(57)【要約】【課題】磁気再生ヘッドの製造工程において、磁気抵抗効果膜のトラック幅方向側壁面又は素子高さ方向側壁面に付着した再付着物の除去を容易にし、高出力の磁気再生ヘッドを得る。【解決手段】トラック幅方向リフィル膜又は素子高さ方向リフィル膜６のうち最初に形成するリフィル膜を、磁気抵抗効果膜３に接している層１４はエッチングレートが遅いが、熱処理による特性劣化を抑えることのできる材料で形成し、磁気抵抗効果膜に接している層以外の層１５はエッチングレートの速い材料で形成する。【選択図】  図１１
2006024294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部磁気シールド層と、
上部磁気シールド層と、
前記下部磁気シールド層と上部磁気シールド層の間に形成された磁気抵抗効果膜と、
前記磁気抵抗効果膜の浮上面とは反対側の面に接するように配された素子高さ方向リフィル膜と、
前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流す手段とを含み、
前記素子高さ方向リフィル膜は積層膜であり、前記磁気抵抗効果膜に接する第１のリフィル膜と、前記第１のリフィル膜上に形成された第２のリフィル膜とを有し、前記第２のリフィル膜のエッチングレートが前記第１のリフィル膜のエッチングレートより速いことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記第２のリフィル膜のビッカース硬度が前記第１のリフィル膜のビッカース硬度より低いことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記第２のリフィル膜のカルボニル化合物の蒸気圧が前記第１のリフィル膜のカルボニル化合物の蒸気圧より高いことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１のリフィル膜はアルミナによって形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１のリフィル膜はアルミナによって形成され、前記第２のリフィル膜はＮｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｓｉ窒化物、Ｔａ酸化物、Ａｌ窒化物、又はＺｒ酸化物を含有して形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項６】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１のリフィル膜はアルミナによって形成され、前記第２のリフィル膜はＮｉ−Ｆｅ合金、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金、Ｃｕ、Ｔａのうち少なくとも１種類の材料を含む金属材料によって形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項７】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記素子高さ方向リフィル膜を構成するすべての層が絶縁材料によって形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項８】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１のリフィル膜が絶縁材料によって形成され、前記第２のリフィル膜は金属材料によって形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果膜は自由層、中間層、固定層を備える巨大磁気抵抗効果膜であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１０】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果膜は自由層、絶縁障壁層、固定層を備えるトンネル磁気抵抗効果膜であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１１】
下部磁気シールド層と、
上部磁気シールド層と、
前記下部磁気シールド層と上部磁気シールド層の間に形成された磁気抵抗効果膜と、
前記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向側面に接するように配されたトラック幅方向リフィル膜と、
前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流す手段とを含み、
前記トラック幅方向リフィル膜は積層膜であり、前記磁気抵抗効果膜に接する第１のリフィル膜と、前記第１のリフィル膜上に形成された第２のリフィル膜とを有し、前記第２のリフィル膜のエッチングレートが前記第１のリフィル膜のエッチングレートより速いことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１２】
請求項１１記載の磁気ヘッドにおいて、前記第２のリフィル膜のビッカース硬度が前記第１のリフィル膜のビッカース硬度より低いことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１３】
請求項１１記載の磁気ヘッドにおいて、前記第２のリフィル膜のカルボニル化合物の蒸気圧が前記第１のリフィル膜のカルボニル化合物の蒸気圧より高いことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１４】
請求項１１記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１のリフィル膜はアルミナによって形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１５】
請求項１１記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１のリフィル膜はアルミナによって形成され、前記第２のリフィル膜はＮｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｓｉ窒化物、Ｔａ酸化物、Ａｌ窒化物、又はＺｒ酸化物を含有して形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１６】
請求項１１記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１のリフィル膜はアルミナによって形成され、前記第２のリフィル膜はＮｉ−Ｆｅ合金、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金、Ｃｕ、Taのうち少なくとも１種類の材料を含む金属材料によって形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１７】
請求項１１記載の磁気ヘッドにおいて、前記トラック幅方向リフィル膜を構成するすべての層が絶縁材料によって形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１８】
請求項１１記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１のリフィル膜が絶縁材料によって形成され、前記第２のリフィル膜は金属材料によって形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１９】
請求項１１記載の磁気ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果膜は自由層、中間層、固定層を備える巨大磁気抵抗効果膜であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２０】
請求項１１記載の磁気ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果膜は自由層、絶縁障壁層、固定層を備えるトンネル磁気抵抗効果膜であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２１】
