專利名稱：盤涂敷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于加工和處理薄基片，諸如在制造磁盤中使用的基片的系統(tǒng)和方法。更具體來說，本發(fā)明涉及一種用于在幾個(gè)處理站并使用各種涂敷技術(shù)包括在兩面同時(shí)處理基片的改進(jìn)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
如在N.Y.Times2002年7月1日由盤制造商所述“它們向你出售讓你帶回家的塑料盤片是比現(xiàn)代計(jì)算機(jī)硬盤有更高毛利潤的產(chǎn)品”。然而我們認(rèn)為，盤在當(dāng)今包含了與復(fù)雜的計(jì)算機(jī)芯片同樣多的技術(shù)。本發(fā)明的目的是要改進(jìn)這種盤的制造，以允許關(guān)于盤的較高技術(shù)創(chuàng)新以有助于降低成本。
美國專利5,215,420和5,425,611描述了當(dāng)今主要用來制造盤的設(shè)備。這種設(shè)備從Santa Clara，CA的Intevac，Inc可得，并作為MPD 250出售。該設(shè)備包括一個(gè)主腔體、入口和出口加載鎖、基片加載和卸載臺以及多個(gè)處理站。盤被饋送到該系統(tǒng)，被傳送并在處理站中處理，并然后從系統(tǒng)中送出，作為用于在計(jì)算機(jī)應(yīng)用中硬盤那樣準(zhǔn)備使用的盤。在MPD 250開發(fā)之前，在本領(lǐng)域有一種設(shè)備，如在美國專利4,981,408所述，這種設(shè)備一度可從Palo Alto，CA的Variant Associates可得。本領(lǐng)域的另一制造商是日本Fuchu的Anelva Corporation。Anelva制造了一種命名為C-3040的單元。其目的之一是在基片上沉積較大厚度的膜。描述這一系統(tǒng)的專利是美國專利6,027,618，6,228,439 B1及6,251,232 B1。這些背景專利都作為對比結(jié)合到本公開。
這些現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的一個(gè)缺陷在于它們占據(jù)了相當(dāng)大的占地面積(footprint)。某些特別長。其它則覆蓋了一般為矩形的區(qū)域，并且這通常是整個(gè)的空間。由于這些用于盤制造的單元一般在凈化室中操作，很大的單元不得不采用超大的并非常昂貴的凈化室。
近來還認(rèn)識到技術(shù)已經(jīng)進(jìn)步，需要對原來的系統(tǒng)補(bǔ)充附加系統(tǒng)(add-ons)。例如，一個(gè)這種附加系統(tǒng)是潤滑站，以便在盤被從工具移出之前潤滑它們。這在美國專利6,183,831 B1以及在2000年5月1日提交的序列號No.09/562,039的專利申請中有述。另一對碳沉積要作的是使用增強(qiáng)等離子體的CVD生成金剛石狀的涂層。例如這在美國專利6,101,972，6,203,862及6,368,678 B1中有述。
在輻射系統(tǒng)中對多少個(gè)處理站可作為單元部分起作用是有限制的。一般來說現(xiàn)有的系統(tǒng)限于大約12個(gè)站。添加附加的站需要對設(shè)備及工廠設(shè)施進(jìn)行相當(dāng)大的重新設(shè)計(jì)，預(yù)期帶有更多站的系統(tǒng)將要相當(dāng)?shù)卦黾悠湔嫉孛娣e。在這些系統(tǒng)中，一般使用相同的基片夾持器往來于不同的單元站傳送基片。如果必須或希望改變基片夾持器，這就需要停止系統(tǒng)的操作及其產(chǎn)品的生產(chǎn)。而且在這些系統(tǒng)中當(dāng)基片移動時(shí)不能進(jìn)行處理，這阻止了很薄的層的沉積，這種薄層在以通過方式進(jìn)行沉積時(shí)是能夠沉積的。
直線型機(jī)器具有與輻射系統(tǒng)相同類型的問題。其具有很大的占地面積并要更改基片夾持器，要求停止系統(tǒng)和生產(chǎn)。如果有任何附加系統(tǒng)，則延長了占地面積，且最終站數(shù)目受到設(shè)備空間限制的控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例是一種系統(tǒng)，其可以高生產(chǎn)量在垂直位置在兩面同時(shí)處理基片而結(jié)構(gòu)上有比較小的占地面積。該系統(tǒng)具有靈活性，并允許添加處理站。該系統(tǒng)可被分段，使得基片托架可被限制到一定的處理站并然后改變，使得在其它站使用清潔的托架。這已不是現(xiàn)有技術(shù)單元的功能，且這一特征允許使用過程涂敷基片，這通常會沉積到托架并然后污染后繼的處理站。該系統(tǒng)可以是獨(dú)立的系統(tǒng)，或可以連接到其它系統(tǒng)以擴(kuò)展其它系統(tǒng)的能力。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)使得即可進(jìn)行在處理期間基片為靜態(tài)的靜態(tài)處理，又可進(jìn)行在處理期間基片運(yùn)動的掠過處理(pass by processing)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)還允許添加附加站，而基本上不改變占地面積，以使得在技術(shù)要求改變以增加單元的產(chǎn)量時(shí)，能夠?qū)M(jìn)行附加處理。另一個(gè)修改允許在每一個(gè)處理站使用可夾持一個(gè)以上基片的夾持器替換基片夾持器，以便加倍或增加更多的產(chǎn)量，而仍然不影響單元的占地面積。這些和其它好處及改進(jìn)將在以下的說明中討論。


