TWI744650B - 含有保護遮罩之加熱單元、爐管裝置與其清洗方法 - Google Patents

Abstract

提供一種含有保護遮罩之加熱單元、爐管裝置與其清洗方法。此加熱單元包含加熱元件與保護遮罩，且保護遮罩覆蓋加熱元件之頂表面。其中，保護遮罩包含複數個保護件及複數個結合件。保護件具有複數個結合孔，且保護件的頂表面具有至少一貫穿開口。結合件係配置以透過結合孔來結合保護件之相鄰二者。結合件包含第一端部與第二端部，第一端部插設於相鄰二個保護件之一者的結合孔，且第二端部插設於相鄰二個保護件之另一者的結合孔。

Description

含有保護遮罩之加熱單元、爐管裝置與 其清洗方法

本揭露係有關一種加熱單元，且特別是提供一種爐管裝置之加熱單元與此爐管裝置之清洗方法。

為了呈現出不同之半導體特性，可藉由導入氣體，以修飾晶圓，或於矽晶圓上堆疊不同薄膜層，以滿足應用需求。晶圓之修飾與薄膜層之形成一般可利用氣體與晶圓表面間之反應來達成。首先，將晶圓放置於爐管中，再導入反應氣體至爐管中，並依據需求設定爐管之壓力與溫度等參數，以誘發氣體分子與矽晶圓表面間產生反應，來修飾晶圓表面，或沉積形成不同薄膜層於晶圓上。

根據本揭露之一態樣，提出一種加熱單元。此加熱單元包含加熱元件及保護遮罩，且保護遮罩係覆蓋於加熱元件之頂表面。其中，保護遮罩包含複數個保護件與複數 個結合件。每一個保護件具有複數個結合孔，且每一個保護件之頂表面具有至少一個貫穿開口。每一個結合件係配置以透過結合孔來結合此些保護件之相鄰二者。

根據本揭露之另一態樣，提供一種爐管裝置。此爐管裝置包含殼體、爐管與晶舟組件。爐管係設置於殼體中，且晶舟組件設置於爐管中。晶舟組件包含承載部、轉軸與前述之加熱單元。轉軸係連接承載部，且此轉軸係配置以轉動承載部。加熱單元之保護遮罩設置於承載部與加熱單元的加熱元件之間，且轉軸穿設此加熱單元。

根據本揭露之又一態樣，提出一種爐管裝置的清洗方法。此清洗方法係先提供爐管裝置。此爐管裝置包含殼體、爐管與晶舟組件。爐管係設置於殼體中，且晶舟組件設置於爐管中。晶舟組件包含承載部、晶舟加熱元件與轉軸。晶舟加熱元件設置於承載部的下方。轉軸連接承載部，並配置以轉動承載部，其中轉軸穿設晶舟加熱元件。然後，提供保護遮罩。保護遮罩包含複數個保護件與結合件。每一個保護件具有至少一貫穿開口與複數個結合孔，且每一個結合件係配置以透過此些結合孔來結合相鄰之二個保護件。接著，從爐管移出晶舟組件，覆蓋保護遮罩之保護件於晶舟加熱元件的上表面上，並以結合件結合保護件，其中轉軸穿設保護遮罩。於結合保護件後，移動晶舟組件至爐管中，並通入清洗氣體至爐管裝置之爐管中，以進行清洗製程。

100/200/300‧‧‧加熱單元

110/210/310/411/413/437‧‧‧加熱元件

120/220/320‧‧‧保護遮罩

120a‧‧‧穿孔

121/123/221/223/321/323/325/327‧‧‧保護件

121a/123a/221a/223a/321a/323a/325a/327a‧‧‧頂表面

121b/123b/221b/223b‧‧‧側面

121c/123c/221c/223c‧‧‧底表面

123d‧‧‧凹陷部

131a/131b/231a/231b/331a/331b/331c/331d‧‧‧貫穿開口

133a/133b/233a/233b/333a/333b/333c/333d‧‧‧結合孔

135a/135b/235a/235b/335b/335c/335d‧‧‧間隔結構

140/240/340‧‧‧結合件

141‧‧‧延伸部

143/155‧‧‧端部

400‧‧‧爐管裝置

410‧‧‧殼體

420‧‧‧爐管

421‧‧‧管體

421a‧‧‧固設平台

423‧‧‧排氣部

430‧‧‧晶舟組件

431‧‧‧承載部

433‧‧‧承載台

433a‧‧‧升降桿

435‧‧‧轉軸

437a‧‧‧穿孔

437b‧‧‧支架

450‧‧‧進氣管

450a‧‧‧進氣口

461‧‧‧排氣管

463‧‧‧旁通管

471/473‧‧‧氣體閥門控制器

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‧‧‧清洗製程

D1/D2‧‧‧方向

d1/d2‧‧‧距離

從以下結合所附圖式所做的詳細描述，可對本揭露之態樣有更佳的了解。需注意的是，根據業界的標準實務，各特徵並未依比例繪示。事實上，為了使討論更為清楚，各特徵的尺寸可任意地增加或減少。

〔圖1A〕係繪示根據本揭露之一些實施例之加熱單元之立體示意圖。

〔圖1B〕係繪示根據本揭露之一些實施例之加熱單元之側視示意圖。

〔圖1C〕係繪示根據本揭露之一些實施例之加熱元件的保護件之俯視示意圖。

〔圖1D〕係繪示根據本揭露之一些實施例之加熱元件的保護件之仰視示意圖。

〔圖1E〕係繪示根據本揭露之一些實施例之加熱元件的結合件之側視示意圖。

〔圖1F〕係繪示根據本揭露之一些實施例之保護件的貫穿開口與結合孔之俯視示意圖。

〔圖2A〕係繪示根據本揭露之一些實施例之加熱單元之立體示意圖。

〔圖2B〕係繪示根據本揭露之一些實施例之加熱單元之側視示意圖。

〔圖3〕係繪示根據本揭露之一些實施例之加熱單元之立體示意圖。

〔圖4A〕至〔圖4D〕分別係繪示根據本揭露之一些實施例之爐管裝置的清洗方法中，裝配保護遮罩至爐管裝置的各階段之剖視示意圖。

〔圖5〕係繪示根據本揭露之一實施例之爐管裝置的清洗方法之流程示意圖。

〔圖6〕係繪示根據本揭露之另一實施例之爐管裝置的清洗方法之流程示意圖。

以下的揭露提供了許多不同的實施例或例子，以實施發明之不同特徵。以下所描述之構件與安排的特定例子係用以簡化本揭露。當然這些僅為例子，並非用以做為限制。舉例而言，在描述中，第一特徵形成於第二特徵上方或上，可能包含第一特徵與第二特徵以直接接觸的方式形成的實施例，而也可能包含額外特徵可能形成在第一特徵與第二特徵之間的實施例，如此第一特徵與第二特徵可能不會直接接觸。此外，本揭露可能會在各例子中重複參考數字及/或文字。這樣的重複係基於簡單與清楚之目的，以其本身而言並非用以指定所討論之各實施例及/或配置之間的關係。

