DE10211573A1

DE10211573A1 - Vakuumverdampfungseinrichtung

Info

Publication number: DE10211573A1
Application number: DE10211573A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Cord
Original assignee: Unaxis Balzers AG
Current assignee: OC Oerlikon Balzers AG
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-10-16
Also published as: US20030175422A1; SG110028A1; GB2389546A; US7155115B2; GB0305900D0; JP2004002971A; IE20030185A1; JP4384866B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bedampfen eines Zielobjektes, insbesondere eines magnetischen Datenträgers, mit einem Schmier- oder Gleitmittel. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Schmier- oder Gleitmittelvorrat auf, der von außen wahlweise mit einer Zuleitung befüllt werden kann. Der erzeugte Schmier- oder Gleitmitteldampf (5) wird durch eine oder mehrere Austrittsöffnungen (6) in Richtung eines zu bedampfenden Objekts (8) expandiert. Dabei adsorbiert der Dampf zunächst an der Wand eines zwischen Schmier- oder Gleitmittelvorrat und Zielobjekt (8) befindlichen kegelförmigen Verteilungsmittels (4) und desorbiert davon wieder. Durch den Adsorptions-Desorptionsprozess wird eine gleichmäßige, homogene Dampfverteilung über dem Zielobjekt (8) erzeugt. Durch eine Einrichtung zum Unterbrechen der Dampfzufuhr kann die Vorrichtung diskontinuierlich betrieben werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumverdampfungseinrichtung für Schmier- oder Gleitmittel, insbesondere Schmier- oder Gleitmittel, sowie ein Verfahren zu deren Aufbringung auf ein Zielobjekt, wie zum Beispiel eine magnetische Festplatte oder dergleichen.
Die hier verwendeten Begriffe Gleitmittel oder Schmiermittel (auch sog. Lube) dürfen nicht eng gesehen werden, vielmehr wird hier das bevorzugte Einsatzgebiet beschrieben. Keinesfalls ist hiermit eine Einschränkung verbunden, da die im folgenden erläuterte Erfindung auch mit anderen Flüssigkeiten verwendbar ist, die im Vakuum durch Verdampfen auf ein Zielobjekt aufgebracht werden können, so zum Beispiel Korrosionsschutzfilme, Benetzungsmittel, Haftverbesserer oder weitere, wofür im weiten Sinne hier der Begriff Gleitmittel oder Schmiermittel verwendet wird, wobei selbstverständlich auch das bevorzugte Einsatzgebiet mit Blickpunkt der Erzielung eines Gleit- oder Schmiereffekts einbezogen ist. Wenn im folgenden somit die Begriffe Gleitmittel bzw. Schmiermittel verwendet werden, so ist dies sowohl im engeren Sinne bezüglich des bevorzugten Einsatzgebiets wie auch, wie vorstehend erläutert, im weiteren Sinne zu verstehen.
Bei der Herstellung von Bauteilen, insbesondere magnetischen Festplatten, ist das Aufbringen einer Gleitschicht erforderlich, die in erster Linie bewirkt, dass die Reibungskräfte auf der Festplatte möglichst gering gehalten werden, so dass der Schreib-/Lesekopf eines Festplattenlaufwerks sauber über die Festplattenoberfläche gleiten kann, ohne dass die Festplatte dabei beschädigt oder in ihrer Funktion beeinträchtigt wird.
Zum Aufbringen einer derartigen Gleitschicht wird im bisher üblichen Verfahren die Festplatte in ein Bad getaucht, welches ein Schmier- oder Gleitmittel verdünnt in einem Lösungsmittel enthält. Dabei wird die Dicke der aufgebrachten Gleitmittelschicht über die Konzentration des Schmier- oder Gleitmittels und die Geschwindigkeit des Herausziehens aus dem Bad eingestellt. Insbesondere durch die Notwendigkeit des Herausziehens aus dem Bad kann die aufgebrachte Schmier- oder Gleitmittelschicht in ihrer Dicke lokalen Schwankungen unterworfen sein. Zudem besteht hier das Problem, dass die Oberfläche der Festplatte vor ihrem Beschichten mit dem Schmier- oder Gleitmittel stark kontaminationsanfällig ist, so dass die umliegende Atmosphäre möglichst sauber gehalten werden muss, um eine brauchbare Schmier- oder Gleitmittelschicht zu erhalten.

