DE69401248T2

DE69401248T2 - Zerstörungsfreie Untersuchung der Eigenschaften eines Plasmabehandlungsprozesses

Info

Publication number: DE69401248T2
Application number: DE69401248T
Authority: DE
Inventors: Jesse N Matossian; John J Vajo
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1993-08-27
Filing date: 1994-08-26
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2014-08-27
Also published as: JPH07167783A; KR950006966A; IL110716A; IL110716A0; US5455061A; DE69401248D1; EP0640696B1; JP2716371B2; CA2130167C; CA2130167A1; EP0640696A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf die Plasmabearbeitung eines Objektes und, spezieller, auf die zerstörungsfreie Ermittlung der Betriebsbedingungen der Plasmabearbeitung, die erforderlich sind, um vorbestimmte Behandlungseigenschaften eines solchen Objektes zu erreichen, bevor das Objekt selbst plasmabearbeitet wird.
Die Plasmabearbeitung umfaßt eine Gruppe von Techniken, die eingesetzt werden können, um die Oberflächeneigenschaften von Objekten in einer bevorzugten Weise zu verändern. Um dies an einem Beispiel zu veranschaulichen, sei auf bestimmte Arten von Werkzeugen verwiesen, bspw. Stempel- und Preßformen, die vorzugsweise aus einem weichen Werkstoff hergestellt werden, der in einfacher Weise bearbeitet oder verformt werden kann. Dies gestattet es, die Werkzeuge auf verhältnismäßig billige Weise herzustellen. So eignen sich für die Herstellung derartiger Werkzeuge z.B. nicht metallische Werkstoffe, die aus einem Epoxid oder einem modifizierten Epoxid bestehen. Auf der anderen Seite sollte die Bearbeitungsoberfläche derartiger Werkzeuge so verschleißfest wie möglich sein, so daß sich die Abmessungen der hintereinander hergestellten Teile nicht ändern.
Die Weichheit in der Oberfläche eines nicht metallischen Werkzeugs, die eine einfache Herstellung gestattet, führt jedoch zu einer nur sehr kurzen nutzbaren Lebensdauer des Werkzeugs. Bei Produktionsanwendungen kann ein Werkzeug aus Epoxid nicht eingesetzt werden, solange nicht die Oberfläche in einer Weise bearbeitet wurde, daß sie in höherem Maße verschleißfest ist. Man hat herausgefunden, daß bestimmte Arten der Ionen- und Elektronenbehandlung von Oberflächen von Polymeren, bspw. Epoxiden, sowie von Oberflächen von Metallen die ausnutzbare Lebensdauer beträchtlich erhöhen kann. Derartige Behandlungen schließen bspw. die Ionenimplantation, die Ionenabscheidung, die Ionenmischung und das Elektronen-Bombardieren ein.
Die Ionenimplantation ist ein Verfahren, bei dem Ionen mittels eines elektrostatischen Potentials beschleunigt werden, um auf eine Oberfläche aufzutreffen. Die Energie der Ionen bewirkt, daß sie unterhalb der Oberfläche eingebettet werden. Eine hinreichend hohe Dosis oder Konzentration der implantierten Ionen kann die Härte der Oberflächenschicht beträchtlich erhöhen. Beim Ionenmischen wird eine dünne Schicht (ungefähr 30 bis 60 nm (300 bis 600 Angström)) zunächst auf einer zu behandelnden Oberfläche aufgebracht. Die Komposit-Oberfläche wird dann ionenimplantiert, um die Atome des aufgebrachten Werkstoffs mit der Oberfläche zu vermischen. Das Verfahren der Ionenabscheidung ist ähnlich dem Verfahren des Ionenmischens, mit der Abweichung, daß die Beschleunigungsenergien der Ionen niedriger sind, mit dem Ergebnis, daß die Ionen gleichzeitig mit der Schicht aus aufzubringendem Werkstoff auf die zu behandelnde Oberfläche aufgebracht werden, anstatt unterhalb deren Oberfläche eingebettet zu werden. Beim Elektronen-Bombardieren von Polymer- Oberflächen werden energetische Elektronen (100 bis 20.000 Volt oder mehr) durch ein elektrostatisches Potential beschleunigt, um zu erreichen, daß diese in die zu behandelnde Oberfläche eintreten. Die Verwendung dieser Behandlungen führt zu einer verbesserten Härte und zu verbesserten Verschleißeigenschaften des Substrats.
Derartige Behandlungen werden üblicherweise dadurch ausgeführt, daß man einen Strahl elektrischer Ladungsträger (Ionen oder Elektronen) beschleunigt, indem elektrostatische Beschleunigungselektroden verwendet werden. Dieser Ansatz ist zwar effektiv, hat jedoch den Nachteil, daß es schwierig ist, ein großes, dreidimensionales und unregelmäßig geformtes Objekt gleichförmig zu behandeln, bspw. ein typisches Werkzeug in der Automobilindustrie, das 91,4 cm x 152,4 cm x 30,5 cm (3 Fuß x 5 Fuß x 1 Fuß) messen kann. Der Strahl der Ladungsträger muß langsam über die gesamte Oberfläche bewegt werden, einschließlich solche Oberflächen, die verhältnis unzugänglich sind, bspw. tiefe Löcher oder Ausnehmungen, oder Vorsprünge, die aus der Oberfläche vorstehen. In derartigen Fällen muß das Objekt manipuliert werden, um die Oberfläche gleichförmig mit dem Strahl zu behandeln. Bei großen Werkzeugen oder bei einer großen Anzahl von kleinen Objekten mit derartigen Oberflächeneigenschaften wird eine Oberflächenbehandlung mit Ionen- oder Elektronenstrahlen bei weitem zu langsam und damit zu teuer.
Ein anderer, erfolgversprechender Ansatz für die Ionenimplantation, Ionenabscheidung oder das Ionenmischen von Oberflächen großer Objekte ist die Plasma-Ionen-Implantation (PII), die in der US-Patentschrift 4,764,394 beschrieben ist. Ein Plasma von Ionen wird in der Nähe der zu implantierenden Oberfläche des Objektes erzeugt, und das Objekt wird elektrostatisch auf ein Potential aufgeladen, das entgegengesetzt zu dem der Ionen ist. Wenn z.B. positiv geladene Stickstoffionen implantiert werden sollen, wird das Objekt negativ geladen, indem wiederholte Spannungs impulse von typischerweise ungefähr 100.000 Volt oder mehr verwendet werden. Die Stickstoffionen werden durch dieses Beschleunigungspotential an die Oberfläche des Objektes angezogen und in die Oberfläche sowie in Bereiche unterhalb der Oberfläche des Substrats getrieben. Die Plasma-Ionen-Implantation hat den Vorteil, daß das Ionen-Plasma eine Quelle darstellt, die um den gesamten Oberflächenbereich des Objektes herum verteilt ist, so daß gleichzeitig eine gleichförmige Implantation über den gesamten Oberflächenbereich erreicht wird.
