具有顺序的控制装置的低压等离子设备的制作方法

本发明涉及一种低压等离子设备，具有至少一个能部分排空的处理腔、气体供应阀、等离子体生成器和控制装置，所述控制装置包括真空回路、气体供应回路和等离子体回路，其中真空回路控制能连接在低压等离子设备上的泵和/或低压等离子设备的泵阀，气体供应回路控制气体供应阀，而等离子体回路控制等离子体生成器。

背景技术：

这种用于在能部分排空的处理腔中处理构件的低压等离子设备长期以来就是已知的。为了处理构件，将构件送入处理腔中。接着至少部分地使处理腔排空。为此设有泵，所述泵可以是低压等离子设备的一部分或者是外部的单元。处理腔至少部分的排空可以通过接通泵来实现。备选或附加地，可以打开处理腔和泵之间的泵阀，以便降低处理腔中的压力。

对处理腔进行泵吸，直至达到希望的压力。接着通过气体供应阀将希望的处理气体导入处理腔。在气体导入期间也可以继续对处理腔进行泵吸，从而气体供应流保持不变的情况下在泵吸出的气体和供应的气体之间建立了平衡。在这样对处理腔中的气压条件进行稳定化之后，接通等离子体发生器，以便在处理腔中点燃等离子体。通过点燃的等离子体对构件进行处理。等离子体可以是直流等离子体或交流等离子体。

已知这样的等离子设备，其中全自动地控制所述处理步骤。这种全自动的控制装置通常包括微控制器、微处理器、FPGA(现场可编程门阵列)和/或存储器可编程的控制器。但这种全自动的控制装置的缺点是，通常必须使用保护装置，以便利用控制装置接通用于低压等离子设备、特别是用于等离子体发生器的高供电电压。通常必须给泵提供单相交流电(例如110伏和/或230伏)，给等离子体发生器提供三相交流电(例如208伏和/或400伏)，而给阀和低压等离子设备的其他低压耗电器提供大小为24伏的直流电，并通过控制装置进行切换。因此全自动控制装置相应地较为复杂和昂贵。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，提供一种低压等离子设备，所述低压等离子设备结构上构造得简单并且因此较为经济，同时还实现了直观和可靠的操作。

所述目的通过具有权利要求1的特征的低压等离子设备来实现。各从属权利要求给出适宜的改进方案。

前面所述的根据本发明的低压等离子设备因此包括控制装置，所述控制装置具有顺序开关元件，所述开关元件具有前后依次设置的开关位置，用于调整依次进行的处理步骤，所述顺序开关元件构造成用于在每个开关位置中通过多个相互电隔绝/绝缘的开关断开和闭合真空回路、气体供应回路和等离子体回路，所述顺序开关具有第一开关位置，在第一开关位置中真空回路闭合，但气体供应回路和等离子体回路断开，所述顺序开关具有第二开关位置，在第二开关位置中真空回路和气体供应回路闭合，但等离子体回路断开，并且所述顺序开关具有第三开关位置，在第三开关位置中真空回路、气体供应回路和等离子体回路都闭合。

因此，低压等离子设备的控制装置包括至少三个回路：用于控制泵和/或泵阀的真空回路，以便至少部分地排空处理腔；用于控制气体供应阀的气体供应回路，以便将处理气体引入处理腔；以及用于控制等离子体发生器的等离子体回路，通过所述等离子体发生器能点燃处理腔中的等离子体。为了控制真空回路、气体供应回路和等离子体回路，所述顺序开关元件分别具有多个开关，这些开关能依次地断开和闭合。

通过所述开关元件的顺序的构成，迫使低压等离子设备的使用者按通过顺序开关元件预先规定的顺序遍历执行各处理步骤。所述低压等离子设备的操作由此非常简单。为了能执行处理步骤，使用者只需要逐步地调节所述顺序开关元件。通过相互电隔绝的开关，可以在不使用继电器、保护装置或类似设备的情况下通断不同的回路。此外，这种控制不需要软件。

