"基板と、前記基板の上に、シンセティック反強磁性SAFフリー層構造と前記フリー層構造の上に形成された第1の非磁性結合層とを含む、水平方向に広がる複数の層が垂直方向に連続して積層され、かつ、パターニングされたCPP型MRスタックと、前記第1の非磁性結合層の上に形成されるとともに、前記SAFフリー層構造と磁気的に交換結合しており、前記SAFフリー層構造に対して長手方向のバイアスを印加する、上部交換バイアス磁性層構造と、パターニングされた前記CPP型MRスタックの側面に対称的に設けられ、それぞれが前記CPP型MRスタックのパターニングされた前記側面の一部に隣接し、前記SAFフリー層構造に対して長手方向のバイアスを印加する一対のハードバイアスHB層とを備えたMR読取センサ。パターニングされた前記CPP型MRスタックは、前記基板の上に形成された反強磁性材料からなるピンニング層と、前記ピンニング層の上に形成されるとともに、前記ピンニング層によって固定された、互いに反平行であるとともにABSに対して垂直である磁化を有する2つの強磁性層を含むSAFピンド層構造と、前記SAFピンド層構造の上に形成された非磁性接合層と、前記非磁性接合層の上に形成されるとともに、第1の強磁性層と、前記第1の強磁性層の上に形成された第2の非磁性結合層と、前記第2の非磁性結合層の上に形成された第2の強磁性層とを含む前記SAFフリー層構造と、前記SAFフリー層の前記第2の強磁性層の上に形成された前記第1の非磁性結合層とを含み、前記SAFフリー層の前記第1および第2の強磁性層は、互いに反平行であり、長手方向の磁気的なバイアスが印加されている請求項1記載のMR読取センサ。前記SAFフリー層における前記第1の強磁性層と前記第2の強磁性層との、磁気モーメントおよび厚さは近似しており、前記第1の強磁性モーメントにおける磁気モーメントと厚さとの積と、前記第2の強磁性層における磁気モーメントと厚さとの積との差は、前記第1の強磁性層における磁気モーメントと厚さとの積の30以下である請求項2記載のMR読取センサ。前記上部交換バイアス構造は、前記第1の非磁性結合層を介して前記SAFフリー層の前記第2の強磁性層と磁気的に交換結合し、大きさがHexである交換バイアス磁界を生成し、前記HB層は、前記SAFフリー層構造の前記第1および第2の強磁性層双方の側面のエッジに隣接して対称的に設けられるとともに、前記SAFフリー層の前記第1および第2の強磁性層の各々と、実質的に同等の強度で静磁気的に結合しており、前記HB層と前記第1および第2の強磁性層との結合は、前記交換バイアス磁界の大きさHexのYのハードバイアス磁界と、前記交換バイアス磁界の大きさHexのXのハードバイアス磁界とを生成するように調整され、XY=100となるようなXおよびYを選択して、大きさがいずれもHexのYであって互いに逆向きの効果的な長手方向のバイアス磁界が前記第1および第2の強磁性層内にそれぞれ生成されている請求項2記載のMR読取センサ。前記上部交換バイアス構造は、前記第1の非磁性結合層を介して前記SAFフリー層の前記第2の強磁性層と磁気的に交換結合し、大きさがHexである交換バイアス磁界を生成し、前記HB層は、前記SAFフリー層の前記第1の強磁性層の側面のエッジと隣接するとともに、前記SAFフリー層の前記第2の強磁性層の側面のエッジの下方となる位置に設けられ、それにより、前記HB層は、前記SAFフリー層における前記第1および第2の強磁性層の各々と、それぞれ異なる強さで静磁気的に結合しており、前記HB層と前記第1および第2の強磁性層との結合は、前記第1の強磁性層内において前記交換バイアス磁界の大きさHexのYのハードバイアス磁界が生成されるとともに、前記第2の強磁性層内において、前記交換バイアス磁界の大きさHexのXのハードバイアス磁界が生成されるように調整され、YはXよりも20大きく、YXは100以上である請求項2記載のMR読取センサ。前記第1の非磁性結合層は、約0.8nmの厚さを有し、RuまたはRuの化合物からなる層である請求項1記載のMR読取センサ。前記第1の非磁性結合層は、結合強度を約-0.3erg/cm2以上-0.1erg/cm2以下とする厚さを有し、RuまたはRuの化合物からなる請求項1記載のMR読取センサ。前記HB層は、厚さが約20nm以上40nm以下であり、高保磁力磁性材料であるCoPtによって形成されるものである請求項1記載のMR読取センサ。前記上部交換バイアス磁性層構造は、前記第1の非磁性結合層の上に形成された第1の強磁性層と、前記第1の強磁性層の上に形成された第3の非磁性結合層と、前記第3の非磁性結合層の上に形成された第2の強磁性層と、前記第2の上に形成された反強磁性ピンニング層とを含み、前記第1および第2の強磁性層は、互いに逆向きに、長手方向に磁化され、SAF構造を形成するとともに、前記ピンニング層によって磁気的に固定されている請求項1記載のMR読取センサ。前記上部交換バイアス磁性層構造は、前記第1の非磁性結合層の上に形成された強磁性層と、前記強磁性層の上に形成された反強磁性ピンニング層とを含み、前記強磁性層の磁化は、前記ピンニング層によって長手方向に磁気的に固定されている請求項1記載のMR読取センサ。前記スタックおよび前記上部交換バイアス構造は、全ての層に共通して一定の幅を有するようにパターニングされている請求項9記載のMR読取センサ。前記上部交換バイアス構造および前記CPP型MRスタックは、一定の狭い幅を有する部分を有するようにパターニングされ、前記狭い幅を有する部分は、下方に垂直に延在し、前記上部交換バイアス構造、前記第1の非磁性結合層、前記SAFフリー層構造および前記非磁性接合層を含み、前記SAFピンド層構造および前記ピンニング層は、前記狭い幅を有する部分内に含まれず、前記狭い幅を有する部分の幅を超えて、水平方向に対称的に延在している請求項9記載のMR読取センサ。前記CPP型MRスタックおよび前記上部交換バイアス構造は、全ての層に共通して一定の幅を有するようにパターニングされている請求項10記載のMR読取センサ。前記上部交換バイアス構造および前記CPP型MRスタックは、一定の狭い幅を有する部分を有するようにパターニングされ、前記狭い幅を有する部分は、下方に垂直に延在し、前記上部交換バイアス構造、前記第1の非磁性結合層、前記SAFフリー層構造および前記非磁性接合層を含み、前記SAFピンド層構造および前記ピンニング層は、前記狭い幅を有する部分内に含まれず、前記狭い幅を有する部分の幅を超えて、水平方向に対称的に延在している請求項10記載のMR読取センサ。