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審決分類 審判 査定不服 2項進歩性 特許、登録しない。 H01L
管理番号 1333961
審判番号 不服2016-11372  
総通号数 216 
発行国 日本国特許庁(JP) 
公報種別 特許審決公報 
発行日 2017-12-28 
種別 拒絶査定不服の審決 
審判請求日 2016-07-28 
確定日 2017-10-25 
事件の表示 特願2014-523177「量子ドット半導体材料の製造装置及び製造方法」拒絶査定不服審判事件〔平成25年 2月14日国際公開、WO2013/020423、平成26年11月13日国内公表、特表2014-529877〕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 第1 手続の経緯
本願は、2012年7月2日(優先権主張2011年8月5日、中国)を国際出願日とする出願としたものであって、その手続の経緯は以下のとおりである。
平成26年 3月19日 翻訳文の提出及び審査請求
平成27年 9月28日 拒絶理由通知(起案日)
平成27年12月 4日 意見書及び手続補正書の提出
平成28年 5月18日 拒絶査定(起案日)
平成28年 7月28日 審判請求及び手続補正書の提出
平成28年11月25日 上申書の提出


第2 本願発明に対する判断
1 本願発明
審判請求書の「第3 本願が特許されるべき理由」の「2 補正の根拠の明示」には、「補正後の請求項1及び2は、補正前の請求項6及び7にそれぞれ対応します。なお、補正前の請求項1?5は、削除致しました。」と記載されている。
そうすると、前記平成28年7月28日に提出された手続補正書による手続補正は、補正前の請求項1?5を削除し、これに伴い、補正前の請求項6及び7を補正後の請求項1及び2に繰り上げることを目的としているから、特許法第17条の2第5項第1号に規定する、請求項の削除を目的とするものに該当する。
したがって、本願の請求項1ないし2に係る発明は、平成28年7月28日に提出された手続補正書により補正された特許請求の範囲の記載からみて、その特許請求の範囲の請求項1ないし2に記載されている事項によって特定されるものであって、そのうち、請求項1に係る発明(以下「本願発明」という。)は、以下のとおりのものである。

「量子ドット材料製造装置により製造される量子ドット材料の製造方法であって、
前記量子ドット材料製造装置は、
エピタキシー装置と、
干渉パターンを生成する光学装置と、
を備え、
前記エピタキシー装置は成長室を含み、前記成長室は真空室であり基板材料の載置に用いられ、前記成長室の壁には、前記成長室に光を入射させるための複数の窓が設けられ、
前記光学装置は、レーザ光源と変調光路とを備え、前記レーザ光源は、短パルスレーザ光源であり、
前記レーザ光源から射出された光線が前記変調光路を介して複数の光線に分岐されて、前記複数の光線が前記複数の窓をそれぞれ通って前記成長室に入り、前記基板材料の表面に前記干渉パターンを生成し、
以下を特徴としている:
前記基板材料を加熱して前記基板材料の温度が第1温度に維持され、エピタキシャル成長法により前記基板材料の表面にエピタキシャル層が堆積され、前記第1温度における前記エピタキシャル層の臨界膜厚が第1膜厚であり、
前記第1温度において、前記エピタキシャル層を堆積するための堆積率を制御することにより、前記エピタキシャル層は第2膜厚を有し、
前記レーザ光源を作動させて前記エピタキシャル層の表面に干渉パターンを生成することにより、前記エピタキシャル層上の一部の位置の温度が第2温度まで昇温し、前記第2温度における前記エピタキシャル層の臨界膜厚が第3膜厚であり、
前記第2膜厚は前記第1膜厚よりも薄く、前記第3膜厚は前記第2膜厚よりも薄く、
ここで、前記方法は、
1)基板材料を成長室に載置し、前記成長室を真空にする工程と、
2)前記基板材料を加熱して前記基板材料の温度を第1温度に維持し、エピタキシャル成長法により前記基板材料の表面にエピタキシャル層を堆積し、前記第1温度における前記エピタキシャル層の臨界膜厚が第1膜厚である工程と、
3)堆積率を制御して前記基板材料の表面に、前記第1膜厚より薄い第2膜厚を有する前記エピタキシャル層を堆積する工程と、
4)レーザ光源を作動させて前記エピタキシャル層の表面に干渉パターンを生成する工程であって、前記干渉パターンに基づいて、前記エピタキシャル層上の一部の位置の温度が第2温度まで昇温し、前記第2温度における臨界膜厚が第3膜厚であり、前記第3膜厚が前記第2膜厚よりも薄い工程と、
5)前記干渉パターンを取り除いた後、前記エピタキシャル層の堆積を続けて、前記エピタキシャル層の表面に量子ドットを形成する工程と、
を含む量子ドット材料製造方法。」

2 引用例の記載事項と引用発明
(1)引用例の記載事項
本願の優先権主張の日の前に外国において頒布され、原査定の根拠となった平成27年9月28日付けの拒絶理由通知において引用された刊行物である、米国特許出願公開第2007/0137555号明細書(以下「引用例」という。)には、“SELF-ASSEMBLED NANOSTRUCTURES”(発明の名称、当審訳:「自己組織化ナノ構造」)に関して、Fig.1?Fig.3とともに、以下の事項が記載されている(下線は、参考のため、当審において付したものである。以下同様である。)。
ア “TECHNICAL FIELD

The present disclosure relates generally to the field of nanotechnology. More specifically, the present disclosure relates to self-assembled quantum nanostructures.”
(当審訳:技術分野
本開示は、概して、ナノテクノロジーの分野に関する。より具体的には、本開示は、自己組織化された量子ナノ構造に関するものである。)

