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【発明の名称】 磁気ヘッドの製造方法、磁気ヘッド、及び磁気ディスク装置
【発明者】 【氏名】斉藤 和浩
【要約】 【課題】積層タイプの固着磁性層を有する磁気ヘッドにおいて、固着磁性層に対する磁化の固着を有効に行なうことを可能すること。

【解決手段】磁気ヘッドを外部より加熱するヒーターを用いて加熱する加熱工程と、加熱工程による磁気ヘッドの加熱と同時に磁気ヘッドのリードに電流を加える電流印加工程とからなり、電流印加工程で、通電回路によって加えられた電流がリードを介して磁気抵抗効果膜を流れる際に発生する熱で磁気ヘッドを加熱し加熱工程からの加熱と合わせて磁化固着層の温度をブロッキング温度以上にすると共に、磁気抵抗効果膜から発生する電流磁化を磁化固着層の強磁性層に加えることにより、強磁性層の磁化を固着する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数の強磁性層を積層した構成の磁化固着層を持つ磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜に電流を加えるためのリードとを有する磁気ヘッドの製造方法において、前記磁気ヘッドを外部より加熱するヒーターを用いて前記磁気ヘッドを加熱する加熱工程と、前記加熱工程による前記磁気ヘッドの加熱と同時に、前記磁気ヘッドの前記リードに電流を加える通電回路を用いて前記リードに電流を加える電流印加工程とからなり、前記電流印加工程では、前記通電回路によって加えられた電流が前記リードを介して前記磁気抵抗効果膜を流れる際に発生する熱で前記磁気ヘッドを加熱し前記加熱工程における外部からの加熱と合わせて前記磁化固着層をブロッキング温度以上にすると共に、前記磁気抵抗効果膜から発生する電流磁界を前記磁化固着層の前記強磁性層に加えることにより、前記強磁性層の磁化を固着することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２】 前記加熱工程と前記電流印加工程は、前記磁気ヘッドの高さを調整する加工を実施後の形状が確定した状態の前記磁気ヘッドに対して行なうことを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項３】 前記電流印加工程は、前記加熱工程において前記磁気ヘッドに対して前記ヒーターによる加熱を終了した後に、前記磁気ヘッドの前記リードに対する前記通電回路からの電流の印加を終了することを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項４】 前記電流印加工程による前記磁気ヘッドの前記リードへの電流の印加と同時に、磁界を発生する電磁石を用いて前記磁気ヘッドに前記磁界を印加する磁界印加工程を更に行なうことを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項５】 前記電流印加工程は、前記リードに対して短時間のパルス電流を印加するパルス電流印加工程と、前記パルス電流印加工程により前記パルス電流を印加した後に、前記パルス電流よりも値が小さく且つ前記パルス電流よりも長期間に亘り電流を印加する第２の電流印加工程とからなることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項６】 複数の強磁性層を積層した構成の磁化固着層を持つ磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜に電流を加えるためのリードと備えた再生部と、前記再生部の上に形成された記録部とを有する磁気ヘッドの製造方法において、前記記録部に電流を流すことにより前記記録部に発生する熱で磁気ヘッドを加熱する加熱工程と、前記加熱工程による前記磁気ヘッドの加熱と同時に、前記磁気ヘッドの前記リードに電流を加える通電回路を用いて前記リードに電流を加える電流印加工程とからなり、前記電流印加工程では、前記通電回路によって加えられた電流が前記リードを介して前記磁気抵抗効果膜を流れる際に発生する熱で前記磁気ヘッドを加熱し前記記録部からの加熱と合わせて前記磁化固着層の温度をブロッキング温度以上にすると共に、前記磁気抵抗効果膜から発生する電流磁界を前記磁化固着層の前記強磁性層に加えることにより、前記強磁性層の磁化を固着することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項７】 複数の強磁性層を積層した構成の磁化固着層を持つ磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜に媒体磁界方向とほぼ平行に電流を加えるための一対のリードとを有する磁気ヘッドの製造方法において、前記磁気ヘッドを外部より加熱するヒーターを用いて前記磁気ヘッドを加熱する加熱工程と、前記加熱工程による前記磁気ヘッドの加熱と同時に、前記磁気ヘッドの前記リードに電流を加える通電回路を用いて前記リードに電流を加える電流印加工程とからなり、前記電流印加工程では、前記通電回路によって前記磁化固着膜の磁化が媒体磁界方向に向くに必要な値の電流を加え、当該電流が前記リードを介して前記磁気抵抗効果膜を流れる際に発生する熱で前記磁気ヘッドを加熱し前記加熱工程における外部からの加熱と合わせて前記磁化固着層をブロッキング温度以上にすると共に、前記磁気抵抗効果膜から発生する電流磁界を前記磁化固着層の前記強磁性層に加えることにより、前記強磁性層の磁化を固着することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項８】 