前記CPP型MRスタックは、全ての層に共通して一定の幅を有するようにパターニングされ、前記上部交換バイアス構造は、前記スタックの前記幅を超えて、水平方向に対称的に延在している請求項9記載のMR読取センサ。前記CPP型MRスタックは、一定の狭い幅を有する部分を有するようにパターニングされ、前記狭い幅を有する部分は、下方向に垂直に延在し、前記第1の非磁性結合層、前記SAFフリー層構造および前記非磁性接合層を含み、前記SAFピンド層構造、前記ピンニング層および前記上部交換バイアス構造は、前記狭い幅を有する部分に含まれず、前記狭い幅を有する部分の幅を超えて、水平方向に対称的に延在している請求項9記載のMR読取センサ。前記CPP型MRスタックは、全ての層に共通して一定の幅を有するようにパターニングされ、前記上部交換バイアス磁性層構造は、前記CPP型MRスタックの前記幅を超えて、水平方向に対称的に延在している請求項10記載のMR読取センサ。前記CPP型MRスタックは、全ての層に共通して一定の幅を有するようにパターニングされ、前記狭い幅を有する部分は、下方に垂直に延在し、前記第1の非磁性結合層、前記SAFフリー層構造および前記非磁性接合層を含み、前記SAFピンド層構造、前記ピンニング層および前記上部交換バイアス構造は、前記狭い幅を有する部分に含まれず、前記狭い幅を有する部分の幅を超えて、水平方向に対称的に延在している請求項10記載のMR読取センサ。基板を用意することと、前記基板の上に、連続する水平方向の層を垂直方向に積層したものであり、反強磁性材料によって形成されたピンニング層と、前記ピンニング層によって固定されたSAFピンド層構造と、SAFフリー層構造と、前記SAFフリー層構造の上に形成された第1の非磁性結合層とを含むCPP型MRスタックを形成することと、前記CPP型MRスタックに対し、第1のアニール温度で第1のアニール磁界において第1のアニール時間に亘って第1のアニールを施し、前記SAFピンド層構造の磁化方向をABSに対して垂直に配向させるとともに、前記SAFピンド層構造が反強磁性構成となるように磁化することと、前記CPP型MRスタックをパターニンすることと、パターニングされた前記CPP型MRスタックの各側面に、ハードバイアスHB層を対称的に形成することと、前記HB層に対し第2のアニールを施すことと、前記CPP型MRスタックおよび前記HB層の上に、上部交換バイアス構造を形成する工程と、前記上部交換バイアス構造に対し、第3のアニール温度で長手方向の第3のアニール磁界において第3のアニール時間に亘り第3のアニールを施し、それによって、前記SAFフリー層構造が反強磁性となるようにそれを磁化するとともに、前記上部交換バイアス構造と前記SAFフリー層構造とを交換結合させることとを含むMR読取センサの形成方法。基板を用意することと、前記基板の上に、水平方向に広がる複数の層を垂直方向に連続して積層し、かつ、パターニングすることで、反強磁性ピンニング層と、前記ピンニング層によって固定されたSAFピンド層構造と、SAFフリー層構造と、前記SAFフリー層構造の上に形成された第1の非磁性結合層とを含むCPP型MRスタックを形成することと、前記CPP型MRスタックに対し、第1のアニール温度で第1のアニール磁界において第1のアニール時間に亘り第1のアニールを施し、前記ピンド層構造の磁化方向を、ABSに対して垂直に配向させ、反強磁性磁化構成とすることと、前記CPP型MRスタックの上に上部交換バイアス構造を形成することと、前記上部交換バイアス構造に対し、第2のアニール温度で長手方向の第2のアニール磁界において第2のアニール時間に亘り第2のアニールを施し、それによって、前記SAFフリー層構造を、反強磁性構成に磁化するとともに、前記上部交換バイアス構造と磁気的に交換結合させることと、前記CPP型MRスタックを、前記上部交換バイアス構造とともにパターニングすることと、パターニングされた前記CPP型MRスタックの各側面に対称的にハードバイアスHB層を形成し、前記HB層に対して第3のアニールを施すこととを含むMR読取センサの形成方法。前記CPP型MRスタックは、水平方向に広がる複数の層を垂直方向に連続して積層したものであり、反強磁性材料によって形成された前記ピンニング層と、前記ピンニング層の上に形成されるとともに、前記ピンニング層によって固定され、2つの強磁性層と、前記2つの強磁性層の間に挟まれた第3の非磁性結合層とを含む前記SAFピンド層と、前記SAFピンド層の上に形成された非磁性接合層と、前記非磁性接合層の上に形成され、第1の強磁性層と、前記第1の強磁性層の上に形成された第2の非磁性結合層と、前記第2の非磁性結合層の上に形成された第2の強磁性層とを含む前記SAFフリー層と、前記SAFフリー層の前記第2の強磁性層の上に形成された前記第1の非磁性結合層とを含む請求項19記載のMRセンサの形成方法。前記CPP型MRスタックは、水平方向に広がる複数の層を垂直方向に連続して積層したものであり、反強磁性材料によって形成された前記反強磁性ピンニング層と、前記反強磁性ピンニング層の上に形成されるとともに、前記反強磁性ピンニング層によって固定され、2つの強磁性層と、前記2つの強磁性層の間に挟まれた第3の非磁性結合層とを含む前記SAFピンド層と、前記SAFピンド層の上に形成された非磁性接合層と、前記非磁性接合層の上に形成され、第1の強磁性層と、前記第1の強磁性層の上に形成された第2の非磁性結合層と、前記第2の非磁性結合層の上に形成された第2の強磁性層とを含む前記SAFフリー層と、前記SAFフリー層の前記第2の強磁性層の上に形成された前記第1の非磁性結合層とを含む請求項20記載のMRセンサの形成方法。前記上部交換バイアス磁性層構造を形成する工程は、前記CPP型MRスタックおよび前記HB層の上に第1を形成することと、前記第1の強磁性層の上に第2の非磁性結合層を形成することと、前記第2の非磁性結合層の上に第2の強磁性層を形成することと、前記第2の強磁性層の上に反強磁性ピンニング層を形成することとを含む請求項19記載のMRセンサの形成方法。前記上部交換バイアス磁性層構造を形成する工程は、前記CPP型MRスタックの上に第1の強磁性層を形成することと、前記第1の強磁性層の上に第2の非磁性結合層を形成することと、前記非磁性結合層の上に第2の強磁性層を形成することと、前記第2の強磁性層の上に反強磁性ピンニング層を形成することとを含む請求項19記載のMRセンサの形成方法。前記CPP型MRスタックをパターニングする際には、前記連続する水平方向に広がる層の全ての幅を均一に狭くし、垂直、かつ平面的な側面を有する一定幅のスタックを形成する請求項19記載のMRセンサの形成方法。