DE1946336A1 - Back diffusion preventer for tubular - furnace - Google Patents

Abstract

The arrangement blocks diffusion of atmospheric air into open processing tube which is swept by a stream of protective gas. Tubular furnace of this kind is used for making of semi-conductor materials. The gas outlet end of the tube is screened by a flow of gas issuing from a number of holes in a toroidal ring which is placed in an adaptor for extending tube length. A gap in the toroidal ring allows passage of crucibles used in the process.

Description

Vorrichtung zur Verhinderung einer unerwünschten Rückdiffusion von Gasen in das Präparationsrohr von Rohröfen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verhinderung einer unerwünschten Rückdiffusion von Gasen, insbesondere der atmosphärischen Bunt, in das offene, von einer Schutzgas- und/oder Transportströmung durchflossene Präparationsrohr von Rohröfen insbesondere der Ralbleitertechnik sowie von horizontalen Rohranlagen der Epitaxie, Durch die bisherige technische Praxis wird zwar bestätigt9 daß sich der ideale, aus technologischen Gründen geforderte Zustand eines nur mit Schutzgas gefüllten Präparationsrohres angenähert in tolerierbaren Grenzen realisieren läßt Für die Präparationstechnik insbesondere von Halbleiterkristallen ist jedoch eine quantitative Steuerung der Rückdiffusion einer äußeren Gasphase gegen die Strömung des Schutzgases im Präparationsrohr wegen der verbreiteten und vielseitigen technologischen Anwendungen von grundsät-zlichem Interesse Nach dem bisherigen Stand der Technik hat man bei offenge haltenem Rohrausgang eines Präparationsrohres die Rückdiffusion zOBo der Luft in das Präparationsrohr durch die Ge schwindigkeit v der gesamten Schutzgasströmung reguliert, Diese Geschwindigkeit v-ist jedoch relativ klein (einige Zentimeter pro Sekunde), und es wird hierbei die gesamte Gasmenge der $chutzgasströmung zur Regulierung verwendet. Device to prevent undesired back diffusion of Gases in the preparation tube of tube furnaces The invention relates to a device to prevent undesired back diffusion of gases, especially atmospheric gases Colorful, in the open, traversed by a protective gas and / or transport flow Preparation tube of tube furnaces, especially conductor technology, as well as horizontal ones Pipe systems of epitaxy, by the previous technical practice is confirmed9 that the ideal state, required for technological reasons, is only possible with Realize the preparation tube filled with inert gas approximately within tolerable limits For the preparation technique in particular of semiconductor crystals is however a quantitative control of the back diffusion of an external gas phase against the flow of the protective gas in the preparation tube because of the widespread and versatile technological Applications of fundamental interest According to the current state of the art you have the back diffusion with the tube exit of a preparation tube kept open zOBo of the air in the preparation tube by the speed v of the total Inert gas flow is regulated, but this speed v- is relatively small (some Centimeters per second), and the total amount of gas in the shielding gas flow is used used for regulation.

h sei darauf hingewiesen, daß die Strömungsgeschwindigkeit v an der inneren Rohrwand des räparationsrohres sowohl im laminaren als auch im turbulenten Strömungsustand verschwin det. -Tieinzufolge dringt die Luft in das Rohrinnere in der 1 Nähe der inneren Rohrwand praktisch unbeeinflußt von der steuernden Strömungsgeschwindigkeit v ein0 Hieraus erhellt, daß die Abwendung einer unerwänsehten Rückdiffusion der atmoshärischen Luft in das Innere des Präparationsrohres in der nach dem-Stande der Technik üblichen Weise qualitativ sehwerfallig und ohne große Variationsmöglichkeiten in der Steuerung ist. In quantitativer Hinsicht sind die Verhält nisse sogar im allgemeinen unbekannt und werden mehr oder weniger gefühlsmäßig gehandhaDtO In manchen Fällen wird der Ausgang des Präparationsrohres wenigstens zeitweilig mit einer Kappe versehene Die Ausströmung des Schutzgases erfolgt hierbei durch ein in der Kappe steckendes Röhrchen. h it should be noted that the flow velocity v at the inner tube wall of the preparation tube in both laminar and turbulent The flow state disappears. -As a result, the air enters the inside of the pipe the 1 proximity of the inner pipe wall practically unaffected by the controlling Flow velocity v ein0 From this it is evident that the averting of an unexpected Back diffusion of the atmospheric air into the interior of the preparation tube in the according to the state-of-the-art usual manner, qualitatively visually impaired and without major Variation possibilities in the control is. In quantitative terms, they are Relationships even generally unknown and become more or less emotional HANDHELD In some cases, the exit of the preparation tube is at least The protective gas is temporarily provided with a cap through a tube in the cap.

