【事件の表示】
　特許第３３２１３３８号「半導体装置の製造方法および製造装置」の請求項１ないし３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３３２１３３８号の請求項１ないし３に係る特許を取り消す。
【理　由】
第１　手続の経緯
　特許第３３２１３３８号の請求項１ないし３に係る発明についての出願は、平成７年７月２４日に特許出願され、平成１４年６月２１日にその特許権が設定登録され、その後、渡邊繁雄より請求項１ないし３に係る特許について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１５年８月５日に訂正請求がなされたものである。
第２　訂正の適否
１　訂正請求の内容
（１）訂正事項ａ
　特許請求の範囲に記載の
「　【請求項１】　被研磨膜を有するウェハを、研磨クロスを用いて研磨する半導体装置の製造方法において、前記研磨クロス内に、研磨特性には影響を与えない程度の小さな少なくとも一つの光学的窓を開口し、研磨中にこの窓を通して、前記研磨クロスの裏面側から、被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率を、光学的手段を用いて測定し、前記光学的手段によって測定した被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率に応じて、スラリー中の研磨剤濃度、研磨クロスの張られた底盤の回転速度およびウェハの回転速度、研磨クロスに対してウェハに加えられる圧力のいずれかを変化させることで、前記被研磨膜の研磨率を変化させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
　　【請求項２】　前記光学的手段によって測定した被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率が、所定の値に達した時点で研磨を終了させることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
　　【請求項３】　被研磨膜を有するウェハを、研磨クロスを用いて研磨する半導体装置において、前記研磨クロスに、研磨特性には影響を与えない程度の小さな少なくとも一つの開口部を備え、この開口部の背後に、研磨中に前記研磨クロスの裏面側から、光学的手段を用いてウェハ表面の被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率を測定する測定装置と、研磨中に前記測定装置で測定された前記被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率に応じて、スラリー中の研磨剤濃度、研磨クロスの張られた底盤の回転速度およびウェハの回転速度、研磨クロスに対してウェハに加えられる圧力のいずれかを変化させることで、研磨を制御する制御装置とを具備することを特徴とする半導体製造装置。」を、
「　【請求項１】　被研磨膜を有するウェハを、研磨クロスを用いて研磨する半導体装置の製造方法において、前記研磨クロス内に、研磨特性には影響を与えない程度の小さな少なくとも一つの光学的窓を開口し、研磨中にこの窓を通して、前記研磨クロスの裏面側から、被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率を、光学的手段を用いて測定し、前記光学的手段によって測定した被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率に応じて、スラリー中の研磨剤濃度、研磨クロスの張られた底盤の回転速度およびウェハの回転速度、研磨クロスに対してウェハに加えられる圧力のいずれかを変化させることで、前記被研磨膜の研磨率を時間的に変化させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
　　【請求項２】　前記光学的手段によって測定した被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率が、所定の値に達した時点で研磨を終了させることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
　　【請求項３】　被研磨膜を有するウェハを、研磨クロスを用いて研磨する半導体装置において、前記研磨クロスに、研磨特性には影響を与えない程度の小さな少なくとも一つの開口部を備え、この開口部の背後に、研磨中に前記研磨クロスの裏面側から、光学的手段を用いてウェハ表面の被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率を測定する測定装置と、研磨中に前記測定装置で測定された前記被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率に応じて、スラリー中の研磨剤濃度、研磨クロスの張られた底盤の回転速度およびウェハの回転速度、研磨クロスに対してウェハに加えられる圧力のいずれかを変化させることで、研磨率が時間的に変化するように制御する制御装置とを具備することを特徴とする半導体製造装置。」と訂正する。
（２）訂正事項ｂ
　特許明細書の【０００９】項に記載の
「・・・本発明による半導体装置の製造方法は、研磨クロス内に開口され、研磨特性には影響を与えない程度の小さな少なくとも一つの光学的窓を通して、前記研磨クロスの裏面側から、被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率を、光学的手段を用いて測定し、前記光学的手段によって測定した被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率に応じて前記被研磨膜の研磨率を変化させることにより、所望の膜厚あるいは反射率で、被研磨膜研磨を終了させることを特徴とする。
　また本発明による半導体製造装置は、研磨クロスに設けられ、研磨特性には影響を与えない程度の小さな少なくとも一つの開口部を通して研磨クロスの裏面側から光学的に被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率を研磨中に測定する測定装置と、測定結果に応じて研磨を制御する制御装置とを有することを特徴とする。」を、
