2020-07-01
半導體領域制膜設備方向的專利文獻檢索策略
作者：
摘 要：專利文獻檢索是開展專利情報挖掘、科技查新、技術專利性分析等工作的必要流程，專利文獻的檢索效果受諸多因素的影響。半導體領域的專利技術往往涉及復雜的產品結構、工藝流程或制造設備，與其他領域相比，半導體領域的專利文獻檢索難度較大，對檢索人員的檢索水平要求高。本文結合幾件典型案例探究了MC、FT、CPC分類體系在半導體領域制膜設備方向專利文獻檢索中的應用，與大家一起分享半導體領域制膜技術方向的檢索心得。
關鍵詞：半導體；專利；檢索
前 言
專利文獻檢索是開展專利情報挖掘、科技查新、技術專利性分析等工作的必要流程[1]。專利文獻檢索是在深入理解目標技術方案的基礎上，通過選取合適的關鍵詞及分類號，并結合數據庫的特點構建合理的檢索式進行檢索分析，并根據檢索結果實時調整檢索思路的過程[2]。
影響檢索效果的因素很多，一般而言，技術主題所屬的技術領域不同，專利文件的撰寫方式和技術用語往往不同，專利文獻的分類方式和細分位置也各不相同，這些因素都直接影響檢索要素的選擇及檢索式的構建。即便是針對同一主題的專利技術，如果權利要求的保護方式不同，檢索策略也有所不同，例如，產品權利要求通常利用產品的部件及部件之間的連接關系對其結構進行限定，而方法權利要求通常體現為操作步驟及步驟之間的先后順序和各步驟所涉及的工藝參數等，因此，產品權利要求與方法權利要求相比，二者的檢索策略也存在差異。一項行之有效的檢索策略會根據技術主題的領域特點，靈活調整各種檢索要素，力求高效、準確地命中檢索目標[3]。
與其他技術領域相比，半導體領域的專利技術往往涉及復雜的產品結構、繁瑣的工藝流程及高精尖的制造設備，以半導體領域的薄膜沉積技術為例，化學氣相沉積技術（Chemical Vapor Deposition, CVD）和物理氣相沉積技術（Physical Vapor Deposition，PVD）是兩項最常用也是最復雜的制膜技術，在薄膜沉積過程中需要使用高精尖的CVD及PVD制膜設備，而CVD或PVD制膜設備的核心技術主要由美國、日本、歐洲、韓國、中國等控制，由于相關專利技術通常涉及復雜的設備構造和成膜機理對檢索人員的技術素養要求很高，檢索難度也相對較大。
作者張占江律師在國家知識產權局系統任職專利審查員期間，審理了超過兩百件與CVD及PVD技術相關的發明專利申請，對CVD及PVD制膜技術的檢索思路有較為深入的了解，本文結合與CVD及PVD制膜技術相關的幾件典型案例，探討不同分類體系在半導體領域制膜設備方向專利文獻檢索中的作用，與大家一起交流CVD及PVD制膜技術的檢索心得。
1、MC分類號在制膜設備專利文獻檢索中的應用
MC分類號是德溫特手工代碼(Derwent Manual Code，MC)的簡稱，歸屬于Derwent Innovations Index（DII）數據庫所提供的德溫特專利分類體系，MC分為CPI（化學專利索引）手工代碼、EPI（電氣專利索引）手工代碼，MC從技術方案的創新點及用途等方面對專利文獻進行多層次綜合標引，采用MC分類號進行專利文獻的檢索，在有些情況下能顯著提高檢索效率[2]。
1.1 案例1
發明名稱：氮化硅膜制備裝置
本申請所述的氮化硅膜制備裝置是用于晶體硅太陽能電池的制造，屬于半導體制造領域。專利申請公開文本中記載的權利要求1-2如下：
1.氮化硅膜制備裝置，包括真空沉積室（1），真空沉積室（1）內設置有多個等離子反應器（2），真空沉積室（1）上設置有進氣口（3）與抽氣口（4），其特征在于：所述進氣口（3）上連接有氣體混合裝置，所述氣體混合裝置上設置有進口（65）與出口（66），所述進口（65）上連接有多個用于通入制程氣體的進氣管（5），所述出口（66）與真空沉積室（1）的進氣口（3）連通。