為了更好地理解本發(fā)明，將參照在此涉及所結(jié)合的附圖，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)基片處理系統(tǒng)的頂視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明示例性23個(gè)站系統(tǒng)的示意圖；圖3是本發(fā)明中使用的單個(gè)處理模塊的示意圖；圖4A是可用來沿本發(fā)明不同處理模塊傳送盤的盤托架的示意圖；圖4B表示盤傳送機(jī)構(gòu)的前視圖；而圖4C是盤傳送機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；圖5A是處理站支撐結(jié)構(gòu)的示意圖，而圖5B是通過處理站的水平截面，圖5C是處理站的垂直截面；圖6A是一個(gè)系統(tǒng)的示意圖，其中本發(fā)明的新型多站小占地面積系統(tǒng)與一個(gè)圓形系統(tǒng)組合，而6B是這同一單元的側(cè)視圖；圖7A，B，C，D和E是示例性傳送圖，表示基片和相關(guān)的盤托架穿過的程序化通路；圖8A，B，C，D和E是示例性盤轉(zhuǎn)移圖，表示在制造磁性涂層基片中基片和相關(guān)盤托架穿過的另一程序化通路；圖9是表示托架更換模塊的示意圖；圖10A-D表示托架更換順序；圖11有用于兩個(gè)盤的夾持器的處理站的示意圖；以及圖12是表示系統(tǒng)操作周期的圖示。
具體實(shí)施例方式
圖1示出一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的基片處理系統(tǒng)，其中相同的元件具有相同的標(biāo)號。如圖1所示，該系統(tǒng)包括處理單元10和基片處理系統(tǒng)20。處理單元10包含多個(gè)處理站30，32，34等，安裝在主真空腔體40上。處理站30，32，34等相對于圓形中心主真空腔體40以圓形排布安裝。處理單元10還包含加載站42，用于向系統(tǒng)加載供處理的基片，以及卸載站44，用于在處理之后從系統(tǒng)卸載基片。基片一般是用于制造磁性硬盤或用于制造磁性光盤的基片。基片和最終的盤包含中心開孔。該基片處理系統(tǒng)還可包含真空泵，電源和控制器(未示出)。
在不同的處理站30，32，34等中進(jìn)行處理，所述處理站可以是相同的或不同的，這取決于系統(tǒng)的要求。在圖1的例子中，系統(tǒng)有十二個(gè)處理站、加載站42和卸載站44，它們等角度地隔開。處理站可包括如在制造磁盤的現(xiàn)有技術(shù)中采用的一個(gè)或多個(gè)加熱站、噴涂站、冷卻站、化學(xué)氣相沉積站等。基片通過系統(tǒng)移動，以便順序地一個(gè)接一個(gè)由處理站傳送并由它們處理，并在每一個(gè)站時(shí)間量相同。基片夾持器在處理操作期間還對主真空腔體密封處理站，以避免在處理站及中心腔體內(nèi)的污染。
主真空腔體40內(nèi)，配置了多個(gè)基片夾，或盤夾，這些夾對于每一個(gè)處理站配置，使得它們可上升到各處理站中。基片操縱系統(tǒng)20包含緩沖真空腔體90，加載鎖92，入口傳送器94，卸載鎖96及出口傳送器98。運(yùn)送供處理的基片的盒100a，100b，100c和100d，通過加載鎖92進(jìn)入緩沖真空腔體90，并通過卸載鎖96從緩沖真空腔體90退出。這一結(jié)構(gòu)中的加載臂102把基片從盒100b傳送到加載站42中的盤夾或提升器70。卸載臂104把基片從卸載站44中的盤夾或盤提升器70傳送到盒100c?；倏v系統(tǒng)20在上述專利No.5,215,420中有述，該文獻(xiàn)在此結(jié)合以供參考。
圖2中，示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。這包括數(shù)個(gè)呈疊置關(guān)系的處理站，第二層處理站位于底層處理站的頂部。這是一個(gè)沒有大的中心主真空腔體的系統(tǒng)，這樣的腔體在圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中可以找到。其允許對于通過該系統(tǒng)被處理的基片的控制循環(huán)。其顯著減小了由現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)所占據(jù)的占地面積，并使得可以有更多的處理站。因而允許對通過系統(tǒng)的基片有更大數(shù)目的處理操作，或在小得多的占地面積上允許有與有很大占地面積的現(xiàn)有技術(shù)單元中進(jìn)行的相同數(shù)目的操作。進(jìn)而，每一處理站由附加的真空泵單獨(dú)泵激，諸如渦輪分子或低溫泵，以便對于每一站進(jìn)行的處理生成獨(dú)立的氣氛，如參照后繼附圖所述和討論的那樣。