「・・・本発明による半導体装置の製造方法は、研磨クロス内に開口され、研磨特性には影響を与えない程度の小さな少なくとも一つの光学的窓を通して、前記研磨クロスの裏面側から、被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率を、光学的手段を用いて測定し、前記光学的手段によって測定した被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率に応じて前記被研磨膜の研磨率を時間的に変化させることにより、所望の膜厚あるいは反射率で、被研磨膜研磨を終了させることを特徴とする。
　また本発明による半導体製造装置は、研磨クロスに設けられ、研磨特性には影響を与えない程度の小さな少なくとも一つの開口部を通して研磨クロスの裏面側から光学的に被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率を研磨中に測定する測定装置と、測定結果に応じて研磨率が時間的に変化するように制御する制御装置とを有することを特徴とする。」と訂正する。
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
（１）訂正事項ａについて
　この訂正は、特許請求の範囲の請求項１に記載された「被研磨膜の研磨率を変化させる」を、「被研磨膜の研磨率を時間的に変化させる」と限定し、また、特許請求の範囲の請求項３に記載された「被研磨膜の研磨率を変化させる」を、「被研磨膜の研磨率を時間的に変化させる」と限定することから、いずれも特許請求の減縮を目的とするものに該当する。
　そして、この訂正は明細書の段落【００２６】〜【００２８】、【００３０】及び図４の記載に基づくものであるから、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の訂正であって、かつ、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
（２）訂正事項ｂについて
　この訂正は、訂正事項ａによる特許請求の範囲の請求項１ないし３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あるから、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、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
３　むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項において準用する同法第１２６条第２項から第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
第３　取消理由についての判断
１　本件発明
　本件特許第３３１３５８２号の請求項１ないし３に係る発明（以下、それぞれ「本件発明１」ないし「本件発明３」という。）は、訂正明細書及び出願当初の図面からみて、その特許請求の範囲の請求項１ないし３に記載された上記第２の１の（１）のとおりのものと認める。
２　引用刊行物
　当審が通知した取消しの理由に引用した本件特許出願前に日本国内又は外国において頒布された刊行物１（米国特許第５，４３３，６５１号明細書（クラス４５１／６）、特許異議申立人の提出した甲第１号証及びその部分訳）及び刊行物２（特開平６−２５２１１３号公報、同甲第２号証）には、それぞれ次の事項が記載されている。
（１）刊行物１
ア「１．本発明の分野
　本発明は、半導体ウエハの機械化学研磨過程における平坦化終点を決定するのに使用される方法及び装置に関する。」（第１欄第５〜９行）
イ「図１は、高性能ＶＬＳＩ回路１４において・・・メタライズ層１８が全面に付着される（図１）。メタライズ層１８は次に、図２に示すような平坦な金属スタッド１０（またはワイヤ）が形成されるように研削される。メタライズ層１８の平坦化は、ＣＭＰによる研磨を行うことで成されるが、これまでこの過程に伴ってきた困難さは、メタライズ層１８の平坦化の間に、いつエンドポイントに達したかを正確に判定できないことである。」（第２欄第１２〜２７行）
ウ「このように、半導体製造技術では、機械化学平坦化過程の研磨特性を正確かつ効率的に検出し、モニタする方法及び装置に対する需要が未だに解決されず残されており、その場で、リアルタイムで測定する方法及び装置が強く求められている。
　本発明の概要
　本発明の目的は、ＣＭＰ研磨過程をその場でリアルタイムにモニタし、エンドポイントを検出する方法及び装置を提供することである。」（第２欄第５８行〜第３欄第４行）
エ「図３は、後に金属線、コンタクト／バイア・スタッド、パッド等を形成するために、パターン化された誘電層５４を有する半導体ウエハすなわちワークピース５２の機械化学研磨を行なう装置５０である。アルミニウム等からなるコンフォーマル金属層５６は半導体ウエハ５２のパターン化された誘電層５４を覆っている。・・・　装置５０は、R．Howard Strasbaugh社（カリフォルニア州ハンティントン・ビーチ）の単一ウエハ研磨機、Strasbaugh 6CA等、一般に入手できる機械化学研磨装置から構成することができる。装置５０は、ウエハ５２を固定するための手段を備えたウエハ・ホルダ（またはキャリア）６０を含む。図に示す通り、ウエハ５２は、ウエハ・ホルダ６０と研磨盤６２の間に置かれる。ウエハ・ホルダ６０は適当な手段により、研磨盤６２の上に装着されて、矢印１０４の方向に軸Ａ１を中心に回転する。ウエハ・ホルダ６０は更に適当な制御手段（図示なし）により、起動／停止信号に従って研磨位置と非研磨位置の間に適宜に位置付けることができる。研磨位置では、ウエハ・ホルダ６０は研磨面５８が研磨パッド６６と研磨接触するように、またウエハ・ホルダ６０が研磨パッド６６に対して適当な圧力Ｐを加えるように位置付けられる。・・・研磨盤６２はプラテン６４と研磨パッド６６を含む。」（第４欄第３〜３６行）
