DE3335132C2

DE3335132C2 -

Info

Publication number: DE3335132C2
Application number: DE3335132A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr. West Orange N.J. Us Lewin; Dan Dr. Haifa Il Nir
Original assignee: Technion Research and Development Foundation Ltd
Current assignee: Technion Research and Development Foundation Ltd
Priority date: 1982-09-28
Filing date: 1983-09-28
Publication date: 1993-03-04
Also published as: GB8325412D0; US4486286A; GB2128637B; IL69571A0; DE3335132A1; GB2128637A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ablagern einer Kohlenstoff-Schicht auf einem Substrat und auf Erzeugnisse, die dadurch gewonnen werden.

Zur Ausbildung einer Hartschicht auf einem Substrat können gedämpfte energiereiche Ionen oder neutrale Kohlenstoff atome benutzt werden. Eine Kohlenstoff-Schicht ist in ihren Eigenschaften einem Diamant ähnlicher als Graphit und wird daher häufig als I (Ionen)-Kohlenstoff oder diamantähnli cher Kohlenstoff bezeichnet. Die Struktur des diamantähnli chen Kohlenstoffs ist bisher nicht genau erforscht bzw. verstanden worden, es ist jedoch bekannt, daß dieser härter als gehärteter Stahl ist, obgleich er nicht so hart wie Diamant ist. Dieses Material ist außerdem ein guter Isola tor, chemisch unempfindlich oder reaktionsträge und hat einen Brechungsindex ähnlich Diamant. Indessen hängen die spezifischen Eigenschaften des diamantähnlichen Kohlen stoffs von den Ablagerungsbedingungen, nämlich der Ionen energie, der Substrattemperatur und dem Betrag und Typ ande rer Ionen, die in die Schicht eindrignen können, ab.

Eine Anwendung derartiger Schichten besteht in beispielsweise der Herstellung von harten, schützenden Beschichtungen für optische Linsen. Eine andere Anwendung besteht auf medizini schem Gebiet für Einrichtungen, die in den menschlichen Körper eingeführt werden. Da die Kohlenstoff-Schicht oder Kar bon-Schicht, die durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, chemisch träge oder reaktions träge ist und einen Isolator darstellt, können derartig beschichtete medizinische Einrichtungen Eigenschaften besit zen, die eine Gerinselbildung verhindern (d. h. sie verhin dern im wesentlichen die Bildung von Thrombosen). Desweite ren kann das erfindungsgemäße Verfahren benutzt werden, um das sog. homoepitaxiale Wachstum von Diamanten zu bewirken, vergl. Nature vol. 275 pp. 634-635 (October 19, 1978).

Es sind bisher verschiedene Techniken benutzt worden, um diamantähnliche Kohlenstoff- oder Karbon-Schichten herzustel len. Beispielsweise offenbart die Druckschrift J. Appl. Phys. 42, 2953 (1971) ein Verfahren zur Ablagerung von dia mantähnlichem Kohlenstoff, wobei ein Kohlenstoff-Argon- Strahl, der von einer Ionenquelle abgegeben wird, in wel cher eine Argon-Glühentladung zwischen einer Anode und ei ner Graphitkatode stattfindet. Diese Katode wird durch die Entladung zerstäubt, und einige von den abgestäubten Kohlen stoffatomen werden bei der Entladung ionisiert. Ein Nach teil dieser Technik besteht darin, daß die Konzentration der Kohlenstoffionen in der Entladung sehr klein ist. Demzu folge besteht eine andere, bevorzugte Technik darin, ein Kohlenwasserstoffgas entweder in einer Gleichstrom- oder Hochfrequenz Glühentladung zu kracken oder zu zerle gen. Die Anordnung in dem letzteren Fall ist analog zu ei ner, die in Hochfrequenz-Zerstäubungseinrichtungen benutzt wird. Das Substrat wird auf einer Elektrode plaziert, die mit dem Mittelleiter eines Koaxialkabels über ein Anpas sungsnetzwerk verbunden ist. Das Substrat nimmt eine negati ve Vorspannung an, dessen Betrag von der Energiezufuhr ab hängt.

