Clemens Todt, forschender Doktorand an der ETH Zürich
Sputter Control Software
«Die massgeschneiderte Software überwacht und steuert eine enorm komplexe Anlage.»
Das Wichtigste in Kürze
Eine Forschungsgruppe der Festkörperphysik an der ETH Zürich erforscht die Herstellung spezieller Halbleiterstrukturen.
Die Verfahren zur Herstellung dieser Werkstoffe sind komplex und setzen eine umfangreiche Infrastruktur voraus.
Bei der Neuanschaffung einer solchen Anlage hat man sich entschieden, eine auf die Anforderungen abgestimmte Individualsoftware entwickeln zu lassen.
Die durch die it-processing AG entwickelte Desktop-Applikation kommuniziert über Hardwareschnittstellen mit einer Vielzahl von Geräten und überwacht Prozesse. Des Weiteren speichert die Software die gewonnenen Daten von Sensoren für die spätere Analyse in einer Datenbank ab.
Mit der Software ist es möglich, Änderungen an Parametern der einzelnen Kryopumpen, Heizsteuerungen, Hochspannungsquellen oder Durchflussregulierer zentral zu ändern.
Sie bietet zusätzlich die Möglichkeit, Prozesse mittels Rezeptverwaltung zu automatisieren.
Ergebnisse
- Unterstützt die Vorbereitung und Durchführung von Forschungsarbeiten an der neuen Infrastruktur
- Parameter können manuell und anhand von Rezepten definiert und gesetzt werden
- Sensor- und Einstellwerte der Anlage werden für die spätere Analyse zyklisch in einer Datenbank gespeichert
- Die Software gibt Aufschluss darüber, ob sich die Anlage in einem sicheren Zustand befindet
- Die Lösung ist ausbaubar und kann zukünftig mit weiterer Hardware ergänzt werden
Kundenprofil
Die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich ist eine der namhaftesten technischen und naturwissenschaftlichen universitären Hochschulen. Sie geniesst international höchstes Ansehen.
Technology Stack
Für eine Übersicht ausklappen
- Microsoft Visual Studio
- C#
- XAML
- Microsoft .NET Core
- WPF
- xUnit
- Apache log4net
- InfluxDB
- Grafana
- git
- GitLab CI/CD
- Sonar
Schnittstellen und Protokolle:
- RS232 (seriell)
- RS485 (seriell)
- Modbus RTU
- Modbus TCP
Schnittstellen und Protokolle:
- RS232 (seriell)
- RS485 (seriell)
- El-Bisynch
- Modbus TCP
- Modbus RTU
Wer ist der Kunde?
Die MBE Gruppe der Festkörperphysik an der ETH Zürich erforscht die Herstellung von Halbleiterheterostrukturen und Supraleitern.
Im Labor des ETH-Campus auf dem Hönggerberg in Zürich werden mithilfe von Molekularstrahlepitaxie und quantenphysikalischen Effekten entsprechende Experimente durchgeführt.
Die gewonnen Erkenntnisse dieser Experimente bilden die Grundlage für neue Ansätze zur Entwicklung von Quantencomputern.
Wie funktioniert die Molekularstrahlepitaxie?
In einem Ultrahochvakuum werden die Stoffe, welche zur Beschichtung verwendet werden, erhitzt und gelangen als «Molekularstrahl» auf das zu beschichtende Stück.
Um solche Beschichtungsprozesse durchführen zu können, ist ein umfangreiches Setup von diversen Vakuumpumpen, Flüssiggaskühlungen, Heizkörpern und Hochspannungsquellen nötig.
Daneben muss eine Zelle für einen Ultrahochvakuumbereich vorhanden sein. Das Vakuum, welches in den Anlagen erreicht wird, ist nahe dem im Weltraum.
Die Vielzahl von Parametern und Werten, welche eingestellt und während eines Beschichtungsprozesses periodisch überprüft werden müssen, werden vor den Experimenten berechnet und konfiguriert.
Wo kommt die it-processing ins Spiel?
Während der Neuanschaffung einer weiteren Kammer zur Erforschung von Supraleitern, wurde nach einer Lösung gesucht, wie Parameter und Einstellungen verschiedener Geräte und Systeme zentral verwaltet werden können. Zusätzlich soll es möglich sein, die Systeme zu steuern und zu überwachen.
Aufgrund der spezifischen Anforderungen und den Geräteschnittstellen verschiedenster Hersteller war der Einsatz einer Standardsoftware keine Option. Aus diesem Grund wurde entschieden, dass eine entsprechende Individualsoftware durch die it-processing AG entwickelt werden soll.
Die Ingenieure der it-processing AG erlangten in kürzester Zeit die benötigten Kenntnisse über die Systeme und konnten zusammen mit dem Kunden eine ausbaubare und stabile Software entwickeln.
Durch das breite Fachwissen unserer Softwareentwickler konnte zudem im Bereich der elektrischen Konzeption des Systems unterstützend mitgewirkt werden.
Was haben wir der ETH geliefert?
Die it-processing AG entwickelte eine WPF Desktop-Applikation auf Basis von Microsoft .NET Core.
Nebst der Anbindung von diversen Hardwaregeräten mit unterschiedlichsten Schnittstellen wurde eine Anbindung an eine Zeitseriendatenbank implementiert.
Durch den Einsatz dieser Datenbank können die Daten langlebig abgelegt und auf einem Dashboard angezeigt werden.
Die Applikation ermöglicht nicht nur das manuelle Einstellen der Werte, sondern zusätzlich auch das Erstellen und Ausführen von Rezepten.
Ergänzend gibt eine Matrix von Systemzuständen Aufschluss darüber, ob gewisse Operationen am System erlaubt sind und ob sich die Anlage in einem sicheren Zustand befindet.
«Die Implementation der verschiedenen Schnittstellen und Protokolle auf Hardware-Ebene sowie die Arbeiten im Labor der ETH machten das Projekt sehr interessant.»
Adrian Hayoz, Software Developer, it-processing AG