DE10055609A1

DE10055609A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten eines Substrates mit amorphem Kohlenstoff diamantähnlicher Eigensschaften oder mit polykristallinem Diamant

Info

Publication number: DE10055609A1
Application number: DE2000155609
Authority: DE
Inventors: Michael Sebastian
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2002-05-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten einer Substratoberfläche mit amorphem Kohlenstoff von diamantähnlichen Eigenschaften oder mit polykristallinem Diamant. Um eine hohe Auftragsrate sowie eine große Beschichtungsstärke und eine gute Bindung der aufgetragenen Schicht am Substrat erzielen zu können, wird erfindungsgemäß im Abstand zur Substratoberfläche eine Plasmawolke aus positiv geladenen Kohlenstoffionen und aus reaktivem, atomarem Wasserstoff erzeugt und die Kohlenstoffionen durch eine Beschleunigungsspannung oder durch ein Temperaturgefälle auf die Oberfläche des negativ geladenen Substrats oder weniger hoch als das Plasma temperierten Substrates niedergeschlagen, wo sie sich zu tetraedrisch gebundenen Kohlenstoffmolekülen mit gegenseitig stochastischer Lage oder zu polykristallinem Diamant vereinigen und auf der Substratoberfläche festsetzen. Die Plasmawolke wird im Vakuum aus einem Gemisch von Wasserstoff und Kohlenwasserstoff gebildet. Wesentlich dabei ist, daß die Plasmaerzeugung, abgesehen von einer Startphase mittels Lichtbogenzündung des Plasmas, ausschließlich durch kontinuierliche Energieanregung mittels eines fokussierten, mit seiner Achse zumindest annähernd parallel zur Substratoberfläche ausgerichteten und im Abstand zu ihr angeordneten Laserstrahls eines Kohlendioxid-Lasers erfolgt. Verschiedene Prozeßparameter werden genannt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten eines Substrates mit amorphem. Kohlenstoff von dia mantähnlichen Eigenschaften oder mit polykristallinem Diamant.

Die US-PS 5 346 729 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrich tung zum Beschichten eines Substrates mit. Kohlenstoff von dia mantähnlichen Eigenschaften. Dabei wird ein Precursorgas in eine nicht-erwärmete Vakuumkammer, in der sich auch das zu be schichtende Substrat befindet und in der ein Druck von etwa 1 bis 70 mbar herrscht, eingeleitet. Das Precursorgas besteht zu etwa 1 bis 10 Vol.-% aus Kohlenwasserstoff, vorzugsweise Me than, und im übrigen aus Wasserstoff. Durch eine dem Substrat gegenüberliegend in der Vakuumkammer angeordnete Quarzglas scheibe hindurch wird das eingeleitete Precursorgas mittels gebündelten Sonnenlichts bei einer Energiedichte von etwa 40 bis 60 Watt/cm² auf 750-950°C erwärmt. Unter der Annahme einer Energiedichte von etwa 0,1 Watt/cm² des natürlichen Son nenlichtes müßte unter Berücksichtigung gewisser Reflexions- oder Transmissionsverluste das Sonnenlicht großflächig einge fangen und mindestens um den Faktor 10⁴ verdichtet werden. Bei einer Querschnittsfläche des Arbeitsstrahles von 100 cm² müßte der das Sonnenlicht einfangende Primärspiegel eine Fläche von etwa 100 m² haben, was auf eine bestimmte bauliche Größenord nung der Anlage hinweist. Das in die Vakuumkammer gebündelt eingestrahlte Sonnenlicht trifft zugleich auch auf das Sub strat und erwärmt dieses auf etwa die gleiche Temperatur wie das Prozeßgas. Die Substrattemperatur muß überwacht und gege benenfalls durch eine Kühlung auf erträgliche oder prozeßopti male Werte gehalten werden. Mit dem bekannten Verfahren soll tetraedrisch gebundener, diamantähnlicher Kohlenstoff bei ei ner Auftragsrate von 0,25-0,5 µm pro Stunde unter unmittel barem Einsatz erneuerbarer Primärenergie aufgetragen werden können. Nachteilig an diesem Verfahren ist neben dem hohen In vestitionsaufwand für das Einfangen und Bündeln des Sonnen lichtes und der Wetterabhängigkeit des Verfahrens vor allem das Verfahrensergebnis einer enttäuschend geringen Auftragsra te.

