(57)【要約】【課題】イオン・ビーム・エッチングにおける磁気抵抗センサ１１２端部のエッチング・ダメージを低減する。【解決手段】本発明の一実施形態において、磁気抵抗センサ１１２トラック幅形成工程（Ｓ１２）においてイオン・ビーム・エッチング（ＩＢＥ）が使用される。このＩＢＥは、基板５１を傾けた状態においてＡｒイオン・ビームを基板５１に入射し、さらに、基板５１をその法線方向を回転軸として回転する。従来のトラック幅形成工程において、ＩＢＥは基板５１を回転させながら常にＡｒイオン・ビームを基板５１に照射するが、このＩＢＥは、予め設定されている特定の角度範囲においてのみ、Ａｒイオン・ビームを基板５１に照射する。【選択図】図４
2008192222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化方向が固定された固定層と、外部磁界によって磁化方向が変化する自由層と、前記固定層と自由層との間の非磁性中間層と、を有する磁気抵抗センサ多層膜を備え、前記磁気抵抗センサ多層膜の膜面と垂直方向に電流が流れる磁気検出素子であって、
前記磁気抵抗センサ多層膜を上下方向において挟むように形成された上部シールド電極及び下部シールド電極と、
前記磁気抵抗センサ多層膜の両側端側に形成され、前記自由層にバイアス磁界を加える磁区制御膜と、
前記固定層、自由層及び非磁性中間層より下に形成されており、前記磁気抵抗センサ多層膜から離れるに従って厚みが小さくなる段差を有しているセンサ多層膜下層と、
前記磁気抵抗センサ多層膜の両側端部に接触して形成され、前記下層の段差に従って前記磁気抵抗センサ多層膜側の厚みが薄く形成された段差を有する絶縁膜と、
を有する磁気検出素子。
【請求項２】
前記固定層、自由層及び非磁性中間層の端部角度が４５°以上である、
請求項１に記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記磁気抵抗センサ多層膜に重なる領域において、前記上部シールド電極が実質的に平坦であり、
前記実質的に平坦な領域の幅は、前記自由層のトラック幅と前記上部シールド電極と前記下部シールド電極間の間隔の２倍の値との和以上である、
請求項１に記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記固定層、非磁性中間層、自由層は、下方から順に上方に順次積層されて配置されており、
前記磁区制御膜は、前記磁気抵抗センサ多層膜側の厚みが薄く形成された段差を有し、
前記磁気抵抗センサ多層膜の側端近傍において、前記磁区制御膜の上端面の高さ位置は、前記磁気抵抗センサ多層膜の上端面高さから５ｎｍ以下の位置にある、
請求項１に記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記磁区制御膜は、前記磁気抵抗センサ多層膜側の厚みが薄く形成された段差を有し、
前記磁区制御膜の段差において、前記磁気抵抗センサ多層膜側の厚みは、反磁気抵抗センサ多層膜側の厚みの１／２である、
請求項１に記載の磁気検出素子。
【請求項６】
磁化方向が固定された固定層と、外部磁界によって磁化方向が変化する自由層と、前記固定層と自由層との間の非磁性中間層と、を有する磁気抵抗センサ多層膜を備え、前記磁気抵抗センサ多層膜の膜面と垂直方向に電流が流れる磁気検出素子、を製造する方法であって、
基板上に多層膜を形成し、
前記多層膜上にパターニングされたフォトレジストを付着し、
前記フォトレジストが付着した状態において、前記基板に対して傾斜した角度でエッチング粒子を前記多層膜に入射してエッチングを行い、前記磁気抵抗センサ多層膜の側端部形状を形成し、
前記エッチングは、前記エッチング粒子を、前記フォトレジストに対して予め設定された限定された入射角範囲において入射角を変化させながら前記多層膜に入射する、
磁気検出素子を製造する方法。
【請求項７】
前記エッチングは、前記基板を前記傾斜角上で回転しながら、前記予め設定された限定された入射角範囲に対応するタイミングで前記エッチング粒子を前記多層膜に入射する、
請求項６に記載の磁気検出素子を製造する方法。
【請求項８】
前記磁気抵抗センサ多層膜の側端部形状を形成した後、前記磁気抵抗センサ多層膜の側端部側の絶縁膜と、その絶縁膜の反磁気抵抗センサ多層膜側の磁区制御膜とを形成し、
前記絶縁膜と磁区制御膜の形成のそれぞれは、材料粒子を前記基板に対して傾斜した角度で入射し、かつ、前記フォトレジストに対して予め設定された限定された入射角範囲において入射角を変化させながら前記材料粒子を入射する、
請求項６に記載の磁気検出素子を製造する方法。
【請求項９】
前記絶縁膜と磁区制御膜の形成のそれぞれは、前記基板を前記傾斜角上で回転しながら、前記予め設定された限定された入射角範囲に対応するタイミングで前記材料粒子を前記基板に入射する、
請求項８に記載の磁気検出素子を製造する方法。
【請求項１０】
前記絶縁膜の形成における傾斜角と入射角範囲とは、前記エッチングにおける傾斜角と入射角範囲とに基づいて、前記絶縁膜の上面が平坦化するように設定される、
請求項８に記載の磁気検出素子を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気検出素子及びその製造方法に関し、特に、磁気抵抗センサ多層膜の積層方向にセンス電流が流れる磁気検出素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、磁気記録媒体と磁気ヘッドを備え、磁気記録媒体上のデータは磁気ヘッドによって読み書きされる。ＨＤＤ中にある磁気ヘッドは、磁気記録媒体（磁気ディスク）に磁化信号として情報を記録する記録ヘッドと、磁気記録媒体に磁化信号として記録された信号を読み取る再生ヘッドとから構成されている。再生ヘッドは複数の磁性薄膜及び非磁性薄膜からなる磁気抵抗効果積層体から構成されており、磁気抵抗効果を利用して信号を読み取るため、磁気抵抗効果ヘッドと呼ばれる。
【０００３】
磁気抵抗効果ヘッドの積層構造にはいくつかの種類があり、その用いる磁気抵抗の原理からＡＭＲヘッド、ＧＭＲヘッド、ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド、ＴＭＲヘッドなどに分類される。それぞれ、ＡＭＲ（磁気抵抗効果）、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）、ＣＰＰ−ＧＭＲ効果（Current Perpendicular Plane GMR効果）、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）を用いて、磁気記録媒体から再生ヘッドに入ってくる入力磁界を電圧変化として取り出している。
【０００４】
現在、高感度化の進展により、より高感度な再生方式が必要とされている。７０〜１５０（Ｇｂ／ｉｎ２）では、ＭＲ比が非常に高いＴＭＲが感度向上の面から有利である。そして、１５０（Ｇｂ／ｉｎ２）を超える超高記録密度に対してはＣＰＰ−ＧＭＲ等が主流になると考えられる。ＴＭＲについては、例えば、特許文献１に開示されている。また、ＣＰＰ−ＧＭＲについては、例えば、特許文献２に開示されている。ＴＭＲ及びＣＰＰ−ＧＭＲは、磁気抵抗効果積層体の膜面に対して平行にセンス電流が流れるＣＩＰ−ＧＭＲ（Current In Plane GMR）と異なり、膜面に垂直な方向、つまり膜面の積層方向にセンス電流を流す方式である。本明細書において、このような方式をＣＰＰ方式と呼ぶ。また、そのような再生ヘッドをＣＰＰ型再生ヘッドと呼ぶ。
【０００５】