另外，在此可能會使用空間相對用語，以方便描述來說明如圖式所繪示之一元件或一特徵與另一(另一些)元件或特徵之關係。除了在圖中所繪示之方向外，這些空間相對用詞意欲含括元件在使用或操作中的不同方位。設 備可能以不同方式定位(旋轉90度或在其他方位上)，因此可利用同樣的方式來解釋在此所使用之空間相對描述符號。

當進行晶圓修飾或形成薄膜層之步驟時，雖然氣體分子可與晶圓間產生反應變化，但氣體分子亦會沉積於腔體或爐管之內壁與其中各組件之表面上，而形成沉積汙染物，因此降低腔體或爐管之清潔度。

在進行多次的操作後，爐管內壁和其內部元件上所積聚的沉積汙染物會越積越多，這些沉積汙染物若不加以去除，很可能會受熱而成為微粒，因而影響製程良率和產品的穩定性。因此，必須週期性地對爐管進行清洗製程，以去除上述之沉積汙染物。爐管清洗製程係將清洗氣體通入至爐管內部，以去除沉積汙染物。在清洗製程中，雖然清洗氣體可去除(蝕刻)沉積汙染物，但爐管中之加熱元件亦會被蝕刻，而暴露出埋設於其中之加熱線圈，因而降低加熱元件之使用壽命。

因此，本揭露揭示一種含有保護遮罩之加熱單元與含有此加熱單元之爐管裝置，其中藉由設置保護裝置於加熱元件上，以避免加熱元件於清洗製程中被過度腐蝕，來提升加熱元件之使用壽命，並降低設備更換零件之次數。

請同時參照圖1A與圖1B。圖1A係繪示根據本揭露之一實施例之加熱單元之立體示意圖，且圖1B係繪示根據本揭露之一實施例之加熱單元之側視示意圖。其中，圖1B係沿著圖1A中之方向D1觀看加熱單元100之側視示意圖。加熱單元100包含加熱元件110與保護遮罩120，其中 保護遮罩120覆蓋於加熱元件110之頂表面上。在一些例子中，加熱元件110可為外層包覆有石英材料之線圈加熱件。舉例而言，線圈加熱件可包含但不限於鎢絲線圈加熱件及/或其他適當之線圈加熱件。保護遮罩120包含保護件121、保護件123與複數個結合件140，且結合件140係用以結合保護件121與保護件123。保護遮罩120(保護件121和保護件123的結合)的輪廓係共形於加熱元件110的頂表面。在一些實施例中，保護遮罩120之保護件的數量可為二個以上，並搭配有適當數量的結合件。在一些例子中，保護件121與保護件123均係由石英材料所製成。

請同時參照圖1A至圖1E，其中圖1C係繪示根據本揭露之一些實施例之加熱元件的保護件之俯視示意圖，圖1D係繪示根據本揭露之一些實施例之加熱元件的保護件之仰視示意圖，且圖1E係繪示根據本揭露之一些實施例之加熱元件的結合件之側視示意圖。保護件121具有至少一個貫穿開口131a與複數個結合孔133a。保護件123具有至少一個貫穿開口131b與複數個結合孔133b。其中，由於保護件121與保護件123具有相類似之結構，故為方便說明起見，下述以保護件123為例示說明。

前述之每一個貫穿開口131b係設置於保護件123之頂表面123a上，並貫穿保護件123。在本實施例中，貫穿開口131b的剖面形狀(沿著平行於頂表面123a之平面剖切)為矩形，惟此僅為舉例說明，本揭露並不以此為限。在一些實施例中，貫穿開口131b的剖面形狀可為三角形、 多邊形、圓形、不規則形，或其他適當之形狀。在一些實施例中，沿著頂表面123a朝向加熱元件110之方向，貫穿開口131b之開口面積可為固定不變的，或者係漸變的。在一些實施例中，貫穿開口131b係均勻分布於保護件123之頂表面123a上。在一些具體例中，貫穿開口131a和131b之總開口面積對頂表面121a和123a(保護遮罩120之頂表面)之面積的比值為介於約5%至約10%之間。

一般而言，於加熱元件110之清洗製程時，加熱元件110係藉由清洗氣體來移除表面之沉積物。因此，於前述之加熱單元100中，雖然保護遮罩120覆蓋於加熱元件110上，而使清洗氣體不易直接接觸加熱元件110之表面，但清洗氣體仍可經由前述之貫穿開口131a與貫穿開口131b流入保護遮罩120與加熱元件110之間，而可有效清除沉積物。據此，可理解的是，藉由調整貫穿開口131a與貫穿開口131b之開口面積，流入保護遮罩120與加熱元件110之間的氣體量可有效地被控制，因而可確保加熱元件110之清洗效果，並避免加熱元件110被過量之清洗氣體過度腐蝕。

前述之結合孔133b可設置於保護件123之頂表面123a上，且不貫穿保護件123。在一些實施例中，結合孔133b可貫穿保護件123。於保護遮罩120中，結合件140係透過插設於保護件121之結合孔133a與保護件123之結合孔133b來結合固定保護件121與保護件123。每一個結合件140可包含延伸部141與位於其延伸部141之兩端的端部143和145。結合件140之端部143可插設於保護件121之結 合孔133a中，結合件140之端部145可插設於保護件123之結合孔133b中。在一些實施例中，端部143或端部145分別可藉由緊配合、卡固、其他適當之固定方式插設於結合孔133a與結合孔133b中。在一些實施例中，結合件140可為一體成形。在其他實施例中，結合件140之延伸部141為長度可調之組件，而可適用於結合不同尺寸之保護件。在其他實施例中，端部143與端部145分別可為兩個插設子組件，且此兩個插設子組件再藉由一接合子組件結合於延伸部141的兩端，以適用於不同規格之加熱元件。在一些例子中，結合件140係由石英材料所製成。

