DE4113358A1

DE4113358A1 - Vorrichtung zur mischung eines traegergases mit einem nutzgas

Info

Publication number: DE4113358A1
Application number: DE4113358A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Ebbinghaus; Rainer Strzoda; Thomas Scherg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1991-04-24
Filing date: 1991-04-24
Publication date: 1992-10-29

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mischung eines Trägergases mit einem Nutzgas, das aus einem Stoff in flüssiger oder fester Phase freigesetzt wird.

Bei verschiedenen technischen Prozessen erfolgt der Transport von Reaktionsstoffen in gasförmigem Aggregatzustand mit Hilfe eines Trägergases. Die Aufnahme des Reaktionsstoffes aus der flüssigen oder festen Phase erfolgt vielfach nicht re produzierbar, da beim Durchströmen des Trägergases durch diesen flüssigen oder festen Stoff keine vollständige Sättigung des Trägergases mit dem aus dem Reaktionsstoff in gasförmiger Phase gebildeten Nutzgas erreicht wird. Das führt z. B. bei Anwendungen in der Gasphasenepitaxie von Halbleiterbauelementen zu fehlerhaften Schichtdicken oder Anpassungsfehlern in der Gitterstruktur beim Wachstum ternärer oder quaternärer Halb leiterschichten. Besonders gravierend wirkt sich das Problem bei festen Reaktionsstoffen aus. Wenn diese Reaktionsstoffe einen niedrigen Dampfdruck haben, nimmt das Trägergas mit an steigendem Gasstrom das Nutzgas nur unterproportional auf. Das liegt insbesondere an einer zu kleinen Gesamtoberfläche der in dem Vorratsbehälter in fester Form enthaltenen Reaktions stoffe. In der deutschen Gebrauchsmusteranmeldung G 88 12 062.7 ist eine Vorrichtung zur Mischung eines durchströmenden Trägergases mit einem Nutzgas, das aus der festen Phase freige setzt wird, angegeben, bei der der Behälter zur Aufnahme der festen Reaktionsstoffe die innere Oberfläche wesentlich ver größernde Formteile oder Lamellen enthält.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zur Mischung eines Trägergases mit einem Nutzgas, das aus einem Stoff in fester oder flüssiger Phase freigesetzt wird, anzugeben, bei der auch bei normaler Betriebstemperatur und bei einem Stoff mit niedrigem Dampfdruck eine hinreichend große Aufnahme von Nutzgas durch das Trägergas gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der in der Fig. dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Trägergas zunächst durch einen Einlaßstutzen E1 in einen ersten Behälter F1, der den Stoff, aus dem das Nutzgas freigesetzt werden soll, in fester oder flüssiger Form ent hält, geleitet. Dieser erste Behälter F1 wird bei einer gegen über dem vorgesehenen Sättigungsgrad des Trägergases mit dem Nutzgas leicht erhöhten Temperatur gehalten. Das Trägergas verläßt den ersten Behälter F1 durch einen Auslaßstutzen A1 und wird über einen Einlaßstutzen E2 in einen zweiten Behälter F2 geleitet. Dieser zweite Behälter F2 wird auf einer gegenüber der Temperatur des ersten Behälters F1 niedrigeren Temperatur gehalten, so daß das Trägergas bei dieser Temperatur mit dem Nutzgas übersättigt ist.

Der zweite Behälter F2 weist eine erhebliche Vergrößerung seiner inneren Oberfläche auf. Diese Vergrößerung der Ober fläche wird z. B. durch Zerklüftungen mittels eingebrachter Formteile wie bei der in der oben bezeichneten Gebrauchsmuster anmeldung beschriebenen Vorrichtung bewirkt. Wegen dieser vergrößerten inneren Oberfläche erfährt das durchströmende Trägergas ausreichend Kontakt zu den kälteren Flächen dieser Oberfläche des zweiten Behälters F2, so daß das Nutzgas bis zu einem gewissen Grade auskondensiert. Durch die Vergrößerung der inneren Oberfläche des zweiten Behälters F2 wird sicherge stellt, daß beim Durchströmen des Trägergases durch diesen zweiten Behälter F2 eine ausreichende Menge des Nutzgases aus kondensieren kann, so daß das Trägergas, wenn es den zweiten Behälter F2 über dessen Auslaßstutzen A2 verläßt, mit dem Nutz gas entsprechend der am zweiten Behälter F2 vorherrschenden Temperatur gesättigt ist. Indem der zweite Behälter F2 auf dieser Temperatur konstant gehalten wird und eine bereits übersättigte Mischung des Trägergases mit dem Nutzgas in diesen Behälter geleitet wird, läßt sich der von dem Träger gas aus dem zweiten Behälter F2 mitgeführte Anteil an Nutzgas genau festlegen und konstant halten.