2.如權1所述的裝置，其特征在于：所述氣體混合裝置為離心式混合機（6），所述離心式混合機（6）包括芯體（61）、殼體（62），芯體（61）設置在殼體（62）內，芯體（61）表面開有螺旋槽（63），所述螺旋槽（63）的內壁與殼體（62）的內壁圍成封閉的螺旋式氣體通道（64），所述進口（65）設置在殼體（62）的一端并與螺旋式氣體通道（64）連通，所述出口（66）設置在殼體（62）的另一端并與螺旋式氣體通道（64）連通。
圖1. 案例1中權利要求1-2對應的附圖
根據說明書的記載，本申請的發明點涉及將反應氣體導入沉積腔室之前的氣體預混合裝置。通過在真空沉積室1的進氣口3上連接如圖1所示的具有螺旋式氣體通道64的氣體混合裝置，使工藝氣體進入沉積室前在螺旋形氣體通道內混合均勻。
1.2 檢索策略
本申請所屬的IPC分類號為C23C16/455，釋義如下：
C23C16/00 通過氣態化合物分解且表面材料的反應產物不留存于鍍層中的化學鍍覆，例如化學氣相沉積（CVD）工藝（反應濺射或真空蒸發入C23C14/00）
C23C16/44·以鍍覆方法為特征的（C23C16/04優先）
C23C16/455 .. 以向反應室輸入氣體或在反應室中改性氣流的方法為特征的
考慮到MC分類號具有從技術方案的創新點及用途方面進行綜合分類的特點，經查詢，相關的MC分類號如下：
U11 Semiconductor materials and processing
U11-C Substrate processing for semiconductor device manufacture
U11-C09 Sputtering, vapor deposition, plasma etc appratus for semiconducutor processing
U11-C09B Chemical vapor deposition apparatus
由MC分類號的釋義可知，U11對應用領域進行了分類，U11-C對半導體器件制造工藝中的基底處理工藝進行了分類，U11-C09B進一步針對創新點-CVD裝置進行了細分。U11-C09B體現了按照技術創新點及用途進行交叉分類的特點。
采用MC分類號并選取合適的關鍵詞構建檢索式進行檢索：
u11-c09b/mc and (spiral or helix+ or helical or screw+) and (premix+ or pre-mix+ or mix+)
經篩選，獲得專利文獻JP特開平8-279466A。JP特開平8-279466A公開了一種制備半導體薄膜的裝置（見圖2）：包括氣體預混合裝置，且氣體混合裝置具有螺旋式氣體通道，可使工藝氣體進入沉積腔室前在螺旋形氣體通道內充分混合。該文獻明確公開了本申請的發明構思。
圖2. JP特開平8-279466A中公開的專利附圖
本案例充分體現了MC分類號的分類原則及檢索優勢，MC分類號對應用領域及技術創新點進行交叉分類，標引全面準確，結合合適的關鍵詞，能夠有效提高檢索的命中率。
2、FT分類號在制膜設備專利文獻檢索中的應用
F-Term（File Forming Terms，FT）是由日本專利局創立的一套專利文獻分類體系。與IPC、CPC等分類體系相比，FT分類從產品的結構與部件、功能與效果、目的與用途等角度對產品權利要求進行分類，從工藝的流程和操作，目的與效果，原材料及設備等角度對方法權利要求進行分類，從而對技術主題構建出一個多角度全方位的立體分類體系[4]。