イ “DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS”
(当審訳:実施形態の詳細な説明)
(ア)“[0023] With reference now to the accompanying figures, particular embodiments will now be described in greater detail. Disclosed are embodiments of methods for producing Self-Assembled Quantum Nanostructures(SAQN). In one embodiment, one or more monolayers of indium arsenide(InAs) may be grown epitaxially on a gallium arsenide(GaAs) substrate or another appropriate and desired substrate. Because of the differing lattice constants between InAs and GaAs, at a certain growth(kinetic) condition, the InAs layer may break down to form InAs dome-shaped quantum dots(QD). The breakdown thickness, or the so-called critical thickness, depends on the substrate temperature. The growth rate of a QD gets smaller as the size gets larger so that the size gets more uniform as the size of the QD gets bigger. Better uniformity may therefore be obtained by sacrificing size control. Whereas InAs and GaAs are used in the aforementioned embodiment, several alternative materials may be used. For example, layers of InAs may be deposited on an indium phosphate(InP) substrate to create various nanostructures such as nanowires. As known by those of skill in the art, InAs, GaAs, and InP are examples of semiconductor materials.
[0024] In one embodiment, following the deposition of the InAs layer on the GaAs substrate, the material may be nanoheated by way of a laser interference pattern, which thereby creates a plurality of quantum nanostructures. The nanoheating is accomplished by the laser interference pattern of split beams from one or more high power laser pulses. As shown by FIG.2, a two beam interference pattern 210 produces identical nano-lines. A three beam interference pattern produces an ordered array of circular/elliptical nano-dots 220 having similar sizes. The size of the lines/dots produced varies with the wavelength and intensity of the laser, and also may vary depending on the interference angle employed. A fluctuation in size of the nanoheated area and the number of resulting excited or hot atoms may be related to the power and wavelength fluctuations in the laser and in the resulting interference maxima. ……
[0025] FIG.1 is a transmission electron microscope(TEM) image of periodic arrays of patterned Co-C films. The Co-C ferromagnetic nanodots on a glass substrate are shown as dark spots, produced by an interference pattern from a pulsed laser. In FIG.1, a thin (approximately 40 nm), amorphous film of Co-C has been co-deposited. A convergence of four laser pulses of about 308 nm at 0.17J/cm^(2) produced the interference pattern on the film surface shown in FIG.1. The temperature at the interference intensity maxima was high enough to induce the phase transition from amorphous to crystalline and the dark region was suggested to have ferromagnetic properties.
[0026] Similar interference maxima can be created on epitaxial growth fronts during molecular beam epitaxy(MBE) growths, creating SAQN at the intensity maxima. To increase the SAQN density, a pattern of interference maxima can be reproduced on different locations, as shown in FIG.2.”
(当審訳:[0023] 添付の図面を参照して、特定の実施形態について詳細に説明する。自己組織化量子ナノ構造(SAQN)を生成するための方法の実施形態が開示される。一実施形態では、インジウム砒素(InAs)の1つまたは複数の単分子層は、ガリウム砒素(GaAs)基板または別の適切な所望の基板上にエピタキシャル成長させることができる。InAsとGaAsとの異なる格子定数のため、ある成長(動的)条件では、InAs層はInAsのドーム状の量子ドット(QD)を形成するようにブレークダウンする。破壊膜厚、またはいわゆる臨界膜厚は、基板温度に依存する。QDの成長速度はサイズが大きいほど小さくなり、QDが大きくなるほどサイズは均一になる。より良い均一性は、したがって、サイズ制御を犠牲にすることによって得ることができる。上記の実施形態ではInAsとGaAsを用いたが、いくつかの代替材料を用いてもよい。例えば、InAsの層は、ナノワイヤのような種々のナノ構造を形成するために、インジウムリン(InP)基板上に堆積させることができる。当業者には知られているように、InAs、GaAs、InPは半導体材料の一例である。
[0024] 一実施形態では、GaAs基板上のInAs層の堆積に続いて、レーザ干渉パターンにより、複数の量子ナノ構造が形成されるように、材料がナノヒートされる。ナノヒーティングは、1つまたはそれ以上の高出力レーザパルスから分割されたビームのレーザ干渉パターンによって達成される。図2に示すように、2光束干渉パターン210は、同一のナノ線を生成する。3光束干渉パターンは同程度の大きさを有する円形/楕円形のナノドット220の規則的な配列を生成する。ライン/ドットの大きさは、レーザの波長及び強度に応じて変化するとともに、干渉角度に依存して変化する。ナノヒートされる領域の大きさや、励起されて高温の原子数の変動は、レーザの得られた干渉最大値におけるパワーと波長の変動に関連し得る。……
[0025] 図1はパターン化されたCo-C膜の周期配列の透過型電子顕微鏡(TEM)画像である。ガラス基板上のCo-C強磁性ナノドットは暗い点で示され、パルスレーザからの干渉パターンによって生成される。図1において、Co-Cの薄い(約40nm)非晶質膜は蒸着されている。0.17J/cm^(2)で約308nmの4個のレーザパルスの収束は、図1に示した膜面に干渉パターンを生じさせた。干渉強度が極大となる部位における温度は、非晶質から結晶性への相転移を起こすのに十分な高さであり、暗領域は強磁性特性を有することが示唆される。
[0026] 同様の干渉最大値は、分子線エピタキシー(MBE)成長中のエピタキシャル成長面上において、強度極大点にSAQNを作成することができる。SAQN密度を増大させるために、図2に示すように、干渉最大値のパターンを異なる位置で作成することができる。)

(イ)“[0034] With reference to FIG.3, an example of a nanoheating system may include a vacuum chamber configured for epitaxially growing a semiconductor material on a substrate such as an MBE growth chamber 300. The MBE growth chamber 300 may have a load-lock 310 designed to receive a cassette holding, for example, substrate 304 wafers in an ultra-high vacuum(UHV) degas chamber with base pressure of low 10^(-10) torr. The base pressure of the MBE growth chamber 300 may also be at low 10^(-10) torr. The MBE growth chamber 300 may be equipped with source ports, upper and lower cryoshrouds for liquid nitrogen cooling, a residual gas analyzer, a flux monitor, reflection high energy electron diffraction(RHEED), and an optical temperature and film thickness measurement system-pyrometric interferometry. The centers of source ports may be approximately 36°apart, and may be approximately 33°apart from the main viewport or glass window 303 in the bottom center. A plurality of cells for solid sources such as Ga, Al, In, As, Si, and Be may be installed, in addition to a solid source P-cell if desired. Temperatures may be monitored by Eurotherm temperature controllers with temperature stability of ±0.1℃. and reproducibility of ±0.1℃. with type C thermocouples. The empty source ports, horizontal side viewports, and the center viewport at the bottom may be used as windows to introduce laser pulses into the growth chamber. The combination of all ports will produce a wide range of interference angles. An existing commercial in-situ scanning tunneling microscope(STM) may be interfaced with the MBE growth chamber 300 through the UHV degas chamber.
[0035] As previously stated, embodiments of the inventive method may start with an InAs strained layer growth on a GaAs substrate. This is to confirm the growth temperature range suitable for producing InAs self assembled quantum dots. A real-time analysis of RHEED may be used to confirm the chevron patterns appearing immediately after the nanodot formation on the GaAs substrate. The STM may be used to analyze and optimize the interference pattern and subsequent growth of ordered quantum wires and/or dots.
[0036] With reference to FIG.3, a laser pulse 350 may be introduced into an MBE growth chamber 300 through a viewport or bottom glass windows 303 and converge on the substrate 304 disposed within the chamber 300 using a beam splitter 301 and mirrors 302 placed on an optical breadboard. A combination of all the bottom glass windows 303 and other side windows can produce variety of ordered laser interference patterns with different spot or interference maxima periodicities.
[0037] In one embodiment, a layer of strained but flat InAs may be grown on a substrate at a lower temperature than the normal growth temperature for self assembly. For example, flat InAs layers can be grown at below 400℃. In other examples, a growth temperature of InAs QD on GaAs may be approximately between 450℃. and 520℃. Laser pulses of approximately 7-10 ns can be introduced into the growth front to produce interference maxima at about 300℃. for various As_(4) flux environments. Quantum wires or dots may be produced when the temperature of the interference maxima exceeds typical QN formation temperature, which depends on the pulse intensity, fluence, and angle. In one embodiment, for a given substrate at approximately 300℃., a temperature increase of approximately 50℃. at the interference maxima may induce QN formation at the interference maxima.
[0038] Following the application of a laser interference pattern, the quantum dot growth may be analyzed and optimized using in-situ STM and photoluminescence. Information regarding the size, shape, and periodicity of the quantum structures may be used to tune the growth conditions, such as growth temperature, IIIN flux ratio, ambient gas species, and pressure. The size distribution from STM topography on laser-assisted Self-Assembled Quantum Dots(SAQD) may be correlated with the optical properties as desired.
[0039] Various embodiments for the production of self-assembling quantum nanostructures have been disclosed herein. For example, nanoheating the substrate and the deposited semiconductor material with the desired laser interference patterns are examples of means for producing self-assembling nanostructures. Furthermore, various embodiments of nanoheating systems have been disclosed herein. For example, the nanoheating system shown in FIG.3 including a laser beam splitter, one or more mirrors, and a vacuum chamber configured to hold a substrate for epitaxial growth of a semiconductor material is an example of a means for nanoheating.”
(当審訳:[0034] 図3を参照して、ナノヒーティングシステムの一例は、MBE成長チャンバー300のような、基板上に半導体材料をエピタキシャル成長させるために構成された真空チャンバを含む。MBE成長チャンバー300は、例えば10^(-10)Torrのベース圧力の超高真空(UHV)脱ガスチャンバ内の基板304のウェハを保持するカセットを受け入れるように設計されたロードロック310を有していてもよい。MBE成長チャンバー300のベース圧力は10^(-10)Torrとすることができる。MBE成長チャンバー300は、ソースポート、液体窒素冷却のための上部及び下部の低温シュラウド、残留ガス分析装置、流動モニタ、反射高速電子線回折(RHEED)、光学式温度計、及び薄膜の膜厚測定系-干渉計型パイロメータを装備してもよい。ソースポートの中心はほぼ36°離れ、下部中央のメインビューポートまたはガラス窓303から約33°であってもよい。Ga、Al、In、As、Si、Be等の固体ソースのための複数のセルが設置され、必要に応じて固体ソースPcellを加えてもよい。温度は、ユーロサーム温度制御装置により、±0.1℃の温度安定性、±0.1℃の再現性及び及びタイプCの熱電対で監視することができる。空のソースポート、水平面のビューポート及び底の中央ビューポートは、成長チャンバ内にレーザパルスを導入する窓として用いることができる。すべてのポートの組合わせは、広範囲の干渉角を形成する。既存の商用の走査トンネル顕微鏡(STM)はMBE成長チャンバ300をUHV脱ガスチャンバに接続することができる。
[0035] 前に述べたように、本発明の方法の実施形態は、GaAs基板上にInAs歪層を成長させることで開始する。これは、InAsの自己組織化量子ドットを生成するのに適した成長温度範囲を確認するためのものである。RHEEDのリアルタイム分析は、GaAs基板上にナノドットが形成される直後に出現する山形パターンを確認するために使用することができる。前記STMは、干渉パターンと、それに続く順序付けられた量子細線及び/又はドットの成長を解析し、最適化するために使用されてもよい。
[0036] 図3を参照すると、レーザパルス350は、ビューポートまたは複数のボトムガラス窓303を経てMBE成長チャンバ300内に導入され、光学ブレッドボード上に配置されたビームスプリッタ301とミラー302を用いて、チャンバ300内に配置された基板304上に収束する。全てボトムガラス窓303と他方側の窓の組み合わせは、異なるスポットまたは干渉最大値の周期で、様々な順序付けされたレーザの干渉パターンを得ることができる。
[0037] 一実施形態では、歪んでいるが平坦なInAsの層は、通常の自己組織化成長温度よりも低い温度で基板上に成長させる。例えば、平坦なInAs層は400℃未満で成長させる。他の例では、GaAs上のInAsのQDの成長温度は450℃と520℃の間とすることができる。約7-10nsのレーザパルスは、As_(4)が流動する環境下で、約300℃の干渉最大値を生成することができる。量子細線や量子ドットは、パルス強度、フルエンス(光子数)及び角度に依存するが、干渉最大値の温度が典型的なQN形成温度を超えたときに形成される。一実施形態では、約300℃の基板のもと、干渉最大値で50℃程度の温度上昇があると、QN形成を引き起こす。
[0038] レーザ干渉パターンの適用に続いて、量子ドット成長は、in-situのSTM(走査型トンネル顕微鏡)と光ルミネセンスを使用して分析され、最適化される。大きさ、形状、及び量子構造の周期性に関する情報は、成長温度、IIIN流量比、雰囲気ガス種と圧力のような成長条件を調整するために使用してもよい。レーザ支援自己組織化量子ドット(SAQD)上のSTMトポグラフィのサイズ分布は、必要に応じて光学的特性と相関付けることができる。
[0039] 自己組織化量子ナノ構造の製造のための様々な実施形態が、本明細書に開示されている。例えば、基板のナノヒーティングと所望のレーザ干渉パターンに晒された半導体材料が、自己組織化ナノ構造を生成する手段の一例である。ナノヒーティングシステムの様々な実施形態が本明細書に開示されている。例えば、レーザビームスプリッタ、1つまたは複数のミラー、及び、半導体材料のエピタキシャル成長のため基板を保持するように構成された真空チャンバを含む、図3に示すナノヒーティングシステムである。)

