JP2005056538A - 薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＭＲ素子に含まれる反強磁性層にブロッキング温度が低い材料を用いた場合でも、交換結合磁界の方向が乱されるのを防ぐことが可能な薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供すること。
【解決手段】 下部シールド層を形成する（Ｓ１０１）。その後、ＭＲ素子を形成し（Ｓ１０３）、ピンアニール処理を実施する（Ｓ１０５）。このピンアニール処理により、反強磁性層とピンド層との間に交換結合が付与されることとなる。その後、磁区制御層及び電極層を形成し（Ｓ１０７）、上部シールド層を形成する（Ｓ１０９）。その後、磁区制御層を縦バイアス磁界が得られる方向に着磁する（Ｓ１１１）。その後、記録ヘッド部を形成する（Ｓ１１３）。その後、薄膜磁気ヘッドが行列状に複数配列されて形成されている基台を、複数の薄膜磁気ヘッドが一体的に配列された複数のバーに切断する（Ｓ１１５）。
【選択図】 図４

Description

本発明は、薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。

近年、ハードディスク装置（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膜を利用した磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magneto Resistive）素子と称する）を備えた薄膜磁気ヘッドが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。スピンバルブ膜は、２つの強磁性層を非磁性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結合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。交換結合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。

薄膜磁気ヘッドの信頼性を向上させるためには、反強磁性層とピンド層との交換結合力が十分高いことが必要とされる。このため、反強磁性層の材料として、非常に強い交換結合力が得られるＰｔＭｎ合金（例えば、特許文献３参照）、ＮｉＭｎ合金（例えば、特許文献４、特許文献５参照）を用いることが知られている。

ところで、薄膜磁気ヘッドにおいては、より高密度に情報が記録された磁気記録媒体からの読み出しが求められており、このためには薄膜磁気ヘッドにおいてスピンバルブ膜を挟む位置に配置される一対の磁気シールド層間のギャップを狭くする、いわゆる狭ギャップ化が必要となる。磁気シールド層間に配置される層の内、絶縁層を現状以上に薄膜化することは難しく、スピンバルブ膜の厚みを薄くすることが必要となる。そして、スピンバルブ膜を薄くするにはスピンバルブ膜において他の層に比して膜厚が大きい、反強磁性層の膜厚を薄くすることが効果的である。

しかしながら、反強磁性層の材料にＰｔＭｎ合金やＮｉＭｎ合金を用いる場合、これらのＰｔＭｎ合金やＮｉＭｎ合金は規則合金（反強磁性的な特性を発現するために、規則正しい原子配列が必要とされる材料）であり、十分な交換結合及び耐熱性を得るためには、１０ｎｍ以上の膜厚が必要であり、狭ギャップ化の要求に応えることができない。そこで、反強磁性層の材料として、１０ｎｍ以下の薄い膜厚でも、十分な交換結合力を得ることができるＩｒＭｎ合金（例えば、特許文献６、特許文献７参照）、ＲｕＲｈＭｎ合金（例えば、特許文献８参照）等を用いることが知られている。
特公平８−２１１６６号公報 特開平６−２３６５２７号公報 特開平９−１４７３２５号公報 特開平９−６３０２１号公報 特開平９−５０６１１号公報 特開平６−７６２４７号公報 特開平９−１４８１３２号公報 特開平１０−２４２５４４号公報

しかしながら、ＩｒＭｎ合金やＲｕＲｈＭｎ合金は、ブロッキング温度がＰｔＭｎ合金（３８０℃程度）に比べて低く、熱安定性が十分ではないという問題点を含んでする。例えば、反強磁性層の材料としてＩｒＭｎ合金を用いた場合には、２５０℃程度の温度雰囲気で交換結合力が著しく劣化してしまう。

薄膜磁気ヘッドの製造プロセスにおいては、通常、記録ヘッド部の製造プロセス中に２００〜３００℃の熱処理（レジストの熱硬化工程等）が実施される。このとき、ＭＲ素子の両側には、フリー層に縦バイアス磁界を印加して磁区制御するための磁区制御層が既に着磁されて設けられており、ピンド層が受ける交換結合磁界の方向とは垂直方向に縦バイアス磁界が印加された状態で、上記熱処理が実施されることとなる。また、フリー層にセンス電流を供給するための電極層（例えば、Ａｕからなる）を形成する工程においても、電極層のエレクトロマイグレーションを防止するために、当該電極層を大気中で熱処理（２５０〜３００℃）することもある。