Bei dem in der US-PS 4 981 717 beschriebenen Verfahren zum Be schichten eines Substrates mit Kohlenstoff von diamantähnli chen Eigenschaften wird mit gepulstem Laserlicht, vorzugsweise eines Kohlendioxid-Lasers mit einer Wellenlänge von 10,6 µm, als Anregungsenergie gearbeitet. In eine evakuierte, das zu beschichtende Substrat aufnehmende Arbeitskammer wird bei Ar beitsdrücken von 1 bis 135 mbar ein im wesentlichen aus Was serstoff und einem Kohlenwasserstoff bestehendes Precursorgas eingeleitet, welches als eine prozeßwesentliche Komponente ei nen sog. Intitiator enthält. Der Initiator ist so gewählt, daß er die Energie des eingestrahlten Laserlichtes möglichst voll ständig absorbiert und in Wärme umsetzt. Schwefelhexafluorid (SF₆) als Intitiator dämpft Laserlicht der Wellenlänge 10,6 µm besonders gut unter Freisetzung entsprechend hoher Mengen an Wärmeenergie. Der Laserstrahl wird durch ein für das Infrarot licht des CO₂-Lasers durchlässiges Eintrittsfenster in das in der Arbeitskammer befindliche Precursorgas in Richtung auf das Substrat eingestrahlt, wobei der Fokus des Laserstrahles je doch einen Abstand von der Substratoberfläche hat. Der Laser strahl wird - wie gesagt - gepulst eingestrahl mit einer Puls frequenz von etwa 10 Hz, einer Pulsdauer von etwa 50 Nanose kunden, einer Pulsenergie von etwa 2 Joule und einer Energie dichte von 10¹⁴ W/cm². Dies entspricht rein rechnerisch einer Kurzzeit-Laserleistung während des Pulses von etwa 40 Megawatt und einer durchschnittlichen Langzeit-Laserleistung von etwa 20 Watt. Durch die Fokussierung des Laserstrahles auf ein kleines Volumen des Prozeßgases bei hoher Energiedichte wird lokal und explosionsartig ein hoher Betrag an Wärmeneregie freigesetzt. Dadurch werde nach den Aussagen der referierten Druckschrift der Kohlenwasserstoff in hoch reaktive Ionen und Radikale zerlegt und diesen Teilen zugleich eine hohe Bewe gungsenergie von etwa 10 bis 100 Electronenvolt erteilt. Die Explosion erzeuge aus dem Gasgemisch ein Plasma sowie eine energiereiche Druckwelle darin. Die Gegenwart von anderen Ga sen wie Stickstoff oder Luft unterstütze das Voranschreiten der Druckwelle und die Plasmabildung im gesamten Arbeitsraum. Die freigesetzten Kohlenstoff-, Kohlenwasserstoff- und anderen Fragmente sowie Elektronen erhalten von dem Plasma die für die Bildung diamantähnlicher Stoffe erforderliche Über gangsenergie. Die Druckwelle - so wird ferner angenommen - er zeuge einen zunächst auf die Substratoberfläche auftreffenden Elektronenschauer, der diese lokal erwärme und sie für die da nach auftreffenden Teile vorbereite. Die extreme Druckwelle mit lokalen Druckstpitzen von mehreren Tausend Kilobar erwärme die Substratoberfläche lokal auf mehrere Tausend Celsiusgrade. Die Wirkungsdauer dieser Druck- und Temperaturspitzen sei je doch trotz ihrer Kürze ausreichend, um die diamantähnlichen Strukturen aus dem Precursorgas zu bilden und sie mit hoher Bindungsenergie an die Substratoberfläche anzukoppeln. Die Haftfestigkeit der diamantähnlichen Schicht auf der Substrato berfläche wird mit über 69 MPa angegeben. Auch lassen sich an geblich Schichtdicken über 10 µm Stärke bei guter Haftung auf der Substratoberfläche aufbringen. Als besonderer Vorteil des bekannten Verfahrens wird hervorgehoben, daß das Substrat nicht erwärmt und daß es auch nicht auf ein bestimmtes, elek trisches Potential gelegt zu werden braucht, was die Anwendung des Verfahrens für bestimmte Substrat-Materialien überhaupt erst eröffne bzw. das Verfahren and die Verfahrensvorrichtung wesentlich vereinfache.

Ein weiteres unter Einsatz von Laserlicht arbeitendes Verfah ren zum Auftragen von Kohlenstoff mit diamantähnlichen Eigen schaften auf Substrate ist z. B. in der US-PS 5 554 415 be schrieben. Von dieser Veröffentlichung sind mehrere, weitere Druckschriften abgeleitet, nämlich die US-PS 5 620 754, 5 731 046, 5 635 243, 5 643 641 und 5 648 127, die alle auf die gleichen Erfinder zurückgehen, im wesentlichen alle das gleiche Verfahren behandeln und lediglich auf bestimmte Tei laspekte des Verfahrens näher eingehen. Bei dem bekannten Ver fahren werden gleichzeitig mehrere Laserlichtquellen unter schiedlicher Wellenlänge, nämlich beispielsweise ein im UV- Bereich (< 350 nm Wellenlänge) arbeitender Eximer-Laser, ein im sichtbaren Bereich (400 . . . 780 nm) arbeitender Nd/YAG-Laser und ein im IR-Bereich (< 800 nm) arbeitender CO₂-Laser einge setzt, die alle gleichzeitig auf ein und den selben Punkt der Substratoberfläche fokussiert sind, wobei der Arbeitspunkt re lativ zum Substrat kontinuierlicht verlagert wird. Die Be schichtung wird auf dem Substrat punktweise im Skanningverfah ren aufgebaut. Mit dem Eximer-Laser wird aus der Substratober fläche lokal eine kleine Menge an Substrat-Werkstoff verdampft und eine vorauslaufende Verdampfungsreaktion ausgelöst. Der Nd/YAG-Laser und der CO₂-Laser üben neben einer die Verdamp fungsreaktion unterstützenden Wirkung vor allem eine stabili sierende Funktion auf die Gasphase und die darin ablaufenden Prozesse aus. Soweit der Substratwerkstoff nicht von Hause aus Kohlenstoff-Atome enthält, die nach der Werkstoff-Verdampfung zur Bildung der Diamantbeschichtung herangezogen werden kön nen, muß das Substrat zuvor mit einen kohlenstoff-spendenden Hilfsbelag überzogen werden oder es wird ein kohlenstoff- spendendes Gas, z. B. Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid an die Behandlungsstelle eingedüst. Das Precursormaterial ist al so, gegebenenfalls gemeinsam mit einem Zugabewerkstoff, das Substrat selber. Es werden mittels fokussiertem Laserlicht auf der Substratoberfläche die energetisch hoch angeregten Zustän de in einem lokal eng begrenzten Bereich geschaffen, aus denen heraus sich die diamantähnliche Beschichtung bilden soll. Vor teilhaft an dem Verfahren ist, daß es bei normalem Umgebungs luftdruck und bei Raumtemperatur arbeite. Nachteilig ist ne ben dem investivem Aufwand für drei gleichzeitig zum Einsatz gelangende Laser-Quellen und dem regelungstechnischen Aufwand für ein ortssynchrones Skannen aller drei Brennpunkte vor al lem die zu erwartende geringe Auftragsrate.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten eines Substrates mit amorphem Kohlenstoff von dia mantähnlichen Eigenschaften oder mit polykristallinem Diamant aufzuzeigen, bei dem/der eine hohe Auftragsrate sowie eine große Beschichtungsstärke und eine gute Eindung der aufgetra genen Schicht am Substrat erzielt werden können.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäß auf zweierlei Weise gelöst, je nachdem ob eine Beschichtung aus amorphem Kohlenstoff von diamantähnlichen Eigenschaften oder eine Beschichtung von polykristallinem Diamant erzeugt werden soll. Zur Erzeugung eines diamantähnlichen amorphem Kohlenstoffniederschlages wird nach der Gesamtheit der Merkma le von Anspruch 1 verfahren, wogegen zur polykristallinen Dia mantabscheidung nach der Gesamtheit der Merkmale von Anspruch 2 verfahren wird. Auch für die Vorrichtungen gibt es erfin dungsgemäß zwei entsprechend unterschiedliche Vorschläge. Die Vorrichtung nach der Gesamtheit der Merkmale von Anspruch 27 erzeugt einen diamantähnlichen amorphem Kohlenstoffnieder schlages, wogegen in der Vorrichtung nach Anspruch 28 der Dia mant polykristallin auf dem Substrat abgeschieden wird.