FT分類號由三部分構成：5位的字符主題碼（Theme Code）+2位的字母視點符（View Point）+2位的數字位符（Figure）。字符主題碼表示所屬的技術領域，字母視點符相當于1級技術分支，數字位符表示對字母視點符的進一步細分[5]。以4k029/CA01為例，“4K029” 表示技術領域-“物理氣相沉積技術”，“CA”表示物理氣相沉積技術的技術分支-“涂層處理方法”，“01”表示涂層處理方法技術分支的進一步細分-“真空蒸鍍技術”。
考慮到日本在半導體領域的世界領先地位，在檢索日本專利文獻時，合理利用FT分類號往往能起到事半功倍的效果。
2.1 案例2
發明名稱：蝕刻裝置及蝕刻工藝
本申請涉及電路板的蝕刻裝置及蝕刻工藝，就產品權利要求而言，其特點在于權利要求中所采用的技術術語均是本領域的通用術語，例如“管”、“閥門”、“蝕刻”等，導致檢索要素提取困難。另外，裝置采用“使用方法”特征限定，體現裝置發明點的技術特征不是裝置的結構特征，而是“使用方法”。
專利申請公開文本中記載的權利要求1如下：
1. 一種蝕刻裝置，用于蝕刻電路板，其特征在于，包括第一噴淋管、兩個第二噴淋管、閥門和傳送軌道，所述第一噴淋管和所述兩個第二噴淋管沿著所述傳送軌道的傳送方向設置于所述傳送軌道的上方，所述兩個第二噴淋管分別設置在所述第一噴淋管的兩端，所述閥門分別設置在所述第一噴淋管和所述兩個第二噴淋管上，所述閥門控制所述第一噴淋管的噴淋量與所述第二噴淋管的噴淋量相異。
圖3. 案例2中權利要求1對應的附圖
圖3中100表示第一噴淋管、102表示兩個第二噴淋管。本申請要解決的技術問題是現有技術中，每個噴淋管的噴淋效果一樣，使得已經與電路板發生蝕刻反應的蝕刻液無法向周圍擴散，阻隔了新的蝕刻液與電路板中部直接接觸，出現因蝕刻效果不均勻，導致電路板的可靠性不良。 解決所述技術問題的技術手段是使第一噴淋管100的噴淋量和兩個第二噴淋管102的噴淋量不同，從而利于廢液向兩邊的排放。
2.2 檢索策略
本申請所屬的IPC分類號是c23f1/08，釋義如下：
C23F1/00 金屬材料的化學法蝕刻
C23F1/08·裝置，如照相印刷制版裝置
本申請的發明點在于“通過閥門控制所述第一噴淋管的噴淋量與所述第二噴淋管的噴淋量相異”。該特征屬于采用“方法特征”對裝置進行限定。考慮到FT分類號具有針對裝置和裝置的使用方法同時進行分類的特點，查詢FT分類號：
4k057/wm00 wet-etching devices
4k057/wm06 multiple nozzles
4k057/wg08 conditions of etching-liquid injection
由FT分類號的釋義可知，4k057/wm00 對蝕刻裝置進行了分類，4k057/wm06對噴淋管進行了分類，而4k057/wg08對噴淋方法進行了分類。基于FT分類號構建檢索式:
4k057/wm06/ft AND 4k057/wg08/ft
經篩選，獲得專利文獻JP特開平4-312740A。經分析JP特開平4-312740A公開了權利要求1的發明構思（參見附圖4）。
圖4. JP特開平4-312740A中公開的專利附圖
該案例充分體現了FT分類號對專利文獻進行全方面立體式分類的獨特優勢，考慮到日本在半導體、冶金等領域的技術優勢，需要檢索日本文獻時，合理利用FT分類號有時會有意想不到的收獲。
3、CPC分類號在制膜設備專利文獻檢索中的應用
CPC分類體系是在IPC分類體系的基礎上，結合了歐洲ECLA分類及美國UC分類的優點，由歐洲專利局和美國專利局共同設立的一套分類體系，與IPC分類體系相比，其細分位置更加準確，文獻量適中，采用CPC分類號進行檢索能提高檢索效率[6-7]。
3.1 案例3
發明名稱：濺鍍裝置
