CN112097519A - 含有保护遮罩的加热单元、炉管装置与其清洗方法 - Google Patents

Abstract

提供一种含有保护遮罩的加热单元、炉管装置与其清洗方法。此加热单元包含加热元件与保护遮罩，且保护遮罩覆盖加热元件的顶表面。其中，保护遮罩包含多个保护件及多个结合件。保护件具有多个结合孔，且保护件的顶表面具有至少一贯穿开口。结合件是配置以透过结合孔来结合保护件的相邻二者。结合件包含第一端部与第二端部，第一端部插设于相邻二个保护件的一者的结合孔，且第二端部插设于相邻二个保护件的另一者的结合孔。

Description

含有保护遮罩的加热单元、炉管装置与其清洗方法

技术领域

本揭露是有关一种加热单元，且特别是提供一种炉管装置的加热单元与此炉管装置的清洗方法。

背景技术

为了呈现出不同的半导体特性，可通过导入气体，以修饰晶圆，或于硅晶圆上堆叠不同薄膜层，以满足应用需求。晶圆的修饰与薄膜层的形成一般可利用气体与晶圆表面间的反应来达成。首先，将晶圆放置于炉管中，再导入反应气体至炉管中，并依据需求设定炉管的压力与温度等参数，以诱发气体分子与硅晶圆表面间产生反应，来修饰晶圆表面，或沉积形成不同薄膜层于晶圆上。

发明内容

根据本揭露的一态样，提出一种加热单元。此加热单元包含加热元件及保护遮罩，且保护遮罩是覆盖于加热元件的顶表面。其中，保护遮罩包含多个保护件与多个结合件。每一个保护件具有多个结合孔，且每一个保护件的顶表面具有至少一个贯穿开口。每一个结合件是配置以透过结合孔来结合此些保护件的相邻二者。

根据本揭露的另一态样，提供一种炉管装置。此炉管装置包含壳体、炉管与晶舟组件。炉管是设置于壳体中，且晶舟组件设置于炉管中。晶舟组件包含承载部、转轴与前述的加热单元。转轴是连接承载部，且此转轴是配置以转动承载部。加热单元的保护遮罩设置于承载部与加热单元的加热元件之间，且转轴穿设此加热单元。

根据本揭露的又一态样，提出一种炉管装置的清洗方法。此清洗方法是先提供炉管装置。此炉管装置包含壳体、炉管与晶舟组件。炉管是设置于壳体中，且晶舟组件设置于炉管中。晶舟组件包含承载部、晶舟加热元件与转轴。晶舟加热元件设置于承载部的下方。转轴连接承载部，并配置以转动承载部，其中转轴穿设晶舟加热元件。然后，提供保护遮罩。保护遮罩包含多个保护件与结合件。每一个保护件具有至少一贯穿开口与多个结合孔，且每一个结合件是配置以透过此些结合孔来结合相邻的二个保护件。接着，从炉管移出晶舟组件，覆盖保护遮罩的保护件于晶舟加热元件的上表面上，并以结合件结合保护件，其中转轴穿设保护遮罩。于结合保护件后，移动晶舟组件至炉管中，并通入清洗气体至炉管装置的炉管中，以进行清洗制程。

附图说明

从以下结合所附附图所做的详细描述，可对本揭露的态样有更佳的了解。需注意的是，根据业界的标准实务，各特征并未依比例绘示。事实上，为了使讨论更为清楚，各特征的尺寸可任意地增加或减少。

图1A是绘示根据本揭露的一些实施例的加热单元的立体示意图；

图1B是绘示根据本揭露的一些实施例的加热单元的侧视示意图；

图1C是绘示根据本揭露的一些实施例的加热元件的保护件的俯视示意图；

图1D是绘示根据本揭露的一些实施例的加热元件的保护件的仰视示意图；

图1E是绘示根据本揭露的一些实施例的加热元件的结合件的侧视示意图；

图1F是绘示根据本揭露的一些实施例的保护件的贯穿开口与结合孔的俯视示意图；

图2A是绘示根据本揭露的一些实施例的加热单元的立体示意图；

图2B是绘示根据本揭露的一些实施例的加热单元的侧视示意图；

图3是绘示根据本揭露的一些实施例的加热单元的立体示意图；

图4A至图4D分别是绘示根据本揭露的一些实施例的炉管装置的清洗方法中，装配保护遮罩至炉管装置的各阶段的剖视示意图；

图5是绘示根据本揭露的一实施例的炉管装置的清洗方法的流程示意图；

图6是绘示根据本揭露的另一实施例的炉管装置的清洗方法的流程示意图。

【符号说明】

100/200/300：加热单元

110/210/310/411/413/437：加热元件

120/220/320：保护遮罩

120a：穿孔

121/123/221/223/321/323/325/327：保护件

121a/123a/221a/223a/321a/323a/325a/327a：顶表面

121b/123b/221b/223b：侧面

121c/123c/221c/223c：底表面

123d：凹陷部

131a/131b/231a/231b/331a/331b/331c/331d：贯穿开口

133a/133b/233a/233b/333a/333b/333c/333d：结合孔

135a/135b/235a/235b/335b/335c/335d：间隔结构

140/240/340：结合件

141：延伸部

143/155：端部

400：炉管装置

410：壳体

420：炉管

421：管体

421a：固设平台

423：排气部

430：晶舟组件

431：承载部

433：承载台

433a：升降杆

435：转轴

437a：穿孔

437b：支架

450：进气管

450a：进气口

461：排气管

463：旁通管

471/473：气体阀门控制器

471a/471b/473a：管路

475：泵浦

475a：排出管

500/600：方法

510/520/530/540/610/620/630/641/643/645/647：操作

640：清洗制程

D1/D2：方向

d1/d2：距离

具体实施方式

以下的揭露提供了许多不同的实施例或例子，以实施发明的不同特征。以下所描述的构件与安排的特定例子是用以简化本揭露。当然这些仅为例子，并非用以做为限制。举例而言，在描述中，第一特征形成于第二特征上方或上，可能包含第一特征与第二特征以直接接触的方式形成的实施例，而也可能包含额外特征可能形成在第一特征与第二特征之间的实施例，如此第一特征与第二特征可能不会直接接触。此外，本揭露可能会在各例子中重复参考数字及/或文字。这样的重复是基于简单与清楚的目的，以其本身而言并非用以指定所讨论的各实施例及/或配置之间的关系。

