JP2022114102A - 磁気センサ及び検査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】感度の向上が可能な磁気センサ及び検査装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、磁気センサは、第１センサ部及び導電部材を含む。前記第１センサ部は、第１磁気素子と、第１サイド磁性部と、第１対向サイド磁性部と、を含む。前記導電部材は、前記第１磁気素子に沿う第１対応部を含む。前記第１磁気素子は、第１磁性層と、第１対向磁性層であって、前記第１磁性層から前記第１対向磁性層への方向は第１方向に沿う、前記第１対向磁性層と、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１中間磁性層と、を含む。前記第１サイド磁性部は、第１サイド磁性層を含む。前記第１対向サイド磁性部は、第１対向サイド磁性層を含む。前記第１中間磁性層は、前記第１方向と交差する第２方向において、前記第１サイド磁性層と前記第１対向サイド磁性層と、の間にある。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、磁気センサ及び検査装置に関する。
磁性層を用いた磁気センサがある。磁気センサを用いた検査装置がある。磁気センサにおいて、感度の向上が望まれる。
特開２０１８－１５５７１９号公報
本発明の実施形態は、感度の向上が可能な磁気センサ及び検査装置を提供する。
本発明の実施形態によれば、磁気センサは、第１センサ部及び導電部材を含む。前記第１センサ部は、第１磁気素子と、第１サイド磁性部と、第１対向サイド磁性部と、を含む。前記導電部材は、前記第１磁気素子に沿う第１対応部を含む。前記第１磁気素子は、第１磁性層と、第１対向磁性層であって、前記第１磁性層から前記第１対向磁性層への方向は第１方向に沿う、前記第１対向磁性層と、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１中間磁性層と、を含む。前記第１サイド磁性部は、第１サイド磁性層を含む。前記第１対向サイド磁性部は、第１対向サイド磁性層を含む。前記第１中間磁性層は、前記第１方向と交差する第２方向において、前記第１サイド磁性層と前記第１対向サイド磁性層と、の間にある。
図１（ａ）～図１（ｃ）は、第１実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。 図２は、第１実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。 図３（ａ）～図３（ｃ）は、第１実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。 図４は、第１実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。 図５（ａ）～図５（ｃ）は、第２実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。 図６（ａ）～図６（ｃ）は、第２実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、実施形態に係る磁気センサの特性を例示する模式図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、実施形態に係る磁気センサの特性を例示する模式図である。 図９（ａ）～図９（ｃ）は、実施形態に係る磁気センサの特性を例示するグラフ図である。 図１０は、第３実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。 図１１は、第３実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。 図１２（ａ）～図１２（ｃ）は、第３実施形態に係る磁気センサを例示する模式的断面図である。 図１３（ａ）～図１３（ｃ）は、第３実施形態に係る磁気センサを例示する模式的平面図である。 図１４（ａ）～図１４（ｃ）は、第３実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。 図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、第３実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。 図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第３実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。 図１７は、第４実施形態に係る検査装置を例示する模式図である。 図１８は、第４実施形態に係る検査装置を例示する模式図である。 図１９は、第４実施形態に係る検査装置を示す模式的斜視図である。 図２０は、第４実施形態に係る検査装置を示す模式的平面図である。 図２１は、第４実施形態に係る磁気センサ及び検査装置を示す模式図である。 図２２は、第４実施形態に係る検査装置を示す模式図である。
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（第１実施形態）
図１（ａ）～図１（ｃ）は、第１実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。 図１（ａ）は、平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＹ１－Ｙ２線断面図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）のＸ１－Ｘ２線断面図である。
図１（ａ）～図１（ｃ）に示すように、実施形態に係る磁気センサ１１０は、第１センサ部１０Ａを含む。
第１センサ部１０Ａは、第１磁気素子１１Ｅ、第１サイド磁性部１１Ｓ及び第１対向サイド磁性部１１ＳＡを含む。
図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、第１磁気素子１１Ｅは、第１磁性層１１、第１対向磁性層１１ｏ、及び、第１中間磁性層１１ｉを含む。第１磁性層１１から第１対向磁性層１１ｏへの方向は、第１方向に沿う。
第１方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＹ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＹ軸方向に対して垂直な方向をＸ軸方向とする。
第１中間磁性層１１ｉは、第１磁性層１１と第１対向磁性層１１ｏとの間に設けられる。
この例では、第１磁気素子１１Ｅは、第１非磁性層１１ｎ及び第１中間非磁性層１１ｉｎを含む。第１非磁性層１１ｎは、第１磁性層１１と第１中間磁性層１１ｉとの間に設けられる。第１中間非磁性層１１ｉｎは、第１中間磁性層１１ｉと第１対向磁性層１１ｏとの間に設けられる。
第１磁性層１１、第１対向磁性層１１ｏ及び第１中間磁性層１１ｉの少なくともいずれかは、例えば、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。これらの磁性層は、例えば、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、及び、ＮｉＦｅよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。これらの磁性層は、例えば強磁性層である。
第１中間非磁性層１１ｉｎは、例えば、Ｒｕを含む。例えば、第１中間磁性層１１ｉ及び第１対向磁性層１１ｏは、例えば、反強磁性カップリングする。
１つの例において、第１非磁性層１１ｎは、導電性である。第１非磁性層１１ｎは、例えば、Ｃｕ、Ａｕ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。例えば、第１非磁性層１１ｎは、Ｃｕ層である。第１磁気素子１１Ｅは、例えば、ＧＭＲ（Giant magnetic resistance）素子である。
別の例において、第１非磁性層１１ｎは、絶縁性である。第１非磁性層１１ｎは、例えば、ＭｇＯを含む。この場合、第１磁気素子１１Ｅは、例えば、ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistance）素子である。
図１（ｂ）に示すように、第１サイド磁性部１１Ｓは、第１サイド磁性層１１ｓを含む。第１対向サイド磁性部１１ＳＡは、第１対向サイド磁性層１１ｏｓを含む。第１中間磁性層１１ｉは、第１方向と交差する第２方向において、第１サイド磁性層１１ｓと第１対向サイド磁性層１１ｏｓと、の間にある。第２方向は、例えば、Ｙ軸方向である。
