一种密封结构及一种半导体设备的制作方法

本发明涉及半导体设备技术领域，具体涉及一种密封结构以及具有该密封结构的半导体设备。

背景技术：

在半导体工艺设备中，要使晶圆进入反应腔室进行工艺，不可避免需要将晶圆盒门打开并对其中的晶圆进行传送，晶圆传送过程中，晶圆暴露的区域需要控制较低的氧含量，而该暴露的区域通常是相当密闭空间，并通过向该密闭控制充入氮气或其他惰性气体包装较低的氧含量。该密闭区域通常称之为微环境。

要保证微环境较低的氧含量，设备各个接口部分或者晶圆传送位置需要进行良好的密封隔离。

将晶圆传送到工艺腔室，是通过晶圆盒与微环境之间的接口进行的，在该接口位置，晶圆盒开门机构将晶圆盒盖子打开，安装在微环境内部的晶圆传送机械手将晶圆从晶圆盒取出，然后传送到工艺设备需要的位置。由于要维持微环境的密封性，晶圆盒与微环境之间的接口就必然需要进行密封，这样才能保证微环境的氧含量。通常的做法是在晶圆盒与微环境之间的接口位置设置可压缩的密封垫，通过密封圈的压缩量产生的形变进行晶圆盒与微环境之间的密封，但由于压紧密封垫产生压缩量需要一定的压紧力，如果压紧力不够，导致密封性能不好，氧含量控制就达不到设备要求。但如果压紧力大，因为晶圆盒标准固定方式都是底部固定，这样晶圆盒与密封垫压紧产生的反作用力会导致晶圆盒产生后仰，同样会导致密封不良，并且晶圆盒产生后仰会影响晶圆在晶圆盒内的位置精度，从而导致晶圆传送失败甚至导致晶圆与传送装置碰撞或划伤破坏。业界都在致力于彻底解决这种问题，部分采用在晶圆盒顶部压紧晶圆盒或其他锁紧装置防止晶圆盒位置精度变化，但这些机构结构复杂，成本高且可靠性低。

技术实现要素：

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种密封结构，无需压缩量即可实现高精度密封。

为了达到上述目的，本发明提供了一种密封结构，所述密封结构具有支撑圈和与之相紧密贴合的柔性密封圈；支撑圈的内圈相对于外圈向外倾斜，柔性密封圈紧密贴合与支撑圈向外倾斜的一侧而设置，使得柔性密封圈依附于支撑圈也形成向外倾斜的内圈；柔性密封圈的内圈顶部超出支撑圈的内圈顶部的一端形成活动部；密封物体向密封圈的内圈插入时，从密封圈向外倾斜的一侧向密封圈移动，并且密封物体推着活动部以支撑部的内圈顶部为支点且随着密封物体的移动方向而旋转，使得活动部侧面完全紧密贴合与密封物体表面。

优选地，所述密封结构还具有压板框和固定板；固定板的一侧具有倾斜上部，使得固定板紧密贴合于支撑圈的与柔性密封圈相对的一侧，并且压板框紧密贴合在柔性密封圈的外圈的与支撑圈相对的一侧，从而使柔性密封圈和支撑圈固定于压板框和固定板之间。

优选地，所述固定板呈连续的框或环。

优选地，所述固定板分散固定于支撑圈的侧面。

优选地，所述活动部的一侧与密封物体表面紧密贴合时，所述活动部与所述密封圈的外圈相平行。

优选地，所述密封圈的厚度小于所述支撑圈的厚度。

优选地，所述密封圈的厚度在0.3mm以下，所述支撑圈的厚度为1～3mm。

优选地，所述密封圈的材料为有机高分子材料。

优选地，所述支撑圈的材料为有机高分子材料。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种半导体设备，其具有微环境腔室、连通微环境腔室和外界的接口，在微环境腔室的接口处设置有上述任意一项所述的密封结构，从而使物体的侧壁与所述活动部紧密贴合。

本发明的密封结构，当物体从密封圈向外倾斜的一侧向密封圈移动，并准备向密封圈的内圈插入时，物体推着活动部以支撑部的内圈顶部的一点为支点且随着物体的移动方向而旋转，使得活动部侧面完全紧密贴合与物体表面，从而实现密封圈与物体紧密贴合。