現(xiàn)在參照圖2，其示出23個(gè)站的處理系統(tǒng)。實(shí)際上站的數(shù)目可以比這個(gè)數(shù)目更多或更少。這些站標(biāo)識為101-123。為了加載標(biāo)識為125的系統(tǒng)，基片的盒饋送到加載/卸載孔126。盒沿一個(gè)通路行進(jìn)到在加載/卸載站129的位置。一個(gè)盤托架(參見圖4A)向加載/卸載腔體129移動，在此一個(gè)轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)在卸載側(cè)，在已經(jīng)通過處理周期的盤托架中通過其內(nèi)孔抓取一個(gè)盤。然后盤托架的鉗夾被打開，且被處理的基片從盤托架移出并轉(zhuǎn)移到提升葉片，這類似于圖1所示現(xiàn)有技術(shù)所述。然后提升葉片把基片或盤放置到盒中。在這相同的加載/卸載站129但是從加載側(cè)，提升葉片如現(xiàn)有技術(shù)中使用的那樣，從盒提升基片或盤，并將其升高到加載腔體。轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)從提升葉片轉(zhuǎn)移盤，并將其轉(zhuǎn)移到盤托架，在此鉗夾134和139閉合以把盤抓取在盤托架中(參見圖4A)。然后盤托架移動到升降器128并升高(如所示)到接近上組處理站的水平，并直接與站101相鄰。然后基片和托架作為單元移動并轉(zhuǎn)移到站101，在此開始盤的處理。于是，基片130與盤托架的組合單元，移動到相鄰的處理站102。在站102處理之后，基片和盤托架繼續(xù)移動到相鄰的站103，在此通過附加的處理操作運(yùn)載盤。盤托架上的基片沿上水平順序地從101向112從一個(gè)處理腔體行進(jìn)到下一個(gè)處理腔體，在此該組合單元進(jìn)入升降器131。然后組合單元下降到較低的水平，沿這水平其從站123行進(jìn)回到站113。盤根據(jù)制造設(shè)備的需要和要求沿該路程被處理。例如，當(dāng)考慮盤所暴露的過程時(shí)由于進(jìn)入系統(tǒng)的基片在檢測中被記錄，升降器腔體可包括一個(gè)冷阱，使一個(gè)水泵或Meisner阱從盤和真空系統(tǒng)去除水分。在第一站101，在使盤通過涂敷處理之前，盤可被加熱以繼續(xù)其先前狀態(tài)。
功率控制132如以上所示并位于處理站下面。然而它們可位于系統(tǒng)的末端。在系統(tǒng)對于功率強(qiáng)的處理需要大量的控制的情形下，這些控制可位于單獨(dú)的機(jī)殼中。該系統(tǒng)被編程，并由在系統(tǒng)125左側(cè)的操作員站133的輸入驅(qū)動，如圖2所示，但在圖6A中更清除地示出。雖然站127是作為加載/卸載站描述的，但實(shí)際上其功能可只用作為系統(tǒng)加載基片，卸載操作在例如與站123相鄰的另一端進(jìn)行。在圖2中所示的單元的背側(cè)，在與表面?zhèn)壬系募虞d站的相對的位置，可找到卸載站。這在后繼的附圖中將更清楚地示出。實(shí)際上，這看似是加載站，但其功能是對系統(tǒng)卸載。帶盤或基片的盤托架在適當(dāng)?shù)奈恢靡苿拥叫遁d腔體。轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)從鉗夾134和139提取盤(參見圖4)，鉗夾打開并向轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)釋放盤。轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)可以是在圖1的結(jié)構(gòu)中使用的或如后繼討論的系統(tǒng)。這一機(jī)構(gòu)把盤轉(zhuǎn)移到卸載葉片(其可以與加載站處使用的加載葉片相同，或還可與圖1相關(guān)使用的加載葉片相同)，在此盤下降到盒的加載側(cè)。
圖2示出帶有23個(gè)站的系統(tǒng)125。然而如果特定的磁盤制造商要求在最終的盤生產(chǎn)期間進(jìn)行較少的處理，可能不需要有23或更多站的全系統(tǒng)，或在這種情形可下指令或控制基片只通過一組受到限制的有效處理站，或通過比全部可操作的處理站少的站。另外，可使用較小的系統(tǒng)。例如這種系統(tǒng)可包括較少的處理站。還可以把疊置的系統(tǒng)與依賴于中心真空腔體并具有圓形結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)合。這種結(jié)構(gòu)的好處在于，它能夠使現(xiàn)有的制造商把他們現(xiàn)有的單元與本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)合在一起，以便使得在有限附加面積或占地面積中制造磁盤可進(jìn)行附加的或新的處理。這將參照以下附圖6進(jìn)一步討論。
圖3中示出一個(gè)單個(gè)的處理模塊135，并在圖4A中示出帶有基片130就位的盤托架136。圖4B中示出的機(jī)構(gòu)，在加載站向托架轉(zhuǎn)移盤，并在卸載站從盤托架轉(zhuǎn)移出盤。圖4C中示出圖4B的機(jī)構(gòu)的另一視圖，有與盤托架和托架上盤的排布相關(guān)的更多的細(xì)節(jié)。
