磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドの製造方法及び磁気再生記録装置
【課題】磁気抵抗効果素子（磁気ヘッド）のコア幅を微細化とすることができる磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドの製造方法及び磁気再生記録装置を提供する。
【解決手段】磁気抵抗効果素子１０は、下地層１１と、反強磁性層１２と、ピンド層（固定側磁性層）１３と、非磁性中間層１４とが順次積層された状態で形成されるとともに、非磁性中間層１４の上面に形成された自由側磁性層（フリー層）１５の一部には、自発磁化を有する磁性金属３０を内部に内包したナノチューブ２０を有する。
【解決手段】磁気抵抗効果素子１０は、下地層１１と、反強磁性層１２と、ピンド層（固定側磁性層）１３と、非磁性中間層１４とが順次積層された状態で形成されるとともに、非磁性中間層１４の上面に形成された自由側磁性層（フリー層）１５の一部には、自発磁化を有する磁性金属３０を内部に内包したナノチューブ２０を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドの製造方法及び磁気再生記録装置に関し、特に、磁気記録媒体の読み取り用として使用される磁気抵抗効果素子（磁気ヘッド）のコア幅を狭小化とすることができる磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドの製造方法及び磁気再生記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、磁気再生記録装置には、磁気ヘッド（磁気抵抗効果素子）が広く用いられており、この磁気記録媒体の読み取り用として使用されるこのような磁気ヘッド（磁気抵抗効果素子）では、磁気ヘッドにセンス電流を流すとともに、磁気ヘッドの抵抗変化（電圧の変化）を利用して信号を検出している。
【０００３】
［従来の磁気抵抗効果素子の構成］
ここで、従来の磁気抵抗効果素子の構成および概要を説明する。図８は、従来の磁気抵抗効果素子の全体構成を示す概念図を示している。
【０００４】
図８に示すように、磁気抵抗効果素子は、下部に設けた下地層１の上部に磁気抵抗効果膜２を積層するとともに、この磁気抵抗効果膜２の上部にマスク３を形成し、このマスク３に対して、電子線描画処理などによりエッチング処理を施すことにより、この磁気抵抗効果素子のコア幅Ｔ′を狭小化とする製造を行なっている。
【０００５】
ここで、従来では、図８に示す製造工程により製造された磁気抵抗効果素子のコア幅Ｔ′は、加工プロセスによる限界などから、この磁気抵抗効果素子のコア幅Ｔ′（微細化限界寸法）は、１０ｎｍ程度となっている。
【０００６】
また、このような磁気抵抗効果素子の製造技術に関する従来技術としては、中間層を外部磁界に応答して磁化方向が変化するグラニュラー状の中間層とする磁気抵抗効果素子に関して開示されている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、同様に、磁気抵抗効果素子の製造技術に関する従来技術として、磁気抵抗効果素子を構成する中間層の内部にナノチューブを形成した磁気抵抗効果素子に関して開示されている（特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１５７０２７号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、近年では、特に磁気記録媒体が高記録密度化となっているため読み取り精度のさらなる向上が求められているため、これによって、磁気抵抗効果素子のコア幅をより狭小化（微細化）とすることが課題となっている。
【００１０】
また、前述した特許文献１の場合には、磁気抵抗効果素子を構成する中間層を外部磁界に応答して磁化方向が変化するグラニュラー状の中間層とすることで、読み取り精度を向上とすることとしているが、依然として磁気抵抗効果素子のコア幅を、近年の高記録密度化に対応した寸法まで微細化（狭小化）できないという問題がある。
【００１１】
また、前述した特許文献２の場合には、磁気抵抗効果素子の製造技術の従来技術として、磁気抵抗効果素子を構成する中間層の内部にナノチューブを形成しているため、磁気抵抗効果素子の出力を上げることができるが、中間層の内部にナノチューブを形成することが難かしいうえ、特許文献１と同様に依然として磁気抵抗効果素子のコア幅を、近年の高記録密度化に対応した寸法まで微細化（狭小化）できないという問題がある。
【００１２】
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、磁気抵抗効果素子（磁気ヘッド）のコア幅をより微細化とすることができる磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドの製造方法及び磁気再生記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
開示の磁気抵抗効果素子は、自由側磁性層と、固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層との間に挟まれた状態で形成される非磁性中間層とを備え、自由側磁性層の一部には、自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブを有し、ナノチューブの形成領域以外は、磁性金属より保磁力が高いハード層で囲われている層として形成されていることを要件とする。
【発明の効果】
【００１４】
開示の磁気抵抗効果素子には、この磁気抵抗効果素子を形成する非磁性中間層の上面に形成される自由側磁性層の一部に自発磁化を有する磁性金属を内包したナノチューブを形成しているので、この磁性金属を内包したナノチューブにより磁気抵抗効果素子のコア幅をより狭小化とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、本発明の磁気抵抗効果素子の各実施例（実施例１及び実施例２）について詳細に説明する。なお、以下に示す実施例１〜実施例２によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１６】
［磁気抵抗効果素子の構成および概要］
先ず、本実施例１に係る磁気抵抗効果素子の構成および概要を説明する。ここで、図１は、実施例１に係る磁気抵抗効果素子の全体構成を示す概念図を示している。具体的には、磁気抵抗効果素子のウエハのＡＢＳ面の層構成を拡大した図を示している。
【００１７】
また、図２は、図１に示した磁気抵抗効果素子の全体構成を示す平面図を、図３は、同じく、図１に示したナノチューブの外観を説明する斜視図をそれぞれ示している。
【００１８】
図１に示すように、本実施例１において、磁気抵抗効果素子１０は、非磁性中間層１４の上面に形成された自由側磁性層１５にレジストマスク層１６を形成するとともに、所定のレジスト処理を行ない、最終的に、非磁性中間層１４の上面（自由側磁性層１５の位置）に、ハード膜層１７を形成し、このハード膜層１７の一部（ほぼ中央部）に、円筒状のナノチューブ２０を設ける構造としている。
【００１９】
すなわち、図１に示すように、磁気抵抗効果素子１０は、下から下地層１１と、反強磁性層１２と、ピンド層（固定側磁性層）１３と、非磁性中間層１４と、ハード膜層１７とが順次積層された状態で形成されている。
【００２０】
また、下地層１１の下部には、下部電極Ｐ１を、ハード膜層１７の上部には上部電極Ｐ２をそれぞれ電極層として形成している。これら下部電極Ｐ１および上部電極Ｐ２の電源ラインは電源部（図示せず）に接続されている。
【００２１】
すなわち、ハード膜層１７は、金属層（メタル層）であり、このハード膜層１７のほぼ中央部には、磁性金属３０を内部に内包したナノチューブ２０を設けている。具体的に説明すると、ナノチューブ２０の形成領域以外は、このナノチューブ２０の内部に設けた磁性金属３０より保磁力が高いハード膜層１７（非磁性層）として形成している。
【００２２】
