DE19833123A1 - Verfahren zur Herstellung von Bornitridschichtsystemen, Bornitridschichtsysteme und Verwendung der ionengestützten Laserpulsabscheidung zur Herstellung von Bornitridschichten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Bornitridschichtsystemen, Bornitridschichtsysteme und Verwendung der ionengestützten Laserpulsabscheidung zur Herstellung von Bornitridschichten

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Bornitridschichtsystemen, Bornitridschichtsysteme und die Verwendung der ionengestützten Laserpulsabscheidung zur Herstellung von Bornitridschichtsystemen mit hoher Haftfestigkeit insbesondere zum einen für verschleißarme und/oder chemisch resistente oder zum anderen optischen Schichten auf elektrisch leitenden, halbleitenden oder isolierenden Substrat- oder Körperoberflächen insbesondere von Werkstücken, Werkzeugen oder optischen Bauelementen. DOLLAR A Der erhöhten Haftfestigkeit dient eine haftvermittelnde Bornitridschicht (1-BN-Schicht), auf die eine kubische Bornitridschicht mit der für den Anwendungsfall erforderlichen Schichtdicke abgeschieden wird. Diese haftvermittelnde Bornitridschicht (1-BN-Schicht) führt zu einer wesentlichen Steigerung der Haftfestigkeit der kubischen Bornitridschicht. Dabei kommt die ionengestützte Laserpulsabscheidung zum Einsatz, wobei die Bornitridschicht mittels Excimer- oder CO¶2¶-TEA-Laserstrahlpulsabtrag von Bor- oder Bornitridtargets bei gleichzeitigen kontinuierlichem Stickstoff- oder Stickstoff/Argon-Ionenbeschuß der aufwachsenden Schichtoberfläche erzeugt wird. DOLLAR A Ergebnis ist ein Bornitridschichtsystem mindestens einer Schichtfolge 1-BN/h-BN/c-BN mit hoher Haftfestigkeit vor allem für Werkzeuge, dessen Eigenschaften mit denen des Diamants vergleichbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Borni­ tridschichtsystemen, Bornitridschichtsysteme und die Verwendung der ionengestützten Laserpulsabscheidung zur Herstellung von Bornitridschichtsystemen nach den Oberbegriffen der Patent­ ansprüche 1, 8 und 11.
Aufgrund seiner vielfach einzigartigen Eigenschaften, wie der hohen Härte, der hohen thermischen Leitfähigkeit, der hohen Beständigkeit gegenüber chemischen Reaktionen, der hohen ther­ mischen Stabilität, dem hohen Brechungsindex und der großen optischen Energiebandlücke, ist das kubische Bornitrid von großem Interesse für vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, bei­ spielsweise als Verschleiß- und Korrosionsschutzschichten oder als optische Vergütungsschichten. Insbesondere im Vergleich zum Einsatz von Diamant als verschleißminderndes Material bietet das kubische Bornitrid den Vorteil, daß es sich auch als Ver­ schleißschutz von Werkzeugen für die Bearbeitung von Eisenle­ gierungen eignet und aufgrund seiner höheren Temperaturbestän­ digkeit auch bei höheren Temperaturen bis 1300°C eingesetzt werden kann.
In den letzten Jahren sind beachtliche Fortschritte bei der Er­ zeugung dieses Materials in Form dünner Schichten erzielt wor­ den. Die Abscheidung von nahezu phasenreinen c-BN-Schichten wurde mit den verschiedensten ionengestützten Abscheideverfah­ ren demonstriert, hierzu zählen die ionengestützte Elektronen­ strahlverdampfung (D.J. Kester, K.S. Ailey, R.F. Davis, Diamond and Related Materials, 3 -1994- 332), die ionengestützte Laser­ pulsabscheidung (G. Reisse, S. Weissmantel, B. Keiper, A. We­ ber, Appl. Surf. Sci. 108 -1997- 9), die HF-Magnetronzerstäu­ bung (J. Hahn, M. Friedrich, R. Pintaske, M. Schaller, N. Kahl, D.R.T. Zahn, F. Richter, Diamond and Related Materials, 5 -1996- 1103), die Katoden- bzw. Hohlkatodenbogenverdampfung (K.L. Barth, A. Neuffier, J. Ulmer, A. Lunk, Diamond and Re­ lated Materials, 5 -1996- 1270) sowie die plasmagestützte Ab­ scheidung aus der Gasphase bei gleichzeitigem Ionenbeschuß der aufwachsenden Schichten (M. Kuhr, S. Reinke, W. Kulisch, Surf. Coat. Technol. 74/75 -1995- 806). Als Substratmaterial wurde zumeist Silicium verwendet, jedoch ist die Abscheidung von c-BN-Schichten auch auf einer Vielzahl anderer Materialien (u. a. Diamant, Molybdän, Stahl, Hartmetall) gelungen. Wesent­ lich für die Nukleation und das Wachstum der c-BN-Phase ist eine intensive Einwirkung von energetischen Ionen während des Schichtwachstums, eine für die Bildung stöchiometrischer Schichten ausreichende Zufuhr von Stickstoff in die Schichten und eine erhöhte Subtrattemperatur von über 160°C. Dabei setzt die Nukleation des c-BN erst nach der Bildung einer h-BN-Zwi­ schenschicht mit spezieller Orientierung der c-Achse parallel zur Substratoberfläche ein.
