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審決分類 審判 査定不服 特29条の2 特許、登録しない。 G01B
管理番号 1129975
審判番号 不服2003-8256  
総通号数 75 
発行国 日本国特許庁(JP) 
公報種別 特許審決公報 
発行日 2001-10-19 
種別 拒絶査定不服の審決 
審判請求日 2003-05-09 
確定日 2006-01-19 
事件の表示 特願2000-106831「表面形状測定方法」拒絶査定不服審判事件〔平成13年10月19日出願公開、特開2001-289619〕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.本願発明
本願は、平成12年4月7日の出願であって、その請求項1に係る発明(以下、「本願発明」という。)は、平成14年10月22日付け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に記載された事項により特定される以下のとおりものと認められる。
「対物レンズの中心部以外の外周部に細いレーザービームを通過させて0.1μm以下の分解能で高さ座標の位置決めをするオートフォーカス機構と、測定対象物を載置するステージと、をXY方向へ相対的に移動させることで、非接触で測定対象物を走査して表面形状を測定する表面形状測定方法において、測定対象物と同一素材かつ同一肉厚であるリファレンスをステージ上に配し、該リファレンスの表面上の一点を、熱膨張による高さの変位量が測定対象物と同一のリファレンス点とし、各走査線の測定開始時および測定終了時にリファレンス点の高さ座標を測定して、走査線上の実測点ごとに次式により求めた仮想基準高さを設定し、等ピッチで測定した全ての実測点において実測値から仮想基準高さを差し引くことにより測定対象物の表面形状を算出することを特徴とする表面形状測定方法。
Rmn=Rms+(Rmf-Rms)n/N
ここで、Rmnはm行n番目の仮想基準高さ、Rmsはm行目測定開始時のリファレンス点の測定値、Rmfはm行目測定終了時のリファレンス点の測定値、Nはm行目の走査線の測定点数の総数である。」


2.先願明細書
これに対して、原査定の拒絶の理由において引用された、本願の出願の日よりも前の平成11年2月5日の特許出願であって、本願の出願後の平成12年8月15日に出願公開された特願平11-28249号の願書に最初に添付された明細書または図面には、以下の事項が記載されている(特開2000-227325号公報を参照)。
(1)「被測定物に対し、非接触でその表面形状を測定する走査型の測定方法であって、測定途中で前記被測定物上の所定のポイントを複数回測定することを特徴とする表面形状測定方法。」(【特許請求の範囲】【請求項2】)

(2)「現在の測定装置で最も精度が高い測定装置としては、ナノメ-トルレベルの精度での測定が可能な触針式表面粗さ計や垂直分解能0.5Åの非接触3次元粗さ計等が挙げられるが、かかる装置は価格も高く、精度が高い反面、測定範囲が限定されているのが実情である。」(段落【0005】)

(3)「これに対し、表面形状測定装置として、従来より接触式表面粗さ計等の測定装置や、レーザで測定する装置が知られている。これらの装置は価格も手頃で、走査も簡単で広範囲にわたる測定が可能なため、応用範囲が広く、幅広い分野に適用が可能なものである。レーザ方式の測定装置のなかでも特に、ステージ走査型のレーザ光合焦方式の測定置が知られている。これは、レーザ発生源及びレーザ透過レンズの位置は固定するのに対し、被測定物を可動ステージに装着し、そのステージを二次元的に移動操作し、各々のステージ位置におけるレーザ光の合焦位置から被測定物の表面形状を3次元的に測定するものである。上記測定装置に関して図面を用いて説明する。図7は上記従来の測定装置の構成を示す図で、101は被測定物、102は被測定物を装着するXYステージ、103はレーザ発生源、104はレーザを透過させる対物レンズ、105はAFセンサ、106はCCDカメラ、107は図中Z軸方向に駆動可能なAF駆動ステージ、108はシステムを制御するパソコン、109はAFコントローラである。」(段落【0006】〜【0010】)

(4)「被測定物101はその測定面を上方に向けてXYステージ102上に装着される。次に、レーザがレーザ発生源103から照射され、対物レンズ104を通過して図中矢印の経路で被測定物101に到達する。次に、被測定物101で反射したレーザは図中矢印の経路を通って、対物レンズ104を通過し、AFセンサ105上に結像する。この時、フォーカスが合っていない場合、AFセンサ105上に結像したレーザスポットが大きくぼやける。ここで、レーザスポット径を最小とするように、パソコン108がAFコントローラ109を制御し、AF駆動ステージ107が対物レンズ104をZ軸方向に駆動し、レーザースポット径が最小になった点のZ座標値をパソコン108に記憶させる。上記動作により、被測定物101上の、測定開始ポイントのデータが測定される。上記動作を、XYステージ102により、被測定物101を測定範囲にわたり移動させるに伴い順次行うことにより、被測定物101の表面形状が測定出来る。」(段落【0012】〜【0016】)