図１７（ａ）は、ＣＰＰ型再生ヘッド７１の構成を模式的に示す断面図である。磁気抵抗センサ７１２は、下部シールド７１１と上部シールド７１３との間にある。下部シールド７１１と上部シールド７１３とは、磁気シールドとして機能すると共に、磁気抵抗センサ７１２にセンス電流を供給する下部電極と上部電極として兼用される。なお、上部シールド７１３の下には、導体からなる上部磁気隔離膜７１４が形成されている。
【０００６】
磁気抵抗センサ７１２は、下層側から順次積層された、センサ下地層２７１、反強磁性膜２７２、固定層２７３、非磁性中間層２７４、自由層２７５及びセンサ・キャップ膜２７６を有している。固定層２７３には、反強磁性膜２７２との交換相互作用が働き、その磁化方向が固定される。再生ヘッド７１がＴＭＲヘッドである場合、非磁性中間層２７４はアルミナ（ＡＬ２Ｏ３）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの絶縁体で形成され、ＣＰＰ−ＧＭＲを使用する場合、非磁性中間層２７４はＣｕ合金などの非磁性導体を使用して形成される。自由層２７５のトラック幅はＴｗｆで示されている。
【０００７】
固定層２７３の磁化方向に対する自由層２７５の相対的な磁化方向が、磁気ディスクからの磁界によって変化すると、磁気抵抗センサ７１２の抵抗値（電流値）が変化する。再生ヘッド７１は、これによって外部磁界を検出することができる。磁気抵抗センサ７１２の左右両側には、ハードバイアス膜７１５が存在する。ハードバイアス膜７１５からのバイアス磁界が自由層２７５を単磁区化するように働く。ハードバイアス膜７１５は、ハードバイアス下地膜７１６の上に形成されている。ハードバイアス下地膜７１６の下層として、ジャンクション絶縁膜７１７が形成されている。絶縁膜７１７は、ハードバイアス下地膜７１６と下部シールド膜７１１及び磁気抵抗センサ７１２の間に存在し、センス電流が磁気抵抗センサ７１２の外側を流れないようにする。
【０００８】
次に、ＣＰＰ型再生ヘッド７１の製造工程を説明する。まず、磁気抵抗センサ７１２を構成する多層膜をスパッタリングにより付着形成する。その後、レジスト塗布及びパターニングによってレジストが形成され、さらに、イオンミリングを使用したエッチングによって多層膜磁気抵抗センサ７１２のトラック幅を形成する。その後、絶縁膜７１７を形成する。さらに、ハードバイアス下地膜７１６及びハードバイアス膜７１５を形成する。その後、レジストをリフトオフし、上部磁気隔離膜７１４、上部シールド膜７１３を形成する。
【特許文献１】特開平３−１５４２１７号公報
【特許文献２】特表平１１−５０９９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の磁気抵抗センサ７１２のエッチング工程において、磁気抵抗センサ７１２の側端部がエッチング粒子に晒される。このとき、図１７（ｂ）に示すように、露出面には、エッチング・ダメージ層７８１が形成される。このエッチング工程において磁気抵抗センサ７１２端部に形成されるエッチング・ダメージ層７８１は、磁気抵抗センサ７１２の特性及び信頼性を低下させることがわかった。具体的には、エッチング・ダメージ層７８１を流れるシャント電流が大きな問題となることがわかった。従って、磁気抵抗センサ７１２のエッチング工程におけるエッチング・ダメージを抑制することが要求される。
【００１０】
あるいは、ＣＰＰ型再生ヘッド７１においては、絶縁膜７１７の絶縁耐圧特性が重要であると同時に、磁気抵抗センサ７１２端部近傍の各層の厚み及び形状が重要となる。例えば、図１７（ａ）に示す従来構造のハードバイアス膜７１５は、磁気抵抗センサ７１２の側端部近傍において厚く形成されていると共に、磁気抵抗センサ７１２端部近傍から徐々に膜厚が増加している。このため、磁気抵抗センサ７１２の側端部近傍において、上部シールド７１３に大きな段差ＵＳｈが形成され、磁気抵抗センサ７１２上において上部シールド７１３が深い凹部形状を有している。
【００１１】
これにより、磁気抵抗センサ７１２上において、上部シールド７１３が平坦化されない、あるいは平坦化されている幅が小さくなる。このように、自由層トラック幅Ｔｗｆに対する上部シールド７１３の平坦化が十分ではないと、磁気抵抗センサ１１２端部で上部シールド１１３の効果が減少し、読み込み滲み幅が増大する問題がある。特に、シールド間隔Ｇｓが小さい再生ヘッドにおいてこの問題は顕著となる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様は、磁化方向が固定された固定層と、外部磁界によって磁化方向が変化する自由層と、前記固定層と自由層との間の非磁性中間層と、を有する磁気抵抗センサ多層膜を備え、前記磁気抵抗センサ多層膜の膜面と垂直方向に電流が流れる磁気検出素子である。この素子は、前記磁気抵抗センサ多層膜を上下方向において挟むように形成された上部シールド電極及び下部シールド電極と、前記磁気抵抗センサ多層膜の両側端側に形成され、前記自由層にバイアス磁界を加える磁区制御膜と、前記固定層、自由層及び非磁性中間層より下に形成されており、前記磁気抵抗センサ多層膜から離れるに従って厚みが小さくなる段差を有しているセンサ多層膜下層と、前記磁気抵抗センサ多層膜の両側端部に接触して形成され、前記下層の段差に従って前記磁気抵抗センサ多層膜側の厚みが薄く形成された段差を有する絶縁膜とを有する。上記絶縁膜の構造により、センサ近傍における各層の形状を調整することができると共に、絶縁耐圧の信頼性が優れた再生ヘッドを実現することができる。
【００１３】
前記固定層、自由層及び非磁性中間層の端部角度が４５°以上であることが好ましい。これによって、バイアス磁界を自由層に効果的に与えることができる。あるいは、前記磁気抵抗センサ多層膜に重なる領域において、前記上部シールド電極が実質的に平坦であり、前記実質的に平坦な領域は、前記自由層のトラック幅と前記上部シールド電極と前記下部シールド電極間の間隔の２倍の値との和以上であることが好ましい。これによって、リード特性を向上することができる。
【００１４】
前記固定層、非磁性中間層、自由層は、下方から順に上方に順次積層されて配置されており、前記磁区制御膜は、前記磁気抵抗センサ多層膜側の厚みが薄く形成された段差を有し、前記磁気抵抗センサ多層膜の側端近傍において、前記磁区制御膜の上端面の高さ位置は、前記磁気抵抗センサ多層膜の上端面高さから５ｎｍ以下の位置にあることが好ましい。これによって、バイアス磁界を自由層に効果的に与えることができるとともに、ハードバイアス膜の磁気的安定性を増加させることが可能となる。
【００１５】
前記磁区制御膜は、前記磁気抵抗センサ多層膜側の厚みが薄く形成された段差を有し、前記磁区制御膜の段差において、前記磁気抵抗センサ多層膜側の厚みは、反磁気抵抗センサ多層膜側の厚みの１／２とすることができる。
【００１６】
本発明の他の態様は、磁化方向が固定された固定層と、外部磁界によって磁化方向が変化する自由層と、前記固定層と自由層との間の非磁性中間層と、を有する磁気抵抗センサ多層膜を備え、前記磁気抵抗センサ多層膜の膜面と垂直方向に電流が流れる磁気検出素子、を製造する方法である。この方法は、基板上に多層膜を形成し、前記多層膜上にパターニングされたフォトレジストを付着し、前記フォトレジストが付着した状態において前記基板に対して傾斜した角度でエッチング粒子を前記多層膜に入射してエッチングを行い前記磁気抵抗センサ多層膜の側端部形状を形成し、前記エッチングは、前記エッチング粒子を前記フォトレジストに対して予め設定された限定された入射角範囲において入射角を変化させながら前記多層膜に入射する。これによって、磁気抵抗センサのエッチング・ダメージを低減することができると共に、効果的な形状制御を行うことができる。
【００１７】
