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　平成９年特許願第３２８６４７号「半導体素子のコンタクトプラグ形成方法」拒絶査定不服審判事件〔平成１０年　６月２６日出願公開、特開平１０−１７３０４３〕について、次のとおり審決する。
【結　論】
　本件審判の請求は、成り立たない。
【理　由】
１．手続の経緯
　本願は、平成９年１１月２８日（パリ条約に基づく優先権主張　１９９６年１２月５日、大韓民国）を出願日とする特許出願であって、平成１９年５月２９日付けで拒絶査定がなされ、それに対して同年９月３日に拒絶査定不服審判が請求がなされるとともに、同年１０月２日に手続補正書が提出された。
　そして、その後、平成２２年３月１０日付けで審尋がなされ、同年６月１６日にそれに対する回答書がなされ、さらに、同年７月２０日付けで拒絶の理由が通知され、同年１１月２５日に意見書及び手続補正書が提出された。
　
２．本願発明
　本願の請求項１〜１５に係る発明は、平成２２年１１月２５日に提出された手続補正書により補正された明細書及び図面の記載からみて、その特許請求の範囲の請求項１〜１５に記載されている事項により特定されるとおりのものであり、そのうちの請求項１に係る発明（以下「本願発明」という。）は、請求項１に記載されている事項により特定される以下のとおりのものである。
　
　「【請求項１】
　半導体基板上に第１導電層を形成する段階と、
　前記第１導電層上に第１絶縁膜を形成する段階と、
　前記第１絶縁膜をパターニングして、その中に前記第１導電層の一部が露出されるようにコンタクトホールを画定する段階と、
　前記第１絶縁膜上及び前記第１導電層の露出された部分上に広がる障壁層を形成する段階と、
　前記障壁層上及び前記コンタクトホール内部に広がる第２導電層を形成する段階と、
　前記第２導電層及び第１絶縁膜を各々第１速度及び第１速度よりも小さい第２速度で研磨することができる第１スラリーを用いて、前記第２導電層を研磨する段階と、
　前記第２導電層及び第１絶縁膜を各々第３速度及び第３速度よりも大きい第４速度で研磨することができる第２スラリーを用いて、前記第１絶縁膜及びコンタクトホール内部の第２導電層を研磨する段階と、を含むコンタクトプラグ形成方法。」
　
３．引用刊行物に記載された発明
（１）本願の優先権主張の日前に日本国内において頒布され、平成２２年７月２０日付けで通知した拒絶の理由において引用した刊行物である特開平８−１２４８８６号公報（以下「引用例」という。）には、図２及び３とともに以下の記載がある（下線は当合議体にて付加したものである。他の刊行物についても同じ。）。
ａ．「【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は半導体集積回路装置を製造するウエハプロセスの途中段階において、配線を形成する際に基板ウエハ表面に生ずる凹凸を平坦にする化学機械的研磨（ＣＭＰ； Chemical Mechanical Polishing）研磨方法とそれに用いる研磨装置に関するものである
　
ｂ．「【００１６】
本発明の動作を説明するために、多層配線をもつ半導体装置の１層目金属配線から２層目金属配線のための層間絶縁膜を平坦化する過程を図２と図３に基づいて説明する。図２（Ａ）はＭＯＳトランジスタその他の半導体装置が作り込まれた半導体基板（ウエハ）１１上に、下地金属配線１２が形成され、その上を被う層間絶縁膜１３が形成され、層間絶縁膜１３には下層金属配線上の所定の位置に上層金属配線との接続孔１４が形成され、接続孔１４から層間絶縁膜１３上にわたって接続孔埋込み用の金属膜１５が形成された状態を表わしている。この状態までのプロセスを一例として示すと、下地の基板１１上にアルミニウム系合金などの金属膜をスパッタリング法などにより形成し、リソグラフィとエッチングによりパターン化を施して金属配線１２を形成する。その上を被ってＣＶＤ法などによりＳｉＯ
２