ここで、ナノチューブ２０は、１枚のシートを丸めるように形成された筒状の中空構造体（図２、３）であり、このナノチューブ２０を形成する円筒本体部２１の内部に磁性金属３０を内包した状態で設けている。また、このナノチューブ２０の円筒本体部２１内に設けられた磁性金属３０は、所謂、自発磁化を有する強磁性体であり、本実施例１では、特に磁気特性が強い鉄（Ｆｅ）を磁性金属３０の材料として使用している。
【００２３】
また、同図に示すように、このナノチューブ２０の内部に内包した磁性金属３０は、ナノチューブ２０の上側接合面（図１の上部電極Ｐ２との当接面）から下側接合面（図１の非磁性中間層１４との当接面）に貫通（充填形成）するように設けられている。
【００２４】
また、ナノチューブ２０の円筒本体部２１には、非導電性の材料が選定されている。すなわち、本実施例１では、上述したように、ナノチューブ２０の内部には自発磁化を有する磁性金属３０を内包させ、この磁性金属３０は、ナノチューブ２０の上側接合面から下側接合面に貫通するように形成し、ナノチューブ２０の円筒本体部２１を非導電性材料としている。
【００２５】
これにより、上述したように、ナノチューブ２０の形成領域以外は、非磁性層領域（保持力が高いハード膜層１７）であるため、上部電極Ｐ２から下部電極Ｐ１に向けて流れるセンス電流の狭窄効果が大きくすることができる。すなわち、本実施例１の磁気抵抗効果素子１０では、従来の加工プロセスによるコア幅をより狭少化とすることができるとともに、ナノチューブ２０を、このナノチューブ２０に設けた磁性金属３０よりも保持力が高いハード膜層１７により挟持する位置に設け、さらに、このナノチューブ２０の内部に自発磁化を有する磁性金属３０を充填させた状態で内包させることによりセンス電流の通過が良好となる構造としている。
【００２６】
［実施例１に係る磁気抵抗効果素子１０の製造方法］
次に、本実施例１による磁気抵抗効果素子１０の製造方法を図４および図５を用いて説明する。ここで、図４は、実施例１に係る磁気抵抗効果素子１０の製造工程を示すフローチャートである。また、図５（１）〜（６）は、実施例１に係る磁気抵抗効果素子１０の製造工程を説明する図である。
【００２７】
図４に示すように、実施例１に係る磁気抵抗効果素子１０の製造工程の場合、反強磁性層形成工程と、ピンド層形成工程と、中間層形成工程と、レジスト形成工程と、パターニング工程と、ナノチューブ形成工程と、レジスト剥離工程と、ハード膜層形成工程と、平坦化工程とが順に行なわれる。
【００２８】
すなわち、図４のフローチャートに示すように、先ず、下地層１１の上面に反強磁性層１２を形成する反強磁性層形成工程を行なう（ステップＳ１）。
【００２９】
具体的に説明すると、図５（１）に示すように、スライダーの母体となるＡｌ２０３−ＴｉＣ基板（図示を省略）の上にＡｌ２０３層（図示は、省略）を介して、ＮｉＦｅ等からなる下部電極Ｐ１を形成するとともに、磁気シールド層として下地層１１を形成し、この下地層１１の上面にライト素子側のサイドシールド（図示は、省略）を所定の厚さ分（例えば、厚さ＝１０ｎｍ）積層し、次に、ＩｒＭｎ等の反強磁性層１２を所定の厚さ分（例えば、厚さ＝１０ｎｍ）積層する。
【００３０】
次に、ステップＳ１で形成した反強磁性層１２の上面にピンド層（固定側磁性層）１３を形成するピンド層形成工程を行なう（ステップＳ２）。具体的に説明すると、図５（１）に示すように、反強磁性層１２の上面にＦｅＣｏ等からなるピンド層１３を所定の厚さ分（例えば、厚さ＝３ｎｍ）積層する。
【００３１】
次に、ステップＳ２で形成したピンド層１３の上面に非磁性中間層１４を形成する中間層形成工程を行なう（ステップＳ３）。具体的に説明すると、図５（１）に示すように、ピンド層１３の上面にＣｕ等からなる非磁性中間層１４を所定の厚さ分（例えば、厚さ＝１ｎｍ）成膜する。
【００３２】
次に、ステップＳ３で形成した非磁性中間層１４の上面にレジストマスクを形成するレジスト形成工程を行なう（ステップＳ４）。具体的に説明すると、図５の（１）に示すように、成膜した非磁性中間層１４の膜上にレジストを塗布することにより、この非磁性中間層１４の上面にレジストマスク層１６を形成する。
【００３３】
次に、ステップＳ４で行なったレジスト形成工程の後をパターンニングするパターンニングを行なう（ステップＳ５）。
【００３４】
具体的に説明すると、図５の（１）に示すように、レジストを塗布した塗布面に対して、電子線描画等でパターンニングする。これによりレジストマスク層１６で覆われていない非磁性中間層１４の一部を露出させることができる。
【００３５】
次に、ステップＳ５で形成したレジストマスク層１６の所定の位置にナノチューブ２０を形成するナノチューブ形成工程を行なう（ステップＳ６）。
【００３６】
具体的に説明すると、図５の（３）に示すように、露出した非磁性中間層１４の上面であって、レジストマスク層１６のほぼ中央位置（凹状部）に磁性金属３０を内包したナノチューブ２０を形成する。
【００３７】
同図に示すように、ナノチューブ２０の内部に内包した磁性金属３０は、ナノチューブ２０の上側位置から下側接合面（非磁性中間層１４との当接面）に貫通（充填形成）するように設けられる。
【００３８】
ここで、ナノチューブ２０自体の形成方法は目的に応じて適宜選択可能であり、ナノチューブを単体で形成後に磁性金属を内包させる場合（ナノチューブ２０の円筒本体部２１内部に、磁性金属３０を形成する場合）には、例えば、プラズマＣＶＤ法で１Ｗ/cm３程度の高周波により流量比が所定の数値（メタン：窒素=１：５０）である炭素供給ガスで、常圧、３００℃でナノチューブ単体を形成し、その後、ナノチューブ２０の円筒本体部２１の内部に、例えば、Ｃｏ（コバルト）を通常のスパッタ法でＡｒ（アルゴン）ガスにより充填（３ｍＴｏｒｒ）させることにより、ナノチューブの内部に磁性金属３０を内包させることができる。
【００３９】
また、磁性金属３０を内包したナノチューブ２０を同時形成する場合、真空度を１０−３〜１０−５Ｐａ程度、希ガスイオン種のアルゴンイオンの加速電圧を０．１〜３００ｋｅＶ、平均イオン電流密度を１μＡ／ｃｍ２〜１０ｍＡ／ｃｍ２程度、イオンビームのスパッタ速度を２nm〜１μｍ／ｍｉｎ程度とする条件下で、室温で１〜１０分のイオン照射を行いながら同時に、例えばＦｅ（ＣＯ）６を気化させて鉄（Ｆｅ）を供給する。
【００４０】
これにより、円筒型のナノチューブ２０の内部にＦｅ（鉄）による磁性金属３０を内包したナノチューブ２０を成長形成させることができる。ここで、この時に供給するＦｅ（鉄）原子は極微量であり、例えば、原子数比でナノチューブの約５％以下の量とする。
【００４１】
なお、このナノチューブ２０を構成する円筒本体部２１の肉厚寸法や内径寸法などは製造条件で調整可能であり、具体的には、このナノチューブ２０の内径寸法、ひいては磁性金属３０の直径は最小寸法（例えば、直径＝１ｎｍ程度）まで微細化することができる。
【００４２】
次に、ステップＳ２〜Ｓ３により非磁性中間層１４の上面（ナノチューブ２０の周囲）に形成したレジストマスク層１６を剥離するレジスト剥離工程を行なう（ステップＳ７）。
【００４３】
具体的に説明すると、図５の（４）に示すように、ナノチューブ２０の円筒本体部２１の外側に位置する余分なレジストマスク層１６をレジスト処理やコバルトクロム処理により剥離する。
【００４４】
なお、本実施例１では、ナノチューブ２０の形成領域以外は、保磁力が高い層（ハード膜層１７）としているが、自由側磁性層１５（図１）は、単にフリー層として機能させないことから、このナノチューブ２０の形成領域以外は、非磁性層で囲まれている層として形成することとしてもよい。
【００４５】
次に、ステップＳ７で形成したナノチューブ２０の上面にハード膜を形成するハード膜形成工程を行なう（ステップＳ８）。具体的に説明すると、図５の（５）に示すように、非磁性中間層１４およびステップＳ７で形成したナノチューブ２０の上面に略台形状のハード膜層１７を形成する。ハード膜層１７は、ナノチューブ２０に該当するレジストマスク層１６の分だけこのハード膜層１７の一部が上方に突出する。
【００４６】
次に、ステップＳ８で形成した略台形状のハード膜層１７を平坦化する平坦化工程を行なう（ステップＳ９）。具体的に説明すると、図５の（６）に示すように、ステップＳ８で形成した略台形状のハード膜層１７を平坦化とすることにより、ナノチューブ２０の周囲は略台形部分が平坦化となった平坦化層とすることができ、これによって、磁性金属３０を内包したナノチューブ２０を有する磁気抵抗効果素子１０を製造することができる。なお、最後に、この平坦化されたハード膜層１７の上面には磁気抵抗効果素子１０の上部側の電極となる上部電極Ｐ２を形成する。
