【事件の表示】
　特許第２９６８７８４号「研磨方法およびそれに用いる装置」の請求項１ないし１２に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２９６８７８４号の請求項１ないし１２に係る特許を維持する。
【理　由】
［１］手続の経緯
　特許第２９６８７８４号の請求項１ないし１２に係る発明についての出願は、平成１０年６月１９日に特許出願され、平成１１年８月２０にその発明について特許権の設定登録がされ、その後、その特許について、異議申立人坂本典子により特許異議の申立てがなされ、取消しの理由が通知され、その指定期間内である平成１２年１２月２８日に訂正請求（後日取下げ）がなされた後、再度取消しの理由が通知され、その指定期間内である平成１３年５月１日に訂正請求がなされたものである。
［２］訂正の適否についての判断
１．訂正請求の内容
　訂正請求は、願書に添付した明細書（以下、「特許明細書」という。）を訂正請求書に添付した訂正明細書のとおり訂正することを求めるものであり、その訂正の内容は次のとおりのものである。
（１）訂正事項ａ
　特許請求の範囲の請求項１における「基板面と、研磨布との接触面積の大きさに比例してポリッシングヘッドから基板に加える荷重の大きさを増減して研磨圧力を一定に保つ」を、「研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、基板表面と、研磨布との接触面積の増減に比例してポリッシングヘッドから基板に加える荷重の大きさを増減して研磨圧力を一定に保つ」と訂正する。
（２）訂正事項ｂ
　特許請求の範囲の請求項２における「圧力を減少させる」を、
「荷重を減少させる」と訂正する。
（３）訂正事項ｃ
　特許請求の範囲の請求項６における「２倍以上」を、
「４倍以上」と訂正する。
（４）訂正事項ｄ
　特許請求の範囲の請求項７における「、且つ基板上を往復動させるものであり、」を削除し（以下、「訂正事項ｄ−１」という。）、また、「増減する」を、
「増減して研磨圧力を一定に保つ」と訂正する（以下、「訂正事項ｄ−２」という。）。
（５）訂正事項ｅ
　特許明細書の段落【００２１】における「【発明が解決しようとする課題】」を、「【課題を解決するための手段】」と訂正（以下、「訂正事項ｅ−１」という。）し、また、「基板面と、研磨布との接触面積の大きさに比例してポリッシングヘッドから基板に加える荷重の大きさを増減して研磨圧力を一定に保つ」を、「研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、基板表面と、研磨布との接触面積の増減に比例してポリッシングヘッドから基板に加える荷重の大きさを増減して研磨圧力を一定に保つ」と訂正する（以下、「訂正事項ｅ−２」という。）。
（６）訂正事項ｆ
　特許明細書の段落【００２２】における「圧力を減少させる」を、「荷重を減少させる」と訂正する。
（７）訂正事項ｇ
　特許明細書の段落【００２６】における第２行の記載「２倍以上」を、
「４倍以上」と訂正する。
（８）訂正事項ｈ
　特許明細書の段落【００２７】における「且つ基板上を往復動させるものであり、」を削除する。
２．訂正の目的の適否、新規事項の有無および拡張・変更の存否
　上記訂正事項ａについては、特許明細書の特許請求の範囲の請求項１において、「基板面と、研磨布との接触面積の大きさ」を、「研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、基板表面と、研磨布との接触面積の増減」に限定するものであるから、特許請求の範囲の減縮を目的とするものに該当する。
　また、この限定は、段落【００３９】〜【００４１】の記載に基づくものであり、新規事項の追加に該当せず、かつ、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものでない。
　上記訂正事項ｂ、ｃ及びｄ−２については、誤記の訂正を目的とするものに該当する。
　また、これらの訂正事項は、それぞれ、段落【００３５】及び【００３８】〜【００４０】、並びに段落【００９１】〜【００９６】、並びに段落【００４５】〜【００４６】の記載に基づくものであり、新規事項の追加に該当せず、かつ、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものでない。
　上記訂正事項ｄ−１及びｅ−１については、明らかに誤記の訂正を目的とするものに該当するものであり、新規事項の追加に該当せず、かつ、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものでない。
　上記訂正事項ｅ−２、ｆ、ｇ及びｈについては、訂正事項ａ〜ｄによる特許請求の範囲の請求項１、２、６及び７の訂正に伴い、発明の詳細な説明の記載をこれに整合するように訂正するもので、明りょうでない記載の釈明を目的とするものに該当し、新規事項の追加に該当せず、かつ、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものでもない。
３．むすび
　したがって、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項ただし書及び同条第３項で準用する第１２６条第２項及び第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
３．特許異議の申立てについての判断
（１）申立ての理由の概要
　特許異議申立人坂本典子は、甲第１号証として特開平７−８８７５９号公報を、甲第２号証として特開平８−１１０４４号公報を、甲第３号証として特開昭５７−１６８８６１号公報、甲第４号証として特開平１−１９３１７２号公報を、甲第５号証として特開平６−３３８４８４号公報を提出し、本件請求項１ないし１２に係る発明は、甲第１ないし５号証に記載された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り、また、本件請求項２及び６に係る特許は、その記載が不備であるから、特許法第３６条第４項に規定する要件を満たしていない特許出願に対してなされたものであり特許を取り消すべきものである旨主張している。
（２）本件発明
　本件特許第２９６８７８４号の請求項１ないし１２に係る発明（以下、「本件発明１」ないし「本件発明１２」という。）は、訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１ないし請求項１２に記載された事項により特定される次のとおりのものである。
「　【請求項１】　ポリッシングヘッドを往復動させながら、テーブル上に上向きに保持された基板の上面を研磨する研磨方法であって、
　ポリッシングヘッドは、研磨すべき基板のすくなくとも表面一部に接触する研磨布を下面に有し、テーブルおよびポリッシングヘッドはそれぞれ一方向に回転駆動され、
　研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、基板表面と、研磨布との接触面積の増減に比例してポリッシングヘッドから基板に加える荷重の大きさを増減して研磨圧力を一定に保つことを特徴とする研磨方法。
　　【請求項２】　基板は円形であり、研磨布は、基板の直径のほぼ半分の径を有する大きさであり、
　ポリッシングヘッドの往復動は、基板の直径線上で研磨布を揺動させるものであり、
　研磨布の一部が基板の外部にはみ出して、基板と研磨布との接触面積が減少したときに研磨布に上方から加える荷重を減少させることにより研磨圧力を一定に保つことを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
　　【請求項３】　ポリッシングヘッドから基板に加える研磨圧力の大きさは、基板の径と、研磨布の径と、研磨布の中心座標とから求められた基板と研磨布との接触面積の大きさに対して決定されるものであり、研磨布が円形以外の形状の場合には、その研磨布とおなじ面積を有する等価円形研磨布を仮定し、その等価円形研磨布と基板との接触面積を計算して研磨圧力を決定することにより研磨圧力を一定に保つことを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
　　【請求項４】　研磨布の中心位置と、基板との接触位置とを予め計算したテーブルを作成しておき、研磨作業中にこのテーブルを参照し、研磨布を基板に圧下して研磨圧力を一定に保つために必要な荷重を制御することを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
　　【請求項５】　研磨布は、円形研磨布の外周一部を除去した非円形研磨布であり、一方向に回転させたときに、周速の早い研磨布の部分と基板との接触面積を減小させることによって、基板の中心付近と外周付近との研磨速度の相対的増大を緩和させることを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
　　【請求項６】　基板の回転方向とポリッシングヘッドの回転方向とは互いに逆方向であり、ポリッシングヘッドの回転速度の絶対値が基板の回転速度の４倍以上大きいことを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
　　【請求項７】　テーブルと、ポリッシングヘッドと、荷重制御部とを有する研磨装置であって、
　テーブルは、研磨すべき基板を定位置に上向けに保持するものであり、一方向に回転駆動され、
　ポリッシングヘッドは、下面の少なくとも一部に研磨布が張り付けられ、研磨布を一方向に回転駆動し、基板上を往復動させて基板の上面を研磨するものであり、
　荷重制御部は、研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、基板表面と、研磨布との接触面積の増減に比例してポリッシングヘッドから基板に加える荷重を増減して研磨圧力を一定に保つ機能を有するものであることを特徴とする研磨装置。
　【請求項８】　荷重制御部は、ポリッシングヘッドの位置座標から研磨布と基板との接触面積を算出し、接触面積の時間的変化を演算して荷重値を求め、この荷重値を、基板に対する研磨圧力を一定に保たせる制御指令としてポリッシングヘッドに出力するものであることを特徴とする請求項７に記載の研磨装置。
　【請求項９】　ポリッシングヘッドの下面に張られた研磨布が非円形の場合には、等価面積の円形研磨布の直径を非円形研磨布の直径であると仮定するものとし、研磨布は、円形、非円形に関わらず、その直径が実質的に基板のほぼ１／２の大きさであり、基板の面内で揺動させるものであることを特徴とする請求項７に記載の研磨装置。
　【請求項１０】　研磨布は、非円形研磨布であり、
　非円形研磨布は、研磨布の周縁領域と基板との接触面積を研磨布の回転中心領域と基板との接触面積より少なくしたものであることを特徴とする請求項７に記載の研磨装置。
　【請求項１１】　非円形研磨布は、円形研磨布の外周部の少なくとも一部の領域を除去したものであることを特徴とする請求項１０に記載の研磨装置。