另外，在此可能会使用空间相对用语，以方便描述来说明如附图所绘示的一元件或一特征与另一(另一些)元件或特征的关系。除了在图中所绘示的方向外，这些空间相对用词意欲含括元件在使用或操作中的不同方位。设备可能以不同方式定位(旋转90度或在其他方位上)，因此可利用同样的方式来解释在此所使用的空间相对描述符号。

当进行晶圆修饰或形成薄膜层的步骤时，虽然气体分子可与晶圆间产生反应变化，但气体分子亦会沉积于腔体或炉管的内壁与其中各组件的表面上，而形成沉积污染物，因此降低腔体或炉管的清洁度。

在进行多次的操作后，炉管内壁和其内部元件上所积聚的沉积污染物会越积越多，这些沉积污染物若不加以去除，很可能会受热而成为微粒，因而影响制程良率和产品的稳定性。因此，必须周期性地对炉管进行清洗制程，以去除上述的沉积污染物。炉管清洗制程是将清洗气体通入至炉管内部，以去除沉积污染物。在清洗制程中，虽然清洗气体可去除(蚀刻)沉积污染物，但炉管中的加热元件亦会被蚀刻，而暴露出埋设于其中的加热线圈，因而降低加热元件的使用寿命。

因此，本揭露揭示一种含有保护遮罩的加热单元与含有此加热单元的炉管装置，其中通过设置保护装置于加热元件上，以避免加热元件于清洗制程中被过度腐蚀，来提升加热元件的使用寿命，并降低设备更换零件的次数。

请同时参照图1A与图1B。图1A是绘示根据本揭露的一实施例的加热单元的立体示意图，且图1B是绘示根据本揭露的一实施例的加热单元的侧视示意图。其中，图1B是沿着图1A中的方向D1观看加热单元100的侧视示意图。加热单元100包含加热元件110与保护遮罩120，其中保护遮罩120覆盖于加热元件110的顶表面上。在一些例子中，加热元件110可为外层包覆有石英材料的线圈加热件。举例而言，线圈加热件可包含但不限于钨丝线圈加热件及/或其他适当的线圈加热件。保护遮罩120包含保护件121、保护件123与多个结合件140，且结合件140是用以结合保护件121与保护件123。保护遮罩120(保护件121和保护件123的结合)的轮廓是共形于加热元件110的顶表面。在一些实施例中，保护遮罩120的保护件的数量可为二个以上，并搭配有适当数量的结合件。在一些例子中，保护件121与保护件123均是由石英材料所制成。

请同时参照图1A至图1E，其中图1C是绘示根据本揭露的一些实施例的加热元件的保护件的俯视示意图，图1D是绘示根据本揭露的一些实施例的加热元件的保护件的仰视示意图，且图1E是绘示根据本揭露的一些实施例的加热元件的结合件的侧视示意图。保护件121具有至少一个贯穿开口131a与多个结合孔133a。保护件123具有至少一个贯穿开口131b与多个结合孔133b。其中，由于保护件121与保护件123具有相类似的结构，故为方便说明起见，下述以保护件123为例示说明。

前述的每一个贯穿开口131b是设置于保护件123的顶表面123a上，并贯穿保护件123。在本实施例中，贯穿开口131b的剖面形状(沿着平行于顶表面123a的平面剖切)为矩形，但此仅为举例说明，本揭露并不以此为限。在一些实施例中，贯穿开口131b的剖面形状可为三角形、多边形、圆形、不规则形，或其他适当的形状。在一些实施例中，沿着顶表面123a朝向加热元件110的方向，贯穿开口131b的开口面积可为固定不变的，或者是渐变的。在一些实施例中，贯穿开口131b是均匀分布于保护件123的顶表面123a上。在一些具体例中，贯穿开口131a和131b的总开口面积对顶表面121a和123a(保护遮罩120的顶表面)的面积的比值为介于约5％至约10％之间。

一般而言，于加热元件110的清洗制程时，加热元件110是通过清洗气体来移除表面的沉积物。因此，于前述的加热单元100中，虽然保护遮罩120覆盖于加热元件110上，而使清洗气体不易直接接触加热元件110的表面，但清洗气体仍可经由前述的贯穿开口131a与贯穿开口131b流入保护遮罩120与加热元件110之间，而可有效清除沉积物。据此，可理解的是，通过调整贯穿开口131a与贯穿开口131b的开口面积，流入保护遮罩120与加热元件110之间的气体量可有效地被控制，因而可确保加热元件110的清洗效果，并避免加热元件110被过量的清洗气体过度腐蚀。

前述的结合孔133b可设置于保护件123的顶表面123a上，且不贯穿保护件123。在一些实施例中，结合孔133b可贯穿保护件123。于保护遮罩120中，结合件140是透过插设于保护件121的结合孔133a与保护件123的结合孔133b来结合固定保护件121与保护件123。每一个结合件140可包含延伸部141与位于其延伸部141的两端的端部143和145。结合件140的端部143可插设于保护件121的结合孔133a中，结合件140的端部145可插设于保护件123的结合孔133b中。在一些实施例中，端部143或端部145分别可通过紧配合、卡固、其他适当的固定方式插设于结合孔133a与结合孔133b中。在一些实施例中，结合件140可为一体成形。在其他实施例中，结合件140的延伸部141为长度可调的组件，而可适用于结合不同尺寸的保护件。在其他实施例中，端部143与端部145分别可为两个插设子组件，且此两个插设子组件再通过一接合子组件结合于延伸部141的两端，以适用于不同规格的加热元件。在一些例子中，结合件140是由石英材料所制成。