【００４７】
このように、本実施例１の磁気抵抗効果素子によれば、非磁性中間層１４の上面に内部に磁性金属３０を内包したナノチューブ２０を形成することにより、磁気抵抗効果素子のコア幅Ｔを、従来技術によるコア幅の幅寸法の狭小化で限界とされていた寸法（直径１０ｎｍ程度）と比較して、１０分の１程度（例えば、直径１ｎｍ）まで、この磁気抵抗効果素子のコア幅Tを狭小化とすることができる。
【００４８】
また、ナノチューブ２０の内部には自発磁化を有する磁性金属３０を内包させるとともに、この磁性金属３０は、ナノチューブ２０の上側接合面から下側接合面に貫通するように形成し、ナノチューブ２０の円筒本体部２１を非導電性材料としているため、ナノチューブ２０の形成領域以外は、非磁性層領域（保持力が高いハード膜層１７）であることから、上部電極Ｐ２から下部電極Ｐ１に向けて流れるセンス電流の狭窄効果を大きくすることができる磁気抵抗効果素子を実現することができる。
【実施例２】
【００４９】
［実施例２に係る磁気抵抗効果素子１０ａの製造方法］
次に、本実施例２による磁気抵抗効果素子１０ａの製造方法を図６用いて説明する。図６（１）〜（６）は、実施例２に係る磁気抵抗効果素子１０ａの製造工程を説明する図である。
【００５０】
ここで、本実施例２と前述した実施例１との相違は、実施例１に係る磁気抵抗効果素子１０の製造方法では、反強磁性層形成工程と、ピンド層形成工程と、中間層形成工程と、レジスト工程と、パターニング工程と、ナノチューブ形成工程と、レジスト剥離工程と、ハード膜形成工程と、平坦化工程とを順に行なうこととしていが、本実施例２では、磁気抵抗効果素子１０ａの最後の製造工程で、非磁性中間層１４の上面に所定のナノチューブ２０を形成することとしている。このため、以下の説明では、実施例１と同様な部分についての詳細な説明は、省略する。
【００５１】
具体的に説明すると、図６（１）に示すように、下地層１１、反強磁性層１２、ピンド層１３、非磁性中間層１４を順次積層させる工程は、実施例１と同様の工程である。そして、本実施例２では、図６（２）に示すように、下地層１１、反強磁性層１２、ピンド層１３、中間１４を順次積層させた後では、非磁性中間層１４の上部にナノチューブ２０に該当する小径なレジストマスク層１６ａを形成し、次に、図６（３）に示すように、非磁性中間層１４の上面に略台形状のハード膜層１７ａを形成する。具体的には、ナノチューブ２０に該当するレジストマスク層１６ａの分だけハード膜層１７ａの一部が上方に突出する。
【００５２】
そして、図６（４）に示すように、略台形状に形成したハード膜層１７ａを平坦化処理し、次に、図６（５）に示すように、平坦化処理されたハード膜層１７ａのほぼ中央部に位置するナノチューブ２０ａに該当するレジストマスク層１６ａを剥離する。
【００５３】
そして、最終的に、図６（６）に示すように、レジストマスク層１６ａが剥離したハード膜層１７ａの凹状部分に自発磁化を有する磁性金属３０を内包させたナノチューブ２０ａを形成し、さらに、ハード膜層１７ａの上面に磁気抵抗効果素子１０の上部側の電極となる上部電極Ｐ２を形成することで磁気抵抗効果素子１０ａを製造することとしている。
【００５４】
本実施例２によれば、磁気抵抗効果素子１０ａの内部には、自発特性を有する磁性金属３０を内部に内包させたナノチューブ２０ａを形成することができるので、磁気抵抗効果素子１０ａのコア幅Ｔを所定の寸法（例えば、１ｎｍ程度）の幅寸法まで狭小化とすることができる。
【００５５】
また、この磁気抵抗効果素子１０ａは、実施例１の磁気抵抗効果素子１０と同様に、ナノチューブ２０ａの内部には自発磁化を有する磁性金属３０を内包させるとともに、この磁性金属３０は、ナノチューブ２０ａの上側接合面から下側接合面に貫通するように形成し、ナノチューブ２０ａの円筒本体部２１を非導電性材料としているため、ナノチューブ２０ａの形成領域以外は、非磁性層領域（保持力が高いハード膜層１７ａ）であることから、上部電極Ｐ２から下部電極Ｐ１に向けて流れるセンス電流の狭窄効果を大きくすることができる。
【００５６】
（磁気再生記録装置の概要）
次に、図７を用いて、本実施例１に係る磁気抵抗効果素子を適用可能な磁気再生記録装置４０の概要について簡単に説明する。図７は、磁気再生記録装置４０の概要を説明する図である。
【００５７】
図７に示すように、磁気再生記録装置４０は収容空間を有する箱形のベース４２を形成したハウジング４１を備える。ハウジング４１の内部には、記憶媒体である磁気ディスク４３が収容され、この磁気ディスク４３はスピンドルモータ４３ａの回転軸に装着され所定の方向に回転する。
【００５８】
また、キャリッジ４４は複数のキャリッジアーム４４ａとキャリッジブロック４５とに連結され、このキャリッジブロック４５は、垂直方向に延びる支軸４６に回転自在に連結される。
【００５９】
個々のキャリッジアーム４４ａの先端にはヘッドサスペンション４７が取り付けられ、このヘッドサスペンション４７の先端部には、磁気ヘッド（磁気抵抗効果素子）４８が搭載される。
【００６０】
キャリッジブロック４５には、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）４９が接続され、このＶＣＭ４９によりキャリッジブロック４５は支軸４６回りで回転することができ、このキャリッジブロック４５の回転に基づきキャリッジアーム４４ａが揺動する。これにより、磁気ヘッド４８は最内周記録トラックと最外周記録トラックとの間でデータゾーンを横切ることにより、目標の記録トラックに対して位置決めおよびデータの読み取りを行なうことができる。
【００６１】
そして、この磁気再生記録装置４０の磁気ヘッド４８には、上述した実施例１、２で示した内部に磁気特性が強く自発磁化を有する磁性金属３０（図５、６）を内包したナノチューブ２０、２０ａを有する磁気抵抗効果素が使用されているため、この磁気抵抗効果素子によるコア幅の狭小化にともなう読み取り精度の向上を図ることができる。
【００６２】
（他の実施例）
さて、これまで本発明の実施例１及び実施例２について説明したが、本発明の磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドの製造方法及び磁気再生記録装置は、上述した実施例１、２以外にも、上記特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において、種々の異なる実施例にて実施することもできる。
【００６３】
すなわち、上述した、本実施例１、２では、ナノチューブ２０の内部に内包される磁性金属３０に使用される材料は、特に、自発磁化を有する金属材料である鉄（Ｆｅ）が選定されているが、この鉄（Ｆｅ）以外にもコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）から選定される少なくとも一種類の元素を含むこととしてもよい。また、磁気特性が強い金属材料である鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）の金属材料のうちの少なくとも一種類の元素が混入される金属としてもよい。
【００６４】
以上の実施例１、２を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００６５】
（付記１）記録媒体からの読み取り信号の再生を行なう磁気抵抗効果素子であって、
自由側磁性層と、固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層との間に挟まれた状態で形成される非磁性中間層とを備え、
前記自由側磁性層の一部には、自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブを有し、
前記ナノチューブの形成領域以外は、非磁性層で囲まれている層または、前記磁性金属より保磁力が高いハード層で囲われている層として形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【００６６】
