(57)【要約】【課題】  スライダのトンネル磁気抵抗の磁気抵抗低下防止方法の提供【解決手段】  スライダのトンネル磁気抵抗の磁気抵抗低下防止方法は、トンネル磁気抵抗素子を有する磁極端を備えた複数のスライダ構造本体によって構成された磁気バー（row bar）をトレーに位置決めするステップと、トレーを処理室に入れて、予定の圧力に達するまで処理室の空気を排気するステップと、酸素を含有する処理ガスを処理室に導入するステップと、スライダ構造本体を処理ガスに露出するエッチング手段において、トンネル磁気抵抗素子の表面を酸化させて酸化層を形成するステップとを備える。酸化層はトンネル磁気抵抗素子の回路に分路が形成されることを回避して磁気抵抗低下を防止する。したがってスライダの動態性能及びディスクドライブ装置の読み出し性能を改善することができる。また本発明は、上記方法にてスライダの表面に微構造を形成する方法、及びスライダの製造方法を提供することができる。【選択図】      図２Ａ
2007311015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の（ａ）乃至（ｄ）のステップを含むことを特徴とするスライダのトンネル磁気抵抗の磁気抵抗低下防止方法。
（ａ）トンネル磁気抵抗素子を有する磁極端を備えた複数のスライダ構造本体によって構成された磁気バーをトレーに位置決めするステップ
（ｂ）前記トレーを処理室に入れて、予定の圧力に達するまで当該処理室の空気を排気するステップ
（ｃ）酸素を含有する処理ガスを前記処理室に導入するステップ
（ｄ）前記スライダ構造本体を前記処理ガスに露出するエッチング手段において、前記トンネル磁気抵抗素子の表面を酸化させて酸化層を形成するステップ
【請求項２】
前記トンネル磁気抵抗素子は、２つの金属層及び当該２つの金属層の間に挟設されている障壁層を備え、前記酸化層が当該２つの金属層の上に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のスライダのトンネル磁気抵抗の磁気抵抗低下防止方法。
【請求項３】
前記酸化層の厚さ範囲が１．５乃至４ナノメートルである、ことを特徴とする請求項１に記載のスライダのトンネル磁気抵抗の磁気抵抗低下防止方法。
【請求項４】
前記酸化層の厚さが２ナノメートルである、ことを特徴とする請求項３に記載のスライダのトンネル磁気抵抗の磁気抵抗低下防止方法。
【請求項５】
次の（ａ）乃至（ｆ）のステップを含むことを特徴とするスライダ表面の微構造形成方法。
（ａ）トンネル磁気抵抗素子を有する磁極端を備えた複数のスライダ構造本体によって構成された磁気バーをトレーに位置決めするステップ
（ｂ）前記トレーを処理室に入れて、予定の圧力に達するまで当該処理室の空気を排気するステップ
（ｃ）酸素を含有する処理ガスを前記処理室に導入するステップ
（ｄ）前記スライダ構造本体を前記処理ガスに露出するエッチング手段において、前記各トンネル磁気抵抗素子の一表面に酸化層を形成し、並びに前記スライダ構造本体ごとの前記酸化層に被覆されない表面に二段階構造の微構造を形成するステップ
（ｅ）前記スライダ構造本体の表面及び前記トンネル磁気抵抗素子の表面にシリコン層を形成するステップ
（ｆ）前記シリコン層の上にダイヤモンド状炭素層を形成するステップ
【請求項６】
前記トンネル磁気抵抗素子は、２つの金属層及び当該２つの金属層の間に挟設している障壁層を備え、前記酸化層が当該２つの金属層の上に形成されている、ことを特徴とする請求項５に記載のスライダ表面微構造の形成方法。
【請求項７】
前記酸化層の厚さ範囲が１．５乃至４ナノメートルである、ことを特徴とする請求項５に記載のスライダ表面の微構造形成方法。
【請求項８】
前記酸化層の厚さが２ナノメートルである、ことを特徴とする請求項７に記載のスライダ表面の微構造形成方法。
【請求項９】
前記処理ガスは、酸素と少なくとも一種類の不活性ガスの混合ガスである、ことを特徴とする請求項５に記載のスライダ表面の微構造形成方法。
【請求項１０】
前記処理ガスは純酸素である、ことを特徴とする請求項５に記載のスライダ表面の微構造形成方法。
【請求項１１】
前記ステップ（ａ）の前に、前記スライダ構造本体の表面をラッピングするステップを更に備える、ことを特徴とする請求項５に記載のスライダ表面の微構造形成方法。
【請求項１２】
前記ステップ（ｃ）の前に、前記磁極端をフォトレジストマスクにて遮へいするステップを更に備える、ことを特徴とする請求項５に記載のスライダ表面の微構造形成方法。
【請求項１３】
前記フォトレジストマスクは陽性のフォトレジストマスク又は陰性のフォトレジストマスクである、ことを特徴とする請求項１２に記載のスライダ表面の微構造形成方法。
【請求項１４】
前記エッチング手段として、プラズマ又はイオンビームが含まれる、ことを特徴とする請求項５に記載のスライダ表面の微構造形成方法。
【請求項１５】
前記プラズマは、直接型容量結合プラズマ又は誘導結合プラズマである、ことを特徴とする請求項１４に記載のスライダ表面の微構造形成方法。
【請求項１６】
前記プラズマは、電子サイクロトロン共鳴増幅マイクロ波源により生成される、ことを特徴とする請求項１４に記載のスライダ表面の微構造形成方法。
【請求項１７】
次の（ａ）乃至（ｇ）のステップを含むことを特徴とするスライダの製造方法。
（ａ）トンネル磁気抵抗素子を有する磁極端を備えた複数のスライダ構造本体によって構成された磁気バーをトレーに定位するステップ
（ｂ）前記トレーを処理室に入れて、予定の圧力に達するまで当該処理室の空気を排気するステップ
