WO2005096337A1 - Method for plasma cleaning a workpiece and a suitable device for carrying out this method - Google Patents

Method for plasma cleaning a workpiece and a suitable device for carrying out this method Download PDF

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WO2005096337A1
WO2005096337A1 PCT/DE2005/000543 DE2005000543W WO2005096337A1 WO 2005096337 A1 WO2005096337 A1 WO 2005096337A1 DE 2005000543 W DE2005000543 W DE 2005000543W WO 2005096337 A1 WO2005096337 A1 WO 2005096337A1
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working gas
cleaning
plasma
workpiece
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PCT/DE2005/000543
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Axel Arndt
Ursus KRÜGER
Uwe Pyritz
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01J9/38—Exhausting, degassing, filling, or cleaning vessels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
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    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
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Definitions

  • the invention relates to a method for plasma cleaning of a workpiece, in which the workpiece is placed in a cleaning chamber, the cleaning chamber is filled with a working gas while setting a predetermined pressure and a plasma cleaning the workpiece is ignited in the working gas, the workpiece being a hollow body and the working gas is passed through the hollow body with the formation of the predetermined pressure.
  • a method for plasma cleaning is for example in the
  • a workpiece can then be placed in a cleaning chamber, which is evacuated after being closed and then filled with hydrogen as the working gas while maintaining a predetermined pressure.
  • a plasma is then ignited in the hydrogen by adjusting the ion energy so that the ions are suitable for cleaning residues from the workpiece surface.
  • a further method in which a tubular lamp body is connected to two connecting lines with the input and output in order to generate a cleaning plasma inside.
  • a plasma gas is fed in via a storage container via the one connecting line, the pressure prevailing in the lamp body being controlled by means of a pump connected to the other connecting line.
  • the lamp body is immersed in a reaction gas that is free of reaction gas. chamber in which a cleaning plasma can be ignited by microwaves in the reaction gas contained in the lamp body.
  • a method for treating an annular hollow body in which this hollow body is placed in a suitable receptacle in a reaction chamber.
  • the receptacle is adapted to the component to be treated in such a way that in the area of the receptacle both
  • a vacuum pump is connected to the suction, with the help of which the pressure in the treatment tank is kept at the level required for plasma cleaning.
  • the object of the invention is to provide a method for plasma cleaning workpieces, which is also suitable for workpieces with cavities and can be carried out with comparatively little effort.
  • This object is achieved in that a back pressure is built up in the hollow body with the working gas introduced into it. This is achieved in that a sufficiently high flow resistance is opposed to the working gas when it flows out of the hollow body before it escapes from the hollow body into the cleaning chamber. If the flow resistance resulting from the geometry of the hollow body is not sufficient, the formation of a dynamic pressure in the hollow body can be particularly advantageously increased by introducing a throttle element into the flow path of the working gas.
  • the dynamic pressure leads to the fact that a pressure drop forms between the cavity of the hollow body and its surroundings in the cleaning chamber, which pressure gradient can advantageously be used so that the pressure conditions of the working gas are only suitable for igniting a plasma in the cavity.
  • the hollow body can be selectively cleaned in the interior with a minimal expenditure of energy, while the formation of a plasma in the working gas is prevented in the vicinity of the hollow body.
  • a method is thus specified with which the surfaces in the cavity of a hollow body can also be selectively cleaned.
  • the constant purging of the hollow body with working gas advantageously ensures that the residues detaching from the walls are flushed out of the hollow body with the working gas.
  • the hollow body has an inlet and an outlet and the working gas is conducted from the inlet to the outlet. If the hollow body has an inlet and an outlet, the working gas can advantageously be passed through the hollow body via a defined flow path.
  • a single opening in the hollow body is also sufficient for the passage of working gas guarantee. This could then be introduced, for example, by means of a tube protruding into the interior of the hollow body and discharged again through the single opening.
  • the hollow body is a lamp bulb for a gas discharge lamp.
  • the problem must be solved that water accumulated inside the lamp bulb must be removed completely, since this would significantly shorten the service life when the gas discharge lamp was in operation.
  • plasma cleaning the lamp bulb the water molecules in the plasma are broken down and transported out of the lamp bulb with the working gas.
  • time-consuming drying processes can advantageously be omitted, in which an inert gas with high temperatures of typically 300 to 400 ° C. is passed through the lamp bulb.
  • the method according to the invention is therefore more economical because of the shorter treatment time of the lamp bulbs and the lower energy consumption.
  • the cleaning process is monitored with an emission spectroscope.
  • the invention further relates to a plasma cleaning device with a cleaning chamber in which a receptacle for a workpiece to be cleaned is provided.
