DE69102536T2 - Verfahren und vorrichtung zum verringern der wafer-verunreinigung. - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft druckdichte Kammern und insbesondere das Vermindern der Kontamination von Gegenständen in Kammern von Bearbeitungsmaschinen durch im Gasstrom während der Evakuierung oder des Befüllens einer Kammer aufgewirbelte Teilchen oder durch Kondensation infolge der Druckreduzierung während der Evakuierung feuchtigkeitsgeladenen Gases aus einer Kammer.
Hintergrund der Erfindung
• Bei der Fertigung von Halbleiter-Bauelementen oder sonstigen Produkten mittels Beschichtungs- oder Ätzverfahren auf Wafern oder sonstigen Substraten ist es unbedingt erforderlich, daß die Kontaminierung der zu bearbeitenden Substratoberfläche minimiert wird. Vor Kontaminierung zu schützen sind beispielsweise die Bauelementoberflächen von Halbleiter-Wafern. Oberflächen sind die Waferoberflächen, auf denen zur Ausbildung der Bauelemente Schichten von leitendem, isolierendem oder sonstigem Material durch Sputtern oder andere Verfahren aufgebracht oder geätzt werden. Bei derartigen Verfahren kann das Vorhandensein mikroskopisch kleiner Verunreinigungen auf der Bauelementoberfläche eines Wafers ein ganzes Bauelement funktionsunfähig machen, indem es den Auftrag oder die Entfernung einer Schicht an einem kritischen Punkt der Waferoberfläche beeinträchtigt.
• Ebenso kann der Wert oder die Qualität von Magnetplatten, optischen Platten, Linsen, magnetooptischen Platten und ähnlichen Objekten durch Oberflächenverunreinigungen während der Bearbeitung beträchtlich verringert werden. Bei der Herstellung hochintegrierter Schaltungen wird eine große Anzahl von Halbleiterbauelementen aus einem einzigen Wafer hergestellt. Bei der Bearbeitung dieser Wafer können die während der Bearbeitung auf der Bauelementoberfläche des Wafers vorhandenen Verunreinigungen die Anzahl der aus dem Wafer hergestellten Bauelemente brauchbarer Qualität spürbar verringern.
• In einer Halbleiterbearbeitungsmaschine, beispielsweise einer typischen Sputter-Beschichtungs- oder Sputter-Ätzmaschine, wird ein Wafersubstrat in einer isolierten Umgebung, die gewöhnlich einem Vakuum nahekommt, bearbeitet. Diese Maschinen haben eine Vakuumkammer, in welcher die Bearbeitungsvorgänge durchgeführt werden. Die Vakuumkammer ist gewöhnlich mit einer oder mehreren Türen in der Kammerwand versehen, durch welche die gerade bearbeiteten Wafer eingeführt und herausgenommen werden. Außerhalb dieser Kammer werden die Wafer mittels eines Wafergreifmechanismus zwischen einer Kassette und der Kammertür hin- und hertransportiert. Eine Überführungsvorrichtung, die gewöhnlich in den äußeren Wafergreifmechanismus integriert ist, führt die Wafer durch die Kammertüröffnung in die Vakuumkammer ein und entnimmt sie wieder daraus. In der Vakuumkammer wird der Wafer gewöhnlich von einer Halterung aufgenommen, auf der der Wafer während der Bearbeitung liegt.
• Während die Wafer in die Vakuumkammer eingeführt und daraus entnommen werden, herrschen in dem Teil der Kammer, in den die Wafer verbracht werden und aus dem sie entnommen werden, zwangsläufig derselbe Druck und dieselben atmosphärischen Bedingungen wie in der äußeren Umgebung außerhalb der Kammertür. Diese äußere Umgebung enthält fast immer Luft oder ein anderes Gas, die eine bestimmte Menge Wasserdampf enthalten. Während der Bearbeitung jedoch muß der Bereich der Kammer, in dem der Wafer bearbeitet wird, auf den Unterdruck und den Luftgehalt gebracht werden, die für das Verfahren erforderlich sind. Diese Druckänderungen erfordern ein wiederholtes Öffnen und Isolieren der internen und der externen Umgebung und abwechselnd ein Auspumpen und Belüften mindestens eines Teilbereichs der Vakuumkammer.
• In Waferbearbeitungsmaschinen, in denen Wafer in Vakuumumgebung bearbeitet werden, wird die Vakuumumgebung meist konstant gehalten, so daß Wafer bearbeitet werden können, während andere Wafer in die Kammer eingebracht oder daraus entfernt werden. Dazu haben diese Maschinen eine Zwischenkammer oder Werkstücktransferkammer bzw. Beschickungsschleuse vor dem Eingang zur Bearbeitungskammer, die abwechselnd mit der äußeren Umgebung (wenn die Kammertür geöffnet ist) und mit der inneren Umgebung der Bearbeitungskammer (wenn die Tür verriegelt ist - über eine abdichtbare Öffnung) in Verbindung steht.
• Die Werkstücktransferkammer wird abwechselnd auf das Vakuum der inneren Umgebung der Hauptbearbeitungskammer leergepumpt und bis zum Druck der äußeren Umgebung belüftet, so daß der Druck in der Werkstücktransferkammer jeweils dem Druck derjenigen Umgebung entspricht, mit der sie während des Einführens in die Bearbeitungskammer und der Entnahme daraus jeweils in Verbindung steht. Mit einer derartigen Werkstücktransferkammer kann der Innenbereich der Kammer, in dem Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, kontinuierlich auf dem Druck und bei der Zusammensetzung der Vakuumumgebung gehalten werden, und er kann zusätzlich zur Bearbeitung von Wafern genutzt werden, während andere Wafer in die Werkstücktransferkammer eingeführt oder daraus entfernt werden.
• Manche Bearbeitungsmaschinen besitzen zwei Werkstücktransferkammern, und zwar eine für die Einführung unbearbeiteter Wafer in die Hauptkammer und eine für die Entfernung bearbeiteter Wafer aus der Hauptkammer. Um Bearbeitungsverzögerungen in der Bearbeitungskammer während des Wechsels von Wafern über die Werkstücktransferkammern zu vermeiden, muß sowohl das Auspumpen als auch das Belüften der Kammer im gleichen Maschinen- oder Bearbeitungszyklus erfolgen. Ist eine einzige Werkstücktransferkammer vorhanden, müssen zur Vermeidung von Verzögerungen das Einführen von Wafern in die Vorrichtung und die Entnahme von Wafern aus der Vorrichtung nacheinander in ein und demselben Maschinenzyklus erfolgen. Dieser Zyklus muß das Belüften der Kammer auf den Druck der äußeren Umgebung, das Öffnen der Werkstücktransferkammertür, den Austausch eines bearbeiteten Wafers durch einen unbearbeiteten Wafer in der Werkstücktransferkammer, das Schließen der Kammertür und das Auspumpen der Werkstücktransferkammer auf das Vakuum der internen Umgebung der Bearbeitungskammer umfassen.
• Andere Bearbeitungsmaschinen, wie beispielsweise Maschinen zum chargenweisen Bearbeiten, haben keine Werkstücktransferkammer, sondern werden zur externen Umgebung hin geöffnet und mit den zu bearbeitenden Objekten beschickt. Bei diesen Maschinen wird die gesamte Bearbeitungskammer immer wieder leergepumpt und belüftet.
