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　特願２００８−２９０１２５「ヒロック・フリー多層メタル線を有する薄膜構造」拒絶査定不服審判事件〔平成２１年　２月２６日出願公開、特開２００９−　４４１９４〕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７年４月２０日（パリ条約による優先権主張１９９４年４月２８日、米国）に出願した特願平７−９５２３１号（以下、「原出願」という。）の一部を平成２０年１１月１２日に新たな特許出願としたものであって、平成２３年７月２９日付けで拒絶理由が通知され、これに対して平成２４年１月２３日付けで意見書及び手続補正書が提出されたが、同年２月１５日付けで拒絶査定がなされ、これを不服として同年６月２５日付けで拒絶査定不服審判の請求がなされたものである。
　
２　本願発明
　本願の請求項１及び２に係る発明は、平成２４年１月２３日付け手続補正書より補正された明細書、特許請求の範囲及び図面の記載からみて、補正された特許請求の範囲の請求項１及び２に記載されたとおりのものと認められるところ、その請求項１に記載された発明（以下、「本願発明」という。）は、次のとおりのものである。
　
　「【請求項１】
　薄膜構造であって、
　基板と、メタル線とを備え、
　前記メタル線は、前記基板上に支持された、ベースメタルとバリアメタルの複数の交互層の三層膜であり、前記ベースメタルは、アルミニウムで構成され、かつ８００Å（オングストローム）以下の厚さを有し、前記バリアメタルの層は、前記ベースメタルの二つの層の間に挿入されており、１つのベースメタル層は頂部ベースメタル層であり、
　前記バリアメタルは、高融点メタル又は高融点メタル合金から成り、
　前記バリアメタルは、追加の幅を前記メタル線に加えず、
　前記頂部ベースメタル層はバリアメタル層でキャッピングされない、
　ことを特徴とする薄膜構造。」
　
３　引用刊行物及びその摘記事項
　原査定の拒絶の理由に引用した本願の原出願の優先権主張の日前に国内において頒布された特開昭６３−１５５７４３号公報（以下、「刊行物１」という。）には、次の事項が記載されている。（なお、下線は当審が引いたものである。）
　
（刊１ア）「〔産業上の利用分野〕
　本発明は、
ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体装置
　
高集積化、高性能化に対応してアルミニウム（Ａｌ）配線についても微細化がなされており
〔従来の技術〕
　
アルミニウムの微細配線では使用時の電流密度が増加するために、エレクトロマイグレーションによる断線が、そして高温放置（１２５℃以上）でこの配線に加わる引っ張り応力に起因するストレスマイグレーションによる断線が配線の信頼性確保の妨げとなっていた
配線幅がザブミクロン程度となると、Ａｌ配線幅がアルミニウムのグレインザイズよりも小さくなることがあり、耐マイグレーション性が十分でない
〔発明が解決しようとする問題点〕
　配線の材質（成分・組成）によるのでなく
配線の構造から微細なアルミニウム配線の耐マイグレーション性を高める
　また、アルミニウム配線としての耐熱性を向上させることも信頼性を高めるために求められている。」(１頁右下欄５行〜２頁左上欄最終行)
　
（刊１イ）「〔作　用〕
　
アルミニウム層をスパッタリング法、真空蒸着などで形成しているときにはそのグレインが大きくなることが多いが、アルミニウム以外の金属層（薄膜）をアルミニウム層がはさんでいるようにしてアルミニウム層厚さを限定し、かつそのアルミニウム層の厚さが２００ｎｍ以下とするのが好ましい。このような構造的にアルミニウム配線のそれぞれを規定しているので、大きなＡｌグレインの成長が阻止できる
通常の電流許容度を有するためには一般的に１０００ｎｍ程度の厚みを必要とするので、アルミニウム層を少なくとも５層形成し、これらアルミニウム層の間に他の金属層を少なくとも４層形成することになる
　