Um die Kontamination und insbesondere die Belegung der Oberfläche mit Gasadsorbate gering zu halten, ist zum Beispiel in US 6,183,831 B1 vorgeschlagen worden, den gesamten Beschichtungsprozess im Vakuum durchzuführen. Dabei werden mehrere dünne Filme auf einem Aluminiumsubstrat in einer Vakuumsputteranlage aufgebracht. Zu oberst findet sich dabei eine Schutzschicht aus Kohlenstoff. Nach dem bekannten Verfahren wird die so präparierte Festplatte im Vakuum mit einem Schmiermittel bedampft. Dieses erfolgt in einer Aufdampfkammer, in welcher eine Verdampfungsplatte vorgesehen ist, die in regelmäßigen Abständen kleine Vorratskammnern aufweist, in denen das zu verdampfende Schmiermittel eingelagert ist. Das Schmiermittel wird durch Erhitzen der Verdampfungsplatte verdampft, tritt so in die Verdampferkammer ein und gelangt schließlich auf die in der Verdampferkammer befindliche magnetische Platte. Zur gleichmäßigen Verteilung des Schmiermittels über der zu bedampfenden Oberfläche ist eine Diffusorplatte zwischen dem zu bedampfenden Medium und der Verdampferplatte vorgesehen, wobei die Diffusorplatte verteilte Öffnungen aufweist. Die bekannte Anlage weist jedoch diverse Nachteile auf. Zum einen arbeitet oder beschichtet sie kontinuierlich, das heißt, es wird über die Verdampferplatte eine Schmiermitteldampfwolke erzeugt, in die die zu bedampfenden Festplatten eine nach der anderen hinein- und nach dem Bedampfen wieder hinausgeführt werden. Ist das Schmiermittel aufgebraucht, muss die Verdampferplatte ausgebaut und erneut mit Schmittmittelvorrat bestückt werden, bevor der Prozess weitergeführt werden kann. Zudem wird Schmiermittel auch in der Zeit zwischen dem Einbringen zweier aufeinander folgender zu bedampfender Festplatten verbraucht. Schließlich "bremst" die Diffusorplatte die Aufdampfrate herunter, so dass die Aufdampfdauer erhöht wird und der Prozess sich aufgrund der geringen Aufdampfraten für die Massenfertigung nicht eignet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vakuumverdampfungseinrichtung zu schaffen, die die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist und sich insbesondere durch eine homogene Verteilung des Schmier- oder Gleitmittels auf der Festplattenoberfläche auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vakuumverdampfungseinrichtung für Schmier- oder Gleitmitteln zum Aufbringen derselben auf ein Zielobjekt im Vakuum. Die Einrichtung weist folgendes auf: Vorratsmittel zum Bereitstellen eines Gleitmittels, Verdampfungseinstellmittel zum Einstellen des Dampfdrucks und/oder der Temperatur des Schmier- oder Gleitmittels, und Verteilungsmittel, die das Schmiermittel auf ein damit zu bedampfendes Zielobjekt verteilen. Die Verteilungsmittel weisen dabei ein oder mehrere Austrittsöffnungen für das verdampfte Schmier- oder Gleitmittel und wenigstens ein sich in Aufdampfrichtung aufweitendes, im wesentlichen kegelförmiges Verteilungselement auf.

Durch das kegelförmige Verteilungselement kann der Schmier- oder Gleitmitteldampf ohne zusätzliche Diffusorplatte homogen über der Oberfläche des Zielobjektes verteilt werden. Zudem wird durch die kegelförmige Anordnung erreicht, dass der Schmier- oder Gleitmittelstrahl in Richtung des Substrates gelenkt wird und damit die Effizient erhöht wird. Die aus den Verteilungsmitteln austretenden Dampfpartikel adsorbieren dabei kurzzeitig auf der Oberfläche des Verteilungselements und desorbieren anschließend wieder. Durch die Adsorptions-/Desorptiosverteilung kann eine lückenlose, nicht ausschließlich durch vorhandene Austrittslöcher bestimmte Verteilung des Schmier- oder Gleitmittels über dem gesamten Zielobjekt erreicht werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann des weiteren auch diskontinuierlich betrieben werden, so dass nur dann ein Schmier- oder Gleitmitteldampf aus der Verdampfungseinrichtung austritt, wenn auch tatsächlich ein zu bedampfendes Zielobjekt vorhanden ist. Hierzu ist nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Vakuumverdampfungseinrichtung weiter eine Einrichtung zum Unterbrechen der Dampfzufuhr aufweist. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um ein Ventil, insbesondere ein pneumatisch betätigtes Ventil. Ein solches lässt sich extern steuern und rasch öffnen und schließen.

Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Vorratsmittel um einen von außen befüllbaren Hohlraum. Hierdurch braucht die Anlage zum Nachfüllen des Schmier- oder Gleitmittelvorrats nicht ausgestellt oder geöffnet zu werden, so dass ein erheblicher Zeitaufwand vermieden werden kann. Insbesondere kann zur Befüllung des Vorratsmittels eine externe Schmier- oder Gleitmittelzuführungsleitung vorgesehen sein, so dass ein kontinuierliches Bereitstellen von Schmier- oder Gleitmittel möglich ist.

Die ein oder mehreren Austrittsöffnungen sind bevorzugt seitlich an einem im wesentlichen kegelförmigen Element angeordnet, so dass die Abgabe des Schmier- oder Gleitmitteldampfes nicht direkt auf das Zielobjekt, sondern in erster Linie durch Adsorbieren/Desorbieren über das Verteilungselement erfolgt. Hierbei kann zusätzlich vorgesehen sein, dass der Anstellwinkel der ein oder mehreren Austrittsöffnungen veränderbar ist. Damit kann die Verdampfungseinrichtung auf die unterschiedlichsten geometrischen Anforderungen angepasst und die Verteilung der Dampfpartikel über dem Zielobjekt individuell eingestellt und auf einfache Weise optimiert werden.

Bei den Verdampfungseinstellmitteln handelt es sich vorzugsweise um eine im Bereich der Vorratsmittel angeordnete Heizeinrichtung. Durch diese ist im Zusammenwirken mit einem im Bereich des Vorratsmittels angeordneten Temperatursensors ein gewünschter Dampfdruck einstellbar.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vakuumverdampfungseinrichtung zwischen den Vorratsmitteln und den Austrittsöffnungen ein Vorratsvolumen für den erzeugten Schmier- oder Gleitmitteldampf auf. Hierbei kann es sich insbesondere um ein im wesentlichen rohrförmiges Verbindungselement handeln. In diesem Vorratsvolumen kann der primär erzeugte, aber noch nicht auf das Zielobjekt verteilte Schmier- oder Gleitmitteldampf bevorratet werden. Insbesondere beim Öffnen des Ventils steht dann bereits eine gewisse Menge an Dampf zu Verfügung, so dass der Aufdampfprozess hierdurch auch im diskontinuierlichen Betrieb möglichst rasch und effektiv ablaufen kann.

Zum Verhindern einer unerwünschten Adsorption und zum Aufrechterhalten und Erzeugen des Schmier- oder Gleitmifteldampfes ist insbesondere vorgesehen, dass ein oder mehrere Heizeinrichtungen die Vorratsmittel und/oder Verteilungsmittel und/oder das Vorratsvolumen auf eine vorbestimmte Temperatur aufheizen. Die Temperatur des Verteilungsmittels sollte bevorzugt zwischen 25 und 300°C einstellbar sein. Bevorzugt ist dabei ergänzend vorgesehen, dass die Temperatur der Verteilungsmittel T_Vert. größer ist als die Temperatur des Vorratsvolumens T_VV und dass die Temperatur des Vorratsvolumens T_VV größer ist als die Temperatur der Vorratsmittel T_VM. Hierdurch wird eine Kondensation des Schmier- oder Gleitmitteldampfes in der Einrichtung vermieden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Temperaturunterschiede T_Vert. - T_VV und T_VV - T_VM jeweils etwas 10°C betragen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufdampfen von Schmier- oder Gleitmitteln auf einem Zielobjekt, weist folgende Schritte auf: Bereitstellen eines zu bedampfenden Zielobjekts; Erzeugen eines Schmier- oder Gleitmitteldampfes; Einstellen eines definierten Dampfdrucks; Erzeugen eines Schmier- oder Gleitmittel-Dampfstrahls durch Expandieren des verdampften Schmier- oder Gleitmittel durch ein oder mehrere Austrittsöffnungen; Erzeugen einer homogenen Verteilung von Dampfpartikeln über dem Zielobjekt durch Einstellen des Anstellwinkels der ein oder mehreren Austrittsöffnungen oder/und durch Adsorbieren der Dampfpartikel an einem im wesentlichen kegelförmigen, sich in Richtung auf das Zielobjekt öffnenden, Verteilungselement und anschließendes Desorbieren davon.

