JP2000149228A - 薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

薄膜磁気ヘッドの製造方法

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JP2000149228A JP10328817A JP32881798A JP2000149228A JP 2000149228 A JP2000149228 A JP 2000149228A JP 10328817 A JP10328817 A JP 10328817A JP 32881798 A JP32881798 A JP 32881798A JP 2000149228 A JP2000149228 A JP 2000149228A
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幸司 島沢
Satoru Araki
悟 荒木
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治幸 森田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スピンバルブＭＲ素子の出力の劣化を確実に
低減させることができる薄膜磁気ヘッドの製造方法を提
供する。 【解決手段】 非磁性層と、非磁性層を挟んで積層され
た第１及び第２の強磁性層と、第２の強磁性層の非磁性
層とは反対側の面上に積層された反強磁性層とを含むス
ピンバルブＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法
である。この製造方法は、磁界を印加した状態で熱処理
を行い、第２の強磁性層を所定方向に磁化するように第
２の強磁性層と反強磁性層との間に交換結合を付与する
第１の熱処理工程と、第１の強磁性層の磁化容易軸が、
所定方向と略直交する方向となるように熱処理を行う第
２の熱処理工程とを備えている。この第２の熱処理工程
は、１５０℃未満の温度で行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスク装
置（ＨＤＤ）に用いられる、巨大磁気抵抗効果（ＧＭ
Ｒ）を利用したスピンバルブ磁気抵抗効果（ＭＲ）素子
を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＨＤＤの高密度化に伴って高感度
及び高出力の磁気ヘッドが要求されており、このような
要求に答えるものとして、ＧＭＲを呈する素子の１つで
あるスピンバルブを利用したＭＲ素子を備えた薄膜磁気
ヘッドが提案されている（特公平８−２１１６６号公
報、特開平６−２３６５２７号公報）。スピンバルブ
は、２つの強磁性層を非磁性金属層で磁気的に分離して
サンドイッチ構造とし、その一方の強磁性層に反強磁性
層を積層することによってその界面で生じる交換バイア
ス磁界をこの一方の強磁性層（ピンニングされる層、ピ
ンド（ｐｉｎｎｅｄ）層と称する）に印加するようにし
たものである。交換バイアス磁界を受けるピンド層と受
けない他方の強磁性層（フリー（ｆｒｅｅ）層と称す
る）とでは磁化反転する磁界が異なるので、非磁性金属
層を挟むこれら２つの強磁性層の磁化の向きが平行、反
平行と変化し、これにより電気抵抗率が大きく変化する
のでＧＭＲが得られる。
【０００３】スピンバルブＭＲ素子の出力特性等は、非
磁性金属層を挟むこれら２つの強磁性層（ピンド層及び
フリー層）の磁化のなす角度によって定まる。フリー層
の磁化方向は磁気記録媒体からの漏洩磁界の方向に容易
に向く。一方、ピンド層の磁化方向は反強磁性層との交
換結合により一方向（ピンニングされる方向、ピンド方
向と称する）に制御される。
【０００４】反強磁性層とピンド層との間に交換結合を
持たせるためには、磁界中での熱処理（ピンアニール処
理）を行う。ピンアニール処理は、反強磁性体材料のネ
ール温度（反強磁性体の磁気的秩序が消失する温度）ま
で加熱の後、交換結合を与えたい方向に磁界を印加した
状態で冷却を行うことによってなされる。
【０００５】この種の薄膜磁気ヘッドにおいては、何ら
かの理由でピンド方向が変わると、ピンド層とフリー層
との磁化のなす角度も変わり、その結果、出力特性等も
変わってしまう。従ってスピンバルブＭＲ素子を有する
薄膜磁気ヘッドにおいては、ピンド方向が正しく制御さ
れていることが重要となる。
【０００６】しかしながら、ピンアニール処理を行った
場合にも、磁気ヘッドを高温状態で使用した場合、ヘッ
ドの諸特性に変動が生じることがある。これは、熱とフ
リー層の磁区を制御するために用いられるハードマグネ
ットからの磁界とによりフリー層の磁気異方性が変化し
てしまうことによって起こる現象である。
【０００７】以下この現象について説明する。 スピンバルブ多層膜の成膜過程においては、トラック
幅方向に磁界を印加した状態でフリー層を積層する。こ
のため、フリー層の磁化容易軸はトラック幅方向を向い
ている。 ピンアニール処理は、フリー層の磁化容易軸と直交す
る方向であるピンド方向に磁界を印加した状態でなされ
る。このため、ピンアニール処理後におけるフリー層の
磁気異方性は積層時に比較して弱められた状態、又は磁
化容易軸と磁化困難軸とが逆転した状態となっている。 このようなスピンバルブＭＲ素子を有する磁気ヘッド
を高温状態で使用した場合、ハードマグネットからのト
ラック幅方向への磁界によってフリー層の磁気異方性が
再び変化する。即ち、トラック幅方向をより磁化容易軸
とするように変化する。 磁気ヘッドを実際に使用する場合、磁気ディスクから
の磁界は、トラック幅方向と直交する方向に印加され
る。従って、のようにトラック幅方向に磁化容易軸が
変化していくことは、フリー層の磁化変化が困難となる
状態に遷移していくことを意味し、これによってヘッド
の再生出力が低下（劣化）していく。
【０００８】このように、ピンアニール処理を行った直
後のフリー層の磁気異方性が、磁気ヘッドを使用するに
つれて変化してしまい、その結果、実使用につれてヘッ
ド再生出力の劣化や出力波形の対称性の劣化が生じてく
る。
【０００９】このような実使用時の劣化を低減するため
に、トラック幅方向に磁界を印加した状態で熱処理を行
い、フリー層の磁化容易軸をトラック幅方向に強く固着
する処理（フリー層アニール処理）を行うことが提案さ
れている（特開平１０−２２３９４２号公報）。
【００１０】しかしながら、このようなフリー層アニー
ル処理を行うと、トラック幅方向の磁界中熱処理によ
り、今度はピンド層のピンド方向が変化してしまい、結
果としてヘッド再生出力の低下をもたらす可能性があ
る。
【００１１】以下この現象について説明する。 (a) ピンアニール処理によって付与されたピンド方向
は、ハードマグネットが作る磁区制御用の磁界の方向
（トラック幅方向）と異なっている。このため、反強磁
性層と接するピンド層の磁化方向はピンド方向とは異な
り、磁区制御用の磁界の方向に多少回転している（この
ときの磁化方向をθP とする）。 (b) 反強磁性層内では、ネール温度がミクロな領域毎に
互いに異なっており、温度分布を有している。従って、
バルク状態におけるネール温度以下の状態であってもピ
ンド層との交換結合状態を消失してしまう小領域が存在
する。 (c) スピンバルブＭＲ素子が温度Ｔの高温状態（反強磁
性体材料の全ての小領域が交換結合状態を消失してしま
