專利名稱：用于探詢碳層厚度的方法和系統(tǒng)的制作方法
用于探詢碳層厚度的方法和系統(tǒng)
背景技術(shù)：
圖1描繪常規(guī)的磁盤驅(qū)動(dòng)器10的一部分。常規(guī)的磁盤驅(qū)動(dòng)器包括碳層14和下部襯底12。例如，襯底可以是滑動(dòng)件12的一部分。另外，其它結(jié)構(gòu)可以被制造在滑動(dòng)件12 上?；瑒?dòng)件12可以包括諸如寫換能器屏蔽件、讀換能器屏蔽件、電介質(zhì)層或者圖1中未明確示出的其它特征等結(jié)構(gòu)。在這種情況下，碳層14可以是設(shè)置在滑動(dòng)件12的ABS上的類金剛石碳(DLC)層。或者，碳層14可以是磁盤10的表面上的DLC層。經(jīng)常希望在常規(guī)的磁盤驅(qū)動(dòng)器10上進(jìn)行故障分析。作為故障分析的一部分，研究磁盤驅(qū)動(dòng)器10的特征，特別是導(dǎo)致常規(guī)的磁盤驅(qū)動(dòng)器10的故障或者不良運(yùn)行的特征。例如，可以檢查傳統(tǒng)碳層14的磨損。為了表征常規(guī)磁盤驅(qū)動(dòng)器10的磨損和其它特征，希望實(shí)驗(yàn)性地確定碳層14的厚度。圖2是描述確定碳層(諸如碳層14)的厚度的常規(guī)方法50的流程圖。為了簡(jiǎn)明， 一些步驟被省略。通過(guò)步驟52，碳層14被暴露于用于拉曼光譜法的光。通過(guò)步驟54，從碳層14散射的光被檢測(cè)并且用來(lái)提供拉曼光譜。通常，拉曼光譜包括圍繞碳層14專用頻率的一個(gè)或者更多個(gè)峰。通過(guò)步驟56，基于該光譜，碳層14的厚度d被確定。盡管常規(guī)方法50可能能夠確定一些常規(guī)磁盤驅(qū)動(dòng)器10的厚度，但是可能存在缺陷。由于磨損，碳層14的各部分可能變薄。盡管在圖1中示出為具有單一厚度，但是碳層 14的厚度可能實(shí)際上在滑動(dòng)件/磁盤12上變化。此外，對(duì)于當(dāng)代的磁盤驅(qū)動(dòng)器，碳層14可能很薄。例如，碳層14的各部分的厚度可能小于或者等于25埃。對(duì)于具有這種厚度并且駐留在AlOTiC滑動(dòng)件上的碳膜，襯底/滑動(dòng)件可能極大影響用于拉曼光譜法的輸出信號(hào)。結(jié)果，使用方法50的常規(guī)拉曼光譜法可能導(dǎo)致大的峰，其中噪聲是顯著分量，并且提供關(guān)于碳層的很少信息。此外，諸如屏蔽件邊緣的下部結(jié)構(gòu)之間的過(guò)渡可能影響散射光的強(qiáng)度，因而影響拉曼光譜。結(jié)果，使用常規(guī)的拉曼光譜法確定碳層14的厚度可能很難或者不可能。表面增強(qiáng)拉曼光譜法(Surface enhanced Raman spectroscopy, SERS)是用于表征薄膜的特征的技術(shù)。在SERS中，膜可以被沉積在諸如Ag的金屬增強(qiáng)層上。下部的金屬增強(qiáng)層可允許來(lái)自要被表征特征(或特征化)的該膜的增強(qiáng)信號(hào)。然而，在滑動(dòng)件/磁盤 12的環(huán)境中，碳層14已經(jīng)被沉積。因此，可能不可能在將被表征特征的碳膜下方放置金屬增強(qiáng)膜。因此，常規(guī)的SERS可能不能幫助表征碳層14的特征。因此，需要的是表征磁盤驅(qū)動(dòng)器的碳層例如位于滑動(dòng)件或者磁盤上的碳層的改進(jìn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述一種探詢碳層厚度的方法和系統(tǒng)。碳層駐留在磁記錄磁頭和磁記錄盤中的至少之一上。該方法和系統(tǒng)包括在碳層上設(shè)置增強(qiáng)膜。增強(qiáng)膜在碳層的一部分上連續(xù)。 該方法和系統(tǒng)還包括將增強(qiáng)膜暴露于來(lái)自光源的光，并且檢測(cè)來(lái)自碳層的散射光以提供表面增強(qiáng)拉曼光譜法(SERS)光譜。增強(qiáng)膜駐留在光源和碳層之間。該方法和系統(tǒng)還包括基于SERS光譜確定碳層的厚度。