换而言之，不同的耗电器电压(例如24伏特、230伏特和400伏特)可以通过顺序开关元件相应自己的开关在结构上简单地且经济地控制。相互电隔绝的开关这里可以构造成常开开关或常闭开关。此外，可以将一部分开关构造成常闭开关，将一部分开关构造成常开开关。为了将控制装置构造得特别简单，优选在所述顺序开关元件中只使用常开开关，用于控制真空回路、气体供应回路和等离子体回路。

控制装置可以带有扫气阀的扫气回路，以便在等离子体处理之后将有毒气体从处理腔中冲刷出来。在这种情况下，所述顺序开关元件构造成用于断开和闭合扫气回路，所述顺序开关元件具有第四开关位置，在第四开关位置中，真空回路和扫气回路闭合，但气体供应回路和等离子体回路断开，其中扫气回路在第一至第三开关位置中断开。此时能通过所述顺序开关元件控制的处理步骤是：

1.在开关位置1中通过闭合真空回路进行泵吸；

2.在开关位置2中通过附加地闭合气体供应回路进行处理气体调整；

3.在开关位置3中通过附加地闭合等离子体回路进行等离子处理；以及

4.在开关位置4中通过闭合扫气回路和断开气体供应回路以及等离子体回路进行处理扫气。

在本发明的优选实施形式中，低压等离子设备的控制装置包括带有通风阀的通风回路，所述顺序开关元件构造成用于断开和闭合通风回路，所述顺序开关元件具有第五开关位置，在第五开关位置中，通风回路闭合，但真空回路、气体供应回路、等离子体回路并且特别是扫气回路断开，其中通风回路在第一至第三开关位置中并且特别是在第四开关位置中断开。由此，所述顺序开关元件构造成用于接通另一个处理步骤，在该处理步骤中，通过通风阀能给处理腔通风。如果仅将无毒的气体用于等离子处理，则通风可以紧接着处理步骤3(等离子处理)之后进行。备选于此地，处理步骤通风可以接着处理步骤4(扫气)之后进行。

低压等离子设备的处理腔中的压力状态可以通过时间测量来检查。例如可以以确定的时间执行步骤1(泵吸)，以便确保实现希望的基本压力。因此不一定必要的是，在低压等离子设备中设置压力测量仪器。但可以通过带有压力测量仪器的压力测量回路实现对低压等离子设备的精确控制，这里顺序开关元件构造成用于断开和闭合压力测量回路，压力测量回路在第一至第三开关位置中、并且特别是在第四和/或第五开关位置中闭合。通过压力测量仪器，使用者可以精确地监控处理腔中存在的压力。

使用者可以使顺序开关元件的“继续切换”独立于压力测量仪器的压力显示。与此相对，在本发明的一个优选的改进方案中，压力测量仪器构造成用于为了释放气体供应阀向气体供应阀和/或为了释放等离子体发生器向等离子体发生器发送第一释放信号。在这种情况下当使用者“过早地”继续切换顺序开关元件时，就是说，当处理腔中尚未存在必要的气体压力状态就进行“继续切换”时，可以防止执行后面的处理步骤。由此明显提高了低压等离子设备的安全性和工艺稳定性。

低压等离子设备的控制装置优选具有带有计时器的计时器回路，所述顺序开关元件构造成用于断开和闭合计时器回路，其中计时器回路在第三开关位置中闭合。所述计时器可以附加于此地在开关位置2(处理气体调整)中闭合。通过计时器可以控制处理时间，即在处理腔中构件的等离子处理时间。

控制装置此外还可以带有加热器的加热回路，所述顺序开关元件构造成用于断开和闭合加热回路，其中加热回路在第三开关位置(等离子处理)中闭合。通过加热器可以在等离子处理期间使构件升温到较高的温度。加热回流在另一个或另外多个开关位置可以是闭合的，以便实现对构件的预热或再加热。

