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JPH11185224A - 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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Publication number
JPH11185224A
JPH11185224A JP9365966A JP36596697A JPH11185224A JP H11185224 A JPH11185224 A JP H11185224A JP 9365966 A JP9365966 A JP 9365966A JP 36596697 A JP36596697 A JP 36596697A JP H11185224 A JPH11185224 A JP H11185224A
Authority
JP
Japan
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temperature
magnetic field
layer
heat treatment
pinned
Prior art date
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Pending
Application number
JP9365966A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Shimazawa
幸司 島沢
Manabu Ota
学 太田
Tetsuo Sasaki
徹郎 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP9365966A priority Critical patent/JPH11185224A/ja
Priority to US09/215,538 priority patent/US6302970B1/en
Publication of JPH11185224A publication Critical patent/JPH11185224A/ja
Priority to US09/865,718 priority patent/US6478884B2/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱の印加に対して、ピンド方向をより安定に
保持す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素子を形成した後、第２の強磁性層と反強
磁性層との交換結合を強化させるようにスピンバルブＭ
Ｒ素子に所定方向の磁界を印加した状態で熱処理（ピン
アニール処理）を行う。

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）に用いられる薄膜磁気ヘッド、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】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８−２１１
６６号公報、特開平６−２３６５２７号公報）。スピン
バルブは、２つの強磁性薄膜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、その一方の強磁性薄
膜層に反強磁性薄膜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薄膜層
（ピンニングされる層、本明細書ではピンド（ｐｉｎｎ
ｅｄ）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
磁性薄膜層（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つの強磁性薄膜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つの強磁性薄膜層（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媒体からの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薄膜層
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。
【０００５】反強磁性薄膜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）が行われ
る。ピンアニールは、一般に、５００Ｏｅ〜３ＫＯｅの
磁界中において反強磁性材料のネール温度程度まで昇温
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。このピンアニールによっ
て、反強磁性薄膜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】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなピンアニールを行った場合にも、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、反強磁性薄膜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）。反強磁性薄膜
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、その後室温まで冷
却されたとき、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されることとなる。反強磁
性材料のθP 方向に再ピンアニールされた成分量に応じ
て、反強磁性薄膜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】以上のように、高温状態での使用により当
初のピンアニール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。
【０００９】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、熱の印加に対し
て、ピンド方向をより安定に保持す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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、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とし
て、スピンバルブＭＲ素子にピンド方向を付与する熱処
理（ピンアニール処理）をウエハ段階において複数回行
うようにした製造方法が提供される。
【００１１】より詳細には、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素子を形成
した後、第２の強磁性層と反強磁性層との交換結合を強
化させるようにスピンバルブＭＲ素子に所定方向の磁界
を印加した状態で熱処理（ピンアニール処理）を行う薄
膜磁気ヘッドの製造方法として、上述のピンアニール処
理を、ウエハ段階において複数回行うようにした製造方
法が提供される。
【００１２】ウエハ段階（ウエハ上でのスピンバルブ積
層体の成膜からウエハをバーに切断する直前までを示し
ている）において、ピンアニール処理を複数回行うこと
により、より強固な交換結合を得ることができ、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
きるスピンバルブＭＲ素子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