うブロッキング温度以下）で使用され、その後、降温さ
れたとき、温度Ｔ以下のネール温度を有する小領域はθ
P 方向に再ピンアニール処理される。 (d) 反強磁性体材料のθP 方向に再ピンアニール処理さ
れた成分量に応じて、反強磁性層の磁気的構造が変化
し、ピンド方向は、これによって決まる膜全体の新たな
方向に変化する。
【００１２】このように、フリー層アニール処理によっ
て、ピンアニール処理後にピンド方向の変化が起こり、
そのことが逆に出力の劣化や出力波形の対称性の劣化等
を引き起こしてしまうのである。ピンド方向が変化する
ことによってスピンバルブＭＲ素子出力の劣化が生じる
点について、以下図を用いて説明する。
【００１３】前述したように、スピンバルブの原理は、
ピンド層及びフリー層の磁化のなす角度に依存する電気
抵抗変化を検出することにある。電気抵抗Ｒは、Ｒ＝
（１−ｃｏｓθ）／２＋αで表わされる。ただし、θは
ピンド層とフリー層との磁化のなす角度、αは図１の
（Ａ）に示すように、ピンド層とフリー層との磁化が平
行（θ＝０°）の場合の電気抵抗（Ｒｓ）を示してい
る。従って、図１の（Ｂ）に示すようにピンド層とフリ
ー層との磁化が反平行（θ＝１８０°）の場合の電気抵
抗はＲ＝１＋αとなり、図１の（Ｃ）に示すようにピン
ド層とフリー層との磁化が直交する（θ＝９０°）の場
合の電気抵抗はＲ＝１／２＋αとなる。
【００１４】スピンバルブＭＲ素子の出力は、図２に示
すように、磁気ディスクからの漏洩磁界により、フリー
層の磁化方向が変化することによって得られる。便宜
上、磁気ディスクからの漏洩磁界によってフリー層の磁
化が±２０°変化すると考えると、ピンド方向が正常で
ある場合は、図３の（Ａ）に示すように、フリー層の第
１の磁化状態の時の抵抗値ＲF1は、ＲF1＝（１−ｃｏｓ
７０°）／２＝０．３２９となり、フリー層の第２の磁
化状態の時の抵抗値ＲF2は、ＲF2＝（１−ｃｏｓ１１０
°）／２＝０．６７１となるので、ＲF2−ＲF1＝ΔＲ＝
０．３４２となる。これに対して、ピンド方向が例えば
２０°回転した場合は、図３の（Ｂ）に示すように、フ
リー層の第１の磁化状態の時の抵抗値ＲF1は、ＲF1＝
（１−ｃｏｓ５０°）／２＝０．１７８となり、フリー
層の第２の磁化状態の時の抵抗値ＲF2は、ＲF2＝（１−
ｃｏｓ９０°）／２＝０．５００となるので、ＲF2−Ｒ
F1＝ΔＲ＝０．３２２となる。従って、ピンド方向が２
０°回転すると、５．８％の出力劣化となる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、ス
ピンバルブＭＲ素子の出力劣化は、実使用の際の熱及び
磁界による経時的な劣化と、フリー層アニール処理によ
りピンド方向が変化したことによる初期的な劣化との両
方を含むものであり、従来、これら両方の要素を共に考
慮して薄膜磁気ヘッドを製造することは全く行われてい
なかった。このため、出力劣化を統合的に低減すること
が困難であった。
【００１６】従って本発明の目的は、スピンバルブＭＲ
素子の出力の劣化を確実に低減させることができる薄膜
磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、非磁性
層と、非磁性層を挟んで積層された第１及び第２の強磁
性層と、第２の強磁性層の非磁性層とは反対側の面上に
積層された反強磁性層とを含むスピンバルブＭＲ素子を
備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、磁界を印加
した状態で熱処理を行い、第２の強磁性層を所定方向に
磁化するように第２の強磁性層と反強磁性層との間に交
換結合を付与する第１の熱処理工程と、第１の強磁性層
の磁化容易軸が、所定方向と略直交する方向となるよう
に熱処理を行う第２の熱処理工程とを備えている。この
第２の熱処理工程は、１５０℃未満の温度で行われる。
【００１８】第２の熱処理工程における熱処理温度を高
くすれば、スピンバルブＭＲ素子の実使用の際の熱及び
磁界による経時的な劣化を低減できるが、逆に、第２の
強磁性層のピンド方向が変化することによる初期的な劣
化が増大してしまう。第２の熱処理工程における熱処理
温度を１５０℃未満とすれば、これら経時的な劣化と初
期的な劣化との和であるトータル劣化を確実に低減する
ことが可能となる。
【００１９】第２の熱処理工程が、１００℃以上の温度
で行われることが好ましい。
【００２０】第２の熱処理工程が、所定方向と略直交す
る方向に磁界を印加した状態で熱処理を行う工程である
ことが好ましい。その場合、５００Ｏｅ以下の磁界を外
部より印加した状態で行われることがより好ましい。
【００２１】本発明の実施形態においては、この第２の
熱処理工程が、第１の熱処理工程と同時又は第１の熱処
理工程の直後に行われるかもしれない。
【００２２】第２の熱処理工程が、第１の強磁性層に磁
区制御用バイアス磁界を印加する手段を形成した後、外
部から磁界を印加することなく熱処理を行う工程である
ことも好ましい。
【００２３】本発明の実施形態においては、この第２の
熱処理工程が、第１の熱処理工程の直後に行われるかも
しれない。
【００２４】第２の熱処理工程の処理時間が、１〜１０
時間であることも好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】第１の実施形態 図４は、本発明の第１の実施形態として製造される薄膜
磁気ヘッドに設けられたスピンバルブＭＲ素子の基本構
造を示す断面図であり、同図において、４０及び４２は
２つの強磁性層（フリー層及びピンド層）であり、これ
らフリー層４０及びピンド層４２は非磁性金属層４１で
磁気的に分離してサンドイッチ構造とされている。ピン
ド層４２上には反強磁性層４３が積層されており、その
界面で生じる交換バイアス磁界がこのピンド層４２に印
加されてピンニングされる。フリー層４０には交換バイ
アス磁界が印加されず、その磁化方向は磁気ディスクか
らの漏洩磁界によって変化するように構成されている。
【００２６】次に本実施形態の製造方法について具体的
に説明する。ただし、本実施形態におけるスピンバルブ
ＭＲ素子及びその他の構成部分の製造工程は、ウエハ段
階におけるピンアニール処理工程及びフリー層アニール
処理工程を除いて、一般的な製造工程とほぼ同様であ
る。従って、以下の説明は主にピンアニール処理工程及
びフリー層アニール処理工程について行うものとする。
【００２７】図５は、本実施形態におけるピンアニール
処理工程及びフリー層アニール処理工程を製造工程のど
の部分で行うかを示すフローチャートである。
【００２８】本実施形態は、反強磁性層４３にＲｕＲｈ
Ｍｎを用いたスピンバルブＭＲ素子とインダクティブ素
子とを備えた複合型薄膜磁気ヘッドを製造する場合であ
る。複合型薄膜磁気ヘッドのウエハ段階においては、一
般に、ウエハ上に多数のスピンバルブＭＲ素子を形成し
た後、それらの上にインダクティブ素子を形成すること
が行われる。本実施形態では、Ｔａ（５ｎｍ）／ＮｉＦ
ｅ（８ｎｍ）／Ｃｏ（１ｎｍ）／Ｃｕ（２．７ｎｍ）／
Ｃｏ（４ｎｍ）／ＲｕＲｈＭｎ（１１ｎｍ）／Ｔａ（５
ｎｍ）という第１の膜構成を有するスピンバルブＭＲ素
子を形成した後、インダクティブ素子を形成する前にピ
ンアニール処理及びフリー層アニール処理を行ってい
る。
【００２９】即ち、同図に示すように、スピンバルブＭ
Ｒ素子を形成した後、その上に上部ギャップ層を積層す
