(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細構造デバイスの露出面上の境界層から粒子を払拭する方法において、
（Ａ）  前記露出面が洗浄流体に浸漬されるように、微細構造デバイスを取付具に固定する段階と、
（Ｂ）  前記露出面の上で弾発性装架部材に負荷スライダを取付け、前記負荷スライダと前記露出面との間に間隙を形成する段階と、
（Ｃ）  前記洗浄流体の前記間隙を通過する流れを、前記負荷スライダに隣接する前記露出面上の洗浄線に沿って付与し、前記境界層に乱れを発生し、前記境界層から粒子を離脱させる段階とを含む微細構造デバイスの露出面洗浄方法。
【請求項２】
請求項１に記載された方法において、
（Ｄ）  前記洗浄線にほぼ直角な運動線に沿って、前記負荷スライダに対して相対的に前記微細構造デバイスを運動させる段階を更に含む微細構造デバイスの露出面洗浄方法。
【請求項３】
前記露出面が、ディスクドライブに使用される微細構造デバイスの滑動面である請求項１に記載された微細構造デバイスの露出面洗浄方法。
【請求項４】
前記微細構造デバイスが、基板上の一群のディスクドライブヘッドを含む請求項３に記載された微細構造デバイスの露出面洗浄方法。
【請求項５】
前記弾発性装架部材が、前記露出面上の第一の位置から前記露出面を離れた第二の位置に動くことができる請求項３に記載された微細構造デバイスの露出面洗浄方法。
【請求項６】
前記洗浄流体の流れが、前記負荷スライダと前記露出面との間の相対運動によって生じる請求項１に記載された微細構造デバイスの露出面洗浄方法。
【請求項７】
前記洗浄流体の流れが、前記負荷スライダと前記露出面との間に配置され、加圧されたノズルによって発生せしめられる請求項１に記載された微細構造デバイスの露出面洗浄方法。
【請求項８】
前記洗浄流体が、洗浄中に、キャビテーションを十分に避けるための静圧を受けている流体である請求項１に記載された微細構造デバイスの露出面洗浄方法。
【請求項９】
微細構造デバイスの露出面上の境界層から粒子を払拭するのに適する装置において、
前記微細構造デバイスの固定に適する取付面を有する取付具と、
前記露出面を覆う洗浄流体と、
前記露出面の上に配置され、前記露出面との間に間隙を形成する負荷スライダと、
前記負荷スライダに結合された弾発性装架部材と、
前記負荷スライダに隣接する前記露出面上の洗浄線、
とを含み、前記洗浄線が前記洗浄流体の流れを受け、前記境界層に乱れを発生し、前記境界層から粒子を離脱させる微細構造デバイスの露出面洗浄装置。
【請求項１０】
前記洗浄線が、前記露出面上で、前記洗浄線に対してほぼ直角な線に沿って動く請求項９に記載された微細構造デバイスの露出面洗浄装置。
【請求項１１】
前記露出面が、ディスクドライブで使用する微細構造デバイスの滑動面である請求項９に記載された微細構造デバイスの露出面洗浄装置。
【請求項１２】
前記微細構造デバイスが、基板上の一群のディスクドライブヘッドを含む請求項９に記載された微細構造デバイスの露出面洗浄装置。
【請求項１３】
前記弾発性装架部材が、前記露出面上の第一の位置から前記露出面から離れた第二の位置に動くことができるようになっている請求項９に記載された微細構造デバイスの露出面洗浄装置。
【請求項１４】
前記洗浄流体の流れが、前記負荷スライダと前記露出面との間の相対運動によって発生せしめられるようになっている請求項９に記載された微細構造デバイスの露出面洗浄装置。
【請求項１５】
前記洗浄流体の流れが、前記負荷スライダと前記露出面との間に配置され、加圧されたノズルによって発生せしめられるようになっている請求項９に記載された微細構造デバイスの露出面洗浄装置。
【請求項１６】
前記洗浄流体が、洗浄中に、キャビテーションを十分に避けるための静圧を受ける流体である請求項９に記載された微細構造デバイスの露出面洗浄装置。
【請求項１７】
前記洗浄流体が空気である請求項９に記載された微細構造デバイスの露出面洗浄装置。
【請求項１８】
前記微細構造デバイスがシリコンウェーハを含む請求項９に記載された微細構造デバイスの露出面洗浄装置。