（ｃ）酸素を含有する処理ガスを前記処理室に導入するステップ
（ｄ）前記スライダ構造本体を前記処理ガスに露出するエッチング手段において、前記各トンネル磁気抵抗素子の一表面に酸化層を形成し、並びに前記スライダ構造本体ごとの前記酸化層に被覆されない表面に二段階構造の微構造を形成するステップ
（ｅ）前記スライダ構造本体の表面及び前記各トンネル磁気抵抗素子の表面にシリコン層を形成するステップ
（ｆ）前記シリコン層の上にダイヤモンド状炭素層を形成するステップ
（ｇ）前記磁気バーを切断して個々のスライダを形成するステップ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スライダのトンネル磁気抵抗（TMR，tunnel magneto-resistance）の磁気抵抗（MRR，magneto-resistance resistance）が低下することを防止する方法、及び同方法によってスライダ表面に微構造を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスクドライブ装置は、磁気媒体を用いてデータを記録する装置としてよく利用されている。このディスクドライブ装置は、磁気媒体の上方に設けられた移動式の記録／再生ヘッドによって、この磁気媒体からのデータの記録／再生を選択的に行う装置である。
【０００３】
図１Ａは、従来技術として典型的なディスクドライブ装置２を示す図である。同図は、磁気ディスク２０１を回転させるスピンドルモーター２０２に、この磁気ディスク２０１が装着された状態を示している。ボイスコイルモーター２０４は、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）２００を支持する。このヘッドジンバルアセンブリ２００は、記録／再生ヘッド２０３及び該ヘッド２０３を支持するサスペンション２１３を備えている。ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２０９は、ボイスコイル駆動モータのアーム２０４の移動を制御し、これにより磁気ディスク２０１のトラック間でスライダを移動させる。稼動時には、空気動力の作用により、スライダ２０３と回転する磁気ディスク２０１の間に浮上力が生じ、ボイスコイル駆動モータのアーム２０４を磁気ディスク２０１の表面から一定の浮上量に維持しながら浮上させることができる。
【０００４】
図１Ｂは、図１Ａに示したスライダの斜視図であり、図１Ｃは図１Ｂに示したスライダの上面図である。同図に示すように、スライダ２０３は、前縁２１９及びこの前縁２１９の反対側に形成された後縁２１８を含む構成である。後縁２１８は、四つの電気接続パッド２１５を有しており、スライダ２０３とサスペンション２１３を電気接続させる（図１Ａ参照）。また、後縁２１８は磁極端２１６を有している。この磁極端２１６の中心位置には、磁性を有した記録／再生ヘッドがあり、磁気ディスク２１０に対して読み出し及び書き込み操作を実施することができる。ここで磁極端２１６は、例えば沈着法などの適切な方法により後縁２１８に形成される。なお、前縁２１９及び後縁２１８に対し垂直となるスライダ２０３の表面には、ＡＢＳパターン２１７が形成されている。
【０００５】
図１Ｄに示すように、磁極端２１６は層状構造となっており、上から順に第二誘導書き込みヘッドポール１１６と、この第二誘導書き込みヘッドポール１１６と間隔をあけて配置された第一誘導書き込みヘッドポール１１８と、第二シールド層１１１及び第一シールド層１１３と、を備えている。これらすべての素子は、セラミック基板１２２上に支持されてスライダの浮上量を制御する。また、磁気抵抗素子（MR element）１１２、及びこの磁気抵抗素子１１２の両側に位置し、且つ磁気抵抗素子１１２と電気接続している黒鉛層（lead layer）１１４は、第一、第二のシールド層１１３、１１１の間に配置されている。そして、図１Ｅに示すように、第二誘導書き込みヘッドポール１１６と第一誘導書き込みヘッドポール１１８の間には、銅コイル１１７が設けられ、書き込み操作を補助する構成である。なお、シリコン層１２、及びこのシリコン層１２上のダイヤモンド状炭素層（ＤＬＣ）１３にて組成された保護層（overcoat）１１５（図１Ｆを参照）は、磁極端及びスライダのセラミック基板１２２の表面を被覆してスライダを保護している。
【０００６】
上記のようなスライダ構造において、従来は巨大磁気抵抗（GMR）素子を用いて、磁気抵抗による読み出し操作を実施していた。ただし、ハードディスクドライブ装置（HDD）に対して、記録密度の要求が段々と高まり、従来用いていた巨大磁気抵抗素子は限界に達しつつあった。このため、例えばトンネル磁気抵抗（TMR）素子などの新型の磁気抵抗素子が開発された。このトンネル磁気抵抗素子は、ハードディスクドライブ装置の次世代の読み出しセンサーとして、巨大磁気抵抗素子よりも高い記録密度を達成することができる。
【０００７】
図１Ｆに示すように、従来のトンネル磁気抵抗素子１０は、２つの金属層１１、及びこの２つの金属層の間に挟設されている障壁層１４を備えている。シリコン層１２、及びシリコン層１２上に位置しているダイヤモンド状炭素層１３によって組成された保護層（overcoat）１１５は、２つの金属層１１及び障壁層１４の表面に被覆されてトンネル磁気抵抗素子１０を保護している。
【０００８】