複数の強磁性層を積層した構成の磁化固着層を持つ磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜に電流を加えるためのリードとを有する磁気ヘッドにおいて、前記強磁性層のうち反強磁性膜に接する強磁性層の中央付近の位置の磁化の向きが信号磁界に略平行であり、且つ、前記強磁性層の前記リードに近い位置の磁化の向きが前記中央付近の位置の磁化の向きに対して少なくとも１０度以上の傾きを有していることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項９】 複数の強磁性層を積層した構成の磁化固着層を持つ磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜に電流を加えるための一対のリードとを有する磁気ヘッドにおいて、前記一対のリードが媒体磁界方向に平行に並んだ状態で、且つ、前記一対のリードの間に前記磁気抵抗効果膜が配置され、前記磁気抵抗効果膜に媒体磁界方向とほぼ平行に電流が流れる構成であることを特徴とする請求項８記載の磁気ヘッド。
【請求項１０】 複数の強磁性層を積層した構成の磁化固着層を持つ磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜に電流を加えるためのリードとを有する磁気ヘッドを備えた磁気ディスク装置において、前記磁気ヘッドを外部より加熱するヒーターを具備し、前記ヒーターを用いて前記磁気ヘッドを加熱すると同時に前記リードに電流を加え、当該電流が前記リードを介して前記磁気抵抗効果膜を流れる際に発生する熱で前記磁気ヘッドを加熱することで前記ヒーターからの加熱と合わせて前記磁化固着層の温度をブロッキング温度以上にすると共に、前記磁気抵抗効果膜から発生する電流磁界を前記磁化固着層の前記強磁性層に加えることにより、前記強磁性層の磁化を固着することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１１】 複数の強磁性層を積層した構成の磁化固着層を持つ磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜に電流を加えるためのリードとを有する磁気ヘッドを備えた磁気ディスク装置において、前記磁気ヘッドは、前記磁気抵抗効果膜に近接して積層された磁気シールドと、前記磁気シールドに電流を加えるための磁気シールド用リードを更に具備し、前記前記シールド用リードを介して前記磁気シールドに電流を加え前記シールドから発生する熱で前記磁気ヘッドを加熱すると同時に、前記リードに電流を加え、当該電流が前記リードを介して前記磁気抵抗効果膜を流れる際に発生する熱で前記磁気ヘッドを加熱することで前記シールドからの加熱と合わせて前記磁化固着層の温度をブロッキング温度以上にすると共に、前記磁気抵抗効果膜から発生する電流磁界を前記磁化固着層の前記強磁性層に加えることにより、前記強磁性層の磁化を固着することを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果型の磁気ヘッドの製造方法、磁気ヘッド、及び磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気記録の高密度化が進み、ＨＤＤでは１０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２という高記録密度のシステムが実用化されており、さらなる高密度化が要求されている。このような高記録密度システムにおける磁気ヘッドとしては、再生感度向上の観点から磁性薄膜の電気抵抗が外部磁界によって変化するという、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を用いた磁気抵抗効果型の磁気ヘッドが用いられている。
【０００３】一般的なシールド型ＧＭＲヘッド（以下、シールド型ＧＭＲヘッドを磁気ヘッドと呼ぶ）の一構成を図１に示している。同図において、１はＡｌ２Ｏ３・ＴｉＣ等からなる基板であり、この基板１上にはパーマロイ等の軟磁性膜からなる磁気シールド層２が形成されている。磁気シールド層２上には、再生磁気ギャップを構成する絶縁膜３を介して、ＧＭＲ膜４（磁気抵抗効果膜）があり、その両端にＧＭＲ膜４の磁化自由層を単磁区化する目的でＣｏＰｔ等からなる硬磁性層５と一対のリード６が接続されている。このＧＭＲ膜４と硬磁性層５と一対のリード６とにより、アバット ジャンクション方式のＭＲ素子７（磁気抵抗効果素子）が構成されている。ＭＲ素子７上には、再生磁気ギャップを構成する絶縁層８を介して、磁気シールド層９が形成されている。このような一般的な磁気ヘッドにおける信号磁界の検出は、例えば、一対のリード６にセンス電流を流し、平均磁化方向の変化に応じたＧＭＲ膜４の抵抗の変化を測定することで行なう。