前記CPP型MRスタックをパターニングする際には、前記第1の非磁性結合層、前記SAFフリー層構造、および接合層の幅を均一に狭くすることによって、前記スタックの狭い幅を有する部分を形成する一方、前記SAFピンド層構造および前記ピンニング層の幅を広く、前記スタックの前記狭い幅を有する部分の前記幅を超えて、水平方向に対称的に延在するままに維持する工程とを含む請求項19記載のMRセンサの形成方法。前記CPP型MRスタックおよび前記上部交換バイアス構造をパターニングする工程は、全ての層の幅を均一に狭くして垂直かつ平面的な側面を有する一定幅のスタックを形成することにより、前記CPP型MRスタックおよび前記CPP型MRスタックの上に形成された前記交換バイアス構造の幅を狭くする請求項20記載のMRセンサの形成方法。前記CPP型MRスタックおよび前記上部交換バイアス構造をパターニングする工程は、前記連続する層の全ての幅を均一に狭くして、垂直かつ平面的な側面を有する一定幅のスタックを形成することにより、前記スタックおよび前記交換バイアス構造の幅を狭くする請求項21記載のMRセンサの形成方法。前記第1のアニール温度は約250°C以上300°C以下であり、前記第1のアニール磁界は5kOeよりも大きく、前記第3のアニール温度は約200°C以上240°C以下であり、前記第3のアニール磁界は約0.6kOe以上1kOe以下であり、前記第2のアニールは、前記第2のアニールと実質的に同じ条件である請求項19記載のMRセンサの形成方法。前記第1のアニール温度は約250°C以上300°C以下であり、前記第1のアニール磁界は5kOeよりも大きく、前記第2のアニール温度は約200°C以上240°C以下であり、前記第2のアニール磁界は約0.6kOe以上1kOe以下であり、前記第3のアニールは、前記第2のアニールと実質的に同じ条件である請求項20記載のMRセンサの形成方法。前記HB層は、前記SAFフリー層に隣接して配置され、前記HB層により、前記第1および第2の強磁性層において実質的に等しい大きさの磁界が生成される請求項21記載のMRセンサの形成方法。前記HB層は、前記第1の強磁性層に隣接して、したがって、前記SAFフリー層構造の前記第2の強磁性層の下方に配置され、前記HB層により、前記第1の強磁性層において前記第2の強磁性層と比較して20大きな磁界が生成される請求項21記載のMRセンサの形成方法。しかしながら、上記した従来技術の方法は、いずれも、本発明を記載していない。本発明の第1の目的は、リードギャップを狭めることなく、ダウントラック線形分解能downtracklinearresolutionを向上させたMR読取ヘッドデザインを提供することにある。本発明の第2の目的は、SAFフリー層FL:freelayer構造を用いることによって、上述のような読取ヘッドデザインを提供することにある。これによれば、リードバック処理の際、隣接データビットからの干渉を分路させるためのリードシールドを用いずに高線形分解能を達成することができる。本発明の第3の目的は、SAF-FL構造に対して、静磁気的ハードバイアスとともに交換バイアスを用いることによって、従来のSAF-FLデザインに固有の不安定さに関する問題を解決することにある。これらの目的は、図2A、および図2Bによって模式的に示す、本発明の第1の実施態様に係るCPP型MR読取ヘッドデザインによって達成される。図2Aは、図1Aと同様に、読取ヘッド、およびバイアス層の、ABSにおける断面図を表し、図2Bは、図1Bと同様に、MR具体的にはTMR読取ヘッドスタックのみを切り取った図を表す。図2A、および図2Bに示すデザインは、本発明の第1の実施態様実施態様1であり、これについて、以下でさらに説明する。さらなる第2~16の実施態様実施態様2~16についても、以下に説明する。まず、図2Bに示すパターニングされたスタック66を参照して、その構造を、図1Bに示す従来のスタック構造6と比較する。すると、単一の磁性フリー層図1Bの8が、本発明では、三層のSAFフリー層構造、すなわち、垂直方向に上から順に、層22,23,および21によって置き換えられていることがわかる。層22,および21は、強磁性層であり、一般に、NiFeの合成物等からなる。また、中間層23は、非磁性結合層であり、磁性層22と磁性層21とを結合させ、逆向きの磁化矢印221,211を有する反強磁性構成とする。層22と層21とは、同様の磁気モーメント、厚さ、構成を有し、それぞれが層23と同様の強度でAFM結合することが好ましい。具体的には、層22の磁気モーメントと厚さとの積と、層21の磁気モーメントと厚さとの積との差が、大きいほうの値の30以下であることが好ましい。層22の磁化と、層21の磁化とは、記録媒体の磁界動作下において、双方の磁化が回転する際、逆向きに保たれる。図2Aに、図2Bに示すパターニングされたMRスタック66の周りに形成された全体構造を示す。図1Aと比較すると、図2Aでは、図1Aの上部シールド1が、上部磁性交換バイアス構造、すなわち、垂直方向に上から順に層28,27,26,および25に置き換えられている。層27,26,および25は、他の型のSAF構造を形成する。これを、上部交換バイアスSAF構造topexchangebiasingSAFstructureという。上部交換バイアスSAF構造は、上部層28によって、互いに逆向きに、強く固定された磁化矢印271,および251を有する。上部層28は、IrMn等からなる反強磁性AFM:antiferromagnetic層である。SAF構造が外部磁界に反応しないように、ピンニングは強くある必要がある。他の実施態様において、上部交換バイアス構造として、単に単一のバイアス強磁性層が用いられてもよい。また、HB層5は、センサスタック66のパターニングされた側面に隣接して形成される。これらのHB層5は、CoPt、または保磁力が高いとともに十分な磁気モーメント密度を有する他の材料からなってもよい。この場合、厚さは20nm~40nm程度、クロストラック方向の幅は1μm~2μm程度、ABSに対して垂直な方向における深さは20nm~40nm程度である。図2Aに示すパターニングされたスタック66において、三層からなる上部交換バイアスSAF構造層27,26,および25の機能は、層10,11,および12からなるとともにAFM層13によって固定されたピンドSAF構造の機能とは異なる。AFM層13は、層28と同様に、強磁性材料からなる層であり、好ましくはIrMnからなる。ここで、層10は、フリー層の回転に対して、固定のリファレンス方向を提供する。