Eine Plasma-Ionen-Mischung kann in ähnlicher Weise durchgeführt werden, mit der Abweichung, daß zunächst eine dünne Schicht aus einem Werkstoff auf die Oberfläche aufgebracht wird, bevor die Implantation stattfindet. Eine Plasma-Ionen-Abscheidung kann ebenfalls in ähnlicher Weise durchgeführt werden, mit der Abweichung, daß das Beschleunigungspotential üblicherweise niedriger ist, so daß die Ionen und die Werkstoffschicht auf der Oberfläche abgeschieden werden, anstatt in Schichten unterhalb der Oberfläche hineingetrieben zu werden. Es ist möglich, eine Elektronen-Bombardierung einer Oberfläche mittels einer Plasma-Technik vorzunehmen, ähnlich derjenigen, die bei der Ionenimplantation verwendet wird. Die Plasma-Ionen-Implantation, die Plasma-Ionen-Abscheidung, das Plasma-Ionen-Mischen und die Elektronen-Bombardierung sind verwandte Techniken, die unter dem Begriff "Plasma-Bearbeitung" zusammengefaßt werden.
Wenn eine Plasma-Bearbeitung eines unregelmäßig geformten Objektes ausgeführt werden soll, muß sorgfältig darauf geachtet werden, daß die gewünschte Behandlung des Objektes an allen Orten der Oberfläche des Objektes erreicht wird. Die unregelmäßige Form des Objektes macht es schwierig, wenn nicht unmöglich, die Plasmabearbeitungs-Vorrichtung und das System auf der Grundlage theoretischer Annahmen zu entwerfen, so daß genau die gewünschte Behandlung an jedem Ort erreicht wird.
Man geht daher gegenwärtig nach dem "trial-and-error"-Ansatz vor, um die Behandlungseigenschaften derartiger Objekte zu bestimmen. Hierzu wird ein "Dummy" eines solchen Objektes mit der Gestalt und Größe des für die Plasmabearbeitung vorgesehenen Objektes vorbereitet. Eine Anzahl vom metallischen Testabschnitten wird an verschiedenen Orten an der Oberfläche des Dummy-Objektes befestigt. Das Dummy-Objekt wird dann nach dem beabsichtigten Ansatz plasma-bearbeitet, und die Abschnitte werden dann analysiert, um die Behandlung an jedem Ort eines solchen Abschnittes zu bestimmen. Die gesamte Behandlung und die räumliche Verteilung wird dann aufgetragen. Wenn die gesamte Behandlung und die räumliche Verteilung nicht wie gewünscht ausgefallen ist, wird das Plasmabehandlungs-System in der erforderlichen Weise verändert und das Prüfverfahren wiederholt. Sobald die endgültigen Bearbeitungsparameter festgestellt wurden, wird das Dummy-Objekt durch das für die Plasmabearbeitung vorgesehene Objekt ersetzt und die Bearbeitung wird durchgeführt.
Diese Vorgehensweise zum Bestimmen der Behandlungseigenschaften hat wesentliche Nachteile. Sie ist langsam und ermüdend. Die Abschnitte müssen individuell analysiert werden, indem komplizierte Analysenmethoden eingesetzt werden, bspw. SIMS (Sekundär- Ionen-Massenspektroskopie), die nicht in allen Fällen unmittelbar zur Verfügung stehen. Bei einem typischen Anwendungsfall einer Form für den gewerblichen Einsatz in der Automobilindustrie, die plasma-ionen-implantiert werden soll, sind 20 bis 50 Abschnitte erforderlich, und die Analyse kann leicht einen Tag Zeit in Anspruch nehmen. Ein Doppel in Gestalt eines Dummy- Objektes muß mindestens näherungsweise in derselben Größe des zu implantierenden Objektes hergestellt werden, was mit erheblichen Ausgaben verbunden sein kann, weil das zu implantierende Objekt häufig ein Unikat ist. Bei einer Abwandlung dieser Vorgehensweise können die Eigenschaften der Ionen-Dosis am Objekt selbst erfaßt werden, dies ist jedoch bei großen Objekten unpraktisch, die nicht in eine SIMS-Apparatur passen. Darüber hinaus kann das Objekt für seinen beabsichtigten Einsatz ruiniert werden, wenn die optimale Dosis versehentlich überschritten wird.
Es besteht daher ein Bedürfnis für eine verbesserte Vorgehensweise zum Bestimmen der Betriebsparameter, die erforderlich sind, um die gewünschten Behandlungseigenschaften von großen, unregelmäßig geformten Objekten oder großen Anzahlen kleinerer Objekte bei der Plasmabearbeitung zu erzielen. Die vorliegende Erfindung befriedigt dieses Bedürfnis und stellt darüber hinaus entsprechende Vorteile zur Verfügung.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt ein zerstörungsfreies Verfahren zum Bestimmen der Behandlungseigenschaften eines Objektes zur Verfügung, das plasma-bearbeitet werden soll. Das Verfahren ist schnell und billig in seiner Ausführung. Die Ergebnisse sind sowohl quantitativ, indem die räumliche Verteilung schnell bestimmt werden kann und sind auch quantitativ, indem die gesamte Behandlung durch Plasmabearbeitung im Wege der Kalibrierung bestimmt werden kann. Das Verfahren wird vorzugsweise ausgeführt, indem das für die Plasmabearbeitung vorgesehene Objekt selbst verwendet wird, ohne jedoch das Objekt zu verändern, so daß kein Dummy-Objekt benötigt wird. Das Verfahren ist besonders wertvoll, um bei großen und unregelmäßig geformten Objekten eine gewünschte Verteilung der gesamten Behandlung durch Bearbeitung zu erreichen. Erfindungsgemäß kann ein Verfahren zum Bestimmen der Behandlungseigenschaften eines in einem Plasmabearbeitungs-System bearbeiteten Objektes ausgeführt werden, und zwar an einem dreidimensionalen, unregelmäßig geformten Objekt, das eine für die Plasmabearbeitung vorgesehene Oberfläche aufweist, die durch Plasmabearbeitung behandelt werden soll. Das Verfahren umfaßt das Versehen mindestens eines Teils der für die Plasmabearbeitung vorgesehenen Oberfläche mit einer Indikatorschicht aus einem elektrisch nicht-leitfähigen oder leicht-leitfähigen Werkstoff (nachstehend insgesamt als "nichtleitfähig" bezeichnet, dessen Eigenschaften sich in Abhängigkeit von der Behandlung mittels Plasmabearbeitung indert, wobei die Schicht sich im wesentlichen an die Gestalt der für die Plasmabearbeitung vorgesehenen Oberfläche anpaßt. Vorzugsweise ist die Indikatorschicht zu einem späteren Zeitpunkt des Verfahrens entfernbar. Das Verfahren umfaßt ferner das Auflegen eines elektrisch leitfähigen Gitters auf die Indikatorschicht und das Plasma-Bearbeiten der Indikatorschicht durch das leitfähige Gitter hindurch, wobei ein Plasmabearbeitungs-System eingesetzt wird. Die Indikatorschicht wird analysiert, um die Behandlungseigenschaften der Indikatorschicht als Ersatz für die Behandlungseigenschaften der für die Plasmabearbeitung vorgesehene Oberfläche des Objektes zu bestimmen, und zwar unter denselben Plasmabearbeitungs-Bedingungen. Die Indikatorschicht wird danach entfernt, sofern ein entfernbarer Indikator-Werkstoff verwendet wurde.