（付記２）前記ナノチューブの内部に内包した磁性金属は、当該ナノチューブの上側接合面から下側接合面に貫通するように形成されることを特徴とする付記１に記載の磁気抵抗効果素子。
【００６７】
（付記３）前記磁性金属は、自発磁化を有する金属材料である鉄、コバルト、ニッケルから選定される少なくとも一種類の元素を含むことを特徴とする付記１または２に記載の磁気抵抗効果素子。
【００６８】
（付記４）前記ナノチューブには、非導電性の材料が選定されることを特徴とする付記１または２に記載の磁気抵抗効果素子。
【００６９】
（付記５）記録媒体からの読み取り信号の再生を行なう磁気ヘッドの製造方法であって、
下地層の上面に反強磁性層を形成する反強磁性層形成工程と、
前記反強磁性層の上面に固定側磁性層を形成する固定側磁性層形成工程と、
前記固定側磁性層の上面に中間層を形成する中間層形成工程と、
前記中間層の上面にレジストマスクを形成するレジスト形成工程と、
前記レジスト形成工程により形成したレジストマスクを剥離するとともに、前記中間層の上面に自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブを形成するナノチューブ形成工程と、
前記ナノチューブ形成工程により形成した前記ナノチューブの形成領域以外に、前記磁性金属より保磁力が高いハード層を形成するハード層形成工程と、
を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【００７０】
（付記６）記録媒体からの読み取り信号の再生を行なう磁気ヘッドの製造方法であって、
下地層の上面に反強磁性層を形成する反強磁性層形成工程と、
前記反強磁性層の上面に固定側磁性層を形成する固定側磁性層形成工程と、
前記固定側磁性層の上面に中間層を形成する中間層形成工程と、
前記中間層の上面にレジストマスクを形成するレジスト形成工程と、
前記レジスト形成工程により形成したレジストマスクの上面に非磁性層であるハード層を形成するハード層形成工程と、
前記ハード層形成工程により形成したハード層のほぼ中央位置に自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブを形成するナノチューブ形成工程と、
を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【００７１】
（付記７）磁気抵抗効果素子により磁気記録媒体からの情報を読み出す磁気再生記録装置であって、
前記磁気抵抗効果素子は、
自由側磁性層と、固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層との間に挟まれた状態で形成される非磁性中間層と、
前記自由側磁性層の一部に自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブと、前記ナノチューブの形成領域以外に形成した非磁性層で囲まれている層または、前記磁性金属より保磁力が高いハード層とを備えることを特徴とする磁気再生記録装置。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドの製造方法及び磁気再生記録装置に有用であり、特に、磁気抵抗効果素子（磁気ヘッド）のコア幅を微細化とすることができる磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドの製造方法及び磁気再生記録装置に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】実施例１に係る磁気抵抗効果素子の全体構成を示す概念図である。
【図２】図１に示した磁気抵抗効果素子の全体構成を示す平面図である。
【図３】図１に示したナノチューブの外観を説明する斜視図である。
【図４】実施例１に係る磁気抵抗効果素子の製造工程を示すフローチャートである。
【図５】実施例１に係る磁気抵抗効果素子の製造工程を説明する説明図である。
【図６】実施例２に係る磁気抵抗効果素子の製造工程を説明する説明図である。
【図７】磁気再生記録装置の概要を説明する図である。
【図８】従来の磁気抵抗効果素子の全体構成を示す概念図である。
【符号の説明】
【００７４】
１、１１ 下地層
２ 磁気抵抗効果膜
３ マスク
１０、１０ａ 磁気抵抗効果素子
１２ 反強磁性層
１３ ピンド層
１４ 非磁性中間層
１５ 自由側磁性層
１６、１６ａ レジストマスク層
１７、１７ａ ハード膜層
２０、２０ａ ナノチューブ
２１ 円筒本体部
３０ 磁性金属
Ｐ１ 下部電極
Ｐ２ 上部電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドの製造方法及び磁気再生記録装置に関し、特に、磁気記録媒体の読み取り用として使用される磁気抵抗効果素子（磁気ヘッド）のコア幅を狭小化とすることができる磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドの製造方法及び磁気再生記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、磁気再生記録装置には、磁気ヘッド（磁気抵抗効果素子）が広く用いられており、この磁気記録媒体の読み取り用として使用されるこのような磁気ヘッド（磁気抵抗効果素子）では、磁気ヘッドにセンス電流を流すとともに、磁気ヘッドの抵抗変化（電圧の変化）を利用して信号を検出している。
【０００３】
［従来の磁気抵抗効果素子の構成］
ここで、従来の磁気抵抗効果素子の構成および概要を説明する。図８は、従来の磁気抵抗効果素子の全体構成を示す概念図を示している。
【０００４】
図８に示すように、磁気抵抗効果素子は、下部に設けた下地層１の上部に磁気抵抗効果膜２を積層するとともに、この磁気抵抗効果膜２の上部にマスク３を形成し、このマスク３に対して、電子線描画処理などによりエッチング処理を施すことにより、この磁気抵抗効果素子のコア幅Ｔ′を狭小化とする製造を行なっている。
【０００５】
ここで、従来では、図８に示す製造工程により製造された磁気抵抗効果素子のコア幅Ｔ′は、加工プロセスによる限界などから、この磁気抵抗効果素子のコア幅Ｔ′（微細化限界寸法）は、１０ｎｍ程度となっている。
【０００６】
また、このような磁気抵抗効果素子の製造技術に関する従来技術としては、中間層を外部磁界に応答して磁化方向が変化するグラニュラー状の中間層とする磁気抵抗効果素子に関して開示されている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、同様に、磁気抵抗効果素子の製造技術に関する従来技術として、磁気抵抗効果素子を構成する中間層の内部にナノチューブを形成した磁気抵抗効果素子に関して開示されている（特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１５７０２７号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、近年では、特に磁気記録媒体が高記録密度化となっているため読み取り精度のさらなる向上が求められているため、これによって、磁気抵抗効果素子のコア幅をより狭小化（微細化）とすることが課題となっている。
【００１０】
また、前述した特許文献１の場合には、磁気抵抗効果素子を構成する中間層を外部磁界に応答して磁化方向が変化するグラニュラー状の中間層とすることで、読み取り精度を向上とすることとしているが、依然として磁気抵抗効果素子のコア幅を、近年の高記録密度化に対応した寸法まで微細化（狭小化）できないという問題がある。
【００１１】
また、前述した特許文献２の場合には、磁気抵抗効果素子の製造技術の従来技術として、磁気抵抗効果素子を構成する中間層の内部にナノチューブを形成しているため、磁気抵抗効果素子の出力を上げることができるが、中間層の内部にナノチューブを形成することが難かしいうえ、特許文献１と同様に依然として磁気抵抗効果素子のコア幅を、近年の高記録密度化に対応した寸法まで微細化（狭小化）できないという問題がある。
【００１２】
そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、磁気抵抗効果素子（磁気ヘッド）のコア幅をより微細化とすることができる磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドの製造方法及び磁気再生記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
開示の磁気抵抗効果素子は、自由側磁性層と、固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層との間に挟まれた状態で形成される非磁性中間層とを備え、自由側磁性層の一部には、自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブを有し、ナノチューブの形成領域以外は、磁性金属より保磁力が高いハード層で囲われている層として形成されていることを要件とする。
【発明の効果】
【００１４】
開示の磁気抵抗効果素子には、この磁気抵抗効果素子を形成する非磁性中間層の上面に形成される自由側磁性層の一部に自発磁化を有する磁性金属を内包したナノチューブを形成しているので、この磁性金属を内包したナノチューブにより磁気抵抗効果素子のコア幅をより狭小化とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、本発明の磁気抵抗効果素子の各実施例（実施例１及び実施例２）について詳細に説明する。なお、以下に示す実施例１〜実施例２によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１６】
［磁気抵抗効果素子の構成および概要］
先ず、本実施例１に係る磁気抵抗効果素子の構成および概要を説明する。ここで、図１は、実施例１に係る磁気抵抗効果素子の全体構成を示す概念図を示している。具体的には、磁気抵抗効果素子のウエハのＡＢＳ面の層構成を拡大した図を示している。
【００１７】
また、図２は、図１に示した磁気抵抗効果素子の全体構成を示す平面図を、図３は、同じく、図１に示したナノチューブの外観を説明する斜視図をそれぞれ示している。
【００１８】
図１に示すように、本実施例１において、磁気抵抗効果素子１０は、非磁性中間層１４の上面に形成された自由側磁性層１５にレジストマスク層１６を形成するとともに、所定のレジスト処理を行ない、最終的に、非磁性中間層１４の上面（自由側磁性層１５の位置）に、ハード膜層１７を形成し、このハード膜層１７の一部（ほぼ中央部）に、円筒状のナノチューブ２０を設ける構造としている。
【００１９】
すなわち、図１に示すように、磁気抵抗効果素子１０は、下から下地層１１と、反強磁性層１２と、ピンド層（固定側磁性層）１３と、非磁性中間層１４と、ハード膜層１７とが順次積層された状態で形成されている。
【００２０】
また、下地層１１の下部には、下部電極Ｐ１を、ハード膜層１７の上部には上部電極Ｐ２をそれぞれ電極層として形成している。これら下部電極Ｐ１および上部電極Ｐ２の電源ラインは電源部（図示せず）に接続されている。
【００２１】
すなわち、ハード膜層１７は、金属層（メタル層）であり、このハード膜層１７のほぼ中央部には、磁性金属３０を内部に内包したナノチューブ２０を設けている。具体的に説明すると、ナノチューブ２０の形成領域以外は、このナノチューブ２０の内部に設けた磁性金属３０より保磁力が高いハード膜層１７（非磁性層）として形成している。
【００２２】
ここで、ナノチューブ２０は、１枚のシートを丸めるように形成された筒状の中空構造体（図２、３）であり、このナノチューブ２０を形成する円筒本体部２１の内部に磁性金属３０を内包した状態で設けている。また、このナノチューブ２０の円筒本体部２１内に設けられた磁性金属３０は、所謂、自発磁化を有する強磁性体であり、本実施例１では、特に磁気特性が強い鉄（Ｆｅ）を磁性金属３０の材料として使用している。
【００２３】
また、同図に示すように、このナノチューブ２０の内部に内包した磁性金属３０は、ナノチューブ２０の上側接合面（図１の上部電極Ｐ２との当接面）から下側接合面（図１の非磁性中間層１４との当接面）に貫通（充填形成）するように設けられている。
【００２４】
また、ナノチューブ２０の円筒本体部２１には、非導電性の材料が選定されている。すなわち、本実施例１では、上述したように、ナノチューブ２０の内部には自発磁化を有する磁性金属３０を内包させ、この磁性金属３０は、ナノチューブ２０の上側接合面から下側接合面に貫通するように形成し、ナノチューブ２０の円筒本体部２１を非導電性材料としている。
【００２５】
これにより、上述したように、ナノチューブ２０の形成領域以外は、非磁性層領域（保持力が高いハード膜層１７）であるため、上部電極Ｐ２から下部電極Ｐ１に向けて流れるセンス電流の狭窄効果が大きくすることができる。すなわち、本実施例１の磁気抵抗効果素子１０では、従来の加工プロセスによるコア幅をより狭少化とすることができるとともに、ナノチューブ２０を、このナノチューブ２０に設けた磁性金属３０よりも保持力が高いハード膜層１７により挟持する位置に設け、さらに、このナノチューブ２０の内部に自発磁化を有する磁性金属３０を充填させた状態で内包させることによりセンス電流の通過が良好となる構造としている。
【００２６】
［実施例１に係る磁気抵抗効果素子１０の製造方法］
次に、本実施例１による磁気抵抗効果素子１０の製造方法を図４および図５を用いて説明する。ここで、図４は、実施例１に係る磁気抵抗効果素子１０の製造工程を示すフローチャートである。また、図５（１）〜（６）は、実施例１に係る磁気抵抗効果素子１０の製造工程を説明する図である。
【００２７】
図４に示すように、実施例１に係る磁気抵抗効果素子１０の製造工程の場合、反強磁性層形成工程と、ピンド層形成工程と、中間層形成工程と、レジスト形成工程と、パターニング工程と、ナノチューブ形成工程と、レジスト剥離工程と、ハード膜層形成工程と、平坦化工程とが順に行なわれる。
【００２８】
すなわち、図４のフローチャートに示すように、先ず、下地層１１の上面に反強磁性層１２を形成する反強磁性層形成工程を行なう（ステップＳ１）。
【００２９】
具体的に説明すると、図５（１）に示すように、スライダーの母体となるＡｌ２０３−ＴｉＣ基板（図示を省略）の上にＡｌ２０３層（図示は、省略）を介して、ＮｉＦｅ等からなる下部電極Ｐ１を形成するとともに、磁気シールド層として下地層１１を形成し、この下地層１１の上面にライト素子側のサイドシールド（図示は、省略）を所定の厚さ分（例えば、厚さ＝１０ｎｍ）積層し、次に、ＩｒＭｎ等の反強磁性層１２を所定の厚さ分（例えば、厚さ＝１０ｎｍ）積層する。
【００３０】
次に、ステップＳ１で形成した反強磁性層１２の上面にピンド層（固定側磁性層）１３を形成するピンド層形成工程を行なう（ステップＳ２）。具体的に説明すると、図５（１）に示すように、反強磁性層１２の上面にＦｅＣｏ等からなるピンド層１３を所定の厚さ分（例えば、厚さ＝３ｎｍ）積層する。
【００３１】
次に、ステップＳ２で形成したピンド層１３の上面に非磁性中間層１４を形成する中間層形成工程を行なう（ステップＳ３）。具体的に説明すると、図５（１）に示すように、ピンド層１３の上面にＣｕ等からなる非磁性中間層１４を所定の厚さ分（例えば、厚さ＝１ｎｍ）成膜する。
【００３２】
次に、ステップＳ３で形成した非磁性中間層１４の上面にレジストマスクを形成するレジスト形成工程を行なう（ステップＳ４）。具体的に説明すると、図５の（１）に示すように、成膜した非磁性中間層１４の膜上にレジストを塗布することにより、この非磁性中間層１４の上面にレジストマスク層１６を形成する。
【００３３】
次に、ステップＳ４で行なったレジスト形成工程の後をパターンニングするパターンニングを行なう（ステップＳ５）。
【００３４】
具体的に説明すると、図５の（１）に示すように、レジストを塗布した塗布面に対して、電子線描画等でパターンニングする。これによりレジストマスク層１６で覆われていない非磁性中間層１４の一部を露出させることができる。
【００３５】
次に、ステップＳ５で形成したレジストマスク層１６の所定の位置にナノチューブ２０を形成するナノチューブ形成工程を行なう（ステップＳ６）。
【００３６】
具体的に説明すると、図５の（３）に示すように、露出した非磁性中間層１４の上面であって、レジストマスク層１６のほぼ中央位置（凹状部）に磁性金属３０を内包したナノチューブ２０を形成する。
【００３７】