したがって、磁区制御層が形成されて着磁された状態で、ブロッキング温度近傍あるいはそれ以上の温度での熱処理が行われると、ピンド層と反強磁性層との交換結合力が著しく劣化した状態となって、磁区制御層からの縦バイアス磁界の影響を受けて、ピンド層が受ける交換結合磁界の方向が傾いてしまう。このように、ピンド層が受ける交換結合磁界の方向が乱されると、薄膜磁気ヘッドの出力の劣化や出力波形の対称性の劣化等を引き起こすこととなる。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、ＭＲ素子に含まれる反強磁性層にブロッキング温度が低い材料を用いた場合でも、交換結合磁界の方向が乱されるのを防ぐことが可能な薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法は、反強磁性層と、反強磁性層と交換結合して磁化の向きが固定される強磁性層と、外部磁化に応じて磁化の向きが変化するフリー層と、強磁性層とフリー層との間に設けられた非磁性層とを含む磁気抵抗効果素子と、フリー層に縦バイアス磁界を印加して磁区制御するための磁区制御層と、磁気抵抗効果素子を挟んで対向するように配置され、当該磁気抵抗効果素子をシールドする第１および第２のシールド層と、を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、第１のシールド層を形成する工程と、第１のシールド層を形成する工程の後に実施され、磁気抵抗効果素子を形成する工程と、強磁性層を所定方向に磁化するように当該強磁性層と反強磁性層との間に交換結合を付与する熱処理工程と、磁気抵抗効果素子をトラック幅方向で挟むように磁区制御層を形成する工程と、磁区制御層を形成する工程の後に実施され、第２のシールド層を形成する工程と、第２のシールド層を形成する工程の後に実施され、磁区制御層を縦バイアス磁界が得られる方向に着磁する工程と、を備える。

本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、特に、第２のシールド層を形成した後に、縦バイアス磁界が得られる方向に磁区制御層が着磁されることとなる。このため、磁区制御層からの縦バイアス磁界が第１及び第２のシールド層により弱められ、磁気抵抗効果素子への影響が小さくなる。この結果、磁区制御層が形成されて着磁された状態で、ブロッキング温度近傍あるいはそれ以上の温度での熱処理が行われたとしても、強磁性層が受ける交換結合磁界の方向が乱されるのを防ぐことができ、薄膜磁気ヘッドの高再生出力化を図ることができる。

また、記録ヘッド部を形成する工程を更に備えており、磁区制御層を着磁する工程は、記録ヘッド部を形成する工程の前に実施されることが好ましい。

また、薄膜磁気ヘッドは、ウエハ上に行列状に複数配列されて形成されており、当該ウエハを複数の薄膜磁気ヘッドが一体的に配列された複数のバーに切断する工程を更に備えており、磁区制御層を着磁する工程は、ウエハを切断する工程の前に実施されることが好ましい。

本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法は、反強磁性層と、反強磁性層と交換結合して磁化の向きが固定される強磁性層と、外部磁化に応じて磁化の向きが変化するフリー層と、強磁性層とフリー層との間に設けられた非磁性層とを含む磁気抵抗効果素子と、フリー層に縦バイアス磁界を印加して磁区制御するための磁区制御層と、磁気抵抗効果素子を挟んで対向するように配置され、当該磁気抵抗効果素子をシールドする第１および第２のシールド層と、を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、第１のシールド層を形成する工程と、第１のシールド層を形成する工程の後に実施され、磁気抵抗効果素子を形成する工程と、強磁性層を所定方向に磁化するように当該強磁性層と反強磁性層との間に交換結合を付与する熱処理工程と、磁気抵抗効果素子をトラック幅方向で挟むように磁区制御層を形成する工程と、磁区制御層を、反強磁性層との間の交換結合により強磁性層が受ける磁界と同じ方向の磁界が得られる方向に着磁する工程と、磁区制御層を着磁する工程の後に実施され、第２のシールド層を形成する工程と、第２のシールド層を形成する工程の後に実施され、磁区制御層を縦バイアス磁界が得られる方向に再着磁する工程と、を備える。

本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、強磁性層と反強磁性層との間に交換結合が付与され、また、反強磁性層との間の交換結合により強磁性層が受ける磁界（交換結合磁界）と同じ方向の磁界が得られる方向に磁区制御層が着磁されることとなる。このため、磁区制御層からの磁界と強磁性層が受ける交換結合磁界とは同じ向きとなり、ブロッキング温度近傍あるいはそれ以上の温度での熱処理が行われたとしても、強磁性層が受ける交換結合磁界の方向が乱されるのを防ぐことができ、薄膜磁気ヘッドの高再生出力化を図ることができる。