ウ Fig.3には、レーザパルス350は、ビームスプリッタ301で分岐され、分岐されたそれぞれのレーザビームは複数のミラー302を用いて光路長を異ならせてから、複数のボトムガラス窓303を経てMBE成長チャンバ300内に導入され、前記チャンバ300内に配置された基板304上に収束されることが記載されている。

エ “ claims.
1. A method of producing self-assembling quantum nanostructures, the method comprising:
depositing epitaxially on a substrate at least one layer of a semiconductor material;
creating at least one laser interference pattern with a laser;
directing the at least one laser interference pattern onto the substrate thus nanoheating the deposited semiconductor material and the substrate with the laser interference pattern; and
wherein the self-assembling quantum nanostructures are produced at the maxima of the laser interference pattern.
……
9. A method of nanoheating a substrate, the method comprising:
creating a laser interference pattern;
directing the laser interference pattern onto the substrate;
and
nanoheating the substrate at the laser interference pattern maxima.
……
13. The method of claim 9, wherein the laser interference pattern maxima comprises a temperature approximately between 450℃.and 520℃.”
(当審訳:特許請求の範囲
1.自己組織化量子ナノ構造の製造方法であって、前記方法は、
半導体材料の少なくとも1層を基板上にエピタキシャルに堆積させ、
レーザにより少なくとも1つのレーザ干渉パターンを形成し、
前記少なくとも1つのレーザ干渉パターンを前記基板に照射して、前記レーザ干渉パターンにより、堆積された半導体材料と基板をナノヒーティングし、
ここにおいて、前記自己組織化量子ナノ構造が、前記レーザ干渉パターンの最大点で発生される、
ことを含む方法。
……
9.基板をナノヒーティングする方法であって、
1つのレーザ干渉パターンを形成し、
前記レーザ干渉パターンを基板に照射し、
前記レーザ干渉パターンの最大点で基板をナノヒーティングする、
ことを含む方法。
……
13.前記レーザ干渉パターンの最大点は、約450℃から520℃の間の温度を有している請求項9に記載の方法。)

(2)引用例に記載された発明
ア 前記(1)イ(ア)の“In one embodiment, one or more monolayers of indium arsenide(InAs) may be grown epitaxially on a gallium arsenide(GaAs) substrate or another appropriate and desired substrate.”(段落[0023]、当審訳:一実施形態では、インジウム砒素(InAs)の1つまたは複数の単分子層は、ガリウム砒素(GaAs)基板または別の適切な所望の基板上にエピタキシャル成長させることができる。)、“As known by those of skill in the art, InAs, GaAs, and InP are examples of semiconductor materials.”(段落[0023]、当審訳:当業者には知られているように、InAs、GaAs、InPは半導体材料の一例である。)という記載、前記(1)イ(イ)の“With reference to FIG.3, an example of a nanoheating system may include a vacuum chamber configured for epitaxially growing a semiconductor material on a substrate such as an MBE growth chamber 300.”(段落[0034]、当審訳:図3を参照して、ナノヒーティングシステムの一例は、MBE成長チャンバー300のような、基板上に半導体材料をエピタキシャル成長させるために構成された真空チャンバを含む。)、“Various embodiments for the production of self-assembling quantum nanostructures have been disclosed herein. For example, nanoheating the substrate and the deposited semiconductor material with the desired laser interference patterns are examples of means for producing self-assembling nanostructures. …… For example, the nanoheating system shown in FIG.3 including a laser beam splitter, one or more mirrors, and a vacuum chamber configured to hold a substrate for epitaxial growth of a semiconductor material is an example of a means for nanoheating.”(段落[0039]、当審訳:自己組織化量子ナノ構造の製造のための様々な実施形態が、本明細書に開示されている。例えば、基板のナノヒーティングと所望のレーザ干渉パターンに晒された半導体材料が、自己組織化ナノ構造を生成する手段の一例である。……例えば、レーザビームスプリッタ、1つまたは複数のミラー、及び、半導体材料のエピタキシャル成長のため基板を保持するように構成された真空チャンバを含む、図3に示すナノヒーティングシステムである。)という記載、及び、前記(1)エの記載から、引用例には、ナノヒーティングシステムを用いて自己組織化量子ナノ構造を製造する方法であって、前記ナノヒーティングシステムは、GaAs基板上に半導体材料であるInAsの層をエピタキシャル成長させるために構成された真空チャンバである分子線エピタキシー成長チャンバ300と、レーザ干渉パターンを形成する光学装置とを備えることが記載されている。