盤托架136在圖3中示于處理模塊135的位置。隔離閥144和隔離閥驅(qū)動器145操作以打開和關(guān)閉腔體135的開口129?；?30位于盤托架中，并在其行進(jìn)中始終被夾持在盤托架中適當(dāng)位置。在各處理腔體處理之后盤被轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)釋放，該機(jī)構(gòu)通過盤的內(nèi)孔和鉗夾激勵器及鉗夾激勵器機(jī)構(gòu)抓取盤，該機(jī)構(gòu)在盤被抓取供卸載之后或在盤未被抓取供加載之前打開托架鉗夾。這些操作示于圖4B和4C。
在圖4B中基片盒202已通過加載門204饋送給轉(zhuǎn)移部分201。在這點(diǎn)基片處于真空環(huán)境?；瑢倪@點(diǎn)對于所有的操作保持在真空環(huán)境，直到被處理的基片在卸載區(qū)207被卸載返回盒而離開轉(zhuǎn)移站201，并從轉(zhuǎn)移站和在盒夾持器中的設(shè)備通過卸載門208被去除。盤的盒202示于這一子系統(tǒng)的加載區(qū)的位置中。盒夾持器支撐在輪子206上，該輪子把盒夾持器傳送到位，以便使基片就位到從盒夾持器202提升出的位置，向上通過轉(zhuǎn)移區(qū)203并到盤加載區(qū)205，在此基片被加載到盤托架。如已經(jīng)說明，盤從盒被類似于圖1中所示現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中使用提升器那樣的盤提升器提升出來。這種情形下，提升器通過開口222并然后通過盒行進(jìn)，這里它與基片嚙合，并然后提升基片通過轉(zhuǎn)移區(qū)203并進(jìn)入盤加載區(qū)205。采用類似的提升器把涂敷的基片轉(zhuǎn)移回接收基片的盒224，該盒當(dāng)完全加載時(shí)退出轉(zhuǎn)移站201。提升器從卸載區(qū)提取基片，并通過在卸載側(cè)的通路向下移動，并然后在提升臂通過開口223繼續(xù)移動時(shí)通過保有基片的盒。
最初到達(dá)加載區(qū)的基片在轉(zhuǎn)移區(qū)203之上的位置。在這點(diǎn)拾取臂210向上移動并進(jìn)入基片中央的孔。所述臂210通過插入到基片中心部分的夾子連接到基片，并在此抓住基片中心孔或開口的內(nèi)邊緣。然后臂210移動回該圖中所示的位置，在此其啟動機(jī)構(gòu)211，該機(jī)構(gòu)又打開盤托架的鉗夾。然后盤托架鉗夾圍繞盤或基片就位，從拾取臂去除盤，并抓取盤攜帶其通過設(shè)備的各個(gè)處理。
圖4C是圖4B所示這一盤加載/卸載部分的側(cè)視圖。在這一圖中盤托架136以側(cè)視圖示出。在這一視圖中，位于傳送驅(qū)動部分212中的輪子137在視圖中。該輪子用來在整個(gè)系統(tǒng)傳送盤托架。盤托架通過磁驅(qū)動系統(tǒng)212可從處理腔體移動到處理腔體，該磁驅(qū)動系統(tǒng)部分位于每一腔體的底座上，并部分作為位于每一盤托架216基座的配合結(jié)構(gòu)。每一盤托架和每一腔體具有獨(dú)立的傳送元件，用于與磁驅(qū)動系統(tǒng)212操作。這一系統(tǒng)的輪子由使用旋轉(zhuǎn)真空饋送的普通電動機(jī)驅(qū)動，雖然他們也可由線性電動機(jī)代替。盤托架可借助于軟磁材料移動，諸如安裝在托架底座216中的400系列不銹鋼。圖4C下部分所示是下腔體中盒202的側(cè)視圖。
還示出磁激勵系統(tǒng)211，該系統(tǒng)被加電以打開盤托架136，以允許基片130的插入，或在卸載區(qū)207釋放處理的基片。示出的是四個(gè)磁體。然而可使用更多或更少的磁體實(shí)現(xiàn)打開和關(guān)閉基片夾持器鉗夾的目的。
圍繞基片的是一個(gè)暈圈結(jié)構(gòu)213。這一結(jié)構(gòu)附加到盤托架136并允許進(jìn)行不同直徑基片的處理。例如暈圈結(jié)構(gòu)可以加寬或變窄或甚至從盤托架去除，以允許各種尺寸的基片在夾持器中就位供處理。在盤托架中就位的盤或基片在其邊緣由暈圈結(jié)構(gòu)213夾持，或如果不使用則由盤托架136本身保持。
圖5A示出一種典型的處理腔體135結(jié)構(gòu)，其中處理操作在系統(tǒng)125中進(jìn)行。盤夾持器使盤在上開口就位。側(cè)面140當(dāng)被完全裝配時(shí)包括隔離密封以隔離腔體與相鄰的腔體及系統(tǒng)的其余部分。冷阱，真空泵或儀器可放置在上開口142處。腔體的主真空泵位于與腔體相鄰的隔離閥體上(圖5B示出)，以及通過開口140進(jìn)行泵送。在優(yōu)選實(shí)施例中，每一腔體有其自己的低溫、渦輪或其它適當(dāng)?shù)谋?，以維持每一腔體中均勻及被控制的真空環(huán)境。前開口以及后開口例如用來與腔體一同進(jìn)行噴涂沉積，使得源與目標(biāo)在被涂敷或處理的基片的每一側(cè)就位。其它的處理裝置也可位于這些開口上，以便成為封閉處理腔體的腔體壁。在底座的開口處配置了輪子及盤托架的下部分、以及封閉開口的密封和供傳送的驅(qū)動電動機(jī)163。
圖5B示出一個(gè)處理站，表示元件就位。在頂部示出有2個(gè)噴涂源143的渦輪泵149，安裝在腔體框架135上。在這一圖中還看到隔離閥144，該閥門在其右側(cè)密封這一腔體。在左側(cè)示出一開口129，以使這一腔體與其它腔體或升降器配合。相鄰的腔體在與這一腔體的配合側(cè)通常有隔離閥，以使腔體彼此隔離。
