具有維持加熱器的雙單側(cè)濺射腔的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有加熱器腔和雙單側(cè)濺射腔的磁盤處理系統(tǒng)，其中單側(cè)濺射腔每個具有維持加熱器。
【專利說明】具有維持加熱器的雙單側(cè)濺射腔
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文中描述的實施例涉及磁盤處理系統(tǒng)的領(lǐng)域，并具體涉及磁盤處理系統(tǒng)、加熱器腔、和具有維持加熱器的雙單側(cè)濺射腔。
【背景技術(shù)】
[0002]為了實現(xiàn)硬盤驅(qū)動器介質(zhì)的面密度增加，EMAR能量輔助磁記錄(EAMR)是在當前的垂直磁記錄(PMR)介質(zhì)之后正在開發(fā)的下一代介質(zhì)。在EAMR中，局部地加熱記錄介質(zhì)，從而降低在寫操作期間的磁材料的矯頑磁性。然后迅速冷卻局部區(qū)域，從而保留寫信息。這允許使用具有高矯頑磁性磁材料的磁寫頭。局部區(qū)域的加熱可以通過例如熱或熱源實現(xiàn)，例如激光器。
[0003]為了生成良好質(zhì)量的EMAR介質(zhì)，需要高溫處理。在傳統(tǒng)的EMAR和PMR處理中，介質(zhì)是單獨加熱的和濺射在不同的腔。更具體地，在介質(zhì)磁盤進入不同的濺射腔之前在第一腔將介質(zhì)磁盤加熱到某溫度，從而利用所需膜沉積。然而，在離開加熱器腔之后磁盤開始冷卻，和當膜沉積在濺射腔時繼續(xù)冷卻。
[0004]在制造磁記錄次的過程中使用不同的處理系統(tǒng)。一個處理系統(tǒng)是Anelva磁盤濺射系統(tǒng)。Anelva濺射系統(tǒng)是雙側(cè)處理系統(tǒng)，其中在每個腔中同時處理磁盤的兩側(cè)。圖1是傳統(tǒng)的雙側(cè)磁盤處理系統(tǒng)110的橫截面頂視圖，其中裝載在載體內(nèi)的兩個磁盤101傳輸?shù)郊訜崞髑?10，利用在磁盤101的相對側(cè)上的加熱器112和114加熱磁盤101的兩側(cè)。磁盤301隨后傳輸?shù)诫p面濺射沉積腔120，利用在磁盤101的相對側(cè)上的濺射組件122和124將濺射材料沉積在磁盤101的兩側(cè)上。
[0005]如圖2中所示，磁盤101的溫度在加熱器腔110中上升(一部分由于在每個側(cè)面上的第一加熱元件，另一部分由于在每個側(cè)面上的第二加熱元件)，然后磁盤一離開加熱器腔110就開始冷卻。盡管在濺射期間濺射腔120提供加熱，但是磁盤的溫度在沉積處理期間繼續(xù)下降。溫度下降可以導(dǎo)致消極地影響介質(zhì)性能的不同濺射膜特性。

【發(fā)明內(nèi)容】
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]本發(fā)明僅通過實例而非限制示出，在附圖中:
[0007]圖1是傳統(tǒng)的磁盤濺射系統(tǒng)的截面頂視圖。
[0008]圖2是在利用圖1的傳統(tǒng)磁盤處理系統(tǒng)處理期間的磁盤溫度的曲線圖。
[0009]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有兩個單側(cè)沉積腔的磁盤處理系統(tǒng)的橫截面頂視圖，其中每個腔具有維持加熱器。
[0010]圖4是根據(jù)一個實施例的單側(cè)沉積腔的截面頂視圖。
[0011]圖5是根據(jù)另一個實施例的單側(cè)沉積腔的截面頂視圖。
[0012]圖6是根據(jù)一個實施例的單側(cè)沉積腔的截面?zhèn)纫晥D。[0013]圖7是磁盤溫度與維持加熱器電功率的曲線圖。
[0014]圖8是處理磁盤的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0015]在本文中參考附圖描述方法的實施例。然而，在沒有一個或多個具體細節(jié)的情況下或結(jié)合其他已知的方法、材料、和裝置實踐特定的實施例。在下面的描述中，闡述用于提供透徹理解的許多具體細節(jié)，例如具體材料、尺寸、和處理參數(shù)等。在其他情況中，為了避免不必要地模糊要求的主題，未詳細描述眾所周知的制造過程和設(shè)備。本說明書的“一個實施例”是指結(jié)合實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、材料、或特性包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此，在本說明書中的不同地方的術(shù)語“在一個實施例中”不一定指相同的實施例。而且，在一個或多個實施例中特定的特征、結(jié)構(gòu)、材料、或特性可以通過任何合適的方式組合起來。
