DE1946385A1

DE1946385A1 - Back diffusion preventor for tubular - furnace

Info

Publication number: DE1946385A1
Application number: DE19691946385
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl-Phys Groschwitz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-09-12
Filing date: 1969-09-12
Publication date: 1971-03-18

Abstract

Back diffusion preventer for tubular furnace. This 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 semiconductor materials. The gas outlet end of the tube is screened by a flow of gas issuing from the flared end of a thin tube which penetrates the wall of an adaptor used for extending tube length. The tube is bent at the centre of the adaptor and gas issues in the same direction as the main flow stream.

Description

Vorrichtung zur Verhinderung einer unerwünschten Rückdiffusion von Gasen in das Präparationsrohr von Rohröfen Die ErSindung betrifft eine Vorrichtung zur Verhinderung einer unerwünschten Rückdiffusion von Gasen, insbesondere der atmosphärischen Luft, in das offene, von einer Schutz gas- und/oder Transportströmung durchflossene Präparations rohr von Rohröfen insbesondere der Halbleitertechnik sowie von horizontalen Rohranlagen der Epitaxie0 Durch die bisherige technische Praxis wird zwar bestätigt daß sich der ideale, aus technologischen Gründen geforderte Zustand eines nur mit Schutzgas gefüllten Präparationsrohres weningstens 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 grundsätzlichem Interesses Nach dem bisherigen Stand der Technik hat man bei offene; haltenem Rohrausgang eines Präparationsrohres die Rückdif fusion z.B. der tuft in das Präparationsrohr durch die Geschwindigkeit v der gesamten Schutzgasströmung reguliert.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 Air, in the open, through which a protective gas and / or transport flow flows Preparation tube of tube furnaces, in particular of semiconductor technology, as well as of horizontal ones Pipe systems of epitaxy0 The previous technical practice is confirmed that the ideal state, required for technological reasons, is only possible with Protective gas-filled preparation tube at least approximately within tolerable limits can be realized. For the preparation technique, especially of semiconductor crystals however, it is a quantitative control of the back diffusion of an external gas phase against the flow of protective gas in the preparation tube because of the widespread and After the versatile technological applications of fundamental interest the previous state of the art is at open; holding tube outlet of a preparation tube the back diffusion e.g. the tuft into the preparation tube due to the speed v regulates the entire shielding gas flow.

Diese Geschwindigkeit v ist jedoch relativ klein (einige Zentimeter pro Sekunde), und es wird hierbei die gesamte Gasmenge der Schutzgasströmung zur Regulierung verwendet Es sei darauf hingewiesen, daß die Strömungsgeschwindigkeit v an der inneren Rohrwand des Präparationsrohres sowohl im laminaren als auch im turbulenten Strömungszustand verschwin det Demzufolge dringt die tuft in das Rohrinnere in der Nähe der inneren Rohrwand praktisch unbeeinflußt von der steuernden Strömungsgeschwindigkeit v ein. Hieraus erhellt, daß die Abwendung einer unerwünschten Rückdiffusion der atmösphärischen Luft in das Innere des Präparationsrohres in der nach dem Stande der Technik üblichen Weise qualitativ schwerfällig und ohne große Variationsmö'glichkeiten in der Steuerung ist0 In quantitativer Hinsicht sind die Verhältnisse sogar im allgemeinen unbekannt und werden mehr oder weniger gefühlsmäßig gehandhabt. In manchen Fällen wird der Ausgang des Präparationsrohres wenigstens zeitweilig mit einer Kappe versehen. Die Ausströmung des Schutzgases erfolgt hierbei durch ein in der Kappe steckendes Röhrchen. Diese Methode ist jedoch ebenfalls aus verschiedenen Gründen unbefriedigend. Das Problem der unerwünschten Rückdiffusion der tuft in das Innere des Präparationsrohres existiert prinzipiell auch für die in der Abschlußkappe steckenden Rohrausgänge der Schutzgasströmung.However, this speed v is relatively small (a few centimeters per second), and here the entire amount of gas of the protective gas flow is used Regulation used It should be noted that the flow rate v on the inner tube wall of the preparation tube in both the laminar and the turbulent flow state disappears as a result, the tuft penetrates the inside of the pipe in the Near the inner pipe wall practically unaffected by the controlling flow velocity v a. From this it is evident that the turning away of a unwanted back diffusion of the atmospheric air into the interior of the preparation tube in the manner customary according to the state of the art, qualitatively cumbersome and without There are great possibilities for variation in the control system. In quantitative terms there are the circumstances even generally unknown and become more or less emotional handled. In some cases the exit of the preparation tube will be at least temporarily capped. The protective gas is emitted here through a tube in the cap. However, this method is also off unsatisfactory for various reasons. The problem of unwanted back diffusion the tuft in the inside of the preparation tube also exists in principle for the In the end cap stuck pipe outlets of the inert gas flow.

