【事件の表示】
　特許第３３５３６８１号「シリコンウエーハ及び結晶育成方法」の請求項１ないし４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３３５３６８１号の請求項１ないし４に係る特許を維持する。
【理　由】
第１　手続の経緯
　本件特許第３３５３６８１号に係る手続の主な経緯は次のとおりである。
　特許出願（特願平９−３６７７０５号）　　　平成　９年１２月２６日
　特許権設定登録　　　　　　　　　　　　　　平成１４年　９月２７日
　特許異議申立（特許異議申立人：信越半導体株式会社）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　平成１５年　６月　３日
　取消理由通知　　　　　　　　　　　　平成１６年４月２３日（起案日）
　特許異議意見書・訂正請求書　　　　　　　　平成１６年　７月１２日
　
第２　訂正の適否についての判断
　１．訂正の内容
（１）訂正事項１
　特許請求の範囲の「【請求項１】ＣＺ法を用い、且つＯＳＦリングが引き上げ結晶の外周部より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件の単結晶育成工程を経て製造されたシリコンウエーハであって、窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上であることを特徴とするシリコンウエーハ。」を
「【請求項１】ＣＺ法を用い、且つＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件の単結晶育成工程を経て製造されたシリコンウエーハであって、窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上であり、ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタが存在しないことを特徴とするシリコンウエーハ。」と訂正する。
（２）訂正事項２
　特許請求の範囲の「【請求項３】ＣＺ法を用い、且つＯＳＦリングが引き上げ結晶の外周部より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件でシリコン単結晶を育成する結晶育成方法において、育成結晶中の炭素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上となように炭素がドープされたシリコン融液より単結晶を引き上げることを特徴とする結晶育成方法。」を
「【請求項３】ＣＺ法を用い、且つＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件でシリコン単結晶を育成する結晶育成方法において、育成結晶中の窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上となるように窒素がドープされたシリコン融液より単結晶を引き上げることを特徴とする結晶育成方法。」と訂正する。
（３）訂正事項３
　特許明細書の第１６段落の「【００１６】本発明のシリコンウエーハは、ＣＺ法を用い、且つＯＳＦリングが引き上げ結晶の外周部より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件の単結晶育成工程を経て製造されたシリコンウエーハであって、窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上であることを構成上の特徴点とする。」を
「【００１６】本発明のシリコンウエーハは、ＣＺ法を用い、且つＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件の単結晶育成工程を経て製造されたシリコンウエーハであって、窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上であり、ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタが存在しないことを構成上の特徴点とする。」と訂正する。
（４）訂正事項４
　特許明細書の第１７段落の「【００１７】また、本発明の結晶育成方法は、ＣＺ法を用い、且つＯＳＦリングが引き上げ結晶の外周部より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件でシリコン単結晶を育成する結晶育成方法において、育成結晶中の窒素濃度が１×１０13atoms/cm3以上となるように窒素がドープされたシリコン融液より単結晶を引き上げることを構成上の特徴点とする。」を
「【００１７】また、本発明の結晶育成方法は、ＣＺ法を用い、且つＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件でシリコン単結晶を育成する結晶育成方法において、育成結晶中の窒素濃度が１×１０13atoms/cm3以上となるように窒素がドープされたシリコン融液より単結晶を引き上げることを構成上の特徴点とする。」と訂正する。
　
２．訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
（１）訂正事項１
　訂正事項１は、「引き上げ結晶の外周部より内側に」を「引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に」と訂正すること（訂正事項１−１）と、「窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上である」を「窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上であり、ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタが存在しない」と訂正すること（訂正事項１−２）に区分できる。
（２）訂正事項２
　訂正事項２は、「引き上げ結晶の外周部より内側に」を「引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に」と訂正すること（訂正事項２−１）と、「育成結晶中の炭素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上となように炭素がドープされたシリコン融液より単結晶を引き上げる」を「育成結晶中の窒素濃度が１×１０13atoms/cm3以上となるように窒素がドープされたシリコン融液より単結晶を引き上げる」と訂正すること（訂正事項２−２）に区分できる。
　
　訂正事項１−１と訂正事項２−１は実質的に同じ訂正であるから、訂正事項１−１及び訂正事項２−１、訂正事項１−２，訂正事項２−２について順次検討する。
　
（３）訂正事項１−１及び訂正事項２−１について
　訂正事項１−１及び訂正事項２−１は、ＯＳＦリングの生じる位置について、「引き上げ結晶の外周部より内側に」生じることについて、「引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に」生じると、訂正前の請求項１又は３に係る発明の構成を更に限定しようとするものであって、特許請求の範囲の減縮を目的とするものに相当する。
　さらに、ＯＳＦリングの生じる位置が「引き上げ結晶の外周部より内側」の中で「引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側」であることについては、「この最大引き上げ速度の０．７倍以下が、空孔クラスタ発生領域を狭める点から好ましい。ＯＳＦリングの内側で空孔クラスタが減少するとは言え、完全に消滅させることは困難であるので、引き上げ速度は低速ほど好ましい。０．７倍でＯＳＦリングは結晶半径方向の１／２位置に発生し、０．６倍でＯＳＦリングは結晶中心部で消滅する。ＯＳＦリングが結晶中心部で消滅したウエーハでは、リング内側の空孔クラスタは存在せず、リング外側の転位クラスタも存在しない。」（特許明細書第２３段落参照）の記載から明らかであり、新規事項には当たらない。
　したがって、訂正事項１−１及び訂正事項２−１は、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り、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。
（４）訂正事項１−２について
