(57)【要約】【目的】カップリング磁界Ｈｉｎ及び磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒの改善を図れる薄膜磁気ヘッドの製造方法を得る。【構成】薄膜磁気ヘッドを構成する複数の層のいずれかの層からなる第１特定層上にこの第１特定層とは別の第２特定層を積層形成する際に、不活性ガス雰囲気中でプラズマ処理を行ない、第１特定層界面を活性化させるステップと、プラズマ処理終了直後に酸素雰囲気中又は不活性ガスと酸素による混合ガス雰囲気中で、活性化させた第１特定層界面に酸素を吸着させるステップとを有する表面改質工程と；表面改質工程により酸素を吸着させた第１特定層界面上に、第２特定層を成膜する工程と；を同一の真空チャンバー内で連続して行なう。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜磁気ヘッドを構成する複数の層のいずれかの層からなる第１特定層上に、この第１特定層とは別の第２特定層を積層形成する際に、
純Ａｒ雰囲気中でプラズマ処理を行ない、前記第１特定層界面を活性化させるステップと、前記プラズマ処理終了直後に酸素雰囲気中あるいは酸素と不活性ガスによる混合ガス雰囲気中で、前記活性化させた第１特定層界面に酸素を吸着させるステップとを有する表面改質工程と；
前記表面改質工程により酸素を吸着させた第１特定層界面上に、前記第２特定層を成膜する工程と；
を同一の真空チャンバー内で連続して行なうことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記薄膜磁気ヘッドは、下から順に少なくともピン層、非磁性材料層及びフリー層を積層したシングルスピンバルブ型薄膜磁気ヘッドであって、前記第１特定層界面は、前記非磁性材料層よりも下に位置する層界面である薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記薄膜磁気ヘッドは、前記ピン層の直下位置に反強磁性層を備えており、前記第１特定層界面は、前記反強磁性層の上面から前記非磁性材料層までの間に位置している薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記ピン層は、磁歪定数が正の値をとる磁性材料によって形成し、さらに記録媒体との対向面側の端面を開放させる薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか一項に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記第１特定層界面は前記ピン層の上面であって、前記第２特定層は前記非磁性材料層である薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記ピン層の少なくとも上面は、Ｃｏ、ＣｏＮｉ又はＣｏＮｉＦｅ合金により形成する薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項２ないし４のいずれか一項に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記ピン層は、下から順に第１ピン層、非磁性中間層、及び第２ピン層を積層して形成し、前記第１特定層界面は前記非磁性中間層の上面であって、前記第２特定層は前記第２ピン層である薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項８】
請求項１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記薄膜磁気ヘッドは、下から順に少なくともフリー層、非磁性材料層及びピン層を積層したシングルスピンバルブ型薄膜磁気ヘッドであって、前記第１特定層界面は、前記非磁性材料層よりも下に位置する層界面である薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記第１特定層界面は前記フリー層の上面であって、前記第２特定層は前記非磁性材料層である薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記フリー層の少なくとも上面は、Ｃｏ、ＣｏＮｉ又はＣｏＮｉＦｅ合金により形成する薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
請求項８ないし１１のいずれか一項に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記フリー層は、第１フリー層と、第２フリー層と、該第１フリー層と第２フリー層の間に介在する非磁性中間層とにより形成し、前記第１特定層界面は前記非磁性中間層の上面であって、前記第２特定層は前記第２フリー層である薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
請求項８ないし１１のいずれか一項に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記ピン層は、磁歪定数が正の値をとる磁性材料によって形成し、さらに記録媒体との対向面側の端面を開放させる薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
請求項１記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記薄膜磁気ヘッドは、下から順に少なくとも下部ピン層、下部非磁性材料層、フリー層、上部非磁性材料層及び上部ピン層を積層したデュアルスピンバルブ型薄膜磁気ヘッドであって、前記第１特定層界面は、前記上部ピン層よりも下に位置する層界面である薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記薄膜磁気ヘッドは、前記下部ピン層の直下位置に下部反強磁性層を備え、前記上部ピン層の直上位置に上部反強磁性層を備えており、前記第１特定層界面は、前記下部反強磁性層の上面から前記上部ピン層までの間に位置している薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、前記下部ピン層及び前記上部ピン層は、磁歪定数が正の値をとる磁性材料によって形成し、さらに記録媒体との対向面側の端面を開放させる薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、プラズマ処理を用いた薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
スピンバルブ型薄膜磁気ヘッドは、ピン層／Ｃｕ層（非磁性材料層）／フリー層の積層構造を有しており、ピン層は、例えばＲｕ層（非磁性中間層）を介してＲＫＫＹ的に反平行結合された第１ピン層と第２ピン層を有する積層フェリ構造で形成されることが主流である。このような薄膜磁気ヘッドでは、ピン層とフリー層の間に介在するＣｕ層の界面状態が磁気抵抗効果に大きな影響を与えており、Ｃｕ層界面で界面平行方向の平坦性及び界面垂直方向の組成の急峻性が向上すると、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒが増大し、且つ、ピン層とフリー層の間に働くカップリング結合磁界Ｈｉｎが小さくなる。