他の金属層はＣｕ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｃ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｒ，Ｐｔ，ＡｕおよびＡｇの少なくとも一種からなり、一層当り厚さは１〜２０ｎｍ、好ましくは２〜１０ｎｍ
　要するに、
微細配線を相対的に大電流が流れる時の発熱によってアルミニウム原子が移動して結晶粒界面での切断を招くという状況を、（１）粒径（グレインザイズ）を非常に小さくおさえて移動による影響を少なくし、そして（２）移動性の低い「他の金属」によってアルミ原子の移動そのものをブロックすることで改善する
　
（刊１ウ）「〔実施例〕
　以下、添付図面を参照して本発明の実施態様例によって本発明を説明する。
　・・・(略)・・・
　例えば、
アルミニウム層から半導体ウェハ上へスパッッタリングで形成するとして、厚さ５〜４０ｎｍのアルミニウム層と厚さ１〜６ｎｍの金属（チタン）層とを繰り返し積層する
　
（刊１エ）第１図には、半導体装置の断面図として、半導体基板４の上に絶縁膜５、その上にアルミニウム層２Ａ、金属層３Ａ、その上に順次アルミニウム層と金属層とが交互に積層（２Ｂ，３Ｂ，２Ｃ，３Ｃ，２Ｄ，３Ｄ）され、最上部にアルミニウム層２Ｅが積層された積層構造が看取できる。
　
　
４　刊行物１に記載された発明
　上記摘記事項（刊１ア）〜（刊１ウ）を整理すると、刊行物１には、次の発明（以下、「刊行物１発明」という。）が記載されている。
　
　「積層構造の配線膜を有する半導体装置であって、
　半導体ウェハ及び配線膜からなり、
　前記配線膜は、半導体ウェハの上に形成され、アルミニウム層と金属層とを繰り返し積層し、アルミニウム層の各層は、５〜４０ｎｍの厚さを有し、前記半導体ウェハの上に、アルミニウム層が形成され、その上に順次、金属層とアルミニウム層とが交互に積層されており、
　前記金属層は、チタンからなる、
半導体装置」
　
５　当審の判断（対比・判断）
（１）本願発明１と刊行物１発明とを対比すると、以下のとおりである。
　ア　刊行物１発明の「半導体ウェハ」は、本願発明の「基板」に相当する。
　
　イ　本願発明における「ベースメタル」は、実施例等において、アルミニウムからなっているものであるから、刊行物１発明の「アルミニウム層」は、本願発明の「ベースメタル」に相当する。
　
　ウ　刊行物１発明の「金属層」は、チタンであるところ、一般にチタンがバリアメタルとして機能することは当業者における技術常識であり、また、本願発明の「バリアメタル」は、「ベースメタルを互いに隔離すべく作用する」（本願明細書【００１７】）ものであり、一方、刊行物１発明の「金属層」は、刊行物１の記載事項（刊１イ）「アルミニウム以外の金属層（薄膜）をアルミニウム層がはさんでいるようにしてアルミニウム層厚さを限定し、・・・(略)・・・構造的にアルミニウム配線のそれぞれを規定しているので、大きなＡｌグレインの成長が阻止できる」との説明から、刊行物１発明の「金属層」も、本願発明の「バリアメタル」と同様にベースメタルに相当するアルミニウム層を互いに隔離すべく作用していることは明らかであるから、刊行物１発明の「金属層」は、本願発明の「バリアメタル」に相当する。
　
　エ　刊行物１発明の「積層構造の配線膜」は、アルミニウム層と金属相とが積層したものであるから、本願発明の「メタル線」に相当する。
　
　オ　本願発明の「薄膜構造」は、基板と、複数層の膜であるメタル線とを備えたものであり、刊行物１発明の「配線膜」も薄膜状であることは明らかであるから、刊行物１発明の「半導体ウェハ及び配線膜からなり」、「積層構造の配線膜を有する半導体装置」は、本願発明の「薄膜構造」に相当する。
　
　カ　刊行物１発明のアルミニウム層の各層の厚さは「厚さ５〜４０ｎｍ」であり、４０ｎｍは、単位を変えると４００Åに相当するから、本願発明の「８００Å以下の厚さ」に相当する。
　
　キ　刊行物１発明の配線膜の「半導体ウェハの上に、アルミニウム層が形成され、その上に順次、金属層とアルミニウム層とが交互に積層されており」との構成から、配線膜の最下層がアルミニウム層であることは明らかであり、また、金属層とアルミニウム層との交互積層について、刊行物１の記載事項（刊１イ）によれば、Ａｌグレインの成長を阻止するために「アルミニウム以外の金属層をアルミニウム層がはさんでいるようにしてアルミニウム層厚さを限定」する旨説明されていることから、例えば、アルミニウム層の厚さを２００ｎｍとした場合の第１図にも示されているように、アルミニウム層が最上層に来るように積層されることは明らかである。