また、本発明では、第２のシールド層を形成した後に、縦バイアス磁界が得られる方向に磁区制御層が再着磁されることとなる。このため、磁区制御層からの縦バイアス磁界が第１及び第２のシールド層により弱められ、磁気抵抗効果素子への影響が小さくなる。この結果、磁区制御層が形成されて着磁された状態で、ブロッキング温度近傍あるいはそれ以上の温度での熱処理が行われたとしても、強磁性層が受ける交換結合磁界の方向が乱されるのを防ぐことができる。

また、記録ヘッド部を形成する工程を更に備えており、磁区制御層を再着磁する工程は、記録ヘッド部を形成する工程の前に実施されることが好ましい。

また、薄膜磁気ヘッドは、ウエハ上に行列状に複数配列されて形成されており、当該ウエハを複数の薄膜磁気ヘッドが一体的に配列された複数のバーに切断する工程を更に備えており、磁区制御層を再着磁する工程は、ウエハを切断する工程の前に実施されることが好ましい。

また、反強磁性層は、ＩｒＭｎ合金からなることが好ましい。

本発明によれば、ＭＲ素子に含まれる反強磁性層にブロッキング温度が低い材料を用いた場合でも、交換結合磁界の方向が乱されるのを防ぎ、高再生出力化を図ることが可能な薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成について説明する。図１は、本実施形態に係る薄膜磁気ヘッド１が基台上に複数形成された状態を示す図である。図１（ａ）は、薄膜磁気ヘッド１が、アルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）等からなる一枚の基台２（ウエハ）上に形成された状態を示し、図１（ｂ）は、該基台２を切断して、薄膜磁気ヘッド１が列状に配置された複数本の磁気ヘッドバー（以下、バーという）３を作製した状態を示している。

図２は、図１（ｂ）に示すバー３の薄膜磁気ヘッド１における媒体対向面Ｓに対して垂直な方向の概略断面図である。図２において、薄膜磁気ヘッド１は、基台２上に、再生用のＭＲ素子１０を有する再生ヘッド部１１と、書込用の誘導型の電磁変換素子としての記録ヘッド部１２とを積層した複合型薄膜磁気ヘッドとなっている。媒体対向面Ｓは、ハードディスクの記録面に対向する面であり、一般にエアベアリング面（ＡＢＳ：Air Bearing Surface）と称される。なお、「上」及び「下」なる語は図２及び図３の上下に従う。

基台２は、アルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）等からなる基板２２上に、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の絶縁材料からなる下地層２１が形成されることにより構成されている。下地層２１の上には、下部シールド層２３（第１のシールド層）が形成されている。下部シールド層２３は、ＮｉＦｅ、センダスト、ＣｏＦｅ、ＦｅＣｏＮｉ等の軟磁性体を材料としている。下部シールド層２３上には、下部ギャップ層２４が形成されている。下部ギャップ層２４は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、ＳｉＯ₂等の非磁性の絶縁体を材料としている。

下部ギャップ層２４の上には、ＭＲ素子１０が形成されている。そして、ＭＲ素子１０及び下部ギャップ層２４の上には、上部ギャップ層２５が形成されている。上部ギャップ層２５は、下部ギャップ層２４と同じく、Ａｌ₂Ｏ₂、ＡｌＮ、ＳｉＯ₂等の非磁性の絶縁体を材料としている。上部ギャップ層２５の上には、上部シールド層２６（第２のシールド層）が形成されている。上部シールド層２６は、下部シールド層２３と同じく、ＮｉＦｅ、センダスト、ＣｏＦｅ、ＦｅＣｏＮｉ等の軟磁性体を材料としている。各シールド層２３，２６は軟磁性体材料からなるため、検出対象（磁気記録媒体）の磁化遷移領域からの漏洩磁束以外の漏洩磁束のＭＲ素子１０内部への導入を抑制する。

ＭＲ素子１０はＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）素子であって、図３に示されるように、反強磁性層３１、ピンド層（強磁性層）３３、非磁性層３５、フリー層３７を含んでいる。図３は、図１（ｂ）に示すバーの薄膜磁気ヘッドにおける媒体対向面に対して平行な方向の概略断面図である。

ＭＲ素子１０は、下部ギャップ層２４上に、反強磁性層３１、ピンド層３３、非磁性層３５、フリー層３７を薄膜で順次積層成膜、パターンニング（イオンミリング、ＲＩＥ等の手法が利用可能である）することにより構成される。反強磁性層３１とピンド層３３の界面では交換結合が生じ、これによりピンド層３３が受ける磁界（交換結合磁界）の向きが一定の方向（トラック幅方向と直交する方向）に固定される。一方、フリー層３７は磁気記録媒体からの漏洩磁界、すなわち、外部磁界に応じて磁化の向きが変化する。