好ましくは、前記エッチングは、前記基板を前記傾斜角上で回転しながら、前記予め設定された限定された入射角範囲に対応するタイミングで前記エッチング粒子を前記多層膜に入射する。これにより、容易かつ効果的に処理を行うことができる。
【００１８】
好ましくは、前記磁気抵抗センサ多層膜の側端部形状を形成した後、前記磁気抵抗センサ多層膜の側端部側の絶縁膜と、その絶縁膜の反磁気抵抗センサ多層膜側の磁区制御膜とを形成し、前記絶縁膜と磁区制御膜の形成のそれぞれは、材料粒子を前記基板に対して傾斜した角度で入射し、かつ、前記フォトレジストに対して予め設定された限定された入射角範囲において入射角を変化させながら前記材料粒子を入射する。これによって、膜形成における効果的な形状制御が可能となる。さらに、前記絶縁膜と磁区制御膜の形成のそれぞれは、前記基板を前記傾斜角上で回転しながら、前記予め設定された限定された入射角範囲に対応するタイミングで前記材料粒子を前記基板に入射することが好ましい。あるいは、前記絶縁膜の形成における傾斜角と入射角範囲とは、前記エッチングにおける傾斜角と入射角範囲とに基づいて、前記絶縁膜の上面が平坦化するように設定されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、積層方向にセンス電流が流れる磁気抵抗センサ多層膜を有する磁気抵抗検出素子における素子特性の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。なお、以下に説明する実施の形態は、磁気検出素子の一例であるハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）の再生ヘッドに対して本発明を適用したものである。本形態の再生ヘッドは、磁気抵抗センサ多層膜の積層方向（膜面に垂直な方向）にセンス電流が流れるＣＰＰ（Current Perpendicular Plane）方式のヘッドである。
【００２１】
本形態の特徴点について説明する前に、まず、磁気ヘッドの全体構成について説明する。図１は、磁気ヘッド１の構造を模式的に示す断面図である。磁気ヘッド１は、磁気ディスク３との間で磁気データを読み書きする。図１において、磁気ディスク２は右方向に回転しており、磁気ヘッド１１の進行方向は図１における左方向である。磁気ヘッド１は、その走行方向側（リーディング側）から、再生ヘッド１１と記録ヘッド１２とを有している。磁気ヘッド１は、スライダ２のトレーイング側（リーディング側の反対側）に形成されている。磁気ヘッド１とスライダ２とでヘッド・スライダを構成する。再生ヘッド１１は、リーディング側から、下部シールド１１１、磁気抵抗センサ１１２、上部シールド１１３を有している。記録ヘッド１２は、薄膜コイル１２１と記録磁極１２２とを有している。薄膜コイル１２１は、絶縁体１２３に囲まれている。
【００２２】
記録ヘッド１２は、薄膜コイル１２１を流れる電流で記録磁極１２２間に磁界を発生し、磁気データを磁気ディスク１１に記録するインダクティブ素子である。再生ヘッド１１は磁気抵抗型の素子であって、磁気異方性を有する磁気抵抗センサ１１２を備え、磁気ディスク２からの磁界によって変化するその抵抗値によって磁気ディスク２に記録されている磁気データを読み出す。本形態の再生ヘッドはＣＰＰ型の再生ヘッドであり、下部シールド１１１及び上部シールド１１３が検出電流を磁気抵抗センサ１１２に供給する電極として使用される。
【００２３】
磁気ヘッド１はスライダ３を構成するアルチック（ＡｌＴｉＣ）基板に、薄膜形成プロセスを用いて形成される。磁気ヘッド１とスライダ３とが、ヘッド・スライダを構成する。ヘッド・スライダは磁気ディスク３上を浮上しており、その磁気ディスク対抗面２１をＡＢＳ（Air Bearing Surface）と呼ぶ。磁気ヘッド１は記録ヘッド１２と再生ヘッド１１の周囲にアルミナなどの保護膜１３を備え、磁気ヘッド１全体はその保護膜１３で保護されている。
【００２４】
図２は、磁気抵抗検出素子の一例である本実施形態の再生ヘッド１１の構成を模式的に示す断面図である。図２は、ヘッド・スライダのＡＢＳ面２１、つまり磁気ディスク３に対向する浮上面側から見た断面構造を模式的に示している。図２における下側がリーディング側であり、上側がトレーリング側となる。本明細書においては、再生ヘッド１１が形成されるアルチック基板側、つまりスライダ２側を下側とし、その反対側であるトレーリング側を上側とする。再生ヘッド１１の各層は、下側から順次形成されていることになる。本形態の再生ヘッド１１は、ＴＭＲ（Tunneling Magneto Resistance）ヘッドやＣＰＰ−ＭＲ（Magneto Resistance）ヘッドなどのＣＰＰ方式の再生ヘッドであり、センス電流は、図２における上下方向に流れる。
【００２５】
磁気抵抗センサ１１２は、下部シールド１１１と上部シールド１１３との間にある。下部シールド１１１の上面と上部シールド１１３の下面との間の距離がシールド間隔Ｇｓとして示されている。下部シールド１１１と上部シールド１１３とは、導電性の磁性体によって構成されており、磁気シールドとして機能すると共に、磁気抵抗センサ１１２にセンス電流を供給する下部電極と上部電極として兼用される。下部シールド１１１と上部シールド１１３とは、例えば、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏなどを含む合金で形成される。なお、上部シールド１１３の下には、導体からなる上部磁気隔離膜１１４が形成されている。
【００２６】
磁気抵抗センサ１１２は、複数の層からなる積層体である。磁気抵抗センサ１１２は、下層側から順次積層された、センサ下地層２１１、反強磁性膜２１２、固定層２１３、非磁性中間層２１４、自由層２１５、及びセンサ・キャップ膜２１６を有している。各層は、隣接する層と物理的に接触している。
【００２７】
センサ下地層２１１はＴａや、ＮｉＦｅＣｏ合金などの非磁性材料で形成され、図のように単層で形成する、あるいは積層構造としてもよい。反強磁性膜２１２はＰｔＭｎなどの反強磁性材料で形成される。図２の固定層２１３は積層固定層であり、ＣｏＦｅ合金などからなる二層の強磁性膜と、それらの間のＲｕなどからなる非磁性層とから構成されている。二層の強磁性膜は交換相互作用によって結合し、磁化の固定が安定化される。下層側の強磁性膜には、反強磁性膜２１２との交換相互作用が働き、その磁化方向が固定される。なお、固定層２１３を単層構造としてもよい。
【００２８】
再生ヘッド１１がＴＭＲヘッドである場合、非磁性中間層２１４は酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの絶縁体で形成され、トンネル・バリアとして機能する。一方、再生ヘッド１１がＣＰＰ−ＧＭＲを使用する場合、非磁性中間層２１４はＣｕなどの非磁性導体を使用して形成される。自由層２１５は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金などの金属磁性体で形成される。自由層２１５も単層もしくは積層構造とすることができる。自由層２１５のトラック幅は、Ｔｗｆで示されている。なお、センサ・キャップ膜２１６はＴａなどの非磁性導電材料で形成される。
【００２９】
固定層２１３の磁化方向に対する自由層２１５の相対的な磁化方向が、磁気ディスク３からの磁界によって変化すると、磁気抵抗センサ１１２の抵抗値（電流値）が変化する。再生ヘッド１１は、これによって外部磁界を検出することができる。自由層２１５の磁区不均一性に起因するバルクハウゼン・ノイズなどを抑制するため、磁気抵抗センサ１１２の左右両側には、磁区制御膜であるハードバイアス膜１１５が存在する。ハードバイアス膜１１５からのバイアス磁界が自由層２１５の磁区を制御し、自由層２１５を単磁区化するように働く。なお、ハードバイアス膜１１５は、ハードバイアス下地膜１１６の上に接触して形成されている。また、ハードバイアス膜１１５の上にはハードバイアス保護膜１１７が形成されている。
