专利名称：用于探询碳层厚度的方法和系统的制作方法
用于探询碳层厚度的方法和系统
背景技术：
图1描绘常规的磁盘驱动器10的一部分。常规的磁盘驱动器包括碳层14和下部衬底12。例如，衬底可以是滑动件12的一部分。另外，其它结构可以被制造在滑动件12 上。滑动件12可以包括诸如写换能器屏蔽件、读换能器屏蔽件、电介质层或者图1中未明确示出的其它特征等结构。在这种情况下，碳层14可以是设置在滑动件12的ABS上的类金刚石碳(DLC)层。或者，碳层14可以是磁盘10的表面上的DLC层。经常希望在常规的磁盘驱动器10上进行故障分析。作为故障分析的一部分，研究磁盘驱动器10的特征，特别是导致常规的磁盘驱动器10的故障或者不良运行的特征。例如，可以检查传统碳层14的磨损。为了表征常规磁盘驱动器10的磨损和其它特征，希望实验性地确定碳层14的厚度。图2是描述确定碳层(诸如碳层14)的厚度的常规方法50的流程图。为了简明， 一些步骤被省略。通过步骤52，碳层14被暴露于用于拉曼光谱法的光。通过步骤54，从碳层14散射的光被检测并且用来提供拉曼光谱。通常，拉曼光谱包括围绕碳层14专用频率的一个或者更多个峰。通过步骤56，基于该光谱，碳层14的厚度d被确定。尽管常规方法50可能能够确定一些常规磁盘驱动器10的厚度，但是可能存在缺陷。由于磨损，碳层14的各部分可能变薄。尽管在图1中示出为具有单一厚度，但是碳层 14的厚度可能实际上在滑动件/磁盘12上变化。此外，对于当代的磁盘驱动器，碳层14可能很薄。例如，碳层14的各部分的厚度可能小于或者等于25埃。对于具有这种厚度并且驻留在AlOTiC滑动件上的碳膜，衬底/滑动件可能极大影响用于拉曼光谱法的输出信号。结果，使用方法50的常规拉曼光谱法可能导致大的峰，其中噪声是显著分量，并且提供关于碳层的很少信息。此外，诸如屏蔽件边缘的下部结构之间的过渡可能影响散射光的强度，因而影响拉曼光谱。结果，使用常规的拉曼光谱法确定碳层14的厚度可能很难或者不可能。表面增强拉曼光谱法(Surface enhanced Raman spectroscopy, SERS)是用于表征薄膜的特征的技术。在SERS中，膜可以被沉积在诸如Ag的金属增强层上。下部的金属增强层可允许来自要被表征特征(或特征化)的该膜的增强信号。然而，在滑动件/磁盘 12的环境中，碳层14已经被沉积。因此，可能不可能在将被表征特征的碳膜下方放置金属增强膜。因此，常规的SERS可能不能帮助表征碳层14的特征。因此，需要的是表征磁盘驱动器的碳层例如位于滑动件或者磁盘上的碳层的改进方法。
发明内容
本发明描述一种探询碳层厚度的方法和系统。碳层驻留在磁记录磁头和磁记录盘中的至少之一上。该方法和系统包括在碳层上设置增强膜。增强膜在碳层的一部分上连续。 该方法和系统还包括将增强膜暴露于来自光源的光，并且检测来自碳层的散射光以提供表面增强拉曼光谱法(SERS)光谱。增强膜驻留在光源和碳层之间。该方法和系统还包括基于SERS光谱确定碳层的厚度。
图1是描述常规的磁盘驱动器的一部分的图；图2是描述确定常规的碳层的厚度的常规方法的流程图；图3是描述确定磁盘驱动器中碳层的厚度的方法的示例实施例的流程图；图4是确定磁盘驱动器中碳层的厚度的方法的另一示例实施例的流程图；图5-图8是描述具有碳层的磁记录盘驱动器的一部分的示例实施例的图；图9描述使用确定磁盘驱动器中碳层的厚度的方法的示例实施例获得的SERS光谱。
具体实施例方式图3是描述探询碳层厚度的方法100的示例实施例的流程图。为了简明，一些步骤可以被省略和/或合并。碳层被用于磁盘驱动器中。例如，碳层可以是滑动件上的DLC、 氮化碳或者其它碳外涂层。滑动件上的碳层可以驻留在下部结构上。例如，碳层的各部分可以在读换能器和/或写换能器的写屏蔽件、读屏蔽件、间隙层、绝缘层或者其它结构上。在其它实施例中，碳层可以是DLC或者磁盘上的其它碳层。方法100可能对碳层薄的情况特别有用，例如不超过25埃的碳层。在一些这种实施例中，碳层具有不超过10埃的厚度。此外，在一些实施例中，碳层可以具有5埃或者更小的厚度。碳层还可以是断续的，在一些区域具有零厚度。然而，方法100可以用于更厚的层。例如，在一些实施例中，碳层厚度不超过150埃。通过步骤102，增强膜被设置在碳层上。所设置的增强膜在将被确定厚度的部分碳层上连续。增强膜被配置为增强来自下部碳层的拉曼信号。因此，在一些实施例中，在步骤 102中设置的增强膜可以包括Au、Ag、Pd、Rh, Li、Na和Pt中之一或者更多种。