イ 前記(1)イ(イ)の“With reference to FIG.3, a laser pulse 350 may be introduced into an MBE growth chamber 300 through a viewport or bottom glass windows 303”(段落[0036]、当審訳:図3を参照すると、レーザパルス350は、ビューポートまたはボトムガラス窓303を経てMBE成長チャンバ300内に導入され)という記載から、引用例には、前記分子線エピタキシー成長チャンバ300には、内部にレーザパルスを導入するための複数のボトムガラス窓303が設けられていることが記載されている。
また、前記(1)イ(イ)の“With reference to FIG.3, a laser pulse 350 may be introduced into an MBE growth chamber 300 through a viewport or bottom glass windows 303 and converge on the substrate 304 disposed within the chamber 300 using a beam splitter 301 and mirrors 302 placed on an optical breadboard. A combination of all the bottom glass windows 303 and other side windows can produce variety of ordered laser interference patterns with different spot or interference maxima periodicities.”(段落[0036]、当審訳:図3を参照すると、レーザパルス350は、ビューポートまたは複数のボトムガラス窓303を経てMBE成長チャンバ300内に導入され、光学ブレッドボード上に配置されたビームスプリッタ301とミラー302を用いて、チャンバ300内に配置された基板304上に収束する。全てボトムガラス窓303と他方側の窓の組み合わせは、異なるスポットまたは干渉最大値の周期で、様々な順序付けされたレーザの干渉パターンを得ることができる。)という記載、及び、前記(1)ウの記載から、引用例には、前記レーザ干渉パターンを形成する光学装置は、レーザパルス350を分岐するビームスプリッタ301と、分岐されたレーザビームの光路長を異ならせる複数のミラー302を備えることが記載されている。
そして、上記の記載から、前記レーザパルス350を、ビームスプリッタ301により複数のレーザビームに分岐させ、ミラー302を経由して複数のボトムガラス窓303を透過して分子線エピタキシー成長チャンバ300内に導入し、前記分子線エピタキシー成長チャンバ300内に配置されたGaAs基板304上に収束させることでレーザ干渉パターンを形成することが、引用例に記載されていると認められる。
ここで、前記(1)イ(イ)の“Laser pulses of approximately 7-10 ns can be introduced into the growth front to produce interference maxima at about 300℃.”(段落[0037]、当審訳:約7-10nsのレーザパルスは、As_(4)が流動する環境下で、約300℃の干渉最大値を生成することができる。)という記載から、引用例において、前記レーザパルス350のパルス幅は約7?10nsであると認められる。

ウ 前記(1)イ(イ)の“The MBE growth chamber 300 may have a load-lock 310 designed to receive a cassette holding, for example, substrate 304 wafers in an ultra-high vacuum(UHV) degas chamber with base pressure of low 10^(-10) torr. The base pressure of the MBE growth chamber 300 may also be at low 10^(-10) torr.”(段落[0034]、当審訳:MBE成長チャンバー300は、例えば10^(-10)Torrのベース圧力の超高真空(UHV)脱ガスチャンバ内の基板304のウェハを保持するカセットを受け入れるように設計されたロードロック310を有していてもよい。MBE成長チャンバー300のベース圧力は10^(-10)Torrとすることができる。)という記載と技術常識とから、引用例には、半導体材料をエピタキシャル成長させるに先立って、分子線エピタキシーチャンバ300内にGaAs基板304を配置して、前記チャンバ300のベース圧力を10^(-10)Torrという超高真空にすることが記載されていると認められる。

エ 前記(1)イ(イ)の“embodiments of the inventive method may start with an InAs strained layer growth on a GaAs substrate.”(段落[0035]、当審訳:本発明の方法の実施形態は、GaAs基板上にInAs歪層を成長させることで開始する。)、“In one embodiment, a layer of strained but flat InAs may be grown on a substrate at a lower temperature than the normal growth temperature for self assembly.”(段落[0037]、当審訳:一実施形態では、歪んでいるが平坦なInAsの層は、通常の自己組織化成長温度よりも低い温度で基板上に成長させる。)という記載から、引用例には、まず、通常の自己組織化成長温度よりも低い温度で、歪んでいるが平坦なInAsの層をGaAs基板304上に成長させることが記載されている。
そして、前記(1)イ(ア)の“Self-Assembled Quantum Nanostructures(SAQN)”(段落[0023]、当審訳:自己組織化量子ナノ構造(SAQN))、“Similar interference maxima can be created on epitaxial growth fronts during molecular beam epitaxy(MBE) growths, creating SAQN at the intensity maxima.”(段落[0026]、当審訳:同様の干渉最大値は、分子線エピタキシー(MBE)成長中のエピタキシャル成長面上において、強度極大点にSAQNを作成することができる。)という記載、及び、前記(1)イ(イ)の“Laser pulses of approximately 7-10 ns can be introduced into the growth front to produce interference maxima at about 300℃.……In one embodiment, for a given substrate at approximately 300℃., a temperature increase of approximately 50℃. at the interference maxima may induce QN formation at the interference maxima.”(段落[0037]、当審訳:約7-10nsのレーザパルスは、As_(4)が流動する環境下で、約300℃の干渉最大値を生成することができる。……一実施形態では、約300℃の基板のもと、干渉最大値で50℃程度の温度上昇があると、QN形成を引き起こす。)という記載から、引用例には、レーザパルスを照射して分子線エピタキシー(MBE)成長中のエピタキシャル成長面上にレーザ干渉パターンを形成して、当該レーザ干渉パターンの強度極大点の温度を50℃程度以上上昇させて、前記強度極大点に自己組織化量子ナノ構造SAQNを形成することが記載されている。

オ 前記(1)イ(イ)で摘記したように、引用例には、“Following the application of a laser interference pattern, the quantum dot growth may be analyzed and optimized using in-situ STM and photoluminescence. Information regarding the size, shape, and periodicity of the quantum structures may be used to tune the growth conditions, such as growth temperature, IIIN flux ratio, ambient gas species, and pressure.”(段落[0038]、当審訳:レーザ干渉パターンの適用に続いて、量子ドット成長は、in-situのSTM(走査型トンネル顕微鏡)と光ルミネセンスを使用して分析され、最適化される。大きさ、形状、及び量子構造の周期性に関する情報は、成長温度、IIIN流量比、雰囲気ガス種と圧力のような成長条件を調整するために使用してもよい。)と、「レーザ干渉パターンの適用」の後に「量子ドット成長」が観測されることが記載されている。さらに、「成長温度、IIIN流量比、雰囲気ガス種と圧力のような成長条件」とは膜成長の「成長条件」であると認められる(当審注:引用例の段落[0038]における“IIIN flux ratio”は、技術常識を参酌すれば、“III/V flux ratio”の誤植であると認められる。つまり、“IIIN flux ratio”とは、III族/V族流量比を意味すると認められる。)から、前記「量子ドット成長」は、「レーザ干渉パターンの適用」の後にエピタキシャル成長を続けることで行われると解される。

したがって、引用例の前記段落[0038]の記載に加えて、前記(1)イ(ア)の“at a certain growth(kinetic) condition, the InAs layer may break down to form InAs dome-shaped quantum dots(QD)”(段落[0023]、当審訳:ある成長(動的)条件では、InAs層はInAsのドーム状の量子ドット(QD)を形成するようにブレークダウンする)という記載、及び、前記(1)イ(イ)の“A real-time analysis of RHEED may be used to confirm the chevron patterns appearing immediately after the nanodot formation on the GaAs substrate. The STM may be used to analyze and optimize the interference pattern and subsequent growth of ordered quantum wires and/or dots.”(段落[0035]、当審訳:RHEEDのリアルタイム分析は、GaAs基板上にナノドットが形成される直後に出現する山形パターンを確認するために使用することができる。前記STMは、干渉パターンと、それに続く順序付けられた量子細線及び/又はドットの成長を解析し、最適化するために使用されてもよい。)という記載から、引用例には、レーザ干渉パターンの適用に続いて、エピタキシャル成長を続けることで成長する順序付けられた量子ドットの成長を解析し最適化することが記載されている。

