JP3783304B2 - Ｍｂｅ装置におけるウエハのマウント方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は分子線エピタキシー装置において円形の（００１）ウエハに薄膜をエピタキシャル成長させるときにおいてウエハを支持するホルダーのピンに対して最適の方位にウエハを戴置する方法に関する。より詳しくいうとエピタキシャル薄膜にスリップ欠陥が発生しないようにするウエハのセッティング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分子線エピタキシーは超高真空に保持したチャンバにおいて加熱されたウエハに下方の分子線セルから適数の原料の分子線を照射し基板（ウエハ）上で気相反応させて薄膜結晶を製造するものである。分子線セルは原料を収容するるつぼ、るつぼの周囲に設けたヒータ、ヒータを取り囲む反射板（リフレクタ）、反射板を支持する支柱、支柱を支持する超高真空フランジ、るつぼの下底の温度を測定する熱電対などを含む。原料をるつぼに入れておきヒータに通電し加熱すると原料は蒸気になる。超高真空であるからこれが平均自由行程の長い分子線になるのである。
【０００３】
分子線セルが基板に衝突すると基板が高温であるから分子が基板表面に吸着され適当な部位に移動し基板と反応して次第に堆積し薄膜を作る。基板が単結晶であるとこれが種結晶の働きをするから基板と同じ結晶方位の薄膜結晶が成長するのである。もちろんそうなるためには基板材料と薄膜材料は格子定数が同一であるなどの条件が必要である。さらにまた基板が適当な温度に加熱されるていることも必要である。
【０００４】
基板を支持する機構はマニピュレータというが、基板は回転できるようになっている。基板の背面にあるヒータは抵抗加熱ヒータであるが、これは静止している。ウエハホルダーとウエハの結合については昔と今ではすこし違う。
初期のＭＢＥ装置においては、ＭｏのホルダーにＩｎによってウエハを接着していた。Ｉｎは低融点の金属であるから少し加熱すると液状になりホルダーに塗布し基板を押しつけると表面張力によってウエハがホルダーに固定される。Ｍｏホルダーは肉厚で熱容量が大きくＩｎによる熱伝導も大きいからウエハ面内で温度分布が殆ど発生しない。ウエハ面内での温度均一性が高い。
【０００５】
その点では優れているがＩｎによってウエハを付けるからエピタキシャル成長したあとＩｎをウエハ裏面から綺麗に除去しなければならない。そのような手間や汚染の可能性を避けるために、Ｉｎを使わないウエハ支持機構が使われるようになってきた。つまりウエハの形状を切り欠いたホルダーからうち向きに４以上のピンを取り付けてピンの上にウエハを載せる機構である。ピンに載せるだけであるからＩｎは使わない。Ｉｎによるウエハの汚染の可能性はないし、ホルダーとの着脱も簡単である。
分子線セルからの分子線はシャッタによって遮断できる。分子線を適宜オンオフすることによって組成の異なる薄膜を何層にもエピタキシャル成長させる事ができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
分子線エピタキシャル成長法によってウエハの上に薄膜をエピタキシャル成長させるときエピタキシャル成長薄膜に様々の欠陥が発生することがある。ここではスリップ欠陥を問題にする。これは薄膜結晶がある面を境にしてずれることによって生ずる欠陥である。おもに薄膜の周辺部に出現するがこれはエピタキシャル薄膜の品質を大いに低下させる。スリップ欠陥のないエピタキシャル薄膜を成長させたいという要望が強い。基板はＧａＡｓウエハやＩｎＰウエハなどＬＥＣ法やＨＢ法によって成長させた長い単結晶を薄くスライスした円形結晶である。
【０００７】
円形であるが方位を示すために２種類の長さの異なるフラットＯＦとＩＦが切りとられている。いずれも劈開面である。（００１）ウエハの場合は、これに直交する４つの劈開面がある。その２つずつの劈開面は同等である。二組の劈開面は同等でない。それでＯＦ、ＩＦをつけて区別し方位を指示するようになっている。
（００１）ウエハというのは表面が（００１）面であるということである。以後他の方位との関係を固定するために（００１）ウエハと表現するが、指数を交換しただけの（１００）や（０１０）は等価であってこれに含まれる。指数の異なる（１１１）ウエハや（１１０）ウエハは含まない。
【０００８】
エピタキシャル薄膜は基板と格子整合すれば良いので、様々の材料が用いられる。ＧａＡｓ基板の場合は、ＡｌＧａＡｓ薄膜、ＧａＡｓ薄膜などを載せていく事ができる。ＩｎＰ基板の場合は、ＩｎＧａＡｓ薄膜、ＩｎＧａＡｓＰ薄膜などを成長させることができる。もちろん格子整合の条件があるから組成は制限を受ける。またエピタキシャル薄膜は不純物をドープすることによって導電性を与える事もある。
【０００９】
エピタキシャル薄膜とその下地である基板は全く別ものである。材料も違うし製造法も異なる。一般に基板には多くの転位があってもその上に成長させた薄膜は基板よりも転位が少なくなると信じられている。結晶性については基板よりも薄膜の方が優れていると思われているようである。基板に比べてエピタキシャル薄膜は時間を掛けてゆっくりを成長させるので薄膜の方が高品質であるのは当たり前と考えられる。
【００１０】
スリップ欠陥というのはある面を境に両側の結晶層が全体的に滑ることによって起こる欠陥である。Ｇａ−Ａｓの結合を持つ結晶の場合Ｇａが本来結合すべきＡｓの一つ隣のＡｓと結合するようになる。つまりズレの距離は１格子分あるいは整数格子分である。１格子分といっても格子定数ではない。劈開の方向＜１１０＞に滑りが起こるがこの方向に１格子分ということである。
エピタキシャル薄膜と基板は勿論ちがう。基板の品質が薄膜の品質に影響することもあるし、基板には欠陥があっても薄膜には欠陥が少ないということもありうる。
【００１１】