Diese Methode ist jedoch ebenfalls aus verschiedenen Gründen unbefriedigend0 Das-Problem der unerwünschten Rückdiffusion der Luft in das Innere des Präparationsrohres existiert prinzipiell auch für die in der Abschlußkappe steckenden Rohrausgänge der Schutzgasströmung. Eine Variationsfähigkeit in der Regulierung der unerwünschten Rückdiffusion der Luft ist auch bei dieser Maßnahme ebenso wenig gegeben wie ohne Abschlußkappe. In der Praxis mÄ3 aber die Kappe bisweilen abgenommen werden. Die sich dabei ergebenden Verhältnisse hinsichtlich der Anwesehheit unerwünschter Luftmengen im Präparationsrohr entziehen sich praktisch einer quantitativen Kontrolle. Außerdem wird die ungehinderte Betätigung eines Schiebers zum Einfügen der Halbleiterkörper durch eine xbschlußkappe am Ausgang des Präparationsrohres sehr erheblich eingeschränkt.However, this method is also unsatisfactory for various reasons0 The problem of unwanted back diffusion of the air into the interior of the preparation tube in principle also exists for the pipe outlets in the end cap the shielding gas flow. An ability to vary in the regulation of the undesirable Back diffusion of the air is just as little given with this measure as without it End cap. In practice, however, the cap has to be removed from time to time. the resulting conditions with regard to the presence of undesired amounts of air in the preparation tube practically elude quantitative control. aside from that becomes the unhindered actuation of a slide for inserting the semiconductor body very considerably restricted by a closure cap at the exit of the preparation tube.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus Gründen einer Verbesserung der Qualität insbesondere der Halbleiterpräpa-rate und einer Anhebung der fabrikationsmäi' gen Ausbeutezahlen sowie allgemein wegen einer erwünschten Erhöhung der Sicherheit und Reinheit von im Präparationsrohr durchgeführten Verfahren, die Rückdiffusion eines unerwünschten Gases, wie z.B. Luft, in das Rohrinnere noch wesentlich mehr als bisher zu unterdrücken oder ganz zu verreiden.The present invention is based for reasons an improvement in the quality of semiconductor preparations in particular and a Increase in the production-moderate yield figures and generally because of a desired Increasing the safety and purity of procedures carried out in the preparation tube, the back diffusion of an undesired gas, e.g. air, into the pipe interior to suppress much more than before or to chastise completely.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ist gemäß der Erfindung zur Lösung der vorstehenden Aufgabe vorgesehenp daA eine das Präparationsrohr verlängernde, dem Prä-parationsrohrdurchmesser entsprechende, auf das offene Präparationsrohrende lückenlos aufsteckbare Rohrmanschette vorgesehen ist, daß die Rohrmanschette an der inneren Rohrwand in einem bestimmten Abstand vom Rohrmanschettenausgang mit einer ring förmigen, wüstartigen, einen Hohlraum bildenden Erhebung ver sehen ist, daß die Wand der Rohrmanschette eine Bohrung aufweist, durch die eine Schutzgaszuführung in den Hohlraum der Erhebung einmündet, daß die ringförmige Erhebung auf ihrer dem Rohrmanschettenausgang zugewandten Flanke zahlreiche klei ne ttisenöffnungen aufweist, durch die ein Schutzgasstrom aus der das Präparationsrohrende verlängernden Rohrmanschette herausblasbar ist, dessen sich überlappende und gegenseitig durchdringende Strahlen die ganze vffnung des Rohrmanschet tenausganges und die Randzone der inneren Wand der Rohrman schette vollstandig überdecken und einen strömungsmechanisch wirkenden Ventilverschluß darstellen, und daß der Schutzgas strom aus den Düsenöffnungen durch eine Druckregeleinrichtung so regulierbar ist, daß dessen Strömungsg,eschwindigkeit im Querschnitt des Ausgangs der Rohrmanschette überall größer ist als die hiervon unabhängig einstellbare Strömungsgeschwin digkeit der Schuizgas- und/oder Transportströmung im Präpa rationsrohrO, Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird eine quantitativ steuerbare Redazierung-ser unerwünschten Rückdiffusion der Luft in das Präparationsrohr in einer von der ursprünglichen Rohrströmung im Präparationsrohr unabhängigen Welse ermöglicht0 Die Rückdiffusion der Luft in das Präparationsrohr eines Rohr ofens kann aufgrund der Erfindung verhindert werden, ohne daß an bestehenden Präparationsanlagen technologische Verändern gen vorgenommen zu werden brauchen. Die 7orricntung gemäß der Erfindung erfordert praktisch keinen Aufwand oder nennenswerte UnkostenO Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung werden also aus zahlt reichen kleinen Düsenöffnungen viele sich überlappende und gegenseitig durchdringende kegelförmige Strahlen von Schutz gas aus dem Inneren eines manschettenförmigen Endstückes, welches auf das