  • the plasma cleaning device also has a feed and a suction for working gas, the receptacle being equipped with the feed for a working gas, such that a workpiece designed as a hollow body and placed in the receptacle is flowed through via the feed with the working gas.
  • a plasma cleaning device is generally described in the aforementioned US 2003/0047191 AI. This has a cleaning chamber in which a plate-shaped receptacle is provided for the workpiece to be cleaned.
  • the cleaning chamber is surrounded by an induction coil, which can generate a high-frequency electric field for igniting a plasma in the working gas in the cleaning chamber.
  • a plasma cleaning device with a reaction chamber into which a hollow body can be inserted into a suitable receptacle for cleaning. Both a feed for the reaction gas and a suction device are provided within this receptacle, the pressure conditions required for the formation of a plasma in the hollow body being regulated by the suction power of a vacuum pump at the suction device.
  • the object of the invention is to provide a comparatively simple plasma cleaning device with which workpieces with cavities can be cleaned.
  • the receptacle can be accommodated on an interchangeable workpiece carrier with a connection for the working gas leading to the supply.
  • Different workpiece carriers can thus advantageously be used as an adapter for workpieces of different geometries, the workpiece carriers being used in a correspondingly designed interface in the cleaning chamber.
  • the connection for the working gas is automatically connected to an inlet opening in the cleaning chamber. It is particularly advantageous to accommodate a plurality of receptacles with associated feeders on the workpiece carrier, so that in each case a plurality of hollow bodies can be cleaned at the same time. This advantageously further increases the economy of the plasma cleaning process.
  • the single figure shows an exemplary embodiment of the plasma cleaning device according to the invention for carrying out the method for plasma cleaning according to the invention in a schematic section.
  • a plasma cleaning device has a cleaning chamber 11, in which a workpiece carrier 12 with receptacles 13 for hollow bodies 14 is inserted.
  • the hollow bodies 14 are glass lamp bulbs, such as those used in gas discharge lamps for motor vehicle headlights. These hollow bodies are placed in the receptacles 13 in such a way that their end forming an entrance 15 is located above a feed 16 for a working gas, for example argon.
  • the feeds 16 of the workpiece carrier 12 are guided via a channel system 17 to a connection 18, via which the central introduction of the working gas can take place.
  • the respective other end of the hollow body 14 opens into the interior of the cleaning chamber 11 and thus forms an outlet 19 for the working gas.
  • These outputs 19 of the hollow bodies can be provided with a throttle element 20 to support the formation of a dynamic pressure in the hollow bodies 14, which can have the shape of a pierced plug, for example.
  • the workpiece carrier 12 with the hollow bodies 14 is placed in the cleaning chamber 11 in the manner described, such that the connection 18 is connected to a storage container 21 for the argon working gas.
  • the cleaning chamber 11 is then closed (not shown) and evacuated by opening a valve 22a with a vacuum pump 23.
  • the working gas can be introduced into the cleaning chamber 11 in a controlled manner through the hollow body 14 via the channel system.
  • a predetermined pressure of the working gas (10 ⁇ 3 mbar to 10 mbar) is set in the hollow bodies, which enables the ignition of a plasma in the hollow bodies.
  • a high-frequency electric field with a frequency of, for example, 13 to 14 MHz is generated by means of a high-frequency generator 24 and a grounded induction coil 25 that runs around the cleaning chamber 11.
  • a high-frequency generator 24 and a grounded induction coil 25 that runs around the cleaning chamber 11.
  • the contaminated working gas can be continuously sucked off by means of the vacuum pump 23, so that the pressure in the cleaning chamber outside the hollow body is not sufficient to ignite a plasma.
  • a water film (not shown) is removed from the inner walls of the hollow bodies 14.
  • the working gas contaminated with water components oxygen and / or hydrogen radicals
  • the cleaning process is terminated and the cleaned hollow bodies 14 are sent for further processing.
  • the hollow bodies 14 designed as lamp bodies could be transferred via a lock to a downstream PVD coating device, where further coatings which influence the function would be applied to the lamp body (not shown).