可理解的是，結合孔133a與結合孔133b之設置位置沒有特別之限制，惟當結合孔133a與結合孔133b係設置於保護件121之頂表面121a與保護件123之頂表面123a時，插設於結合孔133a與結合孔133b之結合件140的垂直投影不會與貫穿開口131a或貫穿開口131b相重疊。

請參照圖1F，其係繪示根據本揭露之一些實施例之保護件的貫穿開口與結合孔之俯視示意圖。在一些實施例中，貫穿開口131b(或131a)與結合孔133b(或133a)可為互相結合之複合孔。換言之，貫穿開口131b(或131a)之設置位置與結合孔133b(或133a)之設置位置部分重疊。惟須說明的是，雖然貫穿開口131b(或131a)與結合孔133b(或133a)之設置位置部分重疊，但當結合件140之端部143(或145)插設於結合孔133b(或133a)時，結合件140之垂直投影不會與貫穿開口131b(或131a)重疊。在此些實施例中， 當結合件140插設於前述之複合孔時，結合件140之端部143(或145)仍可被結合孔133b(或133a)之孔壁侷限住，而不會任意移動。

在一些實施例中，當結合件140結合固定保護件121與保護件123時，保護件121的側面121b不緊密接觸保護件123的側面123b。因此，保護件110與保護件120之間具有一距離d1。於加熱元件110之清洗製程中，清洗氣體除可經由前述之貫穿開口131a與貫穿開口131b流入保護遮罩120與加熱元件110之間，清洗氣體亦可由保護件110與保護件120之間流入，而可有效清洗加熱元件110之表面。

請繼續參照圖1A、圖1C與圖1D。在一些實施例中，保護件123可選擇性地包含至少一間隔結構135b，間隔結構135b係設置於保護件123與加熱元件110之間。換言之，間隔結構135b係設置於保護件123之底表面123c上，其中底表面123c係相對於頂表面123a。故，藉由間隔結構135b，保護件123可與加熱元件110相隔一距離d2。間隔結構135b之外形與設置位置均沒有特別之限制，其僅須使保護件123可與加熱元件110相隔一距離d2，且保護件123可平整地放置於加熱元件110上即可。可理解的是，每一個間隔結構135b均係等高的，且間隔結構135b不設置於貫穿開口131b之位置。舉例而言，前述之距離d2實質可為3公釐至7公釐。若距離d2為3公釐至7公釐時，清洗氣體較易流動於保護件123與加熱元件110之間，而可進一步提升清洗氣體之清洗效果。

在一些實施例中，保護件123可具有凹陷部123d，以與保護件121結合後，可形成一穿孔，而容許其他組件經由穿孔穿設保護遮罩120。在此些實施例中，本揭露之保護遮罩120可藉由結合保護件121與保護件123來組成，而不須由穿設保護遮罩120之組件的端部套入，而可提升設置便利性，或者不須拆卸穿設保護遮罩120之組件，而可避免重複拆卸組件所導致之穩定性下降。

可理解的是，如圖1A所繪之內容，雖然保護件121與保護件123具有相類似之結構，但本揭露不以此為限。在其他實施例中，保護件121與保護件123可具有不同之結構外形。

請參照圖2A與圖2B。圖2A係繪示根據本揭露之一些實施例之加熱單元之立體示意圖，且圖2B係繪示根據本揭露之一些實施例之加熱單元之側視示意圖。其中，圖2B係沿著圖2A中之方向D2觀看加熱單元200之側視示意圖。加熱單元200包含加熱元件210與保護遮罩220，且保護遮罩220覆蓋於加熱元件210之頂表面上。加熱元件210可為外層包覆有石英材料之金屬加熱線圈。在一些具體例中，加熱元件210可為鎢絲加熱線圈及/或其他適當之加熱線圈。保護遮罩220包含保護件221、保護件223與結合件240，且結合件240可結合固定保護件221與保護件223。保護件221具有至少一個貫穿開口231a與複數個結合孔233a，且保護件223具有至少一個貫穿開口231b與複數個結合孔233b。貫穿開口231a與貫穿開口231b分別設置於保 護件221之頂表面211a與保護件223之頂表面223a上，並貫穿保護件221與保護件223。結合孔233a與結合孔233b分別設置於保護件221之側面211b和保護件223之側面223b上。

結合件240可具有棒狀結構，且結合件240之兩端可插設於保護件221之結合孔233a與保護件223之結合孔233b中，而可結合固定保護件221與保護件223。在此些實施例中，結合件240之兩端具有對應於結合孔233a與結合孔233b之形狀。

在一些實施例中，結合件240亦可為保護件221或保護件223的一突伸部。因此，此突伸部係從保護件221之側面211b或保護件223之側面223b突伸出。舉例而言，若結合件240為保護件221之突伸部，當保護件221欲結合保護件223時，保護件221之突伸部(即結合部240)係插入保護件223之結合孔233b中。在一些實施例中，藉由選用不同長度之結合件240，保護件221與保護件222之間的距離d1(即側面221b與側面223b之間距)可適當地被調整。

保護件221的底表面221c可設有間隔結構235a，且保護件223的底表面223c可設有間隔結構235b。其中，藉由間隔結構235a與間隔結構235b，保護件221與保護件223分別可與加熱元件110間隔一距離d2。間隔結構235a與間隔結構235b之設置位置沒有特別之限制，惟間隔結構235a或間隔結構235b不設置於貫穿開口231a或貫穿開口231b之位置。

以下說明保護遮罩具有4個保護件的實施例。本揭露之保護件的數量依實際需要調整。請參照圖3，其係繪示根據本揭露之一些實施例之加熱單元之立體示意圖。加熱單元300包含加熱元件310與保護遮罩320，且保護遮罩320係覆蓋於加熱元件310之頂表面上。加熱元件310可包含鎢絲線圈加熱件，且此鎢絲線圈加熱件被石英材料完整地包覆。保護遮罩320係由保護件321、保護件323、保護件325與保護件327所組成，且保護件321、保護件323、保護件325與保護件327之相鄰二者係藉由適當數量之結合件340結合固定。