この例では、第１サイド磁性部１１Ｓは、第１積層サイド磁性層１１ｓｓをさらに含む。第１対向サイド磁性部１１ＳＡは、第１対向積層サイド磁性層１１ｏｓｓをさらに含む。第１対向磁性層１１ｏは、第２方向（例えばＹ軸方向）において、第１積層サイド磁性層１１ｓｓと第１対向積層サイド磁性層１１ｏｓｓとの間にある。
例えば、第１中間磁性層１１ｉの磁化は、第１サイド磁性層１１ｓ及び第１対向サイド磁性層１１ｏｓにより、均一になる。第１中間磁性層１１ｉの磁化が、安定化する。例えば、第１中間磁性層１１ｉのＹ軸方向の端部の磁化は、第１サイド磁性層１１ｓ及び第１対向サイド磁性層１１ｏｓにより、均一になる。第１中間磁性層１１ｉの磁化が安定化することで、磁気センサの感度が向上する。
例えば、第１対向磁性層１１ｏの磁化は、第１積層サイド磁性層１１ｓｓ及び第１対向積層サイド磁性層１１ｏｓｓにより均一になる。第１対向磁性層１１ｏの磁化が、安定化する。例えば、第１対向磁性層１１ｏのＹ軸方向の端部の磁化は、第１積層サイド磁性層１１ｓｓ及び第１対向積層サイド磁性層１１ｏｓｓにより、均一になる。例えば、第１対向磁性層１１ｏの磁化が安定化することで、第１中間磁性層１１ｉの磁化がより安定化する。実施形態によれば、感度の向上が可能な磁気センサを提供できる。
図１（ｂ）に示すように、第１サイド磁性部１１Ｓは、第１サイド非磁性層１１ｓｎをさらに含んでも良い。第１サイド非磁性層１１ｓｎは、第１サイド磁性層１１ｓと第１積層サイド磁性層１１ｓｓとの間に設けられる。図１（ｂ）に示すように、第１対向サイド磁性部１１ＳＡは、第１対向サイド非磁性層１１ｏｓｎをさらに含んでも良い。第１対向サイド非磁性層１１ｏｓｎは、第１対向サイド磁性層１１ｏｓと第１対向積層サイド磁性層１１ｏｓｓとの間に設けられる。例えば、第１サイド非磁性層１１ｓｎ及び第１対向サイド非磁性層１１ｏｓｎは、第１中間非磁性層１１ｉｎに含まれる材料を含む。
第１磁気素子１１Ｅ、第１サイド磁性部１１Ｓ及び第１対向サイド磁性部１１ＳＡの周りに絶縁部材６５が設けられても良い。
実施形態において、絶縁部材６５の一部が、第１サイド磁性層１１ｓと第１積層サイド磁性層１１ｓｓとの間、及び、第１対向サイド磁性層１１ｏｓと第１対向積層サイド磁性層１１ｏｓｓとの間に設けられても良い。
図１（ａ）に示すように、第１磁気素子１１Ｅの第２方向（Ｙ軸方向）に沿う長さを第１長さＬ１とする。第１磁気素子１１Ｅは、第１端部１１Ｅｅ及び第１他端部１１Ｅｆを含む。第１端部１１Ｅｅから第１他端部１１Ｅｆへの方向は、第２方向（例えばＹ軸方向）に沿う。第１端部１１Ｅｅ及び第１他端部１１Ｅｆは、第１磁気素子１１ＥのＹ軸方向における２つの端部に対応する。
図１（ａ）に示すように、第１磁気素子１１Ｅの、第３方向に沿う長さを第１幅ｗ１とする。第３方向は、第１方向及び第２方向を含む平面と交差する方向である。第３方向は、例えばＸ軸方向である。実施形態において、第１長さＬ１は、第１幅ｗ１を超える。例えば、第１磁気素子１１Ｅに含まれる磁性層の磁化は、例えば、Ｙ軸方向に沿う。例えば、第１長さＬ１は、第１幅ｗ１の１０倍以上１００倍以下である。
例えば、第１対向磁性層１１ｏの磁化は、第１向き及び第２向きの一方を有する。例えば、第１中間磁性層１１ｉの磁化は、第１向き及び第２向きの他方を有する。第１向きは、第１端部１１Ｅｅから第１他端部１１Ｅｆへの向きである。第２向きは、第１他端部１１Ｅｆから第１端部１１Ｅｅへの向きである。
第１サイド磁性層１１ｓの磁化、及び、第１対向サイド磁性層１１ｏｓの磁化は、例えば、第１中間磁性層１１ｉの磁化の向きと同じである。第１積層サイド磁性層１１ｓｓの磁化、及び、第１対向積層サイド磁性層１１ｏｓｓの磁化は、例えば、第１対向磁性層１１ｏの磁化の向きと同じである。
図１（ｂ）に示すように、第１磁気素子１１Ｅの第１方向（Ｚ軸方向）に沿う長さを第１厚さｔ１とする。第１長さＬ１は、第１厚さｔ１を超える。
図１（ｂ）に示すように、第１サイド磁性部１１Ｓと第１磁気素子１１Ｅとの間の第２方向（Ｙ軸方向）に沿う距離を距離ｇ１とする。距離ｇ１は、例えば、第１長さＬ１の０．０１倍以下である。距離ｇ１が第１長さＬ１の０．０１倍以下であることにより、例えば、第１サイド磁性部１１Ｓによる、第１磁気素子１１Ｅに含まれる磁性層の磁化の安定化が効果的に得られる。距離ｇ１が第１長さＬ１の０．００１倍以上であることにより、第１サイド磁性部１１Ｓと第１磁気素子１１Ｅとの間の電気的な絶縁が安定化する。
図１（ｂ）に示すように、第１対向サイド磁性部１１ＳＡと第１磁気素子１１Ｅとの間の第２方向（Ｙ軸方向）に沿う距離を距離ｇ２とする。距離ｇ２は、例えば、第１長さＬ１の０．０１倍以下である。距離ｇ２が第１長さＬ１の０．０１倍以下であることにより、例えば、第１対向サイド磁性部１１ＳＡによる、第１磁気素子１１Ｅに含まれる磁性層の磁化の安定化が効果的に得られる。距離ｇ２が第１長さＬ１の０．００１倍以上であることにより、第１対向サイド磁性部１１ＳＡと第１磁気素子１１Ｅとの間の電気的な絶縁が安定化する。
図１（ａ）及び図１（ｃ）に示すように、この例では、第１センサ部１０Ａは、第１磁性部材５１及び第１対向磁性部材５１Ａをさらに含む。第１磁性部材５１から第１対向磁性部材５１Ａへの方向は、第３方向に沿う。第３方向は、第１方向及び第２方向を含む平面と交差する。第３方向は、例えば、Ｘ軸方向である。
図１（ｃ）に示すように、第１磁気素子１１Ｅは、第１方向（Ｚ軸方向）において、第１磁性部材５１と第１対向磁性部材５１Ａとの間の領域６６ａと重なる。領域６６ａは、例えば、絶縁部材６５の一部で良い。
図１（ｃ）に示すように、例えば、第１磁気素子１１Ｅの一部は、第１方向（Ｚ軸方向）において第１磁性部材５１の一部と重なる。第１磁気素子１１Ｅの別の一部は、第１方向において第１対向磁性部材５１Ａの一部と重なる。
第１磁性部材５１及び第１対向磁性部材５１Ａにより、検出対象の磁界が集められる。集められた磁界が、第１磁気素子１１Ｅに効率的に印加される。これにより、より高い感度が得られる。第１磁性部材５１及び第１対向磁性部材５１Ａは、例えば、ＭＦＣ（Magnetic Field Concentrator)として機能する。
図２は、第１実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。
図２に示すように、磁気センサ１１０ａは、素子電流回路７５を含んでも良い。素子電流回路７５は、第１磁気素子１１Ｅに素子電流Ｉｄを供給可能である。例えば、素子電流回路７５は、第１磁気素子１１Ｅの第１端部１１Ｅｅと第１他端部１１Ｅｆとの間に素子電流Ｉｄを供給可能である。素子電流回路７５は、例えば、回路部７０に含まれる。回路部７０は、素子電流Ｉｄに基づいて、第１磁気素子１１Ｅの電気抵抗を検出可能でも良い。第１磁気素子１１Ｅの電気抵抗は、検出対象の磁界に応じて変化する。例えば、第１磁性層１１の磁化の向きが検出対象の磁界に応じて変化する。例えば、第１磁性層１１は、磁化自由層である。
図３（ａ）～図３（ｃ）は、第１実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。 図３（ａ）は、平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＹ１－Ｙ２線断面図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）のＸ１－Ｘ２線断面図である。
図３（ａ）及び図３（ｃ）に示すように、実施形態に係る磁気センサ１１０ａは、導電部材２０を含む。これを除く磁気センサ１１０ａの構成は、磁気センサ１１０の構成と同様で良い。
磁気センサ１１０ａにおいて、導電部材２０は、第１対応部２１を含む。第１対応部２１は、第１磁気素子１１Ｅに沿う。例えば、第１対応部２１は、第２方向（Ｙ軸方向）と交差する方向において、第１磁気素子２１と重なる。例えば、第１対応部２１は、Ｚ軸方向において、第１磁気素子１１Ｅと重なる。Ｚ軸方向における第１磁気素子１１Ｅ、第１対応部２１、第１磁性部材５１及び第１対向磁性部材５１Ａの位置は、任意である。第１対応部２１に供給される電流に基づく磁界（電流磁界）が第１磁気素子１１Ｅに印加される。後述するように、交流の電流磁界を用いることで、ノイズを抑制でき、より高い感度の検出が可能になる。
図４は、第１実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。
図４に示すように、既に説明したように、第１磁気素子１１Ｅは、第１端部１１Ｅｅ及び第１他端部１１Ｅｆを含む。第１端部１１Ｅｅから第１他端部１１Ｅｆへの方向は、第２方向（Ｙ軸方向）に沿う。第１対応部２１は、第１部分２１ｅ及び第１他部分２１ｆを含む。第１部分２１ｅは、第１端部１１Ｅｅに対応する。第１他部分２１ｆは、第１他端部１１Ｅｆに対応する。例えば、第１部分２１ｅは、第１方向（Ｚ軸方向）において第１端部１１Ｅｅと重なる。例えば、第１他部分２１ｆは、第１方向において第１他端部１１Ｅｆと重なる。
