소송대리인 변호사 백창훈, 정여순

변리사 심미성, 이민호

소송수행자 송대종

소송대리인 법무법인 율촌 담당변호사 강동세

특허법인 율촌 담당변리사 연충규

변리사 남승희

2. 소송비용은 원고의 부담으로 한다 .

호 특허발명의 특허청구범위 가운데 청구항 제28항 내지 31항, 청구항 제68항 내지 제

75항에 대한 부분을 취소한다 .

가. 이 사건 특허발명 ( 1 ) 발명의 명칭 : 이상적인 산소 침전 실리콘 웨이퍼 및 그에 대한 산소 외부확산이 없는 방법( 2 ) PCT국제출원일 / 번역문제출일 / 등록일 / 등록공고일 / 등록번호 : 1998. 2. 25. / 1999 .

8. 26. / 2003. 8. 8. / 2003. 8. 25. / 제395391호 ( 우선권주장국 / 우선권주장일 : 미국 / 1997. 2. 26. ) ( 3 ) 특허권자 : 원고 ( 4 ) 특허발명의 내용 ( 가 ) 반도체 실리콘 웨이퍼는 웨이퍼 표면 근처 영역에서는 소자의 동작에 악영향을 미치는 산소침전물이 없는 디누드 영역 ( denude zone ) 을 형성하고 벌크 영역 ( bulk zone ) 에서는 진성 게터링 ( Intrinsic Gettering, IG ) 효과를 위해서 충분한 산소침전물을 형성하여야 하는데, 이 사건 특허발명은 웨이퍼를 급속 가열 후 급속 냉각하는 방법으로 웨이퍼 영역 내에 비균일한 베이컨시 ( vacancy ) 농도 분포를 형성함으로써 베이컨시가 부족한 표면층에는 디누드 영역이 형성되고 베이컨시가 충분한 벌크 영역에는 산소침전물이 형성되는 실리콘 웨이퍼에 대한 것으로서, 구체적인 기술구성을 나타내는 특허청구범위 ( 각 청구항을 ' 이 사건 제1항 발명 ' 과 같은 방법으로 부른다 ) 와 주요 도면은 별지 1과 같다 .

( 나 ) 관련 기술용어

① 디누드 영역 ( denude zone ) 과 벌크 영역 ( bulk zone ) : 반도체 실리콘 웨이퍼의 표면에서 깊이 방향으로 산소침전물이 없는 일정 깊이의 영역을 디누드 영역이라고 하고, 주로 반도체 직접회로를 형성하는데 사용되는 활성소자 영역에 디누드 영역을 형성한다. 디누드 영역 외의 영역으로서 산소침전물이 형성되어 있는 영역을 벌크 영역이라고 한다 .

② 진성 게터링 ( Intrinsic Gettering, IG ) 효과 : 반도체 실리콘 웨이퍼의 벌크 영역 내에 형성된 산소침전물을 이용하여 구리, 니켈, 철 등의 금속물질 ( 큰 누설전류나 낮은 항복전압을 일으키는 원인이 됨 ) 을 포획하여 활성소자 영역에서 제거함으로써 소자의 동작특성을 향상시키는 효과이다 .

③ 점결함 ( point defects ) : 웨이퍼의 실리콘 결정격자 내에 규칙적인 원자배열을 하지 않고 있는 흐트러짐으로서, 격자 사이에 불순물인 산소원자나 실리콘 원자가 존재하는 격자간 원자 ( interstitial or self - interstitial atom ) 와 결정격자 내에 실리콘 원자가 빠져 있는 원자 공공 또는 베이컨시 ( atomic vacancy ) 등을 말한다 .

④ 산소침전물 ( oxygen precipitates ) : 실리콘 웨이퍼 내에 형성된 부피결함의 일종으로 산소원자가 포함된 산소화합물 덩어리 ( cluster ) 를 말한다 .

⑤ 초크랄스키 ( Czochralski ) 공정 : 자연상태의 다결정 실리콘으로부터 반도체 웨이퍼를 추출하기 위하여 실리콘 단결정을 얻는 공정으로 창시자의 이름을 따서 초크랄스키 공정이라고 한다. 다결정 실리콘을 도가니에 넣고 가열하여 용융 ( 용융점 약 1400℃ ) 한 후 종자결정 ( seed crystal ) 을 용액 속에 담가 천천히 ( 성장속도는 3 ~ 18cm / h ) 상부로 끌어올리면서 회전시켜 단결정이 성장하여 종자 결정 방향과 일치하는 단결정으로 된 실리콘 봉이를 잉곳 ( Ingot ) 이라 함을 얻는 공정이다 .

나. 비교대상발명들 ( 1 ) 비교대상발명 1 ( 1990. 2. 2. 공개된 일본 공개특허공보 평2 - 32535, 갑 제3호증 ) ' 반도체 디바이스용 실리콘 기판의 제조방법 ' 에 관한 발명으로서, 실리콘 기판을 디바이스 제조공정 이전에 크세논램프 및 할로겐램프에 의해 발생된 광을 조사하여 1, 200℃ 이상으로 웨이퍼를 가열하였다가 상온까지 2. 2°C / 초 이상의 속도로 급냉함으로써 웨이퍼 표면 근방의 디바이스 활성영역에 무결함 영역 ( DZ층 ) 을 형성한다는 것으로 , 구체적인 내용과 주요 도면은 별지 2와 같다 . ( 2 ) 비교대상발명 2 ( 1986. 9. 30. 공개된 일본 공개특허공보 소61 - 219795, 갑 제4호증 ) ‘ 석출핵의 형성속도가 빠른 실리콘 단결정 웨이퍼 및 그 제조방법 ' 에 관한 발명으로서, 산소의 외부확산으로 웨이퍼 표면 근처에 무결함층을 만들기 위해 실리콘 단결정 웨이퍼에 1, 100C - 1, 280℃의 범위 내의 온도로 가열한 후 적어도 500℃ 이하의 온도까지 200°C / 분 이상의 냉각속도로 급냉한다는 것으로, 구체적인 내용은 별지 3과 같다 . ( 3 ) 비교대상발명 3 ( 1992. 10. 19. 공개된 일본 공개특허공보 특개평4 - 294540, 갑 제5호 증 )

' 반도체 제조방법 ' 에 관한 발명으로서, 실리콘 웨이퍼를 열처리할 시의 열처리분위기는 실리콘 산화막 및 실리콘과 반응하지 않는 아르곤가스 등의 불활성가스가 바람직하다는 것으로, 구체적인 내용은 별지 4와 같다 . ( 4 ) 비교대상발명 4 ( 1991. 8. 13. 공개된 일본 공개특허공보 평3 - 185831, 갑 제6호증 ) ' 반도체 장치의 제조방법 ' 에 관한 발명으로서, 기판 표면에 에피택셜 층을 형성하는 것으로, 구체적인 내용과 주요 도면은 별지 5와 같다 . ( 5 ) 비교대상발명 5 ( 1995. 8. 4. 공개 일본 공개특허공보 특개평7 - 201874, 갑 제7호증 ) ' 실리콘 기판의 제조방법 ' 에 관한 발명으로서, 초크랄스키법으로 형성된 실리콘 기판 내의 격자간 산소를 충분히 외방으로 확산시키는 것과 동시에 베이컨시를 실리콘 원자에 의해 메우는 것이 가능한 열처리 방법에 관한 것으로, 구체적인 내용은 별지 6과 같다 .

다. 이 사건 심결의 경위 및 이 법원의 심판대상 ( 1 ) 피고 보조참가인은 2003. 11. 21. 특허청장에게, 이 사건 특허발명은 특허법 제29조 제1항 또는 제2항, 특허법 제42조 제3항 및 제4항에 위반되어 그 등록이 취소되어야 한다는 이유로 특허이의신청을 하였고, 이에 대하여 특허청 심사관합의체는 2005 .

9. 16. 이 사건 제1항 내지 제11항, 제27항 내지 제43항, 제55항 내지 제66항, 제68항 내지 제75항 발명에 대한 특허를 취소하고 이 사건 제44항 내지 제54항 발명에 대한 특허를 유지하는 결정을 하였다 .

( 2 ) 원고는 2005 10. 21. 특허심판원에 위 취소결정에 대한 불복심판을 청구하였고 , 이에 대하여 특허심판원은 이를 2005취258호로 사건으로 심리하여 2006. 11. 29. 아래 (3 ) 과 같은 이유로 원고의 심판청구를 기각하는 이 사건 심결을 하였다 . ( 3 ) 이 사건 심결 이유의 요지

이 사건 제1항, 제11항, 제68항, 제75항 발명은 비교대상발명 1에 의하여 신규성이 부정되고, 이 사건 제2항 내지 제4항, 제7항 내지 제9항, 제27항 내지 제43항 및 제69 항 내지 제71항 발명은 비교대상발명 1에 의하여 진보성이 부정되며, 이 사건 제55항 내지 제66항 발명은 비교대상발명 1 및 5의 결합에 의하여 진보성이 부정된다. 그리고 이 사건 제68항 내지 제75항 발명의 특허청구범위 중 “ 상기 디누드 영역의 형성과 상기 벌크층 내에서의 산소 침전물의 형성이 상기 웨이퍼의 상기 영역들 내의 산소 농도의 차이에 의존하지 않게 되는 것 ” 은 불명료하게 기재된 것으로 특허법 제42조 제4항 에 위배된 것이고, 이 사건 제5항, 제6항, 제10항 및 제72항 내지 제74항 발명은 수치한정에 대한 의의나 이유가 이 사건 특허발명의 명세서에 명확하게 기재되어 있지 않아서 특허법 제42조 제3항에 위배된다 .