とができる。
【００１３】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。
【００１４】専用の磁界中熱処理工程が、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
温度を保持した後室温（２０〜３０℃程度）まで降温す
る磁界中熱処理工程であることが好ましい。
【００１５】他の熱処理工程が、第１の強磁性層の磁気
異方性付与工程であることが好ましい。この磁気異方性
付与工程が、異方性を付与すべき方向に磁界を印加した
状態で所定の温度まで昇温してこの温度を保持する処理
を含んでおり、ピンアニール処理が、ピンド方向に磁界
を印加した状態で保持している温度から室温（２０〜３
０℃程度）まで降温する磁界中熱処理工程であるかもし
れない。
【００１６】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。このレジスト膜の硬化工程が、
所定の温度まで昇温してこの温度を保持する処理を含ん
でおり、ピンアニール処理が、ピンド方向に磁界を印加
した状態で保持している温度から室温（２０〜３０℃程
度）まで降温する磁界中熱処理工程であるかもしれな
い。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明によって製造され
る薄膜磁気ヘッドのスピンバルブＭＲ素子に設けられた
スピンバルブ積層体の基本構造を示す断面図であり、同
図において、１０及び１２は２つの強磁性薄膜層であ
り、この強磁性薄膜層１０及び１２は非磁性金属層１１
で磁気的に分離してサンドイッチ構造とされている。強
磁性薄膜層１２上には反強磁性薄膜層１３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強磁性
薄膜層（ピンド層）１２に印加されてピンニングされ
る。強磁性薄膜層１０は交換バイアス磁界が印加されな
いフリー層である。本発明によって製造されるスピンバ
ルブ積層体の膜構成及び膜厚は、これに限定されるもの
ではないが、例えばフリー層１０／／非磁性金属層１１
／ピンド層１２／反強磁性薄膜層１３が、ＮｉＦｅ（９
０Å）／Ｃｏ（１０Å）／Ｃｕ（２５Å）／Ｃｏ（２０
Å）／ＲｕＲｈＭｎ（１００Å）である。
【００１８】本発明の製造方法における、このようなス
ピンバルブ積層体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、以下アニール処
理工程のみについて詳細に説明する。
【００１９】図２は、本発明の種々の実施形態における
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。
【００２０】同図（Ａ）の実施形態は、スピンバルブＭ
Ｒ素子及びインダクティブ素子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２回行っている。
【００２１】即ち、１層目の絶縁層を形成する際に、室
温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、その約２
５０℃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
つつ室温まで約３時間かけて降温する。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
性薄膜層とピンド層との間に交換結合が生じる。
【００２２】同様にして、２層目の絶縁層を形成する際
に、室温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、そ
の約２５０℃を約１時間保持することによって、２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
界をピンド方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降
温する。これにより、２回の硬化時ピンアニール処理が
行われるため、より強固なかつ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交換結合が生じ
る。
【００２３】本実施形態のごとく処理を行ったスピンバ
ルブ積層体に対して、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、ピンド方向の回転角度
は７°であった。従来技術のように、ピンアニール処理
を１回のみ行ったスピンバルブ積層体に対して同じ条件
を与えた場合、ピンド方向の回転角度は１３°であっ
た。従って、２回の硬化時ピンアニール処理を行うこと
により、スピンバルブ積層体のピンド方向は、雰囲気温
度の高温への変化に対してより安定化することとなる。
【００２４】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５（Ａ）に示すように、ウエハ５０に対し
てピンアニール処理時に与えたピンド方向５１と直交す
る方向５２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５（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５（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５３と測定印加磁界の方
向５２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。
【００２５】図２（Ｂ）の実施形態も、スピンバルブＭ
Ｒ素子及びインダクティブ素子を備えた複合型薄膜磁気
ヘッドを製造する場合である。本実施形態では、インダ
クティブ素子のコイル部分の絶縁層に関する１回の硬化
時ピンアニール処理を行い、その後、独立した別個の１
回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）を行うことにより計２回のピンアニール処理を
行っている。
【００２６】即ち、コイル部分の絶縁層を形成する際
に、室温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、そ
の約２５０℃を約１時間保持することによって、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
ド方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降温する。
この硬化時ピンアニール処理により、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、反強磁性薄膜層とピンド層との間に交換
結合が生じる。
【００２７】この処理に続いて又は全てのウエハ段階の
処理が終了した後に、約３ＫＯｅの磁界をピンド方向に
印加しつつ室温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温
し、その約２５０℃を約１時間保持し、さらに室温まで
約３時間かけて降温する。これにより、１回の硬化時ピ
ンアニール処理及び１回の専用ピンアニール処理の計２
回のピンアニール処理が行われるため、より強固なかつ
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
持できる交換結合が生じる。なお、この専用ピンアニー
ル処理における温度は、反強磁性材料のブロッキング温
度を０〜５０℃下回った温度であってもよい。その場合
でも、交換結合を強化する効果を得ることができる。温
度がより低ければ、磁気ヘッドの他の構成部分への熱に
よるダメージをその分低減させることができる。
