WO2015124736A2 - Method and processing arrangement for machining a metal surface of a substrate or of a metal substrate - Google Patents

Method and processing arrangement for machining a metal surface of a substrate or of a metal substrate Download PDF

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Maik Vieluf
Harald Gross
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Von Ardenne Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for processing a metal surface of a substrate or a metal substrate.
  • metallic materials or, generally, surfaces of metallic materials (metal surfaces), such as iron-based alloys (e.g., steel), in corrosive environments, such as e.g. in a pure oxygen atmosphere, can be a treatment of
  • Require metal surface to provide protection against corrosion In general, this can be done on the
  • an inert (inert) protective layer can be provided, which is a corrosion of the underlying
  • a metal surface may have a suitable composition (e.g., by adding chromium to the metallic material) such that a stable metal surface is formed on the metal surface
  • Reaction layer e.g., an oxide layer such as chromium oxide
  • stable reaction layer may prevent or at least slow down further corrosion (e.g., oxidation) of the metal surface.
  • the protective layer provided can be the
  • metal surface e.g. of surfaces of a metal substrate or surfaces of a
  • a layer for example a corrosion-resistant and electrically conductive layer (eg, a protective layer and / or a contact layer) can be applied to the metal surface.
  • a corrosion-resistant and electrically conductive layer eg, a protective layer and / or a contact layer
  • reaction layer e.g., an oxide layer
  • adhesion i.e.
  • Adhesion and increase the electrical contact of the layer to the metal surface.
  • Carbon based materials such as
  • Graphite a high electrical conductivity and at the same time have a high corrosion resistance in corrosive environments.
  • various deposition methods may be used to form a layer containing carbon in various embodiments.
  • Metal surface of a substrate e.g. a metal substrate.
  • the carbon in various configurations, by irradiating (for example by means of particle radiation, such as electrons, and / or by means of photons, for example, as heat radiation and / or as light) the layer, the carbon in various configurations
  • Metal surface e.g. of the metal substrate.
  • Metal substrate below one (e.g., predetermined)
  • the irradiation may be pulsed and / or the irradiation may be selective (e.g., local) in one
  • Portion of a layer e.g., radiation can be selectively deposited in the functional layer / layer system) such that the substrate, e.g. the metal substrate is only slightly heated and retains its shape.
  • Metal surface of a substrate e.g. the metal substrate, and the layer can be arranged, wherein the
  • Adhesiveness of the layer to the metal surface can be increased by means of the buffer layer.
  • the buffer layer can act as a bonding agent.
  • a method of processing a metal surface of a substrate comprising: applying a layer to the metal surface or the
  • Metal substrate e.g., on an upper surface of the substrate
  • the layer sp may have hybridized carbon and / or sp hybridized carbon, which layer may have a carbon content of more than 30 at%; and the pulsed irradiation of the layer so that the layer can be heated and the layer at least partially structurally and / or at least partially chemically changed.
  • the layer by irradiating the layer, the chemical bond and / or the bonding structure or the structure of the carbon can be modified.
  • the electrical conductivity and / or the corrosion property eg the
  • Corrosion resistance of the layer can be increased.
  • the topside substrate may have a metal surface, i. a
  • the pulsed irradiation of the layer may, according to various embodiments, be such that the layer is at least partially (e.g., a portion of the layer, also referred to as the layer)
  • the first s to more than 400 ° C e.g. by more than 200 K, e.g. by more than 400 K or e.g. by more than 600 K
  • the thermal energy introduced into the layer during pulsed irradiation can be dissipated into the substrate, eg the metal substrate, so that the
  • the layer after pulsed irradiation within 1 s, again below 400 ° C, e.g. by more than 200 K, e.g. by more than 400 K or e.g. by more than 600 K, can cool off.
  • the layer may have a cooling rate
  • Cooling rate of more than 500 K / s, for example more than 5000 K / s or eg more than 5-10 4 K / s are cooled.
  • the pulsed irradiation may be according to various
  • Embodiments further using a light source, e.g. using a laser, a lamp or a flashlamp (for example a gas discharge lamp or a light emitting diode) or using several
  • the layer (irradiated by light).
  • several areas of the layer can be simultaneously (eg by means of a or multiple flash lamps) or sequentially exposed (for example by means of a pulsed or continuously operated laser).
  • the wavelength, the energy distribution or the spectral composition (eg the energy spectrum) of the radiation generated for the pulsed irradiation of the layer can be set such that the radiation from the layer can be at least partially absorbed.
  • the layer can be irradiated by means of white light or alternatively monochromatic light (eg laser light or flash light).
  • pulsed irradiation may be according to various aspects
  • Embodiments using a continuously operated irradiation source for example a
  • Radiation source emitted radiation pulsed irradiation are formed.
  • Irradiation source emitted radiation e.g.
  • Irradiation source emitted radiation can be guided linearly (for example along a grid) over the layer or the layer can be selectively exposed by means of a diaphragm or the multiple regions of the layer
  • the pulsed irradiation can be formed from the influence of the radiation. Furthermore, according to various embodiments, the
  • Irradiation pulse of up to 10 ms each.
  • a pulsed irradiation pulse of up to 10 ms each.
  • Pulse duration of a maximum of 10 ms are used.
  • the pulse duration during pulsed irradiation may be shorter than
  • the pulse duration can be pulsed
  • Irradiating a duration in a range of about 10 ys to about 10 ms e.g. in a range of about 100 ys to about 1 ms, e.g. in a range of about 100 ys to about 600 ys.
  • the substrate e.g. a metal substrate, a metal foil or a metal sheet having a thickness of less than 2 mm (with a maximum thickness of
  • the substrate may be a metal sheet, which may have a thickness in a range of about 500 ym to about 2 mm.
  • the substrate may be a metal foil having a thickness in a range of about 50 ym to about 500 ym
  • the substrate may, for example, in a range of about 100 ym to about 300 ym.
  • the substrate may have a thermal conductivity greater than 10 W / (m-K), e.g. greater than 50 W / (m-K) and a metal, e.g. Iron, titanium, nickel, copper, niobium, silver, gold, aluminum or chromium or be formed therefrom.
  • the substrate may be used as a metal-coated substrate, i. a metal-coated substrate,
  • the metal surface may be, for example, the surface of the metal coating.
  • metal-coated substrate may be referred to as
  • metal-coated plastic substrate metal-coated ceramic substrate or metal-coated glass substrate
  • the substrate for example the metal substrate, may have a curved, corrugated and / or angled profile (eg cross section), for example the substrate, eg the metal substrate, a corrugated sheet, a corrugated foil, an embossed sheet or an embossed foil, be a trapezoidal sheet or a trapezoidal sheet.
  • the substrate for example the metal substrate, a
  • Embossing height e.g., a tread depth or depth of
  • Profile depressions of about 1 mm, for example in a range of about 0.1 mm to 2 mm and a
  • Embossing width (distance of the profile sinkers) of about 1 mm, for example in a range of about
  • the substrate e.g. the
  • Metal substrate a curved or angled surface, e.g. have a periodically embossed surface or aperiodic embossed surface on which the layer
  • the layer Irradiating the layer such that an average temperature of the substrate, e.g. of the metal substrate, throughout the exposure below a maximum value, e.g. below a predetermined maximum value, so that the substrate, e.g. the metal substrate, in the form of which (e.g., the profile or cross section) remains substantially unchanged.
  • the average temperature can be both a time averaged (e.g., one over time between two
  • Substrate e.g. of the metal substrate, averaged
  • a substantially unchanged shape can be, for example, the (when the substrate, eg the metal substrate is being processed), a curvature of the substrate (also referred to as thermal distortion) having a radius of curvature greater than 10 m, for example of more than 50 m or a relative change in the embossing height (or embossing width) of less than 10%, for example of less than 1%.
  • a curvature of the substrate also referred to as thermal distortion
  • the layer having a thickness (layer thickness) of at least 10 nm may be applied to the
  • Substrate are applied, e.g. with a thickness of
  • the layer may be applied to a thickness in a range of about 20 nm to about 500 nm, e.g. in a range of about 50 nm to about 200 nm or in a range of about 100 nm to about 300 nm.
  • the application of the layer on the substrate may have a common contact area between the substrate and the substrate
  • the layer may hybridize to hybridized carbon and / or sp
  • the layer is a layer
  • Having carbon e.g. can the layer one
  • Carbon content of more than about 30 at-% (atomic percent, equivalent to the molar fraction), for example, of more than about 50 at-%, for example, of more than about 70 at-%, for example, have more than about 90 at-%.
  • the layer may have a carbon content in a range of about 30 at%. to about 90 at%.
  • Carbon content of the layer can be a spatial
  • the application can take place in such a way that the layer has a gradient in the proportion of the carbon (in the
  • Carbon content may have.
  • the gradient of the carbon content may be a relative deviation of the carbon content from the average carbon content of the carbon fraction
  • Layer of more than 10% e.g. of more than 30% or 50%. Furthermore, the application can be carried out such that the carbon content of the layer at the common
  • Contact area between layer and substrate may increase.
  • a gradient in the proportion of a constituent (e.g., carbon, nitrogen, or metal) of the layer can be a gradient in the composition of the layer, in the concentration of the layer
  • the layer can be configured, for example, as a gradient layer.
  • the gradient may be greatest along a direction perpendicular to the common contact surface between layer and substrate, e.g. along a direction perpendicular to the surface of the layer or perpendicular to the thickness direction of the layer.
  • the layer may include a metal (e.g., titanium, nickel, copper, niobium, silver, gold, or chromium), such as those formed when coating (depositing the layer) substrates
  • the layer can be applied, for example, as a corresponding carbon-metal mixture.
  • the layer eg, a metal staggered
  • the proportion of metal in the layer may be greatest at the common contact surface between the layer and the substrate, and the adhesion of the layer to the substrate may be increased (e.g., as compared to a layer deposited directly on the substrate without metal).
  • the layer may comprise a buffer layer (containing a metal, eg, titanium, nickel, copper, niobium, aluminum, hafnium, zirconium tantalum, vanadium, iron, molybdenum, tungsten or chromium, a metal nitride, eg titanium nitride (TiN), and / or a metal carbide, eg, titanium carbide (TiC), or may be formed therefrom), wherein the buffer layer as
  • Adhesion promoter of the layer can be set up to the substrate.
  • Adhesive agents be set up as a gradient layer.
  • the buffer layer can be arranged in direct contact with the substrate (between the substrate and the layer).
  • the buffer layer may have a layer thickness of in a range of about 10 nm to about 300 nm, eg, in a range of about 10 nm to about 200 nm.
  • the application of the layer may be multi-layered (in multiple layers with a respective layer thickness and a layer thickness) respective chemical composition of the individual layers), by at least one metal layer (metal layer) and
  • At least one carbon layer are deposited on the substrate.
  • At least one carbon layer are deposited on the substrate.
  • a predetermined ratio of the thickness of the metal layer to the thickness of the carbon layer a predetermined
  • Carbon content can be adjusted.
  • a metal layer may be more than 50 at% metal, e.g. to more than 70 at% of metal, or e.g. to more than 90 at% of metal.
  • carbon layer may be more than 50 at% carbon, e.g. to more than 70 at%
  • Carbon or e.g. to more than 90 at% of carbon.
  • a gradient in the proportion of the metal in the layer can be produced, for example by the layer being two-layered (consisting of layers arranged on one another).
  • a layer may be a metal layer and a layer of a carbon layer, both of which may have a common contact surface. Further, a region between the carbon layer and the
  • Metal layer e.g., the common contact surface
  • a gradient in the proportion of the metal can be generated, for example, by applying a carbon-metal mixture, which can at least partially separate on heating and cooling of the layer.
  • a temporally variable when applying the layer a temporally variable
  • Carbon-metal mixture can be used so that the layers deposited on one another may have a different chemical composition.
  • Conductivity of the layer be greater than 10 4 S / m, eg
  • the substrate can be processed on both sides.
  • a e.g.
  • planar or embossed metal sheet or a metal foil are coated on both sides, with a pulsed irradiation can be done on both sides.
  • the method may further comprise: applying a further layer (also referred to as a second layer) to the substrate or
  • a metal substrate facing the layer also referred to as a first layer
  • a first layer e.g., a surface on an underside of the substrate or metal substrate opposite to the layer
  • pulsed irradiation of the further layer e.g., pulsed irradiation of the further layer.
  • the underside of the substrate does not necessarily have to have a metal surface.
  • the layer may have a first absorption coefficient and the further layer a second absorption coefficient, wherein the
  • Pulsed irradiation is performed such that a first energy absorbed by the pulsed irradiation from the first absorption coefficient layer and a second energy absorbed by the pulsed irradiation from the other layer according to the second absorption coefficient become substantially equal are, so that a thermal load of the substrate or metal substrate on its top and bottom substantially
  • the substrate e.g. a metal substrate
  • heated on both sides substantially the same amount (e.g., its surface, i.e., its top and bottom).
  • pulsed irradiation of the layer and pulsed irradiation of the further layer may occur substantially simultaneously.
  • a method of processing a metal surface of a substrate may further comprise depositing at least one metal layer on the substrate.
  • a method of processing a metal surface or a metal layer may include: applying a layer;
  • Metal layer and generating energy pulses (e.g., particles or photons) to irradiate the layer so that the carbon can be at least partially structurally altered.
  • the layer may, for example, a
  • the layer can according to
  • various embodiments have a carbon content of more than 30 at%.
  • the carbon of the layer may be in the form of graphite
  • nanocrystalline graphite amorphous carbon and / or tetrahedral carbon.
  • the generation of energy pulses to irradiate the layer may be such that the layer may be heated to greater than 400 ° C for less than 1 second.
  • the energy pulses may be used to irradiate the layer with a spectral distribution and power are generated such that the energy pulses for irradiating the layer from the layer at least
  • a light source e.g., a laser, a lamp, a flashlamp, or a light emitting diode
  • Energy pulses for irradiating the layer can be pulsed exposed.
  • continuously irradiated radiation source emitted energy pulses for irradiating the layer for example by means of mirrors, lenses, deflectors and / or
  • electrical / magnetic fields can be conducted onto the layer in such a way that a region of the layer can be irradiated in each case for a short time.
  • the generation of energy pulses for irradiating the layer can take place with a pulse duration of up to 10 ms in each case.
  • Energy pulses for irradiating the layer are shorter than 1 ms, e.g. shorter than 0.1 ms or shorter than 100 ys.
  • Generating energy pulses for irradiation of the layer carried out such that an average temperature of the Metal layer remains below a (predetermined) maximum value during the entire irradiation, so that the shape of the metal layer (eg the profile of the metal layer) remains substantially unchanged.
  • a (predetermined) maximum value during the entire irradiation, so that the shape of the metal layer (eg the profile of the metal layer) remains substantially unchanged.
  • Irradiate heated substrate e.g. the metal substrate can cool sufficiently before re-irradiation.
  • Range between about 10 Hz and about 0.1 Hz.
  • the metal layer can be processed on both sides. Furthermore, the generation of energy pulses for irradiating the layer can be carried out in such a way that the conductivity of the layer can be increased.
  • sputtering sputtering
  • electron beam evaporation e.g. by sputtering
  • Processing arrangement for processing a metal surface of a substrate e.g. a metal substrate.
  • the processing arrangement may comprise: a
  • Vacuum chamber for providing a vacuum, at least one arranged in the vacuum chamber coating device for applying a carbon-containing layer on the
  • Irradiation device is set up such that by means of the irradiation device, the carbonaceous layer can be heated.
  • the at least one irradiation device can have at least one light source.
  • the at least one irradiation device can be set up such that the carbon-containing layer can be heated by more than 400 ° C. in less than 1 s.
  • the at least one irradiation device can have at least one continuously operated irradiation source.
  • Irradiation device have at least one pulsed irradiation source.
  • Irradiation device be set up such that the carbon-containing layer can be irradiated pulsed at least partially with a pulse duration of a maximum of 10 ms.
  • processing arrangement may further comprise at least one further arranged in the vacuum chamber
  • Coating device for applying a metal-containing layer to the substrate, e.g. on a metal substrate.
  • the at least one irradiation device may be such
  • carbonaceous layer can be changed.
  • a method of processing a substrate may include: applying a first layer with a first one
  • the pulsed irradiation is such that a first energy absorbed by the pulsed irradiation from the first layer according to the first absorption coefficient and a second energy generated by the pulsed irradiation from the second layer according to the second
  • the absorption coefficient also called attenuation constant or linear attenuation coefficient
  • the absorption coefficient may be from radiation (e.g.
  • Particle radiation and / or photon radiation depend, with which the irradiation takes place, or which of a Irradiation source is emitted.
  • the irradiation takes place, or which of a Irradiation source is emitted.
  • Absorption coefficient will depend on the type of radiation.
  • photon radiation also referred to as electromagnetic radiation, e.g., light
  • Absorption coefficient depend on the wavelength of the photon radiation used, i. from their spectral
  • Composition Will photon radiation with several
  • Wavelengths and / or with a wavelength continuum i.e., with wavelengths continuously superimposed on each other
  • the intensity of the photon radiation as the sum (or integral) over all wavelengths of the
  • Photon radiation are understood.
  • the intensity of the photon radiation may, for example, be defined by the energy which transmits the photon radiation to a certain area (e.g., the area of the radiation area) in a given period of time when it is completely absorbed by the area.
  • the transmitted energy can, for example, lead to an increase in temperature of the surface.
  • the intensity of the photon radiation may be understood according to the sum (or integral) over all wavelengths of the photon radiation.
  • the absorption coefficient of the particles used e.g., electrons or e.g.
  • Protons of the particle radiation and their energy depend (also referred to as energy spectrum).
  • the energy which the particle radiation can transmit may depend on the number of particles and their energy which impinge upon the material in a given period of time.
  • the intensity of the particle radiation can be defined by the energy which the particle radiation has in one certain period to a certain area (eg the
  • the transmitted energy can, for example, lead to an increase in temperature of the surface.
  • Wavelengths of photon radiation are understood.
  • the power of the radiation may be defined by the energy of the radiation emitted in a given period, e.g. during the duration of an energy pulse, or
  • Radiation pulse For example, the pulse duration of a radiation pulse and its energy, the performance of the
  • characteristic physical and chemical properties characterized compound of the carbon Besides carbon-free compounds, within the scope of this specification, some carbon-containing compounds, such as carbides (eg, pure carbon, graphite, diamond, or graphene), carbonates, and oxides of carbon, regardless of the particular state of matter, may be present in chemically unitary form by characteristic physical and chemical properties be characterized as inorganic substance.
  • carbides eg, pure carbon, graphite, diamond, or graphene
  • carbonates e.g. pure carbon, graphite, diamond, or graphene
  • oxides of carbon regardless of the particular state of matter
  • inorganic substance and / or a hybrid substance.
  • a mixture of substances can be understood as meaning components of two or more different substances, their constituents
  • a substance class means a substance or a mixture of one or more organic substances, one or more inorganic substances or one or more hybrid substances.
  • the term "material” can be used synonymously with the term "substance”.
  • a metal also referred to as a metallic material
  • a metallic material may comprise or be formed from at least one metallic element, e.g. Copper (Cu), Silver (Ag), Platinum (Pt), Gold (Au), Magnesium (Mg), Aluminum (AI), Barium (Ba), Indium (In), Calcium (Ca),
  • a metal may include or be formed of a metallic compound (e.g., an intermetallic compound or an alloy), e.g. a compound of at least two metallic ones
  • Elements such as e.g. Bronze or brass, or e.g. a
  • an organic layer can be understood as a layer which is an organic layer
  • an inorganic layer can be understood as a layer which comprises or is formed from an inorganic material.
  • a metallic layer can be understood as a layer which is a metal
  • a metallic substrate also called
  • Metal substrate can be understood as a
  • Substrate comprising or formed from a metal.
  • substrate denotes both a
  • the substrate may be a metal-coated plastic film or
  • Figure 1 and Figure 2 each schematically a method for
  • Processing a substrate e.g. one
  • Metal substrate or a metal layer according to various embodiments
  • FIG. 3A and FIG. 3B show a coating according to FIG.
  • Figure 4A and Figure 4B irradiation of the layer or a
  • 5A and 5B show how to process a substrate, e.g.
  • Figure 6A shows a processed substrate, e.g. a processed one
  • Substrates e.g. machined metal substrates or processed metal layers, according to various embodiments in a fuel cell
  • Figure 7 is a schematic representation of a spectroscopic
  • 8A and 8B each show a processing arrangement for
  • Processing a substrate e.g. one
  • Figure 9 is a side view or cross-sectional view of a
  • Figure 10 is a side view or cross-sectional view of a
  • a substrate in a method of processing a substrate according to various embodiments
  • Figure IIA and IIB each show a schematic diagram of optical properties of a layer in one
  • Figure 12 is a schematic diagram of structural
  • Figure 13 is a side view or cross-sectional view of a
  • Fig.l illustrates schematically a method 100 for
  • the method 100 may include in 110 applying a layer to the substrate
  • the layer sp hybridized carbon and / or sp can have hybridized carbon, eg in the form of graphite, nanocrystalline graphite, amorphous
  • Carbon and / or tetrahedral carbon are carbon and / or tetrahedral carbon.
  • the layer can simultaneously sp
  • Embodiments when applying the layer are at least partially affected.
  • the layer is at least partially affected.
  • Process parameters such as ambient pressure
  • the process parameters for applying the layer can be set in such a way that a layer thickness (thickness of the layer) can be deposited according to a specification.
  • the thickness of the layer can be increased by coating longer or at a higher level
  • Coating rate is coated.
  • Embodiments in FIG. 120 include pulsed irradiation of the layer, wherein the pulsed irradiation of the layer may be performed such that the layer may be heated and the layer may be at least partially structurally altered.
  • the structural change of the layer can be
  • a gradient of the carbon content can be set.
  • a mixing of the constituents of the plurality of layers of the layer can take place, or a homogeneous carbon-metal layer can at least partially segregate upon irradiation, whereby the surface of the layer
  • Carbon for example in the form of graphite, can deposit.
  • FIG. 2 schematically illustrates a method 200 for
  • the method 200 may include, in 210, applying an inorganic layer, the
  • Substrate may, for example, a metal layer, a
  • Metal foil a metal substrate or a metal layer on a substrate (e.g., on a metallic or ceramic substrate or a glass or plastic substrate), e.g. a metallic buffer layer.
  • method 200 may include generating
  • Layer can be produced such that the carbon can be at least partially structurally changed.
  • the energy pulses for irradiating the layer can be
  • spectral composition e.g. monochromatic
  • Figure 3a illustrates the application 300 of a layer 304, which may include carbon, to a substrate 302, e.g. on a metal substrate 302 or on a metal layer, according to various embodiments. Applying 300 of the
  • Layer 304 may be formed, for example, by depositing 306b a material using at least one of the materials Coating arrangement 306 take place, whereby the at least one coating arrangement 306 can have one coating source or several coating sources. Further, the deposition 306b of the layer 304 may be done in a vacuum or vacuum with a controlled gas composition or controlled composition of the atmosphere (process atmosphere).
  • the process atmosphere in which the layer 304 is deposited may include an inert (inert) gas or reducing gas for receiving oxygen (and thus protecting the layer 304 from oxidation), or, for example, hydrogen, nitrogen, molding gas, or hydrazine exhibit.
  • an inert (inert) gas or reducing gas for receiving oxygen (and thus protecting the layer 304 from oxidation) or, for example, hydrogen, nitrogen, molding gas, or hydrazine exhibit.
  • the deposition 306b of the layer 304 may be spatially uniform (e.g., homogeneous) on the surface of the substrate 302.
  • the layer 304 can be deposited with a spatially uniform coating rate or with a spatially uniform material composition.
  • the deposition 306b of the layer 304 may be inhomogeneous according to various embodiments
  • Layer 304 may be spatially uneven
  • a chemical composition e.g. using a mask (also referred to as shadow mask or template).
  • a mask also referred to as shadow mask or template.
  • the ⁇ is a ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • Carbon content of the deposited 306b layer 304 can be set according to a specification.
  • the layer 304 may be applied by exposing material from a target (material source) of the coating source, where Target may have a composition according to the specification is transferred to the substrate 302 (transported).
  • a layer 304 by means of
  • Sputtering 306b or electron beam evaporation 306b of a target (the material to be sputtered or evaporated) or multiple targets are deposited.
  • Carbon content of the layer 304 may be composed.
  • a target may be a carbon coating source having a carbon content of more than 50 at%, and the deposited layer 304 may also have a carbon content of more than 50 at%. Further, the target may have a carbon content of more than 70 at% (90 at%), wherein the deposited layer 304 may have a carbon content of more than 70 at% (90 at%). Further, upon deposition 306b of layer 304
  • Components of the process atmosphere are at least partially incorporated into the layer 304.
  • hydrogen from the process atmosphere may be incorporated into layer 304, such that layer 304 may be partially (e.g., in a
  • Hydrogen can exist.
  • a carbon-hydrogen mixture can be deposited using a hydrogen process atmosphere, which is also known as
  • hydrogenated carbon can be called.
  • layer 304 e.g.
  • Regions of layer 304 graphite (with a proportion of sp hybridized carbon of more than 90 at%), nanocrystalline graphite (with a grain size of graphite from 1 nm up to 100 nm), so-called amorphous carbon
  • the substrate 302 can be replaced by a
  • Coating source as part of the coating device 306, can be transported through.
  • the substrate 302 or the metal layer 302 may be provided with constant or variable (e.g., temporally
  • Transport arrangement e.g., rollers
  • Coating area are transported through.
  • the substrate 302 may also be in the
  • Coating 306b are transported out of the coating area again.
  • FIG. 3 b schematically illustrates an application of a
  • a substrate 302 e.g. a metal substrate 302 or a metal layer 304b, according to various
  • the layer 304 is provided, for example, in two layers (as shown in Figure 3b) or in more than two layers (e.g., three layers or four layers, etc.) by means of a coating device 306 (e.g.
  • Coating source or multiple coating sources can be applied. For example, a first
  • Layer 304b (first layer) and thereon a second layer 304a (second layer) are deposited.
  • the composition of the respective layers of the layer 304 can be determined by means of
  • the first layer 304b may comprise a metal (eg, chromium or titanium) or a metal alloy.
  • the first layer 304b may be formed by means of a coating arrangement 306, the coating arrangement 306 being a metal coating.
  • Coating source (which may be more than 50 at% of metal), deposited 306b, and a metal layer (which may be more than 50 at% of metal).
  • the first layer 304b may include a metal buffer layer to increase the adhesion of the
  • the first layer 304b may include carbon, or at least a gradient of the carbon content, such that upon deposition 306b of the layer 304, the carbon content increases (or decreases) with increasing layer thickness.
  • the second layer 304a may be provided, for example, by means of a coating arrangement 306 (may also be referred to as
  • Coating source (which may consist of more than 50 at% of carbon) can be deposited and a carbon layer (containing more than 50 at% of
  • Carbon may be) and also have a gradient of the carbon content, as in Fig.3a
  • layer 304b may be sequentially formed by a plurality of coating sources of different composition (e.g., at least one metal coating source and
  • the coating area (the area on the substrate 302 on which the material of the layer 304, or for film formation is deposited) of at least two of the plurality of coating sources may overlap, so that between the at least two of the plurality of coating sources is a thorough mixing of the deposited materials.
  • a gradient of a composition of the layer 304 (e.g., a gradient of the carbon content) between the at least two of the plurality
  • Coating sources are generated. Vividly
  • Coating source (in the overlap area) are deposited.
  • FIG. 4A illustrates irradiation 400 of layer 304 or generating 400 energy pulses to irradiate layer 304 according to various embodiments.
  • Irradiating 400 of layer 304 or generating 400 energy pulses 308b for irradiating layer 304 may be effected by means of at least one irradiation arrangement 308 (also referred to as irradiation device), wherein the at least one irradiation arrangement 308 comprises at least one irradiation source, for example a light source (eg a laser, a lamp , a flash lamp or an X-ray source) or a source of matter (eg, an electron source or a proton source).
  • the at least one irradiation arrangement 308 can be a pulsed or a
  • a pulsed or a continuous radiation 308b are generated, for example a continuous electron beam 308b by means of an electron accelerator (eg by means of a linear source) or a pulsed flash of light 308b by means of a flash lamp (eg a gas discharge lamp or a Led) .
  • an electron accelerator eg by means of a linear source
  • a pulsed flash of light 308b by means of a flash lamp (eg a gas discharge lamp or a Led) .
  • the irradiation 308b of the layer 304 may be analogous to
  • a process atmosphere eg an inert process atmosphere or a reducing one
  • the substrate 302 may be replaced by a
  • Irradiation region in which the irradiation 308b of the material can be carried out by means of an irradiation source can be transported through.
  • the substrate 302 or the metal layer 302 may be driven by a transport assembly (e.g., rollers) at a constant or variable (e.g., time varying) speed
  • Irradiation be transported through.
  • the substrate 302 may also be transported into the irradiation area and transported out of the irradiation area after the irradiation 308b.
  • the generated radiation 308b or generated energy pulses 308b may be directed, deflected, or deflected by optical equipment (e.g., mirrors, reflectors, deflectors, apertures, or lenses)
  • optical equipment e.g., mirrors, reflectors, deflectors, apertures, or lenses
  • the layer 304 may be uniformly (homogeneously) irradiated (e.g., at a uniform power density) or non-uniformly irradiated, e.g. For example, selected portions of layer 304 may be irradiated, e.g. using a mask.
  • Irradiation device 308 (with, for example, at least one
  • the guided radiation 308b are absorbed by the layer 304 and converted into heat energy.
  • absorbed radiation 308b be greater.
  • a second portion of the radiation 308b, which is not absorbed by the layer 304, may penetrate the layer 304 and strike the surface of the substrate 302, eg, a metal substrate 302, the second portion of the radiation 308b of which Substrate 302 partially absorbed or partially
  • the partially reflected second portion of the radiation 308b may be returned to the layer 304, and also partially from the layer 304
  • the average penetration depth of the radiation 308b into the layer 304 (e.g., the depth of penetration in which more than half of the radiation 308b has been absorbed, e.g., about 63%) may be affected by the nature of the radiation 308b.
  • Energy of the electrons in a range of about 10 keV to about 50 keV have an average penetration depth in a range of about 1 ym to about 10 ym, wherein the penetration depth of the electron beam 308 b can be smaller, the smaller the energy of the electrons.
  • Electron energy of less than 10 keV have a penetration of less than 1 ym.
  • the depth of penetration of may additionally be material dependent and (e.g., non-linear) frequency dependent and have a penetration depth in a range of about 50 nm to about 10 ym, or more than 10 ym.
  • Wavelength of about 500 nm, a penetration depth in graphite depending on the layer thickness in a range of about 50 nm to about 500 nm.
  • the ⁇ is a ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • the Absorption characteristics of the layer 304 may be adjusted such that the layer 304 may be heated by irradiation and the layer 304 may be at least partially structurally altered.
  • the radiation 308b may be monochromatic or the spectral Distribution according to a specification (eg, within a certain frequency range, or wavelength range) can be set by means of a suitable irradiation source.
  • the radiation 308b may be replaced by a
  • a portion of the radiation emitted by the radiation source 308b e.g., a portion of the frequency range
  • the spectral distribution also called spectral
  • Composition) of radiation 308b e.g., photons
  • Composition of radiation 308b are adjusted such that the radiation 308b is primarily from the second layer 304a (e.g.
  • Carbon layer and for the most part (e.g., more than 50%) of the substrate 302, e.g. one
  • Metal substrate 302, or the first layer 304b e.g.
  • the generated radiation 308b may have a wavelength in a range of about 10 nm to about 10 mm, e.g. in a range of about 100 nm to about 1 mm.
  • the time within which the layer 304 may be heated is a predetermined temperature
  • the layer 304 Power of the emitted radiation 308b to irradiate the layer 304 and the penetration depth of the radiation 308b in the layer 304 dependent. If the penetration depth is approximately on the order of the layer thickness, the layer 304
  • pulsed irradiation for example by means of pulsed irradiation within the pulse duration of pulsed irradiation at or above 400 ° C, e.g. over 1000 ° C with respect to the substrate 302, e.g. one
  • Metal substrate 302 are heated.
  • the layer 304 may have reached a maximum temperature at the end of a radiation pulse or at the end of an exposure time, wherein the duration of the radiation pulse may be adjusted to the temperature to be achieved.
  • the radiant energy absorbed by the layer 304 may be dissipated as heat energy to the substrate 302, eg, a metal substrate 302, the rate at which the heat can be delivered to the substrate 302 from the
  • Thermal conductivity of the substrate 302 can be determined. With a sufficient power of the
  • Irradiation source emitted radiation 308b may be the
  • Layer 304 are supplied faster heat energy than this heat energy can be delivered to the substrate 302.
  • a temperature difference between the layer 304 and the substrate 302 in a range of about 50 ° C to about 2000 ° C, e.g. in a range of about 400 ° C to about 1000 ° C.
  • the heat energy introduced into the layer 304 per irradiation pulse or per irradiation can be regulated or set. Furthermore, after irradiation, the
  • Temperature equilibrium is reached (e.g., the temperature of layer 304 and substrate 302 is equalized).
  • the volume of the substrate 302 in which the heat energy is distributed can be significantly greater than the volume of the layer 304, e.g.
  • the volume of the substrate 302 may be more than 10 times, more than 100 times, or more than 1000 times the volume of the layer 304. Therefore, the thermal energy distributed in the volume of the substrate 302 may result in little heating of the substrate 302 during degradation of the substrate
  • Temperature difference (eg when adjusting the temperature) between substrate 302 and layer 304 lead. For example, balancing the temperature difference to a Heating of the substrate 302 of less than 200 ° C, for example, less than 100 ° C, for example, less than 50 ° C.
  • the layer 304 can be briefly strongly heated, wherein the average temperature of the substrate 302 under a
  • the time intervals of the irradiation e.g. the time intervals between the irradiation pulses 308b or energy pulses 308b, be set up such that the substrate 302 registered during the irradiation
  • thermal energy may be released to the environment (e.g., to the surrounding process atmosphere or to the transport assembly).
  • a renewed or repeated irradiation can take place, wherein an average temperature of the substrate 302 can remain below a maximum value.
  • an embossed or corrugated substrate 302 such as a corrugated sheet 302 or
  • Profile sheet 302 to be processed which may have a limited dimensional stability when heated.
  • composition of the layer 304 may be one
  • Carbon in layer 304 is changed (conversion rate).
  • conversion rate For example, incorporating hydrogen (or other constituents of the respective process atmosphere) from the process atmosphere at deposition 306b into layer 304 may increase or decrease the conversion rate Proportion of a metal in the layer 304 (eg by means of
  • FIG. 4B illustrates irradiation 400 of layer 304 or generating energy pulses 308b to irradiate layer 304 according to various embodiments, wherein a portion of layer 304 may be irradiated.
  • the irradiation of a portion of the layer 304 may, for example, by
  • the irradiation angle (the angle at which the radiation 308b generated by the at least one irradiation arrangement 308 strikes the substrate 302) can be set or adjusted.
  • the amount of radiation 308b absorbed in the layer 304 may be increased by tilting or impinging the radiation 308b onto the layer 304, wherein the path that the radiation can travel within the layer 304 may be increased by setting the irradiation angle.
  • Irradiation source generated radiation 308b several areas of the layer 304 successively irradiate, e.g., the continuous or pulsed radiation 308b may be over the
  • Surface of layer 304, or the radiation 308b generated by a plurality of radiation sources may simultaneously irradiate multiple areas of layer 304.
  • the structure of the layer 304 and thus the absorption properties of the layer 304 can be changed.
  • the mean penetration depth of the Increase or decrease radiation 308b so that the temperature of layer 304 reached upon irradiation may decrease (or increase) due to the structural change of layer 304.
  • Fig. 5A illustrates the processing 500 of a substrate 302, e.g. a metal layer 302 (e.g., the metal layer of a metal-coated substrate 302) or a metal layer 302
  • a substrate 302 e.g. a metal layer 302 (e.g., the metal layer of a metal-coated substrate 302) or a metal layer 302
  • Metal substrate 302 wherein the substrate 302 may be transported through a coating area, e.g. along a
  • the substrate 302 may be transported through a coating area 306 (eg with one or more coating sources) in a coating area through an irradiation area in which the layer may be irradiated by means of an irradiation device 308 (eg with one or more irradiation sources) , eg along a direction 501.
  • a coating area 306 eg with one or more coating sources
  • an irradiation device 308 eg with one or more irradiation sources
  • the surface of the substrate 302 e.g. the metal layer 302 or the metal substrate 302 which is coated and irradiated according to various embodiments are to be understood as the surface of a metal, i. as a metal surface.
  • the substrate 302 may be a tape substrate 302 or a film 302 which may be replaced by a tape substrate 302
  • Processing arrangement for processing (coating and
  • Irradiation of the substrate 302, e.g. through a vacuum chamber or vacuum chamber assembly, e.g. from roll to roll.
  • multiple substrates 302, e.g. Metal substrates 302 are successively transported through a processing arrangement, e.g. in the form of plates, e.g. carried by a carrier
  • the substrate 302 eg, a metal substrate 302 may
  • a width perpendicular to the direction of transport
  • a width perpendicular to the direction of transport
  • a width in a range of about 0.01 m to about 7 m, e.g. in a range of about 0.1 m to about 5 m, e.g. in a range of about 1 m to about 4 m and further a length (parallel to
  • Transport direction of more than 0.01 m, for example more than 0.1 m, for example more than 1 m or eg more than 10 m.
  • the substrate 302 may have an area (to be coated) in a range of about 10 cm 2 to about 100 m 2 or more than 100 m 2 .
  • the coating source (s) may be tubular sputtering cathodes having a width in a range of about 1 m to about 5 m.
  • the radiation source can be a
  • one layer 304 on the substrate 302 e.g. one
  • Metal substrate 302 are deposited continuously.
  • the substrate 302 may be only partially coated during transport through the coating area.
  • the coating can be interrupted by means of a diaphragm or partially exposed.
  • the native oxide layer of substrate 302, eg, a metal substrate 302 may be removed, eg, by polishing, plasma etching, chemical etching, or chemical reduction (eg, by means of a suitable gas). By removing the oxide layer, an electrical contact resistance between the coated layer 304 and the substrate 302 can be reduced.
  • 5B illustrates the processing 500 of a substrate 302 (e.g., a metal layer 302 or a metal substrate 302) according to various embodiments, wherein the layer 304 may be multilayer deposited by a plurality of coating sources 316a, 316b.
  • the layer 304 may be two-layered by means of two coating sources 316a, 316b or by means of three coating sources (not shown).
  • a metal layer 304b (which can consist for example of more than 50 at% of chromium or titanium) and by means of a second coating source 316b a carbon layer 304a (which may for example consist of more than 50 at% of carbon ) are deposited. Further, after deposition of carbon, the two-layer carbon-metal layer 304a, 304b may be irradiated, so that in the
  • Carbon layer for example graphite or
  • Nanocrystalline graphite can be formed.
  • a metallic coating of an uncoated substrate 302 e.g. a glass substrate, plastic substrate or ceramic substrate.
  • a metal-coated substrate may or may not be formed by means of the first coating source 316a.
  • first coating source 316a and the second coating source 316b may have an overlapping coating area such that at the common contact area between the
  • Metal-carbon gradient can arise. Further, the plural coating sources and the
  • Irradiation device 308 (with at least one
  • Irradiation source may be arranged such that after the deposition and irradiation of a first layer, a second layer can be deposited, which can optionally be irradiated by means of a further irradiation source. This can be beneficial when using layers
  • irradiation parameters e.g., wavelength of the pulse duration of the irradiation
  • irradiation of different layers also referred to as layers
  • Fig. 6A illustrates a processed substrate 600, e.g. a machined metal substrate 600 or a machined metal layer 600, according to various embodiments, wherein the substrate 302 can be machined on both sides.
  • the substrate 302 may be an embossed or corrugated substrate 302 which may have a curved, corrugated, and / or angled profile.