Eine Variatioflsfähigkeit in der Regulierung der unerwünsch ton Rückdifusion der tuft ist auch bei dieser Maßnahme ebenso wenig gegeben wie ohne Abschlußkappe. In der Praxis muß aber die Kappe bisweilen abgenommen werden Die sivh bei ergebenden Verhältnisse hinsichtlich der Anwesenheit unerwünschter- tuftmengen im Präparationsrohr entziehen sich praktisch einer quantitativen Kontrolle Außerdem wird die ungehinderte Betätigung eines Schiebers zum Einfügen der Haibleiterkörper durch eine Abschlußkappe am Ausgang des Präparationsrohres sehr erheblich eingeschränkt.An ability to vary in the regulation of undesirable backdiffusion the tuft is just as little given with this measure as without the end cap. In practice, however, the cap has to be removed from time to time Conditions with regard to the presence of undesired amounts of air in the preparation tube practically elude a quantitative control. In addition, the unhindered Operation of a slide for inserting the semiconductor body through an end cap very considerably restricted at the exit of the preparation tube.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus Gründen einer Verbesserung der Qualität insbesondere der Halbleiterpräparate und einer Anhebung der fabrikationsmäßigen Ausbeutezahlen sowie allgemein wegen einer erwünschten Er höhung der Sicherheit und Reinheit von im Präparationsrohr durchgeführten Verfahren die Rückdiffusion eines unerwüns ch ten Gases wie z.B. ruft, in das Rohrinnere noch wesentlich mehr als bisher zu unterdrücken oder ganz zu vermeiden Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ist gemäß der Erfindung zur lösung der vorstehenden Aufgabe vorgesehen, daß eine das Präparationsrohr verlägernde, dem Präparationsrohrdurchmesser entsprechende, auf das offene Präparations rohrende lückenlos aufsteckbare Rohrmanschette vorgesehen ist, daL die Rohrmanschette von einem feststehenden Röhrchen durchdrungen ist, das ungefähr in die Mitte des Querschnittes der Rohrmanschette radial hineinragt und in einem bestimmten Abstand vom äußeren Rand der Rohrmanschette so abgekrümmt ist, daß durch mindestens eine im Ende des Röhrschens angebrachte Düsenöffnung ein kegelförmiger Strahl eines Schutzgases aus der das Präparationsrohrende verlägernden Rohrmanschette herausblasbar ist, der die ganze Öffnung der Rohrmanschette und die Randzone der inneren Wand der Rohrmanschette überdeckt, und daß der Schutzgasstrahl durch eine Druckregekeinrichtung derart regulierbar ist, daß die Strahlgeschwindigkeit im Querschnitt des Ausgangs der Rohrmanschette überall größer ist als die hiervon unabhängig einstellbare Strömungsgeschwindigkeit der Schutzgas- und/oder Transportströmung im Präparationsrohr.The present invention is based for reasons an improvement in the quality of semiconductor products in particular and an increase the production-related yield figures as well as generally because of a desired he increase the safety and purity of procedures carried out in the preparation tube the back diffusion of an undesired gas such as calls, into the inside of the pipe still to suppress much more than before or to avoid it altogether at a device of the type mentioned is according to the invention for the solution the above task provided that a preparation tube extending, the preparation tube diameter corresponding to the open preparation tube end seamlessly attachable pipe sleeve is provided, since the pipe sleeve from a fixed tube is penetrated, which is approximately in the middle of the cross-section the pipe collar protrudes radially and at a certain distance from the outer Edge of the pipe collar is curved so that by at least one in the end of the Tubular attached nozzle opening emits a conical jet of a protective gas the pipe sleeve extending the end of the preparation pipe can be blown out, the the entire opening of the pipe collar and the edge zone of the inner wall of the pipe collar covered, and that the protective gas jet can be regulated in this way by a pressure regulating device is that the jet velocity in the cross section of the exit of the pipe collar is everywhere greater than the independently adjustable flow velocity the protective gas and / or transport flow in the preparation tube.