現(xiàn)在參見圖6A，其示出連接到圓形系統(tǒng)147的疊置系統(tǒng)146。這種組合單元可包括完整的處理系統(tǒng)，或可表示通過提供向或從系統(tǒng)饋送給在現(xiàn)有技術(shù)上商用及圖1中所示的那些疊置的處理站，向現(xiàn)有圓形單元添加更多的處理能力。在這一單元中，帶有處理站151的圓形部分147由軌道144支撐，提供從腔體151向下一個(gè)腔體移動基片來順序地處理基片。這一單元146的第一部分表示在一條線中的處理站。這些站可由附加在處理腔體上部分的真空泵149標(biāo)識。雖然示出的是三個(gè)上部處理腔體，應(yīng)當(dāng)理解，系統(tǒng)可根據(jù)需要和/或用戶的希望，包括更多或更少的這種站。而且雖然圖6A中未看到，但這一部分146可包括在這些連接到真空泵149的顯現(xiàn)部分之下的下層處理站。這在圖6B中示出。每一個(gè)處理腔體都有真空泵。類似的真空泵在處理腔體以下延伸，用于在146疊置的下部分的處理腔體。又在圖6B中可見。屏幕148和鍵盤150包括操作員部分133，以控制設(shè)備的操作。圓形結(jié)構(gòu)147包括有附加的真空泵的單獨(dú)的處理腔體。如果疊置的前端部分146附加到如圖1所示的系統(tǒng)，部分146的盤托架中的基片將把盤轉(zhuǎn)移到圖1的基片操縱系統(tǒng)，或在加載站42的盤抓取器70，以便之后饋送給系統(tǒng)并通過系統(tǒng)。
圖7A-E是表示盤如何通過例如圖2所示疊置系統(tǒng)移動的示意圖。圖7包括五個(gè)不同的圖。所示的是盤在進(jìn)入處理腔體時(shí)如何排布，以及然后盤如何在站之間轉(zhuǎn)移。在圖示中這些盤標(biāo)號為1-5，及18-25，用于隨后從一個(gè)地方到另一地方的移動。這樣在圖7A中，盤1位于升降器128的下面或輸入部分，而盤2在輸入部分?；?，4和5等待向設(shè)備輸入，并通常位于等待向盤托架中轉(zhuǎn)移的盒中。圖7B中升降器把盤1移動到頂部水平到一個(gè)位置，以進(jìn)入處理腔體供處理，且盤18出現(xiàn)并與其盤托架分開，如參照圖4A-C所述。然后其被加載到卸載盒。在該圖中根據(jù)參照圖4A-C討論，盤2被再次加載到加載站中的盤托架。圖7C中，盤1在盤托架中被移動到第一處理站，而安裝到盤托架的盤2移動到升降器18，一個(gè)完全涂敷的基片被移出系統(tǒng)。盤3就位以輸入到系統(tǒng)，且盤19準(zhǔn)備退出并與其盤托架分開。圖7C所示的其它盤表示通過該系統(tǒng)移動。這樣，在處理站的頂層，盤25，24和23每一個(gè)向右移動一個(gè)站(與圖7B所占據(jù)的位置比較)，且盤1移動到處理站。在頂層右邊最終位置處的盤向下移動，使得該盤22現(xiàn)在占據(jù)下層右側(cè)上的最后位置，而在下層的其它盤每一個(gè)向左移動一個(gè)站。圖7D中一個(gè)新的盤4準(zhǔn)備進(jìn)入系統(tǒng)，而盤20將要退出該系統(tǒng)。再次，盤的頂層都已向右移動一個(gè)站，且最終的盤，盤23(圖7C)向下移動到下面的站(圖7D)。圖7E中盤5表示進(jìn)入系統(tǒng)，安裝在盤托架中的盤4在升降器上并準(zhǔn)備向上移動到現(xiàn)在由盤3占據(jù)的入口站。盤遵循先前附圖所示的路線上下移動，且盤20移出系統(tǒng)。對于這一結(jié)構(gòu)和流程的循環(huán)中的這一點(diǎn)，所有等待輸入圖7A系統(tǒng)的原始盤3，4和5已經(jīng)進(jìn)入，且3個(gè)新的基片6，7和8示出等待輸入。而且在這一點(diǎn)，盤18，19和20已經(jīng)完工并已從系統(tǒng)移出。該系統(tǒng)包括在左和右兩側(cè)的升降器。在左側(cè)，升降器把盤移動到腔體的頂部水平供處理，并在右側(cè)升降器降低盤供在低水平處理，且盤沿較低的處理水平返回輸入點(diǎn)，并然后退出系統(tǒng)。
現(xiàn)在參見圖8A-E，該設(shè)備以兩個(gè)部分示出，擺動臂把基片從一部分向另一部分移動。再次，基片已經(jīng)標(biāo)號以簡化隨后它們的通路和例程。圖8A中基片6，7和8處于等待進(jìn)入系統(tǒng)的位置?；?0和11已被處理并已移出設(shè)備?；?2加入圖8B中完工的基片，且基片25被擺動臂153從在左側(cè)的一組疊置的處理站移動到在右側(cè)的另一站。在圖8E中基片6，7和8處于系統(tǒng)中并被處理，而12和13已退出系統(tǒng)并加入到完工的盤，在此它們將被重新配置到盒夾持器。而且盤已從一個(gè)站移動到另一站，如圖8A-E所示。
