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随着数据存储技术的发展要求,磁头的尺寸越来越小,目前已经达到纳米尺度。影响磁头磁学性能的主要因素是其材料的成分和尺寸,尤其是磁头极尖几何尺寸更为重要。极尖几何尺寸(极尖宽度)直接决定磁头在磁盘上的写磁轨宽度,这是影响电脑硬盘记录密度的一个主要指标。在磁头制造业中,如何准确测量并监控磁头极尖尺寸是一个需要解决的课题。本文提出应用扫描电子显微镜配合特定的测量工艺来实现纳米级磁头极尖尺寸。 根据磁头极尖宽度尺寸测量的测量高重复性和再现性技术要求,通过比较各种测量方法的优缺点,本文提出优化扫描电子显微镜测量工艺可以达到磁头极尖宽度测量的要求,并进一步解决了不同扫描电子显微镜之间的相关性问题,实现在磁头批量生产中准确测量和监控。 在系统地研究分析了SEM各个参数,包括喷金时间、喷金方式、加速电压、扫描模式和工作距离对尺寸测量影响的基础上,运用DOE taguchi建立正交实验模型,发现金膜是尺寸测量工艺中最主要影响因素,并且它与其他参数具有共同耦合作用。通过优化测量工艺参数,提出采用间歇式喷金工艺控制金膜成长及表面物理性质可以实现磁头极尖宽度尺寸测量的重复性和再现性要求。 进一步引入XPS、AFM和EDS研究金膜在磁头表面镀膜-类金刚石薄膜(DLC)上的生长机理,从材料学角度揭示了金膜影响磁头极尖宽度测量的原因。通过实验观察证实金膜的晶态形式及相应的生长方式,利用有关金膜厚度与喷金时间的实验数据建立了金膜的生长模式。基于金膜的生长模式制定的喷金工艺可以形成细密的金膜,而这有利于得到磁头写极尖清晰的电子成像形貌,极尖宽度测量稳定性得到改善。 最后,从测量的三方面:重复性、再现性和相关性对优化后的测量工艺进行验证,控制喷金工艺确实改善了磁头极尖尺寸测量的精确性并达到了测量要求。 本课题跨越材料学和测量学两种不同的领域,将最新型的扫描电子显微镜应用于测量磁头极尖宽度,具有较强的理论和实践性。