Die Vorrichtung gemaß der Erfindung kann bei richtig dimensioniertem Durchmesser der Rohrmanschette an jeder bereits im 3etrieb befindlichen Ofen- oder Epitaxieanlage mit norizontalem Präparationsrohr ohne Schwierigkeiten und ohne bemerkmenswerte Unkosten engabracht werden. Wesentlich ist hierbei, daß bestehende Ofen- oder Epitaxieanlagen deshalb nicht verändert zu werden brauchen. Eine Vorrichtung gemäß der Drfindung ermöglicht eine Realisierung des technischen Zweckes einer Abschirmung der Rückdiffusion von tuft in das Präparationsrohr bei höchstmöglicher Unabhängigkeit von der bestehenden technischen Anlage des Rohrofens. Die bisherigen technol logischen Verhältnisse des Rohrofens brauchen somit in keiner Weise gestört oder verändert zu werden. Eine Vorrichtung gemäE der Erfindung ist wegen er hiermit erreichbaren quantitativen 2räzisierung von im Präparationsrohr durchgeführten Verfahren sowie wegen der Erhöhung der Sicherheit und Reinheit von grundsätzlicher Bedeutung sowohl im Laborbetrieb als auch für die fabrikationsmäßige Ausbeute Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Erläuterungen sowie aus der Bescheibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren 1 bis 3.The device according to the invention can be properly dimensioned Diameter of the pipe collar on each furnace or furnace that is already in operation Epitaxy system with horizontal preparation tube without difficulty and without any remarkable Expenses are incurred. What is essential here is that existing furnace or epitaxy systems therefore do not need to be changed. A device according to the invention enables the technical purpose of shielding the back diffusion to be realized von tuft into the preparation tube with the greatest possible independence from the existing one technical system of the tube furnace. The previous technological relationships of the tube furnace do not need to be disturbed or changed in any way. One The device according to the invention is quantitative because it can be achieved with it 2recision made in the preparation tube Procedure as well of both fundamental importance because of the increase in safety and purity in the laboratory as well as for the production-like yield. Further features and Details of the invention emerge from the following explanations as well from the description of an exemplary embodiment with reference to FIGS. 1 to 3.

In Fig. ' ist eine Vorrichtung gemäß der erfindung in einem Längsschnitt längs der Rohrachse des Präparatiosrohres R eines Rohrofens dargestellt. Die Wand des Präparationsrohres R ist mit dem Bezugszeichen 11 versehen, er offene Ausgang des Präparationsrohres R befinde sich an der Stelle xo.In Fig. 'Is a device according to the invention in a longitudinal section shown along the tube axis of the preparation tube R of a tube furnace. The wall of the preparation tube R is provided with the reference numeral 11, it is open outlet of the preparation tube R is at the point xo.

Eine Tirnterlage 12 für Halbleiterpräparate kann durch den Schieber 17 an eine gewünschte Stelle im Inneren des Präparationsrohres R geschoben werden. Die rechte oeite von Fig0 stellt nicht die Begrenzung des Präparationsrohres R dar Dieses ist vielmehr wesentlich länger zu denken0 Für eine Darstellung der vorliegenden Erfindung wird jedoch nur das hier gezeichnete linke Endstück des Rohres R in der Nähe seines offenen Ausganges bei xO benötigt. Die Rohrströmung des von rechts nach links durch das Präparationsrohr R mit einer Geschwindigkeit v strömenden Schutzgases wird in Fig0 durch den Geschwindigkeitspfeil v veranschaulicht0 Diese Geschwindigkeit v bedeutet beispielsweise die maximale Geschwin.A Tirunterlage 12 for semiconductor preparations can through the slide 17 can be pushed to a desired location inside the preparation tube R. The right side of Fig0 does not represent the limitation of the preparation tube R. Rather, this is to be thought much longer0 for a presentation of the present Invention, however, is only the left end of the pipe R drawn here in the Near its open exit at xO. The pipe flow of the right to protective gas flowing through the preparation tube R at the left at a velocity v is illustrated in Fig0 by the speed arrow v0 This speed For example, v means the maximum speed.