【０００４】更に、一般的な磁気ヘッドのＧＭＲ膜４は、図２に示す基本構成を持っている。即ち、反強磁性層１１、磁化固着層１２、非磁性中間層１３、磁化自由層１４が順次積層された構成となる。反強磁性層１１には、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＯ等の反強磁性材料が用いられる。非磁性中間層１３はＣｕが一般的である。磁化自由層１４はＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、又は合金である強磁性材料及びその積層が用いられ、ＣｏＦｅにＮｉＦｅを積層したものがよく用いられる。
【０００５】そして、磁化固着層１２は、強磁性層１２ａ、交換結合層１２ｂ、強磁性層１２ｃが順次積層された構成となっている。強磁性層１２ａ、１２ｃには磁化自由層１４と同様の材料が用いられ、例えば、ＣｏＦｅがよく用いられる。交換結合層１２ｂはＲｕ、Ｃｒ、Ｖ等が用いられる。このような磁化固着層１２の積層構造は、交換結合層１２ｂによって強磁性層１２ａと強磁性層１２ｃの磁化を互いに反強磁性的になるように設計されている。なお、この結合は成膜することのみで十分得られる。こうして磁化固着層１２全体の磁化をゼロに近くすることによって、従来の磁化固着層が単層膜のものよりも電流バイアスの動作点設計を容易とし、また静電破壊などの耐熱性を向上させている。
【０００６】なお、上述では、ＧＭＲ膜４は、反強磁性層１１、磁化固着層１２、非磁性中間層１３、磁化自由層１４の順に積層すると説明したが、これに限らず、磁化自由層、非磁性中間層、磁化固着層、反強磁性層の順に積層するようにしても良い。
【０００７】ところで、上述したように磁化固着層１２を積層構造とした構成を実現し、さらに磁化固着層１２と磁化自由層１４の磁化を略直交に保つためには、熱処理プロセスが必要となる。一例を示すと、磁界をかけながらブロッキング温度付近（２５０℃）で磁気シールド２、９とＧＭＲ膜４の磁化自由層１４に誘導磁気異方性を付与し、その後、ＧＭＲ膜４の磁化固着層１２の磁化の固着したい方向に磁界を向けて冷却する。熱処理後、硬磁性膜５を着磁して、磁化自由層１４にバイアス磁界を付与することで、磁化自由膜１４のバルクハウゼンノイズの発生を抑える構成とする。ここで、ブロッキング温度とは、反強磁性層１１と磁化固着層１２中の強磁性層１２ａの磁化を固定する際の温度のことを言い、その温度は材料に依存するが２５０℃から４００℃程度である。なお、磁化固着層１２内の交換結合は上記の熱処理の影響を殆ど受けない。
【０００８】しかしながら、従来の熱処理の方法では、磁気ヘッドで用いるレジストとの温度の整合性から、磁気ヘッドの再生部の製造段階、つまり磁気ヘッドがウエハの状態のままで行なうことが通常である。従って、単層タイプの磁化固着層を有するものの場合には有効な方法である。
【０００９】一方、積層タイプの磁化固着層１２の場合、交換結合層１２ｂが存在するためこの交換結合層１２ｂの交換結合力を超える大きな磁界をかけることが必要となるが、磁気ヘッドがウエハの状態のままで、そのような大きな磁界をかけることは困難である。すなわち、磁気ヘッドがウエハの状態のときには、３インチを超えるウエハ全体の広い範囲に均等に且つ大きな磁界をかける必要があるが、この場合には、非常に巨大な電磁石の設備が必要となり、そのような広い範囲に均等に且つ大きな磁界をかける設備の開発は困難である。
【００１０】例えば、強磁性層１２ａに３［ｎｍ］を下回るＣｏ系材料を用い、交換結合層１２ｂにＲｕを用いた場合には、強磁性層１２ａの磁化が完全にその強磁性層１２ａにかける磁界と平行になるようにするためには、１１８５ｋ［Ａ／ｍ］（≒１５ｋ［Ｏｅ］）にも達する磁界をかける必要がある。
【００１１】更に、従来の熱処理は、磁気シールド２の上にフォトレジスト工程でパターンを作成することでＧＭＲ４膜を形成した後に行なわれる。ＧＭＲ膜４をパターニングすると、外部からの磁界がＧＭＲ膜４のパターニングによる形状からの反磁界の影響を受けて、ＧＭＲ膜４の中に磁界が入り難くなるので、上記した１１８５ｋ［Ａ／ｍ］（≒１５ｋ［Ｏｅ］）よりも更に大きな磁界をかける必要がある。また、磁気ヘッドの再生部に対して不十分な値である小さな磁界で熱処理を行なった場合には、その後の記録部に対する熱処理工程により、磁化固着層１２の磁化の固着が外れてしまう恐れもある。
【００１２】更には、磁気ヘッドの再生部の上層に記録部を製造した後、機械加工を用いて分割し一定数量の磁気ヘッドが載ったバーの状態になったものに対して、磁界をかけることが考えられる。この場合は、磁界をかける必要のある範囲は広くないため、大きな装置は必要ない。しかし、記録部にレジストなどの有機材料が使われるため、２００℃を超える温度に加熱して熱処理をすることは困難である。
【００１３】また、上記では磁化固着層は２層の強磁性層を有する構成の場合を説明したが、強磁性層を３層以上に積層した構成も考えられる。強磁性層が３層の場合、強磁性層、交換結合層、強磁性層、交換結合層、強磁性層と順次積層された構成となる。したがって、交換結合層が２層存在するため、強磁性層を飽和させるために、よりいっそう大きな磁界をかける必要があるが、上述したように、再生ヘッドがウエハの状態のときにそのような大きな磁界をかけることは困難である。更に、磁化固着層の強磁性層を４層以上にした場合には、磁化固着層の磁化の固着を行なうことはなおさら困難になる。このことは、交換結合層でなく、Ｃｕ等からなる非磁性中間層の多層構造である人口格子膜（強磁性層と非磁性中間層とが交互にｎ層分積層した層を形成し、その層上に硬磁性層、反強磁性層を順次積層し形成したような膜）や、あるいは交換結合層と人口格子膜との組合せを考えれば困難であることは明確である。