　したがって、刊行物１発明の「アルミニウム層と金属層とを繰り返し積層し、アルミニウム層の各層は、５〜４０ｎｍの厚さを有し、前記絶縁膜の上に、アルミニウム層が形成され、その上に順次、金属層とアルミニウム層とが交互に積層されており」と、本願発明の「ベースメタルとバリアメタルの複数の交互層の膜であり、前記ベースメタルは、アルミニウムで構成され、かつ８００Å（オングストローム）以下の厚さを有し、前記バリアメタルの層は、前記ベースメタルの二つの層の間に挿入されており、１つのベースメタル層は頂部ベースメタル層」とは、「ベースメタルとバリアメタルの複数の交互層の膜であり、前記ベースメタルは、アルミニウムで構成され、かつ８００Å（オングストローム）以下の厚さを有し、前記バリアメタルの層は、前記ベースメタルの二つの層の間に挿入されており、１つのベースメタル層は頂部ベースメタル層」である点で一致している。
　
　ク　刊行物１発明の配線膜のの最上層(頂部)が、アルミニウム層であることは、上記キで摘示したとおりであり、「金属層」でキャッピングしていないから、刊行物１発明は、本願発明の「頂部ベースメタル層はバリアメタル層でキャッピングされない」との構成を備えていることは明らかである。
　
　ケ　本願発明における「バリアメタルは、追加の幅を前記メタル線に加えず」との発明特定事項は、本願明細書の下記の説明によれば、ベースメタルの全側面を覆う事で、ベースメタルの幅に、追加の幅を加えることになるキャッピング層を設けないことを意味しているものであるが、上記キで摘示したとおり、刊行物１発明の配線膜の最上層(頂部)は、アルミニウム層であり、キャッピング層を有しておらず、また、刊行物１には、積層構造の配線膜の側面を金属層で覆うことも記載されていない。
　したがって、刊行物１発明の「金属層」は、アルミニウム層に追加の幅を加えておらず、本願発明の「バリアメタルは、追加の幅を前記メタル線に加えず」との構成を有していることは明らかである。
　「【発明の効果】【００１８】・・・(略)・・・
  更に、本発明のバリアメタルは、ベースメタル上に層をなし、かつベースメタルをキャッピングしないので、追加の幅が線に加わらない。即ち、小さな線幅を有することができる。」
 「【００２４】
  この方法の別の欠点−
増大した線幅
キャッピング層であるので、それは、延伸しかつベースメタル３４の全側面と正確に位置合せされなければならない。ベースメタルとのキャッピング・メタルの側面位置合せは、間隔（ディスタンス）３７と３９の合計に等しい追加の幅を加える
　「【００２７】
  本発明は、ベースメタルとバリアメタルの交互層を備えている新規の多層構造である。・・・(略)・・・本発明の別の利点は、小さな線幅である。本発明の
バリアメタルは、ベースメタル上に層をなし、かつベースメタルをキャッピングしないので、線には追加の幅が加えられない
　
　そこで、上記ア〜ケの事項を考慮すると、本願発明と刊行物１発明とは、
　「薄膜構造であって、
　基板と、メタル線とを備え、
　前記メタル線は、前記基板上に支持された、ベースメタルとバリアメタルの複数の交互層の膜であり、前記ベースメタルは、アルミニウムで構成され、かつ８００Å（オングストローム）以下の厚さを有し、前記バリアメタルの層は、前記ベースメタルの二つの層の間に挿入されており、１つのベースメタル層は頂部ベースメタル層であり、
　前記バリアメタルは、追加の幅を前記メタル線に加えず、
　前記頂部ベースメタル層はバリアメタル層でキャッピングされない、
　ことを特徴とする薄膜構造。」
の点で一致し、次の点で相違する。
　
　相違点１：本願発明のバリアメタルは、「高融点メタル又は高融点メタル合金から成」っているのに対して、刊行物１発明では、金属層としてチタンを用いている点。
　相違点２：ベースメタルとバリアメタルの複数の交互層が、本願発明は、「三層膜」であるのに対して、刊行物１発明では、三層膜について記載されていない点。
　