控制装置这里优选包括带有温度测量元件的温度测量回路，所述顺序开关元件构造成用于断开和闭合温度测量回路，其中温度测量回路在第三开关位置中闭合。

温度测量回路可以在一个或多个其他开关位置中闭合，以便监控处理腔中的温度。

如果控制装置包括带有电源件的电源件回路，所述顺序开关元件构造成用于断开和闭合电源件回路，其中电源件回路在第一至第三开关位置中并且特别是在第四和/或第五开关位置中闭合，则可以进一步简化低压等离子设备的操作。低压等离子设备的电源件用于对低压等离子设备进行总体供电。换而言之，切断电源件相当于通过“主开关”关闭低压等离子设备。因此简化了低压等离子设备的操作，其方式是，所述顺序的开关附加地承担主开关的功能，此时，在顺序开关元件的一个开关位置中，低压等离子设备被完全关闭。

如果控制装置包括带有泵电源件的泵回路，所述顺序开关元件构造成用于断开和闭合泵回路，其中泵回路在第一至第三开关位置中并且特别是在第四和/或第五开关位置中闭合，则通过顺序开关元件还可以实现对低压等离子设备较为广泛的控制。电动泵这里通过泵回路供电。如果泵回路断开，则泵被关闭。换而言之，泵通过所述顺序开关元件开启和关闭。

此外，低压等离子设备的控制装置还包括带有保险开关的保险回路，所述顺序开关元件构造成用于断开和闭合保险回路，其中保险回路在第一至第三开关位置中并且特别是在第四和/或第五开关位置中闭合。保险回路这里可以构造成用于中断在低压等离子设备中执行的过程。特别是当处理腔的门打开时，可以通过保险回路实现关闭气体供应流和等离子体生成器。保险回路特别是用于关闭等离子生成器，以便避免对使用者发生电击。当处理腔不是玻璃腔时，保险回路是特别有利的。

为了直观地显示各处理步骤，真空回路、气体供应回路、等离子体回路、扫气回路和/或通风回路可以具有灯，特别是发光二极管。所述灯优选在低压等离子设备朝向使用者的侧面上设置在所述顺序开关元件的相应开关位置的区域中。通过所述灯使用者可以马上发现，低压等离子设备的哪个(些)回路当前闭合，就是说正在执行哪个(些)处理步骤。

在本发明特别优选的实施形式中，低压等离子设备的顺序开关元件可以具有第零开关位置，在所述第零开关位置中控制装置的所有回路断开。由此不必在低压等离子设备上设置单独的“通电和断电开关”。相反，在这种情况下低压等离子设备能通过所述顺序开关元件本身启动和关闭。

一般而言要确定，所述顺序开关元件优选构造成在每个开关位置闭合所述顺序开关元件的多个相互电隔绝的开关。当控制装置的任意回路与一个单独的开关位置的一个开关接通/接触时，此时所述回路在该开关位置中闭合。相反，如果回路与该开关位置的开关没有接通，则该回路在该开关位置中断开。

所述顺序开关元件例如可以构造成滑移开关。但在所述顺序开关元件的特别优选的实施形式中，所述开关元件构造成旋转开关的形式。通过将所述顺序开关元件构造成旋转开关的形式，在遍历执行一个完整的处理过程之后，所述顺序开关元件重新处于初始位置中。旋转开关这里优选构造成六级的。

旋转开关构造成只能沿一个方向旋转，以便完全避免对低压等离子设备的误操作。备选地，旋转开关可以沿两个方向旋转。当控制装置包括具有通风阀的通风回路时，这是有利的。在这种情况下，旋转开关可以通过沿“反方向”旋转进入通风位置，以便对处理腔进行通风，而不必执行一个完整的等离子处理过程。