　【請求項１２】　非円形研磨布は、楕円形であり、短径が基板の半径以下であることを特徴とする請求項１０に記載の研磨装置。」
３．特許法第２９条第２項違反について
（１）甲各号証に記載された発明
ア．甲第１号証には、次の事項が記載されている。
ａ．「図１および図２に示すように、本実施例のウェーハ研磨装置は、ウェーハ１をその研磨面（研磨すべき面）が上方へ向く状態で保持し、後述する第１の駆動手段により矢印Ａ方向に回転されるウェーハチャック２と、ウェーハ１上に研磨液としてのスラリー６ａ，６ｂを供給するための研磨液供給手段としてのノズル５ａ，５ｂと、ウェーハ１よりも小径の研磨パッドとしての研磨クロス４を保持し、後述する第２の駆動手段によりウェーハチャック２の回転方向と同方向（矢印Ｂ方向）に回転されかつ後述する往復移動手段により矢印Ｃで示すようにウェーハ１の前記研磨面に沿って往復移動動される研磨ヘッド３と、研磨ヘッド３を研磨クロス４を介してウェーハ１に押し付けるための加圧手段としての研磨ヘッド荷重調整用エアーシリンダー１０と、を備えている。前記研磨ヘッド３はウェーハ１よりも小径となっている。・・・（中略）・・・ウェーハは例えば、シリコン基板であり、」（段落【００２１】及び【００２２】）
ｂ．「上述したウェーハ研磨装置を使用し、ウェーハチャック２に研磨する面を上にしてウェーハ１を固定し、このウェーハチャック２を約５０ｒｐｍにて回転させるとともに、ウェーハ１の上面にスラリー６ａ，６ｂを約１０ｍｌ／分の割合で供給する。また、研磨ヘッド３を約１０００ｒｐｍにて回転し、約５００ｇ重／ｃｍ2の圧力で研磨クロス４をウェーハ１の研磨面に押し付けながら、研磨ヘッド３を研磨面上に往復運動させてウェーハ１の研磨を行う。研磨ヘッド３の往復運動幅はウェーハ１の約半径に等しい。
　ウェーハチャックの回転数は１０〜１０００ｒｐｍ程度、研磨クロスの回転数は１０〜２０００ｒｐｍ程度、研磨ヘッドの往復回数は１０〜１００往復／分、加圧手段（不図示）による圧力は約１０〜５００ｇ重／ｃｍ2程度が好ましい。研磨ヘッドを従来よりも小型化したため、それに比例しただけ研磨ヘッドの回転数を上げることが好ましい。」（段落【００２４】及び【００２５】）
　上記の記載事項から、甲第１号証には、次の発明が記載されていると認める。
　研磨ヘッドを往復動させながら、ウェーハチャック上に上向きに保持された基板の上面を研磨する研磨方法であって、
　研磨ヘッドは、研磨すべき基板のすくなくとも表面一部に接触する研磨クロスを下面に有し、ウェーハチャックおよび研磨ヘッドはそれぞれ一方向に回転駆動され、
　研磨クロスを往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、研磨圧力を一定に保つ研磨方法（以下、「甲第１号証記載の第１発明という。）、及び、
　ウェーハチャックと、研磨ヘッドと、研磨ヘッド荷重調整用エアーシリンダーとを有する研磨装置であって、
　ウェーハチャックは、研磨すべき基板を定位置に上向きに保持するものであり、一方向に回転駆動され、
　研磨ヘッドは、下面のすくなくとも一部に研磨クロスが張り付けられ、研磨クロスを一方向に回転駆動し、基板上を往復動させて基板の上面を研磨するものであり、
　加圧手段は、研磨クロス布を往復運動させつつ基板の上面を研磨する際に、研磨圧力を一定に保つ機能を有するものである研磨装置（以下、「甲第１号証記載の第２発明」という。）が記載されていると認める。
イ．甲第２号証には、次の事項が記載されている。
ａ．「先端に被加工物１を取着するワークホルダー２の後端には、回転力を伝達するモータ３と回転軸線上での摺動力を伝達するモータ４とが設けられている。ワークホルダー２は近傍に設置されたレーザー測長機５によりその位置を精密に制御される。ワークホルダー２と相対する位置には、被加工物１の曲率中心６を揺動中心軸７とするツールホルダー８が配置されている。被加工物１はワークホルダー２に保持され、ツールホルダー８の揺動中心軸７と被加工物１の曲率中心６とが合致する位置に位置出しされている。
　ツールホルダー８は以下のように構成されている。揺動中心軸７を中心に揺動自在な半円板状を成すタライ部９と、それに任意角度で揺動力を伝達するモータ１０とが係合されている。タライ部９の中央部には、材質がメタルボンド製で、且つ被加工物１の直径１／２〜１／５の直径を有するホイール状砥石１１を先端に具備し、モータ１２より回転力が伝達され、且つ送りモータ１３により揺動中心軸７と交差する回転軸線上での摺動が制御されるホイールホルダー１４が配設されている。」（段落【０００９】及び【００１０】）
ウ．甲第３号証には、次の事項が記載されている。
ａ．「研磨圧力が一定の時、研磨面に被研磨物が当たる面積によって研磨量が著しく変化してしまう」（公報第１頁右下欄第７〜９行）
ｂ．「本発明によれば被研磨物の位置に関する情報の他に被研磨物が研磨面に当たる研磨面積に従って研磨圧力を変化させながら研磨を行なう構成が用いられる。これにより本発明によれば任意の形状の被研磨物を正確でしかも美しい仕上げにすることが可能になる。」（第１頁右下欄第１７行目〜第２頁左上欄第２行目）
ｃ．「このような構成において、例えば、時計ケ−スのような被研磨物２のＡ面を圧力検知装置１の圧力検知面Ｂに押しつけながら、ハンドル４，６などを介して被研磨物２を移動させ（例えば矢印で示した方向に回転させる）被研磨物の位置情報をエンコーダを介しブログラムし、これを例えばＲＡＭ１１に記憶させる。又Ａ面をＢ面に接触させた時第３図（ａ）に示したように接触面積を近似値的に求める。これはＣＰＵ１３の制御のもとにスキャン回路１０を動作させ、第３図（ｂ）に図示したように順次マトリックスの列方向にスキャンパルスを発生させそれを増幅器ｌｃ，比較器１ｄを介して行方向に得られる出力を求め、どの圧力センサが圧力を感じているかを求めることにより測定される。第３図（ａ）の斜線部分で図示された部分が接触しているとすると、それぞれの行列に対応するところの論理値がハイレベルになることによりその数をソフトによりカウントすれば近似値的に接触面積を求めることができる。」（第２頁右上欄第１３行〜同頁左下欄第１１行）
ｄ．「このように圧力検知装置を用いて各点の近似面積情報をプログラムし、その研磨プログラムに従って研磨装置の研磨圧力を変化させることにより研磨面積の違いによる研磨寸法の変動を保証することができ、精密な形状でしかも美しい仕上りの研摩を行うことができる。」（第２頁左下欄第１４〜１７行）
ｅ．圧力検知装置の圧力検知面は、平面状であること。（第１及び２図）図
エ．甲第４号証（当審で引用した刊行物３）には、次の事項が記載されている。
ａ．「研磨すべき薄膜を形成した基板に、該薄膜の厚さを予め測定して成る複数の測定点を設定しておき、上記測定点を中心とした夫々一定面積を有する加工領域を画成し、該加工領域の面積よりも小さな面積になるように接触面の直径が設定された研磨用のパッドを上記加工領域内でジグザグ状の経路に沿って移動せしめると共に上記パッドの上記接触面の上記薄膜に対する接触圧力を各上記加工領域の中心位置である上記測定点の膜圧測定値に応じて変化せしめて、上記各加工領域毎に順次加工を行なうようにした基板上の薄膜の研磨方法。」（特許請求の範囲の請求項１）
ｂ．「ところで、パッド１０の接触面１０ａの形状が円形である場合、これを基板Ｐ上の一定の位置で回転させると薄膜に対する加工特性は第７図に示す如く、接触面１０ａの外周部に対応して鋭いエッジ状を呈する。さらに、かかるパッド１０を上述した如ジグザグ運動（第５図参照）させるとパッド１０の移動経路に沿ってジグザグ状の溝が形成されてしまい、これは薄膜の微視的平坦性を著しく害し問題となる。この問題に対し、パッド１０の接触面１０ａの形状を多角形にすることによりその解決を図ることができる。即ち、第３図は多角形の接触面１０ａを有するバッド１０を上記と同様基板Ｐ上の一定の位置で回転させた場合の加工特性を示しているが、第７図の如き接触面１０ａの外周部のエッジ状急峻性が緩和されていることがわかる。これは、接触面１０ａの外周部における薄膜に対する正味の加工時間が円形の場合に比し相対的に減少したことによるものであり、これにより薄膜表面の平坦性が微視的に向上する。」（第４頁左下欄第１５行〜同頁右下欄第１４行）
オ．甲第５号証には、次の事項が記載されている。
ａ．「本発明は、・・・ウエーハについてエッチング液中で研削加工とエッチングを同時に（並列的に）行うことにより、シリコンウエーハ製造工程の簡略化および製造所用時間の短縮化と、シリコンウエーハの品質向上とを達成することができる。」（段落【０００４】）
ｂ．「つぎに、この装置によるウエーハ研削工程の一例について説明すると、エッチング槽４にエッチング液１を連続的に供給して溢流させた状態とし、一旦エッチング液液面上に上昇させたウエーハチャック５にチャックコート２１を介してシリコンウエーハＷを定着した後、ウエーハチャック５を降下させてエッチング液１に浸漬する。次いで、研削部材７を降下させ砥石６を所定の圧力でウエーハＷに圧接させた後、ウエーハチャック５を自転させ、研削部材７を公転させると共にウエーハチャック５と逆向きに自転させる。研削工程においては、ウエーハＷの表面はエッチング液１に浸漬されており、該ウエーハ面と砥石６の研削面との間に常時エッチング液１が介在しているため、エッチング液の存在下で研削を行うことができる。」
（段落【００２３】）
（２）対比・判断
ア．本件発明１について
　本件発明１と上記甲第１号証に記載の第１発明とを対比すると、上記甲第１号証に記載の第１発明の「研磨ヘッド」、「ウェーハチャック」及び「研磨クロス」は、それぞれ本件請求項１に係る発明の「ポリッシングヘッド」、「テーブル」及び「研磨布」に相当するので、両者は、ポリッシングヘッドを往復動させながら、テーブル上に上向きに保持された基板の上面を研磨する研磨方法であって、
　ポリッシングヘッドは、研磨すべき基板のすくなくとも表面一部に接触する研磨布を下面に有し、テーブルおよびポリッシングヘッドはそれぞれ一方向に回転駆動され、
　研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、研磨圧力を一定に保つ点で一致し、研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、研磨圧力を一定に保つために、請求項１に係る発明では、基板表面と、研磨布との接触面積の増減に比例してポリッシングヘッドから基板に加える荷重の大きさを増減するのに対して、甲第１号証に記載の第１発明では、この点について不明である点で相違している。
　そこで、上記相違点について検討する。
　甲第３号証に記載の発明は、例えば、時計ケースのような研磨する表面に対して少なくとも垂直方向に凹凸のある任意の形状の被研磨物を、平面状の圧力検知装置の圧力検知面に押し付けることによりその近似的な接触面積を求めて、これを被研磨物が研磨装置の研磨面に当たる研磨面積として、その大きさに応じて研磨加重を変化させることによって研磨面積の違いによる研磨寸法の変動を保証することができ、精密な形状で美しい仕上がりの研磨を行うものであり、甲第１号証に記載の第１発明のような互いに平面状の基板表面と、研磨布とを接触面方向に相対的に往復動させることによる接触面積の増減を考慮した平坦化処理を想定したものでなく、また、研磨装置の研磨面がどのようなものであるのか不明である。従って、甲第３号証に記載のものを甲第１号証に記載の第１発明に適用して、相違点に示した本件発明１のように構成することが容易に想到し得たものとすることはできない。
