(57)【要約】【課題】  正の小さな磁歪をもつ強磁性フリー層およびその磁歪制御方法、ならびに、そのような強磁性フリー層を備えたＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドおよびその製造方法を提供する。【解決手段】  ＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドにおいて、フリー層１７は、酸素暴露処理された銅層３１ｂと、酸素暴露処理がなされていない銅層２０とを含む。加えて、銅スペーサ層１６は、酸素暴露処理のなされた銅層３１ａを含む。これにより、フリー層１７の磁歪の値を適切な値（例えば、正の小さな値）に調整することが容易である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性フリー層の磁歪を制御する方法であって、
基体上に第１の銅層を形成する工程と、
前記第１の銅層を酸素に暴露する工程と、
前記第１の銅層の上に第２の銅層を形成する工程と、
前記第２の銅層の上に第１の強磁性層を形成する工程と、
前記第１の強磁性層の上に第３の銅層を形成する工程と、
前記第３の銅層を酸素に暴露する工程と、
前記第３の銅層の上に第２の強磁性層を形成する工程と、
前記第２の強磁性層の上に第４の銅層を形成する工程と、
前記第４の銅層の上に第３の強磁性層を形成することにより、前記第３および第４の銅層ならびに第１ないし第３の強磁性層からなる強磁性フリー層の形成を完了する工程と
を含み、
以上の工程により、前記強磁性フリー層が正の磁歪定数を有するように制御する
ことを特徴とする強磁性フリー層の磁歪制御方法。
【請求項２】
前記強磁性フリー層の厚さが２ｎｍ以上５ｎｍ以下となるようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の強磁性フリー層の磁歪制御方法。
【請求項３】
前記第１の強磁性層の厚さを、０．５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の範囲内でより薄くすることにより、前記強磁性フリー層の磁歪定数が正の方向により大きくなるようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の強磁性フリー層の磁歪制御方法。
【請求項４】
前記第１の銅層または前記第３の銅層を酸素に暴露する工程において、５ＳＣＣＭ以上５０ＳＣＣＭ以下の流量で５秒以上６０秒以下の時間にわたって前記第１の銅層または前記第３の銅層の上を酸素が通過するようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の強磁性フリー層の磁歪制御方法。
【請求項５】
前記第１ないし前記第４の銅層の厚さが、それぞれ、０．５ｎｍ以上２．０ｎｍ以下、２．１ｎｍ以下０．６ｎｍ以上、０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下、および、０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下となるようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の強磁性フリー層の磁歪制御方法。
【請求項６】
前記第１および第２の銅層の厚さの合計が２．６ｎｍとなるようにした
ことを特徴とする請求項５に記載の強磁性フリー層の磁歪制御方法。
【請求項７】
前記第１の強磁性層および前記第２の強磁性層の厚さが、それぞれ、０．５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下、および、０．７５ｎｍ以上１．２５ｎｍ以下となるようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の強磁性フリー層の磁歪制御方法。
【請求項８】
前記強磁性フリー層が正の磁歪定数を有すると共に、１３×７９．５７７４［Ａ／ｍ］以下の保磁力を有するようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の強磁性フリー層の磁歪制御方法。
【請求項９】
フリー層とスペーサ層とを有するＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法であって、
基体上に、シード層（seed layer) と、固定作用層(pinning layer) と、被固定層(pinned layer)とを順次形成する工程と、
前記被固定層の上に、第１の銅層を形成する工程と、
前記第１の銅層を酸素に暴露する工程と、
前記第１の銅層の上に第２の銅層を形成することにより、前記第１および第２の銅層からなるスペーサ層を形成する工程と、
前記スペーサ層の上に第１のコバルト鉄合金層を形成する工程と、
前記第１のコバルト鉄合金層の上に第３の銅層を形成する工程と、
前記第３の銅層を酸素に暴露する工程と、
前記第３の銅層の上に第２のコバルト鉄合金層を形成する工程と、
前記第２のコバルト鉄合金層の上に第４の銅層を形成する工程と、
前記第４の銅層の上に第３のコバルト鉄合金層を形成することにより、前記第３および第４の銅層ならびに第１ないし第３のコバルト鉄合金層からなるフリー層を形成する工程と、
前記フリー層の上に接続層を形成する工程と、
前記接続層の上に保護層を形成する工程と
を含むことを特徴とするＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の銅層または前記第３の銅層を酸素に暴露する工程において、５ＳＣＣＭ以上５０ＳＣＣＭ以下の流量で５秒以上６０秒以下の期間にわたって前記第１の銅層または前記第３の銅層の上を酸素が通過するようにした
ことを特徴とする請求項９に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記スペーサ層の厚さが２ｎｍ以上４ｎｍ以下となるようにした
ことを特徴とする請求項９に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記スペーサ層の厚さが２．６ｎｍとなるようにした
ことを特徴とする請求項１１に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記フリー層の厚さが２ｎｍ以上５ｎｍ以下となるようにした
ことを特徴とする請求項９に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記第３および第４の銅層の厚さが、それぞれ、０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下となるようにした
ことを特徴とする請求項９に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
前記フリー層が正の磁歪定数を有すると共に、１３×７９．５７７４［Ａ／ｍ］以下の保磁力を有するようにした
ことを特徴とする請求項９に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
フリー層を有するＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法であって、
基体上に、シード層と、固定作用層と、被固定層とを順次形成する工程と、