【００２８】本実施形態におけるピンド方向の回転角度
等の効果は、図２（Ａ）の実施形態の場合と同様であ
る。
【００２９】図２（Ｃ）の実施形態は、スピンバルブＭ
Ｒ素子を備えた薄膜磁気ヘッドを製造する場合である。
本実施形態では、２回の専用ピンアニール処理を行って
いる。
【００３０】即ち、スピンバルブ積層体を形成した後の
任意の段階で又は全てのウエハ段階の処理が終了した後
に、約３ＫＯｅの磁界をピンド方向に印加しつつ室温か
ら約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、その約２５０
℃を約１時間保持し、さらに室温まで約３時間かけて降
温する専用ピンアニール処理を２回行う。この専用ピン
アニール処理は連続して行ってもよいし、その間に他の
工程が行ってもよい、２回のピンアニール処理が行われ
るため、より強固なかつ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交換結合が生じる。な
お、この専用ピンアニール処理における温度は、反強磁
性材料のブロッキング温度を０〜５０℃下回った温度で
あってもよい。その場合でも、交換結合を強化する効果
を得ることができる。温度がより低ければ、磁気ヘッド
の他の構成部分への熱によるダメージをその分低減させ
ることができる。
【００３１】本実施形態におけるピンド方向の回転角度
等の効果も、図２（Ａ）の実施形態の場合と同様であ
る。
【００３２】図２（Ｄ）の実施形態は、スピンバルブＭ
Ｒ素子を備えた薄膜磁気ヘッドを製造する場合である。
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。本実施形態では、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）を２回行っている。
【００３３】即ち、スピンバルブ積層体を形成した後、
フリー方向に約５００Ｏｅの磁界を印加した状態で、室
温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、その約２
５０℃を約１時間保持することによって、フリー層に磁
気異方性を与える。次いで、約３ＫＯｅの磁界をピンド
方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降温する。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、反強磁性薄膜層とピンド層との間に交換結合が生
じる。
【００３４】同様にして、フリー方向に約５００Ｏｅの
磁界を印加した状態で、室温から約２５０℃まで約１時
間かけて昇温し、その約２５０℃を約１時間保持するこ
とによって、フリー層に磁気異方性を与える。次いで、
約３ＫＯｅの磁界をピンド方向に印加しつつ室温まで約
３時間かけて降温する。これにより、２回の直交化ピン
アニール処理が行われるため、より強固なかつ雰囲気温
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
交換結合が生じる。
【００３５】本実施形態におけるピンド方向の回転角度
等の効果は、図２（Ａ）の実施形態の場合と同様であ
る。
【００３６】図２（Ｅ）の実施形態も、スピンバルブＭ
Ｒ素子を備えた薄膜磁気ヘッドを製造する場合である。
本実施形態では、１回の直交化ピンアニール処理を行
い、その後、１回の専用ピンアニール処理を行うことに
より計２回のピンアニール処理を行っている。
【００３７】即ち、スピンバルブ積層体を形成した後、
フリー方向に約５００Ｏｅの磁界を印加した状態で、室
温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、その約２
５０℃を約１時間保持することによって、フリー層に磁
気異方性を与える。次いで、約３ＫＯｅの磁界をピンド
方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降温する。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、反強磁性薄膜層とピンド層との間に交換結合が生
じる。
【００３８】この直交化ピンアニール処理に続いて又は
全てのウエハ段階の処理が終了した後に、約３ＫＯｅの
磁界をピンド方向に印加しつつ室温から約２５０℃まで
約１時間かけて昇温し、その約２５０℃を約１時間保持
し、さらに室温まで約３時間かけて降温する。これによ
り、１回の直交化ピンアニール処理及び１回の専用ピン
アニール処理の計２回のピンアニール処理が行われるた
め、より強固なかつ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交換結合が生じる。なお、
この専用ピンアニール処理における温度は、反強磁性材
料のブロッキング温度を０〜５０℃下回った温度であっ
てもよい。その場合でも、交換結合を強化する効果を得
ることができる。温度がより低ければ、磁気ヘッドの他
の構成部分への熱によるダメージをその分低減させるこ
とができる。
【００３９】本実施形態におけるピンド方向の回転角度
等の効果は、図２（Ａ）の実施形態の場合と同様であ
る。
【００４０】図２（Ｆ）の実施形態は、スピンバルブＭ
Ｒ素子及びインダクティブ素子を備えた複合型薄膜磁気
ヘッドを製造する場合である。本実施形態では、１回の
直交化ピンアニール処理を行い、その後、インダクティ
ブ素子のコイル部分の絶縁層に関する１回の硬化時ピン
アニール処理を行うことにより計２回のピンアニール処
理を行っている。
【００４１】即ち、スピンバルブ積層体を形成した後、
フリー方向に約５００Ｏｅの磁界を印加した状態で、室
温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、その約２
５０℃を約１時間保持することによって、フリー層に磁
気異方性を与える。次いで、約３ＫＯｅの磁界をピンド
方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降温する。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、反強磁性薄膜層とピンド層との間に交換結合が生
じる。
【００４２】次いで、コイル部分の絶縁層を形成する際
に、室温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、そ
の約２５０℃を約１時間保持することによって、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
ド方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降温する。
これにより、１回の直交化ピンアニール処理及び１回の
硬化時ピンアニール処理の計２回のピンアニール処理が
行われるため、より強固なかつ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交換結合が生じ
る。
【００４３】本実施形態におけるピンド方向の回転角度
等の効果は、図２（Ａ）の実施形態の場合と同様であ
る。
【００４４】図３は、本発明の他の種々の実施形態にお
ける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。
【００４５】同図（Ａ）の実施形態は、スピンバルブＭ
Ｒ素子及びインダクティブ素子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２段のコイル部分の１層
目、２層目及び３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硬化時ピンアニール処理を３
回行っている。
