(57)【要約】ホルダによって保持される基板を加熱するように構成されるヒータ要素と、前記ヒータ要素を基板に露出するための開口部を有するヒータカバーとを備えるディスク処理システムのためのヒータアセンブリ。カバーはヒータを冷却プレートに熱的に接続するための金属であってもよい。カバーはホルダを熱的に絶縁するために開口部の周囲に熱障壁を有する外面を有してもよい。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク処理システムのためのヒータアセンブリであって、
ホルダによって保持される基板を加熱するように構成されるヒータ要素と、
前記ヒータ要素を前記基板に露出するための開口部を有するヒータカバーと、
を備え、前記ヒータカバーは前記ホルダを熱的に絶縁するために前記開口部の周囲に熱障壁を有する外面をさらに備える、ヒータアセンブリ。
【請求項２】
前記熱障壁はジルコニア酸化物を備える、請求項１に記載のヒータアセンブリ。
【請求項３】
冷却プレートをさらに備え、前記ヒータカバーは前記ヒータ要素を前記冷却プレートに熱的に接続する、請求項１に記載のヒータアセンブリ。
【請求項４】
前記ヒータカバーは、前記ヒータ要素と前記冷却プレートとの間に熱的接続を与える金属を備える、請求項３に記載のヒータアセンブリ。
【請求項５】
前記金属は銅を含む、請求項４に記載のヒータアセンブリ。
【請求項６】
前記銅は無酸素銅を含む、請求項５に記載のヒータアセンブリ。
【請求項７】
ディスク処理システムのためのヒータアセンブリであって、
ホルダによって保持される基板を加熱するように構成されるヒータ要素と、
冷却プレートと、
前記ヒータ要素を前記基板に露出するための開口部を有するヒータカバーと、
を備え、前記ヒータカバーは前記ヒータ要素を前記冷却プレートに熱的に接続するために金属を含む、ヒータアセンブリ。
【請求項８】
前記金属は銅を含む、請求項７に記載のヒータアセンブリ。
【請求項９】
前記銅は無酸素銅を含む、請求項８に記載のヒータアセンブリ。
【請求項１０】
前記ヒータカバーは、前記ホルダを熱的に絶縁するために前記開口部の周囲にジルコニア酸化物熱障壁を有する外面を備える、請求項７に記載のヒータアセンブリ。
【請求項１１】
ディスク処理システムにおいてホルダによって保持される基板を加熱する方法であって、
ヒータカバーにおける開口部を通して、放射状のヒータ要素を用いて前記基板を加熱するステップと、
前記開口部の周囲の前記ヒータカバーの外面上の熱障壁により、前記基板を加熱している間、前記ホルダを熱的に絶縁するステップと、
を含む、方法。
【請求項１２】
前記熱障壁はジルコニア酸化物を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ヒータカバーを介して前記ヒータ要素を冷却プレートに熱的に接続するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ヒータカバーは、前記ヒータ要素を前記冷却プレートに熱的に接続する金属を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記金属は銅を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記銅は無酸素銅を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ディスク処理システムにおいてホルダによって保持される基板を加熱する方法であって、
金属ヒータカバーにおける開口部を通して、放射状のヒータ要素を用いて前記基板を加熱するステップと、
金属ヒータカバーを介して前記ヒータ要素を冷却プレートに熱的に接続するステップと、
を含む、方法。
【請求項１８】
前記金属は銅を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記銅は無酸素銅を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記開口部の周囲の前記ヒータカバーの外面上のジルコニア酸化物熱障壁により、前記基板を加熱している間、前記ホルダを熱的に絶縁するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、ディスク処理システムのためのヒータアセンブリ、より具体的にはホルダ上の熱を減少させながら、ホルダによって保持される基板を加熱するように構成されるヒータアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスク処理システムは、一般に、ハードディスクドライブのための磁気ディスクを製造するために使用される。これらのシステムは、概して、基板上に材料の薄層を堆積させるために一緒に作用するいくつかの処理ステーションを備える。ディスク輸送システムは処理ステーションを通してホルダ上に基板を輸送するために使用され得る。