Aus der Patentschrift DD-PS 1 30 157 ist ferner ein Verfahren zur ioneninduzierten Modifizierung von Schichten und Festkörperoberflächen bekannt. Die verwendeten Ionenstrahlen werden in geeigneten Ionenquellen erzeugt und mit definierter Energie und definierter Stromdichte unter einem definierten Ioneneinfallswinkel im Hochvakuum auf die zu modifizierende Oberfläche, die auf eine vorgegebene Temperatur geheizt ist, gerichtet, um verschiedenartige strukturelle, elektrische, mechanische und chemische Eigenschaften und/oder chemische Verbindungen zu erzeugen. Beispielsweise wird in der genannten Patentschrift die Abscheidung "harter" Kohlenstoffschichten durch Ionenstrahlaufstäubung von einem Kohlenstoff-Target mittels eines Ar-Ionenstrahls offenbart.

Die Druckschrift "Thin Film Solides" 86 (1981), 193-200, offenbart eine Übersicht über die Abscheidungsverfahren von Kohlenstoffschichten gemäß dem Stand der Technik. Insbesondere wird eine Weiterbildung des in der Patentschrift DD-PS 1 30 157 offenbarten Verfahrens in der Weise beschrieben, daß bei der Abscheidung einer Kohlenstoffschicht auf einem Substrat durch Ionenstrahlaufstäubung von einem Grafit-Target mittels eines Ar-Ionenstrahls gleichzeitig ein Ionenstrahl eines Kohlenwasserstoffgases auf das Substrat gerichtet wird, was die Bildung von harten Kohlenstoffbeschichtungen ermöglicht.

Die zuvor erläuterten Techniken erzeugen jedoch Schichten, die oft unerwünschte Anteile von Graphit enthalten, welche den Wi derstand und die Lichtdurchlässigkeit verringern und in genügend großen Konzentrationen eine nachteilige Wirkung auf die Härte haben. Es erscheint, daß, sobald die Dicke der Schicht ansteigt, das Verhältnis des Graphits wegen der Bildung von Graphitkernbildungszentren ansteigt.

Außerdem enthalten zahlreiche diamantähnliche Kohlenstoff- Schichten, die nach dem Stand der Technik hergestellt werden, große Mengen von Wasserstoff (ungefähr 30 Atomprozent). Daraus kann sich eine druckbedingte mechanische Überbean spruchung ergeben, und es kann zu einer Infrarot-Absorbtion durch die Schicht aufgrund der C-H-Bindungen kommen. Als Ergeb nis hat die Dicke von Schichten, die nach dem Stand der Tech nik hergestellt wurden, niemals ungefähr 1 µm über schritten. Die Verfahren nach dem Stand der Technik, wie sie zuvor erläutert wurden, lehren, daß der Anteil von che misch aktiven Gasen außer den Kohlenwasserstoffgasen, (bei spielsweise O₂) stark begrenzt werden sollte, um eine Ent fernung der Beschichtung zu verhindern. Im Gegensatz dazu hat die Anmelderin der vorliegenden Erfindung herausgefun den, daß Ionen dieser Gase vorzugsweise unerwünschtes Gra phit von der Substratschicht entfernen, was zu einer verbesser ten, diamantähnlichen Kohlenstoffbeschichtung führt.

Da ein Teil des diamantähnlichen Kohlenstoffs ebenfalls durch die das Graphit entfernenden Gase entfernt wird, darf der Anteil dieser Gase nicht sehr hoch sein. Es wurde allge mein angenommen, daß diese Gase verhindert werden müssen und nur in Spurenmengen, wenn überhaupt, auftreten dürfen. Im Gegensatz zu dieser Auffassung hat die Anmelderin der vorliegenden Erfindung herausgefunden, daß diese Gase die Beschichtung verbessern und in größeren Mengen ohne unzulä sige Verringerung der Ablagerungsrate auftreten dürfen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ausbilden einer Diamant- oder diamantähnlichen Kohlenstoff-Schicht auf einem Substrat anzugeben, die verringerte Mengen von Grafit und Wasserstoff aufweist, wobei auch Schichten wesentlich dicker als 1 µm herstellbar sein sollen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 21 angegeben.