( 4 ) 원고는 이 법원에 이 사건 심결 전체에 대하여 불복하여 심결취소소송을 제기하였으나, 제2차 변론준비기일에서 이 사건 심결 중 이 사건 제28항 내지 31항, 제68항 내지 제75항 발명에 대한 부분만을 취소하는 것으로 청구취지를 감축하였다. 따라서 이 법원의 심판대상은 이 사건 제28항 내지 31항, 제68항 내지 제75항 발명에 대한 심결부분으로 한정되었다 .

【 증 거 】 갑 제1 내지 7호증, 을 제1호증, 변론 전체의 취지

2. 이 사건 심결 중 이 사건 제28항 내지 31항, 제68항 내지 제75항 발명에 대한 부분의 적법 여부에 대한 판단

가. 이 사건 제28항 발명의 진보성 여부 ( 1 ) 이 사건 제28항 발명의 기술구성이 사건 제28항 발명은 이 사건 제27항 발명의 종속항으로서 그 기술구성은, “ 전면 , 후면, 상기 전면과 상기 후면 사이의 중심면, 상기 전면과 상기 전면으로부터 상기 중 심면 쪽으로 측정된 거리 ( D ) 사이에 있는 웨이퍼 영역을 포함하는 표면층, 및 상기 중심면과 상기 표면층 사이의 웨이퍼 영역을 포함하는 벌크층을 포함하는 단결정 실리콘 웨이퍼를 열처리하는 것 - 상기와 같이 열처리하는 것은 후속 열처리 공정에 있어서 상기 웨이퍼 내의 산소의 침전 양상 ( behavior ) 에 영향을 주기 위함임 - 을 포함하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법에 있어서 ” ( 이하, ‘ 구성 1 ' 이라고 한다 ), “ 상기 표면층 및 상기 벌크층에 결정격자 베이컨시를 형성하기 위하여 비질화분위기와 5, 000ppma보다 작은 산소 부분압을 가지는 산소 포함 분위기 ( atmosphere ) 내에서 60초보다 짧은 주기 동안 1, 175℃를 초과하는 온도까지 웨이퍼를 열처리하는 단계 ” ( 이하, ‘ 구성 2 ' 라고 한다 ), “ 상기 중심면에서 농도가 피크 밀도가 되며 상기 웨이퍼의 전면의 방향으로는 농도가 감소하는 베이컨시 농도 프로파일을 갖는 웨이퍼가 제조될 수 있도록 상기 열처 리된 웨이퍼의 냉각 속도가 적어도 5℃ / 초가 되도록 조절하는 단계 ” ( 이하, ‘ 구성 3 ' 이

라고 한다 ), “ 상기 표면층과 상기 벌크층의 베이컨시 농도 차이로 인해 결과적으로 750℃를 초과하는 온도에서 상기 웨이퍼를 열처리함으로써 상기 표면층 내에는 디누드 영역이 형성될 수 있고 상기 벌크층 내에는 산소 클러스터 또는 침전물이 형성될 수 있으며, 또한 상기 벌크층 내의 산소 클러스터 또는 침전물의 농도가 주로 상기 베이컨시의 농도에 의존하게 되는 ” 구성 ( 이하, ' 구성 4 ' 라고 한다 ) 으로 구분된다 . ( 2 ) 비교대상발명들과의 기술구성의 대비 ( 가 ) 구성 1이 사건 제28항 발명의 구성 1은 전제부에 대한 구성으로서, 전면, 후면으로 이루어진 표면층과 중심면에 형성된 벌크층으로 구분되는 단결정 웨이퍼를 열처리함으로써 웨이퍼 내의 산소의 침전 양상에 영향을 주는 것이다. 이는 비교대상발명 1과 2의 ' 웨 이퍼를 가열하는 구성 ' 과 대응되는데, 비교대상발명 1, 2에서도 웨이퍼의 열처리과정을 통해 웨이퍼 내의 산소침전 양상에 영향을 주어 웨이퍼를 표면층과 벌크층으로 구분하고, 웨이퍼의 표면층에 디누드 영역을, 벌크층에 산소침전물을 형성하고자 하는 것이다. 따라서 구성 1은 비교대상발명 1, 2의 대응구성과 동일하다 . ( 나 ) 구성 2 구성 2는 웨이퍼를 열처리하는 구성으로서, ① 비질화분위기와 5, 000ppma ( parts per million atoms, 1, 000, 000개 Si 원자 속에 포함되어 있는 산소 원자의 수를 말하는 단위로, 5, 000ppma는 1, 000, 000개 Si 원자 속에 5, 000개의 산소원자가 포함되어 있음을 의미하고, 이 사건 특허발명의 명세서에는 10, 000ppma에서는 베이컨시의 농도가 증가하지 않는다고 함 ) 보다 작은 산소 부분압을 가지는 산소 포함 분위기 ( atmosphere ) ( 이하, 구성 2 - ① ' 이라고 한다 ) 및 ② 60초보다 짧은 주기 동안 1, 175℃를 초과하는 온도까지 웨이퍼를 가열함으로써 ( 이하, ‘ 구성 2 - ② ' 라고 한다 ), 웨이퍼의 표면층과 벌크층에 결정격자 베이컨시를 형성하도록 하는 것이다 .

먼저 구성 2 - ②는 비교대상발명 1의 크세논램프 및 할로겐램프에 의해 발생된 광을 조사하여 1, 200℃ 이상으로 웨이퍼를 가열하는 구성 ' 과 대응되는데, 비교대상발명 1도 가열온도로 1, 200℃ 이상 ( 실시예에서는 1, 300℃로 5분간 가열하고 있다 ) 으로 하고 있어서 구성 2 - ②와 가열온도의 범위가 중복되고, 가열함으로써 ' 원자 베이컨시 농도가 높아진다 ' 는 것을 인식하고 있다. 그리고 가열시간과 온도에 대한 수치한정에 대하여 이 사건 특허발명의 명세서 중 발명의 상세한 설명에 그 임계적 의의를 명시하지 않음으로 보아 단순한 수치한정에 불과하여, 그 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자 ( 이하 , 통상의 기술자 ' 라고 한다 ) 가 용이하게 구성할 수 있다 .

또 구성 2 - ②는 비교대상발명 2의 ' 웨이퍼에 1, 100℃ - 1, 280℃의 범위 내의 온도로 가열하는 구성과 대응되고, 실시예에서 가열온도와 시간에 대하여 ' 1, 280℃에서 5초 , 10초, 30초, 1, 250℃에서 1초, 1, 200℃에서 5초, 1, 150℃에서 10초, 1, 100℃에서 20초 ' 로 다양하게 제시하고 있으며, 산소침전물 ( 석출핵 ) 형성을 촉진하는 점결함을 인식하여 고온에서 열평형적으로 존재하는 점결함의 수를 나타내면서 ( 1, 200℃에서 격자간 점결함 : 1×107개 / c㎝, 빈구멍형 점결함 : 1×105개 / ㎝, 600℃에서 격자간 점결함 : 1×101개 / c㎝ , 빈구멍형 점결함 : 1×10개 / cm ), 가열 후 급냉하여 고온에서 열평형적으로 존재하는 점결함을 저온에서 과포화로 다량 존재하도록 하고 있다. 그리고 가열시간과 온도는 비교대상발명 2에 중복되는 수치범위 내에서 그대로 실시되고 있고, 빈구멍형 점결함 ( 베이컨시 ) 에 대하여 인식함으로써 후에 산소침전물 ( 석출핵 ) 형성을 위한 저온열처리 시간을 단축하기 위하여 고온으로 가열하였다가 급냉하여 고온에서 열평형적으로 존재하는 점결함 ( 격자간 점결함인 셀프 인터스티셜과 빈구멍형 점결함인 베이컨시를 포함한 개념 ) 을 웨이퍼 내에 다량으로 존재하게 한다는 점에서 같다 .

