(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．３ｎｍ未満の厚みのコバルト鉄（ＣｏＦｅ）層および３．０ｎｍ以上４．０ｎｍ以下の範囲内の厚みのニッケル鉄（ＮｉＦｅ）層を含むフリー層と、高導電性の銅（Ｃｕ）よりなる高導電層と、鏡面反射層と、保護層とを有するスピンバルブ構造を形成する第１の工程と、
ウェットエッチングによって、前記スピンバルブ構造のうちの前記保護層を除去することにより、前記鏡面反射層を露出させる第２の工程と、
前記鏡面反射層の露出面上に、導電リードを形成するためのフォトレジストリフトオフパターンを形成する第３の工程と、
四フッ化炭素（ＣＦ4 ）を用いたリアクティブイオンエッチングによって、前記鏡面反射層のうち、前記フォトレジストリフトオフパターンにより被覆されていない部分を除去することにより、エッチングストップ層として機能する前記高導電層を露出させる第４の工程と、
スパッタエッチングによって、前記高導電層の露出部を除去すると共に、前記フリー層のうちの前記ニッケル鉄層を所定の深さまで部分的に除去する第５の工程と、
前記フリー層のうち、前記ニッケル鉄層が除去された部分に、そのニッケル鉄層の除去厚さよりも大きな厚さとなるようにニッケル鉄またはコバルト鉄よりなる強磁性層を形成することにより、前記フリー層を復元する第６の工程と、
前記フリー層のうち、前記強磁性層が形成されることにより復元された部分上に、バイアス層を形成する第７の工程と、
前記バイアス層上に、導電材層を形成する第８の工程と、
前記フォトレジストリフトオフパターンを除去することにより、前記導電リードを形成する第９の工程と、
全体をアニールする第１０の工程と
を含むことを特徴とする再生ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程において、
タンタル（Ｔａ）または酸化タンタル（ＴａＯ）を用いて前記鏡面反射層を形成する
ことを特徴とする請求項１記載の再生ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記第７の工程において、
マンガン白金（ＭｎＰｔ），イリジウムマンガン（ＩｒＭｎ），マンガンニッケル（ＭｎＮｉ）およびマンガン白金パラジウム（ＭｎＰｔＰｄ）からなる群のうちの一つを用いて、交換バイアス層として機能するように、前記バイアス層を形成する
ことを特徴とする請求項１記載の再生ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記第７の工程において、
７．０ｎｍ以上２０．０ｎｍ以下の範囲内の厚みとなるように、前記バイアス層を形成する
ことを特徴とする請求項１記載の再生ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記第８の工程において、
タンタル／金（Ａｕ）／タンタルおよびクロム（Ｃｒ）／ロジウム（Ｒｈ）／クロムからなる群のうちの一つを用いて、３０．０ｎｍ以上４０．０ｎｍ以下の範囲内の厚みとなるように、前記導電材層を形成する
ことを特徴とする請求項１記載の再生ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記第１０の工程は、
８ｋＡ／ｍ以上１６ｋＡ／ｍ以下の範囲内の縦方向磁界中において、２５０℃以上２８０℃以下の範囲内の温度で、２時間以上５時間以下の範囲内に渡ってアニールする工程を含む
ことを特徴とする請求項１記載の再生ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、磁気抵抗効果を利用した再生ヘッドを備える磁気ディスクシステム用ヘッドに係り、特に、スピンバルブ構造を含む再生ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive ）に搭載される薄膜磁気ヘッドなどの磁気ディスクシステム用記録・再生ヘッドがめざましい進歩を遂げている。特に、薄膜磁気ヘッドの構成は、単一のデバイス（記録兼再生ヘッド）により記録および再生の双方の機能を実行する態様から、記録および再生の機能をそれぞれ異なるデバイス（記録ヘッドまたは再生ヘッド）により別個に独立して実行する態様へと移行している。
【０００３】
図５は、従来の薄膜磁気ヘッドにおける要部構成の一例を表すものである。なお、図５では、薄膜磁気ヘッドのうち、記録媒体１５と対向する側と反対側の部分の図示を省略している。この薄膜磁気ヘッドは、再生用の磁気抵抗効果（ＭＲ；magneto-resistive）素子２０と、このＭＲ素子２０を周囲から磁気的に分離する下部シールド層１１および上部シールド層兼上部磁極（以下、単に「下部磁極」という。）１２とを含んで構成された再生ヘッド部と、下部磁極１２と、この下部磁極１２に対向配置された上部磁極１３と、下部磁極１２と上部磁極１３との間に図示しない絶縁層を介して埋設された渦巻状の巻線構造を有するコイル１４とを含んで構成された記録ヘッド部とを備えている。なお、図５では、コイル１４のうち、２個の巻線のみを図示している。下部磁極１２および上部磁極１３のうち、記録媒体１５と対向する側におけるそれぞれの一端部はギャップ１６を介して隔てられ、互いに同一の微小幅を有し、一方、記録媒体１５と対向する側と反対側におけるそれぞれの他端部（図示せず）は互いに連結されている。コイル１４により発生した磁束は、下部磁極１２および上部磁極１３の内部を伝播して記録媒体１５に近い側に到達し、ギャップ１６近傍において記録用の磁束として外部に放出される。この記録用の磁束により、記録媒体１５の表面が順次磁化され、情報が記録される。
【０００４】