る（ステップＳ１）。その後、ピンアニール処理を行う
（ステップＳ２）。このピンアニール処理は、３ｋＯｅ
の磁界をトラック幅方向と直交する方向のピンド方向に
印加した状態で２６０℃の温度をかけ、２時間に渡って
この温度を保持かつ降温することによってなされる。こ
の磁界中の降温処理により、反強磁性材料のブロッキン
グ温度以下でピンニングしたい方向に磁界が印加される
ため、反強磁性層４３とピンド層４２との間に交換結合
が生じる。本実施形態において得られた交換バイアス磁
界ＨEXは、ＨEX＝２６２Ｏｅであった。
【００３０】次いで、フリー層アニール処理を行う（ス
テップＳ３）。このフリー層アニール処理は、２００Ｏ
ｅの磁界をトラック幅方向（磁区制御用のハードマグネ
ットからのバイアス磁界方向）に印加した状態で１４５
℃の温度をかけ、５時間に渡ってこの温度を保持かつ降
温することによってなされる。
【００３１】その後、上部シールド層を積層し（ステッ
プＳ４）、さらにインダクティブ素子を形成する。その
後の製造段階は、従来の場合と全く同様である。
【００３２】本実施形態のフリー層アニール処理による
ピンド層４２のピンド方向変化（ピン回転角）は、１２
°であった。このピンド方向変化によるスピンバルブＭ
Ｒ素子の出力劣化（初期的な劣化）は、図３において述
べた方法で計算すると、２．２％となった。
【００３３】一方、本実施形態のフリー層アニール処理
を行ったスピンバルブＭＲ素子について、これを実使用
した際の熱及び磁界による経時的な劣化を知るべく、耐
熱性試験を行った。その結果が、表１及び図６に示され
ている。この耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置
試験で１０００時間後の出力劣化（経時的な劣化）は
２．３％であった。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣
化率と初期的な劣化率との和であるトータル劣化率は、
４．５％となった。
【００３４】
【表１】
【００３５】本実施形態の変更態様として、同じ第１の
膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子について、同様の
製造工程を経た後、フリー層アニール処理の条件のみを
変えた場合について説明する。フリー層アニール処理と
しては、２００Ｏｅの磁界をトラック幅方向（磁区制御
用のハードマグネットからのバイアス磁界方向）に印加
した状態で１２５℃の温度をかけ、１０時間に渡ってこ
の温度を保持かつ降温した。
【００３６】この場合、ピンド方向変化は、５°であ
り、このピンド方向変化によるスピンバルブＭＲ素子の
出力劣化（初期的な劣化）は、０．３％となった。ま
た、耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験で１
０００時間後の出力劣化（経時的な劣化）は４．６％で
あった。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と初期
的な劣化率との和であるトータル劣化率は、４．９％と
なった。
【００３７】本実施形態との第１の比較例として、同じ
第１の膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子について、
同様の製造工程を経た後、フリー層アニール処理の条件
のみを変えた場合について説明する。フリー層アニール
処理としては、２００Ｏｅの磁界をトラック幅方向（磁
区制御用のハードマグネットからのバイアス磁界方向）
に印加した状態で１７０℃の温度をかけ、２時間に渡っ
てこの温度を保持かつ降温した。
【００３８】この場合、ピンド方向変化は、２０°であ
り、このピンド方向変化によるスピンバルブＭＲ素子の
出力劣化（初期的な劣化）は、６．０％となった。ま
た、耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験で１
０００時間後の出力劣化（経時的な劣化）は１．３％で
あった。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と初期
的な劣化率との和であるトータル劣化率は、７．３％と
なった。
【００３９】本実施形態の第２の比較例として、同じ第
１の膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子について、同
様の製造工程を経た後、フリー層アニール処理を行わな
い場合について説明する。この場合、ピンド方向変化
は、０°であり、当然のことながらスピンバルブＭＲ素
子の出力劣化（初期的な劣化）は、０％である。また、
耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験で１００
０時間後の出力劣化（経時的な劣化）は１３．０％であ
った。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と初期的
な劣化率との和であるトータル劣化率は、１３．０％と
なった。
【００４０】表１及び図６には、第１の膜構成を有する
本実施形態、その変更態様、第１の比較例及び第２の比
較例のスピンバルブＭＲ素子についての耐熱性試験の結
果が示されており、また、後述する表７には、ＭＲ素子
出力の初期的な劣化率、経時的な劣化率及びトータル劣
化率が合わせて示されている。
【００４１】図７は、以上述べた第１の膜構成を有する
スピンバルブＭＲ素子において、フリー層アニール処理
の温度とＭＲ素子出力のトータル劣化率との関係を示す
特性図である。
【００４２】同図から明らかのように、スピンバルブＭ
Ｒ素子出力のトータル劣化率は、フリー層アニール処理
の温度が１５０℃未満となると低減する。なお、有効な
フリー層アニール処理を行うためには、その温度は１０
０℃以上とすることが必要であることが確認されてい
る。従って、フリー層アニール処理は、１００℃以上か
つ１５０℃未満の温度で行うことが重要なポイントとな
る。
【００４３】実使用した際の熱及びハードマグネットか
らの磁区制御用のバイアス磁界に基づくピンド方向の変
化は、ハードマグネット磁界方向に傾く現象があり、フ
リー層アニール処理によるピンド方向の変化がこの同じ
方向であると、ピン回転角がより大きくなるため好まし
くない。このため、フリー層アニール処理によるピンド
方向の変化がハードマグネット磁界方向と反平行な方向
となるようにすれば、実使用状態においてピンド方向と
フリー層の磁化方向とが直交するように変化していくの
で望ましい。ただし、あまり傾け過ぎるのは逆効果とな
る。これまでの実験によれば、磁気ヘッドの実使用状態
においてピンド方向は５〜１５°程度回転することが確
認されている。従って、フリー層アニール処理によるピ
ンド方向の回転角は、ハードマグネット磁界方向と反平
行な方向であれば最大この程度であり、さもなければ、
なるべく小さい方が好ましい。
【００４４】ピンド方向の回転角度は、スピンバルブＭ
Ｒ素子の出力から容易に算出することが可能である。即
ち、図８（Ａ）に示すように、ウエハ８０に対してピン
アニール処理時に与えたピンド方向８１と直交する方向
８２に磁界を印加してρ−Ｈループを測定する。ピンド
方向の回転がない場合は、図８（Ｂ）に示すようにρ−
Ｈループは左右対称となる。ピンド方向の回転が起こっ