由於保護件321、保護件323、保護件325與保護件327具有相類似之結構，故為方便說明起見，下述以保護件323與保護件325為例示說明。

保護件323設有至少一個貫穿開口331b與複數個結合孔333b，且保護件325設有至少一個貫穿開口331c與複數個結合孔333c。於保護件323中，貫穿開口331b設置於保護件323之頂表面323a上，並貫穿保護件323。結合孔333b設置於頂表面323a上，但不貫穿保護件323。在一些實施例中，結合孔333b可貫穿保護件323。於保護件325中，貫穿開口331c設置於保護件325之頂表面325a上，並貫穿保護件325。結合孔333c設置於頂表面325a上，但不貫穿保護件325。在一些實施例中，結合孔333c可貫穿保護件325。如圖3所示，雖然保護件323與保護件325中之貫穿開口331b與貫穿開口331c，或結合孔333b與結合孔333c 具有相類似之配置，惟本揭露並不以此為限，在一些實施例中，貫穿開口331b與貫穿開口331c或結合孔333b與結合孔333c可具有相異之配置。

結合件340係插設於保護件323之結合孔333b與保護件325之結合孔333c中，藉以結合固定保護件323與保護件325。雖然結合孔333b與結合孔333c之設置位置可任意調整，惟可理解的是，當結合件340插設於結合孔333b與結合孔333c時，結合件340之垂直投影不會與貫穿開口331b與貫穿開口331c相重疊。

在一些實施例中，保護件323之貫穿開口331b的設置位置可部分重疊於結合孔333b之設置位置，而形成一複合孔。其中，當結合件340插設於此複合孔的結合孔部分時，結合件340仍可被結合孔部分之孔壁侷限，而不會任意滑動。可理解的是，當結合件340插設於此複合孔中之結合孔部分時，結合件340之投影不重疊複合孔中的貫穿開口部分。

請參照圖4A與圖4B，其分別係繪示根據本揭露之一些實施例之爐管裝置的清洗方法中，裝配保護遮罩至爐管裝置的加熱元件上之各階段的剖視示意圖。爐管裝置400包含殼體410、爐管420與晶舟組件430，其中爐管420係設置於殼體410中，且晶舟組件430設置於爐管420中。殼體410包含具有頂加熱元件411與側加熱元件413的殼體加熱單元，且此殼體加熱單元圍繞爐管420。在一些實施例中，殼體410係由絕熱材料所製成，以阻絕熱能之逸散。在 一些實施例中，殼體加熱單元所包含之加熱元件不以圖4A繪示之內容為限。

爐管420包含管體421，且管體421係設置於固設平台421a上，其中晶舟組件430係容置於管體421中。在一些具體例中，管體421可由石英材料所製成。晶舟組件430包含承載部431、承載台433、轉軸435與加熱元件437。轉軸435設置並連接於承載部431與承載台433之間，其中轉軸435係配置以轉動承載部431。承載台433可具有相應之結構設計，以使轉軸435轉動時，承載部431可隨之轉動，但承載台433不會相應轉動。承載部431係用以放置晶圓，以進行適當之處理。

加熱元件437可設置於支架437b上，以位於承載部431與承載台433之間，而可加熱承載部431中之晶圓。其次，加熱元件437具有穿孔437a，以允許轉軸435經由穿孔437a穿過加熱元件437。故，當轉軸435轉動時，加熱元件437不阻礙轉軸435之轉動。在一些實施例中，承載部431之設置高度可藉由設置不同尺寸之支架437b來調整。在一些實施例中，支架437b為尺寸可調之組件。

承載台433可藉由升降桿433a調整高度。當承載台433被下降時，設置於承載台433上之承載部431、轉軸435與加熱元件437可隨之下降(如圖4B所示)。反之，當承載台433被升高時，設置於承載台433上之承載部431、轉軸435與加熱元件437係隨之上升，且當承載台433碰觸 管體421時，升降桿433a係停止抬升。在一些實施例中，承載台433可藉由其他適當之抬升移動單元來調整高度。

請繼續參考圖4A。管體421之底部可設有連接第一氣體閥門控制器471之進氣管450，其中第一氣體閥門控制器471可經由第一管路471a連通處理氣體供應裝置(未繪示)，並經由第二管路471b連通第一清洗氣體供應裝置(未繪示)。在一些實施例中，第一氣體閥門控制器471可為三向可調整閥。在此些實施例中，處理氣體或第一清洗氣體僅一者可經由進氣口450a流入爐管420中。因此，無法經由進氣口450a同時通入處理氣體與第一清洗氣體至爐管420中。可理解的是，第一氣體閥門控制器471、處理氣體供應裝置、第一清洗氣體供應裝置、第一管路471a與第二管路471b之配置方式不以圖4A之內容為限，本案所屬技術領域具有通常知識者可根據設備之配置，調整各部件之連結關係及/或設置位置。

管體421之頂部可連接排氣部423，且排氣部423連接排氣管461，其中排氣管461之末端連接泵浦475，而可經由排出管475a排出系統氣體。其次，排氣管461可設置具有第二氣體閥門控制器473之旁通管463，其中第二氣體閥門控制器473係經由管路473a連通第二清洗氣體供應裝置(未繪示)。在一些具體例中，排氣部423可由石英材料所製成，且排氣管461可由金屬材料所製成。

欲處理晶圓時，承載台433可藉由升降桿433a被降下，並將待處理晶圓放置於承載部431中。待放置穩定 後，利用升降桿433a抬升承載台433，直至承載台433被抬升至預定位置。然後，經由第一管路471a、第一氣體閥門控制器471與進氣管450通入處理氣體至爐管420中，並以頂加熱元件411、側加熱元件413與加熱元件437進行加熱，以進行氣體處理步驟。待氣體處理步驟完成後，經由排氣部423與排氣管461，以泵浦475抽出爐管420中之處理氣體。接著，利用升降桿433a下降承載台433，即可取出處理完成之晶圓，並以升降桿433a復位承載台433。

