JP2019100847A - 磁気センサ、計測装置及び磁気センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜磁石が対向部材との磁気回路に含まれない場合に比べ、相対的に移動する対向部材の移動量が計測しやすい磁気インピーダンス効果を用いた磁気センサなどを提供する。【解決手段】磁気センサ１は、硬磁性体層１０３で構成され、面内方向に磁気異方性を有する薄膜磁石２０と、硬磁性体層１０３に積層して設けられた軟磁性体層１０５で構成され、長手方向と短手方向とを有し、長手方向が薄膜磁石２０の発生する磁界の方向に向くとともに、長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子３１を備える感受部３０と、を備え、薄膜磁石２０と感受素子３１とは、薄膜磁石２０の一方の磁極に対向して、外部に設けられる対向部材と磁気回路を構成するように設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、磁気センサ、計測装置及び磁気センサの製造方法に関する。

公報記載の従来技術として、非磁性基板上に形成された硬磁性体膜からなる薄膜磁石と、前記薄膜磁石の上を覆う絶縁層と、前記絶縁層上に形成された一軸異方性を付与された一個または複数個の長方形状の軟磁性体膜からなる感磁部と、前記感磁部の複数個の軟磁性体膜を電気的に接続する導体膜を備え、前記感磁部の長手方向において、前記薄膜磁石の両端部は、前記感磁部の両端部の外側に位置し、前記絶縁層は、前記薄膜磁石のそれぞれの端部の上に開口部を有しており、前記絶縁層の上には、前記薄膜磁石と前記感磁部との間に磁路を形成する軟磁性体膜からなるヨーク部が、前記絶縁層の開口部を介して、前記薄膜磁石の端部から、前記感磁部の端部近傍に渡り形成されている磁気インピーダンス効果素子が存在する（特許文献１参照）。

特開２００８−２４９４０６号公報

ところで、磁気センサは、磁気センサに対向して設けられ、磁気センサに対して相対的に移動する対向部材と組み合わされて、対向部材の相対的な移動量から位置や角度などの計測に用いられる場合がある。このような場合に、磁気インピーダンス効果（magneto-impedance effect）を用いたセンサを用いると、ホール効果（Hall effect）や磁気抵抗効果（magneto-resistive effect）を用いたセンサなどに比べ、高感度に対向部材の相対的な移動量が計測できる。
本発明は、薄膜磁石が対向部材との磁気回路に含まれない場合に比べ、相対的に移動する対向部材の移動量が計測しやすい磁気インピーダンス効果を用いた磁気センサなどを提供する。

本発明が適用される磁気センサは、硬磁性体層で構成され、面内方向に磁気異方性を有する薄膜磁石と、硬磁性体層に積層して設けられた軟磁性体層で構成され、長手方向と短手方向とを有し、長手方向が薄膜磁石の発生する磁界の方向に向くとともに、長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子を備える感受部と、を備え、薄膜磁石と感受素子とは、薄膜磁石の一方の磁極に対向して、外部に設けられる対向部材と磁気回路を構成するように設けられていることを特徴とする。

このような磁気センサにおいて、薄膜磁石は、対向部材に対向する磁極が、対向部材に対して磁気的に露出していることを特徴とすることができる。
このようにすることで、磁気センサの薄膜磁石と感受素子と対向部材とで容易に磁気回路が構成できる。

また、このような磁気センサにおいて、感受部の感受素子は、Ｒｕ又はＲｕ合金から構成される反磁界抑制層を挟んで反強磁性結合した複数の軟磁性体層から構成されることを特徴とすることができる。
このようにすることで、感受素子の感度が向上する。

また、他の観点から捉えると、本発明が適用される計測装置は、硬磁性体層で構成され、面内方向に磁気異方性を有する薄膜磁石と、硬磁性体層に積層して設けられた軟磁性体層で構成され、長手方向と短手方向とを有し、長手方向が薄膜磁石の発生する磁界の方向に向くとともに、長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子を備える感受部と、を備えた磁気センサと、磁気センサの薄膜磁石の一方の磁極に対向して設けられ、薄膜磁石及び感受素子との間で磁気回路を構成する、対向部材と、を備え、対向部材の磁気センサに対する相対的な移動により発生する磁界の変化を感受素子により計測することを特徴とする。

さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用される磁気センサの製造方法は、非磁性の基板上に、磁気異方性が面内方向に制御された薄膜磁石を構成する硬磁性体層を形成する硬磁性体層形成工程と、硬磁性体層に軟磁性体層を積層して、薄膜磁石の発生する磁界の方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子を含む感受部を形成する感受部形成工程と、薄膜磁石の一方の磁極に対向するように外部に設けられる対向部材に対して、薄膜磁石の一方の磁極が対向部材に対して磁気的に露出するように硬磁性体層を薄膜磁石に加工する薄膜磁石加工工程とを含む。

このような磁気センサの製造方法において、非磁性の基板と硬磁性体層との間に、硬磁性体層の磁気異方性を面内方向に制御する制御層を形成する制御層形成工程を含むことを特徴とすることができる。
このようにすることで、硬磁性体層の面内異方性の制御が容易になる。

本発明によれば、薄膜磁石が対向部材との磁気回路に含まれない場合に比べ、相対的に移動する対向部材の移動量が計測しやすい磁気インピーダンス効果を用いた磁気センサなどが提供できる。

第１の実施の形態が適用される計測装置の一例が用いられる自動車エンジンを説明する図である。 第１の実施の形態が適用される計測装置に用いられる磁気センサの一例を説明する図である。（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線での断面図である。 磁気センサの感受部における感受素子の長手方向に印加された磁界と感受部のインピーダンスとの関係を説明する図である。 計測装置による角度の計測方法を説明する図である。（ａ）は、計測装置における歯車と磁気センサとの関係を示す図、（ｂ）は、磁気センサにおける感受部のインピーダンスの時間変化である。 磁気センサの製造方法の一例を説明する図である。（ａ）〜（ｅ）は、磁気センサの製造方法における工程を示す。 変形例である磁気センサの一例を説明する図である。（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＢ−ＶＩＢ線での断面図である。 変形例である他の磁気センサの一例を説明する図である。（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線での断面図である。 変形例であるさらに他の磁気センサの一例を説明する図である。（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線での断面図である。 変形例であるさらに他の磁気センサの製造方法の一例を説明する図である。（ａ）〜（ｇ）は、磁気センサの製造方法における工程を示す。 第２の実施の形態が適用される計測装置の一例を用いたＸＹステージを説明する図である。（ａ）は、平面図、（ｂ）は、側面図である。 第２の実施の形態が適用される計測装置による位置の計測方法を説明する図である。

本明細書で説明する磁気センサは、いわゆる磁気インピーダンス効果を用いたものである。磁気インピーダンス効果を用いた磁気センサは、ホール効果や磁気抵抗効果を用いたセンサに比べ、高感度である。よって、磁気センサに磁気インピーダンス効果を用いることにより、計測の精度を向上させやすい。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態が適用される計測装置２００の一例が用いられる自動車エンジン５００を説明する図である。ここで示す計測装置２００は、角度を計測する。ここでは、角度を計測する例として、自動車エンジン５００のクランク角を計測する場合を説明する。

自動車エンジン５００は、ピストン５１０、及びピストン５１０が内部を往復運動するシリンダ５２０を備える。ピストン５１０とシリンダ５２０とで囲まれた空間は、燃焼空間５３０を構成する。また、自動車エンジン５００は、燃焼空間５３０内に燃料を含むガスを吸気する吸気バルブ５４０、燃焼したガスを排気する排気バルブ５５０、及び、燃料に点火する点火プラグ５６０を備える。つまり、吸気バルブ５４０、排気バルブ５５０、点火プラグ５６０は、シリンダ５２０の燃焼空間５３０を構成する部分に設けられている。

