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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zum Aufnehmen einer Mehrzahl von auf einer Längsseite stehenden plattenförmigen Substraten.
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Eine Substrathalterung bzw. ein Gehäuse für plattenförmige Substrate, welche beispielsweise durch Beschichten ihrer Oberflächen bearbeitet werden sollen, währenddessen die Substrate in dem Gehäuse aufgenommen sind, sollte beispielsweise aus chemisch und/oder thermisch beständigem Material hergestellt sein und mechanisch ausreichend stabil sein.
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Aus dem Dokument
DE 10 2007 063 017 A1 ist beispielsweise eine Substrathalterung bekannt, die für Gasdiffusionsöfen geeignet ausgestaltet ist. Die Substrathalterung weist einen Rahmen mit Längsträgern, Querträgern und unteren Supportstäben auf, die zylindrisch ausgebildet und auf den unteren Längsträgern rollbar sind. Ferner weist die Substrathalterung Führungseinrichtungen auf, die zur Positionierung und Führung der Substrathalterung im Innern des Gasdiffusionsofens ausgebildet sind.
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Es soll ein Gehäuse zum Aufnehmen einer Mehrzahl von plattenförmigen Substraten bereitgestellt werden, das in Substrat-Beschichtungsanlagen verwendet werden kann, und von welchem Seitenränder der Substrate vor unkontrolliertem Abkühlen geschützt sind.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist ein Gehäuse zum Aufnehmen einer Mehrzahl von auf einer Längsseite stehenden plattenförmigen Substraten bereitgestellt, wobei das Gehäuse aufweist: eine Bodenplatte, zwei mit einem Abstand voneinander angeordnete Seitenplatten, plattenförmige Querstege, die in einem Winkel zu den Seitenplatten und jeweils mit einem Abstand voneinander derart angeordnet sind, dass von der Bodenplatte, den Seitenplatten und zwei Querstegen eine Kammer begrenzt wird, wobei jede Seitenplatte zu jeder Kammer hin eine Öffnung aufweist, in welche jeweils ein Wandelement mit einer Durchgangsöffnungs-Struktur eingesetzt ist, und wobei in dem Gehäuse eine Stützstruktur angeordnet ist, von welcher die plattenförmigen Substrate an ihren seitlichen Randabschnitten mit einem Abstand voneinander abstützbar sind.
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Mit anderen Worten kann das Gehäuse eine Bodenplatte, zwei Seitenplatten und zumindest zwei Querstege aufweisen, die in einem Winkel zu den Seitenplatten mit einem Abstand voneinander derart angeordnet sein können, dass von diesen ein Innenraum eingeschlossen bzw. eine fünfseitig begrenzte Kammer gebildet sein kann, in welcher die Substrate auf ihrer Längsseite stehend jeweils mit einem Abstand voneinander aufgenommen werden können. Die zwei Seitenplatten können sich beispielsweise parallel zueinander beispielsweise von zwei einander gegenüberliegenden Seitenrändern der Bodenplatte senkrecht nach oben erstrecken. Der Abstand zwischen den zwei Seitenplatten und damit die Quererstreckung der Bodenplatte sind entsprechend der Größe der aufzunehmenden Substrate gebildet.
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In dem Gehäuse kann ferner eine Stützstruktur angeordnet sein, von welcher die plattenförmigen Substrate an ihren seitlichen, d.h. an ihren den Seitenplatten zugewandten Randabschnitten mit einem Abstand voneinander abstützbar sind, so dass diese in der Kammer stehend gehalten werden.
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Die Seitenplatten können zu der Kammer hin eine fensterartige Öffnung aufweisen, die beispielsweise annähernd quadratisch ausgebildet ist und in welche jeweils ein Wandelement eingesetzt sein kann. Die fensterartigen Öffnungen in den zwei einander gegenüberliegend angeordneten Seitenplatten können im Wesentlichen gleich groß ausgebildet sein und können genau einander gegenüberliegen, also miteinander fluchten. Die Wandelemente weisen jeweils eine Durchgangsöffnungs-Struktur auf, die einander entsprechen können. Mit anderen Worten kann die Durchgangsöffnungs-Struktur eine bestimmte Anordnung von einer Mehrzahl von Durchgangsöffnungen in dem Wandelement aufweisen.
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Da in den Öffnungen der Seitenplatten die eine Durchgangsöffnungs-Struktur aufweisenden Wandelemente eingesetzt sind, kann zum einen gewährleistet werden, dass das Gehäuse mit einem Volumenstrom ausgehend von der Außenseite einer der Seitenplatte her durchströmt werden kann, wobei zum anderen die den Seitenplatten zugewandten Randabschnitte der Substrate nicht ungeschützt freiliegen und somit beispielsweise gegen unkontrolliertes Abkühlen oder gegen mechanische Beeinträchtigungen geschützt sind.
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Der Außenumfang der Wandelemente kann im Wesentlichen der Form der Umfangswandung entsprechen, von welcher die Öffnung in der Seitenplatte begrenzt wird.
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Die Wandelemente können in die Öffnungen beispielsweise klemmend eingesetzt sein oder mittels geeigneten Befestigungsmitteln in der Öffnung gegen Herausfallen aus dieser festgelegt werden. Die Wandelemente können eine größere Wanddicke aufweisen als die Seitenplatten, so dass Abschnitte der in der Öffnung der Seitenplatten angeordneten Wandelemente in das Gehäuse bzw. in die Kammer hinein und/oder über die Außenseite der Seitenplatten hinaus vorstehen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen können die plattenförmigen Querstege in einem Winkel von 90° zu den Seitenplatten angeordnet werden. Auf diese Weise kann ein Gehäuse bereitgestellt werden, dessen jeweils aneinander angrenzende Wandabschnitte beispielsweise jeweils einen Winkel von 90° einschließen. Das kann den Vorteil haben, dass ein beispielsweise senkrecht auf das Wandelement in der Seitenplatte gerichteter Volumenstrom optimal, das heißt ohne Anlenkung durch das Gehäuse hindurchgeführt werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Bodenplatte, die Seitenplatten und die Querstege einstückig ausgebildet oder formschlüssig miteinander verbunden sein.