た場合は、図８（Ｃ）に示すように、左右非対称となり
この回転したピンド方向８３と測定印加磁界の方向８２
とのなす角度をθP とすると、（Ｅ1 −Ｅ0 ）／（Ｅ2
−Ｅ0 ）＝｛（１−ｃｏｓθP ）／２｝／｛（１＋ｃｏ
ｓθP ）／２｝となる。従って、θP ＝ｃｏｓ-1｛（Ｅ
1 −Ｅ0 ）／（Ｅ2 −Ｅ1 ＋２Ｅ0 ）｝となる。ピンド
方向の回転角度は、９０°−θP で与えられる。
【００４５】以上述べた第１の実施形態では、ピンアニ
ール処理の後にフリー層アニール処理を行っているが、
ピンアニール処理とフリー層アニール処理とを同一の工
程で行ってもよい。
【００４６】第２の実施形態 本発明の第２の実施形態として、反強磁性層４３にＲｕ
ＲｈＭｎを用いたスピンバルブＭＲ素子とインダクティ
ブ素子とを備えた複合型薄膜磁気ヘッドを製造する場合
について説明する。本実施形態では、Ｔａ（５ｎｍ）／
ＮｉＦｅ（８ｎｍ）／Ｃｏ（１ｎｍ）／Ｃｕ（２．７ｎ
ｍ）／Ｃｏ（４ｎｍ）／ＲｕＲｈＭｎ（１１ｎｍ）／Ｔ
ａ（５ｎｍ）という第２の膜構成を有するスピンバルブ
ＭＲ素子を形成した後、インダクティブ素子を形成する
前にピンアニール処理及びフリー層アニール処理を行っ
ている。
【００４７】本実施形態における製造工程は、フリー層
アニール処理を除いて第１の実施形態の場合と同じであ
る。従って、以下フリー層アニール処理のみについて説
明する。ただし、本実施形態においてピンアニール処理
によって得られた交換バイアス磁界ＨEXは、ＨEX＝１９
４Ｏｅであった。本実施形態におけるフリー層アニール
処理は、１００Ｏｅの磁界をトラック幅方向（磁区制御
用のハードマグネットからのバイアス磁界方向）に印加
した状態で１４５℃の温度をかけ、４時間に渡ってこの
温度を保持かつ降温することによってなされる。
【００４８】本実施形態のフリー層アニール処理による
ピンド層４２のピンド方向変化（ピン回転角）は、１３
°であった。このピンド方向変化によるスピンバルブＭ
Ｒ素子の出力劣化（初期的な劣化）は、２．６％となっ
た。
【００４９】本実施形態のフリー層アニール処理を行っ
たスピンバルブＭＲ素子について、これを実使用した際
の熱及び磁界による経時的な劣化を知るべく、耐熱性試
験を行った。その結果が、表２及び図９に示されてい
る。この耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験
で１０００時間後の出力劣化（経時的な劣化）は４．０
％であった。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と
初期的な劣化率との和であるトータル劣化率は、６．６
％となった。
【００５０】
【表２】
【００５１】本実施形態の変更態様として、同じ第２の
膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子について、同様の
製造工程を経た後、フリー層アニール処理の条件のみを
変えた場合について説明する。フリー層アニール処理と
しては、１００Ｏｅの磁界をトラック幅方向（磁区制御
用のハードマグネットからのバイアス磁界方向）に印加
した状態で１２５℃の温度をかけ、６時間に渡ってこの
温度を保持かつ降温した。
【００５２】この場合、ピンド方向変化は、６°であ
り、このピンド方向変化によるスピンバルブＭＲ素子の
出力劣化（初期的な劣化）は、０．５％となった。ま
た、耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験で１
０００時間後の出力劣化（経時的な劣化）は７．２％で
あった。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と初期
的な劣化率との和であるトータル劣化率は、７．７％と
なった。
【００５３】本実施形態との第１の比較例として、同じ
第２の膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子について、
同様の製造工程を経た後、フリー層アニール処理の条件
のみを変えた場合について説明する。フリー層アニール
処理としては、１００Ｏｅの磁界をトラック幅方向（磁
区制御用のハードマグネットからのバイアス磁界方向）
に印加した状態で２００℃の温度をかけ、２時間に渡っ
てこの温度を保持かつ降温した。
【００５４】この場合、ピンド方向変化は、２２°であ
り、このピンド方向変化によるスピンバルブＭＲ素子の
出力劣化（初期的な劣化）は、７．３％となった。ま
た、耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験で１
０００時間後の出力劣化（経時的な劣化）は２．０％で
あった。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と初期
的な劣化率との和であるトータル劣化率は、９．３％と
なった。
【００５５】本実施形態の第２の比較例として、同じ第
２の膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子について、同
様の製造工程を経た後、フリー層アニール処理を行わな
い場合について説明する。この場合、ピンド方向変化
は、０°であり、当然のことながらスピンバルブＭＲ素
子の出力劣化（初期的な劣化）は、０％である。また、
耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験で１００
０時間後の出力劣化（経時的な劣化）は１２．０％であ
った。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と初期的
な劣化率との和であるトータル劣化率は、１２．０％と
なった。
【００５６】表２及び図９には、第２の膜構成を有する
本実施形態、その変更態様、第１の比較例及び第２の比
較例のスピンバルブＭＲ素子についての耐熱性試験の結
果が示されており、また、後述する表７には、ＭＲ素子
出力の初期的な劣化率、経時的な劣化率及びトータル劣
化率が合わせて示されている。
【００５７】図１０は、以上述べた第２の膜構成を有す
るスピンバルブＭＲ素子において、フリー層アニール処
理の温度とＭＲ素子出力のトータル劣化率との関係を示
す特性図である。
【００５８】同図から明らかのように、スピンバルブＭ
Ｒ素子出力のトータル劣化率は、フリー層アニール処理
の温度が１５０℃未満となると低減する。なお、有効な
フリー層アニール処理を行うためには、その温度は１０
０℃以上とすることが必要であることが確認されてい
る。従って、フリー層アニール処理は、１００℃以上か
つ１５０℃未満の温度で行うことが重要なポイントとな
る。
【００５９】本実施形態におけるその他の作用効果等に
ついては、第１の実施形態の場合と同様である。
【００６０】第３の実施形態 本発明の第３の実施形態として、反強磁性層４３にＲｕ
Ｍｎを用いたスピンバルブＭＲ素子とインダクティブ素
子とを備えた複合型薄膜磁気ヘッドを製造する場合につ
いて説明する。本実施形態では、Ｔａ（５ｎｍ）／Ｎｉ
Ｆｅ（８ｎｍ）／Ｃｏ（１ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）
／Ｃｏ（４ｎｍ）／ＲｕＭｎ（１２ｎｍ）／Ｔａ（５ｎ
ｍ）という第３の膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子