そして、自動車エンジン５００は、ピストン５１０に接続され、ピストン５１０の往復運動を回転運動に変換するコンロッド（コネクティングロッド）５７０を備える。さらに、自動車エンジン５００は、コンロッド５７０が接続され、ピストン５１０の往復運動に伴って回転するクランク（クランクシャフト）５８０を備える。

クランク５８０は、クランク５８０の回転軸を横方向から見た場合、コの字状に飛び出した部分を有している。そして、コの字状に飛び出した部分に、コンロッド５７０が回転自在に接続されている。なお、自動車エンジン５００が複数のピストン５１０を有する場合、回転軸に沿ってピストン５１０の数に応じたコの字状に飛び出した部分が複数設けられる。なお、これらのコの字状に飛び出した部分は、回転軸の周りにピストン５１０の数に応じて設定された角度で配置されている。

計測装置２００は、自動車エンジン５００におけるクランク５８０の角度（回転角）を計測する。計測装置２００は、クランク５８０に接続されクランク５８０の回転に伴って回転する円盤状の歯車（ギア）２１０及び歯車２１０の外周に近接して設けられた磁気センサ１を備える。歯車２１０には、外周に沿って外側に突起する歯２１１が定められた間隔で設けられている。なお、歯車２１０の外周の一部は、歯２１１が設けられていない欠歯部２１０ｂとなっている。なお、歯車２１０の外周の歯２１１が設けられた部分は、歯部２１０ａである。なお、歯車２１０は、対向部材の一例である。

そして、自動車エンジン５００は、計測装置２００によって計測されたクランク５８０の回転角に基づいて、吸気バルブ５４０、排気バルブ５５０を開閉するタイミングや、点火プラグ５６０を点火するタイミングを制御する制御部５９０を備える。

まず、自動車エンジン５００の動作の概要を説明する。
図１において、ピストン５１０が図１において最上部にあるとする。つまり、ピストン５１０とシリンダ５２０とが作る燃焼空間５３０が、最も狭い（体積が小さい）状態にある。制御部５９０は、計測装置２００の計測したクランク５８０の回転角から、ピストン５１０が最上部にあることを検知する。すると、制御部５９０は、吸気バルブ５４０を開にする。次に、ピストン５１０が下降するにしたがい燃料を含んだガスが吸気バルブ５４０を介して燃焼空間５３０に吸引される。次に、制御部５９０は、ピストン５１０が最下部に下降したことを、計測装置２００の計測したクランク５８０の回転角から検知する。すると、制御部５９０は、吸気バルブ５４０を閉にする。

次に、ピストン５１０が最上部に向かって上昇すると、燃焼空間５３０に吸引された燃料を含むガスが圧縮される。制御部５９０は、ピストン５１０が最上部に到達したことを計測装置２００の計測したクランク５８０の回転角から検知する。すると、制御部５９０は、点火プラグ５６０に点火して（点火プラグ５６０をスパークさせて）、圧縮されたガスの燃料に点火し、燃料を燃焼させる。これにより、ピストン５１０が下方に押される。そして、制御部５９０は、ピストン５１０が最下部に到達したことを計測装置２００の計測したクランク５８０の回転角から検知する。すると、制御部５９０は、排気バルブ５５０を開にする。

次に、ピストン５１０が最上部に向かって上昇すると、燃焼空間５３０内の燃焼済の燃料を含むガスが排気バルブ５５０を介して排気される。制御部５９０は、ピストン５１０が最上部に到達したことを計測装置２００が計測したクランク５８０の回転角から検知する。すると、制御部５９０は、排気バルブ５５０を閉にするとともに、再び吸気バルブ５４０を開にする。
そして、上記の一連の動作が繰り返される。

以上説明したように、自動車エンジン５００では、制御部５９０は、計測装置２００の計測したクランク５８０の回転角に基づいて、吸気バルブ５４０及び排気バルブ５５０を開閉するタイミング、点火プラグ５６０を点火するタイミングを制御する。なお、上記では、ピストン５１０が最上部に到達したタイミング又は最下部に到達したタイミングにおいて、吸気バルブ５４０又は排気バルブ５５０を開閉し又は点火プラグ５６０に点火するとして説明したが、これらは一例であって、これらからずれたタイミングなど他のタイミングであってもよい。

（磁気センサ１）
次に、クランク５８０の回転角を計測する計測装置２００を説明する。
図２は、第１の実施の形態が適用される計測装置２００に用いられる磁気センサ１の一例を説明する図である。図２（ａ）は、平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線での断面図である。
図２（ｂ）に示すように、第１の実施の形態が適用される磁気センサ１は、非磁性の基板１０上に設けられた硬磁性体（硬磁性体層１０３）で構成された薄膜磁石２０と、薄膜磁石２０に対向して積層され、軟磁性体（軟磁性体層１０５）で構成されて磁場を感受する感受部３０とを備える。なお、磁気センサ１の断面構造については、後に詳述する。

ここで硬磁性体とは、外部磁界によって磁化されると、外部磁界を取り除いても磁化された状態が保持される、いわゆる保磁力の大きい材料である。一方、軟磁性体とは、外部磁界によって容易に磁化されるが、外部磁界を取り除くと速やかに磁化がないか又は磁化が小さい状態に戻る、いわゆる保磁力の小さい材料である。

なお、本明細書においては、磁気センサ１を構成する要素（薄膜磁石２０など）を二桁の数字で表し、要素に加工される層（硬磁性体層１０３など）を１００番台の数字で表す。そして、要素の数字に対して、要素に加工される層の番号を（ ）内に表記する。例えば薄膜磁石２０の場合、薄膜磁石２０（硬磁性体層１０３）と表記する。図においては、２０（１０３）と表記する。他の場合も同様である。

図２（ａ）により、磁気センサ１の平面構造を説明する。磁気センサ１は、一例として四角形の平面形状を有する。ここでは、磁気センサ１の最上部に形成された感受部３０及びヨーク４０を説明する。感受部３０は、平面形状が長手方向と短手方向とを有する短冊状である複数の感受素子３１と、隣接する感受素子３１をつづら折りに直列接続する接続部３２と、電流供給のための電線が接続される端子部３３とを備える。ここでは、４個の感受素子３１が、長手方向が並列するように配置されている。感受素子３１が、磁気インピーダンス効果素子である。
感受素子３１は、例えば長手方向の長さが約１ｍｍ、短手方向の幅が数１０μｍ、厚さ（軟磁性体層１０５の厚さ）が０．５μｍ〜５μｍである。感受素子３１間の間隔は、５０μｍ〜１００μｍである。

接続部３２は、隣接する感受素子３１の端部間に設けられ、隣接する感受素子３１をつづら折りに直列接続する。図２（ａ）に示す磁気センサ１では、４個の感受素子３１が並列に配置されているため、接続部３２は３個ある。感受素子３１の数は、感受（計測）したい磁界の大きさや後述する感受部３０のインピーダンスＺなどによって設定される。よって、感受素子３１が２個であれば、接続部３２は１個である。また、感受素子３１が１個であれば、接続部３２を備えない。なお、接続部３２の幅は、感受部３０に流す電流によって設定すればよい。例えば、接続部３２の幅は、感受素子３１と同じであってもよい。

端子部３３は、接続部３２で接続されていない感受素子３１の端部（２個）にそれぞれ設けられている。端子部３３は、感受素子３１から引き出す引き出し部と、電流を供給する電線を接続するパッド部とを備える。引き出し部は、２個のパッド部を感受素子３１の短手方向に設けるために設けられている。引き出し部を設けずパッド部を感受素子３１に連続するように設けてもよい。パッド部は、電線を接続しうる大きさであればよい。なお、感受素子３１が４個であるため、２個の端子部３３は図２（ａ）において左側に設けられている。感受素子３１の数が奇数の場合には、２個の端子部３３を左右に分けて設ければよい。

