CN103594096A

CN103594096A - 具有维持加热器的双单侧溅射腔

Info

Publication number: CN103594096A
Application number: CN201310361550.1A
Authority: CN
Inventors: C·B·易; H·刘; H·元; T·塔娜卡
Original assignee: WD Media LLC
Current assignee: WD Media LLC
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2013-08-19
Publication date: 2014-02-19
Also published as: US20140050843A1

Abstract

本发明涉及一种具有加热器腔和双单侧溅射腔的磁盘处理系统，其中单侧溅射腔每个具有维持加热器。

Description

具有维持加热器的双单侧溅射腔

技术领域

本文中描述的实施例涉及磁盘处理系统的领域，并具体涉及磁盘处理系统、加热器腔、和具有维持加热器的双单侧溅射腔。

背景技术

为了实现硬盘驱动器介质的面密度增加，EMAR能量辅助磁记录（EAMR）是在当前的垂直磁记录（PMR）介质之后正在开发的下一代介质。在EAMR中，局部地加热记录介质，从而降低在写操作期间的磁材料的矫顽磁性。然后迅速冷却局部区域，从而保留写信息。这允许使用具有高矫顽磁性磁材料的磁写头。局部区域的加热可以通过例如热或热源实现，例如激光器。

为了生成良好质量的EMAR介质，需要高温处理。在传统的EMAR和PMR处理中，介质是单独加热的和溅射在不同的腔。更具体地，在介质磁盘进入不同的溅射腔之前在第一腔将介质磁盘加热到某温度，从而利用所需膜沉积。然而，在离开加热器腔之后磁盘开始冷却，和当膜沉积在溅射腔时继续冷却。

在制造磁记录次的过程中使用不同的处理系统。一个处理系统是Anelva磁盘溅射系统。Anelva溅射系统是双侧处理系统，其中在每个腔中同时处理磁盘的两侧。图1是传统的双侧磁盘处理系统110的横截面顶视图，其中装载在载体内的两个磁盘101传输到加热器腔110，利用在磁盘101的相对侧上的加热器112和114加热磁盘101的两侧。磁盘301随后传输到双面溅射沉积腔120，利用在磁盘101的相对侧上的溅射组件122和124将溅射材料沉积在磁盘101的两侧上。

如图2中所示，磁盘101的温度在加热器腔110中上升（一部分由于在每个侧面上的第一加热元件，另一部分由于在每个侧面上的第二加热元件），然后磁盘一离开加热器腔110就开始冷却。尽管在溅射期间溅射腔120提供加热，但是磁盘的温度在沉积处理期间继续下降。温度下降可以导致消极地影响介质性能的不同溅射膜特性。

发明内容

附图说明

本发明仅通过实例而非限制示出，在附图中：

图1是传统的磁盘溅射系统的截面顶视图。

图2是在利用图1的传统磁盘处理系统处理期间的磁盘温度的曲线图。

图3是根据本发明的一个实施例的具有两个单侧沉积腔的磁盘处理系统的横截面顶视图，其中每个腔具有维持加热器。

图4是根据一个实施例的单侧沉积腔的截面顶视图。

图5是根据另一个实施例的单侧沉积腔的截面顶视图。

图6是根据一个实施例的单侧沉积腔的截面侧视图。

图7是磁盘温度与维持加热器电功率的曲线图。

图8是处理磁盘的方法的流程图。

具体实施方式

在本文中参考附图描述方法的实施例。然而，在没有一个或多个具体细节的情况下或结合其他已知的方法、材料、和装置实践特定的实施例。在下面的描述中，阐述用于提供透彻理解的许多具体细节，例如具体材料、尺寸、和处理参数等。在其他情况中，为了避免不必要地模糊要求的主题，未详细描述众所周知的制造过程和设备。本说明书的“一个实施例”是指结合实施例描述的特定特征、结构、材料、或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书中的不同地方的术语“在一个实施例中”不一定指相同的实施例。而且，在一个或多个实施例中特定的特征、结构、材料、或特性可以通过任何合适的方式组合起来。

描述具有加热器腔和双单侧溅射腔的磁盘处理系统的实施例，其中每个单侧溅射腔具有维持加热器。在一个实施例中，磁盘处理系统包括三个腔。第一腔包括布置在腔的相对侧的两个加热器，用于将磁盘加热到某温度。第二腔包括与加热器相对的溅射组件。溅射组件将膜沉积在磁盘的一侧上，而加热器维持磁盘的温度。第三腔还包括与加热器相对的溅射组件，但是倒置，因此喷射组件将膜沉积在磁盘的另一面，而加热器维持磁盘的温度。