エピタキシャル膜の主に周辺部に多数のスリップ欠陥が現れることがある。これは段差を伴うのでデバイスをその上にフォトリソグラフィによって形成しようとする場合に問題が生ずる。露光のための光はウエハ上の所定の高さに焦点を結ぶようになっている。微細な構造を作製するために分解能の高いレンズを使うがそれは焦点深度を浅くする傾向にある。焦点深度にあまり余裕がないとエピタキシャル膜の表面の凹凸が深刻な問題になる。スリップ欠陥によって膜の一部が盛り上がるとその部分が焦点深度内から外れ投影パターンに歪みが生じる。結果としてデバイスに配線や電極、ｐ領域などの位置形状に歪みが発生する。これは好ましくないことである。
【００１２】
エピタキシャル膜の欠陥は基板と直接の関係がないと考えられる場合もある。基板は平滑なミラーウエハであって周辺部にスリップ欠陥がないのにその上に形成した薄膜にスリップ欠陥が発生するからである。また転位の多い基板の上に形成したエピタキシャル膜には転位のない事があるからである。
するとエピタキシャル膜に欠陥が生じるのはエピタキシャル膜自体の作用で生じるか？あるいは基板とエピタキシャル膜との相互作用による、と考えられよう。エピタキシャル膜と基板の熱膨張率が異なればその間に熱応力が発生するはずだからである。しかしエピタキシャル膜に欠陥が発生する原因は未だにはっきりしない、というのが現状である。
エピタキシャル膜の周辺部にスリップ欠陥の発生しないような基板の戴置方法を提案することが本発明の目的である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、分子線エピタキシャル成長法において、（００１）ＩｎＰウエハ、（００１）ＧａＡｓウエハなどの（００１）基板をピンによってホルダーに支持する場合、＜１００＞、＜１１０＞方向であって、オリエンテーションフラットＯＦでない方向の３点〜８点をピンによって支持するようにする。つまり＜１００＞と＜１１０＞の中間方向とＯＦ方向を避けてその他の部分をピンによって支持する。ここで＜１００＞と＜１１０＞の中間の方向というのは＜１００＞のＸ軸を、＜０１０＞方向にＹ軸をとった時、Ｘ軸となす角度θが、０＜θ＜４５°ということである。これは結晶方位でいうと＜２１０＞や＜３１０＞の方向である。中心となる角度は＜１００＞方向から２２．５°である。禁止される範囲は２２．５°を中心として前後に１５°の程度である。より好ましくは２２．５°を中心にして前後に８°程度である。［３１０］はＸ軸となす角度が１８°、［２１０］はＸ軸となす角度が２６°であっていずれも中心の角度２２．６°とは食い違っている。しかしこれらが＜１００＞と＜１１０＞の中間領域を好適に表現しうる。そこで以後そのような表現は面倒であるから、簡単に＜２１０＞方向ということにする。これは＜１００＞と＜１１０＞の中間であって、＜１００＞からの角度θが７．５≦θ≦３７．５°である範囲を指す。ＯＦがある場合とない場合で好ましいピンの数が少し変わる。ＯＦがある場合は＜２１０＞とＯＦを除く３点〜７点をピンで支持する。ＯＦがない場合は＜２１０＞を除く３点〜８点をピンによって保持する。
【００１４】
図１７はＯＦのある場合である。７つのピンＱ₁ 、Ｑ₂ 、Ｑ₃ 、Ｑ₄ 、Ｑ₅ 、Ｑ₆ 、Ｑ₇ が描かれている。これは４５度の角度をなすが、ＯＦのある方位だけは９０゜の角度をなす。７つのピン全てを使っても良い。Ｑ₂ 、Ｑ₄ 、Ｑ₅ などは省くこともできる。だから３ピン〜７ピンで支持できる。さらに３つのピンによっても支持することができる。Ｑ１、Ｑ４、Ｑ７の組によってウエハ−を保持できる。或いはＱ２、Ｑ５、Ｑ７の３ピンを使っても良い。
図１８はＯＦのない場合である。８つのピンＱ₁ 、Ｑ₂ 、Ｑ₃ 、Ｑ₄ 、Ｑ₅ 、Ｑ₆ 、Ｑ₇ 、Ｑ₈ が描かれている。８つとも使っても良いが７本〜３本だけにしても良い。
【００１５】
ここで＜２１０＞というのは集合的な方位の表現であり、８つの個別方位［１２０］、［−１２０］、［−２１０］、［−２−１０］、［−１−２０］、［１−２０］、［２−１０］、［２１０］を含む。これは（００１）ウエハ−という条件があるからである。＜１１０＞は４つの方位［１１０］、［−１１０］、［−１−１０］、［１−１０］を含む。＜１００＞は４つの方位［１００］、［−１００］、［０１０］、［−１００］を含む。方位の表現については後にまとめて説明する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
ピンによってウエハの周辺部複数点を支持する場合、これがエピタキシャル膜のスリップ欠陥の発生と関係があるということはこれまで全く予想されていなかった。
これまで大体のところ分かっているのはエピタキシャル膜の周辺部にスリップ欠陥が生じるということ、周辺部にスリップ欠陥のないウエハを基板に使用して分子線エピタキシャル成長装置でエピタキシャル成長させてもエピタキシャル膜の周辺部にスリップ欠陥が生じることがあるということである。
【００１７】
周辺部にスリップ欠陥が発生するのは周辺部で熱歪みが強くなるからであろう。さらにスリップ欠陥のない基板に薄膜を成長させても、エピタキシャル膜に欠陥が発生するので、基板とは無関係に欠陥が新たに作られのであろうと推測されよう。
いかなる温度分布の時にどのようにスリップ欠陥が発生するのか？これを確かめなくてはいけない。分子線エピタキシー装置のマニピュレータにはウエハを支持する部分と、ヒータの部分がある。ウエハは回転し、ヒータは静止している。ヒータによってウエハは背後から加熱される。表面は下方を向き、表面似向かって分子線セルから分子線が照射される。
【００１８】
温度を急激に上昇させてエピタキシャル膜を成長させた場合スリップ欠陥が膜に発生し易い。温度上昇を緩やかにするとスリップ欠陥の発生が少ないか全くない。これは何度もの分子線エピタキシャル成長によって確かめた。そうするとゆっくりと加熱冷却をすれば問題は解決するように見える。しかしそのように時間をかけて加熱冷却するとエピタキシャル成長のスループットが悪くなりエピタキシャルウエハがコスト高になる。現在例えば１℃／ｓｅｃの速度でウエハを加熱している。８００℃まで加熱するには約１３分かかる勘定になる。エピタキシャル成長時間自体も１０分程度である。冷却にもその程度の時間を掛けている。ゆっくり加熱すると生産性が低下するから望ましくない。