そして、感受部３０の感受素子３１、接続部３２及び端子部３３は、１層の軟磁性体層１０５で一体に構成されている。軟磁性体層１０５は、導電性であるので、一方の端子部３３から他方の端子部３３に、電流を流すことができる。
なお、感受素子３１の長さ及び幅、並列させる個数など上記した数値は一例であって、感受（計測）する磁界の値や用いる軟磁性体材料などによって変更してもよい。

さらに、磁気センサ１は、感受素子３１の長手方向の端部に対向して設けられたヨーク４０を備える。ここでは、感受素子３１の長手方向の両端部に対向してそれぞれが設けられた２個のヨーク４０ａ、４０ｂを備える。なお、ヨーク４０ａ、４０ｂをそれぞれ区別しない場合は、ヨーク４０と表記する。ヨーク４０は、感受素子３１の長手方向の端部に磁力線を誘導する。このため、ヨーク４０は、磁力線が透過しやすい軟磁性体（軟磁性体層１０５）で構成されている。つまり、感受部３０及びヨーク４０は、一層の軟磁性体層１０５により形成されている。なお、感受素子３１の長手方向に磁力線が十分透過する場合には、ヨーク４０を備えなくてもよい。

以上のことから、磁気センサ１の大きさは、平面形状において数ｍｍ角である。なお、磁気センサ１の大きさは、他の値であってもよい。

次に、図２（ｂ）により、磁気センサ１の断面構造を詳述する。磁気センサ１は、非磁性の基板１０上に、密着層１０１、制御層１０２、硬磁性体層１０３（薄膜磁石２０）、絶縁層１０４及び軟磁性体層１０５（感受部３０、ヨーク４０）がこの順に配置（積層）されて構成されている。

基板１０は、非磁性体からなる基板であって、例えばガラス、サファイアといった酸化物基板やシリコン等の半導体基板が挙げられる。
密着層１０１は、基板１０に対する制御層１０２の密着性を向上させるための層である。密着層１０１としては、Ｃｒ又はＮｉを含む合金を用いるのがよい。Ｃｒ又はＮｉを含む合金としては、ＣｒＴｉ、ＣｒＴａ、ＮｉＴａ等が挙げられる。密着層１０１の厚さは、例えば５ｎｍ〜５０ｎｍである。なお、基板１０に対する制御層１０２の密着性に問題がなければ、密着層１０１を設けることを要しない。なお、本明細書においては、Ｃｒ又はＮｉを含む合金の組成比を示さない。以下同様である。

制御層１０２は、硬磁性体層１０３で構成される薄膜磁石２０の磁気異方性が膜の面内方向に発現しやすいように制御する層である。制御層１０２としては、Ｃｒ、Ｍｏ若しくはＷ又はそれらを含む合金（以下では、制御層１０２を構成するＣｒ等を含む合金と表記する。）を用いるのがよい。制御層１０２を構成するＣｒ等を含む合金としては、ＣｒＴｉ、ＣｒＭｏ、ＣｒＶ、ＣｒＷ等が挙げられる。制御層１０２の厚さは、例えば５ｎｍ〜１００ｎｍである。

薄膜磁石２０を構成する硬磁性体層１０３は、Ｃｏを主成分とし、Ｃｒ又はＰｔのいずれか一方又は両方を含む合金（以下では、薄膜磁石２０を構成するＣｏ合金と表記する。）を用いることがよい。薄膜磁石２０を構成するＣｏ合金としては、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＮｉＣｒ、ＣｏＣｒＰｔＢ等が挙げられる。なお、Ｆｅが含まれていてもよい。硬磁性体層１０３の厚さは、例えば５０ｎｍ〜５００ｎｍである。

制御層１０２を構成するＣｒ等を含む合金は、ｂｃｃ（body-centered cubic（体心立方格子））構造を有する。よって、薄膜磁石２０を構成する硬磁性体（硬磁性体層１０３）は、ｂｃｃ構造のＣｒ等を含む合金で構成された制御層１０２上において結晶成長しやすいｈｃｐ（hexagonal close-packed（六方最密充填））構造であるとよい。ｂｃｃ構造上にｈｃｐ構造の硬磁性体層１０３を結晶成長させると、ｈｃｐ構造のｃ軸が面内に向くように配向しやすい。よって、硬磁性体層１０３によって構成される薄膜磁石２０が面内方向に磁気異方性を有するようになりやすい。なお、硬磁性体層１０３は、多結晶であって、各結晶が面内方向に磁気異方性を有する。よって、この磁気異方性は、結晶磁気異方性と呼ばれることがある。

なお、制御層１０２を構成するＣｒ等を含む合金及び薄膜磁石２０を構成するＣｏ合金の結晶成長を促進するために、基板１０を１００℃〜６００℃に加熱するとよい。この加熱により、制御層１０２を構成するＣｒ等を含む合金が結晶成長しやすくなり、ｈｃｐ構造を持つ硬磁性体層１０３が面内に磁化容易軸を持つように結晶配向されやすくなる。つまり、硬磁性体層１０３の面内に磁気異方性が付与されやすくなる。

絶縁層１０４は、非磁性の絶縁体で構成され、薄膜磁石２０と感受部３０との間を電気的に絶縁する。絶縁層１０４を構成する絶縁体としては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等の酸化物、又は、Ｓｉ_２Ｎ_４、ＡｌＮ等の窒化物等が挙げられる。絶縁層１０４の厚さは、例えば１００ｎｍ〜５００ｎｍである。

感受部３０における感受素子３１は、長手方向に交差する方向、例えば直交する短手方向（幅方向）に一軸磁気異方性が付与されている。感受素子３１を構成する軟磁性体（軟磁性体層１０５）としては、Ｃｏを主成分にした合金に高融点金属Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ等を添加したアモルファス合金（以下では、感受素子３１を構成するＣｏ合金と表記する。）を用いるのがよい。感受素子３１を構成するＣｏ合金としては、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＦｅＴａ、ＣｏＷＺｒ等が挙げられる。感受素子３１を構成する軟磁性体（軟磁性体層１０５）の厚さは、例えば０．５μｍ〜５μｍである。
なお、長手方向に交差する方向とは、長手方向に対して４５°を超えた角度を有すればよい。

密着層１０１、制御層１０２、硬磁性体層１０３（薄膜磁石２０）及び絶縁層１０４は、平面形状が四角形（図２（ａ）参照）になるように加工されている。そして、露出した側面の内、対向する二つの側面において、薄膜磁石２０がＮ極（図２（ｂ）における（Ｎ））及びＳ極（図２（ｂ）における（Ｓ））となっている。なお、薄膜磁石２０のＮ極とＳ極とを結ぶ線が、感受部３０の感受素子３１の長手方向に向くようになっている。なお、長手方向に向くとは、Ｎ極とＳ極とを結ぶ線と長手方向とのなす角度が４５°未満であることをいう。なお、Ｎ極とＳ極とを結ぶ線と長手方向とのなす角度は、小さいほどよい。

図２（ｂ）に矢印で示すように、磁気センサ１において、薄膜磁石２０のＮ極から出た磁力線は、一旦外部に出る。そして、一部の磁力線が、ヨーク４０ａを介して感受素子３１を透過し、ヨーク４０ｂを介して再び外部に出る。そして、感受素子３１を透過した磁力線が透過しない磁力線とともに薄膜磁石２０のＳ極に戻る。つまり、薄膜磁石２０は、感受素子３１の長手方向に磁界を印加する。
なお、薄膜磁石２０のＮ極とＳ極とをまとめて両磁極と表記し、Ｎ極とＳ極とを区別しない場合は磁極と表記する。