可理解的是，结合孔133a与结合孔133b的设置位置没有特别的限制，但当结合孔133a与结合孔133b是设置于保护件121的顶表面121a与保护件123的顶表面123a时，插设于结合孔133a与结合孔133b的结合件140的垂直投影不会与贯穿开口131a或贯穿开口131b相重叠。

请参照图1F，其是绘示根据本揭露的一些实施例的保护件的贯穿开口与结合孔的俯视示意图。在一些实施例中，贯穿开口131b(或131a)与结合孔133b(或133a)可为互相结合的复合孔。换言之，贯穿开口131b(或131a)的设置位置与结合孔133b(或133a)的设置位置部分重叠。但须说明的是，虽然贯穿开口131b(或131a)与结合孔133b(或133a)的设置位置部分重叠，但当结合件140的端部143(或145)插设于结合孔133b(或133a)时，结合件140的垂直投影不会与贯穿开口131b(或131a)重叠。在此些实施例中，当结合件140插设于前述的复合孔时，结合件140的端部143(或145)仍可被结合孔133b(或133a)的孔壁局限住，而不会任意移动。

在一些实施例中，当结合件140结合固定保护件121与保护件123时，保护件121的侧面121b不紧密接触保护件123的侧面123b。因此，保护件110与保护件120之间具有一距离d1。于加热元件110的清洗制程中，清洗气体除可经由前述的贯穿开口131a与贯穿开口131b流入保护遮罩120与加热元件110之间，清洗气体亦可由保护件110与保护件120之间流入，而可有效清洗加热元件110的表面。

请继续参照图1A、图1C与图1D。在一些实施例中，保护件123可选择性地包含至少一间隔结构135b，间隔结构135b是设置于保护件123与加热元件110之间。换言之，间隔结构135b是设置于保护件123的底表面123c上，其中底表面123c是相对于顶表面123a。故，通过间隔结构135b，保护件123可与加热元件110相隔一距离d2。间隔结构135b的外形与设置位置均没有特别的限制，其仅须使保护件123可与加热元件110相隔一距离d2，且保护件123可平整地放置于加热元件110上即可。可理解的是，每一个间隔结构135b均是等高的，且间隔结构135b不设置于贯穿开口131b的位置。举例而言，前述的距离d2实质可为3毫米至7毫米。若距离d2为3毫米至7毫米时，清洗气体较易流动于保护件123与加热元件110之间，而可进一步提升清洗气体的清洗效果。

在一些实施例中，保护件123可具有凹陷部123d，以与保护件121结合后，可形成一穿孔，而容许其他组件经由穿孔穿设保护遮罩120。在此些实施例中，本揭露的保护遮罩120可通过结合保护件121与保护件123来组成，而不须由穿设保护遮罩120的组件的端部套入，而可提升设置便利性，或者不须拆卸穿设保护遮罩120的组件，而可避免重复拆卸组件所导致的稳定性下降。

可理解的是，如图1A所绘的内容，虽然保护件121与保护件123具有相类似的结构，但本揭露不以此为限。在其他实施例中，保护件121与保护件123可具有不同的结构外形。

请参照图2A与图2B。图2A是绘示根据本揭露的一些实施例的加热单元的立体示意图，且图2B是绘示根据本揭露的一些实施例的加热单元的侧视示意图。其中，图2B是沿着图2A中的方向D2观看加热单元200的侧视示意图。加热单元200包含加热元件210与保护遮罩220，且保护遮罩220覆盖于加热元件210的顶表面上。加热元件210可为外层包覆有石英材料的金属加热线圈。在一些具体例中，加热元件210可为钨丝加热线圈及/或其他适当的加热线圈。保护遮罩220包含保护件221、保护件223与结合件240，且结合件240可结合固定保护件221与保护件223。保护件221具有至少一个贯穿开口231a与多个结合孔233a，且保护件223具有至少一个贯穿开口231b与多个结合孔233b。贯穿开口231a与贯穿开口231b分别设置于保护件221的顶表面211a与保护件223的顶表面223a上，并贯穿保护件221与保护件223。结合孔233a与结合孔233b分别设置于保护件221的侧面211b和保护件223的侧面223b上。

结合件240可具有棒状结构，且结合件240的两端可插设于保护件221的结合孔233a与保护件223的结合孔233b中，而可结合固定保护件221与保护件223。在此些实施例中，结合件240的两端具有对应于结合孔233a与结合孔233b的形状。

在一些实施例中，结合件240亦可为保护件221或保护件223的一突伸部。因此，此突伸部是从保护件221的侧面211b或保护件223的侧面223b突伸出。举例而言，若结合件240为保护件221的突伸部，当保护件221欲结合保护件223时，保护件221的突伸部(即结合部240)是插入保护件223的结合孔233b中。在一些实施例中，通过选用不同长度的结合件240，保护件221与保护件222之间的距离d1(即侧面221b与侧面223b的间距)可适当地被调整。

保护件221的底表面221c可设有间隔结构235a，且保护件223的底表面223c可设有间隔结构235b。其中，通过间隔结构235a与间隔结构235b，保护件221与保护件223分别可与加热元件110间隔一距离d2。间隔结构235a与间隔结构235b的设置位置没有特别的限制，但间隔结构235a或间隔结构235b不设置于贯穿开口231a或贯穿开口231b的位置。

以下说明保护遮罩具有4个保护件的实施例。本揭露的保护件的数量依实际需要调整。请参照图3，其是绘示根据本揭露的一些实施例的加热单元的立体示意图。加热单元300包含加热元件310与保护遮罩320，且保护遮罩320是覆盖于加热元件310的顶表面上。加热元件310可包含钨丝线圈加热件，且此钨丝线圈加热件被石英材料完整地包覆。保护遮罩320是由保护件321、保护件323、保护件325与保护件327所组成，且保护件321、保护件323、保护件325与保护件327的相邻二者是通过适当数量的结合件340结合固定。

