用于对电极调温的系统以及具有这样的系统的加工设备的制作方法

本发明涉及一种用于对一个或多个电极调温的系统。在此，对所述一个或多个电极调温通过热导管实现，由此由调温装置能实现对电极均匀调温和电解耦。此外，本发明涉及一种具有这样的系统的加工设备。

背景技术：

在半导体技术、例如太阳能电池制造和表面技术、如光学镜片涂层的大量方法中应用处理工艺，在这些处理工艺中能量通过电极引入。对此的示例特别是用于施加、去除或改变覆层的等离子体工艺。所使用的电极在此也可以用作基层支架或气体供应器。通常应将所使用的电极保持在确定的温度上，例如以便将一个或多个基层置于对于所规定的工艺合适的温度并且保持在所述温度上或者以便避免过强地加热电极。

为了对这样的电极实现均匀调温，常见地使用流体系统或电阻性的加热器作为调温装置。在流体系统中，电极被流体、例如油、水或气体穿流，其中，流体由外部供应并且又向外部导出。电阻性的加热器要么作为面状元件要么作为直线或卷绕的加热丝设置在电极上或电极中，其中，为加热器与电极功率无关地由外部供应电能。然而在这两种情况中，电极功率的一部分通过调温装置向外部导出，由此供本来的加工工艺使用的功率减少并且也可能损害调温装置本身的部件。因此，通常耗费的绝缘或滤波电路是必要的，以便将调温装置与电极电解耦。这特别是对于高频电极、例如频率在10khz至100mhz的范围中的电极功率中是重要的。

此外，流体系统(特别是当油用作流体时)还具有其他缺点。这样，电极或基层支架借助于油加热装置可达到的温度例如限制于约350℃。此外，基于通过流体在流动通过电极或基层支架期间的热量散发而出现在流体进入电极的地方与流体从电极排出的地方之间的温度差，由此不可能均匀地对电极调温。同样因为如此，在流体系统、特别是基于油的调温装置中存在在工艺设备之内泄露的危险，这与用于清洁设备的巨大耗费相联系。

电阻性的加热器的缺点在于，这些加热器仅允许加热电极或基层支架，然而不允许主动冷却。

原则上也已知使用热导管、也称为热管，特别是用于冷却覆层设备中的元件。这样，例如wo95/16804a1描述借助于热导管对气体分配板冷却，所述热导管垂直于气体分配盘的流出表面延伸并且在一个端部上被冷却套包围，冷却液体流动通过所述冷却套并且在此与热导管的表面直接接触。在ep2481831a1中也提到应用用于从高频电极导出热量的热导管，而电极的加热通过热催化器、电阻性的加热器或加热流体进行。

技术实现要素：

本发明的任务在于，提供一种改善的用于对电极、特别是高频电极调温的系统和一种具有这样的系统的处理设备，其中，保证在调温装置和电极之间的良好电解耦并且避免或减少现存的调温系统的其他缺点。

所述任务通过按照独立权利要求的系统以及处理设备来解决。优选的实施形式位于从属权利要求中。

按照本发明的用于对电极调温的系统具有至少一个热导管、至少一个耦合元件和至少一个调温装置。热导管适合于至少部分地并且以至少一个第一端部设置在电极中，而耦合元件适合于加热或冷却所述热导管的第二端部。调温装置又适合于加热或冷却耦合元件并且因此用作关于电极的热源或热宿。在此，电极和调温装置相互电流分开，从而调温装置与电极电解耦。电极本身并非必要地是按照本发明的用于对电极调温的系统的组成部分，而电极与用于对电极调温的系统相互协调并且适合于相互耦合。为此，所述电极至少适合于至少将热导管的第一端部容纳在电极的内部中。

热导管、也称为热管是由包套材料制成的管，所述管配设有特殊的内部结构、例如毛细管或嵌入的金属丝编织网。工作介质位于热导管的封闭容积内，所述工作介质填充部分成液态、部分成蒸汽态的体积。在此，热量从工作介质蒸发的热量输入处传递至工作介质又冷凝的热量输出处，在热量输入处。由于高的热流密度，因此大的热流(例如50w)能在相对小的热量输入面(例如5cm²)时在相对大的路程(例如40cm)上在非常短的时间(例如在几秒)内以在热导管的整个长度上的非常小的温度梯度(约0.5k)来输送。对于本领域技术人员已知热导管的不同实施形式。包套材料例如可以是金属如铝、铜、镀镍的铜、不锈钢或由不同金属制成的合金，但也可以是玻璃或陶瓷或复合材料。在此，管可以使具有圆形、椭圆形、四角或多角形或任意其他的横截面，其中，所述横截面也可以非常扁平(几乎带状或面状)地构造。作为工作介质可以按照希望的温度范围使用例如水、钠或汞。热导管的数量和形状以及在使用多个热导管时热导管的布置结构可以按照要传递的热量和电极的几何形状来选择。在此，热导管可以实施为直棒或者以弯曲的形状实施，其中，多个弯曲部、例如以迷宫形状或三维的弯曲部也是可能的。

热导管到电极上的热耦合通过热传导进行，其中，所述热导管插接、夹紧、旋拧、粘接或焊接到电极中。

本领域技术人员根据现有的边界条件、例如工艺气体、要达到的电极温度、电极材料、电极电压的传递等借助于其知识来选择所述至少一个热导管的材料和几何形状、其布置结构和紧固在电极之内的方式。因此，例如可以利用金属热导管来将电极电压从电压供应装置输送到电极上。

所述电极可以包括不同材料或包括由不同材料制成的层构造，其中，然而电极的至少一个组成部分是导电的，以便在电极上达到电势的希望的分布。典型的电极材料是铝、石墨、不锈钢或复合材料。通常，电极是扁平体，所述扁平体具有两个相对置的表面，所述表面(关于这些表面的距离)具有大的横向尺寸。至少一个所述表面用于产生电场和/或保持一个或多个基层并且以下被称为作用面。因此，按本申请的意义，不加载电压并且接地或浮动的基层支架应被理解为电极。然而，电极例如也可以是气体分配器或包含这样的气体分配器。电极的电接通可以利用低频至高频的直流电压或交流电压进行，其中，按照本发明的系统特别适合于对电极调温，所述电极加载高频电压，例如加载13.56mhz或40mhz的频率。电极可以由一件或由多个部件、例如由半壳组成，其中，各个部件通过铆接、熔焊、钎焊、粘接、拧紧、夹紧或其他接合技术相互连接。在电极中优选构成有用于容纳所述至少一个热导管的凹部，所述一个或多个热导管可以插入、旋入或置入到所述凹部中。所述一个或多个热导管至少部分地以其纵向延伸尺寸(在热导管的第一和第二端部之间)平行于电极的作用面延伸。