【００４６】即ち、１層目の絶縁層を形成する際に、室
温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、その約２
５０℃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
つつ室温まで約３時間かけて降温する。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
性薄膜層とピンド層との間に交換結合が生じる。
【００４７】同様にして、２層目の絶縁層を形成する際
に、室温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、そ
の約２５０℃を約１時間保持することによって、２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
界をピンド方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降
温する。さらに、３層目の絶縁層を形成する際に、同様
のピンアニール処理を行う。これにより、３回の硬化時
ピンアニール処理が行われるため、さらに強固なかつ雰
囲気温度が高温となってもピンド方向をさらに安定に保
持できる交換結合が生じる。
【００４８】本実施形態のごとく処理を行ったスピンバ
ルブ積層体に対して、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、ピンド方向の回転角度
は３°であった。従来技術のように、ピンアニール処理
を１回のみ行ったスピンバルブ積層体に対して同じ条件
を与えた場合、先に述べたように、ピンド方向の回転角
度は１３°であった。従って、３回の硬化時ピンアニー
ル処理を行うことにより、スピンバルブ積層体のピンド
方向は、雰囲気温度の高温への変化に対してさらに安定
化することとなる。
【００４９】図３（Ｂ）の実施形態も、スピンバルブＭ
Ｒ素子及びインダクティブ素子を備えた複合型薄膜磁気
ヘッドを製造する場合である。本実施形態では、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
に関する２回の硬化時ピンアニール処理を行い、その
後、独立した別個の１回の専用ピンアニール処理を行う
ことにより計３回のピンアニール処理を行っている。
【００５０】即ち、コイル部分の１層目の絶縁層を形成
する際に、室温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温
し、その約２５０℃を約１時間保持することによって、
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
をピンド方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降温
する。この硬化時ピンアニール処理により、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、反強磁性薄膜層とピンド層との間
に交換結合が生じる。
【００５１】同様にして、２層目の絶縁層を形成する際
に、室温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、そ
の約２５０℃を約１時間保持することによって、２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
界をピンド方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降
温する。これにより、より強固なかつ雰囲気温度が高温
となってもピンド方向をより安定に保持できる交換結合
が生じる。
【００５２】さらに、この処理に続いて又は全てのウエ
ハ段階の処理が終了した後に、約３ＫＯｅの磁界をピン
ド方向に印加しつつ室温から約２５０℃まで約１時間か
けて昇温し、その約２５０℃を約１時間保持し、さらに
室温まで約３時間かけて降温する。これにより、２回の
硬化時ピンアニール処理及び１回の専用ピンアニール処
理の計３回のピンアニール処理が行われるため、さらに
強固なかつ雰囲気温度が高温となってもピンド方向をさ
らに安定に保持できる交換結合が生じる。なお、この専
用ピンアニール処理における温度は、反強磁性材料のブ
ロッキング温度を０〜５０℃下回った温度であってもよ
い。その場合でも、交換結合を強化する効果を得ること
ができる。温度がより低ければ、磁気ヘッドの他の構成
部分への熱によるダメージをその分低減させることがで
きる。
【００５３】本実施形態におけるピンド方向の回転角度
等の効果は、図３（Ａ）の実施形態の場合と同様であ
る。
【００５４】図３（Ｃ）の実施形態も、スピンバルブＭ
Ｒ素子及びインダクティブ素子を備えた複合型薄膜磁気
ヘッドを製造する場合である。本実施形態では、インダ
クティブ素子のコイル部分の絶縁層に関する１回の硬化
時ピンアニール処理を行い、その後、独立した別個の専
用ピンアニール処理を２回行うことにより計３回のピン
アニール処理を行っている。
【００５５】即ち、コイル部分の絶縁層を形成する際
に、室温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、そ
の約２５０℃を約１時間保持することによって、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
ド方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降温する。
この硬化時ピンアニール処理により、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、反強磁性薄膜層とピンド層との間に交換
結合が生じる。
【００５６】この処理に続いて又は全てのウエハ段階の
処理が終了した後に、約３ＫＯｅの磁界をピンド方向に
印加しつつ室温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温
し、その約２５０℃を約１時間保持し、さらに室温まで
約３時間かけて降温する。さらに、この処理に続いて又
は全てのウエハ段階の処理が終了した後に、同様の専用
ピンアニール処理を行う。これにより、１回の硬化時ピ
ンアニール処理及び２回の専用ピンアニール処理の計３
回のピンアニール処理が行われるため、さらに強固なか
つ雰囲気温度が高温となってもピンド方向をさらに安定
に保持できる交換結合が生じる。なお、この専用ピンア
ニール処理における温度は、反強磁性材料のブロッキン
グ温度を０〜５０℃下回った温度であってもよい。その
場合でも、交換結合を強化する効果を得ることができ
る。温度がより低ければ、磁気ヘッドの他の構成部分へ
の熱によるダメージをその分低減させることができる。
【００５７】本実施形態におけるピンド方向の回転角度
等の効果は、図３（Ａ）の実施形態の場合と同様であ
る。
【００５８】図３（Ｄ）の実施形態は、スピンバルブＭ
Ｒ素子を備えた薄膜磁気ヘッドを製造する場合である。
本実施形態では、３回の専用ピンアニール処理を行って
いる。
【００５９】即ち、スピンバルブ積層体を形成した後の
任意の段階で又は全てのウエハ段階の処理が終了した後
に、約３ＫＯｅの磁界をピンド方向に印加しつつ室温か
ら約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、その約２５０
℃を約１時間保持し、さらに室温まで約３時間かけて降
温する専用ピンアニール処理を３回行う。この専用ピン
アニール処理は連続して行ってもよいし、その間に他の
工程が行ってもよい、３回のピンアニール処理が行われ
るため、さらに強固なかつ雰囲気温度が高温となっても
ピンド方向をさらに安定に保持できる交換結合が生じ
る。なお、この専用ピンアニール処理における温度は、
