JP2010135049A - 基板搬送装置、及び磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁気ディスク等の基板を搬送し、基板処理を施して大量に生産する基板処理システムのスループット及び生産性の向上のため、各処理チャンバにおける処理時間（タクトタイム）を短縮する。
【解決手段】基板搬送装置は、ゲートバルブを介して連結されたチャンバと、前記ゲートバルブを開状態にして前記チャンバ間でキャリアを搬送路に沿って搬送する搬送機構と、前記キャリアが前記チャンバの停止位置に到達する前に前記キャリアを検知するセンサと、前記センサからの検知信号に基づき前記ゲートバルブの閉動作を開始するよう制御する制御器とを有する。
【選択図】図３
【解決手段】基板搬送装置は、ゲートバルブを介して連結されたチャンバと、前記ゲートバルブを開状態にして前記チャンバ間でキャリアを搬送路に沿って搬送する搬送機構と、前記キャリアが前記チャンバの停止位置に到達する前に前記キャリアを検知するセンサと、前記センサからの検知信号に基づき前記ゲートバルブの閉動作を開始するよう制御する制御器とを有する。
【選択図】図３
Description
本発明は、チャンバに設けられた搬送路に沿って基板を搬送する基板搬送装置、及び磁気記録媒体の製造方法に関するものである。
特許文献１には、ディスク処理システムが開示されている。磁気ディスク等の基板はロードゾーンを通じてシステムに進入し、その後、キャリア内に装着される。キャリア内の基板は、ひとつのレベルにおいて処理チャンバを通じて連続的に移動し、その後、リフトまたはエレベータにより他のレベルへ移動する。その後、基板は、他のレベルにおいてシステムを通じて連続的に移動し、その後、アンロードゾーンで出力される。
特許文献１に記載されているような磁気ディスク等の基板を搬送し、基板処理を施して大量に生産する基板処理システムにおいては、更なるスループット及び生産性の向上が求められている。そのため、各処理チャンバにおける処理時間（タクトタイム）を短縮することが求められている。
本発明の目的は、処理チャンバの処理時間を短縮し、スループット及び生産性を向上させることが可能な基板搬送装置を提供することにある。
本発明の第１の側面に係る基板搬送装置は、ゲートバルブを介して連結されたチャンバと、前記ゲートバルブを開状態にして前記チャンバ間でキャリアを搬送路に沿って搬送する搬送機構と、前記キャリアが前記チャンバの停止位置に到達する前に前記キャリアを検知するセンサと、前記センサからの検知信号に基づき前記ゲートバルブに閉動作を開始させる制御器とを有する。
本発明の第２の側面に係る基板搬送装置は、ゲートバルブを介して連結されたチャンバと、前記ゲートバルブを開状態にして前記チャンバ間でキャリアを搬送路に沿って搬送する搬送機構と、前記搬送機構の作動時間に基づき前記キャリアが前記チャンバの停止位置に到達する前に前記ゲートバルブに閉動作を開始させる制御器と有する。
本発明の第３の側面に係る基板搬送装置は、ゲートバルブを介して連結されたチャンバと、前記ゲートバルブを開状態にして前記チャンバ間でキャリアを搬送路に沿って搬送する搬送機構と、前記キャリアが前記チャンバの停止位置に到達する前に前記ゲートバルブに閉動作を開始させる制御器とを有する。
本発明によれば、キャリアが停止位置に到達する前にゲートバルブの閉動作を開始することにより、処理チャンバでの処理時間を短縮でき、スループット及び生産性を向上させることができる。
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明に係る基板搬送装置は、例えば、磁気ディスク等の基板に対して成膜等の処理を行う真空処理装置に好適に適用することができる。本発明に係る基板搬送装置を適用する真空処理装置として、複数の処理チャンバを直列に接続してなるインライン式真空処理装置の構成を図１に模式的に示す。
インライン式真空処理装置は、ロードロックチャンバ１、処理チャンバ２ａ〜２ｃ、ロードロックチャンバ３がゲートバルブ４ａ〜４ｄを介して連結されている。例えば、磁気ディスク等の基板５を支持するキャリア６は各チャンバに設けられたキャリア搬送機構（不図示）によって水平方向に搬送される。キャリアを搬送する際には、ゲートバルブを開状態とし、ゲートバルブを介して連結されたチャンバ間でキャリアを搬送路に沿って搬送する。図１では処理チャンバの数を３としているが、本発明はこれに限るものではない。
外部から搬送されてきた基板５は、基板搬入機構（不図示）によってロードロックチャンバ３内で待機中のキャリア６に渡され、キャリア６によって支持される。基板５を支持したキャリア６は、処理チャンバ２ｃ、２ｂ、２ａと順に搬送され、各処理チャンバで処理された後に、ロードロックチャンバ１へ搬送される。その後、基板搬出機構（不図示）によって基板５はキャリア６から外され、インライン式真空処理装置外へ搬出されて次の工程へ送り出される。基板５が外されたキャリア６はリターン経路（不図示）によってロードロックチャンバ３内へ戻され、次の基板の搬入を待つ状態となる。