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zum Ausbil den einer diamantähnlichen Kohlenstoff-Schicht auf einem Sub strat durch Vorsehen eine Quelle für Kohlenstoffionen ge richtet und außerdem darauf gerichtet, die Kohlenstoffionen so zu steuern, daß sie eine Schicht auf einem Substrat, bei spielsweise einer optischen Linse, bilden. Das Substrat wird außerdem Ionen ausgesetzt, die vorzugsweise durch reaktive Ionenzerstäubung andere unerwünschte Modifikationen von Kohlen stoff, einschließlich Graphit aus der Substrat schicht entfernen. Die sich ergebende Schicht ist durch einen merkbar reduzierten Graphit- und Wasserstoffanteil gekenn zeichnet, was ihn dazu in die Lage versetzt, eine stabile Schicht zu bilden, die eine Dicke hat, die größer als 1 µm ist.

Die Kohlenstoffionen können durch eine Glühentladung in einem Kohlenwasserstoffgas erzeugt werden. Dies wird häufig mittels einer Hochfrequenz-Entladung durchgeführt. Ein al ternativer Weg dazu ist die Benutzung einer Ionenkanone mit einem Kohlenwasserstoffgas.

Bei der Hochfrequenz-Entladung variiert die Energie der aufprallenden Ionen mit dem Augenblickswert der Hochfre quenzspannung, wobei der mittlere Wert von der Energiezu fuhr abhängt. Andererseits erzeugen Ionenkanonen einen Strahl mit angenähert gleichförmiger Energie.

Die Erzeugung von Kohlenstoffionen wird durch Zerlegung und Ionisation eines Kohlenwasserstoffgases und zumindest eines Gases, das vorzugsweise Graphit aus der Substratschicht durch reaktive Ionenzerstäubung entfernt, durchgeführt. Im all gemeinen werden letztere Gase aus solchen ausgewählt, die zumindest ein Element ausgewählt aus Kohhlenstoff, Sauer stoff, Chlor, Fluor und Wasserstoff mit der Maßgabe enthal ten, daß Gase, die nur Kohlenstoff und Wasserstoff enthal ten (d. h. Kohlenwasserstoffgase) ausgeschlossen sind. Die bevorzugten Gase zur Entfernung von Graphit werden aus Koh lenstoffdioxyd, Sauerstoff, Kohlenstoffmonoxyd, Kohlenstoff tetrafluorid und Kohlenstofftetrachlorid ausgewählt. Diese Gase haben den weiteren Vorteil der Minimierung des Aufbaus kohlenstoffhaltiger Substanzen auf der Innenseite einer Ionenkanone und an den Elektroden.

Bei dem vorliegenden Verfahren kann Kohlenwasserstoffgas verwendet werden. Es wird jedoch bevorzugt, ein Gas mit ei nem hohen Kohlenstoff/Wasserstoff-Verhältnis zu verwenden, um die Menge von Wasserstoff, die bei der Entladung vorhan den ist, zu reduzieren. Vorzugsweise besteht das Kohlenwas serstoffgas zu zumindest 40 Atomprozenten aus Kohlenstoffa tomen. Die am meisten bevorzugten Gase sind Azetylen und Benzen.

Falls irgendein Sauerstoff enthaltendes Gas (z. B. O₂, CO₂ oder CO) als das Gas ausgewählt wird, das vorzugsweise gra phitischen Kohlenstoff entfernt, kann es notwendig sein, Wasserstoffgas oder ein geeignetes Isotop davon (beispiels weise Deuterium) ersatzweise für einige der Sauerstoff ent haltenden Gase vorzusehen. Dies ist aufgrund der Tatsache notwendig, daß große Mengen von Sauerstoff eine Absorption im Infrarotbereich um 9,5 µm verursachen.

Die Menge von Wasserstofgas, das anstelle des Sauerstoff enthaltenden Gases eingesetzt wird, ist durch die Begren zung der Absorption der Infrarotstrahlung einer 1 µm Schicht bei einer Wellenlänge von ungefähr 9,5 µm auf einen Wert von nicht mehr als ungefähr 6 bis 8 Prozent bestimmt.