圖1是描述常規(guī)的磁盤驅(qū)動(dòng)器的一部分的圖；圖2是描述確定常規(guī)的碳層的厚度的常規(guī)方法的流程圖；圖3是描述確定磁盤驅(qū)動(dòng)器中碳層的厚度的方法的示例實(shí)施例的流程圖；圖4是確定磁盤驅(qū)動(dòng)器中碳層的厚度的方法的另一示例實(shí)施例的流程圖；圖5-圖8是描述具有碳層的磁記錄盤驅(qū)動(dòng)器的一部分的示例實(shí)施例的圖；圖9描述使用確定磁盤驅(qū)動(dòng)器中碳層的厚度的方法的示例實(shí)施例獲得的SERS光譜。
具體實(shí)施例方式圖3是描述探詢碳層厚度的方法100的示例實(shí)施例的流程圖。為了簡(jiǎn)明，一些步驟可以被省略和/或合并。碳層被用于磁盤驅(qū)動(dòng)器中。例如，碳層可以是滑動(dòng)件上的DLC、 氮化碳或者其它碳外涂層?；瑒?dòng)件上的碳層可以駐留在下部結(jié)構(gòu)上。例如，碳層的各部分可以在讀換能器和/或?qū)憮Q能器的寫屏蔽件、讀屏蔽件、間隙層、絕緣層或者其它結(jié)構(gòu)上。在其它實(shí)施例中，碳層可以是DLC或者磁盤上的其它碳層。方法100可能對(duì)碳層薄的情況特別有用，例如不超過(guò)25埃的碳層。在一些這種實(shí)施例中，碳層具有不超過(guò)10埃的厚度。此外，在一些實(shí)施例中，碳層可以具有5?；蛘吒〉暮穸?。碳層還可以是斷續(xù)的，在一些區(qū)域具有零厚度。然而，方法100可以用于更厚的層。例如，在一些實(shí)施例中，碳層厚度不超過(guò)150埃。通過(guò)步驟102，增強(qiáng)膜被設(shè)置在碳層上。所設(shè)置的增強(qiáng)膜在將被確定厚度的部分碳層上連續(xù)。增強(qiáng)膜被配置為增強(qiáng)來(lái)自下部碳層的拉曼信號(hào)。因此，在一些實(shí)施例中，在步驟 102中設(shè)置的增強(qiáng)膜可以包括Au、Ag、Pd、Rh, Li、Na和Pt中之一或者更多種。在步驟102 中設(shè)置的增強(qiáng)膜可以具有單個(gè)組分或者是合金。在一些實(shí)施例中，增強(qiáng)膜可以是多層。還期望步驟102中設(shè)置的增強(qiáng)膜是薄的。在一些實(shí)施例中，增強(qiáng)膜具有不超過(guò)40納米的厚度。 在一些這種實(shí)施例中，增強(qiáng)膜不超過(guò)12納米厚。增強(qiáng)膜還可以是至少1納米厚。因此，步驟102中設(shè)置的膜是連續(xù)的。在一些實(shí)施例中，增強(qiáng)膜至少5納米厚。步驟102可以包括濺射增強(qiáng)膜或者用別的方法沉積增強(qiáng)膜。通過(guò)步驟104，增強(qiáng)膜被暴露于來(lái)自光源的光。增強(qiáng)膜位于光源和碳層之間。光源通常是激光器。例如，可以使用514nm激光器、532nm激光器和/或784nm激光器。在一些實(shí)施例中，來(lái)自激光器的光的強(qiáng)度被衰減。于是較少的能量由光傳遞到增強(qiáng)膜。更少的能量意味著增強(qiáng)膜將熔化并且在碳層的表面上變?yōu)閿嗬m(xù)的可能性更小。因此，在暴露于光或曝光期間，增強(qiáng)膜可以保持連續(xù)。然而，在替代實(shí)施例中，可以允許增強(qiáng)膜熔化并且形成島嶼。步驟104可以包括將增強(qiáng)膜的不同部分曝光。通過(guò)步驟106，為了 SERS的目的，從碳層散射的光被檢測(cè)。因此，在步驟106中散射光可以被用于提供SERS光譜。通常，SERS光譜包括圍繞針對(duì)碳層的拉曼頻率/波長(zhǎng)位移的一個(gè)或者更多個(gè)峰。