在步骤102 中设置的增强膜可以具有单个组分或者是合金。在一些实施例中，增强膜可以是多层。还期望步骤102中设置的增强膜是薄的。在一些实施例中，增强膜具有不超过40纳米的厚度。 在一些这种实施例中，增强膜不超过12纳米厚。增强膜还可以是至少1纳米厚。因此，步骤102中设置的膜是连续的。在一些实施例中，增强膜至少5纳米厚。步骤102可以包括溅射增强膜或者用别的方法沉积增强膜。通过步骤104，增强膜被暴露于来自光源的光。增强膜位于光源和碳层之间。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。在一些实施例中，来自激光器的光的强度被衰减。于是较少的能量由光传递到增强膜。更少的能量意味着增强膜将熔化并且在碳层的表面上变为断续的可能性更小。因此，在暴露于光或曝光期间，增强膜可以保持连续。然而，在替代实施例中，可以允许增强膜熔化并且形成岛屿。步骤104可以包括将增强膜的不同部分曝光。通过步骤106，为了 SERS的目的，从碳层散射的光被检测。因此，在步骤106中散射光可以被用于提供SERS光谱。通常，SERS光谱包括围绕针对碳层的拉曼频率/波长位移的一个或者更多个峰。此外，步骤106可以包括从碳层的各个部分收集数据，碳层的这些各个部分对应于步骤104中曝光的增强膜的不同部分。因此可以针对磁盘或者滑动件的表面上的不同位置提供多个SERS光谱。通过步骤108，基于该光谱，碳层的厚度被确定。步骤 108可以包括比较来自增强膜/碳层的不同部分的数据。这可以允许来自碳层下面的衬底中的结构的任何信号被考虑。在一些实施例中，步骤104-108用于探询完全位于下部结构上的碳层的各部分。例如，方法100可以用于研究碳层的完全位于屏蔽件上或者完全在下部绝缘体上的部分。步骤108还可以包括根据跨越碳层的多个位置确定多个厚度。使用方法100，碳层的厚度可以被确定。人们认为增强膜中的表面等离子共振导致类似于常规SERS的增强。即使增强膜驻留在光源和碳层之间，这些增强仍发生。这些增强允许增强膜下方的碳层被研究。SERS可以因此被用来探询已经驻留在磁记录盘驱动器中的结构上的碳层。在一些实施例中，针对SERS光谱的信号的大致1个数量级的增强可以被实现。此外，已经确定对SERS信号的增强可以对大约5到12纳米的厚度的增强膜特别有益。在这种实施例中，增强强度很大并且相对于增强膜厚度的变化相对恒定。尽管可能对该方法可以使用的碳层的厚度没有上限，但是方法100对更薄的碳膜特别有用。具体地，方法100可以允许确定不超过25埃厚的碳膜的厚度。这种膜的厚度使用常规的拉曼或者常规的SERS光谱法可能不能确定。此外，使用方法100，碳层的厚度可以在多个位置被确定。 碳层的厚度的变化可以因此被查明。在衬底上碳层的磨损可以被研究。因此，方法100的使用可以增强研究和诊断关于磁记录盘驱动器内的滑动件、磁盘上或者其它环境中的碳层的问题的能力。图4是描述确定磁盘驱动器中的碳层的厚度的方法150的另一示例实施例的流程图。为了简明，一些步骤可以被省略和/或合并。图5-图8是描述具有碳层的磁记录盘驱动器200的部分的示例实施例的图。为了简明，图5-图8不是按比例绘制的。使用方法 150研究磁盘驱动器200。参照图4-图8，磁盘驱动器200包括滑动件202上的碳层210。 碳层210可以是DLC层、氮化碳层或者其它碳外涂层。碳层210大体驻留在滑动件202上形成的下部结构上(图5中未示出)。例如，碳层的各部分可以在写屏蔽件、读屏蔽件、间隙层、绝缘层、或者读换能器和/或写换能器的其它结构上。在其它实施例中，碳层可以是磁盘(未示出)上的DLC或者其它碳层。碳层210被示出为具有变化的厚度，最小是d2，最大是dl。厚度的变化可能是由于碳层210的磨损。尽管示出碳层210的具体轮廓，但是碳层210的厚度可以以其它方式变化。例如，碳层210可以具有恒定厚度或者可以在一些区域断续(d2 = 0)。在一些实施例中，dl不大于150埃。在其它实施例中，dl不大于25埃。 在其它实施例中，dl可以不超过10埃。此外，在一些实施例中，碳层210可以具有5埃或者更小的厚度。或者，方法150可以用于更厚的层。通过步骤152，配置为增强来自下部碳层210的拉曼信号的增强膜被沉积在碳层 210上。在一些实施例中，步骤152可以包括溅射或者用别的方法沉积包含Au、Ag、Pd、他、 Li、Na和Pt中之一或者更多种的膜。