Plasmajet-Präzisionsbearbeitung

• Applicant: Privatdozent Dr. Axel Schindler
• Subject Area: Microsystems
• Term: from 2008 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 64632707

Das Plasmajet-Hochrateätzen wurde im TP 5 der DGF-Forschergruppe 356 (1999-2005) hinsichtlich der physikalisch-chemischen Vorgänge (räumliche Verteilung der reaktiven Spezies, d.h. der F-Radikale, bei Verwendung der Betriebsgasmischung Ar und SF6 im Jet) untersucht und statistische Modelle zur Beschreibung des Jets einerseits und dessen Wechselwirkung mit reaktiven Oberflächen (hier Si), andererseits, zur Prozessaufklärung aufgestellt. Parallel zu diesen Grundlagenuntersuchungen liefen und laufen am IOM anwendungsorientierte Untersuchungen zur Nutzung der Plasmajetätztechnologie unter Normaldruckbedingungen. Das Verfahren besitzt ein großes technologisches Potential z.B. für die alternative Fertigung von Präzisionsoptiken. Der entscheidende Vorteil insbesondere für die Asphärentechnologie liegt in der Vermeidung von oberflächennahen Materialschädigungen (sub-surface damage), die den bekannten abrasiven Verfahren eigen sind. Ziel des Projektes ist es deshalb, den Plasmajet-Hochrateätzprozess für einen künftigen industriellen Einsatz in der Präzisions-Asphärenherstellung zu qualifizieren, wobei der Fokus auf der Optimierung der Plasmaquelle und deren Betriebsparametern liegt. Die für den industriellen Einsatz zwingend zu beseitigenden Nachteile der Normaldruck-Plasmaquelle liegen in zeitlichen und örtlichen Fluktuationen der Radikalteilchendichte im Jet. Ausgehend von den Ergebnissen und Erkenntnissen der bisherigen Grundlagenarbeiten soll das Projekt in zwei Phasen im Gesamtzeitraum von drei Jahren bearbeitet werden. Phase 1 zielt auf das Kernstück, die Plasmajetquelle. Aufbau und Funktion der mikrowellenangeregten Plasmajetquellen zur Erzeugung stabiler Jets chemisch reaktiver Spezies, sollen mittels plasmadiagnostischer experimenteller Untersuchungen und unterstützender numerischer Simulationen zur Gasdynamik und zur Energieeinkopplung als stabil arbeitende und industrietaugliche Werkzeuge in Hochrate-Trockenätzprozessen zur Bearbeitung von Festkörperoberflächen qualifiziert werden. Auf vorhandenen Testanlagen zur Normaldruck-Plasmajet-Formbearbeitung von Präzisions- Asphärenflächen zunächst im IOM Leipzig und später in der Fa. Carl Zeiss SMT AG (eine Testanlage soll in nächster Zeit dort angeschafft werden) soll in der Phase 2 der gesamte technologische Prozess der lokalen Formgebung nach bekannten Verweilzeitalgorithmen mit einer oder mehreren Plasmaquellen, (als Ergebnis der Untersuchungen und ggf. möglicher Design- und/oder Prozessoptimierungen in der Phase 1) bis zum Machbarkeitsnachweis weiterentwickelt und damit die Grundlage für einen späteren Produktionseinsatz des Verfahrens gelegt werden.

• DFG Programme: Research Grants (Transfer Project)
• Participating Institution: Carl Zeiss Microscopy GmbH