反強磁性層３１は、ＩｒＭｎ合金を材料とし、下部ギャップ層２４上に成膜される。反強磁性層３１の厚みは４〜６ｎｍに設定される。ＩｒＭｎ合金は、面心立方（ＦＣＣ：face centered cubic）構造を主として含む反強磁性不規則合金である。ピンド層３３は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＣｏＮｉ等の強磁性体を材料とし、反強磁性層３１上に成膜される。ピンド層３３の厚みは０．５〜５．０ｎｍに設定される。非磁性層３５は、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇ等の非磁性体を材料とし、ピンド層３３上に成膜される。非磁性層３５の厚みは０．１〜４．０ｎｍに設定される。フリー層３７は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＣｏＮｉ等の強磁性体を材料とし、非磁性層３５上に成膜される。フリー層３７の厚みは０．５〜５．０ｎｍに設定される。

そして、ＭＲ素子１０をトラック幅方向で挟むように、フリー層３７に縦バイアス磁界を印加する磁区制御層３９が形成されている。フリー層３７の磁化の向きは、磁区制御層３９からの縦バイアス磁界によりトラック幅方向と平行な方向となっており、ピンド層３３の磁化の向きと直交する方向である。この磁区制御層３９は、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＰｔ、ＣｏＴａ等の高保磁力を有する硬磁性体を材料として、ＭＲ素子１０の両脇に下地層４１を介して設けられる。下地層４１は、ＴｉＷ、Ｔａ、ＣｒＴｉ等の金属材料からなり、ＭＲ素子１０の側部及び下部ギャップ層２４上に成膜される。磁区制御層３９上には保護層４３が成膜されており、この保護層４３はＴａ、Ａｌ₂Ｏ₃等からなる。

また、フリー層３７の両側には、フリー層３７と重なるように互いに離間して電極層４５が形成されている。電極層４５は、フリー層３７に電流（センス電流）を供給する。この電極層４５は、Ａｕ、Ａｇ等の導電性材料からなる。電極層４５上には保護層４７が成膜されており、この保護層４７はＴａ、Ａｌ₂Ｏ₃等からなる。一方の電極層４５から供給された電子は、フリー層３７を介して、他方の電極層４５に伝達される。なお、電流は電子とは逆方向に流れることとなる。

上部ギャップ層２５は、保護層４７及びＭＲ素子１０上に形成された保護層４９の上に形成されており、更に、上部ギャップ層２５の上には、上部シールド層２６が形成されている。

再び、図２を参照する。記録ヘッド部１２は、いわゆる面内記録方式を採用しており、下部磁極１３と、ＭＲ素子１０との間に下部磁極１３を挟むとともに下部磁極１３に磁気的に連結された上部磁極１４と、一部が下部磁極１３と上部磁極１４との間に位置する薄膜コイル１５とを主として備えている。

上部磁極１４は、媒体対向面Ｓ側に位置する磁極部分層１４ａと、これに接続されると共に薄膜コイル１５の上方を迂回するヨーク部分層１４ｂとから構成されている。なお、磁極部分層１４ａとヨーク部分層１４ｂとは一体であってもよい。上部磁極１４上には、オーバーコート層１６が形成されている。

また同様に、再生ヘッド部１１及び記録ヘッド部１２に関しても、導電材料からなる２つの導電部（図示せず）が電気的に接続されており、導電部の上端において、それぞれ再生用電極パッド、記録用電極パッドに接続されている。

上述の「軟磁性」及び「硬磁性」なる語は保持力の大きさを示す規定であるが、全体として「軟磁性」及び「硬磁性」の機能を奏するものであれば、たとえば、微視的或いは特定領域において規定外の材料或いは構造を有するものであってもよい。たとえば、異なる磁気特性の材料を磁気的に交換結合させたものや一部分に非磁性体が含まれるものでもあっても、全体として軟磁性及び硬磁性の機能を奏するものであればよい。

ここで、薄膜磁気ヘッド１の機能について説明する。フリー層３７は、磁区制御層３９からの縦バイアス磁界によって、トラック幅方向に単磁区化されている。フリー層３７の磁化の向きは、磁化遷移領域からの漏洩磁束によって、すなわち磁化遷移領域がＮ極であるかＳ極であるかによって、変化する。ピンド層３３の磁化の向きは反強磁性層３１によって固定されているので、フリー層３７とピンド層３３の磁化方向間の余弦に対応する抵抗変化により、一対の電極層４５間における電子の伝達率（電流）が変化することとなる。この電流の変化を検出することで、磁気記録媒体の検出対象の磁化遷移領域からの漏洩磁束が検出される。なお、データの磁気記録についても若干の説明をしておく。磁気記録媒体の磁化遷移領域への書き込みは、記録ヘッド部からの漏洩磁束によって行われる。