なお、図２（ａ）に示すように、ヨーク４０（ヨーク４０ａ、４０ｂ）は、基板１０の表面側から見た形状が、感受部３０に近づくにつれて狭くなっていくように構成されている。これは、感受部３０に磁界を集中させる（磁力線を集める）ためである。つまり、感受部３０における磁界を強くして感度のさらなる向上を図っている。なお、ヨーク４０（ヨーク４０ａ、４０ｂ）の感受部３０に対向する部分の幅を狭くしなくてもよい。

ここで、ヨーク４０（ヨーク４０ａ、４０ｂ）と感受部３０との間隔は、例えば１μｍ〜１００μｍであればよい。

図３は、磁気センサ１の感受部３０における感受素子３１の長手方向に印加された磁界と感受部３０のインピーダンスとの関係を説明する図である。図３において、横軸が磁界Ｈ、縦軸がインピーダンスＺである。感受部３０のインピーダンスＺは、２個の端子部３３間に電流を流して測定される。高周波電流で測定すると表皮効果によって、磁界Ｈの変化ΔＨによるインピーダンスＺの変化ΔＺが大きくなる。

図３に示すように、感受部３０のインピーダンスＺは、感受素子３１の長手方向に印加する磁界Ｈが大きくなるにしたがい大きくなる。しかし、印加する磁界Ｈが感受素子３１の異方性磁界Ｈｋに達すると、インピーダンスＺは最大値（ピーク）に至る。さらに印加する磁界Ｈが大きくなると、インピーダンスＺは逆に小さくなる。よって、印加する磁界Ｈが異方性磁界Ｈｋより小さい範囲において、磁界Ｈの変化ΔＨに対してインピーダンスＺの変化ΔＺが急峻な部分（ΔＺ／ΔＨが大きい）を用いれば、磁界Ｈの微弱な変化をインピーダンスＺの変化ΔＺとして取り出すことができる。図３では、ΔＺ／ΔＨが大きい磁界Ｈの中心を磁界Ｈｂとして示している。つまり、磁界Ｈｂの近傍（図３で矢印で示す範囲）における磁界Ｈの変化（ΔＨ）が高精度に測定できる。磁界Ｈｂは、バイアス磁界と呼ばれることがある。

次に、計測装置２００における角度の計測方法を説明する。
図４は、計測装置２００による角度の計測方法を説明する図である。図４（ａ）は、計測装置２００における歯車２１０と磁気センサ１との関係を示す図、図４（ｂ）は、磁気センサ１における感受部３０のインピーダンスＺの時間変化である。図４（ａ）において、歯車２１０の二つの状態が実線と破線とで記載されている。図４（ｂ）において、縦軸がインピーダンスＺ、横軸が時間ｔである。

図４（ａ）に示すように、計測装置２００において、磁気センサ１は、歯車２１０の外周部に対向して配置されている。つまり、磁気センサ１は、薄膜磁石２０の一方の磁極、ここではＮ極が歯車２１０の外周部に対向するように配置されている。そして、歯車２１０は、磁力線が透過しやすい磁性体（例えば軟磁性体）で構成されている。よって、磁気センサ１における薄膜磁石２０と感受部３０（感受素子３１）と歯車２１０とが、磁気回路を構成する。つまり、磁気センサ１における薄膜磁石２０のＮ極から出た磁力線は、歯車２１０及び感受部３０の感受素子３１を経由して、薄膜磁石２０のＳ極に戻る。そして、実線で示したように、薄膜磁石２０のＮ極が歯車２１０の歯２１１（山）に近接する場合と、破線で示したように、薄膜磁石２０のＮ極が歯車２１０の歯２１１の間（谷）に近接する場合とで、薄膜磁石２０のＮ極と歯車２１０との距離（ギャップ）が異なる。これにより、上記の二つの場合で、感受部３０に印加される磁界Ｈが異なることになり、感受部３０のインピーダンスＺが変化する。

すなわち、薄膜磁石２０のＮ極が歯車２１０の歯２１１（山）に近接すると、薄膜磁石２０からの磁力線が歯２１１（山）に向かって延びやすくなる（吸われる）ので、感受部３０に戻る磁力線が少なくなる。このため、感受部３０に印加される磁界が小さくなり、感受部３０のインピーダンスＺが小さくなる。
逆に、薄膜磁石２０のＮ極が歯車２１０の歯２１１の間（谷）に近接すると、薄膜磁石２０からの磁力線が歯車２１０に向かって延びにくくなる（吸われにくい）ので、感受部３０に戻る磁力線が多くなる。このため、感受部３０に印加される磁界が大きくなり、感受部３０のインピーダンスＺが大きくなる。

よって、図４（ｂ）に示すように、クランク５８０の回転に伴って歯車２１０が回転すると、インピーダンスＺが、時間ｔに対してパルス（矩形波）状に変化する。そして、歯車２１０の欠歯部２１０ｂでは、歯２１１の間（谷）に近接する場合と同様に、インピーダンスＺが大きい状態となる。よって、磁気センサ１が欠歯部２１０ｂに近接する場合は、歯２１１の間（谷）に近接する場合に比べ、インピーダンスＺが大きい状態が継続する。そこで、この欠歯部２１０ｂを基準として、インピーダンスＺのパルスをカウントすることにより、クランク５８０の角度（回転角）が計測される。

以上説明したように、計測装置２００は、磁気センサ１に磁性体で形成された歯車２１０の歯２１１（山）と歯２１１の間（谷）とを交互に近接させることにより、薄膜磁石２０によって感受部３０に印加される磁界Ｈを変調させている。よって、磁気センサ１により角度（回転角）が計測される。ここでは、一例として自動車エンジン５００のクランク５８０の角度（回転角）を計測したが、計測装置２００を他の角度（回転角）の計測に用いてもよい。

このような計測装置２００に用いるため、磁気センサ１は、図２（ｂ）に示したように、薄膜磁石２０の一方の磁極（Ｎ極又はＳ極）から歯車２１０に向けて磁力線が延び易いように、薄膜磁石２０の磁極を磁気的に露出させている。ここで、磁気的に露出させているとは、薄膜磁石２０の磁極が、磁極からの磁力線を終端するような磁性体で覆われていないことをいう。つまり、薄膜磁石２０を構成する硬磁性体層１０３の磁極となる側面が露出されている。このことを、磁極が開放されていると表現することがある。なお、硬磁性体層１０３の側面は、磁気的に露出していればよく、汚染や腐食などから薄膜磁石２０を保護するための非磁性の材料で覆われていてもよい。

なお、磁気インピーダンス効果を用いた磁気センサとして、薄膜磁石２０を感受部３０と一体に構成しない場合がある。この場合、磁気センサと対向部材（ここでは、歯車２１０）とで磁気回路を構成するために、磁石を別途設けることが必要となる。これに対して、磁気センサ１では、薄膜磁石２０を一体に構成しているので小型化が図れる。
また、一体化した薄膜磁石２０を感受部３０の感受素子３１にバイアス磁界（図３における磁界Ｈｂに相当する磁界）を印加することに用いるように構成した磁気センサがある。この磁気センサでは、図２（ｂ）に示したヨーク４０ａ、４０ｂの感受部３０と対向しないそれぞれの部分（外側の部分）を、薄膜磁石２０の極（Ｎ極、Ｓ極）まで延ばして構成している。この場合、薄膜磁石２０の一方の極からの磁力線は、感受部３０を透過して他方の極に到達する。つまり、薄膜磁石２０は、一定の磁界を感受部３０に印加する。このため、この磁気センサと対向部材（ここでは、歯車２１０）とで磁気回路を構成するために、磁石を別途設けることが必要になる。これに対して、磁気センサ１では、薄膜磁石２０を感受部３０にバイアス磁界を与えるとともに、対向部材との磁気回路の構成に用いている。よって、磁気センサ１では、計測装置２００に用いる部材が少なくなり、計測装置２００が小型化される。そして、計測装置２００において、磁気センサ１と対向部材との位置の設定など、組み立てが容易になる。