反強磁性材料のブロッキング温度を０〜５０℃下回った
温度であってもよい。その場合でも、交換結合を強化す
る効果を得ることができる。温度がより低ければ、磁気
ヘッドの他の構成部分への熱によるダメージをその分低
減させることができる。
【００６０】本実施形態におけるピンド方向の回転角度
等の効果も、図３（Ａ）の実施形態の場合と同様であ
る。
【００６１】図３（Ｅ）の実施形態は、スピンバルブＭ
Ｒ素子を備えた薄膜磁気ヘッドを製造する場合である。
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。本実施形態では、この磁気異方
性付与工程を利用した直交化ピンアニール処理を２回行
い、専用ピンアニール処理を１回行うことにより計３回
のピンアニール処理を行っている。
【００６２】即ち、スピンバルブ積層体を形成した後、
フリー方向に約５００Ｏｅの磁界を印加した状態で、室
温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、その約２
５０℃を約１時間保持することによって、フリー層に磁
気異方性を与える。次いで、約３ＫＯｅの磁界をピンド
方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降温する。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、反強磁性薄膜層とピンド層との間に交換結合が生
じる。
【００６３】同様にして、フリー方向に約５００Ｏｅの
磁界を印加した状態で、室温から約２５０℃まで約１時
間かけて昇温し、その約２５０℃を約１時間保持するこ
とによって、フリー層に磁気異方性を与える。次いで、
約３ＫＯｅの磁界をピンド方向に印加しつつ室温まで約
３時間かけて降温する。これにより、２回の直交化ピン
アニール処理が行われるため、より強固なかつ雰囲気温
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
交換結合が生じる。
【００６４】さらに、この処理に続いて又は全てのウエ
ハ段階の処理が終了した後に、約３ＫＯｅの磁界をピン
ド方向に印加しつつ室温から約２５０℃まで約１時間か
けて昇温し、その約２５０℃を約１時間保持し、さらに
室温まで約３時間かけて降温する。これにより、２回の
直交化ピンアニール処理及び１回の専用ピンアニール処
理の計３回のピンアニール処理が行われるため、さらに
強固なかつ雰囲気温度が高温となってもピンド方向をさ
らに安定に保持できる交換結合が生じる。なお、この専
用ピンアニール処理における温度は、反強磁性材料のブ
ロッキング温度を０〜５０℃下回った温度であってもよ
い。その場合でも、交換結合を強化する効果を得ること
ができる。温度がより低ければ、磁気ヘッドの他の構成
部分への熱によるダメージをその分低減させることがで
きる。
【００６５】本実施形態におけるピンド方向の回転角度
等の効果は、図３（Ａ）の実施形態の場合と同様であ
る。
【００６６】図３（Ｆ）の実施形態も、スピンバルブＭ
Ｒ素子を備えた薄膜磁気ヘッドを製造する場合である。
本実施形態では、１回の直交化ピンアニール処理を行
い、その後、２回の専用ピンアニール処理を行うことに
より計３回のピンアニール処理を行っている。
【００６７】即ち、スピンバルブ積層体を形成した後、
フリー方向に約５００Ｏｅの磁界を印加した状態で、室
温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、その約２
５０℃を約１時間保持することによって、フリー層に磁
気異方性を与える。次いで、約３ＫＯｅの磁界をピンド
方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降温する。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、反強磁性薄膜層とピンド層との間に交換結合が生
じる。
【００６８】この直交化ピンアニール処理に続いて又は
全てのウエハ段階の処理が終了した後に、約３ＫＯｅの
磁界をピンド方向に印加しつつ室温から約２５０℃まで
約１時間かけて昇温し、その約２５０℃を約１時間保持
し、さらに室温まで約３時間かけて降温する。さらに、
この処理に続いて又は全てのウエハ段階の処理が終了し
た後に、同様の専用ピンアニール処理を行う。これによ
り、１回の直交化ピンアニール処理及び２回の専用ピン
アニール処理の計３回のピンアニール処理が行われるた
め、さらに強固なかつ雰囲気温度が高温となってもピン
ド方向をさらに安定に保持できる交換結合が生じる。な
お、この専用ピンアニール処理における温度は、反強磁
性材料のブロッキング温度を０〜５０℃下回った温度で
あってもよい。その場合でも、交換結合を強化する効果
を得ることができる。温度がより低ければ、磁気ヘッド
の他の構成部分への熱によるダメージをその分低減させ
ることができる。
【００６９】本実施形態におけるピンド方向の回転角度
等の効果は、図３（Ａ）の実施形態の場合と同様であ
る。
【００７０】図３（Ｇ）の実施形態は、スピンバルブＭ
Ｒ素子及びインダクティブ素子を備えた複合型薄膜磁気
ヘッドを製造する場合である。本実施形態では、１回の
直交化ピンアニール処理を行い、その後、インダクティ
ブ素子のコイル部分の絶縁層に関する２回の硬化時ピン
アニール処理を行うことにより計３回のピンアニール処
理を行っている。
【００７１】即ち、スピンバルブ積層体を形成した後、
フリー方向に約５００Ｏｅの磁界を印加した状態で、室
温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、その約２
５０℃を約１時間保持することによって、フリー層に磁
気異方性を与える。次いで、約３ＫＯｅの磁界をピンド
方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降温する。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、反強磁性薄膜層とピンド層との間に交換結合が生
じる。
【００７２】次いで、コイル部分の１層目の絶縁層を形
成する際に、室温から約２５０℃まで約１時間かけて昇
温し、その約２５０℃を約１時間保持することによっ
て、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に印加しつつ室温まで約３時間かけ
て降温する。これにより、より強固なかつ雰囲気温度が
高温となってもピンド方向をより安定に保持できる交換
結合が生じる。
【００７３】同様にして、２層目の絶縁層を形成する際
に、室温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、そ
の約２５０℃を約１時間保持することによって、２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
界をピンド方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降
温する。これにより、１回の直交化ピンアニール処理及
び２回の硬化時ピンアニール処理の計３回のピンアニー
ル処理が行われるため、さらに強固なかつ雰囲気温度が
高温となってもピンド方向をさらに安定に保持できる交
換結合が生じる。
【００７４】本実施形態におけるピンド方向の回転角度
等の効果は、図３（Ａ）の実施形態の場合と同様であ
る。
【００７５】図３（Ｈ）の実施形態は、スピンバルブＭ
Ｒ素子及びインダクティブ素子を備えた複合型薄膜磁気
ヘッドを製造する場合である。本実施形態では、１回の
直交化ピンアニール処理を行い、その後、インダクティ
ブ素子のコイル部分の絶縁層に関する１回の硬化時ピン
アニール処理を行い、さらに１回の専用ピンアニールを