• Die Waferbearbeitung ist häufig mit einer Reihe von Bearbeitungsschritten verbunden, die jeweils in unterschiedlichen Bearbeitungsbereichen der Hauptkammer einer Waferbearbeitungseinrichtung durchgeführt werden. Bei einer solchen Vorrichtung können unterschiedliche Bearbeitungsvorgänge gleichzeitig in verschiedenen Bearbeitungsbereichen bei unterschiedlichen Wafern durchgeführt werden. Die Dauer dieser Schritte kann als ein Maschinenzyklus angesehen werden. Zu Beginn eines jeden Zyklus werden die Werkstücktransferkammertüren zur externen Umgebung geschlossen, die Werkstücktransferkammer wird auf den Vakuumpegel der Bearbeitungskammer ausgepumpt und die Werkstücktransferkammer(n) wird (werden) zur Hauptkammer hin geöffnet. Ein unbearbeiteter Wafer liegt in einer Halterung in der Werkstücktransferkammer, während ein oder mehrere fertig bearbeitete Wafer sich in der Hauptkammer im letzten Bearbeitungsbereich befinden. Bei zu der Werkstücktransferkammer oder den Werkstücktransferkammern hin geöffneter Hauptkammer wird ein unbearbeiteter Wafer aus einer Werkstücktransferkammer in die Hauptkammer eingeführt, während ein fertig bearbeiteter Wafer aus der Hauptkammer in dieselbe oder eine andere Werkstücktransferkammer befördert wird. Am Ende eines jeden Zyklus wird die Werkstücktransferkammer von der Hauptkammer isoliert, entsprechend der externen Umgebung belüftet und dann zur externen Umgebung hin geöffnet, so daß der bearbeitete Wafer herausgenommen werden kann.
• Bei einer Waferbearbeitungsmaschine mit nur einer Werkstücktransferkammer erfolgt der Betrieb der Werkstücktransferkammer in einem Zyklus beginnend mit dem Öffnen der Werkstücktransferkammer zur Hauptkammer hin, dem Herausnehmen eines bearbeiteten Wafers aus der Hauptkammer in die Werkstücktransferkammer, wo er die Stelle eines unbearbeiteten Wafers einnimmt, der gleichzeitig aus der Werkstücktransferkammer in die Hauptkammer verbracht wird, und dem Abdichten der Werkstücktransferkammer, um sie von der internen Bearbeitungsumgebung der Hauptkammer zu isolieren, damit die Bearbeitung in der Hauptkammer erfolgen kann. Nach dem Abdichten wird die Werkstücktransferkammer bis auf den externen Druck belüftet, und zwar mit einer Strömungsgeschwindigkeit, die es ermöglicht, während des Arbeitszyklus der Maschine die Tür der Werkstücktransferkammer zu öffnen, einen bearbeiteten Wafer gegen einen unbearbeiteten Wafer auszutauschen und die Werkstücktransferkammer wieder auf den Unterdruckpegel auszupumpen. Sowohl das Auspumpen als auch das Belüften der Werkstücktransferkammer bewirken einen turbulenten Gasstrom in der Werkstücktransferkammer.
• Bei dieser und anderen Bearbeitungsmaschinen werden Gase in Bearbeitungs- und sonstige Kammern, in denen sich Wafer oder sonstige Substrate vor, während oder nach der Bearbeitung befinden, hineingeblasen oder daraus herausgepumpt. In derartigen Kammern sind turbulente Gasströme oft nicht zu vermeiden. In Bearbeitungs- und Atzkammern beispielsweise kann ein turbulenter Gasstrom während des Auspumpens oder des Belüftens auftreten. In diesen Kammern werden auch Teilchen aufgewirbelt, die dann auf Oberflächen gelangen können, die vor Verunreinigung durch Teilchen geschützt werden müssen.
• Während Gas in die Werkstücktransferkammer und andere Kammern hinein- und daraus herausströmt, werden mikroskopisch kleine Teilchen, die sich unvermeidlich auf Oberflächen innerhalb der Kammer abgesetzt haben, durch den turbulenten Gasstrom aufgewirbelt. Der turbulente Gasstrom nimmt die aufgewirbelten Teilchen auf und führt sie mit sich durch die Kammer. Nach dem Stand der Technik kommen viele dieser Teilchen mit Bauelementoberflächen von Wafern in der Kammer in Berührung. Diese Teilchenverwirbelung in der Werkstücktransferkammer tritt dann auf, wenn das Gas in die Kammer eingeblasen wird, bevor ein bearbeiteter Wafer aus der Kammer herausgenommen wird, und außerdem, wenn Gas aus der Kammer herausgepumpt wird, nachdem ein unbearbeiteter Wafer vor seiner Bearbeitung in die Kammer eingeführt worden ist.
• Wenn Teilchen mit Bauelementoberflächen von Wafern in Berührung kommen, bleiben sie daran haften, wodurch wahrscheinlich fehlerhafte Bauelemente entstehen, weil die Teilchen die Beschichtungs- und Ätzvorgänge sowie die Abscheidung und die Entfernung von Halbleiterschichten auf dem Wafer beeinträchtigen.
• Beim bisherigen Stand der Technik waren die Bemühungen, die Verunreinigung von Waferoberflächen und ähnlichen Substraten durch Teilchen zu minimieren, im allgemeinen hauptsächlich darauf gerichtet, die Kammern äußerst gründlich zu reinigen und um die Vorrichtung herum eine hochreine Umgebung aufrechtzuerhalten, um auf diese Weise die Einführung verunreinigender Teilchen in die Kammern zu reduzieren. Diese Bemühungen haben zu kostspieligen und zeitaufwendigen Lösungen des Problems der Verunreinigung durch Teilchen geführt.
• Nach jeder Beschickung und Abdichtung der Kammer ist es außerdem erforderlich, die Kammer bis auf einen Druck nahe Vakuum auszupumpen, und die Luft sollte möglichst rasch aus der Kammer gepumpt werden, damit eine hohe Produktivität gegeben ist. Wenn das Auspumpen rasch erfolgt, wird damit oft bewirkt, daß die Feuchtigkeit, die in der Luft in der Kammer enthalten ist, schlagartig kondensiert, so daß in der Kammer vorübergehend Nebel entsteht. Dieses Kondensat kann sich auf der zu bearbeitenden Oberfläche des in der Kammer befindlichen Objekts niederschlagen. Wenn die Feuchtigkeit dann an der Objektoberfläche verdunstet, bleiben oft mikroskopisch kleine Rückstände zurück. Diese Rückstände können die zu bearbeitende Oberfläche verunreinigen, was zu Bearbeitungsmängeln führen kann.
• Es besteht somit ein Bedarf, die Verunreinigung von Halbleiter-Wafern und anderen Objekten in Werkstücktransferkammern und sonstigen Druckkammern von Bearbeitungsmaschinen durch Teilchen in turbulenten Gasströmen innerhalb der Kammern zu reduzieren und das Reinigen der Kammern sowie die Aufrechterhaltung einer reinen Umgebung in der Nähe von Maschinen, in denen derartige Kammern Verwendung finden, weniger kostenträchtig und weniger kritisch zu gestalten.
• Somit besteht weiter ein Bedarf, die Verunreinigung von Halbleiter-Wafern und sonstigen Objekten in Werkstücktransferkammern und sonstigen Druckkammern von Bearbeitungsmaschinen durch Wasserdampfkondensation zu reduzieren, wenn rasches Auspumpen der das Objekt enthaltenden Kammer bis auf einen Druck nahe dem Vakuum erfolgt.