【０００３】
従来では、Ｃｕ層界面の平坦性及び急峻性を向上させるため、酸素によるサーファクタント効果やプラズマ処理による原子再配列効果を利用することが提案されている。具体的には、微量の酸素を含む不活性ガス雰囲気中にプラズマを発生させ、該プラズマにより第２ピン層表面を活性化させて酸素を化学的に吸着させてから、不活性ガス雰囲気中若しくは微量の酸素を含む不活性ガス雰囲気中でＣｕ層を成膜する第１の方法がある。また、プラズマ処理を行なわず、酸素暴露又は酸素流入により第２ピン層表面に酸素を物理的に吸着させ、不活性ガス雰囲気中でＣｕ層を成膜する第２の方法がある。
【０００４】
しかしながら、第１の方法では、酸素を含む不活性ガス雰囲気中でプラズマを発生させているため、該プラズマにより酸素が活性種となって様々な反応生成物を生じさせ、チャンバー内及びチャンバー内のターゲットを汚染してしまう。この酸素活性種による汚染は蓄積される傾向がある。このため、プラズマ処理工程とＣｕ層の成膜工程とを別のチャンバーで行なうことが望ましい。ところが、プラズマ処理工程とＣｕ層の成膜工程とを別のチャンバーで行なったとしても、プラズマ処理工程用チャンバーと成膜工程用チャンバーとの間を移送する際に要する時間が比較的長いことから、チャンバー間の移送中に、第２ピン層表面が汚染されてしまうことが問題になっている。また、プラズマ処理工程用チャンバーと成膜工程用チャンバーとの間に設けられた搬送チャンバーでは、チャンバー内のベース真空度がプラズマ処理工程用チャンバーや成膜工程用チャンバー等に比較して低かったため、これによっても第２ピン層表面が汚染されてしまっていることが判明した。
【０００５】
一方、第２の方法では、第２ピン層表面に吸着する酸素量が少なくて十分なサーファクタント効果が得られず、第１の方法よりもカップリング結合磁界Ｈｉｎの低減度が少ない。酸素吸着量を増大させるためには、第２ピン層表面に供給する酸素量を多くすることが考えられるが、酸素量の調整は難しく、酸素量が多すぎると第２ピン層表面に酸化層ができてしまう。この酸化層は、逆に磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを低下させる。
【０００６】
【特許文献】
１．特開２００２−１２４７１８号公報
２．特開２００３−８１０６号公報
３．特再平１０−４４５２１号公報
４．米国特許第６３５３５１９  Ｂ２
５．米国特許第６３５６４１９  Ｂ１
６．米国特許第６３５３５１８  Ｂ２
７．米国特許第６２２６１５９  Ｂ１
【非特許文献】
”Ｏｘｙｇｅｎ  ａｓ  ａ  ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  ｇｉａｎｔ  ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｓｐｉｎ  ｖａｌｖｅｓ”  ｗｒｉｔｔｅｎ  ｂｙ  Ｗ．Ｆ．Ｅｇｅｌｈｏｆｆ  ｅｔ  ａｌ，  Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，  Ｖｏｌ．８２，  Ｎｏ．１２，  ｐｐ．６１４２‐６１５１，  １５  Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  １９９７
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、カップリング磁界Ｈｉｎ及び磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒの改善を図れる薄膜磁気ヘッドの製造方法を得ることを目的とする。
【０００８】
【発明の概要】
本発明は、プラズマ処理から成膜までの工程を同一の真空チャンバー内で行なえば、プラズマ処理工程用チャンバーと成膜工程用チャンバーの間を移送する必要がなくなるので、チャンバー間の移送中に生じる界面汚染が防止され、プラズマ処理による効果及び酸素吸着によるサーファクタント効果が十分に発揮されることに着目してなされたものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、薄膜磁気ヘッドを構成する複数の層のいずれかの層からなる第１特定層上に、この第１特定層とは別の第２特定層を積層形成する際に、純Ａｒ雰囲気中でプラズマ処理を行ない、前記第１特定層界面を活性化させるステップと、前記プラズマ処理終了直後に酸素雰囲気中あるいは酸素と不活性ガスによる混合ガス雰囲気中で、前記活性化させた第１特定層界面に酸素を吸着させるステップとを有する表面改質工程と；前記表面改質工程により酸素を吸着させた第１特定層界面上に、前記第２特定層を成膜する工程と；を同一の真空チャンバー内で連続して行なうことを特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、酸素を含まない純Ａｒガス雰囲気中でプラズマ処理が行なわれるので、プラズマによる反応生成物が生じず、チャンバー内の雰囲気が安定すると共にターゲットやチャンバー内がプラズマ反応生成物で汚染される虞がない。よって、表面改質工程と成膜工程とを同一の真空チャンバー内で行なっても、何ら問題は生じない。表面改質工程と成膜工程が同一の真空チャンバー内で連続して行なわれれば、酸素吸着させた第１特定層界面が不純物や外気によって汚染されることなく、プラズマ処理による効果及び酸素によるサーファクタント効果が十分に発揮される。この結果、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは増大し、カップリング磁界Ｈｉｎは低減する。カップリング磁界Ｈｉｎが低減すれば、Ｃｕ層の膜厚をより薄くすることで、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒをより増大させることができる。
【００１１】
なお、第１特定層界面に酸素を吸着させるステップは、酸素雰囲気中あるいは酸素と不活性ガスによる混合ガス雰囲気中で行なっているが、上記不活性ガスは、酸素フロー量の調節を容易にするため酸素の希釈剤として用いたものであり、不活性ガス自体が酸素吸着に対して関与するものではない。
【００１２】
具体的に例えば、薄膜磁気ヘッドが下から順に少なくともピン層、非磁性材料層及びフリー層を積層したシングルスピンバルブ型薄膜磁気ヘッドである場合、第１特定層界面は、非磁性材料層よりも下に位置する層界面のいずれかであることが好ましい。非磁性材料層は、例えばＣｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇなどにより形成することができ、特にＣｕで形成されていることが好ましい。
【００１３】