  • the substrate 302 may include, for example, an embossment depth or
  • a substrate 600 processed according to various embodiments may be advantageously used when used as a bipolar plate (e.g.
  • Bipolar plates provide in one
  • FIG. 6B illustrates an assembly 650 of processed substrates 600 or processed metal layers 600 according to FIG various embodiments in a fuel cell and illustrates the schematic structure of an insulated
  • Fuel cell (wherein a stacking unit 650 is shown by several stackable units of a fuel cell that can be coupled together).
  • the fuel 602 e.g., hydrogen
  • the fuel 602 may be passed through a gas diffusion layer 608 (gas diffusion layer, GDL), e.g. by graphitic electrically conductive
  • bipolar plates in low-temperature fuel cells such as polymer electrolyte membrane fuel cells (PEM) or proton exchange membrane fuel cells (proton exchange membrane) can account for about 40% of the total manufacturing cost of a stacking unit (stack cost) and about 80% determine the total weight.
  • PEM polymer electrolyte membrane fuel cells
  • proton exchange membrane fuel cells proton exchange membrane
  • stack cost the total manufacturing cost of a stacking unit
  • conventional bipolar plates may be graphite, brittle and have a thickness in one
  • Range of about 4 mm to about 6 mm which may be relatively thick compared to a stacking unit.
  • bipolar plates of substrates such as metal substrates 302 (e.g., austenitic stainless steel substrates 302 only a few hundred ym thick) are of reduced thickness, however, e.g. be passivated by means of a protective layer in order to be used in fuel cells can.
  • metal substrates 302 e.g., austenitic stainless steel substrates 302 only a few hundred ym thick
  • metal substrates 302 are of reduced thickness, however, e.g. be passivated by means of a protective layer in order to be used in fuel cells can.
  • Bipolar plates in fuel cells can be seen in that metal substrates can intrinsically have no (or a negligible) gas permeability, can have a high electrical and thermal conductivity and can be processed (produced) very economically.
  • a major disadvantage of conventional metal substrates for use as bipolar plates in fuel cells can be seen inter alia in that in
  • Thickness of the native oxide layer of the stainless steel in the operation of fuel cells may increase, which may lead to an undesirable power dip (of the fuel cell).
  • a functional coating greatly minimizes the corrosive action of the metal substrates.
  • Graphitic amorphous carbon may be in the range
  • Operating temperature of low temperature fuel cells 650 provide excellent corrosion protection, e.g. already at layer thicknesses greater than 20 nm.
  • Such a coating 304 e.g., a carbon layer
  • peeling effects may occur.
  • a weak adhesion of the layer to the stainless steel substrate can be caused mainly due to a high internal stress and thereby be regarded as the main cause of separation effects.
  • Remedy can be provided, according to various embodiments, by means of thin metallic buffer layers 304a, such as titanium or chromium buffer layers, or thin Ti: C (carbon-titanium mixture) or Cr: C (carbon-chromium mixture) buffer layers or gradient buffer layers (US Pat. the May have gradients in the proportion of carbon).
  • thin metallic buffer layers 304a such as titanium or chromium buffer layers, or thin Ti: C (carbon-titanium mixture) or Cr: C (carbon-chromium mixture) buffer layers or gradient buffer layers (US Pat. the May have gradients in the proportion of carbon).
  • the internal stress / strain of the carbon (the carbon layer 304b) to the substrate 302, e.g. a metal substrate 302, toward continuously degraded and so the adhesion of the layer can be increased.
  • Interfacial resistances or contact resistances also referred to in the literature as ICR, Interfacial Contact Resistance
  • applied functional layer system can be in a range from about 10 mu cm 2 to about 20 mu cm 2 at a compressive force of 150 N / cm 2 (GDL-adjusted). With the same compressive force, values between 0.5 cm 2 and 10 cm 2 can be achieved. Alternatively, the
  • the interfacial resistance of the processed substrate 302 may be less than about 100 mu-cm, eg, less than 50 mu-cm 2 .
  • the interfacial resistance may be, for example, a resistance that occurs during
  • the resistivity of the layer 304 may be less than 100 ⁇ mm 2 / cm, eg less than 20 ⁇ m 2 / cm.
  • ICR values can be obtained, for example, using substrates made of stainless steel SUS316L or according to DIN 1.4404 with a thickness (substrate thickness) of 100 ⁇ m. If stainless steel (ie a stainless steel material) with a different chemical composition and / or substrate thickness is used, slightly different values may occur.
  • the measurement of the contact resistance (ICR) can be done on embossed substrates 600 (eg embossed panels) or alternatively on unembossed substrates 600. The measurement of the contact resistance can be done in combination with a
  • GDL-cleaned can be understood as meaning that the contact resistance of the processed substrate 600 is cleaned up from the influence of the gas diffusion layer 608. That that a GDL-adjusted
  • the contact resistance can be adjusted by the influence of the measuring method.
  • the machined substrate 600, or the gas diffusion layer 608, can be contacted on both sides by means of a graphite foil for measuring the contact resistance.
  • a graphite foil for measuring the contact resistance.
  • two graphite foils can be brought into contact with one another and their contact resistance determined, which is referred to as first contact resistance in the context of the combination measurement.
  • Gas diffusion layer 608 which on both sides with
  • the first contact resistance is subtracted from the second contact resistance, which is a third in the context of the combination measurement
  • Transition resistance indicates the contact resistance of the processed substrate 600 itself, i. GDL-adjusted describes.
  • Stainless steel substrates 302 shapes.
  • the main disadvantage can be seen in the fact that due to the
  • Carbon layers 304a on substrates such as e.g.
  • Metal substrates 302 for use in fuel cells may vary according to various embodiments
  • Methodologies can be used.
  • Promising properties can be applied, for example, by means of CVD (Chemical Vapor Deposition) or PVD (Physical Vapor Deposition) methods.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • PVD Physical Vapor Deposition
  • Common PVD processes are e.g. sputtering or that
  • Electron beam evaporation According to various embodiments, both the
  • carbon layers 304a may become increasingly graphitic
  • NC graphite e.g., NC graphite, nano-crystalline graphites.
  • size of NC graphite clusters grain size of nanocrystalline graphite
  • Bipolar plates 600 can have a low electrical
  • coating processes may be at higher temperatures or active substrate heating, respectively
  • the maximum temperature input e.g., the maximum temperature to which a pre-stamped bipolar plate 600 may be heated
  • the maximum temperature input may be severely limited.
  • pre-stamped bipolar plate 600 beyond a threshold or maximum value may result in unwanted deformation of bipolar plate 600, thereby increasing the use of heat input to improve the electrical properties (of carbon layers 304a ) can not be used all-inclusive, or may be limited.
  • Irradiating are selectively heated, whereby a
  • Modification of the chemical bonding of the carbon can be achieved so that in particular embossed substrates 302, such as e.g. embossed metal substrates 302, their original
  • an ultra-short energy pulse in the form of light quanta can non-destructively strike the surface of the coated substrate 600, whereby a stamped thin substrate, e.g. Stainless steel substrate, a (thermally induced) any relaxation can not follow because in the volume necessary for the deformation
  • Heat energy can not exceed a sufficient threshold.
  • the deposited energy can concentrate at a pulse duration of about 1 ms at the surface down to a depth of a few micrometers, in which the resulting dynamics for modifying the chemical bond is needed.
  • the energy initially located at the surface can then flow towards the substrate 302 and decrease in time and place
  • the energy pulse can only lead to a minimal increase in the temperature of the entire substrate 302.
  • various parameters such as amount of energy, pulse duration and pulse shape (temporal energy profile or temporal
  • Power profile of the flash of light can be the structural
  • pulsed lasers can be used which can allow a significantly shorter exposure time than 1 ms,
  • irradiation of a substrate 302 may be carried out in a vacuum at a pressure of about 9-10 -6 mbar.
  • the contact resistance of the substrate 302 may remain substantially unchanged in this case, by irradiating a substrate 302, the corrosion protection by the layer may be substantially improved.
  • the corrosion protection can be determined by means of a corrosion test in which the substrate 302 is exposed to a strongly corrosive environment.
  • the substrate 302 may be at 80 ° C for about 100 hours
  • the bath may have a pH of about 4.
  • the first contact resistance before the corrosion test and a second contact resistance after the corrosion test can be measured. Based on the difference of the first
  • Transition resistance to the second contact resistance may be closed to changes in the treated substrate 302. For example, a deterioration of the
  • Transition resistance may be an indication that the The contact resistance of a component with the treated layer 304, for example a fuel cell, will deteriorate in the course of operation, which may impair its efficiency. The more the contact resistance through the
  • Corrosion test is deteriorated, the smaller the corrosion resistance of the layer 304 may be.
  • the contact resistance of a layer 304 If, for example, the irradiation of the layer 304 is dispensed with, the contact resistance of a
  • coated unirradiated substrate i.e., before it was irradiated
  • the corrosion test e.g. in a range of a few percent to a few factors, i. increase or even double, triple or quadruple by a few percent.
  • Embodiments for treating the substrate 302 may be achieved such that the contact resistance of the substrate 302 before the irradiation is substantially equal to the contact resistance of the substrate 302 after the irradiation. In contrast to unirradiated substrates, the
  • a functionally coated substrate 302 may be provided, or its junction resistance in one
  • Fuel cell on the one hand and on the other in the course of operation improve, which can increase its efficiency.
  • Fig. 6C illustrates an arrangement of processed
  • Substrates 600 e.g. Metal substrates 600 or machined
  • Metal layers 600 according to various embodiments in a fuel cell 650.
  • the Fuel cell was charge separation 618 by the
  • Electrolyte membrane 614 Membrane Electron Unit: MEA
  • anode 612 or cathode 616
  • GDL 608 are tapped or contacted by bipolar plates 600, which are processed in accordance with various embodiments, such that a fuel cell stack unit has low internal resistance and can have a high power yield.
  • Fig. 7 illustrates a schematic representation of a spectroscopic analysis 700 of differently processed substrates, e.g. differently processed metal substrates or differently processed metal layers, according to various embodiments. It can by means of
  • the proportion of sp hybridized carbon in the layer step by step 712, 714, 716 are increased, which IQ / IG 720 may lead to a change in the position of the LG _ Peaks 710 and the intensity ratio.
  • the layer may be structurally altered 714 such that the layer may include nanocrystalline carbon 706 or, ultimately, graphite 708.
  • Fig. 8A schematically illustrates a processing arrangement 800 for processing a substrate 812, e.g. one
  • a processing assembly 800 for processing a substrate 812 may include a vacuum chamber 802 for providing a vacuum by means of a vacuum pump assembly coupled to the vacuum chamber 802. Further, the vacuum chamber 802 may include an access area 802z and / or an exit area 802a, with the substrate 812 passing through the access area 802z and / or
  • Exit region 802 a through into the vacuum chamber 802 and / or can be transported out of the vacuum chamber 802 out, for example, along a direction 801. Further, the substrate 812 in a coating area 803 of
  • the substrate 812 may pass through the coating area 803 and / or through the
  • Irradiation region 805 are transported through, for example, along a Substrattransportraum 801. Further, a processing arrangement 800 a in the
  • Vacuum chamber 802 arranged coating device 804 for applying a carbon-containing layer on a substrate 812 in the coating area 803.
  • a processing assembly 800 may have a disposed in the vacuum chamber 802 irradiation device 806 for pulsed irradiation of the carbonaceous layer in the irradiation area 805, wherein the irradiation device 806 may be configured such that by means of
  • the coating apparatus 804 may, as described above, one or more coating sources
  • Coating device 804 comprises one of: a sputtering source (e.g., a magnetron), a sputtering source (e.g., a magnetron), a sputtering source (e.g., a magnetron), a sputtering source (e.g., a magnetron), a sputtering source (e.g., a magnetron), a sputtering source (e.g., a magnetron), a sputtering source (e.g., a magnetron), a sputtering source (e.g., a magnetron), a sputtering source (e.g., a magnetron), a sputtering source (e.g., a magnetron), a sputtering source (e.g., a magnetron), a sputtering source (e.g., a magnetron), a sp
  • a laser beam evaporator an electron beam evaporator, a thermal evaporator (e.g., an induction evaporator or a resistance evaporator), a
  • the irradiation device 806 may, as described above, comprise one or more irradiation sources, e.g.
  • the irradiation device 806 may include one of: an electron beam source, a gas discharge lamp, an X-ray source, a laser (e.g., a continuously operated laser or a pulsed-powered laser), a light emitting diode, a light emitting diode
  • Proton beam source or a flashlight bulb Proton beam source or a flashlight bulb.
  • Processing arrangement 800 for processing a substrate 812 have a plurality of vacuum chambers 802, wherein the
  • Coating area 803 and the irradiation area 805 may be provided in different vacuum chambers of the plurality of vacuum chambers 802.
  • Fig. 8B illustrates a side view or
  • the processing arrangement 800b illustrated in FIG. 8B largely corresponds to that illustrated in FIG. 8A Processing assembly 800, wherein the substrate 812 is processed on both sides.
  • the substrate 812 may be a metal substrate and / or a metal-coated substrate, eg, a metal-coated plastic substrate or a metal-coated glass substrate, which may be attached to
  • the processing assembly 800b illustrated in Fig. 8B may be configured to process the substrate, e.g. in a vacuum.
  • the processing arrangement 800b can have a
  • the vacuum chamber 802 may be configured to provide a vacuum.
  • the vacuum chamber 802 may be coupled to a pump system (not shown), so that within the
  • Vacuum chamber 802 a vacuum (i.e., a pressure less than
  • the vacuum chamber 802 may be configured such that the
  • Vacuum chamber 802 (e.g., pressure, temperature, gas composition, etc.) can be adjusted or regulated during the treatment.
  • the vacuum chamber 802 can do this, for example
  • the gas may be supplied to the vacuum chamber 802 via a gas supply to form a process atmosphere in the vacuum chamber 802.
  • the processing assembly 800b may further include two in the
  • Vacuum chamber 802 arranged coating devices 804 (also as a first coating device and second
  • the processing assembly 800b may further comprise two in the
  • the irradiation devices 806 may be configured such that by pulsed irradiation the bicarbonate-containing layers 304 may be heated. For this, the irradiation devices 806 can generate and emit radiation with sufficient energy.
  • the processing arrangement 800b may further comprise a
  • Transport device 822 have to transport the substrate.
  • the transport device 822 may include a plurality of transport rollers 822r on which the substrate 812 may be transported.
  • the transport device 822 may be arranged and arranged such that it can transport the substrate 812 along a transport plane in a direction 801.
  • the substrate 812 may be transported through the coating area 803 and through the irradiation area 805.
  • the transport device 822 may be arranged and arranged to transport the substrate 812 between the two coating devices 804. In other words, the transport plane extends between the two coating devices 804.
  • the transport device 822 may be arranged and arranged to transport the substrate 812 between the two irradiation devices 806. In other words, the transport plane extends between the two irradiation devices 806.
  • a first layer 304 having a first absorption coefficient may be formed on or over an upper surface 302a of the substrate 302, and a second layer 904 may be formed with a second one
  • Absorption coefficients are formed on or over a bottom 302 b of the substrate.
  • the application of the first layer 304 and the second layer 904 may occur substantially simultaneously or at a time interval from one another.
  • the application 306b of the first layer 304 may include a first coating arrangement 306 (may also be the first
  • Coating device can be designated) and the application 906b of the second layer 904 can be carried out with a second coating arrangement 906 (can also be referred to as the second coating device).
  • Irradiation 308b of the first layer 304 may be carried out with a first irradiation arrangement 308 and the irradiation 908b of the second layer 904 may be performed with a second irradiation arrangement 308b
  • Irradiation arrangement 908 take place.
  • the irradiation 308b of the first layer 304 may be performed such that the first layer 304 is at least partially structurally altered.
  • the irradiation 908b of the second layer 904 may take place such that the second layer 904 is at least partially structurally changed.
  • the pulsed irradiation absorbs a first energy according to the first absorption coefficient from the first layer 304.
  • the first energy may cause heating of the first layer 304.
  • the heating of the first layer 304 may also be the top surface 302a of the
  • Substrate 302 are heated.
  • the heating of the top 302a of the substrate 302 may cause thermal expansion of the top surface 302a of the substrate 302, ie
  • the substrate 302 may curve downwardly (i.e., the substrate 302 curves about an axis that extends below the substrate 302).
  • a second energy is absorbed by the second layer 904 according to the second absorption coefficient.
  • the second energy may cause heating of the second layer 904.
  • the lower surface 302b of the substrate 302 may also be heated. The heating of the bottom 302b of
  • Substrate 302 may cause thermal expansion of bottom surface 302b of substrate 302, i. lead to mechanical stresses within the bottom surface 302b of the substrate 302, which mechanically stress the substrate 302.
  • the substrate 302 may be replaced by the
  • thermal curvature of the top surface 302a upward i.e., the substrate 302 curves about an axis that extends above the substrate 302).
  • Thermal energy can also be referred to as thermal distortion or thermal stress.
  • curving the substrate 302 upward may compensate for the downward curvature of the substrate 302. It can thus be achieved that the resulting curvature of the substrate 302 after the irradiation 308b of the first layer 304 and after the irradiation 908b of the second layer 904 in FIG
  • a ratio of the smaller of the two values (eg, the two energies) to the larger of the two values is in a range of about 80% to about 100%.
  • the ratio of the smaller of the two values to the larger of the two values may be greater than about 85%, eg greater than 90%, eg greater than 95%, eg greater than 99%.
  • the first layer 304 is substantially the same amount
  • Energy like the second layer 904 (in other words, the first energy is substantially the same as the second energy) may be absorbed, e.g. the first
  • Irradiation device 308 generate and / or emit energy (also referred to as first emission energy) that is substantially the same as energy that second irradiation device 908 generates
  • Absorption coefficient be substantially equal to the second absorption coefficient.
  • Irradiation device 908 generated and / or emitted energy are measured (i.e., e.g.
  • Irradiation device 308, 908 is emitted).
  • Emission energy substantially equal to a ratio of the second absorption coefficient to the second emission energy.
  • a ratio of the second absorption coefficient to the second emission energy substantially equal to a ratio of the second absorption coefficient to the second emission energy.
  • the first energy may define a first energy density which describes which energy is irradiated per area.
  • the area can be, for example, the irradiated area of a layer 304, 904, or by the size of the
  • the first irradiation 308b, or the second irradiation 908b, for example, may have an energy density in a range of approximately
  • Range from about 1 J / cm 2 to about 3 J / cm 2 eg in a range from about 1.5 J / cm 2 to about 2.5 J / cm 2 , eg in a range of about 2 J / cm 2 to about 2.5 J / cm 2 .
  • the corresponding energy densities may be analogous to those above
  • the irradiated area may have a size in a range of about 100 cm 2 (eg 10 cm x 10 cm) to
  • the irradiation 308b, 908b may be performed such that over the irradiated area, a critical energy or energy density required to convert a layer 304, 904 is exceeded and is transferred to the layer 304, 904, ie from the Layer 304, 904 is absorbed.
  • a critical energy or energy density required to convert a layer 304, 904 is exceeded and is transferred to the layer 304, 904, ie from the Layer 304, 904 is absorbed.
  • the bending of the substrate 302 and the associated mechanical stresses can cause irreversible changes in the substrate
  • Substrate 302 occur. For example, you can
  • Dislocations are formed whose formation is not reversible. In other words, the substrate can be plastically deformed. These irreversible changes can lead to the smallest near-surface curvature
  • Microcracks in the coating and / or the substrate 302 can be generated, which can produce corrosion channels and so affect the corrosion protection by the layer 304, or the corrosion resistance of the
  • thermal load on its upper side 302a and lower side 302b are substantially balanced.
  • Irradiation 308b with a time shift (in other words with a time offset) to the Irradiation 908b of the second layer 904 (also referred to as second irradiation 908b), which is smaller than the duration of the first irradiation 308b and / or of the second irradiation 908b.
  • the time shift can be
  • Irradiating 908b be defined.
  • the time shift may be less than 30% of the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b, e.g. less than 25% of the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b, e.g. less than 20% of the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b, e.g. less than 15% of the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b, e.g.
  • the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b less than 10% of the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b, e.g. less than 5% of the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b, e.g. less than 2% of the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b, e.g. less than 1% of the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b.
  • first irradiation 308b and the second irradiation 908b may overlap one another, e.g. greater than about 70%, e.g. greater than about 80%, e.g. to more than about 90%.
  • the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b may depend on the type of irradiation.
  • the duration of the first irradiation 308b and / or of the second irradiation 908b may depend on the energy with which the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b is to take place, ie what amount of energy into the first layer 304 and / or the second layer 904 is to be transmitted.
  • the first irradiation 308b, or the second irradiation 908b may be by means of an energy pulse (eg, a flash of light) having a pulse duration in a range of about 100 ys to about 600 ys, eg, in a range of about 200 ys to about
  • an energy pulse eg, a flash of light
  • the pulse duration in a range of about 100 ys to about 600 ys, eg, in a range of about 200 ys to about
  • 500 ys e.g. in a range of about 300 ys to
  • the duration of the irradiation can correspond to the pulse duration.
  • the time shift may be less than about 90 ys, e.g. less than about 80 ys, e.g. less than about 60 ys, e.g. be less than about
  • the pulse duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b is about 300 ys.
  • the pulse duration of the first irradiation 308b may be substantially equal to the pulse duration of the second irradiation 908b.
  • the pulse duration of the first irradiation 308b may be different in magnitude than the pulse duration of the second
  • Irradiating 908b e.g. half the size.
  • the power of the first irradiation 308b may be twice the power of the second irradiation 908b to achieve equal energy inputs.
  • the time shift may or may not be defined by the shorter duration of the irradiation.
  • the first irradiation 308b may alternatively be by means of multiple energy pulses, i. a group of energy pulses.
  • the group of energy pulses can at least a first
  • the duration of the irradiation may be defined from the time interval of the first energy pulse to the last energy pulse of the first irradiation 308b.
  • the duration of the second irradiation 908b may be defined.
  • the energy pulses of a group of energy pulses can overlap one another or at least in a short sequence
  • Irradiation interval is summarized.
  • Irradiating 908b may have a value in the range of about 100 ys to about 10 ms, e.g. in a range of about 200 ys to about 1 ms, e.g. in a range from about 300 ys to about 500 ys.
  • the substrate 302 may be continuously irradiated through the irradiation region 805 (analogous to FIG.
  • Coating area 803) are transported. At this time, the areas sequentially irradiated by the first irradiation 308b may overlap each other, and the areas irradiated successively by the second irradiation 908b may overlap each other.
  • simultaneous first irradiation 308b and second irradiation 908b may also overlap one another (i.e., when projected onto each other, along a
  • FIG. 10 illustrates a side view
  • a cross-sectional view of a substrate 302 in a method 1000 for processing a substrate 302 according to various embodiments.
  • the first layer 304 may be connected by means of a first
  • Coating arrangement 306 are deposited in multiple layers, as described above. This can be the first
  • the first coating source 316a may be, for example, a
  • Carbon source and the second coating source 316b may be, for example, a metal source.
  • the first layer 304 may include a first sub-layer 304a, e.g. a carbon layer, and a second sub-layer 304b, e.g. a metal layer. Further, as described above, the first coating source 316a and the second coating source 316b may have an overlapping coating area such that a material gradient is formed at the common contact area between the first sub-layer 304a and the second sub-layer 304b of the first layer 304.
  • the second layer 904 may be multilayer deposited by a second coating arrangement 306 as previously described. This can be the second
  • the third coating source 916a may be a carbon source
  • the fourth coating source 916b may be a metal source, for example.
  • the second layer 904 may include a first sub-layer 904a, eg, a carbon layer 904a, and a second sub-layer 904b, eg, a metal layer 904b.
  • the third coating source 916a and the fourth coating source 916b may have an overlapping coating area such that a material gradient is formed at the common contact area between the first sub-layer 904a and the second sub-layer 904b of the second layer 904.
  • Layer 904 may be irradiated 308b, 908b of the first layer 304 and the second layer 904, as described above.
  • the second layer 904 may be formed identically to the first layer 304, or may be formed, e.g. of the same thickness and of the same material, e.g. with the same chemical composition, e.g. with the same stoichiometry. Thus, it can be achieved that the first absorption coefficient is equal to the second absorption coefficient.
  • the second layer 904 may alternatively be or may be different than the first layer 304, e.g. with a different thickness and / or material (e.g., oxide), e.g. with another chemical
  • composition e.g. with a different stoichiometry, e.g. according to the first absorption coefficient.
  • the second layer 904 may be composed to have a suitable absorption coefficient, e.g. essentially the same as the first absorption coefficient
  • Figs. IIA and IIB respectively illustrate one
  • the graph 1100a illustrated in FIG. IIA shows a refractive index 1103 (may also be referred to as a refractive index) of a layer as a function of the wavelength 1101 (may also be referred to as a spectrum) of
  • the wavelength 1101 is given in nanometers (nm).
  • the layer may e.g. to be a carbon layer. Alternatively or additionally, the layer may comprise or be formed from amorphous carbon.
  • the layer may comprise or be formed from graphite.
  • the layer may comprise or be formed from nanocrystalline graphite.
  • the layer may comprise or be formed from tetrahedral carbon.
  • the layer may, for example, have a layer thickness in a range from about 50 nm to about 200 nm, e.g. in a range of about 60 nm to about 150 nm, in a range of about 70 nm to about 90 nm, e.g. about 79 nm.
  • the layer may be formed on or over a substrate, e.g. a metal substrate or a glass substrate.
  • the curve 1004 describes the wavelength-dependent real part of the refractive index 1103 and the curve 1006 describes the wavelength-dependent imaginary part of the refractive index 1006 (also referred to as the extinction coefficient).
  • the extinction coefficient can be considered as a path-length measure of the weakening of electromagnetic
  • Waves are understood when passing through a medium.
  • the weakening can be done by scattering and absorption. If the proportion of scattering can be neglected
  • the diagram 1100b illustrated in FIG. IIB shows an absorption coefficient 1105 of a layer which has been described above as a function of the wavelength 1101 (may also be referred to as a spectrum) of FIG.
  • the wavelength 1101 is given in nanometers (nm).
  • the absorption coefficient 1105 is given in reciprocal centimeters (cm -1 ).
  • an irradiation source e.g. a photon source, such as a flashlamp, may be designed to be mainly light in a range (i.e., spectral)
  • composition of about 300 nm to about 700 nm and emitted.
  • the irradiation source may generate and emit light in the infrared, ultraviolet, and / or visible range, e.g. a layer 304 (may also be referred to as an absorptive layer) has a matching one
  • the absorption layer can clearly be seen as a layer
  • reflected e.g. which absorbs more than twice as much radiation as reflected.
  • FIG. 12 illustrates a schematic diagram 1200 of structural properties of a layer (not shown) in a method of processing a substrate according to various embodiments.
  • the axis 1201 indicates the relative
  • the point 1 / 3-0 corresponds to a relative proportion of sp hybridized carbon in the layer of 0% and an atomic fraction of hydrogen in the layer of 0%.
  • Point 1-100 corresponds to a relative proportion of sp
  • Point 3-100 corresponds to a relative proportion of sp
  • the region 1112 denotes a layer composition in which graphite is formed. That that the carbon in the layer is mainly or completely in graphite configuration.
  • the region 1114 denotes a layer composition in which amorphous carbon
  • the area 1116 denotes a
  • Carbon is formed. This means that the carbon in the layer is mainly or completely in the amorphous configuration and has additionally taken up hydrogen.
  • the region 1118 denotes a layer composition in which tetragonal carbon is formed. That is, the carbon in the layer is mainly or completely in tetragonal configuration.
  • the region 1122 denotes a layer composition in which diamond is trained. That is, the carbon in the layer is mainly or completely in diamond configuration.
  • the term "principal" may be understood in this context to mean that more than 90% of the carbon atoms are in a particular configuration.
  • FIG. 13 is a side view or cross-sectional view of a processing assembly 1300 in a method of processing a substrate 302 according to various embodiments or in a method of processing a substrate 302 according to various embodiments.
  • the vacuum chamber 802 may include or may be formed as a so-called RTP module 1304 (also referred to as an RTP compartment).
  • the RTP module 1304 may be configured to expose a substrate 302 therein.
  • the RTP module 1304 may include a gas supply that allows gas of a defined chemical composition (gas composition) to be supplied so that in the RTP module 1304, the gas composition may be regulated or controlled.
  • gas composition gas composition
  • the RTP module 1304 may have one or more gas separation walls.
  • the gas provided in the RTP module 1304 may include or be formed from air, or may include or form an inert gas. Alternatively or additionally, in the RTP module 1304 provided gas, ie the provided therein
  • Process atmosphere have a pressure which is less than 0.3 mbar. In other words, vacuum may be provided in the RTP module 1304.
  • the gas provided in the RTP module 1304 may have a pressure which is less than 0.1 mbar, for example less than 10 -2 mbar, eg less than 10 -3 mbar, eg less than 10 -4 mbar, eg less than 10 "5 mbar.
  • irradiation also known as
  • Energy application may be in air, under inert gas and / or in vacuum (e.g., with a pressure less than
  • the substrate 302 may be on or in a carrier 1302 (also referred to as carrier or
  • the carrier 1302 may include, for example, substrate receiving areas for receiving substrates 302, wherein in each
  • Substrate receiving area in each case a substrate 302 may be included or may be.
  • the substrate receiving areas may be formed, for example, in the form of a depression in the carrier 1302. It can thereby be achieved that a plurality of smaller substrates 302 can be treated economically by means of a processing system 1300 designed for larger substrates 302.
  • the carrier 1302 may have a through opening in each of the substrate receiving regions, which exposes the underside of the substrate 302, so that a two-sided treatment of the substrates 302 may take place.
  • the irradiation devices 308, 908 can each have one field, ie an array, of a plurality of flash lamps, which can be aligned, for example, parallel to one another. In this case, the irradiation devices 308, 908 may also be used as exposure devices or RTP units
  • the substrates 302 Prior to irradiating the substrates 302 carried by the carrier 1302, the substrates 302 may have been coated as previously described. In other words, these may be functionally coated substrates 302.
  • intrinsic stress in a substrate 302 may occur due to laterally high energy densities and the concomitant change in the mechanical stresses in the near-surface layer.
  • there will be a concave curvature of the substrate i.e., directed away from the radiation.
  • microcracks occur that are not reversible and a
  • the layer and / or the substrate e.g. in the form of a bipolar plate.
  • the substrate e.g. a
  • the RTP units may be disposed opposite each other, and may at the time of irradiation (in other words, the
  • Substrates 302, or a substrate in the form of a band, or a film it may be centrally, ie positioned between the RTP units. As a result, it can be achieved that on the top side 302 a of the substrate 302
  • transferred (in other words deposited or registered) energy is substantially the same as that on the
  • Due to the substantially equal energy inputs can be a deformation (deformation), or one-sided
  • Bipolar plates e.g. embossed or unembossed

Abstract

The invention relates to a method (100, 200, 1000) for machining a metal surface of a substrate (302) or of a metal substrate, wherein the method (100, 200, 1000) can comprise the following: applying a layer (304) onto the metal surface (302) or onto the metal substrate (302), wherein the layer (304) can contain sp2 hybridized carbon and/or sp3 hybridized carbon, wherein the layer (304) can have a carbon content of more than 30 at%; and the pulsed irradiation of the layer (302) such that the layer (302) can be heated, and the layer (302) can be structurally changed, at least in part.

Description

Beschreibung description
Verfahren und Prozessieranordnung zum Bearbeiten einer Method and processing arrangement for processing a
Metalloberfläche eines Substrats oder eines Metallsubstrats Metal surface of a substrate or a metal substrate
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten einer Metalloberfläche eines Substrats oder eines Metallsubstrats. The invention relates to a method for processing a metal surface of a substrate or a metal substrate.
Das Verwenden von metallischen Werkstoffen oder allgemein Oberflächen aus metallischen Werkstoffen (Metalloberflächen) , wie beispielsweise auf Eisen basierende Legierungen (z.B. Stahl), in korrosiven Umgebungen, wie z.B. in einer reinen Sauerstoff-Atmosphäre, kann eine Behandlung der The use of metallic materials or, generally, surfaces of metallic materials (metal surfaces), such as iron-based alloys (e.g., steel), in corrosive environments, such as e.g. in a pure oxygen atmosphere, can be a treatment of
Metalloberfläche erfordern, um einen Schutz gegen Korrosion bereitzustellen. Im Allgemeinen kann dazu auf der Require metal surface to provide protection against corrosion. In general, this can be done on the
Metalloberfläche (z.B. der Oberfläche des Metallsubstrats) eine inerte (reaktionsträge) Schutzschicht bereitgestellt werden, die eine Korrosion des darunter liegenden  Metal surface (for example, the surface of the metal substrate) an inert (inert) protective layer can be provided, which is a corrosion of the underlying
metallischen Werkstoffs verlangsamt. Beispielsweise kann eine Metalloberfläche eine geeignete Zusammensetzung aufweisen (z.B. indem dem metallischen Werkstoff Chrom beigemischt wird) , so dass auf der Metalloberfläche eine stabile slows down metallic material. For example, a metal surface may have a suitable composition (e.g., by adding chromium to the metallic material) such that a stable metal surface is formed on the metal surface
Reaktionsschicht (z.B. eine Oxidschicht wie Chromoxid) ausgebildet werden kann, wobei die stabile Reaktionsschicht eine weitere Korrosion (z.B. Oxidation) der Metalloberfläche verhindern oder zumindest verlangsamen kann. Gleichzeitig kann die bereitgestellte Schutzschicht allerdings die Reaction layer (e.g., an oxide layer such as chromium oxide), which stable reaction layer may prevent or at least slow down further corrosion (e.g., oxidation) of the metal surface. At the same time, however, the protective layer provided can be the
elektrische Leitfähigkeit der Metalloberfläche verringern und so ein elektrisches Kontaktieren der Metalloberfläche reduce electrical conductivity of the metal surface and so electrically contacting the metal surface
erschweren. difficult.
Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann anschaulich darin gesehen werden ein Verfahren zum Bearbeiten einer An aspect of various embodiments can be clearly seen in a method for processing a
Metalloberfläche bereitzustellen, z.B. von Oberflächen eines Metallsubstrats oder von Oberflächen eines To provide metal surface, e.g. of surfaces of a metal substrate or surfaces of a
metallbeschichteten Substrats, wobei mittels des Verfahrens eine Schicht, z.B. eine korrosionsfeste und elektrisch leitfähige Schicht (z.B. eine Schutzschicht und/oder eine Kontaktschicht) auf die Metalloberfläche aufgebracht werden kann. Ferner kann es gemäß verschiedenen Ausführungsformen von Vorteil sein, vor dem Aufbringen der Schicht eine metal-coated substrate, wherein by means of the method a layer, for example a corrosion-resistant and electrically conductive layer (eg, a protective layer and / or a contact layer) can be applied to the metal surface. Furthermore, according to various embodiments, it may be advantageous to apply a layer before applying the layer
vorhandene Reaktionsschicht (z.B. eine Oxidschicht) von der Metalloberfläche abzutragen, um ferner die Haftung (das to remove the reaction layer (e.g., an oxide layer) present from the metal surface to further reduce adhesion (i.e.
Haftvermögen) und den elektrischen Kontakt der Schicht zur Metalloberfläche zu erhöhen. Anschaulich wurde beispielsweise erkannt, dass auf Adhesion) and increase the electrical contact of the layer to the metal surface. For example, it was clearly recognized that
Kohlenstoff basierende Materialien, wie beispielsweise  Carbon based materials, such as
Graphit, eine hohe elektrische Leitfähigkeit und gleichzeitig eine hohe Korrosionsbeständigkeit in korrosiven Umgebungen, aufweisen können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können verschiedene Abscheidungsverfahren genutzt werden, um eine Schicht, die Kohlenstoff in verschiedenen Graphite, a high electrical conductivity and at the same time have a high corrosion resistance in corrosive environments. According to various embodiments, various deposition methods may be used to form a layer containing carbon in various
2  2
Konfigurationen aufweist, wie sp hybridisierten Kohlenstoff und/oder sp hybridisierten Kohlenstoff, auf eine  Has configurations such as sp hybridized carbon and / or sp hybridized carbon, on a
Metalloberfläche eines Substrats, z.B. eines Metallsubstrats, aufzubringen. Metal surface of a substrate, e.g. a metal substrate.
Verschiedene Ausführungsformen basieren ferner auf der Various embodiments are further based on
Erkenntnis, dass die Leitfähigkeit von Materialien, die Realizing that the conductivity of materials that
Kohlenstoff in verschiedenen Konfigurationen aufweisen Have carbon in different configurations
2  2
können, höher sein kann, e höher der Anteil des sp may be higher, e higher the proportion of sp
hybridisierten Kohlenstoffs darin ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mittels Bestrahlens (beispielsweise mittels Teilchenstrahlung, wie z.B. Elektronen, und/oder mittels Photonen, z.B. als Wärmestrahlung und/oder als Licht) der Schicht, die Kohlenstoff in verschiedenen Konfigurationenhybridized carbon therein. According to various embodiments, by irradiating (for example by means of particle radiation, such as electrons, and / or by means of photons, for example, as heat radiation and / or as light) the layer, the carbon in various configurations
2 2
aufweist, der Anteil des sp hybridisierten Kohlenstoffs m der Schicht und damit die Leitfähigkeit der Schicht erhöht werden, was ein elektrisches Kontaktieren der has, the proportion of sp hybridized carbon m of the layer and thus the conductivity of the layer are increased, which is an electrical contacting the
Metalloberfläche, z.B. des Metallsubstrats, erleichtern kann.  Metal surface, e.g. of the metal substrate.
Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann anschaulich darin gesehen werden, dass das Bestrahlen der Schicht kurzzeitig erfolgt, wobei eine mittlere Temperatur des beim Bestrahlen ebenfalls erwärmten Substrats, z.B. des One aspect of various embodiments can be clearly seen in that irradiation of the layer occurs briefly, with an average temperature of the likewise heated during irradiation substrate, eg
Metallsubstrats, unterhalb eines (z.B. vorgegebenen) Metal substrate, below one (e.g., predetermined)
Maximalwerts verbleibt, so dass ein thermischer Verzug des Substrats vermieden oder zumindest reduziert werden kann. Mit anderen Worten kann das Bestrahlen gepulst erfolgen und/oder das Bestrahlen kann selektiv (z.B. lokal) in einem Maximum value remains, so that a thermal distortion of the substrate can be avoided or at least reduced. In other words, the irradiation may be pulsed and / or the irradiation may be selective (e.g., local) in one
Teilbereich einer Schicht erfolgen (z.B. kann Strahlung selektiv in der funktionellen Schicht/Schichtsystem deponiert werden) so dass das Substrat, z.B. das Metallsubstrat, nur geringfügig erwärmt wird und seine Form behält. Portion of a layer (e.g., radiation can be selectively deposited in the functional layer / layer system) such that the substrate, e.g. the metal substrate is only slightly heated and retains its shape.