• Die japanische Patentanmeldung 60-96755 beschreibt eine Vorrichtung zur Dampfabscheidung auf einem in einer Kammer liegenden Substrat. Um das Substrat herum sind Abdeckungen vorgesehen, die eine erste Öffnung haben, um die Dampfabscheidung auf einer Substratoberfläche zu ermöglichen, und eine zweite Öffnung auf der anderen Seite der Oberfläche für die Zufuhr reiner Luft mit einem Druck, der höher ist als der Druck in der Kammer.
• Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die Verunreinigung der kritischen Oberflächen von Wafern und anderen Objekten in Werkstücktransferkammern bzw. Beschickungsschleusen und sonstigen Druckkammern zu begrenzen.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Belüftung einer Kammer zur Verfügung zu stellen, welches den Transport der vom turbulenten Gasstrom in der Beschickungsschleuse aufgewirbelten Teilchen zu der zu bearbeitenden Oberfläche des darin befindlichen Objekts verhindert. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Reduzierung der Verunreinigung solcher Objektoberflächen beim Auspumpen einer Beschickungsschleuse oder einer sonstigen Druckkammer zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kammer, insbesondere eine Werkstücktransferkammer, zur Verfügung zu stellen, welche die zu bearbeitenden Oberflächen von Objekten vor Verunreinigung durch Teilchen beim Belüften oder Auspumpen der Kammer schützt.
• Noch eine Aufgabe der Erfindung ist es, die Verunreinigung der kritischen Oberflächen von Wafern und sonstigen Objekten in Beschickungsschleusen und sonstigen Druckkammern durch kondensierenden Dampf beim Auspumpen der Beschickungsschleuse oder der sonstigen Druckkammer zu verhindern.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schutz eines in einer druckdichten Kammer eines Verfahrensgeräts abgestützten Substrats gegen durch ein Gas während einer Gasdruckänderung innerhalb der Kammer mitgeführte Verunreinigung umfaßt die Stufen der Abdeckung des Substrats, wobei sich in dem Abdeckmittel eine Öffnung befindet, der Veränderung des Druckes des die Verunreinigung mitführenden Gases innerhalb der Kammer durch Hindurchleiten von Gas durch eine Öffnung in der Wand der Kammer und der Einführung eines reinen Gases durch die Öffnung während der Gasdruckänderung und ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine bestimmte Oberfläche des Substrats geschützt ist, und zwar die dem Verfahren zu unterziehende bzw. zu bearbeitende Oberfläche, daß ein Spalt gebildet wird, der sich über die zu schützende Oberfläche erstreckt, wobei der besagte Spalt an die Oberfläche angrenzt, zu dieser parallel ist und eine die Oberfläche und die Spaltöffnung umgebende und mit der Kammer in Kommunikation befindliche Abgrenzung hat, sowie dadurch, daß das Verfahren die Stufen des Leitens des eingeführten reinen Gases entlang dem Spalt und über die zu schützende Oberfläche hinweg und von dem Spalt nach außen entlang dessen Abgrenzung und in die Kammer einschließt, während der Druck des die Verunreinigung mitführenden Gases innerhalb der Kammer geändert wird, um den Fluß von durch Gas mitgeführten Verunreinigungen aus der Kammer in den Spalt und auf die zu schützende Oberfläche zu begrenzen.
• Das erfindungsgemäße Verfahrensgerät (Bearbeitungsvorrichtung), in dem Substrate in einer internen Umgebung, die von einer externen Umgebung getrennt ist, einem Verfahren unterzogen werden (d. h. bearbeitet werden), umfaßt eine Kammer, die gegen die externe Umgebung abgedichtet werden kann, und einen Substrathalter zum Abstützen eines Substrats in der Kammer, eine Gaseinlaßöffnung und eine Gasauslaßöffnung, wobei eine der Öffnungen eine Ablaßöffnung zum Entgasen bzw. Belüften der Kammer auf den Druck der externen Umgebung und die andere Öffnung eine Pumpöffnung zum Auspumpen der Kammer auf den Druck der internen Umgebung ist, sowie Mittel zum Ändern des Druckes innerhalb der Kammer zwischen dem der internen Umgebung und dem der externen Umgebung, eine Abdeckung für das Substrat mit einer darin vorgesehenen Öffnung und Mittel zum Einspeisen eines Gases an der Öffnung, das von Verunreinigungen, gegen die ds Substrat zu schützen ist, relativ frei ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb mindestens eine bestimmte Oberfläche des Substrats, die einem Verfahren unterzogen werden soll, gegen Verunreinigung geschützt ist, und daß das Gerät eine Leitvorrichtung umfaßt, in der sich die Öffnung befindet, wobei die besagte Leitvorrichtung so angeordnet ist, daß sie anschließend an, parallel zu und in geringem Abstand von der zu schützenden Oberfläche angeordnet ist, um einen sich über die zu schützende Oberfläche erstreckenden Spalt zu bilden, wobei der Außenrand des Spaltes die Öffnung und die zu schützende Oberfläche umgibt, sowie Mittel zum Einführen des reinen Gases von dem Gaszufuhrmittel durch die Öffnung in der Leitvorrichtung in den Spalt, und zwar bei einem Druck, der ausreicht, um rings um den Außenrand des Spaltes einen Druck zu erzeugen, der den Druck in der Kammer übersteigt und von der Öffnung bis zu dem Außenrand des Spaltes abnimmt und ausreicht, um einen Fluß des reinen Gases von dem Spalt an dessen Außenrand in Auswärtsrichtung und in die Kammer aufrechtzuerhalten, wenn in der Kammer ein Substrat abgestützt ist und sich der Druck in der besagten Kammer ändert, um dadurch den Fluß von durch Gas mitgeführter Verunreinigung aus der Kammer in den Spalt und auf die zu schützende Oberfläche zu begrenzen.
• Das eingeleitete reine Gas sollte vorzugsweise besonders trocken sein, insbesondere während der Evakuierung der Kammer, so daß sich angrenzend an mindestens eine zu schützende Oberfläche eines in der Kammer abgestützten Objektes eine unter Druck stehende Schicht des reinen, trockenen Gases bildet. Die unter Druck stehende Schicht reinen, trockenen Gases schirmt die Oberfläche des Objekts pneumatisch gegen eine Verunreinigung durch Kondensation der im Gas innerhalb der Kammer mitgeführten Feuchtigkeit ab, wenn es während der Evakuierung der Kammer zur Dampfkondensation kommen sollte.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Abschirm- oder Leitplatte in dichtem Abstand und weitgehend parallel zu der zu schützenden Objektoberfläche gehalten, beispielsweise bei der vorderen Ebene eines in der Kammer befindlichen Halbleiterwafers. Die Platte überdeckt die gesamte Bauelementoberfläche des zu bearbeitenden Wafers und bildet zusammen mit der Bauelementoberfläche des Wafers den Spalt zwischen der Platte und der zu schützenden Oberfläche angrenzend an die Oberfläche. Während des Befüllens und des Evakuierens der Kammer wird durch eine Öffnung in dieser Platte reines, trockenes Gas, beispielsweise Stickstoff oder Argon, eingeleitet. Der Druck des Gases an der Öffnung ist so gewählt, daß am Rand des Spalts entlang der Außenlinie der geschützten Oberfläche ein höherer Druck aufrechterhalten wird als in der Kammerumgebung herrscht, so daß das reine, trockene Gas von der Öffnung aus radial nach außen entlang des Spaltrands strömt, wodurch verhindert oder zumindest erschwert wird, daß vom strömenden Gas aufgenommene Teilchen und während des raschen Auspumpens der Kammer in der Kammer kondensierende Feuchtigkeit in den Spalt gelangen und sich auf der geschützten Oberfläche niederschlagen. Anders betrachtet, wird durch den nach außen gerichteten Gasfluß am Rand des Spalts der Fluß von Teilchen und Dampf, die im Gas mitgeführt werden, abgewiesen, wodurch verhindert wird, daß Teilchen oder Feuchtigkeit aus der Kammer in den Spalt gelangen und sich auf der zu schützenden Oberfläche des in der Kammer befindlichen Objekts absetzen.