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Mit anderen Worten können die Bodenplatte, die Seitenplatten und die Querstege zunächst jeweils als separate Bauelemente bereitgestellt werden. Diese separaten Bauteile können beispielsweise mittels Steckverbindungselementen, wie beispielsweise mittels Nut-Feder-Verbindungen, Keilnut-Feder-Verbindungen, mit oder ohne Arretierungsmittel, wie beispielsweise Klemmkeile, zu dem Gehäuse zusammengefügt werden.
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Es ist aber auch möglich, dass die zunächst separaten Bauelemente mittels anderen Befestigungselementen, wie beispielsweise Schraubverbindungselementen aus einem geeigneten Material, zu dem Gehäuse zusammengefügt werden können.
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Andererseits ist es auch möglich, dass das Gehäuse, d.h. die Bodenplatte, die Seitenplatten und die Querstege, durch an sich herkömmliche Fertigungsmethoden einstückig (stoffschlüssig) hergestellt werden kann, wobei die Wandelemente beispielsweise nachträglich in die Öffnungen der Seitenelemente eingesetzt werden können.
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Die Fertigungsmethode kann beispielsweise in Abhängigkeit der Größe des Gehäuses oder der beabsichtigten Verwendung des Gehäuses und damit beispielsweise in Abhängigkeit des zu verwendenden Materials ausgewählt sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Gehäuse aus einem Material hergestellt sein, das zur Verwendung in einem Temperaturbereich von 20°C bis 650°C geeignet ist.
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Dies kann dann von Vorteil sein, wenn das Gehäuse bzw. die in dem Gehäuse aufgenommenen Substrate Bearbeitungsprozessen mit unterschiedlichen Temperaturen in dem genannten Bereich ausgesetzt werden. Materialien, die zur Verwendung in einem Temperaturbereich von zumindest 20°C bis 650°C oder mehr und beispielsweise in einer Substratbeschichtungsanlage geeignet sind, können thermisch und chemisch beständige Metalle oder Kunststoffe sein und/oder Verbundmaterialien aufweisen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Material des Gehäuses ein kohlenstofffaserverstärktes Kohlenstoff-Material (CFC) aufweisen.
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Kohlenstofffaserverstärktes Kohlenstoff-Material (CFC) bzw. Carbonfaserverstärkter Kohlenstoff und damit die daraus gefertigten Bauelemente, wie beispielsweise das Gehäuse, verträgt sehr hohe Temperaturen, Temperaturschocks, wie beispielsweise rasches, starkes Abkühlen, ist folglich thermisch stabil und verzieht sich auch bei hohen Temperaturen nicht. Darüber hinaus zeichnet sich CFC-Material durch mechanische Stabilität und Belastbarkeit sowie hohe chemische Beständigkeit aus und ist im Vakuum einsetzbar.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Durchgangsöffnungs-Struktur der Wandelemente zum gleichmäßigen Durchströmen der Kammern mit einem vorbestimmten Volumenstrom eingerichtet sein.
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Wie bereits ausgeführt, kann die Durchgangsöffnungs-Struktur jedes der Wandelemente eine solche bestimmte Anordnung von einer Mehrzahl von Durchgangsöffnungen in dem Wandelement aufweisen, dass ein beispielsweise auf das Wandelement aufgebrachter, beispielsweise vorbestimmter Volumenstrom das Gehäuse gleichmäßig und turbulenzarm durchströmen kann. Auf diese Weise können die in dem Gehäuse aufgenommenen Substrate, die parallel zu der auf das Wandelement aufgebrachten Volumenströmungsrichtung in dem Gehäuse ausgerichtet sind, gleichmäßig umströmt werden. Mit anderen Worten können aufgrund der vorbestimmten Anordnung der Mehrzahl von Durchgangsöffnungen in dem Wandelement und des auf die Wandelemente aufgebrachten vorbestimmten Volumenstroms die Zwischenräume zwischen den in dem Gehäuse bzw. in den Kammern aufgenommenen Substraten gleichmäßig und turbulenzarm durchströmt werden, so dass die Oberflächen der Substrate im Wesentlichen geleichförmig/gleichmäßig von dem Volumenstrom kontaktiert werden können.
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Der vorbestimmte Volumenstrom kann beispielsweise in Form eines Reaktivgases oder Materialdampfes durch das Gehäuse hindurchströmen, welches mit der Oberfläche der Substrate reagieren kann, wobei die Durchgangsöffnungs-Struktur dazu beitragen kann, dass die Oberflächen aller in dem Gehäuse aufgenommenen Substrate nach der Behandlung eine gleichmäßige bzw. gleichförmige Oberflächenstruktur aufweisen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Durchgangsöffnungs-Struktur der Wandelemente im Querschnitt viereckige Durchgangsöffnungen aufweisen, die von vertikal und horizontal miteinander verbundenen Streben gebildet sind.
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Das Wandelement kann beispielsweise von aus einem CFC-Material hergestellten Streben, Stegen, Leisten oder dergleichen gebildet werden. Mittels Schlitzen in den z.B. Stegen können die Stege so miteinander verbunden bzw. zusammengesteckt werden, dass von diesen beispielsweise im Querschnitt im Wesentlichen viereckige, das heißt beispielsweise rechteckige oder quadratische, Durchgangsöffnungen gebildet werden. Die auf die beschriebene Weise verbundenen Stege können auch als Gefache bzw. Steckgefache bezeichnet werden.
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Die vertikalen Streben des in die Öffnung eingebauten Wandelements können im Wesentlichen parallel zu den Querstegen angeordnet sein und die horizontalen Streben des eingebauten Wandelements können im Wesentlichen parallel zu der Bodenplatte angeordnet sein.