Ferner kann ein anderer Aspekt verschiedener Furthermore, another aspect may be different
Ausführungsformen anschaulich darin gesehen werden eine Embodiments are clearly seen in a
Pufferschicht bereitzustellen, die zwischen der To provide buffer layer between the
Metalloberfläche eines Substrats, z.B. dem Metallsubstrat, und der Schicht angeordnet werden kann, wobei das  Metal surface of a substrate, e.g. the metal substrate, and the layer can be arranged, wherein the
Haftvermögen der Schicht zur Metalloberfläche mittels der Pufferschicht erhöht werden kann. Mit anderen Worten kann die Pufferschicht als Haftvermittler wirken. Adhesiveness of the layer to the metal surface can be increased by means of the buffer layer. In other words, the buffer layer can act as a bonding agent.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Bearbeiten einer Metalloberfläche eines Substrats (auch als Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats bezeichnet), z.B. eines Metallsubstrats, Folgendes aufweisen: Das Aufbringen einer Schicht auf die Metalloberfläche oder das According to various embodiments, a method of processing a metal surface of a substrate (also referred to as a method of processing a substrate), e.g. a metal substrate, comprising: applying a layer to the metal surface or the
Metallsubstrat (z.B. auf eine Oberseite des Substrats), wobei Metal substrate (e.g., on an upper surface of the substrate), wherein
2 3 die Schicht sp hybridisierten Kohlenstoff und/oder sp hybridisierten Kohlenstoff aufweisen kann, wobei die Schicht einen Kohlenstoffanteil von mehr als 30 at-% aufweisen kann; und das gepulste Bestrahlen der Schicht, so dass die Schicht erwärmt werden kann und die Schicht zumindest teilweise strukturell und/oder zumindest teilweise chemisch verändert werden kann. Anschaulich kann mittels Bestrahlens der Schicht die chemische Bindung und/oder die Bindungsstruktur bzw. das Gefüge des Kohlenstoffs modifiziert werden. Ferner kann mittels Bestrahlens der Schicht die elektrische Leitfähigkeit und/oder die Korrosionseigenschaft (z.B. die 2 3 the layer sp may have hybridized carbon and / or sp hybridized carbon, which layer may have a carbon content of more than 30 at%; and the pulsed irradiation of the layer so that the layer can be heated and the layer at least partially structurally and / or at least partially chemically changed. Illustratively, by irradiating the layer, the chemical bond and / or the bonding structure or the structure of the carbon can be modified. Furthermore, by irradiating the layer, the electrical conductivity and / or the corrosion property (eg the
Korrosionsbeständigkeit) der Schicht erhöht werden. Corrosion resistance) of the layer can be increased.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Oberseite Substrats eine Metalloberfläche aufweisen, d.h. eine According to various embodiments, the topside substrate may have a metal surface, i. a
Oberfläche eines Metalls. Surface of a metal.
Das gepulste Bestrahlen der Schicht kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen derart erfolgen, dass die Schicht zumindest teilweise (z.B. ein Bereich der Schicht, auch als The pulsed irradiation of the layer may, according to various embodiments, be such that the layer is at least partially (e.g., a portion of the layer, also referred to as the layer)
Bestrahlungsbereich oder bestrahlte Fläche bezeichnet) für eine Dauer von weniger als 1 s auf mehr als 400°C, z.B. um mehr als 200 K, z.B. um mehr als 400 K oder z.B. um mehr als 600 K, erwärmt werden kann. Mit anderen Worten kann die  Irradiation area or irradiated area) for a period of less than 1 s to more than 400 ° C, e.g. by more than 200 K, e.g. by more than 400 K or e.g. by more than 600 K, can be heated. In other words, the
Leistung des gepulsten Bestrahlens (d.h. die in einer Power of pulsed irradiation (i.e., that in a
bestimmten Zeit eingetragene Energie) ausreichen, um die Schicht mit einer Heizgeschwindigkeit (Heizrate) von mehr als 500 K/s zu erwärmen, z.B. mehr als 5000 K/s oder z.B. mehr als 5-104 K/s. Ferner kann die beim gepulsten Bestrahlen in die Schicht eingetragene thermische Energie in das Substrat, z.B. das Metallsubstrat, abgeleitet werden, so dass die enumerated energy for a certain period of time) in order to heat the layer at a heating rate (heating rate) of more than 500 K / s, eg more than 5000 K / s or eg more than 5-10 4 K / s. Furthermore, the thermal energy introduced into the layer during pulsed irradiation can be dissipated into the substrate, eg the metal substrate, so that the
Schicht (z.B. der erwärmte oder bestrahlte Bereich der Layer (e.g., the heated or irradiated region of the
Schicht) nach dem gepulsten Bestrahlen innerhalb von 1 s wieder auf unter 400°C, z.B. um mehr als 200 K, z.B. um mehr als 400 K oder z.B. um mehr als 600 K, abkühlen kann. Mit anderen Worten kann die Schicht mit einer Kühlrate Layer) after pulsed irradiation within 1 s, again below 400 ° C, e.g. by more than 200 K, e.g. by more than 400 K or e.g. by more than 600 K, can cool off. In other words, the layer may have a cooling rate
(Abkühlrate) von mehr als 500 K/s, z.B. mehr als 5000 K/s oder z.B. mehr als 5-104 K/s abgekühlt werden. Das gepulste Bestrahlen kann gemäß verschiedenen (Cooling rate) of more than 500 K / s, for example more than 5000 K / s or eg more than 5-10 4 K / s are cooled. The pulsed irradiation may be according to various
Ausführungsformen ferner unter Verwendung einer Lichtquelle, z.B. unter Verwendung eines Laser, einer Lampe oder einer Blitzlampe (beispielsweise einer Gasentladungslampe oder einer Leuchtdiode) oder unter Verwendung mehrerer  Embodiments further using a light source, e.g. using a laser, a lamp or a flashlamp (for example a gas discharge lamp or a light emitting diode) or using several
Lichtquellen erfolgen und die Schicht gepulst belichtet Light sources take place and exposed the layer pulsed
(mittels Licht bestrahlt) werden. Beispielsweise können mehrere Bereiche der Schicht gleichzeitig (z.B. mittels einer oder mehrerer Blitzlampen) oder nacheinander belichtet werden (beispielsweise mittels eines gepulsten oder kontinuierlich betriebenen Lasers) . Ferner kann die Wellenlänge, die Energieverteilung oder die spektrale Zusammensetzung (z.B. das Energiespektrum) der zum gepulsten Bestrahlen der Schicht erzeugten Strahlung derart eingerichtet sein, dass die Strahlung von der Schicht zumindest teilweise absorbiert werden kann. Beispielsweise kann die Schicht mittels weißen Lichts oder alternativ monochromatischen Lichts (z.B. Laserlicht oder Blitzlicht) bestrahlt werden. (irradiated by light). For example, several areas of the layer can be simultaneously (eg by means of a or multiple flash lamps) or sequentially exposed (for example by means of a pulsed or continuously operated laser). Furthermore, the wavelength, the energy distribution or the spectral composition (eg the energy spectrum) of the radiation generated for the pulsed irradiation of the layer can be set such that the radiation from the layer can be at least partially absorbed. For example, the layer can be irradiated by means of white light or alternatively monochromatic light (eg laser light or flash light).
Ferner kann das gepulste Bestrahlen gemäß verschiedenen Further, the pulsed irradiation may be according to various
Ausführungsformen unter Verwendung einer kontinuierlich betriebenen Bestrahlungsquelle, beispielsweise eines Embodiments using a continuously operated irradiation source, for example a
Elektronenstrahls oder eines kontinuierlich betriebenen Electron beam or a continuously operated
Lasers erfolgen. Ferner kann aus der mittels der Lasers done. Furthermore, from the means of
kontinuierlich betriebenen Bestrahlungsquelle emittierten Strahlung das gepulste Bestrahlen gebildet werden. Radiation source emitted radiation pulsed irradiation are formed.
Dabei kann die mittels der kontinuierlich betriebenen It can be by means of the continuously operated
Bestrahlungsquelle emittierte Strahlung (z.B. mittels Irradiation source emitted radiation (e.g.
Blenden, Spiegel, Reflektoren, Deflektoren und/oder Screens, mirrors, reflectors, deflectors and / or
elektrischer/magnetischer Felder) derart auf die Schicht geleitet, d.h. abgelenkt, werden, dass ein Bereich oder mehrere Bereiche der Schicht jeweils kurzeitig bestrahlt (gepulst bestrahlt) werden können. Anschaulich kann electrical / magnetic fields) to the layer, i. deflected, are that one or more areas of the layer each irradiated briefly (pulsed irradiation) can be. Vividly
beispielsweise die von der kontinuierlich betriebenen for example, those of the continuously operated
Bestrahlungsquelle emittierte Strahlung linienförmig (z.B. entlang eines Rasters) über die Schicht geführt werden oder die Schicht kann mittels einer Blende selektiv belichtet werden bzw. können die mehreren Bereiche der Schicht Irradiation source emitted radiation can be guided linearly (for example along a grid) over the layer or the layer can be selectively exposed by means of a diaphragm or the multiple regions of the layer
nacheinander belichten werden. Mit anderen Worten kann aus dem Beeinflussen der Strahlung das gepulste Bestrahlen gebildet werden. Ferner kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen das will expose one after the other. In other words, the pulsed irradiation can be formed from the influence of the radiation. Furthermore, according to various embodiments, the
gepulste Bestrahlen mit einer Pulsdauer (Dauer eines pulsed irradiation with a pulse duration (duration of one
Bestrahlungspulses) von jeweils bis zu 10 ms erfolgen. Mit anderen Worten kann bei dem gepulsten Bestrahlen eine Irradiation pulse) of up to 10 ms each. In other words, in the pulsed irradiation, a
Pulsdauer von maximal 10 ms eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Pulsdauer beim gepulsten Bestrahlen kürzer sein alsPulse duration of a maximum of 10 ms are used. For example, the pulse duration during pulsed irradiation may be shorter than
1 ms, z.B. kürzer als 0,1 ms oder beispielsweise kürzer als 100 ys . Alternativ kann die Pulsdauer beim gepulsten 1 ms, e.g. shorter than 0.1 ms or, for example, shorter than 100 ys. Alternatively, the pulse duration can be pulsed
Bestrahlen eine Dauer in einem Bereich von ungefähr 10 ys bis ungefähr 10 ms aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 100 ys bis ungefähr 1 ms, z.B. in einem Bereich von ungefähr 100 ys bis ungefähr 600 ys . Irradiating a duration in a range of about 10 ys to about 10 ms, e.g. in a range of about 100 ys to about 1 ms, e.g. in a range of about 100 ys to about 600 ys.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat, z.B. ein Metallsubstrat, eine Metallfolie oder ein Metallblech mit einer Dicke geringer als 2 mm (mit einer Dicke von maximalAccording to various embodiments, the substrate, e.g. a metal substrate, a metal foil or a metal sheet having a thickness of less than 2 mm (with a maximum thickness of
2 mm) sein, z.B. mit eine Dicke geringer als 1 mm oder einer Dicke geringer als 0,5 mm. Beispielsweise kann das Substrat ein Metallblech sein, welches eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 500 ym bis ungefähr 2 mm aufweisen kann. Alternativ kann das Substrat eine Metallfolie sein, welche eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 50 ym bis ungefähr 500 ym 2 mm), e.g. with a thickness less than 1 mm or a thickness less than 0.5 mm. For example, the substrate may be a metal sheet, which may have a thickness in a range of about 500 ym to about 2 mm. Alternatively, the substrate may be a metal foil having a thickness in a range of about 50 ym to about 500 ym
aufweisen kann, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 100 ym bis ungefähr 300 ym. Ferner kann das Substrat eine thermische Leitfähigkeit größer als 10 W/(m-K) aufweisen, z.B. größer als 50 W/ (m-K) und ein Metall, z.B. Eisen, Titan, Nickel, Kupfer, Niob, Silber, Gold, Aluminium oder Chrom aufweisen oder daraus gebildet sein. Alternativ kann das Substrat als ein metallbeschichtetes Substrat, d.h. ein mit Metall beschichtetes Substrat, may, for example, in a range of about 100 ym to about 300 ym. Further, the substrate may have a thermal conductivity greater than 10 W / (m-K), e.g. greater than 50 W / (m-K) and a metal, e.g. Iron, titanium, nickel, copper, niobium, silver, gold, aluminum or chromium or be formed therefrom. Alternatively, the substrate may be used as a metal-coated substrate, i. a metal-coated substrate,
ausgebildet sein. Die Metalloberfläche kann beispielsweise die Oberfläche der Metallbeschichtung sein. Das be educated. The metal surface may be, for example, the surface of the metal coating. The
metallbeschichtete Substrat kann beispielsweise als For example, metal-coated substrate may be referred to as
metallbeschichtetes KunststoffSubstrat , metallbeschichtetes Keramiksubstrat oder metallbeschichtetes Glassubstrat metal-coated plastic substrate, metal-coated ceramic substrate or metal-coated glass substrate
ausgebildet sein. Ferner kann das Substrat, z.B. das Metallsubstrat, gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein gekrümmtes, gewelltes und/oder gewinkeltes Profil (z.B. Querschnitt) aufweisen, beispielsweise kann das Substrat, z.B. das Metallsubstrat, ein Wellblech, eine Wellfolie, ein geprägtes Blech oder eine geprägte Folie, ein Trapezblech oder eine Trapezfolie sein. Dabei kann das Substrat, z.B. das Metallsubstrat, eine be educated. Furthermore, according to various embodiments, the substrate, for example the metal substrate, may have a curved, corrugated and / or angled profile (eg cross section), for example the substrate, eg the metal substrate, a corrugated sheet, a corrugated foil, an embossed sheet or an embossed foil, be a trapezoidal sheet or a trapezoidal sheet. In this case, the substrate, for example the metal substrate, a
Prägungshöhe (z.B. eine Profiltiefe oder Tiefe von Embossing height (e.g., a tread depth or depth of
Profilsenken) von ungefähr 1 mm aufweisen, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 0,1 mm bis 2 mm und eine Profile depressions) of about 1 mm, for example in a range of about 0.1 mm to 2 mm and a
Prägungsbreite (Abstand der Profilsenken) von ungefähr 1 mm aufweisen, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr Embossing width (distance of the profile sinkers) of about 1 mm, for example in a range of about
0,1 mm bis 2 mm. Ferner kann das Substrat, z.B. das 0.1 mm to 2 mm. Furthermore, the substrate, e.g. the
Metallsubstrat, eine gekrümmte oder gewinkelte Oberfläche, z.B. eine periodisch geprägte Oberfläche oder aperiodisch geprägte Oberfläche aufweisen auf welche die Schicht Metal substrate, a curved or angled surface, e.g. have a periodically embossed surface or aperiodic embossed surface on which the layer
aufgebracht werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das gepulste can be applied. According to various embodiments, the pulsed
Bestrahlen der Schicht derart erfolgen, dass eine mittlere Temperatur des Substrats, z.B. des Metallsubstrats, während des gesamten Bestrahlens unterhalb eines Maximalwerts, z.B. unterhalb eines vorgegebenen Maximalwerts, verbleibt, so dass das Substrat, z.B. das Metallsubstrat, in dessen Form (z.B. das Profil oder der Querschnitt) im Wesentlichen unverändert bleibt. Die mittlere Temperatur kann sowohl eine zeitlich gemittelte (z.B. eine über die Zeit zwischen zwei  Irradiating the layer such that an average temperature of the substrate, e.g. of the metal substrate, throughout the exposure below a maximum value, e.g. below a predetermined maximum value, so that the substrate, e.g. the metal substrate, in the form of which (e.g., the profile or cross section) remains substantially unchanged. The average temperature can be both a time averaged (e.g., one over time between two
Bestrahlungspulsen gemittelte) Temperatur oder auch eine räumlich gemittelte (z.B. eine über das Volumen des Irradiation pulses averaged) or spatially averaged (e.g., over the volume of the
Substrats, z.B. des Metallsubstrats, gemittelte) Temperatur sein .  Substrate, e.g. of the metal substrate, averaged) temperature.
Eine im Wesentlichen unveränderte Form kann beispielsweise das (beim Bearbeiten des Substrats, z.B. des Metallsubstrats) Entstehen einer Krümmung des Substrats (auch als thermischer Verzug bezeichnet) mit einem Krümmungsradius von mehr als 10 m, z.B. von mehr als 50 m oder eine relative Änderung der Prägungshöhe (oder Prägungsbreite) von weniger als 10 %, z.B. von weniger als 1 % aufweisen. Ferner kann eine im A substantially unchanged shape can be, for example, the (when the substrate, eg the metal substrate is being processed), a curvature of the substrate (also referred to as thermal distortion) having a radius of curvature greater than 10 m, for example of more than 50 m or a relative change in the embossing height (or embossing width) of less than 10%, for example of less than 1%. Furthermore, an im
Wesentlichen unveränderte Form den Beschichtungsbereich der Beschichtungsanlage zum Beschichten des Substrats passieren oder ungehindert durch den Beschichtungsbereich der Substantially unchanged form the coating area of the coating system for coating the substrate happen or unhindered by the coating area of the
Beschichtungsanlage hindurch transportiert werden, Coating system to be transported through,
anschaulich z.B. ohne mit einer Transportrolle zum vividly e.g. without a transport role to
Transportieren des Substrats durch den Beschichtungsbereich der Beschichtungsanlage hindurch oder einem anderen Teil der Beschichtungsanlage zu kollidieren. Transporting the substrate through the coating area of the coating system or another part of the coating system to collide.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schicht mit einer Dicke (Schichtdicke) von mindestens 10 nm auf das According to various embodiments, the layer having a thickness (layer thickness) of at least 10 nm may be applied to the
Substrat aufgebracht werden, z.B. mit einer Dicke von Substrate are applied, e.g. with a thickness of
mindestens 100 nm oder einer mit einer Dicke von mindestens 1 ym. Alternativ kann die Schicht mit einer Dicke in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 500 nm aufgebracht werden, z.B. in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 200 nm oder in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 300 nm. Das Aufbringen der Schicht auf dem Substrat kann eine gemeinsame Kontaktfläche zwischen dem Substrat und der at least 100 nm or one with a thickness of at least 1 ym. Alternatively, the layer may be applied to a thickness in a range of about 20 nm to about 500 nm, e.g. in a range of about 50 nm to about 200 nm or in a range of about 100 nm to about 300 nm. The application of the layer on the substrate may have a common contact area between the substrate and the substrate
Schicht definieren. Define layer.
2 Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schicht sp hybridisierten Kohlenstoff und/oder sp hybridisierten According to various embodiments, the layer may hybridize to hybridized carbon and / or sp
Kohlenstoff aufweisen in Form von Graphit, nanokristallinem Graphit, amorphem Kohlenstoff und/oder tetraedrischem Have carbon in the form of graphite, nanocrystalline graphite, amorphous carbon and / or tetrahedral
Kohlenstoff . Carbon.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schicht According to various embodiments, the layer
Kohlenstoff aufweisen, z.B. kann die Schicht einen Having carbon, e.g. can the layer one
Kohlenstoffanteil von mehr als ungefähr 30 at-% (Atomprozent, entspricht dem molaren Anteil), z.B. von mehr als ungefähr 50 at-%, z.B. von mehr als ungefähr 70 at-%, z.B. von mehr als ungefähr 90 at-% aufweisen. Alternativ kann die Schicht einen Kohlenstoffanteil in einem Bereich von ungefähr 30 at-% bis ungefähr 90 at-% aufweisen. Der mittlere Carbon content of more than about 30 at-% (atomic percent, equivalent to the molar fraction), for example, of more than about 50 at-%, for example, of more than about 70 at-%, for example, have more than about 90 at-%. Alternatively, the layer may have a carbon content in a range of about 30 at%. to about 90 at%. The middle one
Kohlenstoffanteil der Schicht kann dabei ein räumlich Carbon content of the layer can be a spatial
gemittelter Kohlenstoffanteil sein. Ferner kann das Aufbringen derart erfolgen, dass die Schicht einen Gradienten im Anteil des Kohlenstoffs (im average carbon content. Furthermore, the application can take place in such a way that the layer has a gradient in the proportion of the carbon (in the
Kohlenstoffanteil ) aufweisen kann. Beispielsweise kann der Gradient des Kohlenstoffanteils eine relative Abweichung des Kohlenstoffanteils vom mittleren Kohlenstoffanteil der Carbon content) may have. For example, the gradient of the carbon content may be a relative deviation of the carbon content from the average carbon content of the carbon fraction
Schicht von mehr als 10%, z.B. von mehr als 30% oder von 50% aufweisen. Ferner kann das Aufbringen derart erfolgen, dass der Kohlenstoffanteil der Schicht an der gemeinsamen Layer of more than 10%, e.g. of more than 30% or 50%. Furthermore, the application can be carried out such that the carbon content of the layer at the common
Kontaktfläche zwischen Schicht und Substrat am kleinsten ist und entlang einer Richtung senkrecht zu der gemeinsamen Contact area between the layer and the substrate is smallest and along a direction perpendicular to the common
Kontaktfläche zwischen Schicht und Substrat (z.B. monoton) zunehmen kann. Contact area between layer and substrate (e.g., monotone) may increase.
Ein Gradient im Anteil eines Bestandteils (z.B. Kohlenstoff, Stickstoff oder Metall) der Schicht kann ein Gradient in der Zusammensetzung der Schicht, in der Konzentration des A gradient in the proportion of a constituent (e.g., carbon, nitrogen, or metal) of the layer can be a gradient in the composition of the layer, in the concentration of the layer
Bestandteils in der Schicht, in der Dichte der Schicht oder ein Stoffgradient entlang einer Richtung sein. Mit anderen Worten kann die Schicht beispielsweise als Gradientenschicht eingerichtet sein. Beispielsweise kann der Gradient entlang einer Richtung senkrecht zu der gemeinsamen Kontaktfläche zwischen Schicht und Substrat am größten sein, z.B. entlang einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Schicht oder senkrecht zur Dickenrichtung der Schicht. Ferner kann die Schicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein Metall (z.B. Titan, Nickel, Kupfer, Niob, Silber, Gold oder Chrom) aufweisen, um beispielsweise die beim Beschichten (Aufbringen der Schicht) von Substrat en entstehenden  Component in the layer, the density of the layer or a substance gradient along one direction. In other words, the layer can be configured, for example, as a gradient layer. For example, the gradient may be greatest along a direction perpendicular to the common contact surface between layer and substrate, e.g. along a direction perpendicular to the surface of the layer or perpendicular to the thickness direction of the layer. Further, according to various embodiments, the layer may include a metal (e.g., titanium, nickel, copper, niobium, silver, gold, or chromium), such as those formed when coating (depositing the layer) substrates
Spannungen in der Schicht (z.B. an der gemeinsamen Stresses in the layer (e.g., at the common
Kontaktfläche zwischen der Schicht und dem Substrat) zu reduzieren. Anschaulich kann die Schicht beispielsweise als entsprechendes Kohlenstoff-Metall-Gemisch aufgebracht werden. Ferner kann die Schicht (z.B. eine mit Metall versetzte Contact area between the layer and the substrate). Illustratively, the layer can be applied, for example, as a corresponding carbon-metal mixture. Further, the layer (eg, a metal staggered
Schicht) einen Gradienten im Anteil des Metalls (z.B. Layer) a gradient in the proportion of the metal (e.g.
senkrecht zu der gemeinsamen Kontaktfläche zwischen Schicht und Substrat) aufweisen, wobei die Spannung in der Schicht entlang des Gradienten im Anteil des Metalls stetig abgebaut werden kann. Anschaulich kann der Anteil des Metalls in der Schicht an der gemeinsamen Kontaktfläche zwischen Schicht und Substrat am größten sein, wobei das Haftvermögen der Schicht zum Substrat erhöht sein kann (z.B. im Vergleich zu einer ohne Metall direkt auf das Substrat abgeschiedenen Schicht) . perpendicular to the common contact surface between the layer and the substrate), wherein the stress in the layer along the gradient in the proportion of the metal can be steadily reduced. Illustratively, the proportion of metal in the layer may be greatest at the common contact surface between the layer and the substrate, and the adhesion of the layer to the substrate may be increased (e.g., as compared to a layer deposited directly on the substrate without metal).
Als Haftvermögen der Schicht zum Substrat kann die As adhesion of the layer to the substrate, the
Eigenschaft der Schicht gesehen werden einer Dehnung oder Verformung des Substrats s (z.B. aufgrund von thermischer Ausdehnung oder Umformung) zu folgen ohne sich von dem Property of the layer to follow a stretching or deformation of the substrate s (for example, due to thermal expansion or deformation) without departing from the
Substrat abzulösen. Detach substrate.
Ferner kann die Schicht eine Pufferschicht aufweisen (die ein Metall, z.B. Titan, Nickel, Kupfer, Niob, Aluminium, Hafnium, Zirkonium Tantal, Vanadium, Eisen, Molybdän, Wolfram oder Chrom, ein Metallnitrid, z.B. Titannitrid (TiN) , und/oder ein Metallcarbid, z.B. Titancarbit (TiC) , aufweisen kann oder daraus gebildet sein kann) , wobei die Pufferschicht als Furthermore, the layer may comprise a buffer layer (containing a metal, eg, titanium, nickel, copper, niobium, aluminum, hafnium, zirconium tantalum, vanadium, iron, molybdenum, tungsten or chromium, a metal nitride, eg titanium nitride (TiN), and / or a metal carbide, eg, titanium carbide (TiC), or may be formed therefrom), wherein the buffer layer as
Haftvermittler der Schicht zum Substrat eingerichtet sein kann. Beispielsweise kann eine Pufferschicht zum Adhesion promoter of the layer can be set up to the substrate. For example, a buffer layer for
Haftvermitteln als Gradientenschicht eingerichtet sein. Adhesive agents be set up as a gradient layer.
Anschaulich kann die Pufferschicht in direktem Kontakt zum Substrat (zwischen dem Substrat und der Schicht) angeordnet sein. Beispielsweise kann die Pufferschicht eine Schichtdicke von in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 300 nm aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 200 nm. Ferner kann das Aufbringen der Schicht mehrlagig (in mehreren Lagen mit einer jeweiligen Lagendicke und einer jeweiligen chemischen Zusammensetzung der einzelnen Lagen) erfolgen, indem mindestens eine Metallschicht (Metall-Lage) und Illustratively, the buffer layer can be arranged in direct contact with the substrate (between the substrate and the layer). For example, the buffer layer may have a layer thickness of in a range of about 10 nm to about 300 nm, eg, in a range of about 10 nm to about 200 nm. Further, the application of the layer may be multi-layered (in multiple layers with a respective layer thickness and a layer thickness) respective chemical composition of the individual layers), by at least one metal layer (metal layer) and
mindestens eine KohlenstoffSchicht (Kohlenstoff-Lage) auf das Substrat abgeschieden werden. Anschaulich kann beispielsweise mittels des Verhältnisses der Dicke der Metallschicht zur Dicke der KohlenstoffSchicht ein vorgegebener At least one carbon layer (carbon layer) are deposited on the substrate. Illustratively, for example, by means of the ratio of the thickness of the metal layer to the thickness of the carbon layer a predetermined
Kohlenstoffanteil eingestellt werden. Carbon content can be adjusted.
Eine Metallschicht kann beispielsweise zu mehr als 50 at-% aus Metall bestehen, z.B. zu mehr als 70 at-% aus Metall, oder z.B. zu mehr als 90 at-% aus Metall. Eine For example, a metal layer may be more than 50 at% metal, e.g. to more than 70 at% of metal, or e.g. to more than 90 at% of metal. A
KohlenstoffSchicht kann beispielsweise zu mehr als 50 at-% aus Kohlenstoff bestehen, z.B. zu mehr als 70 at % aus  For example, carbon layer may be more than 50 at% carbon, e.g. to more than 70 at%
Kohlenstoff, oder z.B. zu mehr als 90 at-% aus Kohlenstoff. Ferner kann ein Gradient im Anteil des Metalls in der Schicht erzeugt werden, indem beispielsweise die Schicht zweilagig (aus aufeinander angeordneten Schichten bestehend) Carbon, or e.g. to more than 90 at% of carbon. Furthermore, a gradient in the proportion of the metal in the layer can be produced, for example by the layer being two-layered (consisting of layers arranged on one another).
aufgebracht wird, wobei eine Schicht eine Metallschicht und eine Schicht eine KohlenstoffSchicht sein kann, die beide eine gemeinsame Kontaktfläche aufweisen können. Ferner kann ein Bereich zwischen der KohlenstoffSchicht und der is applied, wherein a layer may be a metal layer and a layer of a carbon layer, both of which may have a common contact surface. Further, a region between the carbon layer and the
Metallschicht (z.B. die gemeinsame Kontaktfläche) eine Metal layer (e.g., the common contact surface)
Vermischung von Kohlenstoff und dem Metall aufweisen, so dass ein stetiger Übergang in der chemischen Zusammensetzung von Kohlenstoff zu Metall erfolgen kann. Mixing of carbon and the metal, so that a continuous transition in the chemical composition of carbon to metal can take place.
Ferner kann ein Gradient im Anteil des Metalls erzeugt werden, indem beispielsweise ein Kohlenstoff-Metall-Gemisch aufgebracht wird, das sich bei Erhitzung und Abkühlung der Schicht zumindest teilweise entmischen kann. Alternativ kann beim Aufbringen der Schicht ein zeitlich veränderliches Furthermore, a gradient in the proportion of the metal can be generated, for example, by applying a carbon-metal mixture, which can at least partially separate on heating and cooling of the layer. Alternatively, when applying the layer a temporally variable
Kohlenstoff-Metall-Gemisch verwendet werden, so dass die aufeinander abgeschiedenen Lagen eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen können. Carbon-metal mixture can be used so that the layers deposited on one another may have a different chemical composition.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das gepulste According to various embodiments, the pulsed
Bestrahlen der Schicht derart erfolgen, dass der Anteil an sp? und/oder sp3 hybridisiertem Kohlenstoff in der Schicht verändert werden kann. Beispielsweise kann mittels des Irradiating the layer done in such a way that the proportion of sp? and / or sp3 hybridized carbon in the layer can be changed. For example, by means of the
2  2
gepulsten Bestrahlens der Schicht der Anteil an sp pulsed irradiation of the layer, the proportion of sp
hybridisiertem Kohlenstoff in der Schicht erhöht werden. hybridized carbon in the layer.
Ferner kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen das Furthermore, according to various embodiments, the
gepulste Bestrahlen der Schicht derart erfolgen, dass die Leitfähigkeit der Schicht erhöht werden kann, z.B. mittels pulsed irradiation of the layer, such that the conductivity of the layer can be increased, e.g. by means of
2  2
Erhöhens des Anteils an sp hybridisiertem Kohlenstoff m der Schicht. Ferner kann die spezifische elektrische  Increasing the proportion of sp hybridized carbon m of the layer. Furthermore, the specific electrical
Leitfähigkeit der Schicht größer sein als 104 S/m, z.B. Conductivity of the layer be greater than 10 4 S / m, eg
größer als 105 S/m. greater than 10 5 S / m.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat beidseitig bearbeitet werden. Anschaulich kann ein (z.B. According to various embodiments, the substrate can be processed on both sides. Illustratively, a (e.g.
planares oder geprägtes) Metallblech oder eine Metallfolie beidseitig beschichtet werden, wobei auf beiden Seiten ein gepulstes Bestrahlen erfolgen kann. planar or embossed) metal sheet or a metal foil are coated on both sides, with a pulsed irradiation can be done on both sides.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner aufweisen: Aufbringen einer weiteren Schicht (auch als zweite Schicht bezeichnet) auf das Substrat oder According to various embodiments, the method may further comprise: applying a further layer (also referred to as a second layer) to the substrate or
Metallsubstrat, welche der Schicht (auch als erste Schicht bezeichnet) gegenüber liegt (z.B. auf eine Oberfläche auf einer Unterseite des Substrats oder Metallsubstrats, welche der Schicht gegenüber liegt) ; und gepulstes Bestrahlen der weiteren Schicht. Die Unterseite des Substrats muss nicht notwendigerweise eine Metalloberfläche aufweisen. A metal substrate facing the layer (also referred to as a first layer) (e.g., a surface on an underside of the substrate or metal substrate opposite to the layer); and pulsed irradiation of the further layer. The underside of the substrate does not necessarily have to have a metal surface.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schicht einen ersten Absorptionskoeffizienten und die weitere Schicht einen zweiten Absorptionskoeffizienten aufweisen, wobei das According to various embodiments, the layer may have a first absorption coefficient and the further layer a second absorption coefficient, wherein the
gepulste Bestrahlen derart erfolgt, dass eine erste Energie, welche durch das gepulste Bestrahlen von der Schicht gemäß dem ersten Absorptionskoeffizienten absorbiert wird, und eine zweite Energie, welche durch das gepulste Bestrahlen von der weiteren Schicht gemäß dem zweiten Absorptionskoeffizienten absorbiert wird, im Wesentlichen gleich groß sind, so dass eine thermische Belastung des Substrats oder Metallsubstrats auf dessen Oberseite und Unterseite im Wesentlichen Pulsed irradiation is performed such that a first energy absorbed by the pulsed irradiation from the first absorption coefficient layer and a second energy absorbed by the pulsed irradiation from the other layer according to the second absorption coefficient become substantially equal are, so that a thermal load of the substrate or metal substrate on its top and bottom substantially
ausgeglichen wird. Mit anderen Worten kann das Substrat, z.B. ein Metallsubstrat, beidseitig im Wesentlichen gleich viel erwärmt werden (z.B. dessen Oberfläche, d.h. dessen Oberseite und dessen Unterseite) . is compensated. In other words, the substrate, e.g. a metal substrate, heated on both sides substantially the same amount (e.g., its surface, i.e., its top and bottom).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können das gepulste Bestrahlen der Schicht und das gepulste Bestrahlen der weiteren Schicht im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen. According to various embodiments, pulsed irradiation of the layer and pulsed irradiation of the further layer may occur substantially simultaneously.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Bearbeiten einer Metalloberfläche eines Substrats ferner das Abscheiden mindestens einer Metallschicht auf das Substrat aufweisen. According to various embodiments, a method of processing a metal surface of a substrate may further comprise depositing at least one metal layer on the substrate.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Bearbeiten einer Metalloberfläche oder einer Metallschicht Folgendes aufweisen: das Aufbringen einer Schicht, die According to various embodiments, a method of processing a metal surface or a metal layer may include: applying a layer;
Kohlenstoff aufweist, auf die Metalloberfläche oder die Has carbon on the metal surface or the
Metallschicht; und das Erzeugen von Energieimpulsen (z.B. Teilchen oder Photonen) zum Bestrahlen der Schicht, so dass der Kohlenstoff zumindest teilweise strukturell verändert werden kann. Die Schicht kann beispielsweise eine  Metal layer; and generating energy pulses (e.g., particles or photons) to irradiate the layer so that the carbon can be at least partially structurally altered. The layer may, for example, a
anorganische Schicht sein. Die Schicht kann gemäß be inorganic layer. The layer can according to
verschiedenen Ausführungsformen einen Kohlenstoffanteil von mehr als 30 at-% aufweisen. various embodiments have a carbon content of more than 30 at%.
Der Kohlenstoff der Schicht kann in Form von Graphit, The carbon of the layer may be in the form of graphite,
nanokristallinem Graphit, amorphem Kohlenstoff und/oder tetraedrischem Kohlenstoff vorliegen. nanocrystalline graphite, amorphous carbon and / or tetrahedral carbon.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Erzeugen von Energieimpulsen zum Bestrahlen der Schicht derart erfolgen, dass die Schicht für weniger als 1 s auf mehr als 400°C erwärmt werden kann. Beispielsweise können die Energieimpulse zum Bestrahlen der Schicht mit einer spektralen Verteilung und Leistung derart erzeugt werden, dass die Energieimpulse zum Bestrahlen der Schicht von der Schicht zumindest According to various embodiments, the generation of energy pulses to irradiate the layer may be such that the layer may be heated to greater than 400 ° C for less than 1 second. For example, the energy pulses may be used to irradiate the layer with a spectral distribution and power are generated such that the energy pulses for irradiating the layer from the layer at least
teilweise absorbiert werden können. Ferner kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen das can be partially absorbed. Furthermore, according to various embodiments, the
Erzeugen von Energieimpulsen zum Bestrahlen der Schicht unter Verwendung einer Lichtquelle (z.B. eines Laser, einer Lampe, einer Blitzlampe oder einer Leuchtdiode) oder mehrerer  Generating energy pulses for irradiating the layer using a light source (e.g., a laser, a lamp, a flashlamp, or a light emitting diode) or more
Lichtquellen erfolgen, wobei die Schicht mittels der Light sources take place, wherein the layer by means of
Energieimpulse zum Bestrahlen der Schicht gepulst belichtet werden kann. Energy pulses for irradiating the layer can be pulsed exposed.
Ferner kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen das Furthermore, according to various embodiments, the
Erzeugen von Energieimpulsen zum Bestrahlen der Schicht unter Verwendung einer kontinuierlich betriebenen Generating energy pulses to irradiate the layer using a continuously operated one
Bestrahlungsquelle erfolgen, wobei die mittels der  Irradiation source, wherein the means of
kontinuierlich betriebenen Bestrahlungsquelle emittierten Energieimpulse zum Bestrahlen der Schicht (z.B. mittels Spiegel, Linsen, Deflektoren und/oder continuously irradiated radiation source emitted energy pulses for irradiating the layer (for example by means of mirrors, lenses, deflectors and / or
elektrischer/magnetischer Felder) derart auf die Schicht geleitet werden können, dass ein Bereich der Schicht jeweils kurzeitig bestrahlt werden kann. electrical / magnetic fields) can be conducted onto the layer in such a way that a region of the layer can be irradiated in each case for a short time.
Ferner kann das Erzeugen von Energieimpulsen zum Bestrahlen der Schicht mit einer Pulsdauer von jeweils bis zu 10 ms erfolgen. Beispielsweise kann die Pulsdauer der Furthermore, the generation of energy pulses for irradiating the layer can take place with a pulse duration of up to 10 ms in each case. For example, the pulse duration of
Energieimpulse zum Bestrahlen der Schicht kürzer sein als 1 ms, z.B. kürzer als 0,1 ms oder kürzer als 100 ys . Energy pulses for irradiating the layer are shorter than 1 ms, e.g. shorter than 0.1 ms or shorter than 100 ys.
Alternativ können die Energieimpulse zum Bestrahlen der Alternatively, the energy pulses for irradiating the
Schicht eine Dauer (Impulsdauer) in einem Bereich von Layer a duration (pulse duration) in a range of
ungefähr 10 ys bis ungefähr 10 ms aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 100 ys bis ungefähr 1 ms, z.B. in einem Bereich von ungefähr 200 ys bis ungefähr 500 ys . Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ferner das about 10 ys to about 10 ms, e.g. in a range of about 100 ys to about 1 ms, e.g. in a range from about 200 ys to about 500 ys. According to various embodiments, the
Erzeugen von Energieimpulsen zum Bestrahlen der Schicht derart erfolgen, dass eine mittlere Temperatur der Metallschicht während des gesamten Bestrahlens unterhalb eines (vorgegebenen) Maximalwerts verbleibt, so dass die Form der Metallschicht (z.B. das Profil der Metallschicht) im Wesentlichen unverändert bleibt. Anschaulich können die Generating energy pulses for irradiation of the layer carried out such that an average temperature of the Metal layer remains below a (predetermined) maximum value during the entire irradiation, so that the shape of the metal layer (eg the profile of the metal layer) remains substantially unchanged. Illustratively, the
Energieimpulse zum Bestrahlen der Schicht in zeitlichen Energy pulses for irradiating the layer in temporal
Abständen zueinander erzeugt werden, so dass das beim Distances are generated to each other, so that at the
Bestrahlen erwärmte Substrat, z.B. das Metallsubstrat, ausreichend abkühlen kann bevor eine erneute Bestrahlung erfolgt . Irradiate heated substrate, e.g. the metal substrate can cool sufficiently before re-irradiation.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Erzeugen der Energieimpulse zum Bestrahlen der Schicht mit einer According to various embodiments, generating the energy pulses to irradiate the layer with a
Wiederholrate von mehr als 0,1 Hz, z.B. mit mehr als 1 Hz erfolgen. Beispielsweise kann das Erzeugen der Energieimpulse zum Bestrahlen der Schicht mit einer Wiederholrate in einemRepetition rate of more than 0.1 Hz, e.g. with more than 1 Hz. For example, generating the energy pulses to irradiate the layer at a repetition rate in one
Bereich zwischen ungefähr 10 Hz und ungefähr 0,1 Hz erfolgen. Range between about 10 Hz and about 0.1 Hz.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Metallschicht beidseitig bearbeitet werden. Ferner kann das Erzeugen von Energieimpulsen zum Bestrahlen der Schicht derart erfolgen, dass die Leitfähigkeit der Schicht erhöht werden kann. According to various embodiments, the metal layer can be processed on both sides. Furthermore, the generation of energy pulses for irradiating the layer can be carried out in such a way that the conductivity of the layer can be increased.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Aufbringen der Schicht mittels chemischer Gasphasenabscheidung oder According to various embodiments, the application of the layer by means of chemical vapor deposition or
physikalischer Gasphasenabscheidung erfolgen, z.B. mittels Kathodenzerstäubung (das sogenannte Sputtern) oder mittels Elektronenstrahlverdampfens . physical vapor deposition, e.g. by sputtering (so-called sputtering) or by electron beam evaporation.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine In various embodiments, a
Prozessieranordnung zum Bearbeiten einer Metalloberfläche eines Substrats, z.B. eines Metallsubstrats, bereitgestellt. Die Prozessieranordnung kann Folgendes aufweisen: eine Processing arrangement for processing a metal surface of a substrate, e.g. a metal substrate. The processing arrangement may comprise: a
Vakuumkammer zum Bereitstellen eines Vakuums, mindestens eine in der Vakuumkammer angeordnete Beschichtungsvorrichtung zum Aufbringen einer kohlenstoffhaltigen Schicht auf das Vacuum chamber for providing a vacuum, at least one arranged in the vacuum chamber coating device for applying a carbon-containing layer on the
Substrat, und mindestens eine in der Vakuumkammer angeordnete Bestrahlungsvorrichtung zum gepulsten Bestrahlen der kohlenstoffhaltigen Schicht, wobei die Substrate, and at least one arranged in the vacuum chamber irradiation device for pulsed irradiation of carbonaceous layer, wherein the
Bestrahlungsvorrichtung derart eingerichtet ist, dass mittels der Bestrahlungsvorrichtung die kohlenstoffhaltige Schicht erwärmt werden kann.  Irradiation device is set up such that by means of the irradiation device, the carbonaceous layer can be heated.