磁気センサ１１０ａは、素子電流回路７５及び第１電流回路７１を含んでも良い。既に説明したように、素子電流回路７５は、第１磁気素子１１Ｅの第１端部１１Ｅｅと第１他端部１１Ｅｆとの間に素子電流Ｉｄを供給可能である。第１電流回路７１は、第１対応部２１に交流成分を含む第１電流Ｉ１を供給可能である。第１電流回路７１は、第１部分２１ｅと第１他部分２１ｆとの間に第１電流Ｉ１を供給可能である。第１電流回路７１は、回路部７０に含まれて良い。交流成分を含む第１電流Ｉ１を用いた検出の例については、後述する。
（第２実施形態）
図５（ａ）～図５（ｃ）は、第２実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。 図５（ａ）は、平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＹ１－Ｙ２線断面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）のＸ１－Ｘ２線断面図である。
図５（ａ）～図５（ｃ）に示すように、実施形態に係る磁気センサ１１１は、センサ部１０Ａを含む。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、磁気センサ１１１において、第１センサ部１０Ａは、第１磁気素子１１Ｅ、第１積層磁性層１１ｓＬ、及び、第１対向積層磁性層１１ｏｓＬを含む。第１積層磁性層１１ｓＬ及び第１対向積層磁性層１１ｏｓＬは、例えば、ＩｒＭｎ及びＰｔＭｎよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。
第１磁気素子１１Ｅは、第１磁性層１１、第１対向磁性層１１ｏ、第１中間磁性層１１ｉ、第１非磁性層１１ｎ及び第１中間非磁性層１１ｉｎを含む。第１磁性層１１から第１対向磁性層１１ｏへの方向は第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。第１中間磁性層１１ｉは、第１磁性層１１と第１対向磁性層１１ｏとの間に設けられる。第１非磁性層１１ｎは、第１磁性層１１と第１中間磁性層１１ｉとの間に設けられる。第１中間非磁性層１１ｉｎは、第１中間磁性層１１ｉと第１対向磁性層１１ｏとの間に設けられる。
第１積層磁性層１１ｓＬから第１対向積層磁性層１１ｏｓＬへの方向は、第１方向と交差する第２方向に沿う。第２方向は、例えば、Ｙ軸方向である。第１対向磁性層１１ｏの一部１１ｏｐは、第１磁性層１１と第１積層磁性層１１ｓＬとの間にある。例えば、第１対向磁性層１１ｏの一部１１ｏｐは、第１中間非磁性層１１ｉｎと第１積層磁性層１１ｓＬとの間にある。第１対向磁性層１１ｏの他部１１ｏｑは、第１磁性層１１と第１対向積層磁性層１１ｏｓＬとの間にある。例えば、第１対向磁性層１１ｏの他部１１ｏｑは、第１中間非磁性層１１ｉｎと第１対向積層磁性層１１ｏｓＬとの間にある。
第１積層磁性層１１ｓＬ及び第１対向積層磁性層１１ｏｓＬにより、例えば、第１対向磁性層１１ｏの磁化が均一になる。第１積層磁性層１１ｓＬ及び第１対向積層磁性層１１ｏｓＬにより、例えば、第１対向磁性層１１ｏのＹ軸方向の端部における磁化が制御される。第１対向磁性層１１ｏの磁化が均一化されることで、例えば、第１中間磁性層１１ｉの磁化が均一化される。感度の向上が可能な磁気センサを提供できる。
例えば、第１積層磁性層１１ｓＬは、第１対向磁性層１１ｏの一部１１ｏｐと接して良い。または、第１対向磁性層１１ｏの一部１１ｏｐと第１積層磁性層１１ｓＬとの間の第１方向（Ｚ軸方向）に沿う距離は、例えば、第１対向磁性層１１ｏの厚さの０．１倍以下である。第１対向磁性層１１ｏの厚さは、第１対向磁性層１１ｏの第１方向（Ｚ軸方向）に沿う長さである。例えば、第１対向積層磁性層１１ｏｓＬは、第１対向磁性層１１ｏの他部１１ｏｑと接する。または、第１対向磁性層１１ｏの他部１１ｏｑと第１対向積層磁性層１１ｏｓＬとの間の第１方向に沿う距離は、第１対向磁性層１１ｏの厚さの０．１倍以下である。これにより、第１積層磁性層１１ｓＬ及び第１対向積層磁性層１１ｏｓＬにより、第１対向磁性層１１ｏの磁化が安定化し易い。
図５（ａ）に示すように、第１積層磁性層１１ｓＬの第２方向（Ｙ軸方向）に沿う長さを長さＬａ１とする。長さＬａ１は、例えば、第１磁気素子１１Ｅの第２方向に沿う長さ（第１長さＬ１）の０．０１倍以上０．１倍以下である。第１対向積層磁性層１１ｏｓＬの第２方向に沿う長さを長さＬｂ１とする。長さＬｂ１は、例えば、第１磁気素子１１Ｅの第２方向に沿う長さ（第１長さＬ１）の０．０１倍以上０．１倍以下である。このような長さＬａ１及び長さＬｂ１により、例えば、第１対向磁性層１１ｏの磁化が良好に制御される。
磁気センサ１１１において、上記の磁気センサ１１０の構成及び材料が適用できる。例えば、磁気センサ１１１において、第１磁性部材５１及び第１対向磁性部材５１Ａが設けられて良い。以下に説明するように、第２実施形態において、磁気センサ１１０ａに関して説明した導電部材２０が設けられても良い。
図６（ａ）～図６（ｃ）は、第２実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。 図６（ａ）は、平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＹ１－Ｙ２線断面図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）のＸ１－Ｘ２線断面図である。
図６（ａ）及び図６（ｃ）に示すように、実施形態に係る磁気センサ１１１ａは、導電部材２０を含む。これを除く磁気センサ１１１ａの構成は、磁気センサ１１１の構成と同様で良い。
磁気センサ１１１ａにおいて、導電部材２０は、第１対応部２１を含む。第１対応部２１は、第１磁気素子１１Ｅに沿う。例えば、第１対応部２１は、第２方向（Ｙ軸方向）と交差する方向において、第１磁気素子１１Ｅと重なる。例えば、第１対応部２１は、Ｚ軸方向において、第１磁気素子１１Ｅと重なる。Ｚ軸方向における第１磁気素子１１Ｅ、第１対応部２１、第１磁性部材５１及び第１対向磁性部材５１Ａの位置は、任意である。第１対応部２１に供給される電流に基づく磁界（電流磁界）が第１磁気素子１１Ｅに印加される。後述するように、例えば、交流の電流磁界を用いることで、ノイズを抑制でき、より高い感度の検出が可能になる。
磁気センサ１１１ａにおいても、素子電流回路７５及び第１電流回路７１が設けられても良い（図４参照）。既に説明したように、素子電流回路７５は、第１磁気素子１１Ｅの第１端部１１Ｅｅと第１他端部１１Ｅｆとの間に素子電流Ｉｄを供給可能である。第１電流回路７１は、第１対応部２１に交流成分を含む第１電流Ｉ１を供給可能である。第１電流回路７１は、第１部分２１ｅと第１他部分２１ｆとの間に第１電流Ｉ１を供給可能である。以下に説明するように、第１磁気素子１１Ｅの電気抵抗は偶関数の特性を有する。偶関数の電気抵抗と、交流成分を含む第１電流Ｉ１と、により、ノイズを抑制した検出が可能になる。
以下、第１磁気素子１１Ｅの特性の例について説明する。以下の説明は、第１実施形態及び第２実施形態に係る磁気センサに適用できる。
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、実施形態に係る磁気センサの特性を例示する模式図である。
これらの図の横軸は、導電部材２０（例えば第１対応部２１）に流れる電流（例えば第１電流Ｉ１）の値に対応する。縦軸は、第１磁気素子１１Ｅの電気抵抗Ｒｘである。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、実施形態において、電気抵抗Ｒｘは、電流（第１電流Ｉ１）の変化に対して偶関数の特性を示す。
例えば、第１磁気素子１１Ｅの電気抵抗Ｒｘは、第１対応部２１に第１値電流Ｉａ１が供給されたときに第１値Ｒ１である。電気抵抗Ｒｘは、第１対応部２１に第２値電流Ｉａ２が供給されたときに第２値Ｒ２である。電気抵抗Ｒｘは、第１対応部２１に第３値電流Ｉａ３が供給されたときに第３値Ｒ３である。第１値電流Ｉａ１の絶対値は、第２値電流Ｉａ２の絶対値よりも小さく、第３値電流Ｉａ３の絶対値よりも小さい。第１値電流Ｉａ１は、例えば、実質的に０で良い。第２値電流Ｉａ２の向きは、第３値電流Ｉａ３の向きと逆である。
図７（ａ）の例では、第１値Ｒ１は、第２値Ｒ２よりも低く、第３値Ｒ３よりも低い。図７（ｂ）の例では、第１値Ｒ１は、第２値Ｒ２よりも高く、第３値Ｒ３よりも高い。
例えば、第１対応部２１に電流が流れないときに、電気抵抗Ｒｘは、第４値Ｒ４である。例えば、第１値Ｒ１は、電流が流れないときの第４値Ｒ４と実質的に同じである。例えば、第１値Ｒ１と第４値Ｒ４との差の絶対値の第４値Ｒ４に対する比は、０．０１以下である。比は、０．００１以下でも良い。正負の電流に対して、実質的に偶関数の特性が得られる。
このような第１電流Ｉ１と電気抵抗Ｒｘとの間の関係は、第１電流Ｉ１による磁界が第１磁気素子１１Ｅに印加され、第１磁気素子１１Ｅの電気抵抗Ｒｘが磁界の強さに応じて変化することに基づく。
第１磁気素子１１Ｅに外部磁界が印加されたときの電気抵抗Ｒｘも、図７（ａ）または図７（ｂ）に示した例と同様に偶関数の特性を示す。外部磁界は、例えば、Ｘ軸方向に沿う成分を含む。