Abstract

The invention relates to a method for plasma cleaning a hollow body and to a device for carrying out this method. According to the invention, seats (13) for the hollow body (14) to be cleaned, e.g. a lamp body for gas-discharge lamps, are provided inside a cleaning chamber (11) of the device, and the hollow body is equipped with an inlet (16) for a working gas (21). During cleaning, the working gas can thus be directly supplied to the hollow space of the hollow body (14) to be cleaned, and an induction coil (25) ignites a plasma, with which the cleaning process is executed, in the working gas located in said hollow space. This advantageously enables a local plasma to be produced only inside the hollow body (14), and the working gas led therethrough simultaneously enables a reliable evacuation of the residual matter that arises during cleaning.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zum Plasmareinigen eines Werkstücks und zu dessen Durchführung geeignete VorrichtungProcess for plasma cleaning a workpiece and device suitable for carrying it out
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Plasmareinigen eines Werkstücks, bei dem das Werkstück in einer Reinigungskammer platziert wird, die Reinigungskammer unter Einstellen eines vorgegebenen Druckes mit einem Arbeitsgas gefüllt wird und ein das Werkstück reinigendes Plasma in dem Arbeitsgas gezündet wird, wobei das Werkstück ein Hohlkörper ist und das Arbeitsgas unter Ausbildung des vorgegebenen Druckes durch den Hohlkörper geleitet wird.The invention relates to a method for plasma cleaning of a workpiece, in which the workpiece is placed in a cleaning chamber, the cleaning chamber is filled with a working gas while setting a predetermined pressure and a plasma cleaning the workpiece is ignited in the working gas, the workpiece being a hollow body and the working gas is passed through the hollow body with the formation of the predetermined pressure.
Ein Verfahren zum Plasmareinigen ist beispielsweise in derA method for plasma cleaning is for example in the
US 2003/0047191 AI beschrieben. Danach kann ein Werkstück in einer Reinigungskammer platziert werden, wobei diese nach Verschluss evakuiert und anschließend unter Einhaltung eines vorgegebenen Druckes mit Wasserstoff als Arbeitsgas befüllt wird. Anschließend wird in dem Wasserstoff ein Plasma gezündet, indem die Ionenenergie so eingestellt wird, dass die Ionen zur Reinigung der Werkstückoberfläche von Rückständen geeignet sind.US 2003/0047191 AI described. A workpiece can then be placed in a cleaning chamber, which is evacuated after being closed and then filled with hydrogen as the working gas while maintaining a predetermined pressure. A plasma is then ignited in the hydrogen by adjusting the ion energy so that the ions are suitable for cleaning residues from the workpiece surface.
Gemäß dem Abstract der JP 03-108234 A ist ein weiteres Verfahren offenbart, bei dem ein rohrförmiger Lampenkörper zwecks Generierung eines reinigenden Plasmas im Inneren mit dem Ein- und Ausgang an zwei Anschlussleitungen angeschlossen wird. Ein Plasmagas wird über einen Vorratsbehälter über die eine Anschlussleitung eingespeist, wobei mittels einer an die andere Anschlussleitung angeschlossenen Pumpe der in dem Lampenkörper herrschende Druck kontrolliert wird. Der Lampenkörper taucht in eine an sich von Reaktionsgas freie Reaktions- ka mer ein, in der durch Mikrowellen in dem im Lampenkörper enthaltenen Reaktionsgas ein reinigendes Plasma entzündet werden kann.According to the abstract of JP 03-108234 A, a further method is disclosed in which a tubular lamp body is connected to two connecting lines with the input and output in order to generate a cleaning plasma inside. A plasma gas is fed in via a storage container via the one connecting line, the pressure prevailing in the lamp body being controlled by means of a pump connected to the other connecting line. The lamp body is immersed in a reaction gas that is free of reaction gas. chamber in which a cleaning plasma can be ignited by microwaves in the reaction gas contained in the lamp body.
Gemäß der US 5,342,233 ist ein Verfahren zum Reinigen des Innenraums einer Gasentladungslampe beschrieben, bei dem mittels einer geeigneten Apparatur über eine einzige Öffnung im Lampenkörper ein Reaktionsgas sowohl eingeführt als auch wieder abgesaugt werden kann. Die Elektroden der Gasentladungs- lampe werden währenddessen dazu verwendet, im Inneren desAccording to US Pat. No. 5,342,233, a method for cleaning the interior of a gas discharge lamp is described, in which a reaction gas can be both introduced and extracted again by means of a suitable apparatus via a single opening in the lamp body. The electrodes of the gas discharge lamp are used inside the
Lampenkörpers ein die Innenwände des Lampenkörpers reinigendes Plasma zu zünden. Eine Reaktionskammer, in die der Lampenkörper zur Erzeugung eines Plasmas eingelegt werden müss- te, ist nicht vorgesehen.Ignite the lamp body a plasma cleaning the inner walls of the lamp body. A reaction chamber in which the lamp body would have to be inserted to generate a plasma is not provided.
