专利名称：用于硬盘驱动器的盘和测量表面光洁度的方法
技术领域：
本发明总地涉及磁介质表面光洁度，特别地，涉及用于测量高度颗粒化
垂直介质(highly granular perpendicular media)的真实粗糙度的改善的系统、 方法和装置。
背景技术：
理解和控制磁介质的表面光洁度(surface finish)(即"粗糙度")是硬 盘驱动器的制造中的重要参数。粗糙度影响侵蚀和硬盘驱动器的总体性能。 垂直介质性能对粗糙度特别敏感，因为这些结构是高度颗粒化的，因此难以 被保护层(overcoat)覆盖。
已经证实了原子力显微镜(AFM)可用于测量粗糙度。AFM尤其适合 在约ljim的^f黄向尺寸上测量在约lOnm大小的垂直介质最高高度(highest elevation)或"峰(peak)"(即Rp )。再次地，这样的测量结果是产品介质 的侵蚀性能的重要指标。
随着更多的外来氧化物(exotic oxide)用作垂直介质中的偏析物 (segregant)，已发现尽管Rp可保持相同，但最低高度或峰之间的"谷"的 深度变得更难测量。此外，谷之间的宽度或间隙还变窄(即尺寸更小；例如 nm代替pm )，使得测量工具不能探测这样的形貌。
因此没有可靠的手段来获得该信息，因为谷间隙远窄于AFM仪器的尖 端(tip), AFM仪器的尖端具有比所测量的特征的尺寸大得多的最小半径。 由于晶粒尺寸随着采用新型氧化物而持续减小，该问题进一步加剧。例如， 当AFM测量物理上不能实施精确测量时，大多数AFM测量被简单截平 (truncate )。结果，不能预测一些新型介质的侵蚀相关的失效。因此，需要 用于测量高度颗粒化的垂直介质的真实粗糙度的改进方案。
发明内容
本发明公开了测量高度颗粒化的垂直介质的真实粗糙度的系统、方法和装置的实施例。与先前可行的相比，本发明实现了颗粒介质谷深度的精度大
得多的AFM测量。使用此方法，可以基于真实的峰-谷深度值更可靠地预知 介质的侵蚀性能。
液体抗蚀剂用于首先复制介质形貌并形成相反复制品，而不是直接用相 对钝的AFM尖端成像磁介质。该工序之后，原始介质中窄谷精确才莫制为复 制品上的尖峰。采用AFM尖端容易地测量峰的高度而没有与采用钝的尖端 测量介质谷有关的复杂因素。所得图像是原始表面的底片(negative )。
测量相反复制品而不是直接成像盘表面本身。例如，在一个实施例中， 盘的表面的复制品可如下形成。将盘放置在平坦表面上，关注的一面朝上。 丙烯酸基液体光致抗蚀剂的液滴置于盘表面上并使其铺展于表面上。UV透 明的塑料衬底放置在盘表面上以覆盖抗蚀剂润湿的区域，然后UV固化大约 1分钟。然后，新形成的塑料村底从盘表面分离并被加热以完成相反复制品 的固化。在形成复制品后，其被AFM成像。复制品的峰高度精确地复制原 始盘的谷深度。
考虑到下面结合所附权利要求和附图对本发明的详细描述，本发明的前 述和其他目的和优点将对本领域技术人员变得显然。
参照附图所示的本发明的实施例可得到获得且更详细地理解本发明的 特征和优点的方式，以及对上面概述的本发明的更特定的说明。然而，附图 仅示出本发明的一些实施例且因此不应理解为对本发明的范围的限制，因为 本发明可允许其他等效实施例。
图1是根据本发明构造的盘驱动器的一个实施例的示意图2是根据本发明构造的介质盘和复制品(replica)的一个实施例的示 意性放大剖面侧视图；以及
图3是根据本发明的方法的一个实施例的概要流程图。
具体实施例方式
参考图1,示出了根据本发明构造的用于计算机系统的包括磁硬盘存贮 器或驱动器111的信息存储系统的一个实施例的示意图。驱动器111具有外 壳或基座113,其包含至少一个磁盘115。盘115被具有中心驱动毂117的主轴马达组件旋转。致动器121包括梳(comb)形式的一个或更多平行致动 臂125，其绕枢转组件123枢转地安装到基座113。控制器119也安装到基 座113用于相对于盘115选择性移动臂125的梳。
在所示实施例中，每个臂125具有从其延伸的至少一个(例如图2所示 的八个)悬伸负载梁和悬臂127，且如上所述地组装。^兹读/写换能器或头安 装在滑块129上并固定到柔性安装到每个悬臂127的挠曲件(flexure )。读/ 写头从盘115磁性地读数据和/或写数据到盘115。称为头万向节组件(head gimbal assembly)的集成水平是头和滑块129，其安装在悬臂127上。滑块 129通常结合到悬臂127的端部。所述头通常由陶乾或金属间化合物材料形 成，并通过悬臂127被预加载以倚靠盘115的表面。