다음으로 구성 2 - ①은 열처리 시의 분위기에 대한 구성으로서, 비교대상발명 1의 고순도 질소가스 등의 불활성가스분위기 ' 와 대응되는데, 비교대상발명 1에 비록 질소가 포함되어 있지만 불활성가스에는 헬륨, 네온, 아르곤 등이 대표적인 것으로 포함되어 있어서 비교대상발명 1의 ' 고순도 질소가스 등의 불활성가스분위기 ’ 로부터 구성 2 ①의 ' 비질화분위기 ' 를 용이하게 선택하여 도출할 수 있다. 구성 2 - ①의 ' 5, 000 ppma보다 작은 산소 부분압을 가지는 산소 포함 분위기 ( atmosphere ) ' 에 대하여도 이 사건 특허발명의 명세서 중 발명의 상세한 설명에 산소부분압이 높을 경우 열처리시 실리콘 웨이퍼에 산화막이 형성되어 실리콘 셀프 - 인터스티셜 ( 격자간 실리콘 원자 ) 이 웨이퍼 표면으로 주입되어 베이컨시 농도를 감소시키는 것을 방지하기 위한 것이라고만 기재하고 있을 뿐 그 임계적 의의를 언급하지 않고 있어서 이는 단순한 수치한정에 불과하고, 한편 비교대상발명 1에도 격자간 산소의 외측확산을 증가시키고 가열 중의 분위기에 의한 오염을 방지하기 위하여 고순도의 불활성가스분위기를 사용할 것을 권장하고 있는데, 이러한 비교대상발명 1의 기재로부터 구성 2 - ①과 같이 웨이퍼의 열처리시 ‘ 산소부분압을 낮게 형성하는 구성 ' 을 용이하게 도출할 수 있다 ( 더욱이 비교대상발명 3에는 가열분위기와 관련하여 산소가스 등 산화성 분위기인 경우에는 웨이퍼 표면에 산화 막이 성장하여 격자간산소원자의 외방확산에 장해가 되고, 질소가스인 경우에는 격자 간산소원자의 외방확산이 불활성가스분위기의 경우와 같은 형태로 진행되어 격자간산 소원자의 농도는 저하되지만, 웨이퍼 표면에서의 실리콘 질화반응으로 실리콘 원자공공이 웨이퍼 내부로 주입되어 실리콘원자공공의 농도가 증가한다고 하면서, 산업용도로 사용되는 고도로 정제된 불활성가스 중에는 0. 1ppm ( 1, 000, 000㎡ 부피의 공기 속에 들어 있는 양으로, 0. 1ppm은 1, 000, 000m²에 0. 1㎡의 산소가 들어 있다는 의미로 ppma와는 그 단위가 다름 ) 정도의 미량의 산소가 함유되는 것이 많다고 하고 있는 것으로 보아, 통상의 기술자가 실리콘 웨이퍼의 가열시의 분위기를 선택할 때 비질화와 낮은 산소부분압을 선택함에 어려움이 없다고 할 것이다 }

따라서 구성 2는 비교대상발명 1 또는 비교대상발명 1과 2의 결합으로부터 용이하게 도출할 수 있다 .

( 다 ) 구성 3

구성 3은 가열한 웨이퍼를 냉각하는 구성으로서, 구성 2에서 열처리된 웨이퍼를 5℃ / 초 속도로 냉각함으로써 베이컨시의 농도가 중심면에서 피크 밀도가 되고 전면 방향으로 감소하는 웨이퍼를 제조하는 것이다. 이는 가열에 의하여 베이컨시가 형성된 웨이퍼를 다시 냉각함으로써 웨이퍼의 표면에서는 열평형작용에 의해 베이컨시가 소멸하게 되고 웨이퍼의 중심면에서는 평형상태에 도달하기 전에 고온 상태의 베이컨시가 과포화 상태로 동결되어 베이컨시의 농도가 피크 밀도로 되는 것이다 .

구성 3은 비교대상발명 1의 ‘ 웨이퍼를 가열하였다가 상온까지 2. 2°C / 초 이상의 속도로 급냉하는 구성 및 비교대상발명 2의 ‘ 가열한 후 적어도 500℃ 이하의 온도까지 200°C / 분 ( 약 3. 3℃ / 초 ) 이상의 냉각속도로 급냉하는 구성 ' 과 대응된다. 비교대상발명 1 , 2는 가열된 웨이퍼를 급냉하는 구성으로 구성 3과 냉각온도의 범위와 속도에 있어서 중복되고 ( 더욱이 비교대상발명 2에는 냉각속도로 500℃ / 분 ( 약 8. 3℃ / 초 ), 1, 000℃ / 분 ( 약 16. 7℃ / 초 ) 등으로 다양하게 제시하고 있다, 가열에 의하여 베이컨시가 형성된 웨이퍼를 냉각함으로써 웨이퍼 내부에 과포화 상태의 베이컨시를 동결하여 다량으로 존재하게 한다는 점에서 구성 3과 같다 .

다만 비교대상발명 1, 2는 가열하여 웨이퍼 내부의 산소를 외부로 확산하고 급냉하여 베이컨시를 동결함으로써 산소침전물의 형성을 촉진하고자 할 뿐 웨이퍼에 분포하는 베이컨시의 농도상태에 대하여 언급하지 않고 있지만, 웨이퍼 내의 산소외부확산과 베이컨시의 형성은 모두 웨이퍼를 가열함으로써 동시에 발생하는 것이고, 웨이퍼를 급냉함으로써 웨이퍼에 형성된 고농도의 베이컨시가 열평형작용에 의하여 웨이퍼의 표 면층과 중심면에 불균일하게 분포하게 되는 것이며, 동일한 물리적 조건을 가할 경우에 그로부터 발생하는 물질의 성질도 동일할 것이므로, 가열된 웨이퍼에 급속냉각이라는 동일한 물리적 조건을 가한 비교대상발명 1, 2에서도 웨이퍼에 분포하는 베이컨시의 농도상태에 있어서 구성 3과 동일하다고 할 것이다 .

따라서 구성 3은 비교대상발명 1, 2의 대응구성과 동일하다 . ( 라 ) 구성 4

구성 4는 웨이퍼를 저온 열처리하는 구성으로서, 750℃를 초과하는 온도에서 웨이퍼의 표면층과 벌크층의 베이컨시 농도차이가 존재하도록 만들어진 웨이퍼를 열처리함으로써 표면층에는 디누드 영역이 형성되고 벌크층에는 산소침전물이 형성되며, 주로 베이컨시의 농도에 의존하여 벌크층의 산소침전물이 형성된다 .

이는 비교대상발명 2의 실시예에서 웨이퍼 내의 산소침전물 ( 석출핵 ) 을 측정하기 위하여 ' 800℃에서 3시간 및 20시간 유지의 저온 열처리한 구성 ' 과 대응된다. 저온열처리의 목적이 산소침전물 ( 석출핵 ) 의 형성을 위한 것이라는 점에서 같고, 저온 열처리 온도의 범위도 구성 4의 750℃를 초과하는 온도인 800℃이 사건 특허발명의 명세서 중 발명의 상세한 설명에는 산소침전 열처리 단계 ( S4 ) 에서 800℃의 온도로 4시간 열처리 하는 실시예를 제시하고 있다로 동일성의 범위 내에 있는 온도라는 점에서 그 구성이 동일하다 .

( 3 ) 목적과 작용효과의 대비

이 사건 제28항 발명은 실리콘 웨이퍼의 제조방법에 관한 것으로서, 웨이퍼내 산소농도의 차이로 디누드 영역을 형성하는 산소외부확산공정 대신에 베이컨시의 농도를 비균일하게 하여 디누드 영역과 산소침전물이 있는 벌크층을 형성함으로써, 종래의 산소외부확산공정에 비하여 산소외부확산에 필요한 장시간의 고온 열처리를 하지 않게 되어 경제성이 향상되고, 고온에서의 급속한 열처리에 의하여 웨이퍼의 제조과정에서 발생한 열이력을 지워 웨이퍼마다 다른 열이력에서 오는 문제점을 해결하였다는 점에 그 목적과 작용효과가 있다 .

그런데 비교대상발명 1, 2도 이 사건 제28항 발명과 동일한 물리적 조건인 고온에서 급속으로 가열하였다가 급냉하는 기술구성이 나타나 있음은 앞서 본바와 같으므로 , 그 결과로 나타나는 작용효과도 이 사건 제28항 발명과 동일할 것이므로, 이 사건 제28항 발명의 목적의 특이성과 작용효과의 현저성이 인정된다고 할 수 없다 . ( 4 ) 결합의 용이성에 대한 판단가 판단 .

이 사건 제28항 발명은 웨이퍼를 1, 175℃의 고온에서 60초보다 짧은 시간 동안 비질화와 작은 산소부분압의 분위기 상태에서 가열하였다가 5℃ / 초 속도로 냉각함으로써 표면층과 벌크층의 베이컨시 농도를 비균일하게 하고, 다시 750℃를 초과하는 온도에서 저온열처리하여 베이컨시 농도가 적은 표면층에 디누드 영역을, 베이컨시 농도가 높은 벌크층에 산소침전물을 형성하도록 하고 있다 .

그런데, 비교대상발명 1, 2도 모두 실리콘 웨이퍼 제조방법에 있어서 디누드 영역과 벌크 영역의 산소침전물을 형성하고자 하는 것으로서 그 기술분야가 동일하고, 베이 컨시가 산소침전물 형성에 영향을 미친다는 점을 인식하면서 웨이퍼를 고온에서 급속으로 가열하였다가 급냉함으로써 고온에서 열평형적으로 존재하는 베이컨시를 동결할 수 있다는 기술사상을 개시하고 있는 점, 비교대상발명 2에 가열분위기를 제외한 가열조건과 냉각조건 및 저온열처리에 대한 구성이 거의 동일한 범위 내에서 일치하고 있고 ( 이 사건 특허발명의 출원 전에 반포된 간행물인 을 제2호증의 4에도, 900 ~ 1, 300℃의 급속가열온도, 불활성 또는 비산화 분위기, 600℃보다 낮은 온도로 10℃ / 초 이상 , 바람직하게는 50℃ / 초의 급냉속도에 대한 기술구성이 기재되어 있는데, 이 또한 이 사건 제28항 발명과 거의 동일한 범위 내의 수치이다 ), 비교대상발명 1에 가열분위기에 대하여 ' 고순도 질소 가스 등의 불활성 가스분위기 ' 와 가열과 냉각조건에 대한 기술구성이 나타나 있는 점 등에 비추어 비교대상발명 2에 가열분위기에 대한 비교대상발명 1의 구성을 결합함에 어떤 어려움이 있다고 할 수 없다. 또 이 사건 제28항 발명이 장시간의 고온 열처리를 하지 않게 되어 경제성이 향상되고, 고온에서의 급속한 열처리에 의하여 웨이퍼의 제조과정에서 발생한 열이력을 지워 웨이퍼마다 다른 열이력에서 오는 문제점을 해결하였다는 작용효과는 비교대상발명 1, 2에 나타나 있거나 그 결합에 의하여 당연히 달성되는 작용효과에 불과하고, 달리 작용효과의 현저성을 인정할 아무런 증거가 없다 .