Gemäß der DE 697 06 573 T2 ist ein Verfahren zur Behandlung eines ringförmigen Hohlkörpers beschrieben, bei dem dieser Hohlkörper in eine geeignete Aufnahme in eine Reaktionskammer eingelegt wird. Die Aufnahme ist derart an das zu behandelnde Bauteil angepasst, das im Bereich der Aufnahme sowohl eineAccording to DE 697 06 573 T2, a method for treating an annular hollow body is described, in which this hollow body is placed in a suitable receptacle in a reaction chamber. The receptacle is adapted to the component to be treated in such a way that in the area of the receptacle both
Zuführung wie auch eine Absaugung für das Reaktionsgas vorgesehen sind. An die Absaugung ist eine Vakuumpumpe angeschlossen, mit deren Hilfe der Druck im Behandlungsbehälter auf dem für die Plasmareinigung erforderlichem Niveau gehalten wird.Feed as well as suction for the reaction gas are provided. A vacuum pump is connected to the suction, with the help of which the pressure in the treatment tank is kept at the level required for plasma cleaning.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Plasmareinigen von Werkstücken anzugeben, welches auch für Werkstücke mit Hohlräumen geeignet ist und mit vergleichsweise geringem Aufwand durchführbar ist.The object of the invention is to provide a method for plasma cleaning workpieces, which is also suitable for workpieces with cavities and can be carried out with comparatively little effort.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mit dem in den Hohlkörper eingeleiteten Arbeitsgas in diesem ein Staudruck aufgebaut wird. Dies wird dadurch erreicht, dass dem Arbeitsgas beim Ausströmen aus dem Hohlkörper ein genügend hoher Strömungswiderstand entgegengesetzt wird, bevor dieses aus dem Hohlkörper in die Reinigungskammer entweicht. Sollte der aus der Geometrie des Hohlkörpers resultierende Strömungswiderstand nicht ausreichen, so kann besonders vorteilhaft die Ausbildung eines Staudrucks im Hohlkörper dadurch verstärkt werden, dass ein Drosselelement in den Fließweg des Arbeitsgases eingebracht wird. Der Staudruck führt dazu, dass sich zwischen dem Hohlraum des Hohlkörpers und dessen Umgebung in der Reinigungskammer ein Druckgefälle ausbildet, welches vorteilhaft dazu genutzt werden kann, dass die Druckverhältnisse des Arbeitsgases lediglich im Hohlraum dazu geeignet sind, ein Plasma zu zünden. Hierdurch kann daher mit minimalem Energieaufwand der Hohlkörper selektiv im Innenraum gereinigt werden, während in der Umgebung des Hohlkörpers das Ausbilden eines Plasmas im Arbeitsgas verhindert wird.This object is achieved in that a back pressure is built up in the hollow body with the working gas introduced into it. This is achieved in that a sufficiently high flow resistance is opposed to the working gas when it flows out of the hollow body before it escapes from the hollow body into the cleaning chamber. If the flow resistance resulting from the geometry of the hollow body is not sufficient, the formation of a dynamic pressure in the hollow body can be particularly advantageously increased by introducing a throttle element into the flow path of the working gas. The dynamic pressure leads to the fact that a pressure drop forms between the cavity of the hollow body and its surroundings in the cleaning chamber, which pressure gradient can advantageously be used so that the pressure conditions of the working gas are only suitable for igniting a plasma in the cavity. As a result, the hollow body can be selectively cleaned in the interior with a minimal expenditure of energy, while the formation of a plasma in the working gas is prevented in the vicinity of the hollow body.
Damit wird erfindungsgemäß ein Verfahren angegeben, mit dem auch die Oberflächen in dem Hohlraum eines Hohlkörpers selektiv gereinigt werden können. Durch das ständige Spülen des Hohlkörpers mit Arbeitsgas wird dabei vorteilhaft gewährleistet, dass die von den Wänden sich lösenden Rückstände mit dem Arbeitsgas aus dem Hohlkörper herausgespült werden.According to the invention, a method is thus specified with which the surfaces in the cavity of a hollow body can also be selectively cleaned. The constant purging of the hollow body with working gas advantageously ensures that the residues detaching from the walls are flushed out of the hollow body with the working gas.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hohlkörper einen Eingang und einen Ausgang aufweist und das Arbeitsgas vom Eingang zum Ausgang geleitet wird. Weist der Hohlkörper einen Eingang und einen Ausgang auf, so kann vorteilhaft das Arbeitsgas über einen definierten Strömungsweg durch den Hohlkörper geleitet werden. Selbstverständlich genügt im Prinzip auch eine einzige Öffnung im Hohlkörper, um die Durchleitung von Arbeitsgas zu gewährleisten. Dieses könnte dann beispielsweise mittels eines in den Innenraum des Hohlkörpers hineinragenden Rohres eingeleitet und durch die einzige Öffnung wieder ausgeleitet werden.