此外，步驟106可以包括從碳層的各個(gè)部分收集數(shù)據(jù)，碳層的這些各個(gè)部分對(duì)應(yīng)于步驟104中曝光的增強(qiáng)膜的不同部分。因此可以針對(duì)磁盤或者滑動(dòng)件的表面上的不同位置提供多個(gè)SERS光譜。通過(guò)步驟108，基于該光譜，碳層的厚度被確定。步驟 108可以包括比較來(lái)自增強(qiáng)膜/碳層的不同部分的數(shù)據(jù)。這可以允許來(lái)自碳層下面的襯底中的結(jié)構(gòu)的任何信號(hào)被考慮。在一些實(shí)施例中，步驟104-108用于探詢完全位于下部結(jié)構(gòu)上的碳層的各部分。例如，方法100可以用于研究碳層的完全位于屏蔽件上或者完全在下部絕緣體上的部分。步驟108還可以包括根據(jù)跨越碳層的多個(gè)位置確定多個(gè)厚度。使用方法100，碳層的厚度可以被確定。人們認(rèn)為增強(qiáng)膜中的表面等離子共振導(dǎo)致類似于常規(guī)SERS的增強(qiáng)。即使增強(qiáng)膜駐留在光源和碳層之間，這些增強(qiáng)仍發(fā)生。這些增強(qiáng)允許增強(qiáng)膜下方的碳層被研究。SERS可以因此被用來(lái)探詢已經(jīng)駐留在磁記錄盤驅(qū)動(dòng)器中的結(jié)構(gòu)上的碳層。在一些實(shí)施例中，針對(duì)SERS光譜的信號(hào)的大致1個(gè)數(shù)量級(jí)的增強(qiáng)可以被實(shí)現(xiàn)。此外，已經(jīng)確定對(duì)SERS信號(hào)的增強(qiáng)可以對(duì)大約5到12納米的厚度的增強(qiáng)膜特別有益。在這種實(shí)施例中，增強(qiáng)強(qiáng)度很大并且相對(duì)于增強(qiáng)膜厚度的變化相對(duì)恒定。盡管可能對(duì)該方法可以使用的碳層的厚度沒(méi)有上限，但是方法100對(duì)更薄的碳膜特別有用。具體地，方法100可以允許確定不超過(guò)25埃厚的碳膜的厚度。這種膜的厚度使用常規(guī)的拉曼或者常規(guī)的SERS光譜法可能不能確定。此外，使用方法100，碳層的厚度可以在多個(gè)位置被確定。 碳層的厚度的變化可以因此被查明。在襯底上碳層的磨損可以被研究。因此，方法100的使用可以增強(qiáng)研究和診斷關(guān)于磁記錄盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的滑動(dòng)件、磁盤上或者其它環(huán)境中的碳層的問(wèn)題的能力。圖4是描述確定磁盤驅(qū)動(dòng)器中的碳層的厚度的方法150的另一示例實(shí)施例的流程圖。為了簡(jiǎn)明，一些步驟可以被省略和/或合并。圖5-圖8是描述具有碳層的磁記錄盤驅(qū)動(dòng)器200的部分的示例實(shí)施例的圖。為了簡(jiǎn)明，圖5-圖8不是按比例繪制的。使用方法 150研究磁盤驅(qū)動(dòng)器200。參照?qǐng)D4-圖8，磁盤驅(qū)動(dòng)器200包括滑動(dòng)件202上的碳層210。 碳層210可以是DLC層、氮化碳層或者其它碳外涂層。碳層210大體駐留在滑動(dòng)件202上形成的下部結(jié)構(gòu)上(圖5中未示出)。例如，碳層的各部分可以在寫屏蔽件、讀屏蔽件、間隙層、絕緣層、或者讀換能器和/或?qū)憮Q能器的其它結(jié)構(gòu)上。在其它實(shí)施例中，碳層可以是磁盤(未示出)上的DLC或者其它碳層。碳層210被示出為具有變化的厚度，最小是d2，最大是dl。厚度的變化可能是由于碳層210的磨損。盡管示出碳層210的具體輪廓，但是碳層210的厚度可以以其它方式變化。例如，碳層210可以具有恒定厚度或者可以在一些區(qū)域斷續(xù)(d2 = 0)。在一些實(shí)施例中，dl不大于150埃。在其它實(shí)施例中，dl不大于25埃。 在其它實(shí)施例中，dl可以不超過(guò)10埃。