• Das Befüllen der Kammer wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß entweder das gesamte Gas durch die Öffnung in der Platte eingeleitet wird, wie vorstehend beschrieben, oder daß zusätzlich durch eine andere Öffnung Gas in die Kammer eingeleitet wird.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Evakuierung der Kammer dadurch erreicht, daß Gas aus der Kammer herausgepumpt wird, während gleichzeitig reines, trockenes Gas durch die Platte und in den Spalt an der zu schützenden Oberfläche des Objekts eingeleitet wird. Das während der Evakuierung der Kammer eingeleitete Gas wird mit einer Strömungsgeschwindigkeit eingeleitet, die ausreicht, um den Spalt zwischen der Platte und der zu schützenden Oberfläche unter einen Druck zu setzen, der höher ist als der Druck in der Kammer. Jedoch erfolgt die Einleitung des Lüftungsgases während des Auspumpens der Kammer mit einer Geschwindigkeit, die klein gegen die Ausströmgeschwindigkeit durch das Pumpen ist.
• Es ist festgestellt worden, daß bei einer Waferbearbeitungsmaschine, bei der nur die Beschickungsschleuse erfindungsgemäß ausgepumpt und belüftet wird, die Anzahl der auf einen Wafer gelangenden Teilchen verringert wird, und zwar von etwa 45 Teilchen pro Wafer auf etwa 10. Durch die Erfindung können somit weniger strenge Anforderungen an die Reinigung der Kammer und des die Kammer umgebenden Bereichs gestellt werden.
• Während die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung hier für die Verwendung für Maschinen beschrieben werden, bei denen die Bearbeitung im Vakuum oder in einer Unterdruckumgebung durchgeführt wird, gelten einige der hier beschriebenen Gegebenheiten auch für bei Überdruck ablaufende Vorgänge. Die mit der Erfindung gelösten Aufgaben und erzielten Vorteile gelten insbesondere für Vorgänge im Vakuum und speziell für Sputtervorgänge. Außerdem gelten einige der hier beschriebenen Gegebenheiten für alle die Fälle, bei denen die Kammer rasch evakuiert und der Druck rasch reduziert wird, oder für die Fälle, bei denen aus anderem Grund in einer solchen Kammer eine Neigung zur Feuchtigkeitskondensation besteht. Die mit der Erfindung gelösten Aufgaben und erzielten Vorteile betreffen insbesondere Vorgänge im Vakuum, und zwar speziell Sputtervorgänge.
• Während die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit Maschinen zum Beschichten oder Ätzen von Halbleiterwafern beschrieben werden, ist der Grundgedanke der Erfindung jedoch auch auf Maschinen und Verfahren anwendbar, bei denen andere Objekte, wie beispielsweise Linsen, oder magnetische, optische oder magnetooptische Scheiben beschichtet, geätzt oder anderweitig in Kammern bearbeitet werden, in denen es zu turbulenten Gasströmungen oder sonstiger Teilchenverteilung kommen kann, oder wo feuchtigkeitsbeladenes Gas rasch durch Auspumpen oder Belüften einer Kammer entfernt wird. Mit der Erfindung werden verschiedene Substratoberflächen, unter anderem die Bauelementoberflächen von Halbleiterwafern, vor Verunreinigung durch Kondensation geschützt. Der Schutz ist wichtig für Kammern, wie beispielsweise Werkstücktransferkammern, die regelmäßig ausgepumpt und belüftet werden, wodurch es zu Druckänderungen kommt, die eine Dampfkondensation in der Kammer bewirken. Auch andere Kammern, beispielsweise Ätz- und Sputterbeschichtungskammern mit reaktionsfähigem Gas, werden ebenfalls ausgepumpt und belüftet, so daß die vorliegende Erfindung für sie von Vorteil ist.
• Die genannten und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Zeichnungen ersichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
• Es zeigen:
• Fig. 1: ein Diagramm, das die Belüftung einer Werkstücktransferkammer oder einer ähnlichen Kammer einer Vakuumbearbeitungsvorrichtung sowie die Bewegung des turbulenten Gases und der vom Gas mitgeführten Verunreinigungsteilchen in einer Werkstücktransferkammer zeigt, die nach dem Stand der Technik gebaut und betrieben wird;
• Fig. 2: ein ähnliches Diagramm wie Fig. 1, wobei die Bewegung des turbulenten Gasstroms und der vom Gas mitgeführten Verunreinigungsteilchen und die Bildung von Kondensat im Gas in einer nach dem Stand der Technik gebauten und betriebenen Kammer beim Auspumpen einer Werkstücktransferkammer oder einer ähnlichen Kammer einer Vakuumbearbeitungsvorrichtung gezeigt werden;
• Fig. 3: ein Diagramm, welches die Belüftung einer Kammer einer erfindungsgemäß gebauten und betriebenen Waferbearbeitungsvorrichtung zeigt;
• Fig. 4: ein Diagramm, welches das Auspumpen einer Kammer einer erfindungsgemäß gebauten und betriebenen Waferbearbeitungsvorrichtung zeigt;
• Fig. 5: einen Querschnitt durch die in Fig. 3 und 4 schematisch dargestellte Werkstücktransferkammer.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
• Eine Werkstücktransferkammer oder sonstige Kammer, die entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung betrieben wird, eignet sich besonders für den Einsatz in einer Waferbearbeitungsvorrichtung, beispielsweise einer Sputterbeschichtungs- und -ätzvorrichtung, wie sie in den zusammen abgetretenen US-Patenten 4 909 695 und 4 915 564 offenbart ist, die beide den Titel "Method and Apparatus for Handling and Processing Wafer-Like Materials" tragen.
• Diese Patente beschreiben ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Wafern, insbesondere zum Sputterbeschichten und -ätzen von Halbleiterwafern, in einer in der Hauptkammer der Maschine aufrechterhaltenen Vakuumumgebung. In der Vorrichtung, die in den Patenten beschrieben wird, können in mehreren Bearbeitungsbereichen der Vakuumhauptbearbeitungskammer Wafer gleichzeitig und nacheinander bearbeitet werden. In der Hauptkammer werden die Wafer auf einem drehbaren Teller gehalten, mit dem sie im Kreis schrittweise mehreren in Winkelabständen angeordneten Bereichen zugeführt werden, darunter mehreren Bearbeitungsbereichen, und einer einzigen Beschickungsschleuse, durch die Wafer in die Hauptkammer eingeführt und wieder herausgenommen werden und somit in die externe Umgebung gelangen bzw. diese verlassen. Die Beschickungsschleuse kann sowohl gegenüber der Hauptkammer als auch gegenüber der externen Umgebung der Maschine abgedichtet werden.