Die Indikatorschicht dient bei dieser Vorgehensweise zwei Zwecken. Es nimmt die implantierten, gemischten oder abgeschiedenen Teilchen (Ionen oder Elektronen) auf und ändert seine physikalischen Eigenschaften entsprechend. Nachdem die Plasmabearbeitung der Indikatorschicht abgeschlossen ist, wird diese analysiert, und zwar mittels relativ einfacher, schneller Methoden, um die gesamte Behandlung zu bestimmen. Durch Kalibrieren können diese Ergebnisse auch quantitativ dargestellt werden. Nachdem die gesamte Bearbeitung der Oberfläche aufgetragen ist, kann das Plasmabearbeitungs-System soweit erforderlich nachgestellt werden, indem bspw. die Plasmadichte, die Spannungen, Zeiten und/oder die bei der Plasmabearbeitung verwendeten Gasdrücke des Plasmas verändert werden.
Der Bestimuungsprozeß kann wiederholt werden, um die Auswirkungen der Veränderungen zu erfassen, und das System sowie die Bearbeitung können erneüt verstellt werden. Diese Prozedur kann so oft wie notig wiederholt werden, bis das gewünschte räumliche gesamte Bearbeitungsprofil erreicht ist, wobei die Indikatorschicht bei jeder Wiederholung ersetzt wird. Die Bearbeitung wird dann auf der tatsächlichen, für die Plasmabearbeitung vorgesehenen Oberfläche des Objektes durchgeführt, und zwar ohne Indikatorschicht und im Vertrauen darauf, daß die Plasmabearbeitung im wesentlichen identisch mit der bei der letzten Iteration mit Indikatorschicht ist.
Die Indikatorschicht schützt darüber hinaus die Oberfläche des Objektes. Die gesamte Plasmabearbeitung wird in oder auf der Indikatorschicht bewirkt, solange sie vorhanden ist, und die Oberfläche des Objektes wird nicht modifiziert, bis die Bearbeitung ohne Indikatorschicht durchgeführt wird. Jedesmal wenn die zuvor bearbeitete Indikatorschicht entfernt und durch eine neue Indikatorschicht ersetzt wurde, um eine weitere Wiederholung des Tests durchzuführen, wird die zuvor modifizierte Struktur entfernt und eine frische Oberfläche präsentiert.
Die Indikatorschicht ist vorzugsweise eine dünne Schicht aus einem elektrischen Nichtleiter. Beispiele einsetzbarer Werkstoffe für die Indikatorschicht sind Polyimide, bspw. Kapton, oder ein Polycarbonat, bspw. Lexan. Der Vorteil der Verwendung dieser Werkstoffe besteht darin, daß sie ihre elektrischen Eigenschaften, Farbe, und/oder optische Durchlässigkeit in Abhängigkeit von der Plasmabearbeitung ändern. Eine Messung dieser physikalischen Eigenschaften entspricht daher einer Messung der gesamthaften Behandlung durch Plasmabearbeitung. Die Ergebnisse können in eine quantitative Form umgesetzt werden, indem sie durch Vergleich mit anderen Werten kalibriert werden, die mittels anderer Techniken bestimmt wurden.
Darüber hinaus können die Auswirkungen der Bearbeitung über die gesamte Oberfläche des Objektes qualitativ erfaßt werden. Die qualitative Inspektion kann für die Identifizierung von Problembereichen enorm wertvoll sein. Wenn herkömmliche Techniken mit Abschnitten eingesetzt werden, besteht eine Neigung, so wenig Abschnitte wie möglich zu verwenden, um die Zeit zum Analysieren der Abschnitte zu minimieren. Es kann daher geschehen, daß Problembereiche mit ungenügender Plasmabearbeitung übersehen werden, weil gerade in diesem Bereich kein Abschnitt angebracht wurde. Dieses Problem tritt verschärft bei großen und unregelmäßig geformten Objekten auf. Bei dem vorliegenden Ansatz ist eine schnelle Sichtprüfung über die gesamte mit der Indikatorschicht bedeckte Oberfläche möglich, so daß aus dem optischen Erscheinungsbild der Indikatorschicht heraus diejenigen Bereiche identifiziert werden können, die zu viel oder zu wenig Plasmabearbeitung erfahren haben. Man kann daher besondere Aufmerksamkeit diesen Problemen widmen, sobald sie einmal identifiziert wurden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Verfahrens gemäß der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 11 angegeben. Die vorliegende Erfindung stellt ferner eine Vorrichtung zum Bestimmen der Behandlungseigenschaften eines mittels Plasma zu bearbeitenden Objektes zur Verfügung, wie dies im Anspruch 12 angegeben ist.
Der vorliegende Ansatz ergibt einen wichtigen Fortschritt im Bereich der Plasmabearbeitung von Objekten, insbesondere von großen, unregelmäßig geformten Objekten. Andere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, noch näher detaillierten Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die in beispielhafter Weise die Prinzipien der Erfindung illustrieren.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Plasmabearbeitungs-Systems mit einem darin befindlichen, für die Plasmabearbeitung vorgesehenen Objekt;
Fig. 2 ist ein Ausschnitt eines Teils des Plasmabearbeitungs- Systems gemäß Fig. 1, zur noch detaillierteren Darstellung des zur Plasmabearbeitung vorgesehenen Objektes mit anliegenden Strukturen;
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm einer bevorzugten Implementierung der Erfindung;
Fig. 4 ist ein Diagramm, darstellend die Veränderung des Oberflächenwiderstandes in Abhängigkeit des Ortes für ein plasma-ionen-implantiertes Blatt aus Kapton;
Fig. 5 ist ein Diagramm, darstellend den Zusammenhang des gemessenen Oberflächenwiderstandes in Abhängigkeit von der Dosis der Stickstoffionen für ein plasmaionen-implantiertes Blatt aus Kapton; und
Fig. 6 ist ein Diagramm, darstellend den Zusammenhang der optischen Durchlässigkeit einer Strahlung von 600 Nanometer Wellenlänge in Abhängigkeit von der Dosis der Stickstoffionen für ein plasma-ionenimplantiertes Blatt von Kapton.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wird in Verbindung mit der Plasmabearbeitung eines Objektes eingesetzt. Eine Plasmabearbeitungs- Vorrichtung 20, bei der die Erfindung angewendet werden kann, ist in Fig. 1 dargestellt, und zwar für den bevorzugten Fall einer Vorrichtung für die Plasma-Ionen-Implantation; sie kann jedoch auch für die Plasma-Ionen-Abscheidung eingesetzt werden. Die Erfindung kann ferner auch für andere Arten der Plasmabearbeitung eingesetzt werden, bspw. für das Plasma-Ionen-Mischen oder die Elektronenbombardierung.