次に、図４〜図７に基づいて、上述した構成の薄膜磁気ヘッド１の製造方法について説明する。図４〜図７は、本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明するためのフローチャートである。本実施形態における薄膜磁気ヘッド１の製造方法は、磁区制御層３９を着磁する工程等を除いて、一般的な製造方法とほぼ同様であり、主な工程のみについて説明する。

図４を参照して、薄膜磁気ヘッド１の製造方法の一例を説明する。

下部シールド層２３をスパッタリング法又はめっき法等により形成する（Ｓ１０１）。

その後、ＭＲ素子１０をスパッタリング法等により形成する（Ｓ１０３）。

その後、ピンアニール処理を実施し、反強磁性層３１とピンド層３３との間に交換結合を付与する（Ｓ１０５）。このピンアニール処理は、所定の磁界（例えば、８ｋＯｅ程度）をトラック幅方向と直交する方向に印加した状態で２５０〜３００℃の温度をかけ、所定時間（例えば、３時間程度）にわたって温度を保持かつ降下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、反強磁性層３１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３１とピンド層３３との間に交換結合が生じる。

その後、磁区制御層３９及び電極層４５をスパッタリング法等により形成する（Ｓ１０７）。このとき、電極層４５のエレクトロマイグレーションを防止するために、電極層４５を大気中で熱処理（２５０〜３００℃）する。

その後、上部シールド層２６をスパッタリング法又はめっき法等により形成する（Ｓ１０９）。

その後、磁区制御層３９を縦バイアス磁界が得られる方向に着磁する（Ｓ１１１）。磁区制御層３９の着磁は、室温で、所定の磁界（例えば、１２ｋＯｅ程度）をトラック幅方向に印加することによってなされる。

その後、記録ヘッド部１２を形成する（Ｓ１１３）。ここでは、薄膜コイル１５の一層目及び二層目の絶縁膜を形成する際のレジストの硬化させるために、２００〜３００℃の温度がかけられる。

その後、薄膜磁気ヘッド１が行列状に複数配列されて形成されている基台２を、複数の薄膜磁気ヘッド１が一体的に配列された複数のバー３に切断する（Ｓ１１５）。その後の製造工程は、従来の場合と全く同様である。

上述した製造方法においては、上部シールド層２６を形成した後で且つ記録ヘッド部１２を形成する前に、縦バイアス磁界が得られる方向に磁区制御層３９が着磁されることとなる。このため、磁区制御層３９からの縦バイアス磁界が下部シールド層２３及び上部シールド層２６により弱められ、ＭＲ素子１０への影響が小さくなる。この結果、磁区制御層３９が形成されて着磁された状態で、記録ヘッド部１２を形成する工程においてブロッキング温度近傍あるいはそれ以上の温度での熱処理が行われたとしても、ピンド層３３が受ける交換結合磁界の方向が乱されるのを防ぐことができる。

なお、上部シールド層２６を形成する前にかける温度は、ＩｒＭｎ合金のブロッキング温度より低い温度（例えば、２００℃）以下とすることが好ましい。

次に、図５を参照して、薄膜磁気ヘッド１の製造方法の別の一例を説明する。なお、図４に示された製造方法と同じ工程は、その説明を省略する。

本実施形態においては、図５に示されるように、記録ヘッド部１２を形成した後、磁区制御層３９を縦バイアス磁界が得られる方向に着磁する（Ｓ２０１）。磁区制御層３９の着磁は、室温で、所定の磁界（例えば、１２ｋＯｅ程度）をトラック幅方向に印加することによってなされる。

その後、薄膜磁気ヘッド１が行列状に複数配列されて形成されている基台２を、複数の薄膜磁気ヘッド１が一体的に配列された複数のバー３に切断する（Ｓ１１５）。その後の製造工程は、従来の場合と全く同様である。

上述した製造方法においては、上部シールド層２６を形成した後で且つ基台２をバー３に切断する前に、縦バイアス磁界が得られる方向に磁区制御層３９が着磁されることとなる。このため、ブロッキング温度近傍あるいはそれ以上の温度での熱処理（電極層４５のエレクトロマイグレーション防止のための熱処理、記録ヘッド部１２を形成する工程におけるレジストの熱硬化処理等）が行われた後に、磁区制御層３９が着磁されることなり、ピンド層３３が受ける交換結合磁界の方向が乱されるのを確実に防ぐことができる。

