JPH11296819A - 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Info
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- JPH11296819A JPH11296819A JP10105366A JP10536698A JPH11296819A JP H11296819 A JPH11296819 A JP H11296819A JP 10105366 A JP10105366 A JP 10105366A JP 10536698 A JP10536698 A JP 10536698A JP H11296819 A JPH11296819 A JP H11296819A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ピンド方向の熱安定性が高くしかもピンアニ
ール処理を短時間で終了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】 ＭＲ多層膜に交換結合によるバイアス磁
界を付与する熱処理工程を備えており、この熱処理工程
は、所定方向の磁界を印加した状態でＭＲ多層膜の温度
を所定温度まで徐々に冷却する処理を含んでいる。
ール処理を短時間で終了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】 ＭＲ多層膜に交換結合によるバイアス磁
界を付与する熱処理工程を備えており、この熱処理工程
は、所定方向の磁界を印加した状態でＭＲ多層膜の温度
を所定温度まで徐々に冷却する処理を含んでいる。
Description
【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、交換バイアス磁界を利用し
た磁気抵抗多層膜を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法に
関し、特にスピンバルブを利用した磁気抵抗（ＭＲ）素
子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
置（ＨＤＤ）に用いられる、交換バイアス磁界を利用し
た磁気抵抗多層膜を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法に
関し、特にスピンバルブを利用した磁気抵抗（ＭＲ）素
子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】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、巨大磁気抵抗効果を呈する素子の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、本明細書ではピン
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（本明細書ではフリー（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
変化するので巨大磁気抵抗効果が得られる。
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、巨大磁気抵抗効果を呈する素子の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、本明細書ではピン
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（本明細書ではフリー（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
変化するので巨大磁気抵抗効果が得られる。
【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従っ
て容易に向く。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、本
明細書ではピンド方向と称する）に制御される。
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従っ
て容易に向く。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、本
明細書ではピンド方向と称する）に制御される。
【０００４】この種の薄膜磁気ヘッドにおいては、何ら
かの理由でスピンバルブＭＲ素子のピンド方向が変化す
ることがある。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非常に重要となる。
かの理由でスピンバルブＭＲ素子のピンド方向が変化す
ることがある。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非常に重要となる。
【０００５】反強磁性層とピンド層との間に強い交換結
合を持たせてピンド方向を安定化させるためには、所定
方向の磁界中での熱処理（ピンアニール処理）が行われ
る。ピンアニール処理は、一般に、５００Ｏｅ〜３ｋＯ
ｅの磁界中において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）程度まで昇温し、
３０分〜５時間程度その温度を保持した後に降温させる
ことによってなされる。このピンアニール処理によっ
て、反強磁性層に接するピンド層の磁化方向に沿って交
換結合が発生する。
合を持たせてピンド方向を安定化させるためには、所定
方向の磁界中での熱処理（ピンアニール処理）が行われ
る。ピンアニール処理は、一般に、５００Ｏｅ〜３ｋＯ
ｅの磁界中において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）程度まで昇温し、
３０分〜５時間程度その温度を保持した後に降温させる
ことによってなされる。このピンアニール処理によっ
て、反強磁性層に接するピンド層の磁化方向に沿って交
換結合が発生する。
【０００６】しかしながら、このようなピンアニール処
理を行った場合にも、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ピンド方向が変化してしまうこと
によって起こる現象である。
理を行った場合にも、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ピンド方向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。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
