JPH01294214A - 磁気抵抗効果ヘツドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気記録装置に用いられる磁気ヘッドに係り、
特に信号の再生に好適な磁気抵抗効果ヘッドの製造方法
に関する。

〔従来の技術〕

磁気抵抗効果ヘッドでは磁気抵抗効果を持つ例えばパー
マロイ膜のような強磁性体薄膜を感磁膜（磁気抵抗効果
膜）に用いるが、実際にこの強磁性体薄膜を感磁膜とし
て用いるためには該強磁性体薄膜の磁歪を零にすること
が望ましい。しかし、実際には磁歪を常に零とすること
は不可能であるので、従来の磁気抵抗効果ヘッドでは例
えば特開昭５５−１０５８２２号に記載されるように、
０〜＋１．３ｘｉｏ−ｅの非常に狭い範囲の磁歪の強磁
性体薄膜を使用している。そして、このためには該強磁
性体薄膜の磁歪を測定し、管理する必要があるが、従来
はこの方法として、ヘッドウェハ上全面に蒸着したまま
の強磁性体薄膜の磁歪を測定して管理する方法等を用い
ており、パターニングされた強磁性体薄膜の磁歪を測定
されてなかった。

また、特開昭６０−１０５２８６号にはへラドウェハ上
の一部に磁気シールドを欠いた強磁性体薄膜素子を作製
し、この素子の特性をもってヘッドに使用される強６ｊ
ｉ性体薄膜素子の特性を評価することが記載されている
が、特に磁歪評価については述べられていない、また、
この評価用素子はヘッド部に使用する強磁性体薄膜素子
に１対１に対応するものとして形成されているわけでは
ない。

〔発明が解決しようとする１ｌｌ） 上記従来技術では、上述したように感磁膜として用いら
れる強磁性体薄膜の磁歪を制御および管理するために、
ヘッドウェハ上全面に蒸着されたままの強磁性体薄膜が
ダミーの強磁性体薄膜の磁歪を測定していた。しかし、
ヘッドウェハ上の強磁性体薄膜は、その下に下部磁気シ
ールド層等があるため、その下地の影響により正確な磁
歪の詔定かできないという欠点があった。また、ダミー
の強磁性体薄膜の場合には、ヘッドウェハと位置が大分
離れているため膜厚が異なり、組成のばらつきも大きく
、実際の磁歪値との誤差も太きくなるという欠点があっ
た。そしてさらに、上記強磁性体薄膜はヘッドにするた
めにパターニングされ素子化されるわけであるが、パタ
ーニングにより異方的な残留応力が加わり、見掛は上全
面強磁性体薄膜の磁歪とずれることがあり、全面蒸着さ
れたままの強磁性体薄膜の磁歪を測定しても必ずしも素
子化後の磁歪と一致しないという欠点があった。これら
のことが、出来上がったヘッドの特性。

特にロット毎の変動要因になるという問題があった。

本発明の目的は、上記欠点をなくし問題を解決する手段
を得ることにある。

〔ｉｌｌ！題を解決するための手段〕

、上記目的は、上記磁気抵抗効果ヘッドの一製造工程で
あるヘッドウェハ作製工程において、該磁気抵抗効果ヘ
ッドが作製されると同一のウェハ上に、該磁気抵抗効果
ヘッドの感磁膜として使用される強磁性体薄膜の作製と
同時に該強磁性体薄膜の磁歪を測定するための磁歪評価
用素子を強磁性体薄膜に隣接してそれと同一材料で作製
し、この磁歪評価用素子の磁歪測定値をもって上記強磁
性体薄膜素子の磁歪管理を行なうことにより、達成され
る。

〔作用〕

磁気抵抗効果ヘッドの感磁膜として用いられる強磁性体
薄膜に隣接して作製された磁歪評価用素子は、該強磁性
体薄膜と同一材質からなる矩形状の薄膜パターンとこの
両端に設けられた一対の導体層とからなる。この導体層
から矩形状の薄膜パターンに電流を流し、さらに該矩形
パターンの長軸ノＪ向に垂直に−様な外部交番磁界を印
加して該導体層から磁界強度に対する矩形パターン両端
の電圧変化を読み取ると、磁気抵抗効果による矩形パタ
ーンの抵抗変化のために余弦的な電圧変化曲線が得られ
る。そしてこの外部磁界−電圧変化曲線の半値幅は該矩
形パターンの異方性磁界に対応する。矩形パターンに流
す電流値を変えると、矩形パターンを構成する強磁性体
薄膜の磁歪の正負によって半値幅も電流に対してほぼ直
線的に増減し、さらに電流に対する増減率は磁歪の大小
に比例するという現象があることが本発明でわかった。

