ＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物およびそれを用いた磁気抵抗効果素子
【課題】 ３００℃以下の温度において、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金が得られるＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物を提案する。
【解決手段】 積層体構造物は、アモルファス状態のＴａ層と、このＴａ層の上に形成された酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層と、この金属酸化物層の上に形成されたＦｅＰｔ系磁性層と、を有して構成される。
【解決手段】 積層体構造物は、アモルファス状態のＴａ層と、このＴａ層の上に形成された酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層と、この金属酸化物層の上に形成されたＦｅＰｔ系磁性層と、を有して構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物に関し、特に、ＦｅＰｔ合金の規則化温度を３００℃以下に低減することができ、かつ、高保磁力を備えることを可能にする積層体構造物に関するものである。本発明のＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物は、例えば、磁気抵抗効果素子用のバイアス磁界印加用のハードマグネット、マイクロウェブアシスト記録の発振素子、次世代の磁気記録媒体等に使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
巨大な一軸結晶磁気異方性を有するＬ１0構造ＦｅＰｔ規則合金は、ナノサイズの超微細粒子であっても強磁性を維持することができるため、次世代の超高密度磁気記録媒体材料として注目を集めている。
【０００３】
また、ＦｅＰｔ規則合金は、その高い一軸磁気異方性を有するがゆえに、磁石としての用途も有望視されている。ＦｅＰｔはＮｄやＳｍ系などの希土類磁石と比較して、耐食性および耐酸化性に優れるというメリットもある。
【０００４】
Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金は室温において熱力学的に安定である。しかしながらスパッタ法等によって成膜されたＦｅＰｔ薄膜は、その成膜過程において高温に存在する規則−不規則変態点を経ていないために、規則構造に変態すること（規則化すること）ができない。このため、Ｌ１0規則構造を得るために、加熱した基板の上に成膜をおこなったり、あるいは、成膜後に不規則合金薄膜を熱処理するなど、通常、５００℃を超える高温プロセスが必要とされる。
【０００５】
しかしながら、例えば、薄膜磁気ヘッドを備えるハードディスク装置などに使用されている構成材料は、せいぜい３００℃前後までの耐性を有するに留まり、５００℃を超える高温プロセスに対する耐性は備えていないのが現状である。従って、３００℃以下の温度において、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金が得られる、ＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物の提案が要望されている。
【０００６】
本願発明の積層構造に特に関連があると思われる先行技術として、特開２００３−３１３６５９号公報がある。このものは、支持基板の上に、シード層、下地層、Ｌ１0規則合金膜を順次積層した構造を開示している。この提案によれば、規則化温度は下地材料にかかわりなく、残留酸素濃度で制御できることが言及されており、具体的な構成および作用が、本願発明の構成とは異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２７５７２２号公報
【特許文献２】特開２００１−２１０９８９号公報
【特許文献３】特開２００５−２８５２０７号公報
【特許文献４】特開２００３−５１４１１号公報
【特許文献５】特開２００３−３１３６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような実状のもとに本願発明は創案されたものであって、その目的は、３００℃以下の温度において、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金が得られるＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するために、本願の積層体構造物は、アモルファス状態のＴａ層と、このＴａ層の上に形成された酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層と、この金属酸化物層の上に形成されたＦｅＰｔ系磁性層と、を有して構成される。
【００１０】
また、本発明の積層体構造物の好ましい態様として、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金を主成分として構成される。
【００１１】
また、本発明の積層体構造物の好ましい態様として、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、保磁力６０００Ｏｅ以上の物性を備えるように構成される。
【００１２】
また、本発明の積層体構造物の好ましい態様として、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、成膜後に３００℃以下の熱処理がなされて構成される。
【００１３】
また、本発明の積層体構造物の好ましい態様として、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、成膜後に２００〜３００℃の熱処理がなされて構成される。
【００１４】
また、本発明の積層体構造物の好ましい態様として、前記Ｔａ層は、少なくとも２ｎｍ以上の膜厚を有し、前記金属酸化物層は、少なくとも２ｎｍ以上の膜厚を有し、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、少なくとも１０ｎｍ以上の膜厚を有してなるように構成される。
【００１５】
また、本発明の積層体構造物の好ましい態様として、前記Ｔａ層は、２〜１０ｎｍの膜厚を有し、前記金属酸化物層は、２〜１０ｎｍの膜厚を有し、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、１０〜５０ｎｍの膜厚を有してなるように構成される。
【００１６】
また、本発明の積層体構造物の好ましい態様として、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、Ｆｅ原子とＰｔ原子の総和量を少なくとも８０ａｔ％以上含んでなるように構成される。
【００１７】
また、本発明の積層体構造物の好ましい態様として、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、添加物としてＣｕを含有し、そのＣｕ含有量が５〜３０ａｔ％であるように構成される。
【００１８】
本発明の磁気抵抗効果素子は、非磁性中間層と、この非磁性中間層を挟むようにして積層形成され、フリー層として機能する第１の強磁性層およびフリー層として機能する第２の強磁性層とを有する磁気抵抗効果部を備え、この磁気抵抗効果部の積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子であり、前記磁気抵抗効果部の後部には、第１の強磁性層および第２の強磁性層の磁化方向の実質的な直交化作用に影響を与える直交化バイアス用磁石が形成されており、前記直交化バイアス用磁石が、上記記載の積層体構造物を備えて構成される。
【００１９】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面と、前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された上記記載の磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の積層方向に電流を流すための一対の電極と、を有してなるように構成される。
【００２０】
本発明のヘッドジンバルアセンブリは、上記の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、を備えてなるように構成される。
【００２１】
本発明の磁気ディスク装置は、上記記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、を備えてなるように構成される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の積層体構造物は、アモルファス状態のＴａ層と、このＴａ層の上に形成された酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層と、この金属酸化物層の上に形成されたＦｅＰｔ系磁性層と、を有して構成されているので、３００℃以下（特に、２００〜３００℃）の温度において、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金を得ることができる。
【００２３】
従って、当該積層体構造物は、３００℃以下（特に、２００〜３００℃）の温度という高温の制約を受ける素子の磁性体部分の役割を十分に担うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明のＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物の断面図である。
【図２】図２は、本発明のＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物を、磁気抵抗効果素子のバイアス磁界印加用の磁石に応用した例であって、当該磁気抵抗効果素子の要部の構造を概略的に示した斜視図である。
【図３】図３は、図２を上方から見た平面図であり、Ｘ−Ｙ平面の図面である。
【図４】図４は、図２を上方から見たＸ−Ｙ平面の平面図であり、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果変化が得られる磁化の状態変化を、外部磁界に応じて示したモデル図である。
【図５】図５は、図２を上方から見たＸ−Ｙ平面の平面図であり、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果変化が得られる磁化の状態変化を、外部磁界に応じて示したモデル図である。
【図６】図６は、図２を上方から見たＸ−Ｙ平面の平面図であり、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果変化が得られる磁化の状態変化を、外部磁界に応じて示したモデル図である。
【図７】図７は、第１の強磁性層および第２の強磁性層の磁化が互いに反平行となるように非磁性中間層を介して交換結合されている状態を示す斜視図である。
【図８】図８は、磁気抵抗効果素子のＡＢＳ（Air Bearing Surface）から見た斜視図である。
【図９】図９は、磁気抵抗効果素子のセンサー領域を含む磁気抵抗効果部を拡大して示した模式図である。
【図１０】図１０は、第１のシールド層および第２のシールド層の構成を、さらに発展させた態様示した斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０の媒体対向面側であって、磁気抵抗効果部が位置するフロント枠構成部の周辺を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、フリー層として機能する第１の強磁性層と第２の強磁性層の互いの磁化を反平行とさせるために、反強磁性層によりピン止め制御された一部のシールド層の磁化を活用するように構成した素子を説明するための媒体対向面側からの図面である。
【図１３】図１３は、いわゆるエアベアリング面（ＡＢＳ）に平行な薄膜磁気ヘッドの断面図を示したものである。
【図１４】図１４は、本発明の一実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。
【図１５】図１５は、本発明の一実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリを含むヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。
【図１６】図１６は、本発明の一実施の形態における磁気ディスク装置の要部を示す説明図である。
【図１７】図１７は、本発明の一実施の形態における磁気ディスク装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２６】
本発明は、ＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物に関し、特に、ＦｅＰｔ合金の規則化温度を３００℃以下に低減することができ、かつ、高保磁力を備えることを可能にする積層体構造物に関するものである。
【００２７】
本発明のＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物は、例えば、磁気抵抗効果素子用のバイアス磁界印加用のハードマグネット、マイクロウェブアシスト記録の発振素子、次世代の磁気記録媒体等に使用することが可能である。
【００２８】
図１を参照しつつ本発明の積層体構造物の構成を説明する。
【００２９】
図１に示されるように積層体構造物９０は、アモルファス状態のＴａ層９１と、このＴａ層９１の上に形成された酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層９３と、この金属酸化物層９３の上に形成されたＦｅＰｔ系磁性層９５と、を有して構成される。最上層の符号９７は保護膜である。
【００３０】
上記の説明からも分るように、積層体構造物９０の具体的な積層態様は大きく分けて２つ存在する。すなわち、
（１）Ｔａ層９１／ＺｎＯ金属酸化物層９３／ＦｅＰｔ系磁性層９５、および
（２）Ｔａ層９１／ＭｇＯ金属酸化物層９３／ＦｅＰｔ系磁性層９５、
の２通り積層体構造物９０の積層態様が存在する。
【００３１】
このような積層体構造物９０は、通常、ＡｌＴｉＣ、Ｓｉ等の基板の上に、順次、成膜される。なお、本願発明の必須の構成要件は、上記の（１）（２）に具体的に記載されたとおりであり、基板の種類によって、特に制約を受けるものではない。また、符号９７の保護膜の種類によって、特に制約を受けるものではない。
【００３２】
Ｔａ層９１の説明