圖9中示出托架交換模塊156。在各處理站基片處理期間出現(xiàn)的托架變?yōu)橐栽谔幚碚境练e的材料涂敷。例如，在典型的制造處理中，為了生成磁性硬盤，鋁制基片起初可使用噴涂技術(shù)以鉻層，然后沉積鈷合金，此后沉積由用戶根據(jù)通常按專有制造過程確定的其它層，以制造磁盤。最終的沉積區(qū)可基于生成金鋼石狀涂層，例如使用等離子體強(qiáng)化化學(xué)蒸汽沉積以沉積碳，例如在U.S.6,368,678 B1中所討論。這樣在同一基片上沉積了鉻，鈷和碳的系統(tǒng)中，結(jié)果是如果在每一處理中使用同一托架，則在托架上積累不希望的材料。這本身可能不是問題。然而，如果在后繼的處理步驟期間在托架沉積的材料剝落，則會造成問題，使得部分涂敷的基片上的新的沉積受到破壞或變質(zhì)，以致最終產(chǎn)品不可靠和/或與其它生產(chǎn)的產(chǎn)品不一致。為了防止發(fā)生這樣的問題，本發(fā)明的系統(tǒng)包含一些關(guān)鍵配置的站，以允許托架在進(jìn)一步進(jìn)行處理基片之前可變?yōu)楦蓛羟仪鍧嵉耐屑?。圖9示出這種交換模決，且圖10A-D示出托架交換順序。首先一個(gè)干凈的托架155被加載到交換模塊156。干凈的托架155可通過手加載到這一模塊，或按編程向系統(tǒng)自動饋送新的托架，這是在托架處理站中使用的設(shè)置數(shù)目，或在托架暴露給特定的處理步驟和/或沉積的設(shè)置數(shù)目之后出現(xiàn)的。托架交換模塊中清潔的托架首先被預(yù)處理，使得雜質(zhì)在對后繼操作及涂敷基片本身具有有害影響之前被去除。托架交換模塊可放置在線列結(jié)構(gòu)的末端，在任何一端或兩端或設(shè)備位置中。例如，其可以如圖8A所示在升降器之上，在此站標(biāo)識為156和159。類似的站也可放置在圖8A-E所示擺動臂的點(diǎn)。這一結(jié)構(gòu)允許在盤從處理腔體的第一部分向第二部分移動時(shí)改變盤托架，使得當(dāng)盤進(jìn)入第二部分時(shí)其能夠以預(yù)先清潔的盤進(jìn)入，以有效隔離盤對單元第一部分中的處理。而且當(dāng)按8A所示配置時(shí)，在盤從盤托架轉(zhuǎn)移之后，通過進(jìn)入用于清潔的模塊，盤托架可被移出服務(wù)。圖9中示出一個(gè)真空泵149和一個(gè)隔離閥144。這些使得托架交換模塊156能夠直接連接到系統(tǒng)而不會引起劣化。這種結(jié)構(gòu)能夠按圖8A所示配置在156或159，或還可配置以便在擺動臂點(diǎn)或在任何其它如果托架不改變將隨后有污染的點(diǎn)替換盤托架。圖6A所示的系統(tǒng)，如果連接到現(xiàn)有的設(shè)備，當(dāng)盤從線式設(shè)備146移動時(shí)需要從盤托架推開盤，在此其在盤托架中行進(jìn)到圓形部分147，在此盤可從盤托架或從盒被提升，盤在進(jìn)入系統(tǒng)圓形部分147的入口被放置到盒中。當(dāng)盤位于提升器上時(shí)，這時(shí)其被移交到如現(xiàn)有技術(shù)中所使用的托架，按基座的性質(zhì)，該托架帶著盤通過系統(tǒng)移動，直到轉(zhuǎn)移回提升器，把盤取回到盒，或把盤移交給盤托架供在系統(tǒng)146線式部分進(jìn)一步處理。這樣如圖9所示的站156可在這點(diǎn)提供，以便在盤完成其通過部分146的行進(jìn)并進(jìn)入147時(shí)，使從托架分開盤。類似地，當(dāng)盤完成其通過部分147的行進(jìn)并重新進(jìn)入部分146時(shí)，在如圖9所示的站，盤被重新安裝到一個(gè)清潔的盤托架中。
圖10中在升降器128之上的一個(gè)位置示出一個(gè)托架交換模塊。圖10的系統(tǒng)被編程，以當(dāng)新的托架準(zhǔn)備好時(shí)跳過加載托架。新的托架155用來代替跳過的加載托架157。這在初始的腔體中由空托架157表示?？胀屑茉谏灯?28中遵循向上行進(jìn)的正常順序。這在圖10B中示出。在10C中，示出托架的交換。清潔的托架155代替被替換的托架157，并如圖10D所示，清潔的托架進(jìn)入正常流循環(huán)，且需要清潔的新的托架157被清潔，并然后插入到交換模塊，用來替換下一個(gè)需要更新的托架。
現(xiàn)在參見圖11，其中示出同時(shí)保持有兩個(gè)盤的盤托架。這是使用抓取機(jī)構(gòu)161實(shí)現(xiàn)的，該機(jī)構(gòu)在各處理腔體中在盤托架移動通過系統(tǒng)時(shí)保持兩個(gè)盤就位供處理。這一設(shè)計(jì)可加倍系統(tǒng)的通量，因?yàn)樵诿恳粋€(gè)處理腔體中在盤托架中不論是兩個(gè)或一個(gè)盤，將消耗相同的時(shí)間。
圖12示出圖2所示系統(tǒng)125可使用的循環(huán)。這一循環(huán)基于每操作5.1秒。一秒用來傳送，而4.1秒用于處理。這些時(shí)間明顯地是可變的，但系統(tǒng)125可根據(jù)這些時(shí)間限制操作。以這些速度操作的結(jié)果是每小時(shí)產(chǎn)生700個(gè)涂敷基片，且通常的每天八小時(shí)工作產(chǎn)生每月超過一百五十萬的盤產(chǎn)量。