(5)「第1に、上記測定法では、被測定面の範囲をX軸方向が5mm、Y軸方向が5mmとした場合、測定ピッチを10ミクロンとすれば、ステージの走査において1ライン当たり平均500ポイントの測定を500ライン分行う必要があり、1ポイントの測定に約0.3秒を要するため、1ラインの測定には0.3×500=150秒、つまり2.5分を要し、500ラインでは2.5×500=1250分、つまり21時間もの長時間を要することとなる。そうした場合、かかる長時間にわたる測定の中で、室温の変化により、測定装置自体の微少な寸法変化が生じ、レーザによって熱せられたレンズの焦点距離の変化が生じることとなる。ここで、測定装置自体の寸法変化としては、室温変化に対しては、測定装置を構成する材質の熱膨張係数に、測定装置自体の大きさ、寸法を乗じただけの寸法の狂いが生じ、さらに対物レンズ104に対しては、レーザ透過時に生じる温度上昇により、焦点距離が変化し、測定結果も変わることになり、これらの狂いは大きい場合は数ミクロンにも及ぶものであった。かかる事情により、サブミクロンオーダーの測定精度が要求される測定に対しては上記従来の測定装置は使えないものであった。」(段落【0018】〜【0021】)

(6)「本発明は、走査型の表面形状測定装置において、室温変化、あるいはレンズの焦点距離の変化が生じても測定誤差の生じない、簡単な構成で温度依存性を解消することの出来る測定装置及び方法を提供するものである。」(段落【0024】)

(7)「本発明の表面形状測定装置及び方法は、走査型の測定装置であって、長時間に及ぶ測定の途中で随時所定の測定点に戻り、所定測定点を反復して測定することにより、時間経過とともに変動する測定誤差を補正するものである。さらに本発明は、測定途中で複数回測定する所定の測定点を測定した時刻を記録しておき、より正確に測定誤差の補正を行うものである。」(段落【0026】〜【0027】)

(8)「かかる構成をとることにより、室温変化による装置自体の寸法変化及びレンズの焦点距離変化から生じる測定誤差を解消でき、恒温室等の設備も不要で、レンズ材質も従来のレンズ材質のまま使用できるもので、ステージ走査型測定装置の温度依存性を簡単に解消出来る。」(段落【0029】)

(9)「図6は、横軸に測定経過時間、縦軸にD1,D2,D3・・・のD0からのずれ量を示したグラフである。図6において、例えば、時刻t1においてD1を測定の後、第2ラインを測定し、その後、時刻t3においてD2を測定する。D1、D2のD0からのずれ量はそれぞれa,bとする。ここで、D1測定時からD2測定時までのずれ量については、図6中の波線で示したように推移していると考えられる。そこで、本実施の形態においては、この波線で示した推移を、実際の測定データに対して補正し、より正確なデータを得ようとするものである。つまり、第2ラインの複数測定ポイントの中でも、図6中、時刻t2にて、あるポイントを測定した瞬間におけるずれ量E(a)は次式で表される。
E(a)=a+(b-a)×(t2-t1)/(t3-t1)
つまり、図6中、時刻t2にて測定したポイントについては上記式より測定誤差が補正され、他のポイントについても同様に補正が可能で、実施の形態1よりもさらに細かな補正が可能となり、被測定物表面の正確な形状が測定出来ることとなる。」(段落【0073】〜【0077】)


3.対比
上述の2.(1)〜(9)の記載事項及び図面の図7から、レーザービームは対物レンズ104の外周部を通過し、被測定物で反射した後、再度対物レンズ104の外周部を通過していることが読み取れることから、先願明細書には以下の発明(以下、「先願明細書記載の発明」という。)が記載されているものと認められる。

「被測定物の測定面を上方に向けてXYステージ上に装着し、レーザ発生源から照射されたレーザ光を対物レンズ104の外周部を通過させて被測定物に照射し、被測定物で反射したレーザ光を再度対物レンズの外周部を通過させて、AFセンサ上に結像させ、結像したレーザスポット径を最小とするように、対物レンズをZ軸方向に駆動させるAF駆動ステージとXYステージを移動させることにより、被測定物を測定範囲にわたり移動させることで1ライン当たり、複数ポイントずつ、複数ラインについて被測定物の表面形状を非接触で順次測定する測定方法において、
室温変化による寸法変化及びレンズの焦点距離の変化から生じる測定誤差を補正するために、長時間に及ぶ測定の途中で随時被測定物の所定の測定ポイントに戻り、当該測定ポイントの高さを反復して測定して、
被測定物上の所定の測定ポイントの高さデータD1を時刻t1において測定し、D1を測定後、測定対象のライン上の各測定ポイントの高さを測定し、その後、時刻t3において前記所定の測定ポイントの高さデータD2を測定し、測定開始時刻における測定ポイントの高さデータD0からのD1及びD2のずれ量をそれぞれa及びbとした場合に、時刻t2におけるライン上の測定点のずれ量が、以下の式で表され、かかるずれ量に基づいて時間経過とともに変動する測定誤差を補正すること
E(a)=a+(b-a)×(t2-t1)/(t3-t1)」