在每个溅射腔中的加热器维持在磁盘传输至腔和溅射处理期间的磁盘温度。这样，加热器可以称为维持加热器。相比之下，在第一腔内的加热器用于在磁盘传输至溅射腔之前使磁盘到达或接近（高于或低于）溅射操作所需的温度，这样，该加热器可以称为“预加热器”，因为加热器在所需温度执行溅射的腔中执行加热之前加热磁盘。维持在传输和溅射膜用作EAMR介质的记录层期间的近似恒定温度可以有助于生成高质量的EAMR沉积膜，因而，提高在可以实现的其他记录性能改进之间的超过1db的膜的信噪比（SNR）。

在一个实施例中，护罩固定在护罩托架上和安装在溅射腔内的加热元件前面。该护罩可以防止溅射材料的膜沉积在加热元件上。此外，护罩还可以提供均匀的热给磁盘，因为为了保持高温度和高加热速率磁盘是隔热的。

图3是示出根据本发明的一个实施例的具有两个单侧沉积腔的磁盘处理系统的横截面顶视图，其中每个腔具有维持加热器。磁盘处理系统300包括第一腔300、第二腔320、和第三腔330。磁盘301运载和传输经过三个腔310、320、和330。由Intevac和Anelva制造的磁盘载体和传输系统在本领域中是众所周知的，因此，本文中不再提供进一步的细节。

当在第一腔310中时，磁盘301的两个面都暴露给预加热器。第一侧暴露给第一预加热器312和相对的第二侧暴露给第二预加热器314。一旦磁盘301到达某温度，磁盘301传输至第二腔320。

当在第二腔320时，磁盘301的第一侧暴露给溅射组件322和第二侧暴露给维持加热器324。溅射组件322将膜沉积在磁盘301的第一侧上和维持加热器324维持在第一腔310中到达的温度。一旦已经溅射磁盘301的第一侧，磁盘301就传输至第三腔330。

当在第三腔330中时，磁盘301的第二侧暴露于溅射组件334，和第一侧暴露于维持加热器332。溅射组件334将膜沉积在磁盘301的第二侧上，和维持加热器332维持在第一腔310中达到的温度。一旦已经溅射磁盘301，磁盘301就传输离开第三腔330。

在图3中，所示腔具有两个加热器和在每个侧面的减少组件，用于一次处理在每个腔内的两个磁盘。在可选的实施例中，腔可以构造为一次处理一个磁盘或一次处理不只一个磁盘，在每个侧面上具有相对应的加热器和溅射组件。

图4是根据本发明的一个实施例的第二腔320的横截面顶视图。理解的是，可以相似地布置第三腔330。第二腔320包括布置在腔的一个侧面上的具有溅射目标的溅射组件322，例如铁铂合金（FePt），和布置在腔的相对面上的维持加热器324，因此通过载体弹簧412固定磁盘301的载体410可以穿过在溅射组件322和维持加热器324之间的腔320。

在一个实施例中，维持加热器324包含石墨加热元件。或者，其他类型的加热元件可以用于维持加热器324，例如，热解氮化硼（PBN）、红外线（IR）照明器、或其他加热元件。维持加热器324的加热功率由控制器调节，控制功率到维持加热器324的传输（或其加热元件）。加热器的部件，例如控制器，在本领域中是众所周知的，因此不提供详细说明。在一个实施例中，维持加热器324提供在0.1kw到12kw范围内的功率。或者，可以使用其他功率设置和还可以取决于使用的加热器的类型。

在所示的实施例中，腔320包括护罩430。因为磁盘可以包括中心孔，在磁盘的外直径（OD）和载体410的内直径（ID）之间存在间隙（如图6中所示），因此溅射材料可以沉积在加热元件上。沉积的材料可以损伤维持加热器324和降低维持加热器324的加热效率。在所示的实施例中，护罩430固定在维持加热器324和载体410之间。该护罩430可以防止溅射材料的膜沉积在维持加热器324上。与此同时，护罩430还可以提供均匀的热给磁盘301，因为为了保持高温和高加热速率磁盘是隔热的。

护罩432可以由石墨、钼、铜、或任何其他材料组成。在一个实施例中，护罩430是金属。在另一个实施例中，护罩430不是金属。在一个实施例中，护罩430的厚度在0.5毫米（mm）3.5mm之间。在一个实施例中，在护罩430和载体410之间的距离是在1.5mm和10mm之间，护罩430和维持加热器324之间的距离是在1mm和12mm之间。为了完全保护维持加热器324，护罩430可以大于维持加热器324的暴露部分面积的表面积。相似地，护罩430可以具有大于磁盘301的面积的表面积。在其他实施例中，护罩430的表面积近似等于或小于磁盘301的面积。例如，护罩可以具有在磁盘301的外直径的80%和120%之间的直径。或者，护罩430可以具有其他厚度、距离、表面积、和直径。