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、実施形態に係る磁気センサの特性を例示する模式図である。
これらの図の横軸は、第１磁気素子１１Ｅに印加される外部磁界Ｈｅｘの強度である。縦軸は、第１磁気素子１１Ｅの電気抵抗Ｒｘである。これらの図は、Ｒ－Ｈ特性に対応する。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、電気抵抗Ｒｘは、第１磁気素子１１Ｅに印加される外部磁界Ｈｅｘに対して偶関数の特性を有する。外部磁界Ｈｅｘ、例えば、Ｘ軸方向の成分を含む。
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、第１磁気素子１１Ｅの電気抵抗Ｒｘは、第１磁気素子１１Ｅに第１磁界Ｈｅｘ１が印加されたときに第１値Ｒ１である。電気抵抗Ｒｘは、第１磁気素子１１Ｅに第２磁界Ｈｅｘ２が印加されたときに第２値Ｒ２である。電気抵抗Ｒｘは、第１磁気素子１１Ｅに第３磁界Ｈｅｘ３が印加されたときに第３値Ｒ３である。第１磁界Ｈｅｘ１の絶対値は、第２磁界Ｈｅｘ２の絶対値よりも小さく、第３磁界Ｈｅｘ３の絶対値よりも小さい。第２磁界Ｈｅｘ２の向きは、第３磁界Ｈｅｘ３の向きと逆である。
図８（ａ）の例では、第１値Ｒ１は、第２値Ｒ２よりも低く、第３値Ｒ３よりも低い。図８（ｂ）の例では、第１値Ｒ１は、第２値Ｒ２よりも高く、第３値Ｒ３よりも高い。例えば、第１磁気素子１１Ｅに外部磁界が印加されないときに、電気抵抗Ｒｘは、第４値Ｒ４である。第１値Ｒ１は、外部磁界が印加されないときの第４値Ｒ４と実質的に同じである。例えば、第１値Ｒ１と第４値Ｒ４との差の絶対値の第４値Ｒ４に対する比は、０．０１以下である。比は、０．００１以下でも良い。正負の外部磁界に対して、実質的に偶関数の特性が得られる。
このような偶関数の特性を利用して、以下のように、高感度の検出が可能である。
以下では、第１電流Ｉ１は交流電流であり、直流成分を実質的に含まない場合の例について説明する。第１対応部２１に第１電流Ｉ１（交流電流）が供給され、交流電流による交流磁界が第１磁気素子１１Ｅに印加される。このときの電気抵抗Ｒｘの変化の例について説明する。
図９（ａ）～図９（ｃ）は、実施形態に係る磁気センサの特性を例示するグラフ図である。
図９（ａ）は、第１磁気素子１１Ｅに印加される信号磁界Ｈｓｉｇ（外部磁界）が０のときの特性を示す。図９（ｂ）は、信号磁界Ｈｓｉｇが正のときの特性を示す。図９（ｃ）は、信号磁界Ｈｓｉｇが負のときの特性を示す。これらの図は、磁界Ｈと抵抗Ｒ（電気抵抗Ｒｘに対応）との関係を示す。
図９（ａ）に示すように、信号磁界Ｈｓｉｇが０のときは、抵抗Ｒは、正負の磁界Ｈに対して対称な特性を示す。この例では、交流磁界Ｈａｃがゼロのときに、抵抗Ｒは、低抵抗Ｒｏである。例えば磁化自由層の磁化が、正負の磁界Ｈに対して実質的に同じように回転する。このため、対称な抵抗の変化が得られる。交流磁界Ｈａｃに対する抵抗Ｒの変動は、正負の極性で同じ値になる。抵抗Ｒの変化の周期は、交流磁界Ｈａｃの周期の２倍となる。抵抗Ｒの変化は、交流磁界Ｈａｃの周波数成分を実質的に有しない。
図９（ｂ）に示すように、正の信号磁界Ｈｓｉｇが加わると、抵抗Ｒの特性は、正の磁界Ｈの側にシフトする。正側の交流磁界Ｈａｃにおいて、例えば抵抗Ｒが高くなる。負側の交流磁界Ｈａｃにおいて、抵抗Ｒは低くなる。
図９（ｃ）に示すように、負の信号磁界Ｈｓｉｇが加わると、抵抗Ｒの特性は、負の磁界Ｈの側にシフトする。正側の交流磁界Ｈａｃにおいて、例えば、抵抗Ｒが低くなる。負側の交流磁界Ｈａｃにおいて、抵抗Ｒは高くなる。
所定の大きさの信号磁界Ｈｓｉｇが加わったときに、交流磁界Ｈａｃの正負に対して、互いに異なる抵抗Ｒの変動が生じる。交流磁界Ｈａｃの正負に対する抵抗Ｒの変動の周期は、交流磁界Ｈａｃの周期と同じである。信号磁界Ｈｓｉｇに応じた交流周波数成分の出力電圧が発生する。
信号磁界Ｈｓｉｇが時間的に変化しない場合に上記の特性が得られる。信号磁界Ｈｓｉｇが時間的に変化する場合は、以下となる。信号磁界Ｈｓｉｇの周波数を信号周波数ｆｓｉｇとする。交流磁界Ｈａｃの周波数を交流周波数ｆａｃとする。このとき、ｆａｃ±ｆｓｉｇの周波数において、信号磁界Ｈｓｉｇに応じた出力が発生する。
信号磁界Ｈｓｉｇが時間的に変化する場合において、信号周波数ｆｓｉｇは、例えば、１ｋＨｚ以下である。一方、交流周波数ｆａｃは、信号周波数ｆｓｉｇよりも十分に高い。例えば、交流周波数ｆａｃは、信号周波数ｆｓｉｇの１０倍以上である。
例えば、交流磁界Ｈａｃの周期（周波数）と同じ周期（周波数）の成分（交流周波数成分）の出力電圧を抽出することで、信号磁界Ｈｓｉｇを高い精度で検出できる。実施形態に係る磁気センサにおいては、このような特性を利用して、検出対象である外部磁界Ｈｅｘ（信号磁界Ｈｓｉｇ）を高い感度で検出することができる。実施形態においては、磁性部材５１により、外部磁界Ｈｅｘ（信号磁界Ｈｓｉｇ）、及び、第１電流Ｉ１による交流磁界Ｈａｃを、効率良く第１磁気素子１１Ｅに印加できる。高い感度が得られる。
（第３実施形態）
第３実施形態においては、磁気センサは、複数の磁気素子を含む。
図１０及び図１１は、第３実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。
図１２（ａ）～図１２（ｃ）は、第３実施形態に係る磁気センサを例示する模式的断面図である。
図１３（ａ）～図１３（ｃ）は、第３実施形態に係る磁気センサを例示する模式的平面図である。
図１０に示すように、実施形態に係る磁気センサ１１２は、第１センサ部１０Ａに加えて、第２センサ部１０Ｂ、第３センサ部１０Ｃ及び第４センサ部１０Ｄを含む。第２センサ部１０Ｂは、第２磁気素子１２Ｅを含む。第３センサ部１０Ｃは、第３磁気素子１３Ｅを含む。第４センサ部１０Ｄは、第４磁気素子１４Ｅを含む。
第１磁気素子１１Ｅは、第１端部１１Ｅｅ及び第１他端部１１Ｅｆを含む。第１端部１１Ｅｅから第１他端部１１Ｅｆへの方向は、第２方向（例えばＹ軸方向）に沿う。第２磁気素子１２Ｅは、第２端部１２Ｅｅ及び第２他端部１２Ｅｆを含む。第２端部１２Ｅｅから第２他端部１２Ｅｆへの方向は、第２方向に沿う。第３磁気素子１３Ｅは、第３端部１３Ｅｅ及び第３他端部１３Ｅｆを含む。第３端部１３Ｅｅから第３他端部１３Ｅｆへの方向は、第２方向に沿う。第４磁気素子１４Ｅは、第４端部１４Ｅｅ及び第４他端部１４Ｅｆを含む。第４端部１４Ｅｅから第４他端部１４Ｅｆへの方向は、第２方向に沿う。
例えば、第１他端部１１Ｅｆは、第２端部１２Ｅｅと電気的に接続される。第１端部１１Ｅｅは、第３端部１３Ｅｅと電気的に接続される。第３他端部１３Ｅｆは、第４端部１４Ｅｅと電気的に接続される。第２他端部１２Ｅｆは、第４他端部１４Ｅｆと電気的に接続される。例えば、第１～第４磁気素子１１Ｅ～１４Ｅは、ブリッジ接続される。
素子電流回路７５は、第１磁気素子１１Ｅ、第２磁気素子１２Ｅ、第３磁気素子１３Ｅ及び第４磁気素子１４Ｅに素子電流を供給可能である。この例では、素子電流回路７５は、第１端部１１Ｅｅ及び第３端部１３Ｅｅの第１接続点ＣＰ１と、第２他端部１２Ｅｆと第４他端部１４Ｅｆの第２接続点ＣＰ２と、の間に素子電流Ｉｄを供給可能である。
図１０に示すように、磁気センサ１１２は、検出回路７３を含んでも良い。検出回路７３は、回路部７０に含まれても良い。検出回路７３は、第１他端部１１Ｅｆ及び第２端部１２Ｅｅの第３接続点ＣＰ３と、第３他端部１３Ｅｆ及び第４端部１４Ｅｅの第４接続点ＣＰ４と、の間の電位の変化を検出可能である。複数の磁気素子を含むブリッジ回路を用いることで、ノイズをより抑制できる。より高い感度の検出が可能になる。
図１１に示すように、導電部材２０は、第１対応部２１に加えて、第２対応部２２、第３対応部２３及び第４対応部２４を含む。第２対応部２２は、第２磁気素子１２Ｅに沿う。第３対応部２３は、第３磁気素子１３Ｅに沿う。第４対応部２４は、第４磁気素子１４Ｅに沿う。
例えば、第２対応部２２は、Ｚ軸方向において、第２磁気素子１２Ｅと重なる（図１２（ａ）参照）。例えば、第３対応部２３は、Ｚ軸方向において、第３磁気素子１３Ｅと重なる（図１２（ｂ）参照）。例えば、第４対応部２４は、Ｚ軸方向において、第４磁気素子１４Ｅと重なる（図１２（ｃ）参照）。
図１１に示すように、例えば、第１対応部２１は、第１端部１１Ｅｅに対応する第１部分２１ｅと、第１他端部１１Ｅｆに対応する第１他部分２１ｆと、を含む。例えば、第１部分２１ｅは、Ｚ軸方向において、第１端部１１Ｅｅと重なる。第１他部分２１ｆは、Ｚ軸方向において、第１他端部１１Ｅｆと重なる。
図１１に示すように、例えば、第２対応部２２は、第２端部１２Ｅｅに対応する第２部分２２ｅと、第２他端部１２Ｅｆに対応する第２他部分２２ｆと、を含む。例えば、第２部分２２ｅは、Ｚ軸方向において、第２端部１２Ｅｅと重なる。第２他部分２２ｆは、Ｚ軸方向において、第２他端部１２Ｅｆと重なる。