所述耦合元件借助于调温装置加热或冷却，所述耦合元件用于将热量传递到所述热导管上或从所述至少一个热导管传递出。

在第一实施形式中，所述耦合元件是电极的外表面的至少一部分，其中，热导管的第二端部邻接于所述外表面的该部分。在此，耦合元件在此仅包括相当于电极的外表面的部分的传热面，其中，所述传热面相对于电极的其他区域具有提高的热吸收度。为此，电极的外表面的该部分例如可以以炭黑、石墨或漆涂黑，该部分的表面被粗糙化或者配设有其他高吸收的薄的(厚度小于或等于50μm)覆层。铝电极例如可以在外表面上被阳极氧化处理。优选地，所述具有耦合元件的外表面不具有电极的作用面。此外优选地，所述外表面的整个面形成耦合元件。第一实施形式特别适合于将红外辐射器用作调温装置，其中，耦合元件具有在红外辐射器的谱区域中大于或等于0.5、优选在0.7至0.9的范围内的热吸收度(发射率)，而电极的其余区域按照覆层度具有约0.2的发射率。耦合元件的面积优选明显小于电极的作用面并且例如为小于作用面的15％并且例如小于整个电极表面(电极的上侧和底侧以及外侧)的10％。热导管到耦合元件上的热耦合通过热传导进行。所述一个或多个热导管从耦合元件在电极之内延伸超过电极的作用面，从而热量均匀地在电极的作用面上分布并且作用面被均匀地调温，例如在作用面的整个延伸尺寸上的温度差为0.5k。

在按照本发明的系统的第二实施形式中，所述耦合元件是与电极分开的由具有高导热性的材料制成的基体，其中，所述耦合元件适合于设置在电极的外表面的如下区域中，所述区域邻接于电极的可至少设置有热导管的第二端部的体积区域。亦即，热导管在使用按照本发明的系统时完全设置在电极之内，而耦合元件在热导管的第二端部所在的区域中邻接于电极的外表面并且物理地例如通过夹紧或拧紧与电极连接，使得在耦合元件与电极之间存在良好的热传导。耦合元件因此借助于热传导通过位于所述耦合元件与热导管的第二端部之间的电极材料将热量传递到热导管上或者将热量从所述热导管导出。耦合元件可以由与电极相同的材料制成或者由不同的材料制成并且在希望的电极温度的范围内具有大于或等于20w/(m·k)、优选大于或等于150w/(m·k)的导热性，其优选大于或等于电极的材料的导热性。必要时，在耦合元件的材料选择方面也应考虑相对于在使用电极时针对处理工艺而存在的工艺环境的相容性。耦合元件与电极的接触面是电极中的热量输入面，所述接触面优选明显小于电极的作用面并且例如为小于作用面的15％并且例如小于整个电极表面(电极的上侧和底侧以及外侧)的10％。

在按照本发明的系统的第三实施形式中，所述耦合元件是与电极分开的由具有高导热性的材料制成的基体，在该基体中至少设置有热导管的第二端部。在此，耦合元件优选物理上不直接与电极连接但可以邻接于所述电极。当耦合元件和电极的材料具有不同的热膨胀系数时，这点是有利的。如果所述热膨胀系数对于耦合元件和电极是相同或近似相同时，则耦合元件也可以物理上、例如通过拧紧或夹紧与电极连接。耦合元件可以由与电极相同的材料制成或者由不同的材料制成并且在希望的电极温度的范围内具有大于或等于20w/(m·k)、优选大于或等于150w/(m·k)的导热性，其优选大于或等于电极的材料的导热性。必要时，在耦合元件的材料选择方面也应考虑相对于在使用电极时针对处理工艺而存在的工艺环境的相容性。

热导管到耦合元件上的热耦合在第三实施形式中通过热传导进行，其中，热导管可以插接、夹紧、拧紧、粘接或焊接到耦合元件中。耦合元件可以(类似于电极地)由一件或由部件、例如半壳组成，其中，各个部件通过铆接、熔焊、钎焊、粘接、拧紧、夹紧或其他接合技术相互连接。在电极中优选构成有用于容纳所述至少一个热导管的凹部，所述一个或多个热导管可以插入、旋入或置入到所述凹部中

在第二或第三实施形式的一种特殊的构造形式中，所述耦合元件由导电的材料制成，例如铝、铜、铜镀镍或石墨。如果在该实施形式中，耦合元件邻接于电极或热导管具有导电的包套材料，则耦合元件处于与电极相同的电势。此外，电极于是也可以通过耦合元件和/或热导管加载电极电压。

在第二或第三实施形式的另一种特殊的构造形式中，所述耦合元件由电绝缘的材料制成，例如氧化物陶瓷、例如al2o3、或非氧化物陶瓷例如氮化铝。

优选地，按照本发明的系统的第二或第三实施形式的耦合元件具有传热面，所述传热面是耦合元件的外表面并且耦合元件通过所述传热面与调温装置集成。“耦合元件的外表面”也被理解为进入到耦合元件中的孔的表面，其中，所述调温装置至少部分地设置在孔之内。传热面具有相对于耦合元件的其他区域提高的热吸收度或提高的导热性。为此，传热面可以被涂黑、被粗糙化或配设有高吸收的薄的覆层，如这点已经关于第一实施形式的耦合元件所描述的那样。优选地，所述热吸收度在调温装置的波长范围内大于或等于0.5、优选在0.7至0.9的范围内。如果在调温装置与耦合元件之间借助于热传导传递热量，则传热面也可以配设具有特别高的导热性的覆层，例如配设有由石墨、铜、银或金制成的覆层。传热面优选具有大于或等于150w/(m·k)的导热性。为了达到与调温装置的特别良好的热耦合，传热面优选是扩大的面。亦即，传热面例如具有比耦合元件的与传热面相对置的外表面更大的高度或宽度。然而，耦合元件的传热面优选明显小于电极的作用面并且例如为小于作用面的15％并且例如小于整个电极表面(电极的上侧和底侧以及外侧)的10％。