したがって、この現象を利用すれば該矩形パターンを構
成する強磁性体薄膜の磁歪を求めることが可能である。

そして、さらに、この矩形パターンの強磁性体薄膜は上
述したように磁気抵抗効果ヘッドの感磁膜として用いら
れる上記強磁性体ｇ膜を全く同質のものであると同時に
、それに隣接して矩形パターンが形成されていることか
ら、該矩形パターンの強磁性体薄膜の磁歪は該ヘッド用
の強磁性体薄膜の磁歪と等しいとみなされる。すなわち
、上記のような方法をもって磁歪評価用素子の磁歪を測
定することによりヘッド用の強磁性体薄膜の磁歪を求め
ることが可能である。

以上のようにして磁歪評価用素子の磁歪値によって磁気
抵抗効果ヘッドに用いられる強磁性体薄膜の磁歪を管理
すれば、従来技術の問題はなくなるので１作製された磁
気抵抗効果ヘッドの特性のロット間の変動は抑えること
ができる。

〔実施例〕

本発明を、以下の実施例によって詳しく説明する。

実施例１ 第１図（ａ）は磁気抵抗効果ヘッドのすぐ近傍に作製し
た本発明の実施例による磁歪評価用素子と該磁気抵抗効
果ヘッドの平面図であり、第１図（ｂ）は第１図（ａ）
のＡ−Ａ’部の断面図である。

本実施例では、非磁性のセラミックス材（例えばＺｒ０
ｚ／ＡＱｚ○ｓ、ＴｉＣあるいはガラス等）からなるヘ
ッドウェハー１上にまず磁気抵抗効果ヘッド部２１の下
部磁気シールド層２を１〜３μｍの膜厚のパーマロイ膜
あるいはＣｏＴａＺｒ等からなる軟磁性層で形成し、次
に磁気抵抗効果ヘッド部２１の下部キャップ部を形成す
るＡＱｚ０３あるいは５ｉＯｚ、ＴｉＯ２からなる膜厚
０．１〜１μｍの絶縁層３をスパッタ法等により積層し
た。

ただし、上記へラドウェハ−１および下部シールド層２
については、Ｍ　ｎ　−Ｚ　ｎフェライトやＮｉ−Ｚｎ
フェライト等の軟磁性体ウェハーで兼ねることも可能で
ある。

次に、この絶縁層３の上に磁気抵抗効果ヘッド部２１の
感磁膜である磁気抵抗効果を有するパーマロイ膜等から
なる膜厚１０〜１１００ｎの強磁性体薄膜４と該強磁性
体薄膜４にバイアス磁界を印加するための膜厚２０〜２
００ｎｍのシャントバイアス膜５とを蒸着法あるいはス
パッタ法等による積層し、磁気抵抗効果素子としての所
定の形状にホトリソグラフィおよびイオンミリング等の
エツチグ法によりパターニングした。同時に、本発明に
よる磁歪評価用素子部３１の矩形状の磁気抵抗効果薄膜
パターン６も同様にパターニングする。

したがって、該矩形状の磁気抵抗効果薄膜パターン６に
は上記磁気抵抗効果を示す強磁性体薄膜４の他にシャン
トバイアス膜５も形成されていることになるが、磁歪を
測定する場合にはシャント膜があってもなくても特に問
題とならない。むしろ、この方が磁気抵抗効果ヘッド部
２１の感磁膜と同等の条件で測定することになるので、
該感磁膜の磁歪をより正確に把握できる。また、上記矩
形状パターン６の長さは上記磁気抵抗効果ヘッド部２１
の感磁膜のトラック幅と同等にするのが好ましい。この
段階において該強磁性体薄膜４の磁歪の評価を行なえば
、例えばその磁歪が大きく仕様値から外れている場合に
はその後の工程を行なわずにすむという利点がある。

この磁歪評価を行なうには、パターン６の両端　゛に電
流導入兼電圧読み出し用のリード線７を設ける必要があ
る。そのために次に、磁気抵抗効果ヘッド部２１のパタ
ーニングした強磁性体薄膜４とシャントバイアス膜５の
上に、上部ギャップ部を形成し、かつ、シールド膜との
間を絶縁するためのＡ　Ｑ　２０３あるいは５ｉＯｚ、
Ｔｉ０ｚ等からなる膜厚０．１〜１μｍの絶縁層８を積
層し、その後該磁気抵抗効果薄膜パターン６両端上にス
ルーホール９を形成してリード線７をシャント膜と同質
材料で形成した。そしてこの磁歪評価用索子３１を用い
て一度目の磁歪評価を行ない仕様値内であることを確認
した後、さらに上記磁気抵抗効果ヘッド２１の上記磁気
シールド層１０を膜厚１〜３μｍのパーマロイ膜あるい
はＣｏ　Ｔ　ａ　Ｚ　ｒ等からなる軟磁性膜で形成した
。さらに、これら全ての上に保護層として上述したと同
様の材質からなる絶縁層１１を２μｍ以上の膜厚にスパ
ッタ法等の方法で積層した。