前記被固定層の上に銅スペーサ層を形成する工程と、
前記銅スペーサ層の上に第１のコバルト鉄合金層を形成する工程と、
前記第１のコバルト鉄合金層の上に第１の中間銅層を形成する工程と、
前記第１の中間銅層を酸素に暴露する工程と、
前記第１の中間銅層の上に第２のコバルト鉄合金層を形成する工程と、
前記第２のコバルト鉄合金層の上に第２の中間銅層を形成する工程と、
前記第２の中間銅層の上に第３のコバルト鉄合金層を形成することにより、前記第１および第２の中間銅層ならびに第１ないし第３のコバルト鉄合金層からなるフリー層を形成する工程と、
前記フリー層の上に接続層を形成する工程と、
前記接続層の上に保護層を形成する工程と
を含むことを特徴とするＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
前記第１の中間銅層を酸素に暴露する工程において、５ＳＣＣＭ以上５０ＳＣＣＭ以下の流量で５秒以上６０秒以下の時間にわたって前記第１の中間銅層の上を酸素が通過するようにした
ことを特徴とする請求項１６に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
前記フリー層の厚さが２ｎｍ以上５ｎｍ以下となるようにした
ことを特徴とする請求項１６に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法。
【請求項１９】
前記フリー層が正の磁歪定数を有すると共に、１３×７９．５７７４［Ａ／ｍ］以下の保磁力を有するようにした
ことを特徴とする請求項１６に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法。
【請求項２０】
スペーサ層を有するＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法であって、
基体上に、シード層と、固定作用層と、被固定層とを順次形成する工程と、
前記被固定層の上に第１の銅層を形成する工程と、
前記第１の銅層を酸素に暴露する工程と、
前記第１の銅層の上に第２の銅層を形成することにより、前記第１および第２の銅層からなるスペーサ層を形成する工程と、
前記スペーサ層の上にフリー層を形成する工程と、
前記フリー層の上に接続層を形成する工程と、
前記接続層の上に保護層を形成する工程と
を含むことを特徴とするＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法。
【請求項２１】
前記第１の銅層を酸素に暴露する工程において、５ＳＣＣＭ以上５０ＳＣＣＭ以下の流量で５秒以上６０秒以下の期間にわたって前記第１の銅層の上を酸素が通過するようにした
ことを特徴とする請求項２０に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法。
【請求項２２】
前記スペーサ層の厚さが２ｎｍ以上４ｎｍ以下となるようにした
ことを特徴とする請求項２０に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法。
【請求項２３】
前記スペーサ層の厚さが２．６ｎｍとなるようにした
ことを特徴とする請求項２２に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法。
【請求項２４】
前記フリー層が正の磁歪定数を有すると共に、１３×７９．５７７４［Ａ／ｍ］以下の保磁力を有するようにした
ことを特徴とする請求項２０に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法。
【請求項２５】
酸素暴露処理がなされた第１の銅層と第２の銅層とを基体上に順次積層してなるスペーサ層の上に形成された強磁性フリー層であって、
前記スペーサ層の上に設けられた第１の強磁性層と、
前記第１の強磁性層の上に設けられると共に酸素に暴露された第３の銅層と、
前記第３の銅層の上に設けられた第２の強磁性層と、
前記第２の強磁性層の上に設けられた第４の銅層と、
前記第４の銅層の上に設けられた第３の強磁性層と
を含むことを特徴とする強磁性フリー層。
【請求項２６】
厚さが２ｎｍ以上５ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項２５に記載の強磁性フリー層。
【請求項２７】
前記第１ないし前記第４の銅層の厚さが、それぞれ、０．５ｎｍ以上２．０ｎｍ以下、２．１ｎｍ以下０．６ｎｍ以上、０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下、および、０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項２５に記載の強磁性フリー層。
【請求項２８】
前記前記第１および第２の銅層の厚さの合計が２．６ｎｍとなるようにした
ことを特徴とする請求項２７に記載の強磁性フリー層。
【請求項２９】
前記第１の強磁性層および前記第２の強磁性層の厚さが、それぞれ、０．５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下、および、０．７５ｎｍ以上１．２５ｎｍ以下となるようにした
ことを特徴とする請求項２５に記載の強磁性フリー層。
【請求項３０】
前記強磁性フリー層が正の磁歪定数を有すると共に、１３×７９．５７７４［Ａ／ｍ］以下の保磁力を有するようにした
ことを特徴とする請求項２５に記載の強磁性フリー層。
【請求項３１】
フリー層とスペーサ層とを有するＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドであって、
基体上に順次積層されたシード層、固定作用層および被固定層と、
前記被固定層の上に設けられると共に酸素暴露処理がなされた第１の銅層と、
前記第１の銅層の上に設けられた第２の銅層と、
前記第２の銅層の上に設けられた第１のコバルト鉄合金層と、
前記第１のコバルト鉄合金層の上に設けられると共に酸素暴露処理がなされた第３の銅層と、
前記第３の銅層の上に設けられた第２のコバルト鉄合金層と、
前記第２のコバルト鉄合金層の上に設けられた第４の銅層と、
前記第４の銅層の上に設けられた第３のコバルト鉄合金層と、
前記第３のコバルト鉄合金層の上に設けられた接続層と、
前記接続層の上に設けられた保護層と
を備え、
第１の銅層および第２の銅層が前記スペーサ層を構成し、
前記第３および第４の銅層ならびに第１ないし第３のコバルト鉄合金層が前記フリー層を構成する
ことを特徴とするＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッド。
【請求項３２】
前記スペーサ層の厚さが２ｎｍ以上４ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項３１に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッド。
【請求項３３】
前記スペーサ層の厚さが２．６ｎｍとなるようにした
ことを特徴とする請求項３２に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッド。
【請求項３４】
前記フリー層の厚さが２ｎｍ以上５ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項３１に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッド。