なおスライダの製造において、トンネル磁気抵抗素子は、スライダの良好な動態性能が保持されるように、磁気抵抗値（MMR value）が予定値に制御されなければならない。例えばスライダをラッピングする場合、磁気抵抗（MR）の高いトンネル磁気抵抗素子は、その磁気抵抗の高さが磁気抵抗値に大きく影響し、これによりスライダとＨＤＤの動態性能にも影響を与える。よって、設計された値に磁気抵抗の高さを調節するために、必ず正確にラッピングしなければならない。また別の例をあげると、磁気抵抗の高さは、スライダの真空処理において、磁気抵抗値が変わらないように常に一定に保持する必要がある。
【０００９】
しかし、従来のトンネル磁気抵抗素子の構造において、金属層は保護層のシリコン層と直接接触するので、金属層の金属材料がシリコン層の中に拡散しやすく、これにより電気伝導通路を形成する。また電気伝導通路は、２つの金属層と電気接続して、トンネル磁気抵抗素子の回路に分路を形成する。残念ながら、この分路はトンネル磁気抵抗素子の磁気抵抗低下を引き起こし、これによりスライダの動態性能及びハードディスクドライブ装置の読み出し性能を低下させてしまう。実験による証明では、真空処理中、トンネル磁気抵抗素子の表面に保護層を被覆すると、磁気抵抗が約４％減少し、場合によっては磁気抵抗が約１０％急減する。これはスライダの工程管理及び動態性能に対して致命的な欠陥である。
【００１０】
以上のような問題点に鑑みて、この問題を解決するための改良された技術を提供することが望まれいた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の一つの目的は、スライダのトンネル磁気抵抗の磁気抵抗低下を防止する方法を提供することであり、これによってスライダのトンネル磁気抵抗の磁気抵抗低下を効率的に防止し、スライダの動態性能及びディスクドライブ装置の読み出し性能を改善することができる。
【００１２】
また本発明のもう一つの目的は、スライダの表面に微構造を形成する方法を提供することであり、これによってスライダの落下（touch-down）、及び飛び上がり（take-off）性能を顕著に改善することができる。
【００１３】
さらに本発明のもう一つの目的は、スライダの製造方法を提供することであり、これによってスライダの動態性能、及び落下、飛び上がり性能を共に改善することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記第一の目的を実現するために、本発明のスライダのトンネル磁気抵抗（TMR）の磁気抵抗（MRR）低下防止方法は、トンネル磁気抵抗素子（TMR element）を有する磁極端（pole tip）を備えた複数のスライダ構造本体によって構成された磁気バー（row bar）をトレーに位置決めするステップと、トレーを処理室に入れて、予定の圧力に達するまでこの処理室の空気を排気するステップと、酸素を含有する処理ガスを処理室に導入するステップと、スライダ構造本体を処理ガスに露出するエッチング手段（etching means）において、トンネル磁気抵抗素子の表面を酸化させて酸化層を形成するステップと、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また本発明の他の実施形態として、トンネル磁気抵抗素子は２つの金属層及びこの２つの金属層の間に挟設している障壁層を備え、また酸化層が２つの金属層の上に形成されている構成とすることができる。
【００１６】
さらに本発明の他の実施形態として、酸化層の厚さ範囲が１．５ナノメートル乃至４ナノメートルとすることができ、特にこの厚さが２ナノメートルであることが好ましい。
【００１７】
次に、上記したもう一つの目的を実現するために、本発明のスライダ表面の微構造の形成方法は、トンネル磁気抵抗素子（TMR element）を有する磁極端（pole tip）を備えた複数のスライダ構造本体によって構成された磁気バー（row bar）をトレーに位置決めするステップと、トレーを処理室に入れて、予定の圧力に達するまでこの処理室の空気を排気するステップと、酸素を含有する処理ガスを処理室に導入するステップと、スライダ構造本体を処理ガスに露出するエッチング手段において、各トンネル磁気抵抗素子の一表面に酸化層を形成し、並びにスライダ構造本体ごとの酸化層に被覆されない表面に二段階構造の微構造を形成するステップと、スライダ構造本体の表面及びトンネル磁気抵抗素子の表面にシリコン層を形成するステップと、シリコン層の上にダイヤモンド状炭素層を形成するステップとを備えることを特徴とする。
【００１８】
また本発明の他の実施形態として、処理ガスは、酸素と少なくとも一種類の不活性ガスとの混合ガスにすることができる。また別の実施形態として、処理ガスは純酸素としてもよい。
【００１９】
また、磁気バーをトレーに位置決めするステップを行う前に、スライダ構造本体の表面をラッピングするステップを備えることが好ましい。さらに、酸素含有の処理ガスを処理室に導入するステップを行う前に、フォトレジストのマスクで磁極端を遮へいするステップ行うことが好ましい。ここで、フォトレジストマスクは陽性のフォトレジストマスク又は陰性のフォトレジストマスクとすることができる。
【００２０】
なお、エッチング手段として、プラズマ又はイオンビーム（ion beam）を含むことができる。また本発明の他の実施形態として、プラズマは直接型容量結合プラズマ又は誘導結合プラズマを適用することができる。さらに別の実施形態として、プラズマは電子サイクロトロン共鳴増幅マイクロ波源によって生成されてもよい。
【００２１】