　訂正事項１−２は、転位クラスタが存在しない範囲について、「ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタが存在しない」との構成により、シリコンウエーハの具体的状態を追加して、訂正前の請求項１に係る発明の構成を限定しようとするものであって、特許請求の範囲の減縮を目的とするものに相当する。
　さらに、訂正事項１−２については、「低速育成ウエーハにおいて、窒素濃度を１×１０13atoms/cm3 以上とすることにより、ＯＳＦリングの内側では空孔クラスタが減少し、ＯＳＦリングの外側では転位クラスタが消滅する。具体的には、１回のＳＣ１洗浄を受けた状態で、ＯＳＦリングより内側の表面に存在する０．１３μｍ以上の空孔クラスタの単位面積当たりの個数が０．５個／ｃｍ2 以下となる。また、ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタは存在しなくなる。」（特許明細書第１９段落参照）と特許明細書に明確に記載されており、新規事項には当たらない。
　したがって、訂正事項１−２は、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り、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。
（５）訂正事項２−２について
　訂正事項２−２は、結晶育成方法において添加される元素を「炭素」から「窒素」と誤記を訂正することを目的とするとともに、「以上となように」との記載を「以上となるように」と誤記を訂正することを目的とするものに相当する。
　さらに、特許明細書の特許請求の範囲請求項３には、「育成結晶中の炭素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上となように炭素がドープされたシリコン融液より単結晶を引き上げる」と記載されており、結晶育成方法において、「炭素」を添加するようにも解釈できるところ、特許明細書の特許請求の範囲請求項４には、「坩堝内でシリコンの多結晶原料を溶解してシリコン融液を生成する際に、坩堝の内底面上に窒化珪素粉末を投入し、その後に多結晶原料を装填すること」を特徴とし、請求項３を引用する結晶育成方法が記載されており、請求項４に係る発明の解釈において、窒化珪素粉末を添加することにより「炭素」がドープされたシリコン融液を得ることができるか否かという疑問が生じ、特許明細書の記載を参酌すると、シリコン融液から結晶を育成する方法において、「窒素」又は「窒化珪素」を添加又はドープすることが記載され（第９〜１７段落、第１９〜２０段落、第２７〜２８段落、第３０〜３１段落、第３３〜３７段落参照）、一方、シリコン融液から結晶を育成する方法において、「炭素」を添加又はドープすることは全く記載されていないから、請求項３に記載される「炭素」が「窒素」の誤記であることは当業者に明らかである。
　また、「以上となように」には「る」が脱落しており、正しくは「以上となるように」であることも明らかである。
　したがって、訂正事項２−２は、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り、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。
　
（６）訂正事項３及び訂正事項４
　訂正事項３及び訂正事項４は、特許請求の範囲の訂正に対応して、これと整合するように発明の詳細な説明の記載を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当たる。
　さらに、訂正事項３及び訂正事項４は、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り、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。
　
３．訂正の適否のむすび
　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特許法第１２６条第２項から第４項までの規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
第３　特許異議申立についての判断
　１．本件発明
　上記第２　３．で示したように上記訂正は認められるから、本件請求項１ないし４に係る発明（以下「本件発明１」ないし「本件発明４」という。）は、上記訂正請求に係る訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１ないし４に記載された次のとおりのものである。
「【請求項１】　ＣＺ法を用い、且つＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件の単結晶育成工程を経て製造されたシリコンウエーハであって、窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上であり、ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタが存在しないことを特徴とするシリコンウエーハ。
【請求項２】　ＯＳＦリングより内側の表面に存在する０．１３μｍ以上の空孔クラスタの単位面積当たりの個数が、１回のＳＣ１洗浄を受けた状態で０．５個／ｃｍ2 以下であり、ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタが存在しないことを特徴とする請求項１に記載のシリコンウエーハ。
【請求項３】　ＣＺ法を用い、且つＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件でシリコン単結晶を育成する結晶育成方法において、育成結晶中の窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上となるように窒素がドープされたシリコン融液より単結晶を引き上げることを特徴とする結晶育成方法。
【請求項４】　坩堝内でシリコンの多結晶原料を溶解してシリコン融液を生成する際に、坩堝の内底面上に窒化珪素粉末を投入し、その後に多結晶原料を装填することを特徴とする請求項３に記載の結晶育成方法。」
　
２．特許異議申立の理由及び取消理由の概要
（１）特許異議申立の理由
　特許異議申立人信越半導体株式会社は、証拠として、
刊行物１．（異議申立人提出の甲第１号証）特開平６−２７１３９９号公報
刊行物２．（同甲第２号証）特開平５−２９４７８０号公報
刊行物３．（同甲第３号証）特開平６−　５６５８８号公報
刊行物４．（同甲第４号証）特開平９−２０２６９０号公報
刊行物５．（同甲第５号証）特開平８−３３０３１６号公報
を提出して、（１）本件訂正前の請求項１及び２に係る発明は、その出願前日本国内において頒布された刊行物１又は２に記載された発明であるから、特許法第２９条第１項第３号の規定に違反してなされたものであり、本件訂正前の請求項１及び２に係る発明についての特許は取り消されるべき旨の主張、（２）本件訂正前の請求項１及び２に係る発明は、その出願前日本国内において頒布された刊行物１ないし５に記載された発明に基づいて、その出願前にその発明の属する技術分野における通常の知識を有する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項の規定に違反してなされたものであり、本件訂正前の請求項１及び２に係る発明についての特許は取り消されるべき旨の主張、（３）本件訂正前の請求項３及び４に係る発明は、明細書の発明の詳細な説明の欄に「発明」として記載されていないから、明細書及び図面の記載が不備であって、特許法第３６条第４項及び同法第３６条第６項第１号に規定する要件を満たしておらず、本件訂正前の請求項３及び４に係る発明についての特許は取り消されるべき旨、及び（４）平成１１年１０月５日付けの手続補正により、願書に最初に添付した明細書の第３段落の記載を補正し、本件訂正前の請求項１ないし３に記載される「ＯＳＦリング」の定義についての記載を変更しており、結果として、本件訂正前の請求項１ないし３に係る発明を特定するために必要な事項を実質的に変更することとなっているから、平成１１年１０月５日付け補正は、願書に最初に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内においてしたものとは認められず、訂正前の請求項１ないし３に係る発明は、特許法第１７条の２第３項の規定の要件を満たしていないから、特許は取り消されるべき旨の主張をしている。