Die Vorrichtung 20 umfaßt eine Vakuum-Kammer 22, die mittels einer Vakuum-Pumpe 24 durch ein Schaltventil 26 ausgepumpt werden kann. Der Innenraum der Kammer 22 kann durch eine Gasleitung 28 mit einem Ventil 30 wieder mit einem Gas befüllt werden, das ionisiert oder plasma-ionen-implantiert oder abgeschieden werden soll. Ein dreidimensionales, unregelmäßig geformtes Objekt 32, das einer Plasmabearbeitung unterzogen werden soll, ist in der Vakuum-Kammer 22 auf einem elektrisch leitfähigen Objektträger 34 abgestellt. (Die Verwendung des Ausdrucks "dreidimensional" bedeutet, daß das Objekt 32 keine flache Oberfläche hat, sondern statt dessen zu behandelnde Oberflächenbereiche aufweist, die nicht koplanar sind.) Der Objektträger 34 ist von den Wänden der Vakuum-Kammer 22 elektrisch isoliert. Das Objekt 32 kann von jeglicher Art sein, entweder elektrisch leitfähig oder elektrisch nicht-leitfähig, in der für die Erfinder interessantesten Anwendung ist das Objekt jedoch ein elektrisch nicht-leitfähiges Material, bspw. Epoxid. Bei einer derartigen Anwendung ist das Objekt 32 ein Werkzeug, das bei der Herstellung von Automobilteilen eingesetzt wird und dessen Abmessungen 91,4 cmx 152,4 cm x 30,5 cm (3 Fuß x 5 Fuß x 1 Fuß) Dicke betragen und das eine unregelmäßig geformte Oberfläche aufweist.
Das Objekt 32 hat eine Oberfläche 36 für die Plasmabearbeitung, die die gesamte oder einen Teil der Gesamtoberfläche ausmachen kann. Ein Indikatorsystem 38 kann auf die Oberfläche 36 für die Plasmabearbeitung aufgebracht werden. Dieses System und die Anwendung des Indikatorsystems 38 werden weiter unten in weiteren Einzelheiten erläutert werden.
Der Objektträger 34 ist durch Anlegen einer Spannung eines Impulsmodulators oder einer Stromversorgung 40 elektrisch vorgespannt. Eine Spannungsquelle 42 bildet ein Plasma aus, indem das Gas verwendet wird, das während der Plasmabearbeitung in den Innenraum der Vakuum-Kammer 22 eingelassen wurde. Die Spannungsquelle 42 ist in weitgehend schematisierter Form in Fig. 1 dargestellt und ist typischerweise an die Art des Objektes 32 angepaßt. Im bevorzugten Fall der Stickstoff-Plasma-Ionen- Bearbeitung wird der Objektträger 34 auf ein negatives Potential relativ zum Plasma gepulst. Die Wände der Vakuum-Kammer 22 (ebenso wie das Plasma) werden auf Massepotential, relativ zu der gepulsten negativen Spannung, gehalten.
Um mit dieser Vorrichtung 20 das Plasma-Ionen-Bearbeiten auszuführen, wird die Kammer 22 zunächst über das Ventil 26 auf ein Vakuum von ungefähr 139,3 x 10&supmin;&sup6; Pa (10&supmin;&sup6; Torr) ausgepumpt. Stickstoff (oder ein anderes zu ionisierendes Gas) wird durch das Ventil 30 auf einen Dauerdruck von ungefähr 133,3 bis 1.333,2 x 10&supmin;&sup5; Pa (1 bis 10 x 10&supmin;&sup5; Torr) nachgefüllt. Die Spannung -V&sub0; für das Plasma-Ionen-Bearbeiten wird gepulst von der Stromversorgung 40 oder dem Spannungsmodulator angelegt. Typische Betriebsparameter sind eine Wiederholrate der angelegten Spannungsimpulse von 100 bis 1.000 Zyklen pro Sekunde, mit einer Pulsdauer für die angelegte Spannung von 10 bis 30 Mikrosekunden. Das Stickstoffplasma wird üblicherweise mit einer Entladespannung von 100 Volt und einem Entladestrom von 1 bis 10 Ampere erzeugt. Für eine Stickstoff-Plasma-Ionenimplantation beträgt, bspw., das angelegte negative Potential vorzugsweise -100.000 Volt oder mehr, kann aber je nach Erfordernissen auch variiert werden. Typische Implantationszeiten bei diesen Bedingungen sind 4 Stunden, um eine Dosis von 1 bis 10 x 10¹&sup7; pro Quadratzentimeter zu implantieren. Typische Abscheidungszeiten unter diesen Bedingungen sind 4 Stunden, um eine etwa 0,1 Mikrometer dicke Oberflächenschicht zu implantieren. Weitere Einzelheiten von Vorrichtungen für das Plasma-Ionen-Bearbeiten und entsprechende Verfahren sind in der US-Patentschrift 4,764,394 beschrieben.
Die bevorzugte Vorgehensweise zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 3 dargestellt. Das Objekt 32, das einer Plasmabearbeitung unterzogen werden soll, wird bereitgestellt, Bezugszeichen 60. Es wird normalerweise zur Vorbereitung auf den Objektträger 34 aufgesetzt, wobei das präparierte Objekt 32 und der Objektträger 34 später in die Vakuum-Kammer 22 eingesetzt werden. Das Indikatorsystem 38 wird auf die Oberfläche 36 für die Plasmabearbeitung aufgebracht. Das Indikatorsystem 38 ist mit weiteren Details in Fig. 2 dargestellt, die nicht maßstäblich zu verstehen ist, sondern vielmehr die Elemente noch deutlich illustrieren soll. Ein wesentliches Merkmal besteht darin, daß die Indikatorstruktur an Vorsprünge oder Vorwölbungen ebenso wie an Einwölbungen in der Oberfläche angepaßt werden kann, wie in Fig. 2 dargestellt.
Die Indikatorschicht 44 ist oberhalb mindestens eines Teils der für die Plasmabearbeitung vorgesehenen Oberfläche 36 angebracht, Bezugszeichen 62, nämlich dem Teil der Oberfläche des Objektes 32, das anschließend plasma-bearbeitet werden soll.
Die Indikatorschicht besteht aus einem elektrisch nicht-leitfähigen oder leicht-leitfähigen Werkstoff (insoweit gemeinsam als "nicht-leitfähig" bezeichnet), das seine Eigenschaften in Abhängigkeit von der durch Plasmabearbeitung erzeugten Dosis auf der Indikatorschicht ändert. Ein bevorzugter Werkstoff für die Indikatorschicht ist Kapton; dies ist ein Polyimid-Polymerwerkstoff, der von gewerblichen Vertriebsfirmen erhältlich ist. Andere Werkstoffe, bspw. das Polycarbonat Lexan, können ebenfalls eingesetzt werden.
Die Verwendung von Kapton ist bevorzugt, weil sich sowohl dessen optische wie auch dessen elektrische Eigenschaften dramatisch und in einer vorhersehbaren Weise in Abhängigkeit von der gesamten Dosis bei der Plasmabearbeitung ändern. Sowohl dessen Farbe wie auch dessen optische Durchlässigkeit sowohl für weißes Licht als auch für Licht einer speziellen Wellenlänge ändern sich mit der Dosis bei der Plasmabearbeitung. Der elektrische Widerstand, der zunächst ausreichend hoch ist, so daß es als Nicht-Leiter betrachtet werden kann, vermindert sich mit zunehmender Dosis bei der Plasmabearbeitung. Der Dosisszustand eines bestimmten Bereichs der Indikatorschicht 44 ist daher ein direktes Ersatzmaß für die Dosis, die in einen darunterliegenden Bereich der für die Plasmabearbeitung vorgesehenen Oberfläche 36 des Objektes 32 in Abwesenheit der Indikatorschicht 44 eingebracht würde.