digkeit in der parabolischen Geschwindigkeitsverteilung einer laminaren Schutzgassströmung. Bei turbulenter Schutzgasströ mung ist die Geschwindigkeitsverteilung nicht mehr parabolisch, sondern sie besitzt einen hierge-gen abgeplatteten Verlauf, Auch in diesem Falle kann v als die maximale Geschwindigkeit der abgeplatteten Geschwindigkeitsverteilung angesehen werden0 Die Geschwindigkeit v kann aber auch als die mittlere Strö mungsgeschwindigkeit in der Rohrströmung des Schutzgases an gesehen werden Dies ist in jedem Falle eine Frage der Vereinbarung. Im allgemeinen ist die durch v charakterisierte Schutzgasströmung jedoch laminar, Die Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht nach Fig. 1 aus einer Rohrmanchette 17, die mit dei Manschettenhalterung 170 auf das Präparationsrohr R gesteckt wird. Hierzu dient ersichtlich eine kleine Aussparung in er Manschette, so daß diese lückenlos an den Rand xO des Rohres R anschließt. Die Manschette 17 stellt somit eine Verlängerung des Präparations rohres R mit gleichbleibendem Rohrdurchmesser dar. Durch die Wand der Manschette 17 ist von oben das Röhrchen 14 geführte in welchem Schutzgas G für den kegelförmigen Strahl des Schutzgases der Geschwindigkeit vN herangeführt wird0 Dieser kegelförmige Strahl mit der Geschwindigkeit v bildet den Abschluß der Schutzgasströmung im Präparationsrohr R mit der Geschwindigkeit vO Die Geschwindigkeit v des kegelförmigen Strahles von Schutzgas muß so eingestellt werden, daß v > v ist0 Ersichtlich hat das Röhrchen 14 etwa in Höhe der Rohrachse des Präparationsrohres R eine Umbiegung, an deren Ende sich eine kleine Düsenöffnung 15 befindet, die mit einem trichterförmigen Ausgang 16 umgeben ist0 Die Dusenöffnung 15 zeigt ersichtlich in Richtung der Schutzgasströmung aus dem durch die Manschette 17 verlängerten Präparationsrohr R heraus0 Die Manschette 17 (einschließlich 170) besteht vorzugsweise aus Metall oder aus feuerfestem Glas oder quarz Desgleichen ist auch das Röhrchen 14 mit Ausgang 16 aus feuerfestem Glas, aus Quarz oder aus einem Metall, Das Röhrchen 14 hat einen äußeren Durchmesser von etwa 4 mm Dicke und einen inneren Durchmesser von etwa 2 - 3 mm Die Öffnung der Düse 15 hat einen Durchmesser von etwa 1 mm Die Winkelöffnung des trichterförmigen Ausganges 16, der ersichtlich über die Düsenöffnung 15 des Röhrchens 14 um etwa 1 cm hinaussteht, beträgt ungefähr 45°. Diese Winkelöffnung und die Entfernung der Düse 15 vom äußeren Rohrrand 171 der Man schette 17 sind so dimensioniert, daß der mit der Geschwindigkeit v" ausströmende kegelförmige Schutzgasstrahl die ganze Rohröffnung der Mansche-tbe 17 vollständig ausfüllt und sogar in einer gewissen Tiefe h noch auf die innere Rohrwand der Manschette auftrifft. Die Tiefe h soll etwa 2 cm betra genO In Fig. 2 ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung im längs schnitt längs ser Rohr- bzw. RJanschettenachse nochmals allein ohne das Präparationsrohr R und ohne den kegelförmigen Strahl des Schutzgases mit ißer Geschwindigkeit #\ dargestell-tc In Fig. 1 sind das Präparationsrohr R mit Schutzgasströmung der Geschwindigkeit v sowie -?er kegelförmige Strahl aus der Düse 15 mit der Geschwindigkeit v# zu der Vorrichtung gemäß der Erfindung im bilde hinzugefügt, damit zugleich mit die ser Vorrichtung auch ihre Wirkungsweise und der