APARATO PARA LA SEPARACIÓN DE CALCÓGENOS.

Dispositivo para la separación de calcógenos que se forman en estado gaseoso durante procesos industriales en plantas de proceso,

en el que la planta de proceso está conectada por una tubería con una tubuladura de entrada (3) de una planta dispuesta fuera de la misma para la separación de calcógenos, poseyendo la tubería y la tubuladura de entrada (3) una conexión térmica con la cámara de proceso y/o un dispositivo de calefacción y estando equipada la planta para la separación de calcógenos provista de una tubuladura de salida, así como de un escape de gas (9), con un dispositivo de refrigeración de forma que la tubuladura de entrada (3) se excluye de la refrigeración, caracterizado porque la planta para la separación de calcógenos está provista de un dispositivo de limpieza interno

La invención se refiere a un dispositivo para la separación de calcógenos que se forman en estado gaseoso durante procesos industriales en plantas de proceso.

El azufre, el selenio, el teluro, así como sus compuestos químicos entre sí o con otras sustancias, o sus mezclas, se designan en general calcógenos y poseen un estado de agregación sólido a temperatura ambiente de aproximadamente 20ºC. Los calcógenos pueden utilizarse como sustancias de proceso para la reacción/conversión de capas metálicas, las llamadas capas de precursor, por ejemplo, sobre silicio o sustratos de vidrio, en una capa de semiconductor compuesto.

La reacción o la conversión de las capas de precursor metálico que contienen cobre/galio e indio por los calcógenos en una capa de semiconductor compuesto se realiza normalmente a altas temperaturas en una planta de proceso para procesos térmicos, por ejemplo, en un horno de recocido o de mufla. Temperaturas de reacción/conversión típicas se encuentran en 500ºC-600ºC. A este respecto, la temperatura de reacción es tan alta que los calcógenos presentes a temperatura ambiente en estado de agregación sólido dentro de la planta de proceso adoptan un estado de agregación en forma de vapor o gaseoso.

Para la reacción/conversión de la capa de precursor en una capa semiconductora de semiconductor compuesto se necesita en general calcógeno en exceso. Una parte del calcógeno en forma de vapor reacciona con los átomos de metal de la capa de precursor dando una capa semiconductora de semiconductor compuesto. Otra parte del calcógeno se libera en estado gaseoso o como vapor, como vapor de selenio, y debe eliminare completamente de la planta de proceso, incluidas las plantas de gases de escape o las tuberías, así como de los gases de escape que abandonan la planta de proceso.

En las plantas de proceso para la preparación de capas semiconductoras de semiconductores compuestos que contienen cobre, galio, indio y selenio y/o azufre reinan en general temperaturas de 400ºC a 600ºC. A estas temperaturas, las capas metálicas que pueden contener cobre, galio e indio se convierten junto con el azufre, el selenio o el teluro, sus compuestos químicos entre sí o con otras sustancias o sus mezclas, es decir, el calcógeno, en capas semiconductoras. El calcógeno asume a las condiciones de proceso, es decir, la temperatura prefijada y la presión prefijada, el estado de agregación gaseoso y se incorpora en exceso en la planta de proceso térmica utilizada para la conversión.

Una parte del calcógeno reacciona con las capas metálicas dando la capa semiconductora de semiconductor compuesto. Otra parte del calcógeno se libera en la planta de proceso y debe eliminarse de ésta. Normalmente, el exceso de calcógeno que contiene selenio, azufre, teluro y otras sustancias condensa en o sobre partes de la planta más frías – la mayoría de las veces en sitios no deseados – formando allí depósitos sólidos que deben eliminarse laboriosamente de la planta de proceso en el marco de los trabajos de mantenimiento.

La eliminación de los depósitos puede realizarse mediante la apertura de la planta de proceso y eliminación mecánica o química. Sin embargo, para procesos industriales, esto es demasiado costoso y, por tanto, no hay ningún agente adecuado para eliminar los depósitos, sobre todo ya que para esto debe interrumpirse cada vez el desarrollo de proceso en la planta de proceso.

La consecuencia son largos tiempos de parada de las plantas de proceso. En los tamaños de plantas actualmente habituales, por día de trabajo se forman normalmente algunos kilogramos de azufre, selenio y o teluro. A este respecto se trata de cantidades considerables de depósitos que perjudican el modo de funcionamiento de la planta de proceso. Por tanto, los depósitos deben eliminarse continuamente de ésta del modo más efectivo posible durante la operación continua de la planta de proceso.

Hasta la fecha se utilizan chapas de separación enfriadas para la deposición definida de los calcógenos en exceso en las plantas de proceso, como hornos de recocido. Estas chapas de separación están aquí dispuestas en la corriente gaseosa, es decir, en la parte activa del horno de recocido, y deben sacarse de vez en cuando de la planta de proceso y sustituirse por chapas de separación limpias. A este respecto es problemático un enfriamiento definido de las chapas de separación, así como una sustitución sencilla y efectiva de las mismas con fines de mantenimiento. Por tanto, el mantenimiento de una parte de la planta tal requiere mucho tiempo y es complicado y conduce a tiempos de parada prolongados. Aparte de esto, mediante esto no pueden eliminarse completamente los calcógenos de los gases de escape.

La invención se basa ahora en el objetivo de lograr un dispositivo para la separación de calcógenos de gases de escape de plantas de proceso de forma que se haga posible continuamente de la forma más segura posible una eliminación completa, inocua y segura de los calcógenos durante la operación continua de la planta de proceso.