调温装置优选是红外辐射器或感应器，所述红外辐射器将热量通过热辐射传递到耦合元件上，所述感应器借助于交变磁场在耦合元件的材料中感应出涡流。在两种情况中，调温装置可以与耦合元件间隔开距离地设置，从而即使在导电的耦合元件时或在导电的耦合元件与导电的热导管时也不存在调温装置和电极之间的直接的或电流式的电耦合。对于将红外辐射器用作调温装置的情况，也可以在红外辐射器与耦合元件之间设置对于红外辐射可穿透的、但电绝缘的材料、例如石英玻璃并且保证在调温装置与电极之间的电解耦。

为了借助于热辐射冷却耦合元件，调温装置也可以是强冷却的冷却体。这样例如可以设置相对于耦合元件的传热面的石墨面并且冷却所述石墨面并且将所述石墨面用作用于耦合元件的辐射宿。

在其他优选的实施形式中，所述调温装置是电阻性的加热器或基于流体的装置，所述电阻性的加热器或基于流体的装置通过热传导将热量传导到耦合元件上或(在基于流体的装置时)由所述耦合元件将热量导出。如果耦合元件或(在存在与电极间隔开距离的耦合元件时)至少所述热导管由电绝缘的材料制成，则调温装置可以直接邻接于耦合元件。如果耦合元件和热导管由导电的材料制成，则在调温装置与耦合元件的传热面之间还设置有电绝缘体。利用该构造形式，虽然调温装置和电极不完全相互电解耦，但降低并且可良好计算电损耗并且因此可以在电极的电压供应装置中简单地考虑所述电损耗。

在另一种实施形式中，所述系统还包含温度测量单元和控制单元，其中，所述温度测量单元适合于确定与耦合元件的温度相关联的参数，控制单元适合于控制调温装置。温度测量单元在此可以包含热敏元件，所述热敏元件直接设置在耦合元件上。在耦合元件由导电的材料制成时，热敏元件优选与耦合元件电解耦。在其他变形方案中，温度测量单元可以包含高温计或光纤传感器。控制单元按照耦合元件的借助于温度测量单元确定的实际温度和耦合元件的预定的理论温度来控制调温装置。

按照本发明的处理设备具有处理室和至少一个在处理室之内的电极以及至少一个按照本发明的用于对电极调温的系统。如果处理室包含多于一个电极，则优选给每个电极分别配置一个独立的用于对电极调温的系统。亦即，所述至少一热导管和每个用于对电极调温的系统的耦合单元配置有恰好一个电极，其中，然而一个调温装置也可以被用于同时对多个电极或耦合元件进行调温。备选地也可能的是，分别与一个电极、但相应不同电极连接的热导管与仅一个耦合元件连接并且因此一个耦合元件配置给多个电极。优选地，所述处理设备适合于在处理室之内产生真空并且为此具有相应的装置和特性。

优选地，至少一个用于对电极调温的第一系统的调温装置设置在处理室之外。然而备选地，所述调温装置也可以设置在处理室之内。这样例如设置在例如由石英玻璃制成的套管之内的红外辐射器可以设置在处理室之内。该变形方案具有如下优点，即，套管相对于在处理室之内的气氛、例如真空密封并且因此在套管的内部中存在气氛压力下的定义的气体组成。由此不存在红外辐射器的运行电压方面的限制。

在一种优选的实施形式中，用于对电极调温的第一系统的调温装置设置在处理室之外并且第一系统的耦合元件完全设置在处理室之内。在这种情况下，所述调温装置优选是红外辐射器并且处理室具有辐射窗，红外辐射可以通过所述辐射窗由调温装置达到耦合元件。备选地，所述调温装置是感应器，其中，所述处理室可以匹配于交变磁场。在此有利地，在调温装置与电极之间的电解耦通过在调温装置与耦合元件之间的距离和位于其间的空气或必要时位于其间的真空来实现，所述空气或真空作为电介质起作用。

不言而喻地，其调温装置设置在处理室之外的第一系统的耦合元件也可以完全地或部分地设置在处理室之外。对于本领域技术人员已知穿过壁部的相应的绝缘套管。

优选地，所述处理设备具有多个电极和多个用于对电极调温的系统，其中，至少两个用于对电极调温的系统中的耦合元件通过至少一个附加的热导管相互连接。因此，可以补偿在各个耦合元件之间的温度差并且达到在所有电极上特别均匀的温度分布，配置给所述电极的耦合元件相互间通过附加的热导管连接。不言而喻地，备选地也可以为不同电极调整不同的温度，其中，所述电极的耦合元件于是不通过附加的热导管相互连接。

优选地，所述处理设备具有多个电极和多个用于对电极调温的系统，其中，所述电极的作用面分别平行于彼此并且相对置地设置。这相当于一个电极组，其中，电极在此可以竖直地上下相叠地或水平地并排地或沿着任意其他空间方向并排设置。在此，相邻的电极这样与一个或多个电压供应装置连接，使得这些电极能够加载不同的电极电压。因此，相邻的电极分别形成一个(平板)电容器，在所述电容器中例如可以使等离子体点火并且实施其他处理。在此优选地，具有第一电极电压的电极与具有与第一电极电压不同的第二电极电压的电极在组中交替地设置。给每个电极配置一个独立的用于对电极调温的系统，其中，每个耦合元件配置给恰好一个电极。用于对电极调温的系统的耦合元件分别是一个与电极分开的基体，如这点参照按照本发明的系统的第二或第三实施形式在上面所描述的那样。在此，每个耦合元件在其外表面的至少一个上具有与所配置的电极相同的电势。换言之，电极和耦合元件电耦合并且处于相同电势。为了降低在相邻电极的耦合元件之间的附加形成的(平板)电容器的电容并因此减少寄生等离子体点火的危险，配置给相邻的电极的耦合元件在垂直于相邻电极的距离的至少一个方向上相互位错地设置。亦即，耦合元件要么设置在电极的不同侧面上、优选设置在电极的相对置的侧面上，要么耦合元件(所述耦合元件于是仅在电极的侧向延伸尺寸的一部分上延伸)虽然设置在电极的相同侧上、但在此沿着电极的该侧向延伸尺寸相互位错地设置、优选一个耦合元件位于所属电极的侧向延伸尺寸的开始处而一个耦合元件位于所属电极的侧向延伸尺寸的结束处、亦即在侧向延伸尺寸的不同边缘上。