　また、甲第２号証に記載の発明は、ツールホルダーを揺動させながら、ワークホルダーに保持された被加工物の球面を研磨するものであって、ツールホルダーは、ホイール状（カップ状）砥石を具備し、ワークホルダーおよびツールホルダーはそれぞれ一方向に回転駆動され、レーザー測長機によりワークホルダーの位置を精密に制御して、ツールホルダーの揺動中心軸と被加工物の曲率中心軸とが合致する位置に位置出しするものであり、
　甲第４号証に記載の発明は、研磨すべき膜厚を形成した基板に、該膜厚の厚さを予め測定して成る複数の測定点を設定しておき、上記測定点を中心とした夫々一定面積を有する加工領域を画成し、各加工領域毎にパッドの接触圧力を研磨すべき薄膜の膜圧変化に応じて設定することにより基板の全域に亘り膜厚を均一にし、又、研磨用のパッドの接触面を多角形にして接触面の外周部のエッジ状急峻性を緩和するものであり、
　甲第５号証に記載の発明は、研削加工とエッチングとを同時に行うものであって、砥石を所定の圧力でウエーハに圧接させた後、ウエーハチャックを自転させ、研削部材を公転させると共にウエーハチャックと逆向きに自転させるものであって、いずれも、本件発明１の特定事項である「研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、基板表面と、研磨布との接触面積の増減に比例してポリッシングヘッドから基板に加える荷重の大きさを増減して研磨圧力を一定に保つこと」を備えていない。
　そして、本件発明１は、上記特定事項を具備することにより「研磨布を揺動してウエハ表面の研磨処理を行うに際し、研磨布の揺動により生じるウエハ周辺部からの研磨布のはみ出し量を逐次算出し、その研磨布とウエハとの接触面積の変動によりポリッシングヘッドの荷重を変動させて、研磨圧力を一定とするものであり、その結果、ウエハ面内の研磨バラツキを低減させることができる」という明細書記載の顕著な効果を奏するものであり、本件発明１が上記甲第１号証ないし甲第５号証に記載されたものから容易に発明をすることができたものとすることはできない。
イ．本件発明２ないし本件発明６について
　本件発明２ないし本件発明６は、本件発明１を更に限定したものであるから、上記本件発明１についての判断と同様の理由により、甲第１号証ないし甲第５号証に記載されたものから容易に発明をすることができたものとすることはできない。
ウ．本件発明７について
　本件発明７と甲第１号証に記載の第２発明とを比較すると、上記甲第１号証に記載の第２発明の「ウェーハチャック」、「研磨ヘッド」、「加圧手段」及び「研磨クロス」は、それぞれ本件請求項７に係る発明の「テーブル」、「ポリッシングヘッド」、「荷重制御部」及び「研磨布」に相当するので、両者は、テーブルと、ポリッシングヘッドと、荷重制御部とを有する研磨装置であって、
　テーブルは、研磨すべき基板を定位置に上向けに保持するものであり、一方向に回転駆動され、
　ポリッシングヘッドは、下面の少なくとも一部に研磨布が張り付けられ、研磨布を一方向に回転駆動し、基板上を往復動させて基板の上面を研磨するものであり、荷重制御部は、研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、研磨圧力を一定に保つ機能を有するものである点で一致し、研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、研磨圧力を一定に保つために、荷重制御部が有する機能が、本件発明７では、基板表面と、研磨布との接触面積の増減に比例してポリッシングヘッドから基板に加える荷重を増減するのに対して、甲第１号証に記載の第２発明では、この点について不明である点で相違している。
　そこで、上記相違点について検討する。
　上記３．（２）イ．における本件発明１についての判断と同様の理由により甲第３号証に記載のものを甲第１号証に記載の第２発明に適用して、相違点に示した本件発明７のように構成することが容易に想到し得たものとすることはできない。
　また、上記３．（２）イ．における本件発明１についての判断と同様の理由により甲第２、４及び５号証に記載の発明は、いずれも、本件発明７の特定事項である「荷重制御部は、研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、基板表面と、研磨布との接触面積の増減に比例してポリッシングヘッドから基板に加える荷重を増減して研磨圧力を一定に保つ機能を有する」ことを備えていない。
　そして、本件発明７は、上記特定事項を具備することにより「研磨布を揺動してウエハ表面の研磨処理を行うに際し、研磨布の揺動により生じるウエハ周辺部からの研磨布のはみ出し量を逐次算出し、その研磨布とウエハとの接触面積の変動によりポリッシングヘッドの荷重を変動させて、研磨圧力を一定とするものであり、その結果、ウエハ面内の研磨バラツキを低減させることができる」という明細書記載の顕著な効果を奏するものであり、本件発明７が上記甲第１号証ないし甲第５号証に記載されたものから容易に発明をすることができたものとすることはできない。
エ．本件発明８ないし本件発明１２について
　本件発明８ないし本件発明１２は、本件発明７を更に限定したものであるから、上記本件発明７についての判断と同様の理由により、上記刊行物１及び刊行物５に記載されたものから容易に発明をすることができたものとすることはできない。
４．特許法第３６条違反について
　特許異議申立人は、本件発明２における「研磨布は基板の直径のほぼ半分の径を有する大きさであり、」の構成要件の効果について、段落【００４８】には「ウエハ直径の半分程度まで研磨布径を増大させると、確かに研磨速度は大きくなる。ところが・・・円形の研磨布１３の外周部が接触するウエハ中心部付近とウエハ外周部付近の研磨速度が相対的に大きくなってしまう。」と記載されているものの、上記構成要件に関する効果は記載されていないので、上述した記載と、本件特許発明の目的・効果である「全ての領域を均一に研磨する」ことと技術的に矛盾しており、本件発明２に関して、【発明の詳細な説明】に明確かつ十分に記載されているとはいえない旨主張している。
　しかしながら、上記構成要件は、加工速度（研磨速度）を大きくする（段落【００４７】及び【００４８】参照）等の他の効果との折り合いを付けたところで上記のように特定したものであるから、本件発明２に関する発明の詳細な説明が記載不備であるとすることはできない。
　また、本件発明６について、段落【００９５】及び図１６には、ポリッシングヘッドとウエハとを同一方向に回転させた場合に比べ、逆方向に回転させた場合の方が研磨バラツキが多い（「少ない」の誤記と認められる。）旨の実験結果が記載されていて、段落【００１９】にも記載されているように、ウエハの中心部と周辺部とにおける相対的な線速度の差は、ポリッシングヘッドとウエハとを同一方向に回転させた場合に比べて、逆方向に回転させた場合の方が大きくなり、研磨バラツキも大きくなるはずであって、このことは、本件発明の目的・効果である「すべての領域を均一に研磨」することと技術的に矛盾しており、本件発明６に関して、【発明の詳細な説明】に明確かつ十分に記載されているとはいえない旨主張している。
　しかしながら、本件発明６は、段落【００９６】及び【０１０４】にも記載されているように研磨液の流れによる研磨液の利用効率を考慮したものであり、さらに訂正請求により下記のように訂正されたので記載不備は解消され、特許異議申立人のいうような記載不備はない。
　また、当審が通知した第２回目取消理由通知は、特許明細書の段落【００９１】〜【００９６】、及び図１５、１６の記載からポリッシングヘッドの回転速度を４００ｒｐｍとして一定であるのに対して、基板の回転速度をを−１００〜４００ｒｐｍとしているが、これは基板の回転方向とポリッシングヘッドの回転方向とが互いに逆方向のときには、ポリッシングヘッドの回転速度の絶対値は基板の回転数の４倍以上大きいことになり、この値が２〜４倍については記載されてない。したがって、本件発明６における「基板の回転方向とポリッシングヘッドの回転方向とは互いに逆方向であり、ポリッシングヘッドの回転速度の絶対値が基板の回転速度の２倍以上大きいこと」は、発明の詳細な説明に記載したものとすることはできないというものであるが、この点については、平成１３年５月１日付け訂正請求により、本件請求項６において、「ポリッシングヘッドの回転速度の絶対値が基板の回転速度の４倍以上大きいこと」と訂正されたので記載不備は解消された。
　また、他に本件発明１ないし本件発明１２を拒絶すべき理由を発見しない。
［４］むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立ての理由及び証拠によっては、本件の請求項１ないし１２に係る特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件請求項１ないし１２係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１３年６月１４日（２００１．６．１４）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
　特許第２９６８７８４号発明の明細書（以下「特許明細書」という。）を、訂正請求書に添付した訂正明細書のとおり、すなわち、次の各訂正事項ａ〜ｈのとおり訂正する。
（１）訂正事項ａ
　特許請求の範囲の請求項１の記載を、特許請求の範囲の減縮を目的として、
「　【請求項１】　ポリッシングヘッドを往復動させながら、テーブル上に上向きに保持された基板の上面を研磨する研磨方法であって、
　ポリッシングヘッドは、研磨すべき基板のすくなくとも表面一部に接触する研磨布を下面に有し、テーブルおよびポリッシングヘッドはそれぞれ一方向に回転駆動され、
　研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、基板表面と、研磨布との接触面積の増減に比例してポリッシングヘッドから基板に加える荷重の大きさを増減して研磨圧力を一定に保つことを特徴とする研磨方法。」と訂正をする。
（２）訂正事項ｂ
　特許請求の範囲の請求項２の記載を、誤記の訂正を目的として、
「　【請求項２】　基板は円形であり、研磨布は、基板の直径のほぼ半分の径を有する大きさであり、
　ポリッシングヘッドの往復動は、基板の直径線上で研磨布を揺動させるものであり、
　研磨布の一部が基板の外部にはみ出して、基板と研磨布との接触面積が減少したときに研磨布に上方から加える荷重を減少させることにより研磨圧力を一定に保つことを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。」と訂正をする。