【請求項１９】
前記微細構造デバイスがガリウム砒素ウェーハを含む請求項９に記載された微細構造デバイスの露出面洗浄装置。
【請求項２０】
微細構造デバイスの露出面の境界層から粒子を払拭するのに適する装置において、
前記微細構造デバイスを、洗浄流体で覆われたその露出面にて、取付ける取付具と、前記微細構造デバイスとの間に間隙を形成するように配置された負荷スライダとの構成と、
前記負荷スライダに隣接する前記露出面上の洗浄線に沿う前記洗浄流体の流れを発生させ、前記境界層に乱れを発生し、前記境界層から粒子を離脱させる手段とを含む微細構造デバイスの露出面洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、ディスクドライブ記憶装置に係わり、とりわけ、ディスクドライブの製造に使用されるディスクおよびウェーハの洗浄に関するものである。
【０００２】
（発明の背景）
ディスクドライブ記憶装置には、ＬＣＤプレートのような高度技術装置に限らず、表面またはその近傍で損傷を受けやすい微細な機械的構造の前記表面が存在する。例えば、ディスクは、滑動ディスク面に薄い磁性材料層を有し、読み書きヘッドは、滑動ヘッド面に形成された各種の磁性部品および絶縁部品を有する。それらの滑動面に粒子が付着すると、粒子は滑動動作によって離脱して、滑動面の一方または両方の繊細な微細機械構造に損傷を与える可能性がある。
【０００３】
より大きな粒子を効果的に除去する洗浄技術がある。たとえば、研磨ヘッド、超音波およびメガ音波洗浄が用いられている。しかし、研磨ヘッドは、粒子を更に小さな粒子に分解し、それらがまた滑動面に付着する可能性がある。超音波洗浄またはメガ音波洗浄は、小さな粒子を除去するために相当高い圧力勾配を要し、容認できない電力量を使用しなければならないだろう。ディスクドライブの面密度が高くなるに従い、滑動部品間の臨界寸法が小さくなり、幾つかの適用例では５ｎｍに近づいている。洗浄工程中に、滑動面またはその近傍の微細機械構造に損傷を与えることなく、微細な機械的滑動面から極小粒子を洗い流すことのできる方法と装置が求められている。
【０００４】
（発明の概要）
ディスクドライブ用ディスクまたはヘッドのような微細構造デバイスの露出面の洗浄に適する方法と装置を開示する。この装置は、微細構造デバイスの受承に適する取付面を有する取付具を含む。露出面は、洗浄流体で覆われる。
【０００５】
弾発性装架部材に結合された負荷スライダは、露出面の上を飛行する。負荷スライダに隣接する露出面上で、洗浄線が洗浄流体流にさらされる。洗浄流体流は、微細構造デバイスと負荷スライダの間の相対運動で発生させるか、または、ノズルで発生させることができる。
【０００６】
その他の特徴と利点は、以下の詳細な説明および対応図面を注意深く読めば明らかになるだろう。
【０００７】
（詳細な説明）
以下に説明する具体例において、洗浄装置は、ディスクドライブスライダやディスクなどの微細構造デバイスの露出面から極小粒子を洗い流す。微細構造デバイスは、装置の取付面に固定され、洗浄流体が露出面を覆う。弾発性装架部材に取付けられた負荷スライダが、露出面上に配置される。負荷スライダに隣接する露出面上で、洗浄線が形成される。そして、洗浄線が洗浄流体の流れにさらされる。洗浄流体流は、微細構造デバイスと負荷スライダの間の相対運動で発生させるか、または、ノズルで発生させることができる。露出面上の境界層が、洗浄線位置で、洗浄流体流によって乱され、粒子が効率よく除去される。
【０００８】
図１に、ディスクドライブ記憶装置１００の具体例を示す。ディスクドライブ１００は、典型的には、微細構造形成技術によって被着させた複数の磁性材料層である記憶面１０６を有するディスク群（パック）１２６を含む。ディスク群１２６は、複数の積重ディスクを含み、読み書きヘッド組立体１１２は、各積重ディスク毎に読み書きトランスデューサまたはヘッド１１０を含む。ヘッド１１０は、一般に、微細構造形成技術で形成される。ディスク群１２６が、矢印１０７で示されるように、スピンまたは回転することで、読み書きヘッド組立体１１２が、ディスク群１２６の記憶面１０６上のデータを求めて異なる回転位置にアクセスできる。