由于保护件321、保护件323、保护件325与保护件327具有相类似的结构，故为方便说明起见，下述以保护件323与保护件325为例示说明。

保护件323设有至少一个贯穿开口331b与多个结合孔333b，且保护件325设有至少一个贯穿开口331c与多个结合孔333c。于保护件323中，贯穿开口331b设置于保护件323的顶表面323a上，并贯穿保护件323。结合孔333b设置于顶表面323a上，但不贯穿保护件323。在一些实施例中，结合孔333b可贯穿保护件323。于保护件325中，贯穿开口331c设置于保护件325的顶表面325a上，并贯穿保护件325。结合孔333c设置于顶表面325a上，但不贯穿保护件325。在一些实施例中，结合孔333c可贯穿保护件325。如图3所示，虽然保护件323与保护件325中的贯穿开口331b与贯穿开口331c，或结合孔333b与结合孔333c具有相类似的配置，但本揭露并不以此为限，在一些实施例中，贯穿开口331b与贯穿开口331c或结合孔333b与结合孔333c可具有相异的配置。

结合件340是插设于保护件323的结合孔333b与保护件325的结合孔333c中，借以结合固定保护件323与保护件325。虽然结合孔333b与结合孔333c的设置位置可任意调整，但可理解的是，当结合件340插设于结合孔333b与结合孔333c时，结合件340的垂直投影不会与贯穿开口331b与贯穿开口331c相重叠。

在一些实施例中，保护件323的贯穿开口331b的设置位置可部分重叠于结合孔333b的设置位置，而形成一复合孔。其中，当结合件340插设于此复合孔的结合孔部分时，结合件340仍可被结合孔部分的孔壁局限，而不会任意滑动。可理解的是，当结合件340插设于此复合孔中的结合孔部分时，结合件340的投影不重叠复合孔中的贯穿开口部分。

请参照图4A与图4B，其分别是绘示根据本揭露的一些实施例的炉管装置的清洗方法中，装配保护遮罩至炉管装置的加热元件上的各阶段的剖视示意图。炉管装置400包含壳体410、炉管420与晶舟组件430，其中炉管420是设置于壳体410中，且晶舟组件430设置于炉管420中。壳体410包含具有顶加热元件411与侧加热元件413的壳体加热单元，且此壳体加热单元围绕炉管420。在一些实施例中，壳体410是由绝热材料所制成，以阻绝热能的逸散。在一些实施例中，壳体加热单元所包含的加热元件不以图4A绘示的内容为限。

炉管420包含管体421，且管体421是设置于固设平台421a上，其中晶舟组件430是容置于管体421中。在一些具体例中，管体421可由石英材料所制成。晶舟组件430包含承载部431、承载台433、转轴435与加热元件437。转轴435设置并连接于承载部431与承载台433之间，其中转轴435是配置以转动承载部431。承载台433可具有相应的结构设计，以使转轴435转动时，承载部431可随之转动，但承载台433不会相应转动。承载部431是用以放置晶圆，以进行适当的处理。

加热元件437可设置于支架437b上，以位于承载部431与承载台433之间，而可加热承载部431中的晶圆。其次，加热元件437具有穿孔437a，以允许转轴435经由穿孔437a穿过加热元件437。故，当转轴435转动时，加热元件437不阻碍转轴435的转动。在一些实施例中，承载部431的设置高度可通过设置不同尺寸的支架437b来调整。在一些实施例中，支架437b为尺寸可调的组件。

承载台433可通过升降杆433a调整高度。当承载台433被下降时，设置于承载台433上的承载部431、转轴435与加热元件437可随之下降(如图4B所示)。反之，当承载台433被升高时，设置于承载台433上的承载部431、转轴435与加热元件437是随之上升，且当承载台433碰触管体421时，升降杆433a是停止抬升。在一些实施例中，承载台433可通过其他适当的抬升移动单元来调整高度。

请继续参考图4A。管体421的底部可设有连接第一气体阀门控制器471的进气管450，其中第一气体阀门控制器471可经由第一管路471a连通处理气体供应装置(未绘示)，并经由第二管路471b连通第一清洗气体供应装置(未绘示)。在一些实施例中，第一气体阀门控制器471可为三向可调整阀。在此些实施例中，处理气体或第一清洗气体仅一者可经由进气口450a流入炉管420中。因此，无法经由进气口450a同时通入处理气体与第一清洗气体至炉管420中。可理解的是，第一气体阀门控制器471、处理气体供应装置、第一清洗气体供应装置、第一管路471a与第二管路471b的配置方式不以图4A的内容为限，本案所属技术领域具有通常知识者可根据设备的配置，调整各部件的连结关系及/或设置位置。

管体421的顶部可连接排气部423，且排气部423连接排气管461，其中排气管461的末端连接泵浦475，而可经由排出管475a排出系统气体。其次，排气管461可设置具有第二气体阀门控制器473的旁通管463，其中第二气体阀门控制器473是经由管路473a连通第二清洗气体供应装置(未绘示)。在一些具体例中，排气部423可由石英材料所制成，且排气管461可由金属材料所制成。

欲处理晶圆时，承载台433可通过升降杆433a被降下，并将待处理晶圆放置于承载部431中。待放置稳定后，利用升降杆433a抬升承载台433，直至承载台433被抬升至预定位置。然后，经由第一管路471a、第一气体阀门控制器471与进气管450通入处理气体至炉管420中，并以顶加热元件411、侧加热元件413与加热元件437进行加热，以进行气体处理步骤。待气体处理步骤完成后，经由排气部423与排气管461，以泵浦475抽出炉管420中的处理气体。接着，利用升降杆433a下降承载台433，即可取出处理完成的晶圆，并以升降杆433a复位承载台433。

当炉管420需要被清洗时，如图4B所示，升降杆433a可降下承载台433。然后，请参照图4C，如前所述的保护遮罩120(如图1A与图1B所示)是覆盖于加热元件437上，且保护遮罩120具有穿孔120a，其中转轴435通过穿孔120a穿设保护遮罩120。此保护遮罩120的间隔结构135a与间隔结构135b可使保护遮罩120与加热元件437相隔一距离。于设置保护遮罩120后，承载台433是被抬升至预定位置(如图4D所示)。接着，经由第二管路471b、第一气体阀门控制器471与进气管450通入第一清洗气体至炉管420中，通过第一清洗气体，加热元件437的表面、承载部431的表面、管体421的内壁、排气部423与排气管461的管壁可被清洗，以移除处理气体的沉积物。