三層からなる上部交換バイアスSAF構造によって、スタック66における、SAFフリー層すなわち、層22,23,および21の上部層22の磁化矢印221に対して長手方向のバイアスが印加される。三層からなる上部バイアスSAF構造の層25は、結合層24を介して層22と交換結合することによって、SAFフリー層構造の層22と反強磁性的に結合する。この結合層24は、厚さ0.8nm程度のRu層、または、-0.3erg/cm2~-0.1erg/cm2程度の所望の結合強度を達成可能な厚さを有する、変性Ru合成物層であってもよい。最後に、層9は、[フリー層/接合層/ピンド層]なるセンサ構造のGMR接合、またはTMR接合を生成する、非磁性接合層である。接合層9が薄い誘電体層である場合、接合層9は、フリー層とピンド層との相対的な磁化方向に起因するトンネル確率にしたがって電子のトンネリングを生じさせるように機能するTMR効果。接合層が、電気的に導電性の非磁性層である場合、接合層は、フリー層とピンド層との相対的な磁化方向に起因する抵抗の変化にしたがって電流が供給されるように機能するGMR効果。なお、磁気シールドを、図示はしていないが、層28の上図示せずと、層2によって示すように、スタックの下に設けることがさらに望ましい。本発明においては、そのようにシールドを設けることは、大きな外部磁界を分路させるためであって、従来のように図1A等、読取分解能を増強するためではない。図2Aおよび図2Bに示すMRセンサの構成要素の作用は以下のとおりである。1SAF-FLの層21、接合層9、およびSAFピンド層のリファレンス層10によって形成された接合によって、MRセンサからMR信号が生成される。2層10、および層12の磁化が、AFM層13によって、ABSに対して垂直な方向すなわち、図の紙面に対して垂直な方向に、互いに逆平行である向きに固定される。これらの磁化は、ドットを付した円101と、×印を付した円121とによって示されている。3層10は、層21の磁化矢印211の回転のためのリファレンス層である。4層25、および層27の磁化矢印251、および矢印271は、AFM層28によって、長手方向図示する方向に固定されている。5SAFフリー層構造の層22は、SAFバイアス構造の層25によって、AFM交換バイアスを印加されており、Hexで表される有効交換磁界強度を有し、矢印221によって示される方向の磁化を有している。6HB層5は、SAFフリー層構造の層21、および層22の双方の矢印によって示される方向を向いた静磁気結合バイアス磁界矢印51を生成する。22におけるHB磁界強度は、交換結合バイアス磁界HexのXであり、層25から層22へと供給されるものである。ここで、0<X<100である。したがって、層22におけるネット有効バイアス磁界Heffは、Hexに対する割合で表すと、Heff=100-XHexである。ただし、層22における磁界は層21に対して逆向きであり、矢印221によって示すように、右から左へと方向づけられているとする。層21におけるネット有効バイアス磁界は、基本的に、層5の静磁気的に結合したHB磁界のみである。それは、層22におけるHexのYとなるように調整され、矢印211によって示すように左から右へと方向づけられている。ここで、XとYとは、XYが80~120の範囲内であるように選択されるが、XY=100となることが好ましい。このように、SAFフリー層の2つの磁性層21,および22は、ほぼ対称的にバイアスを印加されており、同じ強度、かつ逆向きの磁界をそれぞれ有している。なお、HB層の、層21、および層22に対する相対的な位置によって、層21内と層22内とにおけるHB磁界は互いに異なる可能性がある。図2Aの構成では、磁界の差は5に過ぎない。しかしながら、後述する第9~16の実施態様において、層の厚さと、層21に対する相対的な位置とを変化させることによって、HB磁界の変化を調整することが可能である。例えば、層5の上面と層21の上面とがそろっている一方で、層22の中心により小さい20程度のHB磁界を生じさせている場合に、センサの性能が特に優れていることがわかった。シミュレーションでは、aXYが100以上である場合、すなわち、層21におけるバイアス磁界が、層22におけるバイアス磁界よりもわずかに強く、逆向きである場合、および、bX<Yである場合、すなわち、21においてHB層によって生じた磁界が、層22においてHB層によって生じた磁界よりも強い場合に、ダウントラック性能が向上する。bの場合、HB層5を薄くして、X<Yとしてもよい。図3に、図2Bの層22,23,および21を切り取って表した模式図を示す。図3は、上述のバイアススキームを有する実施態様を表し、ここで、XY=100である。磁化を表す2つの矢印、すなわち、左方向を向いたHexHexと付記された実線の矢印と、HB磁界を表す破線の矢印Hhb22と付記され、右方向を向いた破線の矢印を示す。ここで、Hhb22は、Hexに対する割合Xで表すと、XHexである。左方向を向いたHexは、層25の、右方向を向いた磁化251との反強磁性結合によって生じる。よって、層22における有効バイアス磁界HeffHeffと付記され、左方向を向いた大きな2次元の破線矢印によって示すの大きさは、Heff=100-XHexである。次に、層21におけるHB磁界Hhb21と付記された右向きの破線矢印を示す。この磁界は、Hexに対する割合で表すと、YHexとなるように調整される。XY=100であるから、層22における有効バイアス磁界は、パーセントを用いて表すと、Heff=100-XHex=YHexである。上述した、XY=100を用いたバイアススキームは、SAFフリー層内の2つの磁性層において、対称的な磁気的反応を生成する。これによれば、本発明の目的である、最良のダウントラック分解能と安定的な信号とが得られる。再び、図2Aおよび図2Bを参照する。AFM層13および28によって生成される直交方向のピンニング方向は、ABSと直交しており、面内において、それぞれ長手方向に向けられている。これは、2段階のアニール工程によって達成される。まず、HB層5および層25~28からなる上部交換バイアス構造を形成する前に、MR膜レベルのアニール膜は、堆積されて66を構成する層であるの際、下部AFM13のピンニング層が定められる。具体的には、下部AFM層13は、上部AFM層28が堆積されて、第2のアニール処理の際に、アニールされる前に、第1のアニール処理において、アニールされ、磁化方向が定められる。その後、AFM層およびAFM28の双方において、一般に、IrMnからなる。なお、全ての場合において、後続のアニール処理は、この第1のアニールの結果に影響しない。