technologische Zweck anschaulich verständlich werden. In Fig. 2 hingegen ist nur die Vorrichtung gemäß der Erfindung selbst in ihrcr einfachen technischen Ausführung im Längsschnitt ge sehen aufgezeichnet.speed in the parabolic velocity distribution of a laminar Inert gas flow. In the case of a turbulent protective gas flow, the velocity distribution is no longer parabolic, but instead has a flattened course, In this case, too, v can be the maximum speed of the flattened speed distribution However, the speed v can also be viewed as the mean flow speed can be seen in the pipe flow of the protective gas Question of agreement. In general, the inert gas flow characterized by v but laminar, The device according to the invention exists after Fig. 1 from a pipe sleeve 17, which with the sleeve holder 170 on the Preparation tube R is inserted. A small recess is clearly used for this purpose in the cuff so that it connects to the edge xO of the pipe R without any gaps. The cuff 17 thus represents an extension of the preparation tube R with a constant Pipe diameter. The tube is through the wall of the cuff 17 from above 14 guided in which protective gas G for the conical jet of protective gas the velocity vN is brought up to this conical beam with the velocity v forms the end of the protective gas flow in the preparation tube R with the velocity vO The speed v of the conical jet of protective gas must be set in this way It can be seen that the tube 14 is approximately at the level of the tube axis of the preparation tube R a bend, at the end of which there is a small nozzle opening 15 is located, which is surrounded by a funnel-shaped outlet 160 The nozzle opening 15 shows clearly in the direction of the protective gas flow from the through the cuff 17 extended preparation tube R out 0 the cuff 17 (including 170) consists preferably of metal or of refractory glass or quartz the same is also the tube 14 with outlet 16 made of refractory glass, quartz or from a metal, the tube 14 has an outer diameter of about 4 mm thick and an inner diameter of about 2-3 mm. The opening of the nozzle 15 has a Diameter of about 1 mm. The angular opening of the funnel-shaped outlet 16, the can be seen protruding from the nozzle opening 15 of the tube 14 by about 1 cm, is approximately 45 °. This angular opening and the distance of the nozzle 15 from the outer Pipe edge 171 of the cuff 17 are dimensioned so that the speed v "outflowing conical shielding gas jet over the entire pipe opening of the cuff 17 completely fills in and even to a certain depth h on the inner Meets the pipe wall of the sleeve. The depth h should be about 2 cm In Fig. 2 is the device according to the invention in longitudinal section along the pipe or the cuff axis again alone without the preparation tube R and without the conical jet of inert gas with speed # \ dargestell-tc In Fig. 1, the preparation tube R with inert gas flow are the speed v as well as -? he conical jet from the nozzle 15 with the speed v # to the Device according to the invention in the picture added so at the same time as the water Device also clearly understand their mode of operation and the technological purpose will. In Fig. 2, however, only the device according to the invention itself is in Their simple technical design is recorded in a longitudinal section.

