本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種微環(huán)境與晶圓盒之間接口的密封裝置及密封方法。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體工藝設(shè)備中，晶圓通過晶圓盒傳送進(jìn)入反應(yīng)腔室進(jìn)行工藝，工藝完成后再將晶圓送回晶圓盒，從而不可避免需要將晶圓盒門打開并對其中的晶圓進(jìn)行取放。晶圓取放過程中，晶圓暴露的所在區(qū)域需要控制較低的氧含量，而該暴露的區(qū)域通常是相對密閉空間，并通過向該密閉空間控制充入氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w來保證較低的氧含量。該密閉空間通常稱之為微環(huán)境。

要保證微環(huán)境較低的氧含量，對設(shè)備各個(gè)接口部分或者晶圓傳送位置需要進(jìn)行良好的密封隔離。

將晶圓傳送到工藝腔室時(shí)，是通過微環(huán)境與晶圓盒之間的接口進(jìn)行的，當(dāng)晶圓盒位于該接口位置時(shí)，由接口處設(shè)置的晶圓盒開門機(jī)構(gòu)將晶圓盒蓋子打開，并通過安裝在微環(huán)境內(nèi)部的晶圓傳取機(jī)械手將晶圓從晶圓盒中取出，然后再傳送到工藝設(shè)備需要的位置。

由于需要維持微環(huán)境的密封性，就必然需要對微環(huán)境與晶圓盒之間的接口進(jìn)行密封，這樣才能保證微環(huán)境的氧含量。通常的做法是在微環(huán)境與晶圓盒之間的接口位置環(huán)繞設(shè)置可壓縮的密封圈，通過晶圓盒壓緊密封圈時(shí)的壓縮量所產(chǎn)生的形變進(jìn)行晶圓盒與微環(huán)境之間的密封。

密封圈的安裝方式與位置調(diào)整功能直接決定晶圓盒與微環(huán)境之間的密封效果和晶圓取放的安全性問題。通常，現(xiàn)有采用燕尾槽嵌入式的密封圈安裝方式在使用過程中存在著受壓引起密封圈脫離燕尾槽的危險(xiǎn)；同時(shí)，由于在壓緊式密封方式中，晶圓盒的定位是由密封圈的安裝底板(密封圈固定板)、密封圈壓縮量及壓緊裝置共同決定的，尤其密封圈的安裝底板是密封圈和壓緊裝置的定位基準(zhǔn)，必須要求其定位準(zhǔn)確，并且具備調(diào)整能力，以防止晶圓與傳送裝置碰撞或劃傷破壞。

業(yè)界都在致力于徹底解決上述密封問題，部分采用在晶圓盒底部增加壓緊晶圓盒裝置或其他鎖緊裝置防止晶圓盒位置精度發(fā)生變化，但這些機(jī)構(gòu)定位精度仍較差，調(diào)整能力有限且可靠性較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種微環(huán)境與晶圓盒之間接口的密封裝置及密封方法，在保證密封性能的同時(shí)，還能夠?qū)A盒的定位位置進(jìn)行精確調(diào)整，從而可以較好地保證晶圓傳送的可靠性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種微環(huán)境與晶圓盒之間接口的密封裝置，包括：

框形密封圈固定板，密封疊設(shè)于接口面向晶圓盒的一側(cè)；

框形密封圈支撐板，可調(diào)節(jié)疊設(shè)于密封圈固定板外側(cè)；

框形密封圈，固定在密封圈支撐板上，并至少將其內(nèi)外兩側(cè)壁的部分環(huán)繞覆蓋；

其中，當(dāng)晶圓盒向接口移動并壓緊密封圈支撐板時(shí)，通過使密封圈支撐板產(chǎn)生彈性形變，使密封圈支撐板兩側(cè)的密封圈對應(yīng)壓縮產(chǎn)生形變，形成晶圓盒與密封圈支撐板之間以及密封圈支撐板與密封圈固定板之間的密封，從而對接口進(jìn)行有效密封。

優(yōu)選地，所述密封圈支撐板通過若干調(diào)節(jié)螺釘調(diào)整其在密封圈固定板上的安裝水平度和垂直度及安裝位置。

優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)螺釘一端穿過密封圈固定板與密封圈支撐板固接，另一端通過鎖緊螺母與密封圈固定板形成自鎖。