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the hollow body has an inlet and an outlet and the working gas is conducted from the inlet to the outlet. If the hollow body has an inlet and an outlet, the working gas can advantageously be passed through the hollow body via a defined flow path. In principle, of course, a single opening in the hollow body is also sufficient for the passage of working gas guarantee. This could then be introduced, for example, by means of a tube protruding into the interior of the hollow body and discharged again through the single opening.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Hohlkörper ein Lampenkolben für eine Gasentladungslampe. Bei Lampenkolben für Gasentladungslampen insbesondere für die Scheinwerfer von Kfz muss nämlich das Problem gelöst werden, dass im Inneren des Lampenkolbens angelagertes Wasser restlos entfernt werden muss, da dieses bei Betrieb der Gasentladungslampe die Lebensdauer signifikant verkürzen würde. Durch die Plasmareinigung des Lampenkolbens werden die Wassermoleküle im Plasma zerlegt und mit dem Arbeitsgas aus dem Lampen- kolben heraus transportiert. Hierdurch können vorteilhaft zeitraubende Trocknungsprozesse unterbleiben, bei denen ein Inertgas mit hohen Temperaturen von typischerweise 300 bis 400°C durch den Lampenkolben geleitet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist damit wirtschaftlicher wegen einer gerin- geren Behandlungszeit der Lampenkolben und einem geringeren Energieverbrauch .According to a special embodiment of the invention, the hollow body is a lamp bulb for a gas discharge lamp. In the case of lamp bulbs for gas discharge lamps, in particular for the headlights of motor vehicles, the problem must be solved that water accumulated inside the lamp bulb must be removed completely, since this would significantly shorten the service life when the gas discharge lamp was in operation. By plasma cleaning the lamp bulb, the water molecules in the plasma are broken down and transported out of the lamp bulb with the working gas. As a result, time-consuming drying processes can advantageously be omitted, in which an inert gas with high temperatures of typically 300 to 400 ° C. is passed through the lamp bulb. The method according to the invention is therefore more economical because of the shorter treatment time of the lamp bulbs and the lower energy consumption.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der Reinigungsprozess mit einem Emisionsspektroskop überwacht wird. Hierdurch ergibt sich vorteilhaft eine Möglichkeit, den Reinigungsprozess des Hohlkörpers zu überwachen. Beispielsweise können bei der Befreiung der Lampenkörper von Wasser die Emissionslinien von Wasserstoff- und/oder Sauerstoffradikalen überwacht werden. Sobald diese aus dem gemessenen Emissionsspektrum verschwin- den, ist dies ein Hinweis darauf, dass der Reinigungsprozess abgeschlossen ist, so dass die Reinigungszeit für die Lampenkolben bedarfsgerecht eingestellt werden kann. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Plasmareinigungsvorrichtung mit einer Reinigungskammer, in der eine Aufnahme für ein zu reinigendes Werkstück vorgesehen ist. Die Plasmareinigungsvorrichtung weist außerdem eine Zuführung und eine Absaugung für Arbeitsgas auf, wobei die Aufnahme mit der Zuführung für ein Arbeitsgas ausgestattet ist, derart, dass ein als Hohlkörper ausgestaltetes, in der Aufnahme platziertes Werkstück über die Zuführung mit dem Arbeitsgas durchströmt wird.It is also advantageous if the cleaning process is monitored with an emission spectroscope. This advantageously results in a possibility of monitoring the cleaning process of the hollow body. For example, when the lamp bodies are freed from water, the emission lines of hydrogen and / or oxygen radicals can be monitored. As soon as this disappears from the measured emission spectrum, this is an indication that the cleaning process has been completed, so that the cleaning time for the lamp bulbs can be set as required. The invention further relates to a plasma cleaning device with a cleaning chamber in which a receptacle for a workpiece to be cleaned is provided. The plasma cleaning device also has a feed and a suction for working gas, the receptacle being equipped with the feed for a working gas, such that a workpiece designed as a hollow body and placed in the receptacle is flowed through via the feed with the working gas.
Eine Plasmareinigungsvorrichtung ist allgemein in der ein- gangs erwähnten US 2003/0047191 AI beschrieben. Diese weist eine Reinigungskammer auf, in der eine plattenförmige Aufnahme für das zu reinigende Werkstück vorgesehen ist. Die Reinigungskammer ist von einer Induktionsspule umgeben, welche zum Zünden eines Plasmas in dem in der Reinigungskammer befindli- chen Arbeitsgas ein hochfrequentes elektrisches Feld erzeugen kann.A plasma cleaning device is generally described in the aforementioned US 2003/0047191 AI. This has a cleaning chamber in which a plate-shaped receptacle is provided for the workpiece to be cleaned. The cleaning chamber is surrounded by an induction coil, which can generate a high-frequency electric field for igniting a plasma in the working gas in the cleaning chamber.