下部磁気シールド層と、上部磁気シールド層と、前記下部磁気シールド層と上部磁気シールド層の間に形成された磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の浮上面とは反対側の面に接するように配された素子高さ方向リフィル膜と、前記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向側面に接するように配されたトラック幅方向リフィル膜と、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流す手段とを備える磁気ヘッドの製造方法において、
下部磁気シールド層の上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜の上に第１のリフトオフマスク材を形成する工程と、
前記第１のリフトオフマスク材をマスクとしてエッチングによって前記磁気抵抗効果膜の素子高さを形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜の素子高さ方向側面に第１のリフィル膜を形成し、その上に前記第１のリフィル膜よりエッチングレートの速い第２のリフィル膜を形成して、多層の素子高さ方向リフィル膜を形成する工程と、
前記第１のリフトオフマスク材をリフトオフする工程と、
前記磁気抵抗効果膜の上に第２のリフトオフマスク材を形成する工程と、
前記第２のリフトオフマスク材をマスクとしてエッチングによって前記磁気抵抗効果膜のトラック幅を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向側面にトラック幅方向リフィル膜を形成する工程と、
前記第２のリフトオフマスク材をリフトオフする工程と、
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の磁気ヘッドの製造方法において、
前記磁気抵抗効果膜の素子高さを形成する工程では、イオン入射角度を０〜４５度としてイオンミリング法による第１のエッチングを行った後、更にイオン入射角度を６０〜８０度としてイオンミリング法による第２のエッチングを行い、
前記磁気抵抗効果膜のトラック幅を形成する工程では、イオン入射角度を０〜４５度としてイオンミリング法による第１のエッチングを行った後、更にイオン入射角度を６０〜８０度としてイオンミリング法による第２のエッチングを行うことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２３】
請求項２１記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記第１のリフィル膜をアルミナによって形成し、前記第２のリフィル膜をＮｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｓｉ窒化物、Ｔａ酸化物、Ａｌ窒化物、又はＺｒ酸化物を含有する材料によって形成することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２４】
下部磁気シールド層と、上部磁気シールド層と、前記下部磁気シールド層と上部磁気シールド層の間に形成された磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の浮上面とは反対側の面に接するように配された素子高さ方向リフィル膜と、前記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向側面に接するように配されたトラック幅方向リフィル膜と、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流す手段とを備える磁気ヘッドの製造方法において、
下部磁気シールド層の上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜の上に第１のリフトオフマスク材を形成する工程と、
前記第１のリフトオフマスク材をマスクとしてエッチングによって前記磁気抵抗効果膜のトラック幅を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向側面に第１のリフィル膜を形成し、その上に前記第１のリフィル膜よりエッチングレートの速い第２のリフィル膜を形成して、多層のトラック幅方向リフィル膜を形成する工程と、
前記第１のリフトオフマスク材をリフトオフする工程と、
前記磁気抵抗効果膜の上に第２のリフトオフマスク材を形成する工程と、
前記第２のリフトオフマスク材をマスクとしてエッチングによって前記磁気抵抗効果膜の素子高さを形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜の素子高さ方向側面に素子高さ方向リフィル膜を形成する工程と、
前記第２のリフトオフマスク材をリフトオフする工程と、
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の磁気ヘッドの製造方法において、
前記磁気抵抗効果膜のトラック幅を形成する工程では、イオン入射角度を０〜４５度としてイオンミリング法による第１のエッチングを行った後、更にイオン入射角度を６０〜８０度としてイオンミリング法による第２のエッチングを行い、
前記磁気抵抗効果膜の素子高さを形成する工程では、イオン入射角度を０〜４５度としてイオンミリング法による第１のエッチングを行った後、更にイオン入射角度を６０〜８０度としてイオンミリング法による第２のエッチングを行うことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２６】
請求項２４記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記第１のリフィル膜をアルミナによって形成し、前記第２のリフィル膜をＮｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｓｉ窒化物、Ｔａ酸化物、Ａｌ窒化物、又はＺｒ酸化物を含有する材料によって形成することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２７】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動するモータと、記録ヘッドと再生ヘッドを搭載した磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して相対的に駆動するアクチュエータと、前記記録ヘッドに送られる記録信号及び前記再生ヘッドからの再生信号を処理する信号処理部とを有し、
前記再生ヘッドは、下部磁気シールド層と、上部磁気シールド層と、前記下部磁気シールド層と上部磁気シールド層の間に形成された磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の浮上面とは反対側の面に接するように配された素子高さ方向リフィル膜と、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流す手段とを含み、前記素子高さ方向リフィル膜は積層膜であって前記磁気抵抗効果膜に接する第１のリフィル膜と、前記第１のリフィル膜上に形成された第２のリフィル膜とを有し、前記第２のリフィル膜のエッチングレートが前記第１のリフィル膜のエッチングレートより速いことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２８】
磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を駆動するモータと、記録ヘッドと再生ヘッドを搭載した磁気ヘッドと、前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して相対的に駆動するアクチュエータと、前記記録ヘッドに送られる記録信号及び前記再生ヘッドからの再生信号を処理する信号処理部とを有し、
