用于低温动态冷却的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于低温动态冷却的方法和装置。本发明专利技术的各个方面涉及用于热辅助磁记录介质基片的低温动态冷却装置和冷却方法。所述冷却装置包括被配置为接收基片的腔室。基片座将基片固定在腔室内。所述装置具有在腔室内的回缩位置和伸展位置之间可移动的冷却板。所述冷却板提供间隙以用于在回缩位置时所述基片座在所述腔室中运动，并且所述冷却板在伸展位置时冷却基片。而且，冷却板基本与基片平行且与其分隔。所述装置还包括低温冷却元件，其可操作地耦合到由低温冷却元件冷却的冷却板。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的各个方面涉及冷却装置，并且更具体地涉及在制造磁记录介质过程中用于冷却基片的冷却装置和冷却方法。
技术介绍
热辅助磁记录(HAMR)是一种使用热辅助在记录介质上磁性记录数据的技术。HAMR能够利用能够在小面积上存储单个位的高稳定性磁性化合物。通常，HAMR介质堆包括若干层，比如底层基片、基片上的粘结层、粘结层上的中间层、中间层上的磁记录层、碳覆层和碳覆层上的润滑层。在HAMR介质制造中，在沉积一个或更多个磁记录层之前，基片被加热到合适温度。然后，在将一个或更多个碳覆层(如喷涂碳层或类金刚石碳(DLC)层)沉积在基片上之前，冷却所述基片。用于沉积碳层的温度基本上低于磁记录层的沉积温度。【附图说明】图la和图lb是概念性示出根据本专利技术的一个实施例的低温动态冷却装置的示意图。图2是概念性示出包括根据本专利技术的一个实施例的多个低温动态冷却装置的冷却系统的不意图。图3的附图示出根据本专利技术的一个实施例的低温动态冷却装置的侧视图。图4的附图示出图3的两个示例性冷却板和附接的低温冷却元件的两个透视图。图5的附图示出图3的低温动态冷却装置的截面图。图6是示出使用根据本专利技术的一个实施例的低温动态冷却装置冷却基片的方法的流程图。【具体实施方式】在下文中，阐述具体实例以提供本专利技术的全面理解。然而，对本领域技术人员来说明显的是，实例中阐述的具体细节在本质上是示意性的，并且本专利技术并不局限于所示出的实例。没有详细描述已知部件或方法，以避免不必要地模糊本专利技术的各种实施方案。本专利技术的实施方案提供一种低温动态冷却系统，所述系统能够以快于常规冷却系统的冷却速度降低基片(如HAMR介质基片)的温度，以使所需的冷却腔室的数量可以减少。因此，多腔室溅射机器上可用的溅射腔室的数量可以增加而不需要昂贵的资金投资。磁盘冷却站已经用于硬盘介质制造中多年。对于纵向磁记录(LMR)，在基片上沉积磁层之前，介质基片通常被加热到300°C，以实现期望的记录性能。对于垂直磁记录(PMR)，在沉积磁层之前，介质制造利用较低热量，例如低于200°C。然而，对于碳覆层的沉积，出于防腐和摩擦学性能的考虑，基片温度通常维持在100°C至200°C以下。因此，在沉积碳覆层之前，将所述基片冷却到合适的沉积温度。磁盘或基片冷却站的一个例子使用静态冷却板(如双面冷却板)。通过采用冷却水或低温制冷剂控制冷却板温度。冷却站的真空腔室填满工艺气体，如氦气、氢气或氦气/氢气混合物以增加从高温基片到冷却板的热传递(如热传导)。通常，在将基片转移到下一个腔室之前，气体从该腔室排出。由于冷却板是静止的，这种设计利用冷却板和基片之间的相对较大的间隙或间距(如大于5毫米)以允许基片及其基片座安全移动而不接触冷却板。基片冷却速率由若干因素决定，包括(1)工艺气体压力，(2)冷却板和基片之间的温差(Delta-T)，和(3)基片和冷却板之间的间隙或间距。使用氢气作为工艺气体的这种静态冷却站得到的典型冷却速率为约5至15°C /秒。磁盘冷却站的另一个示例具有可移动冷却板(即动态冷却)。当将基片转移进出冷却站的腔室时，每个冷却板能够从伸展位置缩回以提供足够间隙用于移动。当热的基片到达腔室时，冷却板移动到伸展位置以在基片和冷却版之间留出间距，例如1mm至2mm。这种动态冷却设计相对应静态冷却设计具有较高冷却速率。在常规动态冷却设计中，冷却板的温度由冷却水控制，而非低温制冷方式。这些常规低温动态冷却系统经常使用刚性歧管和厚绝缘物或真空密封波纹管，以防止周围的歧管或连接点结冰。因此，由于与刚性歧管和绝缘物相关的机械性难题，对可移动冷却板(动态冷却)应用低温冷却存在困难。当Delta-T变得更小时，这种类型的冷却系统变得效率低。