（磁気センサ１の製造方法）
次に磁気センサ１の製造方法の一例を説明する。
図５は、磁気センサ１の製造方法の一例を説明する図である。図５（ａ）〜（ｅ）は、磁気センサ１の製造方法における工程を示す。なお、図５（ａ）〜（ｅ）は、代表的な工程であって、他の工程を含んでもよい。そして、工程は、図５（ａ）〜（ｅ）の順に進む。図５（ａ）〜（ｅ）は、図２（ｂ）に示した図２（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線での断面図に対応する。

基板１０は、前述したように、非磁性材料からなる基板であって、例えばガラス、サファイアといった酸化物基板やシリコン等の半導体基板である。基板１０には、研磨機などを用いて、例えば曲率半径Ｒａが０．１ｎｍ〜１００ｎｍの筋状の溝又は筋状の凹凸が設けられていてもよい。なお、この筋状の溝又は筋状の凹凸の筋の方向は、硬磁性体層１０３によって構成される薄膜磁石２０のＮ極とＳ極とを結ぶ方向に設けられているとよい。このようにすることで、硬磁性体層１０３における結晶成長が、溝の方向へ促進される。よって、硬磁性体層１０３により構成される薄膜磁石２０の磁化容易軸がより溝方向（薄膜磁石２０のＮ極とＳ極とを結ぶ方向）に向きやすい。つまり、薄膜磁石２０の着磁をより容易にする。

ここでは、基板１０は、一例として直径約９５ｍｍ、厚さ約０．５ｍｍのガラスとして説明する。磁気センサ１の平面形状が数ｍｍ角である場合、基板１０上には、複数の磁気センサ１が一括して製造され、後に個々の磁気センサ１に分割（切断）される。図５（ａ）〜（ｅ）では、中央に表記する一個の磁気センサ１に着目するが、左右に隣接する磁気センサ１の一部を合わせて示す。なお、隣接する磁気センサ１間の境界を一点鎖線で示す。

図５（ａ）に示すように、基板１０を洗浄した後、基板１０の一方の面（以下、表面と表記する。）上に、密着層１０１、制御層１０２、硬磁性体層１０３及び絶縁層１０４を順に成膜（堆積）して、積層体を形成する。なお、基板１０上に密着層１０１、制御層１０２、硬磁性体層１０３及び絶縁層１０４が積層された積層体を形成する工程を、積層体形成工程と呼ぶ。また、制御層１０２を形成する工程を、制御層形成工程と呼び、硬磁性体層１０３を形成する工程を硬磁性体層形成工程と呼ぶ。

まず、Ｃｒ又はＮｉを含む合金である密着層１０１、Ｃｒ等を含む合金である制御層１０２、及び、薄膜磁石２０を構成するＣｏ合金である硬磁性体層１０３を順に連続して成膜（堆積）する。この成膜は、スパッタリング法などにより行える。それぞれの材料で形成された複数のターゲットに順に対面するように、基板１０を移動させることで密着層１０１、制御層１０２及び硬磁性体層１０３が基板１０上に順に積層される。前述したように、制御層１０２及び硬磁性体層１０３の形成では、結晶成長を促進するために、基板１０を例えば１００℃〜６００℃に加熱するとよい。

なお、密着層１０１の成膜では、基板１０の加熱を行ってもよく、行わなくてもよい。基板１０の表面に吸着している水分などを除去するために、密着層１０１を成膜する前に、基板１０を加熱してもよい。

次に、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等の酸化物、又は、Ｓｉ_２Ｎ_４、ＡｌＮ等の窒化物等である絶縁層１０４を成膜（堆積）する。絶縁層１０４の成膜は、プラズマＣＶＤ法、反応性スパッタリング法などにより行える。

そして、図５（ｂ）に示すように、感受部３０が形成される部分及びヨーク４０（ヨーク４０ａ、４０ｂ）が形成される部分を開口とするフォトレジストによるパターン（レジストパターン）１１１を、公知のフォトリソグラフィ技術により形成する。

そして、図５（ｃ）に示すように、感受素子３１を構成するＣｏ合金である軟磁性体層１０５を成膜（堆積）する。軟磁性体層１０５の成膜は、例えばスパッタリング法を用いて行える。この軟磁性体層１０５を形成する工程を、軟磁性体層形成工程と呼ぶ。

図５（ｄ）に示すように、レジストパターン１１１を除去するとともに、レジストパターン１１１上の軟磁性体層１０５を除去（リフトオフ）する。これにより、軟磁性体層１０５による感受部３０及びヨーク４０（ヨーク４０ａ、４０ｂ）が形成される。つまり、感受部３０とヨーク４０とが、１回の軟磁性体層１０５の成膜で形成される。この感受部３０を形成する工程を、感受部形成工程と呼ぶ。なお、感受部形成工程には、軟磁性体層形成工程又は／及びヨーク４０を形成する工程が含まれてもよい。

この後、軟磁性体層１０５には、感受部３０における感受素子３１の幅方向に一軸磁気異方性を付与する。この軟磁性体層１０５への一軸磁気異方性の付与は、例えば３ｋＧ（０．３Ｔ）の回転磁場中における４００℃での熱処理（回転磁場中熱処理）と、それに引き続く３ｋＧ（０．３Ｔ）の静磁場中における４００℃での熱処理（静磁場中熱処理）とで行える。この時、ヨーク４０を構成する軟磁性体層１０５にも同様の一軸磁気異方性が付与される。しかし、ヨーク４０は、磁気回路としての役割を果たせばよく、一軸磁気異方性が付与されてもよい。

次に、薄膜磁石２０を構成する硬磁性体層１０３を着磁する。硬磁性体層１０３に対する着磁は、静磁場中又はパルス状の磁場中において、硬磁性体層１０３の保磁力より大きい磁界を、硬磁性体層１０３の磁化が飽和するまで印加することで行える。

この後、図５（ｅ）に示すように、基板１０上に形成された複数の磁気センサ１を個々の磁気センサ１に分割（切断）する。つまり、図２（ａ）の平面図に示したように、平面形状が四角形になるように、基板１０、密着層１０１、制御層１０２、硬磁性体層１０３、絶縁層１０４及び軟磁性体層１０５を切断する。すると、分割（切断）された硬磁性体層１０３の側面に薄膜磁石２０の磁極（Ｎ極及びＳ極）が露出する。こうして、着磁された硬磁性体層１０３は、薄膜磁石２０になる。この分割（切断）は、ダイシング法やレーザカッティング法などにより行える。この磁気センサ１を分割（切断）する工程を、分割工程と呼ぶ。なお、硬磁性体層１０３を加工して、磁極が露出した薄膜磁石２０を形成する工程であることから、薄膜磁石形成工程と呼ぶことがある。

なお、図５（ｅ）の分割工程の前に、基板１０上において隣接する磁気センサ１の間の密着層１０１、制御層１０２、硬磁性体層１０３、絶縁層１０４及び軟磁性体層１０５を、平面形状が四角形（図２（ａ）に示した磁気センサ１の平面形状）になるようにエッチング除去してもよい。そして、露出した基板１０を分割（切断）してもよい。
また、図５（ａ）の積層体形成工程の後に、密着層１０１、制御層１０２、硬磁性体層１０３、絶縁層１０４を、平面形状が四角形（図２（ａ）に示した磁気センサ１の平面形状）になるように加工してもよい。
なお、図５（ａ）〜（ｅ）に示した製造方法は、これらの製造方法に比べ、工程が簡略化される。