Präparationsrohr des Rohrofens gesteckt wird, herausgeblasenO Diese sich überlappenden und gegenseitig durchdringenden Strahlen eines Schutzgases überdecken die gesamte Rohröffnung des durch die Manschette etwas verlänger ten Präparationsrohres vollständig und stellen einen strömungsmechanisch wirkenden Ventilverschluß des aus technol gischen Gründen offenbleibenden Präparationsrohres gegen die Rückdiffusion der Luft dar, Durch die einstellbare Intensität der sich überlappenden kegelförmigen Strahlen eines Schutzgases bleibt die strömungsmechanische Ventilwirkung erfindungsgemäß variabel. Diese Variationsfähigkeit der strö mungsmechanischen Ventilwirkung ist von der für das Präparationsverfahren im Präparationsrohr benötigten Grundstr-ömung eines Schutzgases vollständig unabhängig. Es ist lediglich zu berücksichtigen, daß die Strömungsgeschwindigkeit'in den sich überlappenden kegelförmigen Schutzgasstrahlen merklich größer als die Strömungsgeschwindigkeit der Schutzgas-Grundströmung im Präparationsrohr sein muß. Die Unabhängigkeit der einstellbaren strömungsmechanischen Ventilwirkung von der Schutzgas-Grundströmung im Präparationsrohr verleiht der Vorrichtung gemäß der Erfindung eine allgemeinere technische Bedeutung, da auf diese Weise rein strömungsmechanisch ohne Verwendung fester materieller Mechanismen, welche die beste hende Technologie erheblich verändern würde prinzipiell wichtige Transportgrößen rückdiffundierender Gasphasen in Rohratrömungen gesteuert und gedrosselt werden können, Durch die vielen sich gegenseitig überlappenden kegelförmigen Schutzgasstrahlen können keine ''Schatten" oder toten Räume" durch in das Präparationsrohr hineinragende Gegenstände, wie zOBQ Stangen zum Verschieben von Präparaten im Präparations rohr, in der Gesamtströmung des Strahlensystemes entstehen Außerdem sind bei der vorliegenden Vorrichtung gemäß der Er findung die Düsenöffnungon unmittelbar in der Nähe der Rohrwand der auf das Präparationsrohr gesteckten Manschette in einer kleinen Erhebung angebracht, die sich bis auf eine Aussparung für die Stangenschieber ringförmig an der Peripherie des inneren Rohrquerschnittes der Manschette erstreckte Durch diese Anordnung werden in den Rohrquerschnitt des Präparationsrohres hineinragende' Düsenzuführungsröhrchen ver miedenO Es bleibt somit der gesamte Rohrquerschnitt des Präparationsrohres freie Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Erläuterungen sowie aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren -I bis 3o In den Figuren sind gleiche Teile- mit, den gleichen Bezugszeichen versehene In Figo 1 ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in einem Längsschnitt längs der Rohrachse des Präparationsrohres R eines Rohrofens dargestellt0 Die Wand des Präparationsrohres R ist mit dem Bezugszeichen 11 versehen, Der offene Ausgang des Präparationsrohres R befindet sich an der Stelle xOO Auf der rechten Seite der Fig. 1 ist das Präparationsrohr R in Wirk lichkeit nicht zu Ende, die Figur zeigt nur das Rohrstück in der Nähe des.linken offenen Rohrausganges, dessen Rand durch xo bezeichnct wird. Mit dem stangenförmigen Schieber 13 wird beispielsweise ein Schiffchen 12, auf dem sich Halbleiterpräparate befinden, in das Präparationsrohr R hineingeschoben0 Die Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen aus einer Manschette 17, die mit Hilfe der Halterung 170 auf das Präparationsrohr R gesteckt wird. In 170 ist eine flache Aussparung von der Dickc der Rohrwand 11, so daß die Manschette 17 ohne Veränderung des Rohrquerschnitts praktisch lückenlos das Präparationßrohr um ein relativ kurzes Stück nach links hin verlängert0 Die Wand der Manschette 17 enthält oben eine Bohrung, durch die das Zuführungsröhrchen 14 für Schutzgas G in den ringförmig, im inneren Querschnitt der Manschettc 17 verlegten Hohlraum 140 einmündet. Dieser ringförmige Hohlraum bildet eine wulstartige flache Erhebung an der inneren Rohrwand der Manschette 17.In a device of the type mentioned is according to the invention for the solution of the above problem provided p daA a lengthening the preparation tube, corresponding to the preparation tube diameter on the open end of the preparation tube seamlessly attachable pipe sleeve is provided that the pipe sleeve to the inner pipe wall at a certain distance from the pipe collar outlet a ring-shaped, desert-like, a cavity-forming elevation is seen ver, that the wall of the pipe sleeve has a bore through which a protective gas supply opens into the cavity of the elevation that the annular elevation on its dem The flank facing the pipe collar outlet has numerous small iron openings, through the protective gas flow from the pipe sleeve extending the end of the preparation pipe is blown out, its overlapping and mutually penetrating rays the entire opening of the pipe collar