Die Indikatorschicht 44 ist relativ dünn ausgebildet, so daß sie an die Wölbungen und Gestalt der Oberfläche 36 angepaßt werden kann. Die Indikatorschicht 44 ist vorzugsweise hinreichend dick, um eine ausreichende strukturelle Stabilität und Festigkeit aufzuweisen und um in der Lage zu sein, alle geladenen Teilchen im wesentlichen in sich aufzunehmen. Anders ausgedrückt, die Indikatorschicht 44 verhindert, daß geladene Teilchen die Oberfläche 36 erreichen, wenn diese vorhanden ist. Durch dieses Merkmal ist die Bestimmung zerstörungsfrei in bezug auf das Objekt 32, und zwar in dem Sinne, daß keine Implantation oder anderweitige Modifizierung in der Oberfläche 36 auftritt, unabhängig davon, wie oft die Prozedur wiederholt werden muß, bis die Bedingungen der Plasmabearbeitung stimmen. Bei den meisten Anwendungen ist die Indikatorschicht 44 vorzugsweise ungefähr 0,0013 bis 0,0025 cm (0,0005 bis 0,001 Zoll) dick. Größere Dicken erbringen keine zusätzlichen Vorteile. Es ist vielmehr vorteilhaft, die Bestimmung der Prozeßparameter so schnell wie möglich durchzuführen, und deswegen ist eine dünne behandelte Schicht zu bevorzugen.
Die Indikatorschicht 44 kann auf jede darstellbare Art und Weise aufgebracht werden. Sie kann in Gestalt eines separaten Blatts aus Werkstoff bereitgestellt und an die Oberfläche 36 angepaßt werden. Diese bequeme Vorgehensweise ist bei Oberflächen wie bspw. bei Formwerkzeugen bevorzugt, die zwar ein gewisses Ausmaß an Unregelmäßigkeit zeigen, jedoch nicht in extremer Weise. Eine andere Vorgehensweise besteht darin, den Werkstoff der Indikatorschicht auf die Oberfläche des Objektes aus einer Lösung abzuscheiden oder mittels eines Aufdampfprozesses aufzubringen, oder sonstwie. Diese Vorgehensweise ist weniger bequem für große Oberflächen, hat indes den Vorteil, daß sie es gestattet, den Werkstoff der Indikatorschicht auch in Bereichen aufzubringen, die in hohem Maße unregelmäßig sind, z.B. in Löchern, oder an anderen Stellen, an die ein separates Blatt nicht einfach angepaßt werden kann. Der Werkstoff der Indikatorschicht muß jedoch nach der Erfassung der Prozeßparameter in einfacher Weise von der Oberfläche entfernbar sein.
Das Indikatorsystem 38 umfaßt ferner ein elektrisch leitfähiges Gitter 46, das oberhalb der Indikatorschicht 44 liegt. Das Gitter 46 wird oberhalb der Indikatorschicht 44 aufgelegt, Bezugszeichen 64, ist jedoch von der Indikatorschicht 44 beabstandet. Das Gitter 46 ist von der Oberfläche der Indikatorschicht 44 um einen Betrag D beabstandet, der mindestens ungefähr 1,3 cm (0,5 Zoll) beträgt. Diese Beabstandung vermeidet Abschattungen durch das Gitter sowie eine nicht-gleichförmige Bearbeitung der Indikatorschicht unterhalb der Drähte des Gitters. Durch diese Maßnahme wird ein Schachbrettmuster vermieden.
Das Gitter 46 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Draht, bspw. Kupfer, Edelstahl oder Titan. Der Draht ist von geringer Größe, vorzugsweise ungefähr 0,025 cm (0,010 Zoll) im Durchmesser. Das Gitter 46 ist aus dem Draht in Form eines Fenstergitters mit offenen Maschen gewebt, wobei vorzugsweise mindestens 70 % der Fläche offen sind.
Das Gitter 46 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, der, bspw. an einer Schweißstelle 49, mit dem elektrisch leitfähigen Objektträger 34 elektrisch verbunden ist. Das Gitter 46 befindet sich deswegen auf einem gemeinsamen Potential mit dem Objekträger 34 und dem Objekt 32, die auf diesem Potential mittels der Stromversorgung 40 vorgespannt sind. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die implantierten oder abgeschiedenen Ionen positiv geladenen Stickstoffionen. Das Gitter ist daher relativ zu den Wänden der Bearbeitungskammer negativ vorgespannt. Das Gitter 46 (zusammen mit dem Objektträger 34) umgibt das zu bearbeitende Objekt vollständig und schließt dieses ein. Der Werkstoff für das Gitter sollte so ausgewählt werden, daß ein eventuelles Sputtern des Gitters, das als Folge der Plasmabearbeitung auftritt und folglich zu einem Niederschlag auf der Indikatorschicht führt, so minimal bleibt, daß es die beabsichtigte Modifizierung der Schicht nicht stört.
Das Gitter 46 wird in einfacher Weise so verformt, daß es sich im wesentlichen den Konturen der Oberfläche 36 des Objekts 32 anpaßt, ist von diesem aber, wie oben beschrieben, beabstandet. Der Ausdruck "paßt sich im wesentlichen den Konturen der Oberfläche an" sowie entsprechende Ausdrücke, so wie sie im vorliegenden Zusammenhang verwendet werden, sollen in dem Sinn verstanden werden, daß das Gitter nicht präzise der Oberfläche des Objekts angepaßt sein muß, mit exakt demselben äußeren Abstand D von der Oberfläche an jedem Punkt, damit die Erfindung ausführbar ist. So sollte das Indikatorsystembspw. imwesentlichen der Gestalt von Vorwölbungen 50 und Einwölbungen 52 in der Oberfläche des Objekts 32 angepaßt sein, geringfügige Variationen im Abstand D des Gitters 46 von der Oberfläche 36 sind jedoch akzeptabel. Ein Vorteil der vorliegenden Vorgehensweise besteht gerade darin, daß kleine Variationen in der Form und im Abstand des Gitters 46 im Vergleich zur Oberflächenkontur des Objekts 32 toleriert werden. Darüber hinaus sind geringfugige Abstände zwischen der Indikatorschicht 44 von der Kontur der Oberfläche 36 zwar nicht bevorzugt, jedoch noch akzeptabel.
Einige wenige Kalibrierabschnitte 48 können auf der Oberfläche der Indikatorschicht 44 angebracht werden. Die Abschnitte bestehen aus Metall, bspw. aus Edelstahl. Die Abschnitte werden quantitativ analysiert und zu den benachbarten Bereichen der Indikatorschicht korreliert, um Absolutwerte für die Gesamtdosierung zu ermitteln, und zwar in einer Art und Weise, die nachstehend erläutert werden wird. Die Abschnitte sind kein notwendiger Teil des Indikatorsystems 38, sind jedoch wünschenswert, um absolute Werte für die Dosis zu ermitteln.