図１１に示すように、例えば、第３対応部２３は、第３端部１３Ｅｅに対応する第３部分２３ｅと、第３他端部１３Ｅｆに対応する第３他部分２３ｆと、を含む。例えば、第３部分２３ｅは、Ｚ軸方向において、第３端部１３Ｅｅと重なる。第３他部分２３ｆは、Ｚ軸方向において、第３他端部１３Ｅｆと重なる。
図１１に示すように、例えば、第４対応部２４は、第４端部１４Ｅｅに対応する第４部分２４ｅと、第４他端部１４Ｅｆに対応する第４他部分２４ｆと、を含む。例えば、第４部分２４ｅは、Ｚ軸方向において、第４端部１４Ｅｅと重なる。第４他部分２４ｆは、Ｚ軸方向において、第４他端部１４Ｅｆと重なる。
第１電流回路７１は、第１対応部２１、第２対応部２２、第３対応部２３及び第４対応部２４に交流成分を含む第１電流Ｉ１を供給可能である。
この例では、第１部分２１ｅは、第３部分２３ｅと電気的に接続される。第１他部分２１ｆは、第２部分２２ｅと電気的に接続される。第３他部分２３ｆは、第４部分２４ｅと電気的に接続される。第２他部分２２ｆは、第４他部分２４ｆと電気的に接続される。この例では、第１電流回路７１は、第１他部分２１ｆ及び第２部分２２ｅの第５接続点ＣＰ５と、第３他部分２３ｆ及び第４部分２４ｅの第６接続点ＣＰ６と、の間に、交流成分を含む第１電流Ｉ１を供給可能である。
導電部材２０に第１電流Ｉ１が供給されたときの１つの時刻を第１時刻とする。第１時刻において、素子電流Ｉｄは、第１端部１１Ｅｅから第１他端部１１Ｅｆへの向きに第１磁気素子１１Ｅを流れる。第１時刻において、素子電流Ｉｄは、第２端部１２Ｅｅから第２他端部１２Ｅｆへの向きに第２磁気素子１２Ｅを流れる。第１時刻において、素子電流Ｉｄは、第３端部１３Ｅｅから第３他端部１３Ｅｆへの向きに第３磁気素子１３Ｅを流れる。第１時刻において、素子電流Ｉｄは、第４端部１４Ｅｅから第４他端部１４Ｅｆへの向きに第４磁気素子１４Ｅを流れる。
第１時刻において、第１電流Ｉ１は、第１他部分２１ｆから第１部分２１ｅへの向きに、第１対応部２１を流れる。第１時刻において、第１電流Ｉ１は、第２部分２２ｅから第２他部分２２ｆへの向きに、第２対応部２２を流れる。第１時刻において、第１電流Ｉ１は、第３部分２３ｅから第３他部分２３ｆへの向きに、第３対応部２３を流れる。第１電流Ｉ１は、第４他部分２４ｆから第４部分２４ｅへの向きに、第４対応部２４を流れる。
第１対応部２１を流れる第１電流Ｉ１による磁界が第１磁気素子１１Ｅに印加される。第２対応部２２を流れる第１電流Ｉ１による磁界が第２磁気素子１２Ｅに印加される。第３対応部２３を流れる第１電流Ｉ１による磁界が第３磁気素子１３Ｅに印加される。第４対応部２４を流れる第１電流Ｉ１による磁界が第４磁気素子１４Ｅに印加される。
例えば、第１時刻において第２磁気素子１２Ｅを流れる素子電流Ｉｄの向きと、第１時刻において第２対応部２２を流れる第１電流Ｉ１の向きと、の関係は、第１磁気素子１１Ｅを流れる素子電流Ｉｄの向きと、第１時刻において第１対応部２１を流れる第１電流Ｉ１の向きと、の関係と逆（逆位相）である。第４磁気素子１４Ｅを流れる素子電流Ｉｄの向きと、第１時刻において第４対応部２４を流れる第１電流Ｉ１の向きと、の関係は、第３磁気素子１３Ｅを流れる素子電流Ｉｄの向きと、第１時刻において第３対応部２３を流れる第１電流Ｉ１の向きと、の関係と逆（逆位相）である。
このような電流がブリッジ接続された複数の磁気素子に流れることにより、ノイズをより抑制できる。
図１２（ａ）に示すように、第２磁気素子１２Ｅは、第２磁性層１２、第２対向磁性層１２ｏ、第２中間磁性層１２ｉ、第２非磁性層１２ｎ及び第２中間非磁性層１２ｉｎを含む。第２磁性層１２から第２対向磁性層１２ｏへの方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。第２中間磁性層１２ｉは、第２磁性層１２と第２対向磁性層１２ｏとの間に設けられる。第２非磁性層１２ｎは、第２磁性層１２と第２中間磁性層１２ｉとの間に設けられる。第２中間非磁性層１２ｉｎは、第２中間磁性層１２ｉと第２対向磁性層１２ｏとの間に設けられる。
図１２（ｂ）に示すように、第３磁気素子１３Ｅは、第３磁性層１３、第３対向磁性層１３ｏ、第３中間磁性層１３ｉ、第３非磁性層１３ｎ及び第３中間非磁性層１３ｉｎを含む。第３磁性層１３から第３対向磁性層１３ｏへの方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。第３中間磁性層１３ｉは、第３磁性層１３と第３対向磁性層１３ｏとの間に設けられる。第３非磁性層１３ｎは、第３磁性層１３と第３中間磁性層１３ｉとの間に設けられる。第３中間非磁性層１３ｉｎは、第３中間磁性層１３ｉと第３対向磁性層１３ｏとの間に設けられる。
図１２（ｃ）に示すように、第４磁気素子１４Ｅは、第４磁性層１４、第４対向磁性層１４ｏ、第４中間磁性層１４ｉ、第４非磁性層１４ｎ及び第４中間非磁性層１４ｉｎを含む。第４磁性層１４から第４対向磁性層１４ｏへの方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。第４中間磁性層１４ｉは、第４磁性層１４と第４対向磁性層１４ｏとの間に設けられる。第４非磁性層１４ｎは、第４磁性層１４と第４中間磁性層１４ｉとの間に設けられる。第４中間非磁性層１４ｉｎは、第４中間磁性層１４ｉと第４対向磁性層１４ｏとの間に設けられる。
図１２（ａ）に示すように、第２センサ部１０Ｂは、第２磁性部材５２及び第２対向磁性部材５２Ａをさらに含んでも良い。第２磁性部材５２から第２対向磁性部材５２Ａへの方向は、第３方向（例えばＸ軸方向）に沿う。第２磁気素子１２Ｅは、第１方向（Ｚ軸方向）において、第２磁性部材５２と第２対向磁性部材５２Ａとの間の領域６６ｂと重なる。領域６６ｂは、例えば、絶縁部材６５の一部で良い。例えば、第２磁気素子１２Ｅの一部は、第１方向において第２磁性部材５２の一部と重なる。第２磁気素子１２Ｅの別の一部は、第１方向において第２対向磁性部材５２Ａの一部と重なる。
図１２（ｂ）に示すように、第３センサ部１０Ｃは、第３磁性部材５３及び第３対向磁性部材５３Ａをさらに含んでも良い。第３磁性部材５３から第３対向磁性部材５３Ａへの方向は、第３方向（例えばＸ軸方向）に沿う。第３磁気素子１３Ｅは、第１方向（Ｚ軸方向）において、第３磁性部材５３と第３対向磁性部材５３Ａとの間の領域６６ｃと重なる。領域６６ｃは、例えば、絶縁部材６５の一部で良い。例えば、第３磁気素子１３Ｅの一部は、第１方向において第３磁性部材５３の一部と重なる。第３磁気素子１３Ｅの別の一部は、第１方向において第３対向磁性部材５３Ａの一部と重なる。
図１２（ｃ）に示すように、第４センサ部１０Ｄは、第４磁性部材５４及び第４対向磁性部材５４Ａをさらに含んでも良い。第４磁性部材５４から第４対向磁性部材５４Ａへの方向は、第３方向（例えばＸ軸方向）に沿う。第４磁気素子１４Ｅは、第１方向（Ｚ軸方向）において、第４磁性部材５４と第４対向磁性部材５４Ａとの間の領域６６ｄと重なる。領域６６ｄは、例えば、絶縁部材６５の一部で良い。例えば、第４磁気素子１４Ｅの一部は、第１方向において第４磁性部材５４の一部と重なる。第４磁気素子１４Ｅの別の一部は、第１方向において第４対向磁性部材５４Ａの一部と重なる。
図１３（ａ）に示すように、第２磁気素子１２Ｅの第２方向（Ｙ軸方向）に沿う長さを第２長さＬ２とする。第２磁気素子１２Ｅの第３方向（例えばＸ軸方向）に沿う長さを第２幅ｗ２とする。例えば、第２長さＬ２は、第２幅ｗ２を超える。例えば、第２磁気素子１２Ｅに含まれる磁性層の磁化は、例えば、Ｙ軸方向に沿う。
図１３（ｂ）に示すように、第３磁気素子１３Ｅの第２方向（Ｙ軸方向）に沿う長さを第３長さＬ３とする。第３磁気素子１３Ｅの第３方向（例えばＸ軸方向）に沿う長さを第３幅ｗ３とする。例えば、第３長さＬ３は、第３幅ｗ３を超える。例えば、第３磁気素子１３Ｅに含まれる磁性層の磁化は、例えば、Ｙ軸方向に沿う。
図１３（ｃ）に示すように、第４磁気素子１４Ｅの第２方向（Ｙ軸方向）に沿う長さを第４長さＬ４とする。第４磁気素子１４Ｅの第３方向（例えばＸ軸方向）に沿う長さを第４幅ｗ４とする。例えば、第４長さＬ４は、第４幅ｗ４を超える。例えば、第４磁気素子１４Ｅに含まれる磁性層の磁化は、例えば、Ｙ軸方向に沿う。
第２磁性層１２、第３磁性層１３及び第４磁性層１４の構成（材料を含む）は、第１磁性層１１の構成（材料を含む）と同様で良い。第２対向磁性層１２ｏ、第３対向磁性層１３ｏ及び第４対向磁性層１４ｏの構成（材料を含む）は、第１対向磁性層１１ｏの構成（材料を含む）と同様で良い。第２中間磁性層１２ｉ、第３中間磁性層１３ｉ及び第４中間磁性層１４ｉの構成（材料を含む）は、第１中間磁性層１１ｉの構成（材料を含む）と同様で良い。第２非磁性層１２ｎ、第３非磁性層１３ｎ及び第４非磁性層１４ｎの構成（材料を含む）は、第１非磁性層１１ｎの構成（材料を含む）と同様で良い。第２中間非磁性層１２ｉｎ、第３中間非磁性層１３ｉｎ及び第４中間非磁性層１４ｉｎの構成（材料を含む）は、第１中間非磁性層１１ｉｎの構成（材料を含む）と同様で良い。