Im Ergebnis erlaubt das vorliegende Verfahren eine genaue Steuerung der Menge von Wasserstoff in der Entladung. Dies verringert die Menge des Wasserstoffes in der Schicht, um da durch eine Schicht mit verbesserten mechanischen Eigenschaf ten zu gewinnen. Falls notwendig, kann ein nichtreaktionsfä higes Gas, beispielsweise Argon, in dem vorliegenden Verfah ren verwendet werden, um die Entladung zu stabilisieren.

Das vorliegende Verfahren sieht außerdem eine Substrattempe ratur zwischen 100°C und 200°C während der Ablagerung vor, um die Graphitentfernung zu optimieren und um die me chanischen Eigenschaften der Schicht zu verbessern.

Die Aufgaben und Vorteile für die vorliegende Erfindung werden aus der im einzelnen anhand der Figur gegebenen Be schreibung ersichtlich. Die Figur und Ausführungsbeispiele, die darin gezeigt sind, sind lediglich zum Zwecke der Ver deutlichung dargestellt und bedeuten keinerlei Beschränkung des Schutzbegehrens, das durch die Ansprüche bestimmt ist.

Die einzige Figur zeigt eine Querschnittsansicht eines Aus führungsbeispiels für ein Ablagerungssystem gemäß der vor liegenden Erfindung.

Gemäß der einzigen Figur wird eine Ionenkanone 10 benutzt, die eine Katode 12, nämlich eine Graphitkatode, welche was sergekühlt ist, enthält. Das Kohlenwasserstoffgas (z. B. Azetylen-Gas) und das Gas, welches vorzugsweise Graphit durch reaktive Ionenzerstäubung entfernt (z. B. Kohlendioxyd), treten in die Ionenkanone durch einen Gaseinlaß 16 ein. Es wird bevorzugt, Azetylengas und Kohlendioxydgas in einem Druckverhältnis von etwa zwischen 0,5-5,0 : 1, vorzugswei se ungefähr 3-1 : 1, gemessen mit einer Thermoumformer- Meßeinrichtung zu benutzen, und zwar unter der Annahme, daß die Empfindlichkeit der Meßeinrichtung für diese Gase die gleiche wie für Luft ist. Die Drücke werden in der Entla dungskamer gemessen, bevor die Entladung gestartet wird. Während der Entladung liegt der Druck um etwa 50% höher. Besonders gute Ergebnisse werden bei Verwendung eines Ver hältnisses 1 : 1 erzielt. Eine größere Konzentration des Kohlenwasserstoffgases kann in den anfänglichen Stufen der Ablagerung (d. h. bis zu 50 nm) benutzt werden, um die Haf tung zu verbessern, und dann kann die Konzentration des Kohlenwasserstoffgases auf das Verhältnis 1 : 1 verringert werden.

An dem einen Ende der Kammer der Ionenkanone 10 ist gegenü ber der Katode 12 eine geerdete Anode angeordnet. Die Ano de 14 besteht aus einer nichtrostenden Stahlplatte; die eine in ihrer Mitte angeordnete Öffnung von typisch ungefähr 2 mm im Durchmesser hat, welche gestattet, daß der Plasmastrahl durch die Öffnung in der Anode in eine Ablagerungs- oder Niederschlagskammer 20 hinein durchtreten kann. Die Seite der Anode 14, welche der Katode 12 gegenübersteht, ist teil weise von einem Isolator 18 bedeckt, welcher die Plasmadich te an der Anode erhöht.

Die Spannung zwischen der Anode 14 und der Katode 12 be trägt im allgemeinen zwischen ungefähr 500 und 800 V, vor zugsweise etwa 600 V, bei einem Betriebsstrom zwischen etwa 60 und 100 mA.

Der Plasmastrahl tritt in die Niederschlagskammer 20 ein. Ein Gitter 22, das sich in axialer Richtung relativ ausge richtet zu der Anode 14 hin öffnet, ist etwa 3 mm von die ser entfernt angeordnet. Dieses Gitter hat ein Potential um zwischen 50 und 100 V höher als die Anode 14, und der Plas mastrahl setzt seinen Weg durch das Gitter 22 fort, um auf ein Substrat 26 zu treffen.