附图说明

本发明其他的特征和优点由下面根据附图中的图示对本发明的一个实施例的详细说明以及由各权利要求得出，附图示出对于本发明重要的细节。

在附图中示出的特征这样显示，使得能够清楚地看到根据本发明的特点。不同的特征可以分别本身单独地或多个任意组合地在根据本发明的变型中实现。

其中

图1a-6a示出根据本发明的低压等离子设备在开关位置0-5中的俯视图；以及

图1b-6b示出根据图1a-6a的等离子设备的控制装置在开关位置0-5中示意图。

具体实施方式

图1a示出根据本发明的低压等离子设备10。所述低压等离子设备10非常示意性地示出。低压等离子设备具有处理腔12，所述处理腔能通泵14至少部分地排真空。泵14通过泵阀16与处理腔12流体连通。处理腔12因此可以在泵14通电且泵阀16打开时只是部分地被排空。泵阀16优选构造成角阀的形式。

为了给处理腔12通风，设有通风阀18。可以通过气体供应阀20向处理腔12中吹入处理气体。处理气体例如可以是环境空气。备选或附加于此地，可以将一种或多种气体作为处理气体引入处理腔12中。为了将不同的气体引入处理腔12中，可以设置多个气体供应阀20。在当前情况下，仅设有一个气体供应阀20，气体混合物施加到所述气体供应阀20上。所述气体混合物通过气流测量器22、24(具有针阀的浮子流量计或质量流量控制器)调节。在压力显示器26上能够显示处理腔12中的压力。为了从处理腔12中冲刷出有毒的气体，设有扫气阀28。利用这种低压等离子设备能够执行以下处理步骤：

1.泵吸

2.处理气体调整

3.等离子处理

4.扫气

5.通风。

低压等离子设备10具有顺序开关元件30，用于通过相应的开关位置设置处理步骤。图1a中，在顺序开关元件30上调整到第零开关位置。在这个开关位置低压等离子设备10关闭。

图1b示出根据图1a的低压等离子设备10的控制装置32在第零开关位置的示意图。控制装置32主要包括所述顺序开关元件30，所述开关元件的开关位置(从0到5)在图1b的左侧示出。顺序开关元件30包括泵回路34、电源件回路36、真空回路38、压力测量回路40、气体供应回路42、计时器回路44、等离子体回路46、加热回路48、温度测量回路50、扫气回路52和通风回路54。这些回路34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54是电路。顺序开关元件30此外可以包括保险回路(未示出)，特别是以便使得可以监控处理腔12(见图1a)的门。

如图1b所示，顺序开关元件30对于每个开关位置(0至5)分别具有一个用于控制回路34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54的开关。如果在相应的开关位置(0至5)中应闭合一个回路34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54，则在这个开关位置(0至5)中接通顺序开关元件30的相应开关。这在下面针对在图1b中用虚线框住示出的扫气回路52举例进行说明：

扫气回路52具有电源，所述电源通过两个空心的圆表示。电流从电源的第一接线端经由耗电器(这里是扫气阀28)通过一个或多个闭合的开关流回到电源的第二接线端。扫气回路52对于顺序开关元件30的开关位置0至5分别具有一个开关56、58、60、62、64、66。这些断开的开关这里用在中央弯折的线条表示(见开关58、60、62、64、66)，而闭合的开关用在中央连续的线条表示(见开关56)。

扫气阀28应仅在开关位置4中闭合，而在所有其他开关位置(0-3和5)中断开。因此，在扫气回路52中只与在开关位置4中被操作的开关64接通。所有其他开关56、58、60、62、66在扫气回路52中没有接通。与开关66“没有接通”这里通过围绕开关66的回路线路的“隆起形的半圆”表示。

前面解释的内容相应地适用于其他回路34、36、38、40、42、44、46、48、50和54。

所述顺序开关元件30的相互电隔绝的开关这里如下面所述接通，以构成控制装置32。

a)真空回路38与对应于处理步骤泵吸、处理气体调整和等离子体处理的开关位置1、2和3的第一开关接通。真空回路38优选还与开关位置4和/或5的第一开关接通，开关位置4和5对应于处理步骤扫气和通风。