第２センサ部１０Ｂ、第３センサ部１０Ｃ及び第４センサ部１０Ｄの少なくともいずれかは、第１センサ部１０Ａに関して説明した第１サイド磁性部１１Ｓ及び第１対向サイド磁性部１１ＳＡと同様の磁性部を含んでも良い。第２センサ部１０Ｂ、第３センサ部１０Ｃ及び第４センサ部１０Ｄの少なくともいずれかは、第１センサ部１０Ａに関して説明した第１積層磁性層１１ｓＬ及び第１対向積層磁性層１１ｏｓＬと同様の積層磁性層を含んでも良い。
図１４（ａ）～図１４（ｃ）は、第３実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。
図１４（ａ）～図１４（ｃ）に例示する磁気センサ１１２ａ～１１２ｃの構成が、図１０に例示する磁気センサ１１２の構成と組み合わされても良い。
図１４（ａ）に示すように、磁気センサ１１２ａにおいて、第１部分２１ｅは、第２他部分２２ｆと電気的に接続される。第１他部分２１ｆは、第４部分２４ｅと電気的に接続される。第３部分２３ｅは、第４他部分２４ｆと電気的に接続される。第３他部分２３ｆは、第２部分２２ｅと電気的に接続される。
磁気センサ１１２ａにおいて、第１電流回路７１は、第１部分２１ｅ及び第２他部分２２ｆの第７接続点ＣＰ７と、第３部分２３ｅ及び第４他部分２４ｆの第８接続点ＣＰ８と、の間に第１電流Ｉ１を供給可能である。
磁気センサ１１２ａにおいて、１つの時刻（第１時刻）において、第１電流Ｉ１は、第１他部分２１ｆから第１部分２１ｅへの向き、第２部分２２ｅから第２他部分２２ｆへの向き、第３部分２３ｅから第３他部分２３ｆへの向き、及び、第４他部分２４ｆから第４部分２４ｅへの向きを有する。
図１４（ｂ）に示すように、磁気センサ１１２ｂにおいて、第１他部分２１ｆは、第４部分２４ｅと電気的に接続される。第３他部分２３ｆは、第２部分２２ｅと電気的に接続される。第２他部分２２ｆは、第４他部分２４ｆと電気的に接続される。
磁気センサ１１２ｂにおいて、第１電流回路７１は、第１部分２１ｅと、第３部分２３ｅと、の間に第１電流Ｉ１を供給可能である。
磁気センサ１１２ｂにおいて、１つの時刻（第１時刻）において、第１電流Ｉ１は、第１他部分２１ｆから第１部分２１ｅへの向き、第２部分２２ｅから第２他部分２２ｆへの向き、第３部分２３ｅから第３他部分２３ｆへの向き、及び、第４他部分２４ｆから第４部分２４ｅへの向きを有する。
図１４（ｃ）に示すように、磁気センサ１１２ｃにおいて、第１部分２１ｅは、第２他部分２２ｆ、第３他部分２３ｆ及び第４部分２４ｅと電気的に接続される。第１他部分２１ｆは、第２部分２２ｅ、第３部分２３ｅ及び第４他部分２４ｆと電気的に接続される。
磁気センサ１１２ｃにおいて、第１電流回路７１は、第１部分２１ｅ、第２他部分２２ｆ、第３他部分２３ｆ及び第４部分２４ｅの第９接続点ＣＰ９と、第１他部分２１ｆ、第２部分２２ｅ、第３部分２３ｅ及び第４他部分２４ｆの第１０接続点ＣＰ１０と、の間に交流を含む第１電流Ｉ１を供給可能である。
磁気センサ１１２ｃにおいて、１つの時刻（第１時刻）において、第１電流Ｉ１は、第１他部分２１ｆから第１部分２１ｅへの向き、第２部分２２ｅから第２他部分２２ｆへの向き、第３部分２３ｅから第３他部分２３ｆへの向き、及び、第４他部分２４ｆから第４部分２４ｅへの向きを有する。
磁気センサ１１２ａ～１１２ｃにおいても、ノイズが抑制され、高い感度の検出が可能になる。
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、第３実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。
図１５（ａ）に示すように、実施形態に係る磁気センサ１１３は、第１磁気素子１１Ｅ、第２磁気素子１２Ｅ、第１抵抗素子１１Ｒ及び第２抵抗素子１２Ｒを含む。磁気センサ１１３におけるこれ以外の構成は、例えば、磁気センサ１１０などと同じで良い。
第１磁気素子１１Ｅは、第１端部１１Ｅｅ及び第１他端部１１Ｅｆを含む。第１端部１１Ｅｅから第１他端部１１Ｅｆへの方向は、第２方向（例えばＹ軸方向）に沿う。第２磁気素子１２Ｅは、第２端部１２Ｅｅ及び第２他端部１２Ｅｆを含む。第２端部１２Ｅｅから第２他端部１２Ｅｆへの方向は、第２方向に沿う。第１抵抗素子１１Ｒは、第３端部１３Ｅｅ及び第３他端部１３Ｅｆを含む。第３端部１３Ｅｅから第３他端部１３Ｅｆへの方向は、第２方向に沿う。第２抵抗素子１２Ｒは、第４端部１４Ｅｅ及び第４他端部１４Ｅｆを含む。第４端部１４Ｅｅから第４他端部１４Ｅｆへの方向は、第２方向に沿う。
導電部材２０は、第１対応部２１及び第２対応部２２を含む。第１対応部２１は、第１磁気素子１１Ｅに沿う。第２対応部２２は、第２磁気素子１２Ｅに沿う。
第１対応部２１は、第１端部１１Ｅｅに対応する第１部分２１ｅと、第１他端部１１Ｅｆに対応する第１他部分２１ｆと、を含む。第２対応部２２は、第２端部１２Ｅｅに対応する第２部分２２ｅと、第２他端部１２Ｅｆに対応する第２他部分２２ｆと、を含む。
磁気センサ１１３において、第１磁気素子１１Ｅの第１端部１１Ｅｅは、第１抵抗素子１１Ｒの第３端部１３Ｅｅと電気的に接続される。第１磁気素子１１Ｅの第１他端部１１Ｅｆは、第２磁気素子１２Ｅの第２端部１２Ｅｅと電気的に接続される。第１抵抗素子１１Ｒの第３他端部１３Ｅｆは、第２抵抗素子１２Ｒの第４端部１４Ｅｅと電気的に接続される。第２磁気素子１２Ｅの第２他端部１２Ｅｆは、第２抵抗素子１２Ｒの第４他端部１４Ｅｆと電気的に接続される。
素子電流回路７５は、第１端部１１Ｅｅ及び第３端部１３Ｅｅの第１接続点ＣＰ１と、第２他端部１２Ｅｆ及び第４他端部１４Ｅｆとの第２接続点ＣＰ２と、の間に素子電流Ｉｄを供給可能である。
検出回路７３は、第１他端部１１Ｅｆ及び第２端部１２Ｅｅの第３接続点ＣＰ３と、第３他端部１３Ｅｆ及び第４端部１４Ｅｅの第４接続点ＣＰ４と、の間の電位の変化を検出可能である。
図１５（ｂ）に示すように、第１他部分２１ｆは、第２部分２２ｅと電気的に接続される。第１部分２１ｅは、第２他部分２２ｆと電気的に接続される。第１電流回路７１は、第１他部分２１ｆ及び第２部分２２ｅの第５接続点ＣＰ５と、第１部分２１ｅ及び第２他部分２２ｆの第６接続点ＣＰ６と、の間に第１電流Ｉ１を供給可能である。磁気センサ１１３においても、ノイズが抑制され、高い感度の検出が可能になる。
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第３実施形態に係る磁気センサを例示する模式図である。
図１６（ａ）に示すように、実施形態に係る磁気センサ１１４は、第１磁気素子１１Ｅ、第２磁気素子１２Ｅ、第１抵抗素子１１Ｒ及び第２抵抗素子１２Ｒを含む。磁気センサ１１４におけるこれ以外の構成は、例えば、磁気センサ１１０などと同じで良い。
図１６（ａ）に示すように、磁気センサ１１４において、第１磁気素子１１Ｅの第１端部１１Ｅｅは、第１抵抗素子１１Ｒの第３端部１３Ｅｅと電気的に接続される。第１磁気素子１１Ｅの第１他端部１１Ｅｆは、第２抵抗素子１２Ｒの第４端部１４Ｅｅと電気的に接続される。第１抵抗素子１１Ｒの第３他端部１３Ｅｆは、第２磁気素子１２Ｅの第２端部１２Ｅｅと電気的に接続される。第２抵抗素子１２Ｒの第４他端部１４Ｅｆは、第２磁気素子１２Ｅの第２他端部１２Ｅｆと電気的に接続される。
素子電流回路７５は、第１端部１１Ｅｅ及び第３端部１３Ｅｅの第１接続点ＣＰ１と、第４他端部１４Ｅｆと第２他端部１２Ｅｆの第２接続点ＣＰ２と、の間に素子電流Ｉｄを供給可能である。
磁気センサ１１４は、検出回路７３を含んでも良い。検出回路７３は、第１他端部１１Ｅｆ及び第４端部１４Ｅｅの第３接続点ＣＰ３と、第３他端部１３Ｅｆ及び第２端部１２Ｅｅの第４接続点ＣＰ４と、の間の電位の変化を検出可能である。
図１６（ｂ）に示すように、第１対応部２１の第１部分２１ｅは、第２対応部２２の第２部分２２ｅと電気的に接続される。第１対応部２１の第１他部分２１ｆは、第２対応部２２の第２他部分２２ｆと電気的に接続される。
第１電流回路７１は、第１他部分２１ｆ及び第２他部分２２ｆの第５接続点ＣＰ５と、第１部分２１ｅ及び第２部分２２ｅの第６接続点ＣＰ６と、の間に第１電流Ｉ１を供給可能である。
（第４実施形態）
第４実施形態は、検査装置に係る。後述するように、検査装置は、診断装置を含んでも良い。
図１７は、第４実施形態に係る検査装置を例示する模式図である。
図１７に示すように、実施形態に係る検査装置５５０は、実施形態に係る磁気センサ（図１７の例では、磁気センサ１１０）と、処理部７８と、を含む。処理部７８は、磁気センサ１１０から得られる出力信号ＳｉｇＸを処理する。この例では、処理部７８は、センサ制御回路部７５ｃ、第１ロックインアンプ７５ａ、及び、第２ロックインアンプ７５ｂを含む。例えば、センサ制御回路部７５ｃにより、第１電流回路７１が制御され、第１電流回路７１から、交流成分を含む第１電流Ｉ１がセンサ部１０Ｓに供給される。第１電流Ｉ１の交流成分の周波数は、例えば、１００ｋＨｚ以下である。素子電流回路７５から、素子電流Ｉｄがセンサ部１０Ｓに供給される。センサ部１０Ｓは、例えば、少なくとも１つの磁気素子を含む。検出回路７３により、センサ部１０Ｓにおける電位の変化が検出される。例えば、検出回路７３の出力が、出力信号ＳｉｇＸとなる。