따라서 이 사건 제28항 발명은 통상의 기술자가 비교대상발명 1과 2를 결합함으로써 용이하게 발명할 수 있으므로 진보성이 부정된다 .

나 ) 원고의 주장에 대한 판단

원고는, 비교대상발명 1이 실리콘 웨이퍼를 가열 후 급냉하여 웨이퍼 내에 고농도의 원자공공 ( 베이컨시 ) 을 균일하게 분포된 상태로 동결함으로써 표면층과 벌크층에 베이컨시가 균일하게 존재하고, 비교대상발명 2에서 가열 후 급냉한 웨이퍼에 과포화상태로 존재하는 점결함은 격자간 점결함인 실리콘 셀프 인터스티셜을 의미하고, 빈구멍형 점결함인 베이컨시를 의미하는 것이 아니므로, 비교대상발명 1, 2는 표면층과 벌크층에 비균일한 베이컨시 농도 분포를 형성하는 이 사건 특허발명과는 그 기술사상이 다를 뿐만 아니라 종래의 산소외부확산공정에 의하여 디누드 영역을 형성하는 기술사상으로 베이컨시에 의하여 디누드 영역과 벌크층의 산소침전물을 형성하는 인식이 결여되어 있어서, 이 사건 제28항 발명은 진보성이 인정되어야 한다고 주장한다 .

그러나 비교대상발명 1, 2의 경우에도 베이컨시가 벌크 영역의 산소침전물 형성에 관여하고 있다는 인식이 있는 것으로 보인다. 비교대상발명 1의 경우, 가열에 의하여 실리콘 웨이퍼에 고농도의 베이컨시가 균일하게 형성된다는 인식하에 이 사건 제28항 발명과 동일한 방법으로 급속가열공정 후 다시 급속냉각을 실시함으로써 장시간에 걸친 가열과정을 요구하는 종래의 산소외부확산공정과 차별화된 공정을 개시하고 있다 .

그리고 비교대상발명 2의 경우, 비교대상발명 2에는 점결함으로 ‘ 격자간형 점결함 ' 과 ‘ 빈구멍형 점결함 ' 의 두 종류를 나열하면서 두 종류의 점결함을 함께 칭할 경우에는 점결함이라고만 하고 있고, 실시예의 5번 방법에서 1, 200℃에서 5초간 가열 후 1, 000℃ / min ( 약 16. 7℃ / 초 ) ' 로 급냉한 실리콘 웨이퍼의 과포화점결함수가 1×10 개 / ㎝로 1, 200℃의 열평형상태에서 존재하는 격자간형 점결함수와 동일하지만, 통상 열평형상태에서 존재하는 점결함수를 급냉할 경우에 점결함수가 줄어들 것이어서 열평형상태에서의 격자간형 점결함수와 가열 후 급냉한 다음 측정한 점결함수가 동일하다고 하여 그 점결함수를 격자간형 점결함수라고 단정할 수 없고, 오히려 비교대상발명 2에서 ‘ 격자간형 점결함 ' 과 ' 빈구멍형 점결함 ' 을 통칭하는 점결함으로 보는 것이 자연스럽다고 할 것이다. 따라서 비교대상발명 2에서도 이 사건 제28항 발명과 동일한 방법으로 가열 후 급냉함으로써 빈구멍형 점결함인 베이컨시를 포함한 점결함을 과포화상태로 함유하여 산소침전물의 형성속도를 빠르게 하여 종래의 산소외부확산공정과 차별화된 공정을 개시하고 있다 { 설사 비교대상발명 2에서 점결함수와 관련하여 명확하지 않게 기재되었다 .

고 하더라도, 특허발명의 진보성 판단에 제공되는 선행기술은 기술구성 전체가 명확하게 표현된 것뿐만 아니라, 자료의 부족으로 표현이 불충분하거나 일부 내용에 흠결이 있다고 하더라도 통상의 기술자가 기술상식이나 경험칙에 의하여 쉽게 기술내용을 파악할 수 있는 범위 내에서는 대비대상이 될 수 있다 ( 대법원 2006. 3. 24. 선고 2004후2307 판결 등 참조 ) 고 할 것이고, 점결함수를 제외한 나머지 기술구성은 명확하여 그 범위 내에서 이 사건 특허발명과 대비 대상이 될 수 있다 .

다만, 비교대상발명 1, 2에 디누드 영역 ( 결정 무결함층 ) 은 웨이퍼 표면 근방의 인터스티셜 산소 ( 격자간 산소 ) 를 외부로 확산하는 산소외부확산공정에 의하여 형성되는 종래기술을 기초로 하고 있어서, 웨이퍼 내의 베이컨시 ( 빈구멍형 점결함 ) 의 농도차이에 의하여 디누드 영역과 산소침전물이 있는 벌크층을 형성할 수 있다는 구체적인 기재가 없다는 점에서 구성 4와 차이가 있다. 그러나 웨이퍼 내의 산소침전물이 성장되거나 용해되는 등식이 “ 20 [ 1 ] + 2Si → SiO2 + Si [ ], 20 [ 1 ] + 2Si + Si [ V ] SiO2 ( O [ I ] 인터스 티셜 산소원자, Si 결정격자 내의 실리콘원자, SiO2 격자내 산소침전물에 더해지는 산화물, Si [ I ] 실리콘 셀프 인터스티셜, Si [ V ] 실리콘 베이컨시 ) 와 같아서, 산소침전물의 성장이 일차적으로는 인터스티셜 산소원자의 농도에 의존하고 산소침전물 주위의 베이컨시 농도도 침전물의 성장에 영향을 미친다는 것이 이 사건 특허발명의 출원 전에 알려져 있고 ( 갑 제10호증 ), 비교대상발명 1, 2에서도 베이컨시 ( 빈구멍형 점결함 ) 가 산소침전물 ( 석출핵 ) 형성을 촉진하는데 현저하게 기여하고 있음을 인식하고 있다. 또 웨이퍼 내의 베이컨시 형성은 주로 웨이퍼를 가열함으로써 이루어지는데, 비교대상발명 1, 2에 이 사건 제28항 발명과 동일한 범위 내의 가열온도와 속도에 대한 구성이 있고, 웨이퍼의 표면층과 중심면에서 베이컨시의 농도를 달리하는 구성은 가열된 웨이퍼를 급속냉각함으로써 달성되는데 구성 3에서 살펴본 바와 같이 비교대상발명 1, 2에 동일한 범위의 냉각온도와 속도에 대한 구성이 있으며, 구성 4의 저온열처리 구성도 비교대상발명 2와 동일하므로, 이 사건 제28항 발명의 웨이퍼와 동일한 물리적 조건을 제공하고 있는 ( 비교대상발명 2는 가열 분위기를 제외한 나머지 조건에 있어서 동일함 ) 비교대상발명 1과 2 또는 비교대상발명 1, 2의 결합 공정에 의하여 제조된 웨이퍼의 물리적 성질도 동일할 것이다. 그리고 이 사건 제28항 발명은 웨이퍼를 고온으로 가열한 후에 급속냉각함으로써 비균일한 분포의 베이컨시를 가진 웨이퍼를 얻을 수 있고, 이를 저온 열처리할 경우에 웨이퍼 내에 존재하는 인터스티셜 산소 ( 격자간 산소 ) 농도의 차이에 의해서가 아니라 비균일한 베이컨시의 분포에 의해서 디누드 영역을 형성할 수 있음을 인식하고 이를 그 특징으로 기재하고 있으나, 웨이퍼를 고온으로 가열한 후에 급속냉각함으로써 만들어진 웨이퍼를 저온열처리 하여 디누드 영역과 벌크층에 산소침전물을 형성하는 기술구성이 공지되어 있고 이 사건 제28항 발명의 웨이퍼 열처리 방법이 공지된 기술구성과 동일한 이상, 종래의 공지된 기술구성이 명확히 파악하지 못한 열처리된 웨이퍼의 성질을 인식 · 발견하고, 이를 기재하였다고 하더라도 그것만으로는 특허의 대상인 발명에 이르렀다고 할 수 없다. 특허의 대상인 발명은 기술적 사상을 창작하는 것으로서 본래부터 존재하는 현상의 발견이나 인식, 또는 현상에 대한 새로운 원인의 규명 등은 특허법에서 정한 발명의 대상이라고 할 수 없기 때문이다 .

따라서 원고의 위 주장은 이유 없다 .

나. 이 사건 제29항 내지 제31항 발명의 진보성 여부 ( 1 ) 이 사건 제29항 발명에 대한 판단

이 사건 제29항 발명은 이 사건 제28항 발명의 종속항으로서, 열처리 분위기를 “ 주로 아르곤 또는 헬륨인 방법 " 으로 더욱 한정하고 있다. 그러나 비교대상발명 1에 열처리 분위기에 대하여 ' 고순도 질소가스 등의 불활성가스분위기 ' 에 대한 기술구성이 나타나 있고, 아르곤, 헬륨은 불활성가스의 일종이므로, 이 사건 제29항 발명의 열처리 분위기에 대한 구성은 비교대상발명 1에서 불활성가스의 일종인 아르곤, 헬륨을 선택함으로써 가능하게 된다 .