【００３０】
再生ヘッド１１は、磁気抵抗センサ１１２のトラック幅方向（図２における左右方向）の左右両側において、磁気抵抗センサ１１２とハードバイアス膜１１５との間に、ジャンクション絶縁膜１６を有している。ジャンクション絶縁膜１６は、例えば、Ａｌ２Ｏ３で形成することができる。ジャンクション絶縁膜１６は、磁気抵抗センサ１１２の外側において、上部シールド膜１１３と下部シール膜１１１との間を絶縁し、磁気抵抗センサ１１２の外側におけるセンス電流を遮断する。
【００３１】
ハードバイアス膜１１５はＣｏＣｒＰｔ合金やＣｏＰｔ合金などからなり、導電性である。ハードバイアス下地膜１１６もＣｒなどからなる導体である。従って、ジャンクション絶縁膜１６７によって、センス電流が非磁性中間層２１４を介さずに、ハードバイアス膜１１５を介して上部シールド膜１１３と下部シール膜１１１との間を流れることを防止し、必要な磁気抵抗センサ１１２の出力を達成する。
【００３２】
本形態の磁気抵抗センサ１１２は、下層側において、前記磁気抵抗センサ多層膜から離れるに従って厚みが小さくなる段差を有している。図２に示すように、固定層２１３より下にある下層、具体的には、反強磁性層２１２とその下のセンサ下地層２１１の一部がエッチングされることのなく残されている。これら下層は、固定層２１３、非磁性中間層２１４及び自由層２１５の各側端部よりもトラック幅方向の両外側に延在しており、それらの幅Ｌｓｗは上記固定層２１３、非磁性中間層２１４及び自由層２１５よりも大きい。つまり、固定層２１３との隣接下層である反強磁性層２１２とその下のセンサ下地層２１１とが、固定層２１３、非磁性中間層２１４及び自由層２１５の各側端部よりも、左右の両側に延在している。この段差と磁気抵抗センサ１１２端部との間の距離は、０．０５〜０．２μｍ程である。
【００３３】
反強磁性層２１２は、外側において一部エッチングされており、固定層２１３と重なる領域の厚みよりも、外側の厚みが薄くなっている。反強磁性層２１２は、磁気抵抗センサ１１２側端部（自由層２１５等の側端部に一致）から離れるにつれて、徐々に厚みが減少し、その後実質的に平坦な領域が続いた後、徐々に厚みが減少する端部を有している。センサ下地層２１１の端部は、反強磁性層２１２の端部とトラック幅方向位置において一致している。
【００３４】
ジャンクション絶縁膜１６は、反強磁性層２１２及びセンサ下地層２１１の段差に応じた厚み（上下方向の寸法）を有している。具体的には、反強磁性層２１２上における厚みが、反強磁性層２１２の側端部より外側の部分よりも薄くなっている。例えば、ジャンクション絶縁膜１６７について、磁気抵抗センサ１１２近傍の厚み略一定となっている部分の厚みに対して、反強磁性層２１２より外側の、下部シール膜１１１に接触して形成されている部分の厚みを２倍にすることができる。このように、磁気抵抗センサ１１２近傍において、幅Ｌｓｗ分のジャンクション絶縁膜１６を薄膜化すると共に、その外側においてある幅をもって膜厚を大きくすることができるので、磁気抵抗センサ１１２近傍における各層の形状を調整することができると共に、絶縁耐圧の信頼性が優れた再生ヘッドを実現することができる。
【００３５】
また、ジャンクション絶縁膜１６の下面が反強磁性層２１２及びセンサ下地層２１１の形状に応じた形状を有している。具体的には、ジャンクション絶縁膜１６の下面が、反強磁性層２１２及びセンサ下地層２１１の段差に応じた段差Ｌｓｈを有している。このため、ジャンクション絶縁膜１６の上面は実質的に平坦となっている。ジャンクション絶縁膜１６７の上面を平坦化することによって、その上に付着されるハードバイアス下地膜１１６をより均一に付着することができ、また、ハードバイアス膜１１５の下面を均一化することができるので、ハードバイアス膜１１５の特性向上に寄与することができる。
【００３６】
本形態のハードバイアス膜１１５は、トラック幅方向において二段のステップを有し、その上面において段差が形成されている。具体的には、ハードバイアス膜１１５は、磁気抵抗センサ１１２近傍において薄膜化されており、磁気抵抗センサ１１２の外側の厚みが厚く形成されている。ハードバイアス膜１１５は、磁気抵抗センサ１１２側の端部から離れるに従って徐々に膜厚が減少し、その近傍において膜厚が略一定の薄膜化領域が形成されている。さらに外側において膜厚が徐々に増加する段差部が形成されており、その後、膜厚が略一定の厚膜化領域が所定の幅（図における左右方向寸法）で形成されている。磁気抵抗センサ１１２近傍の平坦部分の膜厚に対して、例えば、外側の厚膜部分の厚みを２倍とすることができる。
【００３７】
磁気抵抗センサ１１２近傍においてハードバイアス膜１１５を薄膜化することで、自由層２１５へのバイアス磁界をより効果的に制御することができる。薄膜化したハードバイアス膜１１５の高さ位置を自由層２１５に合わせることによって、自由層２１５に印加するバイアス磁界を局所化し最適化することができる。また、薄膜化部分の磁気抵抗センサ１１２外側に厚膜化部分を形成することによって、磁気抵抗センサ１１２近傍における薄膜化によるハードバイアス膜１１５の磁気不安定性を解消することができる。つまり、自由層２１５を膜厚化することで磁気安定性を高め、その部分からの磁界によって磁気抵抗センサ１１２近傍における薄膜化ハードバイアス膜１１５層の磁気安定性を改善することができる。
【００３８】
ここで、磁気抵抗センサ１１２近傍におけるハードバイアス膜１１５の上面高さ位置は、自由層２１５の上面高さ位置と略一致していることが好ましく、あるいは、自由層２１５の上面高さ位置から上５ｎｍ（図２のＦｓｈ参照）の位置以下にあることが好ましい。これによって、磁気抵抗センサ１１２近傍においてハードバイアス膜１１５が上部シールド１１３の近づくことによって、ハードバイアス膜１１５から上部シールド１１３への漏れるバイアス磁界を低減することができる。その結果、自由層２１５に印加されるバイアス磁界の減少を抑制することができる。
【００３９】
磁気抵抗センサ１１２近傍におけるジャンクション絶縁膜１６及びハードバイアス膜１１５の薄膜化は、上部シールド１１３の平坦化に寄与する。特に、磁気ディスクの記録周波数を増加するためシールド間隔Ｇｓを小さくした場合に、上記構造が上部シールド１１３の平坦化に有効である。磁気抵抗センサ１１２の上側において、上部シールド１１３が凹形状となると（図１７（ａ）の従来技術を参照）、磁気抵抗センサ１１２端部で上部シールド１１３の効果が減少し、読み込み滲み幅が増大してしまう。そのため、自由層トラック幅Ｔｆｗに渡って、上部シールド１１３を平坦化することが好ましい。図２の再生ヘッド１１においては、上部シールド１１３が実質的に平坦となっている。
【００４０】
図２の再生ヘッド１１においては、反強磁性層２１２上においてジャンクション絶縁膜１６７及びハードバイアス膜１１５が薄膜化されている。その結果、磁気抵抗センサ１１２近傍における薄膜化されたハードバイアス膜１１５の上面は、センサ・キャップ膜２１６の上面よりも下に位置している。薄膜化及び平坦化された領域に対応して上部シールド１１３が平坦化され、その結果、Ｕｓｗの平坦化幅を有している。上部シールド平坦化幅Ｕｓｗは、自由層トラック幅Ｔｆｗよりも大きく十分な寸法を有しており、好ましくは、自由層トラック幅Ｔｆｗ＋２Ｇｓの寸法と略同等もしくはそれ以上に構成する。その結果、自由層２１５端部での読み込み滲みを抑制しながら出力特性を最大化することができる。