Generell wird erfindungsgemäß nach anfänglich gesondertem Zün den eines Plasmas aus dem Prozeß- und Precursorgas in einem mäßigen Vakuum aus einem Gemisch von Wasserstoff und Kohlen wasserstoff anschließend die Plasmawolke ausschließlich durch kontinuierliche Energieanregung mittels eines fokusierten, mit seiner Achse zumindest annähernd parallel zur Substratoberflä che ausgerichteten und im Abstand zu ihr angeordneten Laser strahls vorzugsweise eines Kohlendioxid-Lasers erzeugt. Die Plasmawolke wird im Abstand zur Substratoberfläche erzeugt und die positiv geladenen Kohlenstoffionen werden aus dem Plasma durch eine Biasspannung oder durch ein Temperaturgefälle auf das negativ gepolte Substrat beschleunigt, wo sie sich zu te traedrisch gebundenen Kohlenstoffmolekühlen mit gegenseitig stochastischer Lage oder zu polykristallinem Diamant vereini gen und auf der Substratoberfläche festsetzen.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den jeweili gen Unteransprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Er findung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispieles nachfolgend noch erläutert; dabei zeigen:

Fig. 1 eine auf das prinzipielle beschränkte Aufrißdarstellung einer Verfahrensanlage zum Beschichten einer Substrato berfläche mit amorphem Kohlenstoff von diamantähnlichen Eigenschaften,

Fig. 2 eine orthogonal zu der Darstellung nach Fig. 1 gelegte Aufrißdarstellung der Anlage nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Raman-Verschiebungsdiagramm, welches an einer Be schichtung mit amorphem Kohlenstoff von diamantähnli chen Eigenschaften gewonnen wurde und welches in der gezeigten Form für dies Kohlenstoffmorphologie typisch ist,

Fig. 4 eine auf das prinzipielle beschränkte Aufrißdarstellung einer Verfahrensanlage zum Beschichten einer Substrato berfläche mit polykristallinen Diamant, und

Fig. 5 ein weiteres Raman-Verschiebungsdiagramm, welches an einer Beschichtung mit polykristallinen Diamant gewon nen wurde und welches in der in Fig. 5 gezeigten Form für polykristallinen Diamant typisch ist.

Zunächst sei auf die Vorrichtung bzw. das Verfahren zum Be schichten einer Substratoberfläche mit amorphem Kohlenstoff von diamantähnlichen Eigenschaften nach den Fig. 1 und 2 bzw. dem Raman-Verschiebungsdiagramm nach Fig. 3 näher einge gangen. Im Anschluß daran soll dann die in Fig. 4 gezeigte modifizierte Vorrichtung bzw. das Verfahren zum Beschichten einer Substratoberfläche mit polykristallinen Diamant und ein Beispiel mit dem Raman-Verschiebungsdiagramm nach Fig. 5 er läutert werden.

Die Vorrichtung zum Beschichten einer Substratoberfläche mit amorphem Kohlenstoff von diamantähnlichen Eigenschaften nach den Fig. 1 und 2 weist eine das zu behandelnde Substrat 7 aufnehmende, gasdicht verschließbare und durch eine ange schlossene Vakuumpumpe 26 auf einen bestimmten Unterdruck eva kuierbare Arbeitskammer 1 auf. Da je nach Einsatzgebiet mit Absolutdrücken im Bereich von 1 bis 1000 mbar, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 200 mbar gearbeitet wird, muß die Vakuum pumpe auf die Erzeugung derartiger Unterdrücke ausgelegt sein. In der Regel ist eine Auslegung auf die Erzeugung eines Abso lutdruckes von mindestens 100 mbar ausreichend.

Der untere Teil der Arbeitskammer ist beim dargestellten Aus führungsbeispiel durch eine Aufnahmewanne 2 gebildet, in der ein elektrisch und ferngesteuert mittels Verstellantriebe 5 betätigbarer Kreuzschlitten 4 aufgenommen ist. Der Kreuz schlitten seinerseits trägt oberseitig einen an das jeweilige, zu beschichtende Substrat 7 adaptierten Substratträger 6, der schließlich lagedefiniert das Substrat aufnimmt. Da das Be schichten der Substratoberfläche mit amorphem Kohlenstoff von diamantähnlichen Eigenschaften bei einer geringen Oberflächen temperatur durchgeführt werden soll, ist der Substratträger 6 - wie durch die strichpunktierten Linien angedeutet ist - über Kühlleitungen 8 in einen Kühlkreislauf einbezogen. Zum Be schichten des Substrats 7 mit amorphem Kohlenstoff von diaman tähnlichen Eigenschaften muß das lagedefiniert im Substratträ ger aufgenommene Substrat elektrisch isoliert in der Arbeits kammer gehaltert und über eine mit ihm kontaktierte, nach au ßerhalb der Arbeitskammer 1 führende, elektrische Leitung 29 seitens einer Spannungsquelle 16 auf ein negatives Potential in Höhe von -100 bis -1000 Volt, vorzugsweise etwa -800 Volt gelegt sein. Der Substraträger muß daher aus einem elekrisch isolierenden Werkstoff bestehen und einer entsprechend hohen Durchschlagspannung ohne weiteres standhalten können. Das Sub strat selber muß zumindest oberflächlich elektrisch leitend sein. Sofern also ein Substrat aus einem elektrisch nichtlei tenden Werkstoff mit amorphem Kohlenstoff von diamantähnlichen Eigenschaften beschichtet werden soll, muß das Substrat in dem zu beschichtenden Bereich zuvor mit einem matallischen Belag versehen werden.