Ein axiales magnetisches Feld von einigen hundert Gauß, das durch eine Magnetspule 28 erzeugt wird, welche um die Ionen kanone herum angeordnet ist, kann auf diese einwirken, um die Weglänge der Elektronen in dem Plasmastrahl zu erhöhen, was gestattet, daß das Verfahren bei einer verringerten Gasdichte in der Ionenkanone durchgeführt werden kann. Die se Wirkung kann desweiteren durch Benutzung einer zylin drischen Anode, die koaxial mit der zylindrischen Wand der Kammer ausgebildet ist, erhöht werden.

Die Kohlenstoff-Schicht, die auf dem Substrat 26 ausgebildet wird, stellt einen Isolator dar. Daher wird von einer nega tiv vorgespannten Netzelektrode 24, die aus nichtrostenden Stahldrähten hergestellt ist, die in einer Richtung gespannt sind, und welche direkt gegenüber dem Substrat angeordnet ist, Ge brauch gemacht. Bei einer negativen Vorspannung von etwa -1500 V relativ gegen Erde nimmt die Schicht auf dem Substrat 26 eine negative Vorspannung von etwa minus 200 V relativ zu dem Gitter 22 an. Dies ist aufgrund der Emmission von sekundären Elektronen aus der Netzelektrode 24, die eintritt, wenn dieses von Ionen des Plasmastrahls getroffen wird, und auf grund des Austritts von Ionen aus dem Strahl der Fall. Die Spannung des Substrats 26 beträgt ungefähr minus 20 V rela tiv zu dem Gitter 22, wenn die Netzelektrode 24 potentialmäßig schwe bend ist. Die Substratspannung kann desweiteren durch Ein wirkenlassen eines schwachen Magnetfeldes, das senkrecht zu dem Strahl zwischen dem Gitter 22 und der Netzelektrode 24 ausgerich tet ist, erhöht werden, um dadurch Elektronen aus dem Strahl abzuziehen. Wenn dieses Feld wirkt und das Potential der Netzelektrode -150 V relativ gegen Erde beträgt, ist die Substrat spannung nur um ungefähr ein Volt niedriger als die Gitter spannung. Es wird seitens der Anmelderin angenommen, daß die mittlere Ionenenergie nahezu gleich der Potentialdiffe renz zwischen dem Gitter 22 und dem Substrat 26 ist.

Um die Bildung einer gleichförmigen Schicht sicherzustellen, wird das Substrat 26 fortlaufend in einer Sägezahnbewegung senkrecht zu den Drähten der Netzelektrode 24 und zu dem Plasma strahl bewegt. Die Elektronendichte in dem Strahl kann eben falls auf herkömmliche Weise durch Eintauchung eines nega tiv vorgespannten thermionischen Emitters in den Strahl erhöht werden.

Rückständige Gase und Gase, die durch die Öffnung in der Anode 14 eintreten, werden aus der Niederschlagskammer 20 über einen Pumpenstutzen 30 abgesaugt. Der Druck in der Niederschlagskammer beträgt ungefähr 13 mPa Stickstoff in Übereinstimmung mit einer Ionenmanometerablesung.

Nach einer herkömmlichen Reinigung durch Ionen-Zerstäubung ist es vorzuziehen, anfangs eine Entladung mit einem Azety len/Kohlendioxyd-Verhältnis von 3 : 1 bei einem totalen Druck von zwischen ungefähr 13 Pa und 26 Pa luftäquivalen ter Thermoumformer-Meßskalenablesung vor der Entladung durchzuführen. In dieser anfänglichen Stufe wird ein Poten tial von -1500 V relativ gegen Erde an die Netzelektrode 24 gelegt, was zu einen Potential des Substrats 26 von -200 V relativ zu der Netzelektrode 22 führt. Die Temperatur des Substrats 26 wird bei ungefähr 150°C gehalten. Dieser Zustand wird für ungefähr 3 Minuten aufrechterhalten, bis die Beschichtung ungefähr 0,05 µm dick ist.