Die gesamte Oberfläche 36 des für die Plasmabearbeitung vorgesehenen Objektes 32 kann durch das Gitter 46 bedeckt sein. Bei einer geringfügigen Varuerung dieser Vorgehensweise kann nur ein Teil der für die Bearbeitung vorgesehenen Oberfläche des Objektes durch das Gitter 46 bedeckt sein, während die übrige Oberfläche mittels einer festen und elektrisch leitfähigen Maske 35 abgedeckt wird, z.B. durch ein Stück einer Folie aus Aluminium oder Edelstahl, wie in einem Teil der Fig. 2 dargestellt. Die Maske 35 verhindert eine Plasmabearbeitung in den abgedeckten Bereichen, ermöglicht jedoch eine Implantation, Abscheidung, Mischung oder eine Elektronenbombardierung durch das Gitter 46 hindurch. Bei beiden Ausführungsformen wird ein elektrisch leitfähiger Schirm über der gesamten Oberfläche des zu behandelnden Objektes ausgebildet. Das Objekt befindet sich daher in einem Volumen konstanten Potentials, das durch das Gitter, den Schirm und den Objekträgertisch gebildet wird.
Das Objekt 32, das auf dem Objektträger 34 aufliegt und von dem Indikatorsystem 38 abgedeckt ist, wird in die Vorrichtung 20 eingesetzt. Die Vorrichtung 20 wird dann betrieben, so daß die Indikatorschicht 44 bearbeitet wird, Bezugs zeichen 66. (Die Plasmabearbeitung der Indikatorschicht zu diesem Zeitpunkt muß von der Plasmabearbeitung des Objekts selbst zu einem späteren Zeitpunkt des Verfahrens unterschieden werden. Die Indikatorschicht schützt die Oberfläche des Objekts gegen jedwede Plasmabearbeitung zu diesem Zeitpunkt.) Die Einzelheiten der Plasmabearbeitung werden für jede spezielle Art eines Objekts und jede Konfiguration der Vorrichtung 20 individuell zugeordnet. Einige beispielhafte Betriebsparameter wurden bereits weiter vorne angegeben. Während eines Iterationsschrittes werden die Konfiguration der Vorrichtung sowie die Betriebsparameter so eingestellt, wie sie für die gewünschte Struktur eines bestimmten Objekts vernünftig scheinen und werden dann, soweit notwendig, in nachfolgenden Iterationsschritten verfeinert.
Nach Abschluß der Plasmabearbeitung der Indikatorschicht wird das Gitter 46 entfernt und die Indikatorschicht analysiert, Bezugszeichen 68. Die Indikatorschicht kann an Ort und Stelle analysiert oder vom Objekt entfernt werden, nachdem bestimmte Referenzpunkte in geeigneter Form markiert wurden. Die Analyse des bevorzugt eingesetzten Werkstoff 5 für die Indikatorschicht vollzieht sich im wesentlichen auf zwei Arten. Eine allgemeine Sichtbeurteilung wird anhand der Farbe und der Lichtdurchlässigkeit der Indikatorschicht durchgeführt. Diese Sichtanalyse zielt auf eine generelle Feststellung hinsichtlich der Gleichförmigkeit der Plasmabearbeitung ab.
Für eine weitergehende quantitative Analyse, werden quantitative Messungen der Farbe, der Durchlässigkeit oder des elektrischen Widerstandes der Indikatorschicht an interessierenden Punkten durchgeführt. Diese Messungen in ihrer Gesamtheit ergeben die relative quantitative Beziehnung zwischen den unterschiedlichen Punkten auf der Indikatorschicht. Die vorstehende Diskussion konzentrierte sich auf die Analyse der Farbe, der Durchlässigkeit und des elektrischen Widerstandes der Indikatorschicht. Andere Eigenschaften können aber ebenfalls analysiert werden, so wie sie bei dem bevorzugten Werkstoff der Indikatorschicht oder für andere Materialien von Indikatorschichten geeignet sind.
Die Messungen der Farbe, der Durchlässigkeit, und/oder des elektrischen Widerstandes können in einem absoluten Sinn quantitativ ausgeführt werden, indem man sie im Rahmen eines Kalibrierverfahrens mit Standards in Beziehung setzt. Referenzstandards werden vorzugsweise gleichzeitig mit der Plasmabearbeitung des Objektes erzeugt. Dies geschieht in der Weise, daß einige wenige Metallabschnitte, die als Referenzstandards verwendet werden, an der Oberfläche der Indikatorschicht 44 angebracht werden, und zwar an verschiedenen Stellen. Nach der Plasmabearbeitung werden die Abschnitte mit der bekannten SIMS- Technik analysiert, um einen absoluten, quantitativen Wert für die Dosis der Plasmabearbeitung zu erhalten. Diese Werte werden mit den quantitativen Werten für die Farbe, Durchlässigkeit oder der elektrischen Messungen an der Indikatorschicht korreliert, die unmittelbar neben den Stellen der Abschnitte durchgeführt wurden. Diese Vorgehensweise unterscheidet sich von einer herkömmlichen Vorgehensweise, bei der alle Daten von Messungen der Abschnitte stammen. Im vorliegenden Falle werden nur einige wenige Abschnitte als Kalibrierungs-Standards für die Messungen an der Indikatorschicht eingesetzt.
Einige Ergebnisse einer solchen Vorgehensweise bei der Analyse werden nachstehend als Beispiele vorgestellt.
Wenn die Messungen der Indikatorschicht zeigen, daß das Plasmabearbeitungs-System und das Verfahren keine zufriedenstellenden Ergebnisse erbracht haben, können das Plasmabearbeitungs-System und/oder das Verfahren, falls erforderlich, nachgestellt werden, Bezugszeichen 70. Wenn keine Nachstellung vorgenommen wird, oder wenn die Nachstellungen so geringfügig sind, daß der Benutzer das gewünschte Ergebnis am Objekt 32 erzeugt werden wird, wird das Objekt 32 anschließend plasma-behandelt, ohne daß ein Indikatorsystem 38 vorhanden ist, Bezugszeichen 72.
Wenn auf der anderen Seite die Nachstellungen derart sind, daß der Benutzer sich dafür entscheidet, weitere zerstörungsfreie Schritte vorzunehmen, werden die Schritte 62, 64, 66, 68 und 70 so oft wie notwendig wiederholt. Für die Wiederholungen kann eine frische Indikatorschicht verwendet werden, in anderen Fällen kann jedoch dieselbe Indikatorschicht eingesetzt werden. Generell gesprochen, wenn der einzige aufgetretene Mangel darin besteht, daß die Plasmabearbeitung keine ausreichend hohe Dosis produziert hat, kann dieselbe Indikatorschicht erneut verwendet werden, bis die gewünschte gesamte Dosis erreicht ist. Wenn jedoch andererseits räumliche Unterschiede in der Dosis auftreten, derart, daß einige Bereiche eine zu hohe Dosis abbekommen haben, wird ein Ersatz der Indikatorschicht erforderlich sein. Während des ersten Versuchsschritts und den Wiederholungen der Plasmabearbeitung der Indikatorschicht(en) schützt die Indikatorschicht die Oberfläche 36 des Objektes gegen Plasmabearbeitung. Wenn die Vorrichtung schließlich endgültig so eingestellt ist, daß sie die gewünschten Ergebnisse erbringt, wird die schützende Indikatorschicht fortgelassen, und die Oberfläche 36 des Objektes 32 wird plasmabearbeitet.
Die folgenden Beispiele werden präsentiert, um Aspekte der Erfindung zu illustrieren, sie sollten jedoch nicht als die Erfindung einschränkend betrachtet werden.