Die mindestens eine Bestrahlungsvorrichtung kann mindestens eine Lichtquelle aufweisen. The at least one irradiation device can have at least one light source.
Weiterhin kann die mindestens eine Bestrahlungsvorrichtung derart eingerichtet sein, dass die kohlenstoffhaltige Schicht in weniger als 1 s um mehr als 400 °C erwärmt werden kann. Furthermore, the at least one irradiation device can be set up such that the carbon-containing layer can be heated by more than 400 ° C. in less than 1 s.
Ferner kann die mindestens eine Bestrahlungsvorrichtung mindestens eine kontinuierlich betriebene Bestrahlungsquelle aufweisen. Furthermore, the at least one irradiation device can have at least one continuously operated irradiation source.
In einer Ausgestaltung kann die mindestens eine In one embodiment, the at least one
Bestrahlungsvorrichtung mindestens eine gepulst betriebene Bestrahlungsquelle aufweisen. Irradiation device have at least one pulsed irradiation source.
In noch einer Ausgestaltung kann die mindestens eine In yet another embodiment, the at least one
Bestrahlungsvorrichtung derart eingerichtet sein, dass die kohlenstoffhaltige Schicht zumindest teilweise mit einer Pulsdauer von maximal 10 ms gepulst bestrahlt werden kann. Irradiation device be set up such that the carbon-containing layer can be irradiated pulsed at least partially with a pulse duration of a maximum of 10 ms.
Weiterhin kann die Prozessieranordnung ferner aufweisen mindestens eine in der Vakuumkammer angeordnete weitere Furthermore, the processing arrangement may further comprise at least one further arranged in the vacuum chamber
Beschichtungsvorrichtung zum Aufbringen einer metallhaltigen Schicht auf das Substrat, z.B. auf ein Metallsubstrat. Coating device for applying a metal-containing layer to the substrate, e.g. on a metal substrate.
Die mindestens eine Bestrahlungsvorrichtung kann derart The at least one irradiation device may be such
2 eingerichtet sein, dass beim Bestrahlen der Anteil an sp und/oder sp hybridisiertem Kohlenstoff in der  2 be set up that when irradiated, the proportion of sp and / or sp hybridized carbon in the
kohlenstoffhaltigen Schicht verändert werden kann. carbonaceous layer can be changed.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats Folgendes aufweisen: Aufbringen einer ersten Schicht mit einem ersten According to various embodiments, a method of processing a substrate may include: applying a first layer with a first one
Absorptionskoeffizienten auf eine Oberseite des Substrats und Aufbringen einer zweiten Schicht mit einem zweiten  Absorption coefficient on an upper side of the substrate and applying a second layer with a second
Absorptionskoeffizienten auf eine Unterseite des Substrats; und gepulstes Bestrahlen der ersten Schicht und der zweiten Schicht, so dass die erste Schicht und/oder die zweite Absorption coefficients on a lower surface of the substrate; and pulsed irradiation of the first layer and the second layer such that the first layer and / or the second layer
Schicht zumindest teilweise strukturell verändert werden; wobei das gepulste Bestrahlen derart erfolgt, dass eine erste Energie, welche durch das gepulste Bestrahlen von der ersten Schicht gemäß dem ersten Absorptionskoeffizienten absorbiert wird, und eine zweite Energie, welche durch das gepulste Bestrahlen von der zweiten Schicht gemäß dem zweiten Layer are at least partially structurally altered; wherein the pulsed irradiation is such that a first energy absorbed by the pulsed irradiation from the first layer according to the first absorption coefficient and a second energy generated by the pulsed irradiation from the second layer according to the second
Absorptionskoeffizienten absorbiert wird, im Wesentlichen gleich groß sind, so dass eine thermische Belastung des Substrats auf dessen Oberseite und Unterseite im Wesentlichen ausgeglichen wird. Mit anderen Worten eine thermische Absorption coefficient is absorbed, are substantially equal, so that a thermal load of the substrate on its top and bottom is substantially balanced. In other words, a thermal
Belastung des Substrats auf dessen Seiten, welche beschichtet sind, ausgeglichen werden. Im Rahmen dieser Beschreibung kann der Absorptionskoeffizient (auch Dämpfungskonstante oder linearer Schwächungskoeffizient bezeichnet) verstanden werden als ein Maß für die Loading the substrate on its sides, which are coated, are balanced. In the context of this description, the absorption coefficient (also called attenuation constant or linear attenuation coefficient) can be understood as a measure of the
Verringerung der Intensität von Strahlung Reducing the intensity of radiation
(Strahlungsintensität) beim Durchgang durch ein Material (z.B. das Material einer Schicht oder eines Substrats) . Das Inverse des Absorptionskoeffizienten beschreibt dabei die im Material zurückgelegte Strecke, bei welcher die Intensität der Strahlung auf 1/e (entspricht ungefähr 37%) ihrer (Radiation intensity) when passing through a material (e.g., the material of a layer or substrate). The inverse of the absorption coefficient describes the distance covered in the material at which the intensity of the radiation is 1 / e (corresponds to approximately 37%) of its
ursprünglichen Intensität, vor dem Eintritt in das Material, verringert ist, wobei e die Eulersche Zahl bezeichnet. Mit anderen Worten entspricht der Absorptionskoeffizient der inversen mittlere Eindringtiefe der Strahlung in das original intensity, before entering the material, is reduced, where e denotes the Euler number. In other words, the absorption coefficient of the inverse mean penetration depth of the radiation in the
Material . Der Absorptionskoeffizient kann von einer Strahlung (z.B.Material. The absorption coefficient may be from radiation (e.g.
Teilchenstrahlung und/oder Photonenstrahlung) abhängen, mit dem das Bestrahlen erfolgt, bzw. welche von einer Bestrahlungsquelle emittiert wird. Anschaulich kann der Particle radiation and / or photon radiation) depend, with which the irradiation takes place, or which of a Irradiation source is emitted. Illustratively, the
Absorptionskoeffizient von der Art der Strahlung abhängen. Absorption coefficient will depend on the type of radiation.
Im Fall von Photonenstrahlung (auch als elektromagnetische Strahlung bezeichnet, z.B. Licht) kann der In the case of photon radiation (also referred to as electromagnetic radiation, e.g., light), the
Absorptionskoeffizient von der verwendeten Wellenlänge der Photonenstrahlung abhängen, d.h. von deren spektraler  Absorption coefficient depend on the wavelength of the photon radiation used, i. from their spectral
Zusammensetzung. Wird Photonenstrahlung mit mehreren Composition. Will photon radiation with several
Wellenlängen und/oder mit einem Wellenlängenkontinuum (d.h. mit einander kontinuierlich überlagerten Wellenlängen) verwendet, kann die Intensität der Photonenstrahlung als Summe (bzw. Integral) über alle Wellenlängen der Wavelengths and / or with a wavelength continuum (i.e., with wavelengths continuously superimposed on each other), the intensity of the photon radiation as the sum (or integral) over all wavelengths of the
Photonenstrahlung verstanden werden. Die Intensität der Photonenstrahlung kann beispielsweise von der Energie definiert sein, welche die Photonenstrahlung in einem bestimmten Zeitraum auf eine bestimmte Fläche (z.B. die Fläche des BeStrahlungsbereichs ) überträgt, wenn diese vollständig von der Fläche absorbiert wird. Die übertragene Energie kann beispielsweise zu einem Temperaturanstieg der Fläche führen. Photon radiation are understood. The intensity of the photon radiation may, for example, be defined by the energy which transmits the photon radiation to a certain area (e.g., the area of the radiation area) in a given period of time when it is completely absorbed by the area. The transmitted energy can, for example, lead to an increase in temperature of the surface.
Wird Photonenstrahlung mit mehreren Wellenlängen und/oder mit einem Wellenlängenkontinuum (d.h. mit einander kontinuierlich überlagerten Wellenlängen) verwendet, kann die Intensität der Photonenstrahlung gemäß der Summe (bzw. dem Integral) über alle Wellenlängen der Photonenstrahlung verstanden werden. When photonic radiation having multiple wavelengths and / or wavelength continuum (i.e., continuously superimposed wavelengths) is used, the intensity of the photon radiation may be understood according to the sum (or integral) over all wavelengths of the photon radiation.
Im Fall von Teilchenstrahlung kann der Absorptionskoeffizient von den verwendeten Teilchen (z.B. Elektronen oder z.B. In the case of particle radiation, the absorption coefficient of the particles used (e.g., electrons or e.g.
Protonen) der Teilchenstrahlung und deren Energie abhängen (auch als Energiespektrum bezeichnet) . Die Energie, welche die Teilchenstrahlung übertragen kann, kann von der Anzahl der Teilchen und deren Energie abhängen, welche in einem bestimmten Zeitraum auf das Material auftreffen. Mit anderen Worten kann die Intensität der Teilchenstrahlung von der Energie definiert sein, welche die Teilchenstrahlung in einem bestimmten Zeitraum auf eine bestimmte Fläche (z.B. die Protons) of the particle radiation and their energy depend (also referred to as energy spectrum). The energy which the particle radiation can transmit may depend on the number of particles and their energy which impinge upon the material in a given period of time. In other words, the intensity of the particle radiation can be defined by the energy which the particle radiation has in one certain period to a certain area (eg the
Fläche des BeStrahlungsbereichs ) überträgt, wenn diese vollständig von der Fläche absorbiert wird. Die übertragene Energie kann beispielsweise zu einem Temperaturanstieg der Fläche führen. Area of the irradiation area) when fully absorbed by the area. The transmitted energy can, for example, lead to an increase in temperature of the surface.
Wird Photonenstrahlung mit mehreren Wellenlängen und/oder mit einem Wellenlängenkontinuum (d.h. mit einander kontinuierlich überlagerten Wellenlängen) verwendet, kann die Intensität der Photonenstrahlung als Summe (bzw. Integral) über alle When photonic radiation of multiple wavelengths and / or wavelength continuum (i.e., continuously superimposed wavelengths) is used, the intensity of photon radiation as the sum (or integral) over all
Wellenlängen der Photonenstrahlung verstanden werden. Wavelengths of photon radiation are understood.
Die Leistung der Strahlung kann von der Energie der Strahlung definiert sein, welche in einem bestimmten Zeitraum emittiert wird, z.B. während der Dauer eines Energiepulses, bzw. The power of the radiation may be defined by the energy of the radiation emitted in a given period, e.g. during the duration of an energy pulse, or
Strahlungspulses. Beispielsweise kann die Pulsdauer eines Strahlungspulses und dessen Energie die Leistung des  Radiation pulse. For example, the pulse duration of a radiation pulse and its energy, the performance of the
Strahlungspulses definieren. Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem organischen Stoff eine, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes , in chemisch einheitlicher Form vorliegende, durch Defining radiation pulses. In the context of this description, an organic substance, regardless of the respective state of matter, in chemically uniform form, by
charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Verbindung des Kohlenstoffs verstanden werden. Neben Verbindung ohne Kohlenstoff können im Rahmen dieser Beschreibung einige kohlenstoffhaltige Verbindungen, wie Karbide (z.B. reiner Kohlenstoff, Graphit, Diamant oder Graphen) , Carbonate und Oxide des Kohlenstoffs, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes , in chemisch einheitlicher Form vorliegend, durch charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnet, als anorganischer Stoff verstanden werden. Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem organisch-anorganischen Stoff (hybrider Stoff) eine, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes , in characteristic physical and chemical properties characterized compound of the carbon. Besides carbon-free compounds, within the scope of this specification, some carbon-containing compounds, such as carbides (eg, pure carbon, graphite, diamond, or graphene), carbonates, and oxides of carbon, regardless of the particular state of matter, may be present in chemically unitary form by characteristic physical and chemical properties be characterized as inorganic substance. In the context of this description, under an organic-inorganic substance (hybrid substance), irrespective of the respective physical state, in
chemisch einheitlicher Form vorliegende, durch chemically uniform form present, by
charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Verbindung mit Verbindungsteilen, die Kohlenstoff enthalten, und mit Verbindungsteilen, die frei von Kohlenstoff sind, verstanden werden. Im Rahmen dieser Beschreibung umfasst der Begriff „Stoff" alle oben genannten Stoffe, beispielsweise einen organischen Stoff, einen Characteristic physical and chemical properties characterized compound with connecting parts, the Contain carbon, and with connecting parts that are free of carbon, to be understood. In the context of this description, the term "substance" encompasses all substances mentioned above, for example an organic substance, a substance
anorganischen Stoff und/oder einen hybriden Stoff. Weiterhin kann im Rahmen dieser Beschreibung unter einem Stoffgemisch etwas verstanden werden, was Bestandteile aus zwei oder mehr verschiedenen Stoffen besteht, deren Bestandteile inorganic substance and / or a hybrid substance. Furthermore, in the context of this description, a mixture of substances can be understood as meaning components of two or more different substances, their constituents
beispielsweise sehr fein verteilt sind. Als eine Stoffklasse ist ein Stoff oder ein Stoffgemisch aus einem oder mehreren organischen Stoff (en) , einem oder mehreren anorganischen Stoff (en) oder einem oder mehreren hybriden Stoff (en) zu verstehen. Der Begriff „Material" kann synonym zum Begriff „Stoff" verwendet werden. for example, are very finely distributed. A substance class means a substance or a mixture of one or more organic substances, one or more inorganic substances or one or more hybrid substances. The term "material" can be used synonymously with the term "substance".
Im Rahmen dieser Beschreibung kann ein Metall (auch als metallischer Werkstoff bezeichnet) zumindest ein metallisches Element aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. Kupfer (Cu) , Silber (Ag) , Platin (Pt) , Gold (Au), Magnesium (Mg), Aluminium (AI), Barium (Ba) , Indium (In), Calcium (Ca), In the context of this description, a metal (also referred to as a metallic material) may comprise or be formed from at least one metallic element, e.g. Copper (Cu), Silver (Ag), Platinum (Pt), Gold (Au), Magnesium (Mg), Aluminum (AI), Barium (Ba), Indium (In), Calcium (Ca),
Samarium (Sm) oder Lithium (Li) . Ferner kann ein Metall eine metallische Verbindung (z.B. eine intermetallische Verbindung oder eine Legierung) aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. eine Verbindung aus zumindest zwei metallischen  Samarium (Sm) or Lithium (Li). Further, a metal may include or be formed of a metallic compound (e.g., an intermetallic compound or an alloy), e.g. a compound of at least two metallic ones
Elementen, wie z.B. Bronze oder Messing, oder z.B. eine Elements, such as e.g. Bronze or brass, or e.g. a
Verbindung aus zumindest einem metallischen Element und mindesten einem nichtmetallischen Element, wie z.B. Stahl. Compound of at least one metallic element and at least one non-metallic element, e.g. Stole.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann eine organische Schicht verstanden werden als eine Schicht, welche ein organischesIn the context of this description, an organic layer can be understood as a layer which is an organic layer
Material aufweist oder daraus gebildet ist. Analog dazu kann eine anorganische Schicht verstanden werden als eine Schicht, welche ein anorganisches Material aufweist oder daraus gebildet ist. Analog dazu kann eine metallische Schicht verstanden werden als eine Schicht, welche ein Metall Material comprises or is formed from it. Analogously, an inorganic layer can be understood as a layer which comprises or is formed from an inorganic material. Analogously, a metallic layer can be understood as a layer which is a metal
aufweist oder daraus gebildet ist. Analog dazu kann ein metallisches Substrat (auch als has or is formed therefrom. Similarly, a metallic substrate (also called
Metallsubstrat bezeichnet) verstanden werden als ein Metal substrate) can be understood as a
Substrat, welches ein Metall aufweist oder daraus gebildet ist. Der Begriff "Substrat" bezeichnet sowohl ein Substrate comprising or formed from a metal. The term "substrate" denotes both a
metallisches Substrat als auch ein Substrat aus einem anderen Material, wie z.B. Glas (z.B. Fensterglas), Keramik oder Kunststoff, z.B. ein Polymer oder ein Faserverbundwerkstoff, welches mit Metall beschichtet ist. Beispielsweise kann das Substrat eine metallbeschichtete Kunststofffolie oder metallic substrate as well as a substrate of another material, e.g. Glass (e.g., window glass), ceramic or plastic, e.g. a polymer or fiber composite coated with metal. For example, the substrate may be a metal-coated plastic film or
Kunststoffplatte sein. Be plastic plate.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail below. Show it
Figur 1 und Figur 2 jeweils schematisch ein Verfahren zum Figure 1 and Figure 2 each schematically a method for
Bearbeiten eines Substrats, z.B. eines  Processing a substrate, e.g. one
Metallsubstrats, oder einer Metallschicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen;  Metal substrate, or a metal layer according to various embodiments;
Figur 3A und Figur 3B ein Aufbringen einer Schicht gemäß FIG. 3A and FIG. 3B show a coating according to FIG
verschiedenen Ausführungsformen; Figur 4A und Figur 4B ein Bestrahlen der Schicht oder ein  various embodiments; Figure 4A and Figure 4B irradiation of the layer or a
Erzeugen von Energieimpulsen zum Bestrahlen der  Generating energy pulses for irradiating the
Schicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen;  Layer according to various embodiments;
Figur 5A und Figur 5B das Bearbeiten eines Substrats, z.B. 5A and 5B show how to process a substrate, e.g.
einer Metallschicht oder eines Metallsubstrats, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;  a metal layer or a metal substrate, according to various embodiments;
Figur 6A ein bearbeitetes Substrat, z.B. ein bearbeitetes Figure 6A shows a processed substrate, e.g. a processed one
Metallsubstrat oder eine bearbeitete Metallschicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; Figur 6B und Figur 6C eine Anordnung von bearbeiteten Metal substrate or a machined metal layer, according to various embodiments; Figure 6B and Figure 6C shows an arrangement of machined
Substraten, z.B. bearbeiteten Metallsubstraten oder bearbeiteten Metallschichten, gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer Brennstoffzelle;  Substrates, e.g. machined metal substrates or processed metal layers, according to various embodiments in a fuel cell;
Figur 7 eine schematische Darstellung einer spektroskopischen Figure 7 is a schematic representation of a spectroscopic
Analyse unterschiedlich bearbeiteter Substrate, z.B. unterschiedlich bearbeiteter Metallsubstrate oder unterschiedlich bearbeiteter Metallschichten;  Analysis of differently processed substrates, e.g. differently processed metal substrates or differently processed metal layers;
Figur 8A und Figur 8B jeweils eine Prozessieranordnung zum 8A and 8B each show a processing arrangement for
Bearbeiten eines Substrats, z.B. eines  Processing a substrate, e.g. one
Metallsubstrats, gemäß verschiedenen  Metal substrate, according to various
Ausführungsformen;  Embodiments;
Figur 9 eine Seitenansicht oder Querschnittsansicht eines Figure 9 is a side view or cross-sectional view of a
Substrats in einem Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats gemäß verschiedenen Ausführungsformen; Figur 10 eine Seitenansicht oder Querschnittsansicht eines  A substrate in a method of processing a substrate according to various embodiments; Figure 10 is a side view or cross-sectional view of a
Substrats in einem Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats gemäß verschiedenen Ausführungsformen;  A substrate in a method of processing a substrate according to various embodiments;
Figur IIA und Figur IIB jeweils ein schematisches Diagramm von optischen Eigenschaften einer Schicht in einemFigure IIA and IIB each show a schematic diagram of optical properties of a layer in one
Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats gemäß verschiedenen Ausführungsformen; A method of processing a substrate according to various embodiments;
Figur 12 ein schematisches Diagramm von strukturellen Figure 12 is a schematic diagram of structural
Eigenschaften einer Schicht in einem Verfahren zum Properties of a layer in a method for
Bearbeiten eines Substrats gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und Processing a substrate according to various embodiments; and
Figur 13 eine Seitenansicht oder Querschnittsansicht einer Figure 13 is a side view or cross-sectional view of a
Prozessieranordnung in einem Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats gemäß verschiedenen  Processing arrangement in a method for processing a substrate according to various
Ausführungsformen . In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Embodiments. In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof and in which is by way of illustration specific
Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Embodiments are shown in which the invention can be practiced. In this regard will
Richtungsterminologie wie etwa "oben", "unten", "vorne", "hinten", "vorderes", "hinteres", usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur (en) verwendet. Da Directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "rear", etc. used with reference to the orientation of the described figure (s). There
Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl Components of embodiments in number
verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der different orientations can be positioned, the directional terminology is illustrative and is in no way limiting. It should be understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It should be understood that the features of the various exemplary embodiments described herein may be combined with each other unless specifically stated otherwise. The following detailed description is therefore not to be construed in a limiting sense, and the
Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert. Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe Scope of the present invention is defined by the appended claims. In the context of this description, the terms
"verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.  "connected", "connected" and "coupled" used to describe both a direct and indirect connection, a direct or indirect connection and a direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference numerals, as appropriate.
Fig.l veranschaulicht schematisch ein Verfahren 100 zum Fig.l illustrates schematically a method 100 for
Bearbeiten eines Substrats, z.B. eines Metallsubstrats, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Verfahren 100 kann dabei in 110 das Aufbringen einer Schicht auf das Substrat Processing a substrate, e.g. a metal substrate according to various embodiments. The method 100 may include in 110 applying a layer to the substrate
2  2
aufweisen, wobei die Schicht sp hybridisierten Kohlenstoff und/oder sp hybridisierten Kohlenstoff aufweisen kann, z.B. in Form von Graphit, nanokristallinem Graphit, amorphem have, wherein the layer sp hybridized carbon and / or sp can have hybridized carbon, eg in the form of graphite, nanocrystalline graphite, amorphous
Kohlenstoff und/oder tetraedrischem Kohlenstoff. Carbon and / or tetrahedral carbon.
2  2
Beispielsweise kann die Schicht gleichzeitig sp  For example, the layer can simultaneously sp
3  3
hybridisierten Kohlenstoff und sp hybridisierten Kohlenstoff aufweisen . hybridized carbon and sp hybridized carbon.
2 2
Ferner kann das Verhältnis von sp hybridisierten Kohlenstoff Furthermore, the ratio of sp hybridized carbon
3 3
zu sp hybridisierten Kohlenstoff gemäß verschiedenen to sp hybridized carbon according to various
Ausführungsformen beim Aufbringen der Schicht zumindest teilweise beeinflusst werden. Beispielsweise können die Embodiments when applying the layer are at least partially affected. For example, the
Prozessparameter, wie beispielsweise Umgebungsdruck,  Process parameters, such as ambient pressure,
Zusammensetzung der Prozessatmosphäre, Beschichtungsrate Composition of the process atmosphere, coating rate
(Geschwindigkeit mit der beschichtet wird) , (Speed to be coated),
Substrattemperatur oder Zusammensetzung des zu beschichtendenSubstrate temperature or composition of the coated
Materials geregelt oder gemäß einer Vorgabe eingestellt werden . Materials are regulated or adjusted according to a specification.
Ferner können die Prozessparameter zum Aufbringen der Schicht derart eingestellt werden, dass eine Schichtdicke (Dicke der Schicht) nach einer Vorgabe abgeschieden werden kann. Furthermore, the process parameters for applying the layer can be set in such a way that a layer thickness (thickness of the layer) can be deposited according to a specification.
Beispielsweise kann die Dicke der Schicht erhöht werden, indem länger beschichtet oder mit einer höheren For example, the thickness of the layer can be increased by coating longer or at a higher level
Beschichtungsrate beschichtet wird. Coating rate is coated.
Ferner kann einer Verfahren 100 gemäß verschiedenen Furthermore, a method 100 according to various
Ausführungsformen in 120 das gepulste Bestrahlen der Schicht aufweisen, wobei das gepulste Bestrahlen der Schicht derart erfolgen kann, dass die Schicht erwärmt werden kann und die Schicht zumindest teilweise strukturell verändert werden kann. Die strukturelle Veränderung der Schicht kann Embodiments in FIG. 120 include pulsed irradiation of the layer, wherein the pulsed irradiation of the layer may be performed such that the layer may be heated and the layer may be at least partially structurally altered. The structural change of the layer can
beispielsweise eine Veränderung der chemischen for example, a change in the chemical
Bindungsstruktur des Kohlenstoffs aufweisen. Beispielsweise Have bonding structure of the carbon. For example
2  2
kann mittels Bestrahlens der Anteil des sp hybridisierten can by irradiation, the proportion of sp hybridized
3  3
Kohlenstoffs (oder der Anteil des sp hybridisierten Carbon (or the proportion of sp hybridized
Kohlenstoffs) erhöht werden. Ferner kann mittels des Bestrahlens der Schicht ein Gradient des Kohlenstoffanteils eingestellt werden. Beispielsweise kann beim Bestrahlen einer Schicht, die mehrlagig aufgebracht wurde eine Vermischung der Bestandteile der mehreren Lagen der Schicht erfolgen, oder eine homogene Kohlenstoff- Metallschicht kann sich beim Bestrahlen zumindest teilweise entmischen, wobei sich auf der Oberfläche der Schicht Carbon). Furthermore, by means of the irradiation of the layer, a gradient of the carbon content can be set. For example, when irradiating a layer that has been applied in multiple layers, a mixing of the constituents of the plurality of layers of the layer can take place, or a homogeneous carbon-metal layer can at least partially segregate upon irradiation, whereby the surface of the layer
Kohlenstoff, beispielsweise in Form von Graphit, abscheiden kann . Carbon, for example in the form of graphite, can deposit.
Fig.2 veranschaulicht schematisch ein Verfahren 200 zum FIG. 2 schematically illustrates a method 200 for
Bearbeiten eines Substrats, z.B. einer Metallschicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Verfahren 200 kann in 210 das Aufbringen einer anorganischen Schicht, die Processing a substrate, e.g. a metal layer, according to various embodiments. The method 200 may include, in 210, applying an inorganic layer, the
Kohlenstoff aufweist, auf das Substrat aufweisen. Das Having carbon on the substrate. The
Substrat kann beispielsweise eine Metallschicht, eine Substrate may, for example, a metal layer, a
Metallfolie, ein Metallsubstrat oder eine Metallschicht auf einem Substrat (z.B. auf einem metallischen oder keramischen Substrat oder einem Glas- oder KunststoffSubstrat) , z.B. eine metallische Pufferschicht sein. Metal foil, a metal substrate or a metal layer on a substrate (e.g., on a metallic or ceramic substrate or a glass or plastic substrate), e.g. a metallic buffer layer.
Ferner kann das Verfahren 200 in 220 das Erzeugen von Further, at 220, method 200 may include generating
Energieimpulsen zum Bestrahlen der anorganischen Schicht aufweisen, wobei die Energieimpulse zum Bestrahlen der Having energy pulses for irradiating the inorganic layer, wherein the energy pulses for irradiating the
Schicht derart erzeugt werden können, dass der Kohlenstoff zumindest teilweise strukturell verändert werden kann. Die Energieimpulse zum Bestrahlen der Schicht können Layer can be produced such that the carbon can be at least partially structurally changed. The energy pulses for irradiating the layer can
beispielsweise derart erzeugt werden (d.h. mit einer for example (i.e., with a
spektralen Zusammensetzung, z.B. monochromatisch), dass sie von der Schicht zumindest teilweise absorbiert werden können. spectral composition, e.g. monochromatic) that they can be at least partially absorbed by the layer.
Fig.3a veranschaulicht das Aufbringen 300 einer Schicht 304, die Kohlenstoff aufweisen kann, auf ein Substrat 302, z.B. auf ein Metallsubstrat 302 oder auf eine Metallschicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Aufbringen 300 der Figure 3a illustrates the application 300 of a layer 304, which may include carbon, to a substrate 302, e.g. on a metal substrate 302 or on a metal layer, according to various embodiments. Applying 300 of the
Schicht 304 kann beispielsweise mittels Abscheidens 306b eines Materials unter Verwendung mindestens einer Beschichtungsanordnung 306 erfolgen, wobei die mindestens eine Beschichtungsanordnung 306 eine Beschichtungsquelle oder mehrere Beschichtungsquellen aufweisen kann. Ferner kann das Abscheiden 306b der Schicht 304 in einem Vakuum oder einem Unterdruck mit einer geregelten Gaszusammensetzung oder geregelten Zusammensetzung der Atmosphäre (Prozessatmosphäre) erfolgen . Layer 304 may be formed, for example, by depositing 306b a material using at least one of the materials Coating arrangement 306 take place, whereby the at least one coating arrangement 306 can have one coating source or several coating sources. Further, the deposition 306b of the layer 304 may be done in a vacuum or vacuum with a controlled gas composition or controlled composition of the atmosphere (process atmosphere).
Beispielsweise kann die Prozessatmosphäre, in der die Schicht 304 abgeschieden wird, ein inertes (reaktionsträges) Gas oder ein reduzierendes Gas zum Aufnehmen von Sauerstoff (und damit zum Schützen der Schicht 304 vor einer Oxidation) aufweisen, oder beispielsweise Wasserstoff, Stickstoff, Formgas oder Hydrazin aufweisen. Beispielsweise kann das Abscheiden 306b der Schicht 304 mittels Kathodenzerstäubung 306b, For example, the process atmosphere in which the layer 304 is deposited may include an inert (inert) gas or reducing gas for receiving oxygen (and thus protecting the layer 304 from oxidation), or, for example, hydrogen, nitrogen, molding gas, or hydrazine exhibit. For example, the deposition 306 b of the layer 304 by means of cathode sputtering 306 b,
Elektronenstrahlverdampfen 306b oder chemischer Electron beam evaporation 306b or more chemical
Gasphasenabscheidung 306b erfolgen. Gas phase deposition 306b done.
Ferner kann das Abscheiden 306b der Schicht 304 räumlich gleichmäßig (z.B. homogen) auf der Oberfläche des Substrats 302 erfolgen. Anschaulich kann die Schicht 304 mit einer räumlich gleichmäßigen Beschichtungsrate oder mit einer räumlich gleichmäßigen Materialzusammensetzung abgeschieden werden. Alternativ kann das Abscheiden 306b der Schicht 304 gemäß verschiedenen Ausführungsformen inhomogen Further, the deposition 306b of the layer 304 may be spatially uniform (e.g., homogeneous) on the surface of the substrate 302. Clearly, the layer 304 can be deposited with a spatially uniform coating rate or with a spatially uniform material composition. Alternatively, the deposition 306b of the layer 304 may be inhomogeneous according to various embodiments
(ungleichmäßig) erfolgen. Beispielsweise können nur bestimmte Bereiche des Substrats 302 beschichtet werden, oder die  (uneven). For example, only certain areas of the substrate 302 may be coated, or the
Schicht 304 kann mit einer räumlich ungleichmäßigen Layer 304 may be spatially uneven
chemischen Zusammensetzung abgeschieden werden, z.B. unter Verwendung einer Maske (auch als Schattenmaske oder Schablone bezeichnet) . chemical composition, e.g. using a mask (also referred to as shadow mask or template).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der According to various embodiments, the
Kohlenstoffanteil der abgeschiedenen 306b Schicht 304 nach einer Vorgabe eingestellt werden. Beispielsweise kann die Schicht 304 aufgetragen werden, indem Material von einem Target (Materialquelle) der Beschichtungsquelle, wobei das Target eine Zusammensetzung gemäß der Vorgabe aufweisen kann, auf das Substrat 302 übertragen (transportiert) wird. Carbon content of the deposited 306b layer 304 can be set according to a specification. For example, the layer 304 may be applied by exposing material from a target (material source) of the coating source, where Target may have a composition according to the specification is transferred to the substrate 302 (transported).
Beispielsweise kann eine Schicht 304 mittels For example, a layer 304 by means of
Kathodenzerstäubung 306b oder Elektronenstrahlverdampfens 306b eines Targets (das zu zerstäubende oder verdampfende Material) oder mehrerer Targets abgeschieden werden. Dabei kann das jeweilige Material des Targets oder eines der mehrerer Targets entsprechend des vorgegebenen Sputtering 306b or electron beam evaporation 306b of a target (the material to be sputtered or evaporated) or multiple targets are deposited. In this case, the respective material of the target or one of a plurality of targets corresponding to the predetermined
Kohlenstoffanteils der Schicht 304 zusammengesetzt sein. Carbon content of the layer 304 may be composed.
Beispielsweise kann ein Target eine Kohlenstoff- Beschichtungsquelle mit einem Kohlenstoffanteil von mehr als 50 at-% sein, wobei die abgeschiedene Schicht 304 ebenfalls einen Kohlenstoffanteil von mehr als 50 at-% aufweisen kann. Ferner kann das Target einen Kohlenstoffanteil von mehr als 70 at-% (90 at-%) aufweisen, wobei die abgeschiedene Schicht 304 einen Kohlenstoffanteil von mehr als 70 at-% (90 at-%) aufweisen kann. Ferner können beim Abscheiden 306b der Schicht 304 For example, a target may be a carbon coating source having a carbon content of more than 50 at%, and the deposited layer 304 may also have a carbon content of more than 50 at%. Further, the target may have a carbon content of more than 70 at% (90 at%), wherein the deposited layer 304 may have a carbon content of more than 70 at% (90 at%). Further, upon deposition 306b of layer 304
Bestandteile der Prozessatmosphäre zumindest teilweise in die Schicht 304 eingebaut werden. Beispielsweise kann Wasserstoff aus der Prozessatmosphäre in die Schicht 304 eingebaut werden, so dass die Schicht 304 zum Teil (z.B. in einem  Components of the process atmosphere are at least partially incorporated into the layer 304. For example, hydrogen from the process atmosphere may be incorporated into layer 304, such that layer 304 may be partially (e.g., in a
Bereich von ungefähr 1 at-% bis ungefähr 20 at % ) aus Range from about 1 at% to about 20 at%)
Wasserstoff bestehen kann. Anschaulich kann unter Verwendung einer Wasserstoff- Prozessatmosphäre ein Kohlenstoff- Wasserstoff-Gemisch abgeschieden werden, was auch als  Hydrogen can exist. Clearly, a carbon-hydrogen mixture can be deposited using a hydrogen process atmosphere, which is also known as
hydrierter Kohlenstoff bezeichnet werden kann. hydrogenated carbon can be called.
Ferner kann beispielsweise die Schicht 304 (z.B. eine Further, for example, layer 304 (e.g.
KohlenstoffSchicht ) mehrere Bereiche mit jeweils Carbon layer) several areas with each
unterschiedlicher Kohlenstoffkonfiguration (Bindungsstruktur different carbon configuration (bond structure
2 3  2 3
des Kohlenstoffs oder Zusammensetzung aus sp und sp of the carbon or composition of sp and sp
hybridisierten Kohlenstoff) aufweisen. Beispielsweise können hybridized carbon). For example, you can
2 2
Bereiche der Schicht 304 Graphit (mit einem Anteil von sp hybridisierten Kohlenstoff von mehr als 90 at-%) , nanokristallinen Graphit (mit einer Korngröße des Graphits von 1 nm bis zu 100 nm) , sogenannten amorphen Kohlenstoff Regions of layer 304 graphite (with a proportion of sp hybridized carbon of more than 90 at%), nanocrystalline graphite (with a grain size of graphite from 1 nm up to 100 nm), so-called amorphous carbon
2  2
(mit einem Anteil von sp hybridisierten Kohlenstoff m einem Bereich von ungefähr 70 at-% bis ungefähr 90 at-% ) oder  (with a proportion of sp hybridized carbon m in a range of about 70 at% to about 90 at%) or
3  3
tetraedrischen Kohlenstoff (mit einem Anteil von sp tetrahedral carbon (with a proportion of sp
hybridisierten Kohlenstoff von mehr als 40 at-%) aufweisen. hybridized carbon of more than 40 at%).
Zum Beschichten 306b kann das Substrat 302 durch einen For coating 306b, the substrate 302 can be replaced by a
Beschichtungsbereich (nicht dargestellt, vergleiche Fig.8), in dem die Abscheidung 306b des Materials mittels einer Coating area (not shown, see Figure 8), in which the deposit 306b of the material by means of a
Beschichtungsquelle, als Teil der Beschichtungsvorrichtung 306, erfolgen kann, hindurch transportiert werden. Coating source, as part of the coating device 306, can be transported through.
Beispielsweise kann das Substrat 302 oder die Metallschicht 302 mit konstanter oder variabler (z.B. zeitlich For example, the substrate 302 or the metal layer 302 may be provided with constant or variable (e.g., temporally
veränderlicher) Geschwindigkeit mittels einer changeable) speed by means of a
Transportanordnung (z.B. Rollen) durch den Transport arrangement (e.g., rollers) through the
Beschichtungsbereich hindurch transportiert werden. Coating area are transported through.
Alternativ kann das Substrat 302 auch in den Alternatively, the substrate 302 may also be in the
Beschichtungsbereich hinein transportiert und nach dem Coating area transported into and after the
Beschichten 306b wieder aus dem Beschichtungsbereich heraus transportiert werden. Coating 306b are transported out of the coating area again.
Fig.3b veranschaulicht schematisch ein Aufbringen einer FIG. 3 b schematically illustrates an application of a
Schicht auf ein Substrat 302, z.B. ein Metallsubstrat 302 oder eine Metallschicht 304b, gemäß verschiedenen Layer on a substrate 302, e.g. a metal substrate 302 or a metal layer 304b, according to various
Ausführungsformen, wobei die Schicht 304 beispielsweise zweilagig (wie in Fig.3b dargestellt) oder mit mehr als zwei Lagen (z.B. dreilagig oder vierlagig, usw.) mittels einer Beschichtungsvorrichtung 306 (mit z.B. einer  Embodiments wherein the layer 304 is provided, for example, in two layers (as shown in Figure 3b) or in more than two layers (e.g., three layers or four layers, etc.) by means of a coating device 306 (e.g.
Beschichtungsquelle oder mehreren Beschichtungsquellen) aufgebracht werden kann. Beispielsweise kann eine erste Coating source or multiple coating sources) can be applied. For example, a first
Schicht 304b (erste Lage) und darauf eine zweite Schicht 304a (zweite Lage) abgeschieden werden. Die Zusammensetzung der jeweiligen Lagen der Schicht 304 kann mittels der Layer 304b (first layer) and thereon a second layer 304a (second layer) are deposited. The composition of the respective layers of the layer 304 can be determined by means of
Prozessparameter, z.B. mittels der Zusammensetzung des Process parameters, e.g. by means of the composition of the
Materials der Beschichtungsquelle oder jeweils der mehreren Beschichtungsquellen gemäß einer Vorgabe eingestellt werden. Beispielsweise kann die erste Schicht 304b ein Metall (z.B. Chrom oder Titan) oder eine Metalllegierung aufweisen. Die erste Schicht 304b kann mittels einer Beschichtungsanordnung 306, wobei die Beschichtungsanordnung 306 eine Metall-Material of the coating source or each of the plurality of coating sources can be adjusted according to a specification. For example, the first layer 304b may comprise a metal (eg, chromium or titanium) or a metal alloy. The first layer 304b may be formed by means of a coating arrangement 306, the coating arrangement 306 being a metal coating.