outlet and the edge zone of the inner wall the pipe sleeve cover completely and a fluid mechanically acting Represent valve closure, and that the protective gas flow through the nozzle openings a pressure control device can be regulated so that its flow rate in the cross section of the outlet of the pipe collar is larger than that of this independently adjustable flow rate of the protective gas and / or transport flow in the preparation tube. With the device according to the invention, one becomes quantitative controllable reduction of unwanted back diffusion of the air into the preparation tube in a catfish independent of the original pipe flow in the preparation pipe enables the back diffusion of the air into the preparation tube of a tube furnace can be prevented due to the invention without affecting existing preparation systems technological changes need to be made. The 7orrintung according to The invention requires practically no effort or significant expense at the device according to the invention are thus made up of rich small nozzle openings many overlapping and interpenetrating conical rays of Protective gas from the inside of a sleeve-shaped end piece, which is directed to the The preparation tube of the tube furnace is inserted, blown out O These overlapping and mutually penetrating rays of a protective gas cover the entire Tube opening of the th preparation tube somewhat lengthened by the cuff and provide a fluid mechanically acting valve closure of the technol The reason for this is that the preparation tube remains open against the back diffusion of the air due to the adjustable intensity of the overlapping cone-shaped beams of a protective gas, the fluid mechanical valve action remains according to the invention variable. This ability to vary the fluid mechanical valve action is of the basic flow required for the preparation process in the preparation tube completely independent of a protective gas. It only needs to be taken into account that the flow velocity in the overlapping conical protective gas jets noticeably greater than the flow velocity of the protective gas basic flow in the Must be preparation tube. The independence of the adjustable fluid mechanics Valve effect from the protective gas basic flow in the preparation tube gives the device according to the invention a more general technical meaning, since pure in this way fluid mechanically without using solid material mechanisms, which is the best pending technology would fundamentally change important transport parameters back-diffusing gas phases are controlled and throttled in tube flows can, due to the many mutually overlapping conical shielding gas jets there are no '' shadows "or dead spaces" that protrude into the preparation tube Objects such as zOBQ rods for moving specimens in the preparation tube, arise in the total flow of the radiation system are also in the present Device according to the Er find the nozzle opening immediately in the vicinity of the tube wall of the sleeve placed on the preparation tube in a small bump attached, except for a recess for the rod pusher extended annularly at the periphery of the inner tube cross-section of the cuff Through this arrangement, protruding ' Avoid nozzle feed tubesO This leaves the entire tube cross-section of the preparation tube reveal further features and details of the invention from the following explanations and from the description of an exemplary embodiment with reference to the figures -I to 3o In the figures, the same parts are with the same In Fig. 1, a device according to the invention is in one Longitudinal section along the tube axis of the preparation tube R of a tube furnace shown0 The wall of the preparation tube R is provided with the reference numeral 11, the open one The exit of the preparation tube R is at the point xOO on the right Side of Fig. 1, the preparation tube R is in fact not the end of the Figure shows only the pipe section in the vicinity of the left open pipe outlet, its Edge is denoted by xo. With the rod-shaped slide 13, for example a boat 12, on which there are semiconductor preparations, into the preparation tube R pushed in0 The device according to the invention consists essentially of a sleeve 17, which with the help of the holder 170 on the preparation tube R is plugged. In 170 is a shallow recess from the thickness of the pipe wall 11, so that the cuff 17 practically without any gaps without changing the pipe cross-section the preparation tube is lengthened a relatively short distance to the left Wall of the cuff 17 contains a hole at the top through which the feed tube 14 for Protective gas G in the ring-shaped, in the inner cross-section of the Cuff 17 laid cavity 140 opens. This annular cavity forms a bead-like flat elevation on the inner tube wall of the sleeve 17.