Nach einer vorteilhaften Variante erfolgt das Desorbieren durch Heizen des Verteilungselements. Dadurch wird gewährleistet, dass eine zu lange Verweildauer auf dem Verteilungselement verhindert wird, wodurch die homogene Verteilung des Schmier- oder Gleitmifteldampfes über dem Zielobjekt verbessert wird. Die Homogenität der Verteilung von Dampfpartikeln über dem Zielobjekt wird vorzugsweise durch einen vorbestimmten Öffnungswinkel des Verteilungselements eingestellt.

Vorteilhafterweise wird der definierte Dampfdruck über einen Temperaturregelmechanismus eingestellt. So kann eine gleichmäßige Aufdampfrate auf einfache Weise insbesondere bei einem diskontinuierlichen Betrieb erreicht werden. Das verwendete Schmier- oder Gleitmittel umfasst dabei vorzugsweise Perfluorpolyether.

Nach einer vorteilhaften Variante des Verfahrens werden zwei Verdampfungseinrichtungen zur beidseitigen Beschichtung eines scheibenförmigen Zielobjektes verwendet. Damit lässt sich in derselben Zeit ein Zielobjekt beidseitig beschichten und es braucht in der Apparatur kein aufwändiger Wendemechanismus vorgesehen werden.

Die Erfindung betrifft weiter ein Zielobjekt mit einer durch das erfindungsgemäße Verfahren aufgebrachten Schicht. Vorzugsweise lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbringen von Schmier- oder Gleitmitteln auf ringförmige Datenspeicherscheiben, insbesondere Harddisk-Speichermedien, anwenden.

Bevorzugterweise wird das Schmier- oder Gleitmittel, insbesondere PFPE, auf Harddisks mit Additiven (X1P) versehen. Würden diese als Gemisch erhitzt und in einem einstufigen Prozess aufgebracht, ergäbe sich ein Destillationseffekt. Deshalb wird nach einer vorteilhaften Ausführungsform das Schmier- oder Gleitmittel zweistufig auf dem Zielobjekt aufgebracht. Durch die Behandlung in zwei nachfolgenden Stationen können nach Molekulargewicht selektierte Flüssigkeiten (Molekulargewichtsverteilung 1.05 statt übliche 1.5) verwendet werden, wodurch eine längere Betriebszeit und gleichbleibende Aufdampfraten ermöglicht werden. Ferner zudem gewinnt man einen Freiheitsgrad dadurch, dass das Präparieren unterschiedlicher Schichtdicken möglich wird. Zusammen mit der Ventilfunktion der Verdampfereinrichtung ist dies auch in einer Gleichtaktanlage möglich.

Die aufgebrachte Schicht ist bevorzugt eine lubrizierende mit einer Dicke von bevorzugt 1-5 nm, noch bevorzugter 1.5-3 nm. Dabei beträgt die Schichthomogenität weniger als 20%, bevorzugt weniger als 10%, insbesondere weniger als 8%.