【０００９】
読み書きヘッド組立体１１２は、矢印１２２で示すように、ディスク群１２６に対して半径方向に動かされ、ディスク群１２６の記憶面１０６上のデータを求めて異なる半径方向位置にアクセスする。一般に、読み書き組立体１１２の駆動は、ボイスコイルモータ１１８によって行われる。ボイスコイルモータ１１８は、軸１２０を中心として旋回するロータ１１６と、読み書きヘッド組立体１１２を動かすアーム１１４を含む。ディスクドライブ１００は、該ディスクドライブ１００の動作の制御、および、ディスクドライブに対するデータの授受のための電子回路１３０を含む。
【００１０】
一般に、ディスクドライブヘッド１００は、図示のとおり、ディスクドライブ１００の記憶面１０６の上を滑動する。かなり大きな寸法の粒子が両滑動面間に存在すると、滑動面の一方が動作中に損傷を受ける危険性が増す。最新のディスクドライブでは、臨界寸法がヘッド１１０と記憶面１０６の間で５ｎｍに接近している。粒子は、損傷を与える可能性があるので、ディスクドライブ１００を組み立てる前に滑動面から取り除く必要がある。以下、滑動面を洗浄するための方法および装置について、図２〜図７を見ながら説明する。
【００１１】
図２は、洗浄装置１３８の一部を示す。洗浄作業中、洗浄流体１４０が、微細構造デバイス１４４の露出面１４２の周囲および負荷スライダ１４６の周囲を流れる。洗浄流体１４０は、空気または乾燥窒素のような清浄ガス、または、洗浄液でよい。洗浄流体１４０は、比較的緩やかな速度で微細構造デバイス１４４上を流れ、以下で詳しく説明するように、粒子１４８が離脱すると運び去ってしまう。図２の洗浄装置は、微細構造デバイス１４４（または微細構造デバイスの一部分）をディスクドライブに取付ける前に、露出面１４２から極小粒子１４８を除去するために使用される。
【００１２】
微細構造デバイス１４４とは、ディスクまたは基板のような、一連のディスクドライブヘッドを伴なう滑動ディスクドライブ構成部品である。露出面１４２とは、ディスクドライブの組立て後、ディスクドライブの作動中に、他の面上を滑動する面のことである。露出面１４２は、ラッピング法、スパッタリング法、化学蒸着法、エピタキシー法、真空蒸着法などの微細構造形成技術によって形成される。微細構造形成プロセスあるいはそれに付随する微細構造デバイス１４４の取扱いや保管は、露出面１４２に付着した極小粒子１４８を残すことになる。粒子１４８は、露出面１４２に強く付着し、取り除くのが困難である。これらの粒子１４８は極めて小さいため、たとえ露出面１４２上を流体が流れても、洗浄流体１４０の境界層１５０内に埋もれたままになっている。周知のとおり、境界層１５０のような境界層における流速は、境界層１５０から僅かに離れた位置ではかなりの流速があるという事実にもかかわらず、露出面１４２に対して比較的小さい。この比較的静止した境界層１５０を乱し、露出面１４２に洗浄流体の高速流を与えて粒子１４８を除去する方法が求められている。
【００１３】
１５２で示すように、微細構造デバイス１４４は、負荷スライダ１４６に対して急速に動き、または、旋回する。微細構造デバイス１４４は、該微細構造デバイス１４４を回転させる取付具１８７に固定されている。装架アーム１５４は、負荷スライダ１４６に弾発力を与え、露出面１４２に対して負荷スライダ１４６を押しつける。微細構造デバイス１４４と負荷スライダ１４６の間の相対運動で引き起こされた流れにより、境界層１５０が、負荷スライダ１４６と露出面１４２の間の狭い間隙１５６を強制的に通過せしめられる。
【００１４】
図３に示すとおり、洗浄流体１４０の１６５における圧力Ｐは、狭い間隙１５６において大きく増加する。圧力変化率ｄＰ／ｄＸは、１６４で示すように、間隙背部の乱流１６６において増大する。図３の水平軸Ｘは、負荷スライダ１４６の下の露出面１４２に沿う位置を示す。実線の縦軸Ｐは圧力を示し、破線の縦軸ｄＰ／ｄＸは圧力勾配を示す。
【００１５】