（３）訂正事項ｃ
　特許請求の範囲の請求項６の記載を、誤記の訂正を目的として、
「　【請求項６】　基板の回転方向とポリッシングヘッドの回転方向とは互いに逆方向であり、ポリッシングヘッドの回転速度の絶対値が基板の回転速度の４倍以上大きいことを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。」と訂正する。
（４）訂正事項ｄ
　特許請求の範囲の請求項７の記載を、誤記の訂正を目的として、
「　【請求項７】　テーブルと、ポリッシングヘッドと、荷重制御部とを有する研磨装置であって、
　テーブルは、研磨すべき基板を定位置に上向けに保持するものであり、一方向に回転駆動され、
　ポリッシングヘッドは、下面の少なくとも一部に研磨布が張り付けられ、研磨布を一方向に回転駆動し、基板上を往復動させて基板の上面を研磨するものであり、
　荷重制御部は、研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、基板表面と、研磨布との接触面積の増減に比例してポリッシングヘッドから基板に加える荷重を増減して研磨圧力を一定に保つ機能を有するものであることを特徴とする研磨装置。」と訂正する。
（５）訂正事項ｅ
　特許明細書の段落【００２１】の記載を、誤記の訂正、及び明瞭でない記載の釈明を目的として、
「　【００２１】
　【課題を解決するための手段】
　上記目的を達成するため、本発明による研磨方法においては、ポリッシングヘッドを往復動させながら、テーブル上に上向きに保持された基板の上面を研磨する研磨方法であって、ポリッシングヘッドは、研磨すべき基板のすくなくとも表面一部に接触する研磨布を下面に有し、テーブルおよびポリッシングヘッドはそれぞれ一方向に回転駆動され、
　研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、基板表面と、研磨布との接触面積の増減に比例してポリッシングヘッドから基板に加える荷重の大きさを増減して研磨圧力を一定に保つものである。」と訂正する。
（６）訂正事項ｆ
　特許明細書の段落【００２２】の記載を、明瞭でない記載の釈明を目的として、
「　【００２２】
　また、基板は円形であり、研磨布は、基板の直径のほぼ半分の径を有する大きさであり、
　ポリッシングヘッドの往復動は、基板の直径線上で研磨布を揺動させるものであり、
　研磨布の一部が基板の外部にはみ出して、基板と研磨布との接触面積が減少したときに研磨布に上方から加える荷重を減少させることにより研磨圧力を一定に保つものである。」と訂正する。
（７）訂正事項ｇ
　特許明細書の段落【００２６】の記載を、明りょうでない記載の釈明を目的として、
「　【００２６】
　また、基板の回転方向とポリッシングヘッドの回転方向とは互いに逆方向であり、ポリッシングヘッドの回転速度の絶対値が基板の回転速度の４倍以上大きいものである。」と訂正する。
（８）訂正事項ｈ
　特許明細書の段落【００２７】の記載を、明りょうでない記載の釈明を目的として、
「　【００２７】
　また、本発明による研磨装置においては、テーブルと、ポリッシングヘッドと、荷重制御部とを有する研磨装置であって、
　テーブルは、研磨すべき基板を定位置に上向けに保持するものであり、一方向に回転駆動され、
　ポリッシングヘッドは、下面の少なくとも一部に研磨布が張り付けられ、研磨布を一方向に回転駆動し、基板上を往復動させて基板の上面を研磨するものであり、
　荷重制御部は、研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、基板表面と、研磨布との接触面積の増減に比例してポリッシングヘッドから基板に加える荷重を増減して研磨圧力を一定に保つ機能を有するものである。」と訂正する。
（５４）【発明の名称】
研磨方法およびそれに用いる装置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　ポリッシングヘッドを往復動させながら、テーブル上に上向きに保持された基板の上面を研磨する研磨方法であって、
　ポリッシングヘッドは、研磨すべき基板のすくなくとも表面一部に接触する研磨布を下面に有し、テーブルおよびポリッシングヘッドはそれぞれ一方向に回転駆動され、
　
研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、基板表面と、研磨布との接触面積の増減に比例して
　【請求項２】　基板は円形であり、研磨布は、基板の直径のほぼ半分の径を有する大きさであり、
　ポリッシングヘッドの往復動は、基板の直径線上で研磨布を揺動させるものであり、
　研磨布の一部が基板の外部にはみ出して、基板と研磨布との接触面積が減少したときに研磨布に上方から加える荷重を減少させることにより研磨圧力を一定に保つことを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
　【請求項３】　ポリッシングヘッドから基板に加える研磨圧力の大きさは、基板の径と、研磨布の径と、研磨布の中心座標とから求められた基板と研磨布との接触面積の大きさに対して決定されるものであり、研磨布が円形以外の形状の場合には、その研磨布とおなじ面積を有する等価円形研磨布を仮定し、その等価円形研磨布と基板との接触面積を計算して研磨圧力を決定することにより研磨圧力を一定に保つことを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
　【請求項４】　研磨布の中心位置と、基板との接触位置とを予め計算したテーブルを作成しておき、研磨作業中にこのテーブルを参照し、研磨布を基板に圧下して研磨圧力を一定に保つために必要な荷重を制御することを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
　【請求項５】　研磨布は、円形研磨布の外周一部を除去した非円形研磨布であり、一方向に回転させたときに、周速の早い研磨布の部分と基板との接触面積を減少させることによって、基板の中心付近と外周付近との研磨速度の相対的増大を緩和させることを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
　【請求項６】　基板の回転方向とポリッシングヘッドの回転方向とは互いに逆方向であり、ポリッシングヘッドの回転速度の絶対値が基板の回転速度の
４倍以上
　【請求項７】　テーブルと、ポリッシングヘッドと、荷重制御部とを有する研磨装置であって、
　テーブルは、研磨すべき基板を定位置に上向けに保持するものであり、一方向に回転駆動され、
　ポリッシングヘッドは、下面の少なくとも一部に研磨布が張り付けられ、研磨布を一方向に回転駆動し、基板上を往復動させて基板の上面を研磨するもので
あり、
　荷重制御部は、研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、基板表面と、研磨布との接触面積の増減に比例してポリッシングヘッドから基板に加える荷重を増減して研磨圧力を一定に保つ機能を有するものであることを特徴とする研磨装置。
　【請求項８】　荷重制御部は、ポリッシングヘッドの位置座標から研磨布と基板との接触面積を算出し、接触面積の時間的変化を演算して荷重値を求め、この荷重値を、基板に対する研磨圧力を一定に保たせる制御指令としてポリッシングヘッドに出力するものであることを特徴とする請求項７に記載の研磨装置。
　【請求項９】　ポリッシングヘッドの下面に張られた研磨布が非円形の場合には、等価面積の円形研磨布の直径を非円形研磨布の直径であると仮定するものとし、研磨布は、円形、非円形に関わらず、その直径が実質的に基板のほぼ１／２の大きさであり、基板の面内で揺動させるものであることを特徴とする請求項７に記載の研磨装置。
　【請求項１０】　研磨布は、非円形研磨布であり、
　非円形研磨布は、研磨布の周縁領域と基板との接触面積を研磨布の回転中心領域と基板との接触面積より少なくしたものであることを特徴とする請求項７に記載の研磨装置。
　【請求項１１】　非円形研磨布は、円形研磨布の外周部の少なくとも一部の領域を除去したものであることを特徴とする請求項１０に記載の研磨装置。
　【請求項１２】　非円形研磨布は、楕円形であり、短径が基板の半径以下であることを特徴とする請求項１０に記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、基板、特に半導体デバイスパターンが形成された半導体ウエハの表面を平坦化処理する基板の研磨方法およびその方法に用いる研磨装置に関するものである。
　【０００２】
　【従来の技術】
　半導体ウエハの表面層を平坦化処理する研磨装置として、例えば特開昭６３−２５６３５６公報（先行例１）には、図１７に示すように研磨定盤３８と、その上方に配設された研磨ヘッド３９との組み合わせを用いた研磨装置が記載されている。この装置によれば、研磨定盤３８の上面に研磨布１３を貼り、研磨ヘッド３９の下面に半導体ウエハ１を吸着させ、研磨定盤３８と研磨ヘッド３９を同一方向に略同一速度で強制回転させ，かつ回転している研磨ヘッド３９を研磨布１３に押し付けながら水平方向に揺動させることで，半導体ウエハ１の表面層を平坦に研磨することができる。研磨液３７は、研磨定盤３８に上向きに張られた研磨布１３上に供給され、この研磨液の供給を受けながら研磨ヘッド３９に下向きに保持された半導体ウエハ１の表面層が研磨されてゆくことになる。
　【０００３】
　別の形態の研磨装置として、特開平５−１６００８８公報（先行例２）には、図１８に示されているように、研磨面を上向きにしてウエハを研磨定盤３８に保持する例がある。この装置は、回転用モータで回転駆動される研磨定盤３８と、研磨治具（研磨ヘッド）３３との組み合わせを用い、研磨治具３３にウエハ１よりも小径の研磨布１３を保持し、研磨治具３３をウエハ１の研磨面に沿って往復運動させつつ、研磨するものである。
　【０００４】
　研磨治具３３は、研磨布１３をウエハ１に押し付ける押圧機構３２と、半導体ウエハ１の表面層厚を測定する膜厚測定器３１とを備えている。かかる研磨装置では、研磨定盤３８を停止あるいは数ｒｐｍで回転させ、一方小径の研磨布１３が張られた研磨治具（研磨ヘッド）３３を６０ｒｐｍ〜２００ｒｐｍで回転させてウエハ１を研磨する際、研磨治具（研磨ヘッド）３３にて、半導体ウエハ１の表面層膜厚を膜厚測定器３１で測定し、その膜厚が平均値よりも大きい場合に押圧機構部３２の圧力を増大させ、局所的に研磨速度を早くさせて、半導体ウエハ１の全面にわたる研磨均一性を確保している。
　【０００５】
　なお、先行例２では、研磨治具（研磨ヘッド）３３と研磨定盤３８とを同一方向に回転させているが、研磨治具（研磨ヘッド）３３の往復運動の範囲、特にウエハ１の端部付近に関する研磨治具（研磨ヘッド）３３の往復運動範囲に対しては具体的な記載はない。
　【０００６】