前記再生ヘッドは、下部磁気シールド層と、上部磁気シールド層と、前記下部磁気シールド層と上部磁気シールド層の間に形成された磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜のトラック幅方向側面に接するように配されたトラック幅方向リフィル膜と、前記磁気抵抗効果膜の膜厚方向に電流を流す手段とを含み、前記トラック幅方向リフィル膜は積層膜であって前記磁気抵抗効果膜に接する第１のリフィル膜と、前記第１のリフィル膜上に形成された第２のリフィル膜とを有し、前記第２のリフィル膜のエッチングレートが前記第１のリフィル膜のエッチングレートより速いことを特徴とする磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気的に記録された情報を再生する磁気ヘッドとその製造方法、及びこれを搭載した磁気記録再生装置に関し、特に高い再生出力を有する磁気ヘッド、及びこれを搭載した磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部磁界の変化に応じて電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗センサは、優れた磁界センサとして知られており、磁気記録再生装置の主要な部品である磁気ヘッドにおいて磁気記録媒体からの信号磁界を検出するための再生素子として実用化されている。
【０００３】
磁気記録再生装置における記録密度は著しい向上を続けており、磁気ヘッドは、トラック幅の狭小化と同時に記録・再生の両特性に関し高性能化が求められている。再生特性については、磁気抵抗効果を利用したＭＲヘッドを発展させることにより高感度化が進められている。数Ｇｂ／ｉｎ2の低記録密度では異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）を用いて記録媒体上の磁気的信号を電気信号に変換していたが、これを超える高記録密度になると、より高感度な巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）が採用されている。
【０００４】
更に高記録密度化の要求に対しては、上部磁気シールド層と下部磁気シールド層との間の距離（再生ギャップ長）の狭小化に伴い、高感度化に際して有利となる膜面に略垂直な方向に検出電流を流す方式（ＣＰＰ方式）の研究開発が行われており、ＣＰＰ−ＧＭＲや、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）を利用した磁気再生ヘッドが報告されている。
【０００５】
図１、図２を用いてＣＰＰ方式の磁気再生ヘッドの基本的な構造を説明する。図１は、ＣＰＰ方式の磁気再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面（素子高さ方向に垂直な断面）を示すものである。図１中のＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸は、ぞれぞれトラック幅方向、素子高さ方向、磁気抵抗効果膜の膜厚方向を示している。以下の図においてＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸は、ぞれぞれ図１に示すＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸と同一軸を表すものとする。トラック幅方向リフィル膜１は磁気抵抗効果膜３のトラック幅方向側壁面に接して設けられている。縦バイアス印加層又はサイドシールド層５は無くても構わない。なお、図１において２は上部磁気シールド層、４は下部磁気シールド層を示す。図２は、図１におけるａａ’線で切断した時のＣＰＰ方式の磁気再生ヘッドの素子高さ方向の断面図である。図２においては右側が磁気再生ヘッドの媒体対向面１３となる。トラック幅方向と同様、素子高さ方向リフィル膜６は磁気抵抗効果素子の壁面に接して設けられている。トラック幅方向リフィル膜１及び素子高さ方向リフィル膜６には、絶縁膜であるアルミナが主に用いられている。
【０００６】
ＣＰＰ方式の磁気再生ヘッドでは、再生ギャップ長をできるだけ小さくするため、通常は上下の磁気シールド層２，４と磁気抵抗効果膜３が電気的に接するように作成される。上部磁気シールド層２及び下部磁気シールド層４は、磁気抵抗効果膜３に電流を流すための電極を兼ねる。このとき磁気抵抗効果膜３以外に上下の磁気シールド層２，４間を電気的にショートさせる回路が存在すると、これが検知電流のリーク経路となるため出力が落ちることになる。
【０００７】
ショート回路の形成が懸念される場所の１つとして、磁気抵抗効果膜３そのものの側壁面があげられる。これは磁気再生ヘッドの形成方法に関係がある。図３に、ＣＰＰ方式の磁気再生ヘッドの２種類の工程フロー図を示す。磁気再生ヘッドの製造工程は下部磁気シールド層の形成工程、磁気抵抗効果膜の成膜工程、磁気抵抗効果膜のパターニング工程、上部磁気シールド層の形成工程からなり、図３（ａ）（ｂ）に示した２つの工程フローの違いは、磁気抵抗効果膜の素子高さを形成する工程と、トラック幅を形成する工程の順序だけであり、この順番は状況によって異なり、どちらを先に行っても良い。
【０００８】
磁気抵抗効果膜をパターニングして素子高さを形成する工程及びトラック幅を形成する工程では、図４に示すように、磁気抵抗効果膜３は所定の大きさのレジストマスク８又は１１などで保護され（図４（ｂ））、不要な領域がエッチングされる（図４（ｃ））。このエッチング工程では一般には、Ａｒイオンによるイオンビームエッチング法や塩素系ガスやＣＯ系ガスによるＲＩＥ法によるエッチングが用いられる。エッチングの後、素子高さ方向リフィル膜６又はトラック幅方向リフィル膜１を成膜し（図４（ｄ））、これをリフトオフ法によってレジストマスク８又は１１と余分なリフィル膜を除去することによって（図４（ｅ））、磁気抵抗効果膜の素子高さ又はトラック幅がそれぞれ形成される。
【０００９】
なお、図４では図示していないが、トラック幅を形成する工程ではトラック幅方向リフィル膜１の上に更に、サイドシールド膜又は縦バイアス印加層５が成膜される場合がある。このエッチングの際（図４（ｃ））に、被エッチング物が磁気抵抗効果膜３の壁面に再び付着する再付着と呼ばれる現象が生じる。この再付着物は磁気抵抗効果膜３或いは下部磁気シールド層４を形成する金属からなる積層膜であり、導電性のあるものであるから上述した検知電流のリーク経路となる恐れがある。
【００１０】
この再付着物による検知電流のリークを防ぐ手段として、特開2003-86861号公報にはトラック幅形成工程を行う際、エッチング後に再付着物を酸化することによって、磁気抵抗効果膜３のトラック幅方向の壁面に付着した再付着による検知電流のリークを防ぐ方法が開示されている。この方法は酸化することによって、再付着物をトラック幅方向リフィル膜の一部として活用する点に特徴がある。
【００１１】
また、特開2002-26423号公報には、図４（ｃ）に示したエッチングにおいて、図５に示すように、下部シールド層４上に成膜された磁気抵抗効果膜３に対して、トラック幅形成用のレジストマスク８又は素子高さ形成用のレジストマスク１１で所定の形状にマスクし、第１の入射角度θ1でイオンビームを入射しエッチングを行った後に、この第１のエッチングの入射角度よりも磁気抵抗効果膜３に対して斜めとなる第２の入射角度θ2（θ2＞θ1）でイオンビームを入射してエッチングを行う事によって磁気抵抗効果膜３の壁面に付着した再付着物を除去する方法が開示されている。なお、ここで入射角度とは基板の法線に対する入射イオンのなす角度と定義する。
【００１２】
【特許文献１】特開2003-86861号公報
【特許文献２】特開2002-26423号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記のような２段階のエッチングを用いても、リフィル膜の影になり、イオンビームが十分に当たらない箇所が存在するため、再付着層の除去が不十分となり、検知電流のリークが生じる可能性がある。リフィル膜の影となる部分は、磁気抵抗効果膜３のトラック幅の形成工程と素子高さの形成工程の順番によって異なる。
【００１４】
まず、素子高さの形成工程をトラック幅の形成工程よりも先に行う場合（図３（ａ））について説明する。この場合では、トラック幅を形成するエッチングにおいて素子高さ方向リフィル膜６の影となるエリアが生じる。図６は、素子高さの形成工程をトラック幅の形成工程よりも先に行う場合のトラック幅形成時の第１のエッチング前（図６（ａ））と第１のエッチング後の状態を、素子高さ方向の奥部近傍を媒体対向面側から俯瞰した概略図である。図６において、手前側（＋Ｙ方向）が磁気再生ヘッドの浮上面となる方向にあたる。素子高さを形成した後、磁気抵抗効果膜３と素子高さ方向リフィル膜６はリフトオフマスク８によってマスクされ（図６（ａ））、マスクされている部分以外は第１のエッチングによって除去されている（図６（ｂ））。境界面７は磁気抵抗効果膜３と素子高さ方向リフィル膜６との境界面を示しており、この境界面は素子高さ形成工程のエッチングによって形成される。
