第2種解法則是利用矛盾矩陣求解如下，筆者認為前文所述之「潔淨度」應歸納於參數「可靠度」之下，而「均勻度」與「平坦度」則應歸納於參數「形狀」之下，修正後即可應付這類問題而從容解題。

如圖八所示，其可能的解決方法，相當易於理解，如下所示：

1. 選擇發明原則 2.分離，移除晶片表面殘留的研磨漿（此一發明原則，也可理解為分割不同研磨漿所使用之時間或空間，例如分離研磨晶圓之上層與下層，然後翻面）
2. 選擇發明原則 40.複合材料，例如選擇適當的材料來製作清洗刷，以確實清除殘留的研磨漿
3. 選擇發明原則 39.惰性環境或流體，例如利用純水來進行清洗動作，以清除殘留研磨漿（筆者認為這應是最簡便的改善手法）。

圖八、CMP系統的研磨漿分佈設備與方法

資料來源: USPTO,6280297號專利

最後，該論文作者列舉了一項「工程參數」與「發明原則」皆適用，但無適當「對應關係」之案例如下，專利名稱為“Method and apparatus for applying downward force on wafer during CMP(對晶片向下施力的CMP方法與設備)”，專利號碼為US6712670。

如圖九所示，該案例敘述一CMP設備在進行晶片研磨製程時，晶片載具的施力大小是由氣缸產生推力，經過簡單機械的槓桿原理帶動施力軸與載具，向下施力於待研磨的晶片。其先前技術的缺點是該設備施力大小的控制精度不足，易造成施力不穩定而影響晶片研磨後的平坦度。

圖九、對晶片向下施力的CMP方法與設備

資料來源: USPTO,6712670號專利

由於該論文作者認為他在本案例中找不到適當的「工程參數」與「發明原則」之「對應關係」，故主張不依照矛盾矩陣求解，並增列新的工程參數「潔淨度」與發明原則於下表。

不過，筆者認為利用古典TRIZ的矛盾矩陣可將本例分成2個連續改善案來進行求解，其第一次改善的矛盾配對方式如下表所示，

筆者因此選擇發明原則 13.反向思考，將固定物件(即施力軸)的重量改變為可進行快速微量調整的重量，而非大幅度變動施力軸重量的慣性。其次，選擇發明原則 29.氣壓或液壓，利用氣壓或液壓裝置使施力軸的重量改變為具備可進行快速微量調整的功能。

而其第二次改善的矛盾配對方式如下表所示：

如圖十所示，筆者首先選擇發明原則 24.中間介質，將氣壓裝置安裝於出力端與施力軸之間，以做為緩衝與微調之用。其次，選擇發明原則 35.改變物理或化學狀態(或參數)，修正壓力回授的測量方法與位置，利用充氣與快速排氣的功能改善該裝置的控制精度，使其可微調晶片研磨的壓力單位。

圖十、對晶片向下施力的CMP方法與設備

資料來源: USPTO,6712670號專利

針對上述4 個案例的評述，讀者們會發現學術界與像筆者這樣由產業界出身的人員對於運用同一套TRIZ手法求解同一個問題，往往也會存在著若干落差，筆者認為其關鍵在於多年實務經驗之有無。筆者同事陳宜誠律師也認為，TRIZ手法就像一套武功心法，若要運用得好（解決問題），仍要搭配招式套路（實務經驗），與不斷練習與對打（多方嘗試與應用），使其熟練，才能充分發揮其無窮威力。

總之，TRIZ手法眾多，運用之妙更是存乎一心，難以幾篇短文詳述之，筆者上期文章與本文所為，只是略施小技，獻醜了。不過，筆者要強調的是，該論文作者是利用專利檢索的方法，挑選並閱讀了上百篇有關CMP技術的專利文件之後，擇其改善成效顯著者，以TRIZ手法進行技術演進之分析。基本上，這些訊息對產業界來說是相當有用的，各位亦可以借鏡，用以吸取先進技術精華；其次，產業界人士若能對其論點提出正面的看法，如筆者般予以修正與補遺，並互相激勵與辯證，其成果亦有利於同業與學術界作為據以改善之參考，雙方進而互蒙其利，這正是筆者所要強調的利用產學合作策略以提升技術擴散之效益。

隨想

以筆者多年來研習TRIZ方法論的經驗來看，首要感想是:「研發人員必須具備充分的專業知識與工作經驗，始能登堂入室，一窺TRIZ方法論的奧妙。」

綜合前述該論文作者的內容觀點，似乎是有意貶抑古典TRIZ方法論的矛盾矩陣當中，其「工程參數」與「發明原則」的適用範圍不足，無法涵蓋現有產業技術的演進趨勢，故而應該考慮予以移形換位，另立標竿，才能擴大其應用領域，充實該方法論的內涵。