本願発明(以下、「前者」という。)と先願明細書記載の発明(以下、「後者」という。)とを対比する。
後者の「対物レンズ」、「レーザ光」は、前者の「対物レンズ」、「レーザービーム」にそれぞれ相当する。
後者の「AFセンサ」と「AF駆動ステージ」は、「被測定物の測定面を上方に向けてXYステージ上に装着し、レーザ発生源から照射されたレーザ光を対物レンズ104の外周部を通過させて被測定物に照射し、被測定物で反射したレーザ光を再度対物レンズの外周部を通過させて、AFセンサ上に結像させ、結像したレーザスポット径を最小とするように、対物レンズをZ軸方向に駆動させるAF駆動ステージ」という構成により、高さ座標の位置決めを行うものであるから、前者の、対物レンズの中心部以外の外周部に細いレーザビームを通過させて高さ座標の位置決めをする「オートフォーカス機構」に相当する。
後者の「XYステージ」は、被測定物を載置してXY方向へ相対的に移動させるためのものであるから、前者の「ステージ」に相当する。
後者の「所定の測定ポイント」は、測定の途中で、当該測定ポイントの高さを反復して測定し、温度変化による高さの変化を測定するためのものであるから、前者の、熱膨張による高さの変位量が測定対象物と同一の「リファレンス点」に相当する。
後者の「被測定物上の所定の測定ポイントの高さデータD1を時刻t1において測定し、D1を測定後、測定対象のライン上の各測定ポイントの高さを測定し、その後、時刻t3において前記所定の測定ポイントの高さデータD2を測定し、測定開始時刻における測定ポイントの高さデータD0からのD1及びD2のずれ量をそれぞれa及びbとした場合に、時刻t2におけるライン上の測定点のずれ量が、以下の式で表され、かかるずれ量に基づいて時間経過とともに変動する測定誤差を補正すること
E(a)=a+(b-a)×(t2-t1)/(t3-t1)」の点についてみると、これは、時刻t1及びt3において所定の測定ポイントの高さデータD1、D2を測定し、その測定値D1、D2に基づいて、測定ラインの時刻t2における測定点のずれ量を所定の計算式に基づいて計算するものである。
したがって、後者の測定対象のラインは、前者の走査線に相当し、また、本願明細書の段落【0017】の記載からみて、Rms、Rmfは、それぞれ測定開始時、終了時のリファレンス点の測定値と定義されているものの、それぞれm行目の測定開始前、終了後に測定された値であることは明らかであるから、後者の該対象ラインの測定前の時刻t1、測定後の時刻t3における所定測定ポイントの高さD1、D2は、それぞれ前者の各走査線の測定開始時及び測定終了時に測定したレファレンス点の高さRms、Rmfに相当する。
また、後者は、これらの高さD1、D2とラインの測定点の実測値から、所定の計算式に基づいて被測定物の表面形状を算出するものである点で前者と共通する。
してみれば、両者は、

「対物レンズの中心部以外の外周部に細いレーザービームを通過させて高さ座標の位置決めをするオートフォーカス機構と、測定対象物を載置するステージと、をXY方向へ相対的に移動させることで、非接触で測定対象物を走査して表面形状を測定する表面形状測定方法において、各走査線の測定開始時および測定終了時にリファレンス点の高さ座標を測定して得られた測定値と走査線上の実測点ごとの実測値とから、所定の計算式に基づいて測定対象物の表面形状を算出することを特徴とする表面形状測定方法。」

という点において一致し、
以下のア乃至エの点において、一応、相違する。
ア 前者は、0.1μm以下の分解能で高さ位置座標の位置決めをするオートフォーカス機構を備えているのに対して、後者のオートフォーカス機構は、かかる分解能を有するものであることが明記されていない点

イ 前者は、測定対象物と同一素材かつ同一肉厚であるリファレンスをステージ上に配し、該リファレンスの表面上の一点をリファレンス点としているのに対し、後者は、測定対象物表面上の一点を所定の測定点としている点

ウ 前者は、等ピッチで測定算出しているのに対し、後者は、等ピッチとは明示されていない点

エ 補正された高さを、前者は、測定点の仮想基準高さRmnを
Rmn=Rms+(Rmf-Rms)n/N
として求め、当該測定点の実測値から該仮想基準高さを差引くことにより得ているのに対し、後者は、時刻t2の測定点におけるずれ量を
E(a)=a+(b-a)×(t2-t1)/(t3-t1)
として求め、実測値からこのずれ量を差引くことにより得ている点