Ｔａ層９１は、少なくとも２ｎｍ以上の膜厚を備えて構成される。好ましくは、２〜１０ｎｍの膜厚、より好ましくは４〜６ｎｍの膜厚を有して構成されるのが良い。Ｔａ層９１の膜厚が２ｎｍ未満となると、本願発明の効果を発現させることが困難となる。
【００３３】
Ｔａ層９１は、アモルファスの薄膜として形成される。Ｔａ層９１は、この上に形成される特定の金属酸化物層９３との組み合せによって、はじめて、相乗的な効果が発現する。すなわち、２つの下地層の特別な組合せによって、本願発明の特別顕著な効果を創出する相乗的な効果が発現するのである。あくまでも推測ではあるが、Ｔａ層９１の存在によって、これと相性のよい特定の金属酸化物層９３（酸化亜鉛（ＺｎＯ）層、または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）層）の結晶配向性が向上するのではないかと考えることができる。
【００３４】
Ｔａ層９１は、スパッタにより成膜され、上述のごとくアモルファス状態の薄膜として成膜される。
【００３５】
金属酸化物層９３の説明
Ｔａ層９１の上には、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層９３が成膜される。
【００３６】
金属酸化物層９３は、少なくとも２ｎｍ以上の膜厚を備えて構成される。好ましくは、２〜１０ｎｍの膜厚、より好ましくは４〜６ｎｍの膜厚を有して構成されるのが良い。金属酸化物層９３の膜厚が２ｎｍ未満となると、本願発明の効果を発現させることが困難となる。前述したように、特定の酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層９３と、この下に敷設されるＴａ層９１の組み合せによってのみ、本願発明の３００℃以下の温度において、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金が得られるという特別顕著な効果が発現することが実験的に確認されている。
【００３７】
金属酸化物層９３は、スパッタにより成膜される。スパッタ成膜の際には、基板温度を２５０℃前後、特に、２００〜３００℃の範囲に加熱しておくことが望ましい。加熱しながら成膜することにより、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層９３の結晶性を高めるという効果が期待できる。
【００３８】
ＦｅＰｔ系磁性層の説明
金属酸化物層９３の上には、ＦｅＰｔ系磁性層９５が形成される。
【００３９】
本願発明におけるＦｅＰｔ系磁性層９５は、Ｔａ層９１と、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層９３との組合せ積層体下地層の存在により、成膜後、３００℃以下の熱処理によって、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金を主成分として構成される。つまり、ＦｅＰｔ系磁性層９５は、保磁力６０００Ｏｅ以上（特に、８０００〜１２０００ Ｏｅ）の物性を備えて構成される。
【００４０】
保磁力６０００Ｏｅ以上の必要性は以下のとおり。
【００４１】
従来の高保磁力材料として一般的に使用されているＣｏＰｔは、その保磁力が３０００〜４０００Ｏｅ程度である。それと比べて、ＦｅＰｔは保磁力６０００Ｏｅ以上の物性を有する。例えば、発振素子や媒体に高保磁力材料が使用される場合、将来的に、小型化や記録密度の上昇のために、保磁力３０００Ｏｅ程度では不十分になりつつあるといえる。そこで、保磁力３０００Ｏｅを超える６０００Ｏｅ以上の高保磁力材料であるＦｅＰｔの使用が望まれているが、その材料をうまく使いこなすには、上記の従来技術で説明したような問題が生じている。そこで、本願発明の積層体構造物を提案し、３００℃以下の熱処理によって、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金を主成分として構成させて、保磁力６０００Ｏｅ以上を実現させている。
【００４２】
ＦｅＰｔ系磁性層９５は、少なくとも１０ｎｍ以上の膜厚を備えて構成される。好ましくは、１０〜５０ｎｍの膜厚、より好ましくは１５〜４０ｎｍの膜厚を有して構成されるのが良い。ＦｅＰｔ系磁性層９５の膜厚が１０ｎｍ未満となると、ＦｅＰｔの規則化が進みにくいという不都合が生じ得る。
【００４３】
ＦｅＰｔ系磁性層９５は、スパッタにより成膜される。ＦｅＰｔ系磁性層９５は、Ｆｅ原子とＰｔ原子の総和量を少なくとも８０ａｔ％以上、特に、８０〜９５ａｔ％含むものが好ましい。
【００４４】
ＦｅＰｔ系磁性層９５は、添加物としてＣｕを含有することが望ましく、そのＣｕ含有量は５〜３０ａｔ％、特に、８〜２０ａｔ％とされる。添加されるＣｕは、ＦｅＰｔ中に分散するとともに、凝集してＣｕクラスターを形成すると考えられている。
【００４５】
なお、上述してきたＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物は、成膜後に、磁界を一定方向にかけながら３００℃以下の温度でアニール処理する、いわゆる磁場中アニール処理することによって、ＦｅＰｔ系磁性層の着磁方向を制御することが可能となる。
【００４６】
〔積層体構造物を、磁気抵抗効果素子のバイアス磁界印加用の磁石に態様した場合の説明〕
上述してきた積層体構造物９０を、磁気抵抗効果素子のバイアス磁界印加用の磁石９０（直交化バイアス用磁石９０）として用いた好適な適用態様について、以下、図２〜図１３を参照しつつ説明する。
【００４７】
以下の説明において、各図面に示されるＸ軸方向の寸法を「幅」、Ｙ軸方向の寸法を「長さ」、Ｚ軸方向の寸法を「厚さ」とそれぞれ表記する。
【００４８】
また、Ｙ軸方向のうちのエアベアリング面（記録媒体と対向する薄膜磁気ヘッド側の面であり、ＡＢＳと記す場合もある）に近い側を「前方」、その反対側（奥域側）を「後方」と表記する。また、素子の積層膜を積み上げる方向を「上方」または「上側」、その反対方向を「下方」または「下側」と称する。
【００４９】
図２の概略概念図に示されるように、磁気抵抗効果素子は、非磁性中間層４０と、この非磁性中間層４０を挟むようにして積層形成され、フリー層として機能する第１の強磁性層３０およびフリー層として機能する第２の強磁性層５０とを有する磁気抵抗効果部８を備え、この磁気抵抗効果部の積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子である。
【００５０】
図２や図３に示されるように磁気抵抗効果部８の後部には、第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０の磁化方向の実質的な直交化作用を働きかける直交化バイアス用磁石９０が形成されている。この直交化バイアス用磁石９０が、実質的に上述してきた積層体構造物９０から構成されている。
【００５１】
直交化バイアス用磁石９０を機能させる前の状態が、図２や図３に示されている。この状態では直交化バイアス用磁石９０に直交化バイアスを作用させる磁化は発生しておらず、磁気機抵抗効果素子は、第１の強磁性層３０（フリー層３０）の磁化方向１３１と、第２の強磁性層５０（フリー層５０）の磁化方向１５１とが、互いにトラック幅方向（図面のＸ軸方向）に沿った反平行状態となっている。
【００５２】
つまり、直交化バイアス用磁石９０の着磁操作（例えば、ＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物に対して、磁界を一定方向にかけながら３００℃以下の温度でアニール処理する、いわゆる磁場中アニール処理操作）が行われず、その機能を発揮させる前の状態においては、第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０は、それぞれ、互いの磁性層３０，５０の磁化方向１３１、１５１が逆方向となる反平行状態が形成されている。磁化方向１３１、１５１が逆方向となる反平行状態を形成する手法にはいくつかの態様が考えられる。それらの具体的な方法については、後述する。
【００５３】
図４に示されるように、第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０の後方（奥域側：Ｙ方向）に設置された直交化バイアス用磁石９０が、例えば、媒体対向面であるＡＢＳから、奥域側のＹ方向に着磁９９される。これを『ＡＢＳ ＩＮ 磁化』と称す。磁化方向９１はＡＢＳに対し、奥側に向けて垂直方向とされる。この着磁は、前述したようにＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物に対して、磁界を一定方向にかけながら３００℃以下の温度でアニール処理する、いわゆる磁場中アニール処理操作により実現される。この着磁９９により、いままで反平行状態を形成していた第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０の互いの磁化方向１３１、１５１は、トラック幅方向（図面のＸ軸方向）に対して約４５度傾いた初期の状態を作り出す（イニシャルの状態）。従って、磁化方向１３１、１５１は、実質的に直交する関係となる。実質的に直交する関係とは、９０°±２０°の範囲をいう。理想的には、９０°が好ましい。
【００５４】
このイニシャルの磁化状態にある２つの強磁性層３０、５０が、媒体からの信号磁界を検出すると、まるでハサミが紙を切る時の動作のように磁化方向が変化し、結果として素子の抵抗値が変化する。すなわち、図５に示されるように、ＡＢＳから素子側に流入する方向の外部磁界Ｄ１を検出すると、第１の強磁性層３０の磁化１３１、および第２の強磁性層５０の磁化１５１は同じ方向を向く傾向となり、素子の抵抗は小さくなる。
【００５５】
この一方で、図６に示されるように、ＡＢＳから離れる方向の外部磁界Ｄ２を検出すると、第１の強磁性層３０の磁化１３５、および第２の強磁性層５０の磁化１５１は双方で反対の方向を向く傾向が生じ、素子の抵抗は大きくなる。
【００５６】
このような外部磁界に対する一連の抵抗変化を測定するによって、外部磁界を検出することができる。
【００５７】
なお、図４に示されるイニシャルの磁化方向１３１、１５１の適正な直交化を図るためには、直交化バイアス用磁石９０の磁化強度を調整したり、フリー層として機能する強磁性層３０、５０の磁化方向の動き易さを調整したりすること等により行われる。
【００５８】
また、直交化バイアス用磁石９０の磁化方向は、上述した『ＡＢＳ ＩＮ 磁化』に代えて、１８０°磁化方向を反転させた『ＡＢＳ ＯＵＴ 磁化』としてもよい。すなわち、直交化バイアス用磁石９０は、奥域側から媒体対向面であるＡＢＳに向けたＹ方向に着磁させてもよい。
【００５９】
〔磁性層３０、５０の磁化方向１３１、１５１が逆方向となる反平行状態を形成する手法〕
図２や図３に示されるように、直交化バイアス用磁石を機能させる前の状態（バイアスが印加されていない状態）で、２つのフリー層３０、５０の磁化方向がトラック幅方向に沿った反平行状態とすることは素子の作用上、極めて重要である。その態様について以下説明しておく。
【００６０】
第１の態様：
第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０は、直交化バイアス用磁石９０（積層体構造物９０）からのバイアス磁界が印加される前の状態で、第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０の磁化が互いに反平行となるように非磁性中間層４０を介して交換結合されている状態が第１の態様として例示できる。
【００６１】
この状態は、例えば、図７に示されており、第１の強磁性層３０の磁化１３１と、第２の強磁性層５０の磁化１５１とが非磁性中間層４０を介して交換結合され、互いに反平行状態となっている。
【００６２】
第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０に用いられる材料としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＮｉ、Ｃｏ2ＭｎＳｉ、Ｃｏ2ＭｎＧｅ、ＦｅＯx（Ｆｅの酸化物）、ＣｏＯx（Ｃｏの酸化物）等を例示することができる。各層の厚さは、それぞれ、０．５〜８ｎｍ程度とされる。
【００６３】
これらの層は、外部から印加された磁界の影響を受けて、各層の磁化の方向が変化するいわゆるフリー層としての機能を有している。
【００６４】
非磁性中間層４０に用いられる材料としては、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、ＺｎＯ、ＩｎＯ、ＳｎＯ、ＧａＮ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等を例示することができる。
【００６５】
厚さは、０．５〜５ｎｍ程度とされる。２つの強磁性層３０、５０（Free Layer）の磁化を反強磁性結合させるために、用いる非磁性中間層４０の材質や、その膜厚の設定には制約がある。
【００６６】
第２の態様：
図８に示されるように、磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果部８と、この磁気抵抗効果部８を、実質的に、上下に挟むようにして配置形成される第１のシールド層３（下部シールド層３と呼ぶ場合もある）および第２のシールド層５（上部シールド層５と呼ぶ場合もある）と、を有している。そして、磁気抵抗効果部８の積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子である。
【００６７】
第１のシールド層３および第２のシールド層５は、それぞれ、磁化方向制御手段により磁化方向が制御されており、図８に示される実施形態では、第１のシールド層３は、図面右側から左側に向く、マイナスの幅方向（−Ｘ方向）に磁化３５が固定されている。この一方で、第２のシールド層５は、図面左側から右側に向く、プラスの幅方向（＋Ｘ方向）に磁化５１が固定されている。好適には、第１のシールド層３および第２のシールド層５は、それぞれ、磁化方向制御手段により単磁区化されている。
【００６８】
磁気抵抗効果部８は、非磁性中間層４０と、この非磁性中間層４０を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０とを有している。第１の強磁性層３０、非磁性中間層４０および第２の強磁性層５０の積層体が、センサー領域であり、その積層体のトータル厚さは、１０〜２０ｎｍ程度とされる。
【００６９】
第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０は、それぞれ、外部磁界に応答して磁化方向が変化する、いわゆるフリー層として機能する。
【００７０】