優(yōu)選地，所述密封圈由密封圈支撐板下方將其內(nèi)外兩側(cè)壁至少部分環(huán)繞包覆。

優(yōu)選地，所述密封圈通過密封圈固定螺釘與密封圈支撐板固定。

優(yōu)選地，所述密封圈固定螺釘通過設(shè)于密封圈支撐板外側(cè)的壓板框?qū)γ芊馊M(jìn)行安裝定位。

優(yōu)選地，所述密封圈支撐板的內(nèi)緣具有向外側(cè)的第一突起部。

優(yōu)選地，位于密封圈支撐板內(nèi)側(cè)的密封圈具有抵觸密封圈固定板的第二突起部。

一種微環(huán)境與晶圓盒之間接口的密封方法，采用上述的微環(huán)境與晶圓盒之間接口的密封裝置，包括以下步驟：

步驟S01：提供一測試用晶圓盒，向微環(huán)境與晶圓盒之間接口方向移動晶圓盒，直至晶圓盒正面壓住位于接口外側(cè)的密封圈；

步驟S02：調(diào)整晶圓盒的壓緊力，以使密封圈產(chǎn)生一定的壓縮量；

步驟S03：測量晶圓盒的水平度和垂直度及其與密封圈之間的相對位置，據(jù)此調(diào)整密封圈支撐板在密封圈固定板上的安裝水平度和垂直度及安裝位置；

步驟S04：重復(fù)上述步驟，直至晶圓盒壓緊密封圈時(shí)的水平度和垂直度達(dá)標(biāo)，以及密封圈的壓縮量達(dá)標(biāo)為止；

步驟S05：采用生產(chǎn)用晶圓盒，通過密封裝置與接口密封，對晶圓進(jìn)行傳送。

優(yōu)選地，步驟S02中，對密封圈的下邊框壓縮量進(jìn)行測量，步驟S04中，對密封圈的四周邊框壓縮量分別進(jìn)行測量，并直至其一致為止。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)采用本發(fā)明的密封結(jié)構(gòu)，可以有效實(shí)現(xiàn)晶圓盒與微環(huán)境之間的良好密封，保證微環(huán)境的潔凈度和低氧含量要求，以及片盒打開后對晶片的潔凈度要求。

2)本發(fā)明的密封結(jié)構(gòu)能在安裝和維護(hù)使用過程中，實(shí)現(xiàn)晶圓盒位置的精確調(diào)整和定位，避免晶圓盒位置精度的變化導(dǎo)致晶圓在傳輸過程中產(chǎn)生碰撞或劃傷，從而可以保證較好的晶圓傳送可靠性。

3)本發(fā)明通過設(shè)計(jì)固定安裝式密封結(jié)構(gòu)，保證了密封圈安裝的穩(wěn)定性，在使用過程中不會隨著晶圓盒的重復(fù)動作產(chǎn)生脫離以危害晶圓安全，并可簡化檢查維護(hù)流程，降低設(shè)備使用維護(hù)成本。

附圖說明

圖1是一種微環(huán)境與晶圓盒之間的接口狀態(tài)示意圖；

圖2是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種微環(huán)境與晶圓盒之間接口的密封裝置結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；

圖3是圖2中a部局部結(jié)構(gòu)放大示意圖；

圖4是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的密封圈固定板與密封圈支撐板及密封圈的配合狀態(tài)示意圖；

圖5是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的調(diào)節(jié)螺釘在密封圈固定板上的設(shè)置位置示意圖；

圖中1.晶圓盒支撐平臺，2.微環(huán)境，3.密封區(qū)域，4.晶圓盒開門機(jī)構(gòu)，5.晶圓盒底部鎖緊裝置，6.晶圓盒，7.壓板框，8.密封圈，9.密封圈支撐板，10.密封圈固定板，11.鎖緊螺母，12.調(diào)節(jié)螺釘，13.密封圈固定螺釘，14.晶圓盒壓緊裝置，15.接口，16.第一突起部，17.第二突起部。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

需要說明的是，在下述的具體實(shí)施方式中，在詳述本發(fā)明的實(shí)施方式時(shí)，為了清楚地表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以便于說明，特對附圖中的結(jié)構(gòu)不依照一般比例繪圖，并進(jìn)行了局部放大、變形及簡化處理，因此，應(yīng)避免以此作為對本發(fā)明的限定來加以理解。