【００１５】
第１のエッチングにおいては、磁気抵抗効果膜３と素子高さ方向リフィル膜６の間にエッチングレートの差があることから、図６（ｂ）に示すように磁気抵抗効果膜３の両側において素子高さ方向リフィル膜６に段差Ａが生じる。素子高さ方向リフィル膜６による段差Ａのために、磁気抵抗効果膜３、レジストマスク８と素子高さリフィル膜６に囲まれた部分に、この直後に行う第２のエッチングおいて影となるエリア１０ができる。第２のエッチングは、第１のエッチングを行った際に磁気抵抗効果膜３のトラック幅方向側壁面９に付着した再付着物を除去することを目的に、第１のエッチングの入射角度よりも素子に対して斜めとなる入射角度で行う。このとき、エリア１０は、図６（ｂ）において左側は磁気抵抗効果膜３及びレジストマスク８によって、奥側は素子高さ方向リフィル膜６によって囲まれており、イオンビームが入射できるのは図の右側と手前側の２つの方向のみ限定されるため、再付着物の除去が不十分となる。
【００１６】
次に、トラック幅を形成する工程を素子高さの形成工程よりも先に行う場合（図３（ｂ））について述べる。この場合には、素子高さを形成するエッチングにおいてトラック幅方向リフィル膜１によって影となるエリアが生じる。図７は、トラック幅形成工程を素子高さ形成工程よりも先に行う場合において、トラック幅形成後の素子高さ形成時の第１のエッチング前（図７（ａ））と第１のエッチング後（図７（ｂ））の状態を、素子高さ方向の奥部近傍を媒体対向面の反対側から俯瞰した概略図である。図７において、奥側（＋Ｙ方向）が磁気再生ヘッドの媒体対向面となる方向にあたる。トラック幅を形成した後、図７（ａ）に示すように、磁気抵抗効果膜３とトラック幅方向リフィル膜１及びサイドシールド膜又は縦バイアス印加層５はレジスト１１によってマスクされ、そののち図７（ｂ）に示すように、マスクされている部分以外は第１のエッチングによって除去される。
【００１７】
この時、第１のエッチングにおいては、磁気抵抗効果膜３とトラック幅方向リフィル膜１の間にエッチングレートの差があることから、図７（ｂ）に示すように磁気抵抗効果膜３の素子高さ方向の奥側（−Ｙ方向）においてトラック幅方向リフィル膜１による壁が形成される。このトラック幅方向リフィル膜１による壁のために、磁気抵抗効果膜３、サイドシールド膜又は縦バイアス印加層５、レジストマスク１１、及び両側のトラック幅方向リフィル膜１に囲まれたエリア１２は、この直後に行う第２のエッチング時においてイオンビームが照射されにくくなる。第２のエッチングは、第１のエッチングを行った際に磁気抵抗効果膜３の素子高さ方向側壁面に付着した再付着物を除去することを目的に、第１のエッチングの入射角度よりも磁気抵抗効果膜３に対して斜めとなる入射角度で行う。このとき、図７（ｂ）に示された磁気抵抗効果膜３の素子高さ方向側壁面は、磁気抵抗効果膜３、縦バイアス印加層５及びレジストマスク１１、トラック幅方向リフィル膜１によって囲まれているので、イオンビームが入射しにくい状況となり、再付着物の除去が不十分となる。
【００１８】
このように従来の磁気再生ヘッドの製造方法は、磁気抵抗効果膜をトラック幅方向又は素子高さ方向にエッチングによりパターニングを行う際の、磁気抵抗効果膜側壁面に付着する再付着物を除去するための２段階のエッチングにおいて、第２のエッチング時にイオンビームが入射されにくいエリアが生じ、再付着物の除去が不十分となり、その結果として磁気再生ヘッドの出力が小さくなる問題がある。
【００１９】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消し、磁気抵抗効果膜側壁面に再付着物が無い高出力の磁気再生ヘッド及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
第２のエッチング時にイオンビームが入射されにくいエリアが生じ、再付着物の除去が不十分となる問題を解決するには、トラック幅方向リフィル膜又は素子高さ方向リフィル膜のうち最初に形成するリフィル膜をエッチングレートの速い材料、例えばＳｉＯ2等で形成すればよい。しかしながら、このような材料を用いると、後述するようにプロセス中の熱処理によって、磁気抵抗効果膜の特性が劣化することがわかった。
【００２１】
そこで、リフィル膜を複層膜によって形成し、磁気抵抗効果膜に接している層以外の層のエッチングレートが、磁気抵抗効果膜に接している層のエッチングレートよりも速くなるようにリフィル膜材料を選択する。すなわち、トラック幅方向リフィル膜又は素子高さ方向リフィル膜のうち最初に形成するリフィル膜を、磁気抵抗効果膜に接している層はエッチングレートが遅いが、熱処理による特性劣化を抑えることのできる材料で形成し、磁気抵抗効果膜に接している層以外の層はエッチングレートの速い材料で形成する。これによって、熱処理による特性劣化を抑えつつ、第２のエッチング時にイオンビームが入射されにくい状況となるエリアを無くし、再付着物の除去を十分に行えるようになる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、製造工程中のエッチング工程において磁気抵抗効果膜壁面に付着した再付着物の除去を容易に行うことができるため、検知電流のリークが少なく、高出力の磁気再生ヘッドを実現することができる。また、本発明の磁気再生ヘッドを搭載することによって、高い記録密度を持つ磁気記録再生装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
磁気抵抗効果膜側壁面の再付着物を除去するための第２のエッチングの際にイオンビームが入射されにくい箇所が生じる理由として、リフィル膜として一般的に用いられるアルミナの第１のエッチング時におけるエッチングレートが、磁気抵抗効果膜を形成する各金属材料のエッチングレートよりも遅い事が挙げられる。そこで、エッチングレートが速いリフィル膜材料の候補を選択するため、主だった材料のＡｒイオンによるエッチング法によるエッチングレートの比較を行った。
【００２４】
図８に、加速電圧を３５０Ｖ、イオン電流を０．２０Ａ、アーク電圧を７０Ｖとしてエッチングレートの比較を行った結果を示す。図８において、横軸は被エッチング試料の法線方向に対してイオンビームが入射する角度を示し、縦軸は各材料のエッチングレートを示す。通常、第１のエッチングではイオンビームの入射角度は０〜２０度であり、この範囲においては、磁気抵抗効果膜に使われるＮｉ−Ｆｅ合金等の金属材料に比べてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）のエッチングレートはおよそ３分の１であることがわかる。一方、Ｓｉ酸化物（ＳｉＯ2）のエッチングレートはＮｉＦｅとほぼ同等である。このことから、リフィル膜としてＳｉ酸化物（ＳｉＯ2）を用いたほうが、エッチングレートの違いによって段差や壁が形成される事が無く、第２のエッチングの際にリフィル膜によってイオンビームが遮られる部分が生じにくいので、イオンビームが照射されやすく、再付着層の除去が容易になると考えられる。
【００２５】
ＣＰＰ方式の磁気再生ヘッドにおいては、磁気抵抗効果膜側壁面にリフィル膜が接触するため、リフィル膜の材料が磁気抵抗効果膜の特性に及ぼす影響を調べる必要がある。ここでは、磁気再生ヘッド作成プロセス中の熱処理を想定し、２５０度、３時間の熱処理前後での磁気抵抗効果素子の抵抗値及び抵抗変化率の変化を調べた。図９及び図１０に実験結果を示す。なお、この実験では磁気抵抗効果膜としてＴＭＲ膜を用いている。図の縦軸は、抵抗値及び抵抗変化率の各々について、熱処理後の値を熱処理前の値で規格化した値となっており、横軸は、磁気抵抗効果素子の素子面積である。図９及び図１０に示すように、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の方がＳｉ酸化物（ＳｉＯ2）に比べて熱による磁気抵抗効果膜の特性劣化を抑える効果があり、特に磁気抵抗効果膜の素子面積が小さい時に、その効果は顕著であるといえる。このことから、熱による特性劣化を抑えるためには、リフィル膜としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を用いた方が望ましいといえる。
【００２６】