【００４１】
ここで、上部シールド１１３の自由層２１５と重なる位置における上面を平坦化するには、ハードバイアス膜１１５の膜厚部の厚みが大きく過ぎないことが重要である。図２の構造において、ハードバイアス膜１１５の外側の膜厚部の上面高さ位置は、上部シールド１１３の自由層２１５と重なる位置における下面の高さ位置以下となっている。この構造を採用することによって、上部シールド１１３の段差Ｕｓｈを小さくし、自由層２１５上側における上部シールド１１３形状の平坦化をより改善することができる。段差Ｕｓｈの大きさは、２０ｎｍ以下が好ましく、さらには、１０ｎｍ以下が好ましい。
【００４２】
次に、図２に示した再生ヘッド構造の製造工程について図３のフローチャートを参照しながら説明する。まず、磁気抵抗センサ１１２を構成する多層膜をスパッタリングにより付着形成する（Ｓ１１）。その後、レジスト塗布及びパターニングによってレジスト層が形成される（Ｓ１２）。イオン・ビーム・エッチング（イオン・ミリング）を使用したエッチングによって磁気抵抗センサ１１２トラック幅を形成する（Ｓ１３）。本形態はこのエッチング工程に特徴を有するが、この点については後述する。このエッチングによって、センサ・キャップ膜２１６からセンサ下地層２１１までがエッチングされる。
【００４３】
その後、ジャンクション絶縁膜１６７を付着する（Ｓ１４）。さらに、ハードバイアス膜１１５を付着する（Ｓ１５）。本形態においては、イオン・ビーム・デポジション（ＩＢＤ）によって、ジャンクション絶縁膜１６７とハードバイアス膜１１５とを形成する。本形態はこれら層の付着方法にも特徴を有するが、この点については後述する。その後、ハードバイアス膜保護１１７を形成した（Ｓ１６）後、レジストをリフトオフにより剥離する（Ｓ１７）。
【００４４】
以下において、本形態における磁気抵抗センサ１１２トラック幅形成工程（Ｓ１３）について、詳細に説明する。図４は、本形態における磁気抵抗センサ１１２トラック幅形成工程（Ｓ１３）において使用されるイオン・ビーム・エッチング（ＩＢＥ）の概観図である。基板５１上の矩形は、それぞれ再生ヘッド素子に対応してパターニングされたレジスト５２を示している。このＩＢＥは、基板を傾けた状態においてＡｒイオン・ビームを基板に入射し、さらに、基板５１をその法線方向を回転軸として回転する。従来のトラック幅形成工程においては、ＩＢＥは基板５１を回転させながら常にＡｒイオン・ビームを基板５１に照射するが、本方式のＩＢＥでは、予め設定されている特定の基板回転角度範囲においてのみ、Ａｒイオン・ビームを基板５１に照射する。
【００４５】
図４（ａ）の例において、Ａｒイオン・ビームの入射角度は、基板５１の法線方向に対して傾いており、その傾斜角はαとなっている。また、基板５１はその法線方向を中心として、ほぼ一定の角速度で一様回転している。このＩＢＥの特徴的な点として、基板５１が回転している間に常にＡｒイオン・ビームが基板５１に入射するのではなく、間欠的に入射する。図４（ｂ）は、この様子を模式的に示している。具体的には、基板は傾斜角αで回転している。レジストは上下対照方向に形成されている。基板回転方向の角度がγを中心にβの回転角度にある時にのみＡｒイオン・ビームが発生し基板に入射するようにする。
【００４６】
基板法線方向に対してＡｒイオン・ビームの入射角度は一定である。しかしながら、基板面の回転方向に対する射影されたＡｒイオン・ビームの入射方向については、その入射方向は、レジスト５２（磁気抵抗センサ１２１）に対してある特定の選択された角度範囲に限定されている。従ってＡｒイオン・ビームの磁気抵抗センサ１１２の側端部の斜面に対し、入射角度を制御することができるようになり、磁気抵抗センサ１１２の側端部における斜面のエッチング形状を高精度に制御することができるようになる。あるいは、Ａｒイオン・ビームの一部の入射角度を適切に選択することにより、磁気抵抗センサ１１２の側端部における斜面に対する再付着を最小化しながらエッチング・ダメージを低減することが可能となる。
【００４７】
図５（ａ）は、基板５１に対するＡｒイオン・ビームの入射方向の相対的は変化を模式的に示している。また、図５（ｂ）は、磁気抵抗センサ１１２の側端面に対するＡｒイオン・ビームの入射方向を模式的に示している。基板５１が回転している間、基板５１の法線方向に対するＡｒイオン・ビームの入射角度αは一定である。従って、図５（ａ）に示すように、実際に入射していない状態も含むＡｒイオン・ビームの入射方向は、基板５１から見て相対的に、基板５１の法線方向を中心とした歳差運動を行う。入射方向を基板面に射影した場合、面内方向における入射角度範囲が、特定の範囲に限定されることになる。
【００４８】
このＩＢＥにおいては、図５（ａ）に示すように、射影した基板面内で回転する入射方向のある選択された角度範囲において、エッチング粒子であるＡｒイオン粒子が入射するようにする。図４（ｂ）における上下左右方向について対称的な角度範囲を選択し、フォトレジスト５２近傍でのエッチングを対称的に行うことが重要となる。
【００４９】
図４（ｂ）及び図５（ａ）は、２回対称の例を示している。各入射の角度範囲は、図４（ｂ）における上下左右方向において対称である。つまり、フォトレジスト５２（磁気抵抗センサ１１２）の周囲に対して、間欠的に４回のＡｒイオン・ビームの入射を行う。各入射におけるスイープ角度β（連続して入射する入射角度範囲）は同一であり、また、それぞれの入射中心角（スイープ中の中心における入射方向）とトラック幅方向との間の角度γは同一である。つまり、トラック幅方向を中心として特定の角度範囲及びトラック幅方向に垂直な方向を中心として特定の角度範囲においては、Ａｒイオン・ビームの入射がスキップされている。
【００５０】
Ａｒイオン・ビームの入射角範囲を限定する方法はいくつか考えられる。例えば、１）基板の回転方向を制御し往復回転振動させながらエッチングを行う、あるいは、２）必要な入射角度に基板回転角がきたときシャッタを開閉する、あるいは、３）必要な入射角度に基板回転角がきたときに回転速度を遅らせ実効的にある入射角度のみにエッチングされるようにする、等によりＡｒイオン・ビームの入射タイミングを制御することができる。
【００５１】
しかし、上述のように、Ａｒイオン・ビームの基板回転方向入射角度制御を、機械的に制御するよりも電気的に制御する方が合理的であるし好ましい。また機械的に制御しようとすると、再付着の問題が残る可能性がある。すなわち、基板を傾けて回転させながら、基板が必要な粒子入射方向の角度範囲に来たときにのみイオン・ガンよりイオン・ビームを発生し、基板の回転に同期したパルス・イオン・ビームによってエッチングする方法が好ましい。イオン・ビームの入射タイミングは、イオン・ガンの加速電圧を電気的に制御することで容易に制御することができる。
【００５２】
図６（ａ）は、図４（ｂ）及び図５（ａ）の例に対応した加速電圧の変化を例示している。本例は４回の間欠的なＡｒイオン・ビームの入射を行うため、横軸の角度に対して、加速電圧が４つのパルスを示している。角度は基板５１の角度、つまり、基板５１へ射影したＡｒイオン・ビームの入射方向の角度を示しており、０°が磁気抵抗センサ１１２の側端面に沿った方向、つまり図４（ｂ）における上下方向であり、ＡＢＳ面に垂直な方向である。
【００５３】
各パルス波形は、１８０°を中心として対称となっている。また、０°〜１８０°の間における二つのパルス波形は、９０°を中心として対称となっており、１８０°〜３６０°（０°）の間における二つのパルス波形は、２７０°を中心として対称となっている。９０°及び２７０°が、Ａｒイオン・ビームの入射方向を基板５１に射影した場合のトラック幅方向に対応する。図６（ｂ）は、一回のＡｒイオン・ビーム入射に対応した加速電圧波形の例を示しており、立ち上がりと立下りの傾きを、Ａｒイオン・ビームが安定して発生出来る条件範囲で、設計により最適な値を設定する。