　
（２）取消理由の概要
　当審で通知した取消理由の概要は以下のとおりである。
　理由１．新規事項について 
　平成１１年１０月５日付けの手続補正（以下「本補正」という。）により、願書に最初に添付した明細書の第３段落の記載を補正し、本補正により、本件の請求項１ないし３に記載される「ＯＳＦリング」の定義についての記載を変更しており、結果として、本件の請求項１ないし３に係る発明を特定するために必要な事項を実質的に変更することとなっているから、本補正は、願書に最初に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内においてしたものとは認められず、特許法第１７条の２第３項の規定に違反してなされたものである。
　また、特許異議申立人信越半導体株式会社が提出した特許異議申立書の「４．申立ての理由」の第１２頁第９行ないし第２３行の記載も参照されたい。
　
　理由２．特許法第２９条違反について
（１）本件の請求項１及び２に係る発明は、その出願前日本国内において頒布された下記の刊行物１ないし５に記載された発明であって、本件の請求項１及び２に係る発明は、特許法第２９条第１項第３号に規定する発明に該当する。
　よって、本件の請求項１及び２に係る発明の特許は、特許法第２９条第１項第３号の規定に違反してなされたものである。
　
（２）本件の請求項１及び２に係る発明は、その出願前日本国内において頒布された下記の刊行物１ないし５に記載された発明から、当業者が容易に発明することができたものである。
　よって、本件の請求項１及び２に係る発明の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものである。
　
　さらに、特許異議申立人信越半導体株式会社が提出した特許異議申立書の「４．申立ての理由」を参照されたい。なお、甲第１号証ないし甲第５号証は、それぞれ刊行物１ないし刊行物５と読み替えるものとする。
　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　記
　
刊行物１．特開平６−２７１３９９号公報（特許異議申立人信越半導体株式会社提出の甲第１号証）
刊行物２．特開平５−２９４７８０号公報（同甲第２号証）
刊行物３．特開平６−　５６５８８号公報（同甲第３号証）
刊行物４．特開平９−２０２６９０号公報（同甲第４号証）
刊行物５．特開平８−３３０３１６号公報（同甲第５号証）
　
　理由３．明細書の記載要件違反について
　本件の請求項３及び４に係る発明は、明細書の発明の詳細な説明の欄に「発明」として記載されていないから、明細書及び図面の記載が不備であるため、特許法第３６条第４項及び同法第６項第１号に規定する要件を満たしていない。
　よって、本件の請求項３及び４に係る発明の特許は、特許法第３６条第４項及び同法第３６条第６項第１号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る。　
　さらに、特許異議申立人信越半導体株式会社が提出した特許異議申立書の「４．申立ての理由」の第１１頁第５行ないし第１２頁第８行の記載も参照されたい。
　
３．各刊行物の記載事項
　刊行物１（特開平６−２７１３９９号公報）
　刊行物１は、単結晶引き上げ方法及びその装置に関するものであり、図１及び図２とともに以下の事項が記載されている。
　「【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、窒素ドーピングをしたメルトからのＳｉ単結晶の引き上げに関する。
【０００２】
【従来の技術】チョクラルスキー法による引上げＳｉ単結晶中に窒素をドーピングさせることによって、単結晶から得られたウエハ中の結晶欠陥又は転位の発生が防げることが知られている。」（第１〜２段落）
「【００１６】Ｎ2 ガスの供給後、送入・回収管を取り外したのち、上部開口１５から種結晶を下げてメルト中に浸漬し、３０ｋｇの単結晶を引き上げた。育成した単結晶中には何等の転位もなく、ドープされた窒素量は、結晶頭部で０．０２ｐｐｍ、結晶尾部で０．０８ｐｐｍであって、何れの箇所もウエハに加工したのちの酸化膜耐圧の劣化防止に十分な量であった。引上げ後の炉内治具には窒化物の形成は認められなかった。
【００１７】図２は、上記の要領で、メルト中にＮ2 ガスを供給したときの供給時間とメルト中の窒素濃度とＳｉウエハ中の窒素濃度の関係を示す。
【００１８】Ｓｉウエハ中の窒素濃度はＳｉメルト中の窒素濃度に偏析係数（窒素の場合ｋ＝７×１０-4）を乗じる。
【００１９】　同図において、Ｘは窒素の固溶限界線を示す。この限界線を超える領域Ｃ、つまりＳｉメルト中の窒素が６．０×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｃ以上ではメルト中にＳｉ3 Ｎ4 が形成し、無転位の単結晶を得ることができないことが判明した。このＸ以下の領域で、単結晶育成初期において転位の発生もなく引上げを行なうことができる。しかしながら、単結晶育成とともに窒素が偏析して固溶限界を超えるために、引上げ単結晶インゴットに転位が発生することが判明した。メルト４０ｋｇから３０ｋｇの単結晶を育成する場合、メルト中の窒素濃度限界線ＹとＸとの間の領域Ｂでは、前述の偏析減少によるメルト中の窒素が固溶限界を超えるために、引上げ単結晶インゴットに転位が発生した。転位の発生がない単結晶を育成するには、窒素濃度はＹ以下の領域Ａになるように、引上げ前のメルト中の窒素濃度を調整しなければならないことが判明した。」（第１６〜１９段落）
「【００２１】表１に単結晶育成速度を１．０〜１．５ｍｍ／分としたときの単結晶中の窒素のドープ量とＣモード合格率との関係を示した。
【００２２】 ・・・これによって、Ｓｉウエハ中の窒素濃度に依存して、Ｃモード合格率が変化することが判明した。さらに、Ｎ濃度が高いほどＣモード合格率が高いことが判る。」（第２１〜２２段落）　
　刊行物２（特開平５−２９４７８０号公報）
　刊行物２は、シリコン単結晶の製造方法に関するものであり、以下の事項が記載されている。　
「【請求項１】ＣＺ法によるシリコン単結晶の製造工程において、窒素濃度を管理したＦＺシリコン結晶を原料シリコンに添加して単結晶引き上げを行うことを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
【請求項２】ＣＺ法によるシリコン単結晶の製造工程において、多結晶シリコンの溶融工程を窒素雰囲気中で行うことにより原料シリコンに窒素を添加することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。
【請求項３】ＣＺ法によるシリコン単結晶の製造工程において、表面に窒化珪素膜を形成したウエーハを原料シリコンに混入することにより原料シリコンに窒素を添加することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。」（特許請求の範囲請求項１〜請求項３）
 「【００１０】
【作用】上記手段からなる本発明のうち請求項１に係るものにおいては、原料シリコン中に添加した窒素が点欠陥の一種である空孔と相互に作用又は結合してクラスターの生成を抑制する。従って、空孔が関与したクラスターからなると考えられているエッチピットの発生が抑制される。」（第１０段落）
「【００１５】まず、第１の実施例について説明する。この実施例は、窒素をドープして製造したＦＺ結晶を窒素添加用原料として用いることにより、ＣＺ結晶に窒素の導入を行うものである。つまり、窒素をドープして製造したＦＺ結晶を小塊に砕き、これを石英るつぼ内であらかじめ溶融させて形成したシリコン融液中に所定量添加し、次いで種結晶を浸し、石英るつぼと種結晶を同方向あるいは逆方向に回転させつつ当該種結晶を引き上げてＣＺ結晶に窒素の導入を行うものであるが、本実施例では、引上げ速度を１ｍｍ／ｍｉｎにし、ボロンドーパントを加え、石英るつぼと種結晶とを逆方向に回転させた。」（第１５段落）
「【００２４】したがって、ＣＺシリコンメルト量を４５ｋｇとし、先ほどのＦＺ結晶の４インチメルト体積を１５５ｃｍ3とした場合、テールの部分で４×１０15個／cm3のＮ原子をドープするのに必要なＮ2ガス流量は、