このようにして、磁気センサ１が製造される。なお、軟磁性体層１０５への一軸異方性の付与及び／又は薄膜磁石２０の着磁は、図５（ｅ）の分割（切断）工程の後に、磁気センサ１毎又は複数の磁気センサ１に対して行ってもよい。

なお、制御層１０２を備えない場合には、硬磁性体層１０３を成膜後、８００℃以上に加熱して結晶成長させることで、面内に磁気異方性を付与することが必要となる。しかし、第１の実施の形態が適用される磁気センサ１のように、制御層１０２を備える場合には、制御層１０２により結晶成長が促進されるため、８００℃以上のような高温による結晶成長を要しない。

また、感受部３０の感受素子３１への一軸異方性の付与は、上記の回転磁場中熱処理及び静磁場中熱処理で行う代わりに、感受素子３１を構成するＣｏ合金である軟磁性体層１０５の堆積時にマグネトロンスパッタリング法を用いて行ってもよい。マグネトロンスパッタリング法では、磁石（マグネット）を用いて磁界を形成し、放電によって発生した電子をターゲットの表面に閉じ込める（集中させる）。これにより、電子とガスとの衝突確率を増加させてガスの電離を促進し、膜の堆積速度（成膜速度）を向上させる。このマグネトロンスパッタリング法に用いられる磁石（マグネット）が形成する磁界により、軟磁性体層１０５の堆積と同時に、軟磁性体層１０５に一軸異方性が付与される。このようにすることで、回転磁場中熱処理及び静磁場中熱処理で行う一軸異方性を付与する工程が省略できる。

次に磁気センサ１の変形例を説明する。
（磁気センサ２）
図２（ａ）、（ｂ）に示した磁気センサ１では、感受部３０は、一層の軟磁性体層１０５で構成されていた。磁気センサ１の変形例である磁気センサ２では、感受部３０が、反磁界抑制層を挟んで設けられた二つの軟磁性体層で構成されている。
図６は、変形例である磁気センサ２の一例を説明する図である。図６（ａ）は、平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＶＩＢ−ＶＩＢ線での断面図である。以下では、磁気センサ１と異なる部分を主に説明し、同様の部分は同じ符号を付して説明を省略する。

図６（ｂ）に示すように、磁気センサ２では、磁性体層１０６は、下層（基板１０）側の下層軟磁性体層１０６ａと反磁界抑制層１０６ｂと上層（基板１０と反対）側の上層軟磁性体層１０６ｃとを備える。つまり、下層軟磁性体層１０６ａと上層軟磁性体層１０６ｃとが、反磁界抑制層１０６ｂを挟んで設けられている。
下層軟磁性体層１０６ａと上層軟磁性体層１０６ｃには、磁気センサ１における軟磁性体層１０５と同様に、感受素子３１を構成するＣｏ合金を用いうる。反磁界抑制層１０６ｂには、Ｒｕ又はＲｕ合金が用いうる。

ここで、Ｒｕ又はＲｕ合金の反磁界抑制層１０６ｂの膜厚を０．４ｎｍ〜１．０ｎｍ又は１．６ｎｍ〜２．６ｎｍの範囲とすることで、下層軟磁性体層１０６ａと上層軟磁性体層１０６ｃとが反強磁性結合（ＡＦＣ：Antiferromagnetically Coupled）構造となる。つまり、反磁界が抑制され、感受素子３１の感度が向上する。

磁気センサ２は、図５（ｃ）における軟磁性体層形成工程において、軟磁性体層１０５を成膜（堆積）する代わりに、磁性体層１０６を成膜（堆積）すればよい。つまり、軟磁性体層１０５の代わりに、下層軟磁性体層１０６ａ、反磁界抑制層１０６ｂ、上層軟磁性体層１０６ｃをこの順に連続して成膜（堆積）すればよい。これらの成膜（堆積）は、スパッタリング法により行える。

（磁気センサ３）
図２（ａ）、（ｂ）に示した磁気センサ１では、感受部３０の接続部３２、端子部３３は、感受素子３１と同じ軟磁性体層１０５で構成されていた。磁気センサ１の変形例である磁気センサ３では、磁気センサ１の接続部３２、端子部３３が、非磁性の導電性材料（導電体層）で構成されている。
図７は、変形例である他の磁気センサ３の一例を説明する図である。図７（ａ）は、平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線での断面図である。以下では、磁気センサ１と異なる部分を主に説明し、同様の部分は同じ符号を付して説明を省略する。

図７（ａ）に示すように、磁気センサ３の感受部３０は、接続部３２の代わりに非磁性の導電体層１０７で構成された接続導電体部５２、端子部３３の代わりに同じく非磁性の導電体層１０７で構成された端子導電体部５３を備える。
接続導電体部５２及び端子導電体部５３を構成する非磁性の導電体層１０７は、導電性に優れた材料であればよく、例えばＣｕ、Ａｕ、Ａｌ等が用いうる。

図２（ａ）、（ｂ）に示した磁気センサ１は、接続部３２及び端子部３３が軟磁性体層１０５で構成されているために、接続部３２及び端子部３３においても磁気インピーダンス効果が生じる。しかし、磁気センサ３は、非磁性の導電体層１０７で構成された接続導電体部５２及び端子導電体部５３を用いているので、感受素子３１のみの磁気インピーダンス効果で磁界が検出される。よって、検出したい磁界の方向の磁気インピーダンス効果のみが引き出されるため、検出感度が向上する。

また、端子導電体部５３を用いることで、感受部３０に電流を供給する電線が接続しやすくなる。

接続導電体部５２及び端子導電体部５３を構成する非磁性の導電体層１０７の成膜（堆積）は、例えば、メタルマスクを用いたスパッタリング法、真空蒸着法などにより行える。つまり、図５（ｄ）の感受部形成工程の後に、接続導電体部５２及び端子導電体部５３の領域が開口となったメタルマスクを通して、導電体層１０７を成膜（堆積）すればよい。
また、接続導電体部５２及び端子導電体部５３は、フォトレジストを用いたリフトオフ法によって形成してもよい。つまり、図５（ｄ）の感受部形成工程の後に、接続導電体部５２及び端子導電体部５３を形成する領域が開口となったレジストパターンを形成した後、導電体層１０７を成膜（堆積）し、レジストパターンを除去すればよい。

なお、接続導電体部５２は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、接続部３２を設けないで感受素子３１を接続するように設けてもよく、軟磁性体層１０５で構成した接続部３２に重ねて設けてもよい。端子導電体部５３についても同様である。
また、端子導電体部５３の厚さ、特にパッド部分を接続導電体部５２より厚くしたい場合などには、接続導電体部５２と端子導電体部５３又は端子導電体部５３のパッド部とを別工程で形成してもよい。

図を省略するが、図６に示した磁気センサ２において、接続部３２、端子部３３の代わり、又は、接続部３２、端子部３３に重ねて、接続導電体部５２、端子導電体部５３を用いてもよい。

（磁気センサ４）
図２（ａ）、（ｂ）に示した磁気センサ１では、歯車２１０に対向する薄膜磁石２０のＮ極に加え、Ｓ極も磁気的に露出した状態となっていた。よって、磁力線は、Ｎ極から歯車２１０を透過したのち、感受部３０の感受素子３１を透過してＳ極に戻る磁力線と、感受素子３１を透過しないでＳ極に戻る磁力線とに分かれる。感受素子３１を透過する磁力線が少ないと、感受素子３１に薄膜磁石２０から印加される磁界（図３における磁界Ｈｂに相当）が小さくなる。このため、感受素子３１に定められた磁界が印加されるように、薄膜磁石２０の厚さを厚くすることが必要となる。