さらに、上記したもう一つの目的を実現するために、本発明のスライダの製造方法は、トンネル磁気抵抗素子（TMR element）を有する磁極端（pole tip）を備えた複数のスライダ構造本体によって構成された磁気バー（row bar）をトレーに位置決めするステップと、トレーを処理室に入れて、予定の圧力に達するまでこの処理室の空気を排気するステップと、酸素含有の処理ガスを処理室に導入するステップと、スライダ構造本体を処理ガスに露出するエッチング手段において、各トンネル磁気抵抗素子の一表面に酸化層を形成し、並びにスライダ構造本体ごとの酸化層に被覆されない表面に二段階構造の微構造を形成するステップと、スライダ構造本体の表面及び各トンネル磁気抵抗素子の表面にシリコン層を形成するステップと、シリコン層の上にダイヤモンド状炭素層を形成するステップと、磁気バーを切断して個々のスライダを形成するステップと、を備えることを特徴とする。
【００２２】
従来技術と比べ、形成された酸化層は障壁層の機能を備えており、トンネル磁気抵抗素子の金属層とシリコン層を隔離させて、これにより金属層の金属材料がシリコン層に拡散されることを防止する。このため、トンネル磁気抵抗素子の回路には分路が形成されず、したがって、スライダの全製造過程においてトンネル磁気抵抗素子の磁気抵抗が変わることがなく、スライダの動態性能及びディスクドライブ装置の読み出し性能を大幅に改善することができる。
【００２３】
なお、スライダ表面の微構造の高さとスライダの落下及び飛び上がり性能との関係は、以下の表に示したとおりである。
【表１】
2007311015.tif 000003
【００２４】
上記の表において、落下（atm.）は、スライダが磁気ディスクの上に落下する場合の最大圧力を示し、飛び上がり（atm.）は、スライダが磁気ディスクから飛び上がる場合の最小圧力を示している。低い値及び落下（atm.）と飛び上がり（atm.）間の小さな差は、スライダが良好な安定性を備えていることを意味する。上記の表から見ると、微構造の深さの増加に従って、スライダの落下（atm.）と飛び上がり（atm.）値の差は減少している。言い換えれば、スライダの浮上性能及び動態性能はより安定になったと言える。したがって、本発明の微構造の形成方法は、スライダの落下及び飛び上がり性能を顕著に改善させることができる。
【００２５】
また、本発明に係るスライダの製造方法にて製造されたスライダは、トンネル磁気抵抗素子の表面に酸化層が形成されることによって、スライダの表面に微構造が形成されて、スライダの動態性能、及び落下、飛び上がり性能を全て改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面及び実施例に基いて、本発明の技術内容と、構造特徴、目的及び効果などを具体的に説明する。なお、添付した図面の中で、同一部分または相当部分には同一の符号を付している。本発明に係るスライダのトンネル磁気抵抗（TMR，tunnel magnetic-resistance）の磁気抵抗（MRR，magnetic-resistance resistance）低下防止方法は、トンネル磁気抵抗素子（TMR element）を有する磁極端（pole tip）を備えた複数のスライダ構造本体によって構成された磁気バー（row bar）を、トレーに位置決めするステップと、トレーを処理室に入れて予定の圧力に達するまで処理室の空気を排気するステップと、酸素を含有する処理ガスを処理室に導入するステップと、スライダ構造本体を処理ガスに露出するエッチング手段（etching means）において、トンネル磁気抵抗素子の表面を酸化させて酸化層を形成するステップと、を備える。本発明において形成された酸化層は、障壁層の機能を備えており、トンネル磁気抵抗素子の金属層とシリコン層を隔離させる。これにより金属層の金属材料がシリコン層に拡散することを防止できる。その結果、トンネル磁気抵抗素子の回路には、分路が形成されることがない。したがって、スライダの全製造過程におけるトンネル磁気抵抗素子の磁気抵抗は変化することがなく、スライダの動態性能及びディスクドライブ装置の読み出し性能を大幅に改善することができる。
【００２７】
図２Ａは、本発明に係るスライダのトンネル磁気抵抗の磁気抵抗低下防止方法の実施形態を示すフローチャートである。同図に示すように、この方法は、まず複数のスライダ構造本体によって構成された磁気バーをトレーに位置決めする（ステップ３０１）。ここで各スライダ構造本体は、磁極端を有し、この磁極端がトンネル磁気抵抗素子を更に有している。次に、トレーを処理室に入れて、予定の圧力に達するまで処理室の空気を排気する（ステップ３０２）。また次に、酸素を含有する処理ガスを処理室に導入する（ステップ３０３）。最後に、スライダ構造本体を処理ガスに露出するエッチング手段（etching means）において、トンネル磁気抵抗素子の表面を酸化させて酸化層を形成する（ステップ３０４）。
【００２８】
図２Ｂは、本発明に係るトンネル磁気抵抗素子２０の構造を示す図である。トンネル磁気抵抗素子２０には、上記方法にて形成された酸化層が存在する。同図に示すように、トンネル磁気抵抗素子２０は、２つの金属層２１と、２つの金属層２１の間に挟設されている障壁層２４と、トンネル磁気抵抗素子２０の表面に覆設されている酸化層２５（具体的には、２つの金属層２１及び障壁層２４の上に被覆される）と、酸化層２５上に覆設されているシリコン層２２及びダイヤモンド状炭素（DLC）層２３と、を備えた構成である。ここで、シリコン層２２及びダイヤモンド状炭素（DLC）層２３の組み合わせを保護層（overcoat）とも称する。上記方法により形成された酸化層２５の厚さ範囲は、１．５乃至４ナノメートル（nm）ぐらいであり、好ましくは２ナノメートル（nm）がよい。この範囲の厚さを有する酸化層が金属材料の拡散を確実に防止し、これによりスライダの動態性能及びディスクドライブ装置の読み出し性能の改善が証明される。