Beschichtungsquelle aufweisen kann (die zu mehr als 50 at-% aus Metall bestehen kann), abgeschieden 306b werden und eine Metallschicht (die zu mehr als 50 at-% aus Metall bestehen kann) sein. Anschaulich kann die erste Schicht 304b eine Metall-Pufferschicht zum Erhöhen des Haftvermögens der Coating source (which may be more than 50 at% of metal), deposited 306b, and a metal layer (which may be more than 50 at% of metal). Illustratively, the first layer 304b may include a metal buffer layer to increase the adhesion of the
Schicht 304 sein, wie vorangehend beschrieben wurde. Ferner kann die erste Schicht 304b Kohlenstoff aufweisen oder zumindest einen Gradienten des Kohlenstoffanteils , so dass beim Abscheiden 306b der Schicht 304 der Kohlenstoffanteil mit zunehmender Schichtdicke steigt (oder sinkt) .  Layer 304, as previously described. Further, the first layer 304b may include carbon, or at least a gradient of the carbon content, such that upon deposition 306b of the layer 304, the carbon content increases (or decreases) with increasing layer thickness.
Die zweite Schicht 304a kann beispielsweise mittels einer Beschichtungsanordnung 306 (kann auch als The second layer 304a may be provided, for example, by means of a coating arrangement 306 (may also be referred to as
Beschichtungsvorrichtung bezeichnet werden) , wobei die Coating device are called), wherein the
Beschichtungsanordnung 306 eine Kohlenstoff-Coating arrangement 306 a carbon
Beschichtungsquelle (die zu mehr als 50 at-% aus Kohlenstoff bestehen kann) aufweisen kann, abgeschieden werden und kann eine KohlenstoffSchicht (die zu mehr als 50 at % aus Coating source (which may consist of more than 50 at% of carbon) can be deposited and a carbon layer (containing more than 50 at% of
Kohlenstoff bestehen kann) sein und ferner einen Gradienten des Kohlenstoffanteils aufweisen, wie anhand Fig.3a Carbon may be) and also have a gradient of the carbon content, as in Fig.3a
beschrieben wurde. has been described.
Die Abscheidung der ersten Schicht 304b und der zweiten The deposition of the first layer 304b and the second
Schicht 304b kann beispielsweise nacheinander mittels mehrere Beschichtungsquellen mit unterschiedlicher Zusammensetzung (z.B. mindestens eine Metall-Beschichtungsquelle und For example, layer 304b may be sequentially formed by a plurality of coating sources of different composition (e.g., at least one metal coating source and
mindestens eine Kohlenstoff-Beschichtungsquelle) erfolgen. Ferner kann sich der Beschichtungsbereich (der Bereich auf dem Substrat 302 auf dem das Material der Schicht 304, bzw. zur Schichtbildung abgeschieden wird) von mindestens zwei der mehreren Beschichtungsquellen überlappen, so dass zwischen den mindestens zwei der mehreren Beschichtungsquellen eine Durchmischung der abgeschiedenen Materialien erfolgt. at least one carbon coating source). Furthermore, the coating area (the area on the substrate 302 on which the material of the layer 304, or for film formation is deposited) of at least two of the plurality of coating sources may overlap, so that between the at least two of the plurality of coating sources is a thorough mixing of the deposited materials.
Beispielsweise kann mittels der mindestens zwei der mehreren Beschichtungsquellen ein Gradient einer Zusammensetzung der Schicht 304 (z.B. ein Gradient des Kohlenstoffanteils ) zwischen den mindestens zwei der mehreren For example, by means of the at least two of the plurality of coating sources, a gradient of a composition of the layer 304 (e.g., a gradient of the carbon content) between the at least two of the plurality
Beschichtungsquellen erzeugt werden. Anschaulich kann Coating sources are generated. Vividly
beispielsweise ein Kohlenstoff-Metall-Gemisch in einem for example, a carbon-metal mixture in one
Bereich zwischen der ersten und der zweiten Area between the first and the second
Beschichtungsquelle (im Überlappungsbereich) abgeschieden werden .  Coating source (in the overlap area) are deposited.
Fig.4A veranschaulicht ein Bestrahlen 400 der Schicht 304 oder ein Erzeugen 400 von Energieimpulsen zum Bestrahlen der Schicht 304 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das 4A illustrates irradiation 400 of layer 304 or generating 400 energy pulses to irradiate layer 304 according to various embodiments. The
Bestrahlen 400 der Schicht 304 oder das Erzeugen 400 von Energieimpulsen 308b zum Bestrahlen der Schicht 304 kann mittels mindestens einer Bestrahlungsanordnung 308 (auch als Bestrahlungsvorrichtung bezeichnet) erfolgen, wobei die mindestens eine Bestrahlungsanordnung 308 mindestens eine Bestrahlungsquelle beispielsweise eine Lichtquelle (z.B. ein Laser, eine Lampe, eine Blitzlampe oder eine Röntgenquelle) oder eine Materiequelle (z.B. ein Elektronenquelle oder eine Protonenquelle) aufweisen kann. Dabei kann die mindestens eine Bestrahlungsanordnung 308 eine gepulst oder eine Irradiating 400 of layer 304 or generating 400 energy pulses 308b for irradiating layer 304 may be effected by means of at least one irradiation arrangement 308 (also referred to as irradiation device), wherein the at least one irradiation arrangement 308 comprises at least one irradiation source, for example a light source (eg a laser, a lamp , a flash lamp or an X-ray source) or a source of matter (eg, an electron source or a proton source). In this case, the at least one irradiation arrangement 308 can be a pulsed or a
kontinuierlich betriebene Bestrahlungsquelle aufweisen, wobei mittels der mindestens einen Bestrahlungsanordnung 308 eine gepulste oder eine kontinuierliche Strahlung 308b erzeugt werden, beispielsweise ein kontinuierlicher Elektronenstrahl 308b mittels eines Elektronenbeschleunigers (z.B. mittels einer Linearquelle) oder ein gepulster Lichtblitz 308b mittels einer Blitzlampe (z.B. einer Gasentladungslampe oder einer Leuchtdiode) . by means of the at least one irradiation arrangement 308, a pulsed or a continuous radiation 308b are generated, for example a continuous electron beam 308b by means of an electron accelerator (eg by means of a linear source) or a pulsed flash of light 308b by means of a flash lamp (eg a gas discharge lamp or a Led) .
Das Bestrahlen 308b der Schicht 304 kann analog zum The irradiation 308b of the layer 304 may be analogous to
Aufbringen der Schicht 304 in einer Prozessatmosphäre (z.B. eine inerte Prozessatmosphäre oder eine reduzierende Applying the layer 304 in a process atmosphere (eg an inert process atmosphere or a reducing one
Prozessatmosphäre) erfolgen, wie vorangehend anhand Fig.3a beschrieben ist. Zum Bestrahlen kann das Substrat 302 durch einen Process atmosphere), as described above with reference to FIG. 3a. For irradiation, the substrate 302 may be replaced by a
Bestrahlungsbereich in dem das Bestrahlen 308b des Materials mittels einer Bestrahlungsquelle erfolgen kann hindurch transportiert werden. Beispielsweise kann das Substrat 302 oder die Metallschicht 302 mit konstanter oder variabler (z.B. zeitlich veränderlicher) Geschwindigkeit mittels einer Transportanordnung (z.B. Rollen) durch den  Irradiation region in which the irradiation 308b of the material can be carried out by means of an irradiation source can be transported through. For example, the substrate 302 or the metal layer 302 may be driven by a transport assembly (e.g., rollers) at a constant or variable (e.g., time varying) speed
Bestrahlungsbereich hindurch transportiert werden. Alternativ kann das Substrat 302 auch in den Bestrahlungsbereich hinein transportiert und nach dem Bestrahlen 308b wieder aus dem Bestrahlungsbereich heraus transportiert werden.  Irradiation be transported through. Alternatively, the substrate 302 may also be transported into the irradiation area and transported out of the irradiation area after the irradiation 308b.
Ferner kann die erzeugte Strahlung 308b oder die erzeugten Energieimpulse 308b (Strahlung 308b) mittels einer optischen Apparatur (z.B. mittels Spiegel, Reflektoren, Deflektoren, Blenden oder mittels Linsen) geleitet, abgelenkt oder Further, the generated radiation 308b or generated energy pulses 308b (radiation 308b) may be directed, deflected, or deflected by optical equipment (e.g., mirrors, reflectors, deflectors, apertures, or lenses)
fokussiert werden. Die Schicht 304 kann dabei gleichmäßig (homogen) bestrahlt werden (z.B. mit einer gleichmäßigen Leistungsdichte) oder ungleichmäßig bestrahlt werden, z.B. können ausgewählte Bereiche der Schicht 304 bestrahlt werden, z.B. unter Verwendung einer Maske. be focused. The layer 304 may be uniformly (homogeneously) irradiated (e.g., at a uniform power density) or non-uniformly irradiated, e.g. For example, selected portions of layer 304 may be irradiated, e.g. using a mask.
Beim Bestrahlen 308b kann ein erster Teil der von der When irradiated 308b, a first portion of the of the
Bestrahlungsvorrichtung 308 (mit z.B. mindestens einer Irradiation device 308 (with, for example, at least one
Bestrahlungsquelle) erzeugten und auf die Schicht 304 Irradiation source) and onto the layer 304
gelenkten Strahlung 308b von der Schicht 304 absorbiert und in Wärmeenergie umgewandelt werden. Mit größerer Schichtdicke kann dabei der erste Teil der (von der Schicht 304 guided radiation 308b are absorbed by the layer 304 and converted into heat energy. With a larger layer thickness, the first part of the (from the layer 304
absorbierten) Strahlung 308b größer sein. Ferner kann ein zweiter Teil der Strahlung 308b, der nicht von der Schicht 304 absorbiert wird, die Schicht 304 durchdringen und auf die Oberfläche des Substrats 302, z.B. eines Metallsubstrats 302, treffen, wobei der zweite Teil der Strahlung 308b von dem Substrat 302 teilweise absorbiert oder auch teilweise absorbed) radiation 308b be greater. Further, a second portion of the radiation 308b, which is not absorbed by the layer 304, may penetrate the layer 304 and strike the surface of the substrate 302, eg, a metal substrate 302, the second portion of the radiation 308b of which Substrate 302 partially absorbed or partially
reflektiert werden kann. Der teilweise reflektierte zweite Teil der Strahlung 308b kann der Schicht 304 wieder zugeführt werden, und ebenfalls von der Schicht 304 teilweise can be reflected. The partially reflected second portion of the radiation 308b may be returned to the layer 304, and also partially from the layer 304
absorbiert werden. be absorbed.
Die mittlere Eindringtiefe der Strahlung 308b in die Schicht 304 (z.B. die Eindringtiefe in der mehr als die Hälfte der Strahlung 308b absorbiert wurde, z.B. ungefähr 63%) kann dabei von der Art der Strahlung 308b beeinflusst werden. The average penetration depth of the radiation 308b into the layer 304 (e.g., the depth of penetration in which more than half of the radiation 308b has been absorbed, e.g., about 63%) may be affected by the nature of the radiation 308b.
Beispielsweise kann ein Elektronenstrahl 308b mit einer For example, an electron beam 308b having a
Energie der Elektronen in einem Bereich von ungefähr 10 keV bis ungefähr 50 keV eine mittlere Eindringtiefe in einem Bereich von ungefähr 1 ym bis ungefähr 10 ym aufweisen, wobei die Eindringtiefe des Elektronenstrahls 308b kleiner werden kann, je kleiner die Energie der Elektronen ist. Energy of the electrons in a range of about 10 keV to about 50 keV have an average penetration depth in a range of about 1 ym to about 10 ym, wherein the penetration depth of the electron beam 308 b can be smaller, the smaller the energy of the electrons.
Beispielsweise kann ein Elektronenstrahl 308b mit einer For example, an electron beam 308b having a
Elektronenenergie von weniger als 10 keV eine Eindringtiefe von weniger als 1 ym aufweisen. Im Vergleich dazu kann die Eindringtiefe von (den mittels einer Lichtquelle emittierten) Photonen zusätzlich materialabhängig und (z.B. nicht linear) frequenzabhängig sein und eine Eindringtiefe in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 10 ym, oder mehr als 10 ym aufweisen. Beispielsweise können Photonen mit einer Electron energy of less than 10 keV have a penetration of less than 1 ym. By comparison, the depth of penetration of (the photons emitted by a light source) may additionally be material dependent and (e.g., non-linear) frequency dependent and have a penetration depth in a range of about 50 nm to about 10 ym, or more than 10 ym. For example, photons with a
Wellenlänge von etwa 500 nm eine Eindringtiefe in Graphit je nach Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 500 nm aufweisen. Wavelength of about 500 nm, a penetration depth in graphite depending on the layer thickness in a range of about 50 nm to about 500 nm.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die According to various embodiments, the
Eigenschaften (z.B. die Wellenlänge oder die kinetische Properties (e.g., wavelength or kinetic
Energie) der Strahlung 308b an die chemische Zusammensetzung und die Eigenschaften (z.B. die Schichtdicke oder die  Energy) of the radiation 308b to the chemical composition and properties (e.g., the layer thickness or thickness)
Absorptionseigenschaften) der Schicht 304 derart angepasst werden, so dass so dass die Schicht 304 mittels Bestrahlens erwärmt werden kann und die Schicht 304 zumindest teilweise strukturell verändert werden kann. Beispielsweise kann die Strahlung 308b monochromatisch sein oder die spektrale Verteilung gemäß einer Vorgabe (z.B. ein innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs, bzw. Wellenlängenbereichs) mittels einer geeigneten Bestrahlungsquelle eingestellt werden. Ferner kann die Strahlung 308b durch ein Absorption characteristics) of the layer 304 may be adjusted such that the layer 304 may be heated by irradiation and the layer 304 may be at least partially structurally altered. For example, the radiation 308b may be monochromatic or the spectral Distribution according to a specification (eg, within a certain frequency range, or wavelength range) can be set by means of a suitable irradiation source. Furthermore, the radiation 308b may be replaced by a
absorbierendes Material hindurch geführt werden, wobei ein Teil der von der Bestrahlungsquelle emittierten Strahlung 308b (z.B. ein Teil des Frequenzbereichs) von dem absorbing material, wherein a portion of the radiation emitted by the radiation source 308b (e.g., a portion of the frequency range) of the
absorbierenden Material zumindest teilweise absorbiert absorbing material at least partially absorbed
(heraus gefiltert) werden kann bevor die Schicht 304 (filtered out) before layer 304
bestrahlt wird. is irradiated.
Dabei kann die spektrale Verteilung (auch als spektrale In this case, the spectral distribution (also called spectral
Zusammensetzung bezeichnet) der Strahlung 308b (z.B. von Photonen) z.B. derart eingestellt werden, dass die Strahlung 308b vornehmlich von der zweiten Lage 304a (z.B. der Composition) of radiation 308b (e.g., photons) e.g. are adjusted such that the radiation 308b is primarily from the second layer 304a (e.g.
KohlenstoffSchicht ) absorbiert werden kann, und zum Großteil (z.B. mehr als 50%) von dem Substrat 302, z.B. einem  Carbon layer), and for the most part (e.g., more than 50%) of the substrate 302, e.g. one
Metallsubstrat 302, oder der ersten Lage 304b (z.B. der Metal substrate 302, or the first layer 304b (e.g.
Metall-Pufferschicht) reflektiert werden kann. Ferner kann die erzeugte Strahlung 308b eine Wellenlänge in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 10 mm aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 1 mm. Metal buffer layer) can be reflected. Further, the generated radiation 308b may have a wavelength in a range of about 10 nm to about 10 mm, e.g. in a range of about 100 nm to about 1 mm.
Die Zeitspanne innerhalb der die Schicht 304 (z.B. auf eine vorgegebene Temperatur) erwärmt werden kann ist von der The time within which the layer 304 may be heated (e.g., to a predetermined temperature) is
Leistung der emittierten Strahlung 308b zum Bestrahlen der Schicht 304 und der Eindringtiefe der Strahlung 308b in die Schicht 304 abhängig. Liegt die Eindringtiefe in etwa in der Größenordnung der Schichtdicke kann die Schicht 304  Power of the emitted radiation 308b to irradiate the layer 304 and the penetration depth of the radiation 308b in the layer 304 dependent. If the penetration depth is approximately on the order of the layer thickness, the layer 304
beispielsweise mittels gepulsten Bestrahlens innerhalb der Pulsdauer des gepulsten Bestrahlens auf oder um über 400°C z.B. über 1000°C gegenüber dem Substrat 302, z.B. einem for example by means of pulsed irradiation within the pulse duration of pulsed irradiation at or above 400 ° C, e.g. over 1000 ° C with respect to the substrate 302, e.g. one
Metallsubstrat 302, erwärmt werden. Beispielsweise kann die Schicht 304 am Ende eines Strahlungspulses oder am Ende einer Belichtungszeit eine maximale Temperatur erreicht haben, wobei die Dauer des Strahlungspulses an die zu erreichende Temperatur angepasst werden kann. Die von der Schicht 304 absorbierte Strahlungsenergie kann als Wärmeenergie an das Substrat 302, z.B. ein Metallsubstrat 302, abgegeben werden, wobei die Geschwindigkeit mit der die Wärme an das Substrat 302 abgegeben werden kann von der Metal substrate 302, are heated. For example, the layer 304 may have reached a maximum temperature at the end of a radiation pulse or at the end of an exposure time, wherein the duration of the radiation pulse may be adjusted to the temperature to be achieved. The radiant energy absorbed by the layer 304 may be dissipated as heat energy to the substrate 302, eg, a metal substrate 302, the rate at which the heat can be delivered to the substrate 302 from the
Wärmeleitfähigkeit der Schicht 304 und von der Thermal conductivity of the layer 304 and of the
Wärmeleitfähigkeit des Substrats 302 bestimmt werden können. Bei einer ausreichenden Leistung der von der Thermal conductivity of the substrate 302 can be determined. With a sufficient power of the
Bestrahlungsquelle emittierten Strahlung 308b kann der Irradiation source emitted radiation 308b may be the
Schicht 304 schneller Wärmeenergie zugeführt werden, als diese Wärmeenergie an das Substrat 302 abgegeben kann. Layer 304 are supplied faster heat energy than this heat energy can be delivered to the substrate 302.
Dadurch kann eine Temperaturdifferenz zwischen der Schicht 304 und dem Substrat 302 in einem Bereich von ungefähr 50°C bis ungefähr 2000°C, z.B. in einem Bereich von ungefähr 400°C bis ungefähr 1000°C, bereitgestellt werden. Thereby, a temperature difference between the layer 304 and the substrate 302 in a range of about 50 ° C to about 2000 ° C, e.g. in a range of about 400 ° C to about 1000 ° C.
In Abhängigkeit der Leistung der von der Bestrahlungsquelle emittierten Strahlung 308b und der Bestrahlungsdauer (z.B. Pulsdauer) kann die pro Bestrahlungspuls oder pro Bestrahlung in die Schicht 304 eingetragene Wärmeenergie geregelt oder gestellt werden. Ferner kann nach dem Bestrahlen die Depending on the power of the radiation 308b emitted by the irradiation source and the irradiation duration (for example pulse duration), the heat energy introduced into the layer 304 per irradiation pulse or per irradiation can be regulated or set. Furthermore, after irradiation, the
Wärmeenergie von der Schicht 304 in das Substrat 302 Heat energy from the layer 304 into the substrate 302
abgeleitet werden, wobei sich die Schicht 304 abkühlen und dabei das Substrat 302 erwärmen kann, bis ein be derived, wherein the layer 304 to cool and thereby heat the substrate 302, to a
Temperaturgleichgewicht erreicht ist (z.B. die Temperatur von Schicht 304 und Substrat 302 angeglichen ist) . Temperature equilibrium is reached (e.g., the temperature of layer 304 and substrate 302 is equalized).
Dabei kann das Volumen des Substrats 302 in dem sich die Wärmeenergie verteilt deutlich größer sein als das Volumen der Schicht 304, z.B. kann das Volumen des Substrats 302 mehr als das 10-fache, mehr als 100-fache oder mehr als 1000-fache des Volumens der Schicht 304 betragen. Daher kann die in dem Volumen des Substrats 302 verteilte Wärmeenergie zu einer geringen Erwärmung des Substrats 302 beim Abbau der In this case, the volume of the substrate 302 in which the heat energy is distributed can be significantly greater than the volume of the layer 304, e.g. For example, the volume of the substrate 302 may be more than 10 times, more than 100 times, or more than 1000 times the volume of the layer 304. Therefore, the thermal energy distributed in the volume of the substrate 302 may result in little heating of the substrate 302 during degradation of the substrate
Temperaturdifferenz (z.B. beim Angleichen der Temperatur) zwischen Substrat 302 und Schicht 304 führen. Beispielsweise kann das Ausgleichen der Temperaturdifferenz zu einer Erwärmung des Substrats 302 von weniger als 200°C führen, z.B. von weniger als 100°C, z.B. von weniger als 50°C. Temperature difference (eg when adjusting the temperature) between substrate 302 and layer 304 lead. For example, balancing the temperature difference to a Heating of the substrate 302 of less than 200 ° C, for example, less than 100 ° C, for example, less than 50 ° C.
Anschaulich kann mittels Bestrahlens der Schicht 304, die Schicht 304 kurzzeitig stark erwärmt werden, wobei die mittlere Temperatur des Substrats 302 unter einem Illustratively, by irradiating the layer 304, the layer 304 can be briefly strongly heated, wherein the average temperature of the substrate 302 under a
Maximalwert, z.B. unter 100°C, oder z.B. unter 200°C, oder z.B. unter 400°C verbleiben kann. Ferner können die zeitlichen Abstände der Bestrahlung, z.B. die zeitlichen Abstände zwischen den Bestrahlungspulsen 308b oder Energieimpulsen 308b, derart eingerichtet werden, dass das Substrat 302 die beim Bestrahlen eingetragene Maximum value, e.g. below 100 ° C, or e.g. below 200 ° C, or e.g. can remain below 400 ° C. Furthermore, the time intervals of the irradiation, e.g. the time intervals between the irradiation pulses 308b or energy pulses 308b, be set up such that the substrate 302 registered during the irradiation
Wärmeenergie ferner an die Umgebung (z.B. an die umgebende Prozessatmosphäre oder an die Transportanordnung) abgeben kann. Somit kann eine erneute oder wiederholte Bestrahlung erfolgen, wobei eine mittlere Temperatur des Substrats 302 unterhalb eines Maximalwerts verbleiben kann. Verbleibt die mittlere Temperatur des Substrats 302 unterhalb eines Maximalwerts kann beispielsweise vermieden werden, dass das Substrat 302 aufgrund der Erwärmung (z.B. über einen Maximalwert hinaus) verformt wird. Beispielsweise kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein geprägtes oder gewelltes Substrat 302, wie beispielsweise ein Wellblech 302 oder Furthermore, thermal energy may be released to the environment (e.g., to the surrounding process atmosphere or to the transport assembly). Thus, a renewed or repeated irradiation can take place, wherein an average temperature of the substrate 302 can remain below a maximum value. For example, if the average temperature of the substrate 302 remains below a maximum value, it may be avoided that the substrate 302 is deformed due to heating (e.g., beyond a maximum value). For example, according to various embodiments, an embossed or corrugated substrate 302, such as a corrugated sheet 302 or
Profilblech 302, bearbeitet werden, welches eine begrenzte Formstabilität bei Erwärmung aufweisen kann.  Profile sheet 302 to be processed, which may have a limited dimensional stability when heated.
Ferner kann die Zusammensetzung der Schicht 304 einen Further, the composition of the layer 304 may be one
Einfluss auf die strukturelle Veränderung der Schicht 304 beim Bestrahlen haben, z.B. auf die Geschwindigkeit mit Affect the structural change of layer 304 upon irradiation, e.g. on the speed with
2 3  2 3
welcher der Anteil an sp und/oder sp hybridisiertem which the proportion of sp and / or sp hybridized
Kohlenstoff in der Schicht 304 verändert (Umwandlungsrate) wird. Beispielsweise kann das Einbauen von Wasserstoff (oder anderen Bestandteilen der jeweiligen Prozessatmosphäre) aus der Prozessatmosphäre beim Abscheiden 306b in die Schicht 304 die Umwandlungsrate vergrößern oder verringern, bzw. kann der Anteil eines Metalls in der Schicht 304 (z.B. mittels Carbon in layer 304 is changed (conversion rate). For example, incorporating hydrogen (or other constituents of the respective process atmosphere) from the process atmosphere at deposition 306b into layer 304 may increase or decrease the conversion rate Proportion of a metal in the layer 304 (eg by means of
Abscheidens eines Kohlenstoff-Metall-Gemischs ) die Depositing a carbon-metal mixture) the
Umwandlungsrate beeinflussen. Fig.4B veranschaulicht ein Bestrahlen 400 der Schicht 304 oder ein Erzeugen von Energieimpulsen 308b zum Bestrahlen der Schicht 304 gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei ein Bereich der Schicht 304 bestrahlt werden kann. Das Bestrahlen eines Bereichs der Schicht 304 kann beispielsweise von Affect conversion rate. 4B illustrates irradiation 400 of layer 304 or generating energy pulses 308b to irradiate layer 304 according to various embodiments, wherein a portion of layer 304 may be irradiated. The irradiation of a portion of the layer 304 may, for example, by
Vorteil sein, um eine Erwärmung des Substrats 302, z.B. eines Metallsubstrats 302, über einen Maximalwert hinaus vermeiden zu können, indem die eingetragene Wärmeenergie bei konstanter Leistungsdichte (Leistung pro bestrahlter Fläche) begrenzt werden kann. Be an advantage to prevent heating of the substrate 302, e.g. a metal substrate 302 to be able to avoid exceeding a maximum value by the registered thermal energy at a constant power density (power per irradiated area) can be limited.
Ferner kann beispielsweise der Bestrahlungswinkel (der Winkel unter dem die von der mindestens einen Bestrahlungsanordnung 308 erzeugte Strahlung 308b auf das Substrat 302 trifft) eingestellt oder angepasst werden. Beispielsweise kann der Anteil der in der Schicht 304 absorbierten Strahlung 308b erhöht werden, indem die Strahlung 308b geneigt oder schräg auf die Schicht 304 trifft, wobei der Weg, den die Strahlung innerhalb der Schicht 304 zurücklegen kann mittels Stellens des Bestrahlungswinkels erhöht werden kann. Furthermore, for example, the irradiation angle (the angle at which the radiation 308b generated by the at least one irradiation arrangement 308 strikes the substrate 302) can be set or adjusted. For example, the amount of radiation 308b absorbed in the layer 304 may be increased by tilting or impinging the radiation 308b onto the layer 304, wherein the path that the radiation can travel within the layer 304 may be increased by setting the irradiation angle.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die von der According to various embodiments, that of the
Bestrahlungsquelle erzeugte Strahlung 308b mehrere Bereiche der Schicht 304 nacheinander bestrahlen, z.B. kann die kontinuierliche oder gepulste Strahlung 308b über die Irradiation source generated radiation 308b several areas of the layer 304 successively irradiate, e.g. For example, the continuous or pulsed radiation 308b may be over the
Oberfläche der Schicht 304 geführt werden, oder die mittels mehrerer Bestrahlungsquellen erzeugte Strahlung 308b kann mehrere Bereiche der Schicht 304 gleichzeitig bestrahlen. Surface of layer 304, or the radiation 308b generated by a plurality of radiation sources may simultaneously irradiate multiple areas of layer 304.
Ferner kann mittels Bestrahlens der Schicht 304 die Struktur der Schicht 304 und damit die Absorptionseigenschaften der Schicht 304 verändert werden. Beispielsweise kann mittels Bestrahlens der Schicht 304 die mittlere Eindringtiefe der Strahlung 308b zunehmen (oder abnehmen) , so dass die beim Bestrahlen erreichte Temperatur der Schicht 304 aufgrund der strukturellen Veränderung der Schicht 304 abnehmen (oder zunehmen) kann. Furthermore, by irradiating the layer 304, the structure of the layer 304 and thus the absorption properties of the layer 304 can be changed. For example, by irradiating the layer 304, the mean penetration depth of the Increase or decrease radiation 308b so that the temperature of layer 304 reached upon irradiation may decrease (or increase) due to the structural change of layer 304.
Fig.5A veranschaulicht das Bearbeiten 500 eines Substrats 302, z.B. einer Metallschicht 302 (z.B. der Metallschicht eines metallbeschichteten Substrats 302) oder eines Fig. 5A illustrates the processing 500 of a substrate 302, e.g. a metal layer 302 (e.g., the metal layer of a metal-coated substrate 302) or a metal layer 302
Metallsubstrats 302, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei das Substrat 302 durch einen Beschichtungsbereich hindurch transportiert werden kann, z.B. entlang einer Metal substrate 302, according to various embodiments, wherein the substrate 302 may be transported through a coating area, e.g. along a
Richtung 501, so dass eine Schicht 304 kontinuierlich Direction 501, leaving a layer 304 continuous
abgeschieden werden kann. Ferner kann das Substrat 302 nach dem Beschichten 306b mittels einer Beschichtungsvorrichtung 306 (mit z.B. einer oder mehreren Beschichtungsquellen) in einem Beschichtungsbereich durch einen Bestrahlungsbereich in dem die Schicht mittels einer Bestrahlungsvorrichtung 308 (mit z.B. einer oder mehreren Bestrahlungsquellen) bestrahlt werden kann, hindurch transportiert werden, z.B. entlang einer Richtung 501. can be deposited. Further, after the coating 306b, the substrate 302 may be transported through a coating area 306 (eg with one or more coating sources) in a coating area through an irradiation area in which the layer may be irradiated by means of an irradiation device 308 (eg with one or more irradiation sources) , eg along a direction 501.
Im Rahmen der Beschreibung kann die Oberfläche des Substrats 302, z.B. der Metallschicht 302 oder des Metallsubstrats 302, welche gemäß verschiedenen Ausführungsformen beschichtet und bestrahlt wird, als Oberfläche eines Metalls verstanden werden, d.h. als Metalloberfläche. In the description, the surface of the substrate 302, e.g. the metal layer 302 or the metal substrate 302 which is coated and irradiated according to various embodiments are to be understood as the surface of a metal, i. as a metal surface.
Beispielsweise kann das Substrat 302 ein Bandsubstrat 302 oder eine Folie 302 sein, welche durch eine For example, the substrate 302 may be a tape substrate 302 or a film 302 which may be replaced by a tape substrate 302
Prozessieranordnung zum Bearbeiten (Beschichten und Processing arrangement for processing (coating and
Bestrahlen) des Substrats 302, z.B. durch eine Vakuumkammer oder eine Vakuumkammeranordnung, hindurch transportiert werden kann, z.B. von Rolle zu Rolle. Ferner können mehrere Substrate 302, z.B. Metallsubstrate 302, nacheinander durch eine Prozessieranordnung hindurch transportiert werden, z.B. in Form von Platten, z.B. getragen von einem Träger  Irradiation) of the substrate 302, e.g. through a vacuum chamber or vacuum chamber assembly, e.g. from roll to roll. Further, multiple substrates 302, e.g. Metal substrates 302 are successively transported through a processing arrangement, e.g. in the form of plates, e.g. carried by a carrier
(Substratträger) . Das Substrat 302, z.B. ein Metallsubstrat 302, kann (Substrate carrier). The substrate 302, eg, a metal substrate 302, may
beispielsweise eine Breite (senkrecht zur Transportrichtung) in einem Bereich von ungefähr 0,01 m bis ungefähr von 7 m aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,1 m bis ungefähr von 5 m, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 m bis ungefähr 4 m und ferner eine Länge (parallel zur for example, have a width (perpendicular to the direction of transport) in a range of about 0.01 m to about 7 m, e.g. in a range of about 0.1 m to about 5 m, e.g. in a range of about 1 m to about 4 m and further a length (parallel to
Transportrichtung) von mehr als 0,01 m aufweisen, z.B. mehr als 0,1 m, z.B. mehr als 1 m oder z.B. mehr als 10 m. Ferner kann das Substrat 302 eine (zu beschichtende) Fläche in einem Bereich von ungefähr 10 cm2 bis ungefähr von 100 m2 oder mehr als von 100 m2 aufweisen. Transport direction) of more than 0.01 m, for example more than 0.1 m, for example more than 1 m or eg more than 10 m. Further, the substrate 302 may have an area (to be coated) in a range of about 10 cm 2 to about 100 m 2 or more than 100 m 2 .
Ferner kann die Beschichtungsquelle oder können die mehreren Beschichtungsquellen rohrförmige Kathoden zum Sputtern sein, mit einer Breite in einem Bereich von ungefähr 1 m bis ungefähr 5 m. Ferner kann die Bestrahlungsquelle eine Further, the coating source (s) may be tubular sputtering cathodes having a width in a range of about 1 m to about 5 m. Furthermore, the radiation source can be a
Gasentladungsröhre sein mit einem Durchmesser in einem Gas discharge tube with a diameter in one
Bereich von ungefähr 2 cm bis ungefähr 50 cm und einer Länge in einem Bereich von ungefähr 1 m bis ungefähr 5 m. Range of about 2 cm to about 50 cm and a length in a range of about 1 m to about 5 m.
Wie in Fig.5A veranschaulicht ist kann beispielsweise mittels einer Beschichtungsquelle oder mehrerer Beschichtungsquellen eine Schicht 304 auf dem Substrat 302, z.B. einem As illustrated in Figure 5A, for example, one layer 304 on the substrate 302, e.g. one
Metallsubstrat 302, kontinuierlich abgeschieden werden. Metal substrate 302, are deposited continuously.
Alternativ kann das Substrat 302 beim Transportieren durch den Beschichtungsbereich hindurch nur teilweise beschichtet werden. Beispielsweise kann die Beschichtung mittels einer Blende unterbrochen oder teilweise ausgesetzt werden.  Alternatively, the substrate 302 may be only partially coated during transport through the coating area. For example, the coating can be interrupted by means of a diaphragm or partially exposed.
Ferner kann vor dem Aufbringen der Schicht 304 die native Oxidschicht des Substrats 302, z.B. eines Metallsubstrats 302, abgetragen werden, z.B. mittels Polierens, Plasmaätzens, chemischen Ätzens oder chemischer Reduktion (z.B. mittels eines geeigneten Gases) . Mittels Abtragens der Oxidschicht kann ein elektrischer Übergangswiderstand zwischen der aufgetragenen Schicht 304 und dem Substrat 302 verringert werden . Further, prior to application of layer 304, the native oxide layer of substrate 302, eg, a metal substrate 302, may be removed, eg, by polishing, plasma etching, chemical etching, or chemical reduction (eg, by means of a suitable gas). By removing the oxide layer, an electrical contact resistance between the coated layer 304 and the substrate 302 can be reduced.
Fig.5B veranschaulicht das Bearbeiten 500 eines Substrats 302 (z.B. einer Metallschicht 302 oder eines Metallsubstrats 302) gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei die Schicht 304 mittels mehrerer Beschichtungsquellen 316a, 316b mehrlagig abgeschieden werden kann. Beispielsweise kann die Schicht 304 mittels zwei Beschichtungsquellen 316a, 316b zweilagig oder mittels drei Beschichtungsquellen (nicht dargestellt) 5B illustrates the processing 500 of a substrate 302 (e.g., a metal layer 302 or a metal substrate 302) according to various embodiments, wherein the layer 304 may be multilayer deposited by a plurality of coating sources 316a, 316b. For example, the layer 304 may be two-layered by means of two coating sources 316a, 316b or by means of three coating sources (not shown).
dreilagig (oder mittels vier Beschichtungsquellen (nicht dargestellt) vierlagig, usw.) abgeschieden werden. three layers (or by four coating sources (not shown) four-ply, etc.) are deposited.
Beispielsweise kann mittels einer ersten Beschichtungsquelle 316a eine Metallschicht 304b (die beispielsweise zu mehr als 50 at-% aus Chrom oder Titan bestehen kann) und mittels einer zweiten Beschichtungsquelle 316b eine KohlenstoffSchicht 304a (die beispielsweise zu mehr als 50 at-% aus Kohlenstoff bestehen kann) abgeschieden werden. Ferner kann nach dem Abscheiden von Kohlenstoff die zweilagige Kohlenstoff-Metall- Schicht 304a, 304b bestrahlt werden, so dass in der By way of example, by means of a first coating source 316a, a metal layer 304b (which can consist for example of more than 50 at% of chromium or titanium) and by means of a second coating source 316b a carbon layer 304a (which may for example consist of more than 50 at% of carbon ) are deposited. Further, after deposition of carbon, the two-layer carbon-metal layer 304a, 304b may be irradiated, so that in the
KohlenstoffSchicht beispielsweise Graphit oder Carbon layer, for example graphite or
nanokristalliner Graphit gebildet werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann mittels der Metallschicht 304b eine metallische Beschichtung eines unbeschichteten Substrats 302, z.B. eines Glassubstrats, KunststoffSubstrats oder Keramiksubstrats, gebildet sein oder werden. Mit anderen Worten kann mittels der ersten Beschichtungsquelle 316a ein metallbeschichtetes Substrat gebildet sein oder werden. Nanocrystalline graphite can be formed. Alternatively or additionally, by means of the metal layer 304b, a metallic coating of an uncoated substrate 302, e.g. a glass substrate, plastic substrate or ceramic substrate. In other words, a metal-coated substrate may or may not be formed by means of the first coating source 316a.
Ferner können die erste Beschichtungsquelle 316a und die zweite Beschichtungsquelle 316b, wie vorangehend beschrieben ist, einen überlappenden Beschichtungsbereich aufweisen, so dass an der gemeinsamen Kontaktfläche zwischen der Further, as described above, the first coating source 316a and the second coating source 316b may have an overlapping coating area such that at the common contact area between the
Metallschicht 304b und der KohlenstoffSchicht 304a ein  Metal layer 304b and carbon layer 304a
Metall-Kohlenstoff-Gradient entstehen kann. Ferner können die mehreren Beschichtungsquellen und die Metal-carbon gradient can arise. Further, the plural coating sources and the
Bestrahlungsvorrichtung 308 (mit mindestens einer Irradiation device 308 (with at least one
Bestrahlungsquelle) derart angeordnet sein oder werden, dass nach dem Abscheiden und Bestrahlen einer ersten Schicht eine zweite Schicht abgeschieden werden kann, welche optional mittels einer weiteren Bestrahlungsquelle bestrahlt werden kann. Dies kann vorteilhaft sein, wenn Schichten mit Irradiation source) may be arranged such that after the deposition and irradiation of a first layer, a second layer can be deposited, which can optionally be irradiated by means of a further irradiation source. This can be beneficial when using layers
unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung unterschiedliche Bestrahlungsparameter (z.B. Wellenlänge der Pulsdauer der Bestrahlung) erfordern, oder die Bestrahlung verschiedener Schichten (auch als Lagen bezeichnet) getrennt erfolgen muss. different chemical composition require different irradiation parameters (e.g., wavelength of the pulse duration of the irradiation), or the irradiation of different layers (also referred to as layers) must be done separately.