b)气体供应回路42与对应于处理步骤处理气体调整和等离子体处理的开关位置2和3的第二开关接通。

c)等离子体回路46与对应于处理等离子体处理的开关位置3的第三开关接通。

d)优选设置的扫气回路52与对应于处理步骤扫气的开关位置4的第四开关接通。

e)优选设置的通风回路54与对应于处理步骤通风的开关位置5的第五开关接通。

f)优选设置的压力测量回路40与对应于处理步骤泵吸、处理气体调整和等离子体处理的开关位置1、2和3的第六开关接通。压力测量回路40优选还与开关位置4和/或5的第六开关接通，开关位置4和5对应于处理步骤扫气和通风。

g)优选设置的计时器回路44与对应于处理步骤等离子体处理的开关位置3的第七开关接通。

h)优选设置的加热回路48与对应于处理步骤泵吸、处理气体调整和等离子体处理的开关位置1、2和3的第八开关接通。加热回路48优选还与开关位置4和/或5的第八开关接通，开关位置4和5对应于处理步骤扫气和通风。

i)优选设置的温度测量回路50与对应于处理步骤泵吸、处理气体调整和等离子体处理的开关位置1、2和3的第九开关接通。温度测量回路50优选还与开关位置4和/或5的第九开关接通，开关位置4和5对应于处理步骤扫气和通风。

j)优选设置的泵回路34与对应于处理步骤泵吸、处理气体调整和等离子体处理的开关位置1、2和3的第十开关接通。泵回路34优选还与开关位置4和/或5的第十开关接通，开关位置4和5对应于处理步骤扫气和通风。

k)优选设置的电源件回路36与对应于处理步骤泵吸、处理气体调整和等离子体处理的开关位置1、2和3的第十一开关接通。电源件回路36优选还与开关位置4和/或5的第十一开关接通，开关位置4和5对应于处理步骤扫气和通风。

在图1b中，所述顺序开关元件30处于开关位置0(也见图1a)。开关位置0的所有开关，例如扫气回路52的开关56闭合。但由于回路34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54都没有与开关位置0的开关接通，所有回路34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54在开关位置0中都断开。因此，在开关位置0中，低压等离子设备10(见图1a)关闭。

图2a示出处于开关位置1的低压等离子设备10。

图2b示出处于开关位置1的低压等离子设备10(见图2a)的控制装置32。电路34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54这样连接，使得泵电路34、电源件电路36、真空电路38、压力测量电路34以及加热电路48和温度测量电路50闭合。

气体供应电路42、计时器电路44、等离子体电路46以及扫气回路52和通风回路54断开。由此，在所示的开关位置1中，泵14、低压等离子设备10(见图2a)的电源件68、泵阀16、压力测量仪器70、加热器72以及温度测量元件74生效。这里泵14通过泵电源件(未示出)激活。

电源件68给低压等离子设备10供电，特别是供应控制电压(例如24伏特的直流电压)。压力测量仪器70与压力显示器25(见图1a)连接，以便显示通过压力测量仪器70测量到的压力。通过加热器72将引入处理腔12(见图1a)的构件或样品加热。通过温度测量元件74监控温度。顺序开关元件30的开关位置1因此对应于处理步骤“泵吸”，在该处理步骤中，至少部分地排空处理腔12(见图1a)，并通过加热器72加热处理腔。处理腔12中的压力在压力显示器26(见图1a)上显示。

图3a示出开关位置2中的低压等离子设备10，开关位置2对应于处理步骤“处理气体调整”。

图3b示出处于开关位置2的控制装置32。在开关位置2中，泵14、电源件68、泵阀16、压力测量仪器70、加热器72以及温度测量元件74激活。附加于此，气体供应阀20、计时器76和等离子体生成器78激活。

压力测量仪器70构造成用于向气体供应阀20和等离子体生成器78发送第一释放信号，以释放气体供应阀和等离子体生成器。所述第一释放信号在图2b中通过第一箭头80表示。由此，当通过压力测量仪器70的第一释放信号实现打开时，气体供应阀20才打开。换而言之，当压力测量仪器70在达到希望的和设定的基本压力之后通过第一释放信号测量到气体供应流时，才进行向处理腔12(见图1a)中的气体供应。第一释放信号(见箭头80)尽管也释放等离子体发生器78，但当计时器76也允许其释放时，才点燃等离子体。在处理气体调整期间还没有点燃等离子体。