【００２９】
そして、酸化層の形成過程において、処理ガス中の酸素は、金属層の表面を酸化させてその上に酸化層２５を形成する。このため、保護層がトンネル磁気抵抗素子の表面を被覆する際に、金属層２１と保護層のシリコン層２２が直接接触できなくなり、これによって金属層２１の金属材料がシリコン層２２に拡散して流入することを防止する。さらに、トンネル磁気抵抗素子の回路に分路が形成されることを防止するため、トンネル磁気抵抗素子の磁気抵抗低下を回避することができ、スライダの動態性能及びディスクドライブ装置の読み出し性能を良好に維持することができる。以下、図３Ａ乃至図３Ｂに基づいて磁気抵抗の低下防止の効果について説明する。
【００３０】
図３Ａは、従来のトンネル磁気抵抗素子及び本発明に係る方法にて構成したトンネル磁気抵抗素子の磁気抵抗の低下現象を示す図である。本実施形態において、シリコン層２２の厚さは１０オングストロームであり、ダイヤモンド状炭素層２４の厚さは２０オングストロームである。同図おいて、柱４０１は従来におけるスライダのトンネル磁気抵抗素子の磁気抵抗低下を示し、柱４０２は本発明におけるスライダのトンネル磁気抵抗素子の磁気抵抗低下を示している。同図を参照すると、従来のスライダは、トンネル磁気抵抗素子とシリコン層の間に酸化層が無かったため、磁気抵抗が１５．０オーム（Ohms）低下したが、本発明のスライダは磁気抵抗が０．１５オーム（Ohms）しか低下しなかった。この比較から、本発明の方法によって構成されたスライダは、障壁層としての酸化層２５をトンネル磁気抵抗素子の表面とシリコン層２２の間に形成したことにより、ごくわずかな磁気抵抗低下に抑えることができる。したがって、スライダの動態性能及びディスクドライブ装置の読み出し性能に与える影響も非常に小さくなることが分かる。なお、図３Ｂに示すように、シリコン層２２の厚さを４０オングストロームまで増加させ、且つダイヤモンド状炭素層２４の厚さを２０オングストロームにした場合、従来のスライダのトンネル磁気抵抗素子の磁気抵抗、即ち柱４０１'は８０．８オーム（Ohms）まで急増するが、本発明に係るスライダのトンネル磁気抵抗素子の磁気抵抗、即ち柱４０２'は０．２３オーム（Ohms）までしか増加しない。言い換えれば、シリコン層２２の厚さが厚いほど、本発明の方法によるスライダのトンネル磁気抵抗素子の磁気抵抗低下を防止する効果が向上する。したがって、スライダの動態性能及びディスクドライブ装置の読み出し性能もより改善することができる。
【００３１】
上記の説明のように、本発明に係るスライダのトンネル磁気抵抗素子の磁気抵抗の低下防止方法において、酸素を含有の処理ガスは、酸化層を形成する工程中、スライダ表面上の異なる材料をエッチングする速度がそれぞれ異なり、これによってスライダ表面に微構造（micro-texture）を形成する。特に、スライダ構造本体は、主にＡｌＴｉＣ材料（Al2O3(酸化アルミニウム)とTiC（炭化チタン）の混合物）で製造され、また酸素にてエッチングする速度はＴｉＣよりもＡｌ２Ｏ３の方が速い。このため、スライダ表面には、はっきりした二段階（two-step）構造の微構造（突出した島状TiCの粒がAl2O3の基板に嵌め込まれる）が形成される。
【００３２】
図４は本発明に係るスライダの表面に微構造を形成する方法を示したフローチャートである。同図に示すように、微構造の形成方法は、まず、複数のスライダ構造本体によって構成された磁気バーをトレーに位置決めする（ステップ４０１）。ここで各スライダ構造本体は磁極端を有し、この磁極端がトンネル磁気抵抗素子を更に有している。次に、トレーを処理室に入れて、予定の圧力に達するまで処理室の空気を排気する（ステップ４０２）。また次に、酸素を含有する処理ガスを処理室に導入する（ステップ４０３）。そして、スライダ構造本体を処理ガスに露出するエッチング手段（etching means）において、トンネル磁気抵抗素子の表面を酸化させて、その上に酸化層を形成し、並びにスライダ構造本体ごとの酸化層に被覆されない表面に二段階構造の微構造を形成する（ステップ４０４）。さらに、スライダ構造本体の表面及びトンネル磁気抵抗素子の表面にシリコン層を形成する（ステップ４０５）。最後に、シリコン層の上にダイヤモンド状炭素層を形成する（ステップ４０６）。
【００３３】
上記の実施形態において、処理ガスは、純酸素を用いてもよく、また酸素と例えばアルゴンガス、ネオンガス、キセノンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスとの混合ガスを用いてもよい。不活性ガスは、微構造表面の汚染を除去することができる。また実施形態の一例として、島状のＴｉＣ粒のサイズは約１ミクロンメートル（μm）にすることができる。
【００３４】
図５は、スライダ表面に形成された微構造の形態を示す図である。図中において、４０４で表した黒い部分はＡｌ２Ｏ３の基板を示し、４０３で表した白い部分は突出した島状のＴｉＣ粒を示している。
【００３５】
また、微構造の深さは、原子間力顕微鏡（AFM，atomic force microscope）で測定することができる。測定部分の面積は２０平方ミクロンメートル（μm）であり、並びに平坦化方法（flattening method）を利用して、原子間力顕微鏡の片持弓（cantilever bow）の影響を除去している。なお、更に良好な深さ特性を得るために、総確定面積の平均数を考えて、方位方法（bearing method）を利用して微構造の深さを測定することもできる。