Fig.6A veranschaulicht ein bearbeitetes Substrat 600, z.B. ein bearbeitetes Metallsubstrat 600 oder eine bearbeitete Metallschicht 600, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei das Substrat 302 beidseitig bearbeitet werden kann. Ferner kann das Substrat 302, wie vorangehend beschrieben wurde, ein geprägtes oder gewelltes Substrat 302 sein, welches ein gekrümmtes, gewelltes und/oder gewinkeltes Profil aufweisen kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat 302 beispielsweise eine Prägungstiefe oder Fig. 6A illustrates a processed substrate 600, e.g. a machined metal substrate 600 or a machined metal layer 600, according to various embodiments, wherein the substrate 302 can be machined on both sides. Further, as previously described, the substrate 302 may be an embossed or corrugated substrate 302 which may have a curved, corrugated, and / or angled profile. According to various embodiments, the substrate 302 may include, for example, an embossment depth or
Profiltiefe entlang der Richtung 603 und eine Prägungsbreite oder Profilbreite entlang der Richtung 601 aufweisen. Profile depth along the direction 603 and have an embossing width or profile width along the direction 601.
Ein gemäß verschiedenen Ausführungsformen (z.B. beidseitig) bearbeitetes Substrat 600 kann beispielsweise vorteilhaft bei der Verwendung als Bipolarplatte (z.B. in einer For example, a substrate 600 processed according to various embodiments (e.g., both sides) may be advantageously used when used as a bipolar plate (e.g.
Brennstoffzelle) sein. Bipolarplatten, sorgen in einer Fuel cell). Bipolar plates, provide in one
Brennstoffzelle bei guter elektrischer Leitfähigkeit und hinreichendem Korrosionsschutz für eine gezielte Verteilung von Brennstoff 602 und/oder Sauerstoff 604, sowie eine gezielte Abführung von Reaktionsprodukten, wie z.B. Wasser, wie schematisch in Fig.6B veranschaulicht ist. Fuel cell with good electrical conductivity and adequate corrosion protection for a targeted distribution of fuel 602 and / or oxygen 604, as well as a targeted removal of reaction products, such. Water, as schematically illustrated in Fig. 6B.
Fig.6B veranschaulicht eine Anordnung 650 von bearbeiteten Substraten 600 oder bearbeiteten Metallschichten 600 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer Brennstoffzelle und verdeutlicht den schematischen Aufbau einer isolierten FIG. 6B illustrates an assembly 650 of processed substrates 600 or processed metal layers 600 according to FIG various embodiments in a fuel cell and illustrates the schematic structure of an insulated
Brennstoffzelle (wobei eine Stapeleinheit 650 von mehreren miteinander koppelbaren Stapeleinheiten einer Brennstoffzelle dargestellt ist) . Der Brennstoff 602 (z.B. Wasserstoff) kann durch eine Gasdiffusionsschicht 608 (Gas-Diffusions-Layer, GDL) , z.B. durch graphitartiges elektrisch leitfähiges Fuel cell (wherein a stacking unit 650 is shown by several stackable units of a fuel cell that can be coupled together). The fuel 602 (e.g., hydrogen) may be passed through a gas diffusion layer 608 (gas diffusion layer, GDL), e.g. by graphitic electrically conductive
Papier, auf der Oxidationsseite, hindurch an die Anode 612 geführt werden, wohingegen der Sauerstoff 604 mittels eines weiteren GDL 608 feinverteilt an die Kathode 616 gelangen kann . Paper, on the oxidation side, passed through to the anode 612, whereas the oxygen 604 by means of another GDL 608 finely divided can reach the cathode 616.
Herkömmliche Bipolarplatten in Niedertemperatur- Brennstoffzellen, wie beispielsweise Polymer-Elektrolyt- Membran-Brennstoffzellen (PEM) oder Protonen-Austausch- Membran-Brennstoffzellen (Protonen-Exchange-Membran) können etwa 40% der totalen Herstellungskosten eine Stapeleinheit (Stackkosten) ausmachen und zu etwa 80% das Gesamtgewicht bestimmen. Beispielsweise können herkömmliche Bipolarplatten aus Graphit bestehen, spröde sein und eine Dicke in einemConventional bipolar plates in low-temperature fuel cells, such as polymer electrolyte membrane fuel cells (PEM) or proton exchange membrane fuel cells (proton exchange membrane) can account for about 40% of the total manufacturing cost of a stacking unit (stack cost) and about 80% determine the total weight. For example, conventional bipolar plates may be graphite, brittle and have a thickness in one
Bereich von ungefähr 4 mm bis ungefähr 6 mm aufweisen, was im Vergleich zu einer Stapeleinheit verhältnismäßig dick sein kann . Alternativ zu Bipolarplatten aus Graphit können Range of about 4 mm to about 6 mm, which may be relatively thick compared to a stacking unit. Alternatively to bipolar plates made of graphite
Bipolarplatten aus Substraten, wie Metallsubstraten 302 (z.B. austenitische Edelstahlsubstrate 302, die nur wenige 100 ym dick sind) , eine geringere Dicke aufweisen, müssen allerdings z.B. mittels einer Schutzschicht passiviert werden, um in Brennstoffzellen eingesetzt werden zu können. Wesentliche Vorteile von Metallsubstraten für die Verwendung als  However, bipolar plates of substrates such as metal substrates 302 (e.g., austenitic stainless steel substrates 302 only a few hundred ym thick) are of reduced thickness, however, e.g. be passivated by means of a protective layer in order to be used in fuel cells can. Major advantages of metal substrates for use as
Bipolarplatten in Brennstoffzellen können darin gesehen werden, dass Metallsubstrate intrinsisch keine (oder eine verschwindend geringe) Gaspermeabilität aufweisen können, eine hohe elektrische sowie thermische Leitfähigkeit besitzen können und sehr wirtschaftlich prozessiert (hergestellt) werden können. Ein großer Nachteil von herkömmlichen Metallsubstraten für die Verwendung als Bipolarplatten in Brennstoffzellen kann hingegen unter anderem darin gesehen werden, dass in Bipolar plates in fuel cells can be seen in that metal substrates can intrinsically have no (or a negligible) gas permeability, can have a high electrical and thermal conductivity and can be processed (produced) very economically. A major disadvantage of conventional metal substrates for use as bipolar plates in fuel cells, however, can be seen inter alia in that in
korrosiven Umgebungen (wie z.B. in Brennstoffzellen) diecorrosive environments (such as in fuel cells)
Dicke der nativen Oxidschicht des Edelstahls (im Betrieb von Brennstoffzellen) ansteigen kann, was zu einem unerwünschten Leistungseinbruch (der Brennstoffzellen) führen kann. Thickness of the native oxide layer of the stainless steel (in the operation of fuel cells) may increase, which may lead to an undesirable power dip (of the fuel cell).
Anschaulich kann eine dickere native Oxidschicht den Clearly, a thicker native oxide layer can
Innenwiderstand einer Stapeleinheit erhöhen und damit dieIncrease internal resistance of a stacking unit and thus the
Leistung, die eine Brennstoffzelle abgeben kann, reduzieren, da sich die Innenwiderstände mehrerer Stapeleinheiten einer Brennstoffzelle summieren können. Reduce power that can give off a fuel cell, since the internal resistance of several stacking units of a fuel cell can add up.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann nach einer According to various embodiments, according to a
entsprechend wirksamen Vorbehandlung zum Abtragen dieser nativen Oxidschicht (z.B. mittels chemischen Ätzens oder mittels Plasmaätzens) , eine funktionelle Beschichtung die Korrosionswirkung der Metallsubstrate stark minimieren. In accordance with effective pre-treatment to ablate this native oxide layer (e.g., by chemical etching or by plasma etching), a functional coating greatly minimizes the corrosive action of the metal substrates.
Graphitartiger amorpher Kohlenstoff kann im Bereich Graphitic amorphous carbon may be in the range
(innerhalb der Betriebsparameter, z.B. innerhalb der (within the operating parameters, e.g., within the
Betriebstemperatur) von Niedertemperatur-Brennstoffzellen 650 einen hervorragenden Korrosionsschutz liefern, z.B. bereits bei Schichtdicken größer als 20 nm. Operating temperature) of low temperature fuel cells 650 provide excellent corrosion protection, e.g. already at layer thicknesses greater than 20 nm.
Mit steigender Dicke einer solchen Beschichtung 304 (z.B. einer KohlenstoffSchicht ) können ausgeprägte Delaminierungs- Effekte (Ablösungs-Effekte) auftreten. Eine schwache Haftung der Schicht am Edelstahlsubstrat kann vor allem aufgrund eines hohen internen Stresses verursacht werden und dabei als wesentliche Ursache von Ablösungs-Effekten gesehen werden. As the thickness of such a coating 304 (e.g., a carbon layer) increases, pronounced delamination effects (peeling effects) may occur. A weak adhesion of the layer to the stainless steel substrate can be caused mainly due to a high internal stress and thereby be regarded as the main cause of separation effects.
Abhilfe kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen mittels dünner metallischer Pufferschichten 304a geschaffen werden, wie z.B. Titan oder Chrom Pufferschichten, bzw. dünne Ti:C (Kohlenstoff-Titan-Gemisch) oder Cr:C (Kohlenstoff-Chrom- Gemisch) Pufferschichten oder Gradienten-Pufferschichten (die Gradienten im Anteil des Kohlenstoffs aufweisen können) . Remedy can be provided, according to various embodiments, by means of thin metallic buffer layers 304a, such as titanium or chromium buffer layers, or thin Ti: C (carbon-titanium mixture) or Cr: C (carbon-chromium mixture) buffer layers or gradient buffer layers (US Pat. the May have gradients in the proportion of carbon).
Mittels der Pufferschichten kann beispielsweise der innere Stress/Spannung des Kohlenstoffs (der KohlenstoffSchicht 304b) zum Substrat 302, z.B. einem Metallsubstrat 302, hin stetig abgebaut werden und so das Haftvermögen der Schicht erhöht werden. By means of the buffer layers, for example, the internal stress / strain of the carbon (the carbon layer 304b) to the substrate 302, e.g. a metal substrate 302, toward continuously degraded and so the adhesion of the layer can be increased.
Eine Herausforderung kann dabei darin gesehen werden, dass sich neben einem hohen Korrosionsschutz der elektrische One challenge can be seen in the fact that in addition to a high level of corrosion protection of the electrical
Widerstand des funktionell beschichteten Edelstahls (ohne Oxidschicht) nur geringfügig vergrößern darf. Gemäß Resistance of the functionally coated stainless steel (without oxide layer) may increase only slightly. According to
verschiedenen Ausführungsformen kann mittels Bestrahlens der Grenzflächenwiderstand der Kohlenstoff-Beschichtung (der Schicht 304) des Edelstahls verringert werden. Typische According to various embodiments, by irradiating the interface resistance of the carbon coating (the layer 304) of the stainless steel can be reduced. typical
Grenzflächenwiderstände oder Übergangswiderstände (in der Literatur auch als ICR, Interfacial Contact Resistance bezeichnet) des gemäß verschiedenen Ausführungsformen Interfacial resistances or contact resistances (also referred to in the literature as ICR, Interfacial Contact Resistance) according to various embodiments
applizierten funktionellen Schichtsystems können bei einer Druckkraft von 150 N/cm2 (GDL-bereinigt ) in einem Bereich von ungefähr 10 mü-cm2 bis ungefähr 20 mü-cm2 liegen. Bei gleicher Druckkraft können auch Werte zwischen 0,5 mü-cm2 und 10 mü-cm2 erreicht werden. Alternativ kann der applied functional layer system can be in a range from about 10 mu cm 2 to about 20 mu cm 2 at a compressive force of 150 N / cm 2 (GDL-adjusted). With the same compressive force, values between 0.5 cm 2 and 10 cm 2 can be achieved. Alternatively, the
Grenzflächenwiderstand des bearbeiteten Substrats 302 beispielsweise geringer sein als ungefähr 100 mü-cm , z.B. kleiner als 50 mü-cm2. Der Grenzflächenwiderstand kann beispielsweise ein Widerstand sein, der sich beim For example, the interfacial resistance of the processed substrate 302 may be less than about 100 mu-cm, eg, less than 50 mu-cm 2 . The interfacial resistance may be, for example, a resistance that occurs during
Kontaktieren (der Oberfläche) des Substrats zwischen den Kontakten und dem Substrat ergeben kann. Ferner kann der spezifische elektrische Widerstand der Schicht 304 kleiner sein als 100 ü-mm2/cm, z.B. kleiner als 20 ü-mm2/cm. Contacting (the surface) of the substrate between the contacts and the substrate may result. Further, the resistivity of the layer 304 may be less than 100μmm 2 / cm, eg less than 20μm 2 / cm.
Solche ICR-Werte können beispielsweise unter Verwendung von Substraten aus Edelstahl SUS316L oder nach DIN 1.4404 mit einer Dicke (Substratdicke) von 100 ym erhalten werden. Wird Edelstahl (d.h. ein Edelstahlmaterial) mit einer anderen chemischen Zusammensetzung und/oder anderen Substratdicke verwendet, können leicht veränderte Werte auftreten. Das Messen des Übergangswiderstands (ICR) kann an geprägten Substraten 600 (z.B. geprägten Platten) erfolgen oder alternativ an ungeprägten Substraten 600. Das Messen des Übergangswiderstands kann in Kombination mit einer Such ICR values can be obtained, for example, using substrates made of stainless steel SUS316L or according to DIN 1.4404 with a thickness (substrate thickness) of 100 μm. If stainless steel (ie a stainless steel material) with a different chemical composition and / or substrate thickness is used, slightly different values may occur. The measurement of the contact resistance (ICR) can be done on embossed substrates 600 (eg embossed panels) or alternatively on unembossed substrates 600. The measurement of the contact resistance can be done in combination with a
Graphitfolie und/oder einer GDL 608 erfolgen und mittels einer Kombinationsmessung, wie nachfolgend beschrieben ist, GDL-bereinigt werden. Der Begriff "GDL-bereinigt" kann anschaulich verstanden werden, als dass der Übergangswiderstand des bearbeiteten Substrats 600 von dem Einfluss der Gasdiffusionsschicht 608 bereinigt wird. D.h. dass ein GDL-bereinigter  Graphite foil and / or a GDL 608 and by means of a combination measurement, as described below, be GDL-cleaned. The term "GDL-cleaned" can be understood as meaning that the contact resistance of the processed substrate 600 is cleaned up from the influence of the gas diffusion layer 608. That that a GDL-adjusted
Übergangswiderstand unabhängig von dem Einfluss der Transition resistance independent of the influence of
verwendeten Gasdiffusionsschicht 608 angegeben ist. Somit können Übergangswiderstände von verschiedenen Systemen und Messungen miteinander verglichen werden. used gas diffusion layer 608 is indicated. Thus, contact resistances of different systems and measurements can be compared.
Analog kann der Übergangswiderstand von dem Einfluss der Messmethode bereinigt werden. Beispielsweise kann das bearbeitete Substrat 600, bzw. die Gasdiffusionsschicht 608, zum Messen des Übergangswiderstands beidseitig mittels einer Graphitfolie kontaktiert werden. Dazu können in einem ersten Schritt zwei Graphitfolien (mit oder ohne Gasdiffusionsschicht 608) miteinander in Kontakt gebracht werden und deren Übergangswiderstand bestimmt werden, was im Rahmen der Kombinationsmessung als erster Übergangswiderstand bezeichnet ist. Analogously, the contact resistance can be adjusted by the influence of the measuring method. For example, the machined substrate 600, or the gas diffusion layer 608, can be contacted on both sides by means of a graphite foil for measuring the contact resistance. For this purpose, in a first step, two graphite foils (with or without gas diffusion layer 608) can be brought into contact with one another and their contact resistance determined, which is referred to as first contact resistance in the context of the combination measurement.
In einem zweiten Schritt erfolgt die Messung des In a second step, the measurement of the
Übergangswiderstands am Gesamtsystem, d.h. an dem Transition resistance on the whole system, i. to the
bearbeiteten Substrat 600 entsprechend mit oder ohne processed substrate 600 with or without
Gasdiffusionsschicht 608, welches beidseitig mit Gas diffusion layer 608, which on both sides with
Graphitfolien kontaktiert ist, was im Rahmen der Graphite films is contacted, what in the context of
Kombinationsmessung als zweiter Übergangswiderstand  Combination measurement as second contact resistance
bezeichnet ist. In einem dritten Schritt wird der erste Übergangswiderstand von dem zweiten Übergangswiderstand abgezogen, was eine im Rahmen der Kombinationsmessung als dritten is designated. In a third step, the first contact resistance is subtracted from the second contact resistance, which is a third in the context of the combination measurement
Übergangswiderstand bezeichnete Differenz ergibt, der den Übergangswiderstand des bearbeiteten Substrats 600 für sich, d.h. GDL-bereinigt , beschreibt. Transition resistance indicates the contact resistance of the processed substrate 600 itself, i. GDL-adjusted describes.
Herkömmlicherweise kann eine wirtschaftlich preisgünstige Herstellung ein technologisches Konzept motivieren, welches erst beschichtet und anschließend die (beschichteten) Traditionally, economically viable manufacturing can motivate a technological concept that first coats and then (coated)
Edelstahlsubstrate 302 formt. Der wesentliche Nachteil kann dabei darin gesehen werden, dass aufgrund des Stainless steel substrates 302 shapes. The main disadvantage can be seen in the fact that due to the
Prägungsprozesses kleinste oberflächennahe Mikrorisse (in der Beschichtung) erzeugt werden können, die Korrosionskanäle hervorbringen können. Im Gegensatz dazu kann dieser Nachteil gemäß verschiedenen Ausführungsformen mittels Beschichtens von geformten Bipolarplatten vermieden werden. Dazu können Substrate, z.B. Edelstahlsubstrate 302, zur  Imprinting process smallest micro cracks (in the coating) can be generated, which can produce corrosion channels. In contrast, according to various embodiments, this disadvantage can be avoided by coating molded bipolar plates. For this purpose, substrates, e.g. Stainless Steel Substrates 302, to
Verwendung in Brennstoffzellen vor dem Beschichtungsprozess mechanisch geprägt werden, wodurch die typischen Gaskanäle der Bipolarplatten entstehen können, wie in Fig.6B  Use can be mechanically stamped in fuel cells before the coating process, whereby the typical gas channels of the bipolar plates can arise, as in Fig.6B
veranschaulicht ist. Darauf basierende Beschichtungsverfahren begründen beispielsweise ein Sheet-to-Sheet-Anlagen-Design. is illustrated. Coating processes based thereon, for example, establish a sheet-to-sheet system design.
Zur Abscheidung von dünnen Metallschichten 304b und For the deposition of thin metal layers 304b and
Kohlenstoffschichten 304a auf Substraten, wie z.B. Carbon layers 304a on substrates such as e.g.
Metallsubstraten 302, zur Verwendung in Brennstoffzellen können gemäß verschiedenen Ausführungsformen diverse Metal substrates 302 for use in fuel cells may vary according to various embodiments
Methodiken (Herstellungsverfahren) verwendet werden. Methodologies (manufacturing process) can be used.
Vielversprechende Eigenschaften können beispielsweise mittels CVD-Verfahren (Chemical-Vapor-Deposition) oder PVD-Verfahren ( Physical-Vapor-Deposition) appliziert werden. Gängige PVD- Prozesse sind z.B. das Sputtern oder das Promising properties can be applied, for example, by means of CVD (Chemical Vapor Deposition) or PVD (Physical Vapor Deposition) methods. Common PVD processes are e.g. sputtering or that
Elektronenstrahlverdampfen . Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sowohl die Electron beam evaporation. According to various embodiments, both the
Abscheidetemperatur als auch eine thermische Nachbehandlung Einfluss auf die chemische Bindungsstruktur amorpher Deposition temperature as well as a thermal aftertreatment affect the chemical bond structure amorphous
Kohlenstoffschichten 304a haben. Dementsprechend lassen sich beispielsweise die elektrischen, optischen und mechanischen Eigenschaften von Kohlenstoff mittels Wärmeenergie gezielt verändern . Have carbon layers 304a. Accordingly, for example, the electrical, optical and mechanical properties of carbon can be selectively changed by means of thermal energy.
Bei höheren Glühtemperaturen (Annealing-Temperature) können Kohlenstoffschichten 304a zunehmend graphitische At higher annealing temperatures, carbon layers 304a may become increasingly graphitic
Eigenschaften (z.B. NC-Graphit, Nano-Crystalline Graphite) aufweisen. Mit anderen Worten kann die Größe der NC-Graphit- Cluster (Korngröße des nanokristallinen Graphits) und damit  Properties (e.g., NC graphite, nano-crystalline graphites). In other words, the size of NC graphite clusters (grain size of nanocrystalline graphite) and thus
2  2
der Anteil des sp hybridisierten Kohlenstoffs und das damit korrelierte Intensitätsverhältnis I Q/ I G (D: Disordered Peak, G: Graphite Peak) eines mittels Raman-Spektroskopie gewonnen Spektrums in Abhängigkeit von der Glühtemperatur steigen, wie in Fig.7 veranschaulicht ist. Derartige Kohlenstoffschichten 304a, appliziert auf the proportion of sp hybridized carbon and the correlated intensity ratio I Q / I G (D: Disordered Peak, G: Graphite Peak) of a spectrum obtained by Raman spectroscopy as a function of the annealing temperature increase, as illustrated in FIG. Such carbon layers 304a, applied on
Bipolarplatten 600, können einen niedrigen elektrischen  Bipolar plates 600, can have a low electrical
Widerstand aufweisen was wiederum zu einer höheren Having resistance which in turn has a higher
Leistungsumsetzung in Brennstoffzellen führen kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können Beschichtungsprozesse bei höheren Temperaturen bzw. aktiver Substratheizung Power conversion in fuel cells can lead. According to various embodiments, coating processes may be at higher temperatures or active substrate heating, respectively
ablaufen. Im Falle vorgeprägter Bipolarplatten 600 kann der maximale Temperatureintrag (z.B. die maximale Temperatur auf die eine vorgeprägte Bipolarplatte 600 erhitzt werden kann) jedoch stark limitiert sein. expire. However, in the case of pre-embossed bipolar plates 600, the maximum temperature input (e.g., the maximum temperature to which a pre-stamped bipolar plate 600 may be heated) may be severely limited.
Bei Überschreitung der mittleren Temperatur einer When exceeding the mean temperature of a
vorgeprägten Bipolarplatte 600 über einen Schwellwert oder einen Maximalwert (wobei der Schwellwert z.B. abhängig von der Dicke der Bipolarplatte 600 sein kann) hinaus kann es zu einer ungewollten Deformierung der Bipolarplatte 600 kommen, wodurch der Einsatz eines Wärmeeintrags zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften (von Kohlenstoffschichten 304a) nicht allumfänglich genutzt werden kann, bzw. begrenzt sein kann . pre-stamped bipolar plate 600 beyond a threshold or maximum value (which threshold may be, for example, dependent on the thickness of bipolar plate 600) may result in unwanted deformation of bipolar plate 600, thereby increasing the use of heat input to improve the electrical properties (of carbon layers 304a ) can not be used all-inclusive, or may be limited.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können funktionelle Oberflächenschichten und oberflächennahe amorphe According to various embodiments, functional surface layers and near-surface amorphous
Kohlenstoffschichten 304a mit mindestens einer darunter liegenden wirksamen metallischen Pufferschicht 304b auf austenitischem, rostfreiem Edelstahl 302 (mittels  Carbon layers 304a having at least one underlying effective metallic buffer layer 304b on austenitic stainless steel 302 (by means of
Bestrahlens) selektiv erwärmt werden, wodurch eine Irradiating) are selectively heated, whereby a
Modifikation der chemischen Bindung des Kohlenstoffs erreicht werden kann, so dass insbesondere geprägte Substrate 302, wie z.B. geprägte Metallsubstrate 302, ihre ursprüngliche Modification of the chemical bonding of the carbon can be achieved so that in particular embossed substrates 302, such as e.g. embossed metal substrates 302, their original
dreidimensionale Form beibehalten können. Ferner kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen mittels eines sogenannten Rapid-Thermal-Process (Kurzzeiterhitzens, RTP) ein ultrakurzer Energieimpuls mit hoher Leistungsdichte in Form von Lichtquanten (Photonen) zerstörungsfrei auf die Oberfläche des beschichten Substrates 600 treffen, wodurch ein geprägtes dünnes Substrat, z.B. Edelstahlsubstrat, einer (thermisch induzierten) etwaigen Entspannung nicht folgen kann, da im Volumen die zur Deformierung notwendige can maintain three-dimensional shape. Further, according to various embodiments, by means of a so-called rapid thermal process (RTP), an ultra-short energy pulse in the form of light quanta (photons) can non-destructively strike the surface of the coated substrate 600, whereby a stamped thin substrate, e.g. Stainless steel substrate, a (thermally induced) any relaxation can not follow because in the volume necessary for the deformation
Wärmeenergie einen dafür hinreichendem Schwellwert nicht übersteigen kann. Heat energy can not exceed a sufficient threshold.
Wird beispielsweise der Energieimpuls mittels Blitzlampen generiert, so kann sich die deponierte Energie bei einer Pulsdauer von etwa 1 ms an der Oberfläche bis auf eine Tiefe von wenigen Mikrometern konzentrieren, in der die daraus resultierende Dynamik zur Modifikation der chemischen Bindung benötigt wird. Die anfänglich an der Oberfläche lokalisierte Energie kann anschließend in Richtung Substrat 302 abfließen und sich mit einer zeitlich und örtlich abnehmenden If, for example, the energy pulse is generated by means of flash lamps, then the deposited energy can concentrate at a pulse duration of about 1 ms at the surface down to a depth of a few micrometers, in which the resulting dynamics for modifying the chemical bond is needed. The energy initially located at the surface can then flow towards the substrate 302 and decrease in time and place
Energiedichte im ganzen Volumen in deutlich weniger als einer Sekunde verteilen. Aufgrund der relativ hohen Wärmekapazität des Substrats 302 kann der Energiepuls nur zu einem minimalen Temperaturanstieg des gesamten Substrats 302 führen. In Abhängigkeit von diversen Parametern, wie z.B. Energiemenge, Pulsdauer und Pulsform (zeitliches Energieprofil oder zeitliches Distribute energy density throughout the volume in less than a second. Due to the relatively high heat capacity of the substrate 302, the energy pulse can only lead to a minimal increase in the temperature of the entire substrate 302. Depending on various parameters, such as amount of energy, pulse duration and pulse shape (temporal energy profile or temporal
Leistungsprofil) des Lichtblitzes kann die strukturelle  Power profile) of the flash of light can be the structural
Veränderung gezielt beeinflusst werden. Alternativ können gepulste Laser eingesetzt werden, die eine wesentliche kürzere Einwirkungszeit als 1 ms ermöglichen können, Change can be influenced in a targeted way. Alternatively, pulsed lasers can be used which can allow a significantly shorter exposure time than 1 ms,
allerdings mit höheren Prozesskosten verbunden sein können. However, this can be associated with higher process costs.
Beispielsweise kann das Bestrahlen eines Substrats 302 (auch als RTP-Behandlung bezeichnet) in einem Vakuum mit einem Druck von ungefähr 9-10-6 mbar erfolgen. In diesem Fall kann der Überganswiderstand des Substrats 302 zwar im Wesentlichen unverändert verbleiben, jedoch kann durch das Bestrahlen eines Substrats 302 der Korrosionsschutz durch die Schicht erheblich verbessert sein oder werden. Der Korrosionsschutz kann mittels eines Korrosionstests ermittelt werden, bei dem das Substrat 302 einer stark korrodierenden Umgebung ausgesetzt wird. Beispielsweise kann das Substrat 302 ungefähr 100 Stunden lang bei 80°C For example, irradiation of a substrate 302 (also referred to as RTP treatment) may be carried out in a vacuum at a pressure of about 9-10 -6 mbar. Although the contact resistance of the substrate 302 may remain substantially unchanged in this case, by irradiating a substrate 302, the corrosion protection by the layer may be substantially improved. The corrosion protection can be determined by means of a corrosion test in which the substrate 302 is exposed to a strongly corrosive environment. For example, the substrate 302 may be at 80 ° C for about 100 hours
Umgebungstemperatur in ein Bad mit oder aus Schwefelsäure (H2SO4) eingebracht, z.B. eingetaucht, sein oder werden. Das Bad kann z.B. einen pH-Wert von ungefähr 4 aufweisen. Ambient temperature in a bath with or from sulfuric acid (H 2 SO 4 ) introduced, for example, immersed, be or become. For example, the bath may have a pH of about 4.
Um die Wirkung des Korrosionstests zu ermitteln, kann der ein erster Übergangswiderstand vor dem Korrosionstest und ein zweiter Übergangswiderstand nach dem Korrosionstest gemessen werden. Anhand des Unterschieds des ersten In order to determine the effect of the corrosion test, the first contact resistance before the corrosion test and a second contact resistance after the corrosion test can be measured. Based on the difference of the first
Übergangswiderstands zu dem zweiten Übergangswiderstand kann auf Veränderungen in dem behandelten Substrat 302 geschlossen werden. Beispielsweise kann eine Verschlechterung des  Transition resistance to the second contact resistance may be closed to changes in the treated substrate 302. For example, a deterioration of the
Übergangswiderstands durch den Korrosionstest (d.h. dass der zweite Übergangswiderstand größer ist als der erste Transition resistance through the corrosion test (i.e., that the second contact resistance is greater than the first
Übergangswiderstand) ein Anzeichen dafür sein, dass sich der Überganswiderstand eines Bauteils mit der behandelten Schicht 304, z.B. einer Brennstoffzelle, im Laufe des Betriebs verschlechtern wird, was dessen Effizienz beeinträchtigen kann. Je mehr der Übergangswiderstand durch den Transition resistance) may be an indication that the The contact resistance of a component with the treated layer 304, for example a fuel cell, will deteriorate in the course of operation, which may impair its efficiency. The more the contact resistance through the
Korrosionstest verschlechtert wird, desto kleiner kann die Korrosionsbeständigkeit der Schicht 304 sein. Corrosion test is deteriorated, the smaller the corrosion resistance of the layer 304 may be.
Wird beispielsweise auf das Bestrahlen der Schicht 304 verzichtet, kann sich der Übergangswiderstand eines If, for example, the irradiation of the layer 304 is dispensed with, the contact resistance of a
beschichteten unbestrahlten Substrats (d.h. bevor dieses bestrahlt wurde) durch den Korrosionstest verschlechtern, z.B. in einem Bereich von einigen Prozenten bis hin zu einigen Faktoren zunehmen, d.h. um einige Prozente zunehmen oder sogar verdoppelt, verdreifachen oder vervierfachen. coated unirradiated substrate (i.e., before it was irradiated) by the corrosion test, e.g. in a range of a few percent to a few factors, i. increase or even double, triple or quadruple by a few percent.
Durch das Verfahren 100, 200, 1000 gemäß verschiedenen By the method 100, 200, 1000 according to various
Ausführungsformen zum Behandeln des Substrats 302 kann erreicht werden, dass der Überganswiderstand des Substrats 302 vor dem Bestrahlen im Wesentlichen gleich groß zu dem Überganswiderstand des Substrats 302 nach dem Bestrahlen ist. Im Gegensatz zu unbestrahlten Substraten kann der Embodiments for treating the substrate 302 may be achieved such that the contact resistance of the substrate 302 before the irradiation is substantially equal to the contact resistance of the substrate 302 after the irradiation. In contrast to unirradiated substrates, the
Überganswiderstand des bestrahlten Substrats 302 durch einen Korrosionstests verringert werden. Mit anderen Worten kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein funktionell beschichtetes Substrat 302 bereitgestellt sein oder werden, dessen Überganswiderstand in einer Contact resistance of the irradiated substrate 302 can be reduced by a corrosion test. In other words, according to various embodiments, a functionally coated substrate 302 may be provided, or its junction resistance in one
korrosiven Umgebung abnimmt. Damit kann sich der corrosive environment decreases. This can be the
Überganswiderstand eines Bauteils mit der gemäß verschiedenen Ausführungsformen behandelten Schicht, z.B. einer Contact resistance of a component with the layer treated according to various embodiments, e.g. one
Brennstoffzelle, zum einen initial und zum anderen im Laufe des Betriebs verbessern, was dessen Effizienz erhöhen kann.  Fuel cell, on the one hand and on the other in the course of operation improve, which can increase its efficiency.
Fig.6C veranschaulicht eine Anordnung von bearbeiteten Fig. 6C illustrates an arrangement of processed
Substraten 600, z.B. Metallsubstraten 600 oder bearbeitetenSubstrates 600, e.g. Metal substrates 600 or machined
Metallschichten 600, gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer Brennstoffzelle 650. Dabei kann eine in der Brennstoffzelle erfolgte Ladungstrennung 618 durch die Metal layers 600, according to various embodiments in a fuel cell 650. In this case, in the Fuel cell was charge separation 618 by the
Elektrolyt-Membran 614 (Membran-Elektronen-Einheit: MEA) , die Anode 612 (oder die Kathode 616) und die GDL 608 hindurch mittels der gemäß verschiedenen Ausführungsformen bearbeiten Bipolarplatten 600 abgegriffen oder kontaktiert werden, so dass eine Stapeleinheit einer Brennstoffzelle einen geringen Innerwiderstand und eine hohe Leistungsausbeute aufweisen kann . Fig.7 veranschaulicht eine schematische Darstellung einer spektroskopischen Analyse 700 unterschiedlich bearbeiteter Substrate, z.B. unterschiedlich bearbeiteter Metallsubstrate oder unterschiedlich bearbeiteter Metallschichten, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Dabei kann mittels Electrolyte membrane 614 (Membrane Electron Unit: MEA), anode 612 (or cathode 616), and GDL 608 are tapped or contacted by bipolar plates 600, which are processed in accordance with various embodiments, such that a fuel cell stack unit has low internal resistance and can have a high power yield. Fig. 7 illustrates a schematic representation of a spectroscopic analysis 700 of differently processed substrates, e.g. differently processed metal substrates or differently processed metal layers, according to various embodiments. It can by means of
2  2
Bestrahlens der Anteil von sp hybridisierten Kohlenstoff und/oder sp hybridisierten Kohlenstoff in der Schicht beeinflusst werden. Ferner kann die Zusammensetzung (Anteil Irradiating the proportion of sp hybridized carbon and / or sp hybridized carbon can be influenced in the layer. Furthermore, the composition (proportion
2 3  2 3
von sp hybridisierten Kohlenstoff und/oder sp sp hybridized carbon and / or sp
hybridisierten Kohlenstoff) der Schicht mittels Spektroskopie (z.B. Raman-Spektroskopie) und dem mit der Zusammensetzung der Schicht korrelierenden Position des lG_Peaks 710 im hybridized carbon) of the layer (by spectroscopy, for example, Raman spectroscopy) and correlated with the composition of the layer position of the peaks 710 in lG _
Spektrum und dem Intensitätsverhältnis I Q/ I G 720 analysiert werden . In Fig.7 ist beispielhaft die Position des lG_Peaks 710 und das Intensitätsverhältnis I Q/ I G 720 in Abhängigkeit des Spectrum and the intensity ratio IQ / IG 720. In Figure 7 the position of the peaks lG _ by way of example 710 and the intensity ratio IQ / IG 720 i n dependence of the
2 3  2 3
Anteils von sp hybridisierten Kohlenstoff und sp  Proportion of sp hybridized carbon and sp
hybridisierten Kohlenstoff dargestellt. Dabei kann mittels hybridized carbon shown. It can by means of
2  2
Bestrahlens der Schicht der Anteil von sp hybridisierten Kohlenstoff in der Schicht schrittweise 712, 714, 716 erhöht werden, was zu einer Veränderung der Position des lG_Peaks 710 und des Intensitätsverhältnis I Q/ I G 720 führen kann. Irradiating the layer, the proportion of sp hybridized carbon in the layer step by step 712, 714, 716 are increased, which IQ / IG 720 may lead to a change in the position of the LG _ Peaks 710 and the intensity ratio.
Beispielsweise kann eine, z.B. in Verbindung mit For example, one, e.g. combined with
entsprechenden Prozessparametern abgeschiedene Schicht, die überwiegend tetraedrisch modifizierten Kohlenstoff 702 aufweist, mittels Bestrahlens strukturell verändert 712 werden, so dass die Schicht beispielsweise amorphen corresponding process parameters deposited layer, which has predominantly tetrahedrally modified carbon 702, 712 structurally changed by irradiation be, so that the layer, for example, amorphous
Kohlenstoff 704 aufweisen kann. Ferner kann die Schicht derart strukturell verändert 714 werden, dass die Schicht nanokristallinen Kohlenstoff 706 oder schließlich 716 Graphit 708 aufweisen kann. May have carbon 704. Further, the layer may be structurally altered 714 such that the layer may include nanocrystalline carbon 706 or, ultimately, graphite 708.
Fig.8A veranschaulicht schematisch eine Prozessieranordnung 800 zum Bearbeiten eines Substrats 812, z.B. eines Fig. 8A schematically illustrates a processing arrangement 800 for processing a substrate 812, e.g. one
Metallsubstrats 812, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Wie vorangehend beschrieben kann eine Prozessieranordnung 800 zum Bearbeiten eines Substrats 812 eine Vakuumkammer 802 aufweisen zum Bereitstellen eines Vakuums mittels einer mit der Vakuumkammer 802 gekoppelten Vakuumpumpenanordnung. Ferner kann die Vakuumkammer 802 einen Zugangsbereich 802z und/oder einen Ausgangsbereich 802a aufweisen, wobei das Substrat 812 durch den Zugangsbereich 802z und/oder Metal substrate 812, according to various embodiments. As described above, a processing assembly 800 for processing a substrate 812 may include a vacuum chamber 802 for providing a vacuum by means of a vacuum pump assembly coupled to the vacuum chamber 802. Further, the vacuum chamber 802 may include an access area 802z and / or an exit area 802a, with the substrate 812 passing through the access area 802z and / or
Ausgangsbereich 802a hindurch in die Vakuumkammer 802 hinein und/oder aus der Vakuumkammer 802 heraus transportiert werden kann, beispielsweise entlang einer Richtung 801. Ferner kann das Substrat 812 in einen Beschichtungsbereich 803 der Exit region 802 a through into the vacuum chamber 802 and / or can be transported out of the vacuum chamber 802 out, for example, along a direction 801. Further, the substrate 812 in a coating area 803 of
Vakuumkammer 802 und/oder in einen Bestrahlungsbereich 805 der Vakuumkammer 802 hinein bzw. aus dem Beschichtungsbereich 803 und/oder aus dem Bestrahlungsbereich 805 heraus Vacuum chamber 802 and / or in an irradiation area 805 of the vacuum chamber 802 into or out of the coating area 803 and / or out of the irradiation area 805 out
transportiert werden. Ferner kann das Substrat 812 durch den Beschichtungsbereich 803 und/oder durch den be transported. Furthermore, the substrate 812 may pass through the coating area 803 and / or through the
Bestrahlungsbereich 805 hindurch transportiert werden, beispielsweise entlang einer Substrattransportrichtung 801. Ferner kann eine Prozessieranordnung 800 eine in der Irradiation region 805 are transported through, for example, along a Substrattransportrichtung 801. Further, a processing arrangement 800 a in the
Vakuumkammer 802 angeordnete Beschichtungsvorrichtung 804 aufweisen zum Aufbringen einer kohlenstoffhaltigen Schicht auf ein Substrat 812 in dem Beschichtungsbereich 803. Ferner kann eine Prozessieranordnung 800 eine in der Vakuumkammer 802 angeordnete Bestrahlungsvorrichtung 806 aufweisen zum gepulsten Bestrahlen der kohlenstoffhaltigen Schicht in dem Bestrahlungsbereich 805, wobei die Bestrahlungsvorrichtung 806 derart eingerichtet sein kann, dass mittels der Vacuum chamber 802 arranged coating device 804 for applying a carbon-containing layer on a substrate 812 in the coating area 803. Further, a processing assembly 800 may have a disposed in the vacuum chamber 802 irradiation device 806 for pulsed irradiation of the carbonaceous layer in the irradiation area 805, wherein the irradiation device 806 may be configured such that by means of
Bestrahlungsvorrichtung 806 die kohlenstoffhaltige Schicht 304 erwärmt werden kann. Die Beschichtungsvorrichtung 804 kann, wie vorangehend beschrieben ist, eine Beschichtungsquelle oder mehrere Irradiation device 806, the carbonaceous layer 304 can be heated. The coating apparatus 804 may, as described above, one or more coating sources
Beschichtungsquellen aufweisen, z.B. kann die Have coating sources, e.g. can the
Beschichtungsvorrichtung 804 eines von Folgendem aufweisen: eine Sputterquelle (z.B. ein Magnetron), einen Coating device 804 comprises one of: a sputtering source (e.g., a magnetron), a
Laserstrahlverdampfer, einen Elektronenstrahlverdampfer, einen thermischen Verdampfer (z.B. einen Induktionsverdampfer oder einen Widerstandsverdampfer) , einen A laser beam evaporator, an electron beam evaporator, a thermal evaporator (e.g., an induction evaporator or a resistance evaporator), a
Ionenstrahlverdampfer oder einen Lichtbogenverdampfer. Die Bestrahlungsvorrichtung 806 kann, wie vorangehend beschrieben ist, eine Bestrahlungsquelle oder mehrere Bestrahlungsquellen aufweisen, z.B. kann die Bestrahlungsvorrichtung 806 eines von Folgendem aufweisen: einen Elektronenstrahlquelle, eine Gasentladungslampe, eine Röntgenstrahlquelle, einen Laser (z.B. einen kontinuierlich betriebenen Laser oder einen gepulst betriebenen Laser) , eine Leuchtdiode, einen  Ion beam evaporator or an arc evaporator. The irradiation device 806 may, as described above, comprise one or more irradiation sources, e.g. For example, the irradiation device 806 may include one of: an electron beam source, a gas discharge lamp, an X-ray source, a laser (e.g., a continuously operated laser or a pulsed-powered laser), a light emitting diode, a light emitting diode
Protonenstrahlquelle oder eine Blitzlichtbirne. Proton beam source or a flashlight bulb.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine According to various embodiments, a
Prozessieranordnung 800 zum Bearbeiten eines Substrats 812 mehrere Vakuumkammern 802 aufweisen, wobei der Processing arrangement 800 for processing a substrate 812 have a plurality of vacuum chambers 802, wherein the
Beschichtungsbereich 803 und der Bestrahlungsbereich 805 in verschiedenen Vakuumkammern der mehreren Vakuumkammern 802 bereitgestellt sein können. Fig.8B veranschaulicht eine Seitenansicht oder  Coating area 803 and the irradiation area 805 may be provided in different vacuum chambers of the plurality of vacuum chambers 802. Fig. 8B illustrates a side view or
Querschnittsansicht einer Prozessieranordnung 800 zum  Cross-sectional view of a processing assembly 800 for
Bearbeiten eines Substrats 812 gemäß verschiedenen Processing a substrate 812 according to various
Ausführungsformen in einem Verfahren zum Bearbeiten des Substrats 812. Embodiments in a method of processing the substrate 812.
