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Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart und im Rahmen eines interdisziplinaren Forschungsprojektes des Fraunhofer Instituts fUr Produktionstechnik und Automatisierung IPA Stuttgart mit den den franzosischen Instituten: L.P.LA.M. Laboratoire Plasmas Reactifs en Interaction Avec les Materiaux (CNRS / ONERA) sowie am L.P.G.P. Laboratoire de Physique des Gaz et des Plasmas, Universite Paris-Sud, Orsay. Mein Dank gilt Herrn Prof. Dr. h. c. mult. Dr. -Ing. H.-J-Warnecke fUr die groBzUgige UnterstUtzung und Forderung welche die Durchflihrung dieser Arbeit ermoglichte. Herrn Prof. Dr. rer. nat. A. Lunk danke ich fUr die eingehende Durchsicht der Arbeit und die wertvollen Hinweise, die sich daraus ergaben. DarUber hinaus danke ich allen Mitarbeitern der Institute die durch kritische Anregungen, konstruktive Diskussionen aber auch durch ihre Hilfsbereitschaft und Motivation zu dieser Arbeit beigetragen haben. Mein besonderer Dank gilt den Herren Dr. K. Melchior, Dr.-Ing. D. Mann, Dr.-Ing. W. Olbrich, Fr. Dill und Hr. P. Willems. FUr die UnterstUtzung an den franzosischen Instituten mochte ich insbesondere den Herren Dr. J. Jolly, Dr. J. Perrin, Dr. G. Baravian, Dr. G. Sultan, Dr. P. Kae-Nun und Dr. M. Ganz danken, mit denen sich Uber die sehr fruchtbare Zusammenarbeit auch eine freundschaftliche Verbundenheit entwickelt hat. Der RUckhalt meiner Familie und guter Freunde, die geholfen haben auch schwierige Situationen zu bestehen, motivierte mich immer wieder bei der DurchfUhrung dieser Arbeit. Ich widme daher dieses Buch meinen Eltern und Sylvie.
List of contents
1 Einleitung.- 1. 1 Entwicklungsbedarf und Lösungsstrategie.- 1. 2 Motivation und Aufgabenstellung.- 2 Einteilung der plasmaunterstützten Oberflächentechnologie.- 2.1 Prinzipien der plasmaunterstützten Oberflächentechnik.- 2.2 Grundlagen der Niederdruck-Glimmentladung.- 2. 3 Druck, eine verfahrensbestimmende äußere Plasmagröße.- 2.4 Grundzüge der homogenen Plasma-Volumenreaktionen.- 2. 5 Inhomogene Plasma-Festkörperinteraktion: Leuchtsaum und Kathodenfall ..- 2. 6 Reaktionskinetik.- 3 Technischer Stand plasmauntestützter Oberflächenprozesse.- 3.1 Plasmaunterstützte Thermo-Diffusionsbehandlung.- 3.2 Beschichtung aus der plasmaaktivierten Gasphase.- 3.3 Amorphe, wasserstoffhaltige Kohlenstoffphase a-C:H.- 3.4 Kombinationsprozesse und Verbundschichten.- 3.5 Charakterisierung von Schicht- und Schichtverbundeigenschaften.- 4 In situ Plasma-Diagnostik.- 4.1 Aktive und passive optische Plasmadiagnostik.- 4.2 Basisprinzip der optischen Emissionsspektroskopie (OES).- 4.3 Meßtechnische Methodik der passiven OES.- 4.4 Aktive, laserunterstütze optische Plasmadiagnostik.- 4.5 Wechselwirkungseffekte mit Photonen: Lichtstreuung.- 4.6 Wechselwirkungseffekte mit Photonen: Induzierte Fluoreszenz.- 4.7 Anwendungsbeispiel: Spektroskopische Temperaturmessung in Gasen.- 5 Umsetzung der Plasmadiagnostik.- 5.1 Vergleich experimenteller und industrieller Aufbauten.- 5.2 Industrieller Aufbau.- 5.3 Was, wie und wo detektieren ?.- 5.4 Lokale Plasmadiagnostik in großvolumigen Reaktoren.- 5.5 Prozeßüberwachung im Reaktionsvolumen.- 6 Charakterisierung eines Plasmaprozesses.- 6. 1 Einfluß der Spannung und charakteristischen Stromdichte.- 6.2 Einfluß der Gaszusammensetzung/Druck.- 6.3 Einfluß der Frequenz.- 6.4 Korrelation zu Schichteigenschaften.- 7 Überprüfung derdargestellten Ansätze: Kombinationsbeschichtung.- 8 Zusammenfassung und Ausblick.- 9 Literatur.- 10 Anlagen: Wirkungsquerschnitte, Datensammlung Emissionslinien.