**(Ver fórmula)**

Los gases de proceso mezclados con un gas portador son alimentados a un dispositivo para la separación de calcógenos mediante condensación desde la planta de proceso mediante componentes de la planta como tuberías bajo condiciones ampliamente isotermas a una temperatura por encima del punto de condensación, en la que para la separación de calcógenos de los gases de proceso se mantiene una temperatura por debajo de la temperatura de condensación.

Los componentes de la planta que guían los gases de escape del proceso operan a este respecto a un temperatura entre 200ºC y 600ºC, es decir, dependiendo de la realización de la planta, las temperaturas preferidas son 350ºC en el recubrimiento de Se y 550ºC en el tratamiento de sustratos con vapor de Se en un horno de mufla. Por el contrario, la temperatura en el dispositivo para la separación de calcógenos se acondiciona térmicamente a una temperatura lo más baja posible por debajo de la temperatura de condensación de los calcógenos.

La temperatura en la planta para la separación de calcógenos se mantiene preferiblemente a temperatura ambiente.

El objetivo en el que se basa la invención se alcanza con un dispositivo para la separación de calcógenos por el hecho de que la planta de proceso esté conectada por una tubería con una tubuladura de entrada de un dispositivo dispuesto fuera de la misma para la separación de calcógenos, poseyendo la tubería y la tubuladura de entrada una conexión térmica con la cámara de proceso y/o estando provistas de un dispositivo de calefacción y estando equipada la planta para la separación de calcógenos provista de una tubuladura de salida, así como de un escape de gas, con un dispositivo de refrigeración de forma que la tubuladura de entrada se excluye de la refrigeración, caracterizado porque la planta para la separación de calcógenos está provista de un dispositivo de limpieza interno.

En una configuración de la invención, entre la tubuladura de entrada y la planta para la separación de calcógenos está dispuesto un aislamiento térmico.

Además, la tubuladura de entrada y la tubería a la planta de proceso pueden estar provistas de un aislamiento térmico.

En una alternativa, la tubuladura de entrada y la tubería a la planta de proceso pueden estar provistas de un dispositivo de calefacción en forma de una calefacción eléctrica.

Para conseguir un efecto refrigerante duradero, la planta para la separación de calcógenos puede equiparse con una refrigeración por agua.

La planta para la separación de calcógenos presenta una carcasa cilíndrica para alojar el dispositivo de limpieza en el que la tubuladura de admisión está dispuesta arriba y la tubuladura de escape abajo en la carcasa.

En una primera configuración, en la carcasa están dispuestos cepillos y/o rasquetas como dispositivo de limpieza que están sujetos a un eje de rotación que se encuentra en el eje de simetría del cilindro, tocando los extremos de los cepillos o las rasquetas la pared interior de la carcasa.

Los cepillos y/o las rasquetas están preferiblemente sin refrigerar para evitar en la mediad de lo posible depósitos no deseados.

Una segunda configuración se caracteriza porque en la carcasa cilíndrica se utiliza un husillo con la forma de un tornillo de Arquímedes con un borde de corte cuyo eje de rotación también se encuentra... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la separación de calcógenos que se forman en estado gaseoso durante procesos industriales en plantas de proceso, en el que la planta de proceso está conectada por una tubería con una tubuladura de entrada (3) de una planta dispuesta fuera de la misma para la separación de calcógenos, poseyendo la tubería y la tubuladura de entrada (3) una conexión térmica con la cámara de proceso y/o un dispositivo de calefacción y estando equipada la planta para la separación de calcógenos provista de una tubuladura de salida, así como de un escape de gas (9), con un dispositivo de refrigeración de forma que la tubuladura de entrada (3) se excluye de la refrigeración, caracterizado porque la planta para la separación de calcógenos está provista de un dispositivo de limpieza interno.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque entre la tubuladura de entrada (3) y la planta para la separación de calcógenos está dispuesto un aislamiento térmico.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la tubuladura de entrada (3) y la tubería a la planta de proceso están provistas de un aislamiento térmico.

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de calefacción es una calefacción eléctrica.

5. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la planta para la separación de calcógenos está provista de una refrigeración por agua.

6. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la planta para la separación de calcógenos presenta una carcasa cilíndrica (1) para alojar el dispositivo de limpieza en el que la tubuladura de admisión (3) está dispuesta arriba y la tubuladura de escape (7) abajo en la carcasa.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque en la carcasa (1) están dispuestos cepillos y/o rasquetas (5) como dispositivo de limpieza.

8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque los cepillos y/o las rasquetas (5) están sujetos a un eje de rotación (6) que se encuentra en el eje de simetría de la carcasa (1), tocando los extremos de los cepillos

o rasquetas (5) la pared interior de la carcasa (1).

9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque los cepillos y/o las rasquetas (5) están sin refrigerar.

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque en la carcasa cilíndrica (1) se utiliza un husillo (10) con la forma de un tornillo de Arquímedes con un borde de corte cuyo eje de rotación (6) también se encuentra en el eje de simetría de la carcasa (1), estando dispuesta la tubuladura de admisión (3) arriba en un extremo del husillo (10) y la tubuladura de escape (7) abajo en el otro extremo del husillo (10) y extendiéndose el borde de corte (11) hasta la pared interior de la carcasa (12).

11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el husillo (10) está sin refrigerar.

12. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7 ó 10, caracterizado porque los cepillos y/o las rasquetas (5) o el husillo (10) están dispuestos con un ligero juego en la carcasa (1).

13. Dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11, caracterizado porque el eje de simetría de la carcasa cilíndrica (1) está orientado horizontalmente.