【００３６】
図６（ａ）を参照すると、微構造の形成方法においてスライダをエッチングしなかった場合、スライダ表面には、はっきりとした二段階構造が形成されない。これは、スライダをエッチングする前にラッピング加工を一般的に行うが、このラッピング加工においてほぼ同じ速度でＡｌ２Ｏ３及びＴｉＣを除去することができるからである。図６（ｂ）は微構造の深さ（Depth）の分布状態を示す図であり、同図に示すように、微構造の深さは大部分が１ナノメートル（nm）以下となる。
【００３７】
また図７（ａ）、（ｂ）に示すように、スライダ表面を２０秒エッチングさせた時、微構造の深さは大部分が２ナノメートル（nm）となる。同様に図８（ａ）、（ｂ）に示すように、スライダの表面を４０秒エッチングさせた時、微構造の深さは大部分が３ナノメートル（nm）となる。そして図９（ａ）、（ｂ）に示すように、スライダ表面のエッチング時間を６０秒に増やした時、微構造の深さは大部分が４ナノメートル（nm）となる。即ち、本発明に係る微構造の形成方法によれば、はっきりした二段階の微構造が提供され、且つその段階の高さ又は微構造の深さは、ガス処理又はエッチング時間によって決定される。
【００３８】
なお、上記の実施形態の変形例として、ＴｉＣ粒のサイズを変えても、ほぼ同じ効果を実現することができる。即ち、スライダの表面に二段階の微構造を形成することができ（図１０（ａ）、（ｂ）参照）、その違いは島状のＴｉＣ粒の密度だけである。
【００３９】
また、以下の表を参照にすると、微構造の深さはスライダの落下（touch-down）及び飛び上がり（take-off）性能に影響を与えていることがわかる。
【表２】
2007311015.tif 000004
【００４０】
上記の表において、落下（atm.）は、スライダが磁気ディスクの上に落下する場合の最大圧力を示し、飛び上がり（atm.）は、スライダが磁気ディスクから飛び上がる場合の最小圧力を示している。低い値及び落下（atm.）と飛び上がり（atm.）間の小さな差は、スライダが良好な安定性を備えていることを意味する。上記の表から見ると、微構造の深さの増加に従って、スライダの落下（atm.）と飛び上がり（atm.）値の差は減少している。言い換えれば、スライダの浮上性能及び動態性能はより安定的になったと言える。
【００４１】
また、微構造の形成方法におけるシリコン層及びダイヤモンド状炭素層の形成工程では、通常、化学気相堆積法（CVD）、イオンビーム堆積法（IBD）、フィルタ陰極アーク法（FCA）等を採用して、スライダ上に保護層を形成する。また保護層を形成する工程は、通常、前洗浄、シリコン層塗布、ダイヤモンド状炭素層塗布の三つの工程を備えている。
【００４２】
具体的には、前処理をしたスライダは、通常空気中で洗浄され、その後真空室の中に入れられ、空気が排気される。スライダの処理待ち表面は、空気中で水分、二酸化炭素及びスライダ洗浄用の有機溶剤を吸収している。前洗浄工程では、酸素又は酸素と例えばアルゴンガス等の不活性ガスとの混合ガスを用いて、プラズマエッチング又はイオンビームエッチング処理を行い、スライダの処理待ち表面の汚染が除去される。このエッチング処理によって、ごく少量の材料はスライダ表面から除去されるが、スライダ表面の粗度には顕著な変化が発生しない。言い換えれば、スライダ表面の粗度（Ra）は、そのまま約０．３ナノメートル（nm）を維持する。
【００４３】
一度、前洗浄をした後、スライダの処理待ち表面には支持層（またはシリコン層と呼ばれる）が塗布される。この支持層はシリコンで形成することが好ましい。これはシリコンがダイヤモンド状炭素層をより容易に塗布させることができるためである。なお、ダイヤモンド状炭素層を塗布する場合、メタン又はエチレンは、化学気相堆積（CVD）工程とイオンビーム堆積（IBD）工程の前駆体（precursor）として、純黒鉛円柱（graphite cylinder）をフィルタ陰極アーク（FCA）のターゲットに使用される。
【００４４】
上記の本発明に係る微構造の形成方法は、前洗浄の過程中で行われるとともに、従来の設備を用いて行うことができ、また処理時間も多少増加するだけであり、本発明の工程は大変実用的である。また本発明は、以下にそれぞれ説明するプラズマエッチング工程及びイオンビームエッチング工程の幾つかの従来工程から実現される。
【００４５】
図１１Ａは、本発明に関する微構造の形成方法に用いられる設備の第一の実施形態を示す図である。アレイ式に配列されたスライダ、即ち磁気バーはトレーの上に固定され、そのトレーが、一つの装荷／除荷端口３１から設備３０内に挿入される。次に、トレーは、装荷／除荷端口３１から設備３０の真空伝送室３２内に移送される。そして、予定の圧力に達するまで真空伝送室３２の空気を排気した後、トレーはプラズマエッチング室３３内に移送される。
【００４６】
次に、プラズマエッチング工程が開始され、内部にトレーが放置されているプラズマエッチング室３３は、空気が排気されて予定圧力に達し、質量流量制御器（MFC）のバルブ（図示せず）を介して、例えば酸素又は酸素と不活性ガスの混合ガスの処理ガスをプラズマエッチング室３３内に導入する。処理ガスを導入した後に、プラズマを発火させる。ここで、プラズマはいろいろ方法によって生成することができる。最もよく用いられるプラズマは、高周波電源から生成された直接型容量結合プラズマ又は誘導結合プラズマである。もちろん、電子サイクロトロン共鳴増幅マイクロ波源等の別の新型方法によってプラズマを生成してもよい。また本発明において、微構造の形成工程における重要なポイントは、基板バイアス（substrate bias）を調節することである。容量結合プラズマは、基板上にセルフ・バイアスを発生するが、別の方法を用いた場合、基板バイアスを発生するために所定以上の電圧を基板に印加しなければならない。