【００５４】
図７（ａ）は、フォトレジスト５２に覆われた磁気抵抗センサ１１２のエッチング（Ｓ１２）の様子を示しており、ＡＢＳ面側から見たエッチングによるトラック幅形成工程（Ｓ１２）終了後の状態を示している。磁気抵抗センサ１１２は、パターニングされたフォトレジスト５２に覆われており、フォトレジスト５２から露出している部分がＡｒイオン・ビームによってエッチングされる。図７（ａ）は、Ａｒイオン・ビームの変化する入射方向の範囲を示している。
【００５５】
上述のように、Ａｒイオン・ビームは基板面に対して上下左右において対称的に入射される。図７（ｂ）は、基板上面から見た場合のＡｒイオン・ビーム入射方向の変化及び対応する加速度電圧を示している。具体的には、図７（ｂ）は上記２回対称のＡｒイオン・ビームの入射方向と、入射方向に対応する加速電圧波形を示している。
【００５６】
図７（ｂ）において、入射方向を示す円の１２時の方向が、波形グラフにおける０°に対応する。入射方向は例えば時計回りに変化し、各方向に対する波形図の角度がそれに従い増加する。２回対称においては、磁気抵抗センサ１１２のトラック幅方向の左右両側のそれぞれにおいて、２回のＡｒイオン・ビーム照射が行われる。
【００５７】
図７（ａ）に示すように、Ａｒイオン・ビームが磁気抵抗センサ１１２の右側から入射する場合、磁気抵抗センサ１１２の右側の全領域がＡｒイオン・ビームに晒されるが、反対の左側の一部はフォトレジスト５２の影となり、そこにはＡｒイオン・ビームが入射しない。同様に、Ａｒイオン・ビームが磁気抵抗センサ１１２の左側から入射する場合、磁気抵抗センサ１１２の左側の全領域がＡｒイオン・ビームに晒されるが、右側の一部はフォトレジスト５２の影となりＡｒイオン・ビームが入射しない。Ａｒイオン・ビームの入射方向は左右対称であるから、Ａｒイオン・ビームがエッチングする領域も左右対称となる。
【００５８】
Ａｒイオン・ビーム入射方向が、図７（ｂ）の上下方向、つまり０°と１８０°に近づくほど、フォトレジスト５２の反対側における影となる部分が小さくなる。従って、Ａｒイオン・ビームが実際に入射される角度範囲内において、その入射方向がトラック幅方向（９０°及び２７０°）に最も近い角度位置において、磁気抵抗センサ１１２の下層の外側幅（OUTER WIDTH）が決まる。
【００５９】
また、Ａｒイオン・ビーム入射方向がトラック幅方向から最も遠い（０°と１８０°に最も近い）角度位置において、磁気抵抗センサ１１２の下層の内側幅（INNER WIDTH）が決まる。磁気抵抗センサ１１２の下層の内側幅を規定する位置と外側幅を規定する位置との間におい反強磁性層２１２及びセンサ下地膜２１１の膜厚みが徐々に変化する。このように、Ａｒイオン・ビーム入射方向を限定することによって、反強磁性層２１２及びセンサ下地膜２１１の段差が形成される。
【００６０】
ここで、基板５１の回転によるＡｒイオン・ビーム入射方向の変化に対する、エッチング状態の変化について説明する。図８（ａ）は、磁気抵抗センサ１１２側端部におけるＡｒイオン・ビームの入射角を模式的に示している。Ａｒイオン・ビームは、各面の法線方向に対して傾斜して入射する。Ａｒイオン・ビームの基板５１に対する入射方向が変化すると、磁気抵抗センサ１１２側端部の表面に対する入射角度が変化する。Ａｒイオン・ビームの入射角度によって、各層に対するエッチング・ダメージが異なる。
【００６１】
図８（ｂ）に示すように層表面に垂直（入射角０°）にＡｒイオン・ビームが入射する場合に比較して、図８（ｃ）に示すように層表面に対して傾斜して（入射角の増加に相当）Ａｒイオン・ビームが入射する場合の方が、エッチング・ダメージの深さを小さくすることができる。磁気抵抗センサ１１２のエッチング工程においては、側端部におけるエッチング・ダメージを低減することが重要である。エッチング・ダメージ層が深いと、その部分にシャント電流が流れ、磁気抵抗センサ１１２が正常に機能しなくなるからである。従って、特に、非磁性中間層２１４側端部のエッチング・ダメージを低減することが重要である。
【００６２】
上記ＩＢＥにおいては、磁気抵抗センサ１１２の端部形状の形成において、磁気抵抗センサ１１２の側端部へのＡｒイオン・ビームの入射角度は、トラック幅方向に対して傾いている。具体的には、Ａｒイオン・ビームの入射方向は、図４（ｂ）に示したように、トラック幅方向に対して傾き角γを中心として角度範囲βの入射角度に限定されている。トラック幅方向における入射が、側端部表面の法線方向に対する入射角度が最も小さく、その方向から離れるにつれて側端部面への入射角度が大きくなる。エッチング・ダメージの点からは、入射角を大きくする、つまり、上記γを大きくしてβを小さくすることが好ましい。
【００６３】
しかし、入射角を大きくしすぎるとエッチング・レートが大きく低下して側端部の角度が小さくなる、つまり側端部の傾斜が緩やかになる。図９はＡｒイオン・ビームの入射角度と、エッチング・レートとの関係の一例を示すグラフである。○、□、×が、エネルギの高い順となっており、入射角度０度の時のエッチング・レートによって規格化したグラフとなっている。エッチング・エネルギーが低いとエッチング・レートは低下し、また、入射角度によってエッチング・レートが異なることがわかる。
【００６４】
従って、磁気抵抗センサ１１２の側端部の傾斜角度に対し、最適なエッチング角度及び条件を選定することにより、側端部傾斜角度に対するエッチング・レートと基板面法線方向のエッチング・レートの比を選定する事が可能となる。その結果、側端部の傾斜角度を、エッチング・ダメージを減らしながら向上させることができる。
【００６５】
従って、磁気抵抗センサ１１２の特性の観点からは、磁気抵抗センサ１１２の側端部の傾斜が急峻であることが好ましい。具体的には、固定層２１３、非磁性中間層２１４及び自由層２１５の側端部の傾斜角（図２のψを参照）が４５°以上であることが好ましい。ここで、傾斜角は、磁気抵抗センサ１１２の膜面におけるトラック幅方向対する角度に相当する。以上のことから、実際の製造工程においては、磁気抵抗センサ１１２側端部を急峻にすると共に、エッチング・ダメージを小さくするように、エッチング・エネルギー及びイオン・ビームの入射方向の角度範囲を決定する。
【００６６】
ここで、磁気抵抗センサ１１２エッチング工程（Ｓ１３）におけるＩＢＥを、上記方法のみに拠る場合、処理時間が長くなりスループットが低下することが考えられる。そのため、磁気抵抗センサ１１２端部のエッチング処理の間に、Ａｒイオン・ビームの入射角度範囲を変化させることが好ましい。これによって、最終的なエッチング・ダメージを小さくすると共に、スループットを上げることができる。図１０は、Ａｒイオン・ビームの入射角度範囲の制御手法の好ましい一例を示している。図１０において、磁気抵抗センサ１１２エッチング工程（Ｓ１３）は、初期形状形成工程、端部形状形成工程及びダメージ層除去工程の３つの工程から構成されている。
【００６７】
各工程における円は、基板面に対する入射方向の回転を示し、基板法線に対する傾き角度αが大きいほどその半径が大きくなる。初期形状形成工程においては、基板回転に従って全方位からＡｒイオン・ビームを入射する。また、基板法線に対する傾き角度αは、後の工程よりも小さく設定されている。
【００６８】
続いて、基板法線に対する傾き角度αを大きくして端部形状形成工程を行う。この工程においては、基板面に対して回転する方向の内、特定の角度範囲においてのみＡｒイオン・ビームが基板に入射する。この後のダメージ層除去工程の２回対称のＡｒイオン・ビーム入射に対して、この工程は１回対称のＡｒイオン・ビーム入射となっている。