同図に示すように、ナノチューブ２０の内部に内包した磁性金属３０は、ナノチューブ２０の上側位置から下側接合面（非磁性中間層１４との当接面）に貫通（充填形成）するように設けられる。
【００３８】
ここで、ナノチューブ２０自体の形成方法は目的に応じて適宜選択可能であり、ナノチューブを単体で形成後に磁性金属を内包させる場合（ナノチューブ２０の円筒本体部２１内部に、磁性金属３０を形成する場合）には、例えば、プラズマＣＶＤ法で１Ｗ/cm３程度の高周波により流量比が所定の数値（メタン：窒素=１：５０）である炭素供給ガスで、常圧、３００℃でナノチューブ単体を形成し、その後、ナノチューブ２０の円筒本体部２１の内部に、例えば、Ｃｏ（コバルト）を通常のスパッタ法でＡｒ（アルゴン）ガスにより充填（３ｍＴｏｒｒ）させることにより、ナノチューブの内部に磁性金属３０を内包させることができる。
【００３９】
また、磁性金属３０を内包したナノチューブ２０を同時形成する場合、真空度を１０−３〜１０−５Ｐａ程度、希ガスイオン種のアルゴンイオンの加速電圧を０．１〜３００ｋｅＶ、平均イオン電流密度を１μＡ／ｃｍ２〜１０ｍＡ／ｃｍ２程度、イオンビームのスパッタ速度を２nm〜１μｍ／ｍｉｎ程度とする条件下で、室温で１〜１０分のイオン照射を行いながら同時に、例えばＦｅ（ＣＯ）６を気化させて鉄（Ｆｅ）を供給する。
【００４０】
これにより、円筒型のナノチューブ２０の内部にＦｅ（鉄）による磁性金属３０を内包したナノチューブ２０を成長形成させることができる。ここで、この時に供給するＦｅ（鉄）原子は極微量であり、例えば、原子数比でナノチューブの約５％以下の量とする。
【００４１】
なお、このナノチューブ２０を構成する円筒本体部２１の肉厚寸法や内径寸法などは製造条件で調整可能であり、具体的には、このナノチューブ２０の内径寸法、ひいては磁性金属３０の直径は最小寸法（例えば、直径＝１ｎｍ程度）まで微細化することができる。
【００４２】
次に、ステップＳ２〜Ｓ３により非磁性中間層１４の上面（ナノチューブ２０の周囲）に形成したレジストマスク層１６を剥離するレジスト剥離工程を行なう（ステップＳ７）。
【００４３】
具体的に説明すると、図５の（４）に示すように、ナノチューブ２０の円筒本体部２１の外側に位置する余分なレジストマスク層１６をレジスト処理やコバルトクロム処理により剥離する。
【００４４】
なお、本実施例１では、ナノチューブ２０の形成領域以外は、保磁力が高い層（ハード膜層１７）としているが、自由側磁性層１５（図１）は、単にフリー層として機能させないことから、このナノチューブ２０の形成領域以外は、非磁性層で囲まれている層として形成することとしてもよい。
【００４５】
次に、ステップＳ７で形成したナノチューブ２０の上面にハード膜を形成するハード膜形成工程を行なう（ステップＳ８）。具体的に説明すると、図５の（５）に示すように、非磁性中間層１４およびステップＳ７で形成したナノチューブ２０の上面に略台形状のハード膜層１７を形成する。ハード膜層１７は、ナノチューブ２０に該当するレジストマスク層１６の分だけこのハード膜層１７の一部が上方に突出する。
【００４６】
次に、ステップＳ８で形成した略台形状のハード膜層１７を平坦化する平坦化工程を行なう（ステップＳ９）。具体的に説明すると、図５の（６）に示すように、ステップＳ８で形成した略台形状のハード膜層１７を平坦化とすることにより、ナノチューブ２０の周囲は略台形部分が平坦化となった平坦化層とすることができ、これによって、磁性金属３０を内包したナノチューブ２０を有する磁気抵抗効果素子１０を製造することができる。なお、最後に、この平坦化されたハード膜層１７の上面には磁気抵抗効果素子１０の上部側の電極となる上部電極Ｐ２を形成する。
【００４７】
このように、本実施例１の磁気抵抗効果素子によれば、非磁性中間層１４の上面に内部に磁性金属３０を内包したナノチューブ２０を形成することにより、磁気抵抗効果素子のコア幅Ｔを、従来技術によるコア幅の幅寸法の狭小化で限界とされていた寸法（直径１０ｎｍ程度）と比較して、１０分の１程度（例えば、直径１ｎｍ）まで、この磁気抵抗効果素子のコア幅Tを狭小化とすることができる。
【００４８】
また、ナノチューブ２０の内部には自発磁化を有する磁性金属３０を内包させるとともに、この磁性金属３０は、ナノチューブ２０の上側接合面から下側接合面に貫通するように形成し、ナノチューブ２０の円筒本体部２１を非導電性材料としているため、ナノチューブ２０の形成領域以外は、非磁性層領域（保持力が高いハード膜層１７）であることから、上部電極Ｐ２から下部電極Ｐ１に向けて流れるセンス電流の狭窄効果を大きくすることができる磁気抵抗効果素子を実現することができる。
【実施例２】
【００４９】
［実施例２に係る磁気抵抗効果素子１０ａの製造方法］
次に、本実施例２による磁気抵抗効果素子１０ａの製造方法を図６用いて説明する。図６（１）〜（６）は、実施例２に係る磁気抵抗効果素子１０ａの製造工程を説明する図である。
【００５０】
ここで、本実施例２と前述した実施例１との相違は、実施例１に係る磁気抵抗効果素子１０の製造方法では、反強磁性層形成工程と、ピンド層形成工程と、中間層形成工程と、レジスト工程と、パターニング工程と、ナノチューブ形成工程と、レジスト剥離工程と、ハード膜形成工程と、平坦化工程とを順に行なうこととしていが、本実施例２では、磁気抵抗効果素子１０ａの最後の製造工程で、非磁性中間層１４の上面に所定のナノチューブ２０を形成することとしている。このため、以下の説明では、実施例１と同様な部分についての詳細な説明は、省略する。
【００５１】
具体的に説明すると、図６（１）に示すように、下地層１１、反強磁性層１２、ピンド層１３、非磁性中間層１４を順次積層させる工程は、実施例１と同様の工程である。そして、本実施例２では、図６（２）に示すように、下地層１１、反強磁性層１２、ピンド層１３、中間１４を順次積層させた後では、非磁性中間層１４の上部にナノチューブ２０に該当する小径なレジストマスク層１６ａを形成し、次に、図６（３）に示すように、非磁性中間層１４の上面に略台形状のハード膜層１７ａを形成する。具体的には、ナノチューブ２０に該当するレジストマスク層１６ａの分だけハード膜層１７ａの一部が上方に突出する。
【００５２】
そして、図６（４）に示すように、略台形状に形成したハード膜層１７ａを平坦化処理し、次に、図６（５）に示すように、平坦化処理されたハード膜層１７ａのほぼ中央部に位置するナノチューブ２０ａに該当するレジストマスク層１６ａを剥離する。
【００５３】
そして、最終的に、図６（６）に示すように、レジストマスク層１６ａが剥離したハード膜層１７ａの凹状部分に自発磁化を有する磁性金属３０を内包させたナノチューブ２０ａを形成し、さらに、ハード膜層１７ａの上面に磁気抵抗効果素子１０の上部側の電極となる上部電極Ｐ２を形成することで磁気抵抗効果素子１０ａを製造することとしている。
【００５４】
本実施例２によれば、磁気抵抗効果素子１０ａの内部には、自発特性を有する磁性金属３０を内部に内包させたナノチューブ２０ａを形成することができるので、磁気抵抗効果素子１０ａのコア幅Ｔを所定の寸法（例えば、１ｎｍ程度）の幅寸法まで狭小化とすることができる。
【００５５】
また、この磁気抵抗効果素子１０ａは、実施例１の磁気抵抗効果素子１０と同様に、ナノチューブ２０ａの内部には自発磁化を有する磁性金属３０を内包させるとともに、この磁性金属３０は、ナノチューブ２０ａの上側接合面から下側接合面に貫通するように形成し、ナノチューブ２０ａの円筒本体部２１を非導電性材料としているため、ナノチューブ２０ａの形成領域以外は、非磁性層領域（保持力が高いハード膜層１７ａ）であることから、上部電極Ｐ２から下部電極Ｐ１に向けて流れるセンス電流の狭窄効果を大きくすることができる。
【００５６】
（磁気再生記録装置の概要）
次に、図７を用いて、本実施例１に係る磁気抵抗効果素子を適用可能な磁気再生記録装置４０の概要について簡単に説明する。図７は、磁気再生記録装置４０の概要を説明する図である。
【００５７】
図７に示すように、磁気再生記録装置４０は収容空間を有する箱形のベース４２を形成したハウジング４１を備える。ハウジング４１の内部には、記憶媒体である磁気ディスク４３が収容され、この磁気ディスク４３はスピンドルモータ４３ａの回転軸に装着され所定の方向に回転する。