を形成した後、インダクティブ素子を形成する前にピン
アニール処理及びフリー層アニール処理を行っている。
【００６１】本実施形態における製造工程は、フリー層
アニール処理を除いて第１の実施形態の場合と同じであ
る。従って、以下フリー層アニール処理のみについて説
明する。ただし、本実施形態においてピンアニール処理
によって得られた交換バイアス磁界ＨEXは、ＨEX＝２１
５Ｏｅであった。本実施形態におけるフリー層アニール
処理は、１００Ｏｅの磁界をトラック幅方向（磁区制御
用のハードマグネットからのバイアス磁界方向）に印加
した状態で１４５℃の温度をかけ、６時間に渡ってこの
温度を保持かつ降温することによってなされる。
【００６２】本実施形態のフリー層アニール処理による
ピンド層４２のピンド方向変化（ピン回転角）は、６°
であった。このピンド方向変化によるスピンバルブＭＲ
素子の出力劣化（初期的な劣化）は、０．５％となっ
た。
【００６３】本実施形態のフリー層アニール処理を行っ
たスピンバルブＭＲ素子について、これを実使用した際
の熱及び磁界による経時的な劣化を知るべく、耐熱性試
験を行った。その結果が、表３及び図１１に示されてい
る。この耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験
で１０００時間後の出力劣化（経時的な劣化）は４．８
％であった。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と
初期的な劣化率との和であるトータル劣化率は、５．３
％となった。
【００６４】
【表３】
【００６５】本実施形態の変更態様として、同じ第３の
膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子について、同様の
製造工程を経た後、フリー層アニール処理の条件のみを
変えた場合について説明する。フリー層アニール処理と
しては、１００Ｏｅの磁界をトラック幅方向（磁区制御
用のハードマグネットからのバイアス磁界方向）に印加
した状態で１２５℃の温度をかけ、８時間に渡ってこの
温度を保持かつ降温した。
【００６６】この場合、ピンド方向変化は、３°であ
り、このピンド方向変化によるスピンバルブＭＲ素子の
出力劣化（初期的な劣化）は、０．１％となった。ま
た、耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験で１
０００時間後の出力劣化（経時的な劣化）は６．２％で
あった。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と初期
的な劣化率との和であるトータル劣化率は、６．３％と
なった。
【００６７】本実施形態との第１の比較例として、同じ
第３の膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子について、
同様の製造工程を経た後、フリー層アニール処理の条件
のみを変えた場合について説明する。フリー層アニール
処理としては、１００Ｏｅの磁界をトラック幅方向（磁
区制御用のハードマグネットからのバイアス磁界方向）
に印加した状態で１６０℃の温度をかけ、３時間に渡っ
てこの温度を保持かつ降温した。
【００６８】この場合、ピンド方向変化は、１７°であ
り、このピンド方向変化によるスピンバルブＭＲ素子の
出力劣化（初期的な劣化）は、４．５％となった。ま
た、耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験で１
０００時間後の出力劣化（経時的な劣化）は３．８％で
あった。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と初期
的な劣化率との和であるトータル劣化率は、８．３％と
なった。
【００６９】本実施形態の第２の比較例として、同じ第
３の膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子について、同
様の製造工程を経た後、フリー層アニール処理を行わな
い場合について説明する。この場合、ピンド方向変化
は、０°であり、当然のことながらスピンバルブＭＲ素
子の出力劣化（初期的な劣化）は、０％である。また、
耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験で１００
０時間後の出力劣化（経時的な劣化）は１７．４％であ
った。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と初期的
な劣化率との和であるトータル劣化率は、１７．４％と
なった。
【００７０】表３及び図１１には、第３の膜構成を有す
る本実施形態、その変更態様、第１の比較例及び第２の
比較例のスピンバルブＭＲ素子についての耐熱性試験の
結果が示されており、また、後述する表７には、ＭＲ素
子出力の初期的な劣化率、経時的な劣化率及びトータル
劣化率が合わせて示されている。
【００７１】図１２は、以上述べた第３の膜構成を有す
るスピンバルブＭＲ素子において、フリー層アニール処
理の温度とＭＲ素子出力のトータル劣化率との関係を示
す特性図である。
【００７２】同図から明らかのように、スピンバルブＭ
Ｒ素子出力のトータル劣化率は、フリー層アニール処理
の温度が１５０℃未満となると低減する。なお、有効な
フリー層アニール処理を行うためには、その温度は１０
０℃以上とすることが必要であることが確認されてい
る。従って、フリー層アニール処理は、１００℃以上か
つ１５０℃未満の温度で行うことが重要なポイントとな
る。
【００７３】本実施形態におけるその他の作用効果等に
ついては、第１の実施形態の場合と同様である。
【００７４】第４の実施形態 本発明の第４の実施形態として、反強磁性層４３にＲｕ
Ｍｎを用いたスピンバルブＭＲ素子とインダクティブ素
子とを備えた複合型薄膜磁気ヘッドを製造する場合につ
いて説明する。本実施形態では、第３の実施形態と同じ
第３の膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子を形成した
後、インダクティブ素子を形成する前にピンアニール処
理及びフリー層アニール処理を行っている。
【００７５】本実施形態における製造工程は、フリー層
アニール処理を除いて第３の実施形態の場合と同じであ
る。従って、以下フリー層アニール処理のみについて説
明する。ただし、本実施形態においてピンアニール処理
によって得られた交換バイアス磁界ＨEXは、ＨEX＝２１
５Ｏｅであった。本実施形態におけるフリー層アニール
処理は、第３の実施形態の場合と１８０°回転した磁界
を印加して行われる。即ち、１００Ｏｅの磁界をトラッ
ク幅方向（磁区制御用のハードマグネットからのバイア
ス磁界方向とは逆方向）に印加した状態で１４５℃の温
度をかけ、６時間に渡ってこの温度を保持かつ降温する
ことによってなされる。
【００７６】本実施形態のフリー層アニール処理による
ピンド層４２のピンド方向変化（ピン回転角）は、−６
°であった。このピンド方向変化によるスピンバルブＭ
Ｒ素子の出力劣化（初期的な劣化）は、０．５％となっ
た。
【００７７】本実施形態のフリー層アニール処理を行っ
たスピンバルブＭＲ素子について、これを実使用した際
の熱及び磁界による経時的な劣化を知るべく、耐熱性試
験を行った。その結果が、表４及び図１３に、第３の実