以下の実施形態では、処理チャンバ２ｂから２ａにキャリアを搬送する例を説明する。
図２は本発明の実施形態の基板搬送装置の主要部分の構成を模式的に示す図である。図２（ａ）は基板５をキャリア６に保持した状態を示す側面図、図２（ｂ）はその正面図である。処理チャンバ等の部材は省略している。
キャリア６は、図２に示すように、ホルダ部１２と、角状または曲面状の溝１３ａが設けられた係合部１３と、磁気ヨーク１６と、係合部１３と磁気ヨーク１６とを連結する連結部１４とを具備している。キャリア６は、更に、第１の磁石１５と、磁石群１７と、を有している。
ホルダ部１２には、中央に基板５よりも内周の大きな開口部２０１が設けられている。クランプ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは基板５の主面（表面）が鉛直方向に対して平行になるように立てられた状態で基板５を保持する。クランプ１２ａは、矢印２０２の方向（上下方向）に移動可能にホルダ部１２によって支持されていて、バネによって基板５の外周部に押し付けられる。基板５をホルダ部１２に保持する際には、クランプ１２ａを下方に押し下げておき、図示しないロボットアームによって運ばれた基板５の外周部がクランプ１２ｂ、１２ｃの溝部に押し付けられる。
次いで、クランプ１２ａをリリースすると、下方から前記バネの力によってクランプ１２ａの溝部が基板５の外周部を下方から上方に向けて押し付ける。このようにしてクランプ１２ａ、クランプ１２ｂ、クランプ１２ｃにより挟み込むようにして基板５をホルダ部１２に固定する。
キャリア支持機構２１は、搬送路を構成する複数のガイドローラ２２と、複数のガイドローラ２２を支持するベース部２３と、ベース部２３の下端に接合された磁気ヨーク２４とを有している。磁気ヨーク２４はキャリア６に取り付けられた磁気ヨーク１６と鉛直方向において対向している。その対向部位において、磁気ヨーク１６には、極が鉛直上方を向くように第１の磁石１５が配置されている。磁気ヨーク１６と対向する磁気ヨーク２４には、第１の磁石１５を磁気的に吸引するように、第２の磁石２５が、第１の磁石１５に対して所望の間隔をもって、配置されている。
複数のガイドローラ２２は、キャリア６の搬送方向（矢印Ｃ方向）に沿ってベース部２３に一定間隔で直線状に配置されている。複数のガイドローラ２２は、係合部１３の溝１３ａに係合してキャリア６の重量を支持するように配置されている。係合部１３とガイドローラ２２とは相互に固定されておらず、ガイドローラ２２が回転することによりキャリア６が基板５の主面に平行な方向で、且つ、水平方向にスムーズにスライド可能である。
ベース部２３は、ステー部材（不図示）等を介して真空チャンバ（図１のチャンバ）の内壁に固定されている。
本実施形態では、図２（ａ）に示すように第１の磁石１５と第２の磁石２５のうち基板５に近い側の磁石である第２の磁石２５の基板側に磁性材料からなる磁気ヨーク２４が配置されている。磁気ヨーク２４は第２の磁石２５を支持すると共に、第２の磁石２５の上方への第２の磁石２５からの磁場の漏れを抑制し、第２の磁石２５の下方に安定した磁場を形成する。更に、磁気ヨーク２４によって第１の磁石１５及び第２の磁石２５の磁場が基板５が配置されうるプラズマ空間へ影響するのを抑制すると共に、プラズマ空間からの熱輻射の影響を抑制することができる。
また、磁気ヨーク１６は、第１の磁石１５を支持すると共に、下方への第１の磁石１５からの磁場の漏れを抑制し、第１の磁石１５から鉛直上向きに安定した磁場を形成する。更に、磁気ヨーク１６は、第１の磁石１５と反対側に磁石群１７を支持すると共に、上方への磁石群１７からの磁場の漏れを抑制し、磁石群１７の下方に安定した磁場を形成する。
本実施形態では、キャリア６を直立させた状態で安定した搬送を行うため、キャリア６の下方の磁気ヨーク１６を挟み込むように水平方向のサイドローラ２８が設置されている。サイドローラ２８はステー部材（不図示）等を介して真空チャンバ（図１のチャンバ）の内壁に固定されている。
本実施形態では、キャリア搬送機構として、キャリア６側に取り付けたキャリア側の磁石群１７と、磁気ネジ２７とが用いられる。磁石群１７はキャリア６の搬送方向にＮ極の磁石とＳ極の磁石とが所定の間隔を置いて交互に配置されている。一方、磁気ネジ２７はキャリア６の搬送方向に中心軸を平行に配置した円筒状の部材であり、その表面にＮ極螺旋部とＳ極螺旋部とが交互に螺旋状に配置して構成されている。磁気ネジ２７の中心軸に平行な方向において、Ｎ極螺旋部とＳ極螺旋部のピッチは磁石群１７のピッチに一致し、磁気ネジ２７は磁石群１７から所望の間隔をおいて配置されている。
上記構成において、磁気ネジ２７を所定の方向に回転させると、磁石群１７に対向するＮ極螺旋部、Ｓ極螺旋部は磁石群１７に対して相対的にキャリア６の搬送方向（矢印Ｃ方向）に移動することになる。これにより、磁石群１７のＳ極の磁石、Ｎ極の磁石と磁気ネジ２７のＮ極螺旋部、Ｓ極螺旋部との吸引力・反発力によってキャリア６には矢印Ｃ方向に移動する推進力が働き、キャリア６が矢印Ｃ方向に搬送される。