行うことにより計３回のピンアニール処理を行ってい
る。
【００７６】即ち、スピンバルブ積層体を形成した後、
フリー方向に約５００Ｏｅの磁界を印加した状態で、室
温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、その約２
５０℃を約１時間保持することによって、フリー層に磁
気異方性を与える。次いで、約３ＫＯｅの磁界をピンド
方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降温する。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、反強磁性薄膜層とピンド層との間に交換結合が生
じる。
【００７７】次いで、コイル部分の絶縁層を形成する際
に、室温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、そ
の約２５０℃を約１時間保持することによって、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
ド方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降温する。
これにより、より強固なかつ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交換結合が生じ
る。
【００７８】この硬化時ピンアニール処理に続いて又は
全てのウエハ段階の処理が終了した後に、約３ＫＯｅの
磁界をピンド方向に印加しつつ室温から約２５０℃まで
約１時間かけて昇温し、その約２５０℃を約１時間保持
し、さらに室温まで約３時間かけて降温する。これによ
り、１回の直交化ピンアニール処理、１回の硬化時ピン
アニール処理及び１回の専用ピンアニール処理の計３回
のピンアニール処理が行われるため、さらに強固なかつ
雰囲気温度が高温となってもピンド方向をさらに安定に
保持できる交換結合が生じる。なお、専用ピンアニール
処理における温度は、反強磁性材料のブロッキング温度
を０〜５０℃下回った温度であってもよい。その場合で
も、交換結合を強化する効果を得ることができる。温度
がより低ければ、磁気ヘッドの他の構成部分への熱によ
るダメージをその分低減させることができる。
【００７９】本実施形態におけるピンド方向の回転角度
等の効果は、図３（Ａ）の実施形態の場合と同様であ
る。
【００８０】図６及び図７は、以上述べた３回のピンア
ニール処理によって得られる耐熱性の実験結果を説明す
るものである。図６はスピンバルブ積層体のべた膜を用
いピンド方向の回転角度について、従来の１回のピンア
ニール処理を行った場合と本発明により３回のピンアニ
ール処理を行った場合とを比較している。また、図７は
実際のＭＲ素子を用いその出力劣化について、従来の１
回のピンアニール処理を行った場合と本発明により３回
のピンアニール処理を行った場合とを比較している。今
回の実験に用いたサンプルとしては、フリー層がＮｉＦ
ｅ（９０Å）及びＣｏ（１０Å）／非磁性金属層がＣｕ
（２５Å）／ピンド層がＣｏ（２０Å）／反強磁性薄膜
層がＲｕＲｈＭｎ（１００Å）の膜構成を用いている
が、他の膜構成であっても同様の傾向を有する結果を得
ることができる。雰囲気温度は１２５℃とした。べた膜
を用いたピンド方向の回転角度は、ハードマグネットか
らの磁界を模擬するべく、ピンアニール処理後のピンド
方向と直交する方向に１９０Ｏｅの磁界を印加して測定
を行っている。本発明のように３回のピンアニール処理
を行うことによって、雰囲気温度が高温（１２５℃）と
なっても、ピンド方向をより安定に保持できることが分
かる。さらに、ピンド方向が安定化することにより、高
温（１２５℃）使用時における出力劣化が非常に少ない
ことも分かる。
【００８１】図４は、本発明のさらに他の種々の実施形
態における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。
【００８２】同図（Ａ）の実施形態は、スピンバルブＭ
Ｒ素子及びインダクティブ素子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３段のコイル部分の１層
目、２層目、３層目及び４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硬化時ピンアニール
処理を４回行っている。
【００８３】即ち、１層目の絶縁層を形成する際に、室
温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、その約２
５０℃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
つつ室温まで約３時間かけて降温する。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
性薄膜層とピンド層との間に交換結合が生じる。
【００８４】同様にして、２層目の絶縁層を形成する際
に、室温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、そ
の約２５０℃を約１時間保持することによって、２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
界をピンド方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降
温する。さらに、３層目及び４層目の絶縁層を形成する
際に、同様のピンアニール処理を行う。これにより、４
回の硬化時ピンアニール処理が行われるため、著しく強
固なかつ雰囲気温度が高温となってもピンド方向を著し
く安定に保持できる交換結合が生じる。
【００８５】本実施形態のごとく処理を行ったスピンバ
ルブ積層体に対して、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、ピンド方向の回転角度
は１°であった。従来技術のように、ピンアニール処理
を１回のみ行ったスピンバルブ積層体に対して同じ条件
を与えた場合、先に述べたように、ピンド方向の回転角
度は１３°であった。従って、４回の硬化時ピンアニー
ル処理を行うことにより、スピンバルブ積層体のピンド
方向は、雰囲気温度の高温への変化に対して非常に安定
化することとなる。
【００８６】図４（Ｂ）の実施形態も、スピンバルブＭ
Ｒ素子及びインダクティブ素子を備えた複合型薄膜磁気
ヘッドを製造する場合である。本実施形態では、インダ
クティブ素子のコイル部分の１層目、２層目及び３層目
の絶縁層に関する３回の硬化時ピンアニール処理を行
い、その後、独立した別個の１回の専用ピンアニール処
理を行うことにより計４回のピンアニール処理を行って
いる。
【００８７】即ち、コイル部分の１層目の絶縁層を形成
する際に、室温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温
し、その約２５０℃を約１時間保持することによって、
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
をピンド方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降温
する。この硬化時ピンアニール処理により、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、反強磁性薄膜層とピンド層との間
に交換結合が生じる。
【００８８】同様にして、２層目の絶縁層を形成する際
に、室温から約２５０℃まで約１時間かけて昇温し、そ
の約２５０℃を約１時間保持することによって、２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