Infolge des notwendigen starken Ionenbeschusses der aufwa­ chsenden Schichten besitzen c-BN-Schichten hohe kompressive Spannungen von einigen bis zu einigen 10 GPa. In Verbindung mit der h-BN-Zwischenschicht führen diese hohen Spannungen bisher zu einer schlechten Haftfestigkeit der cBN-Schichten. So stellt derzeit selbst die Abscheidung von haftfesten c-BN-Schichten mit Dicken von wenigen 100 nm ein großes Problem dar.
Der in den Patentansprüchen 1, 8 und 11 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, Bornitridschichten mit hoher Haft­ festigkeit auf elektrisch leitenden, halbleitenden oder isolie­ renden Substraten, insbesondere auf Werkzeugen oder optischen Bauelementen zu erzeugen.
Dieses Probleme wird mit den in den Patentansprüchen 1, 8 und 11 aufgeführten Merkmalen gelöst.
Das Verfahren dient der Herstellung von Bornitridschichtsys­ temen mit hoher Haftfestigkeit insbesondere für verschleißarme und/oder chemisch resistente Schichten auf elektrisch leiten­ den, halbleitenden oder isolierenden Substrat- oder Körperober­ flächen mittels Verwendung der ionengestützten Laserpulsab­ scheidung.
Der erhöhten Haftfestigkeit dient eine haftvermittelnde Bor­ nitridschicht (l-BN-Schicht), auf die eine kubische Bornitrid­ schicht mit für Anwendungszwecke ausreichend hoher Schichtdicke abgeschieden wird. Diese haftvermittelnde Bornitridschicht (l-BN-Schicht) führt zu einer wesentlichen Steigerung der Haft­ festigkeit der kubischen Bornitridschicht. Dabei kommt eine ionengestützte Laserpulsabscheidung zum Einsatz, wobei die Bornitridschicht mittels Excimer- und CO2-TEA-Laserstrahlpuls­ abtrag von Bor- oder Bornitridtargets bei gleichzeitigem kon­ tinuierlichen Stickstoff- oder Stickstoff/Argon-Ionenbeschuß der aufwachsenden Schichtoberfläche erzeugt wird. Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß eine hohe momentane Aufwachsrate infolge eines gepulsten Teilchenstromes hoher In­ tensität bei relativ hohen Teilchenenergien gewählt wird, die eine hohe Materialdichte, ein nahezu zweidimensionales Wachstum und damit eine geringe Oberflächenrauhigkeit bewirkt, eine davon unabhängige Beeinflussung des Schichtwachstums durch die kontinuierliche Ioneneinwirkung auf die aufwachsende Schicht erfolgt sowie die Möglichkeit der Erzeugung einer speziellen haftvermittelnden Bornitridschicht (l-BN-Schicht) vorhanden ist.
Ergebnis ist ein Bornitridschichtsystem mit hoher Haftfestig­ keit vor allem für Werkzeuge, dessen Eigenschaften mit denen des Diamants vergleichbar ist. Ein derartiges Schichtsystem ist auch zur Bearbeitung von Eisenlegierungen geeignet. Weiterhin besitzt dieses Schichtsystem eine höhere Temperaturbeständig­ keit als Diamant. Trockenbearbeitungen sind möglich, so daß beispielsweise strahlungsbelastete Gegenstände bei Minimierung der Abfallprodukte bearbeitbar sind.