本実施形態においては、キャリア６に配置された第１の磁石１５と、キャリア支持機構２１に配置された第２の磁石２５とが鉛直方向に沿った吸引力を発生する。そのため、第１の磁石１５と第２の磁石２５との間に作用する吸引力が、キャリア６を上方に引き上げる方向に作用し、ガイドローラ２２にかかるキャリア６の重量が軽減される。この時、第１の磁石１５と第２の磁石２５との吸引力が強すぎると、キャリア６が浮き上がってしまうため、第１の磁石１５と第２の磁石２５との磁力及び間隔を調整して吸引力を適宜制御する。
また、本実施形態に係る基板搬送装置は、第１の磁石１５と第２の磁石２５との磁力（または、両者の間隔）を検出する検出器（不図示）と、第１の磁石１５と第２の磁石２５との間に作用する磁力（または、両者の間隔）を制御する制御器（不図示）を備えうる。この制御器は、検出器による検出結果に基づき第１の磁石１５と第２の磁石２５との間の間隔を調整して吸引力を制御することが可能である。
このようにしてガイドローラ２２にかかるキャリア６の重量が軽減されると、ガイドローラ２２と係合部１３の溝１３ａの表面との摩擦が低減される。そのため、パーティクルの発生を低減することが可能となる。
第１の磁石１５および第２の磁石２５として、搬送方向において連続した磁石を配置してもよいし、それぞれキャリア６の搬送方向に複数個の磁石を所定の間隔で配置してもよい。
また、本実施形態では、キャリア搬送機構として、磁気ネジ２７と磁石群１７との磁気作用による方法を挙げたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、モータ等の回転駆動源による回転運動をラック及びピニオン等の機構を用いて直線運動に変換する方法やリニアモータを用いる方法でも構わない。
尚、キャリア搬送機構として磁気ネジ方式を採用した場合、磁気ネジ２７と磁石群１７の吸着力が作用するため、キャリア６の重量のほかに磁気ネジ２７と磁石群１７の吸着力がガイドローラ２２に加わる。
次に、図３、図４及び図５を参照して本発明に係る基板搬送装置の構成と制御方法を詳細に説明する。図３はゲートバルブ４ｂを介して連結された処理チャンバ２ａ、２ｂを水平方向から見た断面概略図、図４は処理チャンバ２ａを上方から見た断面概略図、図５は制御回路の構成を示すブロック図である。図３〜図５では図１、図２と同一部分には同一符号を付している。
本実施形態では、一例として、連結された処理チャンバ２ｂと処理チャンバ２ａとの間でキャリア６を搬送する例について説明する。図３に示すように、処理チャンバ２ａには停止位置にあるキャリア６の先端を検知するための第１停止位置センサ３０１、停止位置にあるキャリア６の後端を検知するための第２停止位置センサ３０５が設けられている。
第１停止位置センサ３０１と第２停止位置センサ３０５との間には、搬送中のキャリア６の先端を検知するためのセンサ３０３が設けられている。センサ３０３がキャリア６を検知すると、制御器であるプロセッサ５０１はゲートバルブ駆動部５０５にゲートバルブ４ｂの閉動作を指示する。なお、図３において一点鎖線で示すのは、キャリア６の先端がセンサ３０３で検知された時のキャリア６の位置を示すものである。
本実施形態では、センサ３０３がキャリア６を検知した時にゲートバルブ４ｂの閉動作を指示し、キャリア６が停止位置に到達する前にゲートバルブ４ｂの閉動作を開始する。センサ３０３の位置はセンサ３０３からの検知信号に応答してゲートバルブ４ｂが閉動作を開始した際にキャリア６の後端がゲートバルブ４ｂに衝突しないように位置が決められている。
図５に示すように、プロセッサ５０１には第１停止位置センサ３０１、第２停止位置センサ３０５、センサ３０３からの検知信号が提供される。プロセッサ５０１は上述のようにセンサ３０３からのキャリア６の検知信号に応じてゲートバルブ駆動部５０５にゲートバルブ４ｂの閉動作を指示する制御信号を出力する。
第１停止位置センサ３０１からのキャリアの先端の検知信号と、第２停止位置センサ３０５からのキャリアの後端の検知信号は、上述のようにプロセッサ５０１に提供される。これの２つの停止位置センサは、キャリア６が処理チャンバ内の停止位置に到達したことを確認するためのものである。キャリア６が停止位置に到達したことが検知されると、処理チャンバ２ａでは排気やガス導入等を行い、所定の処理を行う。この段階ではゲートバルブ４ｂは閉じている。
また、図５に示すようにプロセッサ５０１にモータ駆動部５０３が接続されている。モータ駆動部５０３は、キャリア６の搬送機構としての磁気ネジ２７を回転させるモータ（図示せず）を電気的に駆動する。モータ駆動部５０３はキャリア６を搬送した際に駆動完了信号をプロセッサ５０１に通知する。このモータとしては、例えば、サーボモータやステッピングモータ等が用いられる。