（２）相違点１、２についての検討
＜相違点１について＞
　刊行物１の記載事項（刊１イ）には、「他の金属層はＣｕ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｃ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｒ，Ｐｔ，ＡｕおよびＡｇの少なくとも一種からなり」と説明されており、刊行物１発明の「金属層」が、チタンのみに限定されず、「Ｃｕ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｃ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｒ，Ｐｔ，ＡｕおよびＡｇの少なくとも一種」の何れを選択してもよいことは明らかである。
　また、上記の金属の内「Ｍｏ，Ｗ，Ｃｒ」は、高融点金属であるから、刊行物１発明の「金属層」として、「Ｍｏ，Ｗ，Ｃｒ」の何れかを選び、相違点１としての本願発明の発明特定事項「バリアメタルは、高融点メタル又は高融点メタル合金から成り」とすることは、当業者ならば容易に想到し得た事項である。
　
＜相違点２について＞　　
　ア　配線膜の総膜厚について、刊行物１の（刊１イ）には、「配線膜として
通常の電流許容度を有するためには一般的に１０００ｎｍ程度の厚みを必要とする
１０００ｎｍ程度
　しかしながら、刊行物１の記載事項(刊１ア)の産業上の利用分野にも記載されているように刊行物１発明は、種々のＩＣ，ＬＳＩ等の半導体装置において、微細化が求められているアルミニウム配線を対象としているものであり、配線膜の総厚みが、「
１０００ｎｍ程度
　
　イ　また、刊行物１発明における配線膜の積層構造として、９層以上の層構造が例示されているが、刊行物１の記載事項（刊１イ）には、「アルミニウム以外の金属層（薄膜）をアルミニウム層がはさんでいるようにしてアルミニウム層厚さを限定し、かつそのアルミニウム層の厚さが２００ｎｍ以下とするのが好ましい。このような構造的にアルミニウム配線のそれぞれを規定しているので、大きなＡｌグレインの成長が阻止できる。」、「微細配線を相対的に大電流が流れる時の発熱によってアルミニウム原子が移動して結晶粒界面での切断を招くという状況を、（１）粒径（グレインザイズ）を非常に小さくおさえて移動による影響を少なくし、そして（２）移動性の低い「他の金属」によってアルミ原子の移動そのものをブロックすることで改善する。」と説明されており、アルミニウム以外の金属層（薄膜）をアルミニウム層がはさんでいるようにしてアルミニウム層厚さを限定していれば、その作用が発揮しうることは明らかであり、その作用を発揮する積層構造として、９層以上であることが必須の事項ではないことも明らかである。
　
　ウ　一方、微細化が求められている半導体装置の配線として、電源線、信号線或いはトランジスタのゲート線等、配線が担うべき電流の大きさ、信号の伝搬速度遅延に影響する抵抗成分等が一定ではない種々のものが知られており、また、それらに応じて、幅、厚さ等も様々なものがあり、例えば、アルミニウム配線の厚みとして、０．１μｍ程度の厚みのものが、下記の刊行物に記載されているように本願の原出願の優先権主張の日前において、周知である。
　                                                                
 ＜周知技術を示す刊行物（以下、「周知刊行物」という。）の記載事項＞
周知刊行物１：特開平５−３２６７２６号公報
　「【０００９】・・・(略)・・・次に、従来のビアホールの形成方法を［図４４］〜［図４６］を参照して説明する。
【００１０】［図４４］に示すように、半導体基板４００上にソース・ドレイン領域４０３、ポリシリコンゲート４０５からなるＭＯＳトランジスタ４０１を形成し、半導体基板４００上及び、ＭＯＳトランジスタ４０１上に膜厚０．２μｍの第１の層間絶縁膜４０７を形成する。続いて
、膜厚０．１μｍのアルミニウム等からなる第１の金属配線層４０９
【００１１】続いて、［図４５］に示すように、膜厚０．２μｍの第２の層間絶縁膜４１１を形成し、レジストをマスクとして、第１の金属配線層４０９に達するビアホール４１２を形成する。ここで、ビアホールの開孔幅は第１の金属配線層の幅よりも小さくとり、・・・(略)・・・