Für die Herstellung interferenzoptischer Schichtsysteme aus einem Material ist der Brechzahlunterschied zwischen hexago­ nalen Bornitridschichten (n = 1,7. . .1,9 je nach Einstrahlrich­ tung der elektromagnetischen Welle) und kubischen Bornitrid­ schichten (n = 2,1) sowie die großen optischen Energieband­ lücken von 5,4 eV (h-BN) und 6,4 eV (c-BN) nutzbar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patent­ ansprüchen 2 bis 7, 9 und 10 angegeben.
Die Weiterbildung nach Patentanspruch 2 ermöglicht es, die Ver­ fahrensschritte ohne Unterbrechung in einer Bearbeitungsanlage durchzuführen. Damit sind die einzelnen technologischen Verfah­ rensschritte zur Herstellung der Werkstücke, Werkzeuge oder optischen Bauelemente ohne zeitliche Unterbrechungen durchführ­ bar, so daß diese ökonomisch günstig herstellbar sind.
Günstige Ausgestaltungen der einzelnen Schritte des Verfahrens zur Herstellung von Bornitridschichtsystemen mit hoher Haft­ festigkeit, insbesondere zum einen für verschleißarme und/oder chemisch resistente oder zum anderen für optische Schichten auf elektrisch leitenden, halbleitenden oder isolierenden Substrat- oder Körperoberflächen insbesondere von Werkstücken, Werkzeugen oder optischen Bauelementen sind in den Weiterbildungen der Patentansprüche 3 bis 7 aufgeführt.
Die Weiterbildungen der Patentansprüche 9 und 10 führen zu an­ wenderspezifischen Bornitridschichtsystemen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden näher beschrieben.
1. Ausführungsbeispiel
Das Verfahren zur Herstellung von Bornitridschichtsystemen mit hoher Haftfestigkeit ist in einem ersten Ausführungsbeispiel insbesondere zum einen für die Erzeugung verschleißarmer und/­ oder chemisch resistenter oder zum anderen für die Erzeugung optischer Schichten auf elektrisch leitenden, halbleitenden oder isolierenden Substrat- oder Körperoberflächen, insbeson­ dere von Werkstücken, Werkzeugen oder optischen Bauelementen, geeignet.
Zuerst wird in einer Vakuumbeschichtungsanlage die zu beschich­ tende Substrat- oder Körperoberfläche durch Argonionenbeschuß bei Ionenenergien im Energiebereich von 200 bis 5000 eV und bei Ionenstromdichten von mehr als 50 µA/cm2 gereinigt und akti­ viert.
Zeitlich unmittelbar anschließend und ohne Unterbrechung des Vakuums erfolgt mittels ionengestützter Laserpulsabscheidung von einem Bornitridtarget mittels über die Targetoberfläche bewegten fokussierten Excimerlaserstrahlen mit Energiefluenzen auf der Targetoberfläche von mehr als 5 J/cm2 entweder ohne Ionenbeschuß in Stickstoffatmosphäre, in Stickstoff/Edelgas­ atmosphäre, im Stickstoffplasma im Stickstoff/Edelgasplasma oder bei gleichzeitigem Stickstoff- oder Stickstoff/Edelgas- Ionenbeschuß mit einem Verhältnis von auf die Schichtoberfläche auftreffenden Ionen zu Targetatomen kleiner 1 die Abscheidung einer haftvermittelnden Bornitridschicht (l-BN-Schicht) mit amorpher bis turbostratischer kristalliner Struktur.
Das Substrat in Form eines optischen Bauelements besteht aus Silicium, Siliciumoxid oder BK7-Glas. Der Körper als Werkstück oder Werkzeug besteht aus Stahl oder Hartmetall.
Bei der Beschichtung von Substraten aus Silicium erfolgt die Abscheidung entweder unter Umgebungstemperaturen oder mit einer Temperatur der Substratoberfläche von größer 150°C und von Kör­ pern aus Stahl bei Umgebungstemperaturen. In den Fällen der Be­ schichtung unter Umgebungstemperaturen wird die zu beschichten­ de Substrat- oder Körperoberfläche anschließend auf eine Tempe­ ratur größer 150°C aufgeheizt, ohne das Vakuum zu unterbrechen.