駆動完了信号は、処理チャンバ２ｂからキャリア６の搬送を開始してから処理チャンバ２ａの停止位置までキャリア６を搬送するまでの予め決められた作動時間、あるいはモータを駆動する予め決められたパルス数が経過した時にプロセッサ５０１に通知される。もちろん、プロセッサ５０１が作動時間、あるいはモータを駆動するパルス数を検知してもよい。プロセッサ５０１はこの駆動完了によりキャリアの停止位置までの搬送完了を認識する。上述のように第１、第２停止位置センサからの検知信号に基づいてキャリアが停止位置まで搬送されたことを検知するが、駆動完了と併せて、二重にキャリアの停止位置までの搬送を確認している。
処理チャンバ２ａは、図４に示すように、中央に一列に設けられた複数のガイドローラ２２と、ガイドローラ２２の両側に設けられたサイドローラ２８と、磁気ネジ２７に対してギアボックス４０９を介して接続されたシャフト４０５とを備えている。また、処理チャンバ２ａは、シャフト４０５の処理チャンバ２ａ側に設けられたベローズ４０７と、ガイドローラ２２に沿って搬送されるキャリア６を検知する第１停止位置センサ３０１、センサ３０３及び第２停止位置センサ３０５を備えている。
第１停止位置センサ３０１、センサ３０３及び第２停止位置センサ３０５は、それぞれ投光部と受光部とを含む光学式センサ（フォトインタラプタ）でありうる。投光部から受光部に向けて常時照射される光がキャリア６により遮断されることにより、キャリア６の位置を検知することができる。第１停止位置センサ３０１、センサ３０３、第２停止位置センサ３０５の投光部を、それぞれ３０１ａ、３０３ａ、３０５ａで示す。また、第１停止位置センサ３０１、センサ３０３、第２停止位置センサ３０５の受光部を、それぞれ３０１ｂ、３０３ｂ、３０５ｂで示す。
シャフト４０５は、処理チャンバ２ａの外で、回転力を発生する図示しないモータの回転軸に接続されている。このモータは、上述のようにモータ駆動部５０３によって駆動されることによりその回転軸を回転させる。ギアボックス４０９は、シャフト４０５の動力を磁気ネジ２７に伝達する。
処理チャンバは、例えば、スパッタ装置、反応性スパッタ装置、ＣＶＤ装置等のいずれかであって、図示していないが、排気ユニットと、アルゴンガスや反応性ガス（酸素、窒素等）を導入するガス導入ユニットを備えうる。
第１停止位置センサ３０１の投光部３０１ａと受光部３０１ｂは、第１ポート部４０１を介して図５のプロセッサ５０１と電気的に接続されている。同様に、センサ３０３の投光部３０３ａと受光部３０３ｂは、第１ポート部４０１を介して図５のプロセッサ５０１と電気的に接続されている。第２停止位置センサ３０５の投光部３０５ａと受光部３０５ｂは、第２ポート部４０２を介して図５のプロセッサ５０１と電気的に接続されている。プロセッサ５０１は、上述のようにセンサ３０３からの検知信号を確認すると、ゲートバルブ４ｂが閉動作をするようにゲートバルブ駆動部５０５に制御信号を出力する。
プロセッサ５０１は、モータ駆動部５０３からの駆動完了信号を受け取り、第１停止位置センサ３０１及び第２停止位置センサ３０５からの検知信号に基づいてキャリア６が停止位置にあることを確認する。このようにプロセッサ５０１が、駆動完了信号だけでなく、停止位置センサからの停止信号をも確認することは、マグネット搬送による脱調を検出するため有効である。
図６は従来のキャリア搬送を説明する図である。本発明と比較するため図６を比較例として説明する。比較例では図６（ａ）に示すように、処理チャンバ２ｂでの基板処理が終了すると、ゲートバルブ４ｂが開状態とされ、搬送機構によりキャリア６は処理チャンバ２ａに搬送される。これにより、図６（ｂ）に示すように、キャリア６は処理チャンバ２ａの停止位置に到達する。
次いで、図６（ｃ）に示すように、第１停止位置センサ３０１及び第２停止位置センサ３０５の検知信号に基づいてキャリア６が停止位置に到達したことが確認された後、ゲートバルブ４ｂが閉じられる。その後、処理チャンバ２ａにおいて真空排気処理、アルゴンガスや反応性ガスの導入処理が開始される。
図７は本発明に従ってセンサを用いてゲートバルブを制御する場合のキャリア搬送動作を説明する図である。図７（ａ）に示すように処理チャンバ２ｂでの基板処理が終了すると、ゲートバルブ４ｂが開状態とされ、図７（ｂ）に示すようにキャリア６は処理チャンバ２ａに搬送される。その際、センサ３０３によりキャリア６の先端が検知されると、図７（ｃ）に示すようにキャリア６が停止位置に到達する前にゲートバルブ４ｂは閉動作を開始する。
このように本実施形態では、センサからの検知信号に応答してキャリアが停止位置に到達する前にゲートバルブの閉動作を開始するため、ゲートバルブが閉じるまでの時間が早くなる。そのため、処理チャンバでの処理時間を短縮でき、スループット及び生産性を向上させることが可能となる。
センサ３０３の投光部３０３ａと受光部３０３ｂの間を遮断するキャリア６の部分であるセンサ遮光部６ａの配置位置は、キャリア６の先端部に限られるものではない。この遮光部６ａは、センサ３０３の投光部３０３ａと受光部３０３ｂの間を遮断した際に閉動作するゲートバルブ４ｂとキャリア６とが衝突しないように決定されたキャリア６の適所に配置されうる。センサ遮光部６ａがキャリア６の先端部に配置されない場合には、当該先端部からセンサ遮光部６ａに至るようにスリットが設けられうる。