そこで、磁気センサ１の変形例である磁気センサ４では、薄膜磁石２０の歯車２１０と対向する一方の磁極と反対側の他方の磁極が磁気的に露出しないように、薄膜磁石２０の他方の磁極と感受部３０の感受素子３１との間にヨークを設けている。
図８は、変形例であるさらに他の磁気センサ４の一例を説明する図である。図８（ａ）は、平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線での断面図である。以下では、磁気センサ１と異なる部分を主に説明し、同様の部分は同じ符号を付して説明を省略する。

ここでは、薄膜磁石２０の他方の磁極（ここでは、Ｓ極とする。）と感受部３０の感受素子３１との間にヨーク４１を設けることで、Ｓ極に戻る磁力線の内、感受素子３１を透過する磁力線が増加する。よって、薄膜磁石２０の磁化（磁力）を有効に使うことができ、薄膜磁石２０を薄くすることができる。

（磁気センサ４の製造方法）
図９は、変形例であるさらに他の磁気センサ４の製造方法の一例を説明する図である。図９（ａ）〜（ｇ）は、磁気センサ４の製造方法における工程を示す。なお、図９（ａ）〜（ｇ）は、代表的な工程であって、他の工程を含んでもよい。そして、工程は、図９（ａ）〜（ｇ）の順に進む。図９（ａ）〜（ｇ）は、図８（ａ）に示したＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線での断面図である図８（ｂ）に対応する。

図９（ａ）に示すように、基板１０を洗浄した後、基板１０の一方の面（以下、表面と表記する。）上に、露出しない磁極が形成される部分を開口とするレジストパターン１１２を形成する。ここでは、隣接する２個の磁気センサ４において、対向する磁極を露出しない側の磁極となるようにしている。つまり、図９（ｆ）の中央に示す磁気センサ４は、Ｓ極が露出しない磁極、Ｎ極が露出した磁極であるが、右側に隣接する破線で示す磁気センサ４では、Ｎ極が露出しない磁極、Ｓ極が露出した磁極となる。また、左側に隣接する磁気センサ４も右側に隣接した磁気センサ４と同様になる。

次に、図９（ｂ）に示すように、レジストパターン１１２が形成された基板１０の表面上に、密着層１０１、制御層１０２、硬磁性体層１０３及び絶縁層１０４を順に成膜（堆積）する。この工程は、図５（ａ）の積層体形成工程と同様である。
そして、図９（ｃ）に示すように、レジストパターン１１２を除去するとともに、レジストパターン１１２上に堆積した密着層１０１、制御層１０２、硬磁性体層１０３及び絶縁層１０４を除去（リフトオフ）する。

次に、図９（ｄ）に示すように、感受部３０が形成される部分及びヨーク４０ａ、ヨーク４１が形成される部分を開口とするレジストパターン１１３を形成する。この工程は、図５（ｂ）と同様である。

そして、図９（ｅ）に示すように、感受素子３１を構成するＣｏ合金である軟磁性体層１０５を成膜（堆積）する。この工程は、図５（ｃ）の軟磁性体層形成工程と同様である。

図９（ｆ）に示すように、レジストパターン１１３を除去するとともに、レジストパターン１１３上の軟磁性体層１０５を除去（リフトオフ）する。この工程は、図５（ｄ）の感受部形成工程と同様である。これにより、軟磁性体層１０５による感受部３０、ヨーク４０ａ及びヨーク４１が形成される。

この後、磁気センサ１と同様に、軟磁性体層１０５への一軸磁気異方性の付与、硬磁性体層１０３の着磁を行う。そして、図９（ｇ）に示すように、個々の磁気センサ４に分割（切断）する。図９（ｇ）は、図５（ｅ）の分割工程（薄膜磁石形成工程）と同様である。

磁気センサ４では、磁気センサ１に比べて製造工程が複雑になるが、薄膜磁石２０の一方の磁極が露出しない。なお、磁気センサ４は、他の製造工程を用いて製造されてもよい。

［第２の実施の形態］
図１に示した第１の実施の形態が適用される計測装置２００は、角度（回転角）を計測するものであった。第２の実施の形態が適用される計測装置３００は、位置を計測する。ここでは、位置を計測する例として、搭載物の位置を精度よく設定するＸＹステージを説明する。

図１０は、第２の実施の形態が適用される計測装置３００の一例を用いたＸＹステージ６００を説明する図である。図１０（ａ）は、平面図、図１０（ｂ）は、側面図である。図１０（ａ）に示すように、横方向をＸ方向、縦方向をＹ方向とする。

図１０（ａ）に示すように、ＸＹステージ６００は、Ｘ方向とＹ方向とに移動可能なステージ６１０、ステージ６１０を下方から保持しつつＹ方向に移動させるＹ方向支持台６２０、Ｙ方向支持台６２０を下方から保持しつつＸ方向に移動させるＸ方向支持台６３０、及び、ステージ６１０のＸ方向及びＹ方向の位置を制御する制御部６４０を備える。

例えば、ステージ６１０は、Ｙ方向支持台６２０上にＹ方向に設けられたレール（不図示）にボールベアリング（丸印で示す。）で保持されている。よって、ステージ６１０は、Ｙ方向支持台６２０上をＹ方向に移動可能である。また、Ｙ方向支持台６２０は、Ｘ方向支持台６３０上にＸ方向に設けられたレール（不図示）にボールベアリング（丸印で示す。）で保持されている。よって、Ｙ方向支持台６２０は、Ｘ方向支持台６３０上をＸ方向に移動可能である。そして、Ｘ方向支持台６３０は、固定されている。これらにより、ステージ６１０は、Ｘ方向支持台６３０に対して、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能である。

そして、ＸＹステージ６００は、ステージ６１０のＸ方向の位置を計測する計測装置３００ａと、ステージ６１０のＹ方向の位置を計測する計測装置３００ｂとを備える。計測装置３００ａ、３００ｂを区別しないときは、計測装置３００と表記する。
計測装置３００ａは、磁気センサ１ａとリニア多極磁石３１０ａとを備え、計測装置３００ｂは、磁気センサ１ｂとリニア多極磁石３１０ｂとを備える。磁気センサ１ａ、１ｂは、第１の実施の形態で説明した磁気センサ１である。よって、磁気センサ１ａ、１ｂをそれぞれ区別しない場合は、磁気センサ１と表記する。また、リニア多極磁石３１０ａ、３１０ｂは、同様の構成を有している。よって、リニア多極磁石３１０ａ、３１０ｂをそれぞれ区別しない場合は、リニア多極磁石３１０と表記する。リニア多極磁石３１０（リニア多極磁石３１０ａ、３１０ｂ）は、対向部材の他の一例である。

磁気センサ１ａは、Ｙ方向支持台６２０の裏面に固定されている。リニア多極磁石３１０ａは、Ｘ方向支持台６３０のＸ方向の端部に固定されている。なお、磁気センサ１ａは、Ｙ方向支持台６２０がＸ方向に移動する間、リニア多極磁石３１０ａと定められた距離で対向するように設けられている。なお、磁気センサ１ａは、Ｙ方向支持台６２０の表面や側面に設けられていてもよい。
同様に、磁気センサ１ｂは、ステージ６１０の裏面に固定されている。リニア多極磁石３１０ｂは、Ｙ方向支持台６２０のＹ方向の端部に固定されている。なお、磁気センサ１ｂは、ステージ６１０がＹ方向に移動する間、リニア多極磁石３１０ｂと定められた距離で対向するように設けられている。また、磁気センサ１ｂは、ステージ６１０の表面や側面に設けられていてもよい。