オ「図３は、本発明に従って、研磨装置５０のワークピース５２を研磨する際に、研磨過程をその場でリアルタイムにモニタするための装置７０を示している。装置７０は、研磨盤６２内の所定位置に取り付けられたビュー・ウィンドウ７２を含む。ビュー・ウィンドウ７２は研磨動作時すなわち研磨盤６２の回転時にビューイング・パスを横切り、また半導体ウエハ５２の研磨面５８をその研磨時にその場で確認できるようにする。ビュー・ウィンドウ７２により、研磨動作時にビュー・ウィンドウ７２が半導体ウエハ５２の下を通過した時に研磨面５８を研磨盤６２の下側６９から確認することができる。具体的には、ビュー・ウィンドウ７２により、ビューイング・パスに沿った検出領域をビュー・ウィンドウ７２が通過する間に、研磨面５８をその場で確認することができる（詳しくは後述）。・・・再び図３を参照する。研磨過程をその場でリアルタイムにモニタする本発明の装置７０は更に反射測定手段７４を備える。反射測定手段７４は研磨盤６２の下側に接続される。具体的には、ウィンドウ７２が検出領域を通過する際に、ウエハ５２の研磨面５８の反射を測定するように、反射測定手段７４はウィンドウ７２に光学的に接続される（詳しくは後述）。反射測定手段７４は更に、その場の反射率を表わす反射信号Ｒを供給する。その場の反射率の所定の変化は、例えば研磨エンドポイント等の、研磨過程の所定の条件に対応するものである。これに関して、ビュー・ウィンドウ７２は研磨盤６２内に取り付けられ・・・ビュー・ウィンドウ７２の外形寸法は、５ｍｍ乃至１０ｍｍのオーダで・・・研磨パッド６６には、ビュー・ウィンドウ７２の位置に対応した位置にビューイング・アパーチャ７３が設けられる。アパーチャの特徴は、図３に示すように、テーパー付き側壁にあり、アパーチャの上表面の直径はパッドとウィンドウの界面に近接したアパーチャの下表面より大きくなっている。・・・アパーチャの下表面の周囲寸法は、対応するウィンドウ寸法より大きいか、同程度のオーダである。・・・反射測定手段７４は光源７６を含み、好適な実施例では、光源７６は入射光ビーム７７を所定の入射角で、入射光ビーム・パスに沿ってビュー・ウィンドウ７２の下側に送り、ビュー・ウィンドウ７２を通過させる。入射光ビーム検出器７８は、光源７６から送られる入射光の量を検出し、光源７６から送られた入射光の量を表わす第１光信号を与える。反射光ビーム検出器８０は、ビュー・ウィンドウ７２を通して反射した光８１の量を、例えば検出領域内にあるビュー・ウィンドウ７２上の半導体ウエハ５２の表面５８から反射した時に検出する。」（第４欄第４７行〜第５欄第６６行）
カ「制御手段８２は上記の通り入射光信号と反射光信号を受取り、図５に示したようなリアルタイム・グラフのように認識可能な形式に変換され、これがＣＭＰ装置のオペレータによって、或いは自動制御のために用いられる（後述）。例えば制御手段８２には、ＣＭＰ装置５０によるウエハ５２の研磨中に研磨エンドポイント等の所望の研磨過程の条件のデータをリアルタイムに表示する手段を加えることができる。エンドポイントのデータは、好適には、特定のウエハについて、研磨時の反射率の、研磨動作の始まりの反射に対応する初期反射率に対する所定の変化によって判定される。所定の反射率変化は、研磨されている物質のタイプ及び対応する下のパターン化された物質に応じた反射変化率に対応する。」（第７欄第３３〜５０行）
キ「図５は、累積反射信号出力と、研磨エンドポイントに対応する時間の図である。このようなグラフは、マイクロソフト社（ワシントン州レドモンド）のＱＢＡＳＩＣ等、一般に入手できるソフトウェアを使った制御手段８２の適当な周知のプログラミングを用いて、制御手段８２によって作成することができる。図５は、２つのウエハ位置について、時間の関数としての反射率のシミュレーションを示している。最初の位置（破線）では、パターン化されていない未加工シリコン上にＡｌが被着される、第２位置（実線）では、線幅と間隔とが等しいシリコン・トレンチの列にＡｌ膜が被着される。両位置の初期反射率は約９０％で、これは全面被覆Ａｌ面に対応する。研磨エンドポイントの反射率は、位置１で約３５％（未加工シリコンの反射率）であり、位置２で約６５％（ＡｌとＳｉの反射率の面積加重平均に近い）である。」（第９欄第２０〜３７行）
ク「３５．研磨スラリが供給された回転可能な研磨盤を有する、ワークピースを研磨する際に、研磨過程をその場でモニタ制御する研磨機であって、ａ）上記研磨盤内に組込まれ、研磨時にビューイング・パスを横切り、且つ上記ビューイング・パスに沿った検出領域を横切る際に、上記研磨盤の下側から上記ワークピースの研磨面を研磨時にその場で確認することのできるウィンドウと、ｂ）上記研磨盤の下側の上記ウィンドウに結合され、反射率を測定し、その場の反射率を表わす反射率信号を供給する手段と、を含み、上記その場の反射率の所定の変化が、上記研磨過程の所定の条件に対応する、研磨機。」（第１６欄第１７〜３５行）
ケ「４０．ｃ）反射率信号に応答して、上記その場の反射率の所定の変化をリアルタイムに検出し、上記その場の反射率の所定の変化の検出を示す出力信号を供給する検出手段、を更に含む、請求項３５記載の研磨機。」（第１７欄第８〜１４行）
コ「４５．上記検出手段が、上記出力信号に応答して上記研磨過程を制御する手段を更に含む、請求項４０記載の研磨機。」（第１７欄第５７行〜第１８欄第３行）
サ「５０．上記検出手段が、上記その場の反射率の所定の変化に対応する研磨エンドポイントを検出し、更に上記検出手段が、上記研磨エンドポイントの検出に応答して上記研磨過程を制御し、上記ワークピースの研磨を終了させることを特徴とする、請求項４５記載の研磨機。」（第１８欄第４６〜５３行）
　上記記載事項ア〜サ及び図１〜３の記載からみて、刊行物１には、次の発明が記載されていると認める。
「コンフォーマル金属層５６を有する半導体ウエハ５２を、研磨パッド６６を用いて研磨する半導体装置の製造方法において、前記研磨パッド６６内に、直径が下表面では５ｍｍ乃至１０ｍｍ、上表面ではそれより大きいテーパー付き側壁を有する一つのビューイング・アパーチャ７３を開口し、研磨中にこのビューイング・アパーチャ７３を通して、前記研磨パッド６６の裏面側から、コンフォーマル金属層５６の研磨面５８の反射率を、光源７６、入射光ビーム検出器７８及び反射光ビーム検出器８０を用いて測定し、前記光源７６、入射光ビーム検出器７８及び反射光ビーム検出器８０によって測定したコンフォーマル金属層５６の研磨面５８の反射率が、所定の値に達した時点で研磨を終了させる半導体装置の製造方法。」（以下、「刊行物１記載の第１発明」という。）、及び