やＰＳＧ膜などの層間絶縁膜１３を堆積し、層間絶縁膜１３にはリソグラフィとエッチングにより接続孔１４を形成する。接続孔１４から層間絶縁膜１３上を被うように、タングステンのＣＶＤ法などによるブランケット金属膜１５を形成する
【００１７】
まず、金属用研磨液を用いてブランケット金属膜１５を研磨する。
トルク変化は被研磨物の材質、パッドの種類、又は研磨液の種類や濃度により異なるが、金属用研磨液を用いているときは金属膜に対する研磨速度は大きいが絶縁膜に対する研磨速度が小さいため、図２（Ｂ）の状態まで到達すると図３中のｂより後の区間のようにヘッドの回転トルクが上昇を始める。比較部７には第１の出力信号を発生するための基準信号レベルとしてＬ１レベルが設定されており、駆動制御部６の出力信号１０として取り込んだヘッドの回転トルクがＬ１レベルに達したときに比較部７は第１の出力信号を研磨液供給部８へ出力し、研磨液供給部８はその第１の出力信号を受けて研磨液の供給を金属用研磨液から中性研磨液に切り換える
【００１８】
中性研磨液では金属膜１５と層間絶縁膜１３が同程度の研磨速度で研磨され、図２（Ｂ）から（Ｃ）の状態となる
【００１９】図２（Ｃ）の段階に達すると金属膜と絶縁膜の研磨される割合が一定となるためヘッドの回転トルクは平衡状態となって一定値となる。
回転トルクが平衡状態の一定値となったことを比較部７に設定した条件と比較することによって検知し、第２の出力信号を研磨液供給部８に出力して、研磨液供給部８からの研磨液の供給を中性研磨液から絶縁膜用アルカリ性研磨液に切り換えさせる。絶縁膜用アルカリ性研磨液では金属膜１５の研磨速度よりも層間絶縁膜１３の研磨速度の方が大きくなるので、このアルカリ研磨液での研磨を一定時間続けると図２（Ｄ）に示されるように接続孔に埋め込まれた金属が層間絶縁膜１３の表面から突出した状態となるとともに、層間絶縁膜１３の表面粗さが小さくなり、層間絶縁膜１３上の金属膜が完全に除去される
【００２０】研磨液を絶縁膜用アルカリ性研磨液に切り換えてからの研磨は時間で制御し、図３（Ｃ）に示されるように、一定時間ｔだけ研磨を行なうように設定しておく。図２（Ｄ）の状態で、接続孔に埋め込まれた金属膜は、上層金属と接続孔内の金属との密着面積を大きくするのに有効であり、良好な電気的コンタクトを得ることができる。」
　
（２）以上の記載を総合すると、引用例には次の発明（以下「引用発明」という。）が記載されているものと認められる。
　
　「下地の基板１１上にアルミニウム系合金などの金属膜をスパッタリング法などにより形成し、リソグラフィとエッチングによりパターン化を施して金属配線１２を形成し、
　その上を被ってＣＶＤ法などによりＳｉＯ２やＰＳＧ膜などの層間絶縁膜１３を堆積し、前記層間絶縁膜１３にリソグラフィとエッチングにより接続孔１４を形成し、
　前記接続孔１４から前記層間絶縁膜１３上を被うように、タングステンのＣＶＤ法などによる金属膜１５を形成し、
　前記金属膜１５に対する研磨速度は大きいが前記層間絶縁膜１３に対する研磨速度が小さい金属用研磨液を用いて前記金属膜１５を研磨し、次いで前記金属膜１５と前記層間絶縁膜１３が同程度の研磨速度で研磨される中性研磨液に切り換えて、前記金属膜１５と前記層間絶縁膜１３とを研磨し、さらに、前記金属膜１５の研磨速度よりも前記層間絶縁膜１３の研磨速度の方が大きい絶縁膜用アルカリ性研磨液に切り換えて、前記接続孔１４に埋め込まれた金属が前記層間絶縁膜１３の表面から突出した状態とするとともに、前記層間絶縁膜１３の表面粗さを小さくし、前記層間絶縁膜１３上の前記金属膜１５を完全に除去する工程を備えた
　多層配線をもつ半導体装置の１層目金属配線から２層目金属配線のための層間絶縁膜を平坦化する方法。」
　
３．本願発明と引用発明との対比
（１）引用発明の「下地の基板１１」及び「金属配線１２」は、各々本願発明の「半導体基板」及び「第１導電層」に相当する。
　したがって、引用発明の「下地の基板１１上にアルミニウム系合金などの金属膜をスパッタリング法などにより形成し、リソグラフィとエッチングによりパターン化を施して金属配線１２を形成」する段階は、本願発明の「半導体基板上に第１導電層を形成する段階」に相当する。