【００１４】また、米国特許第５，６５０，８８７には、磁気ヘッドに与える電流にパルスを加え磁化固着層の劣化を補正するシステムが提案されている。しかし、このシステムでは、積層タイプの磁化固着層を用いたものについては考慮されていない。磁化固着層が積層タイプの場合には、図１１に示すように印加する電流に対して複雑な磁化の動きを示すが、この積層タイプの磁化固着層の複雑な磁化の動きと、図１０の電流の方向に伴う電流磁界の方向を磁化の変化と合わせて考慮すると、電流を止めて磁気ヘッドが冷却される過程で、その磁化固着層の磁化が不確定な方向を示してしまうことが考えられる。さらに、電流だけで磁気ヘッドを加熱すると、内部の電流分布も大きくなるため、電流にパルスを用いて制御することは困難である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の熱処理の方法では、積層タイプの磁化固着層を有する磁気ヘッドに対して、その磁化固着層の磁化の固着を有効に行なうことが困難であった。このため、積層タイプの磁化固着層の優れた特性を生かすために、従来の熱処理の方法に代わる熱処理の方法、及び、ヘッド構造が要求されている。
【００１６】そこで、本発明では、積層タイプの固着磁性層を有する磁気ヘッドにおいて、固着磁性層に対する磁化の固着を有効に行なうことを可能とし、それにより固着磁性層の特性を引き出すことが可能な熱処理を行なう製造方法、ヘッド構造及び磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気ヘッドの製造方法は、複数の強磁性層を積層した構成の磁化固着層を持つ磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜に電流を加えるためのリードとを有する磁気ヘッドの製造方法において、前記磁気ヘッドを外部より加熱するヒーターを用いて前記磁気ヘッドを加熱する加熱工程と、前記加熱工程による前記磁気ヘッドの加熱と同時に、前記磁気ヘッドの前記リードに電流を加える通電回路を用いて前記リードに電流を加える電流印加工程とからなり、前記電流印加工程では、前記通電回路によって加えられた電流が前記リードを介して前記磁気抵抗効果膜を流れる際に発生する熱で前記磁気ヘッドを加熱し、前記加熱工程における外部からの加熱と合わせて前記磁化固着層をブロッキング温度以上にすると共に、前記磁気抵抗効果膜から発生する電流磁界を前記磁化固着層の前記強磁性層に加えることにより、前記強磁性層の磁化を固着することを特徴とする。
【００１８】また、本発明の磁気ヘッドは、複数の強磁性層を積層した構成の磁化固着層を持つ磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜に電流を加えるためのリードとを有する磁気ヘッドにおいて、前記強磁性層のうち反強磁性膜に接する強磁性層の中央付近の位置の磁化の向きが信号磁界に略平行であり、且つ、前記強磁性層の前記リードに近い位置の磁化の向きが前記前記中央付近の位置の磁化の向きに対して少なくとも１０度以上の傾きを有していることを特徴とする。
【００１９】また、本発明の磁気ディスク装置は、複数の強磁性層を積層した構成の磁化固着層を持つ磁気抵抗効果膜と前記磁気抵抗効果膜に電流を加えるためのリードとを有する磁気ヘッドを備えた磁気ディスク装置において、前記磁気ヘッドを外部より加熱するヒーターを具備し、前記ヒーターを用いて前記磁気ヘッドを加熱すると同時に前記リードに電流を加え、当該電流が前記リードを介して前記磁気抵抗効果膜を流れる際に発生する熱で前記磁気ヘッドを加熱することで前記ヒーターからの加熱と合わせて前記磁化固着層の温度をブロッキング温度以上にすると共に、前記磁気抵抗効果膜から発生する電流磁界を前記磁化固着層の前記強磁性層に加えることにより、前記強磁性層の磁化を固着することを特徴とする。
【００２０】上記構成により、再生部に積層タイプの固着磁性層を持つ磁気抵抗効果膜を有する磁気ヘッドの固着磁性層に対する磁化の固着を確実に行なうことが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る第１の製造方法で熱処理を行なう磁気ヘッドの再生部の一構成図である。１はＡｌ２Ｏ３・ＴｉＣ等からなる基板であり、この基板１上にはパーマロイ等の軟磁性膜からなる磁気シールド２が形成されている。磁気シールド２上には、再生磁気ギャップを構成する絶縁膜３を介して、ＧＭＲ膜４があり、その両端にＧＭＲ膜４の磁化自由層を単磁区化する目的でＣｏＰｔ等からなる硬磁性層５と一対のリード６が接続されている。このＧＭＲ膜４と硬磁性層５と一対のリード６とにより、アバット ジャンクション方式の磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）７が構成されている。磁気抵抗効果素子７上には、再生磁気ギャップを構成する絶縁層８を介して、磁気シールド９が形成されている。