【００４７】
プラズマは、予定時間の経過した後に切断される。ここで時間の設定は、スライダに形成する微構造の必要度によって決定される。
【００４８】
続いて、トレーをシリコン塗布室３４内に移送して、一層のシリコンをスライダの表面にスパッタ付着（sputter-coated）させる。その後、トレーをａ−Ｃ：Ｈ（水素含有のダイヤモンド状炭素）又はｔａ−Ｃ（無水素の四面体構造のダイヤモンド状炭素（tetrahedral carbon））を塗布室３５内に移送して、希望の厚さを有するダイヤモンド状炭素層（DLC layer）をスライダの表面に塗布させる。
【００４９】
プラズマエッチング工程に影響を与える重要なポイントとして、処理ガスの種類、処理室の圧力、エッチング電圧とエッチング時間が挙げられる。本発明において、プラズマエッチング工程に用いられるエッチングガスは、Ａｌ２Ｏ３とＴｉＣの比例に基づいて、酸素又は酸素と不活性ガスとの混合ガスを選ぶことができる。また本発明において、酸素によってＡｌ２Ｏ３をエッチングする速度は速くなり、ＴｉＣをエッチングする速度は遅くなる。処理ガスの流動速度は、質量流量制御器（MFC）にて制御されて希望する圧力に達する。ここでは処理室の工作圧力を１．０Ｐａに設定している。
【００５０】
本発明に用いられる電源は、設備によって調節でき、それを利用してプラズマエッチング工程中でプラズマを生成し、並びに処理待ちのスライダにバイアスを提供する。本発明の実施形態の一つとしては、スライダに３００Ｖの直流のセルフ・バイアスが印加されることがある。バイアスを形成する目的は、酸素優位の物理的エッチングを行うためである。
【００５１】
エッチング時間は、微構造の希望する段階高さによって決定される。例えば、微構造の段階高さを約４ナノメートル（nm）に要求した場合、通常、エッチング時間を大体５分ぐらいに設定する。
【００５２】
本発明の他の実施形態では、プラズマエッチングの代わりにイオンビームエッチング（IBE）を用いることができる。IBE工程を実施する設備は、図１１Ｂに示すとおりである。イオンビームエッチング方法によって、スライダに微構造を形成するステップは、以下に説明するように、まず磁気バーを搭載したトレーを、品物支持装置４６によって０〜９０度の範囲内に傾斜させて、固定真空処理室（図示せず）内に放置する。そして、真空処理室の空気を排気して、予定圧力に達するようにする。
【００５３】
次に、例えば酸素、若しくは酸素と不活性ガスとの混合ガス等の処理ガスを、第一イオン源４１内に導入する。ここでイオン源４１は、第一ゲート４７を介して品物支持装置４６との間隔をあけている。その後、イオン源４１中の中和剤（neutralizer）とプラズマを発火させる。発火してから一定時間後に、プラズマは安定的になる。
【００５４】
プラズマが安定した後、品物支持装置４６を予定角度に傾斜させ、ゲート４７を開いてトレーに固定されているスライダをプラズマにより衝撃を与えて、スライダに対して前洗浄が行われるようにする。この時、処理室内部の圧力は約０．０３〜０．０５Ｐａとなる。
【００５５】
また一定時間を経過後には、ゲート４７を閉じ、並びにイオン源４１と中和器の電源を遮断する。処理室は、空気を再び排気し、トレーを他の予定角度に傾斜させ、第二イオン源４４とシリコンのターゲット４２を介して処理を実施する。この中で、第二イオン源４４は第二ゲート４５によって遮断され、シリコンのターゲット４２は、第三ゲート４３によって品物支持装置４６と相互間隔があけられている。このようにして、シリコン層はスライダに塗布される。
【００５６】
続いて、トレーの傾斜を調節して第一イオン源４１の位置に戻す。ただし、イオン源４１において用いられる源ガスは、Ｃ：Ｈ層を塗布するためにＣ２Ｈ４に変更される。この段階にかかる処理時間は、塗布されるＣ：Ｈ層の希望する厚さと堆積速度によって決定される。
【００５７】
イオンエッチング方法により微構造を形成する工程に影響を与える重要なポイントとして、処理ガスの種類、イオンビームの入射角度、エッチング電圧とエッチング時間があげられる。本発明は、ＴｉＣでのＡｌ２Ｏ３の選択性を高めるために、イオンビームエッチング工程に用いられるエッチングガスとして、酸素、若しくは酸素と不活性ガスとの混合ガスを選ぶことができる。また、スライダの磁極端の凹部を考えて、イオンビームの入射角度を調節しなければならない。さらに、所望の磁極端の形態に適合するために、磁極端材料と前洗浄を行う前の表面形態は、入射角度を調節する時の重要な参考要素となる。
【００５８】
図１２（ａ）乃至（ｃ）は、本発明に係るスライダの表面に微構造を形成する別の実施形態を示す図である。まず、スライダ表面１２は、図１２（ａ）に示すように、仕上げラッピングによって円滑になるように処理される。この時の表面粗度（Ra）は０．２乃至０．４ナノメートル（nm）である。次に、ラッピング後のスライダ表面１２に保護層、即ちダイヤモンド状炭素層を被覆する。そして、スライダ表面１２に対してフォトリソグラフィー及びイオンエッチングを含む一連の処理を行って、空気流動及び圧力が制御されるように、このスライダ表面１２にＡＢＳパターン１４を形成する。最後に、図１２（ｃ）に示すように、スライダ表面１２にハッチングで示す微構造を形成する。