따라서 이 사건 제29항 발명은 진보성이 부정된다 . ( 2 ) 이 사건 제30항과 제31항 발명에 대한 판단

이 사건 제30항과 제31항 발명은 이 사건 제28항 발명의 종속항으로 냉각속도를 더욱 한정하고 있는데, 이 사건 제30항 발명은 “ 냉각 속도는 결정격자 베이컨시가 실리콘 내에서 비교적 유동적으로 되는 온도 범위에서 초당 적어도 50℃인 방법 ” 이라고 하고 있고, 이 사건 제31항 발명은 냉각온도만 다시 “ 초당 적어도 100℃ ” 로 한정하고 있다. 그런데, 이 사건 특허발명의 명세서 중 발명의 상세한 설명을 참작하면, 웨이퍼를 고온에서 열처리한 후에 급속 냉각하는 단계에서 냉각속도에 따라 웨이퍼 내에서 밖으로의 베이컨시의 확산정도가 달라져 웨이퍼 내의 베이컨시의 농도를 달리하게 되고 , 그로 인하여 웨이퍼의 표면에 형성되는 디누드 영역의 깊이를 다르게 형성할 수 있음을 알 수 있다 ( 냉각속도가 느릴수록 웨이퍼 표면 쪽의 베이컨시 농도가 낮아져 디누드 영역의 깊이가 깊어진다 ). 그리고 냉각속도에 대한 ' 초당 50℃, 초당 100℃ ' 의 수치한정에 대하여 이 사건 특허발명의 명세서 중 발명의 상세한 설명에 임계적 의의에 대하여 명시적으로 기재하고 있지 않고, 달리 임계적 의의를 알 수 있는 아무런 증거도 없으므로, 이 사건 제30항과 제31항 발명의 냉각속도에 대한 수치한정은 통상의 기술자가 선택할 수 있는 단순한 수치한정에 불과하다 .

또한 냉각속도의 수치에 관해서는, 비교대상발명 1에 ' 상온까지 2. 2C / 초 이상 ', 비교대상발명 2에 적어도 500℃ 이하의 온도까지 200°C / 분 ( 약 3. 3℃ / 초 ) 이상 ' 으로 냉각 속도에 대하여 개시되어 있고, 비교대상발명 2는 실시예에서 냉각속도로 ' 500℃ / 분 ( 약 8. 3℃ / 초 ), 1, 000℃ / 분 ( 약 16. 7℃ / 초 ) ' 로 다양하게 제시하고 있어서, 이 사건 제30항과 제31항 발명의 냉각속도에 대한 수치한정의 범위와 중복되고 있다. 나아가 냉각속도의 조절에 대한 기술사상에 대하여도, 비교대상발명 1에 “ 내부 결함 ( 산소침전물을 의미함 )

의 발생밀도는 실리콘 기판의 가열온도 및 급냉속도 등이 처리 조건에 의해 제어가 가능하다. … ( 중략 ) … 새로운 고농도의 균일하게 분포하는 원자 베이컨시에 의해 실리콘 기판은 디바이스 제조 공정 중 균일하게 내부결함이 발생한다 ” ( 갑 제3호증의 번역문 제3면 2행 내지 8행 ) 고 기재하고 있고, 비교대상발명 2에 “ 냉각속도를 200℃ / min 이상으로 한 것은 200℃ / min의 냉각속도를 경계로 해서 이보다 느린 냉각속도로 되면, 고온에 있어서 열평형적으로 존재하는 점결함을 저온으로 과포화 존재시키는 것이 곤란하게 된다 ” ( 갑 제4호증의 번역문 제3면 4행 내지 7행 ) 라고 기재하고 있어서, 냉각속도와 웨이퍼 내의 베이컨시 농도의 상관관계에 대하여 인식하고 있으므로, 냉각속도에 의하여 웨이퍼 내의 베이컨시 농도를 다르게 할 수 있음을 암시하고 있다고 할 것이다. 또 냉각되는 온도 범위에 대하여 이 사건 제30항과 제31항 발명은 “ 결정격자 베이컨시가 실리콘 내에서 비교적 유동적으로 되는 온도 범위 ” 라고 하고 있으나 그 온도의 범위에 대하여 이 사건 특허발명의 명세서 중 발명의 상세한 설명을 참작하면 700℃에서 베이컨시가 비유동적이고 약 700℃, 아마도 800℃, 900℃, 심지어 1, 000℃에서 베이컨시 유효확산 속도가 상당히 낮다고 하고 있어서, 베이컨시가 비교적 유동적으로 되는 온도의 범위는 700℃에서 1, 000℃ 사이의 온도일 것이다. 이는 비교대상발명 2의 적어도 500℃ 이하의 온도까지 200℃ / min 이상의 냉각속도로 급냉하는 구성 ' 에서 급냉하는 최하한의 온도인 500℃의 범위와 어느 정도 일치하고 있고, 냉각온도가 500℃ 미만이면 급냉 후의 웨이퍼에 존재하는 과포화 점결함에 변화가 없다는 것으로서 급냉 하는 온도를 한정하는 이유도 일치한다. 따라서 이 사건 제30항과 제31항 발명은 비교대상발명 2의 급냉하는 최하한의 온도인 500℃의 범위 내에서 베이컨시가 비교적 유동적으로 되는 온도의 범위를 선택함으로써 용이하게 도출할 수 있다 .

따라서 이 사건 제30항과 제31항 발명은 진보성이 부정된다 .

다. 이 사건 제68항 발명의 진보성 여부 ( 1 ) 이 사건 제68항 발명의 기술구성이 사건 제68항 발명은 ' 단결정 실리콘 웨이퍼 ' 라는 물에 관한 발명으로서, “ 전면 , 후면, 상기 전면과 상기 후면 사이의 중심면, 상기 전면과 상기 후면을 연결하는 주변 에지, 상기 전면과 상기 전면으로부터 상기 중심면으로 측정된 적어도 10m의 거리 ( D1 ) 사이의 웨이퍼의 제1영역을 포함하는 표면층, 및 상기 중심면과 상기 제1영역 사이의 웨이퍼의 제2영역을 포함하는 벌크층을 포함하며 ” ( 이하, ‘ 구성 ① ' 이라고 한다 ) , “ 상기 벌크층 내의 베이컨시 농도가 상기 표면층 내의 베이컨시 농도보다 더 크게 되는 비균일한 분포의 결정격자 베이컨시를 가짐으로써, 결과적으로 산소 침전 열처리를하게 되면, 상기 표면층에는 디누드 영역이 형성되고, 상기 벌크층에는 산소 침전물이 형성되며, 또한 상기 디누드 영역의 형성과 상기 벌크층 내에서의 산소 침전물의 형성이 상기 웨이퍼의 상기 영역들 내의 산소 농도의 차이에 의존하지 않게 되는 것 ” ( 이하 , 구성 ② ' 라고 한다 ) 으로 구성되어 있다 .

( 2 ) 기술구성의 대비 ( 가 ) 구성 ① 이 사건 제68항 발명의 구성 ①은 표면층과 벌크층을 가지는 일반적인 웨이퍼에 대한 것으로서, 표면층의 거리를 10㎝로 한정하고 있다. 이는 비교대상발명 1과 2의 ' 웨이퍼 ' 와 대응되고, 비교대상발명 1, 2에서도 웨이퍼의 표면층과 벌크층으로 구분할 수 있으며, 웨이퍼를 열처리하여 웨이퍼 내의 산소의 침전 양상에 영향을 주어 웨이퍼의 표면층에 디누드 영역을 형성하고, 벌크층에 산소침전물을 형성하는 것으로 구성①과 동일하다. 다만, 비교대상발명 1, 2에 표면층의 거리를 수치로 한정하고 있지 않지만, 디누드 영역이 형성되는 표면층의 거리는 웨이퍼 상에 디바이스를 형성할 때 활성영역을 어느 정도로 할 것인가에 따라서 통상의 기술자가 임의로 선택할 수 있는 수치에 불과하고, 그 수치한정에 어떤 곤란성이나 현저한 효과가 있다고 할 수 없다 . ( 나 ) 구성 ② 구성 ②는 이 사건 제68항 발명의 단결정 실리콘 웨이퍼에 대한 성질을 한정한 것으로서, ⓐ 벌크층 내의 베이컨시 농도가 표면층 내의 베이컨시 농도보다 더 크게 되는 비균일한 분포의 결정격자 베이컨시를 가지고 ( 이하, ‘ 성질 ② ' 라고 한다 ), ⑥ 산소침전 열처리를 하게 되면, 표면층에는 디누드 영역이 형성되고, 벌크층에는 산소 침전물이 형성되며 ( 이하, ' 성질 ⑤ ' 라고 한다 ), Ⓒ 디누드 영역의 형성과 벌크층 내에서의 산소 침전물의 형성이 웨이퍼의 영역들 내의 산소 농도의 차이에 의존하지 않게 되는 것이다 ( 이하, ' 성질 Ⓒ ' 라고 한다 ). 그런데, 이 사건 특허발명의 명세서 중 발명의 상세한 설명을 참작하면, 성질 ⓐ를 가지는 실리콘 웨이퍼는 그 제조과정에서 웨이퍼를 고온으로 급가열하여 웨이퍼 내에 열평형적으로 존재하는 베이컨시를 증가시켰다가, 다시 급냉하여 표면층에 있는 베이컨시를 웨이퍼의 표면으로 확산시켜 소멸시키고 벌크층에 있는 베이컨시를 동결함으로써 만들어 지고, 성질 ⑥를 가지는 실리콘 웨이퍼는 성질 ②를 갖는 웨이퍼에 산소침전열처리를 함으로써 만들어지며, 성질 Ⓒ는 종래의 산소외부확산공정에 의존하여 웨이퍼를 제조하지 않는다는 것이다 .