　（１６／１５５）×（４５０００／２．３３）×（１／１０）＝１９９．４　となる。なお、ここで、２．３３はシリコンの比重である。その結果、２リットル／ｍｉｎ の窒素ガスをアルゴンガス中に混入して溶融初期の１０分間流すとすれば、テールの部分で４×１０14個／cm3のＮ原子のドープが行えることになる。」（第２４段落）　
　刊行物３（特開平６−５６５８８号公報）
　刊行物３は、シリコン単結晶の製造方法に関するものであり、図１〜図１０とともに以下の事項が記載されている。
「【請求項１】　チョクラルスキ法により直径１００ｍｍ以上のシリコン単結晶を製造する際に、最大引上げ速度を０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下とし、平均引上げ速度を前記最大引上げ速度の７０％以上の範囲としたことを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。」（特許請求の範囲請求項１）
「【００１１】そこで本発明は、上述したような低速育成結晶に見られる問題点を解消するためになされたものであり、従来の如き高密度のＯＳＦ（酸化誘起積層欠陥）を基板中心部へ縮めていき、ついには消失させるという方法ではなく、逆に、高密度のＯＳＦを基板の外側へ分布させたままで、転位クラスターの発生をなくするとともに、ＣＺ法によるシリコン単結晶特有の優れた特性であるイントリンシック・ゲッタリング能力を低下させることなく、酸化膜耐圧特性を向上させることを可能としたＣＺ法によるシリコン単結晶の製造方法を提供することを目的としている。」（第１１段落）
「【００１４】一方、ＣＺ法によるシリコン単結晶の最大引上げ速度は通常次のようにして決められる。例えば、結晶軸〈１００〉のシリコン単結晶を育成させる場合、平均引上げ速度ｄｍ／ｄｔが大きくなると、図１０に示すように、晶癖線６が顕著に成長する傾向にある。この晶癖線６が発生した場合の単結晶の変形率ｒはｒ＝１００（Ｒ2−Ｒ1）／Ｒ1となる。また、ＣＺ法によるシリコン単結晶棒は、通常、所望する直径（例えば、１００，１２５，１５０ｍｍ等）になるように、外周部が丸目加工されるが、上述した変形率ｒが大きくなると加工によるロスが大きくなるため、例えば、変形率ｒが２％程度になるように設定され、このような変形率ｒとなる平均引上げ速度を最大引上げ速度としている。
【００１５】また、上述したように設定される最大引上げ速度は、ＯＳＦリングの発生分布や、ＯＳＦリング内側領域での酸化膜耐圧特性に多大に影響することを本発明者は発見した。
【００１６】すなわち、（１）ＯＳＦリングの発生分布は、最大引上げ速度においてウエーハの最外周近傍や結晶の外側領域に分布し、平均引上げ速度が最大引上げ速度から低下してくると、ＯＳＦリングが外周部から中央部へ移動することが見い出された。
【００１７】（２）ＯＳＦリング内側領域の酸化膜耐圧特性は最大引上げ速度に依存し、最大引上げ速度が低下するに伴ってＯＳＦリング内側領域の酸化膜耐圧特性が向上することを見い出した。
【００１８】したがって、ＣＺ法における通常の最大引上げ速度は１．０〜２．０ｍｍ／ｍｉｎ程度の範囲であることから、最大引上げ速度がこの範囲よりも低く、例えば、０．８ｍｍ／ｍｉｎ以下に設定された場合には、最大引上げ速度の７割以上程度の平均引上げ速度でシリコン単結晶を育成すると、ＯＳＦリングがウエーハ外周部の約１０ｍｍの領域に分布し、且つ、ＯＳＦリング内側領域の酸化膜耐圧特性は従来に比べて良好となる。更に、利用できる領域がＯＳＦリング内側領域であることから、従来の如き低速結晶で見られＯＳＦリング外側領域に発生する転移クラスタの存在もなくなり、その上、酸素析出量も従来と変わることなくイントリシック・ゲッタリング能力が低下することがなくなり、良質のウエーハを得ることが可能となる。」（第１４〜１８段落）　
　刊行物４（特開平９−２０２６９０号公報）
　刊行物４は、ウエーハ周辺部に結晶欠陥がないシリコン単結晶およびその製造方法に関するものであり、以下の事項が記載されている。
「【請求項１】　６インチ以上の大口径シリコン単結晶ウエーハにおいて、ウエーハ外周から面積比５０％までの領域が酸化膜耐圧不良のない無欠陥領域であることを特徴とするシリコン単結晶ウエーハ。」（特許請求の範囲請求項１）
「【請求項５】　チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の引き上げにおいて、引上装置固有の限界引上速度に対し、８０〜６０％の引上速度で単結晶を育成することを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。」（特許請求の範囲請求項５）
「【００１５】尚、ここでいう限界引上速度とは、単結晶の平均引上速度（単結晶の平均成長速度）であって、それ以上速度を上げると成長結晶棒が変形し円柱状の形状を維持できなくなる速度を意味している。この限界引上速度は引上装置およびその炉内構造に固有のもので、個々の引上装置によって、また同一の引上装置でもその炉内構造により変化するものである。」（第１５段落）
「【００３０】また、本発明にあっては、ウエーハ周辺部に限らず、その内側の領域においても、従来の結晶に比し欠陥密度の低減を図ることが出来るので、周辺部を無欠陥領域と出来ることと相まって、１枚のシリコンウエーハから得られるデバイスチップ歩留を飛躍的に向上することが可能である。」（第３０段落）　
　刊行物５（特開平８−３３０３１６号公報）
　刊行物５は、シリコン単結晶ウエーハおよびその製造方法に関するものであり、以下の事項が記載されている。
「【請求項１】　チョクラルスキー法により育成されたシリコン単結晶ウェーハであって、熱酸化処理をした際にリング状に発生する酸化誘起積層欠陥がウェーハ中心部で消滅した低速育成ウェーハであり、且つウェーハ全面から転位クラスタが排除されていることを特徴とするシリコン単結晶ウェーハ。」（特許請求の範囲請求項１）
　
４．取消理由の検討
（１）新規事項について
　平成１１年１０月５日付け手続補正において、「このようなＣＺ法による育成プロセスを経て製造されたシリコンウエーハは、熱酸化処理を受けたときに、ＯＳＦリングと呼ばれるリング状の酸化誘起積層欠陥を生じることが知られている。ＯＳＦリングはそれ自体が半導体素子の特性を劣化させる原因になるだけでなく、リングの外側と内側では物性が異なり、ＯＳＦリングの外側には格子間原子の凝集が原因とされる転位クラスタが発生するが、ＯＳＦリングの内側は比較的健全とされている。一方、このＯＳＦリングについては、引き上げ速度が速くなるに連れて単結晶の外周側へ移動することが知られている。」（明細書第３段落）を、「このようなＣＺ法による育成プロセスを経て製造されたシリコンウエーハは、熱酸化処理を受けたときに、その面内に酸化誘起積層欠陥（Oxidation StackingFaults) が発生することが知られている。酸化誘起積層欠陥は通常リング状に発生することが多いことから、この酸化誘起積層欠陥が発生する領域を一般的にＯＳＦリングと呼んでいる。ＯＳＦリングはそれ自体が半導体素子の特性を劣化させる原因になるだけでなく、リングの外側と内側では物性が異なり、ＯＳＦリングの外側には格子間原子の凝集が原因とされる転位クラスタが発生するが、ＯＳＦリングの内側は比較的健全とされている。一方、このＯＳＦリングについては、引き上げ速度が速くなるに連れて単結晶の外周側へ移動することが知られている。」（明細書第３段落）とする補正、即ち、「熱酸化処理を受けたときに、ＯＳＦリングと呼ばれるリング状の酸化誘起積層欠陥を生じることが知られている。」なる記載を、「熱酸化処理を受けたときに、その面内に酸化誘起積層欠陥（Oxidation StackingFaults) が発生することが知られている。酸化誘起積層欠陥は通常リング状に発生することが多いことから、この酸化誘起積層欠陥が発生する領域を一般的にＯＳＦリングと呼んでいる。」と補正している。
　ここで、「リング状の酸化誘起積層欠陥」が「酸化誘起積層欠陥（Oxidation StackingFaults)」と呼ばれることは従来周知の技術的事項であって、「ＯＳＦリングと呼ばれるリング状の酸化誘起積層欠陥」が、リング状であって、「この酸化誘起積層欠陥が発生する領域を一般的にＯＳＦリング」と呼ばれることも従来周知の技術的事項であるから、上記の如く、「ＯＳＦリング」の定義について補正することは、願書に最初に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の補正である。