• Die vorgenannten Patente offenbaren auch eine Vorrichtung für den Transport unbearbeiteter Halbleiterwafer aus der externen Umgebung in eine Halterung in der Beschickungsschleuse und für die Entnahme bearbeiteter Wafer aus der Beschickungsschleuse in die externe Umgebung. Diese Patente erklären ausführlich die Bedienung des Wafer-Handhabungsmechanismus, den Aufbau und die Bedienung der Beschickungsschleuse, den Aufbau und die Bedienung des Mechanismus für den Transport eines in einer Halterung liegenden Wafers zwischen der Beschickungsschleuse und Bereichen innerhalb der Hauptbearbeitungskammer und die Einrichtung zum Abdichten der Beschickungsschleuse gegen die Hauptbearbeitungskammer.
• Die Fig. 1 und 2 zeigen Vorrichtungen nach dem Stand der Technik und andere Vorrichtungen, die nicht die erfindungsgemäßen Merkmale tragen. Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Beschickungsschleuse mit den Merkmalen der Erfindung. Fig. 5 zeigt eine Beschickungsschleuse mit den Merkmalen der Beschickungsschleuse nach Fig. 1 und 2 und zusätzlich der erfindungsgemäßen Ausstattung der Beschickungsschleuse nach Fig. 3 und 4.
• Wie in Fig. 5 gezeigt, ist in der Wand 11 einer Waferbearbeitungsvorrichtung 12 eine Beschickungsschleuse 10 vorgesehen. Die Wand 11 begrenzt eine innenliegende Vakuum-Hauptbearbeitungskammer 13, die vorzugsweise kontinuierlich auf einem inneren Vakuumpegel gehalten wird und normalerweise ein anderes Gas als Luft enthält. Bei einer Bearbeitungsvorrichtung zum Sputtern beispielsweise, in welcher das Gas in der internen Umgebung 13 im Laufe eines Beschichtungs- oder Ätzvorgangs ionisiert werden muß, ist das Gas typischerweise ein inertes Gas, wie Argon. Eine externe Umgebung 14 - normalerweise Luft bei normalem Druck - umgibt die Vorrichtung 12 außerhalb der Wand 11 der Hauptkammer der Vorrichtung 12. Die externe Umgebung enthält stets eine gewisse Feuchtigkeit.
• Die Beschickungsschleuse 10 umschließt eine Zwischenkammer bzw. Werkstücktransferkammer 15 zum Werkstücktransfer zwischen der internen Umgebung 13 und der externen Umgebung 14. Die Beschickungsschleuse 10 hat auf ihrer der externen Umgebung 14 zugewandten Seite eine Schleusentür 16, die, wenn sie offen ist, den Durchtritt der zu bearbeitenden Gegenstände aus der Werkstücktransferkammer in die externe Umgebung 14 und umgekehrt ermöglicht. Die Tür 16 schließt dicht, um die externe Umgebung 14 von der Umgebung in der Werkstücktransferkammer 15 zu isolieren. Die Beschickungsschleuse 10 ist ebenfalls mit einem verschließbaren Eingang 17 versehen, durch den hindurch Wafer oder sonstige Substrate zwischen der Werkstücktransferkammer 15 und der internen Umgebung 13 der Hauptkammer, wo sie bearbeitet werden, bewegt werden. Der Eingang 17 ist in Fig. 5 dargestellt als abgedichtet zwischen einem beweglichen Kammerteil 18, welcher einen Träger einer Waferhalterung und den Dichtring 19 zur Wand 11 um die Kammertür 16 hin einspannt.
• Ein Gegenstand, beispielsweise ein Halbleiterwafer 20, liegt in der Werkstücktransferkammer 15 in einer Halterung 21, die auf dem Ring 19 aufliegt. Der Ring 19 ist elastisch mit einem drehbaren Zustellteller 22 verbunden, der sich in der Hauptkammer 13 befindet. Der Kammerteil 18 kann von der Wand 11 wegbewegt werden, so daß er den Eingang 17 zwischen der Werkstücktransferkammer 15 und der Hauptkammer 13 freigibt, damit der Wafer 20 in der Halterung 21 hochkant von der Werkstücktransferkammer 15 zu einem Bearbeitungsbereich in der Hauptkammer 13 und umgekehrt bewegt werden kann, wenn sich der Teller 22 dreht.
• Die Beschickungsschleuse 10 ist mit einer Auslaßöffnung 23 versehen, an die eine Vakuumpumpe 24 zum Auspumpen der Werkstücktransferkammer 15 auf den Vakuumdruck der internen Umgebung der Hauptkammer 13 angeschlossen ist. Die Beschickungsschleuse 10 ist außerdem mit einer Einlaßöffnung 25 zum Belüften oder Wiederbefüllen der Werkstücktransferkammer 15 versehen, damit der Druck in der Werkstücktransferkammer wieder auf den Druck der externen Umgebung 14 gebracht werden kann.
• Ein unbearbeiteter Wafer 20 wird durch die geöffnete Tür 16 der Beschickungsschleuse aus der externen Umgebung 14 in die interne Umgebung der Hauptkammer 13 gebracht, während der Eingang bzw. die Durchtrittsöffnung 17 zwischen der Werkstücktransferkammer 15 und der Hauptkammer 13 abgedichtet ist. Ein bearbeiteter Wafer 20 wird durch die geöffnete Tür 16 von der Werkstücktransferkammer 15 der Beschickungsschleuse 10 in die externe Umgebung 14 gebracht. Die Beförderung des Wafers 20 zwischen der externen Umgebung 14 und der Werkstücktransferkammer 15, einschließlich des Verfahrens und des Mechanismus für den Wafertransport, ist in dem gemeinsam übertragenen US-Patent 4 915 564 offenbart.
• Befindet sich der Wafer in der Umgebung 15 der Kammer 10 und ist die Kammertür 16 geschlossen, so daß die interne Umgebung 15 gegenüber der externen Umgebung 14 abgedichtet ist, wird die Werkstücktransferkammer 15 bis auf denselben Druckpegel ausgepumpt, wie er in der internen Umgebung der Hauptkammer 13 herrscht. Die Pumpe 24 evakuiert die Beschickungsschleuse 10 über die Auslaßöffnung 23. Gleichzeitig mit dem Auspumpen der Beschickungsschleuse 10 kann Ersatzgas durch die Einlaßöffnung 25 der Beschickungsschleuse 10 eingeführt werden, so daß bei dem schließlich in der Beschickungsschleuse 10 erzielten, einem Vakuum nahekommenden Druckpegel dieselbe Gaszusammensetzung gegeben ist wie in der internen Umgebung 13.
• Das Auspumpen der Kammer 15 erfolgt so schnell wie möglich, um eine maximale Dauer des Produktionseinsatzes der Maschine zu erreichen. Das rasche Auspumpen und der damit einhergehende rasche Druckabfall in der Kammer 15 führt häufig zur augenblicklichen Kondensation des vom Gas aus der externen Umgebung 14, die ursprünglich in der Kammer gegeben war, mitgeführten Wasserdampfes. Diese Kondensation führt zu einem Problem, mit dem sich die Erfindung befaßt, wie im folgenden näher ausgeführt wird.