以上の２つの実験結果から、リフィル膜にＡｌ2Ｏ3又はＳｉＯ2を用いた場合にはそれぞれ次のような問題があることがわかる。アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を用いた場合、熱による磁気抵抗効果膜の特性劣化を最小限に抑えることができるが、エッチングレートが遅いために、上述したようにリフィル膜がイオンビームの入射方向を限定してしまうことによって、再付着物を除去するための第２のエッチングの際にイオンビームが磁気抵抗効果膜の壁面に入射されにくいエリアが生じてしまう。一方、Ｓｉ酸化物（ＳｉＯ2）の場合、磁気抵抗効果膜とのエッチングレート差が小さいために、第２のエッチングの際にイオンビームが入射されにくい箇所は生じにくいが、熱による磁気抵抗効果膜の特性劣化が大きい。
【００２７】
この問題を解決するため、リフィル膜を複層膜で形成し、これらのうち磁気抵抗効果膜に接している層以外の層を、磁気抵抗効果膜に接している層のエッチングレートよりも速い材料で構成し、磁気抵抗効果膜に接している層を熱処理の際に磁気抵抗効果膜の特性に及ぼす影響の小さい材料とすればよい。例えば、複層膜で構成されたリフィル膜のうち、磁気抵抗効果膜に接している層以外の層をＳｉ酸化物（ＳｉＯ2）で形成し、磁気抵抗効果膜に接している層をアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）で形成することによって、上述した熱による磁気抵抗効果膜の特性劣化の問題を最小限に抑え、かつ、第２のエッチングの際にイオンビームが入射されにくい箇所が生じにくい構造を作る事ができる。
【００２８】
次に、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１１は、本発明による磁気再生ヘッドの一例のセンサ部分を示す素子高さ方向断面図である。図１２はその製造方法を説明する図であり、各工程における素子高さ方向の断面を示している。
【００３０】
図１１に示した構造をもつ磁気再生ヘッド磁気再生ヘッドの製造方法について、図１２を用いて説明する。なお本実施例における磁気再生ヘッドは、図３（ａ）のように、素子高さの形成工程をトラック幅の形成工程よりも先に行う方法によって作成されるものである。まずアルミナチタンカーバイド等などからなる基板表面にＡｌ2Ｏ3等の絶縁体を被膜し、化学的機械研磨法（ＣＭＰ）などによる精密研磨を施した後に下部磁気シールド層４を形成する。これは、例えばスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、あるいはめっき法で作製したＮｉ−Ｆｅ系合金からなる膜を、所定の形状にパターニングすることによって形成される。この上にＡｌ2Ｏ3を成長させてＣＭＰを施すことによって，基板表面は下部磁気シールド層４とＡｌ2Ｏ3が平坦化された面となる。更に、後の工程において磁気抵抗効果膜３を形成する場所から離れた部分に引き出し電極膜（図示せず）を形成する。これは例えば、ＴａとＡｕとＴａの積層膜によって構成される。
【００３１】
この下部磁気シールド４上に、例えばスパッタリング法あるいはイオンビームスパッタリング法にて磁気抵抗効果膜３を作製する（図１２（ａ））。磁気抵抗効果膜は、例えばＣｏ−Ｆｅ系合金の強磁性体を含む層から構成される固定層、Ａｌ−Ｏ又はＣｕなどからなる中間層、Ｎｉ−Ｆｅ系合金あるいはＣｏ−Ｆｅ系合金等を含む層からなる自由層を備えて構成される。
【００３２】
次に、素子高さ方向の形成を行う。まず、磁気抵抗効果膜３上にレジストを塗布し、露光装置により露光した後、これを現像液で現像することにより、所望の形状にパターニングし、これをリフトオフマスク１１とする（図１２（ｂ））。このリフトオフマスク１１はレジストの下にポリ・ジメチル・グルタル・イミドを塗布し、レジストと同時にパターニングした２層構造としても構わない。次に、磁気抵抗効果膜３に対して、イオンビームエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングを行い、素子高さ方向についてのパターンをエッチングによって形成する（図１２（ｃ））。このエッチングに続いて、図５に示したように入射角が第１のエッチングよりも基板に対して斜めとなる第２の入射角度で再びイオンビームエッチングを行う事によって、第１のエッチング時に素子壁面に付着した再付着物を除去することが可能である。第２のエッチングの入射角度は６０度〜８０度が望ましい。また、第１のエッチングと第２のエッチングを交互に複数回繰り返すことにより、素子高さ方向の形成を行ってもよく、第１のエッチングと第２のエッチングの間に、第１のエッチング及び第２のエッチングと異なる手法又は異なるイオン入射角度を用いたエッチングを行っても良い。
【００３３】
次に複層から構成される素子高さ方向リフィル膜６をスパッタリング法あるいはイオンビームスパッタリング法にて成膜する。トラック幅を形成するエッチング工程の第１のエッチングにおいて、素子高さ方向リフィル膜６と磁気抵抗効果膜３がエッチングされる深さが、等しくなるように、素子高さ方向リフィル膜６の構成及び膜厚を設計する事が望ましい。これは、上述したように、この後に行うトラック幅を形成する工程において、再付着を除去するための第２のエッチングを行う際にイオンビームが入射されにくい箇所が生じないようにするためである。
【００３４】
この素子高さ方向リフィル膜６のうち磁気抵抗効果膜３に直接接する第１のリフィル膜１４は絶縁膜であり、上述した熱による磁気抵抗効果膜の特性劣化を抑えるためアルミナで形成する事が最も望ましい。
【００３５】
素子高さ方向リフィル膜６のうち第１のリフィル膜１４の上に成膜される第２のリフィル膜１５は絶縁材料であっても金属材料であっても構わないが、上述したようにこの後に行うトラック幅を形成する工程において、再付着を除去するための第２のエッチングを行う際にイオンビームが入射されにくい箇所が生じないようにするため、トラック幅を形成する工程における第１のエッチングのエッチングレートが第１のリフィル膜１４に対して速い材料とする必要がある。
【００３６】
例えば、トラック幅を形成する工程における第１のエッチングにおいてイオンビームエッチングを考えた場合、エッチングレートの大小は硬度に関係するものであるから、第２のリフィル膜１５の硬度が第１のリフィル膜１４の硬度に比べ低いことが重要である。すなわち、第１のリフィル膜１４は硬度の高い絶縁材料が望ましく、具体的にはアルミナ、Ｔｉ酸化物などが考えられる。硬度は、例えばビッカース硬度で比較することができる。上述した熱による磁気抵抗効果膜の特性劣化を考慮して、第１のリフィル膜１４にアルミナを用いた場合、第２のリフィル膜１５として具体的に考えられる材料として、Ｎｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｓｉ窒化物、Ａｌ窒化物、Ｚｒ酸化物、Ｔａ酸化物等がある。また、アルミナとＮｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｓｉ窒化物、Ａｌ窒化物、Ｚｒ酸化物、Ｔａ酸化物のいずれかの材料の混合物、又はＳｉ酸化物とＮｉ酸化物、Ｓｉ窒化物、Ａｌ窒化物、Ｚｒ酸化物、Ｔａ酸化物のいずれかの材料の混合物なども第２のリフィル膜１５の候補となりうる。更に、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金、Ｃｕ、Ｔａなどの金属材料でも構わない。
【００３７】
また、トラック幅を形成する工程における第１のエッチングにおいてＣＯ＋ＮＨ3系ガスや塩素系ガスによる反応性エッチングを考えた場合、エッチングレートの大小は反応生成物の蒸気圧に関係するものであるから、第２のリフィル膜１５の反応生成物の蒸気圧が第１のリフィル膜１４の反応生成物の蒸気圧に比べ高いことが重要である。例えば、ＣＯ系ガスによるエッチングを用いた場合、Ａｌのカルボニル化合物の蒸気圧に比べ、Ｓｉ，Ｎｉ，Ｆｅ等のカルボニル化合物の蒸気圧は５〜６桁くらい高いので、第１のリフィル膜１４にアルミナ、第２のリフィル膜１５にＳｉ酸化物、Ｎｉ酸化物、Ｎｉ−Ｆｅ合金等を用いればよい。また、塩素ガスによるエッチングを用いた場合、室温でのＡｌ塩化物及びＳｉ塩化物の蒸気圧がそれぞれ１×１０-2Torr程度、１×１０2Torr程度であることから、アルミナを第１のリフィル膜１４に、Ｓｉ酸化物、Ｓｉ窒化物などのＳｉ系材料を第２のリフィル膜１５に用いることができる。
【００３８】