　先行例２と同様な形態の研磨装置として、特開平７−８８７５９公報（先行例３）には、図１９に記載されているように、ウエハ１を、その研磨面を上向きの状態でウエハ保持部３上に保持し、ウエハ１上には、ノズル４０を通して研磨液３７を供給し、ウエハ保持部３の上方には、アーム３６に保持して研磨ヘッド３９を設置する形式の研磨装置が記載されている。
　【０００７】
　研磨ヘッド３９には、ウエハ１よりも小径の研磨布１３を取り付け、ウエハ保持部３を回転駆動モータ１６で一方向に回転駆動するとともに、研磨ヘッド３９を研磨ヘッド駆動用モータ３５で駆動してウエハ保持部３の回転方向と同方向に回転させ、かつ研磨ヘッド３９を、アーム駆動用モータ４６によりウエハの研磨面に沿って往復運動させ、さらに、エアーシリンダー４１にて研磨ヘッド３９を圧下し、ウエハ１に研磨布１３を押し付けている。
　【０００８】
　先行例３の研磨装置においては、ウエハ保持部３を５０ｒｐｍで回転させ、研磨ヘッド３９を１０００ｒｍｐで回転させ、さらにエアーシリンダー４１で研磨布１３を圧下し、０．０１ｋｇ／ｃｍ２〜０．５ｋｇ／ｃｍ２の圧力でウエハ表面に押し当て、さらにアーム駆動用モータ４６でアーム３６を往復動させ、研磨布１３を１０〜１００往復／分の速度でウエハ面内を往復運動させている。
　【０００９】
　研磨液３７はノズル４０より半導体ウエハ表面に直接供給される。なお、先行例３においても、ウエハ保持部３と研磨ヘッド３９とは同一方向に回転駆動される。また、この先行例３においても、先の先行例２と同様に研磨ヘッド３９の往復運動の範囲、特にウエハ端部付近に関する研磨ヘッド３９の往復運動範囲に関しては具体的な記載はない。
　【００１０】
　【発明が解決しようとする課題】
　ところで、上記した先行例１〜３による研磨装置には、以下に述べるような問題点があった。即ち、先行例１による研磨装置では、研磨定盤３８の上面の研磨布１３に、研磨ヘッド３９の下面に保持させた半導体ウエハ１を押し付けて研磨を行うため、半導体ウエハ１の研磨面を直接観察することができない。また、研磨定盤３８上の研磨布１３の径は、少なくとも半導体ウエハ径の２倍以上が必要となる。かかる大口径の研磨布１３を回転させた場合、研磨布上に供給される研磨液３７の大部分は、研磨定盤の回転により生じた遠心力の作用を受けて研磨布外部へ飛散してしまい、研磨液３７を有効に利用することはできない。
　【００１１】
　また、先行例２では、半導体ウエハ１を上向きにウエハ保持部３に吸着し、かかる半導体ウエハ内部を回転駆動されている小径の研磨布１３を往復運動させることで研磨を行っているために、研磨中少なくとも半導体ウエハ１表面の一部を直接観察することが可能となり、半導体ウエハ１の表面を観察してその層の厚さを測定し、実測された測定値と、厚さの平均厚との差異をもとに研磨圧力を変化させて研磨均一性を向上できるといった特徴がある。
　【００１２】
　しかしながら、先行例２によるときには、図１８に明らかな通り、ウエハ半径よりもはるかに小さい研磨布１３を使用しているために、研磨布１３と半導体ウエハ１との接触面積が非常に少なく、このため、実効研磨速度が小さく、研磨効率は低い。
　【００１３】
　さらには、研磨布１３をもって、ウエハの周辺部を研磨する際、研磨布１３が小径のため、その一部がウエハの外周部からはみ出し、ウエハ１の周辺部では、ウエハと研磨布１３との実効接触面積が減少するという問題がある。さらに、先行例２によるときには、研磨ヘッドの荷重が一定の場合に、研磨布と、ウエハとの接触面積が減少すると、実効研磨圧力（＝荷重／接触面積）が増大し、その結果、研磨速度が増大してしまうという問題がある。特に、小径の研磨布１３を用いた場合には、研磨布１３のわずかなはみ出しでも接触面積の変化の割合が多いことから、これらの問題を含めた総合的な対策が必要である。
　【００１４】
　また、先行例２によれば、ウエハ保持部３と研磨ヘッド３９とを同一方向に回転させた場合、ウエハ保持部３の回転による遠心力と研磨ヘッド３９の回転による遠心力との相乗作用で研磨液３７がウエハ外周部に飛び散りやすく、研磨液３７の利用効率を低下させるといった問題もある。
　【００１５】
　先行例３においても、ウエハ保持ヘッド３に上向きに半導体ウエハ１を置き、小径の研磨布１３を高速回転させつつ半導体ウエハの表面を走査させて研磨を行っており、研磨布１３の径は約１ｃｍと半導体ウエハ１の半径以下と非常に小さいため、やはり、先行例２と同様に実効研磨速度は小さい。
　【００１６】
　この実効研磨速度の小ささを補うため、先行例３では、ウエハ保持ヘッド（ウエハチャック）３を最大１０００ｒｐｍまで高速回転させるとしている。一方、ノズル４０からは研磨液３７をウエハ１上に供給するのであるが、高速回転のため、やはり、先行例１、２と同様に研磨液３７の大部分はウエハ外部へと飛散してしまうという問題がある。
　【００１７】
　そのうえ、先行例３においても、先行例２と同様に、ウエハ周辺部を研磨する際、小径の研磨布１３の一部がウエハ外周部にはみ出し、ウエハ１と研磨布１３との実効接触面積が減少して、研磨圧力の異常上昇により研磨異常が発生するといった問題もある。
　【００１８】
　なお、先行例２〜３では、円形の研磨布１３を高速回転させているが、回転による研磨布１３の線速度ｖは、研磨布の角速度（ｄθ／ｄｔ）と中心からの距離（半径）ｒとの積（式１）で表せる。
ｖ＝ｒ×（ｄθ／ｄｔ）　（式１）
円形の研磨布内の半径ｒに位置する同心円の線分の長さｌは（式２）で表される。
ｌ＝２πｒ　（式２）
　【００１９】
　ところで、研削は、研磨布１３と半導体ウエハ１との接触摩擦により進行するが、研磨圧力が一定の場合、研磨能ｓは、ｖとｌとの積（式３）で表される。
ｓ＝ｖ×ｌ＝２πｒ２（ｄθ／ｄｔ）　（式３）
すなわち、研磨布の最外周部の研磨能ｓが最も大きくなり、研磨布中心に近づくほど低下する。ウエハ面内に研磨布１３を揺動させているのは、この円形研磨布内の研磨能分布を補償するためである、研磨布１３を高速回転させると、研磨布の揺動だけで研磨能分布を補償することは困難になるといった問題がある。
　【００２０】
　本発明の目的は、研磨すべき半導体ウエハを含めた基板の径に対し、小型の研磨布を高速回転させ、基板の面内で研磨布を往復運動させつつ基板表面を研磨する際、基板中心から外周部におけるすべての領域で均一に研磨しうる研磨方法ならびに、その方法を実施する装置を提供することにある。本発明の他の目的は、研磨する基板の径に対し、高速回転している小型の研磨布をウエハ面内で往復運動をさせつつウエハ表面を研磨する際、研磨液の利用効率を向上させて研磨液の使用量を低減させる研磨方法とその方法を実施する装置を提供することにある。
　【００２１】
　【課題を解決するための手段】
　上記目的を達成するため、本発明による研磨方法においては、ポリッシングヘッドを往復動させながら、テーブル上に上向きに保持された基板の上面を研磨する研磨方法であって、
　ポリッシングヘッドは、研磨すべき基板のすくなくとも表面一部に接触する研磨布を下面に有し、テーブルおよびポリッシングヘッドはそれぞれ一方向に回転駆動され、
　
研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、基板表面と、研磨布との接触面積の増減に比例して
　【００２２】
　また、基板は円形であり、研磨布は、基板の直径のほぼ半分の径を有する大きさであり、
　ポリッシングヘッドの往復動は、基板の直径線上で研磨布を揺動させるものであり、
　研磨布の一部が基板の外部にはみ出して、基板と研磨布との接触面積が減少したときに研磨布に上方から加える荷重を減少させることにより研磨圧力を一定に保つものである。
　【００２３】
　また、ポリッシングヘッドから基板に加える研磨圧力の大きさは、基板の径と、研磨布の径と、研磨布の中心座標とから求められた基板と研磨布との接触面積の大きさに対して決定されるものであり、研磨布が円形以外の形状の場合には、その研磨布とおなじ面積を有する等価円形研磨布を仮定し、その等価円形研磨布と基板との接触面積を計算して研磨圧力を決定して研磨圧力を一定に保つものである。
　【００２４】
　また、研磨布の中心位置と、基板との接触位置とを予め計算したテーブルを作成しておき、研磨作業中にこのテーブルを参照し、研磨布を基板に圧下して研磨圧力を一定に保つために必要な荷重を制御するものである。
　【００２５】
　また、研磨布は、円形研磨布の外周一部を除去した非円形研磨布であり、一方向に回転させたときに、周速の早い研磨布の部分と基板との接触面積を減少させ、基板の中心付近と外周付近との研磨速度の相対的増大を緩和させるものである。
　【００２６】
　また、基板の回転方向とポリッシングヘッドの回転方向とは互いに逆方向であり、ポリッシングヘッドの回転速度の絶対値が基板の回転速度の
４倍以上
　【００２７】
　また、本発明による研磨装置においては、テーブルと、ポリッシングヘッドと、荷重制御部とを有する研磨装置であって、
　テーブルは、研磨すべき基板を定位置に上向けに保持するものであり、一方向に回転駆動され、
　ポリッシングヘッドは、下面の少なくとも一部に研磨布が張り付けられ、研磨布を一方向に回転駆動し、基板上を往復動させて基板の上面を研磨するもので
あり、
　荷重制御部は、研磨布を往復動させつつ基板の上面を研磨する際に、基板表面と、研磨布との接触面積の増減に比例してポリッシングヘッドから基板に加える荷重を増減して研磨圧力を一定に保つ機能を有するものである。
　【００２８】
　また、荷重制御部は、ポリッシングヘッドの位置座標から研磨布と基板との接触面積を算出し、接触面積の時間的変化を演算して荷重値を求め、この荷重値を、基板に対する研磨圧力を一定に保たせる制御指令としてポリッシングヘッドに出力するものである。
　【００２９】
　また、ポリッシングヘッドの下面に張られた研磨布が非円形の場合には、等価面積の円形研磨布の直径を非円形研磨布の直径であると仮定するものとし、
　研磨布は、円形、非円形に関わらず、その直径が実質的に基板のほぼ１／２の大きさであり、基板の面内で揺動させるものである。
　【００３０】
　また、ポリッシングヘッドに張られた研磨布は、非円形研磨布であり、
　非円形研磨布は、研磨布の周縁領域と基板との接触面積を研磨布の回転中心領域と基板との接触面積より少なくしたものである。
　【００３１】
　また、非円形研磨布は、円形研磨布の外周部の少なくとも一部の領域を除去したものである。
　【００３２】
　また、非円形研磨布は、楕円形であり、短径が基板の半径以下である。
　【００３３】
　【発明の実施の形態】
　以下に本発明による研磨装置を基板の研磨、たとえばウエハの研磨、さらに具体的にはシリコン基板（以下ウエハという）上の表面層である層間絶縁膜の表面を平坦化処理する装置に適用した例について、その実施形態を図によって説明する。
　【００３４】
　図１は、本発明を適用した研磨装置の基本概念の説明図である。図は、自転しているウエハ保持部（図示せず）に固定されたウエハ１上の層間絶縁膜に対し、ウエハ１上を、高速回転している円形の研磨布１３が揺動しつつウエハ１の表面を研磨する状態を示している。
　【００３５】