【００５８】
また、キャリッジ４４は複数のキャリッジアーム４４ａとキャリッジブロック４５とに連結され、このキャリッジブロック４５は、垂直方向に延びる支軸４６に回転自在に連結される。
【００５９】
個々のキャリッジアーム４４ａの先端にはヘッドサスペンション４７が取り付けられ、このヘッドサスペンション４７の先端部には、磁気ヘッド（磁気抵抗効果素子）４８が搭載される。
【００６０】
キャリッジブロック４５には、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）４９が接続され、このＶＣＭ４９によりキャリッジブロック４５は支軸４６回りで回転することができ、このキャリッジブロック４５の回転に基づきキャリッジアーム４４ａが揺動する。これにより、磁気ヘッド４８は最内周記録トラックと最外周記録トラックとの間でデータゾーンを横切ることにより、目標の記録トラックに対して位置決めおよびデータの読み取りを行なうことができる。
【００６１】
そして、この磁気再生記録装置４０の磁気ヘッド４８には、上述した実施例１、２で示した内部に磁気特性が強く自発磁化を有する磁性金属３０（図５、６）を内包したナノチューブ２０、２０ａを有する磁気抵抗効果素が使用されているため、この磁気抵抗効果素子によるコア幅の狭小化にともなう読み取り精度の向上を図ることができる。
【００６２】
（他の実施例）
さて、これまで本発明の実施例１及び実施例２について説明したが、本発明の磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドの製造方法及び磁気再生記録装置は、上述した実施例１、２以外にも、上記特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において、種々の異なる実施例にて実施することもできる。
【００６３】
すなわち、上述した、本実施例１、２では、ナノチューブ２０の内部に内包される磁性金属３０に使用される材料は、特に、自発磁化を有する金属材料である鉄（Ｆｅ）が選定されているが、この鉄（Ｆｅ）以外にもコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）から選定される少なくとも一種類の元素を含むこととしてもよい。また、磁気特性が強い金属材料である鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）の金属材料のうちの少なくとも一種類の元素が混入される金属としてもよい。
【００６４】
以上の実施例１、２を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００６５】
（付記１）記録媒体からの読み取り信号の再生を行なう磁気抵抗効果素子であって、
自由側磁性層と、固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層との間に挟まれた状態で形成される非磁性中間層とを備え、
前記自由側磁性層の一部には、自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブを有し、
前記ナノチューブの形成領域以外は、非磁性層で囲まれている層または、前記磁性金属より保磁力が高いハード層で囲われている層として形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【００６６】
（付記２）前記ナノチューブの内部に内包した磁性金属は、当該ナノチューブの上側接合面から下側接合面に貫通するように形成されることを特徴とする付記１に記載の磁気抵抗効果素子。
【００６７】
（付記３）前記磁性金属は、自発磁化を有する金属材料である鉄、コバルト、ニッケルから選定される少なくとも一種類の元素を含むことを特徴とする付記１または２に記載の磁気抵抗効果素子。
【００６８】
（付記４）前記ナノチューブには、非導電性の材料が選定されることを特徴とする付記１または２に記載の磁気抵抗効果素子。
【００６９】
（付記５）記録媒体からの読み取り信号の再生を行なう磁気ヘッドの製造方法であって、
下地層の上面に反強磁性層を形成する反強磁性層形成工程と、
前記反強磁性層の上面に固定側磁性層を形成する固定側磁性層形成工程と、
前記固定側磁性層の上面に中間層を形成する中間層形成工程と、
前記中間層の上面にレジストマスクを形成するレジスト形成工程と、
前記レジスト形成工程により形成したレジストマスクを剥離するとともに、前記中間層の上面に自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブを形成するナノチューブ形成工程と、
前記ナノチューブ形成工程により形成した前記ナノチューブの形成領域以外に、前記磁性金属より保磁力が高いハード層を形成するハード層形成工程と、
を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【００７０】
（付記６）記録媒体からの読み取り信号の再生を行なう磁気ヘッドの製造方法であって、
下地層の上面に反強磁性層を形成する反強磁性層形成工程と、
前記反強磁性層の上面に固定側磁性層を形成する固定側磁性層形成工程と、
前記固定側磁性層の上面に中間層を形成する中間層形成工程と、
前記中間層の上面にレジストマスクを形成するレジスト形成工程と、
前記レジスト形成工程により形成したレジストマスクの上面に非磁性層であるハード層を形成するハード層形成工程と、
前記ハード層形成工程により形成したハード層のほぼ中央位置に自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブを形成するナノチューブ形成工程と、
を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【００７１】
（付記７）磁気抵抗効果素子により磁気記録媒体からの情報を読み出す磁気再生記録装置であって、
前記磁気抵抗効果素子は、
自由側磁性層と、固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層との間に挟まれた状態で形成される非磁性中間層と、
前記自由側磁性層の一部に自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブと、前記ナノチューブの形成領域以外に形成した非磁性層で囲まれている層または、前記磁性金属より保磁力が高いハード層とを備えることを特徴とする磁気再生記録装置。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドの製造方法及び磁気再生記録装置に有用であり、特に、磁気抵抗効果素子（磁気ヘッド）のコア幅を微細化とすることができる磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドの製造方法及び磁気再生記録装置に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】実施例１に係る磁気抵抗効果素子の全体構成を示す概念図である。
【図２】図１に示した磁気抵抗効果素子の全体構成を示す平面図である。
【図３】図１に示したナノチューブの外観を説明する斜視図である。
【図４】実施例１に係る磁気抵抗効果素子の製造工程を示すフローチャートである。
【図５】実施例１に係る磁気抵抗効果素子の製造工程を説明する説明図である。
【図６】実施例２に係る磁気抵抗効果素子の製造工程を説明する説明図である。
【図７】磁気再生記録装置の概要を説明する図である。
【図８】従来の磁気抵抗効果素子の全体構成を示す概念図である。
【符号の説明】
【００７４】
１、１１ 下地層
２ 磁気抵抗効果膜
３ マスク
１０、１０ａ 磁気抵抗効果素子
１２ 反強磁性層
１３ ピンド層
１４ 非磁性中間層
１５ 自由側磁性層
１６、１６ａ レジストマスク層
１７、１７ａ ハード膜層
２０、２０ａ ナノチューブ
２１ 円筒本体部
３０ 磁性金属
Ｐ１ 下部電極
Ｐ２ 上部電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体からの読み取り信号の再生を行なう磁気抵抗効果素子であって、