【００１９】
エピタキシャル膜と基板の間に生じる熱応力というが、基板と膜は同じ成分である事が多く、格子整合するはずであるから熱膨張率の相違も大きくない。薄膜と基板の間の熱応力は小さい。基板と膜の相互作用によって欠陥が生じるとは思えない。また膜自体は薄いものであるから熱歪みは小さいはずである。
このような事から本発明者は、エピタキシャル膜の欠陥の発生は膜自体の生成の異常によるものではなく基板そのものの加熱過程での劣化にあるのだ、ということに気づいた。綺麗なミラーウエハを基板としても段差のあるスリップ欠陥ができるから基板と薄膜の欠陥は無関係と思われているが、実はそうでない、と本発明者は考える。
【００２０】
初めは表面が平坦なミラーウエハであっても分子線エピタキシャル成長のために加熱すると基板自体の熱応力のために周辺部で基板自体にスリップ欠陥が発生し段差ができこれが薄膜にスリップ欠陥を生じさせるのである。
主因は基板の加熱による変形にあり、薄膜の欠陥は基板に新たに生じた欠陥を転写しているだけなのである。であるからエピタキシャル膜を成長させたあと冷却して取りだしたエピタキシャルウエハには基板自体にスリップ欠陥ができているのである。
【００２１】
急激に加熱するとスリップ欠陥が生じ易い事からこれは基板に発生する熱応力によるものであろうと推測される。欠陥の主体は基板であって薄膜はそれを反映するだけである。これまで膜の品質だけを問題にしていたのでエピタキシャル成長後の基板の変質という問題には注意が払われていなかったのである。
真相は、基板自体の熱による劣化にある、本発明者はそういう事に気づいた。スリップの生成に関し、膜の成長異常は無関係で、基板自体の変質変容にあると本発明者は考える。であるから欠陥の生成をシミュレーションするに当たって膜成長は無関係である。膜成長をさせることなく、基板を分子線エピタキシャル成長と同じ環境で加熱しどのような変化が基板に生じるかを観察すれば良い。シミュレーションは膜成長を除いて基板加熱だけを再現できれば良いのである。
【００２２】
そこで本発明者は図１のような装置を作製して温度分布を幾様にも変えて基板自体に発生するスリップを観察することにした。円形のウエハ１は、リング状のホルダー２の内周面に形成された周回突条３によって周辺部が支持される。ピンによって支持するのではなく全円周に広がった突状によって支持するのである。ウエハの欠陥の異方性を観察しようとするのであるからピンのようにそれ自身異方性あるものを使ってはいけない。突条３はウエハ周辺の一定幅の部分に均一に接触する。従って温度分布は回転対称に形成される筈である。
【００２３】
ホルダーはＭｏである。ウエハ１、ホルダー２の上方に抵抗加熱ヒータ４が設けられる。ヒータの熱が輻射によってウエハとホルダーを加熱する。これらの外側をステンレスのケース５によって被っている。ＭＢＥ装置のマニピュレータの状態にできるだけ近づけるために、ケースの内部は真空に引いてある。さらにケース５の表面は液体窒素によって７７Ｋに冷却してある。
但しシミュレーションの装置であるから系はこれで閉じており、分子線セルは設けていないし、分子線を照射しない。加熱による基板自体の変容を調べるのが目的であるから、これだけで十分である。ここには図示していないが、ヒータとホルダーの側方とヒータの上方にはタンタル（Ｔａ）板を何枚も重ねた反射板（リフレクタ）が設けられヒータ輻射によってケース（７７Ｋ）が加熱されるのを防いでいる。またウエハの半径方向の温度分布を測定した。ヒータとウエハはこの場合同心位置にあるから熱分布は角度依存性がなく半径方向の分布だけをモニタすれば十分である。ウエハは１０ｃｍ径（４インチ）の半絶縁性ＧａＡｓウエハを用いた。厚みは６２０μｍである。
【００２４】
そして様々の温度分布を与えてウエハ自体にどのような変化が起こるかを実験によって調べてみた。図５はウエハ半径方向の温度分布を示す。横軸は中心からの半径距離（ｍｍ）、縦軸は温度（℃）である。温度モードはａ〜ｆまで６種類ある。
モードａは中心（ｒ＝０）温度が６９８℃、ｒ＝２０ｍｍで６８０℃、ｒ＝４０ｍｍで６４０℃、外周ｒ＝５０ｍｍで６１６℃である。温度曲線が凸型になる中心高温周辺低温の分布である。内外温度差ΔＴ＝８２℃である。分子線エピタキシャル成長法の場合こうなる事は殆どない。
【００２５】
モードｂは内外温度差がより小さいが依然として凸型分布である。中心で６５０℃、２０ｍｍで６４４℃、４０ｍｍで６３２℃、外周で６２１℃である。内外温度差ΔＴ＝２９℃である。
モードｃは凸型であるがさらに内外温度差が小さい。中心で６４６℃、２０ｍｍで６４２℃、４０ｍｍで６４０℃、外周（ｒ＝５０ｍｍ）で６３３℃である。ΔＴ＝１３℃である。
【００２６】
モードｄは中心で６５８℃、２０ｍｍで６５５℃、４０ｍｍで６５３℃、外周で６５０℃である。ΔＴ＝８℃である。
分子線エピタキシャル成長法の場合ΔＴが正であることはあまりなく、これから述べるΔＴが負である場合がより現実的である。
モードｅは凹型温度分布に成っている。中心で６４６℃、２０ｍｍで６４９℃、４０ｍｍで６６０℃、５０ｍｍで６６７℃で、ΔＴ＝ー２１℃である。
モードｆは凹型分布で、中心温度６３３℃、２０ｍｍで６４０℃、４０ｍｍで６６５℃、外周で６８１℃である。ΔＴ＝−４８℃である。
【００２７】
温度分布はこのように試みに６種類形成した。但しいずれもウエハ面内の平均温度が６５０℃になるようにしている。ピンによってウエハを支持するようにした分子線エピタキシー装置の場合、温度分布は殆どΔＴ＜０の凹型分布になる。ヒータからの熱輻射はＧａＡｓウエハによって殆ど吸収されない。放射率（＝吸収率）は約０．３である。つまりヒータの赤外線に対してＧａＡｓウエハは殆ど透明である。ところがその周囲にあるＭｏ（ステンレスでも同じ）は金属であるから赤外線を通さず殆ど吸収する。吸収率は０．７の程度である。ホルダーの方が、ウエハよりも熱吸収が大きい。だから、ウエハよりもホルダーの方が高温になる。ホルダーのピンやその他の接触部から熱がウエハに伝達されるようになるが、ウエハの方が依然低い温度になる。だからモードｅ、モードｆのように凹型の温度分布になるのである。