ネットが作る磁界（ＨHM）と異なる方向となっている。
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、磁界ＨHM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）。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こととなる。
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θP 方
向に再ピンアニール処理されることとなる。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、膜全体の新た
なピンド方向が決まることとなる。
ール処理によって付与されたピンド方向は、ハードマグ
ネットが作る磁界（ＨHM）と異なる方向となっている。
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、磁界ＨHM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）。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こととなる。
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θP 方
向に再ピンアニール処理されることとなる。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、膜全体の新た
なピンド方向が決まることとなる。
【０００８】このように、高温状態での使用により当初
のピンアニール処理後にピンド方向が変化し、そのこと
が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。ピンド方向の変化による出力の劣化につい
て、以下図を用いて説明する。
のピンアニール処理後にピンド方向が変化し、そのこと
が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。ピンド方向の変化による出力の劣化につい
て、以下図を用いて説明する。
【０００９】前述したように、スピンバルブの原理は、
２つの磁性層（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（Ｒ
ｓ）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。
２つの磁性層（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（Ｒ
ｓ）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。
【００１０】スピンバルブＭＲ素子の出力は、図２に示
すように、磁気記録媒体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、磁気記録媒体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。
すように、磁気記録媒体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、磁気記録媒体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。
【００１１】このように、ピンド方向の熱安定性を高め
ることが出力特性の優れた薄膜磁気ヘッドを提供するこ
とになる。しかしながら、安定したピンド方向を付与す
るためにピンアニール処理を長時間実行することは、製
造工程上からも望ましくない。
ることが出力特性の優れた薄膜磁気ヘッドを提供するこ
とになる。しかしながら、安定したピンド方向を付与す
るためにピンアニール処理を長時間実行することは、製
造工程上からも望ましくない。
【００１２】従って本発明は、従来技術の上述した問題
点を解消するものであり、その目的は、ピンド方向の熱
安定性が高くしかもピンアニール処理を短時間で終了さ
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。
点を解消するものであり、その目的は、ピンド方向の熱
安定性が高くしかもピンアニール処理を短時間で終了さ
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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ＭＲ多
層膜に交換結合によるバイアス磁界を付与する熱処理工
程を備えており、この熱処理工程は、所定方向の磁界を
印加した状態でＭＲ多層膜の温度を所定温度まで徐々に
冷却する処理を含む薄膜磁気ヘッドの製造方法が提供さ
れる。
層膜に交換結合によるバイアス磁界を付与する熱処理工
程を備えており、この熱処理工程は、所定方向の磁界を
印加した状態でＭＲ多層膜の温度を所定温度まで徐々に
冷却する処理を含む薄膜磁気ヘッドの製造方法が提供さ
れる。
【００１４】所定方向の磁界を印加した状態でＭＲ多層
膜の温度を所定温度まで徐々に冷却することにより、強
固な交換結合をより短時間で得ることができ、雰囲気温
度が高温となっても、ピンド方向をより安定に保持でき
る薄膜磁気ヘッドを提供することが可能となる。ピンド
方向が安定化することにより、高温使用時における出力
変動や出力波形の対称性の変動を防止することができ、
しかも製造工程の短時間化を図ることができる。
膜の温度を所定温度まで徐々に冷却することにより、強
固な交換結合をより短時間で得ることができ、雰囲気温
度が高温となっても、ピンド方向をより安定に保持でき
る薄膜磁気ヘッドを提供することが可能となる。ピンド
方向が安定化することにより、高温使用時における出力
変動や出力波形の対称性の変動を防止することができ、
しかも製造工程の短時間化を図ることができる。
【００１５】所定温度までの冷却は、１０℃／ｈ〜５０
℃／ｈの冷却速度で行われることが好ましく、ほぼ１０
℃／ｈの冷却速度で行われることがより好ましい。
℃／ｈの冷却速度で行われることが好ましく、ほぼ１０
℃／ｈの冷却速度で行われることがより好ましい。
【００１６】所定温度が、室温より高い温度であること
が好ましい。ＭＲ多層膜が反強磁性体と強磁性体との交
換結合によるバイアス磁界を利用するものであり、上述
の所定温度が反強磁性体材料のブロッキング温度の分散
の度合いを表わす反転比（リバースドレシオ、Ｒｅｖｅ
ｒｓｅｄ Ｒａｔｉｏ）がほぼ０．１となる温度である