【０００３】
処理ステーションの数および基板上で実施される処理の種類は、特定の用途および複雑な設計の要求に応じて変化し得る。一般に、ディスク処理システムはスパッタリングおよび化学蒸着プロセスの組み合わせを利用できる。ディスク処理システムはまた、例として、基板を加熱するための加熱ステーションを含む、堆積プロセスをサポートするためにさらなるステーションを有してもよい。
【０００４】
スパッタリングは、材料がターゲットから取り除かれ、基板の表面上に堆積するプロセスである。不都合にも、材料はまた、ディスク処理システムにより基板を輸送するホルダ上に堆積する。スパッタコーティングホルダが加熱ステーションの下流で加熱される場合、ホルダは膨張し、スパッタ粒子が除去される。これらの粒子は、基板に接触し、付着し、最終物品において欠陥を生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、欠陥のある物品を生じる可能性のある粒子を最小化するためにホルダに適用される熱を減少させる必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のいくつかの態様を、ディスク処理システムおよび他の機械のための加熱アセンブルに関する装置および方法の種々の実施形態を参照して本明細書以下により完全に記載する。
【０００７】
本開示に記載されるディスク処理システムのためのヒータアセンブリの一態様は、ホルダによって保持される基板を加熱するように構成されるヒータ要素と、ヒータ要素を基板に露出するための開口部を有するヒータカバーとを備え、ヒータカバーはホルダを熱的に絶縁するために開口部の周囲に熱障壁を有する外面をさらに備える。
【０００８】
本開示に記載されるディスク処理システムのためのヒータアセンブリの別の態様は、ホルダによって保持される基板を加熱するように構成されるヒータ要素と、冷却プレートと、ヒータ要素を基板に露出するための開口部を有するヒータカバーとを備え、ヒータカバーはヒータ要素を冷却プレートに熱的に接続するために金属を含む。
【０００９】
本開示に記載されるディスク処理システムにおいてホルダによって保持される基板を加熱する方法の一態様は、ヒータカバーにおける開口部を通して、放射状のヒータ要素を用いて基板を加熱するステップと、開口部の周囲のヒータカバーの外面上の熱障壁により、基板を加熱している間、ホルダを熱的に絶縁するステップとを含む。
【００１０】
本開示に記載されるディスク処理システムにおいてホルダによって保持される基板を加熱する方法の別の態様は、金属ヒータカバーにおける開口部を通して、放射状のヒータ要素を用いて基板を加熱するステップと、金属ヒータカバーを介してヒータ要素を冷却プレートに熱的に接続するステップとを含む。
【００１１】
本発明の他の態様は、例示として本発明のいくつかの実施形態のみを示し、記載している以下の開示から当業者に容易に明らかになることは理解されるであろう。当業者により理解されるように、本発明は他および異なる実施形態が可能であり、そのいくつかの詳細は、本発明の趣旨および範囲から全て逸脱せずに種々の他の点で改変可能である。したがって、図面および詳細な説明は特性の例示とみなされ、限定とみなされない。
【００１２】
本発明の種々の態様をここで添付の図面を参照して、限定の目的ではなく、例として詳細な説明に提示する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ディスク処理システムの例示的な実施形態を示す概略図である。
【図２Ａ】ディスク処理システムのための加熱ステーションの例示的な実施形態を示す斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示した加熱ステーションの斜視図の切り取り図である。