また、キャリア６を処理チャンバ２ｂから処理チャンバ２ａへ搬送する場合の例を説明したが、その他の連結されたチャンバ間でキャリアを搬送する場合も全く同様の方法でゲートバルブの制御を行うことができる。
また、以上の実施形態においては、キャリアを検知するセンサとしてフォトインタラプタを用いてゲートバルブの閉動作の開始を制御することでスループットの向上を達成したが、本発明はこれに限定されるものではない。該センサは、例えば、近接センサや、物理的なスイッチによって構成されてもよい。或いは、該センサは、プロセッサ５０１によって実現されてもよい。具体的には、プロセッサ５０１は、モータ駆動部５０３の作動時間、即ち、モータ駆動部５０３の駆動により回転する磁気ネジ２７の作動時間（キャリア搬送開始からの作動時間）を測定し、その作動時間が予め設定した作動時間になった時にゲートバルブ４ｂの閉動作を指示することができる。プロセッサ５０１がセンサの機能を提供する場合、プロセッサ５０１は、本発明におけるセンサおよび制御器の双方を構成しうる。
その際、キャリア６の先端と後端が第１、第２停止位置センサ３０１、３０５で検知される前であって、キャリア６がゲートバルブ４ｂに衝突しない程度の予め設定した作動時間になったタイミングでゲートバルブ４ｂの閉動作を開始することができる。このようにキャリア搬送機構の作動時間に基づいてゲートバルブの閉動作を開始することにより、同様に処理チャンバでの処理時間を短縮することが可能となる。
更に、本発明は、センサ３０３から検知信号が出力され、且つ、キャリア搬送機構の作動時間が予め設定した作動時間になった時にゲートバルブの閉動作を開始してもよい。このように二重にキャリアが所定位置に到達したことを確認することで、装置の信頼性を更に向上させることができる。
また、キャリア搬送機構の作動時間としては、上述のようなサーボモータやステッピングモータ等のキャリア６の搬送機構としての磁気ネジ２７を回転させるモータを駆動するパルス数をカウントすることで計測しても良い。
次に、本発明の基板搬送装置を磁気記録媒体の製造装置及び磁気記録媒体の製造方法に適用した場合について説明する。薄膜積層体の一例である磁気記録媒体について説明する。なお、本明細書において、「磁気記録媒体」という用語は、情報の記録、読み取りに磁気のみを用いるハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク等の光ディスク等に限定されない。例えば、磁気と光を併用するＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｏｐｔｉｃａｌ）等の光磁気記録媒体、磁気と熱を併用する熱アシスト型の記録媒体も含むものとする。
図８は、本発明の実施形態にかかる磁気記録媒体の製造装置及び磁気記録媒体の製造方法によって製造される磁気記録媒体（薄膜積層体）の一例を示す模式的な縦断面図である。本実施形態においては、垂直記録媒体に改良を加えたＥＣＣ（Ｅｘｃｈａｎｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）媒体を例示的に説明するが、本発明の趣旨はこの例に限定されない。例えば、一般的な垂直記録媒体、長手記録媒体、ビットパターンドメディア、熱アシスト型の記録媒体であってもよい。なお、本発明における電子デバイスとしては、この磁気記録媒体の他、ＭＲＡＭ、ＨＤＤなどが挙げられる。
図８に示すように、磁気記録媒体は、例えば、基板１００と、基板１００の両面あるいは片面上に順次積層された第１軟磁性層１０１ａ、スペーサー層１０２、第２軟磁性層１０１ｂ、シード層１０３、磁性層１０４、交換結合制御層１０５、第３軟磁性層１０６及び保護層１０７とから構成されている。
基板１００の材料としては、磁気記録媒体用基板として一般的に用いられているガラス、ＮｉＰメッキ膜が形成されたＡｌ合金、セラミックス、可曉性樹脂、Ｓｉ等の非磁性材料を用いることができる。本実施形態における基板１００は、中心に孔を有する円板状部材であるが、これに限定されるものではなく、例えば、矩形部材であってもよい。
基板１００上に形成される第１軟磁性層１０１ａは、磁気記録に用いる磁気ヘッドからの磁束を制御して記録・再生特性を向上するために形成することが好ましい層であるが、省略することもできる。この第１軟磁性層１０１ａの構成材料としては、例えば、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ、ＦｅＣｏＢＣｒを直上の膜に合わせて使用することができる。
スペーサー層１０２の材料としては、例えばＲｕ、及びＣｒを使用することができる。スペーサー層１０２上に形成される第２軟磁性層１０１ｂは、第１軟磁性層１０１ａと同様である。第１軟磁性層１０１ａと、スペーサー層１０２と、及び第２軟磁性層１０１ｂとにより、軟磁性下地膜（Ｓｏｆｔ ｕｎｄｅｒｌａｙｅｒ）が構成される。
この軟磁性下地膜の上に形成されているシード層１０３は、磁性層１０４の結晶配向性、結晶粒径、粒径分布、粒界偏析を好適に制御するために磁性層１０４の直下に形成されることが好ましい層である。シード層１０３の材料としては、例えば、ＭｇＯ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｐｔ，およびＰｄを採用することができる。
