一種密封結構及一種半導體設備的制作方法

本發明涉及半導體設備技術領域，具體涉及一種密封結構以及具有該密封結構的半導體設備。

背景技術：

在半導體工藝設備中，要使晶圓進入反應腔室進行工藝，不可避免需要將晶圓盒門打開并對其中的晶圓進行傳送，晶圓傳送過程中，晶圓暴露的區域需要控制較低的氧含量，而該暴露的區域通常是相當密閉空間，并通過向該密閉控制充入氮氣或其他惰性氣體包裝較低的氧含量。該密閉區域通常稱之為微環境。

要保證微環境較低的氧含量，設備各個接口部分或者晶圓傳送位置需要進行良好的密封隔離。

將晶圓傳送到工藝腔室，是通過晶圓盒與微環境之間的接口進行的，在該接口位置，晶圓盒開門機構將晶圓盒蓋子打開，安裝在微環境內部的晶圓傳送機械手將晶圓從晶圓盒取出，然后傳送到工藝設備需要的位置。由于要維持微環境的密封性，晶圓盒與微環境之間的接口就必然需要進行密封，這樣才能保證微環境的氧含量。通常的做法是在晶圓盒與微環境之間的接口位置設置可壓縮的密封墊，通過密封圈的壓縮量產生的形變進行晶圓盒與微環境之間的密封，但由于壓緊密封墊產生壓縮量需要一定的壓緊力，如果壓緊力不夠，導致密封性能不好，氧含量控制就達不到設備要求。但如果壓緊力大，因為晶圓盒標準固定方式都是底部固定，這樣晶圓盒與密封墊壓緊產生的反作用力會導致晶圓盒產生后仰，同樣會導致密封不良，并且晶圓盒產生后仰會影響晶圓在晶圓盒內的位置精度，從而導致晶圓傳送失敗甚至導致晶圓與傳送裝置碰撞或劃傷破壞。業界都在致力于徹底解決這種問題，部分采用在晶圓盒頂部壓緊晶圓盒或其他鎖緊裝置防止晶圓盒位置精度變化，但這些機構結構復雜，成本高且可靠性低。

技術實現要素：

為了克服以上問題，本發明旨在提供一種密封結構，無需壓縮量即可實現高精度密封。

為了達到上述目的，本發明提供了一種密封結構，所述密封結構具有支撐圈和與之相緊密貼合的柔性密封圈；支撐圈的內圈相對于外圈向外傾斜，柔性密封圈緊密貼合與支撐圈向外傾斜的一側而設置，使得柔性密封圈依附于支撐圈也形成向外傾斜的內圈；柔性密封圈的內圈頂部超出支撐圈的內圈頂部的一端形成活動部；密封物體向密封圈的內圈插入時，從密封圈向外傾斜的一側向密封圈移動，并且密封物體推著活動部以支撐部的內圈頂部為支點且隨著密封物體的移動方向而旋轉，使得活動部側面完全緊密貼合與密封物體表面。

優選地，所述密封結構還具有壓板框和固定板；固定板的一側具有傾斜上部，使得固定板緊密貼合于支撐圈的與柔性密封圈相對的一側，并且壓板框緊密貼合在柔性密封圈的外圈的與支撐圈相對的一側，從而使柔性密封圈和支撐圈固定于壓板框和固定板之間。

優選地，所述固定板呈連續的框或環。

優選地，所述固定板分散固定于支撐圈的側面。

優選地，所述活動部的一側與密封物體表面緊密貼合時，所述活動部與所述密封圈的外圈相平行。

優選地，所述密封圈的厚度小于所述支撐圈的厚度。

優選地，所述密封圈的厚度在0.3mm以下，所述支撐圈的厚度為1～3mm。

優選地，所述密封圈的材料為有機高分子材料。

優選地，所述支撐圈的材料為有機高分子材料。

為了達到上述目的，本發明還提供了一種半導體設備，其具有微環境腔室、連通微環境腔室和外界的接口，在微環境腔室的接口處設置有上述任意一項所述的密封結構，從而使物體的側壁與所述活動部緊密貼合。

本發明的密封結構，當物體從密封圈向外傾斜的一側向密封圈移動，并準備向密封圈的內圈插入時，物體推著活動部以支撐部的內圈頂部的一點為支點且隨著物體的移動方向而旋轉，使得活動部側面完全緊密貼合與物體表面，從而實現密封圈與物體緊密貼合。

附圖說明

圖1為本發明的一個較佳實施例的半導體設備結構的立體示意圖

圖2為本發明的一個較佳實施例的半導體設備結構的立體示意圖

圖3為本發明的一個較佳實施例的晶圓盒與半導體設備的相對位置關系的截面結構示意圖

圖4為圖3中的圓圈所示結構的放大結構示意圖

具體實施方式

為使本發明的內容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本發明的內容作進一步說明。當然本發明并不局限于該具體實施例，本領域內的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發明的保護范圍內。

以下結合附圖1～4和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式、使用非精準的比例，且僅用以方便、清晰地達到輔助說明本實施例的目的。