本申請涉及一種濺射鍍膜裝置，發明點涉及技術細節的微小改進。檢索的難點在于：部件之間的連接關系很難采用準確有效的關鍵詞進行表達；IPC分類號C23C14/34雖然位置準確，但該分類號下文獻量巨大,文獻篩選困難。
專利申請公開文本中記載的權利要求1如下：
1. 一種濺鍍裝置，包括一濺鍍室及一設置于該濺鍍室上用于向濺鍍室內輸入氣體的進氣管，其特征在于：還包括一導流件，該導流件收容于濺鍍室內且連接于該進氣管上，該導流件上設有一與進氣管連通的開口以及一與開口連通的流道，濺鍍時該流道正對靶材從而將進氣管的氣體導引至靶材。
圖5. 案例3中權利要求1對應的附圖
圖5中各標記的含義：10、濺鍍室；20、靶材；30、待鍍工件；14、輸氣管，用于輸入反應氣體；12、進氣管，用于輸入惰性氣體；60、導流件；69、流道。
本申請的發明點是在進氣管12的末端連接一導流件60，進而將惰性氣體沿流道吹向靶材20，從而避免由輸入管14輸入的反應氣體擴散到靶材20表面，造成靶材中毒。
3.2 檢索策略
本申請所屬的IPC分類號是C23C14/34，釋義如下：
C23C14/00 通過覆層形成材料的真空蒸發、濺射或離子注入進行鍍覆（附有放電作用物體或材料引入裝置的放電管本身入H01J37/00）
C23C14/22·以鍍覆工藝為特征的
C23C14/34··濺射
分類員給出的分類位置C23C14/34雖然準確，但該分類號下文獻量巨大，經檢索，該位置下存放超過5萬篇專利文獻，采用此分類號進行檢索，難以高效地進行文獻篩選，如果結合過多的關鍵詞進行限縮，漏檢的風險較大。
考慮到CPC分類號針對技術細節具有更加詳細的細分，因此嘗試采用CPC分類號進行檢索。經查詢：IPC分類號C23C14/00下具有豐富的CPC細分：
C23C14/OO 通過覆層形成材料的真空蒸發、濺射或離子注入進行濺射
C23C14/0068 … characterized by means for confinement of gases or sputtered material.
該分類號明確指出以氣體的限定為特征，和本申請的發明點精確匹配。經檢索C23C14/0068位置下僅存放不到300篇文獻，文獻量適中，便于篩選。
基于該CPC分類號構建檢索式進行檢索：C23C14/0068/CPC and SPUTTER+
經篩選，獲得專利文獻JP特開2000-297369A，其臺灣同族為TW524869B。TW524869B公開的濺射裝置如圖6所示，該文獻明確指出將Ar氣通入到靶材附近，可在靶材附近形成惰性氣體氣氛，進而防止靶材變質。因此，該文獻明確公開了本申請的發明點。
圖6. TW524869B中公開的專利附圖
以上分析表明CPC分類更加精細、準確，分類號下的文獻量適中，CPC分類號是改進后的EC與IPC分類號的有效融合，采用CPC分類號檢索可顯著提高檢索效率。
4、結語
產品專利通常采用部件及部件之間的連接關系來界定權利要求的保護范圍，而為了限定一個較寬的保護范圍，申請人一般采用所屬技術領域的通用技術術語描述產品的結構，例如“第一管路”、“第二管路”、“閥門”、“蝕刻”等，由此導致難以提取有效的檢索用關鍵詞。解決此類難題的思路之一是根據技術主題的發明點確定合適的分類號，利用分類號降低關鍵詞檢索帶來的漏檢風險。
本文結合幾件典型案例探究了MC、FT、CPC分類體系在半導體領域制膜設備方向專利文獻檢索中的應用，對于大家了解不同分類體系的作用有一定的幫助，但半導體領域所涉及的技術復雜多樣，不同技術分支的檢索策略也有所不同，希望有機會再與大家一起分享其他技術分支的檢索經驗。
參考文獻
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