在所述处理设备的一种特别的实施形式中，至少一个用于对电极调温的系统的耦合元件与电压供应装置连接，并且所述耦合元件单独地或与所述相应的至少一个热导管共同地适合于对所配置的电极加载电极电压。换言之：如果耦合元件是导电的并且邻接于电极或者所述至少一个热导管也是导电的，则电极通过耦合元件供应电功率。以此，向电极的单独的电压输送装置可以由向耦合元件的电压输送装置来代替，这关于电极上的空间需要并且对处理设备的其他特性有积极作用。例如可以减少真空绝缘套管的数量并且避免寄生等离子体或节省附加的电绝缘，所述电绝缘应在向(一个或多个)单独地输送电压时应阻止形成寄生等离子体。如果存在附加的热导管，则所述附加的热导管也可以用于将电极电压输送到耦合元件上。

按照本发明的系统和按照本发明的处理设备具有如下优点：

-在电极之内可达到非常均匀的温度分布(小于或等于0.5k温度差)，

-非常快的热传递、特别是2至3k/s的高的加热率是可能的，

-不影响使用电极的等离子体工艺，因为所述系统的所有材料可选择为与工艺相容的并且通过热导管不引入附加的电磁场，

-通过电极与调温装置的至少尽可能的电解耦来避免或最小化在对电极加载电功率时的电损耗，

-通过电极与调温装置的至少尽可能的电解耦来保护调温装置以免由于高频的电极电压而损伤，其中，滤波电路不是必需的，

-用于对电极调温的成本有利且可多方面设计的变形方案，其中冷却也是可能的，

-通过在处理室中使液体或气态异物的体积最小化来使泄露危险最小化，

-使处理室或整个处理设备的维护耗费最小化，

-通过部件的多重功能(例如热导管用于传递热量并且用于将电压输送到电极上)使必需的真空绝缘套管的数量最小化。

以下应借助实施形式和附图说明本发明。在此，各个元件及其相互间的关系未按比例地而仅示意性地示出。相同的附图标记表示相应的同种构件。

附图说明

图中：

图1a示出按照本发明的用于对电极调温的系统的第一实施形式的示意图，其中，调温装置与耦合元件间隔开距离、

图1b示出按照本发明的用于对电极调温的系统的第二实施形式的示意图，其中，调温装置与耦合元件物理连接，

图2示出用于按照本发明的用于对电极调温的系统的第一实施形式的示例的一部分的透视图，

图3a示出用于按照本发明的用于对电极调温的系统的第二实施形式的示例的一部分的透视图，

图3b示出图3a中的示例在第一位置上的横剖视图，

图3c示出图3a中的示例在第二位置上的横剖视图，

图4示出用于按照本发明的用于对电极调温的系统的第三实施形式的第一示例的一部分的透视图，

图5a示出用于按照本发明的用于对电极调温的系统的第三实施形式的第二示例的一部分的透视图，

图5b示出图5a中所示的部件的仅下部的透视图，

图6a示出按照本发明的处理设备的第一示例的示意图，其中，用于对电极调温的系统的耦合元件设置在处理室之外，

图6b示出按照本发明的处理设备的第二示例的示意图，其中，用于对电极调温的系统的耦合元件设置在处理室之内并且调温装置设置在处理室之外，

图7示出按照本发明的处理设备的第三示例的示意图，在所述处理设备中设置有多个电极，

图8示出按照本发明的处理设备的第四示例的示意图，所述处理设备包含电极组，其中，相邻的耦合元件位错地设置并且所述耦合元件中的一些带有相同电势的耦合元件通过附加的热导管相互连接，以及

图9示出按照本发明的处理设备的第五示例的示意图，所述处理设备包含电极组，其中，相邻的耦合元件位错地设置并且带有相同电势的耦合元件通过调温装置调温。

具体实施方式

参照图1a和1b示出按照本发明的用于对电极调温的系统1，其中，调温装置与耦合元件的热耦合通过热辐射(图1a)或通过热传导(图1b)进行。

图1a示出按照本发明的系统的第一示例100。所述系统包含至少一个热导管120，所述热导管具有第一端部121和第二端部122、耦合元件130和调温装置140。热导管120的第一端部121d设置在电极110的内部中，而热导管120的第二端部122在所示的示例100中设置在耦合元件130中。热导管120至少部分地以其纵向延伸尺寸(在热导管的第一和第二端部之间)平行于电极110的作用面115延伸，在所述作用面上例如设置和保持或支承基层170。多个基层也可以设置和保持或支承在电极110的作用面115上。作用面115在所示的情况下在x-y平面内延伸。在所示的情况下，热导管120在其整个纵向延伸尺寸上平行于作用面115延伸、例如作为沿着x方向的直的热导管。耦合元件130具有涂黑的传热面136，该传热面具有相对于耦合元件130的其他区域提高的热吸收度并且与耦合元件130的与传热面136对置的外表面相比和与电极110的与耦合元件130对置的外表面相比具有更大的面积。为此，在所示的情况下传热面136沿着z方向的延伸尺寸扩大。传热面136这样良好地适合于吸收热辐射(在图1a中通过虚线示出)，所述热辐射由调温装置140、在此为红外辐射器141放出。热导管120的第二端部122未邻接于传热面136，然而在其他示例中也可以邻接于传热面。

调温装置140也可以是感应器，所述感应器通过感应的涡流将耦合元件130加热。在这种情况下，耦合元件不具有分开的传热面。

在按照本发明的系统的第一示例100中，耦合元件130是相对于电极110独立的基体并且与所述电极间隔开距离地设置，其中，电极110与耦合元件130的相互对置的外表面的间距作为图1a中的d1示出。距离d1处于0mm至100mm之间，其中，所述距离d1通过所述一个或多个热导管120的最大长度限制。在直径小的时候可用的热导管120中，最大长度处于约1m。然而，耦合元件也可以构成为电极的外表面，如这点参照图2更详细地阐述的那样。此外，耦合元件130和调温装置140同样相互间隔开距离d2地设置，其中，空气和/或真空处于耦合元件130与调温装置140之间。距离d2处于1mm至50mm的范围内。在此，距离d2的最小值特别是由传热面136的尺寸确定，因为在调温装置140与耦合元件130之间的低的电容器耦合应保证为几个pf的范围内。而距离d2的最大值特别是取决于调温装置140的可聚焦性和/或工作效率并且因此也可以比所给出的值更大。因此，热导管120和/或耦合元件130可以实施为导电的或电绝缘的。