第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０には、それぞれ、前記第１のシールド層３および前記第２のシールド層５の磁気的作用の影響を受けて、互いの磁化方向が逆方向となる反平行磁化状態が形成される作用が働いている。なお。ここで、「反平行磁化状態が形成される作用が働いている」との記述を用いているのは、実際に使用に供される素子では、前述したように直交化バイアス用磁石９０からのバイアス磁界の印加によって、第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０の磁化方向は、実質的な直交化が図られていることを考慮したためである。
【００７１】
上記の反平行の磁化状態を実現させるために、第１のシールド層３と第１の強磁性層３０との間には、第１の交換結合機能ギャップ層３００が介在されており、第２のシールド層５と第２の強磁性層５０との間には、第２の交換結合機能ギャップ層５００が介在されている。つまり、第１の強磁性層３０は、磁化方向が制御された前記第１のシールド層３と、第１の交換結合機能ギャップ層３００を介して、間接的に磁気的な結合がなされているのであり、第２の強磁性層５０は、磁化方向が制御された前記第２のシールド層５と、第２の交換結合機能ギャップ層５００を介して、間接的に磁気的な結合がなされているのである。
【００７２】
第１の交換結合機能ギャップ層３００の構成の一例について図９を参照しつつ説明する。ただし、以下の説明の構成に限定されるものではない。
【００７３】
第１の交換結合機能ギャップ層３００は、第１のシールド層３側から、交換結合伝達層１０１、ギャップ調整層１１１、交換結合調整層１２１を有して構成される。ギャップ調整層１１１は強磁性体から構成される、いわゆる強磁性層である。
【００７４】
交換結合伝達層１０１は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのグループから選択された少なくとも１つの材料から構成され、これらの中から選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、第１のシールド層３の磁化３５と、ギャップ調整層１１１の磁化１１１ａの磁気的結合の強さを調整できるように作用している。また、選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、第１のシールド層３の磁化３５と磁気結合するギャップ調整層１１１の磁化１１１ａの方向も定まる。つまり、磁化が互いに逆の方向を向いて磁気的結合する反強磁性的（antiferromagnetically）結合となるのか、あるいは磁化が互いに同じ方向を向いて磁気的結合する強磁性的（ferromagnetically）結合となるのかが定まる。
【００７５】
交換結合調整層１２１は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのグループから選択された少なくとも１つの材料から構成され、これらの中から選定した材質と厚さのそれぞれ設定によって、ギャップ調整層１１１の磁化１１１ａと、第１の強磁性層１３０の磁化１３５の磁気的結合の強さを調整できるように作用している。また、選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、ギャップ調整層１１１の磁化１１１ａと磁気結合する第１の強磁性層３０の磁化１３１の方向も定まる。つまり、反強磁性的結合となるのか、あるいは強磁性結合となるのかが定まる。
【００７６】
第１の交換結合機能ギャップ層３００の厚さは、１．５〜６．０ｎｍ程度に設定される。
【００７７】
同様に、第２の交換結合機能ギャップ層５００の構成の一例について、図９を参照しつつ説明する。ただし、以下の説明の構成に限定されるものではない。
【００７８】
第２の交換結合機能ギャップ層５００は、第２のシールド層５側から、交換結合伝達層１０５、ギャップ調整層１１５、交換結合調整層１２５を有して構成される。ギャップ調整層１１５は強磁性体から構成される、いわゆる強磁性層である。
【００７９】
交換結合伝達層１０５は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのグループから選択された少なくとも１つの材料から構成され、これらの中から選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、第２のシールド層５の磁化５１と、ギャップ調整層１１５の磁化１１５ｂの磁気的結合の強さを調整できるように作用している。また、選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、第２のシールド層５の磁化５１と磁気結合するギャップ調整層１１５の磁化１１５ｂの方向も定まる。つまり、反強磁性的結合（磁化が互いに逆の方向を向いて磁気的結合）となるのか、あるいは強磁性的結合（磁化が互いに同じ方向を向いて磁気的結合）となるのかが定まる。
【００８０】
交換結合調整層１２５は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのグループから選択された少なくとも１つの材料から構成され、これらの中から選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、ギャップ調整層１１５の磁化１１５ｂと、第２の強磁性層１５０の磁化１５１の磁気的結合の強さを調整できるように作用している。また、選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、ギャップ調整層１１５の磁化１１５ｂと磁気結合する第２の強磁性層１５０の磁化１５１の方向も定まる。つまり、反強磁性的結合となるのか、あるいは強磁性的結合となるのかが定まる。
【００８１】
第２の交換結合機能ギャップ層５００の厚さは、１．５〜６．０ｎｍ程度に設定される。
【００８２】
図中の符号４は絶縁層である。
【００８３】
第３の態様：
上記第２の態様における第１のシールド層３および第２のシールド層５の構成を、さらに発展させたものが第３の態様として図１０に例示されている。
【００８４】
図１０に示されるように、磁気抵抗効果部８の下方に位置する第１のシールド層３、および上方に位置する第２のシールド層５は、それぞれ、素子の幅方向と長さ方向で規定される平面形状（Ｘ−Ｙ平面）が、枠形状体に形成されている。
【００８５】
このような第１のシールド層および第２のシールド層の枠形状体は、それぞれ、前方の媒体対向面側であって、磁気抵抗効果部が位置する近傍に配置されるフロント枠構成部３１、５１と、フロント枠構成部の端部から後方に向かうサイド位置に配置されるサイド枠構成部３５、５５を有している。
【００８６】
図１１に示されるように、磁気抵抗効果部８を構成する第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０には、それぞれ、第１のシールド層３のフロント枠構成部３１および第２のシールド層５のフロント枠構成部５１の磁気的作用の影響を受けて、互いの磁化方向が逆方向となる反平行磁化状態が形成される作用が働くように構成されている。
【００８７】
図１０に示されるように、第１のシールド層３のサイド枠構成部３５は、第１非磁性ギャップ層１５３と第１バイアス磁界印加層１５４との組合わせ体を部分的に備えている。第１非磁性ギャップ層１５３は、第１バイアス磁界印加層１５４から発せられる磁束１５４ａを、効率よく第１のシールド層３のフロント枠構成部３１側まで送り出す作用をするように設計配置されている。第１非磁性ギャップ層１５３と第１バイアス磁界印加層１５４との組合わせ体は、第１のシールド層３を構成する枠形状体を磁束がぐるりと回る閉磁路を形成するとともに、前記第１のシールド層のフロント枠構成部３１の磁化を単磁区化し、かつ磁化方向を制御するように構成されている。
【００８８】
同様に、第２のシールド層のサイド枠構成部５５は、第２非磁性ギャップ層１５５と第２バイアス磁界印加層１５６との組合わせ体を部分的に備えている。第２非磁性ギャップ層１５５は、第２バイアス磁界印加層１５６から発せられる磁束１５６ａを、効率よく前記第２のシールド層５のフロント枠構成部５１側まで送り出す作用をするように設計配置されている。第２非磁性ギャップ層１５５と第２バイアス磁界印加層１５６との組合わせ体は、第２のシールド層５を構成する枠形状体を磁束がぐるりと回る閉磁路を形成するとともに、第２のシールド層５のフロント枠構成部５１の磁化を単磁区化し、かつ磁化方向を制御するように構成されている。
【００８９】
磁気抵抗効果部８の構成は、上述した第２の態様の場合のそれと同様である。
【００９０】
図１１に示されるように、磁気抵抗効果部８を構成する第１の強磁性層３０は、磁化方向が制御された前記第１のシールド層３と、第１の交換結合機能ギャップ層３００を介して、間接的に磁気的な結合がなされている。
【００９１】
磁気抵抗効果部８を構成する第２の強磁性層５０は、磁化方向が制御された前記第２のシールド層５と、第２の交換結合機能ギャップ層５００を介して、間接的に磁気的な結合がなされている。
【００９２】
第１の交換結合機能ギャップ層３００および第２の交換結合機能ギャップ層５００は、それぞれ、前述した第２の態様における第１の交換結合機能ギャップ層３００および第２の交換結合機能ギャップ層５００と同様な構成とすればよい。
【００９３】
第４の態様：
フリー層として機能する第１の強磁性層３０と第２の強磁性層５０の互いの磁化を反平行とさせるために、反強磁性層によりピン止め制御された一部のシールド層の磁化を活用した第４の態様の例が図１２に示される。
【００９４】
すなわち、図１２に示されるように、第１のシールド層３を、下側から例えば、１０００〜２０００ｎｍ厚さのＮｉＦｅからなる主シールド層（３ａ）／６ｎｍ厚さのＩｒＭｎからなる反強磁性層（３ｂ）／１．５ｎｍ厚さのＣｏＦｅ層（３ｂ）と２０ｎｍの厚さのＮｉＦｅ層（３ｃ）の組合せ積層体からなる磁界印加層、との積層体構造とする。そして、第２のシールド層５を、上側から例えば、１０００〜２０００ｎｍ厚さのＮｉＦｅからなる主シールド層（５ａ）／６ｎｍ厚さのＩｒＭｎからなる反強磁性層（５ｂ）／１．５ｎｍ厚さのＣｏＦｅ層（５ｃ）と２０ｎｍの厚さのＮｉＦｅ層（５ｄ）の組合せ積層体からなる磁界印加層、との積層体構造とする。
【００９５】
このような構造からなる第１のシールド層３および第２のシールド層５を用い、第１の交換結合機能ギャップ層３００および第２の交換結合機能ギャップ層５００をそれぞれ介して、磁気抵抗効果部８を挟むように構成して、フリー層として機能する第１の強磁性層３０と第２の強磁性層５０の互いの磁化を反平行とさせる。
【００９６】
上述してきた磁気抵抗効果素子は、一般に、ウエハプロセスによって、薄膜磁気ヘッドの磁気情報の読取りセンサーとして使用される。磁気抵抗効果素子を含む薄膜磁気ヘッドの全体構造について、以下簡単に説明しておく。
【００９７】
〔薄膜磁気ヘッドの全体構造についての説明〕
図１３には、いわゆるエアベアリング面（ＡＢＳ）に平行な薄膜磁気ヘッドの断面図（Ｙ−Ｚ平面での断面）が示されている。
【００９８】
図１３に示される薄膜磁気ヘッド１００は、媒体進行方向Ｍに移動する例えばハードディスクなどの記録媒体１０に磁気的な処理を施すために、例えばハードディスクドライブなどの磁気記録装置に搭載されて使用される。
【００９９】
図面に例示されている薄膜磁気ヘッド１００は、磁気的処理として記録処理および再生処理の双方を実行可能ないわゆる複合型ヘッドであり、その構造は、図１３に示されるように、例えばアルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）などのセラミック材料より構成されたスライダ基板１の上に、磁気ヘッド部１０１が形成された構成を有している。
【０１００】
磁気ヘッド部１０１は、磁気抵抗（ＭＲ:Magneto-Resistive）効果を利用して記録された磁気情報の再生処理を行う再生ヘッド部１００Ａと、例えば、垂直記録方式の記録処理を実行するシールド型の記録ヘッド部１００Ｂとが、積層された構成を有している。
【０１０１】
以下さらに詳細に説明する。
【０１０２】
第１のシールド層３と第２のシールド層５は、スライダ基板１の側面１ａに略平行となるように形成された平面的な層であり、また、これらの層３、５は、媒体対向面７０であるＡＢＳの一部を形成している。
【０１０３】
磁気抵抗効果部８は、第１のシールド層３および第２のシールド層５に挟まれるように配置されており、媒体対向面７０の一部を形成している。そして、媒体対向面７０に垂直方向（Ｙ方向）のハイトがＭＲハイト（ＭＲ−ｈ）となる。
【０１０４】
第１のシールド層３および第２のシールド層５は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき等によって形成される。なお、図面では明示してないが、第１のシールド層３および第２のシールド層５は、上述してきた本発明の作用効果を発現するように構成されている必要がある。
【０１０５】
磁気抵抗効果部８は、スライダ基板１の側面１ａに略平行となるように形成された積層膜であり、媒体対向面７０の一部を構成している。
【０１０６】
磁気抵抗効果部８は、例えば、その積層面と垂直方向にセンス電流が流れる膜面垂直型（ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane））の積層膜であり、前述したような構成とされる。
【０１０７】
また、図１３に示されるように、第２のシールド層５と記録ヘッド部１００Ｂとの間には、第２のシールド層５と同様の材料からなる素子間シールド層９が形成されている。
【０１０８】
素子間シールド層９は、センサーとして機能する磁気抵抗効果部８を、記録ヘッド部１００Ｂより発生する磁界から遮断して、読み出しの際の外来ノイズを防止する役割を果たしている。また、素子間シールド層９と記録ヘッド部１００Ｂとの間に、さらにバッキングコイル部が形成されていてもよい。バッキングコイル部は、記録ヘッド部１００Ｂから発生して磁気抵抗効果部８の上下電極層を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させるものであり、磁気ディスクへの不要な書き込み、または消去動作である広域隣接トラック消去（ＷＡＴＥ）現象の抑制を図るように作用する。
【０１０９】
磁気抵抗効果部８の媒体対向面７０とは反対側の第１および第２シールド層３、５の間隙；並びに第１および第２シールド層３、５、および素子間シールド層９の媒体対向面７０とは反対側である後方部位；並びに第１のシールド層３とスライダ基板１との間隙；並びに素子間シールド層９と記録ヘッド部１００Ｂとの間隙、にはそれぞれアルミナ等から形成された絶縁層４、４４が形成されている。
【０１１０】