Beispiel 1

Die Vorgehensweise bei der Erfindung wurde für den Fall einer Plasma-Ionen-Implantation (PII) mit Stickstoffionen demonstriert, und zwar an einem großen, geprüften Formwerkzeug für die Autmobilindustrie. Das Formwerkzeug hatte Abmessungen von etwa 91,4 cm x 152,4 cm x 30,5 cm (3 Fuß x 5 Fuß x 1 Fuß), bestand aus eisengefülltem Epoxid und wog ungefähr 3,5 Tonnen (7.000 Pfund). Die bevorzugte Vorgehensweise wie oben beschrieben wurde eingesetzt, um die Konfiguration des Plasmabearbeitungs-Systems und der Plasmabearbeitungs-Parameter festzulegen. Sowohl qualitative als auch quantitative Untersuchungen des aus Kapton bestehenden Indikatorblattes wurden durchgeführt. Drei Iterationen der Schritte für die Bearbeitung der Indikatorschicht und die Nachstellung des Systems gemäß Fig. 3 wurden durchgeführt, bevor das Objekt selbst plasma-bearbeitet wurde. Bei jeder Iteration der Plasmabearbeitung der Indikatorschicht betrug die gesamte Zeit der Plasmabearbeitung der Indikatorschicht ungefähr fünf Minuten, wodurch illustriert wird, daß mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise eine schnelle Optimierung möglich ist.

Beispiel 2

Die Vorgehensweise der Erfindung wurde anhand einer Plasmabearbeitung eines Lehr-Formwerkzeugs demonstriert, wobei dieses Objekt Abmessungen von ungefähr 30,5 cm x 58,4 cm (12 Zoll x 23 Zoll), in seitlichen Abmessungen, hatte und aus Epoxid bestand). Sowohl qualitative als auch quantitative Untersuchungen an dem Indikatorblatt wurden durchgeführt. Fig. 4 zeigt die Ergebnisse von drei Sätzen von Messungen des elektrischen Widerstandes über die Indikatorschicht, und zwar entlang derselben Spur parallel zu der 30,5 cm-(12 Zoll)Längskante. Die Messungen wurden mit einer Zweipunkt-Widerstands-Meßspitze in Gestalt eines Hand-Multimeters durchgeführt. Die Ergebnisse dieser drei Sätze von Messungen befinden sich im wesentlichen in Übereinstimmung miteinander, mit einigen kleineren Abweichungen. Die Ergebnisse zeigen eine große Variation des Widerstandes entlang der Meßspur auf, was auf eine große Variation der gesamten Dosis hindeutet, die absichtlich eingestellt wurde, um diese Technik zu verifizieren. Der gesamte Satz an Messungen wurde in weniger als 15 Minuten ausgeführt.

Beispiel 3

Absolute Korrelationen der Daten gemäß Fig. 4 wurden ausgeführt. Während der zu Beispiel 2 beschriebenen Plasmabearbeitung wurden einige Metallabschnitte auf der Oberfläche der Indikatorschicht befestigt. Nachdem die Plasmabearbeitung beendet war, wurden die Metallabschnitte hinsichtlich ihrer gesamten Dosis oder ihres Teilchenflusses mittels SIMS analysiert. Fig. 5 zeigt die sich ergebende Kalibrierkurve des elektrischen Widerstandes über der gesamten Dosis. Die Daten der Fig. 5 sind kreuzkorreliert, um die gesamte Dosis der Ionenimplantation in Abhängigkeit von dem Ort zu bestimmen, an dem die Widerstandsmessungen gemäß Fig. 4 durchgeführt wurden. Diese Ergebnisse belegen, daß der elektrische Widerstand der Indikatorschicht ein absolutes, quantitatives Surrogat für die gesamte Dosis der Indikatorschicht ist.