Wenn der das Nutzgas bildende Stoff bei der Temperatur des zweiten Behälters sich in fester Form abscheidet, ist es von Vorteil, wenn der Einlaßstutzen E2 dieses zweiten Behälters F2 im oberen Bereich des Behälters endet und der Auslaßstutzen A2 dieses Behälters bis dicht über den Boden des Behälters reicht. Dadurch wird verhindert, daß sich fester Stoff an der Öffnung des Einlaßstutzens E2 abscheidet und dessen Öffnung verstopft. Bei Verwendung eines Stoffes, der bei der Temperatur des zweiten Behälters F2 flüssig ist, muß der Auslaßstutzen A2 im oberen Bereich des zweiten Behälters enden, und der Einlaß stutzen E2 ist dann bis dicht über den Boden dieses zweiten Behälters geführt.

In der Figur sind zusätzlich Absperrventile VE1, VA1, VE2 und VA2 und ein Bypassventil BY1 eingezeichnet. Mit diesen Ventilen lassen sich die einzelnen Einlaßstutzen und Auslaß stutzen absperren und insbesondere das Trägergas unter Um gehung des ersten Behälters F1 durch das Bypassventil BY1 direkt in den zweiten Behälter F2 leiten.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es in einfacher Weise möglich, ein Trägergas zu einem vorgegebenen Grad mit einem Nutzgas zu sättigen, das aus einem Stoff in fester oder flüssiger Phase freigesetzt wird, und dabei eine einer bestimmten Temperatur entsprechende vollständige Sättigung konstant beizubehalten.

Claims

1. Vorrichtung zur Mischung eines Trägergases mit einem Nutz gas, das aus einem Stoff in fester oder flüssiger Phase frei gesetzt wird, mit einem ersten Behälter (F1) zur Aufnahme dieses Stoffes mit einem Einlaßstutzen (E1) und einem Aus laßstutzen (A1) als Öffnungen und mit einem zweiten Behälter (F2) mit einem mit dem Auslaßstutzen (A1) des ersten Behälters (F1) verbundenen Einlaßstutzen (E2) und einem Auslaßstutzen (A2) als Öffnungen, wobei die innere Oberfläche dieses zweiten Behälters (F2) der art vergrößert ist, daß eine wirkungsvolle Abscheidung des das Nutzgas bildenden Stoffes aus einem mit dem Nutzgas über sättigten und durch den zweiten Behälter (F2) geleiteten Trägergas erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die innere Oberfläche des zweiten Behälters (F2) durch darin befindliche Formteile (T) vergrößert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei dem Formteile (T) lose in dem zweiten Behälter (F2) ent halten sind und dessen innere Oberfläche variabel ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei dem mindestens einige der Formteile in dem zweiten Behälter (F2) fest angebracht sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüch 1 bis 4, bei der der Einlaßstutzen (E1) des ersten Behälters (F1) und der Auslaßstutzen (A2) des zweiten Behälters (F2) bis dicht über den Boden des jeweiligen Behälters reichen und bei der der Auslaßstutzen (A1) des ersten Behälters (F1) und der Einlaßstutzen (E2) des zweiten Behälters (F2) im oberen Be reich des jeweiligen Behälters enden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Einlaßstutzen (E1, E2) bis dicht über den Boden des jeweiligen Behälters reichen und die Auslaßstutzen (A1, A2) im oberen Bereich des jeweiligen Behälters enden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der Ventile (VE1, VA1, BY1) vorhanden sind, mit denen sich der Strom des Trägergases alternativ durch den ersten Behälter (F1) oder direkt zu dem zweiten Behälter (F2) leiten läßt.