护罩430可移除地或可替代地布置在护罩托架432内。因此，一旦一定量的溅射材料已经沉积在护罩430上，就可以容易地移除和替代护罩。进一步，由于使用的材料和设计的简单性，护罩430的替换比维持加热器324或加热元件的替换廉价得多。

图5是根据另一个实施例的第二腔320的横截面顶视图。磁盘301放置在载体内和溅射组件322将薄膜沉积在磁盘301上。在溅射期间，在磁盘301的相对面上的维持加热器324使磁盘维持在某一温度。进一步，护罩320防止维持加热器遭受由溅射组件322伸出的材料的影响。在一个实施例中，如图5中所示，磁盘301比溅射组件322更接近护罩430和维持加热器324。在其他实施例中，磁盘比护罩430和维持加热器324更接近溅射组件322或在溅射组件322和护罩430之间等距或在溅射组件322和维持加热器324之间等距。

图6是根据本发明的一个实施例的从溅射组件322的视角来看第二腔320的横截面侧视图。如上所述，磁盘301通过载体410传输到和离开第二腔320。磁盘301通过一个或多个载体弹簧412支撑在载体310中。因为磁盘301具有中心孔303，以及因为在磁盘的外直径（OD）和载体410的内直径（ID）之间有间隙，所以来自溅射组件的某些溅射材料可以穿过磁盘301。在没有护罩430的情况下，溅射材料在加热器元件上的积聚可以引起维持加热器324的效率变低。在该实施例中，护罩430放置在载体410和维持加热器324之间，尝试阻止减少材料沉积在加热器324的加热元件上。

图7是磁盘温度与维持加热器电功率的曲线图。盒子表明根据一个实施例的大约500度的预加热温度。三角形表示在传输和溅射沉积之后的温度。当维持加热器设定为零时，或缺少维持加热器，如椭圆511所示，在传输和溅射沉积期间磁盘温度从高于500度下降至高于400度。然而，当适当地设定维持加热器功率时，如椭圆521所示和在在大约0.7kw的情况下，在传输和溅射沉积期间磁盘温度保持在大约500度。实际上，在一个实施例中，在传输和溅射沉积期间维持加热器可以增加磁盘的温度。

在溅射沉积期间维持合适的温度可以具有许多优势。例如，介质抗磁度可以提高到40%；介质抖动可以降低到2nm；介质wsSNR可以提高3或更高dB；介质dcSNR可以提高3或更高dB；介质D₁₀可以提高150或更高kfci；和介质溅射c-轴扩散Δθ₅₀可以降低0.8-1.0度。

图8是处理磁盘的方法的流程图。在方框610中，方法600开始，将第一腔的磁盘加热到第一温度。第一温度，例如，可以是500摄氏度。第一温度还可以是高于或低于500摄氏度的其他温度。由布置在第一腔的相对面上的第一加热器和第二加热器从两个面加热磁盘。因此，加热磁盘包括利用第一加热器和第二加热器加热磁盘的两个面。

接着，在方框620中，磁盘从第一腔传输到第二腔。当在第二腔时，在方框630中，加热磁盘同时只将第一材料溅射到磁盘的第一侧。第一材料可以是例如FePt。第一材料可以是其他材料。在方框620的传输和方框630的加热和溅射期间，根据本发明的一个实施例磁盘维持在第一温度的+/-5%范围内。

磁盘可以由加热元件加热和材料可以由溅射组件溅射。在一个实施例中，方法进一步包括保护加热元件免受由溅射组件溅射的材料影响。例如，防护可以通过利用可移除地耦合防护托架的石墨护罩执行。

接着，在方框640中，磁盘从第一腔传输到第二腔。当在第三腔时，在方框650中，加热磁盘同时只将第二材料溅射到磁盘的第二侧。第二材料可以是例如FePt。第二材料可以是其他材料。在方框640的传输和方框650的加热和溅射期间，根据本发明的一个实施例磁盘维持在第一温度的+/-5%范围内。

尽管以上可以关于用于记录介质记录储层的FePt的物理气相沉积（PVD）溅射讨论了实施例，但是应当注意，在可选的实施例中，可以使用其他类型的溅射操作和溅射材料。应当进一步注意到，本文中讨论的装置和方法可以用于生成不同于EAMR的其他类型的介质层和介质类型。在可选的实施例中，例如，本文中讨论的装置和方法可以结合非-EAMR介质使用，例如PMR介质。

本文中使用的术语“以上”、“以下”、和“之间”和“在...上”是指一个介质层关于其他层的相对位置。同样地，例如，布置在另一个层上方或下方的一个层可以直接接触其他层或可以具有一个或多个中间层。而且，布置在两个层之间的一个层可以直接接触两个层或可以具有一个或多个中间层。相比之下，第二层“上”的第一层直接接触第二层。此外，假设在不考虑衬底的绝对方位的情况下，相对于衬底执行操作，提供一个层关于其他层的相对位置。