ＭＲ素子２０は、例えば、薄膜が積層された構成をなしており、磁界中の物質（以下、単に「磁化物質」という）の抵抗変化を検出することにより再生機能を実行する。すなわち、多くの磁性材料は、外部磁界により容易に磁化可能な所定の方向性（容易軸）を有し、異方性を示す。容易軸に対して直交する方向に物質が磁化されると、抵抗の増加現象として磁気抵抗効果が生じる。一方、容易軸と平行に磁化されると、磁気抵抗効果が消失する。これにより、抵抗変化を通じて、磁化物質の磁化方向を変化させることとなる磁界（ディスクに書き込まれた磁気信号等）を検出することが可能となる。以下では、上記した異方性に伴う抵抗の最大増加量を「ＡＭＲ（異方性磁気抵抗；Anisotropic Magneto-Resistance）」と呼ぶこととする。
【０００５】
磁気抵抗効果は、例えば、「スピンバルブ」と呼ばれる構造をＭＲ素子２０に適用することにより顕著に向上する。スピンバルブ構造では、磁化物質全体の磁化方向に対して、その磁化物質中における電子自身のスピンに起因する磁気ベクトルが平行（方向が反対の場合を除く）になると、結晶格子により電子が極めて散乱されにくくなるという現象を利用している。スピンバルブ構造を適用したＭＲ素子２０における抵抗の最大増加量は、上記したＡＭＲに対して、「ＧＭＲ（巨大磁気抵抗；Giant Magneto-Resistance）」と呼ばれている。
【０００６】
図６は、従来のスピンバルブ構造の断面構成の一例を表すものである。このＭＲ素子２０は、例えば、基体２１上に、シード層２２，ピンニング層２３，ピンド層２４，スペーサ層２５，フリー層２６，保護層２７がこの順に積層された構成をなしている。ピンニング層２３はピンド層２４の磁化方向を固定するものであり、フリー層２６は外部磁界により磁化方向が自由に変化可能である。ピンニング層２３，ピンド層２４，スペーサ層２５，フリー層２６は、それぞれ反強磁性材料（ＡＦＭ；Antiferromagnetic Material），磁性材料，非磁性材料，磁性材料により構成されている。スペーサ層２５の厚みは、例えば、ピンド層２４とフリー層２６とを互いに交換結合が生じない程度（原子レベルにおいて互いの磁気特性に影響を及ぼし合わない程度）に離間させ、かつピンド層２４とフリー層２６との間の距離が伝導電子の平均自由行程以内となるような厚みになっている。例えば、磁化方向が互いに反対になるように磁化されたピンド層２４およびフリー層２６の内部を磁化方向（図中の矢印２８の方向）に沿って電流が流れるとすると、ピンド層２４およびフリー層２６の内部を流れる半数の電子が散乱現象に寄与し、残りの半数の電子は散乱現象に寄与しないこととなる。そして、散乱現象に寄与しない電子のみが、高い確率でピンド層２４からフリー層２６（またはフリー層２６からピンド層２４）へ移行可能な平均自由行程を有することとなる。しかしながら、これらの電子は、一旦移動方向を変えると直ちに散乱現象に寄与し、移動方向が元の方向に戻らなくなってしまい、結果として全体として抵抗が大きく増加することとなる。
【０００７】
スピンバルブ構造では、例えば、ピンド層２４の磁化方向が固定される。ピンド層２４の磁化方向を固定する際には、主に、成膜処理およびアニール処理によりピンニング層２３上にピンド層２４を形成したのち、反強磁性材料よりなるピンニング層２３によりピンド層２４を磁化する。フリー層２６の磁化方向は、例えば磁気ディスクなどの記録媒体１５の表面のビットに起因して生じる磁界により、容易に変化可能となっている。
【０００８】
図６に示したスピンバルブ構造は、特に、ピンニング層２３がフリー層２６よりも基体２１に近い側（図中の下側）に位置している構成に基づき、「ボトムスピンバルブ構造」と呼ばれる。これに対して、基体２１，シード層２２，フリー層２６，スペーサ層２５，ピンド層２４，ピンニング層２３，保護層２７がこの順に積層され、ピンニング層２３がフリー層２６よりも基体２１から遠い側に位置する構成は「トップスピンバルブ構造」と呼ばれる。
【０００９】
３０Ｇｂ／ｉｎｃｈ2 以上の高密度記録に適用可能な高出力の再生ヘッドを得るためには、ＭＲ比を改善するだけでなく、フリー層２６を極薄化することも有効である。一般に、ＭＲ素子２０などの磁気抵抗効果デバイスに特有の応答曲線では、感度は磁界の付与に応じて増加したのち一定となり、そののち大きな磁界が付与されてもゼロまで減少してしまう。このことから、最も高感度な領域、すなわち応答曲線中の直線領域においてＭＲセンサが継続的に駆動することとなるように、ＭＲセンサにバイアスを印加する必要がある。しかしながら、フリー層２６の厚みが小さくなるにつれて、バイアス印加位置を高精度に制御したり、高ＧＭＲ比や軟質な磁気特性を確保することが困難になる。シンセティック反強磁性（ＳｙＡＦ；Synthetic Antiferromagnetic）材よりなるピンド層を用いれば、その静磁界が減少することが知られているが、センス電流磁界によりバイアス印加位置が大きくシフトした場合には、フリー層２６の極薄化に起因して、上記した一連の問題が依然として残ることとなる。この問題を解決するために発明されたのが、スピンフィルタースピンバルブ（ＳＦＳＶ；Spin Filter Spin Valve）構造である。
【００１０】
このＳＦＳＶ構造では、例えば、非磁性の銅などよりなるスペーサ層と高導電層（ＨＣＬ；High-conductance-layer）との間にフリー層が配設される。これにより、ＳＦＳＶ構造では、センス電流の流路の中心がフリー層に近い側にシフトすることによりセンス電流磁界が小さくなり、このセンス電流磁界によりバイアス印加位置が僅かしかシフトしなくなるため、バイアス印加位置を十分に制御することが可能になる。したがって、ＳＦＳＶ構造では、スピンアップ電子とスピンダウン電子との間の平均自由行程差が維持されつつ、高導電層によりスピンアップ電子の平均自由行程が改善されるため、フリー層が極めて薄い場合においても高ＧＭＲ比が確保される。