　実際には、一方向に回転駆動されるポリッシングヘッド（図示ぜす）は、その下面の少なくとも一部には円形の研磨布１３が張られており、電気信号により制御されるエアシリンダ（図示せず）の制御により、ウエハに加わる荷重Ｌを任意に変化させることができる。研磨液（図示せず）はかかるポリッシングヘッドの回転中心、すなわち研磨布の中心に開口された微細孔より供給される。
　【００３６】
　研磨布１３は、ウエハ１の表面の少なくとも一部に接触し、回転しながらウエハ１の面内を揺動して表面研磨を行うものである。本発明において、研磨布には円形または非円形の研磨布を用いる。研磨布の大きさは、円形、非円形に関わらず、その径を実質的にウエハの直径のほぼ１／２の大きさのものを用いる。ウエハは、反時計回りに回転し、ほぼ半分の径を有する円形研磨布は、時計回りに高速回転している。研磨布は、ウエハの直径線上を揺動するわけであるが、かかる直径線を、ウエハ中心位置を原点とするＸ軸とする。研磨開始時には、研磨布の中心座標（ｘｓ）はウエハ半径Ｒの２分の１、すなわちｘ＝０．５Ｒ＝ｘｓに存在する。
　【００３７】
　この場合、研磨布はウエハと全面で接触している。従って、研磨布面積をＳ０とすると、予め設定された研磨圧Ｐを得るための初期荷重Ｌ０は（式４）で表わされる。
Ｌ０＝Ｐ×Ｓ０（式４）
ここに、Ｌ０とは、研磨布がその全面でウエハと接触している場合において、研磨圧力Ｐを得るために必要な荷重である。研磨布１３は、ウエハ１の外周方向に向かって移動し、所定位置まで移動後逆にウエハの中心方向に向かって移動する揺動運動を開始する。
　【００３８】
　ところで、研磨布１３が外周方向にΔｘだけ移動すると、研磨布１３の一部がウエハの外縁から外部へはみ出し、ウエハ１と研磨布１３との接触面積が減少する。その際、（式５）に示すように、研磨布１３の揺動にともなう研磨布１３の接触面積変化に比例して荷重を変化させることで研磨圧力Ｐを一定に保つことができる。
Ｌ（ｔ）＝Ｌ０×（Ｓ（ｔ）／Ｓ０）　（式５）
ここで、ｔは時間、Ｓ（ｔ）は、時間ｔにおける研磨布と基板との接触面積、Ｌ（ｔ）は、時間ｔにおける、そのときの荷重である。
　【００３９】
　本発明による研磨装置によれば、ウエハ径と研磨布径と研磨布の中心座標とから、ウエハと研磨布との接触面積Ｓを逐次計算して、ポリッシングヘッドに（式５）で求められる荷重Ｌ（ｔ）を印加している。研磨布が円形以外の形状の場合は、その研磨布の面積と同じ面積を有する等価円形研磨布を仮定して、かかる等価円形研磨布とウエハとの接触面積を逐次計算して、研磨圧力を一定に保つよう荷重Ｌ（ｔ）を制御した。
　【００４０】
　なお、研磨中に接触面積を逐次計算することなく、研磨布１３の中心位置座標とウエハ１との接触面積とを予め計算したテーブルを作成しておき、研磨中にこのテーブルを参照し、ウエハ１上に研磨布１３を圧下して研磨圧力を一定に保たせるために必要な荷重Ｌ（ｔ）を制御することもできる。
　【００４１】
　このようなテーブル参照方式は、研磨布に非円形のものを用い、しかもその形状が複雑であるときに特に有効である。研磨布の形状が複雑であるときには、研磨布とウエハとの接触面積を簡単な代数計算で求めることができないからである。
　【００４２】
　図２は、本発明による研磨装置の構成概略図である。研磨装置は、▲１▼ウエハ保持部（ウエハチャック）３、▲２▼ポリッシングヘッド８、▲３▼ポリッシングヘッドの揺動駆動部１８、▲４▼荷重制御部２１から構成される。ウエハ保持部３の表面にはウエハ１が吸着保持され、回転駆動部３０によりウエハ１は固定位置で回転される。ポリッシングヘッド８は、キャリア１４に保持され、レール１７上をウエハ保持部３の上方と、待避位置との間を直線方向に進退移動する。
　【００４３】
　ポリッシングヘッド８は、荷重制御部２１からの信号により空気圧を変化させる加圧室２８とベースプレート（図示せず）と研磨布張り付け板２４とから構成され、その底面には研磨布１３が張られている。キャリア１４は、ポリッシングヘッド８の回転駆動モータ（図示せず）とその上下移動を行うエアシリンダ（図示せず）から構成されている。
　【００４４】
　なお、ホリッシングヘッド８の軸心には研磨液３７の供給孔が開口されており、ポンプ（図示せず）により昇圧された研磨液３７が研磨布１３の中心部から研磨面に供給される。かかるポリッシングヘッド８は、揺動ガイドレール１７に吊り下げて設置され、揺動駆動部１８に駆動されてガイドレール１７に沿って往復動し、これによって、研磨布は、ウエハ１の直径線上を揺動する。
　【００４５】
　ポリッシングヘッド８の中心位置は、研磨時間ｔの経過とともに変化するが、その位置座標ｘ（ｔ）の情報を荷重制御部２１ヘデータ転送する。荷重制御部２１では、ポリッシングヘッド８の位置座標ｘから、研磨布１３とウエハ１との接触面積Ｓを算出し、（式５）により荷重Ｌ（ｘ）を求め、その算出荷重値データを制御指令に変換し、その制御指令をポリッシングヘッド８に出力し、研磨布への荷重値を変化させ、研磨圧力を一定に保たせる。
　【００４６】
　かかる研磨装置を用いることにより、研磨布の一部がウエハよりはみ出した場合においても、研磨圧力を一定に保つことができ、特にウエハ周辺部の研磨異常を低減できるのである。
　【００４７】
　本発明は、また、ウエハの研磨均一性を向上させる研磨布形状を設定するものである。先行例１および２では、研磨布径がウエハ径に対して５分の１程度の小径の円形研磨布１３をウエハ１上に揺動させていたが、研磨布１３とウエハ１との接触面積が小さいため、研磨速度は小さかった。
　【００４８】
　もっとも、ウエハ直径の半分程度まで研磨布径を増大させると、確かに研磨布の接触面積の増大にともなって、研磨速度は大きくなる。ところが、研磨布の外周部の周速が早く、かつその周囲長が大きいため、円形の研磨布１３の外周部が接触するウエハ中心部付近とウエハ外周部付近の研磨速度が相対的に大きくなってしまう。そこで、本発明においては非円形の研磨布を用いる。非円形とは、図３に示すように、円形研磨布１３の外周部の一部領域を除去した形状を云うのであるが、本発明において、非円形には楕円形その他不定形のものが含まれる。非円形研磨布を用いることにより、研磨布１３を一方向に回転させてウエハ１の表面研磨を行っているときに、周速の速い研磨布の部分とウエハ１との接触面積を減少させることで、ウエハ１の中心部付近と外周部付近との研磨速度の相対的増大を緩和することができる。
　【００４９】
　図４は、長径ａ、短径ｂの楕円研磨布１３を用いた場合の実施形態を示す。かかる楕円研磨布１３は、直径ａの円形研磨布を用い、その外周部の一部を除去した場合の一形態である。例えば、長径ａがウエハ半径ｒと等しい楕円研磨布１３の中心を、ウエハ半径の２等分点（ｘ＝０．５ｒ）に設置して回転させた場合、直径ｂの内円４３の内部の領域では研磨布１３とウエハ１とは常に接し、直径ａの外円４２と内円４３とに挟まれる円帯領域では、間欠的に研磨布１３とウエハ１とが接触する。
　【００５０】
　円帯領域内の接触時間は、外周部に近くなるに伴って減少する。すなわち、楕円形の研磨布１３を用いることで、研磨布の回転による周速の速い部分とウエハとの接触面積を減少させ、ウエハ中心部付近と外周部付近の研磨速度の増大を緩和させているのである。楕円研磨布の形状については、短径ｂがウエハ半径以下であることが必要であるが、長径ａに関しては特に制限はない。
　【００５１】
　図５は、本発明におけるウエハ内で楕円研磨布を回転させながら揺動させた場合の実施形態の説明図である。ここでは、長径ａがウエハ半径と同じ楕円研磨布１３を用いた場合であり、楕円研磨布の中心の揺動始点（ｘｓ）を、ウエハ半径の２等分点よりもウエハ中心側にオフセット配置した場合である（ｘｓ＜０．５ｒ）。
　【００５２】
　このオフセット距離は、楕円研磨布１３の短径ｂを直径とする内円４３の外周がウエハ中心に至らない程度とすることが肝要である。その後、研磨布１３を回転させながらウエハ外周に向かって揺動させていくわけであるが、揺動終点（ｘｅ）はウエハ半径の８５％程度以内が適当である。その揺動周期は少なくともウエハの回転周期（１回転に必要な時間）よりも長いことが望ましい。
　【００５３】
　このような楕円研磨布を揺動させると、研磨布の一部がウエハよりはみ出して、研磨布とウエハとの接触面積が変化する。さらに、そのはみ出し量は楕円研磨布の回転角度によっても変化するため、円形研磨布と比較して厳密に接触面積を算出することは単純ではない。そこで、その等価面積の円形研磨布を用いたと仮定して、研磨布の揺動に伴う研磨布とウエハとの接触面積変化を算出する。
　【００５４】
　例えば、長径ａ、短径ｂの楕円研磨布の場合、直径ａと短径ｂの平均値の直径を有する円形研磨布を仮定して、図２に示した研磨装置を用いて研磨するのである。図６は、ウエハ１と研磨布１３との回転方向に関する本発明の実施形態の説明図である。研磨液３７は、ポリッシングヘッド８の中心軸を通って研磨布中心からウエハ上に供給されたり、あるいは先行例３（図１９）のようにノズル４０からウエハ１上に供給される。ウエハ上に供給された研磨液３７は、ウエハ回転の遠心力でウエハ外部へ飛び散るような力を受ける。
　【００５５】
　一方、研磨布１３も回転しているわけであるが、この研磨布１３の回転方向、すなわちポリッシングヘッド８の回転方向をウエハの回転方向とは反対方向とする。しかもポリッシングヘッド８の回転速度の絶対値がウエハの回転速度の２倍以上であるのが好ましい。その結果、研磨布回転の遠心力による研磨液の流れ４４の向きは、ウエハ回転の遠心力による研磨液の流れ４５と反対になり、相互の流れが打ち消しあってウエハ表面の滞留時間が長くなる。その結果、研磨液３７の供給量を削減できるのである。
　【００５６】
　以上本発明の実施形態により、研磨するウエハ径に対し、小径の研磨布を高速回転させつつウエハ面内を往復運動させてウエハ表面を研磨する際、ウエハ中心から外周部におけるすべての領域で均一にウエハの表面層研磨が可能となる。さらに、研磨液の利用効率を向上させて研磨液の使用量を低減が可能となる。
　【００５７】
　次に、本発明の研磨装置をウエハの一次研磨、二次研磨を行う自動研磨装置に適応した場合の実施の形態を図７〜図９を参照して説明する。図７において、本発明の実施形態である自動研磨装置は、ウエハ保持用のテーブルとしてインデックステーブル２を有し、インデックステーブル２の周上にローディングステーションＳ１と、１次研磨ステーションＳ２と、二次研磨ステーションＳ３と、アンローディングステーションＳ４とが設定されている。
　【００５８】
　インデックステーブル２は、ウエハ１を保持させる複数のホルダ（ウエハ保持部３）を同心上に有し、各ステーションＳ１〜Ｓ４に順次転回（９０度）送りが与えられる。各ステーションＳ１〜Ｓ４は、インデックステーブル２の停止位置に割り付けられたものである。
　【００５９】
　ローディングステーションＳ１は、インデックステーブル２上にウエハ１を搬入する領域であり、アンローディングステーションＳ４は、インデックステーブル２上からウエハ１を搬出する領域である。この実施形態において、１次研磨ステーションＳ２は、インデックステーブル２上に搬入されたウエハの表面を平坦化処理する領域であり、２次研磨ステーションＳ３は、平坦化処理後のウエハの表面仕上げ処理をする領域である。