この例では、検査装置５５０は、磁界印加部７６Ａを含む。磁界印加部７６Ａは、検出対象８０に磁界を印加可能である。検出対象８０は、例えば、検査対象である。検出対象８０は、少なくとも、金属などの検査導電部材８０ｃを含む。磁界印加部７６Ａによる磁界が検査導電部材８０ｃに印加されると、例えば、検査導電部材８０ｃにおいて渦電流が発生する。検査導電部材８０ｃに傷などがあると、渦電流の状態が変化する。渦電流による磁界が、磁気センサ（例えば磁気センサ１１０など）により検出されることで、検査導電部材８０ｃの状態（例えば傷など）が検査できる。磁界印加部７６Ａは、例えば、渦電流発生部である。
この例では、磁界印加部７６Ａは、印加制御回路部７６ａ、駆動アンプ７６ｂ及びコイル７６ｃを含む。印加制御回路部７６ａによる制御により、駆動アンプ７６ｂに電流が供給される。電流は、例えば、交流である。電流の周波数は、例えば、渦電流励起周波数である。渦電流励起周波数は、例えば、１０Ｈｚ以上１００ｋＨｚ以下である。渦電流励起周波数は、例えば、１００ｋＨｚ未満でも良い。
例えば、センサ制御回路部７５ｃから、第１電流Ｉ１の交流成分の周波数に関する情報（例えば信号でも良い）が、参照波（参照信号）として、第１ロックインアンプ７５ａに供給される。第１ロックインアンプ７５ａの出力が第２ロックインアンプ７５ｂに供給される。印加制御回路部７６ａから、渦電流励起周波数に関する情報（例えば信号でも良い）が、参照波（参照信号）として、第２ロックインアンプ７５ｂに供給される。第２ロックインアンプ７５ｂは、渦電流励起周波数に応じた信号成分を出力可能である。
このように、例えば、処理部７８は、第１ロックインアンプ７５ａを含む。第１ロックインアンプ７５ａには、磁気センサ１１０から得られる出力信号ＳｉｇＸと、第１電流Ｉ１に含まれる交流成分の周波数に対応する信号ＳｉｇＲ１と、が入力される。第１ロックインアンプ７５ａは、第１電流Ｉ１に含まれる交流成分の周波数に対応する信号ＳｉｇＲ１を参照波（参照信号）とした出力信号ＳｉｇＸ１を出力可能である。第１ロックインアンプ７５ａが設けられることで、ノイズを抑制して、高感度の検出が可能になる。
処理部７８は、第２ロックインアンプ７５ｂをさらに含んでも良い。第２ロックインアンプ７５ｂには、第１ロックインアンプ７５ａの出力信号ＳｉｇＸ１と、検出対象８０（検査対象）に向けて供給される供給信号（この例では磁界印加部７６Ａによる磁界）の周波数（渦電流励起周波数）に対応する信号ＳｉｇＲ２と、が入力される。第２ロックインアンプ７５ｂは、検出対象８０（検査対象）に向けて供給される供給信号の周波数に対応する信号ＳｉｇＲ２を参照波（参照信号）とした出力信号ＳｉｇＸ２を出力可能である。第２ロックインアンプ７５ｂが設けられることで、ノイズをさらに抑制して、さらに高感度の検出が可能になる。
検査装置５５０により、検出対象８０の検査導電部材８０ｃの傷などの異常を検査できる。
図１８は、第４実施形態に係る検査装置を例示する模式図である。
図１８に示すように、実施形態に係る検査装置５５１は、実施形態に係る磁気センサ（例えば磁気センサ１１０）と、処理部７８と、を含む。検査装置５５１における、磁気センサ及び処理部７８の構成は、検査装置５５０におけるそれらの構成と同様で良い。この例においては、検査装置５５１は、検出対象駆動部７６Ｂを含む。検出対象駆動部７６Ｂは、検出対象８０に含まれる検査導電部材８０ｃに電流を供給可能である。検査導電部材８０ｃは、例えば、検出対象８０に含まれる配線である。検査導電部材８０ｃに流れる電流８０ｉによる磁界が磁気センサ１１０により検出される。磁気センサ１１０による検出結果による異常に基づいて、検査導電部材８０ｃを検査できる。検出対象８０は、例えば、半導体装置などの電子装置でも良い。検出対象８０は、例えば、電池などでも良い。
この例では、検出対象駆動部７６Ｂは、印加制御回路部７６ａ及び駆動アンプ７６ｂを含む。印加制御回路部７６ａによる制御により、駆動アンプ７６ｂが制御され、駆動アンプ７６ｂから、検査導電部材８０ｃに電流が供給される。電流は、例えば、交流である。電流の周波数は、例えば、検査導電部材８０ｃに交流電流を供給する。交流電流の周波数は、例えば、１０Ｈｚ以上１００ｋＨｚ以下である。周波数は、例えば、１００ｋＨｚ未満でも良い。この例においても、第１ロックインアンプ７５ａ及び第２ロックインアンプ７５ｂが設けられることで、例えば、ノイズを抑制して、高感度の検出が可能になる。検査装置５５１の１つの例において、複数の磁気センサ（例えば複数の磁気センサ１１０）が設けられても良い。複数の磁気センサは、例えば、センサアレイである。センサアレイにより、検査導電部材８０ｃを短時間で検査できる。検査装置５５１の１つの例において、磁気センサ（例えば磁気センサ１１０）がスキャンされて、検査導電部材８０ｃが検査されても良い。
図１９は、第４実施形態に係る検査装置を示す模式的斜視図である。
図１９に示すように、実施形態に係る検査装置７１０は、磁気センサ１５０ａと、処理部７７０と、を含む。磁気センサ１５０ａは、第１～第３実施形態のいずれかに係る磁気センサ及びその変形で良い。処理部７７０は、磁気センサ１５０ａから得られる出力信号を処理する。処理部７７０において、磁気センサ１５０ａから得られた信号と、基準値と、の比較などが行われても良い。処理部７７０は、処理結果に基づいて、検査結果を出力可能である。
例えば、検査装置７１０により、検査対象６８０が検査される。検査対象６８０は、例えば、電子装置（半導体回路などを含む）である。検査対象６８０は、例えば、電池６１０などでも良い。
例えば、実施形態に係る磁気センサ１５０ａは、電池６１０とともに用いられても良い。例えば、電池システム６００は、電池６１０及び磁気センサ１５０ａを含む。磁気センサ１５０ａは、電池６１０に流れる電流により生じる磁界を検出できる。
図２０は、第４実施形態に係る検査装置を示す模式的平面図である。
図２０に示すように、磁気センサ１５０ａは、例えば、実施形態に係る複数の磁気センサを含む。この例では、磁気センサ１５０ａは、複数の磁気センサ（例えば、磁気センサ１１０など）を含む。複数の磁気センサは、例えば、２つの方向（例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に沿って並ぶ。複数の磁気センサ１１０は、例えば、基体の上に設けられる。
磁気センサ１５０ａは、検査対象６８０（例えば電池６１０でも良い）に流れる電流により生じる磁界を検出できる。例えば、電池６１０が異常な状態に近づくと、電池６１０に異常な電流が流れる場合がある。磁気センサ１５０ａにより異常な電流を検出することで、電池６１０の状態の変化を知ることができる。例えば、電池６１０に近づけて磁気センサ１５０ａが置かれた状態で、２つの方向のセンサ群駆動手段を用いて、電池６１０の全体を短時間で検査できる。磁気センサ１５０ａは、電池６１０の製造における、電池６１０の検査に用いられても良い。
実施形態に係る磁気センサは、例えば、診断装置などの検査装置７１０に応用できる。 図２１は、第４実施形態に係る磁気センサ及び検査装置を示す模式図である。
図２１に示すように、検査装置７１０の例である診断装置５００は、磁気センサ１５０を含む。磁気センサ１５０は、第１～第３実施形態に関して説明した磁気センサ、及び、それらの変形を含む。
診断装置５００において、磁気センサ１５０は、例えば、脳磁計である。脳磁計は、脳神経が発する磁界を検出する。磁気センサ１５０が脳磁計に用いられる場合、磁気センサ１５０に含まれる磁気素子のサイズは、例えば、１ｍｍ以上１０ｍｍ未満である。このサイズは、例えば、ＭＦＣを含めた長さである。
図２１に示すように、磁気センサ１５０（脳磁計）は、例えば、人体の頭部に装着される。磁気センサ１５０（脳磁計）は、センサ部３０１を含む。磁気センサ１５０（脳磁計）は、複数のセンサ部３０１を含んでも良い。複数のセンサ部３０１の数は、例えば、約１００個（例えば５０個以上１５０個以下）である。複数のセンサ部３０１は、柔軟性を有する基体３０２に設けられる。
磁気センサ１５０は、例えば、差動検出などの回路を含んでも良い。磁気センサ１５０は、磁気センサとは別のセンサ（例えば、電位端子または加速度センサなど）を含んでも良い。
磁気センサ１５０のサイズは、従来のＳＱＵＩＤ磁気センサのサイズに比べて小さい。このため、複数のセンサ部３０１の設置が容易である。複数のセンサ部３０１と、他の回路と、の設置が容易である。複数のセンサ部３０１と、他のセンサと、の共存が容易である。
基体３０２は、例えばシリコーン樹脂などの弾性体を含んでも良い。基体３０２に、例えば、複数のセンサ部３０１が繋がって設けられる。基体３０２は、例えば、頭部に密着できる。