【００１１】
上記したように、ＧＭＲヘッドに適用されるスピンバルブ構造には、トップスピンバルブ構造およびボトムスピンバルブ構造の２種類がある。いずれの構造においても、ＧＭＲセンサトラックは縦方向バイアス層により生じ、ＧＭＲセンサはその表面と平行な方向に永久的に磁化される。これは、フリー層中に多数の磁区が発生しないようにするためである。ボトムスピンバルブ構造については、連続的な接合ハードバイアスにより縦方向バイアスを発生させるのが一般的であるが、この接合ハードバイアスを利用する際には、ＭＲセンサの端部においてデッドゾーンが生じるという問題がある。これに対して、連続的なスペーサ交換バイアスにより生じたＡＭＲセンサトラックでは、デッドゾーンが生じない。このことは、超高密度記録の実現に係るトラック幅の極狭化について、極めて重要である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の再生ヘッドでは、ＧＭＲ素子にスピンバルブ構造を適用したにも関わらず、高密度記録化に伴いヘッド特性を十分に向上させることが困難であるという問題があった。
【００１３】
なお、本発明の目的と同様の目的に係る先願文献を調査したところ、いくつか興味深い文献が発見された。例えば、米国特許第５６３７２３５号では、Kim 等により、保護層を備えたスピンバルブ構造について開示されている。また、米国特許第５８９６２５２号では、Kanai 等により、コバルト鉄層およびニッケル鉄層よりなるフリー層を備えたスピンバル部構造について開示されている。さらに、米国特許第５６４８８８５号では、Nishioka等により、コバルト鉄よりなるフリー層を備えたスピンバル部構造について開示されている。
【００１４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ヘッド特性を十分に向上させることが可能な再生ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の再生ヘッドの製造方法は、０．３ｎｍ未満の厚みのコバルト鉄層および３．０ｎｍ以上４．０ｎｍ以下の範囲内の厚みのニッケル鉄層を含むフリー層と、高導電性の銅よりなる高導電層と、鏡面反射層と、保護層とを有するスピンバルブ構造を形成する第１の工程と、ウェットエッチングによって、スピンバルブ構造のうちの保護層を除去することにより、鏡面反射層を露出させる第２の工程と、鏡面反射層の露出面上に、導電リードを形成するためのフォトレジストリフトオフパターンを形成する第３の工程と、四フッ化炭素を用いたリアクティブイオンエッチングによって、鏡面反射層のうち、フォトレジストリフトオフパターンにより被覆されていない部分を除去することにより、エッチングストップ層として機能する高導電層を露出させる第４の工程と、スパッタエッチングによって、高導電層の露出部を除去すると共に、フリー層のうちのニッケル鉄層を所定の深さまで部分的に除去する第５の工程と、フリー層のうち、ニッケル鉄層が除去された部分に、そのニッケル鉄層の除去厚さよりも大きな厚さとなるようにニッケル鉄またはコバルト鉄よりなる強磁性層を形成することにより、フリー層を復元する第６の工程と、フリー層のうち、強磁性層が形成されることにより復元された部分上に、バイアス層を形成する第７の工程と、バイアス層上に、導電材層を形成する第８の工程と、フォトレジストリフトオフパターンを除去することにより、導電リードを形成する第９の工程と、全体をアニールする第１０の工程とを含むようにしたものである。
【００２２】
本発明の再生ヘッドの製造方法では、まず、０．３ｎｍ未満の厚みのコバルト鉄層および３．０ｎｍ以上４．０ｎｍ以下の範囲内の厚みのニッケル鉄層を含むフリー層と、高導電性の銅よりなる高導電層と、鏡面反射層と、保護層とを有するスピンバルブ構造が形成される。続いて、ウェットエッチングによって保護層が除去されることにより鏡面反射層が露出したのち、鏡面反射層の露出面上に、導電リードを形成するためのフォトレジストリフトオフパターンが形成される。続いて、四フッ化炭素を用いたリアクティブイオンエッチングによって、鏡面反射層のうち、フォトレジストリフトオフパターンにより被覆されていない部分が全て除去されることにより、エッチングストップ層として機能する高導電層が露出する。続いて、スパッタエッチングによって、高導電層の露出部の全てが除去されると共に、フリー層のうちのニッケル鉄層が所定の深さまで部分的に除去されたのち、フリー層のうち、ニッケル鉄層が除去された部分に、そのニッケル鉄層の除去厚さよりも大きな厚さとなるように強磁性層が形成されることにより、フリー層が復元される。続いて、フリー層のうち、強磁性層が形成されることにより復元された部分上にバイアス層が形成されたのち、バイアス層上に導電材層が形成される。最後に、フォトレジストが除去されることにより導電リードが形成されたのち、全体がアニールされることにより再生ヘッド製造される。
【００３１】
本発明の再生ヘッドの製造方法では、第１の工程において、タンタルまたは酸化タンタルを用いて鏡面反射層を形成してもよい。
【００３２】
また、本発明の再生ヘッドの製造方法では、第７の工程において、マンガン白金，イリジウムマンガン，マンガンニッケルおよびマンガン白金パラジウムからなる群のうちの一つを用いて、交換バイアス層として機能するようにバイアス層を形成してもよい。この場合には、７．０ｎｍ以上２０．０ｎｍ以下の範囲内の厚みとなるようにバイアス層を形成してもよい。
【００３３】