所沉积的增强膜在将被确定厚度的部分碳层上连续。 图6-图7描绘进行步骤152之后的磁记录盘驱动器。图6描绘侧视图，图7描绘包括下部结构的立体图。碳层210覆盖屏蔽件204、206和208以及绝缘体203。绝缘体203可以包括铝、AWTiC或者其它材料。屏蔽件204可以是写换能器屏蔽件，而屏蔽件206和208可以是读换能器屏蔽件的各部分。步骤152中设置的增强膜220被示出。在所示的实施例中， 增强膜220的表面大体上遵循下部碳膜210的形貌。然而，在其它实施例中，增强膜220的表面可以具有与下部碳膜210不同的形貌。在一些实施例中，增强膜220具有不大于40纳米的厚度。增强膜220还可以是至少1纳米厚度。在一些实施例中增强膜220是至少5纳米并且不超过12纳米厚。增强膜220是连续的。增强膜220可以具有单一组分、可以是合金和/或多层。通过步骤154，从光源提供光。增强膜位于光源和碳层210之间。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。通过步骤156， 来自光源的光的强度被可选地衰减。通过步骤158，增强膜220被暴露于(可选地衰减的) 光。步骤158可以包括暴露增强膜的不同部分。图8描绘步骤158期间的磁记录盘驱动器。 因此，激光器230和可选的衰减器/滤波器240被示出。来自激光器230的光可以被衰减以传递更少的能量到增强膜220，减少增强膜220熔化并且在碳层210的表面上变为不连续的可能性。因此，增强膜220可以在暴露于光期间保持连续。然而，在替代实施例中，增强膜220可以被允许熔化并且形成岛屿。通过步骤160，为了 SERS的目的，检测从碳层散射的光。图8还描绘用于收集光的检测器250。同样在步骤160中，被检测器250检测的散射光可以被用于提供SERS光谱。 此外，步骤160可以包括从对应于步骤158中暴露于光的增强膜的不同部分的碳层220的各个部分收集数据。在一些实施例中，步骤154-步骤160针对在碳层210上的各种位置进行。因此，来自各种区域的光谱可以被提供。例如，来自屏蔽件204、206和208中之一或更多个上方的碳层210的部分或者绝缘体203上方的碳层210的部分的光可以被检测和用以提供对应于这些位置的SERS光谱。图9描绘可以使用方法150获得的SERS光谱300。请注意SERS光谱300仅是为了示例目的而不意在对应于具体实验结果。光谱300指示光强度和所使用光的波长的位移。SERS光谱300包括围绕针对碳层的频率的一个或者更多个峰。例如，SERS光谱300被示出包括主峰302，以及附加峰304、306、308和310。在一些实施例中，可以实现SERS光谱300的信号相对常规拉曼光谱法大致一个数量级的增强。通过步骤162，碳层210的厚度可以基于SERS光谱确定。步骤162包括使用来自增强膜220/碳层210的不同部分的数据。在一些实施例中，方法150的性能在下部结构是金属的区域中可以提高，诸如在大多数写换能器屏蔽件204上。另外，下部结构203、204、 206和208的边缘可以影响SERS信号。由此，读换能器屏蔽件206的中心部分可以比其边缘提供更可靠的信号，边缘处可能存在结构206、208和203之间的过渡。步骤162可以包括考虑由于衬底202中的下部结构203、204、206和208引起的信号。例如，通过比较来自碳层210的不同部分的信号或者使用仅仅来自特定区域的光谱，由于屏蔽件204、206和208 的边缘(屏蔽件204、206和208与绝缘体203之间的过渡)引起的强度的变化可以被考虑。 使用对应于碳层210的不同部分的SERS光谱还可以允许碳层210的厚度变化被确定。例如，dl、d2和dl与d2之间的厚度可以针对其对应位置而确定。方法150类似于方法100，因此具有类似好处。具体地，方法150可以允许薄碳膜的厚度被确定。例如，方法150可以允许确定不超过25埃厚的碳膜的厚度。这种膜的厚度使用常规拉曼光谱法或者SERS可能不能确定。此外，厚度的变化可以被确定。由此，方法 150的使用可以增强研究和诊断关于磁记录盘驱动器内的滑动件、磁盘上或者其它环境中的碳层的问题的能力。
权利要求