請參閱圖1，本發明的一個實施例中的半導體設備，包括：晶圓盒支撐臺1，微環境腔室2，密封結構3，微環境腔室2的接口，還具有打開晶圓盒的打開機構4和晶圓傳送裝置。通常狀態下，接口處于關閉狀態，當需要從外界拾取晶圓時，晶圓傳送裝置拾取晶圓從接口處進入微環境腔室2中，例如，機械手伸出到接口外，拾取晶圓后縮回到微環境腔室2中，此外，請參閱圖2，本發明的另一個實施例中，包括：晶圓盒支撐臺1’，微環境腔室2’，密封結構3’，微環境腔室2’的接口，打開機構4’，晶圓盒支撐臺1’還具有晶圓盒鎖緊機構5，從圖2中看到，接口處，微環境腔室2’與外界處于隔離狀態，接口處的封閉腔體上設置有開口，機械手可以從封閉窗口伸出，從而從晶圓盒中拾取晶圓。

請結合圖1和圖3，當需要將晶圓放入微環境腔室2進行處理時，把晶圓盒6裝載于晶圓盒支撐臺1上，由于微環境腔室需要高度密封狀態，為了避免微環境腔室2的接口與外界連通時造成微環境腔室2與外界接觸，從而在接口處設置密封結構3，實現微環境腔室2的接口與外界之間的良好密封隔離。

請參閱圖4，本實施例的密封結構，具有柔性密封圈9和與之緊密貼合的支撐圈10，支撐圈10的內圈相對于外圈向外傾斜，柔性密封圈9緊密貼合與支撐圈10向外傾斜的一側而設置，使得柔性密封圈9依附于支撐圈10也形成向外傾斜的內圈；柔性密封圈9的內圈頂部超出支撐圈10的內圈頂部的一端形成活動部91。

為了使支撐圈10和柔性密封圈9之間更加緊密貼合，對物體進行密封時不會導致支撐圈10和柔性密封圈9之間的松動或滑動，本實施例還提供了壓板框8和固定板11，支撐圈10和柔性密封圈9夾設在壓板框8和固定板11之間。固定板11的一側具有傾斜上部，使得固定板11緊密貼合于支撐圈10的與柔性密封圈9相對的一側，也即是，固定板11的傾斜上部與支撐圈10的傾斜內圈相平行并且緊密貼合。壓板框8緊密貼合在柔性密封圈9的外圈的與支撐圈10相對的一側，從而使柔性密封圈9和支撐圈10固定于壓板框8和固定板11之間。因此，整個密封結構中，壓板框8、柔性密封圈9、支撐圈10和固定板11依次堆疊且具有相同的中心軸。固定板11可以呈連續的框或環，當然，固定板11也可以分散固定于支撐圈10的一側。

請再次參閱圖4，圖4中，晶圓盒6從密封圈9向外傾斜的一側向密封圈9移動，并準備向密封圈9的內圈插入時，晶圓盒6推著活動部91以支撐部10的內圈頂部的一點O為支點且隨著晶圓盒6的移動方向而旋轉，使得活動部91側面完全緊密貼合與晶圓盒6表面，從而實現對晶圓盒6和開口之間的密封，以及對微環境腔室的密封。圖4中，活動部91從初始位置A旋轉到終止位置B，此時，活動部91的一側與晶圓盒6表面緊密貼合，活動部91與密封圈9的外圈相平行。然后，打開機構將晶圓盒6打開，晶圓傳送裝置將晶圓傳送至微環境腔室2。

為了使活動部的變形更加順滑同時使柔性密封圈與支撐圈實現更加緊密貼合，柔性密封圈的材料優選為容易變形材料，較佳的為高分子材料例如PTFE、PFA等；并且，為了更加易于變形，優選地柔性密封圈的厚度非常薄，密封圈的厚度在0.3mm以下。

此外，支撐圈應當具有一定的強度，從而能夠支撐柔性密封圈，特別是在活動部變形時對活動部的旋轉提供引導，較佳的，支撐圈的材料為有機高分子材料，支撐圈的厚度為1～3mm。同時，支撐圈的厚度還可以大于柔性密封圈的厚度，從而使支撐圈對密封圈起到更為有力的支撐。

本實施例中，支撐圈需要一定的強度支撐密封薄片，同時也具備一定彈性，可輔助密封薄片的變形和變形恢復。較佳的，支撐圈可以為PTFE或PFA，該支撐圈為環形薄片圈結構，較佳的，厚度為2mm，該支撐圈具有一定強度，其作用是支撐密封圈，并對其形狀變化進行引導，從而保證整個密封結構與物體例如晶圓盒進行良好貼合。

需要說明的是，本實施例中，支撐圈的內圈和外圈分別是支撐圈的傾斜部分和豎直部分。柔性密封圈的內圈和外圈分別是柔性密封圈的傾斜部分和豎直部分。

雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然所述實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發明，本領域的技術人員在不脫離本發明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發明所主張的保護范圍應以權利要求書所述為準。