また、本発明の再生ヘッドの製造方法では、第８の工程において、タンタル／金／タンタルおよびクロム／ロジウム／クロムからなる群のうちの一つを用いて、３０．０ｎｍ以上４０．０ｎｍ以下の範囲内の厚みとなるように導電材層を形成してもよい。
【００３４】
また、本発明の再生ヘッドの製造方法では、第１０の工程が、８ｋＡ／ｍ以上１６ｋＡ／ｍ以下の範囲内の縦方向磁界中において、２５０℃以上２８０℃以下の範囲内の温度で２時間以上５時間以下の範囲内に渡ってアニールする工程を含むようにしてもよい。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
【００４３】
＜スピンバルブ構造の形成方法＞
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る再生ヘッドの製造方法うち、この再生ヘッドの一構成要素をなすスピンバルブ構造の形成方法について説明する。図１は、本実施の形態に係るスピンバルブ構造の形成方法を説明するためのものであり、完成したスピンバルブ構造の断面構成を示している。図１に示した構成要素のうち、上記「従来の技術」の項（図６参照）において説明した従来のスピンバルブ構造の構成要素と同一の部分には、同一の符号を付している。
【００４４】
このスピンバルブ構造は、ピンニング層がフリー層よりも基体に近い側に位置する鏡面反射型のボトムスピンバルブ構造であり、再生ヘッド（ＭＲ素子）に適用可能なものである。なお、本発明のスピンバルブ構造および再生ヘッドは、以下で説明するスピンバルブ構造の形成方法および再生ヘッドの製造方法によりそれぞれ具現化されるので、以下併せて説明する。本実施の形態に係るスピンバルブ構造や再生ヘッドの構成等について以下で説明する以外の点は、例えば上記「従来の技術」の項において説明した場合と同様である。
【００４５】
このボトムスピンバルブ構造を形成する際には、まず、例えばアルティック（Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ）よりなる基体２１を準備したのち、この基体２１上に、例えばニッケルクロム（ＮｉＣｒ）やニッケル鉄クロム（ＮｉＦｅＣｒ）よりなるシード層２２を形成する。このシード層２２は、磁気抵抗効果を高めるためのものである。
【００４６】
続いて、シード層２２上に、例えばマンガン白金（ＭｎＰｔ），イリジウムマンガン（ＩｒＭｎ），マンガンニッケル（ＭｎＮｉ），マンガン白金パラジウム（ＭｎＰｔＰｄ）からなる群のうちの一つよりなるピンニング層３３を約７．０ｎｍ〜２０．０ｎｍ，好ましくは約１０．０ｎｍ〜２０．０ｎｍの厚みで形成する。
【００４７】
続いて、ピンニング層３３上に、例えば約１．２ｎｍ〜２．５ｎｍの厚みの第１のコバルト鉄（ＣｏＦｅ）層と、約０．６ｎｍ〜０．９ｎｍの厚みのルテニウム（Ｒｕ）層と、約１．２ｎｍ〜２．５ｎｍの厚みの第２のコバルト鉄層とをこの順に積層することにより、シンセティック反強磁性ピンド層（以下、単に「ピンド層」という）３４を形成する。このピンド層３４を形成する際には、例えば、例えば第１のコバルト鉄層と第２のコバルト鉄層との厚みの差が、約０．２ｎｍ〜約１．０ｎｍとなるようにするのが好ましい。
【００４８】
続いて、ピンド層３４上に、例えば銅（Ｃｕ）などの非磁性材料よりなるスペーサ層２５を約１．８ｎｍ〜２．５ｎｍの厚みで形成する。
【００４９】
続いて、スペーサ層２５上に、例えば約０．３ｎｍ〜１．５ｎｍ，好ましくは約１．０ｎｍ未満の厚みのコバルト鉄層と、約１．０ｎｍ〜３．５ｎｍ，好ましくは約１．０ｎｍ〜３．０ｎｍの厚みのニッケル鉄（ＮｉＦｅ）層とをこの順に積層させることにより、フリー層３５を形成する。なお、フリー層３５を形成する際には、例えば、コバルト鉄層の厚みを約０．３ｎｍ未満とし、ニッケル鉄層の厚みを約３．０ｎｍ〜４．０ｎｍとするようにしてもよいし、あるいは上記したコバルト鉄層の代わりに、コバルト鉄／ニッケル鉄の複合層を用いるようにしてもよい。
【００５０】
続いて、フリー層３５上に、例えば銅などの高導電材料よりなる高導電層３６を約０．５ｎｍ〜１．５ｎｍの厚みで形成する。
【００５１】
続いて、高導電層３６上にタンタル層（非酸化物）を形成したのち、このタンタル層をプラズマ酸化法によって灰化（酸化）することにより、酸化タンタルよりなる鏡面反射層３７を約１．０ｎｍ〜３．０ｎｍ，好ましくは約１．５ｎｍ〜３．０ｎｍ，より好ましくは約２．０ｎｍ〜３．０ｎｍの厚みで形成する。なお、鏡面反射層３７を形成する際には、例えば上記した酸化タンタルの代わりにタンタル（非酸化物）を用いて、約１．０ｎｍ〜２．０ｎｍ，好ましくは約１．０ｎｍ〜１．５ｎｍの厚みとなるようにしてもよい。
【００５２】
続いて、鏡面反射層３７上に、例えば酸化アルミニウムよりなる保護層３８を約１０．０ｎｍ〜３０．０ｎｍの厚みで形成する。
【００５３】
最後に、例えば約４００ｋＡ／ｍ（５０００Ｏｅ）〜８００ｋＡ／ｍ（１００００Ｏｅ），好ましくは約４８０ｋＡ／ｍ（６０００Ｏｅ）〜８００ｋＡ／ｍ（１００００Ｏｅ）の横方向磁界中において、約２５０℃〜２８０℃の温度で全体に約５時間〜１０時間に渡ってアニール処理を施すことにより、ボトムスピンバルブ構造が完成する。
【００５４】
＜再生ヘッドの製造方法＞
次に、図２〜図４を参照して、図１に示したボトムスピンバルブ構造を用いた再生ヘッドの製造方法について説明する。図２および図３は本実施の形態に係る再生ヘッドの要部の製造方法を説明するためのものであり、いずれも図１に対応している。図４は、図３に示した断面構成に対応する平面構成を表すものである。なお、図３では、図４中のIII−III線に沿った断面構成を示している。
【００５５】
この再生ヘッドの要部を製造する際には、図１に示したボトムスピンバルブ構造を準備したのち、まず、全体にウェットエッチングを施して保護層３８を除去し、鏡面反射層３７を露出させる。