ことがより好ましい。
が好ましい。ＭＲ多層膜が反強磁性体と強磁性体との交
換結合によるバイアス磁界を利用するものであり、上述
の所定温度が反強磁性体材料のブロッキング温度の分散
の度合いを表わす反転比（リバースドレシオ、Ｒｅｖｅ
ｒｓｅｄ Ｒａｔｉｏ）がほぼ０．１となる温度である
ことがより好ましい。
【００１７】ＭＲ多層膜が、非磁性層と、この非磁性層
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素子であるかもしれ
ない。
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素子であるかもしれ
ない。
【００１８】ピンアニール処理が、他の工程とは独立し
た専用の磁界中熱処理工程で行われるか、他の熱処理工
程の一部で行われるか、又は他の工程とは独立した専用
の磁界中熱処理工程と、他の熱処理工程の一部とで行わ
れることが好ましい。
た専用の磁界中熱処理工程で行われるか、他の熱処理工
程の一部で行われるか、又は他の工程とは独立した専用
の磁界中熱処理工程と、他の熱処理工程の一部とで行わ
れることが好ましい。
【００１９】専用の磁界中熱処理工程が、所定方向（ピ
ンド方向）に磁界を印加した状態で、所定の温度（反強
磁性層のネール温度である１５０〜３００℃程度）まで
昇温してこの温度を保持した後に降温する磁界中熱処理
工程であることが好ましい。
ンド方向）に磁界を印加した状態で、所定の温度（反強
磁性層のネール温度である１５０〜３００℃程度）まで
昇温してこの温度を保持した後に降温する磁界中熱処理
工程であることが好ましい。
【００２０】他の熱処理工程が、レジスト膜の硬化工程
であることが好ましい。
であることが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】図４は、本発明の一実施形態とし
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
向は磁気記録媒体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。
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
向は磁気記録媒体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。
【００２２】本実施形態の製造方法について具体的に説
明する前に、種々の反強磁性材料におけるブロッキング
温度の分散及び反転比について説明する。
明する前に、種々の反強磁性材料におけるブロッキング
温度の分散及び反転比について説明する。
【００２３】図５は、種々の反強磁性体材料を反強磁性
層４３として用いた場合のブロッキング温度の分散曲線
を示す特性図である。同図において、横軸はブロッキン
グ温度、縦軸は分散をそれぞれ示している。なお、ブロ
ッキング温度とはその小領域においてピンド層との交換
結合状態が消失してしまう（交換結合磁界Ｈｕａが０と
なる）温度である。同図から明らかのように、ブロッキ
ング温度は分散を有しており、またその分散特性は反強
磁性体材料の種類に応じて互いに異なっている。
層４３として用いた場合のブロッキング温度の分散曲線
を示す特性図である。同図において、横軸はブロッキン
グ温度、縦軸は分散をそれぞれ示している。なお、ブロ
ッキング温度とはその小領域においてピンド層との交換
結合状態が消失してしまう（交換結合磁界Ｈｕａが０と
なる）温度である。同図から明らかのように、ブロッキ
ング温度は分散を有しており、またその分散特性は反強
磁性体材料の種類に応じて互いに異なっている。
【００２４】以下の表１〜表３は、３つの代表的な反強
磁性体材料であるＲｕＲｈＭｎ、ＲｕＭｎ及びＰｔＭｎ
を反強磁性層４３に用いた場合について、反転比を測定
した結果を示している。ある温度における反転比とは、
その温度以下のブロッキング温度を持つ小領域の割合を
表わしている。従って、反転比が０の温度とは、全ての
小領域のブロッキング温度がこれより高くなる温度、換
言すれば全ての小領域のブロッキング温度より低い温度
であり、反転比が１の温度とは、全ての小領域のブロッ
キング温度がこれより低くくなる温度である。反転比が
１の温度がその層全体のブロッキング温度となる。
磁性体材料であるＲｕＲｈＭｎ、ＲｕＭｎ及びＰｔＭｎ
を反強磁性層４３に用いた場合について、反転比を測定
した結果を示している。ある温度における反転比とは、
その温度以下のブロッキング温度を持つ小領域の割合を
表わしている。従って、反転比が０の温度とは、全ての
小領域のブロッキング温度がこれより高くなる温度、換
言すれば全ての小領域のブロッキング温度より低い温度
であり、反転比が１の温度とは、全ての小領域のブロッ
キング温度がこれより低くくなる温度である。反転比が
１の温度がその層全体のブロッキング温度となる。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】この測定は、以下のようにして行われた。
（１）まず、ＲｕＲｈＭｎ（Ｒｕが３ａｔ％、Ｒｈが１
５ａｔ％、Ｍｎが８２ａｔ％）、ＲｕＭｎ（Ｒｕが２３
ａｔ％、Ｍｎが７７ａｔ％）及びＰｔＭｎ（Ｐｔが４８
ａｔ％、Ｍｎが５２ａｔ％）を反強磁性層４３に用いた
スピンバルブＭＲ素子をそれぞれ作成する。（２）反強
磁性層４３の全ての小領域の交換結合状態が消失する温
度（全ての小領域のブロッキング温度）で磁界中熱処理
を行ってピンアニール処理を行う。この測定では、Ｒｕ
ＲｈＭｎ及びＲｕＭｎについては２７０℃でピンアニー
ル処理が行われ、ＰｔＭｎについては２８０℃でピンア
ニール処理が行われた。（３）室温にて交換結合磁界Ｈ
ｕａを測定し、その結果をＨｕａ1 とする。（４）測定
温度まで昇温する。（５）（２）のピンアニール処理に
おける磁界方向と１８０°異なる方向に磁界を印加しつ
つ室温まで降温する。（６）室温にて交換結合磁界Ｈｕ
ａを測定し、その結果をＨｕａ2 とする。（７）測定温
度における反転比を、反転比＝（Ｈｕａ1 −Ｈｕａ2 ）
／（２Ｈｕａ1 ）から計算する。
（１）まず、ＲｕＲｈＭｎ（Ｒｕが３ａｔ％、Ｒｈが１
５ａｔ％、Ｍｎが８２ａｔ％）、ＲｕＭｎ（Ｒｕが２３
ａｔ％、Ｍｎが７７ａｔ％）及びＰｔＭｎ（Ｐｔが４８
ａｔ％、Ｍｎが５２ａｔ％）を反強磁性層４３に用いた
スピンバルブＭＲ素子をそれぞれ作成する。（２）反強
磁性層４３の全ての小領域の交換結合状態が消失する温
度（全ての小領域のブロッキング温度）で磁界中熱処理
を行ってピンアニール処理を行う。この測定では、Ｒｕ
ＲｈＭｎ及びＲｕＭｎについては２７０℃でピンアニー