第1のアニールは、第2のアニールよりも高い温度、すなわち250°C~300°C程度で、AFM13の飽和磁界よりも大幅に大きい磁界一般に、5kOeより大きいの存在下において1~5時間程度行われる。層24~28は、スタック66全体の処理すなわち、エッチングによるパターニングが終わった後に堆積される。HB層は、具体的な実施態様の構成によって、層24~28の前、または後に堆積される。それから、層28に対して、第2のアニール処理が施され、磁化が定められるとともに、層25,および27がそれぞれ対応する方向に固定される。層28のアニールは、第1のアニールよりも低い温度、すなわち、200°C~240°C程度で、より低い、すなわち、0.6kOe~1kOe程度の磁界下において行われる。そのため、このアニールは、層13の磁化方向を変化させない。このMR膜レベルのアニールを、長いアニール時間をもって、ABSに対して垂直な、高いアニール磁界下で行うことによって、ピンニング層の磁化が定められる。なお、HB層5のアニール処理第3のアニールの温度は、AFM層28に対する第2のアニールの温度を超えてはならない。この制限を同時に、第3のアニールの温度は、また、AFM層13に対するアニールの温度よりも低い。後述する全ての実施態様において、HB層5、およびAFM層28に対するアニールが、層13に対する第1のアニールに影響しないことは、重要である。AFM層28に対する第2のアニール後に、HB層がアニールされる場合、第2のアニールがHB層の磁化方向を反転させないようにすることが重要である。AFM層28とHB層5との磁化方向が同じである場合は、明らかに、この反転は問題にならない。第3のアニールにおけるアニール磁界は、第2のアニールにおけるアニール磁界と同じとなるように選択されてもよい。図4に、磁気媒体31からの記録された磁気ビットに対するリードバック動作の際の、SAFフリー層の作用を模式的に示す。磁気媒体31は、センサスタック66に対して、矢印311によって示されるように、左から右へと移動する。磁気パターン例3つ3つの垂直方向の矢印によって模式的に示すと、媒体に対するスタックの配置例5つa,b,c,d,およびeを用いて説明する。各位置において、実際の長手方向に沿って図の紙面方向へと見た場合の層22、および層21の磁化方向を示すボックスを示す。センサスタック66の、ABSに対して垂直な鉛直平面における断面図が、磁気媒体の上方に示されている。フリー層21,および22の長手方向の磁化は、図の紙面に対して垂直な矢印211,および221によって示される。2つの磁性層21,および22は、同じ、または同様の磁気モーメント、および厚さを有し、互いに強く交換結合している。そのため、磁性層21および磁性層22の双方が基本的に同一強度の磁界を受ける長い磁気パターンの中点において、磁性層21および磁性層22の磁化の回転は基本的にゼロとなる。このような回転が0の状態を示しているのは、スタックの配置例5つのうち、a,c,およびeである。センサが、均一なビットパターンを通り過ぎる際に生成されるDC型の磁界に対して反応しない理由は、SAFフリー層の1つの層における磁気的エネルギーの増加は、その層と他の層とが強く交換結合している場合、他の層における磁気的エネルギーの減少によって、常に、完全に相殺されるからである。しかしながら、センサが、bやdのように、隣接するかつ、異なる磁気パターンの間の遷移位置上に配置される場合、SAFフリー層の2つの層は、反対の磁界を受ける。そのため、それぞれのエネルギーにおける変化は、付加的なものである。よって、2つの層は、同時に、異なる垂直方向に対して同じ角度量で傾斜して回転する。層21は、スタックのピンド層10と関連して回転するため、その回転によって、センサにおける抵抗の変化が生じ、また、それに対応して、センサを通じた電圧の変化が信号として生成される。図4の曲線32は、磁気媒体におけるセンサに対応するパターンの領域がセンサを通り過ぎることで、磁化の回転を生じさせる際に生成される信号出力曲線である。信号のピークは、位置b正ピーク、および位置d負ピークで生じ、この時に回転が生じる。図5に、図2Aに示す構造によって読み取られ、生成された、リードバック信号波形のシミュレーションを示す。51,52,53の波形は、それぞれ、パターン転移距離すなわちビット長が、300nm,30n,および15nmの場合に対応している。このシミュレーション結果によれば、ビット長が30nmである波形のピーク間振幅は、ビット長が300nmである波形のピーク間振幅に近い。しかし、ビット長が15nmである場合の振幅は、ビット長が30nmである場合の振幅の54程度である。これは、本発明の目的に適う、優れたダウントラック分解能を示している。垂直磁気媒体のリードバックのための、2つのフリー層を備えた差動センサは、S.Mao等によって、米国特許第7016160号の従来技術において開示されている。同様の構成が、J.Sun等による米国特許出願公開第2008/113220号において、MRAMアレイ内で使用されるMTJセンサについて開示されている。しかしながら、本発明のように、単一のMR接合を有する差分センサにおいてSAFフリー層を用いるとともに、長手方向のHBと上部交換バイアスとを組み合わせて、SAFフリー層構造の両方の磁性層において対称的なバイアスを実現することは、まだなされていない。実際に、上述のJ.Sunによるのように、本発明のバイアススキームを備えず、SAFフリー層を直接用いると、許容できないほどにノイズが多く、不安定な読取センサとなり、HDDにおいて用いることができないものとなる。本発明の好適な実施態様はそれぞれ、上部交換バイアス構造と、水平方向に設けられたハードバイアスHB:hardbiasing層との組み合わせによる効果によって、長手方向にバイアスを印加されたシンセティック反強磁性SAFsyntheticantiferromagneticフリー層FL:freelayerを有するMRセンサスタックTMR構成、またはGMR構成等を含む磁気抵抗効果MR:magnetoresistive読取ヘッドである。上部交換バイアス構造は、単層であってもよいし、上部交換バイアス構造自体が、逆向きの磁化を有する1対の強磁性層と、その間に挟まれた非磁性結合層とを含む、固定されたSAF三層であってもよい。さらに、交換バイアス構造は、センサスタックとともにパターニングされてもよいし、センサスタックがパターニングされた後に形成されてもよい。交換バイアス構造は、非磁性結合層を介して、SAFフリー層の上部層と交換結合しており、それによって、バイアスを生成している。後述する具体的な実施態様にしたがって、HB層の厚さには2つの可能性があり、それに対応して、フリー層構造に隣接する位置が2つある。