記録ヘッド部１００Ｂは、垂直磁気記録用として構成されることが好ましく、図１３に示されるように、主磁極層１５、ギャップ層１８、コイル絶縁層２６、コイル層２３、および補助磁極層２５を有している。
【０１１１】
主磁極層１５は、コイル層２３によって誘導された磁束を、書き込みがなされる磁気記録媒体１０の記録層まで収束させながら導くための導磁路として構成される。ここで主磁極層１５の媒体対向面７０側の端部において、トラック幅方向（図１３のＸ軸に沿った方向）の幅、および積層方向（図１３のＺ軸に沿った方向）の厚さは、他の部分に比べて小さくすることが好ましい。この結果、高記録密度化に対応した微細で強い書き込み用磁界を発生させることが可能となる。
【０１１２】
主磁極層１５に磁気的に結合した補助磁極層２５の媒体対向面７０側の端部は、補助磁極層２５の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部を形成している。図１３に示されるように、補助磁極層２５は、アルミナ等の絶縁材料により形成されたギャップ層１８、およびコイル絶縁層２６を介在させて、主磁極層１５の媒体対向面７０側の端部と対向配置されている。
【０１１３】
このような補助磁極層２５を設けることによって、媒体対向面７０近傍における補助磁極層２５と主磁極層１５との間において磁界勾配をより急峻にさせることができる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートを小さくすることができる。
【０１１４】
補助磁極層２５は、例えば、フレームめっき法、スパッタリング法等を用いて、例えば、厚さ約０．５〜５μｍに形成される。使用材料としては、例えば、Ｎｉ、ＦｅおよびＣｏのうち、いずれか２つ若しくは３つからなる合金を用いたり、あるいは、これらを主成分として所定の元素が添加された合金等から構成される。
【０１１５】
ギャップ層１８は、コイル層２３と主磁極層１５とを離間させるように形成される。ギャップ層１８は、例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて形成された、例えば、厚さ０．０１〜０．５μｍ程度のＡｌ2Ｏ3、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等から構成される。
【０１１６】
また、実施の形態では、基体側に再生ヘッド部を形成し、その上に、垂直記録ヘッド部を積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。また、再生専用の薄膜ヘッドとして用いる場合には、再生ヘッド部だけを備えた構成としてもよい。
【０１１７】
〔ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置についての説明〕
次いで、上述してきた薄膜ヘッドが搭載されて使用されるヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置の一例について説明する。
【０１１８】
まず、図１４を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。ハードディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に基板およびオーバーコートからなる基体２１１を備えている。
【０１１９】
基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、ハードディスクに対向するようになっている。この一面には、媒体対向面７０が形成されている。
【０１２０】
ハードディスクが図１４におけるｚ方向に回転すると、ハードディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図１４におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図１４におけるｘ方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。
【０１２１】
スライダ２１０の空気流出側の端部（図１４における左下の端部）の近傍には、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドが形成されている。
【０１２２】
次に、図１５を参照して、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。
【０１２３】
ベースプレート２２４は、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。
【０１２４】
ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。
【０１２５】
図１５は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。
【０１２６】
次に図１６および図１７を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施の形態に係るハードディスク装置について説明する。
【０１２７】
図１６はハードディスク装置の要部を示す説明図、図１７はハードディスク装置の平面図である。
【０１２８】
ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、ハードディスク装置に組み込まれる。
【０１２９】
ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。各ハードディスク２６２毎に、ハードディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。
【０１３０】
スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応しスライダ２１０を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。
【０１３１】
本実施の形態に係るハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０をハードディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、ハードディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、ハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。
【０１３２】
本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置は、前述の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドと同様の効果を奏する。
【実施例】
【０１３３】
以下に、本発明のＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物に関する具体的実験例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【０１３４】
〔実験例Ｉ〕
ＤＣスパッタ装置を用いて、ＡＬＴＩＣ基板の上に、下記表１に示されるような組成および厚さの下地層を形成し、この下地層の上に厚さ３５ｎｍのＦｅＰｔ系磁性層を形成した。なお、ＦｅＰｔ系磁性層は、１４ａｔ％のＣｕを含むＦｅＰｔから構成され、Ｆｅ／Ｐｔ原子比は１とした。
【０１３５】
このようなＦｅＰｔ系磁性層の上に、さらに、厚さ５ｎｍのＴａ保護層を形成した。しかる後、ＦｅＰｔを規則化するために、２５０℃、３時間の条件でアニール処理した。
【０１３６】
このようにして作製した各種の積層体構造物サンプルについて、ＶＳＭでＦｅＰｔ系磁性層の保磁力Ｈｃを測定した。結果を下記表１に示した。
【０１３７】
【表１】
【０１３８】
上記表１の結果より、本発明のサンプルでは、２５０℃で、ＦｅＰｔの良好な規則化が実現されていることがわかる。
【０１３９】
〔実験例ＩＩ〕
上記の実験例Ｉにおけるサンプル作製要領において、アニール処理温度を２５０℃以外に、１００℃、１５０℃、２００℃、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃、および５５０℃の各サンプルを作製し、各サンプルに対して同様に保磁力Ｈｃを測定した。
結果を下記表２に示した。
【０１４０】
【表２】
【０１４１】
【表３】
【０１４２】
【表４】
【０１４３】
【表５】
【０１４４】
以上の実験結果より、本発明のサンプルは、アニール温度２００〜３００℃で保磁力Ｈｃが６０００ Ｏｅ以上であり、他の比較例サンプルと比べて格段と高い。
【０１４５】
比較例サンプルでは、３００℃以下のアニール温度で保磁力Ｈｃが６０００ Ｏｅ以上のものは皆無である。
【０１４６】
また、保磁力Ｈｃが６０００ Ｏｅ以上であれば、ＦｅＰｔの規則化は、ほぼ満足できる程度に進んでいるものと考えられる。
【０１４７】
上記の結果より、本発明の効果は明らかである。
すなわち、本発明の積層体構造物は、アモルファス状態のＴａ層と、このＴａ層の上に形成された酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層と、この金属酸化物層の上に形成されたＦｅＰｔ系磁性層と、を有して構成されているので、３００℃以下（特に、２００〜３００℃）の温度において、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金を得ることができる。
【０１４８】
従って、当該積層体構造物は、３００℃以下（特に、２００〜３００℃）の温度という高温の制約を受ける素子の磁性体部分の役割を十分に担うことができる。
【０１４９】
なお、前述したように、比較例として列挙した構成においては、３００℃以下（特に、２００〜３００℃）の温度においては、保磁力が極めて小さく、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金が得られていないことが分る。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明の産業上の利用可能性として、本発明のＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物は、例えば、磁気抵抗効果素子用のバイアス磁界印加用のハードマグネット、マイクロウェブアシスト記録の発振素子、次世代の磁気記録媒体等に適用可能であり、これらの電子部品産業に利用できる。
【符号の説明】
【０１５１】
９０…積層体構造物
９１…アモルファス状態のＴａ層
９３…金属酸化物層
９５…ＦｅＰｔ系磁性層
９７…保護膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物に関し、特に、ＦｅＰｔ合金の規則化温度を３００℃以下に低減することができ、かつ、高保磁力を備えることを可能にする積層体構造物に関するものである。本発明のＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物は、例えば、磁気抵抗効果素子用のバイアス磁界印加用のハードマグネット、マイクロウェブアシスト記録の発振素子、次世代の磁気記録媒体等に使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
巨大な一軸結晶磁気異方性を有するＬ１0構造ＦｅＰｔ規則合金は、ナノサイズの超微細粒子であっても強磁性を維持することができるため、次世代の超高密度磁気記録媒体材料として注目を集めている。
【０００３】
また、ＦｅＰｔ規則合金は、その高い一軸磁気異方性を有するがゆえに、磁石としての用途も有望視されている。ＦｅＰｔはＮｄやＳｍ系などの希土類磁石と比較して、耐食性および耐酸化性に優れるというメリットもある。
【０００４】
Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金は室温において熱力学的に安定である。しかしながらスパッタ法等によって成膜されたＦｅＰｔ薄膜は、その成膜過程において高温に存在する規則−不規則変態点を経ていないために、規則構造に変態すること（規則化すること）ができない。このため、Ｌ１0規則構造を得るために、加熱した基板の上に成膜をおこなったり、あるいは、成膜後に不規則合金薄膜を熱処理するなど、通常、５００℃を超える高温プロセスが必要とされる。
【０００５】
しかしながら、例えば、薄膜磁気ヘッドを備えるハードディスク装置などに使用されている構成材料は、せいぜい３００℃前後までの耐性を有するに留まり、５００℃を超える高温プロセスに対する耐性は備えていないのが現状である。従って、３００℃以下の温度において、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金が得られる、ＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物の提案が要望されている。
【０００６】
本願発明の積層構造に特に関連があると思われる先行技術として、特開２００３−３１３６５９号公報がある。このものは、支持基板の上に、シード層、下地層、Ｌ１0規則合金膜を順次積層した構造を開示している。この提案によれば、規則化温度は下地材料にかかわりなく、残留酸素濃度で制御できることが言及されており、具体的な構成および作用が、本願発明の構成とは異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２７５７２２号公報
【特許文献２】特開２００１−２１０９８９号公報
【特許文献３】特開２００５−２８５２０７号公報
【特許文献４】特開２００３−５１４１１号公報
【特許文献５】特開２００３−３１３６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような実状のもとに本願発明は創案されたものであって、その目的は、３００℃以下の温度において、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金が得られるＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するために、本願の積層体構造物は、アモルファス状態のＴａ層と、このＴａ層の上に形成された酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層と、この金属酸化物層の上に形成されたＦｅＰｔ系磁性層と、を有して構成される。
【００１０】