【請求項３５】
前記第３および第４の銅層の厚さがそれぞれ、０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項３１に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッド。
【請求項３６】
前記フリー層が正の磁歪定数を有すると共に、１３×７９．５７７４［Ａ／ｍ］以下の保磁力を有する
ことを特徴とする請求項３１に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッド。
【請求項３７】
フリー層を有するＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドであって、
基体上に順次積層されたシード層、固定作用層および被固定層と、
前記被固定層の上に設けられた銅スペーサ層と、
前記銅スペーサ層の上に設けられた第１のコバルト鉄合金層と、
前記第１のコバルト鉄合金層の上に設けられると共に酸素暴露処理がなされた第１の中間銅層と、
前記第１の中間銅層の上に設けられた第２のコバルト鉄合金層と、
前記第２のコバルト鉄合金層の上に設けられた第２の中間銅層と、
前記第２の中間銅層の上に設けられた第３のコバルト鉄合金層と、
前記第３のコバルト鉄合金層の上に設けられた接続層と、
前記接続層の上に設けられた保護層と
を備え、
前記第１および第２の中間銅層ならびに第１ないし第３のコバルト鉄合金層が前記フリー層を構成する
ことを特徴とするＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッド。
【請求項３８】
前記フリー層の厚さが２ｎｍ以上５ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項３７に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッド。
【請求項３９】
前記フリー層が正の磁歪定数を有すると共に、１３×７９．５７７４［Ａ／ｍ］以下の保磁力を有する
ことを特徴とする請求項３７に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッド。
【請求項４０】
スペーサ層を有するＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドであって、
基体上に順次積層されたシード層、固定作用層および被固定層と、
前記被固定層の上に設けられると共に酸素暴露処理がなされた第１の銅層と、
前記第１の銅層の上に設けられた第２の銅層と、
前記第２の銅層の上に設けられたフリー層と、
前記フリー層の上に設けられた接続層と、
前記接続層の上に設けられた保護層と
を備え、
第１の銅層および第２の銅層が前記スペーサ層を構成する
ことを特徴とするＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッド。
【請求項４１】
前記スペーサ層の厚さが２ｎｍ以上４ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項４０に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッド。
【請求項４２】
前記スペーサ層の厚さが２．６ｎｍとなるようにした
ことを特徴とする請求項４１に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッド。
【請求項４３】
前記フリー層が正の磁歪定数を有すると共に、１３×７９．５７７４［Ａ／ｍ］以下の保磁力を有する
ことを特徴とする請求項４０に記載のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＰＰ(Current Perpendicular to Plane)−ＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive ) 再生ヘッドおよびその製造方法、ならびに、ＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドに用いられる強磁性フリー層およびその磁歪制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ほとんどの磁気再生ヘッドの性能を支配する主たる作用は、磁界下における材料の抵抗変化に基づくものであり、一般に、磁気抵抗効果（ＭＲ）と呼ばれている。この磁気抵抗効果は、スピンバルブとして知られる構造によって著しく増大する。この構造は、通常、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）構造と呼ばれる。この巨大磁気抵抗効果は、磁化された固体中の電子が、自らのスピンに起因する磁化ベクトルが周囲磁界の方向と平行（または反平行）のときに、格子による散乱を受けにくくなる、という事実に基づくものである。
【０００３】
図５は、スピンバルブ構造の主要な要素を表すものである。シード層１１１の上には、反強磁性層１１２が設けられ、さらにその上には、被固定層１３４５が設けられている。反強磁性層１１２は、被固定層１３４５の磁化方向を固定する固定作用層として機能するものである。被固定層１３４５は、反強磁性層結合層１１４を、磁化方向が互いに反平行である２つの強磁性層１１３（以下、ＡＰ２層という。）および強磁性層１１５（以下、ＡＰ１という。）によって挟んで形成した、いわゆるシンセティック反強磁性構造を有する。被固定層１３４５の上には、銅スペーサ層１１６を介して、低保磁力の強磁性層であるフリー層１１７が設けられている。フリー層１１７の上には接続層１１８が形成され、さらにその上は、プロセス中において積層構造を保護するための保護層１１９によって覆われている。
【０００４】
フリー層１１７は、外部磁界に晒されると、その磁化方向が外部磁界の方向に従って自由に回転する。外部磁界を取り去ったあと、フリー層１１７の磁化方向は、最小エネルギー状態によって定まるある方向に停まる。この最小エネルギー状態は、結晶形状異方性、電流磁界、結合磁界および消去磁界によって規定されるものである。被固定層１３４５の磁化方向がフリー層１１７の磁化方向と平行の場合は、フリー層１１７と被固定層１３４５との間を通る電子は、ほとんど散乱されないので、この状態では抵抗値が低い。ところが、被固定層１３４５の磁化方向がフリー層１１７の磁化方向と反平行になると、フリー層１１７から被固定層１３４５へ、または被固定層１３４５からフリー層１１７へと移動する電子がより多く散乱されるため、抵抗値が増大する。このようなスピンバルブ構造の抵抗変化率は、通常、８〜２０％である。
【０００５】
大部分のＧＭＲ素子は、膜面と平行に流れる電流に対するフリー層の抵抗値を検出するように設計されており、通常、ＣＩＰ(Current In Plane)型の素子と呼ばれる。ところが、高密度記録に対する追求に伴い、膜面と垂直な方向に流れる電流を検出するような構造(Current Perpendicular to Plane ; ＣＰＰ）のＧＭＲ素子が登場してきた。ＣＩＰ型素子では、ＧＭＲ積層構造における他の層( フリー層以外の層) をも電流が流れるようになっているため、信号強度が弱められる。したがって、これらの他の層の抵抗値はできる限り高くしなければならず、また、素子に電流を供給するためのリード層については、抵抗値を特別に低くする必要はない。これに対し、ＣＰＰ型素子では、リード層の抵抗値が支配的であることから、これをできるだけ小さくしなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