カ 以上のア?オから、引用例には、次の発明(以下「引用発明」という。)が記載されているといえる。
「ナノヒーティングシステムを用いて自己組織化量子ナノ構造を製造する方法であって、
前記ナノヒーティングシステムは、
GaAs基板304上に半導体材料であるInAsの層をエピタキシャル成長させるために構成された真空チャンバである分子線エピタキシー成長チャンバ300と、
レーザ干渉パターンを形成する光学装置とを備え、
前記分子線エピタキシー成長チャンバ300には、内部にパルス幅が約7?10nsであるレーザパルス350を導入するための複数のボトムガラス窓303が設けられ、
前記光学装置は、前記レーザパルス350を分岐するビームスプリッタ301と、分岐されたレーザビームの光路長を異ならせる複数のミラー302を備え、
前記レーザパルス350を、ビームスプリッタ301により複数のレーザビームに分岐させ、前記ミラー302を経由して複数のボトムガラス窓303を透過して分子線エピタキシー成長チャンバ300内に導入し、前記分子線エピタキシー成長チャンバ300内に配置された前記GaAs基板304上に収束させることでレーザ干渉パターンを形成するものであり、
前記自己組織化量子ナノ構造を製造する方法は、
前記InAsの層をエピタキシャル成長させるに先立って、前記分子線エピタキシーチャンバ300内に前記GaAs基板304を配置して、前記チャンバ300のベース圧力を10^(-10)Torrという超高真空にし、
まず、通常の自己組織化成長温度よりも低い温度で、歪んでいるが平坦な前記InAsの層を前記GaAs基板304上に成長させ、
前記レーザパルス350を照射して分子線エピタキシー(MBE)成長中のエピタキシャル成長面上にレーザ干渉パターンを形成して、当該レーザ干渉パターンの強度極大点の温度を50℃程度以上上昇させて、前記強度極大点に自己組織化量子ナノ構造SAQNを形成する、
ことを含み、
前記レーザ干渉パターンの適用に続いて、エピタキシャル成長を続けることで成長する順序付けられた量子ドットの成長を解析し最適化する方法。」

3 対比
(1)本願発明と引用発明との対比
本願発明と、引用発明とを対比する。
ア 引用発明の「ナノヒーティングシステム」は「自己組織化量子ナノ構造を製造する」装置であるとともに、「順序付けられた量子ドットの成長を解析し最適化する」ための装置でもある。
したがって、引用発明の「ナノヒーティングシステム」は、本願発明の「量子ドット材料製造装置」に相当する。
そして、引用発明の「エピタキシャル成長を続けることで成長する順序付けられた量子ドット」が「成長」する「InAsの層」は、本願発明の「量子ドット材料」に相当する。

イ 引用発明の「真空チャンバ」であり、「内」部に「GaAs基板304を配置」可能な「分子線エピタキシー成長チャンバ300」は、本願発明の「成長室を含み、前記成長室は真空室であり基板材料の載置に用いられ」る「エピタキシー装置」に相当する。
そして、引用発明の「前記分子線エピタキシー成長チャンバ300」に「設けられ」た「内部にパルス幅が約7?10nsであるレーザパルス350を導入するための複数のボトムガラス窓303」は、前記「チャンバ300」の壁に「設けられ」ることは自明であるから、本願発明の「エピタキシー装置」が含む「成長室」の「壁」に「設けられ」た「前記成長室に光を入射させるための複数の窓」に相当する。

ウ 引用発明の「レーザ干渉パターン」及び「レーザ干渉パターンを形成する光学装置」は、本願発明の「干渉パターン」及び「干渉パターンを生成する光学装置」に相当する。
引用発明が「パルス幅が約7?10nsであるレーザパルス350」を照射する光源を有することは明らかである。そして、引用発明の前記光源は、照射する「レーザパルス350」から「レーザ干渉パターンを形成する」のであり「パルス幅が約7?10ns」であるから、本願発明の「干渉パターンを生成する光学装置」が備える「短パルスレーザ光源」である「レーザ光源」に相当する。
そして、引用発明において、「前記光学装置」が備える「前記レーザパルス350を分岐するビームスプリッタ301と、分岐されたレーザビームの光路長を異ならせる複数のミラー302」によって、「光路長」が異なる複数の「レーザビーム」が形成される。この、引用発明の「前記光学装置」により形成される「光路長」が異なる複数の「レーザビーム」の光路は、、本願発明の「光学装置」が備える「変調光路」に相当する。
また、引用発明において「前記レーザパルス350を、ビームスプリッタ301により複数のレーザビームに分岐させ、前記ミラー302を経由して複数のボトムガラス窓303を透過して分子線エピタキシー成長チャンバ300内に導入し、前記分子線エピタキシー成長チャンバ300内に配置された前記GaAs基板304上に収束させることでレーザ干渉パターンを形成する」ことは、本願発明において、「前記レーザ光源から射出された光線が前記変調光路を介して複数の光線に分岐されて、前記複数の光線が前記複数の窓をそれぞれ通って前記成長室に入り、前記基板材料の表面に前記干渉パターンを生成」することに相当する。

エ 引用発明の「前記自己組織化量子ナノ構造を製造する方法」が含む「前記InAsの層をエピタキシャル成長させるに先立って、前記分子線エピタキシーチャンバ300内に前記GaAs基板304を配置して、前記チャンバ300のベース圧力を10^(-10)Torrという超高真空」にする工程は、本願発明の「前記方法」が含む「基板材料を成長室に載置し、前記成長室を真空にする工程」に相当する。

オ 引用発明の「まず、通常の自己組織化成長温度よりも低い温度で、歪んでいるが平坦な前記InAsの層を前記GaAs基板304上に成長させ」る工程において、当該工程は「前記分子線エピタキシーチャンバ300内に前記GaAs基板304を配置して」行うのであるから、前記「成長」はエピタキシャル成長であることは明らかである。
そうすると、引用発明の「通常の自己組織化成長温度よりも低い温度」はエピタキシャル成長温度であり、当該「通常の自己組織化成長温度よりも低い温度」で「歪んでいるが平坦な前記InAsの層を前記GaAs基板304上に成長させ」るということは、技術常識を参酌すれば、「前記GaAs基板304」を加熱して、その「基板」温度を当該「通常の自己組織化成長温度よりも低い温度」に維持して、「前記InAsの層」を「成長させ」るということであると認められる。
したがって、引用発明のエピタキシャル成長温度である「通常の自己組織化成長温度よりも低い温度」は、本願発明の「エピタキシャル成長」温度である「第一温度」に相当し、また、引用発明の「まず、通常の自己組織化成長温度よりも低い温度で、歪んでいるが平坦な前記InAsの層を前記GaAs基板304上に成長させ」ることは、本願発明の「前記基板材料を加熱して前記基板材料の温度が第1温度に維持され、エピタキシャル成長法により前記基板材料の表面にエピタキシャル層が堆積され」ることに相当する。
そして、引用発明の「まず、通常の自己組織化成長温度よりも低い温度で、歪んでいるが平坦な前記InAsの層を前記GaAs基板304上に成長させ」る工程と、本願発明の「前記方法」が含む「前記基板材料を加熱して前記基板材料の温度を第1温度に維持し、エピタキシャル成長法により前記基板材料の表面にエピタキシャル層を堆積し、前記第1温度における前記エピタキシャル層の臨界膜厚が第1膜厚である工程」とは、「前記基板材料を加熱して前記基板材料の温度を第1温度に維持し、エピタキシャル成長法により前記基板材料の表面にエピタキシャル層を堆積」する「工程」である点で共通する。