4.判断
上述の各相違点について検討する。
[相違点ア]
オートフォーカス機構が実現できる分解能に関しては、先願明細書段落【0005】に、「現在の測定装置で最も精度が高い測定装置としては、ナノメートルレベルの精度での測定が可能な触針式表面粗さ計や垂直分解能が0.5Åの非接触3次元粗さ計が挙げられる...」との記載があり、同段落【0021】には、「かかる事情により、サブミクロンオーダーの測定精度が要求される測定に対しては上記従来の測定装置は使えないものであった」との記載があることから、先願明細書記載の発明も、μm単位で見た場合の下位レベルでの分解能を有しているものと解することができ、これはすなわち0.1μm以下の分解能をも包含しているものである。
また、このことは、先願の図面の図3の高さ方向のずれ量を示すグラフの縦軸は、0.1μm単位で刻まれていることからも裏付けられるものである。
よって、相違点アは、実質的な相違点とは言えないものである。

[相違点イ]
本願発明の測定手法は、被測定物における一様な熱膨張を前提としたものであり、熱膨張による高さ変動を見るための参照点は、測定対象物と同一素材、かつ、同一肉厚であれば良く、それをステージ上のレファレンス表面上に配するか、それとも測定対象物表面上に配するかという点は、実質的な差異とは言えない。
この点に関し、審判請求人は、請求の理由において、「先願発明の場合は、下図に示すように、リファレンス点が測定対象物の表面にあるため、測定対象物に反りや浮き上がりが生じると、その影響により、リファレンス点の位置が、リファレンス点以外の部位に対して変動し、正確な測定が行えなくなります。これに対して、本願発明の場合は、リファレンス点が測定対象物とは別の物体上に設けられているため、リファレンス点の位置が測定対象物に対して変動せず、正確な測定を行うことができます。以上説明したように、リファレンス点を測定対象物上に設定するか、或いは、別の物体に設定するかにより、測定自体が根本的に異なります。この点からも、本願発明と先願発明の相違点が微差でないことが分かります。特に、本願発明が特許請求の範囲で特定しているように、0.1μm以下の精度で表面形状を測定しようとする場合には、この違いは測定方法として、とても大きいものです。」と主張している。
しかしながら、本願発明の仮想基準高さを求める式からも明らかなように、本願発明においては、温度変化に伴う対象物の熱膨張は各測定点の位置に依存せず一測定対象物で一様な膨張率で生ずることを前提とされており、請求人の上記主張でいう反りや浮き上がりは、測定対象物の熱膨張により一様な膨張率で生ずるものではなく、上記前提と相反する事象であるから、この点を先願明細書記載の発明と比較した本願発明の利点とする上記主張は採用できない。

[相違点ウ」
上記2.(5)にも1ライン500ポイント、500ラインの測定を行う旨の記載があり、測定点間のピッチを等しくすることは普通に行われているところであるから、この点は、実質的な差異であるとは言えない。

[相違点エ]
後者において、1ライン当たりN個の測定点があり、時刻t2における測定点がライン上でn番目の測定点であるとすると、(t2-t1)/(t3-t1)は、n/Nで表される。
そのときの測定値をDmnと表すと、D1、D2はそれぞれRms、Rmfに相当するものであること、a=D1-D0、b=D2-D0であることを考慮して整理すると、後者のE(a)(当審注:本来t2の関数であるからE(t2)の誤記と解される。)は、
Rms+(Rmf-Rms)×n/N-D0
と表され、これをDmnから差し引いた値(補正値)は、
Dmn+D0-{Rms+(Rmf-Rms)×n/N}
となる。
一方、本願発明では、補正値は
Dmn-Rmn=Dmn-{Rms+(Rmf-Rms)×n/N}
となって、先願明細書記載の発明の補正値との間に所定値D0だけ差が生じることとなるが、この差異は、高さ基準点の選び方の差異にすぎず、実質的な差異とは認められない。


5.むすび
以上より、結局本願発明は、先願明細書記載の発明と同一であり、しかも、本願の発明者が先願明細書記載の発明をした者と同一ではなく、また本願の出願の時において、本願の出願人が先願の出願人と同一でもないので、特許法第29条の2の規定により特許を受けることができない。
 
審理終結日 2005-11-21 
結審通知日 2005-11-22 
審決日 2005-12-05 
出願番号 特願2000-106831(P2000-106831)
審決分類 P 1 8・ 16- Z (G01B)
最終処分 不成立  
前審関与審査官 大和田 有軌岡田 卓弥  
特許庁審判長 上田 忠
特許庁審判官 濱野 隆
下中 義之
発明の名称 表面形状測定方法  
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