ル処理が行われ、ＰｔＭｎについては２８０℃でピンア
ニール処理が行われた。（３）室温にて交換結合磁界Ｈ
ｕａを測定し、その結果をＨｕａ1 とする。（４）測定
温度まで昇温する。（５）（２）のピンアニール処理に
おける磁界方向と１８０°異なる方向に磁界を印加しつ
つ室温まで降温する。（６）室温にて交換結合磁界Ｈｕ
ａを測定し、その結果をＨｕａ2 とする。（７）測定温
度における反転比を、反転比＝（Ｈｕａ1 −Ｈｕａ2 ）
／（２Ｈｕａ1 ）から計算する。
【００２９】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、以下の説明はピンア
ニール処理工程のみについて行うものとする。
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、以下の説明はピンア
ニール処理工程のみについて行うものとする。
【００３０】図６は、本実施形態におけるピンアニール
処理工程を示す図であり横軸は時間の経過、縦軸は印加
される温度をそれぞれ示している。
処理工程を示す図であり横軸は時間の経過、縦軸は印加
される温度をそれぞれ示している。
【００３１】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、このインダクティブ素子
のコイル部分の１層目及び２層目の絶縁層を形成する際
のレジストの硬化処理工程を利用したピンアニール処理
（以下、硬化時ピンアニール処理と称する）を行ってい
る。
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、このインダクティブ素子
のコイル部分の１層目及び２層目の絶縁層を形成する際
のレジストの硬化処理工程を利用したピンアニール処理
（以下、硬化時ピンアニール処理と称する）を行ってい
る。
【００３２】即ち、１層目の絶縁層を形成する際に、室
温から保持温度（本実施形態では約２５０℃）まで約１
時間かけて昇温し、その保持温度を約１時間保持するこ
とによって、１層目の絶縁層を形成するレジストを硬化
させる。この場合、シールド層の磁区を制御するために
約２００Ｏｅの磁界をフリー方向に印加しておく。次い
で、約３ｋＯｅの磁界をピンド方向（通常はフリー方向
と直交する方向）に印加しつつ徐冷目標温度まで約１０
℃／ｈの冷却速度まで降温し、徐冷目標温度から室温へ
はこれより速い冷却速度、例えば５０℃／ｈの冷却速度
まで降温する。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。
温から保持温度（本実施形態では約２５０℃）まで約１
時間かけて昇温し、その保持温度を約１時間保持するこ
とによって、１層目の絶縁層を形成するレジストを硬化
させる。この場合、シールド層の磁区を制御するために
約２００Ｏｅの磁界をフリー方向に印加しておく。次い
で、約３ｋＯｅの磁界をピンド方向（通常はフリー方向
と直交する方向）に印加しつつ徐冷目標温度まで約１０
℃／ｈの冷却速度まで降温し、徐冷目標温度から室温へ
はこれより速い冷却速度、例えば５０℃／ｈの冷却速度
まで降温する。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。
【００３３】徐冷目標温度を２５℃から２５０℃まで２
５℃毎に変えて本実施形態のごとく処理を行ったスピン
バルブＭＲ素子に対して、磁気ヘッドの実際の使用時の
環境温度に近い１２５℃の温度、１９０Ｏｅのフリー方
向の磁界を１００時間印加した場合及び１０００時間印
加した場合のピンド方向の回転角度をそれぞれ測定した
結果が表４及び図７に示されている。
５℃毎に変えて本実施形態のごとく処理を行ったスピン
バルブＭＲ素子に対して、磁気ヘッドの実際の使用時の
環境温度に近い１２５℃の温度、１９０Ｏｅのフリー方
向の磁界を１００時間印加した場合及び１０００時間印
加した場合のピンド方向の回転角度をそれぞれ測定した
結果が表４及び図７に示されている。
【００３４】
【表４】
【００３５】徐冷目標温度を低下させるに従ってピンド
方向の熱安定性は向上するが、１２５℃〜１３０℃程度
未満、従って反転比が約０．１となる温度未満に低下さ
せてもピンド方向の回転角度はさほど変化しない。従っ
て、これ以上の時間徐冷しても熱安定性に関して効果が
上がらないので、反転比が約０．１となる温度まで徐冷
することが、ピンアニール処理時間の短縮化を図る意味
からも好ましい。
方向の熱安定性は向上するが、１２５℃〜１３０℃程度
未満、従って反転比が約０．１となる温度未満に低下さ
せてもピンド方向の回転角度はさほど変化しない。従っ
て、これ以上の時間徐冷しても熱安定性に関して効果が
上がらないので、反転比が約０．１となる温度まで徐冷
することが、ピンアニール処理時間の短縮化を図る意味
からも好ましい。
【００３６】なお、ピンド方向の回転角度は、スピンバ
ルブＭＲ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
＋ｃｏｓθP ）／２｝となる。従って、θP ＝ｃｏｓ-1
｛（Ｅ1 −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。
ルブＭＲ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
＋ｃｏｓθP ）／２｝となる。従って、θP ＝ｃｏｓ-1
｛（Ｅ1 −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。
【００３７】以上述べた図６の実施形態では、レジスト
の硬化処理工程を利用した硬化時ピンアニール処理を行
っているが、他の工程とは独立した別個のピンアニール
処理（以下、専用ピンアニール処理と称する）により同
様の徐冷ピンアニール処理を行ってもよい。また、スピ
ンバルブＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドにおいては、
一般に、ウエハ段階で、フリー層に磁気異方性を付与す
ることが行われるが、この磁気異方性付与工程を利用し
たピンアニール処理（以下、直交化ピンアニール処理と
称する）により同様の徐冷ピンアニール処理を行っても
よい。
の硬化処理工程を利用した硬化時ピンアニール処理を行
っているが、他の工程とは独立した別個のピンアニール
処理（以下、専用ピンアニール処理と称する）により同
様の徐冷ピンアニール処理を行ってもよい。また、スピ
ンバルブＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドにおいては、
一般に、ウエハ段階で、フリー層に磁気異方性を付与す