【００６９】
つまり、トラック幅方向（図１０における左右方向、図７（ｂ）における９０°及び２７０°）の左右それぞれの方向から、トラック幅方向を中心として対称な特定角度範囲において、Ａｒイオン・ビームを入射する。そして、基板面においてトラック幅方向に垂直な方向（図１０における上下方向、図７（ｂ）における０°及び１８０°）を中心として所定角度範囲において、Ａｒイオン・ビーム入射がスキップされている。
【００７０】
この工程において、磁気抵抗センサ１１２の端部形状が決定される。図７（ａ）、（ｂ）を参照して説明したのと同様に、トラック幅方向における入射において磁気抵抗センサ１１２下層の外側幅（OUTER WIDTH）が規定され、トラック幅方向から最も離れた角度における入射において内側幅（INNER WIDTH）が規定される。この工程においては、トラック幅方向を中心とした角度範囲でＡｒイオン・ビームを入射するため、磁気抵抗センサ１１２の端部へのＡｒイオン・ビーム入射角度は小さくなり、エッチング・ダメージ深さは大きくなる。しかし、基板１回転当たりのエッチング時間が長く、また、特定の入射角を含むことでエッチング・レートを増加させ、処理時間を短縮することができる。なお、この工程において、エッチングによる再付着膜の除去を合わせて行う。
【００７１】
続いて、基板法線に対する傾き角度αをさらに大きくしてダメージ層除去工程を行う。この工程は、図７（ａ）、（ｂ）を参照して説明方法と同様に、２回対称のＡｒイオン・ビーム入射である。端部形状形成工程におけるダメージ層は、一般に２ｎｍ程度である。従って、エッチング・ダメージの小さい大きな入射角のＡｒイオン・ビームによってこのダメージ層をエッチングすることにより、磁気抵抗センサ１１２端部の最終的なエッチング・ダメージを低減することができる。ここで、磁気抵抗センサ１１２下層の外側幅（INCIDENT OUTER WIDTH）と内側幅（INCIDENT INNER WIDTH）とが端部形状形成工程と同一となるように、基板法線に対する傾き角度αと基板面における入射角度（β及びγ）を設定する。これによって磁気抵抗センサ１１２端部のエッチング・ダメージ層を除去すると共に、センサ下地層２１１と反強磁性膜２１２の段差形状変化を抑制する。
【００７２】
以下において、本形態におけるジャンクション絶縁膜１６７付着工程（Ｓ１４）及びハードバイアス膜１１５付着工程（Ｓ１５）について詳細に説明する。図１１（ａ）に、上記各工程で使用するイオン・ビーム・スパッタ法の模式図を示す。イオン・ビーム・スパッタ法は、イオン・ビームのターゲット６１への入射方向（ターゲット法線と入射方向との角度）と、ターゲット６１からスパッタされた粒子の基板への入射方向αを制御することにより、形成膜の付き回りやフォトレジスト端部形状の制御を行う。また、成膜中、基板は一様回転を行っている。
【００７３】
成膜方法としては、エッチングと同様に、基板面内の回転方向の角度のある決まった角度にスパッタされた粒子が入射するようにする。また、フォトレジスト方向に対し左右及び上下に対して対称的な角度を選択し、フォトレジスト近傍での膜の付き回りを対称的にする。このように基板の回転方向に対して入射粒子方向を規定して成膜する方法としていくつかの方法が考えられることは、エッチングと同様である。膜付着工程において、エッチング時と同様の手法を採用することが好ましいだろう。つまり、基板が必要な粒子入射方向の角度範囲に来たときにのみ、イオン・ガンよりイオン・ビームを発生し、基板の回転に同期したパルス・イオン・ビームによって成膜する。
【００７４】
図１１（ｂ）は、基板５１から見たスパッタ粒子の入射方向を図示する。ターゲットから基板へ入射する粒子角度αと基板回転面内の角度βを制御することにより粒子入射位置を制御することが出来ると同時に、フォトレジスト近傍に於ける形成膜形状を制御することが出来る。図１１（ｂ）は、１回対称のスパッタ粒子入射の例を示している。
【００７５】
図１２（ａ）は、ジャンクション絶縁膜１６７付着工程の様子を模式的に示している。また、図１２（ｂ）は、基板面内におけるスパッタ粒子の入射方向を示し、図１２（ｃ）は、対応するイオン・ビームの加速電圧を示している。スパッタ粒子の入射については、図７を参照して説明したエッチング粒子の入射と同様の説明が当てはまるため、ここでの詳細な説明を省略する。ここで重要なことは、センサ下地層２１１と反強磁性膜２１２の２ステップの段差形状に合わせて、ジャンクション絶縁膜１６を付着することである。これにより、ジャンクション絶縁膜１６の上面を平坦化する。
【００７６】
具体的には、図１２（ａ）、（ｂ）に示す外側幅（INCIDENT OUTER WIDTH）と内側幅（INCIDENT INNER WIDTH）とを、エッチング工程（Ｓ１３）におけるそれらの値と一致させる。これによって、センサ下地層２１１と反強磁性膜２１２の段差を補償するように外側の厚みが大きなジャンクション絶縁膜１６７を付着することができる。
【００７７】
すなわち、ジャンクション絶縁膜１６７の膜厚の薄い領域を、ジャンクション幅から内側幅（INCIDENT INNER WIDTH）の間に限定化することができ、他の領域をジャンクション近傍絶縁膜膜厚の２倍の膜厚に構成することができる。ジャンクション近傍の薄膜化した絶縁膜の領域面積を最小化することができるため、絶縁耐圧信頼性を向上させる事ができる。これは、ジャンクション近傍の絶縁膜の膜厚をより薄膜化することができることを意味する。
【００７８】
図１３（ａ）は、上記エッチングによるセンサ下地層２１１及び反強磁性膜２１２のエッチング深さ比と、磁気抵抗センサ１１２の側端部からの距離との関係の一例を示している。一方、図１３（ｂ）は、上記付着によるジャンクション絶縁膜１６７の膜厚比と、磁気抵抗センサ１１２の側端部からの距離との関係の一例を示している。図１３（ａ）、（ｂ）からわかるように、磁気抵抗センサ１１２の側端部からの距離に対してエッチング深さ比と膜厚比とが一致している。このようにエッチング形状に対して、成膜膜厚制御することで、ジャンクション絶縁膜１６７の上面を平坦化することができる。従って、次工程であるハードバイアス下地膜とハードバイアス膜を、平坦化した絶縁膜上に高精度に形成することが可能となる。
【００７９】
図１４は、ジャンクション絶縁膜１６７、ハードバイアス下地膜１１６及びハードバイアス膜１１５の付着におけるスパッタ粒子の入射方向制御の様子を示している。各図の意味は図１０と同様である。ジャンクション絶縁膜１６７は、上述のように１回対称のスパッタ粒子入射により付着する。
【００８０】
ハードバイアス下地膜１１６の付着は、ジャンクション絶縁膜１６７付着のときより基板の傾斜角αを小さくし、全ての方位からスパッタ粒子を入射する。ハードバイアス下地膜は、ハードバイアス膜の結晶状態を制御するものであり、薄く構成され、その膜厚は２．５〜５ｎｍ程度のものである。この際、基板の傾斜角αは、小さく選定されできる限り側壁には付着しない条件が選定される。ジャンクション近傍側壁に付着した下地膜は、ジャンクション近傍のハードバイアス膜の結晶性を乱し、ハードバイアス膜端部の磁気特性を低下させる。その結果、ハードバイアス膜から自由層へ印加される磁界は乱れ、再生センサ特性の低下に繋がるものである。
【００８１】
ハードバイアス下地膜１１６形成後、１回対称のスパッタ粒子入射によりハードバイアス膜１１５を付着する。ハードバイアス膜１１５の付着においては、その膜形状に応じて、基板法線方向へのスパッタ粒子入射角α及び基板面内における角度範囲が選択される。この付着方法によって、ハードバイアス膜１１５にトラック幅方向への磁気的異方性を付与することが出来る。すなわちトラック幅方向へ磁気異方性が添加されることによりトラック幅方向の静磁気特性の改善が図れ、ハードバイアス膜の特性向上が可能となる。