當爐管420需要被清洗時，如圖4B所示，升降桿433a可降下承載台433。然後，請參照圖4C，如前所述之保護遮罩120(如圖1A與圖1B所示)係覆蓋於加熱元件437上，且保護遮罩120具有穿孔120a，其中轉軸435藉由穿孔120a穿設保護遮罩120。此保護遮罩120之間隔結構135a與間隔結構135b可使保護遮罩120與加熱元件437相隔一距離。於設置保護遮罩120後，承載台433係被抬升至預定位置(如圖4D所示)。接著，經由第二管路471b、第一氣體閥門控制器471與進氣管450通入第一清洗氣體至爐管420中，藉由第一清洗氣體，加熱元件437之表面、承載部431之表面、管體421之內壁、排氣部423與排氣管461之管壁可被清洗，以移除處理氣體之沉積物。

其中，當第一清洗氣體通入爐管420時，由於保護遮罩120設有間隔結構135a與135b，故保護遮罩120與加熱元件437相隔一距離，而使得第一清洗氣體可於保護遮罩120與加熱元件437之間流動。舉例而言，若保護遮罩 120與加熱元件437之距離約為3公釐至7公釐時，此距離可使適量之第一清洗氣體流入保護遮罩120與加熱元件437之間，而可確保加熱元件437被有效清潔，且不易被過度蝕刻。可理解的是，前述距離之範圍僅係例示說明，本揭露不以此為限。在一些具體例中，根據加熱元件437之尺寸與其髒污程度，保護遮罩120與加熱元件437之間距可適當地被調整。

再者，保護遮罩120具有貫穿開口131a與131b，故第一清洗氣體仍可經由貫穿開口131a與131b流入保護遮罩120與加熱元件437間之空間，而可有效清洗加熱元件437之頂表面，並避免第一清洗氣體對於加熱元件437之過度侵蝕，進而避免暴露出加熱元件437中之金屬加熱線圈，因此可增加加熱元件437之使用壽命。在一些具體例中，若保護件121與保護件123之貫穿開口131a與貫穿開口131b的總開口面積對保護遮罩120之頂表面積的比值為介於約5%至約10%之間，適量之第一清洗氣體可經由貫穿開口131a與貫穿開口131b流入保護遮罩120與加熱元件437之間，而可進一步提升第一清洗氣體對於加熱元件437之清洗效果，且可更有效地避免過量之第一清洗氣體所導致之過度腐蝕的缺陷。惟，本揭露前述之總開口面積對頂表面積的比值不以此為限。在其他例子中，依據加熱元件437之尺寸與其髒污程度，此比值可適當地被調整，以有效去除加熱元件437表面之沉積物，並同時避免過度腐蝕之缺陷。

在一些實施例中，為了提升爐管裝置400之清潔度，在前述之氣體清洗製程中，於通入第一清洗氣體前，經由管路473a、第二氣體閥門控制器473與旁通管463通入第二清洗氣體，以預先清洗排氣管461之管壁的沉積物。其中，此清洗製程之參數設定(例如：第二清洗氣體之氣體種類、氣體流量、溫度與/或壓力等)可根據排氣管461之材料設定，而可有效地清潔排氣管461。然後，如前所述，將第一清洗氣體通入爐管420中，以清洗加熱元件437之表面、承載部431之表面、管體421之內壁與排氣部423之管壁。其中，此清洗製程之參數設定(例如：第一清洗氣體之氣體種類、氣體流量、溫度與/或壓力等)可被適當地調整，以有效清洗石英材料。

可理解的是，前述圖2A之保護遮罩220與圖3之保護遮罩320係圖1A之保護遮罩120的其他具體例子，故依據本揭露之啟發，本案所屬技術領域具有通常知識者可將前述爐管裝置400中之保護遮罩120替換為圖2A之保護遮罩220或圖3之保護遮罩320的任一者，以有效清洗爐管420，並避免過度蝕刻加熱元件437，以兼顧增長其使用壽命。另外，須說明的是，雖然圖4A至圖4D之爐管裝置400係直立式爐管，惟本揭露之加熱單元並不以此為限，在其他實施例中，本揭露亦可應用於水平式爐管，而提升爐管420之清潔度，並延長加熱元件437之使用壽命。

請同時參照圖5與圖4A至圖4D，其中圖5係繪示根據本揭露之一實施例之爐管裝置的清洗方法之流程示 意圖。於方法500中，爐管裝置400與保護遮罩120係先提供，如操作510所示。爐管裝置400包含殼體410、爐管420與晶舟組件430。殼體410包含加熱元件411與加熱元件413。爐管420係設置於殼體410中，並被加熱元件411與加熱元件413所圍繞。晶舟組件430係設置於爐管420中。

爐管420包含管體421，且晶舟組件430係容置於管體421中。其中，管體421係設置於固設平台421a上。在一些具體例中，管體421可由石英材料所製成。晶舟組件430包含承載部431、承載台433、轉軸435與加熱元件437。轉軸435之兩端分別連接承載部431與承載台433，且配置以轉動承載部431。其中，當轉軸435轉動時，承載部431係被帶動而轉動，惟承載台433不隨之轉動。加熱元件437設置於承載部431與承載台433之間，且加熱元件437具有穿孔437a，以容許轉軸435穿過加熱元件437，且不干擾轉軸435之轉動。加熱元件437可設置於由承載台433突伸出之支架437b，以固設於適當位置。在一些實施例中，支架437b之高度係可調整的，而可使加熱元件437調整至適當之位置。承載台433可設有升降桿433a，而可供操作人員降下或抬升承載台433。

管體421之底部設有進氣管450，且進氣管450連通第一氣體閥門控制器471。第一氣體閥門控制器471經由第一管路471a連通處理氣體供應裝置，並經由第二管路471b連通第一清洗氣體供應裝置。其中，第一氣體閥門控制器471可控制處理氣體供應裝置或第一清洗氣體供應裝 置之一者中的氣體(即處理氣體或第一清洗氣體)可經由進氣管450流入爐管420中。可理解的是，當進行清洗方法500時，第一氣體閥門控制器471僅容許第一清洗氣體可經由進氣管450流入爐管420中。管體421之頂部連接排氣部423，且排氣部423連接排氣管461，其中排氣管461連接泵浦475。因此爐管420中之氣體可藉由泵浦475，從排氣管461被強制抽出，並經由排出管475a排出。

於進行操作510後，從爐管420中移出晶舟組件430，如操作520所示。晶舟組件430係藉由升降桿433a降下承載台433(如圖4B所示)，以使設置於承載台433上之承載部431與加熱元件437一併下降。可理解的是，雖然圖4B之晶舟組件430係裝配於直立式爐管中，惟本揭露不以此為限，在其他實施例中，本揭露亦可應用於水平式爐管中，其中晶舟組件可藉由轉移桿移出晶舟組件或將其推送至水平式爐管中。在此些實施例中，本揭露亦可應用於水平式爐管中，且晶舟組件可藉由移動單元推送至爐管中。