그러나 성질 ⓐ 내지 성질 Ⓒ를 가지는 실리콘 웨이퍼에 대한 구성 ②는 이 사건 제28항 발명에 의하여 제조된 실리콘 웨이퍼와 그 성질이 동일하고, 앞서 가. 에서 살펴본 바와 같이 이 사건 제28항 발명이 비교대상발명 1과 2의 결합에 의하여 통상의 기술자가 용이하게 도출할 수 있는 이상, 구성 ②도 비교대상발명 1과 2의 결합에 의하여 용이하게 도출할 수 있다. 다만 성질 Ⓒ와 관련하여, 이 사건 제28항 발명에서는 ‘ 벌크층 내의 산소 클러스터 또는 침전물의 농도가 주로 베이컨시의 농도에 의존한다 .

고 하면서, 성질 Ⓒ와 같이 ' 디누드 영역의 형성과 벌크층 내에서의 산소 침전물의 형성이 웨이퍼의 영역들 내의 산소 농도의 차이에 의존하지 않게 되는 것 ' 에 대하여 언급하고 있지 않지만, 이는 실리콘 웨이퍼의 표면층과 벌크층에 형성되는 디누드 영역과 산소침전물에 대하여 이 사건 제28항 발명은 베이컨시의 농도를 중심으로 그 성질

을 설명하고 있고, 이 사건 제68항 발명은 각 영역들 내에 존재하는 산소농도의 차이에 의존하지 않아서 종래의 산소외부확산공정에 의하지 않고 베이컨시의 농도에 의존한다는 것을 설명한 것으로서 동일한 성질을 바꾸어 표현한 것에 불과하다 .

따라서 구성 2는 비교대상발명 1과 2의 결합에 의하여 통상의 기술자가 용이하게 도출할 수 있다 .

다 ) 원고의 주장에 대한 판단

1 ) 원고는, 이 사건 제68항 발명은 물건에 대한 발명으로서, 그 신규성 내지 진보성을 판단함에 있어서 청구범위에 기재되어 있지 않은 이 사건 특허발명의 명세서에 기재된 웨이퍼의 제조방법을 비교대상발명들과 대비하여 그 제조방법이 동일하므로 그 생성물도 동일할 수밖에 없다는 것을 근거로 신규성 내지 진보성을 부정 할 수 없다고 주장한다 .

살피건대, 성질 또는 특성 등에 의하여 물건을 특정하려고 하는 기재를 포함하는 특허발명과, 이와 다른 성질 또는 특성 등에 의해 물건을 특정하고 있는 비교대상발명을 대비할 때, 특허발명의 특허청구범위에 기재된 성질 또는 특성이 다른 정의 ( 定義 ) 또는 시험 · 측정방법에 의한 것으로 환산이 가능하여 환산해 본 결과 비교대상발명의 대응되는 것과 동일 · 유사하거나 또는 특허발명의 명세서의 상세한 설명에 기재된 실시형태와 비교대상발명의 구체적 실시 형태가 동일 · 유사한 경우에는, 달리 특별한 사정이 없는 한, 양 발명은 발명에 대한 기술적인 표현만 달리할 뿐 실질적으로는 동일 · 유사한 것으로 보아야 할 것이므로, 이러한 특허발명은 신규성 및 진보성을 인정하기 어렵다 ( 대법원 2004. 4. 28. 선고 2001후2207 판결, 2002. 6. 28. 선고 2001후2658 판결 참조 ) .

이 사건에 관하여 보건대, 이 사건 제68항 발명은 성질 ⓐ 내지 성질 ⓒ에 의하여 특정되는 단결정 실리콘 웨이퍼이고, 이 사건 특허발명의 명세서 중 발명의 상세한 설명에는 주로 위와 같은 성질을 가지고 있는 단결정 실리콘 웨이퍼의 제조방법에 대하여 기재하고 있을 뿐이어서 그 제조방법에 의하여 만들어진 웨이퍼는 성질 ⓐ 내지 성질 Ⓒ를 가지는 것임을 알 수 있다. 따라서 이 사건 제28항 발명에 의하여 제조된 웨이퍼도 이 사건 제68항 발명과 동일한 성질을 가지며, 그와 같은 성질을 가지는 웨 이퍼는 비교대상발명 1, 2에 기재된 제조방법을 결합함으로써 통상의 기술자가 용이하게 발명할 수 있으므로, 이 사건 제68항 발명의 진보성은 부정된다 ( 원고는, 이 사건 특허발명의 명세서 중 발명의 상세한 설명에 기재된 여러 제조방법 중 넓게 기재된 제조방법만을 선택하여 이 사건 제68항 발명의 성질을 가지는 웨이퍼를 발명할 수 있다고 할 수는 없으므로, 이 사건 제68항 발명은 진보성이 인정되어야 한다는 주장도 하고 있으나, 명세서에 기재된 제조방법으로 그와 같은 성질을 가지는 물건을 제조할 수 없다거나 어느 제조방법에 의할 경우에 그와 같은 성질을 가지는 물건을 제조할 수 있는지를 통상의 기술자가 알 수 없다면, 그 자체로 상세한 설명에 의하여 뒷받침되지 않아 기재불비가 될 수 있을 것이므로, 원고의 위 주장도 이유 없다 ) . 2 ) 또 원고는, 당해 기술분야의 전문가인 베르그홀쯔 박사에 의하면, 비교대상발명들에 이 사건 특허발명이 개시 또는 시사되어 있지 않아서 특허성을 인정할 수 있다고 하고 있고, 원고의 실험결과도 이 사건 특허발명의 기전이 종래기술과 전혀 다르다는점을 나타내고 있으므로, 이 사건 특허발명은 진보성이 인정되어야 한다고 주장하나 , 전문가의 개인적 의견서는 판단에 참작할 수 있을 뿐이고 그 의견에 따라야 하는 것은 아닌 점, 통상의 기술자들이 실리콘 웨이퍼를 제조하는 과정에서 일반적으로 사용하는 제조방법들에 대한 기술구성들을 결합함으로써 이 사건 특허발명에 이를 수 있는지 여부에 대하여 언급하고 있지 않고 있는 점, 비교대상발명들에 나타난 기술구성들을 결합하였을 경우에 나타날 수 있는 실험결과가 전혀 없는 점, 이 사건 특허발명이 비교대상발명들과 대비하여 작용효과의 현저성을 인정하기 어려운 점 등에 비추어서, 갑 제19, 20호증의 각 기재만으로는 이 사건 특허발명의 진보성을 인정할 수 없으므로, 원고의 위 주장은 이유 없다 .

( 3 ) 대비결과 정리

이상 살펴본 바와 같이, 이 사건 제68항 발명은 이 사건 제28항 발명에 의하여 제조된 실리콘 웨이퍼와 동일한 성질을 가지는 물건으로서, 이 사건 제28항 발명과 같이 비교대상발명 1과 2의 결합에 의하여 통상의 기술자가 용이하게 발명할 수 있다. 따라

서 이 사건 제68항 발명은 진보성이 부정된다 .

라. 이 사건 제69항 내지 제75항 발명의 진보성 여부 ( 1 ) 이 사건 제69항 내지 제71항 발명이 사건 제69항 내지 제71항 발명은 이 사건 제68항 발명의 종속항으로서, 이 사건 제69항 발명은 “ D1은 적어도 20㎝인 웨이퍼 ”, 이 사건 제70항 발명은 “ D1은 적어도 50㎝인 웨이퍼 ”, 이 사건 제71항 발명은 “ D1은 적어도 30과 100m 사이인 웨이퍼 ” 로 표면층의 거리를 더욱 한정하고 있다. 이는 웨이퍼의 디누드 영역을 형성하고 있는 표 면층의 깊이를 특정한 수치로 한정하고 있으나, 이 사건 특허발명의 명세서 중 발명의 상세한 설명에 수치한정의 임계적 의의에 대하여 명시하지 않았고, 달리 임계적 의의를 인정할 아무런 증거가 없으므로, 이 사건 제69항 내지 제71항 발명의 웨이퍼 표면층에 대한 수치한정은 통상의 기술자가 적절히 선택하여 실시할 수 있는 단순한 수치한정에 불과하다 .