Gemäß der DE 697 06 573 T2 ist eine Plasmareinigungsvorrichtung mit einer Reaktionskammer beschrieben, in die ein Hohl- körper zur Reinigung in eine geeignete Aufnahme eingesetzt werden kann. Innerhalb dieser Aufnahme ist sowohl eine Zuführung für das Reaktionsgas als auch eine Absaugung vorgesehen, wobei die zur Ausbildung eines Plasmas im Hohlkörper erforderlichen Druckverhältnisse über die Absaugleistung einer Va- kuumpumpe an der Absaugung reguliert werden.According to DE 697 06 573 T2, a plasma cleaning device with a reaction chamber is described, into which a hollow body can be inserted into a suitable receptacle for cleaning. Both a feed for the reaction gas and a suction device are provided within this receptacle, the pressure conditions required for the formation of a plasma in the hollow body being regulated by the suction power of a vacuum pump at the suction device.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine vergleichsweise einfach aufgebaute Plasmareinigungsvorrichtung anzugeben, mit der Werkstücke mit Hohlräumen gereinigt werden können.The object of the invention is to provide a comparatively simple plasma cleaning device with which workpieces with cavities can be cleaned.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass Die Absaugung außerhalb der Aufnahme in die Reaktionskammer vorgesehen ist. Hierdurch werden die bereits im Zusammenhang mitdem erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Vorteile erreicht, insbesondere, dass Rückstände des Reinigungsvorganges mit dem durchströmenden Gas aus dem Hohlkörper abtransportiert werden können und durch Aufbau eines Staudruckes in dem Lampenkörper ein lokales Zünden des Plasmas nur im Innenraum des Hohlkörpers möglich ist.This object is achieved in that the suction is provided outside the receptacle in the reaction chamber. This will already be related Advantages explained with the method according to the invention achieved, in particular that residues of the cleaning process with the gas flowing through can be removed from the hollow body and local build-up of the plasma is only possible in the interior of the hollow body by building up a dynamic pressure in the lamp body.
Gemäß einer Ausgestaltung der Plasmareinigungsvorrichtung kann die Aufnahme auf einem auswechselbaren Werkstückträger mit einem zur Zuführung führenden Anschluss für das Arbeitsgas untergebracht sein. Damit können verschiedene Werkstückträger vorteilhaft gleichsam als Adapter für Werkstücke unterschiedlicher Geometrie zum Einsatz kommen, wobei die Werkstückträger in einer entsprechend ausgestalteten Schnittstel- le in der Reinigungskammer eingesetzt werden. Dabei wird der Anschluss für das Arbeitsgas automatisch mit einer Einführöffnung in der Reinigungskammer zusammengeschlossen. Besonders vorteilhaft ist es, auf dem Werkstückträger mehrere Aufnahmen mit zugehörigen Zuführungen unterzubringen, so dass jeweils mehrere Hohlkörper gleichzeitig gereinigt werden können. Hierdurch lässt sich die Wirtschaftlichkeit des Plasmareinigungsverfahrens vorteilhaft weiter steigern.According to one embodiment of the plasma cleaning device, the receptacle can be accommodated on an interchangeable workpiece carrier with a connection for the working gas leading to the supply. Different workpiece carriers can thus advantageously be used as an adapter for workpieces of different geometries, the workpiece carriers being used in a correspondingly designed interface in the cleaning chamber. The connection for the working gas is automatically connected to an inlet opening in the cleaning chamber. It is particularly advantageous to accommodate a plurality of receptacles with associated feeders on the workpiece carrier, so that in each case a plurality of hollow bodies can be cleaned at the same time. This advantageously further increases the economy of the plasma cleaning process.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Plasmareinigungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Plasmareinigen im schematischen Schnitt.Further details of the invention are described below with reference to the drawing. The single figure shows an exemplary embodiment of the plasma cleaning device according to the invention for carrying out the method for plasma cleaning according to the invention in a schematic section.