其中，当第一清洗气体通入炉管420时，由于保护遮罩120设有间隔结构135a与135b，故保护遮罩120与加热元件437相隔一距离，而使得第一清洗气体可于保护遮罩120与加热元件437之间流动。举例而言，若保护遮罩120与加热元件437的距离约为3毫米至7毫米时，此距离可使适量的第一清洗气体流入保护遮罩120与加热元件437之间，而可确保加热元件437被有效清洁，且不易被过度蚀刻。可理解的是，前述距离的范围仅是例示说明，本揭露不以此为限。在一些具体例中，根据加热元件437的尺寸与其脏污程度，保护遮罩120与加热元件437的间距可适当地被调整。

再者，保护遮罩120具有贯穿开口131a与131b，故第一清洗气体仍可经由贯穿开口131a与131b流入保护遮罩120与加热元件437间的空间，而可有效清洗加热元件437的顶表面，并避免第一清洗气体对于加热元件437的过度侵蚀，进而避免暴露出加热元件437中的金属加热线圈，因此可增加加热元件437的使用寿命。在一些具体例中，若保护件121与保护件123的贯穿开口131a与贯穿开口131b的总开口面积对保护遮罩120的顶表面积的比值为介于约5％至约10％之间，适量的第一清洗气体可经由贯穿开口131a与贯穿开口131b流入保护遮罩120与加热元件437之间，而可进一步提升第一清洗气体对于加热元件437的清洗效果，且可更有效地避免过量的第一清洗气体所导致的过度腐蚀的缺陷。但，本揭露前述的总开口面积对顶表面积的比值不以此为限。在其他例子中，依据加热元件437的尺寸与其脏污程度，此比值可适当地被调整，以有效去除加热元件437表面的沉积物，并同时避免过度腐蚀的缺陷。

在一些实施例中，为了提升炉管装置400的清洁度，在前述的气体清洗制程中，于通入第一清洗气体前，经由管路473a、第二气体阀门控制器473与旁通管463通入第二清洗气体，以预先清洗排气管461的管壁的沉积物。其中，此清洗制程的参数设定(例如：第二清洗气体的气体种类、气体流量、温度与/或压力等)可根据排气管461的材料设定，而可有效地清洁排气管461。然后，如前所述，将第一清洗气体通入炉管420中，以清洗加热元件437的表面、承载部431的表面、管体421的内壁与排气部423的管壁。其中，此清洗制程的参数设定(例如：第一清洗气体的气体种类、气体流量、温度与/或压力等)可被适当地调整，以有效清洗石英材料。

可理解的是，前述图2A的保护遮罩220与图3的保护遮罩320是图1A的保护遮罩120的其他具体例子，故依据本揭露的启发，本案所属技术领域具有通常知识者可将前述炉管装置400中的保护遮罩120替换为图2A的保护遮罩220或图3的保护遮罩320的任一者，以有效清洗炉管420，并避免过度蚀刻加热元件437，以兼顾增长其使用寿命。另外，须说明的是，虽然图4A至图4D的炉管装置400是直立式炉管，但本揭露的加热单元并不以此为限，在其他实施例中，本揭露亦可应用于水平式炉管，而提升炉管420的清洁度，并延长加热元件437的使用寿命。

请同时参照图5与图4A至图4D，其中图5是绘示根据本揭露的一实施例的炉管装置的清洗方法的流程示意图。于方法500中，炉管装置400与保护遮罩120是先提供，如操作510所示。炉管装置400包含壳体410、炉管420与晶舟组件430。壳体410包含加热元件411与加热元件413。炉管420是设置于壳体410中，并被加热元件411与加热元件413所围绕。晶舟组件430是设置于炉管420中。

炉管420包含管体421，且晶舟组件430是容置于管体421中。其中，管体421是设置于固设平台421a上。在一些具体例中，管体421可由石英材料所制成。晶舟组件430包含承载部431、承载台433、转轴435与加热元件437。转轴435的两端分别连接承载部431与承载台433，且配置以转动承载部431。其中，当转轴435转动时，承载部431是被带动而转动，但承载台433不随之转动。加热元件437设置于承载部431与承载台433之间，且加热元件437具有穿孔437a，以容许转轴435穿过加热元件437，且不干扰转轴435的转动。加热元件437可设置于由承载台433突伸出的支架437b，以固设于适当位置。在一些实施例中，支架437b的高度是可调整的，而可使加热元件437调整至适当的位置。承载台433可设有升降杆433a，而可供操作人员降下或抬升承载台433。

管体421的底部设有进气管450，且进气管450连通第一气体阀门控制器471。第一气体阀门控制器471经由第一管路471a连通处理气体供应装置，并经由第二管路471b连通第一清洗气体供应装置。其中，第一气体阀门控制器471可控制处理气体供应装置或第一清洗气体供应装置的一者中的气体(即处理气体或第一清洗气体)可经由进气管450流入炉管420中。可理解的是，当进行清洗方法500时，第一气体阀门控制器471仅容许第一清洗气体可经由进气管450流入炉管420中。管体421的顶部连接排气部423，且排气部423连接排气管461，其中排气管461连接泵浦475。因此炉管420中的气体可通过泵浦475，从排气管461被强制抽出，并经由排出管475a排出。

于进行操作510后，从炉管420中移出晶舟组件430，如操作520所示。晶舟组件430是通过升降杆433a降下承载台433(如图4B所示)，以使设置于承载台433上的承载部431与加热元件437一并下降。可理解的是，虽然图4B的晶舟组件430是装配于直立式炉管中，但本揭露不以此为限，在其他实施例中，本揭露亦可应用于水平式炉管中，其中晶舟组件可通过转移杆移出晶舟组件或将其推送至水平式炉管中。在此些实施例中，本揭露亦可应用于水平式炉管中，且晶舟组件可通过移动单元推送至炉管中。

