[发明专利]磁场中热处理炉及用其进行热处理的方法

说明书

                            技术领域

本发明涉及一种在MR(磁阻)磁头、GMR(大磁阻)磁头、MGMR(磁性随机存取存储器)等的制造过程中，对形成它们的薄片基板等在磁场中进行热处理的热处理炉及用其进行热处理的方法。

                            背景技术

磁头一般具有在基板上叠置多个强磁性层的构造。例如，GMR磁头具有在强磁性层之间形成非磁性绝缘层的构造。另外，MRAM磁头有从基板一侧顺序地具有反强磁性层、固定磁性层、非磁性导电层及自由磁性层的构造。固定磁性层以整体单一方向被磁化。

为了把固定磁性层磁化成单一方向，在基板上形成磁性薄膜后必须要在磁场中进行热处理。通常需要施加0.5T(特斯拉)以上的定向磁场，根据固定磁性层的材质，还需要超过1.0T的定向磁场。为了在薄片基板上施加定向磁场，现有技术中使用如图15所示的真空热处理炉。该真空热处理炉由带有冷却管112的磁场发生线圈113、设置在线圈113内侧的高频线圈114以及保持设置在高频线圈114内侧的多个薄片基板110的真空容器106构成。

但是，该磁场中热处理炉的磁场发生机构由电磁铁构成，为了产生1.0T以上的磁场，线圈中需要流过500-800A的大电流，安全性不好。不仅需要使用大电流的设备，而且还需要用于产生磁场的高额的电费，另外，为消除由大电流而产生的热，还必须使用大量冷却水。因此，处理成本很高。此外，由于上述构成中漏磁也相当大，考虑到对人体的危险性，除设备空间之外，不仅需要留出确保安全的较大空间，还需要用铁及坡莫合金铁等磁性体围住装置以阻止对周围的电子设备的影响。

使用超导线圈时，不需使用大量电力就可以产生磁场。在使用超导线圈时，与电磁铁相比，励磁电流消耗得到抑制，但却必须经常耗费维持超导状态的液体氮或氦，运行成本较高。另外，在使用超导线圈的方式中，磁场变动时，在局部超导状态变为常导状态而使线圈发热，放置时，装置整体的超导状态就完全崩溃。另外，超导线圈可以产生数T或数10T的强磁场，与电磁铁同样的是强的漏磁范围与该磁场强度成比例地增大。因此，存在着与电磁铁相同的漏磁场问题。

作为不使用励磁电流就可以适宜地改变磁场强度的方式来说，还有由具有大致相同磁力但磁化方向不同的多个永久磁铁扇形体组合而成的ハルバツハ型磁性回路。例如参照，“Joumal of Applied Physics Vol.86，No.11，1 December 1999”及“Joumalof Applied Physics Vol.64，No.10，15 Novermber 1988”、及日本特开平6-224027号。

图16中示出一例ハルバツハ型磁性回路。图16所示的圆形ハルバツハ型磁性回路由可相对旋转的内侧环状永久磁铁组合体1及外侧环状永久磁铁组合体2构成。内侧环状永久磁铁组合体1及外侧环状永久磁铁组合体2处于如图16(a)所示的位置时，内侧环状永久磁铁组合体1的磁场方向与外侧环状永久磁铁组合体2的磁场方向相同。因此，在内侧环状永久磁铁组合体1的中空部20内，具有由内侧环状永久磁铁组合体1产生的磁场与由外侧环状永久磁铁组合体2产生的磁场合成的磁场强度的如箭头方向示出的合成磁场。

如图16(b)所示，在从图16(a)的位置使外侧环状永久磁铁组合体2旋转180度的状态下，由于内侧环状永久磁铁组合体1的磁性回路产生的磁场与外侧环状永久磁铁组合体2的磁性回路产生的磁场的磁化方向相反而相互抵消。因此，在中空部20内，磁场基本为零。这样，磁场的大小可以通过调整两圆筒的回转角度从基本为零而调整到最大。

在热处理件具有磁阻膜的薄片基板的情况下，为了可靠地提高磁阻效果，不但通常需要1.0T以上的较大的磁场，而且还需要使磁场相对于磁性膜的磁化方向平行且均匀。但是，在现有技术的有电磁铁的热处理炉中，不能产生与磁性膜平行的均匀磁场。

                                发明内容

因此，本发明的目的是提供一种可以在产生均匀的平行磁场的同时降低漏磁场的、安全性较高的小型高精度的磁场中热处理炉。

本发明的另一个目的是提供一种使用这种磁场中热处理炉对热处理件进行磁场中热处理的方法。