「コンフォーマル金属層５６を有する半導体ウエハ５２を、研磨パッド６６を用いて研磨する半導体装置において、前記研磨パッド６６に、直径が下表面では５ｍｍ乃至１０ｍｍ、上表面ではそれより大きいテーパー付き側壁を有する一つのビューイング・アパーチャ７３を備え、このビューイング・アパーチャ７３の背後に、研磨中に前記研磨パッド６６の裏面側から、光源７６、入射光ビーム検出器７８及び反射光ビーム検出器８０を用いて半導体ウエハ５２表面のコンフォーマル金属層５６の被研磨面５８の反射率を測定する反射測定手段７４と、研磨中に前記反射測定手段７４で測定された前記コンフォーマル金属層５６の被研磨面５８の反射率が、所定の値に達した時点で研磨を終了させる制御装置とを具備する半導体製造装置。」（以下、「刊行物１記載の第２発明」という。）
（２）刊行物２
ア「【００１７】図１には、本発明で用いられる研磨装置の要部が示されている。図１において符号１３は基板保持ターンテーブルを示してている。基板保持ターンテーブル１３上には、膜堆積、フォトリソグラフィー、エッチングの繰り返しにより凸凹パターンを形成した後膜堆積を行った直径１５０ｍｍもしくは２００ｍｍのシリコン基板１１がたとえば真空吸着により接着されている。本実施例においては、基板保持ターンテーブル１３は自転のみを行うよう設計されている。一方シリコン基板１１の上面にはシリコン基板１１より十分小さい、たとえば直径５０ｍｍの研磨ヘッド１２が配置されている。研磨ヘッド１２は自転を行いながらシリコン基板１１の半径方向に移動できる構造になっている。一方、シリコン基板１１上の研磨ヘッド１２と対称の位置には膜厚測定装置の検出ヘッド部１４が設置される。膜厚測定装置の検出ヘッド部１４は、研磨ヘッド１２のシリコン基板の半径方向への動きに同期して、シリコン基板の半径方向に移動するように構成されている。
【００１８】次に、この装置を用いての研磨による平坦化の手順を述べる。基板保持テーブル１３に接着したシリコン基板１１の主面に、研磨ヘッド１２を圧接させるとともに、研磨ヘッド１２を自転させ、シリコン基板１１上をシリコン基板１１の半径方向に移動させることにより、シリコン基板１１の主面を研磨する。このとき、基板保持テーブル１３の自転も同時に行う。シリコン基板１１上に堆積したシリコン酸化膜を研磨する場合、研磨剤としては、たとえばコロイダルシリカを水溶液中に分散させ、ＫＯＨで弱アルカリ性にＰＨ調整されたものが用いられる。研磨剤は、研磨ヘッド１２の中心からシリコン基板１１上に供給する。また研磨ヘッド１２の研磨面には、たとえばポリウレタンパッドを取りつけ、これを研磨布とする。研磨中、膜厚検出装置の検出ヘッド部１４は、シリコン基板１１上で常に研磨ヘッド１２と同一の円上に位置するようにコントロールされているため、シリコン基板１１上の研磨ヘッド１２が存在する円周上の平均の膜厚は常に膜厚測定装置によってモニターされている。膜厚検出装置により得られた膜厚データはコンピュータに送られ、コンピュータは前記膜厚データをもとに研磨ヘッド１２の位置、研磨ヘッド１２にかける圧力、研磨ヘッド１２の回転数、研磨ヘッド１２から供給する研磨剤の量、研磨ヘッド１２の温度などをコントロールしながら、シリコン基板１１の外周部から中心部、もしくはシリコン基板１１の中心部から外周部に向かって研磨を進める。」（第４頁左欄第２〜４５行）
イ「【００２９】本実施例によれば実施例１および２と同様、シリコン基板３１上の膜の膜厚を常に取得しつつ、膜厚データを研磨ヘッド３２のコントロール部にフィードバックをかけているため、所望の残し膜厚で正確に研磨を終了することができる。」（第５頁右欄第３８〜４２行）
ウ「【００３１】上記、実施例１、２、３において、いずれの場合も研磨中にシリコン基板上の膜の膜厚をモニターしながら研磨をおこなっている。シリコン基板に凸凹パターンが形成され、その上に膜が堆積してある場合の膜厚検出は比較的困難である。次に、本実施例で用いた膜厚検出法を示す。・・・。
【００３２】光源としてたとえばタングステンランプなどの白色光源を用い、よく知られている通常の方法により、基板の反射率のスペクトルを測定する。」（第６頁左欄第３３行〜同頁右欄第１０行）
エ「【００３８】以上のように、反射率スペクトルのフーリエ変換後のピークの位置を常にモニターし、式１により遂次膜厚に換算しながら研磨を進めることにより、凸凹段差を形成した基板上に堆積した膜を研磨する場合でも、膜厚の絶対値をモニターすることができ、正確に研磨の終点を検出することができる。」（第７頁左欄第２６〜３１行）
３　対比・検討
（１）本件発明１について
　本件発明１と刊行物１記載の第１発明とを対比すると、後者の「コンフォーマル金属層５６」は前者の「被研磨膜」に相当し、以下、同様に「半導体ウエハ５２」は「ウェハ」に、「研磨パッド６６」は「研磨クロス」に、「ビューイング・アパーチャ７３」は「光学的窓」に、「光源７６、入射光ビーム検出器７８及び反射光ビーム検出器８０」は「光学的手段」にそれぞれ相当することは明らかであり、また、後者の「被研磨膜面の反射率が、所定の値に達した時点で前記被研磨膜の研磨を終了させる」ことと、前者の「被研磨膜面の反射率に応じて、・・・前記被研磨膜の研磨率を時間的に変化させる」こととは、「被研磨膜面の反射率に応じて、前記被研磨膜の研磨を制御する」限りにおいて共通しているので、両者は、
「被研磨膜を有するウェハを、研磨クロスを用いて研磨する半導体装置の製造方法において、前記研磨クロス内に、少なくとも一つの光学的窓を開口し、研磨中にこの窓を通して、前記研磨クロスの裏面側から、被研磨膜面の反射率を、光学的手段を用いて測定し、前記光学的手段によって測定した被研磨膜面の反射率に応じて、前記被研磨膜の研磨を制御する半導体装置の製造方法。」である点で一致し、次の点で相違している。
　相違点１：研磨クロス内に開口する光学的窓の大きさが、本件発明１では、研磨特性には影響を与えない程度の小さなものであるのに対して、刊行物１記載の第１発明では、直径が下表面では５ｍｍ乃至１０ｍｍ、上表面ではそれより大きいテーパー付き側壁を有するものである点。