接着，如图4C与图4D所示，覆盖保护遮罩120的保护件121与保护件123(如图1A所示)于加热元件437上，以结合件140结合保护件121与保护件123，并移动晶舟组件430至炉管420中，如操作530所示。然后，利用进气管450将第一清洗气体导入炉管420中，以进行清洗制程，如操作540所示。在一些具体例中，第一清洗气体可包含但不限于氟化氢(HF)，与/或其他适当的干式蚀刻气体。当第一清洗气体由进气口450a流入炉管420时，由于保护遮罩120具有间隔结构135a与135b，故保护遮罩120与加热元件437间可被间隔一距离，而使第一清洗气体可流入保护遮罩120与加热元件437之间，以有效清洗加热元件437的表面(即朝向保护遮罩120的表面)，而可提升炉管420的清洁度。

请同时参照图1A与图4D，保护遮罩120的贯穿开口131a与131b可进一步允许第一清洗气体流入保护遮罩120与加热元件437之间，而可有效清洗加热元件437的表面，以提升炉管420的清洁度。

再者，第一清洗气体可同时清洗管体421的内壁与承载部431，且随着气体通入量的增加，排气部423与排气管461的管壁均可被清洗，以移除沉积物。通过泵浦475，通入炉管420中的第一清洗气体可经由排气管475a被强制抽出。

当进行前述的清洗制程后，以升降杆433a降下承载台433。然后，移除结合件140后，保护件121与保护件123即可取下，而可卸除保护遮罩120。接着，利用升降杆433a将承载台433抬升至预定位置，即完成清洗制程。

请参照图6与图4D，其是绘示根据本揭露的另一实施例的炉管装置的清洗方法的流程示意图。在一些实施例中，相较于图5的方法500，于覆盖保护遮罩120于加热元件437，并移动晶舟组件430至炉管420后，方法600是进行清洗制程640。其中，清洗制程640包含第一清洗步骤、第二清洗步骤、第三清洗步骤与第四清洗步骤。进行清洗制程640时，炉管装置400的第二气体阀门控制器473是先开启，以允许第二清洗气体供应装置中的第二清洗气体可经由管路473a与旁通管463流入排气管461中，而可进行第一清洗步骤，如操作641所示。于第一清洗步骤中，流入排气管461中的第二清洗气体可清洗排气管461的管壁，并经由泵浦475的吸引力，从排出管475a排出。在一些实施例中，由于第二清洗气体主要是用以清洗排气管461的管壁，故依据待清洗表面的材质(即排气管461的管壁材料)，第二清洗气体可选用适当的气体及/或混合气体。在其他实施例中，依据所选用的气体种类与待清除的沉积物，第二清洗气体的流量与/或压力可适当地调整，以有效清除排气管461的管壁上的沉积物。

于利用第二清洗气体清洗排气管461后，关闭第二气体阀门控制器473，并调整第一气体阀门控制器471，以使第一清洗气体供应装置的第一清洗气体可经由第二管路471b与进气管450流入炉管420中，而可进行第二清洗步骤，如操作643所示。于第二清洗步骤中，第一清洗气体可通过泵浦475的吸引力，流经排气部423，并清洗排气部423。在一些实施例中，排气部423的周围可额外配置加热元件(即设置于壳体410外，并包覆排气部423)，以加热排气部423，而提升第一清洗气体去除附着于排气部423的沉积物的效果。在其他实施例中，顶加热元件411亦可对排气部423加热，以进一步提升第一清洗气体的清洁效果。在一些具体例中，第一清洗气体可选用适合于清洗石英材料的气体种类，且根据沉积物的种类，第一清洗气体的流量与压力和排气部423的温度可相应地调整。

在此些实施例中，由于第一清洗气体是由炉管420的底部通入，故当第一清洗气体流经加热元件437与承载部431时，第一清洗气体亦可清洗加热元件437与承载部431。可理解的是，当通入处理气体至炉管420时，晶舟组件430是被顶加热元件411与侧加热元件413所加热，但排气部423并未被加热，故处理气体于晶舟组件430的沉积物是不同于处理气体在排气部423的沉积物。据此，进行操作643时，虽然第一清洗气体亦可流经并清洗加热元件437与承载部431，但相较于第一清洗气体对对排气部423的清洁效果，第一清洗气体对加热元件437与承载部431的清洗效果是较差的。

清洗排气部423的第一清洗气体可通过泵浦475的吸引力，经由排气管461与排出管475a排出。于清洗排气部423后，再次经由进气管450通入第一清洗气体，以进行第三清洗步骤，如操作645所示。于第三清洗步骤中，第一清洗气体是用以清洗炉管420的管体421。于进行第三清洗步骤后，进行第四清洗步骤，如操作647所示。第四清洗步骤是通过持续通入第一清洗气体至炉管420中，以清洗管体421的管壁、承载部431与加热元件437。第三清洗步骤与第四清洗步骤所通入的第一清洗气体均可通过泵浦475的抽吸力，依序经由排气部423、排气管461与排出管475a排出。当进行第三清洗步骤与第四清洗步骤时，顶加热元件411与侧加热元件413可加热炉管420，以提升第一清洗气体对于管体421的管壁、承载部431与加热元件437的清洁效果。

请同时参照图1A、图1B与图4D。于炉管装置400中，保护遮罩120是覆盖于加热元件437上，其中通过间隔结构135a与135b，保护遮罩120与加热元件437相隔一距离，并形成一空间，且保护遮罩120的贯穿开口131a与131b均连通此空间。据此，当第一清洗气体通入炉管420时，第一清洗气体可直接由保护遮罩120与加热元件437间的侧边流入前述的空间，或者经由贯穿开口131a与131b流入此空间，而可有效地去除加热元件437的顶表面的沉积物，进而提升第三清洗步骤与第四清洗步骤的清洁效果。