此外，在一些實(shí)施例中，碳層210可以具有5埃或者更小的厚度?；蛘?，方法150可以用于更厚的層。通過(guò)步驟152，配置為增強(qiáng)來(lái)自下部碳層210的拉曼信號(hào)的增強(qiáng)膜被沉積在碳層 210上。在一些實(shí)施例中，步驟152可以包括濺射或者用別的方法沉積包含Au、Ag、Pd、他、 Li、Na和Pt中之一或者更多種的膜。所沉積的增強(qiáng)膜在將被確定厚度的部分碳層上連續(xù)。 圖6-圖7描繪進(jìn)行步驟152之后的磁記錄盤驅(qū)動(dòng)器。圖6描繪側(cè)視圖，圖7描繪包括下部結(jié)構(gòu)的立體圖。碳層210覆蓋屏蔽件204、206和208以及絕緣體203。絕緣體203可以包括鋁、AWTiC或者其它材料。屏蔽件204可以是寫換能器屏蔽件，而屏蔽件206和208可以是讀換能器屏蔽件的各部分。步驟152中設(shè)置的增強(qiáng)膜220被示出。在所示的實(shí)施例中， 增強(qiáng)膜220的表面大體上遵循下部碳膜210的形貌。然而，在其它實(shí)施例中，增強(qiáng)膜220的表面可以具有與下部碳膜210不同的形貌。在一些實(shí)施例中，增強(qiáng)膜220具有不大于40納米的厚度。增強(qiáng)膜220還可以是至少1納米厚度。在一些實(shí)施例中增強(qiáng)膜220是至少5納米并且不超過(guò)12納米厚。增強(qiáng)膜220是連續(xù)的。增強(qiáng)膜220可以具有單一組分、可以是合金和/或多層。通過(guò)步驟154，從光源提供光。增強(qiáng)膜位于光源和碳層210之間。光源通常是激光器。例如，514nm激光器、532nm激光器和/或784nm激光器可以被使用。通過(guò)步驟156， 來(lái)自光源的光的強(qiáng)度被可選地衰減。通過(guò)步驟158，增強(qiáng)膜220被暴露于(可選地衰減的) 光。步驟158可以包括暴露增強(qiáng)膜的不同部分。圖8描繪步驟158期間的磁記錄盤驅(qū)動(dòng)器。 因此，激光器230和可選的衰減器/濾波器240被示出。來(lái)自激光器230的光可以被衰減以傳遞更少的能量到增強(qiáng)膜220，減少增強(qiáng)膜220熔化并且在碳層210的表面上變?yōu)椴贿B續(xù)的可能性。因此，增強(qiáng)膜220可以在暴露于光期間保持連續(xù)。然而，在替代實(shí)施例中，增強(qiáng)膜220可以被允許熔化并且形成島嶼。通過(guò)步驟160，為了 SERS的目的，檢測(cè)從碳層散射的光。圖8還描繪用于收集光的檢測(cè)器250。同樣在步驟160中，被檢測(cè)器250檢測(cè)的散射光可以被用于提供SERS光譜。 此外，步驟160可以包括從對(duì)應(yīng)于步驟158中暴露于光的增強(qiáng)膜的不同部分的碳層220的各個(gè)部分收集數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，步驟154-步驟160針對(duì)在碳層210上的各種位置進(jìn)行。因此，來(lái)自各種區(qū)域的光譜可以被提供。例如，來(lái)自屏蔽件204、206和208中之一或更多個(gè)上方的碳層210的部分或者絕緣體203上方的碳層210的部分的光可以被檢測(cè)和用以提供對(duì)應(yīng)于這些位置的SERS光譜。圖9描繪可以使用方法150獲得的SERS光譜300。請(qǐng)注意SERS光譜300僅是為了示例目的而不意在對(duì)應(yīng)于具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果。光譜300指示光強(qiáng)度和所使用光的波長(zhǎng)的位移。SERS光譜300包括圍繞針對(duì)碳層的頻率的一個(gè)或者更多個(gè)峰。例如，SERS光譜300被示出包括主峰302，以及附加峰304、306、308和310。