此外，按照本发明的系统的第一示例100具有温度测量单元150和控制单元160。温度测量单元150测量耦合元件130的温度或其他参数，所述参数允许推断出耦合元件130的温度，所述温度测量单元将所述一个或多个所测量的参数或由此确定的温度有限连接地或无线地传递给控制单元160。在所示的情况下，温度测量单元150实施为高温计151，所述高温计借助于通过传热面136发出的辐射确定耦合元件130的温度。控制单元160通过控制导线161这样控制(所述控制导线也可以是无线连接)调温装置140，使得达到耦合元件130的希望的温度。

按照本发明的系统的在图1b中示出的第二示例101与图1a中的示例100区别于以下几点：

-耦合元件130现在具有高导热性的传热面137来代替第一示例100的涂黑的传热面。

-调温装置140是电阻性的加热器142(或基于流体的调温装置)并且与耦合元件130的传热面137通过电绝缘体143物理连接。电绝缘体143例如可以由氧化物陶瓷、例如al2o3或非氧化物陶瓷例如aln支承。如果热导管120和/或耦合元件130实施为电绝缘的，则也可以省去电绝缘体143并且调温装置140可以直接邻接于耦合元件130的传热面137。电绝缘体143也具有大于或等于20w/(m·k)、然而优选超过150w/(m·k)的高导热性。

-温度测量单元150由热敏元件152制成，所述热敏元件设置在耦合元件130的表面上，其中，所述热敏元件必要时通过绝缘体与耦合元件130电解耦。热敏元件152测量与耦合元件130的温度相关联的参数并且将所述参数或所确定的温度有限连接地或无线地传送给控制单元160。

图2以透视图示出用于按照本发明的用于对电极调温的系统111的第一实施形式的示例102的一部分。电极111包含五个热导管120a至120e并且具有作用面115和侧面116。侧面116同时形成第一实施形式102的耦合元件131。调温装置和按照本发明的系统的其他元件未在图2中示出。

耦合元件131实施为涂黑的传热面136。热导管120a至120e的各第二端部122邻接于电极111的侧面116，而热导管120a至120e的各第一端部121靠近电极111的与侧面116相对置的侧面设置、然而不邻接于其。热导管120a至120e构成为具有椭圆形横截面的直管并且在电极111内部中平行于作用面115延伸。因为这些热导管由外部不可见，所述其轮廓在图2中仅以虚线示出。不言而喻地，热导管也可以具有例如圆形或面状的其他横截面。此外，热导管也可以具有非规则的横截面或局部不同的横截面，如果它们例如在装配在电极中时轻易压扁或变形的话。

参照图3a至3c阐述按照本发明的用于对电极调温的系统112的第二实施形式的示例102。在此，图3a示出系统103的示意性透视图，而图3b和3c分别示出图3a中的系统103在位置y1或y2处的示意性横剖视图。

系统103包含热管1201和1202，所述热管设置在电极112中，并且耦合元件132作为相对于电极112独立的基体不直接与热管1201和1202连接。耦合元件132包括邻接于电极112的上作用面115o的上部132o和邻接于电极112的下作用面115u的下部132u。在此，在上作用面115o上在不设置有耦合元件132的区域中可以设置和保持有基层170，如这点在图3a至3c中所示出的那样。下作用面115u在系统103的所示的示例中未被利用，但例如可以包含气体分配器，以用于将工艺气体输送到工艺室中，所述工艺室沿着z方向设置在下作用面115u之下。不言而喻地，但耦合元件132也可以仅设置在电极112的各表面之一上、亦即例如仅包括上部132o。

此外，系统103包含调温装置140，所述调温装置在所示的示例中是红外辐射器141，该红外辐射器设置在例如由石英玻璃制成的套管144中。在套管144中存在如下气氛，所述气氛与在处理基层170期间产生的工艺气氛不同。在套管144中的气氛例如可以是在正常压力(105pa)下的空气，而工艺气氛是由硅烷(sih4)和氢气(h2)组成的处于100pa压力下的混合物。这具有如下优点，红外辐射器141可以被工艺气氛屏蔽并且在理想的环境条件下运行。在此，红外辐射器141可以在其整个长度(在附图中沿着z方向)上相同形状地构成或者具有沿着其长度的不同区域，其中，不同区域辐射不同热量。

调温装置140设置在耦合元件132的开口145中和在电极112的开口117中。在此，两个开口144和117分别穿过整个耦合元件132或整个电极112，从而调温装置140不仅从耦合元件132的上部132o伸出而且从耦合元件132的下部132u伸出。然而，调温装置140例如也可以在耦合元件132之内、例如在上部132o之内终结，从而耦合元件132的开口145不达至上部132o的表面。套管144例如具有直径为32mm的圆形横截面。套管144与耦合元件132和电极112通过宽度例如为0.5mm至5mm的缝隙间隔开距离，以便能实现套管144、耦合元件132和电极112的热膨胀。耦合元件132的开口145的内表面(即耦合元件132的外表面)形成耦合元件132的传热面并且例如可以构造为涂黑的传热面136，以便特别良好地接收热辐射。亦即，传热面136具有相对于耦合元件132的其他区域提高的吸收能力。但例如由铝制成的耦合元件也可以包括不导电的材料。

热管1201和1202设置在电极112之内，其中，热管1201和1202的两个端部处于电极112之内。所述一个或多个热管1201设置在电极112沿着y方向的区域内，在所述区域中也构成有在电极112中的开口117，如这点在图3b中示出的那样。与此相对地，热管1202设置在电极112沿着y方向的区域中，在所述区域中不构成有电极112中的开口117，这在图3c中示出。所述一个或多个热管1201沿着x方向具有比热管1202短的长度。热管1201和1202完全与耦合元件132间隔开距离，亦即所述热管既不邻接于所述耦合元件，热管1201和1202的端部也不设置在耦合元件132之内。因此，热量从调温装置140通过电极112的材料传递到热管1201和1202上或者相反地从热管传递到调温装置上，其中，调温装置140不仅直接地对电极112调温而且间接地通过耦合元件132调温。在此，从耦合元件132到电极112上的热传递基于较大的耦合面(在耦合元件132和电极112之间的分界面)和耦合元件132相对于电极112更好的导热性而明显大于从调温装置140直接到电极112上的热传递。耦合元件132整体上沿着调温装置140(沿z方向)在比电极112明显更大的长度上延伸。例如耦合元件132的上部132o和下部132u沿着z方向的厚度的总和为38mm、而电极112沿着z方向仅具有12mm的厚度。在耦合元件132与电极112之间的耦合面在x-y平面内例如为100cm²，这例如小于电极112的作用面的15％。