磁気記録層５は、Ｋｕ値の大きな磁性層１０４と、交換結合制御層１０５と、及びＫｕ値の小さな第３軟磁性層１０６とを含む。
シード層１０３の上に形成されている、Ｋｕ値の大きな磁性層１０４は、磁気記録層全体のＫｕ値を担う層であり、Ｋｕ値ができるだけ大きい材料であることが好ましい。磁化容易軸が基板面に対して垂直な材料で、このような性能を示す材料として、強磁性粒子が酸化物の非磁性粒界成分によって分離された構造であるものを使用することができる。例えば、ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２、ＣｏＰｔ−ＳｉＯ２など、少なくともＣｏＰｔを含む強磁性材料に、酸化物を添加したものを使用することができる。また、他の材料としては、Ｃｏ５０Ｐｔ５０、Ｆｅ５０Ｐｔ５０、及びＣｏ５０−ｙＦｅｙＰｔ５０を使用してもよい。
磁性層１０４の上に形成されている交換結合制御層１０５は、結晶質の金属若しくは合金と、酸化物とを含む。そして、結晶質となる金属或いは合金の材料としては、例えば、Ｐｔ若しくはＰｄ、或いはそれらの合金を用いることができる。結晶質の合金としては、例えば、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅから選ばれた元素と非磁性の金属との合金も用いることができる。
磁性層１０４と第３軟磁性層１０６との交換結合力の強さは、交換結合制御層１０５の膜厚を変化させることにより、最も簡単に制御することができる。膜厚としては、例えば、０．５〜２．０ｎｍとすることが望ましい。
交換結合制御層１０５の上に形成されている第３軟磁性層１０６は、磁化反転磁界を低減させる役割を主に担うため、Ｋｕ値ができるだけ小さい材料が好ましい。この材料としては、例えば、Ｃｏ、ＮｉＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ又はＣｏＣｒＰｔＢを使用することができる。
第３軟磁性層１０６の上に形成されている保護層１０７は、ヘッドと媒体表面の接触による損傷を防ぐために形成されるものである。保護層１０７としては、例えば、Ｃ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２等の単一成分またはそれぞれを主成分とし、これに添加元素を含有させた膜を使用することができる。
次に、本発明の実施形態にかかる磁気記録媒体の製造方法で用いる薄膜形成装置（以下、「磁気記録媒体製造装置」ともいう）について説明する。図９は、本発明の実施形態にかかる磁気記録媒体製造装置の一例を示す模式図である。図１０は磁気記録媒体の製造方法の流れを説明するフロー図である。
図９に示すように、磁気記録媒体製造装置には、キャリア２に基板１００（図８）の搭載を行うロードロックチャンバ８１、キャリア２から基板１００の回収を行うアンロードロックチャンバ８２、複数のチャンバ２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８が方形の輪郭に沿て配置されている。ロードロックチャンバ８１、チャンバ２０１〜２１８、アンロードロックチャンバ８２に沿って搬送路が形成されている。搬送路には、基板１００を搭載可能な、複数のキャリア２が設けられている。各チャンバにおいて処理に要する処理時間（タクトタイム）は、予め決められており、この処理時間（タクトタイム）が経過すると、キャリア２は、順次、次のチャンバに搬送されるように構成されている。 なお、ロードロックチャンバ８１、アンロードロックチャンバ８２、複数のチャンバ２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８の各チャンバは、本発明における処理チャンバ２ａに相当し、キャリアを検知するセンサ３０３、第１停止位置センサ３０１、及び第２停止位置センサ３０５を備えている。
磁気記録媒体製造装置が１時間あたり約１０００枚の基板を処理するためには、１つのチャンバにおけるタクトタイムは、約５秒以下、望ましくは約３．６秒以下となる。
ロードロックチャンバ８１、アンロードロックチャンバ８２、及びチャンバ２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８の各々は、専用又は兼用の排気系によって排気可能な真空チャンバである。ロードロックチャンバ８１、アンロードロックチャンバ８２、及びチャンバ２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８の各々の境界部分には、ゲートバルブ（不図示）が設けられている。