举例而言，前述保护遮罩120与加热元件437的距离实质可为3毫米至7毫米。若保护遮罩120与加热元件437间的距离约为3毫米至7毫米时，此距离可使适量的第一清洗气体流入保护遮罩120与加热元件437间，而可确保加热元件437被有效清洁，且不易被过度蚀刻。另外，当保护件121与保护件123的贯穿开口131a与贯穿开口131b的总开口面积对保护遮罩120的顶表面积的比值为介于约5％至约10％之间，适量的第一清洗气体可经由贯穿开口131a与贯穿开口131b流入保护遮罩120与加热元件437之间，而可有效提升第一清洗气体对于加热元件437的清洗效果，且可更有效地避免过量的第一清洗气体所导致的过度腐蚀的缺陷。可理解的是，前述保护遮罩120与加热元件437的距离，以及总开口面积对顶表面积的比值的范围仅是例示说明，本揭露不以此为限。在一些例子中，依据加热元件437的尺寸与其脏污程度，保护遮罩120与加热元件437的间距，以及前述贯穿开口131a与贯穿开口131b的总开口面积对保护遮罩120的顶表面积的比值可适当地被调整，以确保所通入的第一清洗气体可有效去除加热元件437表面的沉积物，并同时限制第一清洗气体的通入量。

依据前述说明，第三清洗步骤与第四清洗步骤均是对炉管420进行清洁，以去除加热元件437、承载部431与管体421的管壁的沉积物。其中，第三清洗步骤与第四清洗步骤的差异在于第一清洗气体的流量与压力，以及顶加热元件411和侧加热元件413的温度是不同的，故可于不同参数设定下，有效地去除炉管420中各部件表面的沉积物，进而提升炉管420的清洁度。

在一些实施例中，当进行操作645与操作647时，第一清洗气体可持续地通入，但第一清洗气体的流量与压力和管体的加热温度可依据第三清洗步骤或第四清洗步骤的设定来调整。换言之，于第三清洗步骤与第四清洗步骤间，第一清洗气体是持续通入的，但第一清洗气体的流量与压力和管体421的温度是渐变的。在一些实施例中，第三清洗步骤与第四清洗步骤可为明确区隔的清洗步骤。换言之，当进行第三清洗步骤后，第一清洗气体是停止通入管体421中，且管体421的温度是调整至第四清洗步骤的设定值。当管体421的温度达到设定值时，通入第一清洗气体至管体421中，以进行第四清洗步骤。在此些实施例中，于进行第三清洗步骤后，清洗制程640可额外地包含检测步骤，以检测炉管421的管壁、承载部437与加热元件437的清洗程度，据以设定第四清洗步骤的清洗参数，以提升第四清洗步骤的清洗效果。

在一些实施例中，依据炉管420的沉积物的沉积程度，前述的第三清洗步骤与第四清洗步骤亦可结合为单一个清洁步骤。换言之，第三清洗步骤的参数设定是相同于第四清洗步骤的参数设定。在一些实施例中，于操作645与操作647之前、之间或之后，清洗制程640可额外地包含步骤参数是不同于操作645或操作647的另一操作，以提升炉管420的清洁效果。在其他实施例中，当进行操作645与/或操作647时，排气部423亦可同时被额外设置的加热元件(即前述围绕排气部423的加热元件)所加热，故操作645与/或操作647所通入的第一清洗气体除可清洁加热元件437、承载部431与管体421的管壁外，其可进一步去除排气部423的管壁表面的沉积物。

可理解的是，虽然前述的第二清洗步骤、第三清洗步骤与第四清洗步骤具有特定的清洗区域，但此些清洗步骤的清洗区域并不以此为限。当进行前述的第二清洗步骤、第三清洗步骤与第四清洗步骤时，由于第一清洗气体均是由进气管450的进气口450a流入炉管420中，故第一清洗气体对于流经的区域均具有一定程度的清洗效果，但基于各组件的不同清洗温度，以及各组件表面的不同沉积状况，此些清洗步骤所通入的第一清洗气体对于个别的清洗区域具有对应的清洗效果。据此，当排气部423、承载部431、加热元件437与管体421的管壁均具有相同的沉积状况(例如：沉积物种类)时，前述清洗制程640的第二清洗步骤、第三清洗步骤与第四清洗步骤可结合为单一个清洗步骤。

于本揭露的加热单元、含有此加热单元的炉管装置与此炉管装置的清洗方法中，保护遮罩是共形于加热单元，且覆盖于加热单元上，故于炉管装置的清洗方法中，当清洗气体通入炉管时，保护遮罩可有效地隔绝加热单元，而避免清洗气体直接接触加热元件。其中，保护遮罩与加热元件之间具有一间距，故清洗气体仍可流入保护遮罩与加热元件之间，而可有效清洁加热元件的表面的沉积物。其次，保护遮罩的贯穿开口亦有助于清洗气体流入保护遮罩与加热元件之间的空间，而助于提升清洗气体的清洁效果。因此，通过本揭露的保护遮罩，加热元件表面的沉积物可有效地被去除，但清洗气体不会过度清洁加热元件，而可避免埋设于加热元件中的金属加热线圈被暴露出。因此，本揭露的保护遮罩可兼顾加热元件的清洁性与其使用寿命。

熟悉此技艺者应了解到，并非所有优点须已于此讨论，对于所有实施例或例子，没有特定的优点是必须的，且其他实施例或例子可提供不同的优点。

根据本揭露的一态样，提出一种加热单元。此加热单元包含加热元件及保护遮罩，且保护遮罩是覆盖于加热元件的顶表面。其中，保护遮罩包含多个保护件与多个结合件。每一个保护件具有多个结合孔，且每一个保护件的顶表面具有至少一个贯穿开口。每一个结合件是配置以透过结合孔来结合此些保护件的相邻二者。