在以下本發(fā)明的具體實(shí)施方式中，請參閱圖1，圖1是一種微環(huán)境與晶圓盒之間的接口狀態(tài)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的一種微環(huán)境與晶圓盒之間接口的密封裝置，設(shè)置在微環(huán)境與晶圓盒之間接口15的外側(cè)位置，并環(huán)繞接口設(shè)置；具體位于圖示的密封區(qū)域3的位置。微環(huán)境2側(cè)壁設(shè)有接口15，用于傳送晶圓；接口內(nèi)側(cè)設(shè)有晶圓盒開門機(jī)構(gòu)4，用于將晶圓盒蓋子打開，并通過安裝在微環(huán)境內(nèi)部的晶圓傳取機(jī)械手將晶圓從晶圓盒取出，然后傳送到工藝設(shè)備需要的位置。接口外側(cè)(接口面向晶圓盒的一側(cè))設(shè)有晶圓盒支撐平臺1，用于放置傳送至的晶圓盒。晶圓盒支撐平臺設(shè)有晶圓盒底部鎖緊裝置5，可實(shí)現(xiàn)對晶圓盒底部進(jìn)行固定。

請參閱圖2和圖3，圖2是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種微環(huán)境與晶圓盒之間接口的密封裝置結(jié)構(gòu)側(cè)視圖，圖3是圖2中a部局部結(jié)構(gòu)放大示意圖。如圖2、圖3所示，本發(fā)明的一種微環(huán)境與晶圓盒之間接口的密封裝置，包括：密封圈固定板10，密封圈支撐板9，密封圈8等幾個(gè)主要部分。

密封圈固定板10為框形(環(huán)狀)，其密封疊設(shè)于接口15外側(cè)的微環(huán)境側(cè)壁上，并處于密封區(qū)域3的位置；密封圈固定板中部設(shè)有密封窗口，其位置及大小與接口對應(yīng)。密封圈固定板也可與微環(huán)境側(cè)壁形成一體式結(jié)構(gòu)。

密封圈支撐板9也為對應(yīng)的框形，并以可調(diào)節(jié)方式疊設(shè)于密封圈固定板10的外側(cè)。密封圈8也為對應(yīng)的框形，并固定安裝在密封圈支撐板9上。在密封圈支撐板9的內(nèi)外兩側(cè)都裝有密封圈8，并且，密封圈至少應(yīng)將密封圈支撐板的內(nèi)外兩側(cè)壁的其中一部分進(jìn)行環(huán)繞覆蓋。

密封圈支撐板9、密封圈固定板10可采用具有一定強(qiáng)度及彈性的金屬材料，其主要作用是對密封圈進(jìn)行定位、固定和形變引導(dǎo)。并且，具備調(diào)整功能的密封圈支撐板采用了金屬環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其主要作用是定位密封圈安裝基準(zhǔn)面及密封圈壓縮基準(zhǔn)面。

密封圈8可采用PTFE、PFA或其他高分子材料制作；密封圈為環(huán)狀矩形結(jié)構(gòu)，厚度可為2～5mm。密封圈的主要作用是用于密封。由于該材料的密封圈具備承壓變形密封功能，在晶圓盒6定位后，可由設(shè)于晶圓盒支撐平臺的晶圓盒壓緊裝置14動作，保證其行程位置，使密封圈產(chǎn)生所需的圓周均勻壓縮量，從而可保持非常好的密封性能。

本發(fā)明處于工作狀態(tài)時(shí)，通過晶圓盒傳輸機(jī)械手將晶圓盒6放置在晶圓盒支撐平臺1上面，并通過晶圓盒底部鎖緊裝置5實(shí)現(xiàn)對晶圓盒底部固定；接著，驅(qū)動晶圓盒支撐平臺1向微環(huán)境方向移動，壓住密封圈8，使密封圈8與晶圓盒6貼合形成密封。在此過程中，當(dāng)晶圓盒6向接口15方向移動并壓緊密封圈支撐板9時(shí)，通過使密封圈支撐板9產(chǎn)生彈性形變，使密封圈支撐板9兩側(cè)的密封圈8對應(yīng)壓縮產(chǎn)生形變，形成晶圓盒6與密封圈支撐板9之間以及密封圈支撐板9與密封圈固定板10之間的密封，從而對接口15進(jìn)行有效密封。之后，由晶圓盒開門機(jī)構(gòu)4將晶圓盒6蓋子打開，再通過晶圓傳取機(jī)械手對晶圓進(jìn)行傳送。