• Wenn die Beschickungsschleuse 10 ausgepumpt ist und die Umgebung der Werkstücktransferkammer 15 denselben Druck aufweist wie die Umgebung in der Hauptkammer 13, wird die Beschickungsschleuse 10 zur internen Umgebung der Hauptkammer 13 hin geöffnet, und die Wafer 20 werden in die Hauptkammer 13 eingeführt, wo sie zur Bearbeitung schrittweise mehrere Bearbeitungsbereiche der Hauptkammer 13 durchlaufen. Eine Sputterbearbeitungsvorrichtung und das Verfahren zum Transport der Wafer 20 von der Beschickungsschleuse durch die Hauptkammer 13 werden in dem gemeinsam übertragenen US-Patent 4 909 695 beschrieben.
• Der Transport der Wafer aus der Hautkammer 13 in die externe Umgebung 14 muß nicht durch dieselbe Beschickungsschleuse erfolgen wie der Transport der Wafer aus der externen Umgebung 14 in die Hauptkammer 13. Jedoch wird vorzugsweise nur eine Beschickungsschleuse 10 für den Wafertransport in beide Richtungen verwendet, wobei bearbeitete und unbearbeitete Wafer in der Beschickungsschleuse ausgetauscht werden. Zur Beschreibung der Erfindung wird somit eine einzige Beschickungsschleuse für beide Richtungen beschrieben.
• Zum Transport eines Wafers 20 aus der Hauptkammer 13 in die externe Umgebung 14 wird die Beschickungsschleuse 10 zur Hauptkammer 13 hin geöffnet, so daß der Wafer 20 von der Hauptkammer 13 durch den Eingang 17 in die Werkstücktransferkammer 15 gelangt. Bei der bevorzugten Vorrichtung 12, die in den vorgenannten Patenten, die Bestandteil dieser Beschreibung sind, beschrieben wird, wird mit der Drehung des Tellers 22 ein bearbeiteter Wafer aus der Hauptkammer 13 in die Werkstücktransferkammer 15 gebracht, während gleichzeitig ein unbearbeiteter Wafer aus der Werkstücktransferkammer 15 in die Hauptkammer 13 verbracht wird, wobei in der Werkstücktransferkammer 15 ein Wafer 20, ein Ring 19 und eine Halterung 21 jeweils gegen einen anderen bzw. eine andere ausgetauscht werden.
• Wenn ein bearbeiteter Wafer 20 in der Beschickungsschleuse 10 zum Transport in die externe Umgebung 14 bereitliegt, wird die Umgebung 15 der Werkstücktransferkammer gegenüber der Hautkammer 13 isoliert, und es wird durch ein Ventil 26 Lüftungsgas in die Kammer 15 eingeblasen, so daß der Druck in der Kammer 15 bis auf den Druck der externen Umgebung 14 ansteigen kann. Nach Druckausgleich zwischen der Kammer 15 und der externen Umgebung 14 wird die Tür 16 der Beschickungsschleuse geöffnet, und der Wafer 20 wird aus der Beschickungsschleuse 10 herausgenommen.
• In den Fig. 1 und 2 sind feste Teilchen 27 eingezeichnet, die die Neigung haben, sich auf verschiedenen Oberflächen in der Kammer 15 der Beschickungsschleuse 10 zu sammeln, wie sie in Beschickungsschleusen nach dem Stand der Technik gefunden werden können. Der Wafer 20 in der Kammer 15 hat auf einer Seite eine Bauelementoberfläche 28, auf der eine Reihe von Halbleiterelementen gebildet werden. Wenn die Teilchen 27 auf die Bauelementoberfläche 28 des Wafers 20 gelangen können, verursachen sie während der Bearbeitungsvorgänge zur Ausbildung der Bauelemente Fehler in den Bauelementen. Dieses Problem stellt sich vor allem beim Einführen der Wafer in die Hauptkammer 13, wie in Fig. 1 gezeigt, tritt jedoch auch beim Herausnehmen der Wafer aus der Hauptkammer 13 auf, wie in Fig. 2 gezeigt, da die Wafer in einigen Fällen von der Werkstücktransferkammer 15 und der Vorrichtung 12 in andere Vorrichtungen verbracht werden, wo sich die Teilchen ebenfalls störend bei den weiteren Bearbeitungsschritten auswirken.
• In Fig. 2 ist die Umgebung in der Kammer 15 unmittelbar nach dem raschen Druckabfall infolge des Auspumpens der Kammer 15 gezeigt. Es ist eine Wolke von Wassertröpfchen bzw. Nebel 27a eingezeichnet, wie sie sich bei diesem Druckabfall in der Kammer 15 der Beschickungsschleuse 10 gerne bildet und in den Kammern von Beschickungsschleusen nach dem Stand der Technik anzutreffen ist. Ebenso wie die Teilchen kann der Nebel 27a, wenn er sich auf der Bauelementoberfläche 28 des Wafers 20 niederschlägt, Fehler in den Baulementen verursachen, die mit den Bearbeitungsvorgängen herzustellen sind. Die auf der Oberfläche 28 kondensierende Feuchtigkeit enthält Festkörper oder gelöste Substanzen, die nach dem Verdunsten der Feuchtigkeit als Verunreinigungen auf der Oberfläche 28 zurückbleiben und sich störend auf die ordnungsgemäße Bearbeitung der Oberfläche 28 auswirken. Dieses Problem stellt sich insbesondere beim Einführen der Wafer in die Hauptkammer 13, wie in Fig. 2 gezeigt.
• Nach dem Stand der Technik bewirken sowohl das Belüften der Werkstücktransferkammer 15 (Fig. 1) als auch das Auspumpen der Werkstücktransferkammer (Fig. 2) einen turbulenten Gasstrom in der internen Umgebung 15 der Kammer 10. Dieser turbulente Gasstrom löst Teilchen 27 von den Oberflächen in der Beschickungsschleuse 10 ab und wirbelt die abgelösten Teilchen durch die Werkstücktransferkammer 15. Einige der vom Gas mitgeführten Teilchen landen auf der Bauelementoberfläche 28 des Wafers 20, und jedes Teilchen kann bei den Halbleiterbauelementen einen Schaden bewirken. Wenn der Wafer 20 rund ist und einen Durchmesser von 20,3 cm (8") hat und auf ihm eine große Anzahl von Bauelementen gebildet werden sollen, können sich durch die sich auf der Bauelementoberfläche 28 absetzenden Teilchen beispielsweise etwa 40 bis 50 fehlerhafte Bauelemente ergeben.
• Beim Stand der Technik kann außerdem sowohl beim Belüften der Werkstücktransferkammer 15 als auch beim Auspumpen der Werkstücktransferkammer ein rascher Druckabfall eine Dampfkondensation in der internen Umgebung 15 der Kammer 10 bewirken. Durch die Kondensation bildet sich im Inneren der Kammer 15 in der Beschickungsschleuse 10 der Nebel 27a. Die vom Gas mitgeführten Wassertröpfchen setzen sich auf der Bauelementoberfläche 28 des Wafers 20 ab und können Fehler in den darauf auszubildenden Halbleiterbauelementen verursachen.