【００２８】
モードａ〜ｄのように凸型分布は分子線エピタキシャル成長では起こりにくい。ＩｎによってＭｏサセプタにＧａＡｓウエハを固定した場合は中心の方が高温になり、凸型分布になる。しかしＩｎにより裏面全面をＭｏ板に固着する方法はもはや行われない。
もっとも分子線エピタキシャル成長法でなく、有機金属気相成長法の場合はカーボンのサセプタの上全面にウエハを戴置するから中央部で高温に周辺部で低温になる。しかし分子線エピタキシャル成長法の場合であってピンによりウエハの周辺を支持する場合は普通凹型の温度分布になる。つまりｅやｆのようなモードになるのである。
【００２９】
ここでは実験であるから、異なる形状寸法のヒータを使って凸型の温度分布をも無理に実現している。これらのモードａ〜モードｆになるように加熱した場合のウエハの表面に生ずるスリップ欠陥を図６〜図１１に示す。
図６はモードａの場合のスリップ欠陥を示す。大量の欠陥が周辺部に多数現れている。ΔＴ＝８２℃というように内外温度差が大きいのでこのように欠陥が多数存在するのであろう。それだけでなく本発明者は方位分布に注目する。この図はＯＦ（オリエンテーションフラット）が右横に来るように描かれている。ＯＦは［１１０］方向に法線が平行な面である。特に欠陥の少ない４つの方位が明瞭に看取される。それは［０１０］、［−１００］、［０−１０］、［１００］の方向である。ここで負の指数は横棒を数字の上に付けるのが結晶学の決まりであるが明細書では上棒線が引けないから前に負号をつける。この４つが第１に欠陥の少ない方位である。
【００３０】
さらに微妙な差であるが、劈開面の方向［−１１０］、［−１−１０］、［１−１０］も欠陥が相対的に少ない。これは第２に欠陥の少ない方位である。但し例外がある。劈開面の方向であるが［１１０］は欠陥が多発している。これは弓形の部分を切りとってＯＦを作っているからである。ＯＦによる欠陥の増加は方位とは別の問題である。ＧａＡｓやＩｎＰウエハは長さの違うふたつのオリエンテーションフラットＯＦ、ＩＦが方位を示すために必要である。ＩＦのある［１−１０］方向はそれほど欠陥量が大きくない。ＩＦは弓形の切りとり量がＯＦより小さいからであろう。
【００３１】
結局［０１０］と［−１１０］によって挟まれる方位等、８つの方位において欠陥が特に多いということが分かる。このような欠陥異方性の発見が本発明の骨子になっている。
ここで結晶方位の表記法について説明する。個別の方位は［ｋｌｍ］によって表現する。集合的な方位は＜ｋｌｍ＞によって表現する。これは［ｋｌｍ］のｋ，ｌ，ｍを交換し正負を反転することによってえられる１２の個別方位を包含する集合概念である。個々の面の方位は（ｋｌｍ）によって表す。これはａ軸をａ／ｋで、ｂ軸をｂ／ｌで、ｃ軸をｃ／ｍで切るような平面を示す。この面の法線が［ｋｌｍ］である。集合的な面方位は｛ｋｌｍ｝によって表す。個々の面（ｋｌｍ）の面指数を交換し、正負を交換して得られる１２種類の面を含む概念である。
【００３２】
しかし、これらの記号は普通混用されている。峻別されない事が多い。しかしここでは個別方位［］、集合方位＜＞、個別面（）、集合面｛｝の記号を使い分ける。
さらに方位を限定できる。ここでは（００１）ウエハを使うので面と平行な方位は＜ｋｌ０＞というようになる。ｃ軸指数は常に０である。＜ｋｌ０＞（ｋｌ≠０）は８つの方位を表現することになる。（００１）ウエハを使用する場合、面に平行な集合方位＜１００＞は当然に［１００］、［０１０］、［−１００］、［０−１０］の４つしか含まない。［００１］、［００−１］は排除される。するとモードａ（図６）において欠陥が少ない第１の方位は＜１００＞と集合的に表記され、次に欠陥の少ない方位は＜１１０＞と集合的に表現される。但し＜１１０＞でもＯＦの方位を除外した３方向を意味するということである。
【００３３】
図７はモードｂの場合のスリップ欠陥の分布を示す。ΔＴが２９℃であって、先ほどのものよりも余程欠陥が少なくなっている。先述の様に［０１０］など＜１００＞方位で欠陥が殆どない。またＯＦを除いて＜１１０＞方位も欠陥が少ない。欠陥の多いのは＜０１０＞、＜１１０＞の中間方位である。＜２１０＞や＜３１０＞の方位であるが、簡単のためにこれを＜２１０＞方位と表現する。［１００］から測った角度θが２２．５°の方位を中心としていくらかの幅のある範囲で欠陥が多く発生する。＜２１０＞というのは、８つの方向［１２０］［−１２０］［−２１０］［−２−１０］［−１−２０］［１−２０］［２−１０］［２１０］を総称するものである。
【００３４】
図８はモードｃの温度分布を経験したウエハにおけるスリップ欠陥の分布を示す。ウエハ面内にスリップ欠陥が全く存在しない。ウエハ表面は全く平滑平坦である。理想的な状態である。これはΔＴが１３℃と小さいからであろう。内外温度差ΔＴが大きいと熱歪みによって基板にスリップ欠陥が発生するということが明瞭に理解される。このウエハ（１０ｃｍ径、６２０μｍ、ＧａＡｓ）で内外温度差ΔＴ＝１３℃（平均温度６５０℃）のときのウエハ周辺での剪断力はいくつかの仮定に基づく計算によって約５ＭＰａという事が分かる。剪断力が５ＭＰａより小さいとスリップ欠陥が発生しないということである。
図９はモードｄの温度分布を経験したＧａＡｓウエハにおけるスリップ欠陥の分布を示す。これもスリップが全く発生していない。ΔＴ＝８℃であって温度分布が殆どないので基板にスリップ欠陥が生じないのである。
【００３５】
図１０はモードｅの温度分布を経験したＧａＡｓウエハのスリップ欠陥分布を示す。これはＯＦの方向に欠陥をもつ。［−２１０］と［−２−１０］の方位に僅かな欠陥が発生している。ΔＴ＝−２１℃である。しかもモードｅは凹型分布であるから現実の温度分布に近い。この時のウエハ周辺での剪断力は約８ＭＰａである。図８と図１０の結果から、５ＭＰａ〜８ＭＰａの中間の値が臨界剪断力であって、それを越えるとスリップ欠陥が生じると考えることができる。