　相違点２：本件発明１では、光学的手段によって測定した被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率に応じて、スラリー中の研磨剤濃度、研磨クロスの張られた底盤の回転速度およびウェハの回転速度、研磨クロスに対してウェハに加えられる圧力のいずれかを変化させることで、前記被研磨膜の研磨率を時間的に変化させるのに対して、刊行物１記載の第１発明では、そのようにされてない点。
　そこで、前記相違点１、２について検討すると、
　相違点１については、研磨クロス内に開口部を形成すれば研磨特性に影響を与えることは技術常識であって、その大きさを研磨特性には影響を与えない程度の小さな大きさとすることは当業者にとって自明なことである。従って、刊行物１記載の発明の光学的窓の大きさを研磨特性には影響を与えない程度の小さな大きさとすることは、当業者が適宜なし得た設計的事項にすぎないことである。
　相違点２については、刊行物２には、シリコン酸化膜を有するシリコン基板１１を、研磨布を用いて研磨する半導体装置の製造方法において、光学的手段によって反射率のスペクトルを測定することにより測定したシリコン酸化膜の膜厚に応じて、研磨布の張られた研磨ヘッド１２の回転数、研磨布に対してシリコン基板１１に加えられる圧力、研磨ヘッド１２から供給する研磨剤の量などを変化させることで、前記シリコン酸化膜の研磨率を時間的に変化させ、所望の膜厚で研磨を終了させることが記載されていると認められる。（刊行物２の上記記載事項ア〜エ参照。）
　そして、前記刊行物２記載の技術的事項における「シリコン酸化膜」、「シリコン基板１１」、「研磨布」及び「研磨ヘッド１２」は、本件発明１の「被研磨膜」、「ウェハ」、「研磨クロス」及び「底盤」に相当するものであり、しかも、前記刊行物２の技術的事項は、刊行物１記載の第１発明と被研磨膜を有するウェハを研磨クロスを用いて研磨する半導体装置の製造方法において、光学的手段によって測定した被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率が所定の値に達した時点で研磨を終了させる点で課題及び技術分野が共通していて、刊行物１記載の第１発明に対する適用を阻害する特段の事由も見出せないことから、刊行物２記載の技術的事項を、刊行物１記載の第１発明に適用することにより、相違点２における本件発明１のよう構成する事は、当業者であればが容易に想到し得たことである。
　そして、本件発明１の奏する効果も、刊行物１記載の第１発明及び刊行物２記載の技術的事項から当業者であれば予測できる程度のものであって格別なものでもない。
（２）本件発明２について
　本件発明２は、本件発明１の構成にさらに「光学的手段によって測定した被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率が、所定の値に達した時点で研磨を終了させること」の特定事項を付加したものであるが、当該事項は、刊行物１記載の第１発明も具備している以上、本件発明２は、刊行物１記載の第１発明及び刊行物２記載の技術的事項に基づいて当業者が容易に想到し得たことである。
　そして、本件発明２の奏する効果も、刊行物１記載の第１発明及び刊行物２記載の技術的事項から当業者であれば予測できる程度のものであって格別なものでもない。
（３）本件発明３について
　本件発明３と刊行物１記載の第２発明とを対比すると、後者の「コンフォーマル金属層５６」は前者の「被研磨膜」に相当し、以下、同様に「半導体ウエハ５２」は「ウェハ」に、「研磨パッド６６」は「研磨クロス」に、「ビューイング・アパーチャ７３」は「開口部」に、「光源７６、入射光ビーム検出器７８及び反射光ビーム検出器８０」は「光学的手段」に、「コンフォーマル金属層５６の被研磨面５８」は「被研磨膜面」に、「反射測定手段７４」は「測定装置」にそれぞれ相当することは明らかであり、また、後者の「被研磨膜面の反射率が、所定の値に達した時点で研磨を終了させる制御装置」と前者の「被研磨膜面の反射率に応じて、・・・研磨率を時間的に変化するように制御する制御装置」は、「被研磨膜面の反射率に応じて、前記被研磨膜の研磨を制御する制御装置」である限りにおいて共通しているので、両者は、
「被研磨膜を有するウェハを、研磨クロスを用いて研磨する半導体装置において、前記研磨クロスに、少なくとも一つの開口部を備え、この開口部の背後に、研磨中に前記研磨クロスの裏面側から、光学的手段を用いてウェハ表面の被研磨膜面の反射率を測定する測定装置と、研磨中に前記測定装置で測定された前記被研磨膜面の反射率に応じて、研磨を制御する制御装置とを具備する半導体製造装置。」である点で一致し、次の点で相違している。
　相違点１：研磨クロスに備えた開口部の大きさが、本件発明３では、研磨特性には影響を与えない程度の小さなものであるのに対して、刊行物１記載の第２発明では、直径が下表面では５ｍｍ乃至１０ｍｍ、上表面ではそれより大きいテーパー付き側壁を有するものである点。
　相違点２：本件発明３では、研磨中に測定装置で測定された被研磨膜面の反射率に応じて、スラリー中の研磨剤濃度、研磨クロスの張られた底盤の回転速度およびウェハの回転速度、研磨クロスに対してウェハに加えられる圧力のいずれかを変化させることで、研磨率が時間的に変化するように制御する制御装置であるのに対して、刊行物１記載の第２発明では、そのように制御する制御装置でない点。
　ところで、前記相違点１、２については既に検討したとおりである。
　そして、本件発明３の奏する効果も、刊行物１記載の第２発明及び刊行物２記載の技術的事項から当業者であれば予測できる程度のものであって格別なものでもない。
　なお、特許権者は、意見書において、本件発明１及び本件発明３は「研磨率を時間的に変化させること」及び「研磨率が時間的に変化するように制御する制御装置」を具備することにより訂正明細書の段落【００２９】記載の効果を奏する旨主張しているが、研磨率を時間的に変化することは、研磨率が変化することと同義であると解され、しかも、どのように変化するかが何ら特定されてない以上、特許請求の範囲の記載に基づかない前記主張は採用することができない。
第４　むすび