以上の工程を終えた後に、全工程の最後として上記磁気
抵抗効果ヘッド部２１の感磁膜４および再度磁歪評価用
素子部３１の磁気抵抗効果薄膜パターン６上に電流導入
兼電圧読み取り用のリード１ｉＡ１２．１３を設けた。

このリード線１２．１３を形成するためには上記感磁１
１ｆｉ４と磁気抵抗効果薄膜パターン６上にスルーホー
ル１４．１５を開ける必要があり、これにはフォトリソ
グラフィとイオンミリング等のエツチング法を用いた。

また、リード線１２．１３は、接触抵抗をなくし、密着
力を強めるため、まずシャント膜５と同質の例えばＭｏ
、Ｔｉ、Ｎｂ等の薄膜を５０ｎｍ以下の膜厚で薄く積層
した後、連続してＡｕあるいはＣｕ　。

ＡＱ等の良８体を１０〜５００ｎｍの厚さで積層し、所
定の形状にフォトリソグラフィとドライエツチング等の
手法によりバターニング形成した。

以上の工程をもってヘッドウェハー作製工程を終了した
が、この最後に、応力などにより見掛は上磁歪がずれる
ことがあるので、再度上記磁歪評価用素子３１により強
磁性体薄膜４の磁歪が仕様値内に入っているかどうか測
定確認した。これによって磁気抵抗効果ヘッド部２１の
感磁膜の磁歪が仕様値内と判断できれば次のヘッド加工
工程に進ろ、仕様値外のものはこの段階においてストッ
プした。

なお、第１図で示した磁歪評価用素子は、磁気抵抗効果
ヘッドが単一トラックとしては使用される場合にはその
ヘッドに隣接して、各ヘッドに対して各１個作製すれば
よいが、多トラツク型磁気抵抗効果ヘッドに対しては左
右両端のトラックに隣接して各１個、すなわち多トラツ
クヘッド１個に対して２個の磁歪評価用素子を作製する
のが好ましい。

次に、上記磁歪評価用索子３１による磁歪測定について
詳述する。

該磁歪評価用素子の磁気抵抗効果薄膜パターン６にリー
ド線７から電流を流し、該パターン６の短軸方向に均一
な交番磁界（５０Ｈｚ　）を印加し、この磁界強度に対
する該パターン６両端の電圧変化をリード線７より読み
取る。これにより、第２図に示すような余弦的な出力電
圧−外部磁界曲線が得られる。この曲線の半値幅は該パ
ターン６の強磁性体薄膜４の異方性磁界に対応する。そ
して。

該パターンに流す電流値を変化させると半値幅も該パタ
ーンの磁歪の大小、正負によってほぼ直線的に増減する
。第３図は、磁歪＋５　Ｘ　１０＝６と正で大きい評価
用素子、＋２Ｘ１０−７と零に近い素子および一４ｘｔ
ｏ−ｅと負で大きい素子の半値幅と素子電流との関係を
示したものである。磁歪圧の素子の場合には電流を増加
すると半値幅は減少し、負の素子の場合には逆に増加し
、磁歪圧で小さい場合には半値幅は増加するが程度は小
さいことがわかる。

第４図は、素子電流に対する半値幅の変化率を磁歪値に
対してプロットしたものである。これより、半値幅の変
化率は磁歪と直線的な関係があることがわかる。したが
って、該パターンに流す電流値を変化させても半値幅の
変化率を調べれば磁歪を求めることができる。このよう
にして求めた。

磁気抵抗効果ヘッド３１に近接して作製した磁歪評価用
索子の磁歪は、該ヘッドに使用する感磁膜の磁歪とほぼ
同様とみなせる。

ところで、第１図の実施例で示したように基板に非磁性
材料を使用する場合には本発明による磁歪評価法は特に
問題はないが、基板に例えばＮｉ−Ｚ　ｎフェライト基
板のような磁性材料を使用した場合は外部磁界が基板に
吸われるので問題となる。したがってこの場合には、基
板をキュリー点（１３０℃）以上に加熱して、半値幅の
変化率を測定すればよい。加熱すると変化率は減少する
が同様にして磁歪を求めることができる。あるいはまた
、外部磁界を出力電圧が出るまで強めて、基板に吸われ
た分の磁界量を補正して半値幅の変化率を測定すること
ができるので、この場合には磁歪測定精度がやや低下す
る欠点がある。