【００３６】
図１１はモードｆ（ΔＴ＝−４８℃）の温度分布に置いたＧａＡｓウエハのスリップ欠陥を示す。ＯＦの方向に欠陥が多数発生している。また［−２１０］［−２−１０］［１−２０］に多くの欠陥が生じる。総じて＜２１０＞方位の多くのスリップ欠陥が発生している。ＯＦの近くの［１２０］方位で欠陥が少ないのはＯＦで大量のスリップが発生することによって応力が緩和されて剪断力が局所的に減少しているからであろう。
このようなスリップ欠陥生成の異方性は何に起因するのか？ウエハはピンで支持しているのではなくて円周状の突条（棚）によって回転対称の関係で支持している。であるから温度分布は回転対称である。しかし＜１００＞方向には最も発生しにくく、＜１１０＞方向にも生じにくい（ＯＦを除く）。＜２１０＞方向に欠陥が生じ易い。このような熱応力はウエハを周囲で支持するホルダーの方が高温であることから生ずる。
【００３７】
そこでピンによってウエハを支持する場合において、ピンが＜２１０＞以外のウエハ周辺の点を支持するようにする。本発明の骨子はこれである。スリップ欠陥の起こり易い方向にピンがくるとピンからホルダーの熱がウエハに流れここに局所的な大きい剪断力が生ずる。するとスリップ欠陥がより多く発生する。それでピンは＜０１０＞、＜１１０＞の方向に接触するようにする。但しＯＦは避けることにする。ＯＦは弓形を切りとる事によって応力集中が起こり剪断力が増えているからである。
【００３８】
つまり（００１）ウエハの場合、周辺の４つの＜０１０＞と、３つの＜１１０＞にピンを接触させる様にする。ウエハががたつかないようにピンの数は４つ以上必要である。４本の場合は円周角が９０゜になるように配してそれぞれ＜０１０＞方向を接触させる。５本〜７本であってもよく、これらは４５゜、９０゜の中心角をなすように配置し、＜０１０＞、＜１１０＞（ＯＦ除く）に接触させる。図３においてＧａＡｓ（００１）ウエハの方位を示す。右向きに［１００］を上向きに［０１０］を示す。［１１０］がＯＦの位置である。「＊」を付けた方位が禁止される方位である。支持ピンは禁止方位＜１２０＞に接触させない。
【００３９】
但し図４に示すようにＧａＡｓやＩｎＰウエハは結晶方位を表すために二つのオリエンテーションフラットＯＦ、ＩＦが付いている。ＯＦ［１１０］も応力集中が起こり剪断力が増えるから禁止される。ＩＦは短いから応力集中がなく禁止方位にならない。結局ピンは８つの禁止方位とＯＦに接触させない、ということである。
本発明の内容はこれにつきるが、どうしてスリップ欠陥の異方性があるのか？という問題が残る。どうしてこのような異方性が生じるのか？
まずスリップ欠陥の方向であるが全て劈開方向＜１１０＞に生じている。結晶構造は劈開方向にもっとも滑り易い。だからこれは当然のように見える。すると劈開方向＜１１０＞の剪断力τがある値Ｆよりも大きくなるときにそこでスリップが実際に起きるのであろう。
【００４０】
温度分布が回転対称としているから当然に剪断力τも回転対称である。剪断力τが大きくなる方位も回転対称であり、これが劈開方向に重なるのは特定の方位だけである。ただし剪断力は定義の難しい概念であるから、ここで定義を説明する。
任意の連続体の任意の点においてその点を通る任意の平面を想定する。その平面によって分割される２つの部分の座標の大きい方の部分が座標の小さい方の部分に面と平行な方向に及ぼす単位面積当たりの力が剪断力である。つまり剪断力を定義するには座標点と平面と平面に平行な方向の３つが必要である。面と方向が簡単な場合は表記も単純であるがそうでない場合は複雑である。例えばτｘｙ（ｘ_i ，ｙ_j ）という剪断力は、点（ｘ_i ，ｙ_j ）において法線ベクトルがｘである面（ｙｚ面）を境にして右側の部分が左側の部分に対して及ぼす面に平行な力のうちのｙ成分の単位面積当たりの力である。モーメントの釣合からこれがｘｚ面を境にして上側の部分が下側の部分に及ぼす面に平行なｘ方向の単位面積当たりの力に等しい。だから対称性τ_xy＝τ_yxが成り立つ。
【００４１】
このように剪断力の基準になる面が座標軸に垂直で、力の方向も座標軸方向である場合は表記も計算も単純である。しかし一般の面Ｓに関する剪断力の定義は難しい。Ｓに平行な力といっても独立に２つの成分がある。このように座標、平面、方向の３つのパラメータをしてすることによって初めて剪断力が決まるのである。剪断力が作用するこの平面のことを以後準拠面と呼ぶ。また準拠面に平行で考えている力の方向を作用方向と呼ぶことにしよう。すると剪断力は座標、準拠面、作用方向の３種類のパラメータをその定義の為に必要とするということである。座標の指定には３つの（ｘ，ｙ，ｚ）値を、準拠面の指定には３つの法線ベクトルを与える値を（α、β、γ）を必要とし、さらに作用方向にはベクトルを与える３つの値（ｆ，ｇ，ｈ）を必要とするのである。
【００４２】
任意の点で剪断力τを０とする準拠面が必ず存在する。この準拠面を主応力面Ｐと呼ぶ。主応力面は３つあって互いに直交する。準拠面Ｓがこれからはずれると剪断力τが生じる。つまり剪断力というのは準拠する面方向のずれから生じる力である。３つ主応力面Ｐ₁ 、Ｐ₂ 、Ｐ₃ ではこれに直交し外側に向かう力のみを持つ。これの単位面積あたりの力を引張応力σ₁ 、σ₂ 、σ₃ という。引張りと表現しているが、圧縮をも含む。引張りの場合に正、圧縮の場合は負になるだけである。そこで正の方の引張りによって両者を代表させる。
はじめから三次元では難しいので二次源座標（ｘ，ｙ）で考える。二つの主応力面Ｐ₁ 、Ｐ₂ は直交しｚ軸方向には平行であるとする。これらの面で主応力をσ₁ 、σ₂ とする。これらに対してθの傾きをなし互いに直交する面Ｓ_x 、Ｓ_y を考える、この面に直交するようにＸ軸とＹ軸を取る。面Ｓ₁ での引張応力σ_x と面Ｓ₂ での引張応力σ_y は
【００４３】
σ_x ＝σ₁ ｃｏｓ² θ＋σ₂ ｓｉｎ² θ （１）