所述密封圈支撐板9可通過若干調(diào)節(jié)螺釘12調(diào)整其在密封圈固定板10上的安裝水平度和垂直度及安裝位置。如圖5所示，可在密封圈固定板10的上方邊框的左右位置設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)螺釘12，并在密封圈固定板的下方邊框中間位置設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)螺釘12，采用不少于三個(gè)調(diào)整點(diǎn)的方式對密封圈支撐板9進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，可將所述調(diào)節(jié)螺釘12一端穿過密封圈固定板10與密封圈支撐板9固接，另一端通過鎖緊螺母11與密封圈固定板10形成自鎖；密封圈支撐板調(diào)節(jié)螺釘12利用鎖緊螺母11實(shí)現(xiàn)自鎖功能，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的位置定位，如圖3所示。

請繼續(xù)參閱圖3。所述密封圈8可由密封圈支撐板9下方將密封圈支撐板的內(nèi)外兩側(cè)壁進(jìn)行環(huán)繞包覆，并應(yīng)至少包覆部分的密封圈支撐板內(nèi)外兩側(cè)壁。進(jìn)一步地，密封圈8可通過密封圈固定螺釘13與密封圈支撐板9進(jìn)行固定。如圖4所示，其顯示本發(fā)明一較佳實(shí)施例的密封圈固定板10、密封圈支撐板9及密封圈8三者之間的配合狀態(tài)示意圖。

請繼續(xù)參閱圖3。所述密封圈固定螺釘13還可通過設(shè)于密封圈支撐板9外側(cè)的壓板框7對密封圈8進(jìn)行安裝定位。壓板框也可采用金屬材料，其主要作用是固定密封圈。密封圈固定螺釘13通過壓板框7對密封圈8進(jìn)行有效的定位固定，可防止密封圈8在晶圓盒6的重復(fù)壓緊、放松過程中脫離安裝位置，從而可避免對晶圓產(chǎn)生污染和損傷。

為了發(fā)揮更好的密封作用，還可環(huán)繞所述密封圈支撐板9的內(nèi)緣制作向外側(cè)方向突出的第一突起部16結(jié)構(gòu)；可通過將密封圈支撐板的內(nèi)緣厚度加工成大于其框形外側(cè)部分的厚度來實(shí)現(xiàn)。第一突起部16作為晶圓盒6抵觸密封圈8時(shí)的受壓部位。此狀態(tài)下，應(yīng)使調(diào)節(jié)螺釘12與密封圈支撐板9的外緣部分(即厚度較小的區(qū)域)相連接，以在密封圈支撐板的第一突起部16受壓時(shí)，利用杠桿作用起到較好的彈性變形效果。

此外，還可以將位于密封圈支撐板內(nèi)側(cè)的密封圈8加工出具有抵觸密封圈固定板10的第二突起部17結(jié)構(gòu)，其亦為環(huán)繞框形密封圈的連續(xù)結(jié)構(gòu)；并使此第二突起部17優(yōu)先位于相對于第一突起部16上方的位置。這樣，無論密封圈支撐板是否處于受力狀態(tài)，都可利用該側(cè)密封圈的第二突起部結(jié)構(gòu)，形成與密封圈固定板之間的良好密封效果，并可在密封圈支撐板受力變形時(shí)，在第二突起部下方位置形成密封圈與密封圈固定板之間的第二個(gè)抵觸部，從而產(chǎn)生雙重密封效果。

還可進(jìn)一步在密封圈固定板對應(yīng)位置加工出連續(xù)的凹槽，以便將第二突起部的前端嵌入其中，增強(qiáng)其固定效果。作為一具體實(shí)施例，密封圈固定螺釘13在垂直方向上可設(shè)置在第二突起部17與第一突起部16之間的位置。

下面結(jié)合具體實(shí)施方式及附圖，對本發(fā)明的一種微環(huán)境與晶圓盒之間接口的密封方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明的一種微環(huán)境與晶圓盒之間接口的密封方法，可采用上述的微環(huán)境與晶圓盒之間接口的密封裝置，包括以下步驟：

步驟S01：提供一測試用晶圓盒，向微環(huán)境與晶圓盒之間接口方向移動晶圓盒，直至晶圓盒正面壓住位于接口外側(cè)的密封圈。

首先通過晶圓盒傳輸機(jī)械手將晶圓盒6放置在晶圓盒支撐平臺1上面，并通過晶圓盒底部鎖緊裝置5實(shí)現(xiàn)對晶圓盒底部的固定；接著，驅(qū)動晶圓盒支撐平臺1向微環(huán)境2方向移動，并壓住密封圈8，使密封圈8與晶圓盒6貼合。