【００２２】更に、ＧＭＲ膜４は図２に示すように、反強磁性層１１、磁化固着層１２、非磁性中間層１３、磁化自由層１４が順次積層された構成となる。磁化自由層１４にはＣｏ９０Ｆｅ１０、又はＣｏ９０Ｆｅ１０にＮｉ８０Ｆｅ２０を積層した積層膜などからなるＣｏ系、Ｆｅ系軟磁性材料が用いられる。
【００２３】磁化固着層１２には、強磁性層１２ａ、交換結合層１２ｂ、強磁性層１２ｃが順次積層された構成となっている。交換結合層１２ｂにはＲｕ、Ｃｒなど強磁性層１２ａと強磁性層１２ｃとを反強磁性的に結合させる材料を用い、強磁性層１２ａと強磁性層１２ｃの磁化が互いに逆向きになるように設計されている。この交換結合は、３００℃付近までほぼ一定の値で保たれる。したがって、磁化固着層１２の全体の磁化はゼロに近く設計されている。電流磁界の分布を考慮し、磁化固着層１２を構成する２つの強磁性層１２ａ、１２ｃのうち、反強磁性層１１に接する強磁性層１２ａの磁化をもう一方の強磁性層１２ｃの磁化よりも小さくしても良い。反強磁性層１１は、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎなどＭｎ系反強磁性体、またＮｉＯ、ＣｏＯなどに代表される酸化物系反強磁性体などが使われ、磁化固着層１２の強磁性層１２ａの磁化を固定する役割を果たす。
【００２４】（第１の製造方法）次に、本発明の実施の形態に係る第１の製造方法を以下に説明する。本発明の第１の製造方法では、磁気ヘッドの形状が確定した状態で熱処理を行なう。熱処理は、磁気ヘッドを外部からの加熱と、磁気ヘッドの再生部への通電（すなわちリード６を介してＧＭＲ膜４に電流を印加する）による加熱とで、磁気ヘッドの温度を反強磁性層１１のブロッキング温度近傍にすると共に、更にこの通電によりＧＭＲ４の特に非磁性中間層１３を流れる電流を中心として発生する電流磁界を磁化固着層１２にかけることにより、磁化固着層１２の磁化を固着するようにしている。
【００２５】ここで、磁気ヘッドの形状が確定した状態とは、次の工程で得られたものを言う。図１の磁気ヘッドの再生部の磁気シールド９の上層に記録部を作成した後、機械加工を用いて、一定数量の磁気ヘッドが載ったバーの状態に分割する。その後、バーの状態のウエハに載っている各々の磁気ヘッドの高さを調整した後、機械加工を用いて一つ一つの磁気ヘッドに分割する。そして、その分割した磁気ヘッドを各々サスペンションに貼りつける。上述した工程において、ウエハを分割してバーの状態にしたもの、及び、磁気ヘッドを各々サスペンションに貼りつけたヘッド・ジンバル・アセンブリの状態としたものが磁気ヘッドの形状が確定した状態である。
【００２６】本発明の第１の製造方法では、バーの状態に分割する前のウエハの状態の場合でも熱処理を行なうことが可能である。しかしこの場合、ウエハの上に形成された膜を直接加工することとなるため、静電破壊や磁化固着層不良のトラブルが生じる可能性が高い。これに対して、磁気ヘッドの形状が確定した状態で熱処理を行なう場合は、そのような静電破壊や磁化固着層不良のトラブルが生じ難いため、本発明の第１の製造方法では、磁気ヘッドの形状が確定した状態のものに対して熱処理を行なうこととしている。
【００２７】（製造装置）図３に、本発明の第１の製造方法に用いられる製造装置を示す。この製造装置では、ウエハを分割してバーの状態にしたもの、及び、ヘッド・ジンバル・アセンブリの状態にしたものについて熱処理を行なうことが可能である。図３では、ヘッド・ジンバル・アセンブリ２１を対象にして熱処理を行なう例を示している。
【００２８】本発明の製造装置は、ヘッド・ジンバル・アセンブリ２１の磁気ヘッドの再生部に通電する通電回路２２と、ヘッド・ジンバル・アセンブリ２１の磁気ヘッドの再生部を加熱するためのヒーター２３とを有する。また、ヘッド・ジンバル・アセンブリ２１の磁気ヘッドに磁界をかける電磁石２４を有している。製造装置では、電磁石２４で磁気ヘッドに磁界をかけ、磁気ヘッドの再生部の電圧変化を読み取ることが出来るようになっており、その場で磁気ヘッドの再生部の再生特性を評価することが可能である。なお、ヒーター２３にはオーブンなどを用いても良い。
【００２９】以下に、この製造装置を用いた熱処理の実施方法について説明する。先ず、ヒーター２３で、ヘッド・ジンバル・アセンブリ２１の磁気ヘッドを加熱し、磁気ヘッドの温度をＴ１まで上昇させる。ヒーター２３の温度は少なくとも室温よりは高く、５０℃以上とする。この状態で、通電回路２２よりヘッド・ジンバル・アセンブリ２１の磁気ヘッドの再生部を電流Ｉｂにて通電する。即ち、磁気ヘッドのリード６を介してＧＭＲ膜４に電流Ｉｂを流し、ＧＭＲ膜４が発生する熱でＧＭＲ膜４を含む磁気ヘッド自身を加熱する。電流Ｉｂは、磁気ヘッドのＧＭＲ膜４が通常動作する際の電流値よりも大きな値とする。例えば、通常動作する際の電流が５［ｍＡ］である場合、電流Ｉｂは８［ｍＡ］程度である。
【００３０】また、磁気ヘッドの熱処理を行なうプロセスの保持時間ｔは、１秒から数時間までの時間であれば良い。但し、保持時間ｔが１秒未満では磁気ヘッドを十分加熱することができない。このように、磁気ヘッドの温度をＴ１に上昇させた後、電流Ｉｂにて通電することで加熱するため、磁気ヘッドの温度Ｔ２は、電流Ｉｂの通電量の関数となり、次の式（１）で示される。従って、電流Ｉｂの通電量を制御することにより、磁気ヘッドの温度Ｔ２が、反強磁性層１１のブロッキング温度近傍になるようにする。