上述低温静态冷却站和水冷却动态冷却站不足于用于高容量HAMR介质生产。在HAMR介质制造中，在将磁性层沉积在基片上之前，加热基片至约400°C和约600°C之间，而碳覆层的淀积温度一般低于180°C。因此，如果使用低温静态冷却站或水冷却动态冷却站，在一般量产时将需要若干冷却站以将HAMR介质基片冷却到所需温度。图la和图lb是概念性示出根据本专利技术的一个实施例的低温动态冷却装置100的示意图。冷却装置100将动态冷却(即可移动冷却板)和低温冷却的优势结合以显著提高冷却效率。装置100提供非接触、双面冷却方法并能够支持高产量(throughput)HAMR介质生产。在一个实例中，装置100能够支持HAMR介质生产量在每小时1000到1400件(件/小时，PPH)之间。参照图la和图lb，冷却装置100包括在真空腔室106内部每个均附接到低温冷却头104 (低温冷却元件)的可移动冷却板102。在一个实例中，装置100能够同时冷却一个或更多个基片108。基片108可以由能够将基片108移动进出真空腔室106并将基片108固定在一对冷却板102之间的基片座109保持。在图la和图lb中，出于清楚和非限制性目的，只显示一个基片108。将一对冷却板102设置在基片108的相对两侧以用于双面冷却。每个冷却板102可操作地耦合到被低温冷却的低温冷却头104。低温冷却头104可以通过任何合适的方法附接到冷却板102，以使冷却板102能够由低温冷却头104冷却到所需温度。冷却板102和附接的低温冷却头104安装在线性滑块112或引导件上，其中滑块112或引导件允许冷却板102和低温冷却头104在基本垂直于回缩位置(如图la)和伸展位置(如图lb)之间的基片108表面的方向上线性运动。在一个实例中，装置100可以包括将冷却板102和低温冷却头104沿着线性滑块112移动的伺服电机系统(图la和图lb中未示出)。在回缩位置，冷却板102间隔基片108的距离比在伸展位置间隔基片108的距离更远。在一个实例中，冷却板102被低温冷却头保持在约_200°C和约_80°C之间的温度。在一个具体实例中，冷却板102可以维持在约-120°C和约_100°C之间的温度。在一些实例中，低温冷却头104可以通过诸如氦或任何合适的低温制冷剂冷却。对于HAMR介质制造，例如，低温冷却头104和/或冷却板102将具有足够的冷却能力从而以期望产量持续运行以处理具有约600°C传入温度的基片。在一个实例中，产量可以约为5至6秒，包括冷却时间及基片转移时间。此外，为了适应冷却板102和低温冷却头104的移动，装置100使用柔性供应线114为冷却头104供应低温制冷剂。在一个非限制实例中，柔性供应线114能够适应冷却板102和/或冷却头104在伸展和回缩位置之间大约10mm的线性运动。在一个实例中，为了特定冷却效率，在伸展位置，冷却板102可以间隔基片表面小于2_(例如1_)。为了将基片108和基片座102转移进出真空腔室106，冷却板102被设置在回缩位置。例如，在回缩位置，为避免与基片108接触，冷却板102可以与基片108间隔至少10mm。冷却板102在伸展位置比在回缩位置距离基片108近。例如，相比于回缩位置，冷却板102在伸展位置时距离基片108的距离可以是在回缩位置时距离基片108的距离至多40%。在冷却过程中，真空腔室106被保持或栗送(例如，由栗116或合适的装置)到真空或接近真空的状态。通过关闭闸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷却装置，包括：配置为接收基片的腔室；配置为将所述基片固定在所述腔室内的基片座；在腔室内、在回缩位置和伸展位置之间可移动的冷却板，其中所述冷却板被配置为提供间隙以用于在所述回缩位置时所述基片座在所述腔室中运动，其中所述冷却板被配置为在所述伸展位置时冷却所述基片，并且其中所述冷却板基本与所述基片平行并与所述基片间隔；和可操作地耦合到所述冷却板的低温冷却元件，其中所述低温冷却元件被配置为冷却所述冷却板。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C·B·易，T·塔娜卡，P·C·哈，N·D·塔布拉扎，Y·M·琼，H·刘，
申请(专利权)人：西部数据传媒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US