再生ヘッドへのＣＰＰスピンバルブ構造の適用例として、フリー層およびＡＰ１層の双方を、単なるＣｏＦｅ層からＣｏＦｅ＿Ｃｕ層に置き換えることが考えられる。ここで、「ＣｏＦｅ＿Ｃｕ層」なる表記は、ＣｏＦｅ層の内部に極めて薄い銅層を挿入してなる構造を表すものである。ＡＰ１層のＣｏＦｅ＿Ｃｕ層への置き換えは、例えば、図５に示したように、ＣｏＦｅからなる強磁性層１１５の内部に銅層１２０ａを挿入することで行われる。フリー層のＣｏＦｅ＿Ｃｕ層への置き換えは、例えば、図５に示したように、強磁性層１１７の内部に銅層１２０ｂを挿入することで行われる。このように、ＣｏＦｅ層またはＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ混成層の代わりにＣｏＦｅ＿Ｃｕ層を用いると、高い抵抗変化率（以下、ＣＰＰ  ＧＭＲと表記する。）やＤＲＡ（抵抗値と抵抗変化率との積）が得られることが見出された。このことは、ＣＰＰ型ＧＭＲ素子の挙動における極めて重要な改善を意味するものであるが、その一方において、上記のＣｏＦｅ＿Ｃｕ層を用いた構造では、−１０-6〜−１０-5という極めて大きな負の磁歪が生ずることが観測された。
【０００７】
この磁歪は、磁性材料の異方性に関わる重要な要素の一つである。それは、磁性材料中の応力を、その応力により生ずる異方性に関連付けるものである。単位がない( 無次元の) 磁歪定数λは、一種の比例係数である。磁歪定数λが正の場合には、引っ張り応力が掛かると、その応力の方向に容易軸が形成され、圧縮応力が掛かると、容易軸の方向が応力の方向と垂直になる。磁歪定数λが負の場合には、上記の状況が逆転する。
【０００８】
磁歪定数λは、次のように定義される。正の値の磁歪定数λをもつロッドが磁化されると、そのロッドは磁化方向に伸びるであろう。このロッド長の増加率によって磁歪定数λが規定される。ロッドが負の値の磁歪定数λをもつ場合には、そのロッドは磁化方向に短縮されるであろう。後者、すなわち、磁歪定数λが負の値をもつことは、ヘッド動作上、好ましくない。なぜなら、実際の再生ヘッドにおいて掛かる応力は圧縮応力だからである。非常に大きな負の磁歪が発生すると、長手方向(the stripe length direction) に沿って大きな異方性が生じ、これにより、ヘッド出力が減少してしまう。再生ヘッドの用途に関する限り、正の小さな磁歪をもつことが好ましい。すなわち、フリー層の磁歪を正の小さな値に調整する方法が望まれている。
【０００９】
この点に関して、下記のようないくつかの先行技術が挙げられる。特許文献１では、リーダーマンらが、フラックスガイドヨークを有するＣＰＰ型ＧＭＲ素子について開示している。特許文献２では、フクザワらが、被固定層とフリー層との間にＮｉＦｅ層等を設けると共に、そのＮｉＦｅ層と被固定層との間に酸素層を設けたものを開示している。特許文献３においても、ダイクスらがＣＰＰ型ＧＭＲ素子について開示している。
【特許文献１】米国特許５，６２７，７０４
【特許文献２】米国特許６，１１８，６２４
【特許文献３】米国特許５，６６８，６８８
【００１０】
しかしながら、これらの特許文献１〜３には、フリー層の磁歪を正の小さな値に調整するための具体的な積層構造の詳細については何ら記載がない。
【００１１】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、ＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの好適な製造方法を提供することにある。とりわけ、現状の製造方法と互換性があり、かつ、正の小さな値の磁歪をもつフリー層を形成することが可能なＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の第２の目的は、フリー層が、小さな保磁力をもつようにするだけでなく、正の小さな値の磁歪をもつようにすることが可能な強磁性フリー層の磁歪制御方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の第３の目的は、小さな保磁力のみならず正の小さな値の磁歪をもつ強磁性フリー層、および、これを備えたＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の上記目的は、（銅）スペーサ層を酸素暴露する処理、および、（強磁性）フリー層内に極薄銅層を形成してそれを酸素暴露する処理、のうちの少なくとも一方を行うことによって実現される。これらの処理を行うことにより、フリー層は、極めて小さな正の磁歪をもつようになる。さらなる改善をするために、フリー層の厚さ、および、酸素暴露処理する銅層の位置や数、の少なくとも一方を変えることにより、磁歪定数の値を調整することができる。なお、磁気特性や電気抵抗値は、酸素暴露処理によってはほとんど変化しない。
【００１５】
本発明の目的は、より具体的には、以下に述べる強磁性フリー層およびその磁歪制御方法、ならびに、ＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドおよびその製造方法によって達成される。
【００１６】
本発明の強磁性フリー層の磁歪制御方法は、強磁性フリー層の磁歪を制御する方法であって、基体上に第１の銅層を形成する工程と、第１の銅層を酸素に暴露する工程と、第１の銅層の上に第２の銅層を形成する工程と、第２の銅層の上に第１の強磁性層を形成する工程と、第１の強磁性層の上に第３の銅層を形成する工程と、第３の銅層を酸素に暴露する工程と、第３の銅層の上に第２の強磁性層を形成する工程と、第２の強磁性層の上に第４の銅層を形成する工程と、第４の銅層の上に第３の強磁性層を形成することにより、第３および第４の銅層ならびに第１ないし第３の強磁性層からなる強磁性フリー層の形成を完了する工程とを含み、以上の工程により、強磁性フリー層が正の磁歪定数を有するように制御するものである。
【００１７】
本発明の強磁性フリー層の磁歪制御方法では、強磁性フリー層に第３および第４の銅層が挿入されると共に、これらのうちの第３の銅層に対して酸素暴露処理が行われる。また、強磁性フリー層の下層の第１の銅層に対しても酸素暴露処理が行われる。この結果、強磁性フリー層が正の磁歪定数を有するように調整される。
【００１８】