步驟S02：調(diào)整晶圓盒的壓緊力，以使密封圈產(chǎn)生一定的壓縮量。

當(dāng)晶圓盒6向接口15移動并剛與密封圈8接觸時(shí)，密封圈8處于未形變位置；此時(shí)，通過設(shè)于晶圓盒支撐平臺1上的晶圓盒壓緊裝置14動作，對晶圓盒6進(jìn)行壓緊定位，并使密封圈支撐板9產(chǎn)生彈性形變，同時(shí)使得密封圈8產(chǎn)生一定的壓縮量。

可使用卡尺對密封圈的壓縮量進(jìn)行測量；由于此時(shí)尚未對晶圓盒的水平度進(jìn)行測量及調(diào)整，因此只需對密封圈下邊框處的壓縮量進(jìn)行測量即可(此處的壓縮量相對最大)。

步驟S03：測量晶圓盒的水平度和垂直度及其與密封圈之間的相對位置，據(jù)此調(diào)整密封圈支撐板在密封圈固定板上的安裝水平度和垂直度及安裝位置。

可使用水平儀、卡尺等量具，測量晶圓盒6的水平度和垂直度及其與密封圈8之間的相對位置；然后，通過調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘12的高度來調(diào)節(jié)密封圈支撐板9的垂直度和高度，并通過鎖緊螺母11進(jìn)行固定，使密封圈8與晶圓盒6完全貼合并密封起來。調(diào)整后，再使用量具確認(rèn)調(diào)整結(jié)果。

步驟S04：重復(fù)上述步驟，直至晶圓盒壓緊密封圈時(shí)的水平度和垂直度達(dá)標(biāo)，以及密封圈的壓縮量達(dá)標(biāo)為止。

可通過重復(fù)上述全部或部分的步驟，并通過調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘12，對晶圓盒壓緊密封圈時(shí)的水平度和垂直度進(jìn)行調(diào)整及確認(rèn)。

此過程中，一方面需要密封圈8在整個(gè)環(huán)形圓周上產(chǎn)生均勻的壓縮量，例如0.5mm～1mm的壓縮量，以對接口15進(jìn)行有效密封，從而在晶圓盒開門機(jī)構(gòu)4將晶圓盒打開后，晶圓盒6與微環(huán)境2之間的有效密封能夠使微環(huán)境保持潔凈和低氧含量狀態(tài)。

另一方面，由于晶圓傳送位置的定位精度要求，在設(shè)備安裝或維護(hù)過程中，利用對密封圈支撐板9的位置調(diào)整、即通過密封圈支撐板調(diào)節(jié)螺釘12調(diào)節(jié)密封圈支撐板9相對于晶圓盒6的位置關(guān)系，保證晶圓盒在門打開后的水平度和垂直度，使晶圓能夠安全取放。

密封圈固定螺釘13通過壓板框7對密封圈8進(jìn)行有效的定位固定，可防止密封圈8在晶圓盒6重復(fù)壓緊、放松的過程中脫離安裝位置，導(dǎo)致對晶圓產(chǎn)生污染和損傷。

通常密封圈支撐板調(diào)節(jié)螺釘12可采用不少于三個(gè)調(diào)整點(diǎn)的方式對密封圈支撐板9進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)密封圈支撐板調(diào)節(jié)螺釘12可利用鎖緊螺母11實(shí)現(xiàn)自鎖功能，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的位置定位。

可使用水平儀、卡尺等量具，測量晶圓盒的水平度和垂直度及其與密封圈之間的相對位置，直至滿足設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)；并對密封圈的四周邊框壓縮量分別進(jìn)行測量，直至其一致并處于0.5mm～1mm的范圍內(nèi)為止。

步驟S05：采用生產(chǎn)用晶圓盒，通過密封裝置與接口密封，對晶圓進(jìn)行傳送。

調(diào)整完畢之后，即可采用生產(chǎn)用晶圓盒進(jìn)行正常作業(yè)，通過晶圓盒傳輸機(jī)械手將晶圓盒放置在晶圓盒支撐平臺上面，并通過晶圓盒底部鎖緊裝置實(shí)現(xiàn)對晶圓盒底部的固定；接著，驅(qū)動晶圓盒支撐平臺向微環(huán)境方向移動，并壓住密封圈，使密封圈與晶圓盒貼合；然后，通過晶圓盒壓緊裝置對晶圓盒進(jìn)行壓緊定位，在接口處的密封區(qū)域?qū)崿F(xiàn)晶圓盒與微環(huán)境之間的密封。最后，由晶圓盒開門機(jī)構(gòu)將晶圓盒打開，再通過微環(huán)境中的晶圓傳取機(jī)械手對晶圓進(jìn)行傳送。

以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，因此凡是運(yùn)用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。