カ また、引用発明の「通常の自己組織化成長温度よりも低い温度で、歪んでいるが平坦な前記InAsの層を前記GaAs基板304上に成長させ」ることと、本願発明の「前記第1温度において、前記エピタキシャル層を堆積するための堆積率を制御することにより、前記エピタキシャル層は第2膜厚を有し」ていることとは、「前記第1温度において、前記エピタキシャル層を堆積する」点で共通する。
そして、引用発明の「通常の自己組織化成長温度よりも低い温度で、歪んでいるが平坦な前記InAsの層を前記GaAs基板304上に成長させ」る工程と、本願発明の「前記方法」が含む「堆積率を制御して前記基板材料の表面に、前記第1膜厚より薄い第2膜厚を有する前記エピタキシャル層を堆積する工程」とは、「前記基板材料の表面」に「前記エピタキシャル層を堆積する工程」である点で共通する。

キ 引用発明の「50℃程度以上上昇させ」た「当該レーザ干渉パターンの強度極大点の温度」は、「レーザ干渉パターンを形成」した「エピタキシャル成長面上」の「温度」であるから、本願発明の「昇温」した「前記エピタキシャル層上の一部の位置の温度」である「第2温度」に相当する。
したがって、引用発明の「前記レーザパルス350を照射して分子線エピタキシー(MBE)成長中のエピタキシャル成長面上にレーザ干渉パターンを形成して、当該レーザ干渉パターンの強度極大点の温度を50℃程度以上上昇させて、前記強度極大点に自己組織化量子ナノ構造SAQNを形成する」ことは、本願発明の「前記レーザ光源を作動させて前記エピタキシャル層の表面に干渉パターンを生成することにより、前記エピタキシャル層上の一部の位置の温度が第2温度まで昇温」することに相当する。
また、引用発明の「前記レーザパルス350を照射して分子線エピタキシー(MBE)成長中のエピタキシャル成長面上にレーザ干渉パターンを形成して、当該レーザ干渉パターンの強度極大点の温度を50℃程度以上上昇させて、前記強度極大点に自己組織化量子ナノ構造SAQNを形成する」工程と、本願発明の「前記方法」が含む「レーザ光源を作動させて前記エピタキシャル層の表面に干渉パターンを生成する工程であって、前記干渉パターンに基づいて、前記エピタキシャル層上の一部の位置の温度が第2温度まで昇温」する「工程」である点で共通する。

ク 引用発明において「順序付けられた量子ドット」は、技術常識を参酌すれば、「前記強度極大点」に「形成」された「自己組織化量子ナノ構造SAQN」の位置における「エピタキシャル成長」させた「InAsの層」上に「成長」すると認められる。
したがって、引用発明の「前記レーザ干渉パターンの適用に続いて、エピタキシャル成長を続けることで成長する順序付けられた量子ドットの成長を解析し最適化する」ことと、本願発明の「前記干渉パターンを取り除いた後、前記エピタキシャル層の堆積を続けて、前記エピタキシャル層の表面に量子ドットを形成する工程」とは、「前記干渉パターン」を適用した「後、前記エピタキシャル層の堆積を続けて、前記エピタキシャル層の表面に量子ドットを形成する工程」である点で共通する。

ケ 引用発明の「ナノヒーティングシステムを用いて自己組織化量子ナノ構造を製造する方法」は、「自己組織化量子ナノ構造」を製造する方法であるが、引用発明を実施することで、「順序付けられた量子ドット」が「成長」した「InAsの層」が得られる。
そうすると、引用発明の「ナノヒーティングシステムを用いて自己組織化量子ナノ構造を製造する方法」は、以下の相違点を除き、本願発明の「量子ドット材料製造装置により製造される量子ドット材料の製造方法」に相当する。

(2)一致点と相違点
以上から、本願発明と引用発明とは、以下の点で一致するとともに、以下の点で相違する。
<<一致点>>
「量子ドット材料製造装置により製造される量子ドット材料の製造方法であって、
前記量子ドット材料製造装置は、
エピタキシー装置と、
干渉パターンを生成する光学装置と、
を備え、
前記エピタキシー装置は成長室を含み、前記成長室は真空室であり基板材料の載置に用いられ、前記成長室の壁には、前記成長室に光を入射させるための複数の窓が設けられ、
前記光学装置は、レーザ光源と変調光路とを備え、前記レーザ光源は、短パルスレーザ光源であり、
前記レーザ光源から射出された光線が前記変調光路を介して複数の光線に分岐されて、前記複数の光線が前記複数の窓をそれぞれ通って前記成長室に入り、前記基板材料の表面に前記干渉パターンを生成し、
以下を特徴としている:
前記基板材料を加熱して前記基板材料の温度が第1温度に維持され、エピタキシャル成長法により前記基板材料の表面にエピタキシャル層が堆積され、
前記第1温度において、前記エピタキシャル層を堆積し、
前記レーザ光源を作動させて前記エピタキシャル層の表面に干渉パターンを生成することにより、前記エピタキシャル層上の一部の位置の温度が第2温度まで昇温し、
ここで、前記方法は、
1)基板材料を成長室に載置し、前記成長室を真空にする工程と、
2)前記基板材料を加熱して前記基板材料の温度を第1温度に維持し、エピタキシャル成長法により前記基板材料の表面にエピタキシャル層を堆積する工程と、
3)前記基板材料の表面に、前記エピタキシャル層を堆積する工程と、
4)レーザ光源を作動させて前記エピタキシャル層の表面に干渉パターンを生成する工程であって、前記干渉パターンに基づいて、前記エピタキシャル層上の一部の位置の温度が第2温度まで昇温する工程と、
5)前記干渉パターンを適用した後、前記エピタキシャル層の堆積を続けて、前記エピタキシャル層の表面に量子ドットを形成する工程と、
を含む量子ドット材料製造方法。」

<<相違点>>
<<相違点1>>
本願発明は「前記エピタキシャル層の表面に干渉パターンを生成する工程」の直前の「工程」における「前記エピタキシャル層」の「膜厚」である「第2膜厚」が、「エピタキシャル層を堆積」する「工程」で「維持」される「基板材料の温度」である「第1温度」における「前記エピタキシャル層の臨界膜厚」としての「第1膜厚」より「薄い」のに対して、引用発明においては、この点が特定されていない点。
<<相違点2>>
本願発明は「前記干渉パターン」に基づいて「昇温」した「前記エピタキシャル層上の一部の位置の温度」である「第2温度」における「前記エピタキシャル層の臨界膜厚」としての「第3膜厚」が「前記第2膜厚よりも薄い」のに対して、引用発明においては、この点が特定されていない点。
<<相違点3>>
本願発明は「堆積率を制御して前記基板材料の表面」に前記「第2膜厚を有する前記エピタキシャル層を堆積する」のに対して、引用発明においては、この点が特定されていない点。
<<相違点4>>
本願発明は「前記干渉パターンを取り除いた後、前記エピタキシャル層の堆積を続けて、前記エピタキシャル層の表面に量子ドットを形成する」のに対して、引用発明は「前記レーザ干渉パターンの適用に続いて、エピタキシャル成長を続ける」ことで「順序付けられた量子ドット」が「成長する」点。