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Ein beispielsweise auf diese Weise hergestelltes Wandelement bzw. Gefache kann in die Öffnung der Seitenplatte derart eingepasst sein, dass die freien Stirnränder der vertikal ausgerichteten Streben an der die Öffnung nach oben und unten hin begrenzenden Umfangswandung beispielsweise klemmend anliegen und die freien Stirnränder der horizontal ausgerichteten Streben an den zwei die Öffnung seitlich begrenzenden Umfangswandungen beispielsweise klemmend anliegen. Zusätzlich können die Wandelemente beispielsweise mittels Befestigungskeilen in den Öffnungen festgeklemmt werden, wobei Befestigungskeile zwischen einem freien Stirnrand der vertikalen und/oder der horizontalen Streben und der entsprechenden, die Öffnung begrenzenden Umfangswandung eingefügt werden können. Die Befestigungskeile können beispielsweise auch aus CFC Material hergestellt sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Wandelement bzw. Gefache von einem Rahmen umgeben sein, der passend zu der Öffnung in der Seitenplatte ausgebildet und in die Öffnung eingepasst ist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die plattenförmigen Querstege eine zur Oberseite des Gehäuses hin offene Ausnehmung aufweisen, die zum Hineinführen einer Handhabungsanordnung in die Kammern für ein Beladen und Entnehmen mit/von Substraten in die/aus den Kammern ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann die nach oben offene Ausnehmung in dem Quersteg V-förmig oder trapezförmig gestaltet sein. Die Ausnehmung kann aber auch ein nach oben offener rechteckförmiger Ausschnitt sein. Die Ausnehmung in dem Quersteg kann mittig oder außermittig ausgebildet sein. Die Ausnehmung kann so gestaltet sein, dass durch diese hindurch ein beispielsweise parallel zu der Bodenplatte (horizontal) und parallel zu den Seitenplatten (vertikal) verfahrbarer Manipulator von der Außenseite des Gehäuses durch die Ausnehmung des Quersteges hindurch in die Kammer hineinbewegt werden kann. Der Manipulator kann an seinem freien Ende beispielsweise eine Saugeinrichtung aufweisen, von welcher das nach dem Quersteg zuerst angeordnete Substrat angesaugt werden kann. Mittels einer nachfolgenden vertikalen Bewegung kann das von dem Manipulator saugend gehaltene Substrat in einer Richtung parallel zu den Querstegen nach oben aus dem Gehäuse bzw. der Kammer herausbewegt werden. Sodann kann das dem zuerst entnommene Substrat nachfolgend positionierte weitere Substrat entnommen werden. Das Einsetzen von Substraten in das Gehäuse kann mit demselben Manipulator erfolgen, indem dieser ein außerhalb des Gehäuses angesaugtes Substrat von der Oberseite des Gehäuses her in dieses einsetzt.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Stützstruktur kammleistenförmige Abschnitte aufweisen. Die kammleistenförmigen Abschnitte, die eine Leiste aufweisen können und sich im Wesentlichen entlang der Seitenplatten bzw. der Wandelemente und beispielsweise parallel zu der Bodenplatte erstrecken, weisen an ihrer in das Gehäuseinnere bzw. Kammerinnere weisenden Seite eine Schlitzstruktur, Kerbenstruktur oder dergleichen auf, wobei jeder der mit einem Abstand voneinander angeordneten Schlitze oder Kerben zum Aufnehmen eines Randabschnitts eines Substrats derart ausgebildet ist, dass ein Substrat von der freien Oberseite des Gehäuses und beispielsweise parallel zu den Querstegen in das Gehäuse hinein eingesetzt werden können.
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Um die Substrate stabil in dem Gehäuse halten zu können, können an jeder Seite zwei oder mehr kammleistenförmige Abschnitte angeordnet sein, wobei es von Vorteil sein kann, dass sich einer der kammleistenförmigen Abschnitte etwa im oberen Drittel des Gehäuses und ein weiterer im unteren Drittel des Gehäuses erstreckt. Um die Substrate im Wesentlichen vertikal in dem Gehäuse zu halten, können die Schlitze/Kerben in einem oberen kammleistenförmigen Abschnitt und die Schlitze/Kerben in einem unteren kammleistenförmigen Abschnitt miteinander fluchten bzw. aufeinander ausgerichtet sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die die Stützstruktur bereitstellenden kammleistenförmigen Abschnitte mit den vertikal ausgerichteten Streben der Wandelemente gekuppelt sein. Zu diesem Zweck können die Leisten der kammleistenförmigen Abschnitte an ihrer der Schlitzstruktur abgewandten Rückseite beispielsweise Steckschlitze aufweisen, die mit den in das Gehäuse ragenden freien Enden der vertikalen Streben in Eingriff gebracht werden können, wobei die Anzahl der Steckschlitze in dem kammleistenförmigen Abschnitt der Anzahl der vertikalen Streben des Wandelements entsprechen kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Steckschlitze zum Einstecken jeweils eines Randabschnitts einer der vertikalen Streben an der einen Seite des kammleistenförmigen Abschnitts und die Schlitze/Kerben zum Aufnehmen eines Substrates an der anderen Seite des kammleistenförmigen Abschnitts aufeinander ausgerichtet sein, so dass die in dem Gehäuse aufgenommenen Substrate im Wesentlichen mit den vertikalen Streben des Wandelements fluchten.
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Es ist aber auch möglich, dass beispielsweise zwei kammleistenförmige Abschnitte an den Seitenplatten jeweils oberhalb und unterhalb der Öffnungen positioniert sind, wobei die kammleistenförmigen Abschnitte an den Seitenplatten oder an zwei einander gegenüberliegenden Querstegen befestigt sein können.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die kammleistenförmigen Abschnitte auch integral mit den Wandelementen ausgebildet sein. Eine Schlitzstruktur/ Kerbenstruktur kann beispielsweise auch an einem freien Randabschnitt von beispielsweise zwei der in das Gehäuseinnere ragenden horizontalen Streben jedes Wandelements ausgebildet sein, welche in diesem Fall weiter in das Gehäuseinnere hineinragen als die übrigen der horizontalen Streben des Wandelements.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Gehäuse mehr als eine Kammer aufweisen.