Die Aufnahmewanne 2 umschließt die Erwähnten Teile etwa bis zur Höhe des Substratträgers. Durch die Wandungen der Aufnah mewanne sind die Leitungen für Kühlungen oder Spannungsversor gung gasdicht hindurchgeführt, so daß die geschlossene Ar beitskammer wirksam auf den geforderten, unterhalb des Umge bungsluftdruckes liegenden Arbeitsdruck evakuiert werden kann und sich - bei diesem geringen Arbeitsdruck - mit einem Pro zeß- und Precursorgas definierter Zusammensetzung beschicken läßt.

Der obere Teil der Arbeitskammer ist beim dargestellten Aus führungsbeispiel als Abdeckhaube 3 ausgebildet, die sich gas dicht auf den oberen Begrenzungsflansch der Aufnahmewanne auf setzen läßt. Auch die Abdeckhaube weist zur Funktionserfüllung verschiedene Merkmale auf. Oberseitig ist an der Abdeckhaube ein Eintrittfenster 9 für einen von einem Laserresonator zuge führten Laserstrahl vorgesehen.

An sich ist die Wellenlänge des Laserstrahles von untergeord neter Bedeutung, solange nur sichergestellt ist, daß die Strahlung im Bereich der Wärmestrahlung liegt und vom Prozeß- und Precursorgas in einer wärmeerzeugenden Weise absorbiert wird, so daß das gewünschte Plasma überhaupt erzeugt werden kann. Mit Rücksicht auf die größte Verbreitung von CO₂-Lasern in der industriellen Praxis und deren vergleichsweise hohen Leistungen wird jedoch empfohlen, vorliegend einen Kohlendio xidlaser zu verwenden. Es wird mit Laserleistungen im Bereich von 5 bis 10 kW, vorzugsweise 7 bis 8 kW gearbeitet.

Innerhalb der Arbeitskammer 1 ist unterhalb des Eintrittsfen sters 9 ein gekühlter Umlenk- und Fokussierungsspiegel 10 zum Fokussieren des durch das Eintrittsfenster zugeführten Laser strahles angeordnet. Die Rückseite des Umlenk- und Fokussie rungsspiegels ist mit Kühlwasser über die Kühlleitungen 11 be aufschlagbar. Im übrigen ist der Spiegel 10 so justiert, daß die Achse 30 des umgelenkten Laserstrahls 12 an dem zu be schichtenden Substrat 7 etwa parallel und in einen Abstand A vorbeiläuft. Der Querabstand des Fokus' 13 bzw. der Strahlach se 30 von der zu beschichtenden Substratoberfläche 27 beträgt 1 bis 5 cm, vorzugsweise etwa 2 cm. Ferner ist der Spiegel be züglich seiner Brennweite derart ausgebildet, daß der Fokus 13 des fokussierten Laserstrahls 12 - bei orthogonaler Sicht auf die zu beschichtende Oberfläche 27 des Substrates 7 - etwa mittig oberhalb des zu beschichtenden Bereiches des Substrates liegt.

Der divergierende Teil des Laserstrahls 12 trifft auf die eine Seitenwand der Abdeckhaube 3. Damit er diese nicht unkontrol liert aufheizt, ist an der Auftreffstelle des Laserstrahles 12 ein Strahlansorber 15 abgebracht, der ebenfalls an einen Kühl kreislauf angeschlossen ist.

Durch den fokussierten Laserstrahl läßt sich selbst bei den eingesetzten Laserleistungen und den hohen, im Fokus auftre tenden Energiedichten das Prozeß- und Precursorgas nicht ioni sieren, sondern lediglich ein bereits bestehender Ionisie rungszustand aufrecht erhalten. Deshalb muß zu Startzwecken das Plasma auf andere Weise erzeugt werden. Aus diesem Grunde ist innerhalb der Arbeitskammer 1 eine Einrichtung angeordnet, mit der vorübergehend ein Plasma in dem Precursorgas zumindest in der Nähe des Laserstrahlfocus' 13 gezündet werden kann. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Einrichtung zum anfänglichen Zünden eines Plasmas aus dem Pre cursorgas aus einem Paar gegenüberliegender, beweglicher, an die unterschiedlichen Pole einer Spannungsquelle 19 ange schlossener, sich nicht verzehrender Elektroden 17, 17' vor zugsweise aus einer Wolfram-Legierung. Durch kleine Druckluft zylinder 18, 18' können die axialbeweglich und elektrisch iso liert geführten Elektroden 17, 17' aufeinander zu und mit ih ren Spitzen in den Fokusbereich des Laserstrahles 12 hinein bewegt werden, wodurch bei Spannungsbeaufschlagung ein Licht bogen gezündet und eine Plasmawolke 14 initiiert werden kann. Die so erzeugte Plasmawolke wird durch den fokussierten Laserstrahl 12 aufrechterhalten. Nach dem Zünden werden die Elek troden 17, 17' durch Rückzugsfedern, die zugleich auch der Spannungsversorgung dienen, wieder ganz aus dem Fokusbereich herausbewegt.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß die Einrichtung zum anfänglichen Zünden eines Plasmas aus dem Precursorgas al ternativ auch als eine bewegliche Hilfselektrode, vorzugsweise aus einer Wolframlegierung ausgebildet sein kann. Zum Bilden einer Plasmawolke wird die Hilfselektrode mit ihrer Spitze ge steuert in den Fokus des Laserstrahles hineinbewegt, wodurch aufgrund der hohen Strahlenergie und der Festkörpereigenschaft der Hilfselektrode ein Plasma unter Verzehr eines gewissen Teiles der Hilfselektrode entsteht. Dieses elektrodengenerier te Plasma dient als Initialisierung für die Fortführung eines prozeßgas-generierten Plasmas. Nach dem Zünden dieses Plasmas wird die Hilfselektrode ganz aus dem Fokusbereich herausbe wegt. Eine weitere Alternative zur anfänglichen Initierung ei nes Plasmas durch einen Lichtbogen besteht in einer Entla dungszündung mittels eines Paares ortsfester Elektroden nach dem Vorbild einer Gemischzündung in Verbrennungsmotoren durch eine Zündkerze. Die Entladungszündung wird dabei seitens einer Induktivität durch eine Stromunterbrechung ausgelöst.

