Auslegung von DBD-Plasmaquellen und Optimierung der Gasführung (OGADBD)

Vorhabenbeschreibung: Da Materialien mit neuen funktionellen Oberflächen eine der wesentlichen Grundlagen für die Innovationen des 21. Jahrhunderts und Basis für moderne Produkte in allen Lebensbereichen sind, wird das Anwendungspotenzial für die Abscheidung von Schichten mittels Atmosphärendruckplasmaverfahren auch zukünftig stark wachsen. Für die Übertragung der im Labormaßstab demonstrierten interessanten Schichteigenschaften in die industrielle Nutzung zeigen sich bislang folgende Probleme: - Hohe Spülgasverbräuche für den Erhalt einer möglichst sauerstofffreien Umgebung. - Hoher Verbrauch an Prozessgasen und relativ teuren Precursoren (Schichtbildnern), sowie der geringe Umsatz der Precursoren (< 5 %). - Selbstbeschichtung der Elektroden der Plasmaquelle. Die deutliche Verbesserung der Ressourceneffizienz der Plasmaquellen und damit verbunden der Beschichtungsprozesse ist daher die wesentliche Voraussetzung, um eine Markteinführung und Verbreitung der Technologie zu ermöglichen. Die hauptsächlichen Arbeiten des Fraunhofer IST innerhalb des CLUSTERS OGAPLAS beschäftigen sich mit der Optimierung der Gasführung von DBD-Plasmaquellen zur Reduzierung der Prozess- und Spülgasflüsse sowie zur Erhöhung des Precursorumsatzes. Dazu werden unter Berücksichtigung von theoretischen Ergebnissen und experimenteller Analytik neue modulare Anlagenkonzepte mit nicht-selbstbeschichtenden Elektroden aufgebaut, untersucht und in Hinblick auf die gewählten Eigenschaften der Schichten optimiert. Diese Schichten werden abgeschieden und charakterisiert. Die Ergebnisse fließen zurück in die Simulation, um die Modelle zu optimieren. Am Ende wird ein neuartiges modulares Anlagenkonzept zur Verfügung stehen, mit auf minimale Gasverbräuche und maximale Precursorumsätze angepassten Plasmaparameter für unterschiedliche Schichteigenschaften.

Ergebniszusammenfassung: Durch die gemeinsame Entwicklung innerhalb des CLUSTERS OGAPLAS" konnte eine vielseitige Wissensplattform für das Verständnis der Abscheidung und den damit verbundenen Aufbau neuer Quellen generiert werden. Es wurde ein innovativer Beitrag sowohl auf Seiten der grundlegenden Forschungseinrichtungen als auch für die Anlagenhersteller und Anwender geleistet, um die Umsetzung dieser neuen Technologie zu erleichtern. Innerhalb dieses Projektes wurden in Kooperation mit den anderen Partnern innerhalb des grundlegende Untersuchungen zur Simulation der Schichtkinetik, der Plasmaanalytik und der Schichtanalytik an Schichten aus HMDSO, durchgeführt und Prozesse entwickelt, mit denen sich hydrophobe Schichten abscheiden lassen, die gute Release-Eigenschaften zeigen. Solche Schichten eignen sich, um z. B. die Farbabgabe auf Druckwalzen zu steuern oder auch die Migration von Weichmachern zu reduzieren. Die so entwickelten neuen Anlagenkonzepte können insbesondere von KMU genutzt werden.