4 当審の判断
(1)相違点1について
ア 前記2より、引用発明は、「通常の自己組織化成長温度よりも低い温度で、歪んでいるが平坦な前記InAsの層を前記GaAs基板304上に成長させ」、「前記レーザパルス350を照射して分子線エピタキシー(MBE)成長中のエピタキシャル成長面上にレーザ干渉パターンを形成して、当該レーザ干渉パターンの強度極大点の温度を50℃程度以上上昇させて、前記強度極大点に自己組織化量子ナノ構造SAQNを形成する」ものと認められる。
そして、前記2(1)イ(ア)より、引用例には、「InAsとGaAsとの異なる格子定数のため、ある成長(動的)条件では、InAs層はInAsのドーム状の量子ドット(QD)を形成するようにブレークダウンする。破壊膜厚、またはいわゆる臨界膜厚は、基板温度に依存する。」([0023])旨の記載がある。
してみれば、引用発明の「通常の自己組織化成長温度よりも低い温度で、歪んでいるが平坦な前記InAsの層を前記GaAs基板304上に成長させ」ることにおける「通常の自己組織化成長温度よりも低い温度」は、歪んでいるが平坦な「InAsの層」が成長する温度であって、次に行われる「レーザ干渉パターンの強度極大点」に「自己組織化量子ナノ構造SAQN」を形成する際の、「レーザ干渉パターンの強度極大点」における温度よりも低い温度であることは、引用例の上記の記載を参酌すれば明らかである。
そして、引用発明は、「前記レーザパルス350を照射して分子線エピタキシー(MBE)成長中のエピタキシャル成長面上にレーザ干渉パターンを形成して、当該レーザ干渉パターンの強度極大点の温度を50℃程度以上上昇させて、前記強度極大点に自己組織化量子ナノ構造SAQNを形成する」ことによって初めて、レーザ干渉パターンの強度極大点に「自己組織化」を発現させ、「自己組織化量子ナノ構造SAQN」が形成されるようにしたものであることも、引用例の上記の記載を参酌すれば明らかである。
そうすると、引用発明において、「通常の自己組織化成長温度よりも低い温度で、歪んでいるが平坦な前記InAsの層を前記GaAs基板304上に成長させ」ることで得られる、歪んでいるが平坦な「InAsの層」の膜厚は、歪んでいるが平坦な「InAsの層」が成長する「通常の自己組織化成長温度よりも低い温度」において「自己組織化」が発現して「自己組織化量子ナノ構造SAQN」が形成される臨界膜厚よりも小さいことは、引用例の記載から明らかであるといえる。

イ ここで、引用発明は、「前記レーザパルス350を照射して分子線エピタキシー(MBE)成長中のエピタキシャル成長面上にレーザ干渉パターンを形成して、当該レーザ干渉パターンの強度極大点の温度を50℃程度以上上昇させて、前記強度極大点に自己組織化量子ナノ構造SAQNを形成する」もので、「歪んでいるが平坦な前記InAsの層」を成長させてからレーザパルスを照射するまでの間も「InAsの層」のエピタキシャル成長を続けるものとも解される。
しかし、上記アのとおり、引用発明が、「前記レーザパルス350を照射して分子線エピタキシー(MBE)成長中のエピタキシャル成長面上にレーザ干渉パターンを形成して、当該レーザ干渉パターンの強度極大点の温度を50℃程度以上上昇させて、前記強度極大点に自己組織化量子ナノ構造SAQNを形成する」ことによって初めて、レーザ干渉パターンの強度極大点に「自己組織化」を発現させ、「自己組織化量子ナノ構造SAQN」が形成されるようにしたものであることは、引用例の記載より明らかであるから、引用発明において、仮に、「歪んでいるが平坦な前記InAsの層」を成長させてからレーザパルスを照射するまでの間も「InAsの層」のエピタキシャル成長を続けるとしても、「InAsの層」は歪んでいるが平坦な層であって、「自己組織化量子ナノ構造」が形成されないようにすることは、引用例の記載から明らかであるといえる。
そうすると、引用発明において、レーザパルスを照射するまでの間も「InAsの層」のエピタキシャル成長を続けるとしても、「InAsの層」の膜厚は、歪んでいるが平坦な「InAsの層」が成長する「通常の自己組織化成長温度よりも低い温度」において「自己組織化」が発現して「自己組織化量子ナノ構造SAQN」が形成される臨界膜厚よりも小さいことは、引用例の記載から明らかであるといえる。

ウ 以上より、引用発明は、相違点1に係る構成を備えているといえるから、相違点1は実質的な相違点であるとはいえない。
また、仮に本願発明が引用発明と相違点1において実質的に相違するとしても、引用発明において、「前記レーザパルス350を照射」するときの「歪んでいるが平坦な前記InAsの層」の膜厚を、「通常の自己組織化成長温度よりも低い温度」における「前記InAsの層」が「自己組織化」する臨界膜厚より小さくすることは、当業者が当然になし得た事項であると認められる。

(2)相違点2について
前記(1)アで指摘したように、引用発明において、「通常の自己組織化成長温度よりも低い温度で、歪んでいるが平坦な前記InAsの層を前記GaAs基板304上に成長させ」ることで得られる、「歪んでいるが平坦なInAsの層」の膜厚が、歪んでいるが平坦な「InAsの層」が成長する温度において「自己組織化」が発現して「自己組織化量子ナノ構造SAQN」が形成される臨界膜厚よりも小さいことは、引用例の記載から明らかであるといえる。
そして、引用例における「同様の干渉最大値は、分子線エピタキシー(MBE)成長中のエピタキシャル成長面上において、強度極大点にSAQNを作成することができる。」(段落[0026])旨の記載、「量子細線や量子ドットは、パルス強度、フルエンス(光子数)及び角度に依存するが、干渉最大値の温度が典型的なQN形成温度を超えたときに形成される。一実施形態では、約300℃の基板のもと、干渉最大値で50℃程度の温度上昇があると、QN形成を引き起こす。」(段落[0037])旨の記載より、引用発明は、「前記レーザパルス350を照射して分子線エピタキシー(MBE)成長中のエピタキシャル成長面上にレーザ干渉パターンを形成して、当該レーザ干渉パターンの強度極大点の温度を50℃程度以上上昇させて、前記強度極大点に自己組織化量子ナノ構造SAQNを形成する」ことによって初めて、レーザ干渉パターンの強度極大点に「自己組織化」を発現させ、「自己組織化量子ナノ構造SAQN」が形成されるようにしたものと認められる。
そうすると、引用発明において、歪んでいるが平坦な「InAsの層」の成長面にレーザ干渉パターンを形成した際、レーザ干渉パターンの強度極大点の温度において、当該強度極大点に「自己組織化量子ナノ構造SAQN」が形成される臨界膜厚は、「前記レーザパルス350を照射」する前の「歪んでいるが平坦なInAsの層」の膜厚よりも薄いことは明らかであるといえる。
以上より、引用発明は、相違点2に係る構成を備えているといえるから、相違点2は実質的な相違点であるとはいえない。
また、仮に本願発明が引用発明と相違点2において実質的に相違するとしても、引用発明を相違点2に係る構成とすることは、当業者が当然になし得た事項であると認められる。

(3)相違点3について
前記(1)及び(2)の検討から、引用発明において、「当該レーザ干渉パターンの強度極大点」に「自己組織化量子ナノ構造SAQNを形成する」ためには、「前記レーザパルス350を照射」する前の「歪んでいるが平坦な前記InAsの層」の膜厚を、前記「通常の自己組織化成長温度よりも低い温度」における「InAsの層」が「自己組織化」する臨界膜厚より小さく、「当該レーザ干渉パターンの強度極大点の温度」における「歪んでいるが平坦な前記InAsの層」が「自己組織化」する臨界膜厚より大きくすることが必要であることは明らかである。
すなわち、「前記レーザパルス350を照射」するときの「歪んでいるが平坦な前記InAsの層」の膜厚を上記の条件を満たすように調整することが必要であることが、引用例には示唆されていると認められる。
そして、「成長」させる際の「InAsの層」の膜厚を、その堆積率を制御して調整する程度のことは、当業者であれば適宜に想到し得たものと認められる。
以上から、相違点3に係る構成は、引用発明において、当業者が適宜なし得たものと認められる。