第５図は、ヘッドウェハー作製工程の途中と最後に上記
磁歪評価用素子によってヘッドに使用される強磁性薄膜
体の磁歪を評価し、その評価で合格したヘッドのみの出
力およびＳ／Ｎの各ロット毎のばらつきを全面蒸着した
ままの強磁性体薄膜による磁歪評価のみで行なった従来
法によるヘッドの出力およびＳ／Ｎの各ロット毎のばら
つきと比較した結果である。各ロット毎に平均値に対す
るばらつき幅を示す。これをみるとわかるように、本発
明による磁歪評価用素子を用いてヘッドの磁歪を評価し
た場合の方が、作製したヘッドの特性のばらつきを非常
に小さく制御できる効果がある。

ところで、上記の磁歪評価用素子は上記磁気抵抗効果ヘ
ッドを作製する場合にはヘッドと切り離しても勿論かま
わないが、該ヘッドと切り離さずにヘッド上にそのまま
残しても何らさしつかえない。特に該ヘッドの感磁膜４
のヘッド摺動面側の側辺部１６と磁歪評価素子の磁気抵
抗効果薄膜パターン６のヘッド摺動面側の側辺部１７と
を同一線上に設けた場合には、ヘッド加工時にパターン
６もヘッド感磁膜と同様に加工されるので、この途中あ
るいはヘッド加工終了後に上述した出力電圧−外部磁界
曲線の半値幅を測定すれば、加工時に入る応力の程度や
加工ダメージの程度を把握することができることになり
、ヘッド時性の把握の一助となる利点がある。

なお、本実施例ではシャントバイアス方式の磁気抵抗効
果ヘッドの場合について述べたが、本発明はバイアス方
式によらず上述したような効果を有する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、磁歪評価用素子を、ヘッドウェハ上に
作製された磁気抵抗効果ヘッド全てに対して、それに隣
接して作製するので各ヘッド部に使用される感磁膜の磁
歪を個々に評価できる。このため蒸着ソースの組成変動
や蒸着異常などに基づくヘッド感磁膜の磁歪不良をヘッ
ドウェハ作製段階であらかじめ把握でき、ヘッド加工前
に磁歪不良箇所はふるい落すことが可能である。したが
って、ヘッド加工の無駄をなくすことができるとともに
出来上がったヘッドの特性、例えば出力あるいはＳ／Ｎ
等の各ロット毎のばらつきを極めて小さく制御できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例による磁歪評価用素子
および磁気抵抗効果ヘッドの平面図、第１図（ｂ）は第
１図（ａ）のＡ−Ａ’部の断面図、第２図は評価素子の
外部磁界に対する出力特性図。 第３図は異なる３種の磁歪の評価素子の供給電流と第２
図の半値幅との相関図、第４図は評価素子の磁歪と第２
図の半値幅との相関図、第５図は本発明の方法によるヘ
ッドと従来例によるヘッドの製品特性のバラツキを示す
グラフである。 １・・・ヘッドウェハー、２・・・下部磁気シールド層
、３．８．１１・・・絶縁層、４・・・強磁性体薄膜、
５・・・シャントバイアス膜、６・・・磁気抵抗効果薄
膜パターン、７・・・リード線、１０・・・上部磁気シ
ールド層、１２．１３・・・リード線、２１・・・磁気
抵抗効果ヘラ第　１　　図　（ａ−） ’ＮＺ　　回 東 第５図 ロゾト春号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、強磁性体薄膜の磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効
   果ヘッドの一製造工程であるヘッドウェハー作製工程に
   おいて、上記磁気抵抗効果ヘッドが作製されるウェハー
   上に該磁気抵抗効果ヘッドに使用される磁気抵抗効果膜
   の作製と同時に該磁気抵抗効果膜の磁歪を評価するため
   の磁歪評価用素子を該磁気抵抗効果膜に隣接してそれと
   同一材料で作製し、該磁歪評価用素子により磁気抵抗効
   果膜の磁歪管理を行うことを特徴とする磁気抵抗効果ヘ
   ッドの製造方法。 ２、上記評価素子が、矩形状の磁気抵抗効果薄膜パター
   ンと該パターンの両端部に設けられた一対の導体層とか
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁
   気抵抗効果ヘッドの製造方法。