Aus Fig. 3 ist zu ersehen, daß diese ringförmige Erhebung mit dem Hohlraum 140 auf der Unterseite des Rohres R eine Aussparung für die Stangenschieber 13 freiläßt. Fig. 3 zeigt die Manschette 17 mit dem feststehenden Röhrchen 14 im Rohrquerschnitt an der Stellc des Hohlraumes 140o Die Erhebung des ringförmigen Hohlraumes 140 enthält.auf ihrer linken Flanke zahlreiche kleine Düsenöffnungen 15, von denen in Fig0 1 nur eine einzige im Längsschnitt der Vorrichtung liegt und somit in der Zeichnung erscheint. Die Düsenöffnungen 15 bilden einen Kranz von etwa äuidistanten kleinen Löchern, wie dies in Figo 3 zu sehen ist. Aus jeder einzelnen dieser Düsenöffnungen wird ein kegelförmiger Schutzgasstrahl so aus der offenen Rohröffnung des Manschettenrohres 17 ausgeblasen, daß jeder dieser Strahlen die ganze Rohröffnung des Manschettenrandes ausfüllt und bereits vor der Rohröffnung an der inneren Rohrwand von 17 entlangstreicht0 Diese Distanz des auftreffenden Strahles bis zum Rande 171 ist durch h gekennzeichnet, wobei h etwa 2 bis 3 cm betragen soll. Die einzelnen aus den Düsenöffnungen 15 austretenden Schutzgas strahlen überlappen und durchdringen sich gegenseitig0 Hier durch bilden sie strömungsmechanisch in bezug auf die Rück diffusion der Außenluft in das Präparationsrohr R ein ärodynamisches Ventil, dessen Wirkung durch die Intensität der aus den Düsenöffnungen 15 austretenden Schutzgasstrahlen gesteuert werden, kanne Die Steuerung dieses ärodynamischen Ventils ist ersichtlich von der Schutzgas-Grundströmung des Praparationsrohres R mit der Geschwindigkeit v unabhängigO- , Die Strahlgeschwindigkeit v* des Schutzgasstrah,les muß -an jeder Stelle des Ausganges 171 des Manschettenrohres 17 betracht lich größer sein als die Strömungsgeschwindigkeit v'der-;-Schutzgas-Grundströmung im Präparationsrohr R.From Fig. 3 it can be seen that this annular projection with the Cavity 140 on the underside of the tube R a recess for the rod slide 13 releases. Fig. 3 shows the cuff 17 with the fixed tube 14 in the Pipe cross-section at the Stellc of the cavity 140o The elevation of the annular Cavity 140 contains numerous small nozzle openings on its left flank 15, of which only one is in Fig0 1 in the longitudinal section of the device and thus appears in the drawing. The nozzle openings 15 form a ring of about externally spaced small holes, as can be seen in Fig. 3. From every single one of these nozzle openings is a conical shielding gas jet from the open Pipe opening of the cuff tube 17 blown out that each of these rays the fills the entire pipe opening of the cuff edge and before the pipe opening along the inner pipe wall of 17 0 This distance of the hitting The beam up to the edge 171 is indicated by h, where h is approximately 2 to 3 cm target. The individual protective gas exiting the nozzle openings 15 radiate overlap and penetrate each other0 Here they form fluid mechanically in With regard to the back diffusion of the outside air into the preparation tube R, an aerodynamic one Valve, the effect of which is determined by the intensity of the nozzle openings 15 Protective gas jets can be controlled, the control of this aerodynamic valve can be seen from the protective gas basic flow of the preparation tube R with the Speed v independentO-, the jet speed v * of the protective gas jet, les must be larger at every point of the output 171 of the sleeve tube 17 Lich than the flow velocity v'der -; - protective gas basic flow in the preparation tube R.