[0016]描述具有加熱器腔和雙單側(cè)濺射腔的磁盤處理系統(tǒng)的實施例，其中每個單側(cè)濺射腔具有維持加熱器。在一個實施例中，磁盤處理系統(tǒng)包括三個腔。第一腔包括布置在腔的相對側(cè)的兩個加熱器，用于將磁盤加熱到某溫度。第二腔包括與加熱器相對的濺射組件。濺射組件將膜沉積在磁盤的一側(cè)上，而加熱器維持磁盤的溫度。第三腔還包括與加熱器相對的濺射組件，但是倒置，因此噴射組件將膜沉積在磁盤的另一面，而加熱器維持磁盤的溫度。
[0017]在每個濺射腔中的加熱器維持在磁盤傳輸至腔和濺射處理期間的磁盤溫度。這樣，加熱器可以稱為維持加熱器。相比之下，在第一腔內(nèi)的加熱器用于在磁盤傳輸至濺射腔之前使磁盤到達或接近(高于或低于)濺射操作所需的溫度，這樣，該加熱器可以稱為“預(yù)加熱器”，因為加熱器在所需溫度執(zhí)行濺射的腔中執(zhí)行加熱之前加熱磁盤。維持在傳輸和濺射膜用作EAMR介質(zhì)的記錄層期間的近似恒定溫度可以有助于生成高質(zhì)量的EAMR沉積膜，因而，提高在可以實現(xiàn)的其他記錄性能改進之間的超過Idb的膜的信噪比(SNR)。
[0018]在一個實施例中，護罩固定在護罩托架上和安裝在濺射腔內(nèi)的加熱元件前面。該護罩可以防止濺射材料的膜沉積在加熱元件上。此外，護罩還可以提供均勻的熱給磁盤，因為為了保持高溫度和高加熱速率磁盤是隔熱的。
[0019]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有兩個單側(cè)沉積腔的磁盤處理系統(tǒng)的橫截面頂視圖，其中每個腔具有維持加熱器。磁盤處理系統(tǒng)300包括第一腔300、第二腔320、和第三腔330。磁盤301運載和傳輸經(jīng)過三個腔310、320、和330。由Intevac和Anelva制造的磁盤載體和傳輸系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是眾所周知的，因此，本文中不再提供進一步的細節(jié)。
[0020]當在第一腔310中時,磁盤301的兩個面都暴露給預(yù)加熱器。第一側(cè)暴露給第一預(yù)加熱器312和相對的第二側(cè)暴露給第二預(yù)加熱器314。一旦磁盤301到達某溫度，磁盤301傳輸至第二腔320。
[0021]當在第二腔320時，磁盤301的第一側(cè)暴露給濺射組件322和第二側(cè)暴露給維持加熱器324。濺射組件322將膜沉積在磁盤301的第一側(cè)上和維持加熱器324維持在第一腔310中到達的溫度。一旦已經(jīng)濺射磁盤301的第一側(cè)，磁盤301就傳輸至第三腔330。
[0022]當在第三腔330中時，磁盤301的第二側(cè)暴露于濺射組件334，和第一側(cè)暴露于維持加熱器332。濺射組件334將膜沉積在磁盤301的第二側(cè)上，和維持加熱器332維持在第一腔310中達到的溫度。一旦已經(jīng)濺射磁盤301，磁盤301就傳輸離開第三腔330。
[0023]在圖3中，所示腔具有兩個加熱器和在每個側(cè)面的減少組件，用于一次處理在每個腔內(nèi)的兩個磁盤。在可選的實施例中，腔可以構(gòu)造為一次處理一個磁盤或一次處理不只一個磁盤，在每個側(cè)面上具有相對應(yīng)的加熱器和濺射組件。
[0024]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的第二腔320的橫截面頂視圖。理解的是，可以相似地布置第三腔330。第二腔320包括布置在腔的一個側(cè)面上的具有濺射目標的濺射組件322，例如鐵鉬合金(FePt)，和布置在腔的相對面上的維持加熱器324，因此通過載體彈簧412固定磁盤301的載體410可以穿過在濺射組件322和維持加熱器324之間的腔320。
[0025]在一個實施例中，維持加熱器324包含石墨加熱元件?；蛘撸渌愋偷募訜嵩梢杂糜诰S持加熱器324，例如，熱解氮化硼(PBN)、紅外線(IR)照明器、或其他加熱元件。維持加熱器324的加熱功率由控制器調(diào)節(jié)，控制功率到維持加熱器324的傳輸(或其加熱元件)。加熱器的部件，例如控制器，在本領(lǐng)域中是眾所周知的，因此不提供詳細說明。在一個實施例中，維持加熱器324提供在0.1kw到12kw范圍內(nèi)的功率?；蛘?，可以使用其他功率設(shè)置和還可以取決于使用的加熱器的類型。