따라서 이 사건 제69항 내지 제71항 발명은 그 특징적 구성인 수치한정의 임계적 의의가 인정되지 않아 비교대상발명 1과 2의 결합에 의하여 진보성이 부정된다 . ( 2 ) 이 사건 제72항 내지 제74항 발명이 사건 제72항 내지 제74항 발명은 이 사건 제68항 내지 제71항 발명의 종속항으

로서, 이 사건 제72항 발명은 “ 웨이퍼의 표면으로부터 3㎝보다 큰 거리에서의 인터스 티셜 산소 농도가 상기 벌크층 내의 인터스티셜 산소 농도의 적어도 50 % 인 웨이퍼 ” , 이 사건 제73항 발명은 “ 웨이퍼 표면으로부터 10㎝보다 큰 거리에서의 인터스티셜 산소 농도가 상기 벌크층 내의 인터스티셜 산소 농도의 적어도 80 % 인 웨이퍼 ”, 이 사건 제74항 발명은 “ 웨이퍼 표면으로부터 151㎜보다 큰 거리에서의 인터스티셜 산소 농도가 상기 벌크층 내의 인터스티셜 산소 농도의 적어도 90 % 인 웨이퍼 " 로 인터스티셜 산소농도의 비율을 더욱 한정하고 있다. 이는 인터스티셜 산소 농도가 벌크층으로부터 디누드 영역을 형성하고 있는 표면층 중 웨이퍼의 표면에 매우 가까운 깊이까지 차이가 많지 않아서 실질적으로 균일하게 분포되어 있음을 특정수치로 한정하고 있다. 그러나 위와 같은 수치한정은 이 사건 특허발명의 명세서 중 발명의 상세한 설명에 그 임계적 의의에 대하여 명시하지 않았고, 달리 임계적 의의를 인정할 아무런 증거가 없으므로 , 이 사건 제72항 내지 제74항 발명의 수치한정은 통상의 기술자가 적절히 선택하여 실시할 수 있는 단순한 수치한정에 불과하다 .

따라서 이 사건 제72항 내지 제74항 발명은 비교대상발명 1과 2의 결합에 의하여 진보성이 부정된다 .

( 3 ) 이 사건 제75항 발명

이 사건 제75항 발명은 이 사건 제68항 내지 제71항 발명의 종속항으로서, “ 웨이퍼 표면 상에 에피택셜 층을 더 포함하는 웨이퍼 ” 로 더욱 한정하고 있다. 에피택셜 ( Epitaxial ) 층은 기존의 실리콘 웨이퍼 표면에 다른 단결정층을 성장시키는 것으로서, 기존의 실리콘 웨이퍼보다 표면 결함이 적고 불순물의 농도와 종류를 제어할 수 있는 특성을 지닌다. 그러나 비교대상발명 4에 실리콘 웨이퍼 표면에 ' 에피택셜층 ' 을 형성하는 공정이 개시되어 있고, 도면 1에 디누드 영역과 벌크층이 형성된 실리콘 웨이퍼 표면상에 에 피택셜층이 형성된 것으로 도시되어 있으므로, 이 사건 제75항 발명의 특징적 구성은 비교대상발명 4와 동일하다 .

따라서 이 사건 제75항 발명은 비교대상발명 1, 2, 4의 결합에 의하여 통상의 기술자가 용이하게 결합함으로써 발명할 수 있으므로, 진보성이 부정된다 .

마. 소결

이 사건 제28항 내지 제31항 발명과 이 사건 제68항 내지 제75항 발명은 모두 진보성이 부정되어 그 특허등록이 취소되어야 하므로, 이와 결론을 같이한 이 사건 심결은 정당하다 .

3. 결 론

그렇다면, 원고의 이 사건 청구는 이유 없으므로 이를 기각하기로 하여 주문과 같이 판결한다 .

판사 김제완

판사 김종석

1. 특허청구범위

① 청구항 27. 전면, 후면, 상기 전면과 상기 후면 사이의 중심면, 상기 전면과 상기

전면으로부터 상기 중심면 쪽으로 측정된 거리 ( D ) 사이에 있는 웨이퍼 영역을 포함하

는 표면층, 및 상기 중심면과 상기 표면층 사이의 웨이퍼 영역을 포함하는 벌크층을

포함하는 단결정 실리콘 웨이퍼를 열처리하는 것 - 상기와 같이 열처리하는 것은 후속

열처리 공정에 있어서 상기 웨이퍼 내의 산소의 침전 양상 ( behavior ) 에 영향을 주기 위

함임 - 을 포함하는 실리콘 웨이퍼의 제조방법에 있어서, 상기 표면층 및 상기 벌크층

에 결정격자 베이컨시를 형성하기 위하여 비질화분위기에서 웨이퍼를 열처리하는 단

계, 및 상기 중심면에서 농도가 피크 밀도가 되며 상기 웨이퍼의 전면의 방향으로는

농도가 감소하는 베이컨시 농도 프로파일을 갖는 웨이퍼가 제조될 수 있도록 상기 열

처리된 웨이퍼의 냉각 속도가 적어도 5℃ / 초가 되도록 조절하는 단계를 포함하고, 여

기서, 상기 표면층과 상기 벌크층의 베이컨시 농도 차이로 인해 결과적으로 750℃를

초과하는 온도에서 상기 웨이퍼를 열처리함으로써 상기 표면층 내에는 디누드 영역이

형성될 수 있고 상기 벌크층 내에는 산소 클러스터 또는 침전물이 형성될 수 있으며 ,

또한 상기 벌크층 내의 산소 클러스터 또는 침전물의 농도가 주로 상기 베이컨시의 농

도에 의존하게 되는 실리콘 웨이퍼의 제조방법 .

② 청구항 28. 제27항에 있어서, 상기 열처리 단계는 5, 000ppma보다 작은 산소 부분

압을 가지는 산소 포함 분위기 ( atmosphere ) 내에서 60초보다 짧은 주기 동안 1, 175℃를

초과하는 온도까지 상기 웨이퍼를 가열하는 단계를 포함하는 방법 .

③ 청구항 29. 제28항에 있어서, 상기 분위기가 주로 아르곤 또는 헬륨인 방법 .

④ 청구항 30. 제28항에 있어서, 상기 냉각 속도는 결정격자 베이컨시가 실리콘 내에

서 비교적 유동적으로 되는 온도 범위에서 초당 적어도 50℃인 방법 .

⑤ 청구항 31. 제28항에 있어서, 상기 냉각 속도는 결정격자 베이컨시가 실리콘 내에

서 비교적 유동적으로 되는 온도 범위에서 초당 적어도 100℃인 방법 .

⑥ 청구항 68. 전면, 후면, 상기 전면과 상기 후면 사이의 중심면, 상기 전면과 상기

후면을 연결하는 주변 에지, 상기 전면과 상기 전면으로부터 상기 중심면으로 측정된

적어도 10㎝의 거리 ( D1 ) 사이의 웨이퍼의 제1영역을 포함하는 표면층, 및 상기 중심

면과 상기 제1영역 사이의 웨이퍼의 제2영역을 포함하는 벌크층을 포함하며, 상기 벌

크층 내의 베이컨시 농도가 상기 표면층 내의 베이컨시 농도보다 더 크게 되는 비균일

한 분포의 결정격자 베이컨시를 가짐으로써, 결과적으로 산소 침전 열처리를 하게 되

면, 상기 표면층에는 디누드 영역이 형성되고, 상기 벌크층에는 산소 침전물이 형성되

며, 또한 상기 디누드 영역의 형성과 상기 벌크층 내에서의 산소 침전물의 형성이 상

기 웨이퍼의 상기 영역들 내의 산소 농도의 차이에 의존하지 않게 되는 것을 특징으로

하는 단결정 실리콘 웨이퍼 .

⑦ 청구항 69. 제68항에 있어서, 상기 D1은 적어도 20㎝인 웨이퍼 .

⑧ 청구항 70. 제68항에 있어서, 상기 D1은 적어도 50㎝인 웨이퍼 .

⑨ 청구항 71. 제68항에 있어서, 상기 D1은 적어도 30과 100m 사이인 웨이퍼 .

① 청구항 72. 제68항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 표면으로

부터 3㎝보다 큰 거리에서의 인터스티셜 산소 농도가 상기 벌크층 내의 인터스티셜 산

소 농도의 적어도 50 % 인 웨이퍼 .

① 청구항 73. 제68항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨이퍼 표면으로부

터 10㎝보다 큰 거리에서의 인터스티셜 산소 농도가 상기 벌크층 내의 인터스티셜 산

소 농도의 적어도 80 % 인 웨이퍼 .

② 청구항 74. 제68항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨이퍼 표면으로부

터 15㎝보다 큰 거리에서의 인터스티셜 산소 농도가 상기 벌크층 내의 인터스티셜 산

소 농도의 적어도 90 % 인 웨이퍼 .

③ 청구항 75. 제68항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨이퍼는 상기 웨이

퍼 표면상에 에피택셜층을 더 포함하는 웨이퍼 .

④ 청구항 1. 내지 11. 청구항 32. 내지 청구항 66. ( 기 재생략 )

⑤ 청구항 12. 내지 26. 청구항 67. ( 삭제 )

2. 주요 도면

도면 1 ( 이 사건 특허발명의 방법의 개략도 )

※ 도면부호 : 1. 웨이퍼, 3. 웨이퍼의 전면, 5. 웨이퍼의 후면, 7. 웨이퍼의 중심면, 9 .

/>

산화물층, 13. 결정격자 베이컨시, 15, 15 디누드 영역, 17. 벌크 영역, t, t ' 디누드 영역

의 깊이

별지 2. 비교대상발명 1의 주요 내용과 도면

1. 주요 내용

( 1 ) 초크랄스키법으로 육성된 단결정 실리콘 웨이퍼 기판에 불균일하게 발생되는 내부

결함 ( 산소침전물 등 ) 에 의해 웨이퍼 상의 소자 특성이 악화되는 문제를 방지하기 위한

것을 목적으로 하고 있다 .

( 2 ) 반도체 실리콘 기판에 크세논램프 및 할로겐램프에 의해 발생된 광을 조사하여

1, 200℃ 이상으로 웨이퍼를 가열함으로써 실리콘 단결정 육성시에 도입된 내부결함의

발생핵은 대부분이 소멸되고 새로운 고농도의 원자베이컨시가 생성된다 .