Beispiel 4

Die optischen Eigenschaften wurden in einem absoluten, quantitativen Sinne korreliert, indem die vorstehend diskutierte Vorgehensweise angewendet wurde. Fig. 6 ist ein Diagramm, darstellend die optische Durchlässigkeit bei 600 Nanometer Wellenlänge bei einigen Versuchsmustern des bevorzugten Werkstoffs für die Indikatorschicht, die mit unterschiedlichen Werten der gesamten Dosis plasma-bearbeitet wurden, und zwar zusammen mit einigen Testabschnitten. Die optische Durchlässigkeit wurde gemessen und mit der gesamten Dosis der Ionenimplantation korreliert, die an den Testabschnitten gemessen wurde. Wie im Fall des elektrischen Widerstandes kann auch die Lichtdurchlässigkeit als ein absolutes, quantitatives Maß der Dosis betrachtet werden, die von der Indikatorschicht an jedem ausgewählten Ort aufgenommen wird.
Obwohl eine bestimmte Ausführungsform der Erfindung in ihren Einzelheiten zum Zwecke der Illustrierung beschrieben wurde, sind unterschiedliche Abwandlungen und Verbesserungen möglich, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Demzufolge ist die Erfindung nicht beschränkt, ausgenommen durch die beigefügten Patentansprüche.

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen der Behandlungseigenschaften eines in einem Plasmabearbeitungs-System (20) bearbeiteten Objektes (32) mit den Schritten:

- Bereitstellen (60) eines eine Oberfläche (36) für die Plasmabearbeitung aufweisenden Objektes (32), das durch Plasmabearbeitung behandelt werden soll,

gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:

- Versehen (62) mindestens eines Teils der Oberfläche (36) für die Plasmabearbeitung mit einer der Form der Oberfläche (36) für die Plasmabearbeitung im wesentlichen entsprechenden Indikatorschicht (44) aus einem elektrisch nicht-leitfähigen Werkstoff, der seine Eigenschaften in Abhängigkeit von der Behandlung mittels Plasmabearbeitung ändert;

- Auflegen (64) eines elektrisch leitfähigen Gitters (46) auf die Indikatorschicht (44);

- Plasmabearbeiten (66) der Indikatorschicht (44) durch das leitfähige Gitter (46) hindurch, unter Verwendung eines Plasmabearbeitungs-Systems (20); und

- Analysieren (68) der Indikatorschicht (44) zum Bestimmen der Behandlungseigenschaften der Indikatorschicht (44) als Ersatz für die Behandlungseigenschaften der für die Plasmabearbeitung vorgesehenen Oberfläche (36) des Objektes (32) unter denselben Plasmabearbeitungs-Bedingungen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Indikatorschicht (44) zwischen 12,7 µm (0,0005 Zoll) und 25,4 µm (0,001 Zoll) dick ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch den Schritt, auf dem Gitter (46) und auf dem Objekt (32) dasselbe elektrische Potential einzustellen, wobei der Schritt des Einstellens am Gitter (46) vor dem Schritt (66) der Plasmabearbeitung erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Schritt, bei dem nach dem Schritt (68) des Analysierens der Indikatorschicht (44) die für die Plasmabearbeitung vorgesehene Oberfläche (36) des Objektes (32) plasma-bearbeitet (72) wird, wobei die Indikatorschicht (44) zuvor davon entfernt wurde.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Schritte:

- Einstellen (70) des Plasmabearbeitungs-Systems (20), wobei der Schritt (70) des Einstellens nach dem Schritt (68) des Analysierens und in Abhängigkeit davon, erfolgt; und

- Plasma-Bearbeiten (72) der für die Plasmabearbeitung vorgesehenen Oberfläche (36) des Objektes (32) bei davon entfernter Indikatorschicht (44), wobei der Schritt (72) der Plasma-Bearbeitung der für die Plasmabearbeitung vorgesehenen Oberfläche (36) nach dem Schritt (70) des Einstellens erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (62) des Versehens mit einer Indikatorschicht (44) einen Schritt umfaßt, bei dem eine Schicht aus einem Werkstoff bereitgestellt wird, der aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Polyimid und ein Polycarbonat umfaßt, so daß die Schicht im wesentlichen der Form der Oberfläche (36) für die Plasmabearbeitung entspricht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (68) des Analysierens den Schritt des Messens des elektrischen Widerstandes der Indikatorschicht (44) umfaßt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (68) des Analysierens den Schritt des Messens einer optischen Eigenschaft der Indikatorschicht (44) umfaßt.

9. Verfahren nach einem deransprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt, vor dem Schritt (66) der Plasma-Bearbeitung der Indikatorschicht (44), wobei

- mindestens ein metallischer Abschnitt (48) zum Testen der Plasmabearbeitung auf die für die Plasmabearbeitung vorgesehene Oberfläche (36) des Objektes (32) aufgelegt wird;

und durch die zusätzlichen Schritte, nach dem Schritt (66) der Plasma-Bearbeitung der Indikatorschicht (44), wonach

- der Testabschnitt (48) für die Plasmabearbeitung analysiert wird und

- die Analysenergebnisse der Indikatorschicht und des Testabschnitts (48) zueinander korreliert werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (64) des Auflegens des Gitters (46) den Schritt umfaßt, wonach das elektrisch leitfähige Gitter (46) in einen Abstand von mindestens ungefähr 12,7 mm (0,5 Zoll) von der Indikatorschicht (44) verschoben wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (32) dreidimensional und unregelmäßig geformt ist.

12. Vorrichtung zum Bestimmen der Behandlungseigenschaften eines in einem Plasmabearbeitungs-System (20) bearbeiteten Objektes, mit:

- Mitteln zum Bereitstellen (60) eines eine Oberfläche (36) für die Plasmabearbeitung aufweisenden Objektes (32), das durch Plasmabearbeitung behandelt werden soll,

gekennzeichnet durch:

- Mittel zum Versehen (62) mindestens eines Teils der Oberfläche (36) für die Plasmabearbeitung mit einer der Form der Oberfläche (36) für die Plasmabearbeitung im wesentlichen entsprechenden Indikatorschicht (44) aus einem elektrisch nicht-leitfähigen Werkstoff, der seine Eigenschaften in Abhängigkeit von der Behandlung mittels Plasmabearbeitung ändert;

- Mittel zum Auflegen (64) eines elektrisch leitfähigen Gitters (46) auf die Indikatorschicht (44);

- Mittel zum Plasmabearbeiten (66) der Indikatorschicht (44) durch das leitfähige Gitter (46) hindurch, unter Verwendung eines Plasmabearbeitungs-Systems (20); und

- Mittel zum Analysieren (68) der Indikatorschicht (44) zum Bestimmen der Behandlungseigenschaften der Indikatorschicht (44) als Ersatz für die Behandlungseigenschaften der für die Plasmabearbeitung vorgesehenen Oberfläche (36) des Objektes (32) unter denselben Plasmabearbeitungs-Bedingungen.