Nachfolgend wird auf dieser haftvermittelnden Bornitridschicht (l-BN-Schicht) ohne Unterbrechung des Vakuums mittels ionen­ gestützter Laserpulsabscheidung bei gleichzeitigem Stickstoff- oder Stickstoff/Edelgas-Ionenbeschuß der aufwachsenden Schicht mit Ionenenergien im Bereich von 300 bis 1000 eV, Ionenstrom­ dichten von 50 bis 1000 µA/cm2, mit einem Ionen/Targetatom-Ver­ hältnis größer 1, geringen Aufwachsraten bis 10 nm/min und bei Substrat- oder Körperoberflächentemperaturen oberhalb 150°C die Nukleation der kubischen Bornitridphase realisiert. Dabei entsteht auf der haftvermittelnden Bornitridschicht (l-BN- Schicht) zunächst eine vorzugsweise mit der c-Achse parallel zur Werkstückoberfläche orientierte hexagonale Bornitridzwi­ schenschicht (h-BN-Schicht), auf der die Nukleation der ku­ bischen Bornitridphase erfolgt.
Nach der Nukleation der kubischen Bornitridphase erfolgt die weitere Abscheidung der kubischen Bornitridschicht (c-BN- Schicht). Das erfolgt entweder zeitlich unmittelbar anschlie­ ßend ohne Unterbrechung des Vakuums oder nach einer Zwischen­ lagerung des Substrats oder Werkstücks. Dazu wird die ionen­ gestützte Laserpulsabscheidung bei gleichzeitigem Stickstoff- oder Stickstoff/Edelgas-Ionenbeschuß bei Ionenenergien im Be­ reich von 300 bis 1000 eV, Ionenstromdichten von 50 bis 1000 µA/cm2 und Substrat- oder Körperoberflächentemperaturen oberhalb 150°C entweder bei einem Ionen/Targetatom-Verhältnis größer 1 und geringen Aufwachsraten bis 10 nm/min oder bei einem Ionen/Targetatom-Verhältnis kleiner 1 und höheren Auf­ wachsraten bis zu 20 nm/min, realisiert durch Erhöhung der Energiefluenz und/oder der Pulsfolgefrequenz des zur Laserpuls­ abscheidung verwendeten Lasers bei unveränderten Ionenstrahl­ parametern oder verringerter Ionenstromdichte eingesetzt.
2. Ausführungsbeispiel
Das Bornitridschichtsystem mit hoher Haftfestigkeit ist in einem zweiten Ausführungsbeispiel für den Einsatz als ver­ schleißarme und/oder chemisch resistente Schichten auf elek­ trisch leitenden, halbleitenden oder isolierenden Substrat- oder Körperoberflächen insbesondere von Werkzeugen geeignet. Auf der in einer Vakuumbeschichtungsanlage durch Ionenbeschuß gereinigten und aktivierten Körperoberfläche ist ein Schicht­ system bestehend aus einer
  • - mittels ionengestützter Laserpulsabscheidung entweder von einem Bornitridtarget ohne Ionenbeschuß in Stickstoffatmos­ phäre, im Stickstoffplasma oder mit gleichzeitigem Stickstoff- oder Stickstoff/Edelgas-Ionenbeschuß der aufwachsenden Schicht oder von einem Borkarbid- oder Bortarget mit gleichzeitigem Stickstoff- oder Stickstoff/Edelgas-Ionenbeschuß der aufwachs­ enden Schicht abgeschiedenen haftvermittelnden Bornitridschicht (l-BN-Schicht) mit amorpher bis turbostratischer kristalliner Struktur,
  • - durch Nukleation auf dieser haftvermittelnden Bornitrid­ schicht (l-BN-Schicht) mittels ionengestützter Laserpulsab­ scheidung, ionen- oder plasmagestützter Beschichtungsverfahren durch Ionenbeschuß der aufwachsenden Schichtoberfläche bei einem Verhältnis von auf die Schichtoberfläche auftreffenden Ionen zu Targetatomen größer 1, geringen Abscheideraten und Substrat- oder Körperoberflächentemperaturen oberhalb 150°C vorzugsweise auf einer mit der c-Achse parallel zur Körperober­ fläche orientierten, zunächst auf der haftvermittelnden Bor­ nitridschicht (l-BN-Schicht) aufwachsenden, hexagonalen Bor­ nitridzwischenschicht (h-BN-Schicht) erzeugten kubischen Bor­ nitridphase und
  • - nach der Nukleation der kubischen Bornitridphase entweder mit den Parametern für die Nukleation oder bei geringeren Verhält­ nissen von Ionen zu Targetatomen kleiner 1 und höheren Auf­ wachsraten mittels ionengestützter Laserpulsabscheidung, CVD- Verfahren, ionen- oder plasmagestützter Beschichtungsverfahren abgeschiedenen kubischen Bornitridschicht (c-BN-Schicht) an­ geordnet.