图4a示出处于开关位置3的低压等离子设备10。开关位置3对应于处理步骤“等离子体处理”。在该开关位置3中，在处理腔12中点燃等离子体。在这个开关位置中对引入处理腔12的构件进行“实际”的处理。

图4b示出处于开关位置3的控制装置32。泵回路34、电源件回路36、真空回路38、真空回路38、压力测量回路40、气体供应回路42、计时器回路44、等离子体回路46、加热回路48以及温度测量电路50闭合。只有扫气回路52和通风回路54断开或中断。由此，泵14、电源件68、泵阀16、压力测量仪器70、气体供应阀20、计时器76、等离子体生成器78、加热器72以及温度测量元件74激活。第一释放信号(用第一箭头80示意性表示)释放气体供应阀20以及等离子体生成器78。附加于此，计时器76通过第二释放信号(用第二箭头84示意性表示)释放等离子体生成器78。

在存在两个释放信号时才激活等离子体生成器78。计时器76这里仅在预先设定的释放时间中才释放等离子体生成器78。由此确保，处理时间不会超过输入到计时器76中的处理时间。

图5a示出处于开关位置4的低压等离子设备10。开关位置4对应于处理步骤“扫气”。

图5b示出处于开关位置4的控制装置32。电路34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54这里构造成，使得在开关位置4中泵14、电源件68、泵阀16、压力测量仪器70、加热器72、温度测量元件74以及扫气阀28激活。因此，在开关位置4中，就是说，在处理步骤“扫气”期间，处理腔12(见图1a)被冲刷，其方式是，扫气气体通过扫气阀28流入处理腔12中并且同时通过泵阀16和泵14对处理腔12进行泵吸。

图6a示出处于开关位置5的低压等离子设备10。开关位置5对应于处理步骤“通风”。

图6b示出处于开关位置5的控制装置32。在开关位置5中，电源件回路36、加热回路48以及温度测量回路50闭合。但在开关位置5中这些回路中的一个或多个也可以断开。此外，泵回路34闭合。但处理腔12(见图1a)没有排空，因为真空回路38是断开的。泵回路34在这个开关位置中也可以是断开的。最后，通风回路54闭合，从而对处理腔12(见图1a)进行通风。

如果使用者将顺序开关元件30继续旋转一个开关位置，则低压等离子设备10再次处于关闭状态(见图1a)。使用者因此可以沿顺时针方向将顺序开关元件30旋转一周，以便对于一个构件遍历执行一个完整的处理过程。这使得可以特别简单和可靠地操作低压等离子设备10。

总而言之，本发明涉及一种低压等离子设备。所述低压等离子设备，具有处理腔。所述处理腔在第一处理步骤，即泵吸中，通过泵来泵吸。在第二处理步骤中，即处理气体调整中，附加地打开气体供应阀，以便在较低的压力下在处理腔中实现确定的气体组成。在第三处理步骤、即等离子体处理中，开启等离子体生成器，以便在处理腔中点燃等离子体。在第四处理步骤、即扫气中，可以打开扫气阀，以便对处理腔进行冲刷。在这个处理步骤中，气体供应阀关闭，并且等离子体生成器也关闭。在第五处理步骤、即通风中，可以通过通风阀对处理腔进行通风。顺序开关元件、优选是旋转开关形式的顺序开关元件的开关位置对应于所述处理步骤。所述顺序开关元件可以具有第零开关位置，在所述第零开关位置中，低压等离子设备关闭。所述顺序开关元件实现了低压等离子设备的一种简单的构成以及实现了低压等离子设备的直观操作。

顺序开关能由低压等离子设备的使用者逐步地操作进入依次设置的开关位置。所述低压等离子设备这里构造成没有特别是电动的用于操作所述顺序开关元件的驱动装置。换而言之，低压等离子设备构造成只能由低压等离子设备的使用者、而不是由低压等离子设备本身调节所述顺序开关元件。