【００５９】
図１３（ａ）乃至（ｃ）は他の実施形態を示す図である。この実施形態では、ラッピング及びダイヤモンド状炭素層を被覆した（図１３（ａ）参照）後に、図１３（ｂ）においてハッチングで示すとおり、スライダ表面１２の微構造の形成処理を行う。その後、図１３（ｃ）に示すように、このスライダ表面１２にＡＢＳパターン１４を形成する。
【００６０】
また、微構造の形成過程において、フード（陽性のフォトレジストマスク及び陰性のフォトレジストマスクを含む）を用いて、スライダ表面１２の例えば磁極端などの特定領域に対して遮へい保護を行ってもよい。
【００６１】
次に図１４を参照して、本発明に係るスライダの製造方法について説明する。スライダの製造方法は、まず、複数のスライダ構造本体にて構成された磁気バーをトレーに位置決めする（ステップ５０１）。ここで各スライダ構造本体は磁極端を有し、さらにこの磁極端がトンネル磁気抵抗素子を有している。次に、トレーを処理室に入れて、予定の圧力に達するまで処理室の空気を排気する（ステップ５０２）。続いて、酸素を含有する処理ガスを処理室に導入する（ステップ５０３）。そして、スライダ構造本体を処理ガスに露出するエッチング手段において、トンネル磁気抵抗素子の表面を酸化させて、その上に酸化層を形成し、並びにスライダ構造本体ごとの酸化層に被覆されない表面に二段階構造の微構造を形成する（ステップ５０４）。さらに、スライダ構造本体の表面及びトンネル磁気抵抗素子の表面にシリコン層を形成する（ステップ５０５）。さらに、シリコン層の上にダイヤモンド状炭素層を形成する（ステップ５０６）。最後に、磁気バーを切断して個々のスライダを形成する（ステップ５０４）。このようにしてスライダが製造される。
【００６２】
以上、本発明について好ましい実施形態を説明したが、上記の実施形態に限定されず、本発明の精神から逸脱せずに様々な変形が可能であり、そして本発明は本明細書に記載した細部に限定されるものではないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１Ａ】従来のディスクドライブユニットの斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示されたスライダの斜視図である。
【図１Ｃ】図１Ｂに示されたスライダの上面図である。
【図１Ｄ】図１Ｃに示されたスライダの局部拡大図である。
【図１Ｅ】図１ＤのＡ−Ａ線による局部断面図である。
【図１Ｆ】従来のトンネル磁気抵抗(TMR, tunnel magneto-resistance)素子の構造を示す図である。
【図２Ａ】本発明に係るスライダのトンネル磁気抵抗の磁気抵抗低下防止方法のフローチャートである。
【図２Ｂ】本発明に係るトンネル磁気抵抗素子の構造を示す図であり、上に酸化層が形成されている。
【図３Ａ】従来のトンネル磁気抵抗素子及び本発明に係る方法にて構成したトンネル磁気抵抗素子の磁気抵抗の低下現象を示す図である。
【図３Ｂ】従来の別のトンネル磁気抵抗素子及び本発明に係る方法にて構成した別のトンネル磁気抵抗素子の磁気抵抗の低下現象を示す図である。
【図４】本発明に係るスライダの表面に微構造を形成する方法のフローチャートである。
【図５】本発明に係る微構造の形成方法にて形成した微構造の形態を示す図である。
【図６】ガスエッチング処理を行う前のスライダの一表面を示す図であり、（ａ）は断面走査図、（ｂ）は微構造の深さ（Depth）の分布状態を示す図である。
【図７】２０秒のガスエッチング処理を行った後のスライダの一表面を示す図であり、（ａ）は断面走査図、（ｂ）は微構造の深さ（Depth）の分布状態を示す図である。
【図８】４０秒のガスエッチング処理を行った後のスライダの一表面を示す図であり、（ａ）は断面走査図、（ｂ）は微構造の深さ（Depth）の分布状態を示す図である。
【図９】６０秒のガスエッチング処理を行った後のスライダの一表面を示す図であり、（ａ）は断面走査図、（ｂ）は微構造の深さ（Depth）の分布状態を示す図である。
【図１０】炭化チタン（TiC）粒の寸法が変化する時のスライダの一表面を示す図であり、（ａ）は断面走査図、（ｂ）は微構造の深さ（Depth）の分布状態を示す図である。
【図１１Ａ】本発明に係る微構造の形成方法に用いられた設備の第一実施形態の構造図である。
【図１１Ｂ】本発明に係る微構造の形成方法に用いられた設備の第二実施形態での構造図である。
【図１２】本発明の第一実施形態に係る微構造の形成方法における手順を説明するための図である。
【図１３】本発明の第二実施形態に係る微構造の形成方法における手順を説明するための図である。
【図１４】本発明に係るスライダの製造方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
２０：磁気抵抗素子、２１：金属層、２２：シリコン層、２３：ダイヤモンド状炭素（DLC）層、２４：障壁層、２５：酸化層、
３０：設備、３１：装荷／除荷端口、３２：真空伝送室、３３：プラズマエッチング室、３４：シリコン塗布室、３５：塗布室、
４１：第一イオン源、４２：ターゲット、４３：第三ゲート、４４：第二イオン源、４５：第二ゲート、４６：品物支持装置、４７：ゲート、
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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