對於該論文作者的看法，筆者認為其特點並非是缺乏專業知識，而是少了一點歷史常識罷了，這顯然是國內社會各界長期以來「重理工，輕人文」所導致的現象之一。因為，且讓我們稍微回顧一下歷史遺跡，姑且不論一萬年前的石器時代，就以中國歷史上的春秋戰國時代而言，其鐵器、銅器乃至各式兵器的鑄造與研磨技術之精良，已廣被世人視為中國第一個學術黃金時期的重大成就之一；加以之後的歷代文人騷客多數愛玉成痴兼喜舞文弄墨，由此促成了玉器和字碑的雕刻與研磨技術之精進，益增我中華文化珍藏之燦爛輝煌。

倘若有識者以為，前蘇聯時期的TRIZ團隊不了解中國歷史，故而造成TRIZ方法論有所缺憾的話，筆者建議我們另擇時空背景為對象，就以古羅馬帝國為例，其文治武功之強盛，文化藝術之精美，真可謂舉世皆知，以其大眾所熟悉的文化遺產如教堂建築、人物雕像、公共浴室、噴泉廣場，乃至於皮革盔甲之拋光打亮等技藝，其中之技術內容，無一不與研磨技術息息相關，彼團隊既為歐俄民族之子孫，豈有絲毫不知之理?

或有異議者認為，前文中所討論的半導體CMP技術乃高科技領域之一環，應該是屬於前所未有之發明，當以特例視之。若果真有如此說法，那麼筆者則要以最近一百多年來發展的光學鏡片研磨技術為例，尤其是應用在航太科技的領域來看，其製程特性的要求除了平坦度與多層鍍膜以外，還有透明度、高硬度、折射率、曲率半徑、耐高溫測試等等，就以高科技一詞之門檻而言，想來亦不下於半導體的CMP技術矣!同時，我們更應該理解的是，一套發展成熟且廣為世人接受的方法論，其應用對象應該是放諸四海皆準，不論是置身於傳統產業或高科技產業，皆為一體適用才對。

歸結上述筆者的觀點，其要義在於說明「研磨技術」在人類社會史上，可以視為是普遍習知的一般技藝，其先前技術，俯拾皆是。因此，由TRIZ的學術角度來看，該論文中所討論的半導體CMP技術與先前技術相比較之下，應該是屬於同一科學領域，而且是跨產業領域的技術發明，也就是某些TRIZ流派所謂的「第三級發明」之案例，吾人自然可以合理地推論TRIZ團隊所研究的20萬件（後續研究增至超過200萬件）專利文件當中，當然也包含該類相關技術之內涵。此外，由於TRIZ的理論體系龐大，應用層面廣博，常令人有易學難精之感慨，我輩後學者豈可為了凸顯學術成果而標新立異，捨本逐末!

最後，筆者不嫌叨絮，必須在此說明為TRIZ方法論做翻案之目的，其一是為了避免該論文的負面效應擴大，如果爾後的初學者受該篇論文之誤導而不知所從，或影響其學習TRIZ的意願，這對於國內產業界不重視研發創新，只想依靠血汗代工來賺取微薄利潤的艱難處境，無異於造成雪上加霜的不利作用。我們希望學術界與產業界人士都能重視研發創新以厚植我全球競爭力，而TRIZ方法論就是提升研發人員專業實力的首要捷徑，更是指引研發人員進行「設計多樣性」與「迴避設計」等研究方向的葵花寶典。

其次，對於TRIZ講師而言，該類論文的負面效應恐怕會使TRIZ的教學方式和內容益趨保守，以避免造成無端混淆而難以自圓其說。長期以來，國內一般的教學活動多流於填鴨式教育，內容不外乎抄抄寫寫，剪剪貼貼，背誦標準答案等。這對於引導研發創新的TRIZ講師來說，讓學員重複學生時代靠背誦考古題答案來撈分數，就自以為高竿厲害解題專家的老套，不但無法落實教育訓練的目的，同時也不易培養出真正的創新發明人才。更何況，沒有自身實務應用經驗，光靠講授蘇聯人傳來的老舊重複範例，沒法回答實務提問，是根本沒法讓來自產業界的學員服氣的。因為，不同產業中所發生的同一類型的問題，依照工程師所處的現實情境（資源與限制）以及其專業經歷和聯想能力，往往會衍生出不同的解題方式；由此可知，提供所謂垂直式思考的單一「標準答案」，往往無法激發工程師們由「他山之石，可以攻錯」，進而能夠「舉一而反三」的潛力，同時也無法普遍性地涵蓋各行各業對創新發明的訓練需求。我們希望所有TRIZ講師都能夠扮演起學術界與產業界的橋樑角色，廣為蒐集各行各業實用之案例，充分指導學員們活用TRIZ方法論，以確保其思考活力之充沛與創新能量之飽滿。

以上是筆者個人對於研習TRIZ方法論之感想抒發，闊論之餘，尚祈產學各界響應一二。

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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