悬臂127具有类弹簧性质，其偏置或驱使滑块129的气垫面倚靠盘115 从而使滑块129和盘表面之间能产生气垫膜。容纳在音圈马达;兹体组件134 内的音圈133也安装到臂125,与头万向节组件相对。通过控制器119移动 致动器121 (由箭头135指示)，从而径向地跨盘115上的道(track)移动头 万向节组件，直到头安置于它们各自的目标道上。
现在参考图2，盘115的一个实施例包括具有表面13的衬底11,表面 13定义平面15。磁介质17 (例如垂直介质)形成在表面13上。磁介质17 具有一表面光洁度，包括多个峰19和在峰19之间的谷21。谷21具有在垂 直于平面15的方向上测量的深度D，深度D在一些实施例中浅于10nm。在 另一些实施例中，谷21的深度D浅于约3nm，在又一些实施例中，谷21 的深度D浅于约lnm。在又一些实施例中，总峰-谷尺寸或"粗糙度"R不 超过5.5nm，在另一些实施例中，不超过5nm。盘115还可以设置有约4nm 厚的保护层。
现在参考图3，公开了测量磁介质的表面光洁度的方法的一个实施例的 概要流程图。该方法如图所示地开始且在结束前包括在盘表面上形成磁介质 (例如垂直介质)，磁介质具有带谷深度的形貌(步骤31);将盘表面向上地 放置在支承体上(步骤33);施加液体到至少部分该表面(步骤35);将衬 底放置在该表面上以覆盖至少部分被液体润湿的表面(步骤37 );固化该液 体(步骤39);从盘去除衬底使得固化的液体保留在衬底上并定义盘表面上 至少一部分磁介质的相反的复制品(例如见图2,示出衬底23和相反的复制 品25 )(步骤41);测量该相反的复制品的峰高度(例如见图2所示的高度H)以得到盘上磁介质的形貌中的谷深度D (图2)的尺寸(步骤43)。如图 2所示，如上对盘115自身所述，相反复制品25的总峰谷尺寸或粗糙度R 可不大于5.5nm。
在其他实施例中(例如在步骤41之后)，该方法可还包括在大约75。C加 热衬底大约5分钟，从而完成相反复制品的固化。步骤35和/或37可还包括 在所述表面的所述至少一部分上铺展该液体(例如丙烯酸基液体光致抗蚀 剂)。衬底可包括UV透明塑料衬底，步骤39可包括穿过UV透明塑料衬底 UV固化该液体大约1分钟。
在另一实施例中，步骤43可包括使用AFM测量相反复制品的形貌而不 是直接成像盘表面上磁介质的形貌。该方法还可包括基于盘上磁介质的形貌 中的谷深度的所得尺寸来预知磁介质的侵蚀性能。此外，磁介质的形貌可具 有横向尺寸大约小于10nm的特征，且磁介质的形貌可包括峰和谷，其间具 有大约2至5nm的宽度。
在另一实施例中，该方法包括垂直磁介质的表面光洁度的测量方法，该 测量方法包括在盘的表面上形成垂直石兹介质，该垂直;兹介质具有带峰和谷 的形貌；将该盘放置在平坦支承体上，所述表面朝上；应用包括丙烯酸基液 体光致抗蚀剂的液体到该表面上的一区域；在该表面上放置UV透明的衬底 以覆盖该表面的液体润湿的区域；UV穿过该UV透明衬底固化该液体；从 盘的表面去除衬底使得固化的液体粘附到衬底并定义盘表面上的至少一部 分垂直,兹介质的相反复制品，该相反复制品具有与垂直磁介质的形貌中的谷 相反的峰；在大约75。C加热衬底大约5分钟以完成相反复制品的固化；以及 在相反复制品上测量峰的高度以得到盘上垂直磁介质中的谷深度。
在又一实施例中，方法更一般地可包括测量工件的表面光洁度，包括 施加液体到工件表面，该表面具有带谷深度的形貌；固化液体以形成至少一 部分形貌的相反复制品；从工件表面去除相反复制品；和测量相反复制品的 峰高度以得到表面形貌中的谷深度尺寸。
虽然仅以某些形式显示或描述了本发明，但是对于本领域技术人员而言 显而易见的是本发明不限于此，在不背离本发明的范围的情况下各种改变是 可允许的。
权利要求
1. 一种工件表面光洁度的测量方法，包括a提供具有表面的盘，该表面具有峰和谷的形貌；b形成至少一部分所述形貌的相反复制品；以及c测量所述相反复制品以得到所述盘的表面的形貌尺寸。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述形貌是所述盘上的垂直磁介质 的形貌。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中步骤c包括使用AFM测量所述相 反复制品的形貌来代替直接成像所述工件的表面的形貌；且该方法还包括基 于步骤c预知所述工件的侵蚀性能，且总峰-谷尺寸不大于5.5nm。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述形貌具有横向尺寸大约小于 10nm的特征，且所述峰和谷之间具有大约2至5nm的宽度。