在一些實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)SERS光譜300的信號(hào)相對(duì)常規(guī)拉曼光譜法大致一個(gè)數(shù)量級(jí)的增強(qiáng)。通過(guò)步驟162，碳層210的厚度可以基于SERS光譜確定。步驟162包括使用來(lái)自增強(qiáng)膜220/碳層210的不同部分的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，方法150的性能在下部結(jié)構(gòu)是金屬的區(qū)域中可以提高，諸如在大多數(shù)寫換能器屏蔽件204上。另外，下部結(jié)構(gòu)203、204、 206和208的邊緣可以影響SERS信號(hào)。由此，讀換能器屏蔽件206的中心部分可以比其邊緣提供更可靠的信號(hào)，邊緣處可能存在結(jié)構(gòu)206、208和203之間的過(guò)渡。步驟162可以包括考慮由于襯底202中的下部結(jié)構(gòu)203、204、206和208引起的信號(hào)。例如，通過(guò)比較來(lái)自碳層210的不同部分的信號(hào)或者使用僅僅來(lái)自特定區(qū)域的光譜，由于屏蔽件204、206和208 的邊緣(屏蔽件204、206和208與絕緣體203之間的過(guò)渡)引起的強(qiáng)度的變化可以被考慮。 使用對(duì)應(yīng)于碳層210的不同部分的SERS光譜還可以允許碳層210的厚度變化被確定。例如，dl、d2和dl與d2之間的厚度可以針對(duì)其對(duì)應(yīng)位置而確定。方法150類似于方法100，因此具有類似好處。具體地，方法150可以允許薄碳膜的厚度被確定。例如，方法150可以允許確定不超過(guò)25埃厚的碳膜的厚度。這種膜的厚度使用常規(guī)拉曼光譜法或者SERS可能不能確定。此外，厚度的變化可以被確定。由此，方法 150的使用可以增強(qiáng)研究和診斷關(guān)于磁記錄盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的滑動(dòng)件、磁盤上或者其它環(huán)境中的碳層的問(wèn)題的能力。
權(quán)利要求
1.一種探詢駐留在磁記錄磁頭和磁記錄盤至少之一上的碳層的厚度的方法，所述方法包括在所述碳層上設(shè)置增強(qiáng)膜，所述增強(qiáng)膜在所述碳層的一部分上連續(xù)； 將所述增強(qiáng)膜暴露于來(lái)自光源的光，所述增強(qiáng)膜駐留在所述光源和所述碳層之間； 檢測(cè)來(lái)自所述碳層的散射光以提供表面增強(qiáng)拉曼光譜法光譜；以及基于所述表面增強(qiáng)拉曼光譜法光譜確定所述碳層的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述碳層是碳外涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述碳外涂層包括類金剛石碳和氮化碳中的至少之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述設(shè)置增強(qiáng)膜的步驟還包括 沉積Au、Ag、Pd、Rh、Li、Na和Pt中的至少之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述增強(qiáng)膜具有不超過(guò)40納米的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述厚度不超過(guò)12納米。