Die einzelnen Komponenten des Prozeß- und. Precursorgases sind in Gasflaschen 21, 22 und 23 für Argon (21), Wasserstoff (22) und Methan (23) vorgehalten. Über jeweils ein Dosierventil 31 wird ein für die richtige Zusammensetzung des Prozeßgases er forderliche Teilgasmenge freigegeben. Die Teilmengen werden in einer Mischkammer 24 gemischt und über eine Dosierpumpe 25 in gezielter über den Gaszufuhranschluß 20 in die Arbeitskammer eingeschleust.

Mit einer derartigen Vorrichtung kann die Oberfläche 27 des Substrates 7 mit amorphem Kohlenstoff von diamantähnlichen Ei genschaften beschichtet werden. Nachdem das Substrat auf dem Substratträger positioniert, die Arbeitskammer 1 geschlossen, evakuiert und mit Prozeß- und Precursorgas beschickt ist, der Laserstrahl eingeschaltet, eine anfängliche Plasmawolke gezün det und das Substrat unter Biasspannung gesetzt ist, kann der CVD-Beschichtungsvorgang mit der Laseranregung des Plasmas be gonnen und fortgesetzt werden. Dabei wird mit dem im Abstand A etwa parallel zur Substratoberfläche 27 geführten Laserstrahl 12 eine Plasmawolke 14 aus positiv geladenen Kohlenstoffionen und aus reaktivem, atomarem Wasserstoffes erzeugt. Abgesehen vor der anfänglich gesonderten Zündung des Plasmas wird die Plasmawolke 14 aus einem Gemisch von einem Edelgas, von Was serstoff und Kohlenwasserstoff anschließend ausschließlich durch kontinuierliche Energieanregung mittels des fokusierten Laserstrahls 12 erzeugt. Die Kohlenstoffionen des Plasmas wer den durch eine Beschleunigungsspannung auf die Oberfläche 27 des negativ geladenen Substrats 7 niedergeschlagen, wo sie sich zu tetraedrisch gebundenen Kohlenstoffmolekühlen mit ge genseitig stochastischer Lage vereinigen und auf der Substra toberfläche 27 festsetzen.

Zum Beschichten einer Substratoberfläche mit amorphem Kohlen stoff von diamantähnlichen Eigenschaften enthält das Prozeßgas etwa 10 Vol.-% Edelgas, insbesondere Argon und im übrigen ein aus Wasserstoff und einem Kohlenwasserstoffgas, insbesondere Methan bestehendes Precursorgas, wobei das Precursorgas sei nerseits etwa 90 Vol.-% Kohlenwasserstoffgas, vorzugsweise Me than, bezogen auf die Precursorgasmenge, enthält.

Mit dem im Zusammenhang mit der Anlage nach den Fig. 1 und 2 geschilderten Verfahren können alle denkbaren Werkstoffe, d. h. Substrate aus Metall, Glas, Keramik oder Kunststoffe be schichtet werden. Letzteres ist vor allem deshalb möglich, weil das Beschichten etwa bei Raumtemperatur auf der Substrat oberfläche stattfindet. Auf jedem Fall wird die Beschichtung bei einer Oberflächentemperatur des Substrates 7 von weniger als 300°C durchgeführt. Trotz einer Strahlungserwärmung des Substrates seitens der Plasmawolke kann eine niedrige Oberflä chentemperatur durch eine künstliche Kühlung des Substrates sichergestellt werden, z. B. indem das Substrat zumindest mit telbar, d. h. vom Substratträger 6 her, gekühlt wird.

Mit dem Verfahren kann auf dem Substrat 7 ein annähernd runder Oberflächenbereich mit einer Fläche von etwa 2 cm² gleichzei tig beschichtet werden. Dabei können ebene, gewölbte, gewellte oder gestufte Substrate 7 von runder, quadratischer oder läng lich-rechteckiger Umrißform beschichtet und Beschichtungsstär ken bis zu 15 µm und mehr aufgetragen werden. Das Substrat 7 wird während einer der gewünschten Beschichtungsstärke ent sprechenden Beschichtungsdauer behandelt, wobei pro Minute ei ne Beschichtungsstärke von etwa 0,5 bis 0,1 µm aufgetragen wird.

Nachfolgend sei Beispiel für eine Beschichtung mit amorhem Kohlenstoff von diamantähnlichen Eigenschaften referiert. Als Substrat wurde ein Siliziumwafer verwendet, weil dieser Werk stoff sich technisch am einfachsten für eine solche Beschich tung eignet. Es sei aber gleich bemerkt, daß das Beschich tungsverfahren nicht an diesen Werkstoff gebunden ist. Das Substrat wurde in einem Alkoholbad im Ultraschall gereinigt und so in die Arbeitskammer gegeben. Die darin vorliegenden Arbeitsparameter waren folgende:
Arbeitsdruck (absolut): 400 mbar
Argon (Ar): 4,0 l/min
Wasserstoff (H₂): 0,04 l/min
Methan (CH₄): 0,36 l/min
Biasspannung: 400 Volt
Fokus-Abstand A: 20 mm
Laserleistung: 8 kW

Mit diesen Arbeitswerten wurde das Substrat 20 Minuten lang beschichtet, wobei eine Beschichtung mit amorhem Kohlenstoff von diamantähnlichen Eigenschaften in einer Stärke von 150 nm erzielt wurde. Das anhand dieser Beschichtung gewonnen Raman- Verschiebungsdigramm ist in Fig. 3 gezeigt. Es zeigt den zur amorhem Kohlenstoff typischen Verlauf mit einem stark ausge prägten relativ breiten Intensitätsmaximum bei 1580 cm^-1 und ein schwaches Intensitätsmaximum bei etwa 1380 cm^-1.

In Fig. 4 ist eine zu der Verfahrensanlage nach den Fig. 1 und 2 weitgehend gleiche, hinsichtlich einiger Merkmale jedoch modifizierte Vorrichtung dargestellt, die zum Beschichten der Oberfläche 27' eines Substrat 7' mit polykristallinem Diamant verwendet werden kann. In Fig. 4 sind für gleiche Teile wie in der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 gleiche Bezugszahlen und für abweichende aber funktionsentsprechende Teile das gleiche, mit einem hochgestellten Strich (') versehene Bezugszahl ver wendet, so daß weitgehend auf die vorauf gegangene Beschreibung verwiesen werden kann.