１６５位置（Ｘ＝０近く）で増大した圧力により、負荷スライダ１４６を露出面１４２から僅かな距離だけ持上げようとする力が生じる。負荷スライダ１４６は、弾発的に装架されているため、動くことができる。境界層１５０は、狭い間隙１５６を強制通過せしめられて、洗浄流体が所望の高速流になり、洗浄線１４７に沿って露出面１４２から粒子を払拭する。１５６位置における洗浄流体の流れが、境界層１５０を乱し、露出面１４２に極く接近する。粒子１４８は、負荷スライダ１４６の背部の乱流１６６に取り込まれ、洗浄装置の上の緩速洗浄流体流によって運び去られる。洗浄流体が液状の場合には、洗浄流体にかかる静圧を維持することによって、露出面１４２に損傷を与える恐れのあるキャビテーションを低減化し、あるいは、排除する。
【００１６】
後縁（１５６）における加圧された境界層が大きな圧力勾配を作り出す。これらの勾配の大きさは、レイノルズ式の分析解から推測できる。たとえば、ベアリング数＝１ｘ１０4、ベアリング長＝１ｃｍ、Ｈｍａｘ／Ｈｍｉｎ＝２００、Ｈｍｉｎ＝１μｍの空気中の平面楔型負荷スライダは、粒子一つに１ｘ１０11Ｄ3ニュートン程度の力を発生させる（ただし、Ｄは、粒子の直径で単位はメートルである）。「ベアリング数」は、（６μＵＬ）／（ｈ2Ｐ）に等しい（ただし、μは洗浄流体の粘度、Ｕはディスクと負荷スライダとの間の相対速度、Ｌは負荷スライダの長さ、ｈはディスクと負荷スライダの間の最小距離、Ｐは大気圧である。この力は、市販のメガ音波洗浄装置で作り出される力よりも二桁ほど大きい。負荷スライダを使用する洗浄は、メガ音波洗浄よりも効率的である潜在能力を有する。
【００１７】
以下の図４〜図７では、図２の特徴と同一または類似の特徴部分に同一符号を付して識別している。
【００１８】
図４、図５は、露出面１４２の洗浄に適合させた装置２００の第一例を示す。装置２００は、微細構造デバイス１４４の複数の露出面１４２を洗浄するように構成されている。装置２００のこの構成は、ディスクドライブの構成と似ている。図４、図５に示すように、微細構造デバイス１４４は、ディスクドライブ用ディスクであるが、図６に例示したような吸引チャックプレート（保持板）をディスクの代りに取付けることもできる。微細構造デバイス１４４は、取付具１８６の複数の面１８７に固定されている。取付具１８６は、駆動軸の旋回に使用されるサーボモータ１８８の駆動軸である。装置２００は、離脱粒子を運び去るために矢印で示すようにゆっくりと動いている洗浄流体１８８の浴槽に浸漬されている。
【００１９】
負荷スライダ１４６は、露出面１４２の上で弾発性装架部材１５４に結合されている。微細構造デバイス１４４はサーボモータ１８８により回転する。微細構造デバイス１４４は、矢印１５２で示すように負荷スライダ１４６および洗浄線１４７に対して概ね直角に動く。この相対運動が、負荷スライダ１４６に隣接する露出面１４２上で破線の洗浄線１４７に沿う洗浄流体流を与える。微細構造デバイス１４４が回転すると、洗浄線１４７は、露出面１４２上で該洗浄線１４７に対して概ね直角な線に沿って動く。洗浄線１４７位置における高速流によって表面１４２の実質上全体が払拭、清浄化される。洗浄線１４７の背部に付随する乱流１６６は、装置２００全体に亘ってゆっくりと流れる洗浄流体１８８によって押し流される。
【００２０】
洗浄が終了すると、負荷スライダ１４６と弾発性装架部材１５４は、（図４に示すように）露出面上の動作位置から、矢印１４９で示すように露出面１４２から離れた第二位置に動く。弾発性装架部材１５４は、軸１８４を中心として回転するハブ１８２に取着されている。前記運動は、ディスクドライブと同様にボイスコイルモータ１８０の駆動による。前記運動が、微細構造デバイス１４４の着脱を便利にする。
【００２１】
図６は、吸引チャックプレート３０２と、一連のディスクドライブヘッドを伴なう複数の基板３０４とを含む組立体３００を示す。複数の基板３０４は、該基板３０４の下面に吸引力を与えることにより吸引チャックプレート３０２に固定される。吸引力は、吸引通路３０６を経由して中心通気軸（図示せず）から与えられる。組立体３００は、図４、図５の装置２００のような装置にも装填できる。装置２００に装填すると、洗浄線３０８が形成されてプレート３０２の全体を掃引し、複数の基板３０４が洗浄される。