自由側磁性層と、固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層との間に挟まれた状態で形成される非磁性中間層とを備え、
前記自由側磁性層の一部には、自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブを有し、
前記ナノチューブの形成領域以外は、非磁性層で囲まれている層または、前記磁性金属より保磁力が高いハード層で囲われている層として形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記ナノチューブの内部に内包した磁性金属は、当該ナノチューブの上側接合面から下側接合面に貫通するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記磁性金属は、自発磁化を有する金属材料である鉄、コバルト、ニッケルから選定される少なくとも一種類の元素を含むことを特徴とする請求項１、２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記ナノチューブには、非導電性の材料が選定されることを特徴とする請求項１、２または３に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
記録媒体からの読み取り信号の再生を行なう磁気ヘッドの製造方法であって、
下地層の上面に反強磁性層を形成する反強磁性層形成工程と、
前記反強磁性層の上面に固定側磁性層を形成する固定側磁性層形成工程と、
前記固定側磁性層の上面に中間層を形成する中間層形成工程と、
前記中間層の上面にレジストマスクを形成するレジスト形成工程と、
前記レジスト形成工程により形成したレジストマスクを剥離するとともに、前記中間層の上面に自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブを形成するナノチューブ形成工程と、
前記ナノチューブ形成工程により形成した前記ナノチューブの形成領域以外に、前記磁性金属より保磁力が高いハード層を形成するハード層形成工程と、
を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項６】
記録媒体からの読み取り信号の再生を行なう磁気ヘッドの製造方法であって、
下地層の上面に反強磁性層を形成する反強磁性層形成工程と、
前記反強磁性層の上面に固定側磁性層を形成する固定側磁性層形成工程と、
前記固定側磁性層の上面に中間層を形成する中間層形成工程と、
前記中間層の上面にレジストマスクを形成するレジスト形成工程と、
前記レジスト形成工程により形成したレジストマスクの上面に非磁性層であるハード層を形成するハード層形成工程と、
前記ハード層形成工程により形成したハード層のほぼ中央位置に自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブを形成するナノチューブ形成工程と、
を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項７】
磁気抵抗効果素子により磁気記録媒体からの情報を読み出す磁気再生記録装置であって、
前記磁気抵抗効果素子は、
自由側磁性層と、固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層との間に挟まれた状態で形成される非磁性中間層と、
前記自由側磁性層の一部に自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブと、前記ナノチューブの形成領域以外に形成した非磁性層で囲まれている層または、前記磁性金属より保磁力が高いハード層とを備えることを特徴とする磁気再生記録装置。
【請求項１】
記録媒体からの読み取り信号の再生を行なう磁気抵抗効果素子であって、
自由側磁性層と、固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層との間に挟まれた状態で形成される非磁性中間層とを備え、
前記自由側磁性層の一部には、自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブを有し、
前記ナノチューブの形成領域以外は、非磁性層で囲まれている層または、前記磁性金属より保磁力が高いハード層で囲われている層として形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記ナノチューブの内部に内包した磁性金属は、当該ナノチューブの上側接合面から下側接合面に貫通するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記磁性金属は、自発磁化を有する金属材料である鉄、コバルト、ニッケルから選定される少なくとも一種類の元素を含むことを特徴とする請求項１、２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記ナノチューブには、非導電性の材料が選定されることを特徴とする請求項１、２または３に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
記録媒体からの読み取り信号の再生を行なう磁気ヘッドの製造方法であって、
下地層の上面に反強磁性層を形成する反強磁性層形成工程と、
前記反強磁性層の上面に固定側磁性層を形成する固定側磁性層形成工程と、
前記固定側磁性層の上面に中間層を形成する中間層形成工程と、
前記中間層の上面にレジストマスクを形成するレジスト形成工程と、
前記レジスト形成工程により形成したレジストマスクを剥離するとともに、前記中間層の上面に自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブを形成するナノチューブ形成工程と、
前記ナノチューブ形成工程により形成した前記ナノチューブの形成領域以外に、前記磁性金属より保磁力が高いハード層を形成するハード層形成工程と、
を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項６】
記録媒体からの読み取り信号の再生を行なう磁気ヘッドの製造方法であって、
下地層の上面に反強磁性層を形成する反強磁性層形成工程と、
前記反強磁性層の上面に固定側磁性層を形成する固定側磁性層形成工程と、
前記固定側磁性層の上面に中間層を形成する中間層形成工程と、
前記中間層の上面にレジストマスクを形成するレジスト形成工程と、
前記レジスト形成工程により形成したレジストマスクの上面に非磁性層であるハード層を形成するハード層形成工程と、
前記ハード層形成工程により形成したハード層のほぼ中央位置に自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブを形成するナノチューブ形成工程と、
を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項７】
磁気抵抗効果素子により磁気記録媒体からの情報を読み出す磁気再生記録装置であって、
前記磁気抵抗効果素子は、
自由側磁性層と、固定側磁性層と、自由側磁性層および固定側磁性層との間に挟まれた状態で形成される非磁性中間層と、
前記自由側磁性層の一部に自発磁化を有する磁性金属を内部に内包したナノチューブと、前記ナノチューブの形成領域以外に形成した非磁性層で囲まれている層または、前記磁性金属より保磁力が高いハード層とを備えることを特徴とする磁気再生記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１２９１０５（Ｐ２０１０−１２９１０５Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３００１８９（Ｐ２００８−３００１８９）
【出願日】平成２０年１１月２５日（２００８．１１．２５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２５日（２００８．１１．２５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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