σｙ＝σ₁ ｓｉｎ² θ＋σ₂ ｃｏｓ² θ （２）
【００４４】
によって与えられる。これは次のような考察によって分かる。単位面積当たりのＰ₁ 垂直方向の力は、ｘ方向にはｃｏｓθの成分を与える。またＰ₁ の単位面積は、Ｓ_x に投影されると面積が１／ｃｏｓθに増えるので単位面積の力はｃｏｓθ倍に減る。だからσ₁ のσ_x に対する寄与はσ₁ ｃｏｓ² θである。Ｐ₂ 垂直方向の力はｘ方向にはｓｉｎθの成分を与えるし、Ｐ₂ の単位面積をＳ_x に投影すると面積は１／ｓｉｎθに増える。だからＰ₂ 方向の主応力σ₂ がＳ_x に及ぼす応力はσ₂ ｓｉｎ² θとなる。σ_y も同様である。
新たに生ずる剪断力τ_xyは
【００４５】
τ_xy＝τ_yx＝σ₁ ｓｉｎθｃｏｓθ−σ₂ ｓｉｎθｃｏｓθ （３）
【００４６】
である。これはＰ₁ 方向の引張応力が、Ｓ_x 面ではｓｉｎθの接線成分を持ち、Ｐ₁ の単位面積はＳ_x 面に１／ｃｏｓθの大きさで投影されることからσｓｉｎθｃｏｓθである。Ｐ₂ からの寄与は、Ｐ₁ の係数のθを、θ＋９０゜とすれば良いので、−ｓｉｎθｃｏｓθとなる（ｃｏｓ（θ＋９０゜）＝−ｓｉｎθ、ｓｉｎ（θ＋９０゜）＝ｃｏｓθ）。
次に三次元座標について考察する。主応力面は互いに直交するＰ₁ ，Ｐ₂ ，Ｐ₃ となる。三方向に主応力が存在するとして式を導くこともできるが、ここではウエハを対象にしているから、［００１］方向の主応力は初めから０である。そこでσ₁ とσ₂ だけを考慮して三次元の場合を考えることにする。
【００４７】
ある任意の点で主応力Ｐ₁ Ｐ₂ Ｐ₃ 面とは異なる基準面Ｓ₁ Ｓ₂ Ｓ₃ を考える。これは主応力座標系において面Ｓ₁ の法線単位ベクトルを（α、β、γ）とする。Ｓ₁ 面の両側に掛かる引張応力σ（Ｓ₁ ）は
【００４８】
σ（Ｓ₁ ）＝σ₁ α² ＋σ₂ β² （４）
【００４９】
である。Ｓ₁ 面に掛かる剪断力はさらに方向を指定しなければ決まらない。そこでＫ（ｆ，ｇ，ｈ）方向の剪断力を考える。勿論これは面Ｓ₁ と平行であるから
【００５０】
αｆ＋βｇ＋γｈ＝０ （５）
【００５１】
である。Ｐ₁ 面の引張応力σ₁ がＳ₁ 面のＫ方向の剪断力だけを考える。Ｐ₁ 面はＳ₁ 面に投影すると１／α倍になる。またＰ₁ 方向の力はＫ方向の分力としてｆ倍されることになる。すると面Ｓ₁ でのＫ方向の剪断力へのσ₁ の寄与はσ₁ αｆとなる。結局二つの主応力からの剪断力τ（Ｓ₁ ，Ｋ）は
【００５２】
τ（Ｓ₁ ，Ｋ）＝σ₁ αｆ＋σ₂ βｇ （６）
【００５３】
となる。これによって任意の座標系に定義される剪断力の表式を得た事になる。
ウエハの任意の点における半径方向の引張応力をσ_r によって表現する。
円周方向の引張応力をσ_t とする。温度分布が回転対称（つまりθ依存性がない）とするとウエハ内の任意の点で熱歪みのために存在する応力はこの二つだけである。だから半径方向円周方向には剪断力が存在しない。剪断力が存在しないような面を主応力面と呼ぶ。ウエハは単結晶であるから結晶方位はどこでも一定である。しかし主応力が回転対称であるから主応力と結晶方位のなす角度が円周方向に相違する。
【００５４】
さらに剪断力が劈開面方向に滑りをもたらすが面に平行な方向は段差を作らないので、スリップ欠陥を引き起こさない。（００１）面に非平行であって劈開面｛１１０｝に平行な剪断力がスリップ欠陥を引き起こす。
図１２は結晶方位と劈開方向を説明するための図である。三次元座標ｘｙｚの軸は方位［１００］、［０１０］、［００１］によって表現してある。一辺が１の立方体が破線によって表される。｛１１１｝面においてスリップが起こり得るのでこの面でのスリップを考える。ズレの起こる方向は＜１１０＞方向である。
【００５５】
それぞれの指数が±１を取り得るから｛１１１｝面といっても８面ある。が独立な面は４面ａ、ｂ、ｃ、ｄである。これは正四面体をなしている。
ａ．（−１１１）、
ｂ．（−１−１−１）
ｃ．（１１−１）
ｄ．（１−１１）
それぞれの面は正三角形をなす。それらの正三角形の稜線にそってずりが起こり得るので、それぞれの面を境に３種類のずりが有り得る。ズリ方向は＜１１０＞の方向である。４面あって３種類の力の方向があるから１２個のズリのモードがある。しかし二つづつのずりの力は隣接する面に２回現れるから、独立な方向としては６個しかない。これをＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ，ＶＩとすると、
【００５６】
Ｉ： ［０１１］
ＩＩ： ［０−１１］
ＩＩＩ：［−１０−１］
ＩＶ： ［１０−１］
Ｖ： ［−１１０］
ＶＩ： ［１１０］
【００５７】
これがズレの方向である。ズレ面が４つありその３辺がズレ方向をあたえる。それぞれの面のズレ方向は次の通りである。
ａ面：ＩＩ＋ＩＩＩ＋ＶＩ
ｂ面：ＩＩ＋ＩＶ＋Ｖ
ｃ面：Ｉ＋ＩＩＩ＋Ｖ
ｄ面：Ｉ＋ＶＩ＋ＩＶ
１２のズレ方向があるが、そのうちＶ、ＶＩの方向は（００１）面に平行でありたとえその方向のズリが起こってもスリップ欠陥にはならない。段差を引き起こすものは、４種のズリ方向Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶであり、それらは２つの面に異なるモードのズリを引き起こすから８つのズリ（スリップ）が起こる。８つのズリに対する剪断力をτ₁ 〜τ₈ とする。
【００５８】
▲１▼ ｂ面のＩＩ方向 τ₁
▲２▼ ｃ面のＩ方向 τ₂
▲３▼ ａ面のＩＩ方向 τ₃
▲４▼ ｄ面のＩ方向 τ₄
▲５▼ ｂ面のＩＶ方向 τ₅
▲６▼ ｃ面のＩＩＩ方向 τ₆
▲７▼ ａ面のＩＩＩ方向 τ₇
▲８▼ ｄ面のＩＶ方向 τ₈
【００５９】
ウエハの周辺部をホルダーの棚で支持しここから熱流が流入するからウエハの周辺が高温、中心が低温となる。周辺部で熱膨張が大きく起こるので円周方向に圧縮応力が生ずる。つまりーσ_t が周辺部で大きくなる。σ_r は周辺で０になる。