Die Erfindung und ihre vorteilhaften Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der Zeichnungen schematisch näher erläutert. Es zeigen dabei:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vakuumverdampfungseinrichtung;
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der in Fig. 1 dargestellten Vakuumverdampfungseinrichtung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung, die das erfindungsgemäße Prinzip des Erzeugens einer homogenen Schmier- oder Gleitmittelverteilung über dem Zielobjekt ermöglicht.
Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Vakuumverdampfungseinrichtung in Schnittansicht. Die Einrichtung weist einen Gleitmittelvorrat 1 auf, in dem das Gleitmittel gespeichert wird. Der Vorrat 1 kann von außen befüllt werden, wobei dies entweder direkt geschehen kann oder über eine angeschlossene Zuleitung, so dass ein kontinuierlicher Nachschub ermöglicht wird. Zum Erzeugen des Gleitmitteldampfes kann der Gleitmittelvorrat 1 zum Beispiel über eine Heizung typischerweise im Bereich zwischen 25 und 300°C aufgeheizt werden, so dass sich über der Gleitmittelflüssigkeit ein definierter Gleichgewichtsdampfdruck einstellt. Über einen Temperatur-Regelmechanismus kann der Dampf auf einem vorbestimmten Dampfdruck gehalten werden.
Über eine rohrartige Leitung 2, die auch als Vorratsbehältnis für das bereits verdampfte Gleitmittel verwendet werden kann, gelangt der Gleitmitteldampf zu den Austrittsöffnungen 6a, durch die er in eine evakuierte Kammer zum Beschichten des Zielobjekts expandiert wird. Zusätzlich ist ein Verschlussmechanismus 7, beispielsweise ein über eine Ventilstange 7a pneumatisch betätigtes Ventil, vor den Austrittsöffnungen 6a vorgesehen. Hierdurch kann der Gleitmitteldampf bei Bedarf aufgehalten werden, etwa dann, wenn sich zur Zeit kein Zielobjekt in der Aufdampfkammer befindet. Im geschlossenen Zustand des Ventils 7 wird der Gleitmitteldampf dann in der Leitung 2 auf einem definierten Dampfdruck gehalten, so dass er bei Öffnen des Ventils 7 sofort wieder zum Bedampfen zur Verfügung steht. Um Kondensationen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, auch die Leitung 2 zu beheizen. Dabei sollte die Temperatur der Leitungswand T_VV etwas größer als die Temperatur T_VM des Gleitmittelvorrats 1 sein; bevorzugt ist ein Temperaturunterschied von etwa 10°C.
Zur Gewährleistung guter Wärmeübertragungseigenschaften bestehen die mit dem Gleitmitteldampf in Kontakt tretenden Teile der erfindungsgemäßen Einrichtung aus Kupfer, Edelstahl oder einem anderen geeigneten Material. Bei der Materialwahl ist darauf zu achten, dass keine Materialen verwendet werden, durch die das Gleitmittel (Perfluorpolyether [HMW Zdol]) oder eventuell verwendete Zusatzstoffe (X-1P) zersetzt werden. Die Zusatzstoffe werden dabei bevorzugt nicht gleichzeitig mit dem Gleitmittel erhitzt sondern nacheinander in einem zweistufigen Prozess aufgebracht, da dies sonst einen unerwünschten Destillationseffekt nach sich ziehen würde.
Der in der (Vorrats-)Leitung 2 befindliche Gleitmitteldampf gelangt schließlich bei geöffneten Ventil 2 durch die Austrittsöffnungen 6a auf die Verteilungsmittel 4. Der Austrittsbereich ist in Fig. 2 vergrößert dargestellt. Der durch das geöffnete Ventil 7 tretende Dampf tritt durch die Austrittsöffnungen 6a aus. Die Austrittsöffnungen 6a sind dabei an einem Düsenkegel 6 so angeordnet, dass der Dampfaustritt in Richtung des, hier als in Richtung auf das Zielobjekt (nicht gezeigt) geöffneter Kegel dargestellten, Verteilungsmittels 4 erfolgt. Die Öffnungen können um den Düsenkegel 6 herum angeordnet sein, um eine laterale Gleichverteilung des Lubdampfes zu gewährleisten. Ähnlich wie bei der Leitung 2 und dem Gleitmittelvorrat 1 wird auch der Kegel 4 beheizt, damit eine Kondensation des Gleitmitteldampfes nicht auftritt. Die Temperatur T_Vert. des Kegels 4 sollte dabei größer sein als die Temperatur T_VV der Leitung 2. Bevorzugt beträgt der Temperaturunterschied auch hier etwa 10°C.
In Fig. 3 ist schematisch das erfindungsgemäße Prinzip zur Erzeugung der homogenen Gleitmittelverteilung über dem Substrat 8 dargestellt. Der Anstellwinkel der Dampfaustrittsöffnungen (nicht gezeigt) steuert den Auftreffort des Dampfstrahls 5 auf dem kegelförmigen Verteilungselement 4. Bei negativem Winkel, d. h. einem Anstellwinkel, bei dem der austretende Strahl 5 vor dem Auftreffen auf das Verteilungselement 4 eine Richtungskomponente aufweist, die von dem Zielobjekt weggerichtet ist, wird das Verteilungselement 4 an einer Stelle vom Dampfstrahl 5 getroffen (gepunktete Linie), die einem kleinen Kegelradius entspricht. Bei positivem Winkel, d. h. wenn der Dampfstrahl 5 vor dem Auftreffen auf das Verteilungselement 4 bereits eine Komponente in Richtung des Zielobjektes 8 aufweist, wird das Verteilungselement 4 an einer Stelle getroffen (gestrichelte Linie), die einem großen Kegelradius entspricht. Der eingezeichnete Kreis soll die sich einstellende sogenannte Dampfkeule symbolisieren. Die Dampfmoleküle werden beim Auftreffen auf das Verteilungselement 4 adsorbiert. Da das Verteilungselement aufgeheizt wird, verbleiben sie aber aufgrund der hohen Temperatur nur für sehr kurze Zeit auf der Oberfläche des Verteilungselements 4 und werden durch thermische Desorption wieder in Richtung auf das Zielobjekt "abgestrahlt".
Durch die Wahl der Geometrie, d. h. des Öffnungswinkels des Verteilungselements, kann die Verteilungscharakteristik des Dampfes über dem Zielobjekt 8 variiert werden. Die Ratenverteilung auf dem Zielobjekt 8 kann weiter über die Geometrie der Austrittsöffnungen eingestellt werden. Zur weiteren Homogenisierung der Verteilung können auch Austrittsöffnung mit unterschiedlichen Anstellwinkeln vorgesehen sein. Wahlweise ist denkbar, dass die Anstellwinkel der Austrittsöffnungen und damit der Abstrahlwinkel des Dampfstrahls variiert werden können, so dass eine individuelle Anpassung bzw. Abstimmung auf die zu bedampfenden Zielobjekte, beispielsweise unterschiedliche Durchmesser und dergleichen, ermöglicht wird, ohne sonstige apparative Änderungen vornehmen zu müssen.
Die Erfindung eignet sich besonders für Zielobjekte wie ringförmige Datenspeicherscheiben, beispielsweise Festplatten oder dergleichen. Mit der erfindungsgemäßen Apparatur lassen sich aufgedampfte Schichtdicken im Bereich von 1-5 nm, bevorzugt 1.5-3 nm in großer Stückzahl erzeugen, wobei Schichthomogenitäten von weniger als 20%, nämlich etwa 10% oder sogar 8% erzielen lassen. Dabei werden bevorzugt Bedampfungsraten bis 1 mm/s gefahren, so dass sich 1000 Scheiben/Stunde beschichten lassen.
Mit Hilfe der vorliegenden Einrichtung kann das Beschichten eines bereitgestellten Zielobjektes vereinfacht werden. Die Beschichtungsrate wird dabei über die Temperatur des Gleitmittelvorratsbades geregelt. Die Zeitdauer, d. h. die Beschichtungsdicke, kann dabei über ein Ventil 7 eingestellt werden, so dass ein diskontinuierlicher Betrieb möglich ist. Über die spezielle Kegelgeometrie wird eine gleichmäßige Rate über dem Zielobjekt erreicht. Zudem kann der Gleitmittelvorrat 1 bei Bedarf mit einer externen Zuleitung versehen werden, so dass die Apparatur vor den Gleitmittelnachschub nicht geöffnet oder abgeschaltet werden muss.