具体的には、磁気記録媒体製造装置のチャンバ２０１は、基板１００に第１軟磁性層１０１ａを形成する。方向転換チャンバ２０２は、キャリア２の搬送方向を転換する。チャンバ２０３は、第１軟磁性層１０１ａ上にスペーサー層１０２を形成する。チャンバ２０４は、スペーサー層１０２上に第２軟磁性層１０１ｂを形成する。チャンバ２０５は、第２軟磁性層１０１ｂ上にシード層１０３を形成する。方向転換チャンバ２０６は、キャリア２の搬送方向を転換する。また、磁気記録媒体製造装置は基板１００を予め加熱するためのプレヒート用のチャンバ２０７（第１加熱チャンバ）と、チャンバ２０８（第２加熱チャンバ）と、を有する。更に、チャンバ２０９はシード層１０３を形成することが可能である。
チャンバ２１０は、シード層１０３上に磁性層１０４を形成するためのスパッタ装置として機能することが可能である。冷却チャンバ２１１は、磁性層１０４が形成された基板１００を冷却する。方向転換チャンバ２１２はキャリア２の方向を転換する。冷却チャンバ２１３は、基板１００を冷却する。チャンバ２１４は、磁性層１０４上に交換結合制御層１０５を形成する。チャンバ２１５は交換結合制御層１０５上に第３軟磁性層１０６を形成する。方向転換チャンバ２１６は、キャリア２の方向を転換する。チャンバ２１７、及び２１８は、保護層１０７を形成する。
シード層１０３を形成するためのチャンバ２０９には、２つのターゲットが互いに対向して設けられている。これにより、基板１００の両面に対してシード層１０３を成膜することができる。シード層１０３を成膜するためのターゲット材料としては、例えば、Ｃｒ，ＭｇＯ，Ｐｔ又はＰｄを使用することができる。なお、チャンバ２０９、２１０、及び２１１には、チャンバ内を真空状態にするためのターボ分子ポンプ（以下、「ＴＭＰ」と称す）が接続されている。
チャンバ２１０は、スパッタ装置として機能し、チャンバ２１０内に設けられたターゲット物質のスパッタリングにより、基板に磁性層１０４を成膜する。
第１ターゲット４２ａ、第３ターゲット４２ｂ、第２ターゲット４３ａ及び第４ターゲット４３ｂの材料としては、前述した磁性層の材料であればよく、例えば、ＣｏＰｔＣｒ−ＳｉＯ２、ＣｏＰｔ−ＳｉＯ２など、少なくともＣｏＰｔを含む強磁性材料に、酸化物を添加したものを使用することができる。また、他のターゲット材料としては、Ｃｏ５０Ｐｔ５０、Ｆｅ５０Ｐｔ５０、及びＣｏ５０−ｙＦｅｙＰｔ５０を使用してもよい。
磁気記録媒体製造装置が１時間あたり約１０００枚の基板を処理するためには、１つのチャンバにおけるタクトタイムは、上述のように約５秒以下、望ましくは約３．６秒以下となる。
次に、図８、図１０を参照して、本発明の実施形態にかかる磁気記録媒体製造装置を用いた磁気記録媒体の製造方法について説明する。
ステップＳ５０１において、ロードロックチャンバ８１に基板を搬入し、不図示の基板搬送ロボットにより、基板をキャリア２に搭載する。
次にステップＳ５０２において、ロードロックチャンバ８１内で、基板に付着した汚染物質や水分を取り除くため、基板を所定温度Ｔ１（約１００度）まで加熱する。
ステップＳ５０３において、軟磁性下地膜（Ｓｏｆｔ ｕｎｄｅｒｌａｙｅｒ）を成膜する。具体的には、チャンバ２０１で第１軟磁性層１０１ａを成膜し、チャンバ２０３でスペーサー層１０２（厚さは０．７〜２ｎｍ）を成膜し、チャンバ２０４で第２軟磁性層１０１ｂを成膜する。
ステップＳ５０４においては、チャンバ２０７（第１加熱チャンバ）及びチャンバ２０８（第２加熱チャンバ）に基板を順次搬送して、ステップＳ５０３で加熱された温度Ｔ１（約１００度）より高い温度Ｔ２（約４００℃〜７００℃）まで、基板を加熱する。これは、この後、磁性層１０４を成膜する際に、磁気記録層の磁気異方性を高めるための準備工程である。磁気記録媒体製造装置において、スループットの向上のため、一つのチャンバ内の処理時間（タクトタイム）は制限されている。この限られた時間内に、磁性層１０４を成膜するチャンバ２１０において、磁性層１０４の磁気異方性を高めるために必要な温度まで、加熱するのは難しい。そのため、磁気記録媒体製造装置は、プレヒート（予備加熱）用として、チャンバ２０７（第１加熱チャンバ）及びチャンバ２０８（第２加熱チャンバ）とを備えている。磁気記録媒体製造装置において、チャンバ２０７（第１加熱チャンバ）及びチャンバ２０８（第２加熱チャンバ）は、予備加熱手段として機能する。
磁性層１０４を成膜するチャンバ２１０まで基板を搬送するまでに、基板の温度が低下してしまうことを考慮して、チャンバ２０７（第１加熱チャンバ）及びチャンバ２０８（第２加熱チャンバ）では、チャンバ２１０で磁気異方性を高めるために必要な温度以上に加熱（予備加熱）しておく必要がある。しかし、加熱しすぎると、ガラス製の基板は、塑性変形を起こし、基板がキャリア２から落下するなどの問題を引き起こす危険性がある。そのため、チャンバ２０７（第１加熱チャンバ）及びチャンバ２０８（第２加熱チャンバ）では、ガラス製の基板が塑性変形を起こさない程度の温度、例えば６００℃、までの加熱が好適である。
ステップＳ５０５において、磁性層１０４の結晶特性を好適に制御するため、シード層１０３を形成する。なお、シード層１０３の形成は、ステップＳ５０４の加熱工程の前に、チャンバ２０５で行っても良い。