Dieselbe Vorrichtung zeigt Fig. 3 in einer Querschnittsdarstellung, wenn man von außen in Richtung der Rohrachse des Präparationsrohres R in die Rohröffnung der auf das Präparationsrohr R aufzusteckenden Manschette 17 hineinschæutD In Fig. 2 und Fig. 3 bedeutet 17 mit der Halterung 170 die Manschette des Präparationsrohres R. Der Manschettenrand der Rohröffnung der Manschette ist mit dem Bezugszeichen 17 versehen Das Schutzgasröhrchen 14 für den kegelförmigen Schutzgasstrahl besitzt eine Düsenöffnung 15, die mit einem trichterförmigen Ausgang 16 umgeben ist. Die Halterung 170 der Manschette 17 zeigt eine kleine Aussparung für das Präparationsrohr R. An Stelle einer Düsenöffnung 15 kann die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung auch mit mindestens 2 Düsenöffnungen am verbreiterten Ende des hakenförmig gekrümmten Röhrchens 14 ausgestattet werden0 Durch die vorliegende Erfindung werden die bereits erwähnten Schwierigkeiten, die nach dem Stande der Technik auftreten, beseitigt Aus der Darstellung in Fig. 1 ist zu ersehen) daß durch das in der Manschette 17 befestigte Röhrchen 14 ein kegelförmiger Strahl eines Schutzgases G aus dem das Präparationsrohr R verlängernden offenen Rohrausgang der Manschette 17 herausgeblasen wird. Der Strahlkegel trifft noch etwa 2 cm vor dem Ausgang des Manschettenrohres auf dessen innere Rohrwand Somit überdeckt der kegelförmige Strahl des Schutzgases a die ganze Rohröffnung des Ausganges des Manschettenrohres. Auf diese Weise wird gemäß der Erfindung die unerwünschte Rückdiffusion der Luft in das Präparationsrohr mit sehr einfachen Mitteln unabhängig von der Rohrströmung des Schutzgases gesteuert und kann in gewünschter Weise auch quantitativ reguliert werden. Mit diesen mitteln kann die Rückdiffusion der Tuft in das Präparationsrohr rein auf strömungsmeschanischem Nege gesteuert und nach Belieben gedrss elt werden. Der kegelförmige Strahl repräsentiert hier bei ein ärodynamisches Ventil. Es ergeben sici folgende technische Vorzüge: Die unerwünschte Rückdiffusion der atmosphärischen Luft in das Präparationsrohr R des Rohrofens kann quantitativ gesteuert und schließlich vollständig verhindert werden; Diese Steuerung ist von der Schutzgasströmung des Präparationsrohres R mit der Strömungsgeschwindigkeit v unabhängig. Die quantitative Regulierung der Drosselung der Rückdiffusion der luft in das Präparationsrohr kann über ein Hahnventil erfolgen er aus der Düse 5 des orchens 14 austretende kegelförmige Strahl eines Schutzgases soll erfindungsgemäß so eingestellt werden, daß die Strahlgeschwindigkeit v in Ausgang des Manschettenrohres überall in dessen Rohrouerschnitt rößer als die maximale Geschwindigkeit v der Rohrströmung des Schitzgases im Präparationsrohr R ist0 Diese Einstellung erfolgt durch den manipulierbaren Druck an der Gaszuführungs des Röhrchens 14, z.B. durch ein Hahnventil.The same device is shown in FIG. 3 in a cross-sectional view. when looking from the outside in the direction of the tube axis of the preparation tube R into the tube opening the sleeve 17 to be slipped onto the preparation tube R In Fig. 2 and FIG. 3, 17 with the holder 170 denotes the sleeve of the preparation tube R. The cuff edge of the pipe opening of the cuff is denoted by the reference number 17 The protective gas tube 14 has for the conical protective gas jet a nozzle opening 15 which is surrounded by a funnel-shaped outlet 16. the The holder 170 of the cuff 17 shows a small recess for the preparation tube R. Instead of a nozzle opening 15, the apparatus of the present invention also with at least 2 nozzle openings at the widened end of the hook-shaped curved one Tubes 14 can be fitted with the present invention mentioned difficulties that occur in the prior art eliminated From the illustration in Fig. 1 it can be seen) that by the in the cuff 17 attached tube 14 a conical jet of a protective gas G from which the The preparation tube R is blown out to extend the open tube outlet of the cuff 17 will. The beam cone still hits about 2 cm in front of the exit of the Cuff tube on its inner tube wall thus covers the cone-shaped jet of the protective gas a the entire pipe opening of the outlet of the sleeve pipe. on this way the undesired back diffusion of the air in according to the invention the preparation tube with very simple means independent of the tube flow of the protective gas controlled and can also be regulated quantitatively in the desired manner will. These agents allow the back diffusion of the tuft into the preparation tube Can be controlled purely on the mechanical flow and throttled at will. The conical jet represents here at an aerodynamic valve. It surrendered sici the following technical advantages: The unwanted back diffusion of the atmospheric Air in the preparation tube R of the tube furnace can be controlled quantitatively and finally completely prevented; This control is from the inert gas flow of the Preparation tube R with the flow velocity v independent. The quantitative Regulation of the throttling of the back diffusion of the air into the preparation tube Via a tap valve, the cone-shaped emanating from the nozzle 5 of the orchestra are carried out According to the invention, the jet of a protective gas should be adjusted so that the jet speed v in the outlet of the cuff tube is larger than that everywhere in its tube cross section maximum velocity v of the pipe flow of the slitting gas in the preparation pipe R ist0 This setting is made by the manipulable pressure on the gas supply of the tube 14, e.g., by a tap valve.