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Das kann bedeuten, dass wenn das Gehäuse beispielsweise drei plattenförmige Querstege aufweist, und jeweils zwischen zwei Querstegen eine Kammer ausgebildet ist, in diesem Fall zwei Kammern ausgebildet sein können, wobei der dann mittlere Quersteg, mit seiner einen Seitenfläche die eine Kammer und mit seiner anderen Seitenfläche die andere Kammer begrenzt. Ferner kann auf dieselbe Weise ein Gehäuse mit vier Querstegen drei Kammern bereitstellen. Es kann aber auch zweckmäßig sein, dass jede Kammer von zwei Querstegen begrenzt wird, die nicht zur Begrenzung einer benachbarten Kammer dienen. In letzterem Fall können auch zwei Querstege dicht nebeneinander, d.h. ohne Abstand zwischen sich, die Begrenzung jeweils einer Kammer bilden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zum Verschließen des Gehäuses nach oben hin an der Oberseite des Gehäuses mindestens ein Deckenelement lösbar abgestützt sein.
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Das bedeutet, dass beispielsweise für ein automatisiertes Beladen bzw. Entnehmen mit/von Substraten in das/aus dem Gehäuse das Deckenelement von dem Gehäuses abgenommen bzw. entfernt werden kann, so dass ein Einsetzen/Entnehmen von Substraten von der freien Oberseite des Gehäuses her möglich ist. Das Deckenelement kann mit seinen Randabschnitten beispielsweise auf der freien Oberkante der Querstege aufliegen. Das Deckenelement kann mit seinen Randabschnitten alternativ oder zusätzlich auf den freien Oberseiten der in die Kammer ragenden Abschnitte des Wandelements aufliegen. Gemäß anderen Ausgestaltungen kann das Deckenelement mit seinen beiden entsprechenden Rändern an den freien oberen Endabschnitten der Seitenplatten dicht anliegen oder nahezu dicht anliegen.
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Ferner kann das auf der Oberseite des Gehäuses abgestützte Deckenelement eine obere Begrenzung eines Strömungskanals bilden, welcher von dem Gehäuse, d.h. von der Bodenplatte unten, der Deckplatte oben, zwei einander gegenüberliegend angeordneten Querstegen seitlich und den eine Durchgangsöffnungs-Struktur aufweisenden Wandelementen in den einander gegenüberliegenden Öffnungen der zwei einander gegenüberliegend angeordneten Seitenplatten bereitgestellt wird. Das Deckenelement kann von der freien Oberseite des Gehäuses, also von oben her auf dem Gehäuse abgelegt werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jeder Kammer ein Deckenelement zugeordnet sein. Für den Fall, dass in dem Gehäuse drei Kammern ausgebildet sind, können drei separate Deckenelemente vorgesehen sein, wobei jede Kammer von einem Deckenelement nach oben hin verschlossen sein kann. Das bedeutet, dass jede Kammer für sich durch Entfernen des entsprechenden Deckenelements nach oben hin geöffnet werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Deckenelement ein Glaskeramikmaterial, wie beispielsweise Robax oder Resitan, aufweisen. Glaskeramiken weisen einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine sehr gute Thermoschockbeständigkeit auf, so dass ein Deckenelement aus einer Glaskeramik für das Gehäuse, das einem Temperaturbereich von 20°C bis 600°C unbeschadet ausgesetzt werden kann, gut geeignet ist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können an der freien Unterseite der Bodenplatte Positionierungselemente zum Positionieren des Gehäuses angeordnet sein.
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Die Positionierungselemente können an der freien Unterseite des Gehäuses angeordnet und zum Fixieren bzw. Arretieren des Gehäuses beim Transport desselben beispielsweise auf einem Wagen/Karren ausgebildet sein. Ferner können dieselben oder weitere Positionierungselemente an der freien Unterseite des Gehäuses zum Fixieren oder Ausrichten des Gehäuses auf/an Transportmitteln (wie beispielsweise einem Schienensystem) eingerichtet sein, auf denen bzw. mittels derer das Gehäuse durch einzelne oder nacheinander angeordnete Arbeitsstationen geführt bzw. transportiert wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Positionierungselemente aus beschichtetem Edelstahl hergestellt sein. Ein geeignetes Material, mit dem die Positionierungselemente aus Edelstahl beschichtet sein können, ist beispielsweise Titannitrid (TiNi).
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielgebenden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Perspektivdarstellung eines Gehäuses gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
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2 eine schematische Teilschnittansicht eines Gehäuses gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
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3 eine schematische Draufsicht auf einen Abschnitt eines noch oben offenen Gehäuses gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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In 1 ist eine schematische Perspektivdarstellung eines Gehäuses gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt.
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Das Gehäuse 100 ist zum Aufnehmen einer Mehrzahl von Substraten 90 ausgebildet und weist eine Bodenplatte 10 auf. Die Bodenplatte 10 kann eine einstückige, ebene Platte sein oder kann beispielsweise ein Gefach aus CFC-Material mit einer auf dem Gefach abgestützten Platte aufweisen, deren freie Oberseite die innere Bodenfläche des Gehäuses 100 bildet.