続いて、膜厚０．１μｍのアルミニウムなどからなる第２の金属配線層４１３を形成する
　
周知刊行物２：特開平６−６１３５１号公報
　「【０００４】図９は、このような構造を有する集積回路における配線容量と配線幅の間の関係を示す。図９ａのグラフは、基板からの距離を一定（１μｍ）とした場合の、配線厚ｔをパラメータとした、配線幅Ｗと容量値との関係を示している。図９ｂは図９ａの関係を得るための測定の条件を模式的に図示する。図９ａのグラフにおいて、曲線Ａ〜Ｄはそれぞれ配線厚ｔが２μｍ、１μｍ、０．５μｍ、
０．１μｍ
抵抗成分を低くする必要があることなどに対応して、ある程度以上の大きさが要求されるので、配線厚ｔは際限なく小さくすることはできない
　
　エ　さらに、刊行物１発明における積層構造の配線膜を、従来のアルミニウムのみからなる配線と同じ抵抗値を有する配線とするためには、アルミニウムに比べ、その他の金属の抵抗値が高いため、その他の金属の割合が多ければ多い程、総膜厚を厚くしなければならないものであり、周知の課題である微細化の観点から、厚さにおけるアルミニウムの割合をできるだけ多くし、その他の金属の厚みの割合を減らした方がよいことは明らかである。
　加えて、刊行物１発明における積層構造の配線膜を、効率化と言う製造工程における基本的な課題の点から、工程数を減らしたい、即ち、積層膜数を減らしたいとの要望を内在していることも当業者にとって自明のものである。
　
　オ　してみると、刊行物１発明において、周知の０．１μｍ程度のアルミニウム配線と同程度の抵抗を持たせた配線を実現するために、例えば、４０ｎｍ程度の厚さの２つのアルミニウム層の間に、金属層をはさんだ三層構造とすることは当業者が容易になし得た事項である。
　
　カ　なお、本願発明のメタル線の層数について、本願明細書には、
　「【００３０】
  図４に示した多層構造は、
二つよりも多くの数の層を有しうる
ベースメタルのあらゆる二つの隣接する層がある形式のバリアメタルによって分離されていること
との説明、即ち、ベースメタルのあらゆる二つの隣接する層がある形式のバリアメタルによって分離されて、二つよりも多くの数の層を有しうることが説明されているものの、三層膜とすること自体についての説明はなされていない。
　また、実施例として、
　「【００３２】
  ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）の基板上に６００Å（オングストローム）のＡｌ、１５０Å（オングストローム）のＴｉＷ及び６００Å（オングストローム）のＡｌを備えている３層スパッタ被膜(three  layer  sputter  depositedfilm)は、ヒロック形成なしで一時間の間４００℃に耐えうることが示された。この膜スタックのシート抵抗率は、同じ厚みのＡｌ膜（２％銅を含んでいる）について０．２５オーム／sq.であるのに対し、０．３６オーム／sq.であることが計測された。」
と、６００Åの２層のＡｌで、１５０ÅのＴｉＷをはさみ込んだ実施例のみが記載されているが、三層構造とすること自体及び８００Å以下のＡｌ膜厚と三層膜との関係の何れについても具体的な技術的意義は説明されていないし、自明なものでもない。　
　したがって、本願発明において「ベースメタルとバリアメタルの複数の交互層の三層膜であり、前記ベースメタルは、アルミニウムで構成され、かつ８００Å（オングストローム）以下の厚さを有し、前記バリアメタルの層は、前記ベースメタルの二つの層の間に挿入されており、１つのベースメタル層は頂部ベースメタル層であり」ことによる格別な効果を見出すことはできない。
　
　
６　むすび　
　以上のとおり、本願の請求項１に係る発明は、刊行物１に記載された発明及び周知の技術に基いて当業者が容易に発明をすることができたものであり、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ものであるから、本願の請求項２に係る発明については検討するまでもなく、本願は拒絶すべきものである。
　
　よって、結論のとおり審決する。