• Entsprechend den Fig. 3 bis 5 ist die erfindungsgemäße Beschickungsschleuse 10 mit einer Führung oder Platte 30 versehen, die in geringem Abstand über der Bauelementoberfläche 28 des Wafers 20 und im wesentlichen parallel dazu angeordnet ist, so daß dazwischen ein Spalt 31 gebildet wird, der die Bauelementoberfläche 20 des Wafers 20 abdeckt. Die Platte 30 ist vorzugsweise kreisförmig und mindestens so groß wie die Bauelementoberfläche 28 des Wafers 20. Da die Platte 30 im allgemeinen plan und parallel zur Bauelementoberfläche 28 des Wafers ist, hat der damit gebildete Spalt eine gleichmäßige Breite. Die Spaltbreite liegt vorzugsweise im Bereich von 1,3 bis 13 mm (0,05 bis 0,50 Zoll), wobei eine Breite von etwa 2,5 mm (0,1 Zoll) bevorzugt wird. Die Platte 30 kann auch die Oberfläche einer anderen, in gleicher Position angebrachten Struktur sein, beispielsweise ein Heizelement für die Vorderfläche, wenn ein solches vorhanden ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung jedoch ist eine Lüftungsleitung 33 vorgesehen, die mit der Einlaßöffnung 25 und einer Öffnung 35 in der Leitplatte 30 über der Bauelementoberfläche 28 verbunden ist. Die Öffnung 35 befindet sich vorzugsweise in der Mitte der Platte 30, damit sowohl beim Lüften (Fig. 3) als auch beim Auspumpen (Fig. 4) der Werkstücktransferkammer 10 bis auf das gewünschte Vakuum das Lüftungsgas von der Einlaßöffnung 25 teilweise oder vollständig auf den Spalt 31 gerichtet wird.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird während des Befüllens gemäß Fig. 3 (beispielsweise durch Belüften) ein Lüftungsgas, beispielsweise trockener Stickstoff oder trockenes Argon, durch die Leitung 33 in die Werkstücktransferkammer 15 eingeblasen, und zwar mittig in den Spalt 31 und von dort radial nach außen und mit einem Druck, der um 6,9 kN/m² bis 21 kN/m² (1 bis 3 psi) über dem Druck in der Werkstücktransferkammer 15 liegt, so daß die Beschickungsschleuse innerhalb von etwa 10 Sekunden den normalen Luftdruck erreicht. Beim Evakuieren der Beschickungsschleuse (beispielsweise durch Auspumpen) ist die Strömungsgeschwindigkeit normalerweise so, daß der Druck in der Werkstücktransferkammer 15 wiederum in etwa 10 Sekunden von normalem Luftdruck auf einen merklichen Vakuumpegel gebracht wird. Da die Werkstücktransferkammer ein Volumen von etwa 1,5 Litern hat, beträgt die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit beim Auspumpen der Kammer anfangs etwa 9 Liter pro Minute. Das eingeleitete Lüftungsgas ist vorzugsweise extrem trocken bei einem Feuchtigkeitsgehalt von typischerweise weniger als zehn Teilen pro Million (ppm). Bei diesem Feuchtigkeitsgehalt kommt es im Lüftungsgas, das das einzige Gas ist, welches mit der zu schützenden Waferoberfläche in Berührung kommt, nicht zur Kondensation.
• Immer wenn Gase in die Werkstücktransferkammer 10 einströmen oder daraus herausströmen, wird ein Strom aus sauberem Lüftungsgas radial nach außen weg vom Spalt 31 um den ganzen Umfang der Bauelementoberfläche 28 des Wafers 20 aufrechterhalten. Dies wird durch die Pfeile 37 angezeigt. Dieser auswärts gerichtete Gasstrom entlang des Umfangs der Bauelementoberfläche 28 wird dadurch aufrechterhalten, daß der Druck des reinen, trockenen Gases an der Öffnung 35 auf einem Wert gehalten wird, der ausreichend höher ist als der Druck in der Kammer 15 entlang den Kanten des Spalts 31. Auf diese Weise werden Teilchen 27, die von den Innenflächen der Werkstücktransferkammer 15 abgelöst werden, und Tröpfchen 27a, die in der Werkstücktransferkammer 15 entstehen, zwar immer noch von dem sich bewegenden Gas mitgeführt, sie werden jedoch durch den radial nach außen gerichteten Strom reinen Lüftungsgases, wie mit den Pfeilen 37 angezeigt, abgewiesen oder anderweitig daran gehindert, mit der Bauelementoberfläche 28 in Berührung zu kommen oder in den Spalt 31 zu gelangen. Das in die Einlaßöffnung 25 eingeleitete Lüftungsgas kann typischerweise zum Beispiel Stickstoffgas aus einer Versorgungsquelle 40 sein, das durch einen Filter 41 geleitet wird, und zwar vorzugsweise durch einen Filter von 0,02 Mikrometern, um darin enthaltene Teilchen zu entfernen, woraufhin es durch das Ventil 26, das ein reines Ventil ist, und zwar vorzugsweise ein Federbalgventil, und den Gasstrom von der Versorgungsquelle 40 steuert, in die elektrolytisch polierte, krümmungsfreie Gasleiturig 45, die mit der Einlaßöffnung 25 zur Beschickungsschleuse 10 verbunden ist, geleitet wird.

Claims (13)

1. Ein Verfahren zum Schutz eines in einer druckdichten Kammer eines Verfahrensgeräts abgestützten Substrats gegen durch ein Gas während einer Gasdruckänderung innerhalb der Kammer mitgeführte Verunreinigung, umfassend die Stufen der Abdeckung des Substrats, wobei sich in dem Abdeckmittel eine Öffnung befindet, der Veränderung des Druckes des die Verunreinigung mitführenden Gases innerhalb der Kammer durch Hindurchleiten von Gas durch eine Öffnung in der Wand der Kammer und der Einführung eines reinen Gases durch die Öffnung während der Gasdruckänderung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine bestimmte Oberfläche des Substrats geschützt ist, und zwar die dem Verfahren zu unterziehende Oberfläche, daß ein Spalt gebildet wird, der sich über die zu schützende Oberfläche erstreckt, wobei der besagte Spalt an die Oberfläche angrenzt, zu dieser parallel ist und eine die Oberfläche und die Spaltöffnung umgebende und mit der Kammer in Kommunikation befindliche Abgrenzung hat, sowie dadurch, daß das Verfahren die Stufen des Leitens des eingeführten reinen Gases entlang dem Spalt und über die zu schützende Oberfläche hinweg und von dem Spalt nach außen entlang dessen Abgrenzung und in die Kammer einschließt, während der Druck des die Verunreinigung mitführenden Gases innerhalb der Kammer geändert wird, um den Fluß von durch Gas mitgeführten Verunreinigungen aus der Kammer in den Spalt und auf die zu schützende Oberfläche zu begrenzen.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Druck durch Erhöhen des Gasdruckes innerhalb der Kammer geändert wird, indem man Gas durch die Öffnung in die Kammer leitet, wobei das besagte Gas mindestens zum Teil das durch die Öffnung eingeführte reine Gas ist.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Druck geändert wird, indem man an einem von dem Spalt entfernten Punkt Gas durch die Öffnung hindurch aus der Kammer entfernt, und zwar bei einer vorbestimmten Fließgeschwindigkeit, bis in der Kammer ein vorbestimmter niedrigerer Druckpegel erreicht ist, und bei dem das reine Gas während des Entfernens von Gas aus dem Spalt in den besagten Spalt eingeführt wird, und zwar mit einer Fließgeschwindigkeit, die geringer ist als die vorbestimmte Fließgeschwindigkeit.