以上では２層で構成した素子高さ方向リフィル膜について述べたが、更に第２のリフィル膜１５の上に第３、第４・・・のリフィル膜を成膜し、更なる複層構造を形成しても構わない。ただし、これら第３、第４のリフィル膜はすべて第２のリフィル膜１５と同様に、トラック幅を形成する工程における第１のエッチングのエッチングレートが第１のリフィル膜１４に対して速い材料とする必要がある。また、この後に行うトラック幅形成工程におけるパターン形成を容易にするため、図１２（ｄ）に示す素子高さ方向リフィル膜６の厚さＢは、図１２（ｄ）に示す磁気抵抗効果膜３の厚さＣに近いことが望まれる。次に、有機溶剤を用いてリフトオフマスク１１を除去し、図１２（ｅ）に示すような形状が出来上がる。
【００３９】
この工程の後、トラック幅の形成を行う（図示せず）。このトラック幅の形成に当たっては、素子高さ形成と同様に、レジスト、又はレジストとＰＭＧＩを用いてレジストマスクを作成し、磁気抵抗効果膜３に対して、イオンビームエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングを行い、トラック幅をエッチングによって形成する。このエッチングに続いて、図５に示したように、入射角が第１のエッチングよりも基板に対してより斜めとなる第２の入射角度でエッチングを行う事によって、第１のエッチング時に素子側壁面に付着した再付着物を除去することが可能である。
【００４０】
イオンビームエッチングを行う場合、第１のエッチングのイオン入射角度は、０〜４５度が望ましい。第１のエッチングにイオンビームエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）のどちらを選んだ場合でも、第２のエッチングにはイオンビームエッチングを用い、その入射角度を６０度〜８０度とすることが望ましい。また、第１のエッチングと第２のエッチングを交互に複数回ずつ行い、トラック幅の形成を行ってもよく、第１のエッチングと第２のエッチングの間に、第１のエッチング及び第２のエッチングと異なる手法又は異なるイオン入射角度を用いたエッチングを行っても良い。
【００４１】
この時、素子高さ方向リフィル膜６を複層構造とし、第２のリフィル膜１５を第１のリフィル膜１４よりもエッチングレートの速い材料によって形成したことによって、図６に示した段差Ａは無くなっているか小さくなっており、図６に示すエリア１０のように素子高さリフィル膜６によってイオンビームが遮られて照射されにくくなるエリアは無く、第２のエッチングの際に素子側壁面にイオンビームが十分に照射され、再付着層の除去も十分に行われる。
【００４２】
磁気抵抗効果膜３をエッチングした後、トラック幅方向リフィル膜１を成膜する。このトラック幅方向リフィル膜１は磁気抵抗効果膜３に直接接する材料が絶縁材料であれば、複層構造であってもなくても構わない。このトラック幅方向リフィル膜１のうち少なくとも磁気抵抗効果膜３に直接接する層はアルミナで構成されている事が望ましい。更に、このトラック幅方向リフィル膜１の上に、縦バイアス印加層又はサイドシールド層５を成膜することも可能であるが、この縦バイアス印加層又はサイドシールド層５は必ずしも必要ではない。最後に、有機溶剤を用いてレジストマスクを除去しトラック幅方向の形成は完成する。
【００４３】
この後、磁気抵抗効果膜３の上部に軟磁性体からなる上部磁気シールド層２を形成する（図１２（ｆ））。この上部磁気シールド層２を形成するにあたっては、下地層としてＴａ、ＮｉＣｒなどの金属を磁気抵抗効果膜３の上部に成膜した後、上部磁気シールド層２を形成しても良い。この後、引き出し端子の積み上げ工程、もしくは媒体に情報を記録するための記録素子を作成する工程を経た後、スライダー形成工程により媒体対向面１３を形成することによって、本発明に係る磁気再生ヘッドを得る（図１２（ｇ））。
【００４４】
図１３、図１４は、本発明の磁気再生ヘッドと記録素子を組み合わせた磁気ヘッドの概略断面図である。図１３は面内磁気記録方式の磁気ヘッド、図１４は垂直磁気記録方式の磁気ヘッドを示している。図１３に示すように、面内磁気記録方式の磁気ヘッドの場合、記録素子は下部磁極１８、上部磁極１９、コイル２０、コイル絶縁膜２１、ギャップ２２から構成される。また図１４に示すように、垂直磁気記録方式の磁気ヘッドの場合、記録素子としては補助磁極２３、主磁極２４及びコイル２０、コイル絶縁膜２１から構成される単磁極ヘッドが用いられる。
【００４５】
図１５は、本発明による磁気再生ヘッド組み込んだ磁気ヘッド２５を備える磁気記録再生装置の概略図である。この磁気記録再生装置は、モータ２９によって回転駆動される磁気記録媒体２７、記録ヘッドと再生ヘッドを搭載した磁気ヘッド２５、ボイスコイルモータ（アクチュエータ）２８、信号処理回路３０を備える。磁気ヘッド２５はジンバル２６の先端に装着され、ボイスコイルモータ２８によって磁気記録媒体２７に対して相対的に駆動されて所望のトラック上に位置決めされる。ホストから送信されてきた記録信号は、信号処理回路３０を介して磁気ヘッド２５の記録ヘッドに送られ、磁気記録媒体２７に磁化反転を生じさせて記録される。また、磁気記録媒体２７の記録磁化による漏洩磁界は磁気ヘッド２５の再生ヘッドによって検出され、検出された信号は信号処理回路３０で処理された後、再生信号としてホストに送信される。
【００４６】
次に、本実施例の磁気再生ヘッドと従来の磁気再生ヘッドとの比較実験を行った。本実施例の磁気再生ヘッドとしては、素子高さ方向リフィル膜６は２層構造、具体的には、磁気抵抗効果膜３に直接接する第１のリフィル膜１４にはビッカース硬度１７５０のアルミナ、その上に成膜される第２のリフィル膜１５にはビッカース硬度６５０のＳｉＯ2を用いた。また、素子高さ形成及びトラック幅形成の各々の第１のエッチングにはイオンビームエッチングを用いた。従来の磁気再生ヘッドは、素子高さ方向リフィル膜６をアルミナの単層構造とした他は本実施例の磁気再生ヘッドと同様に作製した。なお、磁気抵抗効果膜３としてはＴＭＲ膜を用いている。
【００４７】
この比較実験では、印加電圧２０ｍＶにおいて最大１０ｋＯｅの磁界を印加してトランスファーカーブを測定した。図１６は各々の磁気再生ヘッドの出力を比較したものである。図１６から、従来の磁気再生ヘッドは素子高さが小さくなるにつれて出力が下がっていることがわかる。これは、図６のエリア１０に示された部分に再付着層が残り、検知電流がリークしている事が原因と考えられる。すなわち、素子高さが小さくなるにつれて検知電流のうち出力に寄与しない再付着部分を流れる電流成分が大きくなっているからである。一方、本実施例による磁気再生ヘッドは、素子高さに関わらず出力がほぼ一定であることがわかる。
【００４８】
素子の高さは、磁気記録再生装置における記録密度の向上のため、今後ますます小さくなっていくことが予想される。これは磁気抵抗効果膜３が最も感磁しやすい媒体対向面１３の表面近傍にのみ配置することによって磁気抵抗変化率を向上させ、記録密度を向上させるためにトラック幅及びシールド間距離を小さくしても、必要な出力を保つ磁気再生ヘッドを実現するためである。このため、図６のエリア１０に示された部分に再付着層が存在すると、素子高さを小さくするほど磁気抵抗変化に寄与しない電流が大きくなり、センサとしての出力が小さくなってしまう。図１６に示した結果から、本実施例による磁気再生ヘッドは素子高さを小さくした場合においても検知電流の損失が少なく、高い出力を実現した磁気再生ヘッドであることがわかる。
【００４９】
なお、上記においては、磁気抵抗効果膜３として、Ｃｏ−Ｆｅ系合金の強磁性体を含む層から構成される固定層、Ａｌ−Ｏなどからなる絶縁障壁層、Ｎｉ−Ｆｅ系合金あるいはＣｏ−Ｆｅ系合金等を含む層からなる自由層で構成されるトンネル磁気抵抗効果膜を用いて説明したが、これは単なる一例であり、これに限定されるものではない。Ｃｏ−Ｆｅ系合金の強磁性体を含む層から構成される固定層、Ｃｕなどからなる中間層、Ｎｉ−Ｆｅ系合金あるいはＣｏ−Ｆｅ系合金等を含む層からなる自由層で構成される巨大磁気抵抗効果膜を用いてもよい。あるいは、例えば、固定層あるいは自由層に高分極率材料を用いた磁気抵抗効果膜、固定層や中間層や自由層に電流狭窄層を設けた磁気抵抗効果膜、更には、磁性半導体を用いた磁気抵抗効果膜、偏極スピンの拡散や蓄積現象を利用した磁気抵抗効果膜なども用いることができ、磁気抵抗効果膜を構成する材料の膜面に対して略垂直な方向に検知電流を流すデバイスであれば、本発明の効果は変わるものではない。
【００５０】
また、上記では、磁気抵抗効果膜３が媒体対向面１３に露出するように配置された磁気再生ヘッドについて述べたが、図２０に示すように、磁気抵抗効果膜３の一部のみが媒体対向面１３に露出するように配置された磁気再生ヘッドや、図２１に示すように、磁気抵抗効果膜３が媒体対向面から離れたところに配置された磁気再生ヘッドでも同様の効果が得られる。