【００５６】
続いて、鏡面反射層３７の露出面上に、フォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成したのち、このフォトレジスト膜を高精度のフォトリソグラフィ処理によってパターニングすることにより、図２に示したように、マスク４０を選択的に形成する。このマスク４０は、主に、後工程においてリフトオフ処理を行うために用いられるものである。マスク４０を形成する際には、例えば、ウェットエッチングに用いたエッチング液に可溶な下層マスク４０Ａおよび不溶な上層マスク４０Ｂを含むようにすると共に、ボトムスピンバルブ構造のうち、後工程において一対の導電リード５０（バイアス層４１および導電材層４２）が形成されることとなる領域（リードエリアＬＡ）以外の領域をマスク４０が覆うこととなるように、フォトレジスト膜をパターニングする。ここで、マスク４０が本発明における「フォトレジストリフトオフパターン」の一具体例に対応する。
【００５７】
続いて、マスク４０を利用し、例えば四フッ化炭素（ＣＦ4 ）を用いて全体にリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ；Reactive Ion Etching）を施し、鏡面反射層３７のうち、マスク４０により覆われていない部分を選択的に掘り下げることにより、高導電層３６を露出させる。このとき、高導電層３６は、ＲＩＥによるエッチング処理をストップさせるストップ層として機能する。
【００５８】
続いて、全体にスパッタエッチングを施し、マスク４０により覆われていない領域において高導電層３６を選択的に掘り下げると共に、引き続きフリー層３５を所定の深さまで掘り下げる。この「所定の深さ」とは、例えば、フリー層３５を構成するコバルト鉄層（下層）およびニッケル鉄層（上層）のうち、ニッケル鉄層の途中まで部分的に掘り下げられるような深さである。
【００５９】
続いて、フリー層３５のうち、前工程のエッチング処理（スパッタエッチング）により除去された部分に、例えばニッケル鉄やコバルト鉄などよりなる強磁性材層を形成することにより、ほぼエッチング工程前の状態となるようにフリー層３５を復元する。このとき、例えば、復元時における形成厚みむらを考慮して、エッチング処理による除去厚みよりも復元厚みが若干大きくなるようにするのが好ましい。
【００６０】
続いて、図２に示したように、全体に、例えばマンガン白金を用いて、交換バイアス層（以下、単に「バイアス層」という）４１を約７．０ｎｍ〜２０．０ｎｍ，好ましくは約１０．０ｎｍ〜１５．０ｎｍの厚みで形成する。このバイアス層４１は、フリー層３５のうちの復元部分上およびマスク４０上の双方に形成される。なお、バイアス層４１の形成材料としては、例えば、上記したマンガン白金の代わりに、イリジウムマンガン，マンガンニッケル，マンガン白金パラジウムなどを用いるようにしてもよい。
【００６１】
続いて、図２に示したように、全体に、例えばタンタル／金（Ａｕ）／タンタルの積層構成よりなる導電材層４２を約３０．０ｎｍ〜４０．０ｎｍの厚みで形成する。なお、導電材層４２の積層構成は、例えば、上記したタンタル／金／タンタルの代わりに、クロム（Ｃｒ）／ロジウム（Ｒｈ）／クロムとしてもよい。
【００６２】
続いて、マスク４０を、その上方に設けられたバイアス層４１および導電材層４２と共に除去する（リフトオフ処理）。これにより、図３および図４に示したように、リードエリアＬＡにのみバイアス層４１および導電材層４２が残存することとなり、これらのバイアス層４１および導電材層４２により導電リード５０が構成される。
【００６３】
最後に、例えば約８ｋＡ／ｍ（１００Ｏｅ）〜１６ｋＡ／ｍ（２００Ｏｅ）の縦方向磁界中において、約２５０℃〜２８０℃の温度で全体に約２時間〜５時間に渡ってアニール処理を施すことにより、再生ヘッドの要部が完成する。
【００６４】
＜再生ヘッドの動作＞
次に、図３および図４を参照して、再生ヘッドの動作について簡単に説明する。この再生ヘッドでは、一対の導電リード５０に連続的にバイアスが付与されると、これに応じてスピンバルブ構造に縦方向バイアスが印加される。これにより、スピンバルブ構造においてＧＭＲ効果が発生し、記録媒体に記録された信号磁界が検出されることにより、情報の再生が行われる。
【００６５】
＜スピンバルブ構造に関する実験結果＞
次に、本実施の形態に係るボトムスピンバルブ構造に関する実験結果について説明する。なお、実験を行う際には、本実施の形態に対する比較例として、ＮｉＣｒ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ＋ＣｏＦｅ／（フリー層）／Ｃｕ／ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅ／ＭｎＰｔ／ＮｉＣｒの構成よりなるトップスピンフィルター−シンセティック反強磁性スピンバルブ構造（以下、単に「ＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造」という。；各層の厚みは本実施の形態と同様）を形成し、これについても同様に評価を行った。
【００６６】