不言而喻地，多于一个调温装置140、例如两个或三个调温装置设置在开口145与117中，其中，这些调温装置也可以将不同的热量传递到耦合元件132上。此外，也可能的是，调温装置140是阻性加热器或基于流体的装置，其中，在电极112与调温装置140之间和必要时也在耦合元件132与调温装置140之间设有相应的电绝缘。此外，耦合元件132也可以具有其他元件、例如气体供应装置或用于将电势输送到电极112上的电接头。

图4示出用于按照本发明的用于对电极调温的系统113的第三实施形式的第一示例104的一部分，其中，所述调温装置未示出。按照本发明的系统的第三实施形式的特征也在于，耦合元件构成为独立的基体。在第一示例103中，耦合元件133邻接于电极113的侧面116。图4分别仅示出电极113以及耦合元件133中的一个底侧，在所述底侧中设置有热导管120f至120k。示例性地，为热导管120k标记出第一端部121和第二端部122。所有热导管120f至120k实施为带有圆形横截面的弯曲的管，所述管首先沿着x方向从耦合元件133延伸到电极113中并且接着在进一步的走向中沿着y方向延伸。通过所述弯曲，热导管120f至120k可以在其整个沿着x-y平面的延伸尺寸中均匀地对电极113调温，而耦合元件133同时具有关于y方向比电极113明显更小的延伸尺寸。为了达到调温装置的良好的热耦合，耦合元件133具有传热面135，所述传热面例如可以是涂黑的传热面或高导热性的传热面，如这点参照图1a和1b所阐述过的那样。传热面135沿着z方向相对于电极113的侧面116具有更大延伸尺寸。

如已经提到的那样，在图4中仅示出电极113的底侧和耦合元件133的底侧，在所述底侧内在电极113中或在耦合元件133中的对此设置的凹部中设置有热导管120f至120k。在此，凹部优选这样确定尺寸，使得热导管120f至120k几乎完全容纳在电极113的底侧内或耦合元件133的底侧内。这样，用于热导管120f至120k的凹部例如稍微浅于热导管的高度，从而热导管在将电极113或耦合元件133的上侧装配到电极113或耦合元件133的底侧上时被轻微压紧。因此可以在没有其他辅助手段(如焊膏或导热膏)的情况下达到在热导管120f至120k与电极113或耦合元件133之间的非常良好的热接触。然而也可能的是，热导管120f至120k直至约其沿着z方向的延伸尺寸的一半被电极113的底侧或耦合元件133的底侧容纳。电极113或耦合元件133的上侧于是分别同样具有相应的凹部，从而热导管120f至120k在连接电极113和耦合元件133的相应的上侧和底侧之后完全被电极113或耦合元件133的材料包围。为了将电极113或耦合元件133的上侧和底侧连接，电极113和耦合元件133具有紧固孔180，所述紧固孔可以是在电极113或耦合元件133的材料中的穿孔或盲孔并且在所述紧固孔中可以引入紧固器件，例如螺钉、铆钉或类似物。

在电极113的底侧中构成有保持开口190，例如针对用于使电极113运动或保持的运动装置，而电极113的上侧的、在x-y平面内延伸的外表面用于容纳和保持基层。

图5a和5b是用于按照本发明的系统的第三实施形式的第二示例105的一部分的透视图，其中，图5b仅示出在图5a中示出的各部件的下部。按照本发明的系统的调温装置和必要时其他部件未示出。

电极114和耦合元件134又分别包括上部114o或134o与下部114u或134u，其分别具有凹部，在所述凹部中设置有热导管120l至120q。与图4中示出的第一示例104相反地，热导管120l至120q沿着x方向直线延伸并且不具有弯曲。此外，耦合元件134在电极114的侧面116的整个延伸尺寸上沿着y方向延伸，从而耦合元件134和电极114沿着y方向具有相同的延伸尺寸并且与侧面116间隔开距离。热导管120l至120q沿着y方向在电极114和耦合元件134的延伸尺寸上均匀分布地设置。然而，其他分布也可能是有利的，以便必要时均衡电极在其侧面上的大的热量输出或者达到在电极114的延伸尺寸上的其他特殊的热分布。耦合元件134又具有如下传热面135，所述传热面相对于相对于电极114的侧面116沿z方向扩大。

图5a示出在使用状态下的电极114和耦合元件134，其中，上部114o与下部114u或上部134o与下部134u相互间通过紧固器件181(例如螺钉)牢固地、但可拆卸地连接，所述紧固器件引入到紧固孔180(在图5b中示出)。与此相对地，图5b仅示出电极114的下部114u与侧面116的下部116u连同耦合元件134的下部134u与传热面135的下部135u。

此外，在图5a中可看到，在电极114的作用面115中构成有用于容纳基层支架或基层的凹部118。

此外，也可能的是，调温装置140穿过耦合元件133或134中的开口引导，如这点参照图3a至3c所阐述过的，并且因此“从外界”对耦合元件133或134调温。

虽然在附图中到现在为止总是对一个电极示出正好一个耦合元件，但也可以使用多个耦合元件连同所属的热导管来对电极调温。换言之：在一个电极中也可以使用多个用于对电极调温的系统，其中，例如所述多个系统的一些或所有系统的调温装置也可以是一个共同的调温装置。在后一种情况下，可以通过耦合元件或热导管的不同的构造形式将不同热量引入到电极的不同区域中。多个用于对电极调温的系统例如可以用于对仅一个电极进行调温，如果电极的不同区域应被不同地调温的话。然而普遍地，大多数电极材料的高导热性即使在热量输入稍微不同时也负责对电极的所有区域均匀调温。