【００３１】Ｔ２＝Ｔ１＋ｆ（Ｉｂ） …式（１）
【００３２】電流Ｉｂの通電によりＧＭＲ膜４の特に非磁性中間層１３を中心に流れる電流から発生する電流磁界が磁化固着層１２にかかり磁化固着層１２の磁化を固着する。このように、ヒーター２３からの加熱と通電回路２２からの電流Ｉｂの通電により磁気ヘッドの温度Ｔ２を反強磁性層１１のブロッキング温度近傍になるように上昇させると共に、ＧＭＲ膜４の特に非磁性中間層１３を中心に流れる電流から発生する電流磁界を磁化固着層１２にかけることができ、それにより、磁化固着層１２の磁化を安定して固着することが可能になる【００３３】磁気ヘッドの温度Ｔ２を反強磁性層１１のブロッキング温度近傍にして、電流磁界を磁化固着層１２にかけた後、先にヒーター２３の加熱をやめて、その後に電流Ｉｂの通電をやめる。ここで、ヒーター２３の加熱を先にやめる理由は、磁気ヘッドの温度が下がらないうちに磁化固着層１２にかける電流磁界が弱まると、磁化の固着が不安定になることが懸念されるからである。このようにして、磁気ヘッドの再生部に対する熱処理を行なう。
【００３４】なお、上述した通り、積層タイプの磁化固着層を有する磁気ヘッドでは、その磁化固着層にかける電流磁界は強いほうが望ましい。しかし、強い電流磁界を発生させようとして電流Ｉｂの値を大きくし過ぎてしまうと、磁気ヘッドの温度が上がり過ぎてしまい、局所的にＧＭＲ膜４の温度が上がり過ぎる。このため、ＧＭＲ膜４の積層膜間で拡散が起こったり、逆にＧＭＲ膜４の磁化固着層１２で温度の上昇の不十分な部分が生じ、その部分の磁化の固着が適切に行なわれないなどの不具合が生じ、膜の性能が劣化してしまう。従って、電流Ｉｂは、電流磁界がＧＭＲ膜４の磁化固着層１２に十分かかる程度の最低値を選ぶことが望ましい。
【００３５】（ヒーターの温度Ｔ１の適正値）次に、ヒーター２３による磁気ヘッドの加熱の際の温度Ｔ１の適正値について説明する。磁気ヘッドの再生出力Ｏｕｔｐｕｔ（ここで、再生動作電流の値は一定とする）は、ヒーター２３で加熱する温度Ｔ１と、磁気ヘッドに通電する電流Ｉｂの関数で表すことができ、その関係は次の式（２）で示される。
【００３６】
Ｏｕｔｐｕｔ＝ｇ（Ｔ１，Ｉｂ） …式（２）
【００３７】この式（２）で示される関係をさらに説明するため、図４に、磁気ヘッドの再生出力と、製造時に加えるヒーター温度Ｔと電流Ｉｂとの関係を示している。各グラフは、ヒーター２３の加熱の温度Ｔ１をパラメータとして、その値をそれぞれ変更した場合の関係を示している。温度Ｔ１のパラメータは、温度の低い順に、室温、Ｔ１＝１００℃（Ｔ１１）、Ｔ１＝１５０℃（Ｔ１２）、Ｔ１＝１８０℃（Ｔ１３）である。ここで、室温のものは、本発明の製造方法により磁気ヘッドの磁化固着層の磁化を固着したものではなく、従来の方法により行なったものである。
【００３８】図４に示されるように、Ｔ１＝１５０℃（Ｔ１２）の場合が、再生出力Ｏｕｔｐｕｔの値が最も高くなることから、ヒーター２３の加熱の温度Ｔ１は、Ｔ１＝１５０℃とするのが適切である。
【００３９】（磁化固着層の強磁性層の磁化分布）図５に、本発明の製造方法により磁化の固着を行なった磁化固着層１２の強磁性層１２ａについて、媒体対向面から見たときの磁化分布の様子を示している。本発明の製造方法では、ＧＭＲ膜４に電流を流してＧＭＲ膜４自身を加熱するが、その時、リード６にて熱が逃げる。図１から分かるように、リード６は、ＧＭＲ膜４の両端側に位置していることから、すなわち、磁化固着層１２の強磁性層１２ａの両端側に位置していることとなる。このため、強磁性層１２ａの両端側から熱が逃げることとなり、加熱処理を行なっている時には、強磁性層１２ａの中央付近の温度が高く、リード６に近い両端付近では温度が低くなるような温度分布が生じる。
【００４０】従って、本発明の製造方法により磁化の固着を行なった場合、強磁性層１２ａの中央付近は十分に加熱されるため熱処理が進み、磁化の固着は媒体磁界方向にほぼ平行となる。一方、リード６に近い両端付近は十分に加熱されないため、両端付近の磁化の固着は、本発明の製造プロセスにより磁化の固着を行なう前の状態に保たれることとなる。つまり、ウエハ工程中の磁界中熱処理により固着された磁化の向きがそのまま保たれた状態になっている。
【００４１】このように本発明の製造方法により磁化の固着を行なった場合は、中央付近のみ媒体磁界方向にほぼ平行に磁化され、両端付近は媒体磁界方向と平行でない方向に磁化された磁化分布を得ることができる。従って、強磁性層１２ａにおいて中央付近の磁化の測定感度が高く、両端付近の磁化の測定感度を低くなるような構成を得ることが可能となる。本発明の製造方法により磁化の固着を行なったものについて強磁性層１２ａの磁化の測定感度を測定した結果、中央付近と両端付近との磁化の測定感度の差から、中央付近と両端付近の磁化の角度差θ（傾き）は、最低１０度の差を有することが分かった。
【００４２】これに対して、図５に従来の磁化の固着の方法（つまり、ウエハ工程中に磁界中熱処理により磁化を固着する方法）で行なわれた強磁性層１２ａを示しているが、従来の製造方法の場合は、強磁性層１２ａの全ての部分で磁化が同一方向を向いており、角度差（θ）はない。このため、従来の製造方法では、強磁性層１２ａを中央付近の磁化の測定感度が高く、両端付近の磁化の測定感度を低くなるような構成とすることはできない。