ステップＳ５０６において、磁性層１０４を成膜するためのチャンバ２１０に基板を搬送して、基板を所定の温度Ｔ３（約４００℃〜６００℃）まで加熱しながら磁性層１０４を成膜する。ここでは、前述したようにチャンバ２１０により、基板を均一に加熱しながら磁性層１０４の成膜を行う。
ステップＳ５０７において、冷却チャンバ２１１、冷却チャンバ２１３に基板を順次搬送して、保護層１０７を成膜するのに最適な温度まで、基板を冷却する。保護層１０７としてカーボンを成膜する場合、例えば、約２００℃以下まで、基板を冷却する必要がある。
その後、ステップＳ５０８において、ＣＶＤ用のチャンバ２１７及びチャンバ２１８に基板を搬送して、ＣＶＤ法により、カーボンの保護層１０７を成膜する。
なお、磁性層１０４と保護層１０７との間に、チャンバ２１４で極薄の交換結合制御層１０５を形成してもよい。基板を冷却後で、かつ保護層１０７の前に、チャンバ２１５で第３軟磁性層１０６を形成してもよい。
そして、最後にステップＳ５０９において、アンロードロックチャンバ８２において、キャリア２から基板を取り外し、基板をアンロードする。
１ ロードロックチャンバ
２ａ、２ｂ、２ｃ 処理チャンバ
３ ロードロックチャンバ
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ ゲートバルブ
５ 基板
６ キャリア
１２ ホルダ部
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ クランプ
１３ ガイドレール部
１３ａ 溝
１５ 第１の磁石
１６、２４ 磁気ヨーク
１７ 磁石群
２１ キャリア支持機構
２２ ガイドローラ
２８ サイドローラ
２５ 第２の磁石
２７ 磁気ネジ
３０１ 第１停止位置センサ
３０１ａ、３０３ａ、３０５ａ 投光部
３０１ｂ、３０３ｂ、３０５ｂ 受光部
３０３ センサ
３０５ 第２停止位置センサ
４０５ シャフト
４０７ ベローズ
４０９ ギアボックス
５０１ プロセッサ
５０３ モータ駆動部
５０５ ゲートバルブ駆動部
２ａ、２ｂ、２ｃ 処理チャンバ
３ ロードロックチャンバ
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ ゲートバルブ
５ 基板
６ キャリア
１２ ホルダ部
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ クランプ
１３ ガイドレール部
１３ａ 溝
１５ 第１の磁石
１６、２４ 磁気ヨーク
１７ 磁石群
２１ キャリア支持機構
２２ ガイドローラ
２８ サイドローラ
２５ 第２の磁石
２７ 磁気ネジ
３０１ 第１停止位置センサ
３０１ａ、３０３ａ、３０５ａ 投光部
３０１ｂ、３０３ｂ、３０５ｂ 受光部
３０３ センサ
３０５ 第２停止位置センサ
４０５ シャフト
４０７ ベローズ
４０９ ギアボックス
５０１ プロセッサ
５０３ モータ駆動部
５０５ ゲートバルブ駆動部
Claims (6)
- ゲートバルブを介して連結されたチャンバと、
前記ゲートバルブを開状態にして前記チャンバ間でキャリアを搬送路に沿って搬送する搬送機構と、
前記キャリアが前記チャンバの停止位置に到達する前に前記キャリアを検知するセンサと、
前記センサからの検知信号に基づき前記ゲートバルブに閉動作を開始させる制御器と、
を有することを特徴とする基板搬送装置。 - 前記チャンバの停止位置における前記キャリアの先端と後端をそれぞれ検知する第１停止位置センサと第２停止位置センサを更に備え、
前記センサは前記第１停止位置センサと前記第２停止位置センサとの間であって、前記ゲートバルブが閉じる際に前記キャリアが前記ゲートバルブに衝突しない位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送装置。 - ゲートバルブを介して連結されたチャンバと、
前記ゲートバルブを開状態にして前記チャンバ間でキャリアを搬送路に沿って搬送する搬送機構と、
前記搬送機構の作動時間に基づき前記キャリアが前記チャンバの停止位置に到達する前に前記ゲートバルブに閉動作を開始させる制御器と、
を有することを特徴とする基板搬送装置。 - 前記制御器は、前記搬送機構を駆動するためのモータを駆動するパルス数をカウントすることによって前記搬送機構の作動時間を計測することを特徴とする請求項３に記載の基板搬送装置。
- ゲートバルブを介して連結されたチャンバと、
前記ゲートバルブを開状態にして前記チャンバ間でキャリアを搬送路に沿って搬送する搬送機構と、
前記キャリアが前記チャンバの停止位置に到達する前に前記ゲートバルブに閉動作を開始させる制御器と、
を有することを特徴とする基板搬送装置。 - 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板搬送装置を含む製造装置を用いて磁気記録媒体を製造することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
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