Eine Plasmareinigungsvorrichtung gemäß der einzigen Figur weist eine Reinigungskammer 11 auf, in der ein Werkstückträger 12 mit Aufnahmen 13 für Hohlkörper 14 eingesetzt ist. Bei den Hohlkörpern 14 handelt es sich um gläserne Lampenkolben, wie sie beispielsweise in Gasentladungslampen für Kfz-Schein- werfer zum Einsatz kommen. Diese Hohlkörper werden derart in den Aufnahmen 13 platziert, dass sie mit ihrem einen einen Eingang 15 bildenden Ende oberhalb einer Zuführung 16 für ein Arbeitsgas, beispielsweise Argon befinden. Die Zuführungen 16 des Werkstückträgers 12 sind über ein Kanalsystem 17 zu einem Anschluss 18 geführt, über den die zentrale Einleitung des Arbeitsgases erfolgen kann.A plasma cleaning device according to the single figure has a cleaning chamber 11, in which a workpiece carrier 12 with receptacles 13 for hollow bodies 14 is inserted. The hollow bodies 14 are glass lamp bulbs, such as those used in gas discharge lamps for motor vehicle headlights. These hollow bodies are placed in the receptacles 13 in such a way that their end forming an entrance 15 is located above a feed 16 for a working gas, for example argon. The feeds 16 of the workpiece carrier 12 are guided via a channel system 17 to a connection 18, via which the central introduction of the working gas can take place.
Das jeweilige andere Ende der Hohlkörper 14 mündet in den Innenraum der Reinigungskammer 11 und bildet damit einen Ausgang 19 für das Arbeitsgas. Diese Ausgänge 19 der Hohlkörper können zur Unterstützung der Ausbildung eines Staudrucks in den Hohlkörpern 14 mit einem Drosselelement 20 versehen wer- den, das beispielsweise die Gestalt eines durchbohrten Stopfens aufweisen kann.The respective other end of the hollow body 14 opens into the interior of the cleaning chamber 11 and thus forms an outlet 19 for the working gas. These outputs 19 of the hollow bodies can be provided with a throttle element 20 to support the formation of a dynamic pressure in the hollow bodies 14, which can have the shape of a pierced plug, for example.
Zur Durchführung des Reinigungsverfahrens wird der Werkstückträger 12 mit den Hohlkörpern 14 in der beschriebenen Weise in der Reinigungskammer 11 platziert, derart, dass der Anschluss 18 mit einem Vorratsbehälter 21 für das Arbeitsgas Argon verbunden wird. Anschließend wird die Reinigungskammer 11 geschlossen (nicht dargestellt) und durch Öffnen eines Ventils 22a mit einer Vakuumpumpe 23 evakuiert. Durch Öffnen eines Ventils 22b kann das Arbeitsgas über das Kanalsystem kontrolliert durch die Hohlkörper 14 in die Reinigungskammer 11 eingeleitet werden. Dabei stellt sich in den Hohlkörpern ein vorgegebener Druck des Arbeitsgases (10~3mbar bis 10 mbar) ein, der die Zündung eines Plasmas in den Hohlkörpern ermöglicht. Hierzu wird mittels eines Hochfrequenzgenerators 24 und einer die Reinigungskammer 11 umlaufenden, geerdeten Induktionsspule 25 ein hochfrequentes elektrisches Feld mit einer Frequenz von beispielsweise 13 bis 14 MHz erzeugt. Um die Ausbildung eines Plasmas in der Reinigungskammer 11 zu verhindern, kann mittels der Vakuumpumpe 23 das kontaminierte Arbeitsgas ständig abgesaugt werden, so dass der Druck in der Reinigungskammer außerhalb der Hohlkörper zur Zündung eines Plasmas nicht ausreicht.To carry out the cleaning process, the workpiece carrier 12 with the hollow bodies 14 is placed in the cleaning chamber 11 in the manner described, such that the connection 18 is connected to a storage container 21 for the argon working gas. The cleaning chamber 11 is then closed (not shown) and evacuated by opening a valve 22a with a vacuum pump 23. By opening a valve 22b, the working gas can be introduced into the cleaning chamber 11 in a controlled manner through the hollow body 14 via the channel system. A predetermined pressure of the working gas (10 ~ 3 mbar to 10 mbar) is set in the hollow bodies, which enables the ignition of a plasma in the hollow bodies. For this purpose, a high-frequency electric field with a frequency of, for example, 13 to 14 MHz is generated by means of a high-frequency generator 24 and a grounded induction coil 25 that runs around the cleaning chamber 11. Around To prevent the formation of a plasma in the cleaning chamber 11, the contaminated working gas can be continuously sucked off by means of the vacuum pump 23, so that the pressure in the cleaning chamber outside the hollow body is not sufficient to ignite a plasma.