(4)相違点4について
ア 引用例には、「エピタキシャル成長を続ける」ことで「順序付けられた量子ドット」を「成長」させるに際して、「レーザ干渉パターン」に晒すことを中止するという明示の記載はない。
しかしながら、前記2(1)イ(イ)で摘記した引用例の、段落[0038]の「レーザ干渉パターンの適用に続いて、量子ドット成長は、in-situのSTM(走査型トンネル顕微鏡)と光ルミネセンスを使用して分析され、最適化される。」旨の記載に接した当業者であれば、当然に、「エピタキシャル成長を続ける」ことで「順序付けられた量子ドット」を「成長」させるときは、「前記レーザ干渉パターンの適用」を中止させて「前記レーザ干渉パターン」を「InAsの層」から取り除くことを想起すると認められる。
したがって、相違点4は実質的な相違点ではない。

イ 相違点4に関して、平成28年11月25日付けの上申書において、審判請求人は次のように主張している。
(ア)「しかしながら、引用例1において「成長膜厚が弾性限界(臨界膜厚)を越えた時点で成長核が形成された後,さらに成長を続けること」(前置報告書)は、当業者が容易になし得ることではないと思料致します。」
(イ)「引用例3(段落0014から0018及び図13)における量子ドットの形成過程は、Sｔｒanｓki-Kｒaｓｔanｏｖ(S-K)モードに関するものです(段落0014)。S-Kモードにおいては、量子ドットを成長させるためのクラスタ(例えば、引用例3の図13(b)の3次元核86)が必要になると思料致します。しかしながら、引用例1には、laser interference pattern によって形成されたnanostructures (引用例1の例えば段落0024)がS-Kモードのクラスタとして機能し得るかにつき何ら開示されていません。このため、引用例1において「成長膜厚が弾性限界(臨界膜厚)を越えた時点で成長核が形成された後,さらに成長を続けること」(前置報告書)の示唆及び動機づけが引用例1及び3から与えられることはないと思料致します。」

ウ 前記イ(ア)の主張について、前記2(2)オで認定したとおり、引用例の段落[0038]等には、レーザ干渉パターンの適用に続いて、エピタキシャル成長を続けることで成長する順序付けられた量子ドットの成長を解析し最適化することが記載されている。
したがって、審判請求人の前記イ(ア)の主張は当を得ていないので、採用することができない。

エ 前記イ(イ)の主張については、前記アで示したように、相違点4に係る構成は引用例に実質的に記載された構成であるので、審判請求人の主張は採用することができない。

オ なお、前記2(1)イ(ア)で摘記した引用例の段落[0023]の記載を参酌すれば、引用発明は、臨界膜厚が基板温度に依存することを利用して、格子定数が異なる「GaAs基板304」上に形成された「InAsの層」の膜厚が臨界膜厚を超えたときに「自己組織化」が発現するという事象を、「エピタキシャル成長面上」の「レーザ干渉パターン」による温度制御で管理して、当該「レーザ干渉パターン」により正確に位置付けられた「前記強度極大点」に「自己組織化量子ナノ構造SAQNを形成する」ものであると認められる。
言い換えると、引用発明は、いわゆるS-Kモードによる自己組織化を、「レーザ干渉パターン」のサポートにより「順序付けられた」位置に発現させて、「自己組織化量子ナノ構造SAQNを形成する」発明であると認められる。

カ 一方、自己組織化成長による量子ドット形成において、成長膜厚が弾性限界(臨界膜厚)を越えた時点で成長核が形成された後、さらに成長を続けることで所定サイズの量子ドットを形成することは、下記の周知例(前記イ(イ)の「引用例3」である。)にも記載された周知の形成方法であり、当該方法自体は,もともとレーザー干渉パターン無しに行われていたものである。
(ア)周知例:特開2000-124441号公報
周知例には、「半導体量子ドット素子の作製方法」(発明の名称)について、図1?13とともに以下の事項が記載されている。
「【0013】次いで、減圧化学気相成長法(LPCVD法)によって、シリコンより禁制帯幅の大きな厚さ20ÅのSiCバリア層74、厚さ50Åのシリコンウエル層75、及び、厚さ20ÅのSiCバリア層76をエピタキシャル成長させたのち、n型シリコン層及びn^(+)型シリコンコンタクト層(図示せず)を成長させて逆正四角錐溝73の残部を埋め込み、最後に電圧を印加するための電極を設けることによって、逆正四角錐溝73の尖頭部に量子ドット77が形成され、4つの等価な｛111｝面からなる側壁面に沿って量子井戸78が形成される。なお、この場合も、稜線に沿った領域には、量子細線が形成されることになる。
【0014】次に、図13を参照して、従来のSｔｒanｓki-Kｒaｓｔanｏｖ(ストランスキー-クラスタノフ)モードの量子ドットの形成過程を説明する。
図13(a)参照
まず、GaAｓ基板(図示せず)上に、MOVPE法(有機金属気相成長法)を用いて、TEGa(トリエチルガリウム)及びAｓH_(3)を供給することによって厚さ500nm(=0.5μm)のGaAｓバッファ層81を形成したのち、基板温度を500℃とした状態で、AｓH_(3)等のAｓ原料82、TMIn(トリメチルインジウム)等のIn原料83、及び、TMGa(トリメチルガリウム)等のGa原料84を同時供給すると、成長開始当初はInGaAｓ成長層が格子不整合に基づく弾性限界を越えないので2次元的に成長が行われ、InGaAｓ濡れ層(ｗeｔｔing laｙeｒ)85が成長する。
【0015】図13(b)参照
成長を続けると、InGaAｓ濡れ層85の厚さが弾性限界を越えた時点で、InGaAｓ濡れ層85の表面に量子ドットを形成するための成長核となるオングストロームオーダーの3次元核86が離散的に形成される。
【0016】図13(c)参照
さらに、成長を続けると、3次元核86を成長核としてIn組成比が相対的に大きなナノメートルオーダーのInGaAｓ量子ドット87が形成され、InGaAｓ量子ドット87の周辺部はIn組成比が相対的に小さなInGaAｓ濡れ層88となる。
【0017】これは、InGaAｓ濡れ層85の厚さが弾性限界を越える場合、In組成比が相対的に大きなInGaAｓ量子ドット87を局所的に発生させることによってInGaAｓ成長層全体としてはInGaAｓ成長層の全面に歪が発生する場合よりも低歪エネルギーとなり、結晶学的に安定した成長になるためと考えられる。
【0018】このSｔｒanｓki-Kｒaｓｔanｏｖモードによる自己形成方法(例えば、特願平7-217466号参照)は、作製が容易であるため現在最も一般的に行われている方法であり、この方法の場合には高い個数密度、例えば、面積比で最大40%程度の個数密度を実現することができるので、量子ドットレーザを作製するのに好適な作製方法である。」

キ 審判請求人が主張するとおり、前記周知の形成方法は、Stranski-Krastanov(S-K)モードに関するものであるから、ともにS-Kモードに関する引用発明と前記周知の形成方法を組み合わせることに阻害要因があるとは認められず、したがって、引用発明において、前記周知の形成方法を参酌して相違点4に係る構成とすることは、当業者が格別の困難無くなし得たことであるといえる。
よって、仮に相違点4に係る構成が引用例に記載されていないとしても、引用発明において、前記周知の形成方法を参酌して相違点4に係る構成とすることは、当業者が容易に想到し得たものと認められる。

(6)判断のまとめ
以上検討したとおり、相違点1ないし4は、実質的な相違点ではないか、引用発明から当業者が容易に想到し得た範囲に含まれる程度のものである。
そして、本願発明の効果も、引用発明から、当業者が予期し得たものである。


第3 結言
以上のとおり、本願発明は、引用例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、本願は、他の請求項について検討するまでもなく、拒絶すべきものである。

よって、結論のとおり審決する。
 
審理終結日 2017-05-25 
結審通知日 2017-05-30 
審決日 2017-06-12 
出願番号 特願2014-523177(P2014-523177)
審決分類 P 1 8・ 121- Z (H01L)
最終処分 不成立  
前審関与審査官 小川 将之  
特許庁審判長 河口 雅英
特許庁審判官 加藤 浩一
鈴木 匡明
発明の名称 量子ドット半導体材料の製造装置及び製造方法  
代理人 速水 進治  

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