Mechanismen und Dynamik der lokalen Plasma-Jet Oberflächenbearbeitung

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Hans-Erich Wagner
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5466172

Auf Grund der hohen Stoffumsatzraten sowie der deutlichen Kostenersparnis mit Wegfall aufwendiger Vakuumsysteme finden atmosphärische thermische Plasmen zunehmend Anwendung in der Oberflächentechnologie. Im Vergleich zu den gut erforschten Niederdruckplasmen besteht aber bezüglich des grundlegenden Kenntnisstandes zu Entladungs- und Reaktionsmechanismen ein erheblicher Nachholbedarf. Verstärkung erfährt dieser Sachverhalt zumal Normaldruckplasmen auf Grund der thermischen Substratbelastung bisher kaum zu Materialabtrag bzw. Oberflächenstrukturierung eingesetzt wurden. Im Gegensatz zu Niederdruckentladungen, wo Abtragsprozesse meist als ionengestützte Vorgänge in Erscheinung treten, spielt Ionenbeschuß bei Normaldruckplasmen eine untergeordnete Rolle. Unter den hohen Druckbedingungen werden Abtragsprozesse wesentlich von Radikalen getragen wobei gleichzeitig der Oberflächentemperatur eine wesentliche Bedeutung Vor dem Hintergrund der technologischen Bedeutung von Normaldruckplasmen zur Hochrateformgebung optischer Oberflächen besteht ein erhebliches wissenschaftliches Interesse an der Erforschung der komplexen Kinetik dieser Abtragsprozesse. Am Beispiel der reaktiven Formgebung von Quarzgläsern mit fluorhaltigen Ätzgasen wollen wir mit diagnostischen Untersuchungen zum Verständnis der Wechselwirkung zwischen Plasmajet und Oberfläche beitragen. Mittels Konzentrations- und Temperaturmessung im Jet als auch mit exakter Bestimmung der Teilchenflüsse an der Oberfläche sollen lokale Abtragsraten wie auch eventuelle Redeposition beschrieben werden. Eine strömungs- und reaktionskinetische Modellierung der Ergebnisse bei Berücksichtigung aller relevanter Transportprozesse soll Optimierung und Skalierung sowie Übertragung der Ergebnisse auf andere Stoffsysteme Gegenwärtig werden die physikalischchemischen Mechanismen des lokalen Hochrate-Plasmaätzens nur fragmentarisch verstanden, so daß sowohl von Seiten der Prozeßoptimierung als auch der stabilen Prozeßsteuerung anhand signifikanter Kontrollgrößen ein ausgesprochener Nachholebedarf besteht.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 365: Teilchenstrahlen-stimulierte Ultrapräzisions-Oberflächenbearbeitung
• Beteiligte Person: Privatdozent Dr. Axel Schindler