　【００６０】
　ローディングステーションＳ１においては、ウエハキャリア４内に保管されているウエハ１が一枚ずつロボットアーム５によってピンクランプ６上に取り出され、その裏面がウエハ裏面洗浄ブラシ（図示せず）で洗浄される。その間、ローディングステーションＳ１のホルダ３の表面は、純水の供給を受けつつ回転セラミック板７で擦り清浄化される。
　【００６１】
　裏面洗浄がなされたウエハ１は、表面洗浄がなされたローディングステーションＳ１のホルダ３上に搬入され、バキュームチャックで吸着保持してインデックステーブル２の９０度転回送りにより、ホルダ３上のウエハ１は、１次研磨ステーションＳ２へ搬入される。
　【００６２】
　１次研磨ステーションＳ２において、ウエハ１は、ポリッシングヘッド８による平坦化処理を受け、ついで２次研磨ステーションＳ３に送られ、ポリッシングヘッド８’による表面仕上げ処理を受けた後、アンローディングステーションＳ４に移され、次いでウエハ１の研磨面をウエハ表面洗浄ブラシ１１で粗洗浄される。
　【００６３】
　粗洗浄後、ウエハ１は、ホルダ３上からピンクランプ６上に移され、その裏面がウエハ裏面洗浄ブラシ（図示せず）で洗浄される。その後、ロボットアーム５’で、精密ウエハ洗浄装置（図示せず）に通じるコンベア１２上に移される。一方、インデクステーブル２は９０度転回し、ウエハ１が取り外されたホルダ３をローディングステーションＳ１に移し、次のウエハ１の搬入に備える。
　【００６４】
　図８に示すように、１次研磨ステーションＳ２（及び２次研磨ステーションＳ３）には、ポリッシングヘッド８（８’）と、パッドコンディショナー９（９’）とパッドクリーニングブラシ１０（１０’）を装備している。パッドコンディショナー９（９’）は退避位置にあるポリシングヘッド８（８’）の底面に張られた研磨布１３の表面目詰まりの除去とその洗浄を行うのものである。
　【００６５】
　底面（研磨布貼り付け板）に研磨布１３の張られているポリシングヘッド８は、キャリア１４にセットされる。かかるキャリア１４は、ポリシングヘッド８を上下動させるエアシリンダ１５とポリシングヘッド８を回転駆動させる回転駆動モータ１６とを装備し、レール１７側はキャリアの揺動駆動部１８が設置されている。
　【００６６】
　揺動駆動部１８では、キャリアの送り駆動機構（モーター）１９の回転駆動により送りねじ２０が転回し、キャリア１４は退避位置から送りねじ２０の転回による送り駆動により、レール１７に沿って移動し、ステーションホルダＳ２のホルダ３上へ送られ、次いでエアシリンダ１５に制御されてホルダ上を降下し、さらにポリッシングヘッド８はレール１７に従って直線方向の送り移動が与えられつつ回転駆動モータ１６に制御されて回転し、ホルダ３上で回転しているウエハ１上で揺動運動をする。
　【００６７】
　揺動駆動部１８は、ポリシングヘッド８の中心座標を正確に検出するとともに、送り速度や揺動範囲を制御する。さらに、ポリシングヘッド８の中心座標データを逐次荷重制御部２１（図示せず）へ転送する。
　【００６８】
　図９に示すように、ポリシングヘッド８は、加圧シリンダ２２とベースプレート２３と研磨布張り付け板２４との組合体からなる。加圧シリンダ２２とベースプレート２３との間には、ドライプレート２５とダイアフラム２６とを介在させ、その積層の周縁部分をフランジでささえ、加圧シリンダの下縁にボルト２７で緊締している。
　【００６９】
　かかるベースプレート２３には、研磨布貼り付け板２４が固定され、この研磨布貼り付け板２４に、発泡ポリウレタン等の硬質高分子膜からなる研磨布１３が張り付けられる。
　【００７０】
ダイアフラム２６は、加圧シリンダ２２内とベースプレート２３間の気密を保持するものであり、ドライプレート２５はベースプレートの３次元方向の変化に追従させるとともに、ベースプレート２３の支持強度を与えるものである。本発明においては、ポリッシングヘッド８の加圧室２８の圧力を変化させて荷重を制御するのである。
　【００７１】
　このように加圧シリンダ２２にフレキシブルに支持することでポリシングヘッド８に３次元方向の遊びをもたせ、ポリッシングヘッド８の揺動に際し、レール１７とウエハ表面の平行性がわずかに崩れている等、レール１７の機械的精度の不同に起因して研磨荷重の変化を補償しているのである。これにより、ポリッシングヘッド８を揺動させたとしても、ウエハ１に対して所定の荷重を常に印加できるのである。図９において、２９は研磨液供給孔である。
　【００７２】
　【実施例】以下に本発明を実施例を用いて更に詳細に説明する。本発明において、研磨布には円形、楕円、円帯（ドーナッツ状）等を含め、円形、非円形のものが任意に用いられる。本実施例では、直径２００ｍｍのウエハ表面に形成されたシリコン酸化膜に対して、長径１００ｍｍ、短径８０ｍｍの楕円研磨布（ローデールニッタ社製ＩＣ１０００／ｓｕｂａ４００積層パッド）と、比較として直径１０６ｍｍの円形研磨布（ローデールニッタ社製ＩＣ１０００／ｓｕｂａ４００積層パッド）とを用いた。かかる研磨布１３には、幅１．５ｍｍの格子状の溝を５〜１０ｍｍピッチで形成したものを用いた。
　【００７３】
　研磨液は、ポリシングヘッド８の軸心部に位置する研磨液供給孔２９から供給される。ここでは、コロイダルシリカ粒子を２０重量％純水に分散させた研磨液を用いた。まず、本実施例において、ポリシングヘッドの揺動効果を明らかにすることを目的として、直径１０６ｍｍの円形研磨布を用い、ポリッシングヘッドの荷重を一定として研磨を行った。ポリッシングヘッドの揺動始点（ポリシングヘッド中心位置）をウエハ半径の２等分点、ｘ＝５０ｍｍとした。揺動始点における研磨圧力は０．３ｋｇ／ｃｍ２とした。ウエハは反時計回りに３０ｒｐｍで回転させ、ポリッシングヘッドの回転速度は時計回りに３００ｒｐｍ、５００ｒｐｍおよび７００ｒｐｍで回転させた。ポリッシングヘッドの軸心からの研磨液の供給速度は、５０ｍｌ／分とした。
　【００７４】
　図１０に、荷重を一定とし、円形研磨布（直径１０６ｍｍ）を用いた場合の揺動距離Δｘと研磨速度の関係を示す。いずれのポリッシングヘッドの回転速度においても、揺動を行うことで研磨速度は増加している。ただし、揺動距離Δｘが３０ｍｍを越えると再び研磨速度が減少していく傾向が認められる。
　【００７５】
　図１１に、揺動距離Δｘと研磨バラツキとの関係を示す。揺動速度は３３０ｍｍ／分とした。ポリシングヘッドの揺動により研磨バラツキは大幅に減少するが、揺動距離の増大によって、再びばらつきが大きくなる。例えば、ポリシングヘッドの回転速度が３００ｒｍｐの場合、ポリッシングヘッドの揺動を行わないと、研磨バラツキは±４１％にも達したが、Δｘ＝１０ｍｍの揺動を施すことで±２０％にまで低減された。
　【００７６】
　しかしながら、ウエハ中心部のシリコン酸化膜厚が局所的に薄くなっており、揺動距離を２０ｍｍまで拡大してもその傾向は変わらず、研磨バラツキは±２０％程度とほぼ一定であった。さらに、揺動距離を増大させると、ウエハ周辺の研磨速度が著しく増大し、再び研磨バラツキは増加傾向となった。これは、揺動距離が２０ｍｍを越えると、ウエハ周辺より研磨布の一部が大きくはみ出し、その研磨布とウエハとの接触面積減少による実効研磨圧力の増大が無視できなくなるためである。
　【００７７】
　すなわち、ホリッシングヘッドをウエハ面内に揺動させることで、研磨の均一性を改善し、かつ研磨速度を大きくできるが、荷重一定の研磨では、揺動距離Δｘを増大させると研磨布のはみ出しが無視できなくなり、研磨布の揺動距離の増加とともに実効研磨圧力の増加する。このため、ウエハ表面に小径研磨布を走査させて研磨する研磨装置においては、ウエハ周辺からの研磨布はみ出しを補正して、常に研磨圧力を一定とする機能が必要不可欠なのである。
　【００７８】
　図１２は、ポリシングヘッドを揺動させる際、ウエハ周辺からの研磨布のはみ出しを考慮し、幾何学からポリッシングヘッドの揺動距離と研磨布とウエハとの接触面積を補正して常に研磨圧力を一定（０．３ｋｇ／ｃｍ２）とした場合の研磨バラツキと揺動距離の関係を示す。
　【００７９】
　ここで、ポリシングヘッドの回転速度は、時計回りに４００ｒｐｍ、ウエハ回転速度は、反時計回りに３０ｒｐｍとし、研磨液供給量は５０ｍｌ／分とした。比較のため図中には、荷重を一定（２７ｋｇｆ）とした場合のデータも示してある。さらに、直径１０６ｍｍの円形研磨布に加え、長径ａ＝１００ｍｍ、短径ｂ＝８０ｍｍの楕円研磨布を用いた場合についても合わせて示してある。ポリシングヘッドの揺動始点はいずれの場合もｘｓ＝５０ｍｍとした。
　【００８０】
　まず、円形研磨布を用いた場合であるが、荷重一定とした場合と比較して、研磨布はみ出し面積を補正し研磨圧力一定とすることで、研磨バラツキが低減されていることがわかる。これはウエハ周辺部の研磨異常を是正した結果によるものであるが、揺動距離が３０ｍｍ以上になると再び研磨バラツキは増加傾向を示した。また、揺動距離が２０ｍｍと小さい場合であっても、研磨バラツキは±１７％と依然として大きい。研磨量のウエハ面内分布を詳しく解析すると、研磨布バラツキを補正して研磨圧力一定とした場合においても、ウエハ中心部と周辺部の研磨速度が相対的に速いことがわかった。
　【００８１】
　すなわち、研磨バラツキは単に研磨圧力の変動だけではなく、回転している研磨布の周速の最も早い研磨布外周部に接触するウエハ中心部と、周辺部との相対研磨速度の増大が関係しているのである。そこで、円形研磨布の最外周部を削りとって楕円研磨布を用いたところ、ウエハ中心付近とウエハ中心付近の相対研磨速度の上昇分が低減され、研磨バラツキはさらに改善されて揺動距離３０ｍｍにおいてもバラツキは±５％程度となった。
　【００８２】
　ところで、図１３に示すように、長径１００ｍｍの楕円研磨布の揺動始点をｘｓ＝５０ｍｍとした場合、楕円研磨布の２つの頂点が通過するときのみウエハ中心の研磨が進行することとなる。その結果、楕円研磨布を用いた場合、ウエハ中心の研磨速度が相対的に遅くなりすぎる傾向となった。楕円研磨布は、長径ａ（ここでは、１００ｍｍ）を直径とする外円と短径ｂ（ここでは、８０ｍｍ）を直径とする内円の２つから特徴づけられる。
　【００８３】
　ポリシングヘッドを揺動しない場合、内円の内側は常にウエハと接し、内円と外円とに挟まれる領域は外円に近づくほど接触している時間は相対的に短くなる。図１４に示すように、楕円研磨麩布の揺動始点を少しウエハ中心側に移動させることで、ウエハ中心部と研磨布との相対接触時間を調整することができる。
　【００８４】
　図１５は、長径ａ＝１００ｍｍ、短径ｂ＝８０ｍｍの楕円研磨布を用いて研磨する際、研磨バラツキに及ぼす揺動始点位置の影響を示したものである。ここでは、揺動終点はｘｅ＝８０ｍｍ一定とし、ポリッシングヘッド揺動による研磨布のウエハはみ出しを考慮して研磨圧力一定（ここでは、０．３ｋｇ／ｃｍ２）として研磨を行った。
　【００８５】