　よって、上記補正は、新規事項を追加するものではない。
　
（２）本件発明と刊行物に記載された発明との対比・判断
　新規性及び進歩性について
　（２−１）本件発明１について
  刊行物１には、「チョクラルスキー法による引上げＳｉ単結晶中に窒素をドーピングさせることによって、単結晶から得られたウエハ中の結晶欠陥又は転位の発生が防げることが知られている。」（第２段落参照）こと等の記載より、ＣＺ法による引き上げ中に窒素ガスを導入することにより、形成したＳｉ単結晶から形成されるウエハ中に転位が発生しないようにする「単結晶引き上げ方法及び装置」が記載されている。
　ここで、「転位」とは、「結晶欠陥の一種で、結晶格子内の一連の線状の原子核変位を伴う格子欠陥を転位という。」（「半導体大事典」（工業調査会１９９９年１１月２２日発行）第３３頁参照）のように定義される概念であり、一方、「転位クラスタ」については、「ＣＺ−Ｓｉ結晶を低速で成長するとリング状積層欠陥（Ｒ−ＳＦ）が結晶内部に消滅し、このＲ−ＳＦの外側領域には、過剰な格子間シリコンが原因で転位ループや転位クラスタがgrown−in欠陥として発生する。」（「半導体大事典」（工業調査会１９９９年１１月２２日発行）第３５頁参照）と説明されているように、「転位」と「転位クラスタ」とは全く異なる概念である。
　したがって、刊行物１には、ＣＺ法により引き上げ形成されるＳｉ単結晶から形成されたウエハの転位クラスタとの関連性については、記載も示唆もされておらず、結局、刊行物１には、少なくとも、本件発明１の、「窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上であり、ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタが存在しないこと」については、記載も示唆もされていない。
　刊行物２には、「ＣＺ法によるシリコン単結晶の製造工程において、窒素濃度を管理したＦＺシリコン結晶を原料シリコンに添加して単結晶引き上げを行うことを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。」（特許請求の範囲請求項１参照）及び、「上記手段からなる本発明のうち請求項１に係るものにおいては、原料シリコン中に添加した窒素が点欠陥の一種である空孔と相互に作用又は結合してクラスターの生成を抑制する。従って、空孔が関与したクラスターからなると考えられているエッチピットの発生が抑制される。」（第１０段落参照）などに記載されるように、ＣＺ法によるシリコン単結晶の製造工程において窒素を導入することにより、「空孔と相互に作用又は結合」したクラスター（「空孔クラスタ」）の生成を抑制するようにしたものが記載されている。
　したがって、刊行物２には、ＣＺ法により引き上げ形成されるＳｉ単結晶から形成されたウエハの転位クラスタとの関連性については、記載も示唆もされおらず、結局、刊行物２には、少なくとも、本件発明１の「窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上であり、ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタが存在しないこと」については、記載も示唆もされていない。
　また、刊行物３ないし５においても、少なくとも、本件発明１の「窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上であり、ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタが存在しないこと」については、記載も示唆もされていない。　
　さらに、本件発明１の発明を特定するために必要と認める事項である「ＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件」及び「窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上であり、ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタが存在しないこと」が記載も示唆もされていない刊行物１ないし５に記載された発明をどのように組合せたとしても、本件発明１の発明を特定するために必要と認める事項である「ＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件」及び「窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上であり、ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタが存在しないこと」を特徴とするシリコンウエーハを当業者が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。　
　よって、本件発明１は、刊行物１又は２に記載された発明でなく、また、刊行物１ないし５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とすることもできない。
　
（２−２）本件発明２について
　本件発明２は、本件発明１における「ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタが存在しない」ことについて、「ＯＳＦリングより内側の表面に存在する０．１３μｍ以上の空孔クラスタの単位面積当たりの個数が、１回のＳＣ１洗浄を受けた状態で０．５個／ｃｍ2 以下であり、ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタが存在しないこと」と技術的に限定したものであるから、本件発明２についての判断は、「本件発明１について」において検討したとおりである。
　
（２−３）本件発明３について
　刊行物１には、「チョクラルスキー法による引上げＳｉ単結晶中に窒素をドーピングさせることによって、単結晶から得られたウエハ中の結晶欠陥又は転位の発生が防げることが知られている。」（第２段落参照）こと等の記載より、ＣＺ法による引き上げ中に窒素ガスを導入することにより、形成したＳｉ単結晶から形成されるウエハ中に転位が発生しないようにする「単結晶引き上げ方法及び装置」が記載されるとともに、「単結晶育成速度を１．０〜１．５ｍｍ／分」とすること（第２１段落参照）が記載されている。
　ここで、本件発明３は、「ＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件」で「育成結晶中の窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上となるように窒素がドープされたシリコン融液より単結晶を引き上げること」を特徴とするものであって、「ＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件」として本件特許明細書の、「最大引き上げ速度（０．８ｍｍ／分）のほぼ０．６倍に相当する０．５ｍｍ／分」で引き上げること（特許明細書第３３段落参照）及び、最大引き上げ速度の「０．７倍でＯＳＦリングは結晶半径方向の１／２位置に発生し、０．６倍でＯＳＦリングは結晶中心部で消滅する。ＯＳＦリングが結晶中心部で消滅したウエーハでは、リング内側の空孔クラスタは存在せず、リング外側の転位クラスタも存在しない。」（特許明細書第２３段落参照）との記載を参酌すると、本件発明３の「ＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件」が最大でも０．５６ｍｍ／分程度であることは明らかであって、刊行物１に記載される単結晶育成速度の１．０〜１．５ｍｍ／分は本件特許明細書に記載される最大引き上げ速度の０．８ｍｍ／分と比較してもより大きいから、刊行物１には、「ＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件」で「育成結晶中の窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上となるように窒素がドープされたシリコン融液より単結晶を引き上げること」は、記載も示唆もされていない。