制御部６４０は、磁気センサ１ａが計測したＹ方向支持台６２０のＸ方向の位置及び磁気センサ１ｂが計測したステージ６１０のＹ方向の位置に基づいて、ステージ６１０が定められたＸ方向の位置及びＹ方向の位置に移動するように、ステージ６１０をＹ方向に移動させ、Ｙ方向支持台６２０をＸ方向に移動させる。これにより、ステージ６１０上に搭載された搭載物の位置が設定される。なお、図１０（ａ）、（ｂ）では、ステージ６１０をＹ方向に移動させる移動機構、Ｙ方向支持台６２０をＸ方向に移動させる移動機構は、公知であるので記載を省略する。

次に、計測装置３００における位置の計測方法を説明する。
図１１は、第２の実施の形態が適用される計測装置３００による位置の計測方法を説明する図である。
リニア多極磁石３１０は、複数の磁石３１１の露出したＮ極とＳ極とが列状に交互に並ぶように並列されて構成されている。そして、リニア多極磁石３１０の一方の極側が、磁気センサ１における薄膜磁石２０の一方の極（図１１ではＮ極）に対向するように近接して配置されている。そして、磁気センサ１の移動に伴って、薄膜磁石２０の一方の極（Ｎ極）が、リニア多極磁石３１０の一方の極の配列に沿って移動する。つまり、磁気センサ１における薄膜磁石２０の一方の極（Ｎ極）側は、リニア多極磁石３１０のＮ極、Ｓ極に交互に近接する。これにより、例えば、薄膜磁石２０の一方の極がＮ極の場合、リニア多極磁石３１０のＮ極に近接した場合には、薄膜磁石２０のＮ極からの磁力線と、リニア多極磁石３１０のＮ極からの磁力線とが重なって、磁気センサ１の感受素子３１を通過する。一方、リニア多極磁石３１０のＳ極に近接した場合には、薄膜磁石２０のＮ極からの磁力線が、リニア多極磁石３１０のＳ極への磁力線により差し引かれて、磁気センサ１の感受素子３１を通過する。よって、リニア多極磁石３１０のＮ極に近接した場合の方が、リニア多極磁石３１０のＳ極に近接した場合に比べて、感受部３０のインピーダンスＺが大きくなる（図３参照）。

このようにして、図４（ｂ）に示すようなインピーダンスＺの時間ｔに対するパルス状の信号が得られる。そして、予め原点を設定しておくことで、ステージ６１０のＸ方向及びＹ方向の位置が計測される。

ここでは、第１の実施の形態が適用される磁気センサ１で説明したが、磁気センサ１の代わりに、第１の実施の形態で説明した磁気センサ１の変形例である磁気センサ２から磁気センサ４を用いてもよい。

また、第２の実施の形態が適用される計測装置３００では、Ｎ極とＳ極とが列状に交互に配列されたリニア多極磁石３１０を用いた。リニア多極磁石３１０の代わりに、第１の実施の形態が適用される計測装置２００の歯車２１０と同様に、磁性体（例えば軟磁性体）で構成された凹凸を列状に配列した部材を用いてもよい。
逆に、第１の実施の形態が適用される計測装置２００において、歯車２１０の代わりに、第２の実施の形態におけるリニア多極磁石３１０と同様に、Ｎ極とＳ極とを円周方向に交互に配列したロータ多極磁石を用いてもよい。

以上第１の実施の形態において角度の計測、第２の実施の形態において位置の計測を説明したが、対向部材との相対的な移動を計測するものであれば角度や位置以外の計測に適用できる。そして、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な変形や組み合わせを行っても構わない。

１、２、３、４…磁気センサ、１０…基板、２０…薄膜磁石、３０…感受部、３１…感受素子、３２…接続部、３３…端子部、４０、４０ａ、４０ｂ、４１…ヨーク、５２…接続導電体部、５３…端子導電体部、１０１…密着層、１０２…制御層、１０３…硬磁性体層、１０４…絶縁層、１０５…軟磁性体層、１０６…磁性体層、１０６ａ…下層軟磁性体層、１０６ｂ…反磁界抑制層、１０６ｃ…上層軟磁性体層、１０７…導電体層、１１１、１１２、１１３…レジストパターン、２００、３００、３００ａ、３００ｂ…計測装置、２１０…歯車（ギア）、２１０ａ…歯部、２１０ｂ…欠歯部、２１１…歯、３１０、３１０ａ、３１０ｂ…リニア多極磁石、５００…自動車エンジン、６００…ＸＹステージ、Ｈ…磁界、Ｚ…インピーダンス

図９（ａ）に示すように、基板１０を洗浄した後、基板１０の一方の面（以下、表面と表記する。）上の、露出しない磁極が形成される部分にレジストパターン１１２を形成する。ここでは、隣接する２個の磁気センサ４において、対向する磁極を露出しない側の磁極となるようにしている。つまり、図９（ｆ）の中央に示す磁気センサ４は、Ｓ極が露出しない磁極、Ｎ極が露出した磁極であるが、右側に隣接する破線で示す磁気センサ４では、Ｎ極が露出しない磁極、Ｓ極が露出した磁極となる。また、左側に隣接する磁気センサ４も右側に隣接した磁気センサ４と同様になる。

Claims (6)

1. 硬磁性体層で構成され、面内方向に磁気異方性を有する薄膜磁石と、
   前記硬磁性体層に積層して設けられた軟磁性体層で構成され、長手方向と短手方向とを有し、当該長手方向が前記薄膜磁石の発生する磁界の方向に向くとともに、当該長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子を備える感受部と、を備え、
   前記薄膜磁石と前記感受素子とは、当該薄膜磁石の一方の磁極に対向して、外部に設けられる対向部材と磁気回路を構成するように設けられていることを特徴とする磁気センサ。
2. 前記薄膜磁石は、前記対向部材に対向する磁極が、当該対向部材に対して磁気的に露出していることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
3. 前記感受部の前記感受素子は、Ｒｕ又はＲｕ合金から構成される反磁界抑制層を挟んで反強磁性結合した複数の軟磁性体層から構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気センサ。
4. 硬磁性体層で構成され、面内方向に磁気異方性を有する薄膜磁石と、当該硬磁性体層に積層して設けられた軟磁性体層で構成され、長手方向と短手方向とを有し、当該長手方向が当該薄膜磁石の発生する磁界の方向に向くとともに、当該長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子を備える感受部と、を備えた磁気センサと、
   前記磁気センサの前記薄膜磁石の一方の磁極に対向して設けられ、当該薄膜磁石及び前記感受素子との間で磁気回路を構成する、対向部材と、を備え、
   前記対向部材の前記磁気センサに対する相対的な移動により発生する磁界の変化を前記感受素子により計測することを特徴とする計測装置。
5. 非磁性の基板上に、磁気異方性が面内方向に制御された薄膜磁石を構成する硬磁性体層を形成する硬磁性体層形成工程と、
   前記硬磁性体層に軟磁性体層を積層して、前記薄膜磁石の発生する磁界の方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子を含む感受部を形成する感受部形成工程と、
   前記薄膜磁石の一方の磁極に対向するように外部に設けられる対向部材に対して、当該薄膜磁石の一方の磁極が当該対向部材に対して磁気的に露出するように前記硬磁性体層を当該薄膜磁石に加工する薄膜磁石加工工程と
   を含む磁気センサの製造方法。
6. 非磁性の基板と前記硬磁性体層との間に、当該硬磁性体層の磁気異方性を面内方向に制御する制御層を形成する制御層形成工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の磁気センサの製造方法。

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