また、本発明の積層体構造物の好ましい態様として、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金を主成分として構成される。
【００１１】
また、本発明の積層体構造物の好ましい態様として、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、保磁力６０００Ｏｅ以上の物性を備えるように構成される。
【００１２】
また、本発明の積層体構造物の好ましい態様として、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、成膜後に３００℃以下の熱処理がなされて構成される。
【００１３】
また、本発明の積層体構造物の好ましい態様として、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、成膜後に２００〜３００℃の熱処理がなされて構成される。
【００１４】
また、本発明の積層体構造物の好ましい態様として、前記Ｔａ層は、少なくとも２ｎｍ以上の膜厚を有し、前記金属酸化物層は、少なくとも２ｎｍ以上の膜厚を有し、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、少なくとも１０ｎｍ以上の膜厚を有してなるように構成される。
【００１５】
また、本発明の積層体構造物の好ましい態様として、前記Ｔａ層は、２〜１０ｎｍの膜厚を有し、前記金属酸化物層は、２〜１０ｎｍの膜厚を有し、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、１０〜５０ｎｍの膜厚を有してなるように構成される。
【００１６】
また、本発明の積層体構造物の好ましい態様として、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、Ｆｅ原子とＰｔ原子の総和量を少なくとも８０ａｔ％以上含んでなるように構成される。
【００１７】
また、本発明の積層体構造物の好ましい態様として、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、添加物としてＣｕを含有し、そのＣｕ含有量が５〜３０ａｔ％であるように構成される。
【００１８】
本発明の磁気抵抗効果素子は、非磁性中間層と、この非磁性中間層を挟むようにして積層形成され、フリー層として機能する第１の強磁性層およびフリー層として機能する第２の強磁性層とを有する磁気抵抗効果部を備え、この磁気抵抗効果部の積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子であり、前記磁気抵抗効果部の後部には、第１の強磁性層および第２の強磁性層の磁化方向の実質的な直交化作用に影響を与える直交化バイアス用磁石が形成されており、前記直交化バイアス用磁石が、上記記載の積層体構造物を備えて構成される。
【００１９】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面と、前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された上記記載の磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の積層方向に電流を流すための一対の電極と、を有してなるように構成される。
【００２０】
本発明のヘッドジンバルアセンブリは、上記の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、を備えてなるように構成される。
【００２１】
本発明の磁気ディスク装置は、上記記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、を備えてなるように構成される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の積層体構造物は、アモルファス状態のＴａ層と、このＴａ層の上に形成された酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層と、この金属酸化物層の上に形成されたＦｅＰｔ系磁性層と、を有して構成されているので、３００℃以下（特に、２００〜３００℃）の温度において、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金を得ることができる。
【００２３】
従って、当該積層体構造物は、３００℃以下（特に、２００〜３００℃）の温度という高温の制約を受ける素子の磁性体部分の役割を十分に担うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明のＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物の断面図である。
【図２】図２は、本発明のＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物を、磁気抵抗効果素子のバイアス磁界印加用の磁石に応用した例であって、当該磁気抵抗効果素子の要部の構造を概略的に示した斜視図である。
【図３】図３は、図２を上方から見た平面図であり、Ｘ−Ｙ平面の図面である。
【図４】図４は、図２を上方から見たＸ−Ｙ平面の平面図であり、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果変化が得られる磁化の状態変化を、外部磁界に応じて示したモデル図である。
【図５】図５は、図２を上方から見たＸ−Ｙ平面の平面図であり、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果変化が得られる磁化の状態変化を、外部磁界に応じて示したモデル図である。
【図６】図６は、図２を上方から見たＸ−Ｙ平面の平面図であり、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果変化が得られる磁化の状態変化を、外部磁界に応じて示したモデル図である。
【図７】図７は、第１の強磁性層および第２の強磁性層の磁化が互いに反平行となるように非磁性中間層を介して交換結合されている状態を示す斜視図である。
【図８】図８は、磁気抵抗効果素子のＡＢＳ（Air Bearing Surface）から見た斜視図である。
【図９】図９は、磁気抵抗効果素子のセンサー領域を含む磁気抵抗効果部を拡大して示した模式図である。
【図１０】図１０は、第１のシールド層および第２のシールド層の構成を、さらに発展させた態様示した斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０の媒体対向面側であって、磁気抵抗効果部が位置するフロント枠構成部の周辺を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、フリー層として機能する第１の強磁性層と第２の強磁性層の互いの磁化を反平行とさせるために、反強磁性層によりピン止め制御された一部のシールド層の磁化を活用するように構成した素子を説明するための媒体対向面側からの図面である。
【図１３】図１３は、いわゆるエアベアリング面（ＡＢＳ）に平行な薄膜磁気ヘッドの断面図を示したものである。
【図１４】図１４は、本発明の一実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。
【図１５】図１５は、本発明の一実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリを含むヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。
【図１６】図１６は、本発明の一実施の形態における磁気ディスク装置の要部を示す説明図である。
【図１７】図１７は、本発明の一実施の形態における磁気ディスク装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２６】
本発明は、ＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物に関し、特に、ＦｅＰｔ合金の規則化温度を３００℃以下に低減することができ、かつ、高保磁力を備えることを可能にする積層体構造物に関するものである。
【００２７】
本発明のＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物は、例えば、磁気抵抗効果素子用のバイアス磁界印加用のハードマグネット、マイクロウェブアシスト記録の発振素子、次世代の磁気記録媒体等に使用することが可能である。
【００２８】
図１を参照しつつ本発明の積層体構造物の構成を説明する。
【００２９】
図１に示されるように積層体構造物９０は、アモルファス状態のＴａ層９１と、このＴａ層９１の上に形成された酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層９３と、この金属酸化物層９３の上に形成されたＦｅＰｔ系磁性層９５と、を有して構成される。最上層の符号９７は保護膜である。
【００３０】
上記の説明からも分るように、積層体構造物９０の具体的な積層態様は大きく分けて２つ存在する。すなわち、
（１）Ｔａ層９１／ＺｎＯ金属酸化物層９３／ＦｅＰｔ系磁性層９５、および
（２）Ｔａ層９１／ＭｇＯ金属酸化物層９３／ＦｅＰｔ系磁性層９５、
の２通り積層体構造物９０の積層態様が存在する。
【００３１】
このような積層体構造物９０は、通常、ＡｌＴｉＣ、Ｓｉ等の基板の上に、順次、成膜される。なお、本願発明の必須の構成要件は、上記の（１）（２）に具体的に記載されたとおりであり、基板の種類によって、特に制約を受けるものではない。また、符号９７の保護膜の種類によって、特に制約を受けるものではない。
【００３２】
Ｔａ層９１の説明
Ｔａ層９１は、少なくとも２ｎｍ以上の膜厚を備えて構成される。好ましくは、２〜１０ｎｍの膜厚、より好ましくは４〜６ｎｍの膜厚を有して構成されるのが良い。Ｔａ層９１の膜厚が２ｎｍ未満となると、本願発明の効果を発現させることが困難となる。
【００３３】
Ｔａ層９１は、アモルファスの薄膜として形成される。Ｔａ層９１は、この上に形成される特定の金属酸化物層９３との組み合せによって、はじめて、相乗的な効果が発現する。すなわち、２つの下地層の特別な組合せによって、本願発明の特別顕著な効果を創出する相乗的な効果が発現するのである。あくまでも推測ではあるが、Ｔａ層９１の存在によって、これと相性のよい特定の金属酸化物層９３（酸化亜鉛（ＺｎＯ）層、または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）層）の結晶配向性が向上するのではないかと考えることができる。
【００３４】
Ｔａ層９１は、スパッタにより成膜され、上述のごとくアモルファス状態の薄膜として成膜される。
【００３５】
金属酸化物層９３の説明
Ｔａ層９１の上には、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層９３が成膜される。
【００３６】
金属酸化物層９３は、少なくとも２ｎｍ以上の膜厚を備えて構成される。好ましくは、２〜１０ｎｍの膜厚、より好ましくは４〜６ｎｍの膜厚を有して構成されるのが良い。金属酸化物層９３の膜厚が２ｎｍ未満となると、本願発明の効果を発現させることが困難となる。前述したように、特定の酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層９３と、この下に敷設されるＴａ層９１の組み合せによってのみ、本願発明の３００℃以下の温度において、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金が得られるという特別顕著な効果が発現することが実験的に確認されている。
【００３７】
金属酸化物層９３は、スパッタにより成膜される。スパッタ成膜の際には、基板温度を２５０℃前後、特に、２００〜３００℃の範囲に加熱しておくことが望ましい。加熱しながら成膜することにより、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層９３の結晶性を高めるという効果が期待できる。
【００３８】
ＦｅＰｔ系磁性層の説明
金属酸化物層９３の上には、ＦｅＰｔ系磁性層９５が形成される。
【００３９】
本願発明におけるＦｅＰｔ系磁性層９５は、Ｔａ層９１と、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層９３との組合せ積層体下地層の存在により、成膜後、３００℃以下の熱処理によって、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金を主成分として構成される。つまり、ＦｅＰｔ系磁性層９５は、保磁力６０００Ｏｅ以上（特に、８０００〜１２０００ Ｏｅ）の物性を備えて構成される。
【００４０】
保磁力６０００Ｏｅ以上の必要性は以下のとおり。
【００４１】
従来の高保磁力材料として一般的に使用されているＣｏＰｔは、その保磁力が３０００〜４０００Ｏｅ程度である。それと比べて、ＦｅＰｔは保磁力６０００Ｏｅ以上の物性を有する。例えば、発振素子や媒体に高保磁力材料が使用される場合、将来的に、小型化や記録密度の上昇のために、保磁力３０００Ｏｅ程度では不十分になりつつあるといえる。そこで、保磁力３０００Ｏｅを超える６０００Ｏｅ以上の高保磁力材料であるＦｅＰｔの使用が望まれているが、その材料をうまく使いこなすには、上記の従来技術で説明したような問題が生じている。そこで、本願発明の積層体構造物を提案し、３００℃以下の熱処理によって、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金を主成分として構成させて、保磁力６０００Ｏｅ以上を実現させている。
【００４２】
ＦｅＰｔ系磁性層９５は、少なくとも１０ｎｍ以上の膜厚を備えて構成される。好ましくは、１０〜５０ｎｍの膜厚、より好ましくは１５〜４０ｎｍの膜厚を有して構成されるのが良い。ＦｅＰｔ系磁性層９５の膜厚が１０ｎｍ未満となると、ＦｅＰｔの規則化が進みにくいという不都合が生じ得る。
【００４３】
ＦｅＰｔ系磁性層９５は、スパッタにより成膜される。ＦｅＰｔ系磁性層９５は、Ｆｅ原子とＰｔ原子の総和量を少なくとも８０ａｔ％以上、特に、８０〜９５ａｔ％含むものが好ましい。
【００４４】
ＦｅＰｔ系磁性層９５は、添加物としてＣｕを含有することが望ましく、そのＣｕ含有量は５〜３０ａｔ％、特に、８〜２０ａｔ％とされる。添加されるＣｕは、ＦｅＰｔ中に分散するとともに、凝集してＣｕクラスターを形成すると考えられている。
【００４５】
なお、上述してきたＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物は、成膜後に、磁界を一定方向にかけながら３００℃以下の温度でアニール処理する、いわゆる磁場中アニール処理することによって、ＦｅＰｔ系磁性層の着磁方向を制御することが可能となる。