附图说明

图1为本发明的一个较佳实施例的半导体设备结构的立体示意图

图2为本发明的一个较佳实施例的半导体设备结构的立体示意图

图3为本发明的一个较佳实施例的晶圆盒与半导体设备的相对位置关系的截面结构示意图

图4为图3中的圆圈所示结构的放大结构示意图

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

以下结合附图1～4和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。

请参阅图1，本发明的一个实施例中的半导体设备，包括：晶圆盒支撑台1，微环境腔室2，密封结构3，微环境腔室2的接口，还具有打开晶圆盒的打开机构4和晶圆传送装置。通常状态下，接口处于关闭状态，当需要从外界拾取晶圆时，晶圆传送装置拾取晶圆从接口处进入微环境腔室2中，例如，机械手伸出到接口外，拾取晶圆后缩回到微环境腔室2中，此外，请参阅图2，本发明的另一个实施例中，包括：晶圆盒支撑台1’，微环境腔室2’，密封结构3’，微环境腔室2’的接口，打开机构4’，晶圆盒支撑台1’还具有晶圆盒锁紧机构5，从图2中看到，接口处，微环境腔室2’与外界处于隔离状态，接口处的封闭腔体上设置有开口，机械手可以从封闭窗口伸出，从而从晶圆盒中拾取晶圆。

请结合图1和图3，当需要将晶圆放入微环境腔室2进行处理时，把晶圆盒6装载于晶圆盒支撑台1上，由于微环境腔室需要高度密封状态，为了避免微环境腔室2的接口与外界连通时造成微环境腔室2与外界接触，从而在接口处设置密封结构3，实现微环境腔室2的接口与外界之间的良好密封隔离。

请参阅图4，本实施例的密封结构，具有柔性密封圈9和与之紧密贴合的支撑圈10，支撑圈10的内圈相对于外圈向外倾斜，柔性密封圈9紧密贴合与支撑圈10向外倾斜的一侧而设置，使得柔性密封圈9依附于支撑圈10也形成向外倾斜的内圈；柔性密封圈9的内圈顶部超出支撑圈10的内圈顶部的一端形成活动部91。

为了使支撑圈10和柔性密封圈9之间更加紧密贴合，对物体进行密封时不会导致支撑圈10和柔性密封圈9之间的松动或滑动，本实施例还提供了压板框8和固定板11，支撑圈10和柔性密封圈9夹设在压板框8和固定板11之间。固定板11的一侧具有倾斜上部，使得固定板11紧密贴合于支撑圈10的与柔性密封圈9相对的一侧，也即是，固定板11的倾斜上部与支撑圈10的倾斜内圈相平行并且紧密贴合。压板框8紧密贴合在柔性密封圈9的外圈的与支撑圈10相对的一侧，从而使柔性密封圈9和支撑圈10固定于压板框8和固定板11之间。因此，整个密封结构中，压板框8、柔性密封圈9、支撑圈10和固定板11依次堆叠且具有相同的中心轴。固定板11可以呈连续的框或环，当然，固定板11也可以分散固定于支撑圈10的一侧。

请再次参阅图4，图4中，晶圆盒6从密封圈9向外倾斜的一侧向密封圈9移动，并准备向密封圈9的内圈插入时，晶圆盒6推着活动部91以支撑部10的内圈顶部的一点O为支点且随着晶圆盒6的移动方向而旋转，使得活动部91侧面完全紧密贴合与晶圆盒6表面，从而实现对晶圆盒6和开口之间的密封，以及对微环境腔室的密封。图4中，活动部91从初始位置A旋转到终止位置B，此时，活动部91的一侧与晶圆盒6表面紧密贴合，活动部91与密封圈9的外圈相平行。然后，打开机构将晶圆盒6打开，晶圆传送装置将晶圆传送至微环境腔室2。

为了使活动部的变形更加顺滑同时使柔性密封圈与支撑圈实现更加紧密贴合，柔性密封圈的材料优选为容易变形材料，较佳的为高分子材料例如PTFE、PFA等；并且，为了更加易于变形，优选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，支撑圈应当具有一定的强度，从而能够支撑柔性密封圈，特别是在活动部变形时对活动部的旋转提供引导，较佳的，支撑圈的材料为有机高分子材料，支撑圈的厚度为1～3mm。同时，支撑圈的厚度还可以大于柔性密封圈的厚度，从而使支撑圈对密封圈起到更为有力的支撑。

本实施例中，支撑圈需要一定的强度支撑密封薄片，同时也具备一定弹性，可辅助密封薄片的变形和变形恢复。较佳的，支撑圈可以为PTFE或PFA，该支撑圈为环形薄片圈结构，较佳的，厚度为2mm，该支撑圈具有一定强度，其作用是支撑密封圈，并对其形状变化进行引导，从而保证整个密封结构与物体例如晶圆盒进行良好贴合。

需要说明的是，本实施例中，支撑圈的内圈和外圈分别是支撑圈的倾斜部分和竖直部分。柔性密封圈的内圈和外圈分别是柔性密封圈的倾斜部分和竖直部分。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。