1.一种探询驻留在磁记录磁头和磁记录盘至少之一上的碳层的厚度的方法，所述方法包括在所述碳层上设置增强膜，所述增强膜在所述碳层的一部分上连续； 将所述增强膜暴露于来自光源的光，所述增强膜驻留在所述光源和所述碳层之间； 检测来自所述碳层的散射光以提供表面增强拉曼光谱法光谱；以及基于所述表面增强拉曼光谱法光谱确定所述碳层的厚度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳层是碳外涂层。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述碳外涂层包括类金刚石碳和氮化碳中的至少之一。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述设置增强膜的步骤还包括 沉积Au、Ag、Pd、Rh、Li、Na和Pt中的至少之一。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述增强膜具有不超过40纳米的厚度。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述厚度不超过12纳米。
7.根据权利要求4所述的方法，其中所述增强膜具有至少1纳米的厚度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述厚度是至少5纳米。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳层驻留在包括所述磁记录磁头的滑动件上。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述磁头包括写屏蔽件，并且其中所述碳层驻留在所述写屏蔽件上。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳层具有不超过150埃的厚度。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述厚度不超过25埃。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述碳层具有不超过10埃的厚度。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述碳层具有不超过5埃的厚度。
15.根据权利要求9所述的方法，其中所述磁头包括绝缘层，并且其中所述碳层驻留在所述绝缘层上。
16.根据权利要求1所述的方法，其中将所述增强膜暴光的步骤还包括衰减所述光源的强度使得所述增强膜在将所述增强膜暴光的步骤期间保持连续。
17.根据权利要求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.—种探询驻留在滑动件和磁记录盘至少之一上的碳外涂层的厚度的方法，所述碳外涂层具有不超过25埃的厚度，所述方法包括在所述碳外涂层上设置增强膜，所述增强膜在所述碳外涂层的一部分上连续并且具有不超过12纳米而且不小于5纳米的厚度，所述增强膜包括Au、Ag、Pd、I h、Li、Na和Pt中至少之一；将所述增强膜暴露于来自激光器的光，所述增强膜驻留在所述激光器和所述碳外涂层之间，入射到所述增强膜上的所述光的强度不足以在暴光期间熔化所述增强膜； 检测来自所述碳外涂层的散射光以提供表面增强拉曼光谱法光谱；以及基于所述表面增强拉曼光谱法光谱确定所述碳外涂层的厚度。
19.一种探询驻留在滑动件和磁记录盘至少之一上的碳层的厚度的方法，所述碳层具有不超过25埃的厚度，所述方法包括在所述碳层上设置增强膜，所述增强膜在所述碳层的一部分上连续并且包括Au、Ag、 Pd、Rh、Li、Na和Pt中的至少之一；使用光源在所述碳层上进行表面增强拉曼光谱法，所述增强膜驻留在所述碳层和所述光源之间；基于所述表面增强拉曼光谱法确定所述碳层的厚度。
全文摘要
本发明描述一种探询碳层厚度的方法和系统。碳层驻留在磁记录磁头和磁记录盘中的至少之一上。该方法和系统包括在碳层上设置增强膜。增强膜在碳层的一部分上是连续的。该方法和系统还包括将增强膜暴露于来自光源的光，以及检测来自碳层的散射光以提供表面增强拉曼光谱法(SERS)光谱。增强膜驻留在光源和碳层之间。该方法和系统还包括基于SERS光谱确定碳层的厚度。
文档编号G01B11/06GK102221336SQ201110065389
公开日2011年10月19日 申请日期2011年3月11日 优先权日2010年3月11日
发明者T·J·威利斯 申请人:西部数据(弗里蒙特)公司