【００４３】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の実施の形態に係る第２の製造方法について説明する。上述した第１の製造方法では熱処理の際に磁気ヘッドに外部磁界を加えていなかったのに対し、第２の製造方法では熱処理の際に磁気ヘッドに外部磁界を加えるようにした。すなわち、ヒーター２３でヘッド・ジンバル・アセンブリ２１の磁気ヘッドを加熱すると同時に、通電回路２２より磁気ヘッドの再生部を通電することに加えて、電磁石２４により磁気ヘッドに外部磁界を加える。外部磁界の方向は、通電により発生する電流磁界と平行な方向である。また、磁気ヘッドの再生部の信号磁界と平行な方向である。
【００４４】電磁石２４により磁気ヘッドに外部磁界を加えているため、電流磁界を減らすことが出来ることから、磁気ヘッドの再生部に対する通電の電流Ｉｂの値を小さくすることが可能となる。よって、磁気ヘッドの温度が上がり局所的にＧＭＲ膜４の温度が上がり過ぎることがない範囲で電流Ｉｂを通電することができる。
【００４５】なお、図６に、第２の製造方法の外部磁界を加えた場合の磁気ヘッドの再生出力と、製造時に加えるヒーター温度Ｔと電流Ｉｂとの関係を示しているが、電流Ｉｂの値を小さくするため電流Ｉｂによる加熱での温度上昇が低くなるので、この代わりにヒーター２３で加熱する温度Ｔ１を、上述した第１の製造方法の場合の最適値（Ｔ１＝１５０℃（Ｔ１２））よりも高い所定の値（Ｔ１４）とする必要がある。
【００４６】（第３の実施の形態）次に本発明の第３の実施の形態に係る第３の製造方法について説明する。第１の製造方法では熱処理の際に磁気ヘッドの再生部に一定の値である電流Ｉｂを加えるようにしているが、これに対して第３の製造方法では、磁気ヘッドの再生部に電流Ｉｂを加える前に、この電流Ｉｂよりも値の小さな電流Ｉｂ１のパルスを更に加えるようにした。例えば、電流Ｉｂ１として、１２［ｍＡ］を加える。
【００４７】図７に、磁気ヘッドの再生部に加える電流と磁気ヘッドの再生部に発生する発熱量Ｑとの関係を示している。上述したように電流Ｉｂの値を大きくし過ぎてしまうと、磁気ヘッドの温度が上がり過ぎてしまい、局所的にＧＭＲ膜４の温度が上がり過ぎるため、ＧＭＲ膜４の積層膜同士が拡散してしまうこととなり、結果として、磁気ヘッドの再生部の出力が低下してしまう。従って、ＧＭＲ膜４の積層膜同士が拡散しないように、拡散の起こる時間より十分短い時間（ｔ１）に磁気ヘッドを加熱する。ここで、パルスの電流Ｉｂ１を加える時間ｔ１は、長くても１秒以下である必要があり、本発明では、１マイクロ秒とする。
【００４８】発熱量Ｑは、パルスの電流Ｉｂ１を加えた時間に対して遅れるので、磁気ヘッドには十分な磁界のかかる電流Ｉｂが必要である。また、第３の製造方法の場合は、上述した第１、２の製造方法の場合とは異なり、最終的に必要な加熱はパルスである電流Ｉｂ１が行なうため、この電流Ｉｂ１で加熱を行なった後、すなわちｔ１の時間を経過した後であればどの時点でヒーター２３による加熱を止めることも可能である。
【００４９】（第４の実施の形態）第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態に係る発明は、上述した第１乃至第３の製造方法において熱処理を行なった後に、その場で磁気ヘッドの再生部の再生特性を評価する評価方法に関するものである。例として、第１の製造方法を用いて熱処理を行ない、その後に磁気ヘッドの再生部の再生特性を評価する場合の、電流Ｉｂとヒーター２３の温度Ｔとの関係を図８に示す。
【００５０】第１の製造方法によりヒーター２３の温度をＴ１として、磁気ヘッドに熱処理を行なった後、時間がｔ２となった時点で、ヒーター２３の温度をＴ２まで下げる。実際にヒーター２３の温度がＴ２に下がるのは、時間がｔ３になった時点となるため、このｔ３になった時点で、通電回路２２により磁気ヘッドの再生部に加える電流をＩｂ２とし、そして電磁石２４から磁気ヘッドの再生部に磁界をかける。そして電磁石２４から磁気ヘッドの再生部に磁界をかけた時に、磁気ヘッドの再生部の電圧変化を、通電回路２２により測定することで、磁気ヘッドの再生部の再生出力を測定する。この再生出力が目標値をクリアしていない場合には、再度、上述した第１乃至第３の製造方法により磁気ヘッドに対して熱処理を行なう。また、磁気ヘッドの再生部の再生出力の測定結果に基づいて、引き続き行なう熱処理において必要な電流磁界の条件を決定することもでき、適切な電流磁界の条件を求めることができ引き続き行なう熱処理において有効である。
【００５１】（第５の実施の形態）次に、本発明の第５の実施の形態に係る磁気ヘッドについて説明する。図９に、本発明の磁気ヘッドの構造を示している。本発明の磁気ヘッドは、基板上面から見たときに、一対のリード６’が媒体磁界方向に平行に並んだ状態に配置されており、またそのリード６’の間にＧＭＲ膜４’が位置した状態になっている。このような構成を持つことにより、本発明の磁気ヘッドでは、ＧＭＲ膜４’に流れる電流の方向が媒体磁界方向とほぼ平行となるように設計されている。従って、磁化固着層の磁化が媒体磁界方向に向く程度の大きさの電流を加えれば良くなる。