接著，如圖4C與圖4D所示，覆蓋保護遮罩120之保護件121與保護件123(如圖1A所示)於加熱元件437上，以結合件140結合保護件121與保護件123，並移動晶舟組件430至爐管420中，如操作530所示。然後，利用進氣管450將第一清洗氣體導入爐管420中，以進行清洗製程，如操作540所示。在一些具體例中，第一清洗氣體可包含但不限於氟化氫(HF)，與/或其他適當之乾式蝕刻氣體。當第一清洗氣體由進氣口450a流入爐管420時，由於保護遮 罩120具有間隔結構135a與135b，故保護遮罩120與加熱元件437間可被間隔一距離，而使第一清洗氣體可流入保護遮罩120與加熱元件437之間，以有效清洗加熱元件437之表面(即朝向保護遮罩120之表面)，而可提升爐管420之清潔度。

請同時參照圖1A與圖4D，保護遮罩120之貫穿開口131a與131b可進一步允許第一清洗氣體流入保護遮罩120與加熱元件437之間，而可有效清洗加熱元件437之表面，以提升爐管420之清潔度。

再者，第一清洗氣體可同時清洗管體421之內壁與承載部431，且隨著氣體通入量之增加，排氣部423與排氣管461之管壁均可被清洗，以移除沉積物。藉由泵浦475，通入爐管420中之第一清洗氣體可經由排氣管475a被強制抽出。

當進行前述之清洗製程後，以升降桿433a降下承載台433。然後，移除結合件140後，保護件121與保護件123即可取下，而可卸除保護遮罩120。接著，利用升降桿433a將承載台433抬升至預定位置，即完成清洗製程。

請參照圖6與圖4D，其係繪示根據本揭露之另一實施例之爐管裝置的清洗方法之流程示意圖。在一些實施例中，相較於圖5之方法500，於覆蓋保護遮罩120於加熱元件437，並移動晶舟組件430至爐管420後，方法600係進行清洗製程640。其中，清洗製程640包含第一清洗步驟、第二清洗步驟、第三清洗步驟與第四清洗步驟。進行清洗製程 640時，爐管裝置400之第二氣體閥門控制器473係先開啟，以允許第二清洗氣體供應裝置中之第二清洗氣體可經由管路473a與旁通管463流入排氣管461中，而可進行第一清洗步驟，如操作641所示。於第一清洗步驟中，流入排氣管461中之第二清洗氣體可清洗排氣管461之管壁，並經由泵浦475之吸引力，從排出管475a排出。在一些實施例中，由於第二清洗氣體主要係用以清洗排氣管461之管壁，故依據待清洗表面之材質(即排氣管461之管壁材料)，第二清洗氣體可選用適當之氣體及/或混合氣體。在其他實施例中，依據所選用之氣體種類與待清除之沉積物，第二清洗氣體之流量與/或壓力可適當地調整，以有效清除排氣管461之管壁上的沉積物。

於利用第二清洗氣體清洗排氣管461後，關閉第二氣體閥門控制器473，並調整第一氣體閥門控制器471，以使第一清洗氣體供應裝置之第一清洗氣體可經由第二管路471b與進氣管450流入爐管420中，而可進行第二清洗步驟，如操作643所示。於第二清洗步驟中，第一清洗氣體可藉由泵浦475之吸引力，流經排氣部423，並清洗排氣部423。在一些實施例中，排氣部423之周圍可額外配置加熱元件(即設置於殼體410外，並包覆排氣部423)，以加熱排氣部423，而提升第一清洗氣體去除附著於排氣部423之沉積物的效果。在其他實施例中，頂加熱元件411亦可對排氣部423加熱，以進一步提升第一清洗氣體之清潔效果。在一些具體例中，第一清洗氣體可選用適合於清洗石英材料之 氣體種類，且根據沉積物之種類，第一清洗氣體之流量與壓力和排氣部423之溫度可相應地調整。

在此些實施例中，由於第一清洗氣體係由爐管420之底部通入，故當第一清洗氣體流經加熱元件437與承載部431時，第一清洗氣體亦可清洗加熱元件437與承載部431。可理解的是，當通入處理氣體至爐管420時，晶舟組件430係被頂加熱元件411與側加熱元件413所加熱，惟排氣部423並未被加熱，故處理氣體於晶舟組件430之沉積物係不同於處理氣體在排氣部423之沉積物。據此，進行操作643時，雖然第一清洗氣體亦可流經並清洗加熱元件437與承載部431，但相較於第一清洗氣體對對排氣部423之清潔效果，第一清洗氣體對加熱元件437與承載部431之清洗效果係較差的。

清洗排氣部423之第一清洗氣體可藉由泵浦475之吸引力，經由排氣管461與排出管475a排出。於清洗排氣部423後，再次經由進氣管450通入第一清洗氣體，以進行第三清洗步驟，如操作645所示。於第三清洗步驟中，第一清洗氣體係用以清洗爐管420之管體421。於進行第三清洗步驟後，進行第四清洗步驟，如操作647所示。第四清洗步驟係藉由持續通入第一清洗氣體至爐管420中，以清洗管體421之管壁、承載部431與加熱元件437。第三清洗步驟與第四清洗步驟所通入之第一清洗氣體均可藉由泵浦475之抽吸力，依序經由排氣部423、排氣管461與排出管475a排出。當進行第三清洗步驟與第四清洗步驟時，頂加 熱元件411與側加熱元件413可加熱爐管420，以提升第一清洗氣體對於管體421之管壁、承載部431與加熱元件437之清潔效果。

請同時參照圖1A、圖1B與圖4D。於爐管裝置400中，保護遮罩120係覆蓋於加熱元件437上，其中藉由間隔結構135a與135b，保護遮罩120與加熱元件437相隔一距離，並形成一空間，且保護遮罩120之貫穿開口131a與131b均連通此空間。據此，當第一清洗氣體通入爐管420時，第一清洗氣體可直接由保護遮罩120與加熱元件437間之側邊流入前述之空間，或者經由貫穿開口131a與131b流入此空間，而可有效地去除加熱元件437之頂表面的沉積物，進而提升第三清洗步驟與第四清洗步驟之清潔效果。