ウエハ面において主応力σ_r 、σ_t が一定方向を向いているのではなく常に半径方向と円周方向を向いているから場所によって主応力の方向が変化するのである。図１６に示す様に、［１００］方向から反時計回りに角度θをとると、主応力σ_r 、σ_t は
【００６０】
σ_r →σ_r （ｃｏｓθ，ｓｉｎθ，０） （７）
σ_t →σ_t （−ｓｉｎθ，ｃｏｓθ，０） （８）
というふうに書く事ができる。
【００６１】
▲１▼のτ₁ はｂ面のＩＩ方向の剪断力である。ｂ面は（−１−１−１）であり、その単位法線ベクトルは（−３^-1/2，−３^-1/2、−３^-1/2）である。ＩＩ方向は［０−１１］であるから、単位ベクトルは（０，２^-1/2，２^-1/2）である。
半径方向とｂ面法線との挟角の余弦（α）は−３^-1/2ｃｏｓθ−３^-1/2ｓｉｎθ、半径方向とＩＩ方向の挟角の余弦（ｆ）は−２^-1/2ｓｉｎθである。従ってτ₁ に対するσ_r の寄与は（６）式から、σ_r （３^-1/2ｃｏｓθ＋３^-1/2ｓｉｎθ）２^-1/2ｓｉｎθとなる。
【００６２】
一方角度方向とｂ面法線との挟角の余弦（β）は３^-1/2ｓｉｎθ−３^-1/2ｃｏｓθであり、ＩＩ方向との挟角の余弦は（ｇ）は２^-1/2ｃｏｓθである。τ₁ に対するσ_t の寄与は（６）式よりσ_t （３^-1/2ｓｉｎθ−３^-1/2ｃｏｓθ）２^-1/2ｃｏｓθとなる。τ₁ は両者の合計であるから、
【００６３】
τ₁ ＝σ_r （３^-1/2ｃｏｓθ＋３^-1/2ｓｉｎθ）２^-1/2ｓｉｎθ＋σ_t （３^-1/2ｓｉｎθ−３^-1/2ｃｏｓθ）２^-1/2ｃｏｓθ （９）
６^-1/2を前に出して、σ_r を分離して
τ₁ ＝６^-1/2｛＋σ_r ＋（σ_r −σ_t ）ｃｏｓθ（ｓｉｎθ−ｃｏｓθ）｝ （１０）
【００６４】
となる。以下同様に剪断力を求めることができるが。τ₁ ＝τ₂ 、τ₃ ＝τ₄ 、τ₅ ＝τ₆ 、τ₇ ＝τ₈ である。これらも（９）と同じ様な式になる。
τ₃ ＝６^-1/2｛−σ_r ＋（σ_r −σ_t ）ｃｏｓθ（ｓｉｎθ＋ｃｏｓθ）｝ （１１）
τ₅ ＝６^-1/2｛−σ_r ＋（σ_r −σ_t ）ｓｉｎθ（ｓｉｎθ−ｃｏｓθ）｝ （１２）
τ₇ ＝６^-1/2｛＋σ_r −（σ_r −σ_t ）ｓｉｎθ（ｓｉｎθ＋ｃｏｓθ）｝ （１３）
【００６５】
これは平均値σ_m ＝（σ_t ＋σ_r ）／２と、差σ_s ＝σ_t −σ_r とを用いてさらに次のように変形される。
【００６６】
τ₁ ＝６^-1/2｛＋σ_m −２^-1/2σ_s ｓｉｎ（２θ−π／４）｝（１４）
τ₃ ＝６^-1/2｛−σ_m −２^-1/2σ_s ｓｉｎ（２θ＋π／４）｝（１５）
τ₅ ＝６^-1/2｛−σ_m ＋２^-1/2σ_s ｓｉｎ（２θ＋π／４）｝（１６）
τ₇ ＝６^-1/2｛＋σ_m ＋２^-1/2σ_s ｓｉｎ（２θ−π／４）｝（１７）
ここに角度依存性について２種類の関数が含まれる。
【００６７】
ｓｉｎ（２θ−π／４）は３π／８と１１π／８において最大値を、７π／８と１５π／８において最小値を取る。ｓｉｎ（２θ＋π／４）はπ／８と９π／８において最大値を、５π／８と１３π／８において最小値を取る。
さて図１６に於いて、［１００］から左周りにθを取っているが、９０゜、１８０゜、２７０゜、３６０゜の方向によってウエハ面を４つの象限に分ける。
甲象限（０〜９０゜） ＝［１００］〜［０１０］
乙象限（９０゜〜１８０゜） ＝［０１０］〜［−１００］
丙象限（１８０゜〜２７０゜）＝［−１００］〜［０−１０］
丁象限（２７０゜〜３６０゜）＝［０−１０］〜［１００］
【００６８】
ｂ面とｃ面は線方向が［１−１±１］の方を向くから乙象限と丁象限においてのみスリップ欠陥を起こし得る。つまりスリップモード▲１▼、▲２▼、▲５▼、▲６▼の４つのモードは乙、丁象限においてのみスリップを引き起こす。これは結晶学的な限定である。
ａ面とｄ面は線方向が［１１±１］の方を向いているから甲象限と丙象限においてのみスリップを引き起こす。つまりスリップモードの▲３▼、▲４▼、▲７▼、▲８▼の４つのモードは乙、丁象限のみでスリップを起こすことができる。
つまり（１）乙丁象限（９０゜≦θ≦１８０゜、２７０゜≦θ≦３６０゜）→モード▲１▼、▲２▼、▲５▼、▲６▼であるがこれらはτ₁ ＝τ₂ とτ₅ ＝τ₆ によって剪断力が与えられる。
【００６９】
τ₁ ＝６^-1/2｛＋σ_m −２^-1/2σ_s ｓｉｎ（２θ−π／４）｝（１４）
τ₅ ＝６^-1/2｛−σ_m ＋２^-1/2σ_s ｓｉｎ（２θ＋π／４）｝（１６）
【００７０】
σ_r よりもσ_t の方が絶対値が大きく、しかもσ_r は正（引っ張り）で、σ_t は負（圧縮）である。だから平均値σ_m は負であり、差σ_s も負である（σ_m ＜０、σ_s ＜０）。
だからτ₁ の式で絶対値の最大を与えるのは、ｓｉｎ（２θ−π／４）が最小値−１をとる７π／８（１５７．５゜）と１５π／８（３３７．５゜）である。これは乙象限の［−２１０］方向と丁象限の［２−１０］方向にスリップ欠陥が多くでていることを巧妙に説明できる。
【００７１】
τ₅ の絶対値最大を与えるのは、やはりｓｉｎ（２θ＋π／４）が最小値−１を取る５π／８（１１２．５゜）と１３π／８（２９２．５゜）である。これは乙象限の［−１２０］方向と丁象限の［１−２０］方向にスリップが多数生ずることを説明できる。
つまりｂ面のＩＩ方向のスリップモード▲１▼とｃ面のＩ方向のモード▲２▼が乙象限、丁象限の［−２１０］［２−１０］のスリップを引き起こす。ｂ面のＩＶ方向のモード▲５▼とｃ面のＩＩＩ方向のモード▲６▼が乙象限、丁象限の［−１２０］［１−２０］のスリップを引き起こすのである。
（２）甲丙象限（０≦θ≦９０゜、１８０゜≦θ≦２７０゜）→▲３▼、▲４▼、▲７▼、▲８▼
これに対応する剪断力はτ₃ ＝τ₄ とτ₇ ＝τ₈ である。
【００７２】
τ₃ ＝６^-1/2｛−σ_m −２^-1/2σ_s ｓｉｎ（２θ＋π／４）｝（１５）