ることが行われるが、この磁気異方性付与工程を利用し
たピンアニール処理（以下、直交化ピンアニール処理と
称する）により同様の徐冷ピンアニール処理を行っても
よい。
【００３８】本発明の他の実施形態として、反強磁性層
４３にＲｕＭｎを用いたスピンバルブＭＲ素子を備えた
薄膜磁気ヘッドを製造する場合について説明する。本実
施形態においても、硬化時ピンアニール処理、専用ピン
アニール処理及び直交化ピンアニール処理のいずれかに
より徐冷ピンアニール処理が行われる。
４３にＲｕＭｎを用いたスピンバルブＭＲ素子を備えた
薄膜磁気ヘッドを製造する場合について説明する。本実
施形態においても、硬化時ピンアニール処理、専用ピン
アニール処理及び直交化ピンアニール処理のいずれかに
より徐冷ピンアニール処理が行われる。
【００３９】図６の実施形態の場合と同様に、室温から
保持温度（本実施形態では約２５０℃）まで約１時間か
けて昇温し、その保持温度を約１時間保持した後、約３
ｋＯｅの磁界をピンド方向に印加しつつ徐冷目標温度ま
で約１０℃／ｈの冷却速度まで降温し、徐冷目標温度か
ら室温へはこれより速い冷却速度、例えば５０℃／ｈの
冷却速度まで降温する。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。
保持温度（本実施形態では約２５０℃）まで約１時間か
けて昇温し、その保持温度を約１時間保持した後、約３
ｋＯｅの磁界をピンド方向に印加しつつ徐冷目標温度ま
で約１０℃／ｈの冷却速度まで降温し、徐冷目標温度か
ら室温へはこれより速い冷却速度、例えば５０℃／ｈの
冷却速度まで降温する。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。
【００４０】徐冷目標温度を２５℃から２５０℃まで２
５℃毎に変えて本実施形態のごとく処理を行ったスピン
バルブＭＲ素子に対して、磁気ヘッドの実際の使用時の
環境温度に近い１２５℃の温度、１９０Ｏｅのフリー方
向の磁界を１００時間印加した場合及び１０００時間印
加した場合のピンド方向の回転角度をそれぞれ測定した
結果が表５及び図９に示されている。
５℃毎に変えて本実施形態のごとく処理を行ったスピン
バルブＭＲ素子に対して、磁気ヘッドの実際の使用時の
環境温度に近い１２５℃の温度、１９０Ｏｅのフリー方
向の磁界を１００時間印加した場合及び１０００時間印
加した場合のピンド方向の回転角度をそれぞれ測定した
結果が表５及び図９に示されている。
【００４１】
【表５】
【００４２】徐冷目標温度を低下させるに従ってピンド
方向の熱安定性は向上するが、約８８℃未満、従って反
転比が約０．１となる温度未満に低下させてもピンド方
向の回転角度はさほど変化しない。従って、これ以上の
時間徐冷しても熱安定性に関して効果が上がらないの
で、反転比が約０．１となる温度まで徐冷することが、
ピンアニール処理時間の短縮化を図る意味からも好まし
い。
方向の熱安定性は向上するが、約８８℃未満、従って反
転比が約０．１となる温度未満に低下させてもピンド方
向の回転角度はさほど変化しない。従って、これ以上の
時間徐冷しても熱安定性に関して効果が上がらないの
で、反転比が約０．１となる温度まで徐冷することが、
ピンアニール処理時間の短縮化を図る意味からも好まし
い。
【００４３】本実施形態におけるその他の作用効果等に
ついては、図６の実施形態の場合と同様である。
ついては、図６の実施形態の場合と同様である。
【００４４】本発明のさらに他の実施形態として、反強
磁性層４３にＰｔＭｎを用いたスピンバルブＭＲ素子を
備えた薄膜磁気ヘッドを製造する場合について説明す
る。本実施形態においても、硬化時ピンアニール処理、
専用ピンアニール処理及び直交化ピンアニール処理のい
ずれかにより徐冷ピンアニール処理が行われる。
磁性層４３にＰｔＭｎを用いたスピンバルブＭＲ素子を
備えた薄膜磁気ヘッドを製造する場合について説明す
る。本実施形態においても、硬化時ピンアニール処理、
専用ピンアニール処理及び直交化ピンアニール処理のい
ずれかにより徐冷ピンアニール処理が行われる。
【００４５】図６の実施形態の場合と同様に、室温から
保持温度（ただし、本実施形態では約２８０℃）まで約
１時間かけて昇温し、その保持温度を約１時間保持した
後、約３ｋＯｅの磁界をピンド方向に印加しつつ徐冷目
標温度まで約１０℃／ｈの冷却速度まで降温し、徐冷目
標温度から室温へはこれより速い冷却速度、例えば５０
℃／ｈの冷却速度まで降温する。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４
３とピンド層４２との間に交換結合が生じる。
保持温度（ただし、本実施形態では約２８０℃）まで約
１時間かけて昇温し、その保持温度を約１時間保持した
後、約３ｋＯｅの磁界をピンド方向に印加しつつ徐冷目
標温度まで約１０℃／ｈの冷却速度まで降温し、徐冷目
標温度から室温へはこれより速い冷却速度、例えば５０
℃／ｈの冷却速度まで降温する。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４
３とピンド層４２との間に交換結合が生じる。
【００４６】徐冷目標温度を２５℃から２５０℃まで２
５℃毎に変えて本実施形態のごとく処理を行ったスピン
バルブＭＲ素子に対して、磁気ヘッドの実際の使用時の
環境温度に近い１２５℃の温度、１９０Ｏｅのフリー方
向の磁界を１００時間印加した場合及び１０００時間印
加した場合のピンド方向の回転角度をそれぞれ測定した
結果が表６及び図１０に示されている。
５℃毎に変えて本実施形態のごとく処理を行ったスピン
バルブＭＲ素子に対して、磁気ヘッドの実際の使用時の
環境温度に近い１２５℃の温度、１９０Ｏｅのフリー方
向の磁界を１００時間印加した場合及び１０００時間印
加した場合のピンド方向の回転角度をそれぞれ測定した
結果が表６及び図１０に示されている。
【００４７】
【表６】
【００４８】徐冷目標温度を低下させるに従ってピンド
方向の熱安定性は向上するが、約１７０℃未満、従って
反転比が約０．１となる温度未満に低下させてもピンド
方向の回転角度はさほど変化しない。従って、これ以上
の時間徐冷しても熱安定性に関して効果が上がらないの
で、反転比が約０．１となる温度まで徐冷することが、
ピンアニール処理時間の短縮化を図る意味からも好まし
い。
方向の熱安定性は向上するが、約１７０℃未満、従って
反転比が約０．１となる温度未満に低下させてもピンド
方向の回転角度はさほど変化しない。従って、これ以上
の時間徐冷しても熱安定性に関して効果が上がらないの
で、反転比が約０．１となる温度まで徐冷することが、
ピンアニール処理時間の短縮化を図る意味からも好まし
い。
【００４９】本実施形態におけるその他の作用効果等に