Auch bei der Vorrichtung nach Fig. 4 ist eine das zu behan delnde Substrat 7' aufnehmende Arbeitskammer 1' vorgesehen, die mit einem Precursorgas definierter Zusammensetzung be schickbar ist. Da das Beschichten der Substratoberfläche 27' mit polykristallinem Diamant in der Regel bei Umgebungsluft druck durchgeführt wird, braucht die Arbeitskammer nicht gas dicht abzuschließen. Sie muß lediglich sicherstellen, daß das Prozeßgas oberhalb des Substrates in der gewünschten Zusammen setzung gehalten werden kann. Hierbei ist es vorteilhaft, den Prozeß mit einem wenige Millibar über dem Umgebungsluftdruck durchzuführen, weil dann Prozeßgas lediglich an den offenen Kammerstellen entweicht, jedoch keine Umgebungsluft in die Kammer eindringen kann. Sofern in Ausnahmefällen die hier zu behandelnde Art der Beschichtung bei einem geringen Unterdruck innerhalb der Arbeitskammer durchgeführt werden sollte, so kommen hier Drücke im Bereich von 500 bis 1000 mbar in Frage.

Das Substrat 7' wird ist lagedefiniert mittels eines Substrat trägers 6 in der Arbeitskammer 1' gehaltert, wobei es vorlie gend jedoch nicht auf eine elektrisch isolierende Halterung, sondern um eine temperaturbeständige Halterung ankommt, weil diese Art der Beschichtung bei erhöhten Oberflächentemperatu ren im Bereich von 500 bis 1000°C, vorzugsweise bei etwa 800°C stattfindet.

Die Arbeitskammer 1' weist oberseitig eine oberhalb des zu be schichtenden Bereiches der Oberfläche 27' des Substrates liegende Eintrittsöffnung 9' für einen von einem Laserresonator zugeführten und durch eine Fokussierungsoptik 28 fokussierten Laserstrahl 12' auf. Dieser wird so fokussiert, daß der Fokus 13 einen Abstand A von der zu beschichtenden Oberfläche 27' des Substrates 7' von wenigstens etwa einem Zentimeter auf weist und - bei orthogonaler Sicht auf die zu beschichtende Oberfläche 27' des Substrates 7' - etwa mittig zu dem zu be schichtenden Bereich liegt. Der divergierende, hinter dem Fo kus 13 liegende Teil des Laserstrahles 12' trifft auf die zu beschichtende Oberfläche 27' des Substrates 7', wodurch das Substrat 7' im zu beschichtenden Bereich durch den divergie renden Laserstrahl 12' erwärmt wird.

Auch bei der Vorrichtung nach Fig. 4 ist innerhalb der Ar beitskammer 1' eine Einrichtung angeordnet, mit der vorüberge hend ein Plasma in dem Precursorgas zumindest in der Nähe des Laserstrahlfocus' 13 gezündet werden kann. In soweit kann auf die Beschreibung im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 verwiesen werden.

Auch beim Beschichten der Substratoberfläche 27' mit polykri stallinem Diamant wird im Abstand A zur Substratoberfläche ei ne Plasmawolke 14' aus Kohlenstoffionen und aus reaktivem, atomarem Wasserstoffes erzeugt. Das dabei verwendete Prozeßgas enthält etwa 90 Vol.-% Edelgas, insbesondere Argon und im üb rigen ein aus Wasserstoff und einem Kohlenwasserstoffgas, ins besondere Methan bestehendes Precursorgas, wobei das Precur sorgas seinerseits zu etwa 1 bis 5 Vol.-%, vorzugsweise etwa 3 Vol.-% Kohlenwasserstoffgas, bezogen auf die Precursorgasmenge enthält. Die Kohlenstoffionen werden bei diesem Beschichtungs verfahren durch ein Temperaturgefälle zwischen der Plasmawolke 14' mit etwa 6000°C einerseits und Substratoberfläche 27' (et wa 800°C) andererseits auf die Substratoberfläche niederge schlagen, wo sie sich zu polykristallinem Diamant vereinigen und auf der Substratoberfläche 27' festsetzen.

Auch für diese Beschichtungsart sei nachfolgend Beispiel refe riert. Als Substrat wurde ein Wolframblech verwendet, weil dieser Werkstoff besonders temperaturbeständig ist. Das Sub strat wurde zunächst mit einer Diamantpaste poliert und an schließend in einem Alkoholbad im Ultraschall gereinigt. Die so vorbehandelte Probe wurde in die Arbeitskammer gegeben und mit folgenden Arbeitsparameter beschichtet:
Arbeitsdruck: Umgebungsluftdruck
Argon (Ar): 30 l/min
Wasserstoff (H₂): 2,94 l/min
Methan (CH₄): 0,06 l/min
Oberflächentemperatur: gemäß Strahllage, Strahlleistung und Fokusabstand
Fokus-Abstand A: 35 mm
Laserleistung: 7 kW

Mit diesen Arbeitswerten würde das Substrat 20 Minuten lang beschichtet, wobei eine Beschichtung von polykristallinem Dia mant in einer Stärke von 20 µm erzielt wurde. Das anhand die ser Beschichtung gewonnen Raman-Verschiebungsdigramm ist in Fig. 5 gezeigt. Es zeigt den für polykristallinem Diamant ty pischen Verlauf mit einem stark ausgeprägten sehr schmalen und spitzen Intensitätsmaximum bei 1332 cm^-1 und ein schwaches und sehr flaches Intensitätsmaximum bei etwa 1550 cm^-1.

Bezugszeichenliste

1

,

1

' Arbeitskammer

2

,

2

' Aufnahmewanne

3

,

3

' Abdeckhaube

4

Kreuzschlitten

5

Verstellantrieb

6

Objektträger

7

,

7

' Substrat

8

Substratkühlung

9

Eintrittsfenster (

Fig.

1

)

9

' Eintrittsöffnung (

Fig.

