Plasma-Demonstrator

Abstract: Um Sensoren und Aktuatoren, die für einen Einsatz in Vakuum- und Plasmaanlagen konzipiert wurden auch in diesen Umgebungsbedingungen testen bzw. entwickeln zu können wurde eine Plasmaversuchsanlage erstellt die ein einfaches Einbringen und Beobachten erlaubt. Der gesamt Aufbau ist leicht transportabel und vielseitig einsetzbar.  

Keywords: Niederdruckplasma, Vakuum, Hochfrequenzplasma, Plasmasonden    

Aufgabenstellung: Für verschiedene Anwendungen in Vakuum- bzw. Plasmaanlagen (Deposition, Ätzung, Reinigung…) werden eine Vielzahl von Sensoren und Aktuatoren entwickelt. Aufgrund der speziellen Umgebungsbedingungen die diese Geräte in den Anlagen unterliegen (wie z.B. niedriger Druck (10^-4mbar) oder dem Kontakt mit einem Plasma) ist ein sinnvoller Test und Atmosphäre nicht möglich. Das Einbringen in die Anlagen, die für den Betrieb letztendlich vorgesehen sind ist in vielen Fällen extrem aufwändig, da oftmals die Anlagen belüftet und über lange Zeit wieder auf den gewünschten Enddruck gepumpt werden müssen. Für die Entwicklungsarbeit ist damit zu rechnen dass häufig und in kurzer Zeit durchgeführt werden müssen, was jeweils einen Ein- und Ausbau zur Folge hätte. Um diese Vorgänge zu vereinfachen sollte einen leicht zugänglicher Rezipient gebaut werden der die folgenden Bedingungen erfüllt: a) universelle (mechanische) Schnittstellen, b) leichte Einbringung von Versuchsbauteilen, c) visuelle Kontrolle möglich (Sichtfenster), d) leicht transportabel, e) einfaches Erzeugen eines Plasma im Rezipienten  

Lösungsbeschreibung:   Es wurde eine mobile Plattform in Leichtbauweise auf Rädern gebaut, auf der in leicht zugänglicher Höhe ein kreuzförmiger Glasrohrrezipient angebracht wurde. Der Glasrohrrezipient hat den großen Vorteil das ein Beobachten der Vorgänge an jeden Ort im Inneren möglich ist ohne auf Sichtfenster angewiesen zu sein. Zwei Seiten des Rezipienten dienen als Gaseinlass bzw. Gasauslass. Der Einlass kann über ein Nadelventil präzise eingestellt werden. Evakuiert werden kann die Rohrkonstruktion über ein kombiniertes Turbo-/ Membranpumpenelement das ein Enddruck von bis 10-5mbar in unter einer Stunde ermöglicht. In der Mitte es Rezipienten wurde induktiv ein 13.56 MHz Generator angekoppelt mit dem leicht ein technisches Plasma gezündet werden kann. Die entsprechende Kupferspule ist auf einer kommerziellen Matchbox angebracht und der Bediener kann über ein eingeschleiftes Stehwellenmessgerät die einkoppelte Leistung maximieren. Die weiteren zwei freien Anschlussports sind jeweils mit Kleinflanschen versehen um das leichte Anflanschen von verschiedenen Geräten zu gewährleisten. Des Weiteren besteht die Möglichkeiten über ein rechnergesteuertes Impedanzmessgerät den zeitlichen Verlauf der Plasmaimpedanz während der Versuche aufzunehmen. Als Sicherheitsmaßnahme wurde an der Front des Gesamtaufbaus eine Plexiglasscheibe angebracht die im unwahrscheinlichen Fall einer Implosion des Rezipienten den Bediener vor Glassplittern schütz.