次に、図６を参照して、薄膜磁気ヘッド１の製造方法の別の一例を説明する。なお、図４に示された製造方法と同じ工程は、その説明を省略する。

本実施形態においては、図６に示されるように、磁区制御層３９を形成した後、当該磁区制御層３９を、反強磁性層３１との間の交換結合によりピンド層３３が受ける磁界と同じ方向の磁界が得られる方向に着磁する（Ｓ３０１）。この磁区制御層３９の着磁は、室温で、所定の磁界（例えば、１２ｋＯｅ程度）をトラック幅方向と直交する方向（ピンアニール処理にて印加される磁界の方向と同じ方向）に印加することによってなされる。

その後、上部シールド層２６を形成する（Ｓ１０９）。

その後、磁区制御層３９を縦バイアス磁界が得られる方向に再着磁する（Ｓ３０３）。磁区制御層３９の再着磁は、室温で、所定の磁界（例えば、１２ｋＯｅ程度）をトラック幅方向に印加することによってなされる。

その後、記録ヘッド部１２を形成し（Ｓ１１３）、薄膜磁気ヘッド１が行列状に複数配列されて形成されている基台２を、複数の薄膜磁気ヘッド１が一体的に配列された複数のバー３に切断する（Ｓ１１５）。その後の製造工程は、従来の場合と全く同様である。

上述した製造方法においては、反強磁性層３１とピンド層３３との間に交換結合が付与され、また、反強磁性層３１との間の交換結合によりピンド層３３が受ける磁界（交換結合磁界）と同じ方向の磁界が得られる方向に磁区制御層３９が着磁されることとなる。このため、磁区制御層３９からの磁界とピンド層３３が受ける交換結合磁界とは、図８に示されるように、同じ向きとなり、ブロッキング温度近傍あるいはそれ以上の温度での熱処理が行われたとしても、ピンド層３３が受ける交換結合磁界の方向が乱されるのを防ぐことができる。

また、上述した製造方法では、上部シールド層２６を形成した後で且つ記録ヘッド部１２を形成する前に、縦バイアス磁界が得られる方向に磁区制御層３９が再着磁されることとなる。このため、磁区制御層３９からの縦バイアス磁界が下部シールド層２３及び上部シールド層２６により弱められ、ＭＲ素子１０への影響が小さくなる。この結果、磁区制御層３９が形成されて着磁された状態で、記録ヘッド部１２を形成する工程においてブロッキング温度近傍あるいはそれ以上の温度での熱処理が行われたとしても、ピンド層３３が受ける交換結合磁界の方向が乱されるのを防ぐことができる。

次に、図７を参照して、薄膜磁気ヘッド１の製造方法の別の一例を説明する。なお、図６に示された製造方法と同じ工程は、その説明を省略する。

本実施形態においては、図５に示されるように、記録ヘッド部１２を形成した後、磁区制御層３９を縦バイアス磁界が得られる方向に再着磁する（Ｓ４０１）。磁区制御層３９の再着磁は、室温で、所定の磁界（例えば、１２ｋＯｅ程度）をトラック幅方向に印加することによってなされる。

その後、薄膜磁気ヘッド１が行列状に複数配列されて形成されている基台２を、複数の薄膜磁気ヘッド１が一体的に配列された複数のバー３に切断する（Ｓ１１５）。その後の製造工程は、従来の場合と全く同様である。

上述した製造方法においては、上部シールド層２６を形成した後で且つ基台２をバー３に切断する前に、縦バイアス磁界が得られる方向に磁区制御層３９が再着磁されることとなる。このため、ブロッキング温度近傍あるいはそれ以上の温度での熱処理（電極層４５のエレクトロマイグレーション防止のための熱処理、記録ヘッド部１２を形成する工程におけるレジストの熱硬化処理等）が行われた後に、磁区制御層３９が再着磁されることなり、ピンド層３３が受ける交換結合磁界の方向が乱されるのを確実に防ぐことができる。

また、図４〜図７に示された製造方法によれば、ピンド層３３が受ける交換結合磁界の方向が乱されるのを防ぐことができることから、高再生出力化された薄膜磁気ヘッド１を得ることができる。また、反強磁性層３１の材料として、ブロッキング温度がＰｔＭｎ合金よりも低いＩｒＭｎ合金を用いることが可能となり、薄膜磁気ヘッド１（再生ヘッド部１１）の狭ギャップ化を図ることもできる。

続いて、図４〜図７に示された製造方法に基づいて製作された薄膜磁気ヘッド１において、
（１）上部シールド層２６を形成した後に、磁区制御層３９を縦バイアス磁界が得られる方向に着磁する、
（２）磁区制御層３９を、反強磁性層３１との間の交換結合によりピンド層３３が受ける磁界と同じ方向の磁界が得られる方向に着磁しておき、上部シールド層２６を形成した後に、縦バイアス磁界が得られる方向に再着磁する、
それぞれによって得られる高再生出力化効果を確認する試験を行った。試験としては、以下の実施例１〜３、比較例１〜３について、製作した複数の薄膜磁気ヘッド（ＭＲ素子）に所定のセンス電流（３ｍＡ）を流し、そのときの薄膜磁気ヘッドの抵抗値及びＭＲ素子のピーク出力電圧特性を測定した。