图6a示出按照本发明的处理设备的第一示例200的示意图。处理设备200具有一个处理室210，在所述处理室中设置有至少一个电极110。电极110借助于按照本发明的用于调温的系统来加热或冷却。为此，用于调温的系统具有至少一个热导管120、至少一个耦合元件130和至少一个调温装置140，如这点关于图1b描述过的那样。也存在温度测量单元150和控制单元160。耦合元件130和调温装置140在第一示例200中设置在处理室210之外。因此，处理室210的壁211(所述壁将处理室210的内部与其环境划界)具有用于热导管120的绝缘套管212，所述绝缘套管保证热导管120与壁211的热绝缘并且必要时也保证热导管120与壁211的电绝缘。在电极110的作用面115上设置有基层170，所述基层不属于处理设备200，并且可以借助于实施在处理室210中的工艺来处理。为此，电极110可以由电压供应装置220通过馈电线221加载所定义的电极电压。也可以无接触地传输电压。这里未示出处理设备200的其他元件、如真空泵和气体供应管路。

在图6a中示出的第一示例200能实现使用调温装置140，所述调温装置将例如热量通过热传导输入到耦合元件130中，所述调温装置例如是电阻性的加热器142(如所示)或基于流体的调温装置。在此，通过将调温装置迁移出处理室210可以降低基于流体的调温装置泄漏的影响。不言而喻地，但将辐射源用作调温装置也是可能的。

图6b示出按照本发明的处理设备的第二示例201的示意图。在此，处理设备201基本上具有与处理设备200相同的部件，即电极110、热导管120、耦合元件130、调温装置140、温度测量单元150、控制单元160、具有壁211的处理室210、电压供应装置220和馈电线221。然而，现在耦合元件130设置在处理室210之内，而调温装置140还设置在处理室210之外。这特别是适合于将红外辐射器141(如所示)或感应装置用作调温装置140，如这参照图1a所描述的那样。在调温装置140与耦合元件130之间的辐射路径中，例如由石英玻璃制成的辐射窗213设置在处理室210的壁211中。

图7示意性地示出按照本发明的处理设备的第三示例202，其中，在所述处理室中设置有多个电极。在示例202中，两个电极110a和110b设置在处理室210中，其中，电极110a和110b的作用面115a和115b平行于彼此并且相互对置地设置。以此，所述两个电极110a和110b形成一个平板电容器，所述平板电容器在相应地加载电势时例如能实现在电极110a和110b之间的等离子体点火。为此，电极110a和110b分别通过单独的馈电线221a或221b与各一个单独的电压供应装置220a或220b连接。不言而喻地，也可以由仅一个电压供应装置对两个电极110a和110b加载不同电势。

如在图7中所示，在此仅一个电极、例如电极110b可以保持一个或多个基层，而另一个电极、例如电极110a不用作产生所定义的电场。然而，两个电极也可以保持一个或多个基层，或者一个或两个电极可以实施其他功能、例如气体供应功能。

每个电极110a和110b通过一个单独的用于对相应电极调温的系统来加热或冷却。为此，第一热导管120a在第一耦合元件130a与第一电极110a之间传递第一热量，其中，第一耦合元件130a通过第一调温装置140a、例如第一电阻性的加热器142a(所述加热器通过第一电绝缘体143a与第一耦合元件130a连接)加热到第一温度。第二热导管120b在第二耦合元件130b与第二电极110b之间传递第二热量，其中，第二耦合元件130b通过第二调温装置140b、例如第二电阻性的加热器142b(所述加热器通过第二电绝缘体143b与第二耦合元件130b连接)加热到第二温度。因此可以调整耦合元件130a和130b并且因此也电极110a和110b的不同或相同的第一或第二温度。不言而喻地，也可以使用多个热导管来在相应的耦合元件与相应的电极之间传递热量，其中，热导管的数量、其构造形式和/或布置结构对于用于对电极调温的不同系统来说可以是相同的不同的。

耦合元件130a和130b以及调温装置140a和140b示例性地设置在处理室210之外，如这参照图6a阐述过的那样。因此，处理室210也具有两个用于热导管120a或120b的绝缘套管212a和212b。示例性地示出同种调温装置140a和140b，然而也可以对于存在的电极中的每个电极使用不同的调温装置或者对于多个电极使用一个共同的调温装置。

图8示意性地示出按照本发明的处理设备的第四示例203。在此，在处理室210中设置有一个电极组，所述电极组包括多个上下相叠设置的电极110a至110f，其中，相应电极110a至110f的作用面相互平行于彼此地在不同的x-y平面内延伸，所述不同的x-y平面沿着z设置。在此，电极组的外侧的电极110a和110f分别仅具有一个作用面，该作用面朝向相邻的电极(亦即电极110b或电极110e)。内电极110b至110e分别具有两个相对置的作用面，这两个作用面分别朝向相应的电极的作用面。示例性地在图8中为电极110b标记上作用面115o和下作用面115u，其中，上作用面115o朝向电极110a的作用面，而下作用面115u朝向电极110c的作用面。不言而喻地，电极组中的电极的数量可以自由选择并且不限于所示的六个电极的数量。例如已知20、50或甚至100个上下相叠设置的电极的电极组，其中，多个电极组也可以侧向并排地设置。

每个电极110a至110f通过一个单独的用于对相应电极调温的系统加热或冷却到确定的温度。为此，所述电极110a至110f中的每个电极通过至少一个热导管120(示例性地针对电极110b进行标记)与耦合元件130a至130f连接。在示例203中，所述耦合元件130a至130f设置在处理室210之内并且分别由构成为红外辐射器的调温装置140a至140f加热。为此，辐射窗213在调温装置140a至140f与配置给其的耦合元件130a至130f之间的辐射路径中设置在处理室210的壁211中，如这参照图6b阐述过的那样。原则上，一个或多个所述调温装置140a至140f也可以由一个共同的调温装置来代替，如果在相应的所配置的耦合元件上应达到相同的温度的话。

为了在电极组上、亦即沿着z方向达到温度的均匀化，还可以使用附加的热导管，所述热导管将不同的耦合元件相互连接。示例性地，在图8中示出两个附加的热导管230a和230b。在此，热导管230a将耦合元件130b、130d和130f相互连接，而热导管230b将耦合元件130c和130e相互连接。耦合元件130a不通过热导管230b与其他耦合元件连接，因为例如电极110a应被调温到与电极110c和110e所不同的温度。不言而喻地，该耦合元件但也可以在相应希望的电极温度时通过热导管230b与耦合元件130c和130e连接。使用两个不同的附加的热导管230a和230b的原因在于通过相应的耦合元件和热导管及其空间上的布置结构向电极供应电势。然而，附加的热导管的布置结构在电势供应装置及用于对电极调温的系统不同时可以不同地构造。