【図３Ａ】ディスク処理システムにおける加熱ステーションのためのヒータアセンブリの例示的な実施形態を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示されるヒータアセンブリの断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａに示されるヒータアセンブリのヒータの例示的な実施形態の斜視図である。
【図４】ヒータアセンブリのためのヒータの例示的な実施形態の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
詳細な説明は、本発明の種々の例示的な実施形態の詳細を提供することを意図し、本発明が実施可能な実施形態のみを表すことを意図していない。本開示全体にわたって使用される「例示的」という用語は、「例、事例または例示として役立つ」ことを意味し、必ずしも他の実施形態より好ましいまたは有利と解釈されるべきではない。詳細な説明は、本発明の範囲を完全に含む全体および完全な開示を当業者に提供する目的のために特定の詳細を含む。しかしながら、本発明はこれらの特定の詳細を含まずに実施されてもよい。いくつかの事例において、周知のプロセス、構造または構成要素は、本開示全体にわたって提示される種々の概念をわかりにくくすることを回避するために、ブロック図の形態で示され得るか、または完全に省略され得る。
【００１５】
以下の詳細な説明において、本発明の種々の態様はディスク処理システムのためのヒータアセンブリに関して提示される。これらの本発明の態様はこの用途に十分に適し得るが、当業者は、これらの態様が異なる物品を製造するために他の処理システムに拡張されてもよいことを理解するであろう。例として、本発明の種々の態様は、半導体または製造の間に加熱を必要とする任意の他の適切な物品を製造するための処理システムに使用され得る。したがって、ディスク処理システムにおける加熱アセンブリに対する任意の参照は、本発明の種々の態様を示すことのみを意図し、このような態様は広範囲の用途を有してもよいことが理解される。
【００１６】
図１は、ディスク処理システムの例示的な実施形態を示す概略図である。ディスク処理システム１００は、４つのコーナーの処理ステーションによって一緒に接続される４つの直線状の部分を有する複数の処理ステーションを有して示される。あるいは、ディスク処理システムは、１つの連続的な直線状の部分を有してもよいか、または任意の他の適切な様式で配置されてもよい。処理ステーションの数および基板上で実施される処理の種類は特定の用途および製造される物品の全体の設計の制約に応じて変化してもよい。ディスク輸送システムが処理ステーションを通してホルダ上に基板を輸送するために使用されてもよい。ディスク処理システムの例としては、Ｃａｎｏｎ  Ａｎｅｌｖａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造されたＡｎｅｌｖａ３０４０および３０５０が挙げられるが、本開示全体を通して提示されている本発明の種々の態様は任意の適切なディスク処理システムまたは他の機械に適用されてもよい。
【００１７】
処理ステーションは材料の薄層を基板上に堆積させるために一緒に作用する。本開示の背景部分において最初に説明されているように、ディスク処理システムは、スパッタリングおよび化学蒸着プロセスの組み合わせを利用できる。ディスク処理システムはまた、例として、基板をシステムに導入するためのロードステーション、基板を加熱するための加熱ステーション、およびシステムから基板を取り除くためのアンロードステーションを含む、堆積プロセスをサポートするために追加のステーションを有してもよい。
【００１８】
図１に示した例示的な実施形態において、基板は、ディスク処理システムを通して輸送するためにロードステーション１０２においてホルダにロードされる。次いで基板は加熱ステーションＰ１において加熱され、次いでいくつかの薄い材料の層がスパッタリングステーションＰ２−Ｐ９において基板上に堆積される。基板が加熱ステーションＰ１０において加熱され、次いでいくつかの薄い材料のより多くの層がスパッタリングＰ１１−Ｐ１９において基板上に堆積され、このプロセスは反復される。次いで基板は加熱ステーションＰ２０およびＰ２１において再び加熱され、その後、いくつかの薄い材料のより多くの層が処理ステーションＰ２２−Ｐ２３において化学蒸着プロセスを使用して基板上に堆積される。ステーションＰ２４において、処理後の間、潤滑剤の良好な結合を提供するために窒素が基板の表面内に注入される。次いで基板は、真空トンネルチャンバ（ＶＴＣ）を通してアンロードステーション１０４に移動され、そこで基板はホルダから取り除かれ、ディスク処理システムから出力される。次いでホルダは、残留堆積材料を取り除くためにエッチングステーションＰ０に移動され、その後、ディスク処理システム１００を通して新たな基板を輸送するためにロードステーション１０２に戻される。