実施例１〜３及び比較例１におけるＭＲ素子等の構成は、
ＮｉＣｒ５０／ＩｒＭｎ７０／ＣｏＦｅ１５／Ｒｕ８／ＣｏＦｅ２０／Ｃｕ１９／
ＣｏＦｅ２０／Ｒｕ５／Ｔａ２０ （数値の単位はÅ）
とした。また、磁区制御層の構成は、
ＣｒＴｉ５０／ＣｏＣｒＰｔ２５０ （数値の単位はÅ）
とし、電極層の構成は、
Ｔａ５０／Ａｕ５００／Ｔａ５０ （数値の単位はÅ）
とし、上部シールド層の構成は、ＮｉＦｅめっき膜を３．５μｍとした。光学トラック幅は、平均で０．１４μｍである。

比較例２及び３におけるＭＲ素子等の構成は、
ＮｉＣｒ５０／ＰｔＭｎ１７０／ＣｏＦｅ１５／Ｒｕ８／ＣｏＦｅ２０／Ｃｕ１９／
ＣｏＦｅ２０／Ｒｕ５／Ｔａ２０ （数値の単位はÅ）
とした。磁区制御層、電極層及び上部シールド層の構成は、実施例１〜３及び比較例１と同じである。

（実施例１）
図５に示された製造方法に基づいて、記録ヘッド部を形成した後、磁区制御層を縦バイアス磁界が得られる方向に着磁した。

（実施例２）
図４に示された製造方法に基づいて、上部シールド層を形成した後で且つ記録ヘッド部を形成する前に、磁区制御層を縦バイアス磁界が得られる方向に着磁した。

（実施例３）
図６に示された製造方法に基づいて、磁区制御層を、反強磁性層との間の交換結合によりピンド層が受ける磁界と同じ方向の磁界が得られる方向に着磁し、上部シールド層を形成した後に、縦バイアス磁界が得られる方向に再着磁した。

（比較例１）
上部シールド層を形成する前に、磁区制御層を縦バイアス磁界が得られる方向に着磁した。

（比較例２）
上部シールド層を形成する前に、磁区制御層を縦バイアス磁界が得られる方向に着磁した。但し、反強磁性層の材料を、上述したようにＰｔＭｎ合金としている。

（比較例３）
記録ヘッド部を形成した後、磁区制御層を縦バイアス磁界が得られる方向に着磁した。但し、反強磁性層の材料を、上述したようにＰｔＭｎ合金としている。

実施例１〜２及び比較例１における測定結果を図９に示し、実施例３及び比較例１における測定結果を図１０に示す。また、比較例２及び３における、測定結果を図１１に示す。

図９に示された測定結果から分かるように、比較例１に比して実施例１及び２において、ピーク出力電圧が向上している。また、図１０に示された測定結果から分かるように、比較例１に比して実施例３において、ピーク出力電圧が大きく向上している。また、図１１に示された測定結果から分かるように、反強磁性層の材料をＰｔＭｎとした場合、比較例２と比較例３とで、優位な差は存在しない。以上のことから、本実施形態の有効性が確認された。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、各層の構造は単一の材料からなる必要はなく、全体として規定の機能を奏するものであれば、複数の材料からなることとしてもよく、たとえば、合金として、混在して或いは層構造の組み合わせとしてもよい。また、これらの層間に他の層が介在することとしてもよい。

また、本実施形態においては、薄膜磁気ヘッド１が再生ヘッド部１１と、記録ヘッド部１２とを備えているが、再生ヘッド部１１のみを備えるものであってもよい。

また、反強磁性層３１の材料も、ＩｒＭｎ合金に限ることなく、ＲｕＲｈＭｎ合金等としてもよい。

（ａ）は、本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドが、基台上に形成された状態を示す図であり、（ｂ）は、基台を切断して、薄膜磁気ヘッドが列状に配置された複数本の磁気ヘッドバーを作製した状態を示す図である。 図１（ｂ）に示すバーの薄膜磁気ヘッドにおける媒体対向面に対して垂直な方向の概略断面図である。 図１（ｂ）に示すバーの薄膜磁気ヘッドにおける媒体対向面に対して平行な方向の概略断面図である。 本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。 本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。 本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。 本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。 ピンド層と磁区制御層とにおける磁界の方向を説明するための模式図である。 実施例１〜２及び比較例１における、薄膜磁気ヘッドの抵抗値に対するＭＲ素子のピーク出力電圧特性を示す図表である。 実施例３及び比較例１における、薄膜磁気ヘッドの抵抗値に対するＭＲ素子のピーク出力電圧特性を示す図表である。 比較例１及び２における、薄膜磁気ヘッドの抵抗値に対するＭＲ素子のピーク出力電圧特性を示す図表である。