【００８２】
また、１回対称のスパッタ粒子入射によりハードバイアス膜１１５を付着する工程を選定する事により、ジャンクション絶縁膜１６７と同様に、図１３（ｂ）に示す二段の膜厚構造を持ち先端が平坦化した形状のハードバイアス膜を形成可能となる。ハードバイアス膜１１５及びその下地膜１１６は、平坦化されたジャンクション絶縁膜１６７上に形成され、さらに、基板法線方向へのスパッタ粒子入射角α及び基板面内における角度範囲を最適に選定することにより、図１３（ｂ）に示した形状に形成でき、その結果、図２に示したごとく、ハードバイアス膜のジャンクション近傍上面を、センサ・キャップ膜２１６の上面と同一高さに形成できる。その結果、上部シールド膜１１３のジャンクション近傍下面は、Ｕｓｗの長さで平坦化することができ、その結果、磁気記録データ再生時の隣接データの読み誤り率を低減することが出来る。
【００８３】
また、１回対称のスパッタ粒子入射によりハードバイアス膜１１５のジャンクション先端部は、薄膜化されているが、スパッタ粒子入射外側幅（INCIDENT OUTER WIDTH）の外側で厚く構成されており、その膜厚はジャンクション先端部の２倍となっている、従って、ジャンクション先端部の磁化は、厚い外側のハードバイアス膜の磁化に助成され、不安定になる事はない。従って、ジャンクション先端部の膜厚を、従来に比し薄く構成する事が可能であり、従来よりも狭Ｇｓの再生リード・ヘッドが構成出来る。
【００８４】
なお、設計によっては、スパッタ粒子の付着において２回対称のスパッタ粒子入射を選択してもよい。以上のように、ジャンクション絶縁膜１６７とハードバイアス膜１１５の付着において、スパッタ粒子の入射方向を選択することによって、それらの形状を設計に従って制御することができる。
【００８５】
以下においては、本発明に従うエッチング及び付着方法と従来の方法との比較結果につついて、測定データを参照して説明する。図１５（ａ）は、本発明のエッチング方法と従来のエッチング方法とにおける、エッチング深さとシャント不良率との関係を示している。エッチング深さは、非磁性中間層２１４を基準としている。エッチング深さを増加させると、シャント不良率は上昇するが、エッチング深さを増加させた状態でも、本発明のエッチング方法では、シャント不良率を低く抑えることが出来ることが明確となった。
【００８６】
また、図１５（ｂ）は、本発明のエッチング方法と従来のエッチング方法とにおける、Ａｒイオン・ビームの加速電圧とシャント不良率との関係を示している。Ａｒイオン・ビームの加速電圧を増加させるとシャント不良率は増加するが、Ａｒイオン・ビームの加速電圧を２００Ｖ程度に設定してもシャント不良率が低減できることが明確となった。図１５（ａ）、（ｂ）から理解されるように、これらの条件を組み合わせ、本発明のエッチング手法を使用することによって、シャント不良率を大きく低減することができるが示された。
【００８７】
図１６にジャンクション絶縁膜材をアルミナに選定し、ハードバイアス膜から自由層に印加されるハードバイアス磁界を測定した例を示す。比較したものは、本発明のイオンミリングと本発明のハードバイアス膜形成方法とを適用したサンプルと従来の方法を適用したサンプルの比較を行ったものである。但し、従来方法を適用したサンプルのハードバイアス膜は、その磁化量が３５nm・Ｔとなる膜厚に、また本発明を適用したサンプルのハードバイアス膜は,その磁化量が２５nm・Ｔとなるように設定してある。本発明方式のサンプルでは、低い磁化量に設定しても従来サンプルと同等のハードバイアス磁界を自由層に印加可能であることが明確となった。
【００８８】
本発明を適用したサンプルのハードバイアス膜の膜厚は、従来のハードバイアス膜の膜厚より２／３以上も薄膜化され、さらに平坦化が推進しており、大幅なセンサ素子特性の改善が推進している。
【００８９】
以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。例えば、磁気抵抗センサの各層の積層順序を逆とすることができる。本発明は磁気ディスク装置の再生ヘッドに特に有用であるが、他の磁気検出素子に本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本実施形態に係る磁気ヘッドの構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本実施形態に係る再生ヘッドの構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本実施形態に係る再生ヘッドの製造工程を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態に係る再生ヘッドの製造工程において、エッチングの方法を模式的に示す図である。
【図５】本実施形態に係るエッチング工程における、Ａｒイオン・ビームの入射方向及びそのエッチングの様子を模式的に示す図である。
【図６】本実施形態に係るエッチング工程において、Ａｒイオン・ビームの加速電圧の波形の一例を示す図である。
【図７】本実施形態に係るエッチング工程において、Ａｒイオン・ビームの入射方向及びそのエッチングの様子を模式的に示す図である。
【図８】本実施形態に係るエッチング工程において、Ａｒイオン・ビームの入射角度によるエッチング状態の変化を示す図である。
【図９】本実施形態に係るエッチング工程において、エッチング・レートとＡｒイオン・ビームの入射角度の関係の一例を示すグラフである。
【図１０】本実施形態に係るエッチング工程におけるＡｒイオン・ビームの入射方向変化の様子を模式的に示す図である。
【図１１】本実施形態に係る再生ヘッドの製造工程において、スパッタ付着の方法を模式的に示す図である。
【図１２】本実施形態に係る絶縁膜形成工程において、スパッタ粒子の入射方向および形成される絶縁膜の状態を模式的に示す図である。
【図１３】本実施形態に係る再生ヘッドの製造工程において、磁気抵抗センサのエッチングにおけるエッチング深さと絶縁膜形成における膜厚との関係を示すグラフである。
【図１４】本実施形態に係る絶縁膜及びハードバイアス膜形成工程におけるスパッタ粒子の入射方向変化の様子を模式的に示す図である。
【図１５】本発明のエッチング方法と従来のエッチング方法とにおける、エッチング深さとシャント不良率との関係を示すグラフと、Ａｒイオン・ビームの加速電圧とシャント不良率との関係を示すグラフである。
【図１６】グラフである。
【図１７】従来技術に係るＣＰＰ型再生ヘッドの構成及びＣＰＰ型再生ヘッドの製造工程におけるエッチング・ダメージの様子を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  磁気ヘッド、２  スライダ、３  磁気ディスク、１１  再生ヘッド
１２  記録ヘッド、１６  ジャンクション絶縁膜、１１１  下部シールド
１１２  磁気抵抗センサ、１１３  上部シールド、１１５  ハードバイアス膜
１１６  ハードバイアス下地膜、１１７  ハードバイアス保護膜
１２１  薄膜コイル、１２２  記録磁極、１２３絶縁体、２１１  センサ下地層
２１２  反強磁性膜、２１３  固定層、２１４  非磁性中間層、２１５自由層
２１６  センサ・キャップ膜
【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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