【実施例２】
【００５１】
図１７は、本発明による磁気再生ヘッドの他の例のセンサ部分を示すトラック幅方向断面図である。図１８は、その製造方法を説明する図であり、各工程におけるトラック幅方向の断面を示している。
【００５２】
図１７に示した構造をもつ磁気再生ヘッドの製造方法について、図１８を用いて説明する。まずアルミナチタンカーバイド等などからなる基板表面にＡｌ2Ｏ3等の絶縁体を被膜し、化学的機械研磨法（ＣＭＰ）などによる精密研磨を施した後に、下部磁気シールド層４を形成する。これは、例えばスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、あるいはめっき法で作製したＮｉ−Ｆｅ系合金からなる膜を、所定の形状にパターニングすることによって形成される。この上にＡｌ2Ｏ3を成長させてＣＭＰを施すことによって、基板表面は下部磁気シールド層４とＡｌ2Ｏ3が平坦化された面となる。更に、後の工程において磁気抵抗効果膜３を形成する場所から離れた部分に引き出し電極膜（図示せず）を形成する。これは例えば、ＴａとＡｕとＴａの積層膜によって構成される。
【００５３】
この下部磁気シールド４上に、例えばスパッタリング法あるいはイオンビームスパッタリング法にて磁気抵抗効果膜３を作製する（図１８（ａ））。磁気抵抗効果膜３は、例えばＣｏ−Ｆｅ系合金の強磁性体を含む層から構成される固定層、Ａｌ−Ｏ又はＣｕなどからなる中間層、Ｎｉ−Ｆｅ系合金あるいはＣｏ−Ｆｅ系合金等を含む層からなる自由層を備えて構成される。
【００５４】
次にトラック幅方向の形成を行う。まず、磁気抵抗効果膜３上に、レジストを塗布し、露光装置により露光した後、これを現像液で現像することにより、所望の形状にパターニングし、これをリフトオフマスク８とする（図１８（ｂ））。このリフトオフマスク８はレジストの下にポリ・ジメチル・グルタル・イミドを塗布し、レジストと同時にパターニングした２層構造としても構わない。次に、磁気抵抗効果膜３に対して、イオンビームエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングを行い、トラック幅方向についてのパターンをエッチングによって形成する（図１８（ｃ））。このエッチングに続いて、入射角がより斜めとなる第２の入射角度で再びイオンビームエッチングを行う事によって、第１のエッチング時に素子壁面に付着した再付着物を除去することが可能である。第２のエッチングの入射角度は６０度〜８０度が望ましい。また、第１のエッチングと第２のエッチングを交互に複数回繰り返すことにより、トラック幅方向の形成を行ってもよく、第１のエッチングと第２のエッチングの間に、第１のエッチング及び第２のエッチングと異なる手法又は異なるイオン入射角度を用いたエッチングを行っても良い。
【００５５】
次に、複層から構成されるトラック幅方向リフィル膜１をスパッタリング法あるいはイオンビームスパッタリング法にて成膜する。素子高さを形成するエッチング工程の第１のエッチングにおいて、トラック幅方向リフィル膜１と磁気抵抗効果膜３がエッチングされる深さが等しくなるように、トラック幅方向リフィル膜１の構成及び膜厚を設計する事が望ましい。これは、上述したように、この後に行う素子高さを形成する工程において、再付着を除去するための第２のエッチングを行う際にイオンビームが入射されにくい箇所が生じないようにするためである。
【００５６】
このトラック幅方向リフィル膜１のうち磁気抵抗効果膜３に直接接する第１のリフィル膜１６は絶縁膜であり、上述した熱による磁気抵抗効果膜の特性劣化を抑えるためアルミナで形成する事が最も望ましい。
【００５７】
トラック幅方向リフィル膜１のうち第１のリフィル膜１６の上に成膜される第２のリフィル膜１７は、絶縁材料であっても金属材料であっても構わないが、上述したようにこの後に行う素子高さを形成する工程において、再付着物を除去するための第２のエッチングを行う際にイオンビームが入射されにくい箇所が生じないようにするため、素子高さを形成する工程における第１のエッチングのエッチングレートが第１のリフィル膜１６に対して速い材料とする必要がある。
【００５８】
例えば、トラック幅を形成する工程における第１のエッチングにおいてイオンビームエッチングを考えた場合、エッチングレートの大小は硬度に関係するものであるから、第２のリフィル膜１７の硬度が第１のリフィル膜１６の硬度に比べ低いことが重要である。すなわち、第１のリフィル膜１６は硬度の高い絶縁材料が望ましく、具体的にはアルミナ、Ｔｉ酸化物などが考えられる。硬度は、例えばビッカース硬度で比較することができる。上述した熱による磁気抵抗効果膜の特性劣化を考慮して、第１のリフィル膜１６にアルミナを用いた場合、第２のリフィル膜１７として具体的に考えられる材料として、Ｎｉ酸化物、Ｓｉ酸化物Ｓｉ窒化物、Ａｌ窒化物、Ｚｒ酸化物、Ｔａ酸化物等がある。また、アルミナとＮｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｓｉ窒化物、Ａｌ窒化物、Ｚｒ酸化物、Ｔａ酸化物のいずれかの材料の混合物、又はＳｉ酸化物とＮｉ酸化物、Ｓｉ窒化物、Ａｌ窒化物、Ｚｒ酸化物、Ｔａ酸化物のいずれかの材料の混合物なども第２のリフィル膜１７の候補となりうる。更に、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ合金、Ｃｕ、Ｔａなどの金属材料でも構わない。
【００５９】
また、トラック幅を形成する工程における第１のエッチングにおいてＣＯ＋ＮＨ3系ガスや塩素系ガスによる反応性エッチングを考えた場合、エッチングレートの大小は反応生成物の蒸気圧に関係するものであるから、第２のリフィル膜１７の反応生成物の蒸気圧が第１のリフィル膜１６の反応生成物の蒸気圧に比べ高いことが重要である。例えば、ＣＯ＋ＮＨ3系ガスによるエッチングを用いた場合、Ａｌのカルボニル化合物の物の蒸気圧に比べ、Ｓｉ，Ｎｉ，Ｆｅ等のカルボニル化合物の蒸気圧は５〜６桁くらい高いので、第１のリフィル膜１６にアルミナ、第２のリフィル膜１７にＳｉ酸化物、Ｎｉ酸化物、Ｎｉ−Ｆｅ合金等を用いればよい。また、塩素ガスによるエッチングを用いた場合、室温でのＡｌ塩化物及びＳｉ塩化物の蒸気圧がそれぞれ１×１０-2Torr程度、１×１０2Torr程度であることから、アルミナを第１のリフィル膜１６に、Ｓｉ酸化物、Ｓｉ窒化物などのＳｉ系材料を第２のリフィル膜１７に用いることができる。
【００６０】
以上では２層で構成されたトラック幅方向リフィル膜について述べたが、更に第２のリフィル膜１７の上に第３、第４・・・のリフィル膜を成膜し、更なる複層構造を形成しても構わない。ただし、これら第３、第４のリフィル膜はすべて第２のリフィル膜１７と同様に、素子高さを形成する工程における第１のエッチングのエッチングレートが第１のリフィル膜１６に対して速い材料とする必要がある。更に、このトラック幅方向リフィル膜１の上に、縦バイアス印加層又はサイドシールド層５を成膜する場合もある（図１８（ｄ））。次に、有機溶剤を用いてリフトオフマスク８を除去し、図１８（ｅ）に示すような形状が出来上がる。
【００６１】
この工程の後、素子高さの形成を行う（図示せず）。この素子高さの形成に当たってはトラック幅方向と同様に、レジスト、又はレジストとＰＭＧＩを用いてレジストマスクを作成し、磁気抵抗効果膜３に対して、イオンビームエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングを行い、素子高さをエッチングによって形成する。このエッチングに続いて、入射角がより斜めとなる第２の入射角度でエッチングを行う事によって、第１のエッチング時に素子側壁面に付着した再付着物を除去することが可能である。
【００６２】
イオンビームエッチングを行う場合、第１のエッチングの入射角度は、０〜４５度が望ましい。第１のエッチングにイオンビームエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）のどちらを選んだ場合でも、第２のエッチングにはイオンビームエッチングを用い、その入射角度を６０度〜８０度とすることが望ましい。また、第１のエッチングと第２のエッチングを交互に複数回ずつ行い、素子高さの形成を行ってもよく、第１のエッチングと第２のエッチングの間に、第１のエッチング及び第２のエッチングと異なる手法又は異なるイオン入射角度を用いたエッチングを行っても良い。
【００６３】