5. —种工件表面光洁度的测量方法，包括 a施加液体到所述工件的表面，所述表面具有带谷深度的形貌； b固化所述液体以形成至少一部分所述形貌的相反复制品； c从所述工件的表面去除所述相反复制品；以及 d测量所述相反复制品的峰高度以得到所述表面的形貌中的谷深度的 尺寸。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中所述工件是盘，且该方法还包括在 所述盘的表面上形成垂直》兹介质，所述形貌是所述磁介质的形貌。
7. 根据权利要求5所述的方法，其中步骤a还包括在所述至少一部分所 述形貌上铺展所述液体；步骤c包括UV固化所述液体，且在步骤c之后， 还包括在大约75。C加热所述相反复制品大约5分钟以完成所述相反复制品 的固化。
8. 根据权利要求5所述的方法，其中在步骤c之前，还包括在所述工件 的润湿表面上放置UV透明衬底的步骤，步骤b包括使所述固化的液体粘附 到所述衬底，且UV穿过所述UV透明衬底固化所述液体。
9. 根据权利要求5所述的方法，其中所述液体是丙烯S吏基液体光致抗蚀 剂，其中步骤d包括使用AFM测量所述相反复制品的形貌来代替直接成像 所述工件的表面的形貌。
10. 根据权利要求5所述的方法，还包括基于步骤d预知所述工件的侵 蚀性能，总峰-谷尺寸不大于5.5nm。
11. 根据权利要求5所述的方法，其中所述形貌具有横向尺寸大约小于 10nm的4争;f正。
12. 根据权利要求5所述的方法，其中所述形貌包括峰和谷，其间具有 大约2至5nm的宽度。
13. —种磁介质的表面光洁度的测量方法，包括a在盘的表面上形成磁介质，所述磁介质具有带谷深度的形貌； b将所述盘表面朝上地放置在支承体上； c施加液体到至少一部分所述表面；d在所述表面上放置衬底以覆盖至少一部分被液体润湿的所述表面； e固化所述液体；f从所述盘去除该衬底使得固化的液体保留在所述村底上并定义所述 盘的表面上的磁介质的至少一部分的相反复制品；以及g测量所述相反复制品的峰高度以得到所述盘上的磁介质的形貌中的 所述谷深度的尺寸。
14. 根据权利要求13所述的方法，在步骤f之后还包括在大约75。C加 热所述衬底大约5分钟以完成所述相反复制品的固化的步骤。
15. 根据权利要求13所述的方法，其中步骤c还包括在所述至少一部分 该表面上铺展所述液体。
16. 根据权利要求13所述的方法，其中所述液体是丙烯酸基液体光致抗 蚀剂，所述磁介质是垂直介质。
17. 根据权利要求13所述的方法，其中所述衬底是UV透明塑料衬底， 步骤e包括UV穿过该UV透明塑料衬底固化所述液体大约1分钟。
18. 根据权利要求13所述的方法，其中步骤g包括使用AFM测量所述 相反复制品的形貌来代替直接成像所述盘的表面上的所述;兹介质的形貌。
19. 根据权利要求13所述的方法，还包括基于所述盘上的磁介质的形貌 中的所述谷深度的所得尺寸来预知所述磁介质的侵蚀性能。
20. 根据权利要求13所述的方法，其中所述磁介质的形貌具有横向宽度 大约小于10nm的特征。
21. 根据权利要求20所述的方法，其中所述磁介质的形貌包括峰和谷，其间具有大约2至5nm的宽度，总峰-谷尺寸不大于5.5nm。
22. —种用于硬盘驱动器的盘，包括 具有表面的村底，该表面定义一平面；以及形成在所述表面上的磁介质，所述磁介质具有一表面光洁度，包括多个 峰和位于峰之间谷，所述谷具有沿垂直于所述平面的方向测量的浅于10nm 的深度。
23. 根据权利要求22所述的盘，其中所述谷的深度浅于3nm。
24. 根据权利要求22所述的盘，其中所述^兹介质是垂直介质且具有不大 于5.5nm的总峰-谷尺寸。
25. 根据权利要求22所述的盘，其中所述磁介质具有不大于5nm的总 峰-谷尺寸。
全文摘要
本发明提供一种用于硬盘驱动器的盘和测量表面光洁度的方法。该方法包括a提供具有表面的盘，该表面具有峰和谷的形貌；b形成至少一部分所述形貌的相反复制品；以及c测量所述相反复制品以得到所述盘的表面的形貌尺寸。
文档编号G01B13/22GK101451829SQ20081017885
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月4日 优先权日2007年12月4日
发明者吴才伟, 布鲁诺·马乔恩, 青 戴 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司