3

)

10

Umlenkspiegel

11

Spiegelkühlung

12

,

12

' Laserstrahl

13

Fokus
A Abstand des Fokus' von Substrat

14

,

14

' Plasmawolke

15

Strahlabsorber

16

Bias-Spannungsquelle

17

,

17

' Zündelektrode

18

,

18

' Verschiebeantrieb

19

Zündtransformator

20

Gaszufuhr

21

Argonflasche

22

Wasserstoffflasche

23

Kohlenwasserstoffflasche

24

Mischkammer

25

Dosierpumpe

26

Vakuumpumpe

26

Vakuumpumpe

27

,

27

' Substratoberfläche

28

Fokussierungsoptik

29

Leitung für Bias-Spannung

30

Strahlachse

31

Dosierventile

Claims

1. Verfahren zum Beschichten einer Substratoberfläche (27) mit amorphem Kohlenstoff von diamantähnlichen Eigenschaften, bei dem im Abstand (A) zur Substratoberfläche (27) eine Plasmawol ke (14) aus positiv geladenen Kohlenstoffionen und aus reakti vem, atomarem Wasserstoffes erzeugt wird und die Kohlenstoff ionen durch eine Beschleunigungsspannung (Spannungsquelle 16) auf die Oberfläche (27) des negativ geladenen Substrats (7) niedergeschlagen werden, wo sie sich zu tetraedrisch gebunde nen Kohlenstoffmolekühlen mit gegenseitig stochastischer Lage vereinigen und auf der Substratoberfläche (27) festsetzen, wo bei die Plasmawolke (14) aus einem Gemisch von einem Edelgas, von Wasserstoff und Kohlenwasserstoff nach anfänglicher geson derter Zündung des Plasmas anschließend ausschließlich durch kontinuierliche Energieanregung mittels eines fokusierten (Fo kus 13), mit seiner Achse zumindest annähernd parallel zur Substratoberfläche (27) ausgerichteten und im Abstand (A) zu ihr angeordneten Laserstrahls (12) erzeugt wird.

2. Verfahren zum Beschichten einer Substratoberfläche (27') mit polykristallinem Diamant, bei dem im Abstand (A) zur Sub stratoberfläche (27') eine Plasmawolke (14') aus positiv gela denen Kohlenstoffionen und aus reaktivem, atomarem Wasserstof fes erzeugt wird und die Kohlenstoffionen durch ein Tempera turgefälle zwischen Plasmawolke (14') und Substratoberfläche (27') auf diese (27') niedergeschlagen werden, wo sie sich zu polykristallinem Diamant vereinigen und auf der Substratober fläche (27') festsetzen, wobei die Plasmawolke (14') aus einem Gemisch von einem Edelgas, von Wasserstoff und Kohlenwasser stoff nach anfänglicher gesonderter Zündung des Plasmas an schließend ausschließlich durch kontinuierliche Energieanre gung mittels eines fokussierten Laserstrahls (12') erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Edelgas Argon verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeß der Plasmaerzeugung durch einen Lichtbogen gestar tet und danach mit der Energieanregung durch Laserenergie fortgesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Start der Plasmaerzeugung die Zündelektroden (17, 17') seitlich aus der Plasmawolke (14, 14') herausgezogen wer den.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zündelektroden (17, 17') solche aus einer Wolfram-Legie rung verwendet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeß der Plasmaerzeugung durch Beaufschlagung eines vor übergehend in den Fokus des Laserstrahles gehaltenen, vorzugs weise stiftförmigen Hilfskörpers gestartet und danach mit der Energieanregung durch Laserenergie fortgesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfskörper eine Metallelektrode vorzugsweise aus einer Wolframlegierung verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma durch die Laserenergie eines Kohlendioxid-Lasers erzeugt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querabstand des Fokus' (13) bzw. der Strahlachse von der zu beschichtenden Oberfläche (27, 27') des Substrats (7) 1 bis 5 cm, vorzugsweise etwa 2 cm beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenwasserstoff im Precursorgas Methan verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Substrate (7) aus Metall, Glas, Keramik oder Kunststoffe be schichtet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat (7) ein annähernd runder Oberflächenbereich mit einer Fläche von etwa 2 cm² gleichzeitig beschichtet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ebene, gewölbte, gewellte oder gestufte Substrate (7) von run der, quadratischer oder länglich-rechteckiger Umrißform be schichtet werden.

15. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Beschichtungsstärken bis zu 15 µm und mehr aufgetragen werden.

16. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (7) während einer der gewünschten Beschichtungs stärke entsprechenden Beschichtungsdauer behandelt wird, wobei pro Minute eine Beschichtungsstärke von etwa 0,5 bis 0,1 µm aufgetragen wird.

17. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßgas etwa 90 Vol.-% Edelgas, insbesondere Argon und im übrigen ein aus Wasserstoff und einem Kohlenwasserstoffgas, insbesondere Methan bestehendes Precursorgas enthält.

18. Verfahren zum diamantähnlichen Beschichten mit amorphem Kohlenstoff nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Precursorgas seinerseits etwa 90 Vol.-% Kohlenwasserstoff gas und etwa 10 Vol.-% Wasserstoff, jeweils bezogen auf die Precursorgasmenge, enthält.

19. Verfahren zum diamantähnlichen Beschichten mit amorphem Kohlenstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung bei einem Kammerdruck von 1 bis 1000 mbar, vorzugsweise von etwa 100 bis 200 mbar durchgeführt wird.

20. Verfahren zum diamantähnlichen Beschichten mit amorphem Kohlenstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung bei einer Oberflächentemperatur des Substra tes (7) von weniger als 300°C, vorzugsweise bei Raumtemperatur durchgeführt wird.

21. Verfahren zum diamantähnlichen Beschichten mit amorphem Kohlenstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (7) zumindest mittelbar, d. h. vom Substratträger (6) her gekühlt wird.

22. Verfahren zum diamantähnlichen Beschichten mit amorphem Kohlenstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoffionen auf die Oberfläche (27) des negativ gela denen Substrats (7) durch eine Beschleunigungsspannung in Höhe von -100 bis -1000 Volt, vorzugsweise etwa -800 Volt nie dergeschlagen werden.

23. Verfahren zum Beschichten mit polykristallinem Diamant nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung bei einem Kammerdruck von 500 bis 1000 mbar, vorzugsweise etwa dem Umgebungsluftdruck oder wenige Millibar darüber durchgeführt wird.

24. Verfahren zum Beschichten mit polykristallinem Diamant nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung bei einer Oberflächentemperatur des Substra tes (7) von 500 bis 1000°C, vorzugsweise bei etwa 800°C durch geführt wird.