施形態の場合と比較して示されている。この耐熱性試験
によれば、１５０℃の高温放置試験で１０００時間後の
出力劣化（経時的な劣化）は第３の実施形態の場合より
小さい３．６％であった。従って、ＭＲ素子出力の経時
的な劣化率と初期的な劣化率との和であるトータル劣化
率は、４．１％となった。
【００７８】
【表４】
【００７９】本実施形態におけるその他の作用効果等に
ついては、第３の実施形態の場合と同様である。
【００８０】第５の実施形態 本発明の第５の実施形態の製造方法について具体的に説
明する。ただし、本実施形態におけるスピンバルブＭＲ
素子及びその他の構成部分の製造工程は、ウエハ段階に
おけるピンアニール処理工程及びフリー層アニール処理
工程を除いて、一般的な製造工程とほぼ同様である。従
って、以下の説明は主にピンアニール処理工程及びフリ
ー層アニール処理工程について行うものとする。
【００８１】図１４は、本実施形態におけるピンアニー
ル処理工程及びフリー層アニール処理工程を製造工程の
どの部分で行うかを示すフローチャートである。
【００８２】本実施形態は、反強磁性層４３にＰｔＭｎ
を用いたスピンバルブＭＲ素子とインダクティブ素子と
を備えた複合型薄膜磁気ヘッドを製造する場合である。
複合型薄膜磁気ヘッドのウエハ段階においては、一般
に、ウエハ上に多数のスピンバルブＭＲ素子を形成した
後、それらの上にインダクティブ素子を形成することが
行われる。本実施形態では、Ｔａ（５ｎｍ）／ＮｉＦｅ
（８ｎｍ）／Ｃｏ（１ｎｍ）／Ｃｕ（３ｎｍ）／Ｃｏ
（４ｎｍ）／ＰｔＭｎ（２５ｎｍ）／Ｔａ（５ｎｍ）と
いう第４の膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子を形成
した後、インダクティブ素子を形成する前にピンアニー
ル処理及びフリー層アニール処理を行っている。
【００８３】即ち、同図に示すように、スピンバルブＭ
Ｒ素子を形成した後、その上に上部シールド層を積層す
る（ステップＳ１１）。その後、ピンアニール処理を行
う（ステップＳ１２）。このピンアニール処理は、３ｋ
Ｏｅの磁界をトラック幅方向と直交する方向のピンド方
向に印加した状態で２６０℃の温度をかけ、５時間に渡
ってこの温度を保持かつ降温することによってなされ
る。この磁界中の降温処理により、反強磁性材料のブロ
ッキング温度以下でピンニングしたい方向に磁界が印加
されるため、反強磁性層４３とピンド層４２との間に交
換結合が生じる。本実施形態において得られた交換バイ
アス磁界ＨEXは、ＨEX＝４８１Ｏｅであった。
【００８４】次いで、フリー層アニール処理を行う（ス
テップＳ１３）。このフリー層アニール処理は、２００
Ｏｅの磁界をトラック幅方向（磁区制御用のハードマグ
ネットからのバイアス磁界方向）に印加した状態で１４
５℃の温度をかけ、５時間に渡ってこの温度を保持かつ
降温することによってなされる。
【００８５】その後、インダクティブ素子を形成する
（ステップＳ１４）。その後の製造段階は、従来の場合
と全く同様である。
【００８６】本実施形態のフリー層アニール処理による
ピンド層４２のピンド方向変化（ピン回転角）は、３°
であった。このピンド方向変化によるスピンバルブＭＲ
素子の出力劣化（初期的な劣化）は、０．２％となっ
た。
【００８７】本実施形態のフリー層アニール処理を行っ
たスピンバルブＭＲ素子について、これを実使用した際
の熱及び磁界による経時的な劣化を知るべく、耐熱性試
験を行った。その結果が、表５及び図１５に示されてい
る。この耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験
で１０００時間後の出力劣化（経時的な劣化）は３．８
％であった。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と
初期的な劣化率との和であるトータル劣化率は、４．０
％となった。
【００８８】
【表５】
【００８９】本実施形態の変更態様として、同じ第４の
膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子について、同様の
製造工程を経た後、フリー層アニール処理の条件のみを
変えた場合について説明する。フリー層アニール処理と
しては、２００Ｏｅの磁界をトラック幅方向（磁区制御
用のハードマグネットからのバイアス磁界方向）に印加
した状態で１２５℃の温度をかけ、１０時間に渡ってこ
の温度を保持かつ降温した。
【００９０】この場合、ピンド方向変化は、１°であ
り、このピンド方向変化によるスピンバルブＭＲ素子の
出力劣化（初期的な劣化）は、０．１％となった。ま
た、耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験で１
０００時間後の出力劣化（経時的な劣化）は４．７％で
あった。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と初期
的な劣化率との和であるトータル劣化率は、４．８％と
なった。
【００９１】本実施形態との第１の比較例として、同じ
第４の膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子について、
同様の製造工程を経た後、フリー層アニール処理の条件
のみを変えた場合について説明する。フリー層アニール
処理としては、２００Ｏｅの磁界をトラック幅方向（磁
区制御用のハードマグネットからのバイアス磁界方向）
に印加した状態で２２０℃の温度をかけ、２時間に渡っ
てこの温度を保持かつ降温した。
【００９２】この場合、ピンド方向変化は、１６°であ
り、このピンド方向変化によるスピンバルブＭＲ素子の
出力劣化（初期的な劣化）は、３．９％となった。ま
た、耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験で１
０００時間後の出力劣化（経時的な劣化）は１．４％で
あった。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と初期
的な劣化率との和であるトータル劣化率は、５．３％と
なった。
【００９３】本実施形態の第２の比較例として、同じ第
４の膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子について、同
様の製造工程を経た後、フリー層アニール処理を行わな
い場合について説明する。この場合、ピンド方向変化
は、０°であり、当然のことながらスピンバルブＭＲ素
子の出力劣化（初期的な劣化）は、０％である。また、
耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験で１００
０時間後の出力劣化（経時的な劣化）は１１．３％であ
った。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と初期的
な劣化率との和であるトータル劣化率は、１１．３％と
なった。
【００９４】表５及び図１５には、第４の膜構成を有す
る本実施形態、その変更態様、第１の比較例及び第２の
比較例のスピンバルブＭＲ素子についての耐熱性試験の
結果が示されており、また、後述する表７には、ＭＲ素
子出力の初期的な劣化率、経時的な劣化率及びトータル
劣化率が合わせて示されている。
【００９５】図１６は、以上述べた第４の膜構成を有す