Die in Fig.8B veranschaulichte Prozessieranordnung 800b entspricht weitgehend der in Fig.8A veranschaulichten Prozessieranordnung 800, wobei das Substrat 812 beidseitig bearbeitet wird. Das Substrat 812 kann ein Metallsubstrat und/oder ein mit Metall beschichtetes Substrat sein, z.B. ein mit Metall beschichtetes KunststoffSubstrat oder ein mit Metall beschichtetes Glassubstrat, welches die zu The processing arrangement 800b illustrated in FIG. 8B largely corresponds to that illustrated in FIG. 8A Processing assembly 800, wherein the substrate 812 is processed on both sides. The substrate 812 may be a metal substrate and / or a metal-coated substrate, eg, a metal-coated plastic substrate or a metal-coated glass substrate, which may be attached to
bearbeitende Metalloberfläche aufweist. having machined metal surface.
Die in Fig.8B veranschaulichte Prozessieranordnung 800b kann zum Bearbeiten des Substrats eingerichtet sein, z.B. in einem Vakuum. Dazu kann die Prozessieranordnung 800b eine The processing assembly 800b illustrated in Fig. 8B may be configured to process the substrate, e.g. in a vacuum. For this purpose, the processing arrangement 800b can have a
Vakuumkammer 802 aufweisen. Die Vakuumkammer 802 kann zum Bereitstellen eines Vakuums eingerichtet sein.  Have vacuum chamber 802. The vacuum chamber 802 may be configured to provide a vacuum.
Dazu kann die Vakuumkammer 802 mit einem Pumpensystem (nicht dargestellt) gekoppelt sein, so dass innerhalb der For this purpose, the vacuum chamber 802 may be coupled to a pump system (not shown), so that within the
Vakuumkammer 802 ein Vakuum (d.h. ein Druck kleiner als  Vacuum chamber 802 a vacuum (i.e., a pressure less than
0,3 bar) und/oder ein Unterdruck (d.h. ein Druck kleiner als 1 bar) bereitgestellt sein oder werden kann. Ferner kann die Vakuumkammer 802 derart eingerichtet sein, dass die 0.3 bar) and / or a vacuum (i.e., a pressure less than 1 bar) may or may not be provided. Further, the vacuum chamber 802 may be configured such that the
Umgebungsbedingungen (die Prozessbedingungen) innerhalb derEnvironmental conditions (the process conditions) within the
Vakuumkammer 802 (z.B. Druck, Temperatur, Gaszusammensetzung, usw.) während des Behandeins eingestellt oder geregelt werden können. Die Vakuumkammer 802 kann dazu beispielsweise Vacuum chamber 802 (e.g., pressure, temperature, gas composition, etc.) can be adjusted or regulated during the treatment. The vacuum chamber 802 can do this, for example
luftdicht, staubdicht und/oder vakuumdicht eingerichtet sein oder werden. Beispielsweise kann der Vakuumkammer 802 ein Gas mittels einer Gaszuführung zugeführt werden zum Bilden einer Prozessatmosphäre in der Vakuumkammer 802. be airtight, dustproof and / or vacuum-tight set up or be. For example, the gas may be supplied to the vacuum chamber 802 via a gas supply to form a process atmosphere in the vacuum chamber 802.
Die Prozessieranordnung 800b kann weiterhin zwei in der The processing assembly 800b may further include two in the
Vakuumkammer 802 angeordnete Beschichtungsvorrichtungen 804 (auch als erste Beschichtungsvorrichtung und zweite Vacuum chamber 802 arranged coating devices 804 (also as a first coating device and second
Beschichtungsvorrichtung bezeichnet) aufweisen zum Aufbringen von kohlenstoffhaltigen Schichten 304 auf das Substrat 812. Die Prozessieranordnung 800b kann weiterhin zwei in der Coating apparatus) for applying carbonaceous layers 304 to the substrate 812. The processing assembly 800b may further comprise two in the
Vakuumkammer 802 angeordnete Bestrahlungsvorrichtungen 806 zum gepulsten Bestrahlen der kohlenstoffhaltigen Schichten aufweisen. Die Bestrahlungsvorrichtungen 806 können derart eingerichtet sein, dass mittels des gepulsten Bestrahlens die zweikohlenstoffhaltigen Schichten 304 erwärmt werden können. Dazu können die Bestrahlungsvorrichtungen 806 Strahlung mit einer ausreichenden Energie erzeugen und emittieren. Vacuum chamber 802 arranged irradiation devices 806 for pulsed irradiation of the carbonaceous layers exhibit. The irradiation devices 806 may be configured such that by pulsed irradiation the bicarbonate-containing layers 304 may be heated. For this, the irradiation devices 806 can generate and emit radiation with sufficient energy.
Die Prozessieranordnung 800b kann weiterhin eine The processing arrangement 800b may further comprise a
Transportvorrichtung 822 zum Transportieren des Substrats aufweisen. Die Transportvorrichtung 822 kann beispielsweise mehrere Transportrollen 822r aufweisen, auf welchen das Substrat 812 transportiert werden kann. Transport device 822 have to transport the substrate. For example, the transport device 822 may include a plurality of transport rollers 822r on which the substrate 812 may be transported.
Die Transportvorrichtung 822 kann derart eingerichtet und angeordnet sein, dass diese das Substrat 812 entlang einer Transportebene in eine Richtung 801 transportieren kann. Das Substrat 812 kann durch den Beschichtungsbereich 803 und durch den Bestrahlungsbereich 805 hindurch transportiert werden . Die Transportvorrichtung 822 kann derart eingerichtet und angeordnet sein, dass diese das Substrat 812 zwischen den zwei Beschichtungsvorrichtungen 804 hindurch transportiert. Mit anderen Worten verläuft die Transportebene zwischen den zwei Beschichtungsvorrichtungen 804. The transport device 822 may be arranged and arranged such that it can transport the substrate 812 along a transport plane in a direction 801. The substrate 812 may be transported through the coating area 803 and through the irradiation area 805. The transport device 822 may be arranged and arranged to transport the substrate 812 between the two coating devices 804. In other words, the transport plane extends between the two coating devices 804.
Die Transportvorrichtung 822 kann derart eingerichtet und angeordnet sein, dass diese das Substrat 812 zwischen den zwei Bestrahlungsvorrichtungen 806 hindurch transportiert. Mit anderen Worten verläuft die Transportebene zwischen den zwei Bestrahlungsvorrichtungen 806. The transport device 822 may be arranged and arranged to transport the substrate 812 between the two irradiation devices 806. In other words, the transport plane extends between the two irradiation devices 806.
Fig.9 veranschaulicht eine Seitenansicht oder 9 illustrates a side view or
Querschnittsansicht eines Substrats 302 in einem Verfahren zum Bearbeiten 900 eines Substrats 302 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine erste Schicht 304 mit einem ersten Absorptionskoeffizienten auf oder über einer Oberseite 302a des Substrats 302 gebildet werden und eine zweite Schicht 904 mit einem zweiten A cross-sectional view of a substrate 302 in a method of processing 900 a substrate 302 according to various embodiments. According to various embodiments, a first layer 304 having a first absorption coefficient may be formed on or over an upper surface 302a of the substrate 302, and a second layer 904 may be formed with a second one
Absorptionskoeffizienten auf oder über eine Unterseite 302b des Substrats gebildet werden. Das Aufbringen der ersten Schicht 304 und der zweiten Schicht 904 kann im Wesentlichen gleichzeitig oder in einem zeitlichen Abstand voneinander erfolgen . Absorption coefficients are formed on or over a bottom 302 b of the substrate. The application of the first layer 304 and the second layer 904 may occur substantially simultaneously or at a time interval from one another.
Das Aufbringen 306b der ersten Schicht 304 kann mit einer ersten Beschichtungsanordnung 306 (kann auch als erste The application 306b of the first layer 304 may include a first coating arrangement 306 (may also be the first
Beschichtungsvorrichtung bezeichnet werden) erfolgen und das Aufbringen 906b der zweiten Schicht 904 kann mit einer zweiten Beschichtungsanordnung 906 (kann auch als zweite Beschichtungsvorrichtung bezeichnet werden) erfolgen. Coating device can be designated) and the application 906b of the second layer 904 can be carried out with a second coating arrangement 906 (can also be referred to as the second coating device).
Weiterhin können die ersten Schicht 304 und die zweiten Furthermore, the first layer 304 and the second
Schicht 904 gepulst bestrahlt 308b, 908b werden. Das Layer 904 pulsed irradiated 308b, 908b. The
Bestrahlen 308b der ersten Schicht 304 kann mit einer ersten Bestrahlungsanordnung 308 erfolgen und das Bestrahlen 908b der zweiten Schicht 904 kann mit einer zweiten Irradiation 308b of the first layer 304 may be carried out with a first irradiation arrangement 308 and the irradiation 908b of the second layer 904 may be performed with a second irradiation arrangement 308b
Bestrahlungsanordnung 908 erfolgen. Das Bestrahlen 308b der ersten Schicht 304 kann derart erfolgen, dass die erste Schicht 304 zumindest teilweise strukturell verändert wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Bestrahlen 908b der zweiten Schicht 904 derart erfolgen, dass die zweite Schicht 904 zumindest teilweise strukturell verändert wird. Irradiation arrangement 908 take place. The irradiation 308b of the first layer 304 may be performed such that the first layer 304 is at least partially structurally altered. Alternatively or additionally, the irradiation 908b of the second layer 904 may take place such that the second layer 904 is at least partially structurally changed.
Durch das gepulste Bestrahlen wird eine erste Energie gemäß dem ersten Absorptionskoeffizienten von der ersten Schicht 304 absorbiert. Die erste Energie kann ein Erwärmen der ersten Schicht 304 verursachen. Dadurch das Erwärmen der ersten Schicht 304 kann ebenso die Oberseite 302a des The pulsed irradiation absorbs a first energy according to the first absorption coefficient from the first layer 304. The first energy may cause heating of the first layer 304. As a result, the heating of the first layer 304 may also be the top surface 302a of the
Substrats 302 erwärmt werden. Die Erwärmung der Oberseite 302a des Substrats 302 kann eine thermische Ausdehnung der Oberseite 302a des Substrats 302 verursachen, d.h. zu Substrate 302 are heated. The heating of the top 302a of the substrate 302 may cause thermal expansion of the top surface 302a of the substrate 302, ie
mechanischen Spannungen innerhalb der Oberseite 302a des Substrats 302 führen, welche das Substrat 302 mechanisch belasten. Beispielsweise kann sich das Substrat 302 durch die thermische Ausdehnung der Oberseite 302a nach unten hin krümmen (d.h. dass sich das Substrat 302 um eine Achse krümmt, welche unterhalb des Substrats 302 verläuft) . stress within the top 302a of the substrate 302, which mechanically stress the substrate 302. For example, by the thermal expansion of the top surface 302a, the substrate 302 may curve downwardly (i.e., the substrate 302 curves about an axis that extends below the substrate 302).
Alternativ oder zusätzlich wird eine zweite Energie gemäß dem zweiten Absorptionskoeffizienten von der zweiten Schicht 904 absorbiert. Die zweite Energie kann ein Erwärmen der zweiten Schicht 904 verursachen. Dadurch das Erwärmen der zweiten Schicht 904 kann ebenso die Unterseite 302b des Substrats 302 erwärmt werden. Die Erwärmung der Unterseite 302b des Alternatively or additionally, a second energy is absorbed by the second layer 904 according to the second absorption coefficient. The second energy may cause heating of the second layer 904. By heating the second layer 904, the lower surface 302b of the substrate 302 may also be heated. The heating of the bottom 302b of
Substrats 302 kann eine thermische Ausdehnung der Unterseite 302b des Substrats 302 verursachen, d.h. zu mechanischen Spannungen innerhalb der Unterseite 302b des Substrats 302 führen, welche das Substrat 302 mechanisch belasten. Substrate 302 may cause thermal expansion of bottom surface 302b of substrate 302, i. lead to mechanical stresses within the bottom surface 302b of the substrate 302, which mechanically stress the substrate 302.
Beispielsweise kann sich das Substrat 302 durch die For example, the substrate 302 may be replaced by the
thermische Ausdehnung der Oberseite 302a nach oben hin krümmen (d.h. dass sich das Substrat 302 um eine Achse krümmt, welche oberhalb des Substrats 302 verläuft) . Die Krümmung, d.h. die Verformung, durch Einwirkung von thermal curvature of the top surface 302a upward (i.e., the substrate 302 curves about an axis that extends above the substrate 302). The curvature, i. the deformation, by the action of
(thermischer) Energie kann auch als thermischer Verzug oder thermische Belastung bezeichnet werden. (Thermal) energy can also be referred to as thermal distortion or thermal stress.
Ist die erste Energie im Wesentlichen gleich zu der zweiten Energie, kann das Krümmen des Substrats 302 nach oben hin das Krümmen des Substrats 302 nach unten hin ausgleichen. Somit kann erreicht werden, dass die resultierende Krümmung des Substrats 302 nach dem Bestrahlen 308b der ersten Schicht 304 und nach dem Bestrahlen 908b der zweiten Schicht 904 im If the first energy is substantially equal to the second energy, curving the substrate 302 upward may compensate for the downward curvature of the substrate 302. It can thus be achieved that the resulting curvature of the substrate 302 after the irradiation 308b of the first layer 304 and after the irradiation 908b of the second layer 904 in FIG
Wesentlichen vernachlässigbar ist oder sogar verschwindet, d.h. dass das Substrat 302 nach dem Bestrahlen 308b, 908b im Wesentlichen dieselbe Form aufweist, wie vor dem Bestrahlen 308b, 908b. Im Wesentlichen gleich groß kann verstanden werden, als dass ein Verhältnis des kleineren der zwei Werte (z.B. der zwei Energien) zum größeren der zwei Werte in einem Bereich von ungefähr 80% bis ungefähr liegt 100% liegt. Beispielsweise kann Verhältnis des kleineren der zwei Werte zum größeren der zwei Werte größer sein als ungefähr 85%, z.B. größer als 90%, z.B. größer als 95%, z.B. größer als 99%. Is substantially negligible or even disappears, ie that the substrate 302 after irradiation 308b, 908b has substantially the same shape as before the irradiation 308b, 908b. Substantially equal in size, it can be understood that a ratio of the smaller of the two values (eg, the two energies) to the larger of the two values is in a range of about 80% to about 100%. For example, the ratio of the smaller of the two values to the larger of the two values may be greater than about 85%, eg greater than 90%, eg greater than 95%, eg greater than 99%.
Damit die erste Schicht 304 im Wesentlichen gleich viel Thus, the first layer 304 is substantially the same amount
Energie absorbiert wie die zweite Schicht 904 (mit anderen Worten die erste Energie im Wesentlichen gleich groß wie die zweite Energie ist), kann z.B. die erste Energy, like the second layer 904 (in other words, the first energy is substantially the same as the second energy) may be absorbed, e.g. the first
Bestrahlungsvorrichtung 308 eine Energie erzeugen und/oder emittieren (auch als erste Emissionsenergie bezeichnet) , welche im Wesentlichen gleich groß ist, wie einer Energie, welche die zweite Bestrahlungsvorrichtung 908 erzeugt  Irradiation device 308 generate and / or emit energy (also referred to as first emission energy) that is substantially the same as energy that second irradiation device 908 generates
und/oder emittiert (auch als zweite Emissionsenergie and / or emitted (also as second emission energy
bezeichnet) . Alternativ oder zusätzlich kann der erste designated) . Alternatively or additionally, the first
Absorptionskoeffizient im Wesentlichen gleich groß sein wie der zweite Absorptionskoeffizient. Alternativ oder zusätzlich kann der Absorptionskoeffizient gemäß der von der ersten Bestrahlungsvorrichtung 308, bzw. zweiten Absorption coefficient be substantially equal to the second absorption coefficient. Alternatively or additionally, the absorption coefficient according to that of the first irradiation device 308, or second
Bestrahlungsvorrichtung 908, erzeugten und/oder emittierten Energie gemessen werden (d.h. z.B. in einem  Irradiation device 908, generated and / or emitted energy are measured (i.e., e.g.
Wellenlängenbereich, welcher von der jeweiligen Wavelength range, which of the respective
Bestrahlungsvorrichtung 308, 908 emittiert wird). Irradiation device 308, 908 is emitted).
Weichen die jeweiligen Absorptionskoeffizienten stark The respective absorption coefficients deviate strongly
voneinander ab, oder sind die Schichten 304, 904 z.B. from each other, or are the layers 304, 904 e.g.
unterschiedlich dick und absorbieren daher unterschiedlich viel Energie, kann alternativ oder zusätzlich ein Verhältnis des ersten Absorptionskoeffizienten zur ersten different thickness and therefore absorb different amounts of energy, may alternatively or additionally a ratio of the first absorption coefficient to the first
Emissionsenergie im Wesentlichen gleich groß sein zu einem Verhältnis des zweiten Absorptionskoeffizienten zur zweiten Emissionsenergie. Alternativ oder zusätzlich kann ein Emission energy substantially equal to a ratio of the second absorption coefficient to the second emission energy. Alternatively or additionally, a
Verhältnis des ersten Absorptionskoeffizienten zu einer Energie, mit der die erste Schicht 304 bestrahlt wird, im Wesentlichen gleich groß sein zu einem Verhältnis des zweiten Absorptionskoeffizienten zu einer Energie, mit der die zweite Schicht 904 bestrahlt wird. Ratio of the first absorption coefficient to a Energy at which the first layer 304 is irradiated to be substantially equal to a ratio of the second absorption coefficient to an energy with which the second layer 904 is irradiated.
Die erste Energie kann eine erste Energiedichte definieren, welche beschreibt, mit welcher Energie pro Fläche bestrahlt wird. Die Fläche kann beispielsweise die bestrahlte Fläche einer Schicht 304, 904 sein, bzw. durch die Größe des The first energy may define a first energy density which describes which energy is irradiated per area. The area can be, for example, the irradiated area of a layer 304, 904, or by the size of the
Bestrahlungsbereichs definiert sein. Das erste Bestrahlen 308b, bzw. das zweite Bestrahlen 908b, kann beispielsweise mit einer Energiedichte in einem Bereich von ungefähr Be defined irradiation area. The first irradiation 308b, or the second irradiation 908b, for example, may have an energy density in a range of approximately
0,5 J/cm2 bis ungefähr 5 J/cm2 erfolgen, z.B. in einem 0.5 J / cm 2 to about 5 J / cm 2 , for example in one
Bereich von ungefähr 1 J/cm2 bis ungefähr 3 J/cm2, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1,5 J/cm2 bis ungefähr 2,5 J/cm2, z.B. in einem Bereich von ungefähr 2 J/cm2 bis ungefähr 2,5 J/cm2. Mit zunehmender Emissionsenergie kann die Range from about 1 J / cm 2 to about 3 J / cm 2 , eg in a range from about 1.5 J / cm 2 to about 2.5 J / cm 2 , eg in a range of about 2 J / cm 2 to about 2.5 J / cm 2 . With increasing emission energy, the
Energiedichte dementsprechend zunehmen, z.B. direkt Energy density accordingly increase, e.g. directly
proportional . proportional.
Damit die erste Schicht 304 im Wesentlichen gleich viel Energie absorbiert wie die zweite Schicht 904 können die entsprechenden Energiedichten analog zu den oben In order for the first layer 304 to absorb substantially the same amount of energy as the second layer 904, the corresponding energy densities may be analogous to those above
beschriebenen Relationen eingerichtet der jeweiligen Energie sein. described relations set up the respective energy.
Die bestrahlte Fläche kann eine Größe aufweisen in einem Bereich von ungefähr 100 cm2 (z.B. 10 cm x 10 cm) bis The irradiated area may have a size in a range of about 100 cm 2 (eg 10 cm x 10 cm) to
ungefähr 4 m2 (z.B. 1 m x 4 m) , z.B. in einem Bereich von 0,1 m2 ungefähr bis ungefähr 1 m2. Das Bestrahlen 308b, 908b kann derart erfolgen, dass über der bestrahlten Fläche eine kritische Energie, bzw. Energiedichte, welche zum Umwandeln einer Schicht 304, 904 erforderlich ist, überschritten ist oder wird und in die Schicht 304, 904 übertragen wird, d.h. von der Schicht 304, 904 absorbiert wird. In Abhängigkeit des Materials des Substrats 302 können durch das Krümmen des Substrats 302 und den damit verbundenen mechanischen Belastungen irreversible Veränderungen des about 4 m 2 (eg 1 mx 4 m), for example in a range of 0.1 m 2 to about 1 m 2 . The irradiation 308b, 908b may be performed such that over the irradiated area, a critical energy or energy density required to convert a layer 304, 904 is exceeded and is transferred to the layer 304, 904, ie from the Layer 304, 904 is absorbed. Depending on the material of the substrate 302, the bending of the substrate 302 and the associated mechanical stresses can cause irreversible changes in the substrate
Substrats 302 auftreten. Beispielsweise können sich Substrate 302 occur. For example, you can
Korngrenzen in einem metallischen Substrat 302 Grain boundaries in a metallic substrate 302
(Metallsubstrat) oder allgemein in einem metallischen  (Metal substrate) or generally in a metallic
Werkstoff irreversibel verschieben oder es können Irreversibly move material or can
Versetzungen gebildet werden, deren Bildung nicht reversibel ist. Mit anderen Worten kann das Substrat plastisch verformt werden. Diese irreversiblen Veränderungen können dazu führen, dass sich durch das Krümmen kleinste oberflächennahe Dislocations are formed whose formation is not reversible. In other words, the substrate can be plastically deformed. These irreversible changes can lead to the smallest near-surface curvature
Mikrorisse (in der Beschichtung und/oder dem Substrat 302) erzeugt werden können, die Korrosionskanäle hervorbringen können und so den Korrosionsschutz durch die Schicht 304 beeinträchtigen, bzw. die Korrosionsbeständigkeit des Microcracks (in the coating and / or the substrate 302) can be generated, which can produce corrosion channels and so affect the corrosion protection by the layer 304, or the corrosion resistance of the
behandelten Substrats 302 beeinträchtigen, was wiederum die elektrischen oder elektrochemischen Eigenschaften treated substrate 302, which in turn reduces the electrical or electrochemical properties
verschlechtert . In diesem Fall kann das gepulste Bestrahlen 308b, 908b der ersten Schicht 304 und der zweiten Schicht 904 im deteriorates. In this case, the pulsed irradiation 308b, 908b of the first layer 304 and the second layer 904 in FIG
Wesentlichen zeitgleich erfolgen. Dadurch kann die Belastung des Substrats 302 durch die Wärmeeinwirkung (auch als Essentially at the same time. Thereby, the stress of the substrate 302 by the heat (also known as
thermische Belastung bezeichnet) auf dessen Oberseite 302a und Unterseite 302b im Wesentlichen ausgeglichen werden. thermal load) on its upper side 302a and lower side 302b are substantially balanced.
Im Wesentlichen ausgeglichen werden, kann verstanden werden, als dass die mechanischen Spannungen innerhalb der Oberseite 302a des Substrats 302 und die mechanischen Spannungen innerhalb der Unterseite 302b des Substrats 302 im In essence, it can be understood that the mechanical stresses within the top surface 302a of the substrate 302 and the stresses within the bottom surface 302b of the substrate 302 in FIG
Wesentlichen gleich groß sind, analog zu der ersten Energie und der zweiten Energie, wie vorangehend beschrieben ist.  Are substantially equal, analogous to the first energy and the second energy, as described above.
Im Wesentlichen zeitgleich kann verstanden werden, als dass das Bestrahlen 308b der ersten Schicht 304 (auch als erstesAt substantially the same time, it can be understood that the irradiation 308b of the first layer 304 (also first
Bestrahlen 308b bezeichnet) mit einer zeitlichen Verschiebung (mit anderen Worten mit einem zeitlichen Versatz) zu dem Bestrahlen 908b der zweiten Schicht 904 (auch als zweites Bestrahlen 908b bezeichnet) erfolgt, welche kleiner ist als die Dauer des ersten Bestrahlens 308b und/oder des zweiten Bestrahlens 908b. Die zeitliche Verschiebung kann Irradiation 308b) with a time shift (in other words with a time offset) to the Irradiation 908b of the second layer 904 (also referred to as second irradiation 908b), which is smaller than the duration of the first irradiation 308b and / or of the second irradiation 908b. The time shift can
beispielsweise durch die Zeitdifferenz zwischen dem Beginn des ersten Bestrahlens 308b und dem Beginn des zweiten for example, by the time difference between the beginning of the first irradiation 308b and the beginning of the second
Bestrahlens 908b definiert sein. Irradiating 908b be defined.
Beispielsweise kann die zeitlichen Verschiebung kleiner sein als 30% der Dauer des ersten Bestrahlens 308b und/oder des zweiten Bestrahlens 908b, z.B. kleiner als 25% der Dauer des ersten Bestrahlens 308b und/oder des zweiten Bestrahlens 908b, z.B. kleiner als 20% der Dauer des ersten Bestrahlens 308b und/oder des zweiten Bestrahlens 908b, z.B. kleiner als 15% der Dauer des ersten Bestrahlens 308b und/oder des zweiten Bestrahlens 908b, z.B. kleiner als 10% der Dauer des ersten Bestrahlens 308b und/oder des zweiten Bestrahlens 908b, z.B. kleiner als 5% der Dauer des ersten Bestrahlens 308b und/oder des zweiten Bestrahlens 908b, z.B. kleiner als 2% der Dauer des ersten Bestrahlens 308b und/oder des zweiten Bestrahlens 908b, z.B. kleiner als 1% der Dauer des ersten Bestrahlens 308b und/oder des zweiten Bestrahlens 908b. For example, the time shift may be less than 30% of the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b, e.g. less than 25% of the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b, e.g. less than 20% of the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b, e.g. less than 15% of the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b, e.g. less than 10% of the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b, e.g. less than 5% of the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b, e.g. less than 2% of the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b, e.g. less than 1% of the duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b.
Mit anderen Worten können das ersten Bestrahlen 308b und das zweite Bestrahlen 908b einander überlappen, z.B. zu mehr als ungefähr 70%, z.B. zu mehr als ungefähr 80%, z.B. zu mehr als ungefähr 90%. In other words, the first irradiation 308b and the second irradiation 908b may overlap one another, e.g. greater than about 70%, e.g. greater than about 80%, e.g. to more than about 90%.
Die Dauer des ersten Bestrahlens 308b und/oder des zweiten Bestrahlens 908b kann von der Art des Bestrahlens abhängen. Die Dauer des ersten Bestrahlens 308b und/oder des zweiten Bestrahlens 908b kann davon abhängen, mit welcher Energie das erste Bestrahlen 308b und/oder das zweite Bestrahlen 908b erfolgen soll, d.h. welche Menge an Energie in die erste Schicht 304 und/oder die zweite Schicht 904 übertragen werden soll . Beispielsweise kann das erste Bestrahlen 308b, bzw. das zweite Bestrahlen 908b, mittels eines Energiepulses (z.B. eines Lichtblitzes) erfolgen, welcher eine Pulsdauer in einem Bereich von ungefähr 100 ys bis ungefähr 600 ys aufweist, z.B. in einem Bereich von ungefähr 200 ys bis ungefähr The duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b may depend on the type of irradiation. The duration of the first irradiation 308b and / or of the second irradiation 908b may depend on the energy with which the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b is to take place, ie what amount of energy into the first layer 304 and / or the second layer 904 is to be transmitted. For example, the first irradiation 308b, or the second irradiation 908b, may be by means of an energy pulse (eg, a flash of light) having a pulse duration in a range of about 100 ys to about 600 ys, eg, in a range of about 200 ys to about
500 ys, z.B. in einem Bereich von ungefähr 300 ys bis 500 ys, e.g. in a range of about 300 ys to
ungefähr 400 ys . Weist das erste Bestrahlen 308b, bzw. das zweite Bestrahlen 908b, genau einen Energiepulses auf, kann die Dauer des Bestrahlens der Pulsdauer entsprechen. about 400 ys. If the first irradiation 308b or the second irradiation 908b has exactly one energy pulse, the duration of the irradiation can correspond to the pulse duration.
Die zeitliche Verschiebung kann kleiner sein als ungefähr 90 ys, z.B. kleiner sein als ungefähr 80 ys, z.B. kleiner sein als ungefähr 60 ys, z.B. kleiner sein als ungefähr The time shift may be less than about 90 ys, e.g. less than about 80 ys, e.g. less than about 60 ys, e.g. be less than about
40 ys, z.B. kleiner sein als ungefähr 30 ys, z.B. kleiner sein als ungefähr 20 ys, kleiner sein als ungefähr 10 ys, kleiner sein als ungefähr 5 ys, z.B. wenn die Pulsdauer des ersten Bestrahlens 308b und/oder des zweiten Bestrahlens 908b beispielsweise ungefähr 300 ys beträgt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Pulsdauer des ersten Bestrahlens 308b im Wesentlichen gleich groß sein wie die Pulsdauer des zweiten Bestrahlens 908b. 40 ys, e.g. less than about 30 ys, e.g. less than about 20 ys, less than about 10 ys, less than about 5 ys, e.g. For example, when the pulse duration of the first irradiation 308b and / or the second irradiation 908b is about 300 ys. According to various embodiments, the pulse duration of the first irradiation 308b may be substantially equal to the pulse duration of the second irradiation 908b.
Alternativ kann die Pulsdauer des ersten Bestrahlens 308b unterschiedlich groß sein wie die Pulsdauer des zweiten Alternatively, the pulse duration of the first irradiation 308b may be different in magnitude than the pulse duration of the second
Bestrahlens 908b, z.B. halb so groß. In dem Fall kann die Leistung des ersten Bestrahlens 308b doppelt so groß sein wie die Leistung des zweiten Bestrahlens 908b, damit gleiche Energieeinträge erreicht werden. In diesem Fall kann die zeitliche Verschiebung von der kürzeren Dauer des Bestrahlens definiert sein oder werden.  Irradiating 908b, e.g. half the size. In that case, the power of the first irradiation 308b may be twice the power of the second irradiation 908b to achieve equal energy inputs. In this case, the time shift may or may not be defined by the shorter duration of the irradiation.
Das erste Bestrahlen 308b kann alternativ mittels mehrerer Energiepulse erfolgen, d.h. einer Gruppe von Energiepulsen. Die Gruppe von Energiepulsen kann zumindest einen erstenThe first irradiation 308b may alternatively be by means of multiple energy pulses, i. a group of energy pulses. The group of energy pulses can at least a first
Energiepuls und einen letzten Energiepuls aufweisen. Weist das erste Bestrahlen 308b mehr als einen Energiepuls auf, kann die Dauer des Bestrahlens von dem zeitlichen Abstand des ersten Energiepulses zu dem letzten Energiepuls des ersten Bestrahlens 308b definiert sein. Analog dazu kann die Dauer des zweiten Bestrahlens 908b definiert sein. Anschaulich können die Energiepulse einer Gruppe von Energiepulsen einander überlagern oder zumindest in kurzer Abfolge Have energy pulse and a last energy pulse. If the first irradiation 308b has more than one energy pulse, For example, the duration of the irradiation may be defined from the time interval of the first energy pulse to the last energy pulse of the first irradiation 308b. Similarly, the duration of the second irradiation 908b may be defined. Clearly, the energy pulses of a group of energy pulses can overlap one another or at least in a short sequence
nacheinander emittiert werden, z.B. in Form von Intervallen, d.h. dass z.B. eine Gruppe von Energiepulsen zu einem be emitted successively, e.g. in the form of intervals, i. that e.g. a group of energy pulses to one
Bestrahlung-Intervall zusammengefasst wird. Irradiation interval is summarized.
Die Dauer des ersten Bestrahlens 308b, bzw. des zweiten The duration of the first irradiation 308b, or the second
Bestrahlens 908b, kann einen Wert in einem Bereich von ungefähr 100 ys bis ungefähr 10 ms aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 200 ys bis ungefähr 1 ms, z.B. in einem Bereich von ungefähr 300 ys bis ungefähr 500 ys . Irradiating 908b, may have a value in the range of about 100 ys to about 10 ms, e.g. in a range of about 200 ys to about 1 ms, e.g. in a range from about 300 ys to about 500 ys.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat 302 während des Bestrahlens 308b, 908b kontinuierlich durch den Bestrahlungsbereich 805 (analog auch durch den According to various embodiments, during irradiation 308b, 908b, the substrate 302 may be continuously irradiated through the irradiation region 805 (analogous to FIG
Beschichtungsbereich 803) transportiert werden. Dabei können sich die Flächen, welche von dem ersten Bestrahlen 308b nacheinander bestrahlt werden, einander überlappen, und es können sich die Flächen, welche von dem zweiten Bestrahlen 908b nacheinander bestrahlt werden, einander überlappen. Coating area 803) are transported. At this time, the areas sequentially irradiated by the first irradiation 308b may overlap each other, and the areas irradiated successively by the second irradiation 908b may overlap each other.
Die Flächen, welche jeweils durch das im Wesentlichen The surfaces, each by the essentially
zeitgleiche erste Bestrahlen 308b und zweite Bestrahlen 908b behandelt werden, können ebenfalls einander überlappen (d.h. wenn diese aufeinander projiziert werden, entlang einer simultaneous first irradiation 308b and second irradiation 908b may also overlap one another (i.e., when projected onto each other, along a
Normalen zumindest einer der Flächen (Flächennormale)), z.B. zu mehr als ungefähr 70%, z.B. zu mehr als ungefähr 80%, z.B. zu mehr als ungefähr 90%, z.B. zu mehr als ungefähr 95%, z.B. zu mehr als ungefähr 99%. Mit anderen Worten können das ersteNormal of at least one of the surfaces (surface normal)), e.g. greater than about 70%, e.g. greater than about 80%, e.g. greater than about 90%, e.g. greater than about 95%, e.g. to more than about 99%. In other words, the first
Bestrahlen 308b und zweite Bestrahlen 908b, welche im Irradiate 308b and second irradiation 908b, which in the
Wesentlichen gleichzeitig erfolgen, einen sich überlappendenEssentially, at the same time, an overlapping one
Bestrahlungsbereich aufweisen, und beide gemeinsam auf einenHave irradiation area, and both together on one
Abschnitt des Substrats 302 einwirken. Fig.10 veranschaulicht eine Seitenansicht oder Section of the substrate 302 act. Fig. 10 illustrates a side view or
Querschnittsansicht eines Substrats 302 in einem Verfahren 1000 zum Bearbeiten eines Substrats 302 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. A cross-sectional view of a substrate 302 in a method 1000 for processing a substrate 302 according to various embodiments.
Die erste Schicht 304 kann mittels einer ersten The first layer 304 may be connected by means of a first
Beschichtungsanordnung 306 mehrlagig abgeschieden werden, wie vorangehend beschrieben ist. Dazu kann die erste Coating arrangement 306 are deposited in multiple layers, as described above. This can be the first
Beschichtungsanordnung 306 eine erste BeschichtungsquelleCoating arrangement 306, a first coating source
316a und eine zweite Beschichtungsquelle 316b aufweisen. Die erste Beschichtungsquelle 316a kann beispielsweise eine 316a and a second coating source 316b. The first coating source 316a may be, for example, a
Kohlenstoffquelle sein und die zweite Beschichtungsquelle 316b kann beispielsweise eine Metallquelle sein. Carbon source and the second coating source 316b may be, for example, a metal source.
Die erste Schicht 304 kann eine erste Teilschicht 304a aufweisen, z.B. eine KohlenstoffSchicht , und eine zweite Teilschicht 304b aufweisen, z.B. eine Metallschicht. Ferner können die erste Beschichtungsquelle 316a und die zweite Beschichtungsquelle 316b, wie vorangehend beschrieben ist, einen überlappenden Beschichtungsbereich aufweisen, so dass an der gemeinsamen Kontaktfläche zwischen der ersten Teilschicht 304a und der zweiten Teilschicht 304b der ersten Schicht 304 ein Material-Gradient gebildet wird. The first layer 304 may include a first sub-layer 304a, e.g. a carbon layer, and a second sub-layer 304b, e.g. a metal layer. Further, as described above, the first coating source 316a and the second coating source 316b may have an overlapping coating area such that a material gradient is formed at the common contact area between the first sub-layer 304a and the second sub-layer 304b of the first layer 304.
Analog dazu kann die zweite Schicht 904 mittels einer zweiten Beschichtungsanordnung 306 mehrlagig abgeschieden werden, wie vorangehend beschrieben ist. Dazu kann die zweite Similarly, the second layer 904 may be multilayer deposited by a second coating arrangement 306 as previously described. This can be the second
Beschichtungsanordnung 906 eine dritte BeschichtungsquelleCoating arrangement 906, a third coating source
916a und eine vierte Beschichtungsquelle 916b aufweisen. Die dritte Beschichtungsquelle 916a kann beispielsweise eine Kohlenstoffquelle sein und die vierte Beschichtungsquelle 916b kann beispielsweise ein Metallquelle sein. Die zweite Schicht 904 kann eine erste Teilschicht 904a aufweisen, z.B. eine KohlenstoffSchicht 904a, und eine zweite Teilschicht 904b aufweisen, z.B. eine Metallschicht 904b. Ferner können die dritte Beschichtungsquelle 916a und die vierte Beschichtungsquelle 916b, wie vorangehend beschrieben ist, einen überlappenden Beschichtungsbereich aufweisen, so dass an der gemeinsamen Kontaktfläche zwischen der ersten Teilschicht 904a und der zweiten Teilschicht 904b der zweiten Schicht 904 ein Material-Gradient gebildet wird. 916a and a fourth coating source 916b. For example, the third coating source 916a may be a carbon source, and the fourth coating source 916b may be a metal source, for example. The second layer 904 may include a first sub-layer 904a, eg, a carbon layer 904a, and a second sub-layer 904b, eg, a metal layer 904b. Further, as described above, the third coating source 916a and the fourth coating source 916b may have an overlapping coating area such that a material gradient is formed at the common contact area between the first sub-layer 904a and the second sub-layer 904b of the second layer 904.