Das Schichtsystem befindet sich auf der Bearbeitungsfläche, -kante oder -schneide des Werkzeuges und die c-BN-Schicht be­ sitzt eine Dicke größer 100 nm bis mehrere Mikrometer.
3. Ausführungsbeispiel
Das Bornitridschichtsystem mit hoher Haftfestigkeit eines dritten Ausführungsbeispiels ist für optische Schichten auf elektrisch leitenden, halbleitenden oder isolierenden Sub­ stratoberflächen von optischen Bauelementen geeignet. Auf der in einer Vakuumbeschichtungsanlage durch Ionenbeschuß gereinigten und aktivierten Substratoberfläche ist mindestens ein Schichtsystem bestehend aus einer
  • - haftvermittelnden Bornitridschicht (l-BN-Schicht), deren Dicke wenige Nanometer beträgt,
  • - hexagonalen Bornitridzwischenschicht (h-BN-Schicht) und
  • - kubischen Bornitridschicht (c-BN-Schicht) entsprechend dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiels angeordnet.
Die Anzahl der Schichtsysteme und die Dicken der einzelnen Schichten des Schichtsystems richten sich nach den für die Anwendung vorgegebenen optischen Wellenlängenbereichen und dem Einsatzzweck des optischen Bauelements.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von Bornitridschichtsystemen mit hoher Haftfestigkeit insbesondere zum einen als verschleißarme und/oder chemisch resistente Schichten oder zum anderen als optische Schichten auf elektrisch leitenden, halbleitenden oder isolierenden Substrat- oder Körperoberflächen, insbesondere von Werkstücken, Werkzeugen oder optischen Bauelementen, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß in einer Vakuumbeschichtungsanlage die zu beschichtende Substrat- oder Körperoberfläche durch Ionenbeschuß gereinigt und aktiviert wird,
  • - daß eine haftvermittelnde Bornitridschicht (l-BN-Schicht) mit amorpher bis turbostratischer kristalliner Struktur mittels Laserpulsabscheidung entweder von einem Bornitridtarget ohne Ionenbeschuß in Stickstoffatmosphäre, im Stickstoffplasma oder mit gleichzeitigem Stickstoff- oder Stickstoff/Edelgas-Ionen­ beschuß der aufwachsenden Schicht oder von einem Borkarbid- oder Bortarget mit gleichzeitigem Stickstoff- oder Stick­ stoff/Edelgas-Ionenbeschuß der aufwachsenden Schicht auf die geheizte oder ungeheizte Substrat- oder Körperoberfläche abgeschieden,
  • - daß die Nukleation einer kubischen Bornitridschichtphase auf dieser haftvermittelnden Bornitridschicht (l-BN-Schicht) mittels ionengestützter Laserpulsabscheidung oder mittels ionen- oder plasmagestützter Beschichtungsverfahren durch Ionenbeschuß der aufwachsenden Schichtoberfläche bei einem Verhältnis von auf die Schichtoberfläche auftreffenden Ionen zu Targetatomen größer 1, geringen Abscheideraten und Substrat- oder Körperoberflächentemperaturen oberhalb 150°C vorzugsweise auf einer mit der c-Achse parallel zur Substrat- oder Körper­ oberfläche orientierten, zunächst auf der haftvermittelnden Bornitridschicht (l-BN-Schicht) aufwachsenden, hexagonalen Bornitridzwischenschicht (h-BN-Schicht) realisiert und
  • - daß nach der Nukleation der kubischen Bornitridphase eine kubische Bornitridschicht (c-BN-Schicht) entweder mit den Parametern für die Nukleation oder bei geringeren Verhältnissen von Ionen zu Targetatomen kleiner 1 und höheren Aufwachsraten mittels ionengestützter Laserpulsabscheidung, CVD-Verfahren, ionen- oder plasmagestützter Beschichtungsverfahren abgeschieden wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum- zwischen der Realisierung der einzelnen Verfahrens­ schritte nicht unterbrochen wird und daß die Änderung der Verfahrensparameter beim Übergang von einem Verfahrensschritt zum anderen kontinuierlich erfolgt.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Substrat- oder Körperoberfläche durch Edelgas- und/oder Stickstoffionenbeschuß, vorzugsweise Argon- Ionenstrahlbeschuß, bei Ionenenergien im Energiebereich von 200 bis 5000 eV und bei Ionenstromdichten von mehr als 50 µA/cm2 gereinigt und aktiviert wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die haftvermittelnde Bornitridschicht (l-BN-Schicht) durch Laserpulsabscheidung von einem Bornitrid-Target mittels über die Targetoberfläche bewegten fokussierten Excimerlaserstrahlen mit Energiefluenzen auf der Targetoberfläche von mehr als 5 J/cm2 bei Substrat- oder Körperoberflächentemperaturen im Bereich von Raumtemperatur bis 400°C entweder ohne Ionen­ beschuß in Stickstoffatmosphäre, in Stickstoff/Edelgasatmos­ phäre, im Stickstoffplasma, im Stickstoff/Edelgasplasma oder bei gleichzeitigem Stickstoff- oder Stickstoff/Edelgas-Ionen­ beschuß mit einem Verhältnis von auf die Schichtoberfläche auftreffenden Ionen zu Targetatomen kleiner 1 abgeschieden wird.
5. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nukleation der kubischen Bornitridphase auf der haft­ vermittelnden Bornitridschicht (l-BN-Schicht) vorzugsweise unter Ausbildung einer hexagonalen Bornitrid-Zwischenschicht (h-BN-Schicht) mit der Orientierung der c-Achse parallel zur Substrat- oder Körperoberfläche durch ionengestützte Laser­ pulsabscheidung bei Stickstoff- oder Stickstoff/Edelgas-Ionen­ beschuß der aufwachsenden Schicht mit Ionenenergien im Bereich vom 300 bis 1000 eV, Ionenstromdichten von 50 bis 1000 µA/cm2, mit einem Ionen/Targetatom-Verhältnis größer 1 sowie geringen Aufwachsraten bis 10 nm/min und Substrat- oder Körperober­ flächentemperaturen oberhalb 150°C erfolgt.
6. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Nukleation der kubischen Bornitridphase die weitere Abscheidung der kubischen Bornitridschicht (c-BN-Schicht) durch Laserpulsabscheidung bei gleichzeitigem Stickstoff- oder Stickstoff/Edelgas-Ionenbeschuß mit Ionenenergien im Bereich von 300 bis 1000 eV, Ionenstromdichten von 50 bis 1000 µA/cm2 und Substrat- oder Körperoberflächentemperaturen oberhalb 150°C sowie entweder bei einem Ionen/Targetatom-Verhältnis grösser 1 und geringen Aufwachsraten bis 10 nm/min oder bei einem Ionen/Targetatom-Verhältnis kleiner 1 und höheren Aufwachsraten bis zu 20 nm/min, realisiert durch Erhöhung der Energiefluenz und/oder der Pulsfolgefrequenz des zur Ablation verwendeten Lasers bei unveränderten Ionenstrahlparametern oder verringerter Ionenstromdichte, erfolgt.
7. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Reinigung und Aktivierung der Substrat- oder Körperoberfläche auf diese mehrere Schicht­ systeme bestehend aus jeweils der Schichtfolge l-BN/h-BN/c-BN abgeschieden werden.