各两个相邻的电极形成一个平板电容器，其中，相邻的电极可以加载不同的电势。在示例203中通过电压供应装置来向耦合元件130a至130f加载电势，其中，耦合元件130a至130f以及热导管120设计为导电的。例如，电极110b、110d和110f通过相应的耦合元件130b、130d和130f及相应的热导管120由电压供应装置220a通过馈电线221a加载第一电势。电极110a、110c和110e通过相应的耦合元件130a、130c和130c及相应的热导管120由电压供应装置220b通过馈电线221b加载第二电势，其中，所述第二电势与第一电势不同。在这种交错的电势加载时，在各两个相邻的电极之间形成一个电场，所述电场例如适用于使等离子体点火。

为了降低形成寄生等离子体的危险，加载不同电势的电极的耦合元件130a至130f相互位错地设置。在所示的示例203中，所有同样加载的耦合元件130a、130c和130e设置在电极组的右侧，而所有同样地但以其他电势加载的耦合元件130b、130d和130f设置在电极组的左侧。亦即，配设给不同地加载的电极的耦合元件分别沿着x方向相互位错地设置。这特别是对于在y方向沿着相应电极的整个延伸尺寸所延伸的耦合元件(如这在图5a和5b中示出的那样)是有利的。在y方向仅在相应电极的一部分上延伸的耦合元件(如这在图4中所示的那样)中，所有用于对电极调温的系统的耦合元件可以设置在电极组的一侧、亦即沿着x方向的一个侧面上，其中，然而配设给不同地加载的电极的耦合元件于是优选沿着y方向位错地设置。所有耦合元件不知在电极组的一侧上具有如下优点，即，所有耦合元件必要时可以由一个调温装置加热或冷却。

如果存在附加的热导管并且其实施为导电的，则与此连接的耦合元件及所属的电极也通过附加的热导管加载电势。

图9示出按照本发明的处理设备的第五示例204的示意图，其中与图8中的第四示例203类似地，相邻的耦合元件133在一个包括上下相叠设置的电极110的组中位错地设置，并且具有相同电势的耦合元件133通过一个共同的调温装置140a或140b来调温。在此，使用参照图3a至3c描述的用于对电极调温的系统。换言之：每个电极110a至110f在其内部具有热导管120，所述热导管的第二端部伸进相应电极110的如下体积区域中，在所述体积区域中的至少一个所述外表面邻接于相应的耦合元件133a至133f。在此，具有不同电势的相邻的电极110的耦合元件133设置在电极110关于x方向的相对侧上。电势通过耦合元件133a至133f被输送给电极110a至110f，这些耦合元件分别通过馈电线221a或221b与电压供应装置220a或电压供应装置220b连接。处于第一电势的耦合元件133b、133d和133f通过沿着z方向延伸的第一调温装置140a连接并且通过第一调温装置140a调温，其中，所述第一调温装置140a通过开口(孔)导入到相应的耦合元件133b、133d和133f以及导入到相应的电极110b、110d和110f中。以相同的方式，处于第二电势并且穿过第二调温装置140b延伸的耦合元件133a、133c和133e通过第二调温装置140b调温。第二调温装置140b也延伸通过电极110a、110c和110e中的相应的开口。耦合元件133可以沿着z方向相应延伸直至靠近于与同一个调温装置140a或140b连接的最近的的耦合元件133，从而几乎整个调温装置140a或140b在相应的耦合元件133或电极110之内延伸。然而，耦合元件133优选不直接相互邻接，以便可以在温度升高时补偿耦合元件133的热膨胀。备选地，调温装置140a或140b的较大的区域也可以处于耦合元件133和电极110之外，如这在图9中所表示的那样。在这种情况下优选可以使用如下的红外辐射器，所述红外辐射器仅在其延伸尺寸的确定的区域中放出大的热量，其中，这些区域于是被耦合元件133和电极110包围，而红外辐射器的仅产生少量红外辐射的区域设置在耦合元件133与电极110之外。调温装置140a和140b穿过处理室210的壁211并且在处理室210之外与控制单元160连接。

该实施形式具有如下优点：在处理室210之内非常小的空间需要，用于红外辐射器的通过套管封闭的气氛(如这点已经参照图3a至3c阐述过的那样)以及通过处理室210的壁211的仅非常少地需要真空绝缘套管。

耦合元件133除了输送电压以外也可以用于将工艺气体输送到气体分配器中，所述气体分配器例如分别设置在电极110a至110e的下作用面115u上。在此出于清楚性的原因而未示出这点。

用于构造按照本发明的用于对电极调温的系统和按照本发明的处理设备的所提到的可能性中的一些或所有也可以相互组合，只要它们不相互排斥。此外，在用于对电极调温的不同系统中可以使用不同的调温装置以及不同数量、构造形式和/或布置结构的热导管与耦合元件。在一个处理设备中的电极的数量以及耦合元件与附加的热导管的数量、构造形式和/或布置结构也不限于所示的示例。所给出的距离和尺寸的值是参考值，在合适地选择相应的部件时可以超过或低于所述参考值。

附图标记列表

100-105用于对电极调温的系统

110-114、110a-110f电极

114o电极的上部

114u电极的下部

115电极的作用面

115o电极的上作用面

115u电极的下作用面

116电极的侧面

116u侧面的下部

117电极中的开口

118用于集成支架的凹部

120、120a-120q、1201、1202热导管

121热导管的第一端部

122热导管的第二端部

130-134、130a-130f耦合元件

132o、134o耦合元件的上部

132u、134u耦合元件的下部

135传热面

135u传热面的下部

136涂黑的传热面

137高导热性的传热面

140、140a-140f调温装置

141红外辐射器

142电阻性的加热器

143电绝缘体

144套管

145耦合元件中的开口

150温度测量单元

151高温计

152热敏元件

160控制单元

161控制导线

170基层

180紧固孔

181紧固器件

190保持开口

200-204处理设备

210处理室

211处理室的壁

212用于热导管的绝缘套管

213辐射窗

220、220a、220b电压供应装置

221、221a、221b馈电线

230a、230b附加的热导管

d1在电极与耦合元件之间的距离

d2在耦合元件与调温装置之间的距离