界をピンド方向に印加しつつ室温まで約３時間かけて降
温する。同様の硬化時ピンアニール処理を３層目の絶縁
層を形成する際に行う。これにより、さらに強固なかつ
雰囲気温度が高温となってもピンド方向をさらに安定に
保持できる交換結合が生じる。
【００８９】さらに、この処理に続いて又は全てのウエ
ハ段階の処理が終了した後に、約３ＫＯｅの磁界をピン
ド方向に印加しつつ室温から約２５０℃まで約１時間か
けて昇温し、その約２５０℃を約１時間保持し、さらに
室温まで約３時間かけて降温する。これにより、３回の
硬化時ピンアニール処理及び１回の専用ピンアニール処
理の計４回のピンアニール処理が行われるため、非常に
強固なかつ雰囲気温度が高温となってもピンド方向を著
しく安定に保持できる交換結合が生じる。なお、専用ピ
ンアニール処理における温度は、反強磁性材料のブロッ
キング温度を０〜５０℃下回った温度であってもよい。
その場合でも、交換結合を強化する効果を得ることがで
きる。温度がより低ければ、磁気ヘッドの他の構成部分
への熱によるダメージをその分低減させることができ
る。
【００９０】本実施形態におけるピンド方向の回転角度
等の効果は、図４（Ａ）の実施形態の場合と同様であ
る。
【００９１】上述した種々の実施形態における硬化時ピ
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は、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。
【００９２】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。
【００９３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ウエハ段階において、ピンアニール処理を複数回
行うことにより、より強固な交換結合を得ることがで
き、雰囲気温度が高温となっても、ピンド方向をより安
定に保持できるスピンバルブＭＲ素子を提供することが
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
止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スピンバルブ積層体の基本構造を示す断面図で
ある。
【図２】本発明の種々の実施形態におけるアニール処理
工程を示す図である。
【図３】本発明の他の種々の実施形態におけるアニール
処理工程を示す図である。
【図４】本発明のさらに他の種々の実施形態におけるア
ニール処理工程を示す図である。
【図５】ピンド方向の回転角度の求め方を説明する図で
ある。
【図６】図３の種々の実施形態によるアニール処理によ
って得られる耐熱性について説明する図である。
【図７】図３の種々の実施形態によるアニール処理によ
って得られる耐熱性について説明する図である。
【符号の説明】
１０、１２ 強磁性薄膜層 １１ 非磁性金属層 １３ 反強磁性薄膜層

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スピンバルブ磁気抵抗素子を備えた薄膜
    磁気ヘッドの製造方法であって、該スピンバルブ磁気抵
    抗素子にピンド方向を付与する熱処理をウエハ段階にお
    いて複数回行うようにした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】 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を形成した後、前記第２
    の強磁性層と前記反強磁性層との交換結合を強化させる
    ように該スピンバルブ磁気抵抗素子に所定方向の磁界を
    印加した状態で熱処理を行う薄膜磁気ヘッドの製造方法
    であって、前記所定方向の磁界を印加した状態での熱処
    理を、ウエハ段階において複数回行うようにしたことを
    特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
  3. 【請求項３】 前記所定方向の磁界を印加した状態での
    熱処理が、他の工程とは独立した専用の磁界中熱処理工
    程で行われることを特徴とする請求項２に記載の製造方
    法。
  4. 【請求項４】 前記所定方向の磁界を印加した状態での
    熱処理が、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２に記載の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記所定方向の磁界を印加した状態での
    熱処理が、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２に記載の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記専用の磁界中熱処理工程が、ピンド
    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室温まで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３又は５に記載の製造方
    法。
  7. 【請求項７】 前記他の熱処理工程が、前記第１の強磁
    性層の磁気異方性付与工程であることを特徴とする請求
    項４又は５に記載の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記磁気異方性付与工程が、異方性を付
    与すべき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する処理を含んでおり、前記所定方
    向の磁界を印加した状態での熱処理が、ピンド方向に磁
    界を印加した状態で前記保持している温度から室温まで
    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に記載の製造方法。
  9. 【請求項９】 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４又は５に記載の
    製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記レジスト膜の硬化工程が、所定の
    温度まで昇温して該温度を保持する処理を含んでおり、
    前記所定方向の磁界を印加した状態での熱処理が、ピン
    ド方向に磁界を印加した状態で前記保持している温度か
    ら室温まで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９に記載の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7150092B2 (en) * 1999-01-27 2006-12-19 Alps Electric Co., Ltd. Method for manufacturing spin valve

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6469878B1 (en) 1999-02-11 2002-10-22 Seagate Technology Llc Data head and method using a single antiferromagnetic material to pin multiple magnetic layers with differing orientation
JP2001076323A (ja) * 1999-09-06 2001-03-23 Tdk Corp スピンバルブ磁気抵抗効果素子の製造方法及び該素子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法