　
（２）引用発明の「ＳｉＯ２やＰＳＧ膜などの層間絶縁膜１３」は、本願発明の「第１絶縁膜」に相当する。
　したがって、引用発明の「その上を被ってＣＶＤ法などによりＳｉＯ２やＰＳＧ膜などの層間絶縁膜１３を堆積」する段階は、本願発明の「前記第１導電層上に第１絶縁膜を形成する段階」に相当する。
　
（３）引用発明の「接続孔１４」は、本願発明の「コンタクトホール」に相当する。
　そして、一般に、リソグラフィとエッチングによって所望の位置のみに構造物を残すことをパターニングということは当業者の技術常識であるから、引用発明の「前記層間絶縁膜１３にリソグラフィとエッチングにより接続孔１４を形成」する段階は、本願発明の「前記第１絶縁膜をパターニングして、その中に前記第１導電層の一部が露出されるようにコンタクトホールを画定する段階」に相当する。
　
（４）引用発明の「タングステンのＣＶＤ法などによる金属膜１５」は、本願発明の「第２導電層」に相当する。
　したがって、引用発明の「前記接続孔１４から前記層間絶縁膜１３上を被うように、タングステンのＣＶＤ法などによる金属膜１５を形成」する段階は、本願発明の「前記第１絶縁膜上及び前記第１導電層の露出された部分上に広がる障壁層を形成する段階と、　前記障壁層上及び前記コンタクトホール内部に広がる第２導電層を形成する段階」に対応しており、両者は、「前記第１絶縁膜の上方及びコンタクトホール内部に広がる第２導電層を形成する段階」である点で一致する。
　
（５）引用発明の「前記金属膜１５に対する研磨速度は大きいが前記層間絶縁膜１３に対する研磨速度が小さい金属用研磨液」は、本願発明の「前記第２導電層及び第１絶縁膜を各々第１速度及び第１速度よりも小さい第２速度で研磨することができる第１スラリー」に相当する。
　したがって、引用発明の「前記金属膜１５に対する研磨速度は大きいが前記層間絶縁膜１３に対する研磨速度が小さい金属用研磨液を用いて前記金属膜１５を研磨」する段階は、本願発明の「前記第２導電層及び第１絶縁膜を各々第１速度及び第１速度よりも小さい第２速度で研磨することができる第１スラリーを用いて、前記第２導電層を研磨する段階」に相当する。
　
（６）引用発明の「前記金属膜１５の研磨速度よりも前記層間絶縁膜１３の研磨速度の方が大きい絶縁膜用アルカリ性研磨液」は、本願発明の「前記第２導電層及び第１絶縁膜を各々第３速度及び第３速度よりも大きい第４速度で研磨することができる第２スラリー」に相当する。
　したがって、引用発明の「前記金属膜１５の研磨速度よりも前記層間絶縁膜１３の研磨速度の方が大きい絶縁膜用アルカリ性研磨液に切り換えて、前記接続孔１４に埋め込まれた金属が前記層間絶縁膜１３の表面から突出した状態とするとともに、前記層間絶縁膜１３の表面粗さを小さくし、前記層間絶縁膜１３上の前記金属膜１５を完全に除去する」段階は、本願発明の「前記第２導電層及び第１絶縁膜を各々第３速度及び第３速度よりも大きい第４速度で研磨することができる第２スラリーを用いて、前記第１絶縁膜及びコンタクトホール内部の第２導電層を研磨する段階」に相当する。
　
（７）引用発明は、「多層配線をもつ半導体装置の１層目金属配線から２層目金属配線のための層間絶縁膜を平坦化する方法」に関するものであるが、当該「層間絶縁膜」が、「接続孔１４」に「金属膜１５」が埋め込まれた「層間絶縁膜１３」を指すことは当業者にとって明らかであり、また、「接続孔１４」に埋め込まれた「金属膜１５」が「１層目金属配線」と「２層目金属配線」とを接続するためのコンタクトプラグとして機能すること、換言すれば、引用発明の「多層配線をもつ半導体装置の１層目金属配線から２層目金属配線のための層間絶縁膜を平坦化する方法」により、「１層目金属配線」と「２層目金属配線」とを接続するためのコンタクトプラグが形成されることも当業者にとって明らかである。