[0026]在所示的實施例中，腔320包括護罩430。因為磁盤可以包括中心孔，在磁盤的外直徑(OD)和載體410的內(nèi)直徑(ID)之間存在間隙(如圖6中所示)，因此濺射材料可以沉積在加熱元件上。沉積的材料可以損傷維持加熱器324和降低維持加熱器324的加熱效率。在所示的實施例中，護罩430固定在維持加熱器324和載體410之間。該護罩430可以防止濺射材料的膜沉積在維持加熱器324上。與此同時，護罩430還可以提供均勻的熱給磁盤301，因為為了保持高溫和高加熱速率磁盤是隔熱的。
[0027]護罩432可以由石墨、鑰、銅、或任何其他材料組成。在一個實施例中，護罩430是金屬。在另一個實施例中，護罩430不是金屬。在一個實施例中，護罩430的厚度在0.5毫米(mm) 3.5mm之間。在一個實施例中，在護罩430和載體410之間的距離是在1.5mm和IOmm之間，護罩430和維持加熱器324之間的距離是在Imm和12mm之間。為了完全保護維持加熱器324，護罩430可以大于維持加熱器324的暴露部分面積的表面積。相似地，護罩430可以具有大于磁盤301的面積的表面積。在其他實施例中，護罩430的表面積近似等于或小于磁盤301的面積。例如，護罩可以具有在磁盤301的外直徑的80%和120%之間的直徑?；蛘?，護罩430可以具有其他厚度、距離、表面積、和直徑。
[0028]護罩430可移除地或可替代地布置在護罩托架432內(nèi)。因此，一旦一定量的濺射材料已經(jīng)沉積在護罩430上，就可以容易地移除和替代護罩。進一步，由于使用的材料和設(shè)計的簡單性，護罩430的替換比維持加熱器324或加熱元件的替換廉價得多。
[0029]圖5是根據(jù)另一個實施例的第二腔320的橫截面頂視圖。磁盤301放置在載體內(nèi)和濺射組件322將薄膜沉積在磁盤301上。在濺射期間，在磁盤301的相對面上的維持加熱器324使磁盤維持在某一溫度。進一步，護罩320防止維持加熱器遭受由濺射組件322伸出的材料的影響。在一個實施例中，如圖5中所示，磁盤301比濺射組件322更接近護罩430和維持加熱器324。在其他實施例中，磁盤比護罩430和維持加熱器324更接近濺射組件322或在濺射組件322和護罩430之間等距或在濺射組件322和維持加熱器324之間等距。[0030]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的從濺射組件322的視角來看第二腔320的橫截面?zhèn)纫晥D。如上所述，磁盤301通過載體410傳輸?shù)胶碗x開第二腔320。磁盤301通過一個或多個載體彈簧412支撐在載體310中。因為磁盤301具有中心孔303，以及因為在磁盤的外直徑(OD)和載體410的內(nèi)直徑(ID)之間有間隙，所以來自濺射組件的某些濺射材料可以穿過磁盤301。在沒有護罩430的情況下，濺射材料在加熱器元件上的積聚可以引起維持加熱器324的效率變低。在該實施例中，護罩430放置在載體410和維持加熱器324之間，嘗試阻止減少材料沉積在加熱器324的加熱元件上。
[0031]圖7是磁盤溫度與維持加熱器電功率的曲線圖。盒子表明根據(jù)一個實施例的大約500度的預(yù)加熱溫度。三角形表示在傳輸和濺射沉積之后的溫度。當維持加熱器設(shè)定為零時，或缺少維持加熱器，如橢圓511所示，在傳輸和濺射沉積期間磁盤溫度從高于500度下降至高于400度。然而，當適當?shù)卦O(shè)定維持加熱器功率時,如橢圓521所示和在在大約0.7kw的情況下，在傳輸和濺射沉積期間磁盤溫度保持在大約500度。實際上，在一個實施例中，在傳輸和濺射沉積期間維持加熱器可以增加磁盤的溫度。
[0032]在濺射沉積期間維持合適的溫度可以具有許多優(yōu)勢。例如，介質(zhì)抗磁度可以提高到40% ;介質(zhì)抖動可以降低到2nm ;介質(zhì)wsSNR可以提高3或更高dB ;介質(zhì)dcSNR可以提高3或更高dB;介質(zhì)Dltl可以提高150或更高kfci ;和介質(zhì)濺射C-軸擴散Λ θ5(ι可以降低0.8_1.0 度。
[0033]圖8是處理磁盤的方法的流程圖。在方框610中，方法600開始，將第一腔的磁盤加熱到第一溫度。第一溫度，例如，可以是500攝氏度。第一溫度還可以是高于或低于500攝氏度的其他溫度。由布置在第一腔的相對面上的第一加熱器和第二加熱器從兩個面加熱磁盤。因此，加熱磁盤包括利用第一加熱器和第二加熱器加熱磁盤的兩個面。