符号の説明

１…薄膜磁気ヘッド、２…基台（ウエハ）、３…磁気ヘッドバー、１０…磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、１１…再生ヘッド部、１２…記録ヘッド部、２３…下部シールド層、２６…上部シールド層、３１…反強磁性層、３３…ピンド層（強磁性層）、３５…非磁性層、３７…フリー層、３９…磁区制御層、４５…電極層。

Claims (7)

1. 反強磁性層と、前記反強磁性層と交換結合して磁化の向きが固定される強磁性層と、外部磁化に応じて磁化の向きが変化するフリー層と、前記強磁性層と前記フリー層との間に設けられた非磁性層とを含む磁気抵抗効果素子と、前記フリー層に縦バイアス磁界を印加して磁区制御するための磁区制御層と、前記磁気抵抗効果素子を挟んで対向するように配置され、当該磁気抵抗効果素子をシールドする第１および第２のシールド層と、を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
   前記第１のシールド層を形成する工程と、
   前記第１のシールド層を形成する前記工程の後に実施され、前記磁気抵抗効果素子を形成する工程と、
   前記強磁性層を所定方向に磁化するように当該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熱処理工程と、
   前記磁気抵抗効果素子をトラック幅方向で挟むように前記磁区制御層を形成する工程と、
   前記磁区制御層を形成する前記工程の後に実施され、前記第２のシールド層を形成する工程と、
   前記第２のシールド層を形成する前記工程の後に実施され、前記磁区制御層を前記縦バイアス磁界が得られる方向に着磁する工程と、を備える薄膜磁気ヘッドの製造方法。
2. 記録ヘッド部を形成する工程を更に備えており、
   前記磁区制御層を着磁する前記工程は、前記記録ヘッド部を形成する前記工程の前に実施される請求項１に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
3. 前記薄膜磁気ヘッドは、ウエハ上に行列状に複数配列されて形成されており、当該ウエハを複数の前記薄膜磁気ヘッドが一体的に配列された複数のバーに切断する工程を更に備えており、
   前記磁区制御層を着磁する前記工程は、前記ウエハを切断する前記工程の前に実施される請求項１に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
4. 反強磁性層と、前記反強磁性層と交換結合して磁化の向きが固定される強磁性層と、外部磁化に応じて磁化の向きが変化するフリー層と、前記強磁性層と前記フリー層との間に設けられた非磁性層とを含む磁気抵抗効果素子と、前記フリー層に縦バイアス磁界を印加して磁区制御するための磁区制御層と、前記磁気抵抗効果素子を挟んで対向するように配置され、当該磁気抵抗効果素子をシールドする第１および第２のシールド層と、を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
   前記第１のシールド層を形成する工程と、
   前記第１のシールド層を形成する前記工程の後に実施され、前記磁気抵抗効果素子を形成する工程と、
   前記強磁性層を所定方向に磁化するように当該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熱処理工程と、
   前記磁気抵抗効果素子をトラック幅方向で挟むように前記磁区制御層を形成する工程と、
   前記磁区制御層を、前記反強磁性層との間の交換結合により前記強磁性層が受ける磁界と同じ方向の磁界が得られる方向に着磁する工程と、
   前記磁区制御層を着磁する前記工程の後に実施され、前記第２のシールド層を形成する工程と、
   前記第２のシールド層を形成する前記工程の後に実施され、前記磁区制御層を前記縦バイアス磁界が得られる方向に再着磁する工程と、を備える薄膜磁気ヘッドの製造方法。
5. 記録ヘッド部を形成する工程を更に備えており、
   前記磁区制御層を再着磁する前記工程は、前記記録ヘッド部を形成する前記工程の前に実施される請求項４に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
6. 前記薄膜磁気ヘッドは、ウエハ上に行列状に複数配列されて形成されており、当該ウエハを複数の前記薄膜磁気ヘッドが一体的に配列された複数のバーに切断する工程を更に備えており、
   前記磁区制御層を再着磁する前記工程は、前記ウエハを切断する前記工程の前に実施される請求項４に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
7. 前記反強磁性層は、ＩｒＭｎ合金からなる請求項１〜６のいずれか一項に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
   
   
   

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