Zur Wirkungsweise des kegelförmigen Strahles ist noch folgendes zu bemerken. Die Gasmenge des aus der Düse 5 des Röhrchens 14 austetenden Schutzgases ist gering im Vergleich zu der im Präparationsrohr R transportierten Schutzgasmenge.The following applies to the mode of action of the conical jet to notice. The amount of gas exiting from the nozzle 5 of the tube 14 protective gas is low compared to the amount of inert gas transported in the preparation tube R.

Wesentlich für die Wirkung des kegelförmigen Schutzgasstrahles auf die Rückdiffusion er Luft in das Präparationsrohr ist der Umstand, daß mit geringem Aufwand die Strahlgeschwindigkeit v# im Vergleich zur Strömungsgeschwindigkeit v beträchtlich erhöht eingestellt werden kann. Die in dem kegelförmigen ?chutzgasstrahl mit der Strahlgeschwindigkeit v# ausgeblasene Gasmenge wird außerdem von der viel größeren Gasmenge des im Präparationsrohr R mit der Geschwindigkeit v strömenden Schutzgases gespeist, da der kegelförmige Schutzgasstrahl einen Teil des Schutzgases der Rohrströmung im Präparationsrohr an sich reißt0 Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, trifft der kegelförmige, aus der Düse 15 des Röhrchens 14 austretende Schutzgasstrahl auf die innere Rohrwand der Manschette 17 auf Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Schutzgasstrahl mit wesentlich größerer Geschwindigkeit als diejenige in der Rohrströmung des Präparationsrohres direkt an der inneren Rohrwand entlang streicht. Hierdurch wird die Strömungsgeschwindigkeit besonders in der Nähe der inneren Rohrwand noch vor dem offenen Rohrausgang des Manschettenorhres 17 wesentlich und in steuer barer Weise vergrößert Dieser Sachverhalt ist deshalb von besonderer Bedeutung, weil ohne den kegelförmigen Schutz gasstrahl die Rohrströmung des Praparationsrohres in der Nähe der inneren Rohrwand praktisch verschwindet, so daß gerade in diesem Bereich die Rückdiffusion der Luft in das Präparationsrohr von der Strömungsgeschwindigkeit ungehindert vorbringen kann0 Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird zweckmäßig derart betrieben, daß durch das feststhende Röhrchen der Rohrmanschette ein Schutzgasstrom geleitet wird, wobei die Strömung geschwindigkeit des Schutzgasstromes im Röhrchen von der Strömungsgeschwindigkeit der Schutzgss- und/oder Transportströmung im Präparationsrohr unabhängig ist, so daß die Ein stellung der Strömungsgeschwindigkeit der Schutzgas- und/oder Transportströmung im Präparationsrohr nur für den Präparationsprozeß selbst verfügbar wird, wobei diese Einstellung durch den maninulierbaren Druck an der Schutzgaszuführung des Röhrchens vorgenommen wird, so daß insbesondere in der Nähe der inneren Rohrwand der Rohrmanschette die resultierende Strömungsgeschwindigkeit einstellbar so weit vergrößert wird, daß der in die das Rpäparationsrohr verlängern de Rohrmanschette eindringende Luftstrom quantitativ steuerbar auf ein bestimrates Maß reduziert und praktisch abgedrosselt wird.Essential for the effect of the conical shielding gas jet the back diffusion he air into the preparation tube is the fact that with little Effort the jet speed v # compared to the flow velocity v can be set considerably higher. The ones in the cone-shaped shielding gas jet The amount of gas blown out with the jet velocity v # is also influenced by the much larger amount of gas flowing in preparation tube R at velocity v Protective gas fed because the conical protective gas jet is part of the protective gas the pipe flow in the preparation pipe seizes 0 As can be seen from Fig. 1, the cone-shaped shielding gas jet emerging from the nozzle 15 of the tube 14 hits on the inner pipe wall of the cuff 17 by this measure is achieved that the protective gas jet at a much greater speed than that in the pipe flow of the preparation pipe strokes directly along the inner pipe wall. This makes the flow velocity particularly close to the inner pipe wall before the open pipe outlet of the cuff tube 17 is essential and in control significantly enlarged This issue is therefore of particular importance, because without the conical protective gas jet the pipe flow of the preparation tube in the vicinity of the inner pipe wall practically disappears, so that just in this The back diffusion of the air into the preparation tube depends on the flow velocity can bring forward unhindered0 The device according to the invention is expediently such operated that a protective gas flow through the fixed tube of the pipe sleeve is conducted, the flow speed of the protective gas flow in the tube on the flow velocity of the protective gas and / or transport flow in the preparation tube is independent, so that the setting of the flow rate of the protective gas and / or transport flow in the preparation tube only for the preparation process itself becomes available, whereby this setting is controlled by the pressure that can be manipulated at the protective gas supply of Tube is made so that in particular close the inner pipe wall of the pipe collar the resulting flow velocity adjustable so far that the extend into the Rpäparationsrohr de pipe sleeve penetrating air flow quantitatively controllable to a determinate Dimension is reduced and practically throttled.