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Das Gehäuse 100 weist ferner zwei mit einem Abstand voneinander angeordnete Seitenplatten 20 auf. Die Seitenplatten 20 können mit der Bodenplatte 10 beispielsweise einstückig hergestellt sein oder können mit der Bodenplatte 10 beispielsweise mittels einer Steckverbindung formschlüssig verbunden oder verankert sein. Die Seitenplatten 20 können jeweils einstückig hergestellt sein oder aber mehrere nebeneinander angeordnete Seitenplattenabschnitte aufweisen. Zum Montieren/Befestigen der mehreren Seitenplattenabschnitte an der Bodenplatte 10, können beispielsweise Halterungen zum Beispiel in Form von Pfosten, Leisten oder dergleichen vorgesehen sein, die in der Bodenplatte verankert werden können, wobei die Seitenplattenabschnitte mit ihren Seitenrändern mit den dazwischen angeordneten Pfosten verbunden bzw. gekuppelt werden können. Mit anderen Worten kann zwischen jeweils zwei einander benachbart angeordneten Seitenplattenabschnitten ein Pfosten angeordnet sein, wobei ferner am vorderen freien Seitenrand des in Reihe anordneten vorderen Seitenplattenabschnitts und am hinteren freien Seitenrand des in Reihe anordneten letzten der Seitenrandabschnitte jeweils ein Pfosten vorgesehen sein kann.
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Darüber hinaus weist das Gehäuse 100 plattenförmige Querstege 30 auf, die in einem Winkel zu den Seitenplatten 20 und jeweils mit einem Abstand voneinander angeordnet sind.
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Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform sind die plattenförmigen Querstege 30 in einem Winkel von 90° zu den Seitenplatten 20 angeordnet.
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Von der Bodenplatte 10, den zwei Seitenplatten 20 und zwei Querstegen 30 wird jeweils eine an fünf Seiten begrenzte Kammer 110 zum Aufnehmen von Substraten gebildet. Das in 1 dargestellte Gehäuse 100 weist drei Kammern 110 auf, wobei die innerhalb des Gehäuses 100 schematisch angedeuteten Querstege 30, jeweils einen Quersteg 30 aufweisen können oder zwei relativ dicht nebeneinander angeordnete Querstege 30 aufweisen können, derart, dass jede Kammer 110 von zwei separaten Querstegen 30 begrenzt wird.
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Die Querstege 30 können an ihren der Bodenplatte 10 zugewandten Endabschnitten beispielsweise Steckverbindungsabschnitte (nicht dargestellt) aufweisen, welche mit komplementär ausgebildeten Steckverbindungsabschnitten in der Bodenplatte 10 in Eingriff gebracht werden können, so dass die Querstege 30 an der Bodenplatte 10 gehalten werden. Alternativ oder zusätzlich zu einer solchen Verbindung können die Querstege 30 an ihren den Seitenplatten 30 zugewandten Randabschnitten Stecklaschen 33 aufweisen, die in entsprechende, in den Seitenplatten 20 ausgebildete Stecknuten 22 eingesteckt werden können.
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Die Bodenplatte 10, die Seitenplatten 20 und die Querstege 30 können aus einem Material hergestellt sein, das zur Verwendung in einem Temperaturbereich von 20°C bis 600°C geeignet ist. Ein Material, dass zur Verwendung des Gehäuses 100 in dem vorgenannten Temperaturbereich geeignet ist, kann beispielsweise ein kohlenstofffaserverstärktes Kohlenstoff-Material (CFC) aufweisen, da dieses Material chemisch, thermisch und mechanisch ausreichend stabil ist, zur Verwendung im Vakuum geeignet ist und ein relativ geringes Eigengewicht aufweist.
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Zum Verschließen des Gehäuses 100 nach oben hin können an der Oberseite des Gehäuses 100 Deckenelemente 50 lösbar abgestützt sein. Die Deckenelemente 50 können aus einem Glaskeramikmaterial hergestellt sein. Das in 1 dargestellte Gehäuse 100 weist drei Deckenelemente 50 auf, wobei jeweils einer der Kammern 110 ein Deckenelement 50 zugeordnet ist, von welchen die drei Kammern 110 jeweils nach oben hin verschlossen werden können. Im Falle einer automatisierten Beladung/Entladung des Gehäuses 100 mit Substraten besteht die Möglichkeit, die Deckenelemente 50 mittels einer Handhabungseinrichtung (Roboter) mit Saugelementen von dem Gehäuse 100 zu entfernen bzw. wieder auf dem Gehäuse 100 anzuordnen.
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Jede Seitenplatte 20 bzw. jeder Seitenplattenabschnitt weist zumindest eine Öffnung 21 auf, in die ein Wandelement 40 mit einer Durchgangsöffnungs-Struktur eingesetzt ist, wobei jeder Kammer 110 eine Öffnung 21 in der Seitenplatte 20 zugeordnet ist. In dem Fall, dass die Seitenplatte 20 mehrere Seitenplattenabschnitte aufweist, kann jede Kammern von einem Seitenplattenabschnitt der Seitenplatte 20 seitlich begrenzt werden, wobei dann beispielsweise jeder der Seitenplattenabschnitte eine Öffnung aufweist, in die ein Wandelement 40 mit einer Durchgangsöffnungs-Struktur eingesetzt ist.
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Die Öffnungen 21 in den einander gegenüberliegenden Seitenplatten 20 (bzw. den einander gegenüberliegenden Seitenplattenabschnitten) können gleichgroß ausgebildet sein und miteinander fluchten. Ferner können die Wandelemente 40, die in den Öffnungen 21 der einander gegenüberliegenden Seitenplatten 20 aufgenommen sind, eine einander entsprechende Durchgangsöffnungs-Struktur aufweisen.
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Das in 1 dargestellte beispielgebende Gehäuse 100 weist drei Kammern 110 auf, wobei jeder Kammer 110 zwei einander gegenüberliegend angeordnete Wandelemente 40 zugeordnet sind. Das kann bedeuten, dass jede der beiden Seitenplatten 20 mit drei Öffnungen 21 ausgebildet ist, in denen die Wandelemente 40 abgestützt sind, oder dass jede Seitenplatte 20 drei Seitenplattenabschnitte mit jeweils einer Öffnung 21 aufweist, wobei jeder Kammer 110 zwei einander gegenüberliegend angeordnete Seitenplattenabschnitte zugeordnet sind.