τ₇ ＝６^-1/2｛＋σ_m ＋２^-1/2σ_s ｓｉｎ（２θ−π／４）｝（１７）
【００７３】
σ_m は負、σ_s も負であるから、τ₃ の絶対値を最大にするのはｓｉｎ（２θ＋π／４）を＋１とする値である。それはπ／８（２２．５゜）と９π／８（２０２．５゜）である。これは甲象限の［２１０］と、丙象限の［−２−１０］にスリップが多数生じる事実を裏書きするものである。
同様にτ₇ の絶対値を最大にするのはｓｉｎ（２θ−π／４）を正の１にする値である。それは３π／８（６７．５゜）と１１π／８（２４７．５゜）である。これは甲象限の［１２０］［−１−２０］に多数のスリップ欠陥が発生する事実を説明できる。
【００７４】
【実施例】
図１７はＯＦのあるウエハを本発明のセッティング方法によってホルダーに戴置した状態の平面図を示す。ＯＦがあるのでピンの数の最大は７である。４本〜７本のピンを持つホルダーによってウエハを支持する。隣接角が４５゜で放射状に固定された７ピンの場合の好ましい位置は、＜１００＞＜１１０＞である。この例では、Ｑ₁ 〜Ｑ₇ のピンが順に反時計回りにとりつけてある。より具体的に好ましい位置は
【００７５】
Ｑ₁ ：［０１０］
Ｑ₂ ：［１−１０］
Ｑ₃ ：［−１００］
Ｑ₄ ：［−１−１０］
Ｑ₅ ：［０−１０］
Ｑ₆ ：［−１１０］
Ｑ₇ ：［１００］
【００７６】
である。これらの内いくつかのピンを省く事もできる。バランスを考慮すると、Ｑ₁ とＱ₇ は省けないが、そのほかのいくつかは省略できる。６本ピンとする場合は、Ｑ₂ 〜Ｑ₆ の何れを省いてもさしつかない。５本ピンとする場合はＱ₂ 〜Ｑ₆ のうち連続しない２本を除く事ができる。４本ピンとする場合はＱ₂ ，Ｑ₄ Ｑ₆ を省くことができる。
【００７７】
図１８はＯＦのない円形ウエハの場合の支持を示す。これはピン８本が図示されている。ＯＦがないのでここにＱ₈ を設けている。この場合は適当なピンを省いて、４本〜７本ピンによって支持することもできる。
さらにピンの表面に熱絶縁体を被覆したり介在させたりしてホルダーとウエハの間の熱伝導を妨げるようにしてウエハ面ないの温度勾配を減らすというのも有効である。熱絶縁物（断熱材）としてＰＢＮ、アルミナ、ＡｌＮ、ＳｉＯ₂ などが利用できる。
【００７８】
【発明の効果】
ＧａＡｓやＩｎＰウエハに分子線エピタキシャル成長法によってエピタキシャル薄膜を形成する際にエピタキシャル膜の周辺部にスリップ欠陥が生じる原因が基板自体の加熱によるスリップ欠陥の発生にありその欠陥が薄膜に転写されるのであることを初めて本発明が明らかにしている。ホルダーとウエハの温度差より内外温度差が惹起されウエハの周辺部に熱応力が発生しこれが劈開方向にズレをひきおこしスリップ欠陥が生じるという力学をも明らかにしている。その上で剪断力が大きくなる方向にピンが接触しないようにしているから内外温度差がかなりあってもスリップ欠陥が基板に入りにくい。つまり昇温の時間を長くする必要がない。かなりの高温にウエハを加熱する場合でも１℃／ｓｅｃ、或いはそれ以上の速度で加熱する事を許容する。
【図面の簡単な説明】
【図１】分子線エピタキシャル成長装置において周囲をホルダーの棚によって支持されたＧａＡｓウエハをヒータによって加熱し半径方向に不均一な温度分布を形成しスリップ欠陥がどのように発生するのかを調べるための実験装置の縦断面図。
【図２】従来例にかかるホルダーのピン配置を示す平面図。
【図３】本発明の思想に従ってＧａＡｓウエハ周辺部でピンが接触してはいけない方位を説明するためのＧａＡｓウエハの平面図。
【図４】ＧａＡｓウエハのオリエンテーションフラットであるＯＦとＩＦを説明する平面図。
【図５】図１の構造の実験装置においてウエハの半径方向に形成した温度分布のモードａ〜ｆを示すグラフ。
【図６】温度分布モードａ（ΔＴ＝８２℃）の場合にＧａＡｓウエハに生じたスリップ欠陥を示すウエハ平面図。
【図７】温度分布モードｂ（ΔＴ＝２９℃）の場合にＧａＡｓウエハに生じたスリップ欠陥を示すウエハ平面図。
【図８】温度分布モードｃ（ΔＴ＝１３℃）の場合にＧａＡｓウエハに生じたスリップ欠陥を示すウエハ平面図。
【図９】温度分布モードｄ（ΔＴ＝８℃）の場合にＧａＡｓウエハに生じたスリップ欠陥を示すウエハ平面図。
【図１０】温度分布モードｅ（ΔＴ＝−２１℃）の場合にＧａＡｓウエハに生じたスリップ欠陥を示すウエハ平面図。
【図１１】温度分布モードｆ（ΔＴ＝−４８℃）の場合にＧａＡｓウエハに生じたスリップ欠陥を示すウエハ平面図。
【図１２】ＧａＡｓ結晶構造において｛１１１｝面の＜１１０＞方向の滑りを説明するための図。４つの異なる｛１１１｝面と６つの異なる＜１１０＞方向を図示している。
【図１３】ＧａＡｓウエハにおいて剪断力τ₇ によって生ずる等剪断力分布図。
【図１４】ＧａＡｓウエハにおいて全ての剪断力τ₁ 〜τ₇ によって生ずる等剪断力分布図。
【図１５】ＧａＡｓウエハにおいてτ₁ 〜τ₇ によって生ずるスリップ欠陥分布を示すウエハ平面図。
【図１６】剪断力モードτ₁ 〜τ₈ が引き起こすスリップ欠陥の存在する方向を示すウエハの平面図。
【図１７】ＯＦのあるウエハの場合、最大７つのピンでウエハの周辺を支持するという構造を示す平面図。
【図１８】ＯＦのないウエハの場合、最大８つのピンでウエハの周辺を支持するという構造を示す平面図。
【符号の説明】
１ ウエハ
２ ホルダー
３ 突条
４ ヒータ
５ ケース

Claims (2)

1. 分子線エピタキシャル成長装置のマニピュレータのウエハホルダーに３本〜８本のピンを設けることによって（００１）ウエハを支持する際に、＜１００＞と＜１１０＞の中間の方向とＯＦ方向とがピンに接触しないようにウエハをピンに戴置することを特徴とするＭＢＥ装置におけるウエハのマウント方法。
2. ピンとウエハの間に熱絶縁体を介在させた事を特徴とする請求項１に記載のＭＢＥ装置におけるウエハのマウント方法。

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