【００１９】
ディスク処理システムにおける加熱ステーションの例示的な実施形態をここで図２Ａおよび２Ｂを参照して提示する。加熱ステーション２００は、その独自のポンプシステムを有する真空密閉チャンバ２０２を備える。ポンプシステムはチャンバ２０２の底壁に位置する排気ポート２０４に接続されるポンプ（図示せず）を備える。ポンプは、チャンバ２０２を排気し、加熱プロセスの間、部分的減圧を維持するために使用される。
【００２０】
ディスク輸送システムは、チャンバ２０２の側壁における入口スロット２０６を通して加熱ステーション２００内のホルダ上に基板を移動させる。次いで基板はヒータアセンブリ２１２を一緒に形成する２つのヒータ２１０の間に配置される。基板は下流での処理のために２つのヒータ２１０によって適切な温度に加熱される。一旦基板が加熱されると、ディスク輸送システムはチャンバ２０２の反対側の壁における出口スロット２１４を通して基板を移動させる。
【００２１】
ディスク輸送システムは図３Ｃに最適に見られる。図３Ｃは、１つのヒータ（他のヒータは省略されている）の前側に位置するディスク輸送システム３００を示す斜視図である。ディスク輸送システム３００は、各々、基板３０２を保持する２つのホルダ３０４を有して示される。各ホルダは片面または両面基板を保持するように設計される。代替の実施形態において、各ホルダ３０４は、処理される面を外側に向けて、各々、背中合わせで固定される２つの片面基板を保持するために使用されてもよい。ディスク輸送システム３００は２つのホルダ３０４を有して示されるが、当業者は、ディスク輸送システム３００が、単一のホルダのみを有してもよく、または代替として、任意の数の基板を保持するために任意の数のホルダを有してもよいことを容易に理解するであろう。図３Ｃに示される例示的なディスク輸送システムにおいて、２つのホルダ３０４は、電動レールシステム３０８上に乗っている拡張プレート３０６に接続される。拡張プレート３０６の高さは、加熱プロセスの間、２つのヒータ２１０の間に基板３０２を配置するように設計される（図２を参照のこと）。
【００２２】
ヒータアセンブリの例示的な実施形態の図３Ａは斜視図であり、図３Ｂは断面図である。ヒータアセンブリ２１２は２つのヒータ２１０を備える。図４は１つのヒータの分解図である。今まで記載されている例示的な実施形態において、２つのヒータ２１０は同じ構造を有するので、単一のヒータのみが簡潔さのために記載されている。当業者が容易に理解するように、説明は両方のヒータに同等に当てはまる。
【００２３】
ヒータ２１０は２つのヒータ要素３０８を有して示されるが、特定の用途および全体の設計の制約に応じて任意の数のヒータ要素を有してもよい。この例において、各々のヒータ要素３０８は、電流が印加されると、熱を発する円形ディスクとして設計されるが、ヒータ要素３０８は電気エネルギーを熱に変換できる任意の適切なデバイスであってもよい。各々のヒータ要素３０８は対応する冷却プレート３１０に形成される凹部に適合される。各々の冷却プレート３１０は、リアパネル３１４に取り付けられる対応するスペーサ３１６の遠位端に位置する対応する取り付けプレート３１２に固定される。リアパネル３１４はヒータ２１０を加熱ステーションのチャンバの壁に取り付けるための手段を提供する（図２Ａおよび２Ｂを参照のこと）。リアパネル３１４はヒータ２１０の挿入および除去を容易にするためのハンドル３１８を備えてもよい。
【００２４】