より厚いHB層実施態様1~8は、SAFフリー層の両方の磁性層の側面の端部に隣接して形成される。より薄いHB層実施態様9~16は、基本的に、SAFフリー層内の2つの磁性層のうちの1つ下部にあるほうの磁性層のみに隣接して形成される。この場合、HB層の上面は、2つの磁性層の間にある非磁性結合層に合わせられる。<第1の実施態様>本発明の第1の実施態様については、図2Aおよび図2Bを参照して既に上で説明した。残りの第2~第16の実施態様を、図6~20をそれぞれ参照して以下で説明する。当然ながら、上部交換バイアス構造、およびサイドのHB層の効果についての議論は、以下に述べる残りの実施態様に対しても等しく当てはまる。また、当然ながら、各実施態様が形成される際の工程は、具体的には一連のアニール工程と、実質的に同一である。その一連のアニール工程においては、まず、AFMピンニング13と、スタック内のピンド層が、高温、かつ高い磁界中においてアニールされる。それから、層13に対する第1のアニールの結果に対して影響を及ぼさないように、最後に、上部バイアス構造の上部AFMピンニング層28が低温度、かつ小さな磁界中でアニールされる。HB層は、上部バイアス構造に対するより弱い磁界でのアニールと、実質的に同様の別立てのアニールによって形成される。そのため、スタック自体に対する第1のアニールには影響を及ぼさない。実施態様の望ましい構造の形状にしたがって、さまざまなパターニング工程が施される。これについては、以下の各説明において、さらに具体的に論じる。ここで、明確にするため、上述の議論を繰り返して説明する。再度、図2A、および図2Bを参照する。層13,および層28によって生成される直交方向のピンニング方向それぞれ、ABSに対して直交し、長手方向を向いているは、以下の一連のアニール工程によって達成される。AFM層13のピンニング方向および、SAFのピンド方向が、第1のアニールにおいて設定される。第1のアニールは、MR膜レベルのアニールであり、66を含む積層が、パターニングの前にアニールされる。それから、アニールされた膜がパターニングされ、HB層5がパターニングされたスタック66の側面に対して形成される。そして、HB層は、後述する最後のアニールと同様の、別立てのアニールを施される。それから、その製造物の上に、層24~28からなる上部交換バイアス構造が堆積される。それから、最後のアニールが行われる。最後のアニールにおいて、上部AFM28がアニールされ、フリー層構造との交換結合が生じる。なお、上部交換バイアス構造に対するアニール処理を行なっても、フリー層は、磁気媒体内におけるビット転移をトラックする可動性を十分有している。より具体的には、層13~22からなるスタックのパターニング、HB層5の堆積、第3のアニール、層24~28の堆積、それに続く層24~28のアニールという後続の工程よりも前に、まず、下部AFM層13が層13~22の堆積後にアニールされ、その磁化方向ABSに対して垂直が設定される。AFMピンニング層13、および13によって固定されるSAFピンド層構造に対する第1のアニールは、28に対する第2のアニールよりも高い温度、すなわち250°C~300°C程度で、AFM層の飽和磁界よりも大幅に大きな磁界一般に、5kOeより大きいを用いて行われる。HB層は、層13~22が堆積され、パターニングされた後に、堆積され、アニールされる。最後に、層5が堆積され、層28がアニールされることによって、層28の磁化方向が設定されるとともに、層25、および層27がそれぞれ対応する方向に固定された後に、層24~28が堆積される。層28に対するアニールは、層13に対する第1のアニールよりも低い温度、すなわち200°C~240°C程度で、より低い磁界、すなわち0.6~1kOeにおいて行われる。それにより、後から行われる第2のアニールが、層13の既に設定された磁化方向に影響を及ぼさない。なお、全ての実施態様におけるさまざまなアニールはそれぞれ、1~5時間程度の時間を要する。<第2の実施態様>図6に、本発明の第2の実施態様を模式的に示す。本実施態様は、図2Aおよび図2Bに模式的に示した第1の実施態様と以下の点で異なるが、それ以外の点はすべて同じである。本実施態様においては、結合層24を介して、フリー層の要素22と交換結合することによって交換バイアスを生成する上部バイアス構造が、1つの磁性層、すなわち層25のみを含む点である。層25は、それ自体がAFMピンニング層28と交換結合する。層25の上の層28のピンニング方向は、矢印251によって示されるように左から右へと向いている。本実施態様の形成は、アニール工程およびパターニング工程において、第1の実施態様で説明した工程と、以下の点で異なり、他のすべての点で同じである。層25,26,および27からなる三層を堆積するのに対して、本実施態様では、単一の層25を堆積する。<第3の実施態様>図7に本発明の第3の実施態様を示す。本実施態様は、第1の実施態様と以下の点で異なるが、他のすべての点において同様である。本実施態様においては、67と付記されたMRスタック図6のスタック66とは異なるは、図2Aに示すようにAFMピンニング層13まで、水平面内においてパターニングされているエッチングによって幅が減少されているわけではない。このように、本実施態様のMRスタック67では、垂直方向に積層された水平方向に広がる層24,22,23,21,9の幅は均一に狭められているが、層10,11,12,13は水平面内においてパターニングされておらず、幅が広いままである。パターニングの後、横方向に延在する、パターニングされていない層10,11,12,13の上に、HB層5を形成する。その際、5と10との間に、必要な絶縁層、およびシード層図示せずを形成する。このようにして、HB層5は、SAFフリー層構造に対して、高度に対称的に配置され、2つの磁性層21,および22に対して同様の磁界を供給することが可能となっている。構造全体の形成には、層13~22の堆積と、それに続く、層13に対する高温度、高磁界下における第1のアニールとが含まれる。このアニールの後に、層22~13に対するパターニングと、HB層5の堆積およびHB層5に対するアニールとが行われる。それから層24,25,26,27,28が形成され、最後のアニールが行われ、層28のバイアスを固定し、層25と層22とを交換結合させる。温度、および磁界は、図2Aを参照して上述したものと同様である。<第4の実施態様>図8に本発明の第4の実施態様を模式的に示す。本実施態様は、図7に模式的に示し上述した第3の実施態様と以下の点で異なるが、他のすべての点において、同様である。