[0034]接著，在方框620中，磁盤從第一腔傳輸?shù)降诙?。當在第二腔時，在方框630中，加熱磁盤同時只將第一材料濺射到磁盤的第一側(cè)。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的傳輸和方框630的加熱和派射期間,根據(jù)本發(fā)明的一個實施例磁盤維持在第一溫度的+/-5%范圍內(nèi)。
[0035]磁盤可以由加熱元件加熱和材料可以由濺射組件濺射。在一個實施例中，方法進一步包括保護加熱元件免受由濺射組件濺射的材料影響。例如，防護可以通過利用可移除地耦合防護托架的石墨護罩執(zhí)行。
[0036]接著,在方框640中,磁盤從第一腔傳輸?shù)降诙?。當在第三腔時，在方框650中，加熱磁盤同時只將第二材料濺射到磁盤的第二側(cè)。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的傳輸和方框650的加熱和派射期間,根據(jù)本發(fā)明的一個實施例磁盤維持在第一溫度的+/-5%范圍內(nèi)。
[0037]盡管以上可以關(guān)于用于記錄介質(zhì)記錄儲層的FePt的物理氣相沉積(PVD)濺射討論了實施例，但是應(yīng)當注意，在可選的實施例中，可以使用其他類型的濺射操作和濺射材料。應(yīng)當進一步注意到，本文中討論的裝置和方法可以用于生成不同于EAMR的其他類型的介質(zhì)層和介質(zhì)類型。在可選的實施例中，例如，本文中討論的裝置和方法可以結(jié)合非-EAMR介質(zhì)使用，例如PMR介質(zhì)。
[0038]本文中使用的術(shù)語“以上”、“以下”、和“之間”和“在...上”是指一個介質(zhì)層關(guān)于
其他層的相對位置。同樣地，例如，布置在另一個層上方或下方的一個層可以直接接觸其他層或可以具有一個或多個中間層。而且，布置在兩個層之間的一個層可以直接接觸兩個層或可以具有一個或多個中間層。相比之下，第二層“上”的第一層直接接觸第二層。此外，假設(shè)在不考慮襯底的絕對方位的情況下，相對于襯底執(zhí)行操作，提供一個層關(guān)于其他層的相對位置。
[0039]在前述的說明中，已經(jīng)參考具體的示例性實施例描述本發(fā)明。然而，明顯的是，在不偏離相關(guān)權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的更廣保護范圍的情況下，可以作出不同的改進和改變。例如，盡管已經(jīng)以具體順序描述了本發(fā)明方法的實施例的步驟，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，描述的某些步驟可以同時、以重疊的時間幀、和/或與本文中所述和要求的順序不同的順序執(zhí)行，在本發(fā)明的實施例范圍內(nèi)。因此，說明書和附圖視為說明性的而非限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種磁盤處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含: 第一腔，其包含布置在所述第一腔內(nèi)的相對側(cè)的第一加熱器和第二加熱器； 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側(cè)內(nèi)的用于濺射磁盤的第一側(cè)的第一濺射組件；和 固定在所述第一側(cè)相對的第二腔的第二側(cè)內(nèi)的第三加熱器；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側(cè)內(nèi)的第四加熱器，所述第三腔的第一側(cè)和所述第二腔的第一側(cè)是相同的；和 固定在所述第一側(cè)相對的所述第三腔的第二側(cè)內(nèi)的第二濺射組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第二腔和第三腔包含: 所述腔內(nèi)的各個加熱器的加熱元件；和 布置在所述加熱元件和所述腔內(nèi)的各個濺射組件之間的護罩。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述護罩是由包含石墨的材料構(gòu)造。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述護罩可移除地耦合護罩托架。