4. Ein Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Gas durch Pumpen des Gases bei einer vorbestimmten Fließgeschwindigkeit aus der Kammer entfernt wird, bis in der Kammer ein Vakuumpegel hergestellt ist.

5. Ein Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei dem das eingeführte reine Gas ein reines trockenes Gas ist, wobei das reine trockene Gas durch die Öffnung in der Leitplatte in den Spalt eingeführt wird und zwar bei einem Druck, der ausreicht, um einen von dem Spalt rings um dessen Außenrand auswärts gerichteten und während der Evakuierung von Gas aus der Kammer in die Kammer führenden Gasfluß aufrechtzuerhalten, um den Fluß von durch Gas mitgeführter Feuchtigkeit aus der Kammer in den Spalt und auf die zu schützende Oberfläche zu begrenzen, um dadurch die Oberfläche gegen Verunreinigung durch Feuchtigkeit zu schützen.

6. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem die Kammer in einem Kreislauf betrieben wird, der mindestens teilweises Füllen der Kammer nach dem Entfernen von Gas daraus durch Einführen des reinen Gases in den Spalt und Leiten des eingeführten reinen Gases während des Füllens entlang der zu schützenden Oberfläche und durch den Spalt hindurch einschließt, so daß es an der Abgrenzung des Spaltes auswärts in die Kammer fließt.

7. Ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, des weiteren umfassend wechselweise Entgasung der Kammer auf den Druck einer externen Umgebung und Pumpen der Kammer auf den Druck einer internen Umgebung, wobei die Einführung von Gas während des Entgasens und Pumpens stattfindet.

8. Ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das reine Gas unter einem Druck eingeführt wird, der ausreicht, um rings um die Abgrenzung des Spaltes einen Druck zu erzeugen, der den Kammerdruck übersteigt, so daß der Fluß reinen Gases von der Spaltabgrenzung auswärts aufrechterhalten wird.

9. Ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Spalt mit einer anschließend an und in Abstand von der zu schützenden Oberfläche angeordneten Leitplatte gebildet wird und das reine Gas in den Spalt durch eine in der Mitte der Platte angeordnete Öffnung eingeführt wird, um den Gasfluß in dem Spalt radial auswärts in allen Richtungen herzustellen.

10. Ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Oberfläche bei turbulentem Gasfluß in der Kammer während des Pumpens bzw. Entgasens der Kammer gegen Verunreinigung durch Teilchen geschützt ist, und bei dem das reine Gas eingeführt wird, wenn immer genügend Gas in der Kammer fließt, um Teilchen von den Wänden der Kammer zu lösen und mitzuführen.

11. Ein Verfahrensgerät, in dem Substrate in einer internen Umgebung, die von einer externen Umgebung getrennt ist, einem Verfahren unterzogen werden, umfassend eine Kammer, die gegen die externe Umgebung abgedichtet werden kann und einen Substrathalter zum Abstützen eines Substrats in der Kammer, eine Gaseinlaßöffnung und eine Gasauslaßöffnung enthält, wobei eine der Öffnungen eine Ablaßöffnung zum Entgasen der Kammer auf den Druck der externen Umgebung und die andere Öffnung eine Pumpöffnung zum Pumpen der Kammer auf den Druck der internen Umgebung ist, sowie Mittel zum Ändern des Druckes innerhalb der Kammer zwischen dem der internen Umgebung und dem der externen Umgebung, eine Abdeckung für das Substrat mit einer darin vorgesehenen Öffnung und Mittel zum Einspeisen eines Gases an der Öffnung, das von Verunreinigungen, gegen die das Substrat zu schützen ist, relativ frei ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb mindestens eine bestimmte Oberfläche (28) des Substrats (20), die einem Verfahren unterzogen werden soll, gegen Verunreinigung geschützt ist, und daß das Gerät eine Leitvorrichtung (30) umfaßt, in der sich die Öffnung (35) befindet, wobei die besagte Leitvorrichtung so angeordnet ist, daß sie anschließend an, parallel zu und in geringem Abstand von der zu schützenden Oberfläche (28) angeordnet ist, um einen sich über die zu schützende Oberfläche (28) erstreckenden Spalt (31) zu bilden, wobei der Außenrand des Spaltes (31) die Öffnung (35) und die zu schützende Oberfläche (28) umgibt, sowie Mittel (26) zum Einführen des reinen Gases von dem Gaszufuhrmittel (40) durch die Öffnung (35) in der Leitvorrichtung in den Spalt (31), und zwar bei einem Druck, der ausreicht, um rings um den Außenrand des Spaltes (31) einen Druck zu erzeugen, der den Druck in der Kammer (15) übersteigt und von der Öffnung (35) bis zu dem Außenrand des Spaltes (31) abnimmt und ausreicht, um einen Fluß des reinen Gases von dem Spalt (31) an dessen Außenrand in Auswärtsrichtung und in die Kammer (15) aufrechtzuerhalten, wenn in der Kammer (15) ein Substrat (20) abgestützt ist und sich der Druck in der besagten Kammer ändert, um dadurch den Fluß von durch Gas mitgeführter Verunreinigung aus der Kammer (15) in den Spalt (31) und auf die zu schützende Oberfläche (28) zu begrenzen.

12. Ein Verfahrensgerät nach Anspruch 11, bei dem das Mittel zum Ändern des Druckes ein an der Auslaßöffnung (23) angeschlossenes Mittel (24) zum Pumpen von Gas aus der Kammer (13) umfaßt, um dadurch den darin vorherrschenden Druck zu reduzieren, und das Mittel zum Einführen von reinem Gas eine Versorgung von reinem trockenem Gas (40) und Mittel zum Einführen des reinen trockenen Gases von der Versorgung (40) in den Spalt (31) durch die in der Leitplatte (30) befindliche Öffnung (35) umfaßt, um dadurch das Eindringen von möglicherweise in der Kammer (13) gebildeter Kondensation in den Spalt (31) und Kontakt der besagten Kondensation mit der zu schützenden Oberfläche (28) einzuschränken.

13. Gerät nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, bei dem die Kammer eine Werkstücktransferkammer (15) mit einer die Kammer (15) umschließenden Wand ist, wobei sich in der besagten Wand eine Tür (16) befindet, um die Kammer (15) wechselweise im Verhältnis zu der externen Umgebung (14) zu öffnen bzw. abzudichten und zwecks Durchgang von Substraten (20) in die Kammer (15) hinein und aus ihr heraus, wenn die Kammer im Verhältnis zu der externen Umgebung (14) offen ist, während in dem Gerät ein abdichtbarer Eingang (17) vorgesehen ist, der zu wechselweisem Öffnen der Kammer (15) und Abdichten der Kammer (15) im Verhältnis zu der internen Umgebung (13) und als Durchgang für Substrate (20) in die Kammer (15) und aus dieser heraus dient, wenn die Kammer (15) im Verhältnis zu der internen Umgebung (13) offen ist, und in dem die Gaseinlaß- und Gasauslaßöffnungen (23, 25) mit der Werkstücktransferkammer (15) in Kommunikation sind, wobei das Mittel zum Verhüten vom Verunreinigung des Substrats (20) durch von durch Gas mitgeführte verunreinigende Stoffe so betrieben werden kann, daß Verunreinigung während des Evakuierens bzw. Füllens der Werkstücktransferkammer (15) verhindert wird.