本発明の強磁性フリー層の磁歪制御方法では、強磁性フリー層の厚さを２ｎｍ以上５ｎｍ以下とするのが好ましい。特に、第１の強磁性層の厚さを、０．５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の範囲内でより薄くすることにより、強磁性フリー層の磁歪定数が正の方向により大きくなるようにすることも可能である。第１の銅層または第３の銅層に対する酸素暴露処理は、例えば、５ＳＣＣＭ以上５０ＳＣＣＭ以下の流量で５秒以上６０秒以下の時間にわたって第１の銅層または第３の銅層の上を酸素が通過するようにすることで実現可能である。第１ないし第４の銅層の厚さは、それぞれ、０．５ｎｍ以上２．０ｎｍ以下、２．１ｎｍ以下０．６ｎｍ以上、０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下、および、０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下とするのが好ましい。この場合にはさらに、第１および第２の銅層の厚さの合計が２．６ｎｍとなるようにするのがより好ましい。第１の強磁性層および第２の強磁性層の厚さは、それぞれ、０．５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下、および、０．７５ｎｍ以上１．２５ｎｍ以下とするのが好ましい。強磁性フリー層は、正の磁歪定数を有するほか、１３×７９．５７７４［Ａ／ｍ］以下の保磁力を有するようにすることが好ましい。
【００１９】
本発明の第１の観点に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法は、フリー層とスペーサ層とを有するＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法であって、基体上にシード層と固定作用層と被固定層とを順次形成する工程と、被固定層の上に第１の銅層を形成する工程と、第１の銅層を酸素に暴露する工程と、第１の銅層の上に第２の銅層を形成することにより、第１および第２の銅層からなるスペーサ層を形成する工程と、スペーサ層の上に第１のコバルト鉄合金層を形成する工程と、第１のコバルト鉄合金層の上に第３の銅層を形成する工程と、第３の銅層を酸素に暴露する工程と、第３の銅層の上に第２のコバルト鉄合金層を形成する工程と、第２のコバルト鉄合金層の上に第４の銅層を形成する工程と、第４の銅層の上に第３のコバルト鉄合金層を形成することにより、第３および第４の銅層ならびに第１ないし第３のコバルト鉄合金層からなるフリー層を形成する工程と、フリー層の上に接続層を形成する工程と、接続層の上に保護層を形成する工程とを含むようにしたものである。この製造方法では、スペーサ層の厚さを２ｎｍ以上４ｎｍ以下とするのが好ましく、とりわけ、２．６ｎｍとするのがより好ましい。第３および第４の銅層の厚さは、それぞれ、０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下とするのが好ましい。
【００２０】
本発明の第１の観点に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法では、フリー層に第３および第４の銅層が挿入されると共に、これらのうちの第３の銅層に対して酸素暴露処理が行われる。また、フリー層の下層の第１の銅層に対しても酸素暴露処理が行われる。この結果、フリー層が正の磁歪定数を有するように調整可能になる。
【００２１】
本発明の第２の観点に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法は、フリー層を有するＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法であって、基体上に、シード層と、固定作用層と、被固定層とを順次形成する工程と、被固定層の上に銅スペーサ層を形成する工程と、
銅スペーサ層の上に第１のコバルト鉄合金層を形成する工程と、第１のコバルト鉄合金層の上に第１の中間銅層を形成する工程と、第１の中間銅層を酸素に暴露する工程と、第１の中間銅層の上に第２のコバルト鉄合金層を形成する工程と、第２のコバルト鉄合金層の上に第２の中間銅層を形成する工程と、第２の中間銅層の上に第３のコバルト鉄合金層を形成することにより、第１および第２の中間銅層ならびに第１ないし第３のコバルト鉄合金層からなるフリー層を形成する工程と、フリー層の上に接続層を形成する工程と、接続層の上に保護層を形成する工程とを含むようにしたものである。
【００２２】
本発明の第２の観点に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法では、フリー層に第１および第２の中間銅層が挿入されると共に、これらのうちの第１の中間銅層に対して酸素暴露処理が行われる。この結果、フリー層の磁歪定数が正の方向に変移するように調整される。
【００２３】
本発明の第３の観点に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法は、スペーサ層を有するＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法であって、基体上に、シード層と、固定作用層と、被固定層とを順次形成する工程と、被固定層の上に第１の銅層を形成する工程と、
第１の銅層を酸素に暴露する工程と、第１の銅層の上に第２の銅層を形成することにより、第１および第２の銅層からなるスペーサ層を形成する工程と、スペーサ層の上にフリー層を形成する工程と、フリー層の上に接続層を形成する工程と、接続層の上に保護層を形成する工程とを含むようにしたものである。
【００２４】
本発明の第３の観点に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法では、フリー層の下層のスペーサ層を構成する第１および第２の銅層のうち、第１の銅層に対して酸素暴露処理が行われる。この結果、フリー層の磁歪定数が正の方向に変移するように調整される。
【００２５】
本発明の強磁性フリー層は、酸素暴露処理がなされた第１の銅層と第２の銅層とを基体上に順次積層してなるスペーサ層の上に形成された強磁性フリー層であって、スペーサ層の上に設けられた第１の強磁性層と、第１の強磁性層の上に設けられると共に酸素に暴露された第３の銅層と、第３の銅層の上に設けられた第２の強磁性層と、第２の強磁性層の上に設けられた第４の銅層と、第４の銅層の上に設けられた第３の強磁性層とを含むようにしたものである。
【００２６】
本発明の強磁性フリー層では、第３および第４の銅層が挿入配置されており、これらのうちの第３の銅層が酸素暴露処理されたものである。この結果、フリー層の磁歪定数が、酸素暴露処理をしない場合に比べて正の方向に変移するように調整される。
【００２７】
本発明の第１の観点に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドは、フリー層とスペーサ層とを有するＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドであって、基体上に順次積層されたシード層、固定作用層および被固定層と、被固定層の上に設けられると共に酸素暴露処理がなされた第１の銅層と、第１の銅層の上に設けられた第２の銅層と、第２の銅層の上に設けられた第１のコバルト鉄合金層と、第１のコバルト鉄合金層の上に設けられると共に酸素暴露処理がなされた第３の銅層と、第３の銅層の上に設けられた第２のコバルト鉄合金層と、第２のコバルト鉄合金層の上に設けられた第４の銅層と、第４の銅層の上に設けられた第３のコバルト鉄合金層と、第３のコバルト鉄合金層の上に設けられた接続層と、接続層の上に設けられた保護層とを備え、第１の銅層および第２の銅層がスペーサ層を構成し、第３および第４の銅層ならびに第１ないし第３のコバルト鉄合金層がフリー層を構成するようにしたものである。
【００２８】