【００５２】これに対して、図１０に示すように一般的な磁気ヘッドの構成では、一対のリード６が媒体磁界方向と直交方向に並び、その間にＧＭＲ膜４が位置する状態になっており、ＧＭＲ膜４に流れる電流の方向は媒体磁界方向の直交方向である。このため、磁化固着層の磁化を電流磁界方向（媒体磁界方向の直交方向）にまで向ける必要がある。従って、本発明の磁気ヘッドに加える場合よりも大きな値の電流を必要とすることとなる。
【００５３】この電流の値の関係について、図１１を用いて説明する。図１１に磁化固着層での磁化状態と電流の値との関係を示している。図１１では、左から順に電流の値を次第に大きくした時の磁化固着層での磁化状態を示している。最も左に示されているのは、電流の値が小さくその電流の電流磁界による磁化固着層の磁化が不確定の状態の場合である。中央に示されているのは、左で示した場合よりも電流の値を大きくした場合の磁化固着層の磁化の様子を示しており、磁化固着層の磁化が媒体磁界方向と平行な方向に固着される。右に示されているのは、中央に示されるものよりも更に電流の値を大きくした場合であり、この場合、磁化固着層の強磁性層の磁化が電流磁界方向に飽和してしまう。
【００５４】図１１から分かるように、磁化固着層の磁化を電流磁界方向に向ける場合の方が、媒体磁界方向に向ける場合よりも電流の値が小さくて済む。従って、本発明の磁気ヘッドでは、熱処理により磁化固着層の磁化を固着する際に、図１０に示される一般的な磁気ヘッドに対して必要な電流の値よりも小さな値の電流で磁化の固着を行なうことが可能となる。
【００５５】（第６の実施の形態）次に、図１２に示すように磁気ディスク装置３１の中にヒーター３２を組み込むことにより、上述した第１乃至第３の製造方法における熱処理を実現することが可能である。磁気ヘッド３３の再生部に対して熱処理を行なう場合は、磁気ヘッド３３を磁気媒体３４からヒーター３２の位置に移動させた後、ヒーター３２で磁気ヘッド３３の再生部を加熱すると共に、磁気ヘッド３２の再生部に電流を加えることにより行なう。
【００５６】更に、図３の製造装置と同様に、磁気ディスク装置３１の中にヒーター３２と共に電磁石を組み込むことが可能である。この場合、上述した第４の実施の形態で説明した場合と同様な方法で電磁石を用いて磁気ヘッド３３の再生部の再生特性を評価することが可能である。
【００５７】（第７の実施の形態）次に、第７の実施の形態に係る磁気ヘッドについて説明する。第７の実施の形態に係る磁気ヘッドは、図１３に示すように、ＭＲ素子４１の下地として磁気シールド４２を配置し、この磁気シールド４２に磁気シールド用リード４３を接続した構成であることを特徴とする。この構成とすることで、磁気シールド用リード４３を介して磁気シールド４２に適切な量の電流を加えることにより、磁気ヘッドのＭＲ素子４１を加熱することが可能となる。従って、ヒーターを設ける必要がなくなり、図３の製造装置や、図１２の磁気ディスク装置においてヒーターを省くことができ、その構造が容易になる。
【００５８】（第８の実施の形態）次に、第８の実施の形態に係る磁気ヘッドの製造方法について説明する。第８の実施の形態に係る製造方法は、磁気ヘッドの記録部に電流を通電しこの記録部にて発生する熱を利用して再生部を加熱する方法である。この場合、図１４に示すように、磁気ヘッドの記録部に流す電流Ｉｗを７０［ｍＡ］にすると磁気ヘッドの再生出力Ｏｕｔｐｕｔが１．７［ｍＶｐｐ］程度の値となり、その時には磁気ヘッドの温度が１５０℃程度になる。このように、磁気ヘッドの再生部をヒーターで加熱する代わりに、磁気ヘッドの記録部に電流Ｉｗを流し、その記録部が発生する熱を利用して再生部を加熱することが可能である。従って、図３の製造装置や、図１２の磁気ディスク装置においてヒーターを省くことができ、その構造が容易になる。
【００５９】なお、上述した第１乃至第７の実施の形態では、磁化固着層が強磁性層を２層持つ場合を説明したが、これに限らず、磁化固着層が強磁性層を３層以上持つ場合であっても良い。強磁性層が３層以上の場合は、２層の場合よりも更に強い磁界を与えることが必要となるため、本発明の製造方法における熱処理が有効となる。また、磁化固着層の強磁性層の間の層としては交換結合層だけでなく、Ｃｕ等からなる非磁性中間層の多層構造である人口格子膜（強磁性層と非磁性中間層とが交互にｎ層分積層した層を形成し、その層上に硬磁性層、反強磁性層を順次積層し形成したような膜）や、あるいは交換結合層と人口格子膜との組合せにおいても本発明の製造方法における熱処理は有効である。
【００６０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明では、再生部に積層タイプの固着磁性層を持つ磁気抵抗効果膜を有する磁気ヘッドにおいて、固着磁性層に対する磁化の固着を確実に行なうことを可能とし、それにより固着磁性層の特性を引き出した安定で且つ高品質の磁気ヘッド及び磁気ディスク装置を提供することが可能となる。
【出願人】 【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
【出願日】 平成１２年８月１１日（２０００．８．１１）
【代理人】 【識別番号】１０００８３１６１
【弁理士】
【氏名又は名称】外川 英明
【公開番号】 特開２００２−５６５１２（Ｐ２００２−５６５１２Ａ）
【公開日】 平成１４年２月２２日（２００２．２．２２）
【出願番号】 特願２０００−２４３６６０（Ｐ２０００−２４３６６０）