【００４６】
〔積層体構造物を、磁気抵抗効果素子のバイアス磁界印加用の磁石に態様した場合の説明〕
上述してきた積層体構造物９０を、磁気抵抗効果素子のバイアス磁界印加用の磁石９０（直交化バイアス用磁石９０）として用いた好適な適用態様について、以下、図２〜図１３を参照しつつ説明する。
【００４７】
以下の説明において、各図面に示されるＸ軸方向の寸法を「幅」、Ｙ軸方向の寸法を「長さ」、Ｚ軸方向の寸法を「厚さ」とそれぞれ表記する。
【００４８】
また、Ｙ軸方向のうちのエアベアリング面（記録媒体と対向する薄膜磁気ヘッド側の面であり、ＡＢＳと記す場合もある）に近い側を「前方」、その反対側（奥域側）を「後方」と表記する。また、素子の積層膜を積み上げる方向を「上方」または「上側」、その反対方向を「下方」または「下側」と称する。
【００４９】
図２の概略概念図に示されるように、磁気抵抗効果素子は、非磁性中間層４０と、この非磁性中間層４０を挟むようにして積層形成され、フリー層として機能する第１の強磁性層３０およびフリー層として機能する第２の強磁性層５０とを有する磁気抵抗効果部８を備え、この磁気抵抗効果部の積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子である。
【００５０】
図２や図３に示されるように磁気抵抗効果部８の後部には、第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０の磁化方向の実質的な直交化作用を働きかける直交化バイアス用磁石９０が形成されている。この直交化バイアス用磁石９０が、実質的に上述してきた積層体構造物９０から構成されている。
【００５１】
直交化バイアス用磁石９０を機能させる前の状態が、図２や図３に示されている。この状態では直交化バイアス用磁石９０に直交化バイアスを作用させる磁化は発生しておらず、磁気機抵抗効果素子は、第１の強磁性層３０（フリー層３０）の磁化方向１３１と、第２の強磁性層５０（フリー層５０）の磁化方向１５１とが、互いにトラック幅方向（図面のＸ軸方向）に沿った反平行状態となっている。
【００５２】
つまり、直交化バイアス用磁石９０の着磁操作（例えば、ＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物に対して、磁界を一定方向にかけながら３００℃以下の温度でアニール処理する、いわゆる磁場中アニール処理操作）が行われず、その機能を発揮させる前の状態においては、第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０は、それぞれ、互いの磁性層３０，５０の磁化方向１３１、１５１が逆方向となる反平行状態が形成されている。磁化方向１３１、１５１が逆方向となる反平行状態を形成する手法にはいくつかの態様が考えられる。それらの具体的な方法については、後述する。
【００５３】
図４に示されるように、第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０の後方（奥域側：Ｙ方向）に設置された直交化バイアス用磁石９０が、例えば、媒体対向面であるＡＢＳから、奥域側のＹ方向に着磁９９される。これを『ＡＢＳ ＩＮ 磁化』と称す。磁化方向９１はＡＢＳに対し、奥側に向けて垂直方向とされる。この着磁は、前述したようにＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物に対して、磁界を一定方向にかけながら３００℃以下の温度でアニール処理する、いわゆる磁場中アニール処理操作により実現される。この着磁９９により、いままで反平行状態を形成していた第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０の互いの磁化方向１３１、１５１は、トラック幅方向（図面のＸ軸方向）に対して約４５度傾いた初期の状態を作り出す（イニシャルの状態）。従って、磁化方向１３１、１５１は、実質的に直交する関係となる。実質的に直交する関係とは、９０°±２０°の範囲をいう。理想的には、９０°が好ましい。
【００５４】
このイニシャルの磁化状態にある２つの強磁性層３０、５０が、媒体からの信号磁界を検出すると、まるでハサミが紙を切る時の動作のように磁化方向が変化し、結果として素子の抵抗値が変化する。すなわち、図５に示されるように、ＡＢＳから素子側に流入する方向の外部磁界Ｄ１を検出すると、第１の強磁性層３０の磁化１３１、および第２の強磁性層５０の磁化１５１は同じ方向を向く傾向となり、素子の抵抗は小さくなる。
【００５５】
この一方で、図６に示されるように、ＡＢＳから離れる方向の外部磁界Ｄ２を検出すると、第１の強磁性層３０の磁化１３５、および第２の強磁性層５０の磁化１５１は双方で反対の方向を向く傾向が生じ、素子の抵抗は大きくなる。
【００５６】
このような外部磁界に対する一連の抵抗変化を測定するによって、外部磁界を検出することができる。
【００５７】
なお、図４に示されるイニシャルの磁化方向１３１、１５１の適正な直交化を図るためには、直交化バイアス用磁石９０の磁化強度を調整したり、フリー層として機能する強磁性層３０、５０の磁化方向の動き易さを調整したりすること等により行われる。
【００５８】
また、直交化バイアス用磁石９０の磁化方向は、上述した『ＡＢＳ ＩＮ 磁化』に代えて、１８０°磁化方向を反転させた『ＡＢＳ ＯＵＴ 磁化』としてもよい。すなわち、直交化バイアス用磁石９０は、奥域側から媒体対向面であるＡＢＳに向けたＹ方向に着磁させてもよい。
【００５９】
〔磁性層３０、５０の磁化方向１３１、１５１が逆方向となる反平行状態を形成する手法〕
図２や図３に示されるように、直交化バイアス用磁石を機能させる前の状態（バイアスが印加されていない状態）で、２つのフリー層３０、５０の磁化方向がトラック幅方向に沿った反平行状態とすることは素子の作用上、極めて重要である。その態様について以下説明しておく。
【００６０】
第１の態様：
第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０は、直交化バイアス用磁石９０（積層体構造物９０）からのバイアス磁界が印加される前の状態で、第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０の磁化が互いに反平行となるように非磁性中間層４０を介して交換結合されている状態が第１の態様として例示できる。
【００６１】
この状態は、例えば、図７に示されており、第１の強磁性層３０の磁化１３１と、第２の強磁性層５０の磁化１５１とが非磁性中間層４０を介して交換結合され、互いに反平行状態となっている。
【００６２】
第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０に用いられる材料としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＮｉ、Ｃｏ2ＭｎＳｉ、Ｃｏ2ＭｎＧｅ、ＦｅＯx（Ｆｅの酸化物）、ＣｏＯx（Ｃｏの酸化物）等を例示することができる。各層の厚さは、それぞれ、０．５〜８ｎｍ程度とされる。
【００６３】
これらの層は、外部から印加された磁界の影響を受けて、各層の磁化の方向が変化するいわゆるフリー層としての機能を有している。
【００６４】
非磁性中間層４０に用いられる材料としては、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、ＺｎＯ、ＩｎＯ、ＳｎＯ、ＧａＮ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等を例示することができる。
【００６５】
厚さは、０．５〜５ｎｍ程度とされる。２つの強磁性層３０、５０（Free Layer）の磁化を反強磁性結合させるために、用いる非磁性中間層４０の材質や、その膜厚の設定には制約がある。
【００６６】
第２の態様：
図８に示されるように、磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果部８と、この磁気抵抗効果部８を、実質的に、上下に挟むようにして配置形成される第１のシールド層３（下部シールド層３と呼ぶ場合もある）および第２のシールド層５（上部シールド層５と呼ぶ場合もある）と、を有している。そして、磁気抵抗効果部８の積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子である。
【００６７】
第１のシールド層３および第２のシールド層５は、それぞれ、磁化方向制御手段により磁化方向が制御されており、図８に示される実施形態では、第１のシールド層３は、図面右側から左側に向く、マイナスの幅方向（−Ｘ方向）に磁化３５が固定されている。この一方で、第２のシールド層５は、図面左側から右側に向く、プラスの幅方向（＋Ｘ方向）に磁化５１が固定されている。好適には、第１のシールド層３および第２のシールド層５は、それぞれ、磁化方向制御手段により単磁区化されている。
【００６８】
磁気抵抗効果部８は、非磁性中間層４０と、この非磁性中間層４０を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０とを有している。第１の強磁性層３０、非磁性中間層４０および第２の強磁性層５０の積層体が、センサー領域であり、その積層体のトータル厚さは、１０〜２０ｎｍ程度とされる。
【００６９】
第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０は、それぞれ、外部磁界に応答して磁化方向が変化する、いわゆるフリー層として機能する。
【００７０】
第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０には、それぞれ、前記第１のシールド層３および前記第２のシールド層５の磁気的作用の影響を受けて、互いの磁化方向が逆方向となる反平行磁化状態が形成される作用が働いている。なお。ここで、「反平行磁化状態が形成される作用が働いている」との記述を用いているのは、実際に使用に供される素子では、前述したように直交化バイアス用磁石９０からのバイアス磁界の印加によって、第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０の磁化方向は、実質的な直交化が図られていることを考慮したためである。
【００７１】
上記の反平行の磁化状態を実現させるために、第１のシールド層３と第１の強磁性層３０との間には、第１の交換結合機能ギャップ層３００が介在されており、第２のシールド層５と第２の強磁性層５０との間には、第２の交換結合機能ギャップ層５００が介在されている。つまり、第１の強磁性層３０は、磁化方向が制御された前記第１のシールド層３と、第１の交換結合機能ギャップ層３００を介して、間接的に磁気的な結合がなされているのであり、第２の強磁性層５０は、磁化方向が制御された前記第２のシールド層５と、第２の交換結合機能ギャップ層５００を介して、間接的に磁気的な結合がなされているのである。
【００７２】
第１の交換結合機能ギャップ層３００の構成の一例について図９を参照しつつ説明する。ただし、以下の説明の構成に限定されるものではない。
【００７３】
第１の交換結合機能ギャップ層３００は、第１のシールド層３側から、交換結合伝達層１０１、ギャップ調整層１１１、交換結合調整層１２１を有して構成される。ギャップ調整層１１１は強磁性体から構成される、いわゆる強磁性層である。
【００７４】
交換結合伝達層１０１は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのグループから選択された少なくとも１つの材料から構成され、これらの中から選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、第１のシールド層３の磁化３５と、ギャップ調整層１１１の磁化１１１ａの磁気的結合の強さを調整できるように作用している。また、選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、第１のシールド層３の磁化３５と磁気結合するギャップ調整層１１１の磁化１１１ａの方向も定まる。つまり、磁化が互いに逆の方向を向いて磁気的結合する反強磁性的（antiferromagnetically）結合となるのか、あるいは磁化が互いに同じ方向を向いて磁気的結合する強磁性的（ferromagnetically）結合となるのかが定まる。
【００７５】
交換結合調整層１２１は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのグループから選択された少なくとも１つの材料から構成され、これらの中から選定した材質と厚さのそれぞれ設定によって、ギャップ調整層１１１の磁化１１１ａと、第１の強磁性層１３０の磁化１３５の磁気的結合の強さを調整できるように作用している。また、選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、ギャップ調整層１１１の磁化１１１ａと磁気結合する第１の強磁性層３０の磁化１３１の方向も定まる。つまり、反強磁性的結合となるのか、あるいは強磁性結合となるのかが定まる。
【００７６】
第１の交換結合機能ギャップ層３００の厚さは、１．５〜６．０ｎｍ程度に設定される。
【００７７】
同様に、第２の交換結合機能ギャップ層５００の構成の一例について、図９を参照しつつ説明する。ただし、以下の説明の構成に限定されるものではない。
【００７８】
第２の交換結合機能ギャップ層５００は、第２のシールド層５側から、交換結合伝達層１０５、ギャップ調整層１１５、交換結合調整層１２５を有して構成される。ギャップ調整層１１５は強磁性体から構成される、いわゆる強磁性層である。
【００７９】
交換結合伝達層１０５は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのグループから選択された少なくとも１つの材料から構成され、これらの中から選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、第２のシールド層５の磁化５１と、ギャップ調整層１１５の磁化１１５ｂの磁気的結合の強さを調整できるように作用している。また、選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、第２のシールド層５の磁化５１と磁気結合するギャップ調整層１１５の磁化１１５ｂの方向も定まる。つまり、反強磁性的結合（磁化が互いに逆の方向を向いて磁気的結合）となるのか、あるいは強磁性的結合（磁化が互いに同じ方向を向いて磁気的結合）となるのかが定まる。
【００８０】