In yigD 2 wird die Vorrichtung gemäß der Erfindung im Längsschnitt wie in Fig. 1, jedoch ohne das Präparationsrohr R und ohne die Strömungspfeile vt und v, welche die Wirkungsweise der Vorrichtung erläutern sollen, dargestellt0 Ersichtlich ist 17 die bereits erwähnte Rohrmanschette, die mit der Halterung 170 auf das Präparationsrohr R des Rohrofens gesteckt wird. 171 bezeichnet den Rand der Offnung des Manschettenrohres 17o Die Halterung 170 enthält eine flache Vertiefung für das dort einzuschiebellde PräparationsrohrO 14 ist das Zutührungsröhrchen für das Schutzgas der Schutzgasstrahlen, die aus den Düsenöffnungen 15 in der Wand des flachen ringförmigen Hohlraumes 140 in Richtung des Ausganges 171 des Manschettenrohres 17 herausgeblasen werden0 Die Intensität dieser Strahlen wird durch den Strömungsdruck im Zuführungsröhrchen 14 vorzugsweise durch ein Hahnventil reguliert.In yigD 2 the device according to the invention is shown in longitudinal section as in Fig. 1, but without the preparation tube R and without the flow arrows vt and v, which are intended to explain the mode of operation of the device, are shown 17 is the already mentioned pipe collar, which is attached to the preparation tube with the holder 170 R of the tube furnace is inserted. 171 denotes the edge of the opening of the cuff tube 17o The holder 170 contains a shallow recess for the insert to be inserted there Preparation tube O 14 is the supply tube for the protective gas of the protective gas jets, from the nozzle openings 15 in the wall of the flat annular cavity 140 are blown out in the direction of the outlet 171 of the cuff tube 17 The intensity of these rays is determined by the flow pressure in the feed tube 14 preferably regulated by a tap valve.

Wie bereits erwähnt, zeigt Fige 3 diese Manschettenvorrich tung gemäß der Erfindung im Querschnitt, wenn man von außen längs der Rohrachse in das Innere des Präparationsrohres R hineinschaut. Man sieht in Fig. 3 besonders die Zuführung und Einmündung des Röhrchens 14 durch die Manschette 17 hindurch in den ringförmigen Hohlraum 140 mit den wie ein Kranz angeordneten Düsenöffnungen 15o Unten hat der ringförmige Hohlraum 140 eine Aussparung für die in das Präparationsrohr R hineinführenden Stange nschi eber 130 Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird zweckmäßig aus Metall, aus quarz oder feuerfestem Glas hergestelltO Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird zweckmäßig derart betrieben, daß durch die Schuzzgaszuführung in der Rohrmanschettenwand und die ringförmige, einen Hohlraum bildende, mit Düsen versehene Erhebung der Rohrmanschette ein Schutzgasstrom geleitet wird, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des aus den Düsen austretenden Schutzgasstromes von der Strömungsgeschwinç digkeit der Schutzgas- und/oder- Transports-trömung im Präparationsrohr unabhängig ist, so daß die ,Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit der Schutzgas- und/oder Transportströmung im Präparationsrohr nur für den Präparationsprozeß selbst verfügbar wird, wobei diese Einstellung durch den manipulierbaren Druck an der Schutzgaszuführungder Rohrmanschette vorgenommen wird, so daß insbesondere in der Nähe der inneren Rohrwand der Rohrmanschette die re sultierende Strömungsgeschwindigkeit einstellbar so weit vergrößert wird, daß der in die das Präparationsrohr verlängernde, Rohrmanschette eindringende Luftstrom quantitativ steuerbar auf ein bestimmtes Maß reduziert und praktisch abgedrosselt wird0 9 Patentansprüche 3 FigurenAs already mentioned, FIG. 3 shows this Cuff device according to FIG of the invention in cross section, if you look from the outside along the pipe axis into the interior of the preparation tube R. The feed can be seen in particular in FIG. 3 and the confluence of the tube 14 through the cuff 17 into the annular Cavity 140 with the nozzle openings 15o arranged like a ring at the bottom annular cavity 140 a recess for the leading into the preparation tube R. Rod slider 130 The apparatus of the present invention becomes useful made of metal, quartz or refractory glass. The device according to the invention is expediently operated in such a way that through the Schuzzgas supply in the pipe sleeve wall and the annular, cavity-forming, nozzled elevation of the pipe collar a flow of protective gas is passed, the flow rate of the from the The shielding gas flow exiting the nozzle depends on the flow velocity of the shielding gas and / or transport flow in the preparation tube is independent, so that the adjustment of the flow rate of the protective gas and / or transport flow becomes available in the preparation tube only for the preparation process itself, whereby this setting through the manipulable pressure on the protective gas inlet of the pipe sleeve is made so that in particular in the vicinity of the inner pipe wall of the pipe sleeve the resulting flow velocity can be increased so that that the air flow penetrating into the pipe collar extending the preparation tube quantitatively controllable reduced to a certain level and practically throttled wird0 9 claims 3 figures