　刊行物２には、「ＣＺ法によるシリコン単結晶の製造工程において、窒素濃度を管理したＦＺシリコン結晶を原料シリコンに添加して単結晶引き上げを行うことを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。」（特許請求の範囲請求項１参照）、「本実施例では、引上げ速度を１ｍｍ／ｍｉｎにし」て引き上げ結晶成長を行っていること（第１５段落参照）及び、「上記手段からなる本発明のうち請求項１に係るものにおいては、原料シリコン中に添加した窒素が点欠陥の一種である空孔と相互に作用又は結合してクラスターの生成を抑制する。従って、空孔が関与したクラスターからなると考えられているエッチピットの発生が抑制される。」（第１０段落参照）などに記載されるように、ＣＺ法によるシリコン単結晶の製造工程において窒素を導入することにより、「空孔と相互に作用又は結合」したクラスター（「空孔クラスタ」）の生成を抑制するようにしたものが記載されている。
　ここで、本件発明３は、「ＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件」で「育成結晶中の窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上となるように窒素がドープされたシリコン融液より単結晶を引き上げること」を特徴とするものであって、「ＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件」として本件特許明細書には、「最大引き上げ速度（０．８ｍｍ／分）のほぼ０．６倍に相当する０．５ｍｍ／分」で引き上げること（特許明細書第３３段落参照）及び、最大引き上げ速度の「０．７倍でＯＳＦリングは結晶半径方向の１／２位置に発生し、０．６倍でＯＳＦリングは結晶中心部で消滅する。ＯＳＦリングが結晶中心部で消滅したウエーハでは、リング内側の空孔クラスタは存在せず、リング外側の転位クラスタも存在しない。」（特許明細書第２３段落参照）との記載を参酌すると、本件発明３の「ＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件」が最大でも０．５６ｍｍ／分程度であることは明らかであって、刊行物２に記載される引上げ速度１ｍｍ／ｍｉｎは本件特許明細書に記載される最大引き上げ速度の０．８ｍｍ／分と比較してもより大きいから、刊行物２には、「ＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件」で「育成結晶中の窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上となるように窒素がドープされたシリコン融液より単結晶を引き上げること」は、記載も示唆もされていない。
　また、刊行物３ないし５においても、少なくとも、本件発明３の「育成結晶中の窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上となるように窒素がドープされたシリコン融液より単結晶を引き上げること」については、記載も示唆もされていない。　
　さらに、本件発明３の発明を特定するために必要と認める事項である「ＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件」で「育成結晶中の窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上となるように窒素がドープされたシリコン融液より単結晶を引き上げること」が記載も示唆もされていない刊行物１ないし５に記載された発明をどのように組み合わせたとしても、本件発明３の発明を特定するために必要と認める事項である「ＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件」で「育成結晶中の窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上となるように窒素がドープされたシリコン融液より単結晶を引き上げること」を特徴する結晶育成方法を当業者が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。　
　よって、本件発明３は、刊行物１ないし５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とすることはできない。
　
（２−４）本件発明４について
　本件発明４は、本件発明３における「窒素がドープされたシリコン融液」を生成するに際しての窒素のドープ方法について、「坩堝内でシリコンの多結晶原料を溶解してシリコン融液を生成する際に、坩堝の内底面上に窒化珪素粉末を投入し、その後に多結晶原料を装填する」と技術的限定を付加したものであるから、本件発明４についての判断は、「本件発明３について」において検討したとおりである。
　
（３）明細書の記載不備について
　本件発明３は、「ＣＺ法を用い、且つＯＳＦリングが引き上げ結晶の結晶半径方向１／２位置より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件でシリコン単結晶を育成する結晶育成方法において、育成結晶中の窒素濃度が１×１０13atoms/cm3 以上となるように窒素がドープされたシリコン融液より単結晶を引き上げることを特徴とする結晶育成方法。」であり、また、本件発明４は、「坩堝内でシリコンの多結晶原料を溶解してシリコン融液を生成する際に、坩堝の内底面上に窒化珪素粉末を投入し、その後に多結晶原料を装填することを特徴とする請求項３に記載の結晶育成方法。」である。
　本件発明３は、ＣＺ法での低速引き上げ条件でシリコン単結晶を育成する結晶育成方法において窒素をドープすることを特徴とするものであって、この点は、特許明細書又は図面に記載されている技術的事項に対応するものであるとともに、本件発明３を引用する本件発明４の発明を特定するために必要とする事項とも整合しており、特許法第３６条第４項及び同条第６項各号の規定を満たすものである。
　
５．特許異議申立についての判断のむすび
　以上のとおりであるから、特許異議の申立の理由及び取消の理由によっては本件発明１ないし４についての特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件発明１ないし４についての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１６年１１月２５日（２００４．１１．２５）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
シリコンウエーハ及び結晶育成方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】ＣＺ法を用い、且つＯＳＦリングが引き上げ結晶の
結晶半径方向１／２位置
り、ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタが存在しない
　【請求項２】ＯＳＦリングより内側の表面に存在する０．１３μｍ以上の空孔クラスタの単位面積当たりの個数が、１回のＳＣ１洗浄を受けた状態で０．５個／ｃｍ２以下であり、ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタが存在しないことを特徴とする請求項１に記載のシリコンウエーハ。
　【請求項３】ＣＺ法を用い、且つＯＳＦリングが引き上げ結晶の
結晶半径方向１／２位置
窒
る
　【請求項４】坩堝内でシリコンの多結晶原料を溶解してシリコン融液を生成する際に、坩堝の内底面上に窒化珪素粉末を投入し、その後に多結晶原料を装填することを特徴とする請求項３に記載の結晶育成方法。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの素材として使用されるシリコンウエーハ及びそのウエーハを製造するための結晶育成方法に関し、ＯＳＦリングが引き上げ結晶の外周部より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速引き上げ条件の単結晶育成工程を経て製造された低速育成ウエーハ及び低速育成方法に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】半導体デバイスの製造に使用されるシリコンウエーハは、主にＣＺ法により育成された単結晶から採取される。ＣＺ法とは、周知の如く、石英坩堝内に生成されたシリコンの原料融液に種結晶を漬け、種結晶及び石英坩堝を逆方向に回転させながら種結晶を引き上げることにより、その下にシリコンの単結晶を育成する方法である。