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Die in den Öffnungen 21 der Seitenplatten 20 angeordneten Wandelemente 40 weisen jeweils eine Durchgangsöffnungs-Struktur, das heißt eine vorbestimmte Anordnung von Durchgangsöffnungen auf, die zum gleichmäßigen Durchströmen der Kammern 110 mit einem vorbestimmten Volumenstrom eingerichtet sind. Das bedeutet, dass die Durchgangsöffnungen in dem Wandelement derart gestaltet sind, dass ein beispielsweise Luftstrom, der, wie in 1 schematisch dargestellt, auf die beispielsweise drei Wandelemente 40 aufgebracht wird, durch die Durchgangsöffnungen in den entsprechenden Wandelementen 40 hindurch in die Kammern 110 eintreten kann, die drei Kammern 110 des Gehäuses 100 gleichmäßig und turbulenzarm durchströmen kann (und damit gleichmäßig und turbulenzarm entlang der Oberflächen der in den Kammern 110 aufgenommenen Substrate strömen kann), und auf der Gegenseite aus den Durchgangsöffnungen der Wandelemente 40 wieder austreten kann.
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Auf diese Weise können die in dem Gehäuse 100 aufgenommenen Substrate 90, die parallel zu der auf das Wandelement 40 aufgebrachten Volumenströmungsrichtung in dem Gehäuse 100 ausgerichtet sind, gleichmäßig umströmt werden. Der vorbestimmte Volumenstrom kann anstelle des beispielgebend benannten Luftstromes beispielsweise in Form eines Reaktivgases oder Materialdampfes durch das Gehäuse 100 bzw. die Kammern 110 hindurchströmen, welches mit der Oberfläche der Substrate 90 reagieren kann, wobei die Durchgangsöffnungs-Struktur dazu beitragen kann, dass die Oberflächen aller in dem Gehäuse 100 aufgenommenen Substrate 90 nach der Behandlung eine gleichmäßige bzw. gleichförmige Oberflächenstruktur aufweisen.
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Mit anderen Worten wird von dem Gehäuse 100 bzw. wird von den in dem Gehäuse 100 bereitgestellten Kammern 110 jeweils ein Strömungskanal bereitgestellt, der an zwei einander gegenüberliegenden Seiten von zwei Querstegen 30, an der Oberseite von dem Deckenelement 50, an der Unterseite von der Bodenplatte 10 und an den anderen der zwei einander gegenüberliegenden Seiten von den zwei Seitenplatten 20 mit den die Durchgangsöffnungs-Struktur aufweisenden Wandelementen 40 begrenzt wird.
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In jeder der Kammern 110 des Gehäuses 100 kann eine Mehrzahl von plattenförmigen Substraten 90 (2) aufgenommen werden, wobei die Substrate 90 im Wesentlichen parallel zu den Querstegen 30 auf einer ihrer Längsseite stehen und vermittels einer Stützstruktur 60 (2) mit einem Abstand voneinander gehalten werden.
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Wie ferner aus 1 ersichtlich ist, können die plattenförmigen Querstege 30 eine zur Oberseite des Gehäuses hin offene Ausnehmung 31 aufweisen, die beispielsweise zum horizontalen Hineinführen einer Handhabungsanordnung (nicht dargestellt) in die Kammern 110 für ein beispielsweise automatisiertes Beladen und Entnehmen mit/von Substraten 90 in die/aus den Kammern 110 ausgebildet ist, wobei die Handhabungsanordnung nach dem Abgeben oder Aufnehmen eines Substrates 90 vertikal nach oben aus der Kammer 110 bzw. dem Gehäuse 100 herausgeführt werden kann. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Ausnehmung 31 die Form eines gleichschenkligen Trapezes auf, wobei von der kürzeren der zwei Parallelseiten die untere Kante der Ausnehmung 31 gebildet wird. Die Ausnehmung 31 kann aber auch verschiedene andere, nach oben hin offene Formen aufweisen, solange ein Hineinführen einer Handhabungsanordnung in die Kammern 110 durch die Ausnehmung 31 hindurch ermöglicht wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können an der freien Unterseite der Bodenplatte 10 Positionierungselemente (nicht dargestellt) zum Positionieren des Gehäuses angeordnet sein.
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Die Positionierungselemente, die beispielsweise in Form von Leisten, partiell angeordneten Vorsprüngen oder dergleichen ausgebildet sein können, können zum Fixieren bzw. Arretieren des beispielsweise mit Substraten 90 bestückten Gehäuses 100 beim Transportieren des Gehäuses beispielsweise auf einem Transportwagen oder dergleichen eingerichtet sein. Ferner können dieselben oder weitere Positionierungselemente an der freien Unterseite der Bodenplatte 10 des Gehäuses 100 zum Fixieren oder Ausrichten des Gehäuses 100 auf/an Transportmitteln, wie beispielsweise Führungsschienen/einem Schienensystem oder dergleichen, eingerichtet sein, auf denen bzw. mittels derer das mit Substraten 90 bestückte Gehäuse 100 durch einzelne oder nacheinander angeordnete Arbeitsstationen, wie beispielsweise eine Erwärmungskammer, eine Beschichtungskammer, eine Abkühlkammer oder dergleichen geführt bzw. transportiert wird. Die Positionierungselemente können in an der Unterseite der Bodenplatte 10 vorgesehene Steckanordnungen haltbar eingesetzt bzw. fest mit der Bodenplatte 10 verklemmt werden. Die Positionierungselemente können jedoch auch mittels mechanischer Verbindungselemente (wie z.B. Schauben/Muttern) an der Bodenplatte 10 befestigt werden, welche beispielsweise aus einem CFC-Material hergestellt sind, da diese mechanischen Verbindungselemente beispielsweise für den Einsatz in Hochtemperaturanwendungen geeignet sind.
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Aus 2 ist eine schematische Teilschnittansicht eines Gehäuses 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt, bei dem die Deckenplatte 50 entfernt ist.