本発明の第１の観点に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドでは、フリー層に第３および第４の銅層が挿入されており、かつ、これらのうちの第３の銅層は、酸素暴露処理が行われたものである。さらに、フリー層の下層の第１の銅層もまた、酸素暴露処理が行われたものである。この結果、フリー層が正の磁歪定数を有するように調整可能になる。
【００２９】
本発明の第２の観点に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドは、フリー層を有するＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドであって、基体上に順次積層されたシード層、固定作用層および被固定層と、被固定層の上に設けられた銅スペーサ層と、銅スペーサ層の上に設けられた第１のコバルト鉄合金層と、第１のコバルト鉄合金層の上に設けられると共に酸素暴露処理がなされた第１の中間銅層と、第１の中間銅層の上に設けられた第２のコバルト鉄合金層と、第２のコバルト鉄合金層の上に設けられた第２の中間銅層と、第２の中間銅層の上に設けられた第３のコバルト鉄合金層と、第３のコバルト鉄合金層の上に設けられた接続層と、接続層の上に設けられた保護層とを備え、第１および第２の中間銅層ならびに第１ないし第３のコバルト鉄合金層がフリー層を構成するようにしたものである。
【００３０】
本発明の第２の観点に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドでは、フリー層に第１および第２の中間銅層が挿入されており、かつ、これらのうちの第１の中間銅層は、酸素暴露処理が行われたものである。この結果、フリー層の磁歪定数が、酸素暴露処理をしない場合に比べて、正の方向に変移している。
【００３１】
本発明の第３の観点に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドは、スペーサ層を有するＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドであって、基体上に順次積層されたシード層、固定作用層および被固定層と、被固定層の上に設けられると共に酸素暴露処理がなされた第１の銅層と、第１の銅層の上に設けられた第２の銅層と、第２の銅層の上に設けられたフリー層と、フリー層の上に設けられた接続層と、接続層の上に設けられた保護層とを備え、第１の銅層および第２の銅層がスペーサ層を構成するようにしたものである。
【００３２】
本発明の第３の観点に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドでは、フリー層の下層のスペーサ層を構成する第１および第２の銅層のうちの第１の銅層は、酸素暴露処理が行われたものである。この結果、フリー層の磁歪定数が、酸素暴露処理をしない場合に比べて、正の方向に変移している。
【００３３】
なお、本発明に係る強磁性フリー層、本発明の第１ないし第３の観点に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドおよび本発明の第１ないし第３の観点に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法においても、強磁性フリー層の磁歪制御方法に関して上述した処理条件や各部分層の膜厚条件等を同様に適用することが可能である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の強磁性フリー層およびその磁歪制御方法、ならびに、ＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドおよびその製造方法によれば、スペーサ層を構成する部分層に対する酸素暴露処理、および、（強磁性）フリー層内に形成した極薄銅層に対する酸素暴露処理、のうちの少なくとも一方を行うようにしたので、（強磁性）フリー層の磁歪定数の値を正の方向に変移させて適切な値に調整することができる。特に、これらの２つの酸素暴露処理を両方とも行った場合には、フリー層が小さな正の値の磁歪をもつようにすることも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に実施の形態という。）について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３６】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の一実施の形態に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドを表すものである。なお、本発明の一実施の形態に係る強磁性フリー層は、このＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドによって具現化されるので、以下、併せて説明する。
【００３７】
本実施の形態のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドは、シード層１１の上に設けられた反強磁性層１２と、その上に設けられた被固定層３４５とを備えている。反強磁性層１２は、被固定層３４５の磁化方向を固定する固定作用層として機能するものである。被固定層３４５は、いわゆるシンセティック反強磁性構造を有するもので、反強磁性層結合層１４と、この反強磁性層結合層１４を挟むように設けられた２つの強磁性層１３，１５とを含む。強磁性層１３，１５は、磁化方向が互いに反平行となるように形成されている。
【００３８】
被固定層３４５の上には、非磁性層である銅スペーサ層１６を介して、強磁性層であるフリー層１７が設けられている。銅スペーサ層１６は、２つの銅層１６ａ，１６ｂと、銅層１６ａ，１６ｂの間に設けられた銅層３１ａとを含んで構成されている。銅層３１ａは、製造時において酸素暴露処理がなされている。
【００３９】
フリー層１７は、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）等の強磁性材料からなる３つの強磁性層１７ａ，１７ｂ，１７ｃと、強磁性層１７ａ，１７ｂの間に設けられた銅層３１ｂと、強磁性層１７ｂ，１７ｃの間に設けられた銅層２０を含んで構成され、全体として小さい保磁力と正の小さい磁歪とを有する。銅層３１ｂは製造時において酸素暴露処理がなされているが、銅層２０は酸素暴露処理がなされていない。
【００４０】
フリー層１７の上には接続層１８が形成され、さらにその上は、プロセス中において積層構造を保護するための保護層１９によって覆われている。
【００４１】
次に、以上のような構造のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法について説明する。なお、本発明の一実施の形態に係る強磁性フリー層の磁歪制御方法は、このＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法によって具現化されるので、以下、併せて説明する。
【００４２】
まず、図示しない基板の上に、例えばニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）またはタンタル（Ｔａ）からなるシード層１１を形成する。このシード層１１は、次の工程で反強磁性層１２を形成する際の良好な核形成面として機能するものである。反強磁性層１２は、例えば、白金マンガン（ＭｎＰｔ）、イリジウムマンガン（ＩｒＭｎ）、ニッケルマンガン（ＮｉＭｎ）等の材料で構成される。