Danach wird die Menge von Azetylen bis auf ein Verhältnis von ungefähr 1 : 1 - gemessen wie oben beschrieben - verrin gert, und das Potential der Netzelektrode 24 wird auf zwischen ungefähr -100 und -1000 V relativ gegen Erde erhöht, um eine Schicht zu erzielen, die eine negative Vorspannung zwi schen ungefähr -1 und -60 V in bezug auf das Gitter 22 hat. In der zweiten Verfahrensstufe wird das Substrat 26 auf einer Temperatur zwischen ungefähr 100 und 150°C gehalten. Die Schicht wird auf das Substrat mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1 µm/h aufgetragen.

Höhere Ionenenergien erhöhen die Härte der Beschichtung und niedrigere Energien verringern die Absorption. Durch Verwen dung der Prozedur, die oben beschrieben worden ist, können sehr viel geringere Ionenenergien benutzt werden, ohne daß polymerisierte Kohlenwasserstoff-Schichten entstehen. Eine höhere anfängliche Energie verbessert außerdem die Haftung der Beschichtung. Es wurden unterschiedliche Beschichtungen getestet und dabei die folgenden Eigenschaften bestimmt:

Dicke
bis zu 2 µm
Sauerstoffgehalt	ca. 2-2,5 Atomprozente
Wasserstoffgehalt	ca. 5 Atomprozente
Kohlenstoffgehalt	Gleichgewicht
Härte	12 000 N/mm² "Knoop"-Härte bei 10 g Drucklast
strenge Abriebprüfung (U. S. Military Spec. No. MIL-C-675C)	keine Auswirkung
Spezifischer Widerstand	ungefähr 10¹² Ωcm
Brechungsindex	bei 0,7 µm: 2,3 im IR-Bereich: ≈ 2,0
Gelb nach Braun im sichtbaren Spektrum und minimaler Absorption IR, keine C-H-Verbindungen beobachtet @	Reaktion auf HF, H₂SO₄ und HNO₃	keine
Reaktion auf organische Lösungen	keine
Erwärmung im Vakuum auf 500°C	keine Wirkung

Während sich die vorangegangene Beschreibung auf die Verwen dung einer Einrichtung mit einzigen Ionenkanone bezieht, kann das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auch auf andere Art durchgeführt werden. Beispielsweise können zwei Ionenkanonen benutzt werden, wobei einer erste Ionenka none für das Kohlenwasserstoffgas und ein nichtreaktionsfä higes Gas, beispielsweise Argon, zur Stabilisierung der Entladung benutzt werden, und eine zweite Kanone kann für solche Gase benutzt werden, die vorzugsweise ausgewählt sind, um Graphit und andere unerwünschte Formen des Kohlen stoffs durch reaktive Ionenzerstäubung zu entfernen. Die Kano nen sind dann derart unter einem Winkel zueinander angeord net, daß die Plasmastrahlen, die sich daraus ergeben, bei der Substratoberfläche zusammentreffen.

Eine weitere Alternative besteht darin, eine Ionenkanone für das Kohlenwasserstoffgas und ein nichtreaktionsfähiges Gas, beispielsweise Argon, zu benutzen, um die Entladung zu stabilisieren. Eine zweite Kanone wird dann für solche Gase benutzt, die vorzugsweise ausgewählt werden, um Graphit und andere unerwünschte Modifkationen des Kohlenstoffs durch reaktive Ionenzerstäubung zu entfernen, wobei diese Kanonen derart unter einem Winkel zueinander angeordnet sind, daß ein Zu sammentreffen der betreffenden Strahlen vor deren Berührung mit dem Substrat ermöglicht ist.

In beiden Ausführungsbeispielen, die zwei Ionenkanonen be nutzen, kann die Netzelektrode fortgelassen werden, wenn eine der Ionenkanonen negativ in bezug auf die andere vorgespannt ist und das Substrat in einer festen Position gehalten wird.