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Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Abschnitt eines teilweise geschnittenen Gehäuses 100 gezeigt, anhand dessen ein Ausführungsbeispiel eines Wandelements 40 näher erläutert werden soll. Dargestellt sind eine Bodenplatte 10, eine an einem der Längsrandabschnitte der Bodenplatte 10 angeordnete Seitenplatte 20 und einer der Querstege 30, der sowohl mit der Seitenplatte 20 als auch mit der Bodenplatte 10 form- und/oder stoffschlüssig verbunden sein kann. Die Seitenplatte 20 weist eine Öffnung 21 auf, in welcher das Wandelement 40 positioniert ist, wobei das Wandelement mit einem Abschnitt über die Außenseite der Seitenplatte vorsteht und mit seinem gegenüberliegenden Abschnitt in des Gehäuse 100 bzw. die Kammer 110 hineinragt. Das Wandelement 40 weist eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten und vertikal ausgerichteten plattenförmigen Streben 41 auf, die im Wesentlichen parallel zu dem Quersteg 39 ausgerichtet sind. Darüber hinaus weist das Wandelement 40 eine Mehrzahl von in vertikaler Richtung übereinander angeordnete und horizontal ausgerichtete plattenförmige Streben 42 auf, die im Wesentlichen parallel zu der Bodenplatte 10 ausgerichtet sind. Die vertikalen Streben 41 und die horizontalen Streben 42 können in Form eines Kreuz-Gefaches derart ineinander gesteckt werden, dass zwischen jeweils zwei einander benachbart angeordneten horizontalen Streben 42 und zwei einander benachbart angeordneten vertikalen Streben 41 ein Fach bzw. eine Durchgangsöffnung gebildet wird, die eine im Querschnitt im Wesentlichen rechteckige Form haben kann. Wenn, wie bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, die Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten horizontalen Streben 42 und die Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten vertikalen Streben 41 jeweils gleich sind, kann von dem Wandelement 40 eine Durchgangsöffnungs-Struktur mit gleichgroßen bzw. gleichförmigen Durchgangsöffnungen bereitgestellt werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Wandelement 40, das heißt, können die vertikal ausgerichteten Streben 41 und/oder die horizontal ausgerichteten Streben 42 aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kohlenstoff-Material (CFC) hergestellt sein. Ebenso kann das Wandelement 40 auch aus einem anderen Material oder auch einstückig hergestellt sein, sofern das Material zur Verwendung in einem Temperaturbereich von 20°C bis 600°C geeignet und vakuumtauglich ist.
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Wie ferner aus 2 ersichtlich, können gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen die horizontalen Streben 42 eine Breite 42a aufweisen, die geringer ist, als die Breite der vertikalen Streben 41, wobei die freien Ränder 42b der horizontalen Streben 42 an der über die Außenseite der Seitenplatte 20 vorstehenden Seite bündig mit den freien Rändern 41b der vertikalen Streben 41 abschließen können. Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Breite 42a der horizontalen Streben 42 halb so groß sein wie die Breite der vertikalen Streben 41 jedoch um einiges größer als die Dicke der Seitenplatte 20 derart, dass die horizontalen Streben 42 nicht nur nach außen über die Seitenplattenebene sondern mit ihrem anderen Randabschnitt auch in das Gehäuse bzw. die Kammer 110 hinein vorstehen. Gemäß verschiedenen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Breite der horizontalen Streben 42 aber auch annähernd so groß wie die Breite der vertikalen Streben 41 sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Gehäuse 100 eine Stützstruktur aufweisen, von welcher die plattenförmigen Substrate 90 an ihren seitlichen Randabschnitten mit einem Abstand voneinander abstützbar sind.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, kann die Stützstruktur zumindest einen kammleistenförmigen Abschnitt 60 aufweisen, der sich im Wesentlichen parallel zu der Seitenplatte 20 erstreckt und der gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen mit dem Wandelement 40 gekuppelt sein kann. Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der kammleistenförmige Abschnitt 60 (im Folgenden auch als Kammleiste 60 bezeichnet) mit den vertikal angeordneten Streben 41 des Wandelements 40 gekuppelt. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Kammleiste 60 jedoch auch integral mit dem Wandelement 60 ausgebildet sein.
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Die leistenförmige Kammleiste 60, die sich bei der dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen entlang des Wandelements 40 erstreckt, kann an ihrer dem Wandelement 40 zugewandten Seite eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Steckschlitzen 62 aufweisen, in die jeweils ein Randabschnitt 41c einer vertikal ausgerichteten Strebe 41 eingesteckt werden kann. Auf diese Weise kann die Kammleiste 60 beispielsweise an dem Wandelement 40 klemmbefestigt werden.
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Ferner kann die Kammleiste 60 an ihrer dem Gehäuse- oder Kammerinneren zugewandten freien Seite, d.h. an ihrer dem Wandelement 40 abgewandten Seite, eine Schlitzstruktur oder Kerbenstruktur mit einer Mehrzahl von mit einem Abstand voneinander ausgebildeten Schlitzen/Kerben 61 aufweisen. Die Schlitzen/Kerben 61 können eine Öffnungsweite haben, die zum bequemen Aufnehmen eines Randabschnitts 91 eines Substrats 90 ausgebildet ist.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, können gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen die Steckschlitze 62 zum Ineinandergreifen mit jeweils einem Randabschnitt 41c einer der vertikalen Streben 41 und die Schlitze/Kerben 61 zum Aufnehmen des Randabschnitts 91 eines Substrates 90 aufeinander ausgerichtet sein, so dass die in dem Gehäuse aufgenommenen Substrate 90 im Wesentlichen auf die vertikalen Streben 41 des Wandelements 40 ausgerichtet sind. Da sich jeweils zwischen zwei einander benachbarten vertikalen Streben 41 Durchgangsöffnungen der Durchgangsöffnungs-Struktur erstrecken, kann ein Volumenstrom, der beispielsweise senkrecht auf die Seitenplatte 20 und damit im Wesentlichen senkrecht auf das Wandelement 40 aufgebracht wird, im Wesentlichen auf geradem Weg und störungsfrei zwischen den Substraten 90 hindurchströmen.