【００４３】
次に、反強磁性層１２の上に、強磁性層１３と、反強磁性層結合層１４と、強磁性層１５とを順次積層し、シンセティック反強磁性構造の被固定層３４５を形成する。その際、強磁性層１３，１５の形成は、それぞれの磁化方向が互いに反平行となるように外部磁界を印加しながら行う。
【００４４】
被固定層３４５を形成したのち、その上に、銅層１６ａ（第１の銅層）を例えば０．５ｎｍ〜２ｎｍ程度の厚さに（銅スペーサ層１６の全厚未満の範囲で）形成する。次に、この銅層１６ａを酸素に晒すことにより、その表面に酸素暴露された銅層３１ａを形成する。銅層１６ａの酸素暴露処理は、例えば、銅層３１ａの表面に５〜５０ＳＣＣＭ(Standard cc/min) の流量で酸素２４を５〜６０秒間にわたって流すことにより行うのが好ましい。より好ましくは、１０ＳＣＣＭの流量で１０秒間にわたって流すようにするとよい。これは、例えば、ある種の装置では、１０-4×１３３．３２２［Ｐａ］という圧力に相当する。
【００４５】
さらに、この銅層３１ａの上に、例えば２．１ｎｍ〜０．６ｎｍ程度の厚さの銅層１６ｂ（第２の銅層）を形成することにより、銅スペーサ層１６（スペーサ層）の形成を完了する。この銅スペーサ層１６の全厚は、例えば２．０ｎｍ〜４．０ｎｍ程度とするのが好ましいが、とりわけ、２．６ｎｍにするのが特に好ましい。
。
【００４６】
次に、銅スペーサ層１６の上に、全厚が例えば２．０ｎｍ〜５．０ｎｍ程度の厚さのフリー層１７（強磁性フリー層）を形成する。このフリー層１７の厚さは、後述する実施例のように、３．６ｎｍ程度にするのがより好ましい。フリー層１７は、次の３つの段階を経て形成する。
【００４７】
第１の段階として、銅スペーサ層１６の上に強磁性層１７ａ（第１の強磁性層）を形成する。強磁性層１７ａは、例えばコバルト鉄合金を用いて、例えば０．５ｎｍ〜１．５ｎｍ程度の厚さに形成するのが好ましい。
【００４８】
第２の段階として、強磁性層１７ａの上に、銅層３１ｂ（第３の銅層、第１の中間銅層）を形成する。銅層３１ｂは、例えば０．１ｎｍ〜０．４ｎｍ程度の厚さに形成するのが好ましい。次に、要部拡大した図２（Ａ）に示したように、この銅層３１ｂを酸素に暴露する処理を行う。なお、図２（Ａ）および後述する図２（Ｂ）では、強磁性層１７ａよりも下の層をまとめて層２１として図示している。銅層３１ｂの酸素暴露処理は、例えば、銅層３１ｂの表面に５〜５０ＳＣＣＭの流量で酸素２４を５〜６０秒間にわたって流すことにより行うのが好ましい。より好ましくは、１０ＳＣＣＭの流量で１０秒間にわたって流すようにするとよい。
【００４９】
さらに、図２（Ｂ）に示したように、酸素暴露処理が終了した銅層３１ｂの上に、強磁性層１７ｂ（第２の強磁性層）を形成する。強磁性層１７ｂは、例えばコバルト鉄合金を用いて、例えば０．７５ｎｍ〜１．２５ｎｍ程度の厚さに形成するのが好ましい。
【００５０】
次の第３の段階では、図１に示したように、強磁性層１７ｂの上に、例えば０．１ｎｍ〜０．４ｎｍ程度の厚さの銅層２０（第４の銅層、第２の中間銅層）を形成したのち、この銅層２０の上に、強磁性層１７ｃ（第３の強磁性層）を形成する。強磁性層１７ｃは、例えばコバルト鉄合金を用いて、０．０５ｎｍ〜０．７５ｎｍ程度の厚さに形成するのが好ましい。通常は、この段階で既にフリー層１７の磁歪が所望の範囲に入っているので、銅層２０には酸素暴露処理を行わない。以上で、フリー層１７の形成が終了する。
【００５１】
この後、フリー層１７の上に、接続層１８および保護層１９を順次形成して、ＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造工程を完了する。
【００５２】
このように、本実施の形態によれば、フリー層１７が、酸素暴露処理された銅層３１ｂを含むようにしたので、フリー層１７が正の磁歪を有するようにすることができる。さらに、フリー層１７が、酸素暴露処理がなされていない銅層２０をも含むようにしたので、フリー層１７の磁歪の値を適切な値に調整することが容易である。加えて、銅スペーサ層１６が、酸素暴露処理のなされた銅層３１ａを含むようにしたので、この銅層３１ａの存在もまた、フリー層１７が正の小さい磁歪をもつことに寄与することとなり、磁歪の値の最適制御がより一層容易となる。
【００５３】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドおよびその製造方法を説明する。
図２は、本実施の形態のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの積層構造を表すものである。本実施の形態のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドは、上記第１の実施の形態における銅スペーサ層１６（図１）に代えて、単一の銅層からなる銅スペーサ層２６を備えている。その他の構成は、上記第１の実施の形態の場合と同様である。例えば、フリー層１７は、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）等の強磁性材料からなる３つの強磁性層１７ａ，１７ｂ，１７ｃと、強磁性層１７ａ，１７ｂの間に設けられた銅層３１ｂと、強磁性層１７ｂ，１７ｃの間に設けられた銅層２０を含んで構成され、全体として小さい保磁力と正の小さい磁歪とを有する。銅層３１ｂは製造時において酸素暴露処理がなされているが、銅層２０は酸素暴露処理がなされていない。
【００５４】
本実施の形態のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法は、上記第１の実施の形態における、銅層１６ａを形成する工程、銅層１６ａを酸素に晒して銅層３１ａを形成する工程、および酸素暴露された銅層３１ａの上に銅層１６ｂを形成する工程、という３つの工程に代えて、単一層である銅スペーサ層２６を形成する工程を行う点で異なる。その他の工程は、フリー層１７の形成工程を含めて、第１の実施の形態の場合と同様である。
【００５５】
本実施の形態では、フリー層１７が、酸素暴露処理された銅層３１ｂを含むようにしたので、フリー層１７が正の磁歪を有するようにすることができる。さらに、フリー層１７が、酸素暴露処理がなされていない銅層２０をも含むようにしたので、フリー層１７の磁歪の値を適切な値に調整することが容易である。
【００５６】
［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドおよびその製造方法を説明する。
図３は、本実施の形態のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの積層構造を表すものである。本実施の形態のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドは、上記第１の実施の形態におけるフリー層１７（図１）に代えて、単一の強磁性層からなるフリー層２７を備えている。その他の構成は、上記第１の実施の形態の場合と同様である。例えば、銅スペーサ層１６は、２つの銅層１６ａ，１６ｂと、銅層１６ａ，１６ｂの間に設けられ酸素暴露処理がなされた銅層３１ａとを含んで構成されている。フリー層２７は、酸素暴露処理がなされた銅層３１ａを含む銅スペーサ層１６の存在により、正の小さい磁歪を有する。