表１は、ＳＦＳＶ構造の磁気特性を表す実験結果であり、「Ｂs 」は磁気モーメント，「Ｈc （Ａ／ｍ）」はフリー層の保持力，「Ｈk （Ａ／ｍ）」は異方性磁界，「Ｒs （Ω／□）」はシート抵抗，「Ｄｒ／ｒ（％）」はＧＭＲ比，「ＨHA（Ａ／ｍ）」はフリー層の磁化方向を困難軸（ＨＡ；Hard Axis ）に近づけるために要する磁界をそれぞれ示している。表中のＳ１１はＮｉＣｒ（５．５ｎｍ厚）／Ｃｕ（１．５ｎｍ厚）／ＮｉＦｅ（３．４ｎｍ厚）−ＣｏＦｅ（０．３ｎｍ厚）／Ｃｕ（２．０ｎｍ厚）／ＮｉＣｒ（５．０ｎｍ厚）の構成よりなるトップＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造，Ｓ１２はＮｉＣｒ（５．５ｎｍ厚）／Ｃｕ（２．０ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（０．３ｎｍ厚）−ＮｉＦｅ（３．４ｎｍ厚）／Ｃｕ（１．５ｎｍ厚）／ＴａＯ／Ａｌ2Ｏ3の構成よりなるフリー層を備えたボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造をそれぞれ表している。
【００６７】
これらのトップＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ１１およびボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ１２の形成手順は以下の通りである。すなわち、各積層構造を形成したのち、これらに約４８０ｋＡ／ｍ（６０００Ｏｅ）の横方向磁界中において約２８０℃で約５時間だけアニール処理を施すことにより、ピンド層の磁化方向を固定した。続いて、ウェットエッチングを用いて酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）よりなる保護層を除去したのち、さらに、各積層構造に約８ｋＡ／ｍ（１００Ｏｅ）の低磁界中において約２５０℃で約５時間アニール処理を施すことにより、フリー層の磁化方向がリセットされ、ＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ１１，Ｓ１２が得られた。
【００６８】
【表１】
0004402326.tif 000002
【００６９】
表１に示した結果から、ボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ１２では、トップＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ１１と比較して保持力（Ｈc ）や異方性磁界（Ｈk ）が小さくなり、より軟質な磁気特性を示した。フリー層の磁化方向を困難軸（ＨＡ）に近づけるためには、トップＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ１１について約７２０Ａ／ｍ（９Ｏｅ），ボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ１２について約３２０Ａ／ｍ（４Ｏｅ）の縦方向磁界をそれぞれ要した。
【００７０】
表２は、ＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造の磁気動作特性を表す実験結果であり、「Ｈe （Ａ／ｍ）」は層間結合磁界，「Ｄｒ（Ω／□）」はＧＭＲ効果に基づく抵抗変化（出力強度），「ＦＯＭ（Figure-of-merit ）」は磁気モーメント（Ｂｓ），シート抵抗（Ｒs ），ＧＭＲ比（Ｄｒ／ｒ）等の一連のパラメータに基づいて算出した示性数をそれぞれ示している。表中のＳ２１はＮｉＣｒ（５．５ｎｍ厚）／Ｃｕ（１．５ｎｍ厚）／ＮｉＦｅ（５．５ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（０．５ｎｍ厚）／Ｃｕ（２．０ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（２．３ｎｍ厚）／Ｒｕ（０．７５ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（１．８ｎｍ厚）／ＭｎＰｔ（１５．０ｎｍ厚）／ＮｉＣｒ（３．０ｎｍ厚）／Ａｌ2 Ｏ3 の構成よりなるトップＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造，Ｓ２２はＮｉＣｒ（５．５ｎｍ）／ＭｎＰｔ（１５．０ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（１．８ｎｍ厚）／Ｒｕ（０．７５ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（２．３ｎｍ厚）／Ｃｕ（２．０ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（０．５ｎｍ厚）／ＮｉＦｅ（５．５ｎｍ厚）／Ｃｕ（１．５ｎｍ厚）／Ｔａ（１．０ｎｍ厚）／ＯＬ（Oxidation layer ）／Ａｌ2 Ｏ3 の構成よりなるボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造，Ｓ２３はＮｉＣｒ（５．５ｎｍ厚）／Ｃｕ（１．５ｎｍ厚）／ＮｉＦｅ（３．４ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（０．２ｎｍ厚）／Ｃｕ（１．９ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（２．３ｎｍ厚）／Ｒｕ（０．７５ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（１．８ｎｍ厚）／ＭｎＰｔ（１５．０ｎｍ厚）／ＮｉＣｒ（３．０ｎｍ厚）／Ａｌ2 Ｏ3 の構成よりなるトップＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造，Ｓ２４はＮｉＣｒ（５．５ｎｍ厚）／ＭｎＰｔ（１５．０ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（１．８ｎｍ厚）／Ｒｕ（０．