25. Verfahren zum Beschichten mit polykristallinem Diamant nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (7) im zu beschichtenden Bereich durch den diver gierenden Laserstrahl (12') erwärmt wird.

26. Verfahren zum Beschichten mit polykristallinem Diamant nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Precursorgas seinerseits etwa 1 bis 5 Vol.-%, vorzugsweise etwa 3 Vol.-% Kohlenwasserstoffgas, bezogen auf die Precursor gasmenge und im übrigen Wasserstoff enthält.

27. Vorrichtung zum Beschichten einer Substratoberfläche (27) mit amorphem Kohlenstoff von diamantähnlichen Eigenschaften, welche Vorrichtung mit folgenden Merkmalen ausgestattet ist:
eine das zu behandelnde Substrat (7) aufnehmende, gasdicht verschließbare und auf einen bestimmten Unterdruck evaku ierbare Arbeitskammer (1), die mit einem Precursorgas defi nierter Zusammensetzung beschickbar ist,
die Arbeitskammer (1) weist oberseitig ein Eintrittfenster (9) für einen von einem Laserresonator zugeführten Laser strahl auf,
das Substrat (7) mit der zu beschichtenden Oberfläche (27) ist lagedefiniert mittels eines Substratträgers (6) elek trisch isoliert in der Arbeitskammer (1) halterbar und über eine mit dem Substrat (7) kontaktierte, nach außerhalb der Arbeitskammer (1) führende, elektrische Leitung (29) sei tens einer Spannungsquelle (16) auf ein negatives Potential gelegt,
innerhalb der Arbeitskammer (1) ist unterhalb des Ein trittsfensters (9) ein gekühlter (11) Umlenk- und Fokussie rungsspiegel (10) zum Fokussieren (Fokus 13) des durch das Eintrittsfenster (9) zugeführten Laserstrahles angeordnet, wobei die Achse (30) des umgelenkten, an dem zu beschich tenden Substrat (7) vorbeilaufenden, fokussierten Laser strahls (12) im Bereich des Fokus' (13) einen Abstand (A) von der zu beschichtenden Oberfläche (27) des Substrates (7) von wenigstens etwa einem Zentimeter aufweist und wobei der Fokus (13) - bei orthogonaler Sicht auf die zu be schichtende Oberfläche (27) des Substrates (7) - etwa mit tig zu dem zu beschichtenden Bereich liegt,
innerhalb der Arbeitskammer (1) ist eine Einrichtung ange ordnet, mit der vorübergehend ein Plasma in dem Precursor gas zumindest in der Nähe des Laserstrahlfocus' (13) gezün det werden kann.

28. Vorrichtung zum Beschichten einer Substratoberfläche (27') mit polykristallinem Diamant, welche Vorrichtung mit folgenden Merkmalen ausgestattet ist:
eine das zu behandelnde Substrat (7') aufnehmende Arbeits kammer (1'), die mit einem Precursorgas definierter Zusam mensetzung beschickbar ist,
das Substrat (7') mit der zu beschichtenden Oberfläche (27') ist lagedefiniert mittels eines Substratträgers (6) in der Arbeitskammer (1') halterbar,
die Arbeitskammer (1') weist oberseitig eine oberhalb des zu beschichtenden Bereiches der Oberfläche (27') des Substrates liegende Eintrittsöffnung (9) für einen von einem Laserresonator zugeführten und durch eine Fokussierungsop tik (28) fokussierten Laserstrahl (12') auf,
der Fokus (13) des fokussierten Laserstrahls (12') weist einen Abstand (A) von der zu beschichtenden Oberfläche (27') des Substrates (7') von wenigstens etwa einem Zenti meter auf und liegt - bei orthogonaler Sicht auf die zu be schichtende Oberfläche (27') des Substrates (7') - etwa mittig innerhalb des zu beschichtenden Bereichs, wobei der divergierende, hinter den Fokus (13) liegende Teil des La serstrahles (12') auf die zu beschichtende Oberfläche (27') des Substrates (7') trifft,
innerhalb der Arbeitskammer (1') ist eine Einrichtung ange ordnet, mit der vorübergehend ein Plasma in dem Precursor gas zumindest in der Nähe des Laserstrahlfocus' (13) gezün det werden kann.

29. Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserresonator als ein CO₂-Laser ausgebildet ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum anfänglichen Zünden eines Plasmas aus dem Precursorgas als ein Paar beweglicher, an die unterschiedli chen Pole eine Spannungsquelle (19) angeschlossener Elektroden (17, 17') vorzugsweise aus einer Wolfram-Legierung ausgebildet ist, welche Elektroden (17, 17') zum Zünden eines Lichtbogens mit ihren Spitzen gesteuert in den Fokusbereich (13) des La serstrahles (12, 12') hinein und/ oder aufeinander zu bewegbar und nach dem Zünden ganz aus dem Fokusbereich wieder herausbe wegbar sind (Antrieb 18, 18').

31. Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum anfänglichen Zünden eines Plasmas aus dem Precursorgas als eine bewegliche Hilfselektrode, vorzugsweise aus einer Wolframlegierung ausgebildet ist, welche Elektrode zum Bilden einer Plasmawolke mittels des Laserstrahls mit ih rer Spitze gesteuert in den Fokus des Laserstrahles hinein und nach dem Zünden eines Plasmas ganz aus dem Fokusbereich wieder herausbewegbar ist.

32. Vorrichtung zum Beschichten einer Substratoberfläche mit amorphem Kohlenstoff von diamantähnlichen Eigenschaften, nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle (16) für die Beschleunigungsspannung eine Spannung in Höhe von -100 bis -1000 Volt, vorzugsweise etwa -800 Volt besitzt.

33. Vorrichtung zum Beschichten einer Substratoberfläche mit amorphem Kohlenstoff von diamantähnlichen Eigenschaften nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (12) mit seiner Achse (30) zumindest annähernd parallel zur Substratoberfläche (27) ausgerichtet ist.

34. Vorrichtung zum Beschichten einer Substratoberfläche mit amorphem Kohlenstoff von diamantähnlichen Eigenschaften nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumpumpe (26) zum Evakuieren der Arbeitskammer (1) für Unterdrücke bis mindestens 100 mbar ausgelegt ist.