るスピンバルブＭＲ素子において、フリー層アニール処
理の温度とＭＲ素子出力のトータル劣化率との関係を示
す特性図である。
【００９６】同図から明らかのように、スピンバルブＭ
Ｒ素子出力のトータル劣化率は、フリー層アニール処理
の温度が１５０℃未満となると低減する。なお、有効な
フリー層アニール処理を行うためには、その温度は１０
０℃以上とすることが必要であることが確認されてい
る。従って、フリー層アニール処理は、１００℃以上か
つ１５０℃未満の温度で行うことが重要なポイントとな
る。
【００９７】本実施形態におけるその他の作用効果等に
ついては、第１の実施形態の場合と同様である。
【００９８】第６の実施形態 本発明の第６の実施形態として、反強磁性層４３にＰｔ
Ｍｎを用いたスピンバルブＭＲ素子とインダクティブ素
子とを備えた複合型薄膜磁気ヘッドを製造する場合につ
いて説明する。本実施形態では、Ｔａ（５ｎｍ）／Ｐｔ
Ｍｎ（２０ｎｍ）／Ｃｏ（４ｎｍ）／Ｃｕ（３ｎｍ）／
Ｃｏ（１ｎｍ）／ＮｉＦｅ（９ｎｍ）／Ｔａ（５ｎｍ）
という第５の膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子を形
成した後、インダクティブ素子を形成する前にピンアニ
ール処理及びフリー層アニール処理を行っている。
【００９９】本実施形態における製造工程は、フリー層
アニール処理を除いて第５の実施形態の場合と同じであ
る。従って、以下フリー層アニール処理のみについて説
明する。ただし、本実施形態においてピンアニール処理
によって得られた交換バイアス磁界ＨEXは、ＨEX＝５２
３Ｏｅであった。
【０１００】フリー層アニール処理は、５００Ｏｅの磁
界をトラック幅方向（磁区制御用のハードマグネットか
らのバイアス磁界方向）に印加した状態で１４５℃の温
度をかけ、８時間に渡ってこの温度を保持かつ降温する
ことによってなされる。
【０１０１】本実施形態のフリー層アニール処理による
ピンド層４２のピンド方向変化（ピン回転角）は、６°
であった。このピンド方向変化によるスピンバルブＭＲ
素子の出力劣化（初期的な劣化）は、０．５％となっ
た。
【０１０２】本実施形態のフリー層アニール処理を行っ
たスピンバルブＭＲ素子について、これを実使用した際
の熱及び磁界による経時的な劣化を知るべく、耐熱性試
験を行った。その結果が、表６及び図１７に示されてい
る。この耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験
で１０００時間後の出力劣化（経時的な劣化）は３．５
％であった。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と
初期的な劣化率との和であるトータル劣化率は、４．０
％となった。
【０１０３】
【表６】
【０１０４】本実施形態の第１の変更態様として、同じ
第５の膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子について、
フリー層の磁区制御用のハードマグネット部分を形成
し、その着磁を行った後、フリー層アニール処理を外部
から磁界を印加することなしに行った場合について説明
する。即ち、外部から無磁界の状態で１４５℃の温度を
かけ、８時間に渡ってこの温度を保持かつ降温した。
【０１０５】この場合、ピンド方向変化は、６°であ
り、このピンド方向変化によるスピンバルブＭＲ素子の
出力劣化（初期的な劣化）は、０．５％となった。ま
た、耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験で１
０００時間後の出力劣化（経時的な劣化）は３．８％で
あった。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と初期
的な劣化率との和であるトータル劣化率は、４．３％と
なった。
【０１０６】本実施形態の第２の変更態様として、同じ
第５の膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子について、
本実施形態と同様の製造工程を経た後、フリー層アニー
ル処理の条件のみを変えた場合について説明する。フリ
ー層アニール処理としては、５００Ｏｅの磁界をトラッ
ク幅方向（磁区制御用のハードマグネットからのバイア
ス磁界方向）に印加した状態で１２５℃の温度をかけ、
１０時間に渡ってこの温度を保持かつ降温した。
【０１０７】この場合、ピンド方向変化は、２°であ
り、このピンド方向変化によるスピンバルブＭＲ素子の
出力劣化（初期的な劣化）は、０．１％となった。ま
た、耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験で１
０００時間後の出力劣化（経時的な劣化）は４．６％で
あった。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と初期
的な劣化率との和であるトータル劣化率は、４．７％と
なった。
【０１０８】本実施形態との第１の比較例として、同じ
第５の膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子について、
同様の製造工程を経た後、フリー層アニール処理の条件
のみを変えた場合について説明する。フリー層アニール
処理としては、５００Ｏｅの磁界をトラック幅方向（磁
区制御用のハードマグネットからのバイアス磁界方向）
に印加した状態で２３０℃の温度をかけ、１時間に渡っ
てこの温度を保持かつ降温した。
【０１０９】この場合、ピンド方向変化は、１８°であ
り、このピンド方向変化によるスピンバルブＭＲ素子の
出力劣化（初期的な劣化）は、４．９％となった。ま
た、耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験で１
０００時間後の出力劣化（経時的な劣化）は１．３％で
あった。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と初期
的な劣化率との和であるトータル劣化率は、６．２％と
なった。
【０１１０】本実施形態の第２の比較例として、同じ第
５の膜構成を有するスピンバルブＭＲ素子について、同
様の製造工程を経た後、フリー層アニール処理を行わな
い場合について説明する。この場合、ピンド方向変化
は、０°であり、当然のことながらスピンバルブＭＲ素
子の出力劣化（初期的な劣化）は、０％である。また、
耐熱性試験によれば、１５０℃の高温放置試験で１００
０時間後の出力劣化（経時的な劣化）は１０．８％であ
った。従って、ＭＲ素子出力の経時的な劣化率と初期的
な劣化率との和であるトータル劣化率は、１０．８％と
なった。
【０１１１】表６及び図１７には、第５の膜構成を有す
る本実施形態、その第１の変更態様、第２の変更態様、
第１の比較例及び第２の比較例のスピンバルブＭＲ素子
についての耐熱性試験の結果が示されており、また、後
述する表７には、ＭＲ素子出力の初期的な劣化率、経時
的な劣化率及びトータル劣化率が合わせて示されてい
る。
【０１１２】図１８は、以上述べた第５の膜構成を有す
るスピンバルブＭＲ素子において、フリー層アニール処
理の温度とＭＲ素子出力のトータル劣化率との関係を示
す特性図である。
【０１１３】同図から明らかのように、スピンバルブＭ
Ｒ素子出力のトータル劣化率は、フリー層アニール処理