この時、トラック幅方向リフィル膜１を複層構造とし第２のリフィル膜１７を第１のリフィル膜１６よりもエッチングレートの速い材料によって形成したことによって、図７に示したエリア１２のようにリフィル膜の影となるエリアが無く、第２のエッチングの際にイオンビームが、図７に示された磁気抵抗効果膜３の素子高さ方向側壁面にも十分に照射され再付着層の除去を十分に行うことができる。
【００６４】
磁気抵抗効果膜３をエッチングした後、素子高さ方向リフィル膜６を成膜する。この素子高さ方向リフィル膜６は、磁気抵抗効果膜３に直接接する材料が絶縁材料であれば、複層構造であってもなくても構わない。この素子高さ方向リフィル膜６のうち少なくとも磁気抵抗効果膜３に直接接する層はアルミナで構成されている事が望ましい。最後に、有機溶剤を用いてレジストマスクを除去し素子高さ方向の形成は完成する。
【００６５】
この後、磁気抵抗効果膜３の上部に軟磁性体からなる上部磁気シールド層２を形成する（図１８（ｆ））。この上部磁気シールド層２を形成するにあたっては、下地層としてＴａ、ＮｉＣｒなどの金属を磁気抵抗効果膜３の上部に成膜した後、上部磁気シールド層２を形成しても良い。その後、引き出し端子の積み上げ工程、もしくは媒体に情報を記録するための記録素子を作成する工程を経た後、スライダー形成工程により媒体対向面１３を形成することによって、本発明に係る磁気再生ヘッドを得る。
【００６６】
本実施例の磁気再生ヘッドと記録ヘッドを組み合わせた磁気ヘッドは、図１３、図１４に示したとおりである。また、本実施例の磁気再生ヘッドを組み込んだ磁気ヘッドを備える磁気記録再生装置の概略構成は図１５に示したとおりである。詳細は実施例１に述べたとおりであるため、ここでは説明を省略する。
【００６７】
次に、本実施例の磁気再生ヘッドと従来の磁気再生ヘッドとの比較実験を行った。本実施例の磁気再生ヘッドとしては、トラック幅方向リフィル膜１は２層構造、具体的には、磁気抵抗効果膜３に直接接する第１のリフィル膜１６にはビッカース硬度１７５０のアルミナ、その上に成膜される第２のリフィル膜１７にはビッカース硬度６５０のＳｉＯ2を用いた。また、素子高さ形成及びトラック幅形成の各々の第１のエッチングにはイオンビームエッチングを用いた。従来の磁気再生ヘッドは、トラック幅方向リフィル膜１をアルミナの単層構造とした他は本実施例の磁気再生ヘッドと同様に作成した。なお、磁気抵抗効果膜３としてはＴＭＲ膜を用いている。
【００６８】
この比較実験では、印加電圧２０ｍＶにおいて最大１０ｋＯｅの磁界を印加してトランスファーカーブを測定した。図１９は、各々の磁気再生ヘッドの出力を比較したものである。図１９から、従来の磁気再生ヘッドは素子高さが小さくなるにつれて出力が下がっていることがわかる。これは、図７に示したように、磁気抵抗効果膜３のトラック幅方向側壁面に再付着層が残り、検知電流がリークしている事が原因と考えられる。すなわち、素子高さが小さくなるにつれて検知電流のうち出力に寄与しない再付着部分を流れる電流成分が大きくなっているからである。一方、本実施例による磁気再生ヘッドは素子高さに関わらず出力がほぼ一定であることがわかる。
【００６９】
素子の高さは、磁気記録再生装置における記録密度の向上のため、今後ますます小さくなっていくことが予想される。これは磁気抵抗効果膜３が最も感磁しやすい媒体対向面１３の表面近傍にのみ配置することによって磁気抵抗変化率を向上させ、記録密度を向上させるためにトラック幅及びシールド間距離を小さくしても、必要な出力を保つ磁気再生ヘッドを実現するためである。このため、図７に示したように磁気抵抗効果膜３のトラック幅方向側壁面に再付着層が存在すると、素子高さを小さくするほど磁気抵抗変化に寄与しない電流が大きくなり、センサとしての出力が小さくなってしまう。図１９に示した結果から、本実施例による磁気再生ヘッドは素子高さを小さくした場合においても検知電流の損失が少なく、高い出力を実現した磁気再生ヘッドであることがわかる。
【００７０】
なお、上記においては、磁気抵抗効果膜３として、Ｃｏ−Ｆｅ系合金の強磁性体を含む層から構成される固定層、Ａｌ−Ｏなどからなる絶縁障壁層、Ｎｉ−Ｆｅ系合金あるいはＣｏ−Ｆｅ系合金等を含む層からなる自由層で構成されるトンネル磁気抵抗効果膜を用いて説明したが、これは単なる一例であり、これに限定されるものではない。Ｃｏ−Ｆｅ系合金の強磁性体を含む層から構成される固定層、Ｃｕなどからなる中間層、Ｎｉ−Ｆｅ系合金あるいはＣｏ−Ｆｅ系合金等を含む層からなる自由層で構成される巨大磁気抵抗効果膜を用いてもよい。あるいは、例えば、固定層あるいは自由層に高分極率材料を用いた磁気抵抗効果膜、固定層や中間層や自由層に電流狭窄層を設けた磁気抵抗効果膜、更には、磁性半導体を用いた磁気抵抗効果膜、偏極スピンの拡散や蓄積現象を利用した磁気抵抗効果膜なども用いることができ、磁気抵抗効果膜を構成する材料の膜面に対して略垂直な方向に検知電流を流すデバイスであれば、本発明の効果は変わるものではない。
【００７１】
また、上記では、磁気抵抗効果膜３が媒体対向面１３に露出するように配置された磁気再生ヘッドについて述べたが、図２０のように、磁気抵抗効果膜３の一部のみが媒体対向面に露出するように配置された磁気再生ヘッドや、図２１のように、磁気抵抗効果膜３が媒体対向面から離れたところに配置された磁気再生ヘッドでも同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】ＣＰＰ方式磁気再生ヘッドのトラック幅方向断面の概略図。
【図２】ＣＰＰ方式磁気再生ヘッドの素子高さ方向断面の概略図。
【図３】ＣＰＰ方式磁気再生ヘッドの製造工程を示したフロー図。
【図４】従来の磁気再生ヘッドの製造工程を表すトラック幅方向断面又は素子高さ方向断面を表す概略図。
【図５】２段階エッチングを説明するための概略図。
【図６】従来のＣＰＰ方式磁気再生ヘッドの問題点を説明するための概略図。
【図７】従来のＣＰＰ方式磁気再生ヘッドの問題点を説明するための概略図。
【図８】各材料のエッチングレートのイオン入射角度依存性を示したグラフ。
【図９】熱処理前後での磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化を示したグラフ。
【図１０】熱処理前後での磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化率の変化を示したグラフ。
【図１１】本発明の実施例１による磁気再生ヘッドの素子高さ方向断面の概略図。
【図１２】本発明の実施例１による磁気再生ヘッドの製造工程を表す素子高さ方向断面の概略図。
【図１３】面内記録用記録素子を搭載した磁気再生ヘッドの概略断面図。
【図１４】垂直記録用記録素子を搭載した磁気再生ヘッドの概略断面図。
【図１５】磁気記録再生装置の概略図。
【図１６】本発明の実施例１による磁気再生ヘッドと従来の磁気再生ヘッドの出力を比較したグラフ。
【図１７】本発明の実施例２による磁気再生ヘッドのトラック幅方向断面の概略図。
【図１８】本発明の実施例２による磁気再生ヘッドの製造工程を表すトラック幅方向断面の概略図。
【図１９】本発明の実施例２による磁気再生ヘッドと従来の磁気再生ヘッドの出力を比較したグラフ。
【図２０】磁気抵抗効果膜の一部のみが媒体対向面に露出するように配置された磁気再生ヘッドの素子高さ方向断面の概略図。
【図２１】磁気抵抗効果膜が媒体対向面から離れたところに配置された磁気再生ヘッドの素子高さ方向断面の概略図。
【符号の説明】
【００７３】
１：トラック幅方向リフィル膜、２：上部磁気シールド層、３：磁気抵抗効果膜、４：下部磁気シールド層、５：縦バイアス印加層又はサイドシールド層、６：素子高さ方向リフィル膜、８：トラック幅形成用のレジストマスク、９：磁気抵抗効果膜のトラック幅方向側壁面、１０：イオンビームが照射されにくいエリア、１１：素子高さ形成用のレジストマスク、１２：イオンビームが照射されにくいエリア、１３：媒体対向面、１４：素子高さ方向の第１のリフィル膜、１５：素子高さ方向の第２のリフィル膜、１６：トラック幅方向の第１のリフィル膜、１７：トラック幅方向の第２のリフィル膜、１８：下部磁極、１９：上部磁極、２０：コイル、２１：コイル絶縁膜、２２：ギャップ、２３：補助磁極、２４：主磁極、２５：磁気ヘッド、２６：ジンバル、２７：記録媒体、２８：ボイスコイルモータ、２９：モータ、３０：信号処理回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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