Claims (9)

P a t e n t a n s p r ü c h e 0' Vorrichtung zur Verhinderung einer unerwünschten Rück diffusion von Gasen, insbesondere der atmosphärischen Luft, in das offene, von einer Schutzgas- und/oder Transportströmung durchflossene Präparationsrohr von Rohröfen insbesondere der Halbleitertechnik sowie von horizontalen Rohranlagen der Epitaxie, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß einc das Präparations rohr verlängernde, dem Präparationsrohrdurohmesser entsprechende, auf das offene Präparationsrohrende lücken los aufsteckbare Rohrmanschette vorgesehen ist, daß die Rohrmanschette an der inneren Rohrwand in einem bestimm ten Abstand vom Rohrmanschettenausgang mit einer ringförmigen, wulstartigen, einen Hohlraum bildenden Erhebung versehen ist, daß die Wand der Rohrmanschette eine Bohrung aufweist, durch die eine Schutzgaszuführung in den Hohlraum der Erhebung einmündet, daß die ringförmige Er hebung auf ihrer dem Rohrmanschettenausgang zugewandten Flanke zahlreiche kleineDüsenöffnungen aufweist, durch die ein Schutzgasstrom aus der das Präparationsrohrende verlängernden Rohrmanschetto herausblasbar ist, dessen sich überlappende und gegenseitig durchdringende Strahlen die ganze bffnung des Rohrmanschettenausganges und die Randzone der inneren Wand der Rohrmanschatte vollständig überdecken und einen strömungsmechanisch wirkenden Ventil verschluß darstellen, und daß der Schutzgasstrom aus den DESenöffnungen durch eine Druckregeleinrichtung so regv.-lierbar ist, daß dessen Strömungsgeschwindigkeit im Querschnitt des Ausgangs der Rohrmanachette überall größer ist als die hiervon unabhängig einstellbare Strömungsgeachwin digkeit der Schutzgas- und/oder Transporta1;rUmung im Pr§-parattonsrohr0 P a t e n t a n s p r ü c h e 0 'Device for preventing a unwanted back diffusion of gases, especially atmospheric air, in the open preparation tube through which a protective gas and / or transport flow flows of tube furnaces, in particular of semiconductor technology, and of horizontal tube systems of epitaxy, which does not indicate that the preparation extending the tube, corresponding to the preparation tube diameter, to the open The end of the preparation tube is provided that can be plugged on without gaps the pipe collar on the inner pipe wall at a certain distance from the pipe collar outlet provided with an annular, bead-like, a cavity-forming elevation is that the wall of the pipe collar has a bore through which a protective gas supply opens into the cavity of the survey that the annular he raised on their the flank facing the pipe collar outlet has numerous small nozzle openings, through which a protective gas flow from the pipe sleeve extending the end of the preparation pipe is blown out, its overlapping and mutually penetrating rays the entire opening of the pipe collar outlet and the edge zone of the inner wall completely cover the pipe shell and a fluid mechanically acting Represent valve closure, and that the inert gas flow from the DESenöffnungen through a pressure control device can be regulated so that its flow rate in the cross section of the outlet of the pipe manachette is larger than that of this independently adjustable flow rate of the shielding gas and / or transport circulation in the presentation tube0 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die ringförmige Erhebung für die Düsenöffnungen auf der. Unterseite der Rohrmanschette eine Aussparung für einen Stangenschieber aufweist.2. Apparatus according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that the annular elevation for the nozzle openings on the. Underside of the pipe sleeve a recess for a rod pusher having. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rohrmanschette und die ringförmige Erhebung aus. Quarz bestehen.3. Apparatus according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the pipe collar and the annular elevation are made. Made of quartz. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,. daß die Rohrmanschette und die ringförmige Erhebung aus feuerfestem Glas bestehen.4. Apparatus according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,. that the pipe collar and the annular elevation made of refractory Made of glass. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rohrmanschette und die ringförmige Erhebung aus einem Metall bestehen.5. Apparatus according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h e t that the pipe collar and the annular elevation are made of a metal exist. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Druckregeleinrichtung ein Hahnventil ist.6. The device according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the pressure control device is a tap valve. 7. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c-h -n e t , -daß. durch die Schutzgaszuführung in der R&hrmanschettenwand und- -die ringförmige, einen Hohlraum bildende, mit Düsen versehene Erhebung der Rohrmanschette ein Schutzgasstrom geleitet wird, wobei die. Strömungsgeschwindigkeit des aus den Düsen austretenden Schutzgasstromes von der Strömungsgesohwindigkeit der Schutzgas-und/oder Transportströmung im PrEparationsrohr unabhangig ist, so dag die Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit der Schutzgas- und/oder. Transportströmung im Präparationsrohr nur. für den Präparationsprozei3 selbst verfügbar wird } 7. A method for operating a device according to one of the claims 1 to 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c-h -n e t, -daß. through the inert gas supply in the R & hrmanschettenwand and - the annular, a cavity forming with Nozzles provided elevation of the pipe collar a flow of inert gas is passed, wherein the. Flow rate of the protective gas flow emerging from the nozzles of the flow velocity of the protective gas and / or transport flow in the preparation tube is independent, the setting of the flow rate of the shielding gas and or. Transport flow in the preparation tube only. for the preparation process 3 becomes available itself} 8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d- u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der aus den Düsen austretende Schutzgasstrom so eingestellt wird, daß die Strahlgeschwindigkeit im Rohrmanschettenausgang an allen Stellen des Rohrquerschnittes größer als die maximale Geschwindigkeit der Schutzgas- und/oder Transportströmung im Präparationsrohr ist, wobei diese Einstellung durch den manipuliebaren Druck an der Schutzgaszuführung der' Rohrmanschette vorgenommen wird, so daß insbesondere in der Nähe der inneren Rohrwand der Rohrmanschette die resultierende Strömungsgeschvlindigkeit einstellbar so weit vergrößert wird, daß der in die das Präparationsrohr verlängernde Rohrmanschette eindringende Luftstrom quantitativ steuerbar auf ein bestimmtes Maß rcauziert und praktisch abgedrosselt wird.8. The method according to claim 7, d a d u r c h g e -k e n n n n e i c h n e t that the protective gas flow emerging from the nozzles is set so that the jet speed in the pipe collar outlet all points of the pipe cross-section greater than the maximum speed of the Protective gas and / or transport flow in the preparation tube, this setting made by the manipulable pressure on the protective gas supply of the 'pipe sleeve is, so that in particular in the vicinity of the inner pipe wall of the pipe sleeve resulting flow velocity is adjustable so far that the air flow penetrating into the pipe collar extending the preparation tube quantitatively controllable to a certain extent and practically throttled will. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die mit Düsen versehene ringförmlge Erhebung an der Rohrinnenwand der auf das Präparationsrohr aufsteckbaren Rohrmanschette in einem solchen Abstand vom Rohrmanschettenausgang angeordnet ist und durch die Düsenöffnungen ein Schutzgasstrom mit einer solchen Strömungsgescliwindigkeit in Richtung des Rohrmanschettenausgangs geblasen wird, daß der Mantel des Strahlkegels noch etwa 2 - 3- cm vor dem Ausgang auf die innere Rohrwand der Rohrmanschette auftrifft, so daß dieser Schutzgasstrom mit seiner kegelförmigen räumlichen Ausdehnung die ganze Öffnung des Rohrmanschetteilausgangs voll ausfüllt und eine Strecke der inneren Rohrwand.des Rohrmanschettenausgangs von etwa 2 - 3 cm Tiefe überdeckt.9. The method according to claim 7 or 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the annular elevation provided with nozzles on the inner wall of the pipe the pipe collar that can be slipped onto the preparation tube at such a distance is arranged from the pipe collar outlet and a protective gas flow through the nozzle openings with such a flow rate in the direction of the pipe collar outlet is blown so that the jacket of the jet cone is about 2 - 3 cm in front of the exit impinges on the inner pipe wall of the pipe collar, so that this protective gas flow with its conical spatial extension, the entire opening of the pipe sleeve part outlet completely fills and a section of the inner pipe wall of the pipe collar outlet covered by a depth of about 2 - 3 cm. LeerseiteBlank page