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Um die Substrate 90 stabil in dem Gehäuse 100 zu halten, können an jeder Kammerseite, das heißt entlang jedes der Wandelemente 40, zwei oder mehr Kammleisten 60 angeordnet sein. Beispielsweise kann sich in Vertikalrichtung betrachtet eine der Kammleisten 60 etwa im oberen Drittel des Gehäuses 100 und eine weitere Kammleiste 60 im unteren Drittel des Gehäuses 100 erstreckt. Um die Substrate 90 im Wesentlichen vertikal in dem Gehäuse 100 bzw. der Kammer 110 zu halten, können die Schlitze/Kerben 61 in einer oberen Kammleiste 60 und die Schlitze/Kerben 61 in einer unteren Kammleiste 60 miteinander fluchten bzw. aufeinander ausgerichtet sein.
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In 3 ist eine schematische Draufsicht auf einen Abschnitt eines nach oben hin offenen Gehäuses 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigt.
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Bei dem in 3 dargestellten Abschnitt eines Gehäuses 100 gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform sind eine Seitenplatte 20, ein vorderer Quersteg 30, ein mit einem Abstand von dem vorderen Quersteg 30 angeordneter zweiter Quersteg 30, von welchen gemeinsam eine erste Kammer 110 in dem Gehäuse 100 begrenzt wird, und ein dritter Quersteg 30 dargestellt, der im Wesentlichen unmittelbar hinter dem zweiten Quersteg 30 angeordnet ist und welcher eine weitere Kammer in dem Gehäuse 100 an einer Seite begrenzt. Die Seitenplatte 20 weist eine Öffnung 21 auf, in welcher ein Wandelement 40, das beispielsweise eine Mehrzahl von vertikal ausgerichteten Streben 41 und eine Mehrzahl von horizontal ausgerichteten Streben (nicht dargestellt) aufweisen kann, eingesetzt ist. In dem Gehäuse 100 ist eine Stützstruktur (nicht sichtbar) angeordnet, die sich im Wesentlichen entlang des Wandelements 40 erstecken kann. Von dem Stützelement können die im Wesentlichen parallel zu den Querstegen 30 in das Gehäuse 100 eingesetzten Substrate 90 auf ihrer einen Längsseite stehend gehalten werden, derart, dass die vertikal ausgerichteten Streben 41 des Wandelements 40 und die eingesetzten Substrate 90 im Wesentlichen jeweils aufeinander ausgerichtet sind, so dass zwischen einander benachbarten vertikal ausgerichteten Streben 41 und Substraten 90 ein durch das Gehäuse 100 führender Kanal (bzw. eine Flucht) gebildet wird und ein von außen her auf das Wandelement 40 aufgebrachter Volumenstrom im Wesentlichen turbulenzarm zwischen den Substraten 90 hindurchströmen und auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 100 aus diesem austreten kann.
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Wie ferner aus 3 ersichtlich ist, kann das Gehäuse 100 mit einer Stützleiste 32 versehen sein, die sich im Wesentlichen parallel zu und entlang der Seitenplatte 20 erstrecken kann und mit den Querstegen 30 verbunden sein kann. Die Stützleiste, die zum Stabilisieren der Gehäusebauteile dienen kann, kann sich mit einem Abstand oberhalb der Wandelemente 40 oder in Anlage auf den in das Gehäuse 100 ragenden Randabschnitten der vertikalen Streben 41 angeordnet sein. Die Stützleiste 32 kann ferner als Auflage für Randabschnitte der Deckenelemente (nicht dargestellt) dienen.
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Das Gehäuse 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann beispielsweise zum Aufnehmen von 144 Substraten 90 mit einer Substrat-Abmessung von 1600mm × 750mm × 3mm eingerichtet sein. Fern kann das Gehäuse 100 als Aufnahme bzw. Träger für Substrate dienen, die vermittels des Gehäuses als Paket durch Behandlungskammern geführt werden, in welchen beispielsweise Bearbeitungstemperaturen zwischen 20°C und 600°C vorkommen können und in welchen ein Vakuum vorherrschen kann. Aufgrund der vorbeschriebenen Ausgestaltung des Gehäuses 100 weist das Gehäuse 100 ein relativ geringes Gewicht auf und weist während des Transportes von Substraten Formstabilität sowie thermische Stabilität auf. Ferner zeichnet sich das Gehäuse auch während der Behandlung der Substrate in entsprechenden Bearbeitungskammern (was beispielsweise Aufwärmen, Abkühlen, einen Diffusionsprozess umfassen kann) durch Formstabilität, thermische Stabilität und chemische Stabilität aus.
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Darüber hinaus kann das Gehäuse 100 beispielsweise aufgrund der in den Öffnungen der Seitenplatten 20 aufgenommenen Wandelemente 40 für die seitlichen Kanten der Substrate 90 Schutz vor einem unkontrollierten Abkühlen bereitstellen.
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Darüber hinaus kann vermittels der Wandelemente 40 mit ihrer vorbestimmten Durchgangsöffnungs-Struktur ein gleichmäßiges Durchströmen das Gehäuses mit einem definierten Luft-, Gas- oder Volumenstroms (Erzeugung einer Kolbenströmung) bereitgestellt werden, wodurch die in dem Gehäuse aufgenommenen Substrate gleichmäßig umströmt werden können.
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Mit anderen Worten kann das Gehäuse gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen auch zur Verwendung in einem Gasdiffusionsofen verwendet werden, in welchem auf der Oberfläche der Substrate in einem thermisch induzierten Gasphasendiffusionsprozess chemische Reaktionen durchgeführt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007063017 A1 [0003]