舉例而言，前述保護遮罩120與加熱元件437之距離實質可為3公釐至7公釐。若保護遮罩120與加熱元件437間之距離約為3公釐至7公釐時，此距離可使適量之第一清洗氣體流入保護遮罩120與加熱元件437間，而可確保加熱元件437被有效清潔，且不易被過度蝕刻。另外，當保護件121與保護件123之貫穿開口131a與貫穿開口131b的總開口面積對保護遮罩120之頂表面積的比值為介於約5%至約10%之間，適量之第一清洗氣體可經由貫穿開口131a與貫穿開口131b流入保護遮罩120與加熱元件437之間，而可有效提升第一清洗氣體對於加熱元件437之清洗效果，且可更有效地避免過量之第一清洗氣體所導致之過度腐蝕的缺陷。可理解的是，前述保護遮罩120與加熱元件437之距離， 以及總開口面積對頂表面積的比值的範圍僅係例示說明，本揭露不以此為限。在一些例子中，依據加熱元件437之尺寸與其髒污程度，保護遮罩120與加熱元件437之間距，以及前述貫穿開口131a與貫穿開口131b之總開口面積對保護遮罩120之頂表面積的比值可適當地被調整，以確保所通入之第一清洗氣體可有效去除加熱元件437表面之沉積物，並同時限制第一清洗氣體的通入量。

依據前述說明，第三清洗步驟與第四清洗步驟均係對爐管420進行清潔，以去除加熱元件437、承載部431與管體421之管壁的沉積物。其中，第三清洗步驟與第四清洗步驟之差異在於第一清洗氣體之流量與壓力，以及頂加熱元件411和側加熱元件413之溫度係不同的，故可於不同參數設定下，有效地去除爐管420中各部件表面之沉積物，進而提升爐管420之清潔度。

在一些實施例中，當進行操作645與操作647時，第一清洗氣體可持續地通入，但第一清洗氣體之流量與壓力和管體的加熱溫度可依據第三清洗步驟或第四清洗步驟之設定來調整。換言之，於第三清洗步驟與第四清洗步驟間，第一清洗氣體係持續通入的，但第一清洗氣體之流量與壓力和管體421之溫度係漸變的。在一些實施例中，第三清洗步驟與第四清洗步驟可為明確區隔之清洗步驟。換言之，當進行第三清洗步驟後，第一清洗氣體係停止通入管體421中，且管體421之溫度係調整至第四清洗步驟的設定值。當管體421之溫度達到設定值時，通入第一清洗氣體至管體 421中，以進行第四清洗步驟。在此些實施例中，於進行第三清洗步驟後，清洗製程640可額外地包含檢測步驟，以檢測爐管421之管壁、承載部437與加熱元件437之清洗程度，據以設定第四清洗步驟的清洗參數，以提升第四清洗步驟之清洗效果。

在一些實施例中，依據爐管420之沉積物的沉積程度，前述之第三清洗步驟與第四清洗步驟亦可結合為單一個清潔步驟。換言之，第三清洗步驟之參數設定係相同於第四清洗步驟之參數設定。在一些實施例中，於操作645與操作647之前、之間或之後，清洗製程640可額外地包含步驟參數係不同於操作645或操作647之另一操作，以提升爐管420之清潔效果。在其他實施例中，當進行操作645與/或操作647時，排氣部423亦可同時被額外設置之加熱元件(即前述圍繞排氣部423之加熱元件)所加熱，故操作645與/或操作647所通入之第一清洗氣體除可清潔加熱元件437、承載部431與管體421之管壁外，其可進一步去除排氣部423之管壁表面的沉積物。

可理解的是，雖然前述之第二清洗步驟、第三清洗步驟與第四清洗步驟具有特定之清洗區域，但此些清洗步驟之清洗區域並不以此為限。當進行前述之第二清洗步驟、第三清洗步驟與第四清洗步驟時，由於第一清洗氣體均係由進氣管450之進氣口450a流入爐管420中，故第一清洗氣體對於流經之區域均具有一定程度之清洗效果，惟基於各組件之不同清洗溫度，以及各組件表面之不同沉積狀況，此 些清洗步驟所通入之第一清洗氣體對於個別之清洗區域具有對應的清洗效果。據此，當排氣部423、承載部431、加熱元件437與管體421之管壁均具有相同之沉積狀況(例如：沉積物種類)時，前述清洗製程640之第二清洗步驟、第三清洗步驟與第四清洗步驟可結合為單一個清洗步驟。

於本揭露之加熱單元、含有此加熱單元之爐管裝置與此爐管裝置之清洗方法中，保護遮罩係共形於加熱單元，且覆蓋於加熱單元上，故於爐管裝置之清洗方法中，當清洗氣體通入爐管時，保護遮罩可有效地隔絕加熱單元，而避免清洗氣體直接接觸加熱元件。其中，保護遮罩與加熱元件之間具有一間距，故清洗氣體仍可流入保護遮罩與加熱元件之間，而可有效清潔加熱元件之表面的沉積物。其次，保護遮罩之貫穿開口亦有助於清洗氣體流入保護遮罩與加熱元件之間的空間，而助於提升清洗氣體之清潔效果。因此，藉由本揭露之保護遮罩，加熱元件表面之沉積物可有效地被去除，但清洗氣體不會過度清潔加熱元件，而可避免埋設於加熱元件中之金屬加熱線圈被暴露出。因此，本揭露之保護遮罩可兼顧加熱元件之清潔性與其使用壽命。

熟習此技藝者應了解到，並非所有優點須已於此討論，對於所有實施例或例子，沒有特定之優點係必須的，且其他實施例或例子可提供不同之優點。

根據本揭露之一態樣，提出一種加熱單元。此加熱單元包含加熱元件及保護遮罩，且保護遮罩係覆蓋於加熱元件之頂表面。其中，保護遮罩包含複數個保護件與複數 個結合件。每一個保護件具有複數個結合孔，且每一個保護件之頂表面具有至少一個貫穿開口。每一個結合件係配置以透過結合孔來結合此些保護件之相鄰二者。