【００５７】
本実施の形態のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法は、上記第１の実施の形態におけるようなフリー層１７の３段階からなる形成工程に代えて、単一層であるフリー層２７を形成する工程を含む点で異なる。その他の工程は、銅スペーサ層１６の形成工程を含めて、第１の実施の形態の場合と同様である。
【００５８】
本実施の形態では、銅スペーサ層１６が、酸素暴露処理がなされた銅層３１ａを含むようにしたので、この銅スペーサ層１６の存在により、フリー層２７が正の磁歪を有するように調整することが容易である。
［実施例］
バルク状態のコバルト鉄合金Ｃｏ90Ｆｅ10（以下、単にＣｏＦｅと記する。）の磁歪はほぼ０に近いことが知られていることから、スピンバルブ構造で見られる大きな磁歪の値は、ＧＭＲ積層体の下地材料の性質に起因するものであることがわかる。特に、極めて薄いＣｏＦｅ膜が下地層の結晶構造に倣おうとする場合には、そのＣｏＦｅ薄膜はバルク状態での構造からずれて来ざるを得ない。ＣｏＦｅ薄膜の歪みが変化すれば、磁歪も変化する。したがって、下地層の構造およびＣｏＦｅ薄膜の構造のうちの少なくとも一方を適切に変えてやることにより、ＣｏＦｅ薄膜の歪みひいては磁歪を変化させることができる。本実施例では、以下に詳細に説明するように、フリー層およびスペーサ層のうちの少なくとも一方をわずかな量の酸素に暴露することにより、膜構造を劇的に変えることができた。
【００５９】
表１は、上記の観点で行った実験から得られた実験データの一例を表すもので、フリー層およびスペーサ層を構成するそれぞれの部分層の厚さ（単位はｎｍ）を様々に変えたときの磁歪λおよび保磁力Ｈｃの値を調べたものである。この表で、符号ＳＬは、１０ＳＣＣＭの流量下で１０秒間だけ酸素暴露処理を行ったことを示す。サンプル番号１〜３，５は本発明の実施例に相当するものであり、サンプル番号４は比較例に相当する
【００６０】
【表１】
2004282073.tif 000003
【００６１】
この表１から明らかなように、比較例であるサンプル番号４では、−８０×１０-7という非常に大きな負の磁歪が見られた。サンプル番号５のように、スペーサ層の第１の銅層の形成後、第２の銅層の形成前に酸素暴露処理を行うと、磁歪は−６０×１０-7まで減少した。しかしながら、この値は、実用上まだ十分な値ではない。
【００６２】
これに対して、サンプル番号１〜３のように、フリー層を構成する各強磁性層の形成工程の間に銅の酸素暴露処理を追加挿入すると、磁歪は劇的に変化した。また、磁歪は、フリー層の膜厚にも依存することがわかった。フリー層１７における第１の強磁性層１７ａの膜厚が０．５ｎｍ〜１．５ｎｍの範囲内においては、この第１の強磁性層１７ａが厚くなればなるほどフリー層の磁歪が負の方向により大きくなること（言い換えると、第１の強磁性層１７ａが薄くなればなるほどフリー層１７の磁歪が正の方向により大きくなること）がわかった。この発見により、フリー層の磁歪λの値を、負の小さな値から正の小さな値まで制御可能な態様で調節することが可能になった。この方法により、最適な膜構造が得られた。
【００６３】
表１から重要なことがわかる。フリー層およびスペーサ層の形成の際に酸素暴露処理を加えることによってフリー層の保磁力が変化することはない、という事実である。すなわち、フリー層の磁気的性質が維持されるのである。なお、図示してはいないが、シート抵抗はすべてのサンプルにおいてほぼ同じであった。このことは、（電子の）伝導特性があまり変化していないことを意味する。
【００６４】
本発明から得られる効果は、表２に示したデータから明らかである。この表２は、比較例の層構造Ａおよび本発明の実施例の層構造Ｂについて、抵抗値と電流通過面積との積ＲＡ（単位はΩμｍ2 ）、抵抗値と抵抗変化率との積ＤＲＡ（単位はΩμｍ2 ）、および、抵抗変化率ＣＰＰ−ＧＭＲ（％）の値を示す。なお、上記の電流通過面積は、膜面と直交する方向に流れる電流が通過する断面積である。
【００６５】
【表２】
2004282073.tif 000004
【００６６】
層構造Ａ, Ｂの詳細は、以下の通りである。
Ａ: 
Seed／IrMn／[FeCo11 ／Ta1]2 ／FeCo8 ／Ru／[CoFe9／Cu3]3CoFe8／Cu26／[CoFe10/Cu3]3 ／Cu7 ／cap 
【００６７】
Ｂ: 
Seed／IrMn／[FeCo11 ／Ta1]2 ／FeCo8 ／Ru／[CoFe9／Cu3]3CoFe8／Cu10／SL／Cu16／CoFe10／Cu3 ／SL／[CoFe10 ／Cu3]2 ／Cu7 ／cap 
【００６８】
上記の構造表現では、右側の層ほど上の層であることを意味する。「Seed」はシード層を意味し、「cap 」は保護層を意味する。また、例えば、「[FeCo11/Ta1]2 」は、[FeCo11/Ta1]なる積層構造を２回繰り返し積層することを意味する。「FeCo11」は、１．１ｎｍの厚さのＦｅＣｏ層を示し、「Ta1 」は、０．１ｎｍの厚さのＴａ（タンタル）層を示す。「SL」は、上記したように、酸素暴露処理を行うことを示す。「Ru」はルテニウムである。
【００６９】
この表２から明らかなように、ＲＡおよびＤＲＡがいずれも約２９％向上していることがわかる。ＤＲＡの向上は、センサの信号出力の向上に繋がるものである。
【００７０】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子を磁気再生ヘッドに適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の用途の磁気センサに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの構造を表す断面図である。
【図２】図１のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの製造方法の主要工程（酸素暴露処理）を説明するための断面図である。
【図３】第２の実施の形態に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの構造を表す断面図である。
【図４】第３の実施の形態に係るＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの構造を表す断面図である。
【図５】従来のＣＰＰ−ＧＭＲ再生ヘッドの構造を表す断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１１…シード層、１２…反強磁性層、１６，２６…銅スペーサ層、１６ａ，１６ｂ…銅層、１７，２７…フリー層、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…強磁性層、１８…接続層、１９…保護層、２０…（酸素暴露処理されていない）銅層、３１ａ，３１ｂ…（酸素暴露処理された）銅層、３４５…被固定層。
【図１】
2004282073.tif 000005
【図２】
2004282073.tif 000006
【図３】
2004282073.tif 000007
【図４】
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【図５】
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