Claims

1. Verfahren zum Ausbilden einer Diamant- oder diamantähnlichen Kohlenstoff-Schicht auf einem Substrat, bei dem von einer ersten Ionen-Quelle Kohlenstoffionen unter Bedingungen auf das Substrat gerichtet werden, die einen Diamant- oder diamantähnlichen Kohlenstoff-Film erzeugen lassen, der unerwünschte andere Modifikationen von Kohlenstoff enthalten kann, und
bei dem von einer zweiten Ionen-Quelle Ionen eines Nicht-Kohlenwasserstoffgases auf das Substrat unter Bedingungen,
wobei die Ionen des Nicht-Kohlenwasserstoffgases in einer größeren Menge bereitgestellt werden als es einer bloßen Verunreinigung entspräche, die in der Lage ist, bevorzugt die anderen Modifikationen von Kohlenstoff durch ein reaktives Ionenerstäuben zu entfernen, und
wobei das Nicht-Kohlenwasserstoffgas zumindest ein Element enthält, das aus der Gruppe Kohlenstoff, Sauerstoff, Chlor, Fluor und Wasserstoff ausgewählt ist, gerichtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoffionen und die Ionen des Nicht-Kohlenstoffgases gleichzeitig auf das Substrat (26) gerichtet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als andere Modifikationen des Kohlenstoffs Graphit erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Nicht-Kohlenwasserstoffgas Kohlendioxyd, Sauerstoff, Kohlenmonoxyd, Kohlenstofftetrachlorid, Kohlenstofftetrafluorid und Wasserstoff ausgewählt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein nichtreaktionsfähiges Gas benutzt wird, um die Entladung der Kohlenstoffionen und der Ionen des Nicht-Kohlenwasserstoffgases zu stabilisieren.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtreaktionsfähige Gas Argon ausgewählt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Kohlenwasserstoffgas als die Quelle für Kohlenstoffionen benutzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenwasserstoffgase mit zumindest 40 Atomprozenten Kohlenstoff benutzt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenwasserstoffgase Azetylen und Benzol ausgewählt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Nicht-Kohlenwasserstoffgas von einem Sauerstoff enthaltenden Gas unter Zufügen eines Wasserstoffs enthaltenden Gases bereitgestellt wird, wobei die Ionen des Nicht-Kohlenwasserstoffgases in einer Menge gewonnen werden, die ausreichend ist, um die Absorption von Infrarotstrahlung in einer 1 µm dicken Schicht bei einer Wellenlänge von ungefähr 9,5 µm auf einen Wert von nicht mehr als 6 bis 8% zu begrenzen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserstoff enthaltende Gas aus Wasserstoffgas und Deuterium ausgewählt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Azetylen als Quelle für die Kohlenstoffionen und Kohlendioxyd als Quelle für die Ionen des Nicht-Kohlenwasserstoffgases vorgesehen werden, und daß das Verhältnis von Azetylen zu Kohlendioxyd zwischen 0,5-5,0 : 1, gemessen mit einer für Luft geeichten Thermoumformer-Meßeinrichtung, beträgt, bevor die Entladung gestartet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Azetylen zu Kohlendioxyd ungefähr 3 : 1 in den anfänglichen Stufen der Ablagerung beträgt und danach auf etwa 1 : 1 verringert wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat auf eine Temperatur zwischen 100°C und 200°C erhitzt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der Kohlenstoffionen und der Ionen des Nicht-Kohlenwasserstoffgases zusammen mit der Hochfrequenzentladung des Substrats (26) durchgeführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (26) mit einer Hochfrequenz-Elektrode verbunden wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der Kohlenstoffionen und der Ionen des Nicht-Kohlenwasserstoffgas in zumindest einer Ionenerzeugungsquelle durchgeführt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoffionen und die Ionen des Nicht-Kohlenwasserstoffgas in getrennten Ionenerzeugungsquellen erzeugt werden, um einen ersten und einen zweiten Plasma- oder Ionenstrahl zu bilden, die an der Oberfläche des Substrats (26) zusammentreffen.

19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoffionen und die Ionen des Nicht-Kohlenwasserstoffgases in getrennten Ionenerzeugungsquellen erzeugt werden, um einen ersten und einen zweiten Plasma- oder Ionenstrahl zu erzeugen, die vor dem Substrat (26) zusammentreffen.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Strahlen in bezug auf den anderen Strahl negativ vorgespannt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung eines Plasmastrahls vorgesehen ist, der die Kohlenstoffionen und Elektronen enthält, und daß das Einwirkenlassen eines magnetischen Feldes im wesentlichen senkrecht zu dem Plasmastrahl vorgesehen wird, um dadurch einen Teil der Plasma-Elektronen abzuziehen.