在前述的说明中，已经参考具体的示例性实施例描述本发明。然而，明显的是，在不偏离相关权利要求中阐述的本发明的更广保护范围的情况下，可以作出不同的改进和改变。例如，尽管已经以具体顺序描述了本发明方法的实施例的步骤，但是本领域的技术人员将理解，描述的某些步骤可以同时、以重叠的时间帧、和/或与本文中所述和要求的顺序不同的顺序执行，在本发明的实施例范围内。因此，说明书和附图视为说明性的而非限制性的。

Claims

1.一种磁盘处理系统，所述系统包含：

第一腔，其包含布置在所述第一腔内的相对侧的第一加热器和第二加热器；

耦合第一腔的第二腔，所述第二腔包含：

固定在所述第二腔的第一侧内的用于溅射磁盘的第一侧的第一溅射组件；和

固定在所述第一侧相对的第二腔的第二侧内的第三加热器；耦合所述第二腔的第三腔，所述第三腔包含：

固定在所述第三腔的第一侧内的第四加热器，所述第三腔的第一侧和所述第二腔的第一侧是相同的；和

固定在所述第一侧相对的所述第三腔的第二侧内的第二溅射组件。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二腔和第三腔包含：

所述腔内的各个加热器的加热元件；和

布置在所述加热元件和所述腔内的各个溅射组件之间的护罩。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述护罩是由包含石墨的材料构造。

4.根据权利要求2所述的系统，其中所述护罩可移除地耦合护罩托架。

5.根据权利要求2所述的系统，其中所述护罩具有的第一表面积大于构造为利用载体布置在所述护罩和所述溅射组件之间的磁盘的第二表面积。

6.根据权利要求2所述的系统，其中所述护罩具有的直径在磁盘的外直径的80%到120%的范围内。

7.根据权利要求2所述的系统，其中所述护罩托架构造为固定护罩距离加热元件一距离，其中所述距离是在1mm到12mm的范围内。

8.根据权利要求2所述的系统，其中当利用载体定位在所述腔中时，所述护罩托架构造为固定护罩距离所述磁盘一距离，其中所述距离是在1.5mm到10mm的范围内。

9.根据权利要求2所述的系统，其中所述护罩具有的厚度在0.5mm到3.5mm的范围内。

10.根据权利要求3所述的系统，其中所述加热元件包含石墨。

11.一种磁盘处理方法，所述方法包含：

将第一腔中的磁盘加热到第一温度，所述第一腔包含布置在所述第一腔内的相对侧上的第一加热器和第二加热器；

将所述磁盘从第一腔传输到第二腔；

加热所述第二腔中的磁盘，同时只将第一材料溅射到所述磁盘的第一侧，其中所述磁盘在传输到所述第二腔和在所述第二腔中溅射的传输和溅射期间维持在所述第一温度的+/-5%内；

将所述磁盘从所述第二腔传输到第三腔；

加热所述第三腔中的磁盘，同时只将第二材料溅射到与所述第一侧相对的所述磁盘的第二侧，其中所述磁盘在传输到所述第三腔和在所述第三腔中溅射期间维持在所述第一温度的+/-5%内。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一温度高于500摄氏度。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一材料和第二材料包含FePt。

14.根据权利要求11所述的方法，其中加热包含利用布置在所述磁盘的第一侧相对的第二侧中的加热器。

15.根据权利要求14所述的方法，其中加热进一步包含为加热器提供在0.1kw到12kw范围的功率。

16.根据权利要求14所述的方法，其中加热器包含加热元件，以及其中所述方法进一步包含防止溅射所述加热元件。

17.根据权利要求16所述的方法，其中利用可移除地耦合护罩托架的护罩执行防护，以及其中所述护罩托架构造为固定护罩距离所述磁盘1.5mm到10mm范围内的距离。

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述护罩具有的直径在所述磁盘的外直径的80%到120%的范围内。

19.一种磁盘处理系统，所述系统包含：

用于将第一腔中的磁盘加热到第一温度的装置；

用于将所述磁盘从所述第一腔传输到第二腔的装置；

用于在所述第二腔中只将第一材料溅射到所述磁盘的第一侧同时使所述磁盘在传输到所述第二腔和在所述第二腔中溅射期间维持在所述第一温度的+/-5%内的装置；

用于将所述磁盘从第二腔传输到第三腔的装置的装置；

用于只将第二材料溅射到所述磁盘的第一侧相对的第二侧上同时使所述磁盘在传输到所述第三腔和在所述第三腔中溅射期间维持在所述第一温度的+/-5%内的装置。

20.根据权利要求19所述的磁盘处理系统，进一步包含用于防止溅射所述第二腔中的加热元件的装置。