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述增強(qiáng)膜具有至少1納米的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述厚度是至少5納米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述碳層駐留在包括所述磁記錄磁頭的滑動(dòng)件上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述磁頭包括寫屏蔽件，并且其中所述碳層駐留在所述寫屏蔽件上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述碳層具有不超過(guò)150埃的厚度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述厚度不超過(guò)25埃。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述碳層具有不超過(guò)10埃的厚度。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述碳層具有不超過(guò)5埃的厚度。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述磁頭包括絕緣層，并且其中所述碳層駐留在所述絕緣層上。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述增強(qiáng)膜暴光的步驟還包括衰減所述光源的強(qiáng)度使得所述增強(qiáng)膜在將所述增強(qiáng)膜暴光的步驟期間保持連續(xù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述光源包括514nm激光器、532nm激光器和 784nm激光器中至少之一。
18.—種探詢駐留在滑動(dòng)件和磁記錄盤至少之一上的碳外涂層的厚度的方法，所述碳外涂層具有不超過(guò)25埃的厚度，所述方法包括在所述碳外涂層上設(shè)置增強(qiáng)膜，所述增強(qiáng)膜在所述碳外涂層的一部分上連續(xù)并且具有不超過(guò)12納米而且不小于5納米的厚度，所述增強(qiáng)膜包括Au、Ag、Pd、I h、Li、Na和Pt中至少之一；將所述增強(qiáng)膜暴露于來(lái)自激光器的光，所述增強(qiáng)膜駐留在所述激光器和所述碳外涂層之間，入射到所述增強(qiáng)膜上的所述光的強(qiáng)度不足以在暴光期間熔化所述增強(qiáng)膜； 檢測(cè)來(lái)自所述碳外涂層的散射光以提供表面增強(qiáng)拉曼光譜法光譜；以及基于所述表面增強(qiáng)拉曼光譜法光譜確定所述碳外涂層的厚度。
19.一種探詢駐留在滑動(dòng)件和磁記錄盤至少之一上的碳層的厚度的方法，所述碳層具有不超過(guò)25埃的厚度，所述方法包括在所述碳層上設(shè)置增強(qiáng)膜，所述增強(qiáng)膜在所述碳層的一部分上連續(xù)并且包括Au、Ag、 Pd、Rh、Li、Na和Pt中的至少之一；使用光源在所述碳層上進(jìn)行表面增強(qiáng)拉曼光譜法，所述增強(qiáng)膜駐留在所述碳層和所述光源之間；基于所述表面增強(qiáng)拉曼光譜法確定所述碳層的厚度。
全文摘要
本發(fā)明描述一種探詢碳層厚度的方法和系統(tǒng)。碳層駐留在磁記錄磁頭和磁記錄盤中的至少之一上。該方法和系統(tǒng)包括在碳層上設(shè)置增強(qiáng)膜。增強(qiáng)膜在碳層的一部分上是連續(xù)的。該方法和系統(tǒng)還包括將增強(qiáng)膜暴露于來(lái)自光源的光，以及檢測(cè)來(lái)自碳層的散射光以提供表面增強(qiáng)拉曼光譜法(SERS)光譜。增強(qiáng)膜駐留在光源和碳層之間。該方法和系統(tǒng)還包括基于SERS光譜確定碳層的厚度。
文檔編號(hào)G01B11/06GK102221336SQ201110065389
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者T·J·威利斯 申請(qǐng)人:西部數(shù)據(jù)(弗里蒙特)公司