14 Patentansprüche 3 Figuren14 claims 3 figures

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Device to prevent 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 one is the preparation tube extending the preparation tube diameter to the open end of the preparation tube seamlessly attachable pipe sleeve is provided that the pipe sleeve of a fixed tube is penetrated, which is approximately in the middle of the cross-section the pipe collar protrudes radially and at a certain distance from the outer Edge of the pipe collar is curved so that by at least one in the end of the The nozzle opening attached to the tube emits a conical jet of a protective gas the pipe liner extending the end of the preparation pipe can be blown out, which covers the entire opening of the pipe sleeve, and that the protective gas jet can be regulated by a pressure control device in such a way that the jet speed 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 2. Device according to claim 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h e t that the nozzle opening attached to the end of the fixed e-tube a funnel-shaped protruding beyond the nozzle opening delimiting the jet The output comprises0 3. Device according to claim 1 or 2, d a d u r c h g ek e n Note that the fixed tube and the pipe collar are made of refractory Made of glass 4. Apparatus according to claim 1 or 2, d a du r c It is noted that the fixed tube and the pipe collar consist of quartz.

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 ii e t that the fixed tube and the pipe collar are made of one Made of metal.

6. Device according to one of claims 1 to 5, d a d u r c h g It is not noted that the fixed tube has an outer diameter of about 4 mm thickness and an inner diameter of about 2-3 minutes.

7. Device according to one of claims 1 to 6, d a d u r c h g e it is not indicated that the nozzle opening has a diameter of approximately j m! n . Device according to one of Claims 1 to 7, d u r c h g e k e n n s e i c h n e t that the angular opening of the funnel-shaped outlet, which over the nozzle opening of the tube protrudes about 1/2 inch. is about 450.

9 Provision according to one of claims 1 to 8, d a d u r c h 5 e it is not indicated that the stationary tube 21 is two at its end Has height juxtaposed nozzle openings and that the funnel-shaped outlet is correspondingly flattened and laterally widened.

O. Device according to claim 9? d a d u r c h e k e n n nz e i c h n e t that the distance between two nozzle openings is approximately 0.8-1 cm.

. Apparatus according to claim 1, d u r c h g e n nz e i c h n e t that the pressure control device is a cock; valve is 12. Procedure for operating a device according to one of claims 1 to 11, d a d u r c h g It does not show that the tube collar is through the fixed tube a protective gas1: rom is passed, whereby the flow speed of the protective gas flow in the tube on the flow velocity of the protective gas and / or transport flow in the preparation tube is independent, so that the setting of the flow rate the protective gas and / or transport flow in the preparation tube only for the preparation process itself becomes available.

30 The method according to claim 12, d u r c h g e n nz e i c h n e G that the protective gas jet emerging from the nozzle of the fixed tube 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 Inert gas and / or transport flow is in the preparation tube, this setting made by the manipulable pressure on the protective gas supply of the tube is, so that in particular in the vicinity of the inner pipe wall of the pipe wall cuff the resulting flow velocity is increased so that it can be adjusted, that the air flow penetrating into the pipe collar extending the preparation tube quantitatively controllable reduced to a certain ya! 3 and practically throttled will.

Method according to Claim 12 or 13, d-a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the nozzle opening approximately in the center of the pipe cross section of the the pipe collar that can be slipped onto the preparation tube at such a distance from Pipe collar outlet is arranged and a protective gas flow is opened through the nozzles with such a flow velocity in the direction of the pipe collar outlet is blown that the jacket of the jet cone is still about 1 - 3 cm before the exit strikes the inner pipe wall of the pipe collar so that the beam with its conical spatial extension covers the entire opening of the Pipe sleeve exit completely fills and a stretch of the inner pipe wall of the Pipe collar exit about 1; - 7 cm deep covered.

L e r s e i t e