　以上のとおりであるから、本件発明１ないし２は、上記刊行物１記載の第１発明及び刊行物２記載の技術的事項に基づいて、また、本件発明３は、刊行物１記載の第２発明及び刊行物２記載の技術的事項に基づいて、それぞれ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、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。
　したがって、本件発明１ないし３についての特許は拒絶の査定をしなければならない特許出願に対してされたものと認める。
　よって、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第１４条の規定に基づく、特許法等の一部を改正する法律の施行に伴う経過措置を定める政令（平成７年政令第２０５号）第４条第２項の規定により、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１６年１月８日（２００４．１．８）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
半導体装置の製造方法および製造装置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　被研磨膜を有するウェハを、研磨クロスを用いて研磨する半導体装置の製造方法において、前記研磨クロス内に、研磨特性には影響を与えない程度の小さな少なくとも一つの光学的窓を開口し、研磨中にこの窓を通して、前記研磨クロスの裏面側から、被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率を、光学的手段を用いて測定し、前記光学的手段によって測定した被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率に応じて、スラリー中の研磨剤濃度、研磨クロスの張られた底盤の回転速度およびウェハの回転速度、研磨クロスに対してウェハに加えられる圧力のいずれかを変化させることで、前記被研磨膜の研磨率を
時間的に
　【請求項２】　前記光学的手段によって測定した被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率が、所定の値に達した時点で研磨を終了させることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
　【請求項３】　被研磨膜を有するウェハを、研磨クロスを用いて研磨する半導体装置において、前記研磨クロスに、研磨特性には影響を与えない程度の小さな少なくとも一つの開口部を備え、この開口部の背後に、研磨中に前記研磨クロスの裏面側から、光学的手段を用いてウェハ表面の被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率を測定する測定装置と、研磨中に前記測定装置で測定された前記被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率に応じて、スラリー中の研磨剤濃度、研磨クロスの張られた底盤の回転速度およびウェハの回転速度、研磨クロスに対してウェハに加えられる圧力のいずれかを変化させることで、研磨
率が時間的に変化するように
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、半導体装置の表面を平坦化する方法およびその装置に関し、特に、半導体装置の表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ　：化学的機械研磨）法により平坦化する場合に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　半導体装置の微細化、高集積化に伴い、半導体装置の表面の段差が問題となってきている。そのため表面を平坦化する方法として、ＣＭＰ法が注目されている。以下、従来のＣＭＰ法を簡単に説明する。まずＣＭＰ装置の研磨クロスを張り替えて研磨を開始する時、研磨率を測定するために、サンプル用のウェハを研磨する。なおサンプル用のウェハの初期膜厚はあらかじめ測定しておく。研磨後の残膜厚と初期膜厚および研磨時間とから、研磨率を算出する。この後のウェハの研磨においては、この研磨率に基ずいて、所望の膜厚にするために算出した時間で研磨を行う。
　【０００３】
　しかし、ＣＭＰ法における研磨率は、研磨クロスの表面状態に依存して変動する。そのため、多数枚のウェハを固定された研磨時間だけ研磨すると、研磨率の変動に伴い残膜厚にばらつきが生じるという問題があった。この様なばらつきを最小限に押さえるため、従来のＣＭＰ法では、ウェハを数枚研磨する毎に研磨時間の設定を見直す作業を必要としていた。この見直し作業は多大な時間と手間がかかり、装置のスループットを落とす原因となっていた。
　【０００４】
　この様な問題を解決する方法として、研磨を行うと同時に膜厚の測定を行う方法が提案されている（特開平５−３０９５５９号公報）。この方法を図５を用いて簡単に説明する。図５（ａ）は従来例による研磨装置の断面図、図５（ｂ）は上定盤を除いた平面図である。遊星運動するキャリア１１２上に保持されたウェハ１１３が、上定盤１１０および下底盤１１１により加圧研磨される。このウェハ１１３は、研磨加工中に上下の定盤１１０、１１１から部分的にオーバーハングし、測定点１１４において、上下に設置されたレーザー変位センサ１１５、１１６を用いてウェハ上下面の位置が検出され、演算処理により膜厚が測定される。
　【０００５】
　しかし、この方法では、膜厚測定のためにオーバーハングされたウェハの外周部分はオーバーハングされない他の内周部分に比べて、常に短い時間しか研磨されず、したがって測定部分とその他の部分において、実際には膜厚が異なるという問題がある。さらにこの研磨装置ではウェハ上下面の位置を測定し演算処理により膜厚を測定しているが、例えば干渉を利用して、直接被研磨膜の膜厚を測定する方法に比べて、測定精度が劣る。また、ウェハ上下方向から位置を測定するためにレーザー変位センサを二つ必要とするため、経済効率が悪い。
　【０００６】
　【発明が解決しようとする課題】
　このように、従来のＣＭＰ装置による研磨方法では、被研磨部分と膜厚測定部分との間に研磨時間の差を生じてしまい、正確な膜厚が測定できず、所望の膜厚で研磨を終了させることは困難であった。