　【０００３】このようなＣＺ法による育成プロセスを経て製造されたシリコンウエーハは、熱酸化処理を受けたときに、その面内に酸化誘起積層欠陥（ＯｘｉｄａｔｉｏｎＳｔａｃｋｉｎｇＦａｕｌｔｓ）が発生することが知られている。酸化誘起積層欠陥は通常リング状に発生することが多いことから、この酸化誘起積層欠陥が発生する領域を一般的にＯＳＦリングと呼んでいる。ＯＳＦリングはそれ自体が半導体素子の特性を劣化させる原因になるだけでなく、リングの外側と内側では物性が異なり、ＯＳＦリングの外側には格子間原子の凝集が原因とされる転位クラスタが発生するが、ＯＳＦリングの内側は比較的健全とされている。一方、このＯＳＦリングについては、引き上げ速度が速くなるに連れて単結晶の外周側へ移動することが知られている。
　【０００４】このような事情から、これまでは、ＯＳＦリングが、デバイス形成の際に有効部から除外される結晶最外周部に分布するような高速引き上げ条件で単結晶の育成が行われている。
　【０００５】しかし、ＯＳＦリングの内側にも問題がないわけではない。この部分には空孔の凝集が原因とされる空孔クラスタが発生している。この欠陥は、ウエーハの表面をエッチングすると小さなピットとなって現れるが、非常に小さなため、これまでは特に問題視されることはなかった。しかし、近年の著しい集積度の増大に伴ってパターン幅が非常に微細化したため、高グレードの単結晶ではこの空孔クラスタさえも問題になり始めた。
　【０００６】この空孔クラスタは、ウエーハ上にシリコン単結晶の薄膜を成長させた所謂エピタキシャルウエーハには殆ど発生しないが、このウエーハは非常に高価であるため、ＣＺ法による単結晶の引き上げで空孔クラスタの少ない結晶を育成することが要求されるようになり、この観点から、高グレードの結晶育成では、これまでとは逆に引き上げ速度を遅くし、ＯＳＦリングを引き上げ結晶の最外周部より内側に発生させて欠陥部分を中心部に集中させるか、若しくは中心部で消滅させて歩留りの改善を図る低速引き上げ法が考えられている。
　【０００７】
　【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この低速引き上げでは、ＯＳＦリングの外側に発生する転位クラスタを少なくすることが、とりもおさず必要である。なぜなら、ＯＳＦリングを結晶中心部に発生させても、その外側の転位クラスタが放置されたままであると、高い品質は確保されないからである。また、ＯＳＦリングを結晶中心部に発生させるとは言え、その内側に発生する空孔クラスタを少なくすることも、歩留りを向上させる上では重要である。
　【０００８】本発明の目的は、ＯＳＦリングの外側及び内側でのクラスタの発生が効果的に抑制された、全面にわたって結晶欠陥の少ないシリコンウエーハを提供することにある。本発明の他の目的は、ＯＳＦリングの外側での転位クラスタの発生を抑え、合わせて内側での空孔クラスタの発生を効果的に抑えることができる結晶育成方法を提供することにある。
　【０００９】
　【課題を解決するための手段】ところで、ＯＳＦリングを結晶最外周部に分布させる高速引き上げでは、ＯＳＦリングの内側での空孔クラスタの発生を抑制するために、坩堝内の原料融液に窒素をドープするのが有効とされている。具体的なドープ法としては、原料融液に窒化珪素の粉末や窒素ガスを添加する方法が特開平６−２７１３９９号公報に記載されている。また特開平５−２９４７８０号公報には、窒素ガス雰囲気中で多結晶原料を溶解する方法や、その多結晶原料に窒素を添加したＦＺシリコンや表面に窒化珪素膜を形成したウエーハを混入する方法が記載されている。
　【００１０】本発明者らは、低速引き上げでの空孔クラスタの発生を抑制するために、この窒素の適用を企画し、種々の実験を行ったところ、低速引き上げでの窒素の添加は、ＯＳＦリングの内側に発生する空孔クラスタの解消に有効なだけでなく、ＯＳＦリングの外側に発生する転位クラスタの解消にも有効なことを知見し、本発明を完成させるに至った。
　【００１１】ここで、窒素が空孔クラスタの解消に有効な理由については、窒素が空孔の移動を抑制してその凝集を阻止するためと考えられる。また、窒素が転位クラスタの解消に有効な理由は次のように考えられる。上述したように、窒素を添加すると空孔の移動が抑制されるため、空孔の凝集は阻止されるものの、結晶中の空孔濃度は上がる。転位クラスタは、空孔濃度に対する相対的な格子間シリコン濃度が、特定の臨界濃度より高くなることにより生じるが、窒素の添加によって結晶中の空孔濃度が上がるため、本来転位クラスタが発生する部分における格子間シリコンの相対濃度が下がり、その結果、転位クラスタの発生が抑制される。
　【００１２】また、本発明者らは、坩堝内の原料融液に窒素をドープする方法についても調査検討した。その結果、以下の知見を得ることができた。
　【００１３】多結晶原料に窒素を添加したＦＺシリコンや、表面に窒化珪素膜を形成したウエーハを混入する方法は、ＦＺシリコンやウエーハの製造工程を別途必要とするので、工数面から好ましくない。窒素ガス雰囲気中で多結晶原料を溶解する方法は、原料融液中の窒素濃度を厳密に管理することができない。原料融液に窒素ガスを添加する方法では、気泡も一緒に取り込まれることになり、その気泡が有転位化の原因になる。これらのことを考慮すると、窒化珪素粉末を使用する方法が実操業上は合理的と考えられる。しかし、窒化珪素はシリコンより融点が高いために、公知の使用法である原料融液に窒化珪素粉末を添加する方法や、多結晶原料に窒化珪素粉末を混合する方法では、溶け残った粉末や原料溶解中の飛散した粉末が単結晶に取り込まれて有転位化を生じるという問題がある。
　【００１４】本発明者らはこの問題を解決するために窒化珪素粉末の使用方法について検討した結果、坩堝内で多結晶原料を溶解して原料融液を生成する際に、多結晶原料の装填に先立って坩堝の内底面上に窒化珪素粉末を敷いておくと、その粉末の飛散が防止されるだけでなく、窒化珪素が低融点化してその粉末の溶け残りが生じなくなることを知見した。
　【００１５】即ち、坩堝の底部では高温のため窒化珪素粉末がシリコン融液に浸漬しやすい上に、坩堝（石英）からの酸素成分による酸化雰囲気のために反応が生じやすい。このため、窒化珪素中の窒素が酸素及びシリコンと反応して低融点の化合物が生成され、粉末の溶解が促進されると考えられる。
　【００１６】本発明のシリコンウエーハは、ＣＺ法を用い、且つＯＳＦリングが引き上げ結晶の
結晶半径方向１／２位置
り、ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタが存在しない
　【００１７】また、本発明の結晶育成方法は、ＣＺ法を用い、且つＯＳＦリングが引き上げ結晶の
結晶半径方向１／２位置
　【００１８】そのシリコン融液の生成方法としては、坩堝内でシリコンの多結晶原料を溶解してシリコン融液を生成する際に、坩堝の内底面上に窒化珪素粉末を投入し、その後に多結晶原料を装填する方法が好ましい。
　【００１９】低速育成ウエーハにおいて、窒素濃度を１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上とすることにより、ＯＳＦリングの内側では空孔クラスタが減少し、ＯＳＦリングの外側では転位クラスタが消滅する。具体的には、１回のＳＣ１洗浄を受けた状態で、ＯＳＦリングより内側の表面に存在する０．１３μｍ以上の空孔クラスタの単位面積当たりの個数が０．５個／ｃｍ２以下となる。また、ＯＳＦリングより外側の表面には転位クラスタは存在しなくなる。なお、本明細書で転位クラスタが存在しないとは、育成結晶から切り出したサンプルウエーハをセコエッチし、光学顕微鏡の倍率１００倍で検出できる転位ピットが消滅した状態を言う。
　【００２０】本発明において結晶中の窒素濃度を１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上としたのは、これ未満では低速引き上げでの空孔クラスタの発生及び転位クラスタの発生を十分に抑制できないからである。好ましい下限は５×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であり、１×１０１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上が特に好ましい。窒素濃度の上限は特に規定しないが、極端に高濃度となると有転位化を生じやすくなるので、５×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下が好ましく、１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下が特に好ましい。