酸素によるサーファクタント効果は、第１特定層界面に酸素を一度吸着させれば、第１特定層界面上に何層か積層されても、ある程度持続できることがわかっている。よって、非磁性材料層よりも下に位置する層界面に上記表面改質工程が施されていれば、非磁性材料層界面での界面平行方向の平坦性及び界面垂直方向の組成の急峻性が改善される。上記第１特定層界面は、非磁性材料層よりも下に位置する層界面であれば複数設定することができ、上記表面改質工程は、非磁性材料層よりも下に位置する層界面の少なくとも１以上に施すことができる。非磁性材料層よりも下に位置する層界面の複数に表面改質工程を施せば、さらに、非磁性材料層の上に積層形成される各層の界面平坦性及び組成の急峻性が向上する。
【００１４】
上記薄膜磁気ヘッドには、ピン層の直下位置に位置させて、該ピン層の磁化方向を固定するための反強磁性層を備えることができる。このように反強磁性層が備えられている場合、第１特定層界面は、反強磁性層の上面から非磁性材料層までの間に位置していることが好ましい。通常、反強磁性層は１００〜２００Å程度の厚い膜厚で形成されているので、反強磁性層よりも下の層界面に表面改質工程を施しても、反強磁性層が厚すぎて該反強磁性層よりも上の層まで効果が達しないと思われるからである。
【００１５】
また上記薄膜磁気ヘッドは、ピン層の磁化方向固定するための反強磁性層を備えない態様も可能である。すなわち、ピン層を、磁歪定数が正の値をとる磁性材料により形成し、その記録媒体との対向面側の端面を開放させればよい。この場合、ピン層に対して二次元的に且つ等方的に加わっていた応力の対称性が崩れることから、ピン層にはハイト方向に平行な方向に一軸性の引張り応力が加えられる。この逆磁歪効果により、ピン層の磁化方向はハイト方向に平行な一軸方向で安定化する。このように逆磁歪効果を利用してピン層の磁化方向を固定すれば、１００〜２００Å程度の厚い反強磁性層を備えたＧＭＲヘッドに比べて分流損失が少なくなるので、磁気検出出力を向上させることができる。また、反強磁性層を備えない分だけシールド間隔を縮められるので、高記録密度化に対応しやすくなる。
【００１６】
第１特定層界面はピン層の上面とし、第２特定層は非磁性材料層とすることが好ましい。すなわち、ピン層上面に上記表面改質工程を施した後に同一真空チャンバー内で非磁性材料層を形成することが好ましい。非磁性材料層の形成面（非磁性材料層の直下位置）となるピン層の上面が表面改質工程により平滑化されれば、より効果的に、非磁性材料層上に積層形成される各層の界面平坦性及び組成の急峻性を向上させることができる。
【００１７】
ピン層の少なくとも上面は、表面改質工程で酸素に触れるため、酸化されにくい磁性材料、例えばＣｏ、ＣｏＮｉ又はＣｏＮｉＦｅ合金により形成することが好ましい。酸化されにくい磁性材料を用いれば、酸素雰囲気中又は酸素と不活性ガスによる混合ガス雰囲気中における酸素濃度を増大させて、より多くの酸素を第１特定層界面上に吸着させることができる。
【００１８】
ピン層は、磁性膜による単層構造又は多層構造としても、下から順に第１ピン層、非磁性中間層及び第２ピン層を積層して形成した積層フェリ構造としてもよい。非磁性中間層はＲｕで形成されていることが実際的である。ピン層を積層フェリ構造とした場合、非磁性中間層の上面を第１特定層界面とすることが好ましい。Ｒｕは酸化しにくい材料であるから、酸素雰囲気中又は酸素と不活性ガスによる混合ガス雰囲気中における酸素濃度を増大させても非磁性中間層（Ｒｕ層）の上面に酸化層が生じにくく、該非磁性中間層の上面により多くの酸素を吸着させることができる。
【００１９】
別の態様として、薄膜磁気ヘッドが下から順に少なくともフリー層、非磁性材料層及びピン層を積層したスピンバルブ型薄膜磁気ヘッドである場合、第１特定層界面は、非磁性材料層よりも下に位置する層界面のいずれかであることが好ましい。非磁性材料層はＣｕで形成されていることが実際的である。上述したように、サーファクタント効果は第１特定層界面上に何層か積層されてもある程度持続されるから、非磁性材料層よりも下に位置する層界面の少なくとも１以上に表面改質工程が施されていればよい。
【００２０】
第１特定層界面はフリー層の上面とし、第２特定層は非磁性材料層とすることが好ましい。すなわち、フリー層上面に上記表面改質工程を施した後に同一真空チャンバー内で非磁性材料層を形成することが好ましい。非磁性材料層の形成面（非磁性材料層の直下位置）となるフリー層の上面が表面改質工程により平滑化されれば、より効果的に、非磁性材料層上に積層形成される各層の界面平坦性及び組成の急峻性を向上させることができる。
【００２１】
フリー層の少なくとも上面は、表面改質工程で酸素に触れるため、酸化されにくい磁性材料、例えばＣｏ、ＣｏＮｉ、ＣｏＮｉＦｅ合金により形成することが好ましい。酸化されにくい磁性材料を用いれば、酸素雰囲気中又は酸素と不活性ガスによる混合ガス雰囲気中における酸素濃度を増大させて、より多くの酸素を第１特定層界面上に吸着させることができる。
【００２２】
フリー層は、磁性膜による単層構造又は多層構造としても、下から順に第１フリー層、非磁性中間層及び第２フリー層を積層して形成した積層フェリ構造としてもよい。非磁性中間層はＲｕにより形成されていることが実際的である。フリー層を積層フェリ構造とした場合、非磁性中間層の上面を第１特定層界面とすることが好ましい。Ｒｕは酸化しにくい材料であるから、酸素雰囲気中又は酸素と不活性ガスによる混合ガス雰囲気中における酸素濃度を増大させても非磁性中間層の上面に酸化層が生じにくく、該非磁性中間層の上面により多くの酸素を吸着させることができる。
【００２３】
この態様の薄膜磁気ヘッドにおいても、反強磁性層を備えずに、逆磁歪効果を利用してピン層の磁化方向を安定化させることができる。ピン層を、磁歪定数が正の値をとる磁性材料により形成し、その記録媒体との対向面側の端面を開放させればよい。
【００２４】
さらに本発明は、デュアルスピンバルブ型の薄膜磁気ヘッドにも適用可能である。具体的に、下から順に少なくとも下部ピン層、下部非磁性材料層、フリー層、上部非磁性材料層及び上部ピン層を積層したデュアルスピンバルブ型薄膜磁気ヘッドである場合は、第１特定層界面が、上部ピン層よりも下に位置する層界面であることが好ましい。この態様では、下部ピン層の直下位置に下部反強磁性層を備え、上部ピン層の直上位置に上部反強磁性層を備えることができ、この場合の第１特定層界面は、下部反強磁性層の上面から上部ピン層までの間に位置していることが好ましい。あるいは、下部ピン層及び上部ピン層を、磁歪定数が正の値をとる磁性材料で形成し、さらに記録媒体との対向面側の端面を開放させることにより、反強磁性層を備えずに磁化方向を固定させてもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を説明する。図中において、Ｘ方向はトラック幅方向、Ｙ方向は記録媒体からの漏れ磁界方向、Ｚ方向は記録媒体の移動方向及び巨大磁気抵抗効果素子を構成する各層の積層方向である。
【００２６】