の温度が１５０℃未満となると低減する。なお、有効な
フリー層アニール処理を行うためには、その温度は１０
０℃以上とすることが必要であることが確認されてい
る。従って、フリー層アニール処理は、１００℃以上か
つ１５０℃未満の温度で行うことが重要なポイントとな
る。
【０１１４】本実施形態におけるその他の作用効果等に
ついては、第５の実施形態の場合と同様である。
【０１１５】表７は、以上述べた各実施形態について、
熱及び磁界による経時的な劣化、ピンド方向が変化する
ことによる初期的な劣化、及びこれらの和であるトータ
ル劣化をまとめて表わしたものである。
【０１１６】
【表７】
【０１１７】以上述べた実施形態は全て本発明を例示的
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。
【０１１８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、フリー層アニール処理工程が、１５０℃未満の温度
で行われる。フリー層アニール処理工程における熱処理
温度を高くすれば、スピンバルブＭＲ素子の実使用の際
の熱及び磁界による経時的な劣化を低減できるが、逆
に、ピンド層のピンド方向が変化することによる初期的
な劣化が増大してしまう。フリー層アニール処理工程に
おける熱処理温度を１５０℃未満とすれば、これら経時
的な劣化と初期的な劣化との和であるトータル劣化を確
実に低減することが可能となる。その結果、歩留の大幅
な向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スピンバルブの原理を説明するための図であ
る。
【図２】スピンバルブＭＲ素子の出力を説明するための
図である。
【図３】ピンド方向が変化した場合のスピンバルブＭＲ
素子の出力劣化を説明するための図である。
【図４】スピンバルブＭＲ素子の基本構造を示す断面図
である。
【図５】本発明の第１〜４の実施形態におけるピンアニ
ール処理工程及びフリー層アニール処理工程を製造工程
のどの部分で行うかを示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態に対応しており、第１の膜構成
のスピンバルブＭＲ素子についての耐熱性試験結果を表
わすグラフである。
【図７】第１の実施形態に対応しており、第１の膜構成
のスピンバルブＭＲ素子において、フリー層アニール処
理の温度とトータル劣化率との関係を示す特性図であ
る。
【図８】ピンド方向の回転角度の求め方を説明する図で
ある。
【図９】第２の実施形態に対応しており、第２の膜構成
のスピンバルブＭＲ素子についての耐熱性試験結果を表
わすグラフである。
【図１０】第２の実施形態に対応しており、第２の膜構
成のスピンバルブＭＲ素子において、フリー層アニール
処理の温度とトータル劣化率との関係を示す特性図であ
る。
【図１１】第３の実施形態に対応しており、第３の膜構
成のスピンバルブＭＲ素子についての耐熱性試験結果を
表わすグラフである。
【図１２】第３の実施形態に対応しており、第３の膜構
成のスピンバルブＭＲ素子において、フリー層アニール
処理の温度とトータル劣化率との関係を示す特性図であ
る。
【図１３】第４の実施形態に対応しており、第３の膜構
成のスピンバルブＭＲ素子についての耐熱性試験結果を
表わすグラフである。
【図１４】本発明の第５及び６の実施形態におけるピン
アニール処理工程及びフリー層アニール処理工程を製造
工程のどの部分で行うかを示すフローチャートである。
【図１５】第５の実施形態に対応しており、第４の膜構
成のスピンバルブＭＲ素子についての耐熱性試験結果を
表わすグラフである。
【図１６】第５の実施形態に対応しており、第４の膜構
成のスピンバルブＭＲ素子において、フリー層アニール
処理の温度とトータル劣化率との関係を示す特性図であ
る。
【図１７】第６の実施形態に対応しており、第５の膜構
成のスピンバルブＭＲ素子についての耐熱性試験結果を
表わすグラフである。
【図１８】第６の実施形態に対応しており、第５の膜構
成のスピンバルブＭＲ素子において、フリー層アニール
処理の温度とトータル劣化率との関係を示す特性図であ
る。
【符号の説明】
４０、４２ 強磁性薄膜層 ４１ 非磁性金属層 ４３ 反強磁性薄膜層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 治幸 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA03 BA05 BA30 DA07

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 非磁性層と、該非磁性層を挟んで積層さ
    れた第１及び第２の強磁性層と、該第２の強磁性層の前
    記非磁性層とは反対側の面上に積層された反強磁性層と
    を含むスピンバルブ磁気抵抗効果素子を備えた薄膜磁気
    ヘッドの製造方法であって、磁界を印加した状態で熱処
    理を行い、前記第２の強磁性層を所定方向に磁化するよ
    うに該第２の強磁性層と前記反強磁性層との間に交換結
    合を付与する第１の熱処理工程と、前記第１の強磁性層
    の磁化容易軸が、前記所定方向と略直交する方向となる
    ように熱処理を行う第２の熱処理工程とを備えており、
    該第２の熱処理工程は、１５０℃未満の温度で行われる
    ことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  2. 【請求項２】 前記第２の熱処理工程が、１００℃以上
    の温度で行われることを特徴とする請求項１に記載の製
    造方法。
  3. 【請求項３】 前記第２の熱処理工程が、前記所定方向
    と略直交する方向に磁界を印加した状態で熱処理を行う
    工程であることを特徴とする請求項１又は２に記載の製
    造方法。
  4. 【請求項４】 前記第２の熱処理工程が、５００Ｏｅ以
    下の磁界を外部より印加した状態で行われることを特徴
    とする請求項３に記載の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記第２の熱処理工程が、前記第１の熱
    処理工程と同時又は該第１の熱処理工程の直後に行われ
    ることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記
    載の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記第２の熱処理工程が、前記第１の強
    磁性層に磁区制御用バイアス磁界を印加する手段を形成
    した後、外部から磁界を印加することなく熱処理を行う
    工程であることを特徴とする請求項１又は２に記載の製
    造方法。
  7. 【請求項７】 前記第２の熱処理工程が、前記第１の熱
    処理工程の直後に行われることを特徴とする請求項６に
    記載の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記第２の熱処理工程の処理時間が、１
    〜１０時間であることを特徴とする請求項１から７のい
    ずれか１項に記載の製造方法。
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