ついては、図６の実施形態の場合と同様である。
ついては、図６の実施形態の場合と同様である。
【００５０】次に、以上述べた実施形態に対して冷却速
度を変えた場合である比較例について説明する。
度を変えた場合である比較例について説明する。
【００５１】図１１は、冷却速度を約５℃／ｈと、遅く
した場合のピンアニール処理工程を示す図であり、横軸
は時間の経過、縦軸は印加される温度をそれぞれ示して
いる。即ち、室温から保持温度（反強磁性層４３にＲｕ
ＲｈＭｎ又はＲｕＭｎを用いた場合は約２５０℃、Ｐｔ
Ｍｎを用いた場合は約２８０℃）まで約１時間かけて昇
温し、その保持温度を約１時間保持した後、約３ｋＯｅ
の磁界をピンド方向に印加しつつ徐冷目標温度まで約５
℃／ｈの冷却速度まで降温し、徐冷目標温度から室温へ
はこれより速い冷却速度、例えば５０℃／ｈの冷却速度
まで降温するものである。
した場合のピンアニール処理工程を示す図であり、横軸
は時間の経過、縦軸は印加される温度をそれぞれ示して
いる。即ち、室温から保持温度（反強磁性層４３にＲｕ
ＲｈＭｎ又はＲｕＭｎを用いた場合は約２５０℃、Ｐｔ
Ｍｎを用いた場合は約２８０℃）まで約１時間かけて昇
温し、その保持温度を約１時間保持した後、約３ｋＯｅ
の磁界をピンド方向に印加しつつ徐冷目標温度まで約５
℃／ｈの冷却速度まで降温し、徐冷目標温度から室温へ
はこれより速い冷却速度、例えば５０℃／ｈの冷却速度
まで降温するものである。
【００５２】徐冷目標温度を２５℃から２５０℃まで２
５℃毎に変えて上述の冷却速度で処理を行ったスピンバ
ルブＭＲ素子に対して、磁気ヘッドの実際の使用時の環
境温度に近い１２５℃の温度、１９０Ｏｅのフリー方向
の磁界を１００時間印加した場合及び１０００時間印加
した場合のピンド方向の回転角度をそれぞれ測定した結
果が以下の表７〜表９と図１２〜図１４とにそれぞれ示
されている。ただし、表７及び図１２は反強磁性層４３
にＲｕＲｈＭｎを用いた場合、表８及び図１３は反強磁
性層４３にＲｕＭｎを用いた場合、表９及び図１４は反
強磁性層４３にＰｔＭｎを用いた場合である。
５℃毎に変えて上述の冷却速度で処理を行ったスピンバ
ルブＭＲ素子に対して、磁気ヘッドの実際の使用時の環
境温度に近い１２５℃の温度、１９０Ｏｅのフリー方向
の磁界を１００時間印加した場合及び１０００時間印加
した場合のピンド方向の回転角度をそれぞれ測定した結
果が以下の表７〜表９と図１２〜図１４とにそれぞれ示
されている。ただし、表７及び図１２は反強磁性層４３
にＲｕＲｈＭｎを用いた場合、表８及び図１３は反強磁
性層４３にＲｕＭｎを用いた場合、表９及び図１４は反
強磁性層４３にＰｔＭｎを用いた場合である。
【００５３】
【表７】
【００５４】
【表８】
【００５５】
【表９】
【００５６】図１５は、冷却速度を約３０℃／ｈと、速
くした場合のピンアニール処理工程を示す図であり、横
軸は時間の経過、縦軸は印加される温度をそれぞれ示し
ている。即ち、室温から保持温度（反強磁性層４３にＲ
ｕＲｈＭｎ又はＲｕＭｎを用いた場合は約２５０℃、Ｐ
ｔＭｎを用いた場合は約２８０℃）まで約１時間かけて
昇温し、その保持温度を約１時間保持した後、約３ｋＯ
ｅの磁界をピンド方向に印加しつつ徐冷目標温度まで約
３０℃／ｈの冷却速度まで降温し、徐冷目標温度から室
温へはこれより速い冷却速度、例えば５０℃／ｈの冷却
速度まで降温するものである。
くした場合のピンアニール処理工程を示す図であり、横
軸は時間の経過、縦軸は印加される温度をそれぞれ示し
ている。即ち、室温から保持温度（反強磁性層４３にＲ
ｕＲｈＭｎ又はＲｕＭｎを用いた場合は約２５０℃、Ｐ
ｔＭｎを用いた場合は約２８０℃）まで約１時間かけて
昇温し、その保持温度を約１時間保持した後、約３ｋＯ
ｅの磁界をピンド方向に印加しつつ徐冷目標温度まで約
３０℃／ｈの冷却速度まで降温し、徐冷目標温度から室
温へはこれより速い冷却速度、例えば５０℃／ｈの冷却
速度まで降温するものである。
【００５７】徐冷目標温度を２５℃から２５０℃まで２
５℃毎に変えて上述の冷却速度で処理を行ったスピンバ
ルブＭＲ素子に対して、磁気ヘッドの実際の使用時の環
境温度に近い１２５℃の温度、１９０Ｏｅのフリー方向
の磁界を１００時間印加した場合及び１０００時間印加
した場合のピンド方向の回転角度をそれぞれ測定した結
果が以下の表１０〜表１２と図１６〜図１８とにそれぞ
れ示されている。ただし、表１０及び図１６は反強磁性
層４３にＲｕＲｈＭｎを用いた場合、表１１及び図１７
は反強磁性層４３にＲｕＭｎを用いた場合、表１２及び
図１８は反強磁性層４３にＰｔＭｎを用いた場合であ
る。
５℃毎に変えて上述の冷却速度で処理を行ったスピンバ
ルブＭＲ素子に対して、磁気ヘッドの実際の使用時の環
境温度に近い１２５℃の温度、１９０Ｏｅのフリー方向
の磁界を１００時間印加した場合及び１０００時間印加
した場合のピンド方向の回転角度をそれぞれ測定した結
果が以下の表１０〜表１２と図１６〜図１８とにそれぞ
れ示されている。ただし、表１０及び図１６は反強磁性
層４３にＲｕＲｈＭｎを用いた場合、表１１及び図１７
は反強磁性層４３にＲｕＭｎを用いた場合、表１２及び
図１８は反強磁性層４３にＰｔＭｎを用いた場合であ
る。
【００５８】
【表１０】
【００５９】
【表１１】
【００６０】
【表１２】
【００６１】前述した実施形態とこれら比較例とを比較
することによって分かるように、ピンアニール処理にお
ける冷却速度を遅くさせるに従ってピンド方向の熱安定
性は向上するが、約１０℃／ｈより遅くさせてもピンド
方向の回転角度はさほど変化しない。従って、これ以上
の遅い冷却速度で徐冷しても熱安定性に関して効果が上
がらないので、約１０℃／ｈ以上の冷却速度、ただし、
より１０℃／ｈに近い冷却速度で徐冷することが、ピン
アニール処理時間の短縮化を図ることができる。なお、
磁場中真空熱処理炉を自然放冷させた場合の冷却速度は
５０℃／ｈであり、これ以上速い冷却速度で徐冷するこ
とは製造工程上難しい。従って、反転比が約０．１とな
る温度であることが好ましい所定温度までの冷却速度
は、ほぼ１０℃／ｈ〜５０℃／ｈであり、より遅いこと
が好ましく、特に約１０℃／ｈであることが最も好まし
い。
することによって分かるように、ピンアニール処理にお
ける冷却速度を遅くさせるに従ってピンド方向の熱安定
性は向上するが、約１０℃／ｈより遅くさせてもピンド
方向の回転角度はさほど変化しない。従って、これ以上
の遅い冷却速度で徐冷しても熱安定性に関して効果が上
がらないので、約１０℃／ｈ以上の冷却速度、ただし、
より１０℃／ｈに近い冷却速度で徐冷することが、ピン
アニール処理時間の短縮化を図ることができる。なお、
磁場中真空熱処理炉を自然放冷させた場合の冷却速度は