依据本揭露的一实施例，此些保护件的贯穿开口的总开口面积对保护遮罩的顶表面积的比值为介于约5％至约10％之间。

依据本揭露的另一实施例，此些保护件不紧密接触。

依据本揭露的又一实施例，每一个保护件还包含至少一个间隔结构，且此至少一个间隔结构是设于保护件与加热元件之间，以使每一个保护件与加热元件相距一距离。

依据本揭露的再一实施例，每一个保护件包含第一端部与第二端部。第一端部插设于相邻二个保护件的一者的一结合孔中。第二端部插设于相邻二个保护件的另一者的一结合孔中。

依据本揭露的又另一实施例，每一个保护件与每一个结合件均是由石英材料所制成。

根据本揭露的另一态样，提供一种炉管装置。此炉管装置包含壳体、炉管与晶舟组件。炉管是设置于壳体中，且晶舟组件设置于炉管中。晶舟组件包含承载部、转轴与前述的加热单元。转轴是连接承载部，且此转轴是配置以转动承载部。加热单元的保护遮罩设置于承载部与加热单元的加热元件之间，且转轴穿设此加热单元。

依据本揭露的一实施例，壳体包含壳体加热单元，且此壳体加热单元还包含一个顶加热元件与至少一个侧加热元件。

依据本揭露的另一实施例，此炉管装置还包含移动单元，其中晶舟组件承载于移动单元上。

根据本揭露的又一态样，提出一种炉管装置的清洗方法。此清洗方法是先提供炉管装置。此炉管装置包含壳体、炉管与晶舟组件。炉管是设置于壳体中，且晶舟组件设置于炉管中。晶舟组件包含承载部、晶舟加热元件与转轴。晶舟加热元件设置于承载部的下方。转轴连接承载部，并配置以转动承载部，其中转轴穿设晶舟加热元件。然后，提供保护遮罩。保护遮罩包含多个保护件与结合件。每一个保护件具有至少一贯穿开口与多个结合孔，且每一个结合件是配置以透过此些结合孔来结合相邻的二个保护件。接着，从炉管移出晶舟组件，覆盖保护遮罩的保护件于晶舟加热元件的上表面上，并以结合件结合保护件，其中转轴穿设保护遮罩。于结合保护件后，移动晶舟组件至炉管中，并通入清洗气体至炉管装置的炉管中，以进行清洗制程。

上述已概述数个实施例的特征，因此熟悉此技艺者可更了解本揭露的态样。熟悉此技艺者应了解到，其可轻易地利用本揭露做为基础，来设计或润饰其他制程与结构，以实现与在此所介绍的实施例相同的目的及/或达到相同的优点。熟悉此技艺者也应了解到，这类对等架构并未脱离本揭露的精神和范围，且熟悉此技艺者可在不脱离本揭露的精神和范围下，在此进行各种的更动、取代与修改。

Claims (10)

1.一种含有保护遮罩的加热单元，其特征在于，该加热单元包含：

一加热元件；以及

一保护遮罩，覆盖该加热元件的一顶表面，其中该保护遮罩包含：

多个保护件，其中每一所述保护件具有多个结合孔，每一所述保护件的一顶表面具有至少一贯穿开口；以及

多个结合件，其中每一所述结合件是配置以透过所述多个结合孔来结合所述多个保护件的相邻二者。

2.根据权利要求1所述的含有保护遮罩的加热单元，其特征在于，所述多个保护件的所述贯穿开口的一总开口面积对该保护遮罩的一顶表面积的一比值是实质介于5％至10％之间。

3.根据权利要求1所述的含有保护遮罩的加热单元，其特征在于，所述多个保护件不紧密接触。

4.根据权利要求1所述的含有保护遮罩的加热单元，其特征在于，每一所述保护件还包含至少一间隔结构，该至少一间隔结构设于每一所述保护件与该加热元件之间，以使每一所述保护件与该加热元件相距一距离。

5.根据权利要求4所述的含有保护遮罩的加热单元，其特征在于，每一所述结合件包含：

一第一端部，插设于该相邻二者中的一者的所述多个结合孔的一者中；以及

一第二端部，插设于该相邻二者中的另一者的所述多个结合孔的一者中。

6.根据权利要求1所述的含有保护遮罩的加热单元，其特征在于，每一所述保护件与每一所述结合件均是由石英材料所制成。

7.一种炉管装置，其特征在于，该炉管装置包含：

一壳体；

一炉管，设置于该壳体中；以及

一晶舟组件，设置于该炉管中，该晶舟组件包含：

一承载部；

一转轴，连接至该承载部，以转动该承载部；以及

如权利要求1至6中的任一项所述的加热单元，其中该加热单元的该保护遮罩是设置于该承载部与该加热单元的该加热元件之间，且该转轴穿设该加热单元。

8.根据权利要求7所述的炉管装置，其特征在于，该壳体还包含一壳体加热单元，且该壳体加热单元还包含一顶加热元件与至少一侧加热元件。

9.根据权利要求7所述的炉管装置，其特征在于，该炉管装置还包含一移动单元，其中该晶舟组件承载于该移动单元上。

10.一种炉管装置的清洗方法，其特征在于，该清洗方法包含：

提供一炉管装置，其中该炉管装置包含：

一壳体；

一炉管，设置于该壳体中；以及

一晶舟组件，设置于该炉管中，该晶舟组件包含：

一承载部；

一晶舟加热元件，设置于该承载部的下方；以及

一转轴，连接该承载部并配置以转动该承载部，其中该转轴穿设该晶舟加热元件；

提供一保护遮罩，其中该保护遮罩包含：

多个保护件，其中每一所述保护件具有至少一贯穿开口及多个结合孔；以及

多个结合件，其中每一所述结合件是配置以透过所述多个结合孔来结合所述多个保护件的相邻二者；

从该炉管移出该晶舟组件；

覆盖所述多个保护件于该晶舟加热元件的一上表面上，其中该转轴穿设该保护遮罩；

以所述多个结合件结合所述多个保护件；

于结合所述多个保护件后，移动该晶舟组件至该炉管中；以及

通入一清洗气体至该炉管装置的该炉管中，以进行一清洗制程。

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