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述護罩具有的第一表面積大于構(gòu)造為利用載體布置在所述護罩和所述濺射組件之間的磁盤的第二表面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述護罩具有的直徑在磁盤的外直徑的80%到120%的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述護罩托架構(gòu)造為固定護罩距離加熱元件一距離，其中所述距離是在Imm到12mm的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中當利用載體定位在所述腔中時，所述護罩托架構(gòu)造為固定護罩距離所述磁盤一距離，其中所述距離是在1.5mm到IOmm的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述護罩具有的厚度在0.5mm到3.5mm的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述加熱元件包含石墨。
11.一種磁盤處理方法,所述方法包含: 將第一腔中的磁盤加熱到第一溫度，所述第一腔包含布置在所述第一腔內(nèi)的相對側(cè)上的第一加熱器和第二加熱器； 將所述磁盤從第一腔傳輸?shù)降诙唬? 加熱所述第二腔中的磁盤，同時只將第一材料濺射到所述磁盤的第一側(cè)，其中所述磁盤在傳輸?shù)剿龅诙缓驮谒龅诙恢袨R射的傳輸和濺射期間維持在所述第一溫度的+/-5% 內(nèi)； 將所述磁盤從所述第二腔傳輸?shù)降谌唬? 加熱所述第三腔中的磁盤，同時只將第二材料濺射到與所述第一側(cè)相對的所述磁盤的第二側(cè)，其中所述磁盤在傳輸?shù)剿龅谌缓驮谒龅谌恢袨R射期間維持在所述第一溫度的+/-5%內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一溫度高于500攝氏度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一材料和第二材料包含F(xiàn)ePt。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中加熱包含利用布置在所述磁盤的第一側(cè)相對的第二側(cè)中的加熱器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中加熱進一步包含為加熱器提供在0.1kw到12kw范圍的功率。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中加熱器包含加熱元件，以及其中所述方法進一步包含防止濺射所述加熱元件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中利用可移除地耦合護罩托架的護罩執(zhí)行防護，以及其中所述護罩托架構(gòu)造為固定護罩距離所述磁盤1.5mm到IOmm范圍內(nèi)的距離。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述護罩具有的直徑在所述磁盤的外直徑的80%到120%的范圍內(nèi)。
19.一種磁盤處理系統(tǒng),所述系統(tǒng)包含: 用于將第一腔中的磁盤加熱到第一溫度的裝置； 用于將所述磁盤從所述第一腔傳輸?shù)降诙坏难b置； 用于在所述第二腔中只將第一材料濺射到所述磁盤的第一側(cè)同時使所述磁盤在傳輸?shù)剿龅诙缓驮谒龅诙恢袨R射期間維持在所述第一溫度的+/-5%內(nèi)的裝置； 用于將所述磁盤從第二腔傳輸?shù)降谌坏难b置的裝置； 用于只將第二材料濺射到所述磁盤的第一側(cè)相對的第二側(cè)上同時使所述磁盤在傳輸?shù)剿龅谌缓驮谒龅谌恢袨R射期間維持在所述第一溫度的+/-5%內(nèi)的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的磁盤處理系統(tǒng)，進一步包含用于防止濺射所述第二腔中的加熱元件的裝置?！?br> 【文檔編號】G11B5/851GK103594096SQ201310361550
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月17日
【發(fā)明者】C·B·易, H·劉, H·元, T·塔娜卡 申請人:西部數(shù)據(jù)傳媒公司