５０℃／ｈであり、これ以上速い冷却速度で徐冷するこ
とは製造工程上難しい。従って、反転比が約０．１とな
る温度であることが好ましい所定温度までの冷却速度
は、ほぼ１０℃／ｈ〜５０℃／ｈであり、より遅いこと
が好ましく、特に約１０℃／ｈであることが最も好まし
い。
【００６２】上述した種々の実施形態において用いた反
強磁性体材料は単なる一例であり、本発明は、その他の
反強磁性体材料、例えばＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｔＰｄ
Ｍｎ又はＰｔＣｒＭｎを用いる場合にも当然に適用可能
である。また、硬化時ピンアニール処理、専用ピンアニ
ール処理及び直交化ピンアニール処理の印加磁界、印加
温度及び印加時間の数値並びにピンアニール処理の回数
等も、単なる一例であり、薄膜磁気ヘッドの種類及び構
造、各層の材質、各層の厚さ、並びに要求されるピンド
方向の熱変動の安定度等によって種々の値となり得るも
のである。
強磁性体材料は単なる一例であり、本発明は、その他の
反強磁性体材料、例えばＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｔＰｄ
Ｍｎ又はＰｔＣｒＭｎを用いる場合にも当然に適用可能
である。また、硬化時ピンアニール処理、専用ピンアニ
ール処理及び直交化ピンアニール処理の印加磁界、印加
温度及び印加時間の数値並びにピンアニール処理の回数
等も、単なる一例であり、薄膜磁気ヘッドの種類及び構
造、各層の材質、各層の厚さ、並びに要求されるピンド
方向の熱変動の安定度等によって種々の値となり得るも
のである。
【００６３】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。
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。
【００６４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、所定方向の磁界を印加した状態でＭＲ多層膜の温
度を所定温度まで徐々に冷却しているので、強固な交換
結合をより短時間で得ることができ、雰囲気温度が高温
となっても、ピンド方向をより安定に保持できる薄膜磁
気ヘッドを提供することが可能となる。ピンド方向が安
定化することにより、高温使用時における出力変動や出
力波形の対称性の変動を防止することができ、しかも製
造工程の短時間化を図ることができる。
れば、所定方向の磁界を印加した状態でＭＲ多層膜の温
度を所定温度まで徐々に冷却しているので、強固な交換
結合をより短時間で得ることができ、雰囲気温度が高温
となっても、ピンド方向をより安定に保持できる薄膜磁
気ヘッドを提供することが可能となる。ピンド方向が安
定化することにより、高温使用時における出力変動や出
力波形の対称性の変動を防止することができ、しかも製
造工程の短時間化を図ることができる。
【図１】スピンバルブの原理を説明するための図であ
る。
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。
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。
である。
【図５】種々の反強磁性体材料を反強磁性層として用い
た場合のブロッキング温度の分散曲線を示す特性図であ
る。
た場合のブロッキング温度の分散曲線を示す特性図であ
る。
【図６】本発明の一実施形態におけるアニール処理工程
を示す図である。
を示す図である。
【図７】徐冷目標温度に対するピンド方向の回転角度の
変化を示す特性図である。
変化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。
ある。
【図９】徐冷目標温度に対するピンド方向の回転角度の
変化を示す特性図である。
変化を示す特性図である。
【図１０】徐冷目標温度に対するピンド方向の回転角度
の変化を示す特性図である。
の変化を示す特性図である。
【図１１】比較例におけるアニール処理工程を示す図で
ある。
ある。
【図１２】徐冷目標温度に対するピンド方向の回転角度
の変化を示す特性図である。
の変化を示す特性図である。
【図１３】徐冷目標温度に対するピンド方向の回転角度
の変化を示す特性図である。
の変化を示す特性図である。
【図１４】徐冷目標温度に対するピンド方向の回転角度
の変化を示す特性図である。
の変化を示す特性図である。
【図１５】比較例におけるアニール処理工程を示す図で
ある。
ある。
【図１６】徐冷目標温度に対するピンド方向の回転角度
の変化を示す特性図である。
の変化を示す特性図である。
【図１７】徐冷目標温度に対するピンド方向の回転角度
の変化を示す特性図である。
の変化を示す特性図である。
【図１８】徐冷目標温度に対するピンド方向の回転角度
の変化を示す特性図である。
の変化を示す特性図である。
４０、４２ 強磁性薄膜層 ４１ 非磁性金属層 ４３ 反強磁性薄膜層
Claims (11)
- 【請求項１】 交換結合によるバイアス磁界を利用した
磁気抵抗多層膜を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であ
って、該磁気抵抗多層膜に交換結合によるバイアス磁界
を付与する熱処理工程を備えており、該熱処理工程は、
所定方向の磁界を印加した状態で該磁気抵抗多層膜の温
度を所定温度まで徐々に冷却する処理を含むことを特徴
とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。 - 【請求項２】 前記所定温度までの冷却が、１０℃／ｈ
〜５０℃／ｈの冷却速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。 - 【請求項３】 前記所定温度までの冷却が、ほぼ１０℃
／ｈの冷却速度で行われることを特徴とする請求項１又
は２に記載の製造方法。 - 【請求項４】 前記所定温度が、室温より高い温度であ
ることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記
載の製造方法。 - 【請求項５】 前記磁気抵抗多層膜が反強磁性体と強磁
性体との交換結合によるバイアス磁界を利用するもので
あり、前記所定温度が該反強磁性体の反転比がほぼ０．
１となる温度であ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。 - 【請求項６】 前記磁気抵抗多層膜が、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素
子であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１
項に記載の製造方法。 - 【請求項７】 前記熱処理工程が、他の工程とは独立し
た専用の磁界中熱処理工程で行われることを特徴とする
請求項１から６のいずれか１項に記載の製造方法。 - 【請求項８】 前記熱処理工程が、他の熱処理工程の一
部で行われることを特徴とする請求項１から６のいずれ
か１項に記載の製造方法。 - 【請求項９】 前記熱処理工程が、他の工程とは独立し
た専用の磁界中熱処理工程と、他の熱処理工程の一部と
で行われることを特徴とする請求項１から６のいずれか
１項に記載の製造方法。 - 【請求項１０】 前記専用の磁界中熱処理工程が、前記
所定方向に磁界を印加した状態で、所定の温度まで昇温
して該温度を保持した後に降温する磁界中熱処理工程で
あることを特徴とする請求項７又は９に記載の製造方
法。 - 【請求項１１】 前記他の熱処理工程が、レジスト膜の
硬化工程であることを特徴とする請求項８又は９に記載
の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10536698A JP3755291B2 (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | 薄膜磁気ヘッドの製造方法 |
| US09/272,295 US6406556B1 (en) | 1998-04-02 | 1999-03-19 | Method for manufacturing thin-film magnetic head with magnetoresistive effect multi-layered structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10536698A JP3755291B2 (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | 薄膜磁気ヘッドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11296819A true JPH11296819A (ja) | 1999-10-29 |
| JP3755291B2 JP3755291B2 (ja) | 2006-03-15 |
Family
ID=14405730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10536698A Expired - Fee Related JP3755291B2 (ja) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | 薄膜磁気ヘッドの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6406556B1 (ja) |
| JP (1) | JP3755291B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004533120A (ja) * | 2001-06-01 | 2004-10-28 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 第２の磁気素子に対して第１の磁気素子の磁化軸を配向する方法、センサを実現するための半製品、および、磁界を測定するためのセンサ |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3623418B2 (ja) * | 1999-12-06 | 2005-02-23 | アルプス電気株式会社 | スピンバルブ型磁気抵抗効果素子及びそれを備えた薄膜磁気へッドとそれらの製造方法 |
| US10231736B2 (en) * | 2015-06-11 | 2019-03-19 | The Regents Of The University Of California | System and method for soft tissue gripping |
| CN109243512B (zh) * | 2018-09-12 | 2021-08-20 | 山东大学 | 一种控制反铁磁层及钉扎层磁畴结构在磁性隧道结中实现多态数据存储的方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5206590A (en) | 1990-12-11 | 1993-04-27 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor based on the spin valve effect |
| US5422571A (en) | 1993-02-08 | 1995-06-06 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive spin valve sensor having a nonmagnetic back layer |
| US5768067A (en) * | 1995-09-19 | 1998-06-16 | Alps Electric Co., Ltd. | Magnetoresistive head using exchange anisotropic magnetic field with an antiferromagnetic layer |
-
1998
- 1998-04-02 JP JP10536698A patent/JP3755291B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-03-19 US US09/272,295 patent/US6406556B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004533120A (ja) * | 2001-06-01 | 2004-10-28 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 第２の磁気素子に対して第１の磁気素子の磁化軸を配向する方法、センサを実現するための半製品、および、磁界を測定するためのセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3755291B2 (ja) | 2006-03-15 |
| US6406556B1 (en) | 2002-06-18 |
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