Claims

1. Vakuumverdampfungseinrichtung für Schmier- oder Gleitmittel und dergleichen zum Aufbringen derselben auf ein Zielobjekt (8) im Vakuum, aufweisend:
Vorratsmittel (1) zum Bereitstellen eines Schmier- oder Gleitmittels,
Verdampfungseinstellmittel zum Einstellen des Dampfdrucks und/oder der Temperatur des Schmier- oder Gleitmittels, und
Verteilungsmittel (4, 6), die das Schmier- oder Gleitmittel auf ein damit zu bedampfendes Zielobjekt (8) verteilen,
wobei die Verteilungsmittel (4, 6) ein oder mehrere Austrittsöffnungen für das verdampfte Schmier- oder Gleitmittel und wenigstens ein sich in Aufdampfrichtung aufweitendes, im wesentlichen kegelförmiges Verteilungselement (4) aufweisen.

2. Vakuumverdampfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiter eine Einrichtung zum Unterbrechen der Dampfzufuhr (7) vorgesehen ist.

3. Vakuumverdampfungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Vorratsmittel (1) um einen von außen befüllbaren Hohlraum handelt.

4. Vakuumverdampfungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Befüllung des Vorratsmittels (1) eine externe Schmier- oder Gleitmittelzuführungsleitung vorgesehen ist.

5. Vakuumverdampfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Einrichtung zur Unterbrechung der Dampfzufuhr (7) um ein Ventil handelt.

6. Vakuumverdampfungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ein oder mehreren Austrittsöffnungen seitlich an einem im wesentlichen kegelförmigen Element (6) angeordnet sind.

7. Vakuumverdampfungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Verdampfungseinstellmittel um eine im Bereich der Vorratsmittel angeordneten Heizeinrichtung handelt, durch welche im Zusammenwirken mit einem im Bereich des Vorratsmittels (1) angeordneten Temperatursensors ein gewünschter Dampfdruck einstellbar ist.

8. Vakuumverdampfungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen den Vorratsmitteln (1) und den Austrittsöffnungen ein Vorratsvolumen (2) für den erzeugten Schmier- oder Gleitmitteldampf aufweist.

9. Vakuumverdampfungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Vorratsvolumen (2) um ein im wesentlichen rohrförmiges Verbindungselement handelt.

10. Vakuumverdampfungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Heizeinrichtungen vorgesehen sind, die die Vorratsmittel (1) und/oder Verteilungsmittel (4) und/oder das Vorratsvolumen (2) auf eine vorbestimmte Temperatur aufheizen.

11. Vakuumverdampfungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Verteilungsmittel T_Vert. größer ist als die Temperatur des Vorratsvolumens T_VV und dass die Temperatur des Vorratsvolumens T_VV größer ist als die Temperatur der Vorratsmittel T_VM.

12. Vakuumverdampfungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturunterschiede T_Vert. - T_VV und T_VV - T_VM jeweils etwas 10°C betragen.

13. Vakuumverdampfungseinrichtung nach einem der Ansprüche Anspruch 8-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Verteilungsmittels (4) vorzugsweise zwischen 25 und 300°C einstellbar ist.

14. Vakuumverdampfungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstellwinkel der ein oder mehreren Austrittsöffnungen veränderbar ist.

15. Verfahren zum Aufdampfen von Schmier- oder Gleitmitteln und dergleichen auf einem Zielobjekt (8), insbesondere unter Verwendung einer Verdampfungseinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, welches folgende Schritte aufweist:

- Bereitstellen eines zu bedampfenden Zielobjekts (8);

- Erzeugen eines Schmier- oder Gleitmitteldampfes;

- Einstellen eines definierten Dampfdrucks;

- Erzeugen eines Schmier- oder Gleitmittel-Dampfstrahls (5) durch Expandieren des verdampften Schmier- oder Gleitmittels durch ein oder mehrere Austrittsöffnungen;

- Erzeugen einer homogenen Verteilung von Dampfpartikeln über dem Zielobjekt (8) durch Einstellen des Anstellwinkels der ein oder mehreren Austrittsöffnungen oder/und durch Adsorbieren der Dampfpartikel an einem im wesentlichen kegelförmigen, sich in Richtung auf das Zielobjekt öffnenden, Verteilungselement (4) und anschließendes Desorbieren davon.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Desorbieren durch Heizen des Verteilungselements (4) erfolgt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15-16, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Dampfdruck über einen Temperaturregelmechanismus eingestellt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15-17, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmier- oder Gleitmittel Perfluorpolyether umfasst.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15-18, dadurch gekennzeichnet, dass die Homogenität der Verteilung von Dampfpartikeln über dem Zielobjekt (8) durch einen vorbestimmten Öffnungswinkel des Verteilungselements (4) eingestellt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15-19, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Verdampfungseinrichtungen zur beidseitigen Beschichtung eines scheibenförmigen Zielobjektes (8) verwendet werden.

21. Zielobjekt mit einer Schicht, aufgebracht durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15-20.

22. Zielobjekt nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine ringförmige Datenspeicherscheibe, insbesondere um ein Harddisk-Speichermedium handelt.

23. Zielobjekt nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht zweistufig aufgebracht ist.

24. Zielobjekt nach einem der Ansprüche 21-23, dadurch gekennzeichnet es sich bei der Schicht um eine lubrizierende mit einer Dicke von bevorzugt 1-5 nm, noch bevorzugter 1.5-3 nm, handelt.

25. Zielobjekt nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mit einer Bedampfungsrate bis 1 mm/s erfolgt.

26. Zielobjekt nach einem der Ansprüche 21-25, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichthomogenität kleiner als 20%, bevorzugt kleiner als 10%, insbesondere kleiner als 8%, ist.