図１〜図６は、本発明の第１実施形態による薄膜磁気ヘッド（ＧＭＲヘッド）の製造方法を示す模式断面図である。
【００２７】
第１実施形態によるＧＭＲヘッドは、下から順に下部シールド層２／下部ギャップ層３／シード層４／反強磁性層５／ピン層（第１ピン層６／Ｒｕ層（非磁性中間層）７／第２ピン層８）／Ｃｕ層（非磁性材料層）９／フリー層１０の積層構造を有するシングルスピンバルブ型薄膜磁気ヘッドである。
【００２８】
先ず、図１に示すように、基板１上に下部シールド層２と下部ギャップ層３を成膜する。成膜にはスパッタ法を用いる。スパッタ法にはＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦスパッタ法、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパッタ法などを使用できる。下部シールド層２は例えばＮｉＦｅなどの軟磁性材料により形成し、下部ギャップ層３は例えばアルミナなどの絶縁材料により形成する。
【００２９】
次に、シード層４、反強磁性層５及び第１ピン層６を真空チャンバー内で下から順番に成膜する。成膜にはスパッタ法を用いる。シード層４は、該シード層４上に形成される各層の結晶配向を良好にする機能を発揮する層であって、ＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｒ合金あるいはＣｒなどにより形成することができる。本実施形態のシード層４は、例えば（Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２）６０Ｃｒ４０により、３５Å〜６０Å程度の膜厚で形成する。反強磁性層５は、例えばＰｔＭｎ系合金などにより形成する。第１ピン層６は、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金などの磁性材料で形成することができ、具体的に例えばＣｏ９０Ｆｅ１０により形成する。第１ピン層６の膜厚は１０〜３０Å程度とする。なお、第１ピン層６がＮｉＦｅ合金で形成される場合には、第１ピン層６と反強磁性層５の間にＣｏやＣｏＦｅなどからなる拡散防止層が形成されていることが好ましい。
【００３０】
続いて、同一真空チャンバー内で、第１ピン層６上にＲｕ層７（第１特定層）を成膜する。成膜にはスパッタ法を用いる。Ｒｕ層７は、ＲＫＫＹ的な伝導電子を介した間接交換相互作用により第１ピン層６と後に形成される第２ピン層との間に反平行結合磁界を生じさせるため、例えば９Å程度の膜厚で形成する。
【００３１】
Ｒｕ層７までを成膜したら、同真空チャンバー内に純Ａｒガスを導入した後、図２に示すように、スパッタが起こらない程度に低エネルギーのプラズマをＲｕ層界面７ａ（第１特定層界面）上に形成する。すると、プラズマ粒子がＲｕ層界面７ａに衝突してＲｕ層界面７ａに存在するＲｕ原子を活性化し、Ｒｕ層界面７ａで原子再配列が促進される。これにより、Ｒｕ層界面７ａの表面粗さが低減される。
【００３２】
プラズマ処理時の条件は、例えば以下の範囲である。
高周波電力：３０〜１２０Ｗ
Ａｒガス圧：０．１３〜３．９９Ｐａ
処理時間：３０〜１８０秒
【００３３】
プラズマ処理後は直ちに、同真空チャンバー内に、純Ａｒガスに加えて微量の酸素を流入する。すると、上述のプラズマ処理によりＲｕ層界面７ａが活性化されているため、純Ａｒガスと酸素による混合ガス雰囲気中でＲｕ層界面７ａに酸素が吸着される。図３は、酸素がＲｕ層界面７ａに吸着する様子を模式的に示している。Ｒｕ層界面７ａに吸着された酸素はサーファクタントとして機能し、このＲｕ層界面７ａよりも上に積層形成される各層の界面平坦性及び組成急峻性を改善させる。本実施形態では、酸素フロー量の調整を容易にするため純Ａｒガス（不活性ガス）に微量の酸素を加えて流入し、純Ａｒガスと酸素による混合ガス雰囲気中でＲｕ層界面７ａに酸素を吸着させている。上記純Ａｒガス（不活性ガス）は酸素の希釈剤として用いたもので、純Ａｒガス自体が酸素吸着に対して関与するものではない。よって、純Ａｒガス（不活性ガス）を用いずに酸素のみを真空チャンバー内に流入し、酸素雰囲気中でＲｕ層界面７ａに酸素を吸着させてもよい。
【００３４】
酸素フロー時の条件は、例えば以下の範囲である。
酸素ガス圧：０．２６６×１０−３〜６．６５×１０−３Ｐａ
酸素フロー時間：３０〜１８０秒
【００３５】
Ｒｕは酸化されにくい特性を有するため、酸素供給量（酸素フロー時間）を多くしてもＲｕ層界面７ａに酸化層が生じることなく、Ｒｕ層界面７ａに十分な量の酸素を吸着させることができる。
【００３６】
続いて、同真空チャンバー内に純Ａｒガスを導入し、図４に示すように、純Ａｒガス雰囲気中で第２ピン層８（Ｒｕ層７に対する第２特定層、Ｃｕ層９に対する第１特定層）を成膜する。成膜にはスパッタ法を用いる。第２ピン層８は、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金などの磁性材料ですることができ、少なくとも界面がＣｏ、ＣｏＮｉ又はＣｏＮｉＦｅ合金等の酸化されにくい磁性材料で形成されていることが好ましい。具体的には、例えばＣｏ９０Ｆｅ１０とＣｏの積層膜、又はＣｏの単層膜により形成することができる。第２ピン層８の膜厚は、１５Å〜３０Å程度であり、第１ピン層６よりも厚く形成されている。この第２ピン層８の磁化と第１ピン層６の磁化は、Ｒｕ層７を介して反平行な状態に保持される。図４では、上述のプラズマ処理と酸素フローによる表面改質処理を施したＲｕ層界面７ａが太線で示されている。
【００３７】
本実施形態では、第１ピン層６、Ｒｕ層７及び第２ピン層８による積層フェリ構造でピン層を形成しているが、ピン層は単層構造でもよい。ピン層を単層構造とする場合は、ピン層表面に上記表面改質処理を施せるように、例えば酸化されにくいＣｏ、ＣｏＮｉ又はＣｏＮｉＦｅ合金等の磁性材料によりピン層を形成することが好ましい。
【００３８】
第２ピン層８を成膜したら、同真空チャンバー内で、上述のＲｕ層界面７ａに施した表面改質処理を第２ピン層界面８ａ（第１特定層界面）にも行なう。すなわち、純Ａｒガス雰囲気中で第２ピン層界面８ａにプラズマ処理を施した後、速やかに同真空チャンバー内に微量の酸素を流入し、酸素雰囲気中あるいは純Ａｒガス（不活性ガス）と酸素による混合ガス雰囲気中で、プラズマ処理で活性化されている第２ピン層界面８ａに酸素を吸着させる。
【００３９】
第２ピン層界面８ａの表面改質工程は、以下の条件範囲で行なう。
＜プラズマ処理＞
高周波電力：３０〜１２０Ｗ
純Ａｒガス圧：０．１３〜３．９９Ｐａ
処理時間：３０〜１８０秒
＜酸素フロー＞
酸素分圧：０．１１×１０−３〜３．９９×１０−３Ｐａ
処理時間：３０〜１８０秒
【００４０】
この表面改質工程により、第２ピン層界面８ａがより平滑化され、この第２ピン層界面８ａ上に形成されるＣｕ層９の界面平坦性及び組成の急峻性を向上させることができる。図５では、表面改質処理を施した第２ピン層界面８ａが太線で示されている。
【００４１】