雖然處理站中的處理并沒有展開討論，但應(yīng)當(dāng)理解，這一設(shè)備在這方面提供了實(shí)際的優(yōu)點(diǎn)。例如，盤托架可進(jìn)入處理站并在處理期間通過數(shù)個(gè)處理站連續(xù)移動。這稱為掠過處理(pass by processing)。這對于一定類型的沉積有優(yōu)點(diǎn)。還能夠把兩個(gè)或多個(gè)處理站聯(lián)系在一起，以及在相同處理中更長時(shí)間處理基片。這樣例如不是使用2個(gè)或更多的處理站使基片達(dá)到溫度，而是兩個(gè)或多個(gè)處理站可組合為單個(gè)的更大的處理站，以便在單個(gè)的站或等價(jià)的單個(gè)的站執(zhí)行所需的功能，它們通常對于相同的結(jié)果需要相當(dāng)多的移動和多個(gè)站。而且，雖然通常對于一個(gè)循環(huán)所使用的處理時(shí)間大約為5秒鐘，這對于一定的處理操作可能或者是很短的周期和太短的時(shí)間，或?qū)τ谀承┨幚聿僮魇且粋€(gè)長周期，因此設(shè)備可對不同的操作被編程。在可通過把處理站組合為一個(gè)較大的站以本發(fā)明等價(jià)方式處理，以允許盤托架在站中駐留更長時(shí)間，并允許進(jìn)行對于其它操作可能需要兩倍或三倍時(shí)間量的處理，或者如果可適當(dāng)調(diào)節(jié)需要較少時(shí)間的這些操作，這可通過減慢循環(huán)來實(shí)現(xiàn)。
雖然已經(jīng)描述和表述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離按所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明范圍之下，可作出各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于把基片處理為磁盤的基片處理系統(tǒng)，包括輸入通路，把盒中的基片饋送到處理系統(tǒng)及真空環(huán)境；提升器，逐個(gè)從所述盒提升基片；多個(gè)處理站，彼此對準(zhǔn)并相鄰以分別處理基片同時(shí)基片被保持在垂直方向；盤托架，把基片運(yùn)送到處理站并在各基片被處理時(shí)保持基片在垂直位置，并通過所述處理站且從處理站到處理站移動；轉(zhuǎn)移裝置，把位于所述提升器上的基片轉(zhuǎn)移到盤托架；傳送通路和驅(qū)動器，把盤托架從處理站移動到處理站以及卸載區(qū)，所述卸載區(qū)具有提升器，以便在盤處理之后從所述盤托架移除處理過的盤，并把處理過的盤移回盒，以便傳送出所述系統(tǒng)；所述處理站至少以第二層處理站位于第一層處理站之上的疊置關(guān)系配置，使得用于兩個(gè)處理站的占地面積基本上不大于用于一個(gè)處理站的占地面積，并在縱向小于一個(gè)接一個(gè)配置兩個(gè)處理站的占地面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1用于制造磁盤的基片處理系統(tǒng)，其中所述第二層處理站位于所述第一層處理站頂部，且其中在所述處理站實(shí)施的處理制造磁性硬盤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1用于制造磁光盤的基片處理系統(tǒng)，其中所述第二層處理站位于所述第一層處理站頂部，且其中在所述處理站實(shí)施的處理制造磁光盤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1用于制造磁盤的基片處理系統(tǒng)，包括盤托架交換站，位于沿由盤托架通過所述處理站的行進(jìn)通路上，以便對于在所述系統(tǒng)中已暴露給涂敷處理的托架供給清潔的替換的盤托架。
5.根據(jù)權(quán)利要求1用于制造磁盤的基片處理系統(tǒng)，其中盤托架的行進(jìn)通路是按順序從處理站通向相鄰的處理站，并在升降器中在所述第一水平處理之后從第一水平通向第二水平。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的基片處理系統(tǒng)，其中所述盤托架交換站位于在初始處理水平的處理序列的開頭，且其中清潔的盤托架替換已完成循環(huán)的盤托架，否則將接受并排序新的輸入盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的基片處理系統(tǒng)，其中所述盤托架交換站位于在盤處理之后的處理序列的點(diǎn)，其處理的結(jié)果是在盤托架上可能損害后來處理的沉積物，且其中清潔的盤托架可替換其表面有沉積物的盤托架。
8.根據(jù)權(quán)利要求5用于制造磁盤的基片處理系統(tǒng)，其中盤托架行進(jìn)的通路進(jìn)入升降器以提升盤托架到上水平，并然后在所述上水平按順序從處理站到相鄰的處理站，并在提升時(shí)在所述上水平處理之后從所述上水平到下水平。
9.一種用于制造磁性硬盤的組合處理系統(tǒng)，包括一組疊置的處理站，以便以在制造磁性硬盤中使用的涂覆材料在垂直位置處理基片，所述處理站位于適當(dāng)?shù)闹本€中，一層處理站位于另一層處理站頂部使得第二站一般直接位于在第一站之上；一組圓形處理站，以在制造磁性硬盤中使用的涂敷材料處理基片；以及饋送設(shè)備，把在所述直線疊置處理站組中處理過的基片轉(zhuǎn)移到并通過所述一組圓形處理站。
10.根據(jù)權(quán)利要求9用于制造磁性硬盤的組合處理系統(tǒng)，其中所述一組圓形處理站處于中心真空系統(tǒng)的周圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求9用于制造磁性硬盤的組合處理系統(tǒng)，其中盤順序地通過按順序疊置的處理站水平移動，并然后順序地通過圓形處理站，并然后順序地通過其它疊置的處理站水平返回到一點(diǎn)以退出系統(tǒng)。