【００２２】
組立体３００は、以下で説明する図７に示す装置４００のような装置にも装填できる。
【００２３】
図７は、図６に示した吸引チャックプレート３０２に固定された微細機構デバイス３０４の露出面１４２の洗浄に適する装置４００の第二例を示す。吸引チャックプレート３０２は、軸３２０に装架されている。軸３２０は、複数の洗浄線３０８を露出面１４２上で動かすために、洗浄作業中ゆっくりと回転するように構成されている。軸３２０は、吸引チャック３０２の吸引通路３０６に吸引力を与える内部通路３２２を有する。軸３３２には可動取付板３３０を取付けている。取付板３３０は、図示したような洗浄位置に置くことも、また、チャックプレート３０２の微細機構デバイス３０４の着脱を容易にするために、線３３１で示すように移動させることもできる。軸３３２は、内部通路３３４を有しており、取付板３３０の通路３３６に高圧の洗浄流体を供給する。通路３３６は、４つの負荷スライダ３４０の下に配置された４つのノズル３３８に対して高圧の洗浄流体を供給する。図７では、見やすくするために、配列された４つの負荷スライダ３４０のうちの２つだけを示している。洗浄流体１４０の流れは、負荷スライダ３４０と露出面１４２の間に配置した加圧されたノズル３３８で発生させる。図７では、負荷スライダ３４０と露出面１４２の間の高速相対運動を必要としない。
【００２４】
要約すると、装置（１３８、２００、４００）は、微細構造デバイス（１４４、３０４）の露出面（１４２）の洗浄に適合するようになされている。装置（１３８、２００、４００）は、微細構造デバイス（１４４、３０４）の固定に適する取付面（１８７）を有する取付具（１８６、３０２）を含む。洗浄流体（１４０、１８８）は、露出面（１４２）を覆う。負荷スライダ（１４６、３４０）は、露出面（１４２）の上に配置される。弾発性装架部材（１５４）が負荷スライダ（１４６、３４０）に結合されている。洗浄線（１４７、３０８）は、負荷スライダ（１４６、３４０）に隣接する露出面（１４２）にある。該洗浄線（１４７、３０８）は、洗浄流体（１４０、１８８）の流れにさらされる。
【００２５】
本発明の各種具体例について、数多くの特徴と利点を、本発明の各種具体例の構造と機能の細目とともに、以上の説明中で述べたが、この開示は単なる例示であり、特許請求の範囲で用いた用語の広義の一般的な意味によって示される最大限度での本発明の原理の範囲内において、細部における（特に、構造と部品の配列に関して）変更が可能であることを理解すべきである。例えば、本発明の範囲と精神から逸脱することなく、実質的に同一の機能性を維持しながら、微細構造デバイスに対する特殊な適用に応じて、特定の要素を変更することもできる。また、本明細書で説明した好ましい実施形態は、ディスクドライブ装置用の微細構造デバイスに関するものであるが、本発明の教示が、本発明の範囲と精神から逸脱することなく、ＬＣＤパネル、または、シリコンまたはガリウム砒素半導体集積回路ウェーハのようなその他の微細構造デバイスに適用できることは、当業者の理解できるところであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ディスクドライブ記憶装置を示す。
【図２】  微細構造デバイスの露出面と負荷スライダの間の洗浄流体流を示す。
【図３】  図２の負荷スライダの下の圧力と圧力勾配を示す。
【図４と５】  複数の露出面を洗浄に適する装置の第一具体例を示す。
【図６】  それぞれ一連のディスクドライブヘッドを含む複数の基板を固定した吸引チャックプレートを示す。
【図７】  複数の露出面の洗浄に適する装置の第二具体例を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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