続いて、同真空チャンバー内に純Ａｒガスを導入し、図５に示すように、純Ａｒガス雰囲気中でＣｕ層９（第２特定層）、フリー層１０及びキャップ層１１を連続成膜する。成膜にはスパッタ法を用いる。Ｃｕ層９は、第２ピン層８とフリー層１０の磁気的な結合を防止する導電層であって、１７Å〜３０Å程度の膜厚で形成する。フリー層１０は、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金などの磁性材料により、単層膜、多層膜あるいは積層フェリ構造で形成することができる。具体的には、例えばＣｏ９０Ｆｅ１０とＮｉ８０Ｆｅ２０の２層より形成する。フリー磁性層２５がＮｉＦｅ合金で形成されるとき、フリー層１０とＣｕ層９の間にＣｏやＣｏＦｅなどからなる拡散防止層が形成されていることが好ましい。フリー層１０の膜厚は、２０Å〜６０Å程度である。キャップ層１１は、酸化防止層として機能するもので、例えばＴａにより形成する。このキャップ層１１の膜厚は１０Å〜５０Å程度とする。
【００４２】
上述したようにＣｕ層９よりも下に位置する層界面には２回（Ｒｕ層界面７ａ及び第２ピン層界面８ａ）の表面改質処理が施されている。これにより、第２ピン層界面８ａ上に成膜されたＣｕ層９は、その界面平坦性及び界面急峻性が良好に確保されている。Ｃｕ層９の膜厚については後述する。
【００４３】
続いて、基板１を真空チャンバーからアニール炉に移し、ハイト方向（図示Ｙ方向）の磁場中でアニール処理して反強磁性層５と第１ピン層６の間に交換結合磁界を生じさせる。この磁場中アニールにより、第１ピン層６の磁化方向は図示Ｙ方向に固定される。第１ピン層６と第２ピン層８は、Ｒｕ層７を介したＲＫＫＹ的相互作用により、互いに磁化が反平行状態となっている。よって、第２ピン層８の磁化は、図示Ｙ方向と反平行方向に固定される。本実施形態では、第２ピン層８の磁気的膜厚（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）を第１ピン層６の磁気的膜厚よりも大きくしてあるので、ピン層全体としての磁化方向は第２ピン層８の磁化方向に等しくなる。すなわち、ハイト方向に対して反平行方向となる。
【００４４】
アニール処理後は、キャップ層１１上に光学的なＧＭＲ素子面積（トラック幅寸法Ｔｗ及び高さ寸法ＭＲｈ）を定めるレジストを形成し、このレジストで覆われていないキャップ層１１からシード層４までの各層を例えばイオンミリングやエッチングにより除去する。これにより、記録媒体との対向面側からみたときに断面略台形状をなすＧＭＲ素子Ｍが得られる。
【００４５】
ＧＭＲ素子Ｍのトラック幅方向の両側には、フリー層１０の磁化方向を図示Ｘ方向に揃えるためのハードバイアス層１２とＧＭＲ素子Ｍに給電するための電極層１３とを順に形成する。ハードバイアス層１２は、例えばＣｏ−Ｐｔ合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金などにより、１００〜５００Åの膜厚で形成する。電極層１３は、例えばＣｒ、Ｗ、Ａｕ、Ｒｈ、α−Ｔａなどの導電材料により４００〜１５００Å程度の膜厚で形成する。不図示ではあるが、ハードバイアス層１２の直下には、ＣｒやＷ−Ｔｉ合金などからなるバイアス下地層が１５〜１００Å程度の膜厚で形成されていることが好ましい。
【００４６】
電極層１３及びキャップ層１１上には、アルミナなどの絶縁材料からなる上部ギャップ層１４が形成され、この上部ギャップ層１４上にＮｉＦｅ合金などの軟磁性材料からなる上部シールド層１５を形成する。以上により、図６に示すＧＭＲヘッドが完成する。
【００４７】
図７〜図１１は、本発明の第２実施形態による薄膜磁気ヘッド（ＧＭＲヘッド）の製造方法を示す模式断面図である。
【００４８】
第２実施形態は、反強磁性層を備えずに、ピン層自体の一軸異方性により磁化固定したいわゆる自己固定式のシングルスピンバルブ型薄膜磁気ヘッドを製造する方法である。自己固定式のＧＭＲヘッドは、１００〜２００Å程度の厚い反強磁性層を備えたＧＭＲヘッドに比べて分流損失が少なくなるため磁気検出出力が向上すること、及び、反強磁性層を備えない分だけシールド間隔を縮められるので高記録密度化に対応しやすい等の利点を有している。この第２実施形態により形成される薄膜磁気ヘッドは、上述した第１実施形態と実質的に同等の機能を有する構成要素を備えるので、該構成要素には図１に示す第１実施形態と同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４９】
先ず、基板１上に下部シールド層２と下部ギャップ層３を成膜する。次に、下部ギャップ層３上に、シード層４と第１ピン層６’を真空チャンバー内で順次成膜する。成膜にはスパッタ法を用いる。第１ピン層６’は、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金などの磁性材料で形成することができ、その磁歪定数λが正の値をとる。具体的に、例えばＣｏ９０Ｆｅ１０により形成する。第１ピン層６’の膜厚は、第１実施形態と同様、１０〜３０Å程度とする。
【００５０】
続いて、同一真空チャンバー内で、第１ピン層６’上にＲｕ層７（第１特定層）を成膜する。成膜にはスパッタ法を用いる。Ｒｕ層７は、ＲＫＫＹ的な伝導電子を介した間接交換相互作用により第１ピン層６’と後に形成される第２ピン層との間に反平行結合磁界を生じさせるため、例えば９Å程度の膜厚で形成する。
【００５１】
Ｒｕ層７までを成膜したら、上述の第１実施形態と同様に、同真空チャンバー内に純Ａｒガスを導入した後、スパッタが起こらない程度に低エネルギーのプラズマをＲｕ層界面７ａ（第１特定層界面）上に形成する（図２参照）。これにより、プラズマ粒子がＲｕ層界面７ａに衝突してＲｕ層界面７ａに存在するＲｕ原子を活性化し、原子再配列効果でＲｕ層界面７ａの表面粗さが低減される。プラズマ処理後は直ちに、同真空チャンバー内に、微量の酸素を流入する。すると、上述のプラズマ処理によりＲｕ層界面７ａが活性化されているため、Ｒｕ層界面７ａに酸素が吸着される（図３参照）。Ｒｕ層界面７ａに吸着された酸素はサーファクタントとして機能し、このＲｕ層界面７ａよりも上に積層形成される各層の界面平坦性及び組成の急峻性を改善させる。なお、プラズマ処理時の条件及び酸素フロー時の条件は第１実施形態と同様であるから、そちらを参照されたい。
【００５２】
続いて、同真空チャンバー内に純Ａｒガスを導入し、純Ａｒガス雰囲気中でＲｕ層７上に第２ピン層８’（Ｒｕ層７に対する第２特定層、Ｃｕ層９に対する第１特定層）を成膜する。成膜にはスパッタ法を用いる。第２ピン層８’は、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金などの磁性材料ですることができ、その磁歪定数λが正の値をとっている。この第２ピン層８’は、少なくとも界面がＣｏ、ＣｏＮｉ又はＣｏＮｉＦｅ合金等の酸化されにくい磁性材料で形成されている。具体的には、例えばＣｏ９０Ｆｅ１０とＣｏの積層膜、又はＣｏの単層膜により形成することができる。第２ピン層８’の膜厚は、１５Å〜３０Å程度であり、第１ピン層６’よりも厚く形成されている。この第２ピン層８’の磁化と第１ピン層６’の磁化は、Ｒｕ層７を介して反平行な状態に保持される。図７では、上述のプラズマ処理と酸素フローによる表面改質処理を施したＲｕ層界面７ａが太線で示されている。