12.一種制造磁性硬盤的基片加工系統(tǒng)，包括，加載站，通過在盒中的真空加載鎖，把供處理的基片盒從大氣狀態(tài)饋送到真空環(huán)境，卸載站，把處理后涂敷的磁盤饋送到盒，并通過真空加載鎖離開真空環(huán)境到大氣狀態(tài)；升降器，在所述加載站從盒逐個(gè)提升基片，并把基片轉(zhuǎn)移到第一站，在此基片被放置到盤托架中；盤托架，保持基片在垂直位置并攜帶基片到并通過處理站；處理站，處理在所述盤托架中的所述基片；傳送系統(tǒng)，從站到站以編程的間隔移動在盤托架中的盤；所述處理站位于兩個(gè)水平中，一個(gè)在另一之上，至少一個(gè)盤托架提升器，從一個(gè)水平向第二水平升高并降低盤托架；以及所述傳送系統(tǒng)配置為從處理站向處理站橫向并垂直傳送盤托架，并把所述盤托架返回到所述卸載站，在此從盤托架向提升器葉片移動盤以把盤放置在卸載盒，以便通過真空加載鎖轉(zhuǎn)移所述盒，通過卸載孔從真空環(huán)境轉(zhuǎn)移到大氣狀態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的基片加工系統(tǒng)，其中在處理站的盤托架連續(xù)移動，同時(shí)在所述站被處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的基片加工系統(tǒng)，其中一個(gè)或多個(gè)處理站內(nèi)部連接，以便使放置在任何這種站內(nèi)的盤托架上的盤能夠根據(jù)在所述站內(nèi)實(shí)施的處理而被處理，處理時(shí)間周期基本上等于系統(tǒng)中單個(gè)處理站內(nèi)的處理時(shí)間乘以連接的處理站的數(shù)目。
15.一種制造磁性硬盤的基片加工系統(tǒng)，包括槽，把基片盒從大氣狀態(tài)饋送到加載站，并把涂敷的磁盤盒饋送離開系統(tǒng)的卸載位置并進(jìn)入大氣狀態(tài)；提升器葉片，在所述加載站把基片從盒提升出來，并把基片轉(zhuǎn)移到一個(gè)站，在此基片被放置到盤托架中；盤托架，保持基片在垂直位置并往來于處理站運(yùn)送基片；處理站，處理在所述盤夾持器上的基片；傳送系統(tǒng)，從站到站按順序以編程的間隔移動盤托架；盤托架提升器，從第一水平的處理站向第二水平的處理站升高盤托架；所述處理站位于兩個(gè)水平中，一個(gè)在另一之上，且所述傳送系統(tǒng)在橫向從處理站向處理站轉(zhuǎn)移所述盤托架，并在垂直方向在所述盤托架提升器中從一個(gè)水平向另一水平。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的處理系統(tǒng)，包括一個(gè)站，通過以一個(gè)清潔的托架向系統(tǒng)替換在系統(tǒng)內(nèi)已使用的托架而改變盤托架，同時(shí)涂料沉積到在所述托架上通過所述系統(tǒng)移動的盤上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的處理系統(tǒng)，其中盤托架被打開，并然后盤被放置在盤托架的鉗夾之間，且鉗夾在盤上閉合以抓取盤托架中的盤以運(yùn)送盤通過處理站。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的處理站，其中使用一個(gè)傳送機(jī)構(gòu)把盤從所述提升器葉片移到所述盤托架中，該機(jī)構(gòu)通過在其中心開口夾持盤而轉(zhuǎn)移盤。
19.一種根據(jù)權(quán)利要求1的處理系統(tǒng)，其中所述盤托架的每一個(gè)運(yùn)送多于一個(gè)的盤。
20.一種盤托架，抓取盤并運(yùn)送盤通過真空處理站，其中對所述托架的鉗夾適配一種可調(diào)節(jié)的延伸部分，以允許使用有不同尺寸盤的所述托架。
21.一種用于盤制造系統(tǒng)的處理腔體，適配位于另一盤處理腔體頂部，包括延伸在腔體之上的渦輪分子泵，以便在所述腔體中泵真空，在所述腔體一側(cè)的開口配置附加到相鄰的腔體，在腔體另一側(cè)的隔離閥以便在所述腔體內(nèi)進(jìn)行處理期間隔離該腔體與其它腔體，在所述腔體的底座部分的磁性裝置以輔助盤托架往來于所述腔體的傳送，位于所述腔體的前壁和后壁的處理源以對位于所述腔體內(nèi)的盤的兩側(cè)進(jìn)行處理，一個(gè)類似的腔體位于所述腔體之下，有真空泵從所述下腔體向下延伸，以便在處理期間有效地處理在所述下腔體中的盤托架中的另一盤，或在所述上部盤處理腔體中傳送盤托架。
全文摘要
本發(fā)明涉及盤涂敷系統(tǒng)。描述了一種盤處理和制造設(shè)備，其中處理腔體彼此在頂部疊置，且其中盤通過該系統(tǒng)在盤托架上移動，該托架可被調(diào)節(jié)以提取各種尺寸的盤。盤通過加載區(qū)進(jìn)入該系統(tǒng)，并然后被安裝到盤托架。它們在托架中順序地通過處理腔體而在一個(gè)水平移動，并然后在提升器或升降器中移動到另一水平。在這另一水平，盤再次順序通過該系統(tǒng)而在該水平移動，然后在卸載區(qū)退出。
文檔編號B65H1/00GK1798862SQ200480002494
公開日2006年7月5日 申請日期2004年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月10日
發(fā)明者凱文·P.·費(fèi)爾拜恩, 特里·布盧克, 克雷格·馬里恩, 羅伯特·E.·韋斯 申請人:英特維克公司