交換結合調整層１２５は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄのグループから選択された少なくとも１つの材料から構成され、これらの中から選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、ギャップ調整層１１５の磁化１１５ｂと、第２の強磁性層１５０の磁化１５１の磁気的結合の強さを調整できるように作用している。また、選定した材質と厚さのそれぞれの設定によって、ギャップ調整層１１５の磁化１１５ｂと磁気結合する第２の強磁性層１５０の磁化１５１の方向も定まる。つまり、反強磁性的結合となるのか、あるいは強磁性的結合となるのかが定まる。
【００８１】
第２の交換結合機能ギャップ層５００の厚さは、１．５〜６．０ｎｍ程度に設定される。
【００８２】
図中の符号４は絶縁層である。
【００８３】
第３の態様：
上記第２の態様における第１のシールド層３および第２のシールド層５の構成を、さらに発展させたものが第３の態様として図１０に例示されている。
【００８４】
図１０に示されるように、磁気抵抗効果部８の下方に位置する第１のシールド層３、および上方に位置する第２のシールド層５は、それぞれ、素子の幅方向と長さ方向で規定される平面形状（Ｘ−Ｙ平面）が、枠形状体に形成されている。
【００８５】
このような第１のシールド層および第２のシールド層の枠形状体は、それぞれ、前方の媒体対向面側であって、磁気抵抗効果部が位置する近傍に配置されるフロント枠構成部３１、５１と、フロント枠構成部の端部から後方に向かうサイド位置に配置されるサイド枠構成部３５、５５を有している。
【００８６】
図１１に示されるように、磁気抵抗効果部８を構成する第１の強磁性層３０および第２の強磁性層５０には、それぞれ、第１のシールド層３のフロント枠構成部３１および第２のシールド層５のフロント枠構成部５１の磁気的作用の影響を受けて、互いの磁化方向が逆方向となる反平行磁化状態が形成される作用が働くように構成されている。
【００８７】
図１０に示されるように、第１のシールド層３のサイド枠構成部３５は、第１非磁性ギャップ層１５３と第１バイアス磁界印加層１５４との組合わせ体を部分的に備えている。第１非磁性ギャップ層１５３は、第１バイアス磁界印加層１５４から発せられる磁束１５４ａを、効率よく第１のシールド層３のフロント枠構成部３１側まで送り出す作用をするように設計配置されている。第１非磁性ギャップ層１５３と第１バイアス磁界印加層１５４との組合わせ体は、第１のシールド層３を構成する枠形状体を磁束がぐるりと回る閉磁路を形成するとともに、前記第１のシールド層のフロント枠構成部３１の磁化を単磁区化し、かつ磁化方向を制御するように構成されている。
【００８８】
同様に、第２のシールド層のサイド枠構成部５５は、第２非磁性ギャップ層１５５と第２バイアス磁界印加層１５６との組合わせ体を部分的に備えている。第２非磁性ギャップ層１５５は、第２バイアス磁界印加層１５６から発せられる磁束１５６ａを、効率よく前記第２のシールド層５のフロント枠構成部５１側まで送り出す作用をするように設計配置されている。第２非磁性ギャップ層１５５と第２バイアス磁界印加層１５６との組合わせ体は、第２のシールド層５を構成する枠形状体を磁束がぐるりと回る閉磁路を形成するとともに、第２のシールド層５のフロント枠構成部５１の磁化を単磁区化し、かつ磁化方向を制御するように構成されている。
【００８９】
磁気抵抗効果部８の構成は、上述した第２の態様の場合のそれと同様である。
【００９０】
図１１に示されるように、磁気抵抗効果部８を構成する第１の強磁性層３０は、磁化方向が制御された前記第１のシールド層３と、第１の交換結合機能ギャップ層３００を介して、間接的に磁気的な結合がなされている。
【００９１】
磁気抵抗効果部８を構成する第２の強磁性層５０は、磁化方向が制御された前記第２のシールド層５と、第２の交換結合機能ギャップ層５００を介して、間接的に磁気的な結合がなされている。
【００９２】
第１の交換結合機能ギャップ層３００および第２の交換結合機能ギャップ層５００は、それぞれ、前述した第２の態様における第１の交換結合機能ギャップ層３００および第２の交換結合機能ギャップ層５００と同様な構成とすればよい。
【００９３】
第４の態様：
フリー層として機能する第１の強磁性層３０と第２の強磁性層５０の互いの磁化を反平行とさせるために、反強磁性層によりピン止め制御された一部のシールド層の磁化を活用した第４の態様の例が図１２に示される。
【００９４】
すなわち、図１２に示されるように、第１のシールド層３を、下側から例えば、１０００〜２０００ｎｍ厚さのＮｉＦｅからなる主シールド層（３ａ）／６ｎｍ厚さのＩｒＭｎからなる反強磁性層（３ｂ）／１．５ｎｍ厚さのＣｏＦｅ層（３ｂ）と２０ｎｍの厚さのＮｉＦｅ層（３ｃ）の組合せ積層体からなる磁界印加層、との積層体構造とする。そして、第２のシールド層５を、上側から例えば、１０００〜２０００ｎｍ厚さのＮｉＦｅからなる主シールド層（５ａ）／６ｎｍ厚さのＩｒＭｎからなる反強磁性層（５ｂ）／１．５ｎｍ厚さのＣｏＦｅ層（５ｃ）と２０ｎｍの厚さのＮｉＦｅ層（５ｄ）の組合せ積層体からなる磁界印加層、との積層体構造とする。
【００９５】
このような構造からなる第１のシールド層３および第２のシールド層５を用い、第１の交換結合機能ギャップ層３００および第２の交換結合機能ギャップ層５００をそれぞれ介して、磁気抵抗効果部８を挟むように構成して、フリー層として機能する第１の強磁性層３０と第２の強磁性層５０の互いの磁化を反平行とさせる。
【００９６】
上述してきた磁気抵抗効果素子は、一般に、ウエハプロセスによって、薄膜磁気ヘッドの磁気情報の読取りセンサーとして使用される。磁気抵抗効果素子を含む薄膜磁気ヘッドの全体構造について、以下簡単に説明しておく。
【００９７】
〔薄膜磁気ヘッドの全体構造についての説明〕
図１３には、いわゆるエアベアリング面（ＡＢＳ）に平行な薄膜磁気ヘッドの断面図（Ｙ−Ｚ平面での断面）が示されている。
【００９８】
図１３に示される薄膜磁気ヘッド１００は、媒体進行方向Ｍに移動する例えばハードディスクなどの記録媒体１０に磁気的な処理を施すために、例えばハードディスクドライブなどの磁気記録装置に搭載されて使用される。
【００９９】
図面に例示されている薄膜磁気ヘッド１００は、磁気的処理として記録処理および再生処理の双方を実行可能ないわゆる複合型ヘッドであり、その構造は、図１３に示されるように、例えばアルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）などのセラミック材料より構成されたスライダ基板１の上に、磁気ヘッド部１０１が形成された構成を有している。
【０１００】
磁気ヘッド部１０１は、磁気抵抗（ＭＲ:Magneto-Resistive）効果を利用して記録された磁気情報の再生処理を行う再生ヘッド部１００Ａと、例えば、垂直記録方式の記録処理を実行するシールド型の記録ヘッド部１００Ｂとが、積層された構成を有している。
【０１０１】
以下さらに詳細に説明する。
【０１０２】
第１のシールド層３と第２のシールド層５は、スライダ基板１の側面１ａに略平行となるように形成された平面的な層であり、また、これらの層３、５は、媒体対向面７０であるＡＢＳの一部を形成している。
【０１０３】
磁気抵抗効果部８は、第１のシールド層３および第２のシールド層５に挟まれるように配置されており、媒体対向面７０の一部を形成している。そして、媒体対向面７０に垂直方向（Ｙ方向）のハイトがＭＲハイト（ＭＲ−ｈ）となる。
【０１０４】
第１のシールド層３および第２のシールド層５は、例えば、フレームめっき法を含むパターンめっき等によって形成される。なお、図面では明示してないが、第１のシールド層３および第２のシールド層５は、上述してきた本発明の作用効果を発現するように構成されている必要がある。
【０１０５】
磁気抵抗効果部８は、スライダ基板１の側面１ａに略平行となるように形成された積層膜であり、媒体対向面７０の一部を構成している。
【０１０６】
磁気抵抗効果部８は、例えば、その積層面と垂直方向にセンス電流が流れる膜面垂直型（ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane））の積層膜であり、前述したような構成とされる。
【０１０７】
また、図１３に示されるように、第２のシールド層５と記録ヘッド部１００Ｂとの間には、第２のシールド層５と同様の材料からなる素子間シールド層９が形成されている。
【０１０８】
素子間シールド層９は、センサーとして機能する磁気抵抗効果部８を、記録ヘッド部１００Ｂより発生する磁界から遮断して、読み出しの際の外来ノイズを防止する役割を果たしている。また、素子間シールド層９と記録ヘッド部１００Ｂとの間に、さらにバッキングコイル部が形成されていてもよい。バッキングコイル部は、記録ヘッド部１００Ｂから発生して磁気抵抗効果部８の上下電極層を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させるものであり、磁気ディスクへの不要な書き込み、または消去動作である広域隣接トラック消去（ＷＡＴＥ）現象の抑制を図るように作用する。
【０１０９】
磁気抵抗効果部８の媒体対向面７０とは反対側の第１および第２シールド層３、５の間隙；並びに第１および第２シールド層３、５、および素子間シールド層９の媒体対向面７０とは反対側である後方部位；並びに第１のシールド層３とスライダ基板１との間隙；並びに素子間シールド層９と記録ヘッド部１００Ｂとの間隙、にはそれぞれアルミナ等から形成された絶縁層４、４４が形成されている。
【０１１０】
記録ヘッド部１００Ｂは、垂直磁気記録用として構成されることが好ましく、図１３に示されるように、主磁極層１５、ギャップ層１８、コイル絶縁層２６、コイル層２３、および補助磁極層２５を有している。
【０１１１】
主磁極層１５は、コイル層２３によって誘導された磁束を、書き込みがなされる磁気記録媒体１０の記録層まで収束させながら導くための導磁路として構成される。ここで主磁極層１５の媒体対向面７０側の端部において、トラック幅方向（図１３のＸ軸に沿った方向）の幅、および積層方向（図１３のＺ軸に沿った方向）の厚さは、他の部分に比べて小さくすることが好ましい。この結果、高記録密度化に対応した微細で強い書き込み用磁界を発生させることが可能となる。
【０１１２】
主磁極層１５に磁気的に結合した補助磁極層２５の媒体対向面７０側の端部は、補助磁極層２５の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部を形成している。図１３に示されるように、補助磁極層２５は、アルミナ等の絶縁材料により形成されたギャップ層１８、およびコイル絶縁層２６を介在させて、主磁極層１５の媒体対向面７０側の端部と対向配置されている。
【０１１３】
このような補助磁極層２５を設けることによって、媒体対向面７０近傍における補助磁極層２５と主磁極層１５との間において磁界勾配をより急峻にさせることができる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートを小さくすることができる。
【０１１４】
補助磁極層２５は、例えば、フレームめっき法、スパッタリング法等を用いて、例えば、厚さ約０．５〜５μｍに形成される。使用材料としては、例えば、Ｎｉ、ＦｅおよびＣｏのうち、いずれか２つ若しくは３つからなる合金を用いたり、あるいは、これらを主成分として所定の元素が添加された合金等から構成される。
【０１１５】
ギャップ層１８は、コイル層２３と主磁極層１５とを離間させるように形成される。ギャップ層１８は、例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて形成された、例えば、厚さ０．０１〜０．５μｍ程度のＡｌ2Ｏ3、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等から構成される。
【０１１６】
また、実施の形態では、基体側に再生ヘッド部を形成し、その上に、垂直記録ヘッド部を積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。また、再生専用の薄膜ヘッドとして用いる場合には、再生ヘッド部だけを備えた構成としてもよい。
【０１１７】
〔ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置についての説明〕
次いで、上述してきた薄膜ヘッドが搭載されて使用されるヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置の一例について説明する。
【０１１８】
まず、図１４を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。ハードディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に基板およびオーバーコートからなる基体２１１を備えている。
【０１１９】
基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、ハードディスクに対向するようになっている。この一面には、媒体対向面７０が形成されている。
【０１２０】
ハードディスクが図１４におけるｚ方向に回転すると、ハードディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図１４におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図１４におけるｘ方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。
【０１２１】
スライダ２１０の空気流出側の端部（図１４における左下の端部）の近傍には、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドが形成されている。
【０１２２】
次に、図１５を参照して、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。
【０１２３】
ベースプレート２２４は、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。
【０１２４】
ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。
【０１２５】
図１５は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。
【０１２６】
次に図１６および図１７を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施の形態に係るハードディスク装置について説明する。
【０１２７】
図１６はハードディスク装置の要部を示す説明図、図１７はハードディスク装置の平面図である。