US6522507B1 (en) * 2000-05-12 2003-02-18 Headway Technologies, Inc. Single top spin valve heads for ultra-high recording density
US6954910B2 (en) * 2002-01-31 2005-10-11 Cadence Design Systems, Inc. Method and apparatus for producing a circuit description of a design
US7473656B2 (en) * 2003-10-23 2009-01-06 International Business Machines Corporation Method for fast and local anneal of anti-ferromagnetic (AF) exchange-biased magnetic stacks
USD533008S1 (en) 2004-08-27 2006-12-05 Asc Industries, Inc. Portable barbecue grill
US20070011718A1 (en) * 2005-07-08 2007-01-11 Nee Patrick W Jr Efficient customized media creation through pre-encoding of common elements
US7461447B2 (en) * 2006-05-05 2008-12-09 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method of fabrication of magnetic head having annealed embedded read sensor
JP2008071379A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Fujitsu Ltd 磁気ヘッド素子の製造方法
US8227023B1 (en) * 2009-05-27 2012-07-24 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for fabricating magnetic transducers with improved pinning
US8336194B2 (en) * 2009-11-03 2012-12-25 Western Digital (Fremont), Llc Method of fabricating a tunneling magnetoresistive (TMR) reader
US8760819B1 (en) 2010-12-23 2014-06-24 Western Digital (Fremont), Llc Magnetic recording sensor with sputtered antiferromagnetic coupling trilayer between plated ferromagnetic shields
US8797692B1 (en) 2012-09-07 2014-08-05 Western Digital (Fremont), Llc Magnetic recording sensor with AFM exchange coupled shield stabilization
CN102943153B (zh) * 2012-11-30 2013-11-13 中国船舶重工集团公司第七一○研究所 一种自旋阀磁阻元件的热磁处理装置及方法
US9064534B1 (en) 2012-11-30 2015-06-23 Western Digital (Fremont), Llc Process for providing a magnetic recording transducer with enhanced pinning layer stability
US8780505B1 (en) 2013-03-12 2014-07-15 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for providing a read transducer having an improved composite magnetic shield
US9013836B1 (en) 2013-04-02 2015-04-21 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for providing an antiferromagnetically coupled return pole
US9431047B1 (en) 2013-05-01 2016-08-30 Western Digital (Fremont), Llc Method for providing an improved AFM reader shield
US9361913B1 (en) 2013-06-03 2016-06-07 Western Digital (Fremont), Llc Recording read heads with a multi-layer AFM layer methods and apparatuses
US9287494B1 (en) 2013-06-28 2016-03-15 Western Digital (Fremont), Llc Magnetic tunnel junction (MTJ) with a magnesium oxide tunnel barrier
US9147408B1 (en) 2013-12-19 2015-09-29 Western Digital (Fremont), Llc Heated AFM layer deposition and cooling process for TMR magnetic recording sensor with high pinning field
US10074387B1 (en) 2014-12-21 2018-09-11 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for providing a read transducer having symmetric antiferromagnetically coupled shields

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
EP0768641A1 (en) * 1995-10-09 1997-04-16 TDK Corporation Manufacturing method of magnetic head apparatus with spin valve effect magnetoresistive head
US5867351A (en) * 1997-07-25 1999-02-02 International Business Machines Corporation Spin valve read head with low moment, high coercivity pinning layer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7150092B2 (en) * 1999-01-27 2006-12-19 Alps Electric Co., Ltd. Method for manufacturing spin valve

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