本実施態様においては、フリー層の要素22に対して交換バイアスを生成する上部バイアス構造が、単一の磁性層、すなわち層25のみを含む。層25は、AFMピンニング層28と交換結合している。層28の層25に対するピンニング方向は、矢印251によって示されるように、左から右を向いている。本実施態様の形成方法は、第4の実施態様で説明した方法と、スタック67およびHB層25の上に単一のバイアス層25のみを堆積する点を除いて同様である。<第5の実施態様>図9に、本発明の第5の実施態様を模式的に示す。本実施態様は、第1の実施態様と以下の点で異なるが、他のすべての点において同様である。本実施態様においては、上部SAF交換バイアス構造、すなわち層28,27,26,25が、MRスタック図2Bのスタック66の層の上に堆積され、それに続いて、そのスタックとともにパターニングされる。それによって、すべての層、すなわち、層24,22,23,21,9,10,11,12,13とともに、層28,27,26,25は共通の幅を有する。それから、HB層5が、パターニングされた構造の両隣に堆積される。一連のアニール工程は以下である。層22,23,21,9,10,11,12,および13が堆積され、高温度、高磁界下で第1のアニールを施され、ピンニング層13の磁化が設定される。それから、層24,25,26,27,および28が堆積され、より低い温度、およびより低い磁界下で、層28に対して第2のアニールが施される。最後に、構造全体がパターニングされる。それに続いて、HB層5が形成され、第3のアニールを施される。第3のアニールは、実質的に第2のアニールと同じである。既に述べたように、各アニール処理の時間は1~5時間程度である。<第6の実施態様>図10に、本発明の第6の実施態様を模式的に示す。本実施態様は、第5の実施態様図9と以下の点で異なるが、他のすべての点において同様である。本実施態様においては、上部交換バイアス構造が、図9に示した3つの層25,26,27に代わって、単一の強磁性バイアス層25のみを含む。製造工程は、第5の実施態様の形成に用いた工程と、三層の代わりに単一の層25を設ける点を除いて同様である。<第7の実施態様>図11に、本発明の第7の実施態様を模式的に示す。本実施態様は、図7に示した第3の実施態様と以下の点で異なるが、他のすべての点において同様である。本実施態様においては、上部SAFバイアス構造は、フリー層の要素22に対して交換バイアスを生成するとともに、ピンニング層28と、互いに結合した磁性層27および25とを含む。この上部SAFバイアス構造全体は、MRスタック66とともに堆積され、それに続いて、そのスタックとともにパターニングされる。それにより、層28,27,26,25は、層24,22,23,21,9とともに、すべて共通の幅を有する。製造工程は、第5の実施態様における製造工程と、以下の点で異なるが、他のすべての点は同様に進行する。本実施態様においては、層13のアニール、それに続く層24~28の堆積、および層28のアニールののちパターニングが行われる。このパターニングは、垂直方向に、層10に至るまでしか行われない。層10の幅は減少されず、層11,12,13の幅も減少されない。<第8の実施態様>図12に、本発明の第8の実施態様を模式的に示す。本実施態様は、図11に示した第7の実施態様と、以下の点で異なるが、他のすべての点において同様である。本実施態様においては、フリー層の要素22に対して交換バイアスを供給する上部バイアス構造が、ここでは単一の磁性層、すなわち層25のみを含む。層25はAFMピンニング層28と交換結合している。バイアス層28,25,24は、MRスタックとともに堆積され、続いてスタックおよびバイアス層の双方がパターニングされる。それにより、層28,25,24,22,23,21,9が共通の幅を有するようになる。その後、HB層5が堆積される。一連のアニール工程とパターニングとを含む製造工程は、第7の実施態様における製造工程と、上部バイアス層が単層25である点を除いて同様である。<第9の実施態様>図13に本発明の第9の実施態様を示す。本実施態様は、図2Aおよび図2Bに示した第1の実施態様と以下の点で異なるが、他のすべての点において同様である。本実施態様においては、HB層5が、図2Aよりも薄く形成されており、HB層の水平な上面は、層21と層22との間の、垂直方向においてより低い位置に設定されている。層5をより薄くし、より低い位置に設けた結果、層5は、層21および層22の双方に隣接するのではなく、層21の側面のエッジに隣接するように配置されている。それゆえ、ハードバイアス静磁界の強度が、層21内と層22内とで異なる。これにより、全体として、これらの実施態様間でダウントラック分解能に関する性能特性に差が生じる。このことは、そのような構造をデザインする際、考慮されるべきである。実施態様9~12と、それぞれと対応する実施態様1~4との違いは、HB層が薄くなっている点と、HB層5がフリー層構造の層21と層22とについて非対称的に配置されている点とのみである。実施態様9~12において、層5は、層21と対向しており、層5の上面は層22と層21との間に水平方向に設定されている。上述のように、層21内と層22内とにおいてHB磁界の強度が異なる場合には、実施態様1~8のように、層21内と層22内とにおいて、HB磁界の強度が実質的に同様である場合と比較すると、実施態様間で異なる性能特性が生じる可能性がある。実施態様9~12の基本的な製造工程を以下、繰り返し述べる。まず、下部AFM13がアニールされ、その磁化方向が設定される。そののち、スタックのパターニング、HB層の堆積、および上部AFM層28の堆積の各工程が行われる。それから層28に対して第2のアニールが施され、その磁化が設定される。第1のアニールは、第2のアニールよりも高い温度、すなわち250°C~300°C程度で、AFMの飽和磁界よりも大幅に大きな磁界一般に、5kOeより大きいを用いて行われる。層28の堆積は、スタック66全体が処理されたアニールされ、パターニングされた後に行われる。HB層は、それぞれ具体的な実施態様の構成における25~28のパターニングによって、層25~28の前、または後に堆積してもよい。最後に、層28がアニールされ、その磁化が設定されると共に、層25および層27がそれぞれ対応する方向に固定される。層28に対するアニールは、200°C~240°C程度の低い温度で、0.6~1kOe程度の低い磁界を用いて行われる。これにより、この層28に対するアニールは、層13の磁化方向を変化させない。