【０１２８】
ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、ハードディスク装置に組み込まれる。
【０１２９】
ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。各ハードディスク２６２毎に、ハードディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。
【０１３０】
スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応しスライダ２１０を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。
【０１３１】
本実施の形態に係るハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０をハードディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、ハードディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、ハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。
【０１３２】
本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置は、前述の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドと同様の効果を奏する。
【実施例】
【０１３３】
以下に、本発明のＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物に関する具体的実験例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【０１３４】
〔実験例Ｉ〕
ＤＣスパッタ装置を用いて、ＡＬＴＩＣ基板の上に、下記表１に示されるような組成および厚さの下地層を形成し、この下地層の上に厚さ３５ｎｍのＦｅＰｔ系磁性層を形成した。なお、ＦｅＰｔ系磁性層は、１４ａｔ％のＣｕを含むＦｅＰｔから構成され、Ｆｅ／Ｐｔ原子比は１とした。
【０１３５】
このようなＦｅＰｔ系磁性層の上に、さらに、厚さ５ｎｍのＴａ保護層を形成した。しかる後、ＦｅＰｔを規則化するために、２５０℃、３時間の条件でアニール処理した。
【０１３６】
このようにして作製した各種の積層体構造物サンプルについて、ＶＳＭでＦｅＰｔ系磁性層の保磁力Ｈｃを測定した。結果を下記表１に示した。
【０１３７】
【表１】
【０１３８】
上記表１の結果より、本発明のサンプルでは、２５０℃で、ＦｅＰｔの良好な規則化が実現されていることがわかる。
【０１３９】
〔実験例ＩＩ〕
上記の実験例Ｉにおけるサンプル作製要領において、アニール処理温度を２５０℃以外に、１００℃、１５０℃、２００℃、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃、および５５０℃の各サンプルを作製し、各サンプルに対して同様に保磁力Ｈｃを測定した。
結果を下記表２に示した。
【０１４０】
【表２】
【０１４１】
【表３】
【０１４２】
【表４】
【０１４３】
【表５】
【０１４４】
以上の実験結果より、本発明のサンプルは、アニール温度２００〜３００℃で保磁力Ｈｃが６０００ Ｏｅ以上であり、他の比較例サンプルと比べて格段と高い。
【０１４５】
比較例サンプルでは、３００℃以下のアニール温度で保磁力Ｈｃが６０００ Ｏｅ以上のものは皆無である。
【０１４６】
また、保磁力Ｈｃが６０００ Ｏｅ以上であれば、ＦｅＰｔの規則化は、ほぼ満足できる程度に進んでいるものと考えられる。
【０１４７】
上記の結果より、本発明の効果は明らかである。
すなわち、本発明の積層体構造物は、アモルファス状態のＴａ層と、このＴａ層の上に形成された酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層と、この金属酸化物層の上に形成されたＦｅＰｔ系磁性層と、を有して構成されているので、３００℃以下（特に、２００〜３００℃）の温度において、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金を得ることができる。
【０１４８】
従って、当該積層体構造物は、３００℃以下（特に、２００〜３００℃）の温度という高温の制約を受ける素子の磁性体部分の役割を十分に担うことができる。
【０１４９】
なお、前述したように、比較例として列挙した構成においては、３００℃以下（特に、２００〜３００℃）の温度においては、保磁力が極めて小さく、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金が得られていないことが分る。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明の産業上の利用可能性として、本発明のＦｅＰｔ系磁性層を備える積層体構造物は、例えば、磁気抵抗効果素子用のバイアス磁界印加用のハードマグネット、マイクロウェブアシスト記録の発振素子、次世代の磁気記録媒体等に適用可能であり、これらの電子部品産業に利用できる。
【符号の説明】
【０１５１】
９０…積層体構造物
９１…アモルファス状態のＴａ層
９３…金属酸化物層
９５…ＦｅＰｔ系磁性層
９７…保護膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アモルファス状態のＴａ層と、このＴａ層の上に形成された酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層と、この金属酸化物層の上に形成されたＦｅＰｔ系磁性層と、を有してなる積層体構造物。
【請求項２】
前記ＦｅＰｔ系磁性層は、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金を主成分として構成される、請求項１に記載の積層体構造物。
【請求項３】
前記ＦｅＰｔ系磁性層は、保磁力６０００Ｏｅ以上の物性を備える、請求項１または請求項２に記載の積層体構造物。
【請求項４】
前記ＦｅＰｔ系磁性層は、成膜後に３００℃以下の熱処理がなされている請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の積層体構造物。
【請求項５】
前記ＦｅＰｔ系磁性層は、成膜後に２００〜３００℃の熱処理がなされている請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の積層体構造物。
【請求項６】
前記Ｔａ層は、少なくとも２ｎｍ以上の膜厚を有し、前記金属酸化物層は、少なくとも２ｎｍ以上の膜厚を有し、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、少なくとも１０ｎｍ以上の膜厚を有してなる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の積層体構造物。
【請求項７】
前記Ｔａ層は、２〜１０ｎｍの膜厚を有し、前記金属酸化物層は、２〜１０ｎｍの膜厚を有し、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、１０〜５０ｎｍの膜厚を有してなる、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の積層体構造物。
【請求項８】
前記ＦｅＰｔ系磁性層は、Ｆｅ原子とＰｔ原子の総和量を少なくとも８０ａｔ％以上含む、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の積層体構造物。
【請求項９】
前記ＦｅＰｔ系磁性層は、添加物としてＣｕを含有し、そのＣｕ含有量が５〜３０ａｔ％である、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の積層体構造物。
【請求項１０】
非磁性中間層と、この非磁性中間層を挟むようにして積層形成され、フリー層として機能する第１の強磁性層およびフリー層として機能する第２の強磁性層とを有する磁気抵抗効果部を備え、この磁気抵抗効果部の積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子であり、前記磁気抵抗効果部の後部には、第１の強磁性層および第２の強磁性層の磁化方向の実質的な直交化作用に影響を与える直交化バイアス用磁石が形成されており、
前記直交化バイアス用磁石が、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の積層体構造物を備えて構成されることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項１１】
記録媒体に対向する媒体対向面と、
前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された請求項１０に記載された磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子の積層方向に電流を流すための一対の電極と、
を有してなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項１２】
請求項１１に記載された薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
を備えてなることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１３】
請求項１１に記載された薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、
を備えてなることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１】
アモルファス状態のＴａ層と、このＴａ層の上に形成された酸化亜鉛（ＺｎＯ）または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる金属酸化物層と、この金属酸化物層の上に形成されたＦｅＰｔ系磁性層と、を有してなる積層体構造物。
【請求項２】
前記ＦｅＰｔ系磁性層は、Ｌ１0構造ＦｅＰｔ規則合金を主成分として構成される、請求項１に記載の積層体構造物。
【請求項３】
前記ＦｅＰｔ系磁性層は、保磁力６０００Ｏｅ以上の物性を備える、請求項１または請求項２に記載の積層体構造物。
【請求項４】
前記ＦｅＰｔ系磁性層は、成膜後に３００℃以下の熱処理がなされている請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の積層体構造物。
【請求項５】
前記ＦｅＰｔ系磁性層は、成膜後に２００〜３００℃の熱処理がなされている請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の積層体構造物。
【請求項６】
前記Ｔａ層は、少なくとも２ｎｍ以上の膜厚を有し、前記金属酸化物層は、少なくとも２ｎｍ以上の膜厚を有し、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、少なくとも１０ｎｍ以上の膜厚を有してなる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の積層体構造物。
【請求項７】
前記Ｔａ層は、２〜１０ｎｍの膜厚を有し、前記金属酸化物層は、２〜１０ｎｍの膜厚を有し、前記ＦｅＰｔ系磁性層は、１０〜５０ｎｍの膜厚を有してなる、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の積層体構造物。
【請求項８】
前記ＦｅＰｔ系磁性層は、Ｆｅ原子とＰｔ原子の総和量を少なくとも８０ａｔ％以上含む、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の積層体構造物。
【請求項９】
前記ＦｅＰｔ系磁性層は、添加物としてＣｕを含有し、そのＣｕ含有量が５〜３０ａｔ％である、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の積層体構造物。
【請求項１０】
非磁性中間層と、この非磁性中間層を挟むようにして積層形成され、フリー層として機能する第１の強磁性層およびフリー層として機能する第２の強磁性層とを有する磁気抵抗効果部を備え、この磁気抵抗効果部の積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子であり、前記磁気抵抗効果部の後部には、第１の強磁性層および第２の強磁性層の磁化方向の実質的な直交化作用に影響を与える直交化バイアス用磁石が形成されており、
前記直交化バイアス用磁石が、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の積層体構造物を備えて構成されることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項１１】
記録媒体に対向する媒体対向面と、
前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された請求項１０に記載された磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子の積層方向に電流を流すための一対の電極と、
を有してなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項１２】
請求項１１に記載された薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
を備えてなることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１３】
請求項１１に記載された薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを支持するとともに前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、
を備えてなることを特徴とする磁気ディスク装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−１９９５３９（Ｐ２０１０−１９９５３９Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２３８６９（Ｐ２００９−２２３８６９）
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]