　【００２１】空孔クラスタ及び転位クラスタはウエーハ表面をエッチング処理することによりその表面にピットとして発現し観察可能となり、その処理程度によってピットの大きさ及び個数が変化する。本発明で言う空孔クラスタの大きさ及び個数は、１回のＳＣ１洗浄を行った段階で発現する空孔クラスタについてのものである。なお、ＳＣ１洗浄はウエーハの欠陥検査に広く用いられている前処理法であり、代表的なものとしてはＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝１：１：５洗浄液により７５℃×２０分の条件でウエーハを洗浄する処理を挙げることができる。
　【００２２】空孔クラスタの個数は少ないほど良く、０．１個／ｃｍ２以下が特に好ましい。この密度は、ＯＳＦリング内側の空孔クラスタ発生域における空孔クラスタ個数を、その発生域の面積で割ったものである。
　【００２３】引き上げ速度は低速とする。具体的には、育成結晶の最大外径をＤｍａｘとし、最小外径をＤｍｉｎとしたとき、（Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）／Ｄｍｉｎ×１００％で表される結晶変形率が２％となる速度を最大引き上げ速度として、この最大引き上げ速度の０．７倍以下が、空孔クラスタ発生領域を狭める点から好ましい。ＯＳＦリングの内側で空孔クラスタが減少するとは言え、完全に消滅させることは困難であるので、引き上げ速度は低速ほど好ましい。０．７倍でＯＳＦリングは結晶半径方向の１／２位置に発生し、０．６倍でＯＳＦリングは結晶中心部で消滅する。ＯＳＦリングが結晶中心部で消滅したウエーハでは、リング内側の空孔クラスタは存在せず、リング外側の転位クラスタも存在しない。
　【００２４】
　【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る結晶育成方法の説明図であり、（ａ）は原料溶解工程、（ｂ）は引き上げ工程を示す。
　【００２５】結晶育成装置は、メインチャンバ１と、その上面中心部に連結されたプルチャンバ２とを備えている。これらは、軸方向を垂直とした略円筒状の真空容器からなり、図示されない水冷機構を有している。メインチャンバ１の内部には、略中央に位置して坩堝３が配置されると共に、坩堝３の外側に位置してヒータ４及び保温筒５が配置されている。
　【００２６】坩堝３は石英製の内層容器と黒鉛製の外層容器とからなり、回転式かつ昇降式の支持軸６により支持されている。坩堝３の上方には、回転式かつ昇降式の引き上げ軸７がプルチャンバ２を通して吊り下げられ、引き上げ軸７の下端には種結晶８が装着されている。
　【００２７】結晶成長を行うには先ず、図１（ａ）に示すように、チャンバを解体した状態で、坩堝３の内底面上に窒化珪素粉末１０を投入し、その上からシリコンの多結晶原料１１を装填する。窒化珪素粉末１０の投入量は、結晶前半部の窒素濃度が１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上となるように調整され、これにより結晶後半部の窒素濃度は５×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上となる。
　【００２８】原料装填が終わると、チャンバを組み立て、その内部を真空排気した状態でヒータ４を作動させて、坩堝３内の原料を溶解する。このようにして、所定量の窒素がドープされたシリコンの原料融液１２を坩堝３内に生成する〔図１（ｂ）参照〕。
　【００２９】原料融液１２の生成が終わると、図１（ｂ）に示すように、引き上げ軸７の下端に装着された種結晶８を原料融液１２に浸漬し、この状態から坩堝３と引き上げ軸７を逆方向に回転させながら引き上げ軸７を上昇させる。これにより、種結晶８の下方にシリコンの単結晶１３が育成される。ここにおける引き上げ速度は、ＯＳＦリングが結晶の外周部より内側に生じるか若しくは中心部で消滅する低速度とされる。
　【００３０】このようにして低速育成された単結晶１３は、１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の窒素を含むものとなり、その結果、ＯＳＦリングの内側では空孔クラスタの発生が抑制され、外側では転位クラスタの存在しない高品質結晶となる。
　【００３１】また、その窒素ドープのための窒化珪素粉末を坩堝３の内底面上に敷いて原料溶解を行うので、窒化珪素粉末が完全に溶け、その溶け残りによる窒素濃度のバラツキ及び有転位化が防止される。しかも、窒化珪素粉末の飛散が生じないので、飛散粉末の落下による有転位化も防止される。従って、無転位化引き上げ歩留りも高い。
　【００３２】
　【実施例】次に本発明の実施例を示し、従来例と比較することにより、本発明の効果を明らかにする。
　【００３３】坩堝の内底面上に種々の量の窒化珪素粉末を投入した。粉末サイズは約０．５μｍである。次に、通常の多結晶原料１００ｋｇを装填し、その後、ｐ型ドーパントとしてボロン−シリコン合金０．６ｇ添加した。このようにして原料の装填を行った後、チャンバ内を１０ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気にし、ヒータパワーを７０ｋｗに設定して、多結晶原料を溶解した。そして、この溶解により生成された原料融液から、１００方位の種結晶により直径が８インチの単結晶を１０００ｍｍ育成した。このときの結晶育成速度（引き上げ速度）は、ＯＳＦリングが結晶中心付近に発生するように、最大引き上げ速度（０．８ｍｍ／分）のほぼ０．６倍に相当する０．５ｍｍ／分とした。
　【００３４】比較のために、窒化珪素粉末を投入しない場合、及び多結晶原料の装填後に窒化珪素粉末を投入した場合についても、同様の結晶育成を実施した。
　【００３５】窒化珪素粉末の投入法及び投入量、無転位引き上げ率、育成結晶のトップから５００ｍｍの位置で切り出したサンプルウエーハの窒素濃度、空孔クラスタ及び転位クラスタを調査した。結果を表１に示す。空孔クラスタについては、サンプルウエーハを鏡面研磨し、ＳＣ１洗浄後パーティクルカウンタにより０．１３μｍ以上のＬＰＤをカウントした。転位クラスタについては、切り出したサンプルをセコエッチし、光学顕微鏡の倍率１００倍で検出できる転位ピットをカウントした。ＯＳＦリング内側の空孔クラスタ発生域の直径は約４０ｍｍである。
　【００３６】表１から分かるように、原料融液中に窒素がドープされていない場合は、結晶中心付近にＯＳＦリングが発生するものの、その内側に１５個の空孔クラスタが発生し、外側には転位クラスタが３×１０３個／ｃｍ２の密度で発生するが、原料融液中に窒素をドープし、ウエーハの窒素濃度を１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上とすることにより、ＬＰＤ数（空孔クラスタ数）は大幅に低減し、且つ転位ピットは消滅する。但し、多結晶原料装填後に窒化珪素粉末を投入した場合は、粉末の溶け残り等のため無転位引き上げ率が低下し、結晶中の平均窒素濃度も狙い値より低下する。
　【００３７】
　【表１】
　【００３８】
　【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明のシリコンウエーハは、ＯＳＦリングの外側及び内側でクラスタが少なく、全面にわたって結晶欠陥が少ないので、非常に高品質である。
　【００３９】また、本発明の結晶育成方法は、空孔クラスタの発生領域を狭めるために低速引き上げを行った場合に問題となる転位クラスタの発生を抑え、合わせて空孔クラスタについてもその発生を効果的に抑制することができる。従って、全面にわたって欠陥の少ない高品質のウエーハを、ＣＺ法により低コストに製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】本発明の実施形態に係る結晶成長方法の説明図であり、（ａ）は原料溶解工程、（ｂ）は引き上げ工程を示す。
　【符号の説明】
　１　メインチャンバ
　２　プルチャンバ
　３　坩堝
　４　ヒータ
　５　保温筒
　６　支持軸
　７　引き上げ軸
　８　種結晶
　１０　窒化珪素粉末
　１１　多結晶原料
　１２　原料融液
　１３　単結晶
　【表１】