【００５３】
第２ピン層８’を成膜したら、第１実施形態と同様に、同真空チャンバー内で、上述のＲｕ層界面７ａに施した表面改質処理を第２ピン層界面８ａ’（第１特定層界面）にも行なう。すなわち、純Ａｒガス雰囲気中で第２ピン層界面８ａ’にプラズマ処理を施した後、速やかに同真空チャンバー内に微量の酸素を流入し、活性化された第２ピン層界面８ａ’に酸素を吸着させる。図７では、表面改質処理を施した第２ピン層界面８ａが太線で示されている。なお、プラズマ処理時の条件及び酸素フロー時の条件は、第１実施形態と同様であるので、そちらを参照されたい。
【００５４】
続いて、同真空チャンバー内に純Ａｒガスを導入し、図７に示すように、純Ａｒガス雰囲気中でＣｕ層９（第２特定層）、フリー層１０及びキャップ層１１を連続成膜する。成膜にはスパッタ法を用いる。上述したようにＣｕ層９よりも下に位置する層界面には２回（Ｒｕ層界面７ａ及び第２ピン層界面８ａ’）の表面改質処理が施されているので、第２ピン層界面８ａ’上に成膜されたＣｕ層９は、その界面平坦性及び組成の急峻性が良好に確保されている。Ｃｕ層９の膜厚については後述する。
【００５５】
キャップ層１１まで成膜したら、図８に示すように、該キャップ層１１上に光学的なＧＭＲ素子面積（トラック幅寸法Ｔｗ及び高さ寸法ＭＲｈ）を定めるレジストを形成し、このレジストで覆われていないキャップ層１１からシード層４までの各層を例えばイオンミリングやエッチングにより除去する。これにより、記録媒体との対向面側からみたときに断面略台形状をなすＧＭＲ素子Ｍが得られる。
【００５６】
続いて、図９に示すように、上記レジストを残したままの状態でＧＭＲ素子Ｍのトラック幅方向の両側に、不図示のバイアス下地層とハードバイアス層１２と電極層１３とを順に形成した後、レジストをリフトオフにより形成する。電極層１３及びキャップ層１１上には、上部ギャップ層１４と上部シールド層１５を順に形成する。
【００５７】
ここまでの工程により、図１０に示すＧＭＲヘッド構造が完成する。このＧＭＲヘッド構造は、１枚の基板１上に複数形成されるものである。複数のＧＭＲヘッド構造が形成されている基板１を所定のダイシングラインに沿って切断することで、個々のＧＭＲヘッド（スライダ）が得られる。この切断工程では、ＧＭＲ素子Ｍ、ハードバイアス層１２及び電極層１３の、記録媒体との対向面側の端面Ｆを開放し、露出させる。端面Ｆは、例えば膜厚２０〜５０Å程度のダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる薄い保護層で覆ってもよい。
【００５８】
上述のようにＧＭＲ素子Ｍ、ハードバイアス層１２及び電極層１３の、記録媒体との対向面側の端面Ｆは開放端となっている。ＧＭＲ素子Ｍの上下に位置するギャップ層などからの応力は、元々は二次元的且つ等方的に加わっているが、端面Ｆが開放端とされることによりその対称性が崩れる。この結果、ＧＭＲ素子Ｍには、ハイト方向に平行な方向に一軸性の引張り応力が加えられている。上述したようにピン層（第１ピン層６’及び第２ピン層８’）は、磁歪定数λが正の値である磁性材料によって形成されているので、逆磁歪効果（磁気弾性異方性）により、ピン層の磁化方向はハイト方向に平行な一軸方向で安定化する。
【００５９】
上記切断工程後、あるいはスライダをロードビームに取り付けた後に、ハードバイアス層の着磁と、第１ピン層６’及び第２ピン層８’の磁化方向を固定するための工程を行なう。第１ピン層６’及び第２ピン層８’の磁化方向は、一方がハイト方向に固定され、他方がハイト方向に対して反平行方向に固定される。
【００６０】
以上の第２実施形態では、逆磁歪効果（磁気弾性異方性）を利用して第１ピン層６’及び第２ピン層８’の磁化固定を行なっているが、誘導磁気異方性を利用してピン層の磁化を固定することも可能である。具体的には、電極層までを形成した後に、第１ピン層及び第２ピン層にハイト方向へ磁場を印加しながらアニール処理を行なうことで、第１ピン層及び第２ピン層にハイト方向に平行な一軸異方性を付与することができる。
【００６１】
この第２実施形態において、シード層４と第１ピン層６’の間には、図１１に示すように、５Å以上５０Å以下の膜厚で形成された非磁性金属層１６を介在させてもよい。非磁性金属層１６は、ＰｔＭｎ合金、又はＸ−Ｍｎ合金（ただしＸは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｎｉ、Ｆｅのいずれか１種又は２種以上の元素である）により形成され、第１ピン層６’との界面で結晶不整合を生じさせ、この結晶構造の歪により第１ピン層６’の磁歪定数λを増大させる。第１ピン層６’の磁歪定数λが増大すれば、第１ピン層６’及び第２ピン層８’の磁化固定をより強固にでき、出力が増大すると共に出力の安定性及び対称性も向上する。
【００６２】
次に、図１２及び図１３を参照し、図６に示す本実施例と、第１比較例及び第２比較例とを比較して説明する。
【００６３】
本実施例と第１比較例及び第２比較例は、ＧＭＲ素子Ｍの層構成及び表面改質工程を施した界面位置（第１特定層界面）が同一である。具体的にＧＭＲ素子Ｍは、シード層４がＮｉＦｅＣｒ膜（５２Å）、反強磁性層５がＰｔＭｎ膜（１４０Å）、第１ピン層６がＣｏＦｅ膜（１６Å）、Ｒｕ層７が９Å、第２ピン層８がＣｏＦｅ膜（１７Å）とＣｏ膜（５Å）、Ｃｕ層９が１９Å、フリー層１０がＣｏＦｅ膜（１０Å）とＮｉＦｅ膜（４２Å）、及びキャップ層１１がＴａ膜（３０Å）により形成されていて、Ｒｕ層界面７ａ及び第２ピン層界面８ａに表面改質工程が施されている（クレーム対応のためＣｏ膜を加えた構成にしてあります）。
【００６４】
【実施例】
本実施例では、上述したようにＲｕ層７を成膜した後、純Ａｒ雰囲気中でプラズマ処理を施した後、速やかに酸素雰囲気中あるいは純Ａｒガスと微量酸素の混合ガス雰囲気中でＲｕ層界面７ａに酸素を吸着させている。酸素を吸着させたＲｕ層界面７ａ上には、純Ａｒ雰囲気中で第２ピン層を成膜する。成膜工程と表面改質工程（Ａｒプラズマ処理及び酸素フロー処理）は、同一の真空チャンバー内で連続して実施される。同様にして、第２ピン層界面８ａにも酸素を吸着させてある。
【００６５】
表面改質工程は、下記最適化条件で行なった。
2005038479.tif 000003
【００６６】
【第１比較例】
第１比較例では、Ｒｕ層７を成膜した後、純Ａｒガスと微量の酸素の混合ガス雰囲気でプラズマ処理を施して、Ｒｕ層界面７ａに酸素を吸着させている。酸素を吸着させたＲｕ層界面７ａ上には、純Ａｒガスと酸素の混合ガス雰囲気で第２ピン層８を成膜する。成膜工程と表面改質工程（Ａｒ／Ｏ２プラズマ処理）は、別の真空チャンバー内で実施される。同様にして、第２ピン層界面８ａにも酸素を吸着させてある。表面改質工程（Ａｒ／Ｏ２プラズマ処理）は、下記最適化条件で行なった。
高周波電力：１０Ｗ
酸素分圧：１．１７×１０−３Ｐａ
処理時間：２５秒