Nach dem Bilden der ersten Schicht 304 und der zweiten After forming the first layer 304 and the second
Schicht 904 kann das Bestrahlen 308b, 908b der ersten Schicht 304 und der zweiten Schicht 904 erfolgen, wie vorangehend beschrieben ist. Layer 904 may be irradiated 308b, 908b of the first layer 304 and the second layer 904, as described above.
Die zweite Schicht 904 kann identisch zu der ersten Schicht 304 ausgebildet sein oder werden, z.B. mit der gleichen Dicke und aus dem gleichen Material, z.B. mit gleicher chemischer Zusammensetzung, z.B. mit der gleichen Stöchiometrie . Somit kann erreicht werden, dass der erste Absorptionskoeffizient gleich dem zweiten Absorptionskoeffizient ist. The second layer 904 may be formed identically to the first layer 304, or may be formed, e.g. of the same thickness and of the same material, e.g. with the same chemical composition, e.g. with the same stoichiometry. Thus, it can be achieved that the first absorption coefficient is equal to the second absorption coefficient.
Die zweite Schicht 904 kann alternativ verschieden von der ersten Schicht 304 ausgebildet sein oder werden, z.B. mit einer anderen Dicke und/oder aus einem anderen Material (z.B. aus einem Oxid), z.B. mit einer anderen chemischen The second layer 904 may alternatively be or may be different than the first layer 304, e.g. with a different thickness and / or material (e.g., oxide), e.g. with another chemical
Zusammensetzung, z.B. mit einer anderen Stöchiometrie, z.B. gemäß dem ersten Absorptionskoeffizienten. Beispielsweise kann die zweite Schicht 904 derart zusammengesetzt sein, dass sie einen geeigneten Absorptionskoeffizienten aufweist, z.B. im Wesentlichen gleich zu dem ersten  Composition, e.g. with a different stoichiometry, e.g. according to the first absorption coefficient. For example, the second layer 904 may be composed to have a suitable absorption coefficient, e.g. essentially the same as the first
Absorptionskoeffizienten . Fig. IIA und Fig. IIB veranschaulichen jeweils ein  Absorption coefficients. Figs. IIA and IIB respectively illustrate one
schematisches Diagramm 1100a und 1100b von optischen schematic diagram 1100a and 1100b of optical
Eigenschaften einer Schicht (nicht dargestellt) in einem Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats gemäß verschiedenen Ausführungsformen . Properties of a layer (not shown) in one A method of processing a substrate according to various embodiments.
Das in Fig. IIA veranschaulichte Diagramm 1100a zeigt einen Brechungsindex 1103 (kann auch als Brechzahl bezeichnet werden) einer Schicht in Abhängigkeit der Wellenlänge 1101 (kann auch als Spektrum bezeichnet werden) von The graph 1100a illustrated in FIG. IIA shows a refractive index 1103 (may also be referred to as a refractive index) of a layer as a function of the wavelength 1101 (may also be referred to as a spectrum) of
Photonenstrahlung. Die Wellenlänge 1101 ist in Nanometer (nm) angegeben. Die Schicht kann z.B. eine KohlenstoffSchicht sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Schicht amorphen Kohlenstoff aufweisen oder daraus gebildet sein.  Photon radiation. The wavelength 1101 is given in nanometers (nm). The layer may e.g. to be a carbon layer. Alternatively or additionally, the layer may comprise or be formed from amorphous carbon.
Alternativ oder zusätzlich kann die Schicht Graphit aufweisen oder daraus gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Schicht nanokristallinen Graphit aufweisen oder daraus gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Schicht tetraedrischen Kohlenstoff aufweisen oder daraus gebildet sein . Alternatively or additionally, the layer may comprise or be formed from graphite. Alternatively or additionally, the layer may comprise or be formed from nanocrystalline graphite. Alternatively or additionally, the layer may comprise or be formed from tetrahedral carbon.
Die Schicht kann beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 200 nm aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 60 nm bis ungefähr 150 nm, in einem Bereich von ungefähr 70 nm bis ungefähr 90 nm, z.B. ungefähr 79 nm. The layer may, for example, have a layer thickness in a range from about 50 nm to about 200 nm, e.g. in a range of about 60 nm to about 150 nm, in a range of about 70 nm to about 90 nm, e.g. about 79 nm.
Die Schicht kann auf oder über einem Substrat gebildet sein, z.B. einem Metallsubstrat oder einem Glassubstrat. The layer may be formed on or over a substrate, e.g. a metal substrate or a glass substrate.
Dabei beschreibt der Verlauf 1004 den wellenlängenabhängigen Realteil des Brechungsindex 1103 und der Verlauf 1006 den wellenlängenabhängigen Imaginärteil des Brechungsindex 1006 (auch als Extinktionskoeffizient bezeichnet) . In this case, the curve 1004 describes the wavelength-dependent real part of the refractive index 1103 and the curve 1006 describes the wavelength-dependent imaginary part of the refractive index 1006 (also referred to as the extinction coefficient).
Der Extinktionskoeffizient kann als ein auf eine Weglänge bezogenes Maß für die Schwächung von elektromagnetischenThe extinction coefficient can be considered as a path-length measure of the weakening of electromagnetic
Wellen beim Durchgang durch ein Medium verstanden werden. Die Schwächung kann durch Streuung und Absorption erfolgen. Wenn der Anteil der Streuung vernachlässigt werden kann, Waves are understood when passing through a medium. The weakening can be done by scattering and absorption. If the proportion of scattering can be neglected
entspricht der Extinktionskoeffizient dem the extinction coefficient corresponds to
Absorptionskoeffizienten . Das in Fig. IIB veranschaulichte Diagramm 1100b zeigt einen Absorptionskoeffizienten 1105 einer Schicht, welche wie vorangehend beschrieben ist, in Abhängigkeit der Wellenlänge 1101 (kann auch als Spektrum bezeichnet werden) von Absorption coefficients. The diagram 1100b illustrated in FIG. IIB shows an absorption coefficient 1105 of a layer which has been described above as a function of the wavelength 1101 (may also be referred to as a spectrum) of FIG
Photonenstrahlung. Die Wellenlänge 1101 ist in Nanometer (nm) angegeben. Der Absorptionskoeffizient 1105 ist in reziproken Zentimeter (cm-1) angegeben. Photon radiation. The wavelength 1101 is given in nanometers (nm). The absorption coefficient 1105 is given in reciprocal centimeters (cm -1 ).
Je größer der Absorptionskoeffizient 1105 ist, desto kleiner kann die Schichtdicke der Schicht sein, um eine vergebene Menge an Energie zu absorbieren. Dazu kann beispielsweise eine Bestrahlungsquelle, z.B. eine Photonenquelle wie eine Blitzlampe derart ausgebildet sein, dass diese hauptsächlich Licht in einem Bereich (d.h. mit einer spektralen The larger the absorption coefficient 1105, the smaller the layer thickness of the layer can be to absorb an assigned amount of energy. For example, an irradiation source, e.g. a photon source, such as a flashlamp, may be designed to be mainly light in a range (i.e., spectral)
Zusammensetzung) von ungefähr 300 nm bis ungefähr 700 nm erzeugt und emittiert. Alternativ oder zusätzlich kann die Bestrahlungsquelle Licht im Infrarotbereich, im UV-Bereich und/oder im sichtbaren Bereich erzeugen und emittieren, wenn z.B. eine Schicht 304 (kann auch als Absorptionsschicht bezeichnet werden) einen dazu passenden Composition) of about 300 nm to about 700 nm and emitted. Alternatively or additionally, the irradiation source may generate and emit light in the infrared, ultraviolet, and / or visible range, e.g. a layer 304 (may also be referred to as an absorptive layer) has a matching one
Absorptionskoeffizienten aufweist. Has absorption coefficient.
Die Absorptionsschicht kann anschaulich als Schicht The absorption layer can clearly be seen as a layer
verstanden werden, welche zum Absorbieren von Strahlung eingerichtet ist, d.h. welche einen Teil der Strahlung absorbiert, z.B. welche mehr Strahlung absorbiert als which is arranged to absorb radiation, i. which absorbs part of the radiation, e.g. which absorbs more radiation than
reflektiert, z.B. welche mehr als doppelt so viel Strahlung absorbiert als reflektiert. reflected, e.g. which absorbs more than twice as much radiation as reflected.
Fig.12 veranschaulicht ein schematisches Diagramm 1200 von strukturellen Eigenschaften einer Schicht (nicht dargestellt) in einem Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats gemäß verschiedenen Ausführungsformen. In dem Diagramm 1200 bezeichnet die Achse 1201 den relativen12 illustrates a schematic diagram 1200 of structural properties of a layer (not shown) in a method of processing a substrate according to various embodiments. In the diagram 1200, the axis 1201 indicates the relative
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Anteil von sp hybridisierten Kohlenstoff m der Schicht. Der  Proportion of sp hybridized carbon m of the layer. Of the
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relative Anteil von sp hybridisierten Kohlenstoff kann durch relative proportion of sp hybridized carbon can by
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den Quotienten aus der Anzahl von sp hybridisierten the quotient of the number of sp hybridized
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Kohlenstoffatomen und der Summe von sp hybridisiertem  Carbon atoms and the sum of sp hybridized
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Kohlenstoffatomen und sp hybridisiertem Kohlenstoffatomen m der Schicht definiert sein. Weiterhin bezeichnet die Achse 1201 den atomaren Anteil von Wasserstoff in der Schicht.  Carbon atoms and sp hybridized carbon m of the layer to be defined. Furthermore, axis 1201 denotes the atomic fraction of hydrogen in the layer.
Der Punkt 1/3-0 entspricht einem relativen Anteil von sp hybridisierten Kohlenstoff in der Schicht von 0% und einem atomaren Anteil von Wasserstoff in der Schicht von 0%. Der The point 1 / 3-0 corresponds to a relative proportion of sp hybridized carbon in the layer of 0% and an atomic fraction of hydrogen in the layer of 0%. Of the
3  3
Punkt 1-100 entspricht einem relativen Anteil von sp  Point 1-100 corresponds to a relative proportion of sp
hybridisierten Kohlenstoff in der Schicht von 100% und einem atomaren Anteil von Wasserstoff in der Schicht von 0%. Der hybridized carbon in the layer of 100% and an atomic fraction of hydrogen in the layer of 0%. Of the
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Punkt 3-100 entspricht einem relativen Anteil von sp  Point 3-100 corresponds to a relative proportion of sp
hybridisierten Kohlenstoff in der Schicht von 0% und einem atomaren Anteil von Wasserstoff in der Schicht von 100%. hybridized carbon in the layer of 0% and an atomic fraction of hydrogen in the layer of 100%.
Der Bereich 1112 bezeichnet eine SchichtZusammensetzung, bei der Graphit ausgebildet wird. D.h. dass der Kohlenstoff in der Schicht hauptsächlich oder vollständig in Graphit- Konfiguration vorliegt. Der Bereich 1114 bezeichnet eine SchichtZusammensetzung, bei der amorpher Kohlenstoff The region 1112 denotes a layer composition in which graphite is formed. That that the carbon in the layer is mainly or completely in graphite configuration. The region 1114 denotes a layer composition in which amorphous carbon
ausgebildet wird. D.h. dass der Kohlenstoff in der Schicht hauptsächlich oder vollständig in amorph-Konfiguration vorliegt. Der Bereich 1116 bezeichnet eine is trained. That that the carbon in the layer is mainly or fully in an amorphous configuration. The area 1116 denotes a
SchichtZusammensetzung, bei der hydrierter amorpher Layered composition in which hydrogenated amorphous
Kohlenstoff ausgebildet wird. D.h. dass der Kohlenstoff in der Schicht hauptsächlich oder vollständig in amorph- Konfiguration vorliegt und zusätzlich Wasserstoff aufgenommen hat. Der Bereich 1118 bezeichnet eine SchichtZusammensetzung, bei der tetragonaler Kohlenstoff ausgebildet wird. D.h. dass der Kohlenstoff in der Schicht hauptsächlich oder vollständig in Tetragonal-Konfiguration vorliegt. Der Bereich 1122 bezeichnet eine SchichtZusammensetzung, bei der Diamant ausgebildet wird. D.h. dass der Kohlenstoff in der Schicht hauptsächlich oder vollständig in Diamant-Konfiguration vorliegt . Der Begriff "hauptsächlich" kann in diesem Zusammenhang verstanden werden, als dass mehr als 90% der Kohlenstoffatome in einer bestimmten Konfiguration vorliegen. Carbon is formed. This means that the carbon in the layer is mainly or completely in the amorphous configuration and has additionally taken up hydrogen. The region 1118 denotes a layer composition in which tetragonal carbon is formed. That is, the carbon in the layer is mainly or completely in tetragonal configuration. The region 1122 denotes a layer composition in which diamond is trained. That is, the carbon in the layer is mainly or completely in diamond configuration. The term "principal" may be understood in this context to mean that more than 90% of the carbon atoms are in a particular configuration.
Im Rahmen dieser Beschreibung können die vorangehend In the context of this description, the foregoing
beschriebenen Konfigurationen des Kohlenstoffs als described configurations of the carbon as
anorganisch verstanden werden. be understood inorganically.
Fig.13 eine Seitenansicht oder Querschnittsansicht einer Prozessieranordnung 1300 in einem Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats 302 gemäß verschiedenen Ausführungsformen oder in einem Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats 302 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. 13 is a side view or cross-sectional view of a processing assembly 1300 in a method of processing a substrate 302 according to various embodiments or in a method of processing a substrate 302 according to various embodiments.
Die Vakuumkammer 802 kann ein sogenanntes RTP-Modul 1304 (wird auch als RTP-Kompartment bezeichnet) aufweisen oder als ein solches ausgebildet sein. Das RTP-Modul 1304 kann zum Belichten eines Substrats 302 darin eingerichtet sein. The vacuum chamber 802 may include or may be formed as a so-called RTP module 1304 (also referred to as an RTP compartment). The RTP module 1304 may be configured to expose a substrate 302 therein.
Beispielsweise kann das RTP-Modul 1304 eine Gaszuführung aufweisen, welche es ermöglicht Gas mit einer definierten chemischen Zusammensetzung (Gaszusammensetzung) zuzuführen, so dass in dem RTP-Modul 1304 die Gaszusammensetzung geregelt oder gesteuert werden kann. Das RTP-Modul 1304 kann For example, the RTP module 1304 may include a gas supply that allows gas of a defined chemical composition (gas composition) to be supplied so that in the RTP module 1304, the gas composition may be regulated or controlled. The RTP module 1304 may
anschaulich den Bestrahlungsbereich 805 umgeben und diesen von dem Beschichtungsbereich 803 gasseparieren. Dadurch kann verhindert werden, dass sich zerstäubtes Material auf einer der Bestrahlungsvorrichtungen 308, 908 anlagert. Dazu kann das RTP-Modul 1304 ein oder mehrere Gastrennwände aufweisen. clearly surround the irradiation area 805 and this gas from the coating area 803 gasseparieren. As a result, sputtered material can be prevented from accumulating on one of the irradiation devices 308, 908. For this purpose, the RTP module 1304 may have one or more gas separation walls.
Ferner kann das in dem RTP-Modul 1304 bereitgestellte Gas die Zusammensetzung von Luft aufweisen oder daraus gebildet sein oder ein Inertgas aufweisen oder daraus gebildet. Alternativ oder zusätzlich kann das in dem RTP-Modul 1304 bereitgestellte Gas, d.h. die darin bereitgestellte Further, the gas provided in the RTP module 1304 may include or be formed from air, or may include or form an inert gas. Alternatively or additionally, in the RTP module 1304 provided gas, ie the provided therein
Prozessatmosphäre, einen Druck aufweisen welcher kleiner ist als 0,3 mbar. Mit anderen Worten kann in dem RTP-Modul 1304 Vakuum bereit gestellt sein. Process atmosphere, have a pressure which is less than 0.3 mbar. In other words, vacuum may be provided in the RTP module 1304.
Alternativ oder zusätzlich kann das in dem RTP-Modul 1304 bereitgestellte Gas einen Druck aufweisen welcher kleiner als 0,1 mbar aufweisen, z.B. kleiner als 10~2 mbar, z.B. kleiner als 10~3 mbar, z.B. kleiner als 10~4 mbar, z.B. kleiner als 10"5 mbar. Alternatively or additionally, the gas provided in the RTP module 1304 may have a pressure which is less than 0.1 mbar, for example less than 10 -2 mbar, eg less than 10 -3 mbar, eg less than 10 -4 mbar, eg less than 10 "5 mbar.
Mit anderen Worten kann das Bestrahlen (auch als In other words, irradiation (also known as
Energieapplizierung bezeichnet) kann an Luft, unter Inertgas und/oder im Vakuum (z.B. mit einem Druck kleiner als Energy application) may be in air, under inert gas and / or in vacuum (e.g., with a pressure less than
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10 mbar) erfolgen. 10 mbar).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat 302 auf oder in einem Träger 1302 (auch als Carrier oder According to various embodiments, the substrate 302 may be on or in a carrier 1302 (also referred to as carrier or
Substratträger bezeichnet) aufgenommen sein. Der Träger 1302 kann beispielsweise Substrataufnahmebereiche zum Aufnehmen von Substraten 302 aufweisen, wobei in jedem Substrate carrier referred) be included. The carrier 1302 may include, for example, substrate receiving areas for receiving substrates 302, wherein in each
Substrataufnahmebereich jeweils ein Substrat 302 aufgenommen sein oder werden kann. Die Substrataufnahmebereiche können beispielsweise in Form einer Vertiefung in dem Träger 1302 gebildet sein. Damit kann erreicht werden, dass mehrere kleinere Substrate 302 wirtschaftlich mittels einer für größere Substrat 302 ausgelegten Prozessieranlage 1300 behandelt werden können. Der Träger 1302 kann in jedem der Substrataufnahmebereiche eine Durchgangsöffnung aufweisen, welche die Unterseite des Substrats 302 freilegt, so dass ein beidseitiges Behandeln der Substrate 302 erfolgen kann. Die Bestrahlungsvorrichtungen 308, 908 können jeweils ein Feld, d.h. ein Array, von mehreren Blitzlampen aufweisen, welche z.B. parallel zueinander ausgerichtet sein können. In diesem Fall können die Bestrahlungsvorrichtungen 308, 908 auch als Belichtungsvorrichtungen oder RTP-Einheiten Substrate receiving area in each case a substrate 302 may be included or may be. The substrate receiving areas may be formed, for example, in the form of a depression in the carrier 1302. It can thereby be achieved that a plurality of smaller substrates 302 can be treated economically by means of a processing system 1300 designed for larger substrates 302. The carrier 1302 may have a through opening in each of the substrate receiving regions, which exposes the underside of the substrate 302, so that a two-sided treatment of the substrates 302 may take place. The irradiation devices 308, 908 can each have one field, ie an array, of a plurality of flash lamps, which can be aligned, for example, parallel to one another. In In this case, the irradiation devices 308, 908 may also be used as exposure devices or RTP units
bezeichnet werden. Vor dem Bestrahlen der Substrate 302, welche von dem Träger 1302 getragen werden, können die Substrate 302 beschichtet worden sein, wie vorangehend beschrieben ist. Mit anderen Worten kann es sich um funktionell beschichtete Substrate 302 handeln . be designated. Prior to irradiating the substrates 302 carried by the carrier 1302, the substrates 302 may have been coated as previously described. In other words, these may be functionally coated substrates 302.
Während der Applizierung eines Rapid-Thermal-Prozesses (d.h. während des Bestrahlens mittels Blitzlicht) kann es infolge lateral einwirkender hoher Energiedichten und der damit einhergehenden Veränderung der mechanischen Spannungen in der oberflächennahen Schicht zu intrinsischem Stress in einem Substrat 302 kommen. Bei hinreichend hohen Energiedichten kommt es zu einer konkaven Krümmung des Substrates (d.h. von der Strahlung weg gerichtet) . Dabei können auf der konvex gekrümmten Oberfläche, induziert durch Dehnung, Mikrorisse auftreten, die nicht reversibel sind und eine During the application of a rapid thermal process (i.e., during flash exposure), intrinsic stress in a substrate 302 may occur due to laterally high energy densities and the concomitant change in the mechanical stresses in the near-surface layer. At sufficiently high energy densities, there will be a concave curvature of the substrate (i.e., directed away from the radiation). In this case, on the convexly curved surface, induced by stretching, microcracks occur that are not reversible and a
Funktionstüchtigkeit der Schicht und/oder des Substrats, z.B. in Form einer Bipolarplatte, beeinträchtigen.  Operability of the layer and / or the substrate, e.g. in the form of a bipolar plate.
Eine anschließende Belichtung des vorgekrümmten Substrates führt zu einer nicht mehr 100%igen Neutralisierung der mechanischen Spannungen. Das Substrat, z.B. eine A subsequent exposure of the precurved substrate leads to a no longer 100% neutralization of the mechanical stresses. The substrate, e.g. a
Bipolarplatte, verliert daher seine ursprüngliche Form. Ein weiterer Prozessschritt, der die Komponente wieder auf Bipolar plate, therefore loses its original shape. Another process step that restores the component
Ursprungsgestalt formt ist sehr aufwendig, oder fast nicht mehr möglich. Origingestalt forms is very expensive, or almost impossible.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die RTP- Einheiten gegenüberliegend angeordnet sein, und können zum Zeitpunkt der Bestrahlung (mit anderen Worten der According to various embodiments, the RTP units may be disposed opposite each other, and may at the time of irradiation (in other words, the
Nachbehandlung der Schicht) synchron (mit anderen Worten Blitzen) . Ein Substrat 302 oder ein Träger 1302 mit Post-treatment of the layer) synchronously (in other words flashing). A substrate 302 or a carrier 1302 with
Substraten 302, oder ein Substrat in Form eines Bandes, bzw. einer Folie, kann dabei mittig, d.h. zwischen den RTP- Einheiten positioniert sein. Dadurch kann erreicht werden, dass auf die auf die Oberseite 302a des Substrats 302 Substrates 302, or a substrate in the form of a band, or a film, it may be centrally, ie positioned between the RTP units. As a result, it can be achieved that on the top side 302 a of the substrate 302
übertragene (mit anderen Worten deponierte oder eingetragene) Energie im Wesentlichen gleich groß ist wie die auf die transferred (in other words deposited or registered) energy is substantially the same as that on the
Unterseite 302b des Substrats 302 übertragene Energie. Bottom 302 b of the substrate 302 transmitted energy.
Aufgrund der im Wesentlichen gleich großen Energieeinträge kann eine Deformierung (Verformung), bzw. einseitige Due to the substantially equal energy inputs can be a deformation (deformation), or one-sided
mechanische und/oder thermische Belastung der Substrate 302, z.B. Bipolarplatten, z.B. geprägte oder ungeprägte mechanical and / or thermal loading of the substrates 302, e.g. Bipolar plates, e.g. embossed or unembossed
Bipolarplatten, und damit eine Beschädigung der funktionellen Schichten 304, 904 auf den Substraten 302 vermieden werden. Bipolar plates, and thus damage to the functional layers 304, 904 on the substrates 302 are avoided.

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren (100, 200, 1000) zum Bearbeiten eines Method (100, 200, 1000) for editing a
Metallsubstrats (302) oder zum Bearbeiten einer  Metal substrate (302) or for processing a
Metalloberfläche eines Substrats (302), wobei das  Metal surface of a substrate (302), wherein the
Verfahren (100, 200, 1000) aufweist:  Method (100, 200, 1000) comprising:
• Aufbringen einer Schicht (304) auf das  Applying a layer (304) to the
Metallsubstrat oder die Metalloberfläche, wobei die  Metal substrate or the metal surface, wherein the
2  2
Schicht (304) sp hybridisierten Kohlenstoff und/oder sp hybridisierten Kohlenstoff aufweist, wobei die Schicht (304) einen Kohlenstoffanteil von mehr als 30 at-% aufweist; und  Layer (304) sp hybridized carbon and / or sp hybridized carbon, wherein the layer (304) has a carbon content of more than 30 at%; and
• gepulstes Bestrahlen der Schicht (304), so dass die Schicht (304) erwärmt wird und die Schicht (304) zumindest teilweise strukturell verändert wird.  Pulsed irradiation of the layer (304) so that the layer (304) is heated and the layer (304) is at least partially structurally altered.
Verfahren (100, 200, 1000) gemäß Anspruch 1, Method (100, 200, 1000) according to claim 1,
wobei das gepulste Bestrahlen der Schicht (304) derart erfolgt, dass die Schicht (304) für weniger als 1 s auf mehr als 400°C erwärmt wird.  wherein the pulsed irradiation of the layer (304) is such that the layer (304) is heated to more than 400 ° C for less than 1 second.
Verfahren (100, 200, 1000) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das gepulste Bestrahlen unter Verwendung The method (100, 200, 1000) according to claim 1 or 2, wherein the pulsed irradiation using
mindestens einer Lichtquelle erfolgt.  at least one light source takes place.
Verfahren (100, 200, 1000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 , Method (100, 200, 1000) according to one of claims 1 to 3,
wobei das gepulste Bestrahlen unter Verwendung einer Blitzlampe erfolgt.  wherein the pulsed irradiation is performed using a flashlamp.
5. Verfahren (100, 200, 1000) gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, 5. Method (100, 200, 1000) according to one of claims 3 or 4,
wobei bei dem gepulsten Bestrahlen eine Pulsdauer von maximal 10 ms, vorzugsweise von maximal 1 ms,  wherein in the pulsed irradiation a maximum pulse duration of 10 ms, preferably of a maximum of 1 ms,
vorzugsweise von maximal 500 ys eingesetzt wird. Verfahren (100, 200, 1000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 , preferably a maximum of 500 ys is used. Method (100, 200, 1000) according to one of claims 1 to 5,
wobei das Metallsubstrat (302) oder das Substrat (302) eine Metallfolie oder ein Metallblech mit einer Dicke von maximal 2 mm ist. wherein the metal substrate (302) or the substrate (302) is a metal foil or a metal sheet with a maximum thickness of 2 mm.
Verfahren (100, 200, 1000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, Method (100, 200, 1000) according to one of Claims 1 to 6,
wobei das Metallsubstrat (302) oder das Substrat (302) ein gekrümmtes, gewelltes und/oder gewinkeltes Profil aufweist, und wobei die Schicht (304) auf die gekrümmte oder gewinkelte Oberfläche aufgebracht wird. wherein the metal substrate (302) or the substrate (302) has a curved, corrugated and / or angled profile, and wherein the layer (304) is applied to the curved or angled surface.
Verfahren (100, 200, 1000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 , Method (100, 200, 1000) according to one of claims 1 to 7,
wobei das gepulste Bestrahlen der Schicht (304) derart erfolgt, dass eine mittlere Temperatur des wherein the pulsed irradiation of the layer (304) is such that an average temperature of the
Metallsubstrats (302) oder des Substrats (302) während des gesamten Bestrahlens unterhalb eines vorgegebenen Maximalwerts verbleibt, so dass das Metallsubstrat (302) oder das Substrat (302) in dessen Form im Wesentlichen unverändert bleibt. Metal substrate (302) or substrate (302) remains below a predetermined maximum value during the entire irradiation so that the metal substrate (302) or the substrate (302) remains substantially unchanged in its shape.
Verfahren (100, 200, 1000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 , Method (100, 200, 1000) according to one of claims 1 to 8,
wobei die Schicht (304) mit einer Dicke von mindestens 10 nm aufgebracht wird. wherein the layer (304) is applied to a thickness of at least 10 nm.
Verfahren (100, 200, 1000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, Method (100, 200, 1000) according to one of claims 1 to 9,
wobei die Schicht (304) ferner ein Metall aufweist. wherein the layer (304) further comprises a metal.
Verfahren (100, 200, 1000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, Method (100, 200, 1000) according to one of claims 1 to 10,
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wobei die Schicht (304) sp hybridisierten Kohlenstoff und/oder sp hybridisierten Kohlenstoff aufweist in Form von Graphit, nanokristallinem Graphit, amorphem wherein the layer (304) comprises sp hybridized carbon and / or hybridized carbon in the form of graphite, nanocrystalline graphite, amorphous
Kohlenstoff und/oder tetraedrischem Kohlenstoff. Carbon and / or tetrahedral carbon.
Verfahren (100, 200, 1000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner aufweisend: The method (100, 200, 1000) according to any one of claims 1 to 11, further comprising:
Abscheiden mindestens einer Metallschicht (304b) auf das Metallsubstrat (302) oder die Metalloberfläche.  Depositing at least one metal layer (304b) on the metal substrate (302) or the metal surface.
Verfahren (100, 200, 1000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, Method (100, 200, 1000) according to one of claims 1 to 12,
wobei das gepulste Bestrahlen der Schicht (304) derart wherein the pulsed irradiation of the layer (304) is such
2 3  2 3
erfolgt, dass der Anteil an sp und/oder sp that the proportion of sp and / or sp
hybridisiertem Kohlenstoff in der Schicht (304) hybridized carbon in the layer (304)
verändert wird. is changed.
Verfahren (100, 200, 1000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, Method (100, 200, 1000) according to one of Claims 1 to 13,
wobei durch das gepulste Bestrahlen der Schicht (304) die elektrische Leitfähigkeit der Schicht (304) und/oder die Korrosionsbeständigkeit der Schicht (304) erhöht wird . wherein the pulsed exposure of the layer (304) increases the electrical conductivity of the layer (304) and / or the corrosion resistance of the layer (304).
Verfahren (100, 200, 1000) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, ferner aufweisend: The method (100, 200, 1000) of any one of claims 1 to 14, further comprising:
• Aufbringen einer weiteren Schicht (904) auf eine  Applying another layer (904) to one
Oberfläche des Metallsubstrats (302) oder des  Surface of the metal substrate (302) or the
Substrats (302), welche der Schicht (304) gegenüber liegt; und  Substrate (302) facing the layer (304); and
• gepulstes Bestrahlen der weiteren Schicht (904) .  Pulsed irradiation of the further layer (904).
Verfahren (100, 200, 1000) gemäß Anspruch 15, Method (100, 200, 1000) according to claim 15,
• wobei die Schicht (304) einen ersten  Where the layer (304) is a first
Absorptionskoeffizienten und die weitere Schicht (904) einen zweiten Absorptionskoeffizienten  Absorption coefficient and the other layer (904) has a second absorption coefficient
aufweist; und  having; and
• wobei das gepulste Bestrahlen derart erfolgt, dass eine erste Energie, welche durch das gepulste Bestrahlen von der Schicht (304) gemäß dem ersten Absorptionskoeffizienten absorbiert wird, und eine zweite Energie, welche durch das gepulste Bestrahlen von der weiteren Schicht (904) gemäß dem zweiten Absorptionskoeffizienten absorbiert wird, im Wherein the pulsed irradiation is such that a first energy generated by the pulsed Irradiation of the layer (304) is absorbed according to the first absorption coefficient, and a second energy which is absorbed by the pulsed irradiation of the further layer (904) according to the second absorption coefficient, in the
Wesentlichen gleich groß sind, so dass eine  Are essentially the same size, so that one
thermische Belastung der Oberflächen des Substrats (302), welche beschichtet sind, im Wesentlichen ausgeglichen wird.  thermal stress on the surfaces of the substrate (302) that are coated is substantially balanced.
Verfahren (100, 200, 1000) gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei das gepulste Bestrahlen der Schicht (304) und das gepulste Bestrahlen der weiteren Schicht (904) im The method (100, 200, 1000) according to claim 15 or 16, wherein the pulsed irradiation of the layer (304) and the pulsed irradiation of the further layer (904) in
Wesentlichen gleichzeitig erfolgen. Essentially at the same time.
Verfahren (100, 200, 1000) zum Bearbeiten einer Method (100, 200, 1000) for editing a
Metallschicht oder einer Metalloberfläche eines Metal layer or a metal surface of a
Substrats (302), aufweisend: Substrate (302), comprising:
• Aufbringen einer Schicht, die Kohlenstoff aufweist, auf die Metallschicht oder die Metalloberfläche, wobei die Schicht einen Kohlenstoffanteil von mehr als 30 at-% aufweist; und  Applying a layer comprising carbon to the metal layer or the metal surface, the layer having a carbon content of more than 30 at%; and
• Erzeugen von Energieimpulsen zum Bestrahlen der  • Generating energy pulses to irradiate the
Schicht, so dass der Kohlenstoff zumindest teilweise strukturell verändert wird.  Layer, so that the carbon is at least partially structurally changed.
Prozessieranordnung (800b, 1300) zum Bearbeiten eines Metallsubstrats oder von Metalloberflächen eines Processing arrangement (800b, 1300) for processing a metal substrate or metal surfaces of a
Substrats (302), aufweisend: Substrate (302), comprising:
• eine Vakuumkammer (802) zum Bereitstellen eines  A vacuum chamber (802) for providing a
Vakuums; und  vacuum; and
• zwei in der Vakuumkammer (802) angeordnete  • two in the vacuum chamber (802) arranged
Beschichtungsvorrichtungen (804) zum Aufbringen von kohlenstoffhaltigen Schichten auf das Metallsubstrat (302) oder die Metalloberflächen;  Coating devices (804) for applying carbonaceous layers to the metal substrate (302) or the metal surfaces;
• zwei in der Vakuumkammer (802) angeordnete  • two in the vacuum chamber (802) arranged
Bestrahlungsvorrichtungen (806) zum gepulsten Bestrahlen der kohlenstoffhaltigen Schichten, wobei die Bestrahlungsvorrichtung (806) derart Irradiation devices (806) for pulsed Irradiating the carbonaceous layers, wherein the irradiation device (806) is such
eingerichtet ist, dass mittels des gepulsten  is set up that by means of the pulsed
Bestrahlens die zweikohlenstoffhaltigen Schichten erwärmt werden; und  Irradiating the bicarbonate-containing layers; and
eine Transportvorrichtung (822) zum Transportieren des Substrats (302) jeweils zwischen den zwei  a transport device (822) for transporting the substrate (302) between each of the two
Beschichtungsvorrichtungen (804) hindurch und jeweils zwischen den zwei Bestrahlungsvorrichtungen (806) hindurch, so dass das Metallsubstrat (302) oder das Substrat (302) beidseitig bearbeitet wird.  Coating devices (804) and between each of the two irradiation devices (806) therethrough, so that the metal substrate (302) or the substrate (302) is processed on both sides.
Prozessieranordnung gemäß Anspruch 19, Processing arrangement according to claim 19,
wobei die zwei Bestrahlungsvorrichtungen (806) jeweils mindestens eine Lichtquelle aufweisen. wherein the two irradiation devices (806) each comprise at least one light source.
Prozessieranordnung gemäß einem der Ansprüche 19 oder 20, Processing arrangement according to one of claims 19 or 20,
wobei die zwei Bestrahlungsvorrichtungen (806) derart eingerichtet sind, dass die kohlenstoffhaltigen wherein the two irradiation devices (806) are arranged such that the carbonaceous
Schichten in weniger als 1 s um mehr als 400°C erwärmt werden können. Layers can be heated by more than 400 ° C in less than 1 s.
Prozessieranordnung gemäß einem der Ansprüche 19 bis 21 wobei die zwei Bestrahlungsvorrichtungen (806) jeweils mindestens eine Blitzlampe aufweisen. The processing arrangement according to one of claims 19 to 21, wherein the two irradiation devices (806) each comprise at least one flashlamp.
Prozessieranordnung gemäß einem der Ansprüche 19 bis 22 wobei die zwei Bestrahlungsvorrichtungen (806) jeweils mindestens eine gepulst betriebene Bestrahlungsquelle aufweisen . The processing arrangement according to one of claims 19 to 22, wherein the two irradiation devices (806) each have at least one pulsed irradiation source.
Prozessieranordnung gemäß einem der Ansprüche 19 bis wobei die zwei Bestrahlungsvorrichtungen (806) derart eingerichtet sind, dass die kohlenstoffhaltigen Processor arrangement according to one of the claims 19 to 19, wherein the two irradiation devices (806) are arranged such that the carbonaceous ones
Schichten jeweils zumindest teilweise mit einer Pulsdauer von maximal 10 ms gepulst bestrahlt werden können . Layers each at least partially with a Pulse duration of a maximum of 10 ms can be pulsed irradiated.
Prozessieranordnung gemäß einem der Ansprüche 19 bis 24, ferner aufweisend: The processing assembly of any one of claims 19 to 24, further comprising:
mindestens eine in der Vakuumkammer (802) angeordnete weitere Beschichtungsvorrichtung (316b) zum Aufbringen einer metallhaltigen Schicht auf das Metallsubstrat (302) oder das Substrat (302). at least one in the vacuum chamber (802) arranged further coating device (316b) for applying a metal-containing layer on the metal substrate (302) or the substrate (302).
Prozessieranordnung gemäß einem der Ansprüche 19 bis 25, wobei die zwei Bestrahlungsvorrichtungen (806) derart eingerichtet sind, dass beim Bestrahlen der Anteil anProcessing arrangement according to one of claims 19 to 25, wherein the two irradiation devices (806) are arranged such that when irradiated the proportion of
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sp und/oder sp hybridisiertem Kohlenstoff in den kohlenstoffhaltigen Schichten (304, 904) verändert werden kann. sp and / or sp hybridized carbon in the carbonaceous layers (304, 904) can be changed.
Verfahren (100, 200, 1000) zum Bearbeiten eines Method (100, 200, 1000) for editing a
Substrats (302), wobei das Verfahren aufweist: Substrate (302), the method comprising:
• Aufbringen einer ersten Schicht (304) mit einem  Applying a first layer (304) with a
ersten Absorptionskoeffizienten auf eine Oberseite (302a) des Substrats (302) und Aufbringen einer zweiten Schicht (904) mit einem zweiten  first absorption coefficient on a top surface (302a) of the substrate (302) and applying a second layer (904) with a second one
Absorptionskoeffizienten auf eine Unterseite (302b) des Substrats (302); und  Absorption coefficients on a lower surface (302b) of the substrate (302); and
• gepulstes Bestrahlen der ersten Schicht (304) und der zweiten Schicht (904), so dass die erste Schicht (304) und/oder die zweite Schicht (904) zumindest teilweise strukturell verändert werden;  Pulsed irradiation of the first layer (304) and the second layer (904) such that the first layer (304) and / or the second layer (904) are at least partially structurally altered;
• wobei das gepulste Bestrahlen derart erfolgt, dass eine erste Energie, welche durch das gepulste  Wherein the pulsed irradiation is such that a first energy generated by the pulsed
Bestrahlen von der ersten Schicht (304) gemäß dem ersten Absorptionskoeffizienten absorbiert wird, und eine zweite Energie, welche durch das gepulste  Radiation is absorbed by the first layer (304) according to the first absorption coefficient, and a second energy by the pulsed
Bestrahlen von der zweiten Schicht (904) gemäß dem zweiten Absorptionskoeffizienten absorbiert wird, im Wesentlichen gleich groß sind, so dass eine thermische Belastung des Substrats (302) auf dessen Oberseite (302a) und Unterseite (302b) im Irradiation of the second layer (904) is absorbed in accordance with the second absorption coefficient, are substantially equal, so that a thermal stress of the substrate (302) on its upper surface (302a) and lower surface (302b) in the
Wesentlichen ausgeglichen wird. Is substantially compensated.
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