リアパネル３１４は外部環境とチャンバの内部との間のインターフェースを提供する。この例において、リアパネル３１４は２つの電気コネクタ３２０および２つの熱電対３２２を備える。電気コネクタ３２０は外部電源（図示せず）をヒータ要素３０８に接続するための手段を提供する。基板３０２がディスク輸送システム３００によって２つのヒータ２１０の間に配置される場合、外部電源は電力をヒータ要素３０８に印加するように構成されてもよい。あるいは電力は加熱要素２１０に印加されてもよく、その後、基板は加熱要素２１０を予熱する位置に移動される。熱電対３２２は、ヒータ要素３０８の温度をモニタするため、および一部の場合、加熱プロセスの間、適切な温度を確実にするように加熱要素２１０への電源の印加を制御するために使用されてもよい。
【００２５】
リアパネル３１４はまた、冷却プレート３１０および冷却プレートアセンブリからスペーサ３１６を通して延びる通路３２６と一緒に作用する２つの冷却ポート３２４を備える。以下により詳細に記載されているように、冷却プレートアセンブリは、加熱プロセスの間、ホルダ３０４に与えられる熱を減少させるために使用され得る。この例において、ウォーターポンプなどの冷却源（図示せず）が、冷却プレートアセンブリを通して冷却剤を循環するために使用されてもよい。より具体的には、冷却源は、入口ポート３２４Ａおよび入口経路３２６Ａを通して、冷却プレート３１０および取り付けプレート３１２によって画定されるチャンバ内に冷却剤を送り込む。冷却剤は、チャンバを通って流れ、出口経路３２６Ｂおよび出口ポート３２４Ｂから出て行き、冷却源に戻る。
【００２６】
上記のように、各々のヒータ要素３０８は対応する冷却プレート３１０に形成される凹部に取り付けられる。凹部は冷却プレートアセンブリによるヒータ要素３０８の冷却を防ぐために熱的に絶縁される。各々のヒータ要素３０８は、中心フランジ３２８を用いて、またはいくつかの他の適切な手段によって、その対応する冷却プレート３１０に取り付けられる。ヒータカバー３３０は各々のヒータ要素３０８の上に配置される。ヒータカバー３３０はヒータ要素を基板３０２に露出する開口部を備えて形成される。この例において、加熱プロセスの間、ヒータ要素３０８が基板３０２と並べられ、ヒータカバー３３０がホルダ３０４と並べられるように、開口部は基板３０２と実質的に同じサイズを有するように設計される。ヒータカバー３３０はまた、冷却プレートに熱的に接続される。結果として、別様でヒータカバー３３０からホルダ３０４まで移されるヒータ要素３０８によって生成される熱は、冷却プレート３１０に熱的に伝えられ、スペーサ３１６を通して循環する冷却剤によって消散する。ヒータカバー３３０は、例として、銅などの金属材料から形成され得る。あるいは、ヒータカバー３３０は、金、銀、チタン、モリブデン、書記素、または高熱伝導性を有する任意の他の適切な材料から形成されてもよい。一実施形態において、ヒータカバー３３０は、無酸素銅などの無酸素材料から形成されてもよい。無酸素材料は脱ガスせず、真空中に不純物を放出する。ヒータカバー３３０は、ホルダ３０４を熱的に絶縁するためにホルダ３０４に面している表面上に熱障壁でコーティングされてもよい。例として、ヒータカバー３３０はジルコニア酸化物コーティングまたはいくつかの他の適切なコーティングを有してもよい。
【００２７】
本開示の種々の態様は、当業者が本発明を実施できるようにするために提供される。本開示全体を通して提示される例示的な実施形態に対する種々の修飾は当業者に容易に理解され、本明細書に開示される概念は他の機械に拡張され得る。したがって、特許請求の範囲は、本開示の種々の態様に制限することを意図せず、特許請求の範囲の用語と一致する範囲全体に従う。当業者に知られているまたは後で知ることになる本開示全体を通して記載される例示的な実施形態の種々の構成要素に対する全ての構造的および機能的等価物は、参照として本明細書に明確に組み込まれ、特許請求の範囲に含まれることを意図する。さらに、このような開示が特許請求の範囲に明確に記載されているかどうかに関わらず、本明細書の開示は公衆専用であることを意図しているわけではない。請求項の要素は、「のための手段」という用語を使用して明確に記載されていない限り、または方法の請求項の場合、要素が「のためのステップ」という用語を使用して記載されていない限り、請求項の要素は、３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２、第６段落に従って解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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