8. Bornitridschichtsystem mit hoher- Haftfestigkeit insbesondere zum einen für verschleißarme und/oder chemisch resistente Schichten oder zum anderen für optische Schichten auf elek­ trisch leitenden, halbleitenden oder isolierenden Substrat- oder Körperoberflächen insbesondere von Werkstücken, Werkzeugen oder optischen Bauelementen insbesondere nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß auf der in einer Vakuumbeschichtungsanlage durch Ionen­ beschuß gereinigten und aktivierten Substrat- oder Körperober­ fläche nacheinander eine
  • - mittels ionengestützter Laserpulsabscheidung entweder von einem Bornitridtarget ohne Ionenbeschuß in Stickstoff­ atmosphäre, im Stickstoffplasma oder mit gleichzeitigem Stickstoff- oder Stickstoff/Edelgas-Ionenbeschuß der auf­ wachsenden Schicht oder von einem Borkarbid- oder Bortarget mit gleichzeitigem Stickstoff- oder Stickstoff/Edelgas-Ionen­ beschuß der aufwachsenden Schicht abgeschiedene haftver­ mittelnde Bornitridschicht (l-BN-Schicht) mit amorpher bis turbostratischer kristalliner Struktur,
  • - durch Nukleation auf dieser haftvermittelnden Bornitrid­ schicht (l-BN-Schicht) mittels ionengestützter Laserpuls­ abscheidung, ionen- oder plasmagestützter Beschichtungs­ verfahren durch Ionenbeschuß der aufwachsenden Schichtober­ fläche bei einem Verhältnis von auf die Schichtoberfläche auf­ treffenden Ionen zu Targetatomen größer 1, geringen Abscheide­ raten und Substrat- oder Körperoberflächentemperaturen oberhalb 150°C vorzugsweise auf einer mit der c-Achse parallel zur Körperoberfläche orientierten, zunächst auf der haftver­ mittelnden Bornitridschicht (l-BN-Schicht) aufwachsenden, hexagonalen Bornitridzwischenschicht (h-BN-Schicht) erzeugte kubische Bornitridphase und
  • - nach der Nukleation der kubischen Bornitridphase entweder mit den Parametern für die Nukleation oder bei geringeren Verhält­ nissen von Ionen zu Targetatomen kleiner 1 und höheren Auf­ wachsraten mittels ionengestützter Laserpulsabscheidung, CVD- Verfahren, ionen- oder plasmagestützter Beschichtungsverfahren abgeschiedene kubische Bornitridschicht (c-BN-Schicht) ange­ ordnet sind.
9. Bornitridschichtsystem nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens ein Schichtsystem insbesondere auf Bearbeitungsflächen, -kanten oder -schneiden von Werkzeugen aus der Schichtfolge l-BN/h-BN/c-BN befindet und daß die c-BN-Schicht eine Dicke größer 50 nm aufweist.
10. Bornitridschichtsystem nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schichtsystem bestehend aus der Schichtfolge l-BN/h-BN/c-BN auf einer Substrat- oder Körperoberfläche optischer Bauelemente angeordnet ist und daß die einzelnen Schichten der Schichtfolge Dicken entsprechend dem für die Anwendung vorgesehenen Wellenlängenbereich und dem Einsatzzweck des optischen Bauelementes aufweisen.
11. Verwendung der ionengestützten Laserpulsabscheidung zur Herstellung von Bornitridschichtsystemen mit hoher Haft­ festigkeit, insbesondere zum einen für verschleißarme und/oder chemisch resistente oder zum anderen für optische Schichten auf elektrisch leitenden, halbleitenden oder isolierenden Substrat- oder Körperoberflächen, vorzugsweise von Werkstücken, Werk­ zeugen oder optischen Bauelementen, insbesondere nach Patent­ anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß von einem Bornitridtarget ohne Ionenbeschuß in Stick­ stoffatmosphäre, im Stickstoffplasma oder mit gleichzeitigem Stickstoff- oder Stickstoff/Edelgas-Ionenbeschuß der auf­ wachsenden Schicht oder von einem Borkarbid- oder Bortarget mit gleichzeitigem Stickstoff- oder Stickstoff/Edelgas-Ionenbeschuß der aufwachsenden Schicht eine haftvermittelnde Bornitrid­ schicht (l-BN-Schicht) mit amorpher bis turbostratischer kristalliner Struktur auf ungeheizten oder geheizten Substrat- oder Körperoberflächen erzeugt,
  • - daß die Nukleation einer kubischen Bornitridphase auf dieser haftvermittelnden Bornitridschicht (l-BN-Schicht) durch Ionen­ beschuß der aufwachsenden Schichtoberfläche bei einem Verhält­ nis von auf die Schichtoberfläche auftreffenden Ionen zu Targetatomen größer 1, geringen Abscheideraten und Substrat- oder Körperoberflächentemperaturen oberhalb 150°C vorzugsweise auf einer mit der c-Achse parallel zur Substrat- oder Körper­ oberfläche orientierten, zunächst auf der haftvermittelnden Bornitridschicht (l-BN-Schicht) aufwachsenden, hexagonalen Bornitridzwischenschicht (h-BN-Schicht) realisiert und
  • - daß nach der Nukleation der kubischen Bornitridphase eine kubische Bornitridschicht (h-BN-Schicht) entweder mit den Parametern für die Nukleation oder bei geringeren Verhältnissen von Ionen zu Targetatomen kleiner 1 und höheren Aufwachsraten erzeugt werden.
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