　【０００７】
　本発明の第１の目的は、研磨中の被研磨膜の膜厚あるいは反射率を研磨領域内で直接測定し、所望の膜厚あるいは反射率で研磨を終了させることができる半導体装置の製造方法を提供することである。
　【０００８】
　本発明の第２の目的は、研磨中の被研磨膜の膜厚あるいは反射率を研磨領域内で自動測定し、その測定結果に応じて研磨を制御する機構を有する半導体製造装置を提供することである。
　【０００９】
　【課題を解決するための手段】
　上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の半導体装置の製造方法および半導体製造装置は、以下の如く構成されている。
　本発明による半導体装置の製造方法は、研磨クロス内に開口され、研磨特性には影響を与えない程度の小さな少なくとも一つの光学的窓を通して、前記研磨クロスの裏面側から、被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率を、光学的手段を用いて測定し、前記光学的手段によって測定した被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率に応じて前記被研磨膜の研磨率を
時間的に
　また本発明による半導体製造装置は、研磨クロスに設けられ、研磨特性には影響を与えない程度の小さな少なくとも一つの開口部を通して研磨クロスの裏面側から光学的に被研磨膜の膜厚あるいは被研磨膜面の反射率を研磨中に測定する測定装置と、測定結果に応じて研磨
率が時間的に変化するように
　【００１０】
　このように、本発明による研磨方法では被研磨膜の膜厚あるいは反射率を研磨中に被研磨領域内で測定するため、膜厚を正確に測定することができ、その結果に応じて研磨を制御するので、常に所望の膜厚あるいは反射率で正確に研磨を終了させることができ、研磨膜厚の制御性の大幅な向上を図ることができる。
　【００１１】
　【発明の実施の形態】
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
　図１（ａ）は本発明によるＣＭＰ装置の断面図である。ＣＭＰ装置は底盤１０と底盤１０上にはられた研磨クロス１１と、底盤１０の上方に設けられたウェハホルダ１３と、スラリー１４を研磨クロス１１上に供給するスラリー供給管１５とを有する。スラリー供給管１５からスラリー１４が研磨クロス１１上に滴下される。ウェハ１２はウェハホルダ１３により研磨クロス１１に対して加圧される。ウェハホルダ１３および底盤１０がそれぞれ回転し、ウェハ１２は研磨クロスおよびスラリー１４で研磨される。
　【００１２】
　本発明においては、研磨クロス１１の一部には光学用センサ窓１６が形成されている。なお、この光学用センサ窓１６はＣＭＰの研磨特性には影響を与えない程度に十分小さくなければならない。
　【００１３】
　この下には、光学センサ１７が底盤１０に固定されている。光学センサはウェハ１２の被研磨膜に光を照射し、その反射光を受光測定し、解析することにより、被研磨膜の膜厚または反射率を検知する。
　【００１４】
　この光学センサ１７で得られた実測値に応じて、制御装置１８は研磨率を変化させる。研磨率を変化させるための制御には例えば次のようないくつかの方法がある。すなわち、第１に制御装置１８は底盤１０およびウェハホルダ１３の回転数を制御することができる。また、第２に制御装置１８は、例えば純水を用いて希釈率を増減することにより、スラリー１４中の研磨剤濃度を制御することができる。さらに、第３に制御装置１８はウェハホルダ１３の位置を調節することにより、ウェハ１２の研磨クロス１１に対する圧力を制御することができる。またこれらの方法を組み合わせて制御することも可能である。それらの方法により、制御装置１８は測定された膜厚または反射率に基づいて、研磨率を調節する。
　【００１５】
　なお、図１（ａ）では光学センサ１７は底盤１０に一体化して固定されており、底盤１０と共に回転するようになっているが、これに限らず、底盤１０にも開口部を形成し、光学センサ１７は底盤１０と別に設置してもよい。
　【００１６】
　ところで、光学用センサ窓１６はＣＭＰの研磨特性には影響を与えない程度に十分小さく研磨クロス１１内部に形成されなければならない。この様子を図１（ｂ）を用いて説明する。図１（ｂ）は本発明によるＣＭＰ装置を上から見た概略図である。光学用センサ窓１６は研磨クロス１１に比べて、十分に小さく形成されている。さらに、光学用センサ窓１６が研磨クロス１１と共にＱを中心として回転し、ウェハホルダー１３により研磨クロス１１に加圧されているウェハ１２の下を通過する度に、光学センサ１７は被研磨膜からの反射光を観測する。
　【００１７】
　以下、本発明によるＣＭＰ装置を用いた研磨方法について具体的に例を挙げながら説明する。
　第１の実施の形態として、被研磨膜として例えばＷ、Ａｌ、Ｃｕのような反射率の高い金属膜を使用して、これら金属膜の埋め込み配線を本発明によるＣＭＰ装置を用いて形成する場合を、図２を用いて説明すると、図２（ａ）は層間絶縁膜２９に配線用の溝もしくはコンタクトホールを形成した後埋め込み配線材料として金属膜３０が堆積された直後の半導体装置の断面図である。この金属膜３０を研磨して、図２（ｂ）に示すように埋め込み配線部以外の金属膜を除去し、埋め込み配線部のみに残す場合を考える。
　【００１８】
　まず研磨が開始すると同時（時刻ｔ＝０）に光学センサ１７は反射光の測定を開始する。光学センサ１７は底盤１０が一回転する度に一回、ウェハの下を通過し、この間にウェハ表面の反射率ｒを測定する。
　【００１９】
　図２（ｃ）は研磨時間ｔに対する表面の反射率の変化を示している。研磨開始当初は堆積された金属膜３０が表面全体を覆っているためこの金属膜３０の反射率Ｒ０が測定される。研磨が進み、埋め込み配線部以外の金属膜が除去されると、光学センサ１７はウェハの大部分を占める層間絶縁膜２９の反射率Ｒ１を測定し、反射率の低下が検知される。制御装置１８はこの情報を受けた時点（ｔ＝Ｔｃ）で研磨を終了させる。
　【００２０】
　この方法によれば、光学センサ１７が金属膜の反射率の低下を常に被研磨領域内で検知するため、埋め込み配線部以外の金属膜が除去される時刻を正確に検知することができ、制御性良く所望の埋め込み形状を得ることができる。