依據本揭露之一實施例，此些保護件之貫穿開口的總開口面積對保護遮罩之頂表面積的比值為介於約5%至約10%之間。

依據本揭露之另一實施例，此些保護件不緊密接觸。

依據本揭露之又一實施例，每一個保護件更包含至少一個間隔結構，且此至少一個間隔結構係設於保護件與加熱元件之間，以使每一個保護件與加熱元件相距一距離。

依據本揭露之再一實施例，每一個保護件包含第一端部與第二端部。第一端部插設於相鄰二個保護件之一者的一結合孔中。第二端部插設於相鄰二個保護件之另一者的一結合孔中。

依據本揭露之又另一實施例，每一個保護件與每一個結合件均係由石英材料所製成。

根據本揭露之另一態樣，提供一種爐管裝置。此爐管裝置包含殼體、爐管與晶舟組件。爐管係設置於殼體中，且晶舟組件設置於爐管中。晶舟組件包含承載部、轉軸與前述之加熱單元。轉軸係連接承載部，且此轉軸係配置以轉動承載部。加熱單元之保護遮罩設置於承載部與加熱單元的加熱元件之間，且轉軸穿設此加熱單元。

依據本揭露之一實施例，殼體包含殼體加熱單元，且此殼體加熱單元更包含一個頂加熱元件與至少一個側加熱元件。

依據本揭露之另一實施例，此爐管裝置更包含移動單元，其中晶舟組件承載於移動單元上。

根據本揭露之又一態樣，提出一種爐管裝置的清洗方法。此清洗方法係先提供爐管裝置。此爐管裝置包含殼體、爐管與晶舟組件。爐管係設置於殼體中，且晶舟組件設置於爐管中。晶舟組件包含承載部、晶舟加熱元件與轉軸。晶舟加熱元件設置於承載部的下方。轉軸連接承載部，並配置以轉動承載部，其中轉軸穿設晶舟加熱元件。然後，提供保護遮罩。保護遮罩包含複數個保護件與結合件。每一個保護件具有至少一貫穿開口與複數個結合孔，且每一個結合件係配置以透過此些結合孔來結合相鄰之二個保護件。接著，從爐管移出晶舟組件，覆蓋保護遮罩之保護件於晶舟加熱元件的上表面上，並以結合件結合保護件，其中轉軸穿設保護遮罩。於結合保護件後，移動晶舟組件至爐管中，並通入清洗氣體至爐管裝置之爐管中，以進行清洗製程。

上述已概述數個實施例的特徵，因此熟習此技藝者可更了解本揭露之態樣。熟習此技藝者應了解到，其可輕易地利用本揭露做為基礎，來設計或潤飾其他製程與結構，以實現與在此所介紹之實施例相同之目的及/或達到相同的優點。熟習此技藝者也應了解到，這類對等架構並未脫 離本揭露之精神和範圍，且熟習此技藝者可在不脫離本揭露之精神和範圍下，在此進行各種之更動、取代與修改。

100‧‧‧加熱單元

110‧‧‧加熱元件

120‧‧‧保護遮罩

121/123‧‧‧保護件

121a/123a‧‧‧頂表面

131a/131b‧‧‧貫穿開口

133a/133b‧‧‧結合孔

135b‧‧‧間隔結構

140‧‧‧結合件

D1‧‧‧方向

Claims (10)

1. 一種含有保護遮罩之加熱單元，包含：一加熱元件；以及一保護遮罩，覆蓋該加熱元件之一頂表面，其中該保護遮罩包含：複數個保護件，其中每一該些保護件具有複數個結合孔，每一該些保護件之一頂表面具有至少一貫穿開口，其中每一該些保護件更包含至少一間隔結構，該至少一間隔結構設於每一該些保護件與該加熱元件之間，以使每一該些保護件與該加熱元件相距一距離；以及複數個結合件，其中每一該些結合件係配置以透過該些結合孔來結合該些保護件之相鄰二者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之含有保護遮罩之加熱單元，其中該些保護件之該些貫穿開口之一總開口面積對該保護遮罩之一頂表面積的一比值係實質介於5%至10%之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之含有保護遮罩之加熱單元，其中該些保護件不緊密接觸。
4. 如申請專利範圍第1項所述之含有保護遮罩之加熱單元，其中該些保護件的該些間隔結構係等高的。
5. 如申請專利範圍第1項所述之含有保護遮罩之加熱單元，其中每一該些結合件包含：一第一端部，插設於該相鄰二者中之一者的該些結合孔之一者中；以及一第二端部，插設於該相鄰二者中之另一者的該些結合孔之一者中。
6. 如申請專利範圍第1項所述之含有保護遮罩之加熱單元，其中每一該些保護件與每一該些結合件均係由石英材料所製成。
7. 一種爐管裝置，包含：一殼體；一爐管，設置於該殼體中；以及一晶舟組件，設置於該爐管中，該晶舟組件包含：一承載部；一轉軸，連接至該承載部，以轉動該承載部；以及如申請專利範圍第1至6項中之任一項所述之加熱單元，其中該加熱單元之該保護遮罩係設置於該承載部與該加熱單元的該加熱元件之間，且該轉軸穿設該加熱單元。
8. 如申請專利範圍第7項所述之爐管裝置，其中該殼體更包含一殼體加熱單元，且該殼體加熱單元更包含一頂加熱元件與至少一側加熱元件。
9. 如申請專利範圍第7項所述之爐管裝置，更包含一移動單元，其中該晶舟組件承載於該移動單元上。
10. 一種爐管裝置的清洗方法，包含：提供一爐管裝置，其中該爐管裝置包含：一殼體；一爐管，設置於該殼體中；以及一晶舟組件，設置於該爐管中，該晶舟組件包含：一承載部；一晶舟加熱元件，設置於該承載部的下方；以及一轉軸，連接該承載部並配置以轉動該承載部，其中該轉軸穿設該晶舟加熱元件；提供一保護遮罩，其中該保護遮罩包含：複數個保護件，其中每一該些保護件具有至少一貫穿開口及複數個結合孔；以及複數個結合件，其中每一該些結合件係配置以透過該些結合孔來結合該些保護件之相鄰二者；從該爐管移出該晶舟組件； 覆蓋該些保護件於該晶舟加熱元件之一上表面上，其中該轉軸穿設該保護遮罩；以該些結合件結合該些保護件；於結合該些保護件後，移動該晶舟組件至該爐管中；以及通入一清洗氣體至該爐管裝置之該爐管中，以進行一清洗製程。

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