７５ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（２．３ｎｍ厚）／Ｃｕ（２．０ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（０．２ｎｍ厚）／ＮｉＦｅ（３．４ｎｍ厚）／Ｃｕ（１．５ｎｍ厚）／Ｔａ（１．０ｎｍ厚）／ＯＬ／Ａｌ2 Ｏ3 の構成よりなるボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造，Ｓ２５はＮｉＣｒ（５．５ｎｍ厚）／ＭｎＰｔ（１５．０ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（１．８ｎｍ厚）／Ｒｕ（０．７５ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（２．３ｎｍ厚）／Ｃｕ（２．０ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（１．０ｎｍ厚）／ＮｉＦｅ（２．０ｎｍ厚）／Ｃｕ（１．０ｎｍ厚）／Ｔａ（１．０ｎｍ厚）／ＯＬ／Ａｌ2 Ｏ3 の構成よりなるボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造をそれぞれ表している。ＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２５はいずれも極薄フリー層を備えたものであり、Ｓ２４とＳ２５との差異は、フリー層を構成するＣｏＦｅ成分の厚みがＳ２４（０．２ｎｍ厚）よりもＳ２５（１．０ｎｍ厚）について大きいことである。超高密度記録に適用されるボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造では、約３．７ｎｍ厚のＮｉＦｅ層の磁気モーメントと等しい磁気モーメントを有する極薄のＣｏＦｅ／ＮｉＦｅによりフリー層が構成される。
【００７１】
【表２】
0004402326.tif 000003
【００７２】
表２に示した結果から、トップＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ２１では、ＧＭＲ比（Ｄｒ／ｒ）＝約９．５４％，出力強度（Ｄｒ）＝約１．２０Ω／□であった。ボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ２２では、トップＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ２１と比較してＧＭＲ比（Ｄｒ／ｒ）や出力強度（Ｄｒ）が１０％程度大きくなったが、保持力（Ｈc ）や異方性磁界（Ｈk ）が小さくなった。
【００７３】
ＮｉＦｅ（３．４ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（０．２ｎｍ厚）の構成を含むトップＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ２３では、ＮｉＦｅ（５．５ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（０．５ｎｍ厚）の構成を含むトップＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ２１やボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造２２と比較して、ＦＯＭが２倍程度大きくなった。また、ＨＣＬ（高導電層）してＣｕ（１．０ｎｍ厚）を備え、ＣｏＦｅ（１．０ｎｍ厚）／ＮｉＦｅ（２．０ｎｍ厚）の構成を含むボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ２５では、ＨＣＬとしてＣｕ（１．５ｎｍ厚）を備え、ＣｏＦｅ（０．５ｎｍ厚）／ＮｉＦｅ（５．５ｎｍ厚）を構成を含むトップＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ２１やボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造２２と比較して、ＦＯＭが２．５倍程度大きくなった。このボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ２５では、トップＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ２３と比較して保持力（Ｈc ）や異方性磁界（Ｈk ）が小さくなり、より軟質な磁気特性を示した。ボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ２５について見られた上記傾向は、程度が若干劣るものの、ボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造Ｓ２４についてもほぼ同様であった。
【００７４】
これらのことから、ボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造では、トップＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造よりもセンサ感度が高まり、より大きな出力信号を得られることが判った。
【００７５】
＜実施の形態の作用および効果＞
以上説明したように、本実施の形態に係るスピンバルブ構造では、ＮｉＦｅおよびこれより厚みの薄いＣｏＦｅよりなる極薄のフリー層３５を含んだボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造となるようにしたので、表１や表２に示した実験結果から明らかなように、センサ感度および出力信号強度を十分に確保することができる。