【００６７】
【第２比較例】
第２比較例では、Ａｒ雰囲気中でＲｕ層７を成膜した後、プラズマ処理を行なわずに、純Ａｒガスと微量の酸素による混合ガスを真空チャンバー内に流入することで、Ｒｕ界面７ａに酸素を物理的に吸着させている。酸素を吸着させたＲｕ界面７ａ上には、Ａｒ雰囲気中で第２ピン層８を成膜する。この成膜工程と表面改質工程（酸素フロー処理）は、同一の真空チャンバー内で実施される。同様にして、第２ピン層界面８ａにも酸素を吸着させてある。表面改質工程（酸素フロー処理））は、下記最適化条件で行なった。
酸素分圧：５．６９×１０−３Ｐａ
処理時間：１２０秒
【００６８】
以上の本実施例及び第１、第２比較例において、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒ（％）とカップリング磁界Ｈｉｎを測定した結果を表１に示す。
【００６９】
【表１】
2005038479.tif 000004
【００７０】
表１に示されるように本実施例では、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは第１比較例及び第２比較例と同程度であるが、カップリング磁界Ｈｉｎが第１比較例及び第２比較例よりも低減されていることがわかる。本実施例のカップリング磁界Ｈｉｎが第１比較例よりも低減されているのは、同一真空チャンバー内で表面改質工程と成膜工程とを連続して行なったことから、表面改質後の界面が不純物等により汚染されず、サーファクタント効果が十分に発揮されているためだと推測される。また第２比較例よりも低減されているのは、Ａｒプラズマ処理により界面が活性化され、第２比較例よりも多くの酸素が界面に吸着されたためだと推測される。
【００７１】
図１２は、カップリング磁界Ｈｉｎ（ｋＡ／ｍ）とＣｕ層９の膜厚（Å）の関係を示すグラフである。図１２を見ると、上述したように本実施例のほうが第１比較例及び第２比較例よりもカップリング磁界Ｈｉｎが小さくなっていて、同じ大きさのカップリング磁界Ｈｉｎを得る場合、本実施例のほうが第１比較例及び第２比較例よりもＣｕ層９の膜厚が薄くできることがわかる。カップリング磁界Ｈｉｎが小さい状態でＣｕ層９の膜厚を薄くできれば、ＧＭＲ効果に寄与しない電子（シャントロス）を低減することができ、図１３に示すように磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒが増大する。Ｃｕ層９の膜厚は、本実施例では１８〜１９Å程度とすることが好ましい。これに対し、第１比較例及び第２比較例では、Ｃｕ層９の膜厚を薄くするとカップリング磁界Ｈｉｎが増大し、これによりピン層（第１ピン層６、Ｒｕ層７及び第２ピン層８）とフリー層１０の磁化の反平行状態を得づらく、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒが逆に減少してしまう。
【００７２】
以上のように本実施形態では、純Ａｒプラズマ処理及び酸素フローによる表面改質工程と成膜工程とを同一の真空チャンバー内で連続して行なうので、酸素吸着させた界面が不純物や外気によって汚染されることなく、プラズマ処理による効果及び酸素によるサーファクタント効果が十分に発揮される。この結果、図７に示すように、従来の表面改質技術を用いてＧＭＲヘッドを形成した場合よりも、カップリング磁界Ｈｉｎを改善することができた。カップリング磁界Ｈｉｎが小さくなれば、Ｃｕ層９の膜厚をより薄くして磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを増大させることができる。
【００７３】
また本実施形態では、酸素を含まない純Ａｒガス雰囲気でプラズマ処理を行った後に酸素を真空チャンバー内に流入するので、プラズマによる反応生成物が生じず、チャンバー内の雰囲気が安定すると共に、ターゲットやチャンバー内がプラズマ反応生成物で汚染される虞がない。これにより、表面改質工程と次層の成膜工程とを同一の真空チャンバー内で実現可能になった。また表面改質工程と成膜工程とを同一の真空チャンバー内で行なうことにより、チャンバー間を移送する必要がなくなった分だけ、スループットの向上も図れる。
【００７４】
本実施形態では、Ｒｕ層界面７ａ及び第２ピン層界面８ａに表面改質工程を施してあるが、表面改質工程を施す界面位置は変更可能である。周知のように、一度吸着させたサーファクタント（本実施形態では酸素）はその吸着界面よりも上に何層か積層されてもある程度効果を持続できるので、Ｃｕ層９の下に位置する積層界面の少なくとも１つに対して表面改質工程を施せばよい。ただし、反強磁性層５は厚く備えられるので、反強磁性層５よりも上に位置する界面を表面改質することが好ましい。具体的には、第１ピン層６の界面、Ｒｕ層界面７ａ、第２ピン層界面８ａの少なくとも１つを表面改質する。いずれの界面に本実施形態による表面改質工程を施しても、Ｃｕ層９より上に積層形成される各層の界面平坦性及び組成の急峻性は向上することが確認されている。本実施形態のように、Ｃｕ層９の直下に位置する第２ピン層界面８ａと酸化されにくいＲｕ層界面７ａの２箇所に表面改質工程が施されていれば、より好ましい。
【００７５】
また本実施形態では、酸化されにくいＣｏ、ＣｏＮｉ又はＣｏＮｉＦｅ合金等の磁性材料からなる極薄の膜をＣｏＦｅ上に積層して第２ピン層８を形成しているので、第２ピン層界面８ａに表面改質工程を施しても該第２ピン層界面８ａに酸化層が生じにくく、第２ピン層８とＣｕ層９の分断による磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒの減少を抑えることができる。第２ピン層８は、少なくとも上面がＣｏ、ＣｏＮｉ又はＣｏＮｉＦｅ合金等の酸化しにくい磁性材料により形成されていればよく、単層膜であっても３層以上の多層膜であってもよい。
【００７６】
また本実施形態では、下から順に第１ピン層６、Ｒｕ層７、第２ピン層８、Ｃｕ層９及びフリー層１０が積層されたＧＭＲ素子Ｍを備えているが、本実施形態とは上下を逆にして、下から順にフリー層、Ｃｕ層（非磁性材料層）、第２ピン層、Ｒｕ層（非磁性中間層）及び第１ピン層の順番で積層されたＧＭＲ素子を備えていてもよい。下から順にフリー層、非磁性材料層、第２ピン層、非磁性中間層及び第１ピン層が積層されたＧＭＲ素子では、非磁性材料層よりも下に位置する層界面の少なくとも１以上に表面改質工程が施されていればよく、フリー層の上面に表面改質工程を施すことが実際的である。フリー層の上面に表面改質工程を施す場合、フリー層は、少なくとも上面が酸化されにくい磁性材料、例えばＣｏにより形成されていることが好ましい。またフリー層は、磁性膜による単層構造又は多層構造としても、下から順に第１フリー層、非磁性中間層、及び第２フリー層を積層した積層フェリ構造としてもよい。フリー層を積層フェリ構造とした場合、非磁性中間層をＲｕにより形成すれば、非磁性中間層の上面に表面改質工程を施すことができる。Ｒｕは酸化しにくい材料であるから、酸素雰囲気中あるいは純Ａｒガスと酸素の混合ガス雰囲気中における酸素濃度を増大させても非磁性中間層上面に酸化層が生じにくく、該非磁性中間層上面により多くの酸素を吸着させることができる。