<第10の実施態様>図14に、本発明の第10の実施態様を模式的に示す。本実施態様は、図13に示した第9の実施態様と以下の点で異なるが、他のすべての点において同様である。本実施態様においては、フリー層の要素22と交換結合することによって、交換バイアスを生成する上部バイアス構造は、単一の磁性層、すなわち層25のみを含む。層25自体が、AFMピンニング層28と交換結合している。本実施態様の製造方法は、第9の実施態様で用いた方法と以下の点で異なるが、他のすべての点において同様である。本実施態様の製造方法では、三層の上部交換バイアス構造が単一の層25によって置き換えられている。これ以外の点においては、アニール、堆積、およびパターニングという一連の工程は同じである。<第11の実施態様>図15に本発明の第11の実施態様を示す。本実施態様は、第9の実施態様と以下の点で異なるが、他のすべての点において同様である。本実施態様においては、MRスタック66は、図13におけるようにAFMピンニング層13まで水平面内においてパターニングされて幅が減少させられてはいない。よって、本実施態様のMRスタックにおいて、垂直方向に積層された水平方向の層24,22,23,21,9は、均一で狭い幅を有するが、層10,11,12,13は水平面内においてパターニングされず、より広い幅のままである。パターニングに続いて、水平方向に延在する、パターニングされていない層10,11,12,13の上に薄いHB層5が形成される。その際、層5と層10との間には、必要な絶縁層およびシード層図示せずを設ける。このようにして、HB層5はSAFフリー層構造に対して非対称的に配置され、層の上面は層21と層22との間に設定される。したがって、層5は、層22よりも層22に対してより強い磁界を供給する。本実施態様の製造工程は、第3の実施態様の製造工程と以下の点で異なるが、他の点において同様に進行する。本実施態様の製造においては、HB層がより薄くなっているとともに、フリー層構造に対して非対称的に配置されている。<第12の実施態様>図16に、本発明の第12の実施態様を模式的に示す。本実施態様は、図15に模式的に示し、上述した第11の実施態様と以下の点で異なるが、他のすべての点において同様である。本実施態様においては、フリー層の要素22に対して交換バイアスを生成する上部バイアス構造は、単一の磁性層、すなわち層25のみを含む。層25は、AFMピンニング層28と交換結合している。層28の層25に対するピンニング方向は、矢印251によって示されるように、左から右に向いている。よって、本実施態様の製造工程は、第11の実施態様で用いた工程と同じである。<第13の実施態様>第13~第16の実施態様は、第5~8の実施態様と、以下の点で異なるが、他のすべての点において同様である。第13~16の実施態様においては、HB層5は、より薄くなっており、層21および層22の双方ではなく、層21と並んで配置されている。図17に、本発明の第13の実施態様を模式的に示す。本実施態様は、第5の実施態様図9と以下の点で異なるが、他のすべての点において同様である。本実施態様においては、第9の実施態様において述べたのと同様に、HB層5がより薄くなっており、フリー層構造に対して非対称的に配置されている。本実施態様において、上部SAF交換バイアス構造、すなわち、層28,27,26,25は、MRスタック図2Bのスタック66とともに堆積され、続いてそのスタックとともにパターニングされる。それにより、全ての層、すなわち、層24,22,23,21,9,10,11,12,13とともに層28,27,26,25は共通の幅を有する。本実施態様を製造する際に用いる一連の工程は、以下の点を除いて、第5の実施態様の製造において用いた工程と全く同じである。本実施態様においては、HB層5がより薄く堆積され、非対称的に配置される。それ以外の点において、第1のアニール、第2のアニール、およびパターニングという一連の工程は同様である。<第14の実施態様>図18に、本発明の第14の実施態様を模式的に示す。本実施態様は、第13の実施態様と以下の点で異なるが、他のすべての点において同様である。本実施態様においては、上部交換バイアス構造が、AFM層28と、単一の層25のみを含むものであって、層25,26,27からなる三層構造を含むものではない。第1のアニール、第2のアニール、堆積、およびパターニングを含む製造工程は、第13の実施態様の工程と同様である。<第15の実施態様>図19に、本発明の第15の実施態様を模式的に示す。本実施態様は、図11に模式的に示す第7の実施態様と以下の点で異なるが、他のすべての点において同様である。本実施態様においては、HB層5は、より薄く、層5が、層21に隣接するとともに、層22よりも下の位置となるように、フリー層構造に対して非対称的に配置されている。本実施態様の製造工程は、第1のアニール、第2のアニール、層の堆積、パターニングに関して、第7の実施態様における製造工程と同様である。HB層がより薄くなり、非対称的に配置される点のみが異なっている。<第16の実施態様>図20に、本発明の第16の実施態様を模式的に示す。本実施態様は、図19に模式的に示した第15の実施態様と以下の点で異なるが、他のすべての点において同様である。本実施態様においては、フリー層の要素22に対して交換バイアスを生成する上部バイアス構造は、単一の磁性層25のみを含む。層25は、AFMピンニング層28と交換結合している。本実施態様の製造工程は、第15の実施態様の製造において用いた工程と同様である。なお、上述の実施態様それぞれにおける、本発明の読取ヘッドの上方、および下方に、追加でシールドを形成してもよい。しかしながら、そのようなシールドの目的は、外部磁界を分路し、外部磁界による望ましくない影響を避けることであって、従来のようにセンサのダウントラック分解能を向上させることではない。上述した全ての実施態様および図6~図20において、このような下部シールドは層2として示されているが、上部シールドは図示されていない。最後に、当業者であれば理解できるように、本発明の好適な実施態様は、本発明の例示であって本発明を限定するものではない。添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の精神および範囲にしたがって、フリー層が、SAF構造をもって形成されるとともに、SAF、または単一の層からなる上部交換バイアス構造、および水平方向に形成されたHB層の双方によって、長手方向のバイアスを印加されるMR読取センサの形成に適用する方法、材料、構造、および大きさに関しては修正や変更が可能である。"