【００７６】
また、本実施の形態では、上記したボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造を含んで再生ヘッドを構成するようにしたので、センサ感度や出力信号強度等のヘッド特性を十分に向上させることができる。
【００７７】
また、本実施の形態に係るスピバルブ構造の形成方法または再生ヘッドの製造方法では、従来の各種スピンバルブ構造や再生ヘッドの製造プロセスと比較して新たな製造技術等を用いることがないため、既存の製造技術等を利用してボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造を容易に形成することができると共に、このボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造を適用した再生ヘッドを容易に製造することができる。
【００７８】
また、本実施の形態では、ボトムスピンバルブ構造（図１参照）に選択的にエッチング処理を施すことによりリードエリアＬＡを形成したのち、このリードエリアＬＡにバイアス層４１および導電材層４２を選択的に形成するようにしたので（図２，図３参照）、スピンバルブ構造に縦方向バイアスを印加するために最適な一対の導電リード５０（バイアス層４１および導電材層４２）を形成することができる。
【００７９】
また、本実施の形態では、タンタルや酸化タンタルよりなる鏡面反射層３７をエッチングする際のエッチング手法として、四フッ化炭素を用いたＲＩＥを利用するようにしたので、以下のような理由により、エッチング処理を短時間で行うことができる。すなわち、エッチング手法としてはＲＩＥの代わりにスパッタエッチングなどを用いることも可能であるが、このスパッタエッチングを用いた場合には、例えば、軟らかいニッケル鉄などについては短時間でエッチング処理を行うことが可能になるが、硬いタンタルや酸化タンタルについてはエッチング処理に長時間（３時間程度）を要してしまう。これに対して、ＲＩＥを用いた場合には、物理的エッチング作用および化学的エッチング作用の双方を利用してエッチング処理が行われるため、硬いタンタルや酸化タンタルについても比較的短時間でエッチング処理を行うことが可能になる。
【００８０】
なお、本実施の形態では、マンガン白金，イリジウムマンガン，マンガンニッケルおよびマンガン白金パラジウムからなる群のうちの一つを用いて、交換バイアス層として機能するようにバイアス層４１を形成したが、必ずしもこれに限られるものではなく、上記したマンガン白金等に代えて、コバルト白金（ＣｏＰｔ）およびコバルト白金クロム（ＣｏＰｔＣｒ）からなる群のうちの一つを用いて、ハードバイアス層として機能するようにバイアス層４１を形成してもよい。
【００８１】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。具体的には、上記実施の形態において説明したスピンバルブヘッドや再生ヘッドの構成，機能，動作等は、必ずしもこれに限られるものではなく、極薄のフリー層を含んでボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造を構成すると共にこのボトムＳＦ−ＳｙＡＦＳＶ構造を含んで再生ヘッドを構成することにより、センサ感度および出力信号強度等のヘッド特性を十分に向上させることが可能な限り、自由に変形可能である。本発明は、例えばハードディスクドライブなどに搭載される磁気ヘッドや、磁気を利用した他の各種磁気検出装置などに適用可能である。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の再生ヘッドの製造方法によれば、センサ感度や出力信号強度等のヘッド特性を十分に向上させることができる。特に、スピンバルブ構造に選択的にエッチング処理を施したのち、このエッチング領域（導電リードの形成領域）にバイアス層および導電材層を形成することにより、スピンバルブ構造に縦方向バイアスを印加するために最適な導電リード（バイアス層および導電材層）を形成することができる。また、スピンバルブ構造のうちの鏡面反射層をエッチングする際、四フッ化炭素を用いたＲＩＥを利用すれば、スパッタエッチングなどの他のエッチング手法を用いる場合よりもエッチング処理を短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るスピンバルブ構造の形成方法を説明するためのものであり、完成したスピンバルブ構造の断面構成を表す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る再生ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】図２に続く工程を説明するためのものであり、完成した再生ヘッドの断面構成を断面図である。
【図４】図３に示した再生ヘッドの断面構成に対応する平面構成を表す平面図である。
【図５】一般的な薄膜磁気ヘッドにおける要部構成の一例を表す図である。
【図６】従来のスピンバルブ構造の断面構成の一例を表す断面図である。
【符号の説明】
２１…基体、２２…シード層、３３…ピンニング層、３４…ピンド層、２５…スペーサ層、３５…フリー層、３６…高導電層、３７…鏡面反射層、３８…保護層、４０（４０Ａ，４０Ｂ）…マスク、４１…バイアス層、４２…導電材層、５０…導電リード、ＬＡ…リードエリア。
【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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