【００７７】
以上では、シングルスピンバルブタイプのＧＭＲ素子Ｍを備えた薄膜磁気ヘッドを製造する実施形態について説明したが、本発明は、デュアルスピンバルブタイプのＧＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法にも、Ｃｕ層９の替わりに絶縁層を有するＴＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法にも適用可能である。
【００７８】
例えば本発明をデュアルスピンバルブ型薄膜磁気ヘッドに適用する場合は、図１４又は図１５に示すように、下から順に少なくとも下部ピン層１０２、下部非磁性材料層（Ｃｕ層）１０３、フリー層１０４、上部非磁性材料層（Ｃｕ層）１０５及び上部ピン層１０６を積層し、上部ピン層１０６よりも下に位置する層界面の少なくとも１以上に、プラズマ処理と酸素フロー処理による表面改質処理を施せばよい。但し、図１４に示すように下部ピン層１０２の直下位置に下部反強磁性層１０１を、上部ピン層１０６の直上位置に上部反強磁性層１０７をそれぞれ備えている場合には、下部反強磁性層１０１の上面から上部ピン層１０６よりも下に位置する層界面（下部反強磁性層上面、下部ピン層上面、下部非磁性材料層上面、フリー層上面、上部非磁性材料層上面）の少なくとも１以上にプラズマ処理と酸素フロー処理による表面改質処理を施す。このようなデュアルスピンバルブ型薄膜磁気ヘッドでは、より一層の高出力化及び高記録密度化を図るため、下部ピン層と上部ピン層を、例えば磁歪定数λが正の値をとる磁性材料によって形成し、さらに記録媒体との対向面側の端面を開放させることによって、自己固定式とすることが好ましい。図１５は、自己固定式の下部ピン層１０２’と上部ピン層１０６’を備えたデュアルスピンバルブ型薄膜磁気ヘッドの構造を示している。なお、図１４及び図１５において符号１００は下部ギャップ層であり、また下部ピン層１０２（１０２’）、フリー層１０４及び上部ピン層１０６（１０６’）は、積層フェリ構造であってもよい。
【００７９】
また本実施形態は、再生用薄膜磁気ヘッドの製造方法のみでなく、この再生用薄膜磁気ヘッド上にさらに記録用のインダクティブヘッドを積層した録再用薄膜磁気ヘッドの製造方法にも適用可能である。
【００８０】
さらに本実施形態は、平行通電型のＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｉｎ  ｔｈｅ  Ｐｌａｎｅ）薄膜磁気ヘッドにも、垂直型のＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｐｌａｎｅ）薄膜磁気ヘッドにも適用可能である。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によれば、純Ａｒプラズマ処理及び酸素フロー処理による表面改質工程と成膜工程とを同一の真空チャンバー内で連続して行なうので、表面改質工程により活性化され且つ酸素吸着された界面が不純物や外気によって汚染されたり、上記界面に吸着された酸素が脱着したりすることがなく、酸素によるサーファクタント効果を十分に発揮させることができる。この表面改質工程を施した界面上に積層形成される各層は、界面平行方向に平坦となり、且つ界面垂直方向に組成が急峻となる。この結果、従来の表面改質技術を用いた場合よりもカップリング磁界Ｈｉｎが改善され、非磁性材料層（Ｃｕ層）を薄膜化することにより磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒをより増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による薄膜磁気ヘッド（ＧＭＲヘッド）の製造方法の一工程を示す模式断面図である。
【図２】図１に示す工程の次工程を示す模式断面図である。
【図３】図２に示す工程の次工程を示す模式断面図である。
【図４】図３に示す工程の次工程を示す模式断面図である。
【図５】図４に示す工程の次工程を示す模式断面図である。
【図６】図５に示す工程の次工程を示す模式断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による薄膜磁気ヘッド（ＧＭＲヘッド）の製造方法の一工程を示す模式断面図である。
【図８】図７に示す工程の次工程を示す模式断面図である。
【図９】図８に示す工程の次工程を示す模式断面図である。
【図１０】図９に示す工程の次工程を示す模式断面図である。
【図１１】図７に示すシード層と第１ピン層との間に非磁性金属層を介在させた薄膜磁気ヘッドを示す模式断面図である。
【図１２】カップリング磁界ＨｉｎとＣｕ層厚の関係を示すグラフである。
【図１３】磁気抵抗変化率ΔＲ／ＲとＣｕ層厚の関係を示すグラフである。
【図１４】ピン層の磁化方向を固定するための反強磁性層を備えたデュアルスピンバルブ型薄膜磁気ヘッドの構造を示す断面図である。
【図１５】自己固定式の上部ピン層及び下部ピン層を備えたデュアルスピンバルブ型薄膜磁気ヘッドの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１    基板
２    下部シールド層
３    下部ギャップ層
４    シード層
５    反強磁性層
６    第１ピン層
７    Ｒｕ層（第１特定層）
７ａ  Ｒｕ層界面（第１特定層界面）
８    第２ピン層（Ｒｕ層に対する第２特定層、Ｃｕ層に対する第１特定層）
８ａ  第２ピン層界面（第１特定層界面）
９    Ｃｕ層（第２特定層）
１０    フリー層
１１    キャップ層
１２    ハードバイアス層
１３    電極層
１４    上部ギャップ層
１５    上部シールド層
【図１】
2005038479.tif 000005
【図２】
2005038479.tif 000006
【図３】
2005038479.tif 000007
【図４】
2005038479.tif 000008
【図５】
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【図６】
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【図７】
2005038479.tif 000011
【図８】
2005038479.tif 000012
【図９】
2005038479.tif 000013
【図１０】
2005038479.tif 000014
【図１１】
2005038479.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
2005038479.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
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