　揺動始点Ｘｓをウエハ中心に近づけるように小さくすることで、研磨バラツキ低減が確認された。ここではｘｓ＝４５ｍｍで極小値をとり、さらに揺動始点をウエハ中心に近づけると、再びウエハ中心の相対研磨速度が増大し、再び研磨バラツキが増大する傾向となった。このように、ウエハ面内に小径の研磨布を揺動してウエハ表面層の研磨処理を行う際、その研磨装置として研磨布の揺動時のはみ出しによる研磨布とウエハとの接触面積減少を補償するよう研磨荷重を逐次変化させて研磨圧力を一定をする機能は必要不可欠である。
　【００８６】
　さらに、その研磨布の形状として、周速の早い円形研磨布の最外周領域を相対的に少なくした楕円などの非円形化することも研磨均一性を向上するのに必要である。例えば、楕円研磨布の場合、少なくとも短径ｂがウエハ半径よりも小さければ良く、長径ａには特に制限はない。
　【００８７】
　半径ｒのウエハに対しては、その短径ｂが０．９ｒ〜０．７ｒ程度であり、その長径ａは１．０ｒ〜１．５ｒ程度が最適であった。また、ウエハ中心を原点とする直径線上に位置する研磨布の揺動始点ｘｓ（楕円研磨布の中心座標）は、少なくとも直径ａの外円と直径ｂの内円とに挟まれた円帯内にウエハ中心が存在すればよい。すなわち、揺動始点ｘｓは、０．５ａ≧ｘｓ≧０．５ｂであればよい。
　【００８８】
　なお、ここではウエハ表面層のシリコン酸化膜を研磨処理（平坦化）する場合の実施例を示したが、ウエハ表面層の材質に制限はなく、アルミ、銅、タングステン、タンタル、ニオブ、銀やタイタン（ＴｉＷ）などの金属膜あるいは金属合金薄膜、タングステンシリサイドやチタンシリサイド等の金属シリサイイド膜、窒化タンタル、窒化チタンや窒化タングステンなどの金属窒物膜、さらにはポリシリコンやウエハ表面の平坦化研磨処理に適用できる。
　【００８９】
　さらには、ポリイミド、アモルファスカーボン、ポリエーテル、ベンゾシクロブテン等のような低誘電率の有機高分子膜を平坦化する研磨処理にも適用できる。その際の研磨液としては、シリカ粒子微粒子分散液、アルミナ微粒子分散液、酸化セリウム粒子分散液等を用いることができる。
　【００９０】
　さらには、本発明による研磨方法は、１次研磨工程にかぎられるものではなく、引き続き行われる２次研磨工程においても有効であることは自明である。なお、ここで言う研磨処理とは、ウエハ表面層あるいはウエハ自体の表面平坦化処理やウエハ溝部に金属や絶縁体を埋め込むための埋め込み平坦化処理を含むものである。さらに、この実施形態においては、一次研磨処理に楕円研磨布を用い、２次研磨処理に円形研磨布を用いることもできる。楕円研磨布を用いた場合には、ウエハの中心とウエハの外周部の研磨速度が遅く、一方、円形研磨布を用いた場合にはその逆の研磨速度分布を持つ。従って、１次研磨処理と２次研磨処理とに、異なった形状の研磨布を用いて速度分布の違いを相殺させ、ウエハの全表面に対する研磨の均一性をさらに向上させることもできる。もちろん、これとは逆に、１次研磨処理に円形研磨布を用い、２次研磨処理に楕円研磨布を用いても同様の効果が得られる。
　【００９１】
　図１５に、直径２００ｍｍのウエハ上のシリコン酸化膜の研磨速度に及ぼすポリッシングヘッドとウエハの相対回転速度の影響を示す。ここでは、直径１０６ｍｍの円形研磨布の回転速度を時計回りの回転方向で、回転数を４００ｒｐｍとして一定に保った。図１５は、揺動始点ｘｓ＝５０ｍｍ、揺動終点ｘｓ＝７０ｍｍ、揺動幅Δｘ＝２０ｍｍ、揺動速度３３０ｍｍ／分とした場合の結果である。
　【００９２】
　研磨圧力は０．３ｋｇ／ｃｍ２とし、研磨液供給量は５０ｍｌ／分とした。ウエハを反時計回りに１００ｒｐｍ（−１００ｒｐｍと表示）とした場合、シリコン酸化膜の研磨速度は１１００Ａ／分であった。回転速度を−３０ｒｐｍにすると研磨速度はわずかに減少し、ポリッシングヘッドと同方向である時計回りに２００ｒｐｍまで単調に減少した。これは、研磨布径がウエハ直径の半分の場合、４００ｒｐｍで回転している研磨布の周速が、２００ｒｐｍで回転しているウエハの周速が等しくなり、研磨能が低下したことによる。
　【００９３】
　その後、研磨速度は増加に転じたが、ウエハの回転速度が１００ｒｐｍ以上の場合、研磨液の供給速度が５０ｍｌ／分であると研磨面に傷が発生し、その供給量を２００ｍｌ／分にまで増加させる必要があった。ウエハ回転速度が１００ｒｐｍであってもその方向がポリッシングヘッドと反対方向（すなわち、−１００ｒｐｍ）では、研磨面に傷は発生しなかった。
　【００９４】
　このことは、ウエハとポリッシングヘッドとの相対回転方向が関係していることを意味する。ウエハの回転による研磨液への遠心力は、その回転方向に依存しないが、ウエハの上方には回転体であるポリシングヘッドが存在し、研磨液は、この回転体による遠心力の作用も受ける。ウエハの回転方向とポリシングヘッドの回転方向とが同じ場合、これらの遠心力による研磨液の流動方向が同じとなり、ウエハ上からの研磨液の飛び散りが加速される。このため、研磨液の必要供給量が増大したものと考えられる。
　【００９５】
　図１６は、研磨バラツキに及ぼすポリッシングヘッドとウエハとの相対回転速度の影響を示す。研磨バラツキは、ウエハ回転速度−３０ｒｐｍを極小値とし、ポリッシングヘッドの回転と同じ方向へのウエハ回転速度の増加とともに増大傾向にある。特に、ウエハとポリッシングヘッドとを同方向に同じ速度（４００ｒｐｍ）で回転させた場合、研磨バラツキが急増した。
　【００９６】
　このように、ウエハ面内にポリッシングヘッドに貼り付けられた小径の研磨布を揺動してウエハ表面層の研磨処理を行う研磨方法の場合においては、研磨液の使用効率を増大させて研磨傷の発生しない高速研磨を行うには、ポリッシングヘッドとウエハの回転方向を反対方向とすることが極めて肝要である。
　【００９７】
　以上に示した実施例においては、ウエハ上のシリコン酸化膜の研磨に関するものであるが、ウエハ表面層の材質に制限はなく、アルミ、銅、タングステン、タンタル、ニオブ、銀やタイタン（ＴｉＷ）などの金属膜あるいは金属合金薄膜、タングステンシリサイドやチタンシリサイド等の金属シリサイド膜、窒化タンタル、窒化チタンや窒化タングステンなどの金属窒物膜、さらにはポリシリコンやウエハ表面の平坦化研磨処理に適用できる。
　【００９８】
　さらには、ポリイミド、アモルファスカーボン、ポリエーテル、ベンゾシクロブテン等のような低誘電率の有機高分子膜の平坦化研磨処理にも適用できる。その際の研磨液としては、シリカ粒子微粒子分散液、アルミナ微粒子分散液、酸化セリウム分散液等を用いることができる。
　【００９９】
　さらには、本発明による研磨方法によるときには、１次研磨工程にかぎられるものではなく、引き続き行われる２次研磨工程においても有効であることは自明である。なお、ここに云う研磨処理とは、ウエハ表面層あるいはウエハ自体の表面平坦化処理やウエハ表面層の溝部に金属や絶縁体を埋め込むための埋め込み平坦化処理を含むものである。
　【０１００】
　本発明のように、ウエハの研磨面を上向きにして小径の研磨布で研磨を行う方法は、研磨面を直接観察できることも大きな特徴のひとつである。例えば、レーザ光の反射率の変化を検出して研磨終点を検出する場合、ウエハ表面の一部に圧搾気体を吹き付けてその部分の研磨液を除去する必要がある。ウエハヘの研磨液の供給量が少なくて済むことは、研磨ウエハ表面の一部の研磨液を除去をも容易にし、ひいては研磨終点検出の精度を向上させるいった効果もある。
　【０１０１】
　【発明の効果】
　以上述べたように、本発明は、ウエハの研磨面を上向きに保持し、ウエハ面内にポリッシングヘッドに貼り付けられた小径の研磨布を揺動してウエハ表面層の研磨処理を行うに際し、研磨布の揺動により生じるウエハ周辺部からの研磨布のはみ出し量を逐次算出し、その研磨布とウエハとの接触面積の変動によりポリッシングヘッドの荷重を変動させて、研磨圧力を一定とするものであり、その結果、ウエハ面内の研磨バラツキを低減させることができる。
　【０１０２】
　また、本発明に使用する研磨布の形状として、円形研磨布のほか、非円形即ち、円形研磨布の外周部の少なくとも一部を除去した形状、例えば楕円形状とすることで、研磨布の周速の最も速い外周部が接するウエハ中心付近とウエハ周辺付近との研磨速度を相対的に遅くすることで、ウエハ面内の研磨バラツキを低減できる。
　【０１０３】
　本発明は、ポリッシングヘッドに加える荷重の制御と、研磨布の形状の設定との組み合わせとが相乗的に作用して、ウエハ面内の研磨バラツキを大幅に低減できるといった効果がある。
　【０１０４】
　さらに本発明によれば、ウエハ回転方向とポリッシングヘッドとの回転速度を反対とすることで、研磨液の利用効率が改善され、研磨液の使用量を大幅に低減して研磨工程のコストダウンを達成できる。ウエハヘの研磨液の供給量が少なくて済むことは、研磨ウエハ表面の一部の研磨液の除去を容易にし、ひいては研磨終点検出の精度を向上させるいった効果がえられる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明の研磨方法の一実施形態を説明する平面図である。
　【図２】
　本発明の研磨装置の一実施形態を説明する断面図である。
　【図３】
　本発明の研磨方法の一実施形態を説明する平面図である。
　【図４】
　本発明の研磨方法の一実施形態を説明する平面図である。
　【図５】
　本発明の研磨方法の一実施形態を説明する平面図である。
　【図６】
　本発明の研磨方法の一実施形態を説明する平面図である。
　【図７】
　本発明の研磨装置の一実施例を説明する斜視図である。
　【図８】
　本発明の研磨装置の一実施例を説明する斜視図である。
　【図９】
　本発明の研磨装置の一実施例を説明する断面斜視図である。
　【図１０】
　本発明による研磨方法の一実施例の説明図である。
　【図１１】
　本発明による研磨方法の一実施例の説明図である。
　【図１２】
　本発明による研磨方法の一実施例の説明図である。
　【図１３】
　本発明による研磨方法の一実施例の説明する平面図である。
　【図１４】
　本発明による研磨方法の一実施例の説明図である。
　【図１５】
　本発明による研磨方法の一実施例の説明図である。
　【図１６】
　本発明による研磨方法の一実施例の説明図である。
　【図１７】
　従来の研磨装置の構成を説明する側面図である。
　【図１８】
　従来の研磨装置の構成を説明する側面図である。
　【図１９】
　従来の研磨装置の構成を説明する側面図である。
　【符号の説明】
１　ウエハ
２　インデックステーブル
３　ウエハ保持部（ホルダ）
４　ウエハキャリア
５，５’　ロボットアーム
６　ピンクランプ
７　回転セラミック板
８，８’　ポリシングヘッド
９，９’　パッドコンディショナー
１０，１０’　パッドクリーニングブラシ
１１　ウエハ表面洗浄ブラシ
１２　コンベア
１３　研磨布
１４　キャリア
１５　エアシリンダ
１６　回転駆動モータ
１７　レール
１８　揺動駆動部
１９　キャリアの送り駆動機構
２０　送りねじ
２１　荷重制御部
２２　加圧シリンダ
２３　ベースプレート
２４　研磨布張り付け板
２５　ドライプレート
２６　ダイアフラム
２７　ボルト
２８　加圧室
２９　研磨液供給孔
３７　研磨液
４２　外円
４３　内円
４４　研磨布回転の遠心力による研磨液の流れの向き
４５　ウエハ回転の遠心力による研磨液の流れの向き