( 3 ) 가열 후 상온까지 2. 2C / 초 이상의 속도로 급냉함으로써, 새로운 내부결함의 발생

핵의 도입이 제어되고 원자베이컨시는 기판 내에 균일하게 분포된 상태로 동결된다 .

( 4 ) 가열방법으로 크세논램프 및 할로겐램프를 사용하여 확산로에 비해서 고온으로 가

열하는 것이 가능하고, 온도 상승속도가 높아져 가열시간을 단축할 수 있으며, 고순도

질소가스 등의 불활성가스분위기에서 가열하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 격자간 산

소의 외방확산을 증가시키고 가열 중의 분위기에 의해 오염을 축소하는 것에 있다 .

( 5 ) 내부결함의 발생밀도는 실리콘 기판의 가열온도 및 급냉속도 등의 처리조건에 의

해 제어가 가능하다 .

( 6 ) 본발명의 실시에 의하여, 실리콘 단결정 육성시에 도입된 불균일한 내부결함 발생

핵은 그 대부분이 소멸하고, 새로운 고농도의 균일하게 분포하는 원자 베이컨시에 의

해 실리콘 기판은 디바이스 제조 공정 중 균일하게 내부결함이 발생하며, 표면근방의

디바이스 활성영역은 격자간 산소농도가 감소하여 내부결함이 사라져 무결함영역 ( 디누누

드 영역 ) 이 형성된다 .

( 7 ) 실시예 1에서는 질소가스 분위기에서 가열 방법으로 1, 300℃로 5분 가열한다는 내

용이 개시되어 있고, 이러한 열처리에 의해 실리콘 기판면 내에 균일하게 내부결함을

형성함으로써 웨이퍼 상에 형성되는 디바이스 특성의 향상에 기여할 수 있다는 내용이

개시되어 있다 .

2. 주요 도면

도면 1 ( 실리콘 기판 가열장치 ) 도면 2 ( 실리콘 기판의 내부결함을 나타낸 도면, 도면

A는 비교대상발명 1의 실시 예, 도면 B는 종래의 예 )

/> ( A ) ( B )

/>/>

별지 3. 비교대상발명 2의 주요 내용

( 1 ) 웨이퍼 표면부에 결정의 무결함층을 갖고 내부에 결정 결함층을 갖는 실리콘 단결

정 웨이퍼를 형성하기 전에 실시되는 열처리 중 상기 결정 결함층으로 되는 석출핵 ( 산

소침전물 ) 을 형성하기 위한 저온 열처리 시간을 단축하는 것을 특징으로 한다 .

( 2 ) 실리콘 단결정 웨이퍼에는 1, 200℃에서 격자간형 점결함 ( 격자간 인터스티셜 ) 이

1×107개 / c㎝, 빈 구멍형 점결함 ( 베이컨시 ) 이 1×105개 / ㎝, 600℃에서 격자간 점결함이

1×1016개 / ㎝, 빈구멍형 점결함이 1×105개 / ㎝로 열평형적으로 존재하고, 위 점결함이 석

출핵의 형성촉진에 현저하게 기여하므로, 웨이퍼를 급냉하여 고온에서 열평형적으로

다량 존재하는 점결함을 저온에서 과포화로 다량 존재하게 함으로써, 석출핵형성 저온

열처리를 하여 다량의 과포화 점결함이 핵으로 되어 석출핵형성이 촉진되어 열처리 시

간을 현저하게 단축할 수 있다 .

( 3 ) 실리콘 단결정 웨이퍼에 1100℃ - 1280℃의 범위 내의 온도로 가열한 후 적어도 500°

C 이하의 온도까지 200°C / 분 이상의 냉각속도로 급냉하는 것에 의해서, 고온에서 열평

형적으로 존재하는 점결함을 저온에서 과포화로 함유하도록 하여 게터링용 결정 결함

층으로 되는 석출핵의 형성속도가 빠른 실리콘 단결정 웨이퍼를 제조한다 .

( 4 ) 실시예에서 가열냉각조건을 다양하게 한 후 웨이퍼 내의 과포화 점결함수와 위 공

정을 거친 웨이퍼를 800℃에서 3시간 및 20시간으로 유지하는 저온열처리를 한 후 석

출핵의 형성수를 측정한 것이 아래 표에 나타나 있다 .

/>

/>

별지 4. 비교대상발명 3의 주요 내용

( 1 ) 초크랄스키법에 의해 제조된 실리콘 기판 표면에서 산소 석출핵을 소멸시킴으로써

실리콘 산화막의 절연파괴 내압강도를 강화하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다 .

( 2 ) 불활성가스분위기에서 1, 050도 이상의 고온으로 초크랄스키법에 의해 제조된 실리

콘 웨이퍼를 가열하면, 격자간 산소 원자는 확산하여 웨이퍼 표면에서 방출되고 또한

실리콘 원자 베이컨시도 확산해서 웨이퍼 표면에서 감소되어 각각의 농도가 저하되고 ,

실리콘 원자 베이컨시 확산 정수는 격자간 산소 원자의 확산정수보다 크기 때문에 빨

리 평형농도에 도달하며, 실리콘 원자 베이컨시 또는 격자간 산소 원자의 농도가 평형

농도에 도달하면 실리콘 원자와 산소 원자와의 화합물의 분리가 시작된다 .

( 3 ) 분위기가 산소가스 등 산화성 분위기인 경우에는 웨이퍼 표면에 산화막이 성장하

여 격자간산소원자의 외방확산에 장해가 되고, 분위기가스에서 공급되는 산소원자에

의하여 격자간산소원자의 농도가 평형농도 이하로 내려가지 않는다 .

( 4 ) 분위기가 질소가스인 경우에는 격자간산소원자의 외방확산이 불활성가스 분위기의

경우와 같은 형태로 진행되어 격자간산소원자의 농도는 저하되지만, 한편 웨이퍼 표면

에서 실리콘 질화반응으로 실리콘 원자공공이 웨이퍼 내부로 주입되어 실리콘원자공공

의 농도가 증가한다 .

( 5 ) 산업용도로 사용되는 고도로 정제된 불활성 가스 중에는 0. 1ppm정도의 미량의 산

소가 함유되는 것이 많고, 미량의 산소를 함유하는 불활성 가스 중에서 실리콘 웨이퍼

를 열처리하면, 가스 중의 산소와 실리콘이 반응하여 SiO가스를 생성하는 반응이 진행

되어 실리콘 웨이퍼 표면이 애칭되어 표면피트 ( pit ) 가 발생한다 .

별지 5. 비교대상발명 4의 주요 내용과 도면

1. 주요 내용

실리콘 기판을 450°C - 600℃의 제1의 온도 영역으로 8시간 이하 유지하는 공정과 750°

C - 900℃의 제2의 온도 영역까지 5C / 분 이하의 속도로 승온하고 제2의 온도 영역으로

유지한 후 실리콘 기판 표면에 에피택셜 층을 형성하는 것을 특징으로 하고, 기판 표

면에는 에피택셜 층과의 경계면 밑에서 10µm 정도의 무결함 층이 형성된다 .

2. 주요 도면

도면 1 ( 실리콘 기판의 단면 확대도 )

/>

별지 6. 비교대상발명 5의 주요 내용

( 1 ) 초크랄스키법으로 형성된 실리콘 기판 내의 격자간 산소를 충분히 외방으로 확산

시키는 것과 동시에 베이컨시를 실리콘 원자에 의해 메우는 것이 가능한 열처리 방법

을 제공하여 고집적화된 반도체 소자의 절연 내압을 향상시키는 것을 목적으로 하고

있다 .

( 2 ) 종래에는 실리콘 표면 근방을 무결함화 하는 방법으로 웨이퍼를 1, 100°C까지 온도

로 산소만의 분위기에서 열처리하고 이어서 질소만의 불활성가스분위기에서 격자간 산

소를 외방으로 확산시키고 이후 불활성가스분위기에서 600 - 800℃의 온도로 결함핵을

만들어 진성게터링을 행하는 방법을 사용했는데, 산소 분압비가 높으면 고온 열처리

전반에 실리콘 기판상에 두꺼운 산화막이 형성되어 실리콘 기판 중의 격자간 산소의

외방 확산이 행해지지 않고, 고온 열처리시 발생하는 베이컨시가 실리콘 기판상에 형

성된 산화막에 의해 차단되어 외방확산이 되지 않아 실리콘 기판 표면 근방에는 베이

컨시가 남게 되는 문제가 있었다 .

( 3 ) 본 발명은 실리콘 기판을 1, 100℃ 이상의 온도로 열처리를 행함에 있어서 입로부

터 출로까지를 산화분위기로 행하여 적어도 전반의 산소의 외방확산이 지배적인 단계

에서는 산소 분압비를 최대 산소 분압비 VOmax = 1. 55x10 ( 3 - 0. 00313T ) ( T는 열처리 온

도 ) 이하로 설정하여 열처리를 행하여 산소의 외방 확산을 도모하고 이후 다시 열처리

를 하는 것에 의해 격자간 산소의 외방확산에 의해 발생한 공공 및 최초로 포함되어

있던 공공이 메워짐으로써 실리콘 기판 표면 부근을 무결함화 함으로써 게이트 산화막

의 절연 내압이 개선되어 반도체 장치 제조의 수율이 향상된다 .