　したがって、引用発明の「多層配線をもつ半導体装置の１層目金属配線から２層目金属配線のための層間絶縁膜を平坦化する方法」は、本願発明の「コンタクトプラグ形成方法」に相当する。
　
（８）したがって、本願発明と引用発明とは、
　「半導体基板上に第１導電層を形成する段階と、
　前記第１導電層上に第１絶縁膜を形成する段階と、
　前記第１絶縁膜をパターニングして、その中に前記第１導電層の一部が露出されるようにコンタクトホールを画定する段階と、
　前記第１絶縁膜の上方及びコンタクトホール内部に広がる第２導電層を形成する段階と、
　前記第２導電層及び第１絶縁膜を各々第１速度及び第１速度よりも小さい第２速度で研磨することができる第１スラリーを用いて、前記第２導電層を研磨する段階と、
　前記第２導電層及び第１絶縁膜を各々第３速度及び第３速度よりも大きい第４速度で研磨することができる第２スラリーを用いて、前記第１絶縁膜及びコンタクトホール内部の第２導電層を研磨する段階と、を含むコンタクトプラグ形成方法。」
　
　である点で一致し、以下の点で相違する。
　
（相違点）
　「前記第１絶縁膜の上方及びコンタクトホール内部に広がる第２導電層を形成する段階」が、本願発明では、「前記第１絶縁膜上及び前記第１導電層の露出された部分上に広がる障壁層を形成する段階と、　前記障壁層上及び前記コンタクトホール内部に広がる第２導電層を形成する段階」であるのに対して、引用発明では、「前記接続孔１４から前記層間絶縁膜１３上を被うように、タングステンのＣＶＤ法などによる金属膜１５を形成」する段階である点。換言すれば、引用発明は、本願発明の「前記第１絶縁膜上及び前記第１導電層の露出された部分上に広がる障壁層を形成する段階」に相当する段階を備えていない点。
　
５．相違点についての当審の判断
（１）一般に、コンタクトホールにコンタクトプラグを形成するに際して、まずコンタクトホールの内部に障壁層を形成し、次いで、当該障壁層の上にコンタクトプラグの本体となる金属を形成してコンタクトホールを充填するという手法を用いることは、例えば、本願の優先権主張の日前に日本国内において頒布された刊行物である以下の周知例１及び２にも記載されているように、当業者における周知技術である。
　
ａ．周知例１：特開平８−２８８３９１号公報
　「【００１８】
図８は障壁層５６及び配線層５８を形成する段階を示す。第１コンタクトホールｈ
１
の形成された前記結果物上に、例えばチタンを蒸着して障壁層５６を形成したのち、この障壁層５６上に、例えばタングステンを蒸着して配線層５８を形成する。
　
ｂ．周知例２：特開平７−２８６２７１号公報
　「【０００３】
アスパクト比が高いコンタクトホールを埋め立てる方法にはタングステンプラグ（W-Plug）工程が提案された。特に、前記タングステンプラグ工程は下部に接着層(adhesion layer)または障壁層（barrier layer)としてスパッタリング方法により形成されるＴｉＮ層またはＴｉ層が必要となる。
　
（２）したがって、上記周知例１及び２に記載された周知技術を勘案すれば、引用発明において、「前記接続孔１４から前記層間絶縁膜１３上を被うように、タングステンのＣＶＤ法などによる金属膜１５を形成」するに先立って、障壁層を形成しておくこと、すなわち、本願発明のように、「前記第１絶縁膜上及び前記第１導電層の露出された部分上に広がる障壁層を形成する段階と、　前記障壁層上及び前記コンタクトホール内部に広がる第２導電層を形成する段階」とを含むようにすることは、当業者が容易になし得たことである。
　
　したがって、本願発明は、引用発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、平成２２年７月２０日付けで通知した拒絶の理由において指摘したとおり、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができない。
　
６．むすび
　以上検討したとおりであるから、他の請求項について検討するまでもなく本願は拒絶をすべきものである。
　よって、上記結論のとおり審決する。