Mit dem Plasma in den Hohlkörpern 14 wird ein Wasserfilm (nicht dargestellt) von den Innenwänden der Hohlkörper 14 entfernt. Mittels eines Emissionsspektroskopes 26 wird das mit Wasserbestandteilen (Sauerstoff- und/oder Wasserstoffradikale) kontaminierte Arbeitsgas untersucht. Sobald das Vorliegen von Wasserbestandteilen im Arbeitsgas nicht mehr nachgewiesen werden kann, wird der Reinigungsvorgang abgebrochen und die gereinigten Hohlkörper 14 einer Weiterverarbeitung zugeführt. Beispielsweise könnten die als Lampenkörper ausgebildeten Hohlkörper 14 über eine Schleuse in eine nachgelagerte PVD-Beschichtungseinrichtung überführt werden, wo auf den Lampenkörper weitere, die Funktion beeinflussende Beschichtungen aufgebracht würden (nicht dargestellt) . With the plasma in the hollow bodies 14, a water film (not shown) is removed from the inner walls of the hollow bodies 14. The working gas contaminated with water components (oxygen and / or hydrogen radicals) is examined by means of an emission spectroscope 26. As soon as the presence of water components in the working gas can no longer be detected, the cleaning process is terminated and the cleaned hollow bodies 14 are sent for further processing. For example, the hollow bodies 14 designed as lamp bodies could be transferred via a lock to a downstream PVD coating device, where further coatings which influence the function would be applied to the lamp body (not shown).

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Plasmareinigen eines Hohlkörpers, insbesondere eines Lampenkolbens für eine Gasentladungslampe, bei dem - das Werkstück in einer Reinigungskammer (11) platziert wird, die Reinigungkammer (11) unter Einstellen eines vorgegebenen Druckes mit einem Arbeitsgas befüllt wird und ein den Hohlkörper reinigendes Plasma in dem Arbeitsgas gezündet wird, das unter Ausbildung des vorgegebenen Druckes durch den Hohlkörper geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem in den Hohlkörper (14) eingeleiteten Arbeitsgas in diesem ein Staudruck aufgebaut wird, bevor dieses aus dem Hohlkörper (14) in die Reinigungskammer (11) entweicht.1. A method for plasma cleaning a hollow body, in particular a lamp bulb for a gas discharge lamp, in which - the workpiece is placed in a cleaning chamber (11), the cleaning chamber (11) is filled with a working gas while setting a predetermined pressure and a plasma cleaning the hollow body is ignited in the working gas which is passed through the hollow body with the formation of the predetermined pressure, characterized in that with the working gas introduced into the hollow body (14), a dynamic pressure is built up in the latter before it emerges from the hollow body (14) into the cleaning chamber (11) escapes.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung eines Staudruckes im Hohlkörper (14) da- durch verstärkt wird, dass ein Drosselelement (20) in den Fließweg des Arbeitsgases eingebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the formation of a dynamic pressure in the hollow body (14) is reinforced by the fact that a throttle element (20) is introduced into the flow path of the working gas.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (14) einen Eingang (15) und einen Ausgang (19) aufweist und das Arbeitsgas vom Eingang (15) zum Ausgang (19) geleitet wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow body (14) has an inlet (15) and an outlet (19) and the working gas is passed from the inlet (15) to the outlet (19).
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungprozess mit einem Emissionsspektroskop (26) überwacht wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cleaning process is monitored with an emission spectroscope (26).
5. Plasmareinigungsvorrichtung mit einer Reinigungskammer (11) , in der eine Aufnahme (13) für ein zu reinigendes Werkstück vorgesehen ist, und mit einer Zuführung (16) und einer Absaugung .(22a, 23) für ein Arbeitsgas, wobei die Zuführung in der Aufnahme (13) vorgesehen ist, derart, dass ein als5. Plasma cleaning device with a cleaning chamber (11), in which a receptacle (13) is provided for a workpiece to be cleaned, and with a feed (16) and a suction (22a, 23) for a working gas, the feed in the Recording (13) is provided such that a as
Hohlkörper (14) ausgestaltetes, in der Aufnahme platziertes Werkstück über die Zuführung (16) mit dem Arbeitsgas durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugung (22a, 23) außerhalb der Aufnahme in der Reaktionskammer vorgesehen ist.Hollow body (14) designed, placed in the receptacle workpiece flows through the feed (16) with the working gas, characterized in that the suction (22a, 23) is provided outside the receptacle in the reaction chamber.
6. Plasmareinigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (13) auf einem auswechselbaren Werkstückträger (12) mit einem zur Zuführung (16) führenden Anschluss (18) für das Arbeitsgas untergebracht ist.6. Plasma cleaning device according to claim 5, characterized in that the receptacle (13) is accommodated on an interchangeable workpiece carrier (12) with a connection (18) leading to the feed (16) for the working gas.
7. Plasmareinigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Werkstückträger mehrere Aufnahmen (13) mit zugehörigen Zuführungen (16) untergebracht sind. 7. Plasma cleaning device according to claim 6, characterized in that a plurality of receptacles (13) with associated feeders (16) are accommodated on the workpiece carrier.
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