　【００２１】
　なお、前記実施の形態では、制御装置１８は、埋め込み配線部以外の金属膜が研磨されて反射率の低下が検出された時点で研磨を終了させていたが、第２の実施の形態として、ウェハ面内における金属膜の残りをなくす方法を説明する。この方法では、反射率を常に観測し、埋め込み配線部以外の金属膜が研磨されて反射率の低下が検出された時点よりさらに適切な時間Ｔ０だけ長い時間研磨を行ったのちに研磨を終了させる。このようにすれば、ウェハ面内で金属膜厚にばらつきがある場合でも、金属膜が残ることが無く、配線のショートを防ぐことができる。
　【００２２】
　第３の実施の形態として、被研磨膜として層間絶縁膜を想定し、この層間絶縁膜を本発明によるＣＭＰ装置を用いた研磨により平坦化する場合を、図３を用いて説明する。図３（ａ）は電極３９上に層間絶縁膜４０が膜厚Ｘ０で堆積された直後の半導体装置の断面図である。この層間絶縁膜４０を所望の膜厚Ｘｃまで研磨して、図３（ｂ）に示すように平坦化する場合を考える。
　【００２３】
　図３（ｃ）は研磨時間ｔに対する層間絶縁膜４０の膜厚ｘを示している。まず研磨が開始すると同時（時刻ｔ＝０）に光学センサ１７は反射光の測定を開始する。光学センサ１７は底盤１０が一回転する度に一回、ウェハの下を通過し、この間に層間絶縁膜４０の膜厚ｘを測定する。制御装置１８はこの情報を受けて、層間絶縁膜４０の膜厚が所望の値Ｘｃに達した時点（ｔ＝Ｔｃ）で研磨を終了させる（実線参照）。
　【００２４】
　ところで、研磨クロスの表面状態その他の影響により、研磨率は変化することがある。図３（ｃ）中の破線（ｆ）は研磨率が大きい場合、図３（ｃ）中の破線（ｓ）は研磨率が小さい場合をそれぞれ示している。この様に研磨率の変動に対応して、所望の膜厚に達する時刻はそれぞれＴｆ，Ｔｓのように変化する。本実施の形態の方法によれば残膜厚を被研磨領域内で常に観測しているため、層間絶縁膜４０の膜厚が所望の値Ｘｃに達した時点（ｔ＝Ｔｆ、もしくはＴｓ）で研磨を終了させることができる。すなわち、研磨率の変動に対応して、研磨時間を増減させることにより、常に所望の膜厚Ｘｃを得ることができる。
　【００２５】
　第４の実施の形態として、研磨のスループットを改善し、さらに被研磨膜の膜厚の制御性を向上させる研磨方法について説明する。前記第３の実施の形態と同様に、被研磨膜として層間絶縁膜を使用し、この層間絶縁膜を本発明によるＣＭＰ装置を用いた研磨により平坦化する場合を説明する。
　【００２６】
　図４は研磨時間ｔに対する層間絶縁膜４０の膜厚ｘを示している。実線（ａ）は本実施の形態に対応し、実線（ｂ）は前記第３の実施の形態に対応している。以下、実線（ａ）にしたがって説明する。
　【００２７】
　まず研磨が開始すると同時（時刻ｔ＝０）に光学センサ１７は反射光の測定を開始する。光学センサ１７は底盤１０が一回転する度に一回、ウェハの下を通過し、この間に層間絶縁膜４０の膜厚ｘを測定する。
　【００２８】
　なお、研磨開始当初はスループットの向上を目的として、スラリー中の研磨剤濃度を高くして、研磨率を大きめに設定しておく。そして層間絶縁膜４０の膜厚が所望の膜厚Ｘ２に近い値Ｘ１になった時点Ｔ１で制御装置１８はスラリー１４中の研磨剤濃度を低下させ、研磨率を低下させる。そして層間絶縁膜４０の膜厚が所望の値Ｘ２になった時点Ｔ２で制御装置１８は研磨を終了させる。
　【００２９】
　本実施の形態によれば研磨終了間際の研磨率が小さいために研磨時間のばらつきに対する膜厚のばらつきを小さく抑えることができる。例えば、図４に示すように、研磨時間のばらつきΔＴに対する膜厚のばらつきΔＸ２は前記第１の実施の形態による膜厚のばらつきΔＸ３よりも小さくすることができる。さらに研磨開始当初（ｔ＝０〜Ｔ１）の研磨率を高く設定しているため、研磨にかかる全体の時間Ｔ２は、前記第１の実施の形態における研磨時間Ｔ３よりも短くてすむ。この様に本実施の形態によれば研磨のスループットを改善し、さらに被研磨膜の膜厚の制御性を向上させることができる。
　【００３０】
　なお前記第４の実施の形態では、スラリー１４中の研磨剤濃度を変えることで、研磨率を変化させたが、これに限らず、底盤１０とウェハホルダ１３の少なくとも一方の回転数を変化させることにより研磨率を変化させることも可能である。あるいは、ウェハホルダ１３の位置を調節することによりウェハ１２に加えられる圧力を変化させることで研磨率を変化させることもできる。
　【００３１】
　【発明の効果】
　本発明による研磨方法によれば、研磨クロス内に開口された光学的窓を通して研磨中にこの研磨クロス裏面側から被研磨膜の膜厚あるいは反射率を測定しているので、従来のＣＭＰ装置による研磨方法のように、被研磨部分と膜厚測定部分との間に研磨時間の差が生じることがなく、実際の被研磨膜と等しい膜厚を常に測定することが可能である。したがって、この測定結果に応じて研磨を制御する本発明による研磨方法によれば、従来の研磨方法よりいっそう正確に所望の結果を得ることができる。また、本発明のＣＭＰ装置は光学センサを一つしか必要としないため、光学センサを二つ必要としていた従来の方法に比べ、経済効率が優れており、また測定手段をウェハの一方の側に設置すればよいので、装置の構成も簡略化することができる。さらに、本発明のＣＭＰ装置は、例えば干渉による光学的手段を用いて直接被研磨膜の膜厚を測定しているため、精度良く膜厚を測定することができるので、より厳密に研磨の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】本発明ＣＭＰ装置の構造を示す図である。
　【図２】本発明ＣＭＰ装置による第１の実施の形態の説明図である。
　【図３】本発明ＣＭＰ装置による第３の実施の形態の説明図である。
　【図４】本発明ＣＭＰ装置による第４の実施の形態の説明図である。
　【図５】従来のＣＭＰ装置を示す図である。
　【符号の説明】
　Ｏ、Ｑ…回転軸、１０…底盤、１１…研磨クロス、１２…ウェハ、１３…ウェハホルダ、１４…スラリー、１５…スラリー供給管、１６…光学センサ窓、１７…光学センサ、１８…制御装置、３９…電極、２９、４０…層間絶縁膜、３０…金属膜、１１０…上定盤、１１１…下定盤、１１２…キャリア、１１３…ウェハ、１１４…測定部、１１５、１１６…レーザー光学センサ。