センサ部３０１の入出力コード３０３は、診断装置５００のセンサ駆動部５０６及び信号入出力部５０４と接続される。センサ駆動部５０６からの電力と、信号入出力部５０４からの制御信号と、に基づいて、センサ部３０１において、磁界測定が行われる。その結果は、信号入出力部５０４に入力される。信号入出力部５０４で得た信号は、信号処理部５０８に供給される。信号処理部５０８において、例えば、ノイズの除去、フィルタリング、増幅、及び、信号演算などの処理が行われる。信号処理部５０８で処理された信号が、信号解析部５１０に供給される。信号解析部５１０は、例えば、脳磁計測のための特定の信号を抽出する。信号解析部５１０において、例えば、信号位相を整合させる信号解析が行われる。
信号解析部５１０の出力（信号解析が終了したデータ）が、データ処理部５１２に供給される。データ処理部５１２では、データ解析が行われる。このデータ解析において、例えば、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging)などの画像データが取り入られることが可能である。このデータ解析においては、例えば、ＥＥＧ（Electroencephalogram)などの頭皮電位情報などが取り入れられることが可能である。例えば、ＭＲＩまたはＥＥＧなどのデータ部５１４がデータ処理部５１２と接続される。データ解析により、例えば、神経発火点解析、または、逆問題解析などが行われる。
データ解析の結果は、例えば、画像化診断部５１６に供給される。画像化診断部５１６において、画像化が行われる。画像化により、診断が支援される。
上記の一連の動作は、例えば、制御機構５０２によって制御される。例えば、一次信号データ、または、データ処理途中のメタデータなどの必要なデータは、データサーバに保存される。データサーバと制御機構とは、一体化されても良い。
実施形態に係る診断装置５００は、磁気センサ１５０と、磁気センサ１５０から得られる出力信号を処理する処理部と、を含む。この処理部は、例えば、信号処理部５０８及びデータ処理部５１２の少なくともいずれかを含む。処理部は、例えば、コンピュータなどを含む。
図２１に示す磁気センサ１５０では、センサ部３０１は、人体の頭部に設置されている。センサ部３０１は、人体の胸部に設置されても良い。これにより、心磁測定が可能となる。例えば、センサ部３０１を妊婦の腹部に設置しても良い。これにより、胎児の心拍検査を行うことができる。
被験者を含めた磁気センサ装置は、シールドルーム内に設置されるのが好ましい。これにより、例えば、地磁気または磁気ノイズの影響が抑制できる。
例えば、人体の測定部位、または、センサ部３０１を局所的にシールドする機構を設けても良い。例えば、センサ部３０１にシールド機構を設けても良い。例えば、信号解析またはデータ処理において、実効的なシールドを行っても良い。
実施形態において、基体３０２は、柔軟性を有しても良く、柔軟性を実質的に有しなくても良い。図２１に示す例では、基体３０２は、連続した膜を帽子状に加工したものである。基体３０２は、ネット状でも良い。これにより、例えば、良好な装着性が得られる。例えば、基体３０２の人体への密着性が向上する。基体３０２は、ヘルメット状で、硬質でも良い。
図２２は、第４実施形態に係る検査装置を示す模式図である。
図２２は、心磁計の一例である。図２２に示す例では、平板状の硬質の基体３０５上にセンサ部３０１が設けられる。
図２２に示した例において、センサ部３０１から得られる信号の入出力は、図２１に関して説明した入出力と同様である。図２２に示した例において、センサ部３０１から得られる信号の処理は、図２１に関して説明した処理と同様である。
生体から発生する磁界などの微弱な磁界を計測する装置として、SQUID (Superconducting Quantum Interference Device：超伝導量子干渉素子)磁気センサを用いる参考例がある。この参考例においては、超伝導を用いるため、装置が大きく、消費電力も大きい。測定対象(患者)の負担が大きい。
実施形態によれば、装置が小型にできる。消費電力を抑制できる。測定対象(患者)の負担が軽減できる。実施形態によれば、磁界検出のＳＮ比を向上できる。感度を向上できる。
実施形態は、以下の構成（例えば技術案）を含んでも良い。
（構成１）
第１磁気素子と、
第１サイド磁性部と、
第１対向サイド磁性部と、
を含む第１センサ部と、
導電部材と、
をさらに備え、
前記導電部材は、前記第１磁気素子に沿う第１対応部を含み、
前記第１磁気素子は、
第１磁性層と、
第１対向磁性層であって、前記第１磁性層から前記第１対向磁性層への方向は第１方向に沿う、前記第１対向磁性層と、
前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１中間磁性層と、
を含み、
前記第１サイド磁性部は、第１サイド磁性層を含み、
前記第１対向サイド磁性部は、第１対向サイド磁性層を含み、
前記第１中間磁性層は、前記第１方向と交差する第２方向において、前記第１サイド磁性層と前記第１対向サイド磁性層と、の間にある、磁気センサ。
（構成２）
前記第１サイド磁性部と前記第１磁気素子との間の前記第２方向に沿う距離は、前記第１長さの０．０１倍以下である、構成１記載の磁気センサ。
（構成３）
前記第１磁気素子は、
前記第１磁性層と前記第１中間磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、
前記第１中間磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１中間非磁性層と、
をさらに含み、
前記第１サイド磁性部は、第１積層サイド磁性層をさらに含み、
前記第１対向サイド磁性部は、第１対向積層サイド磁性層をさらに含み、
前記第１対向磁性層は、前記第２方向において、前記第１積層サイド磁性層と前記第１対向積層サイド磁性層との間にある、構成１または２に記載の磁気センサ。
（構成４）
前記第１サイド磁性部は、前記第１サイド磁性層と前記第１積層サイド磁性層との間に設けられた第１サイド非磁性層をさらに含み、
前記第１対向サイド磁性部は、前記第１対向サイド磁性層と前記第１対向積層サイド磁性層との間に設けられた第１対向サイド非磁性層をさらに含み、
前記第１サイド非磁性層及び第１対向サイド非磁性層は、前記第１中間非磁性層に含まれる材料を含む、構成３記載の磁気センサ。
（構成５）
第１磁気素子と、
第１積層磁性層と、
第１対向積層磁性層と、
を含む第１センサ部と、
導電部材と、
を備え、
前記導電部材は、前記第１磁気素子に沿う第１対応部を含み、
前記第１磁気素子は、
第１磁性層と、
第１対向磁性層であって、前記第１磁性層から前記第１対向磁性層への方向は第１方向に沿う、前記第１対向磁性層と、
前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１中間磁性層と、
前記第１磁性層と前記第１中間磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、
前記第１中間磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１中間非磁性層と、
を含み、
前記第１積層磁性層から前記第１対向積層磁性層への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿い、
前記第１対向磁性層の一部は、前記第１磁性層と前記第１積層磁性層との間にあり、
前記第１対向磁性層の他部は、前記第１磁性層と前記第１対向積層磁性層との間にある、磁気センサ。
（構成６）
前記第１積層磁性層は、前記第１対向磁性層の前記一部と接する、または、前記第１対向磁性層の前記一部と前記第１積層磁性層との間の前記第１方向に沿う距離は、前記第１対向磁性層の厚さの０．００１倍以下であり、
前記第１対向積層磁性層は、前記第１対向磁性層の前記他部と接する、または、前記第１対向磁性層の前記他部と前記第１対向積層磁性層との間の前記第１方向に沿う距離は、前記第１対向磁性層の前記厚さの０．００１倍以下である、構成５記載の磁気センサ。
（構成７）
前記第１積層磁性層の前記第２方向に沿う長さは、前記第１磁気素子の前記第２方向に沿う長さの０．０１倍以上０．１倍以下であり、
前記第１対向積層磁性の前記第２方向に沿う長さは、前記第１磁気素子の前記第２方向に沿う前記長さの０．０１倍以上０．１倍以下である、構成５または６に記載の磁気センサ。
（構成８）
前記第１磁気素子の前記第２方向に沿う第１長さは、前記第１磁気素子の、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差する方向に沿う第１幅を超える、構成１～７のいずれか１つに記載の磁気センサ。
（構成９）
前記第１センサ部は、第１磁性部材及び第１対向磁性部材をさらに含み、
前記第１磁性部材から前記第１対向磁性部材への方向は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差する第３方向に沿い、
前記第１磁気素子は、前記第１方向において、前記第１磁性部材と前記第１対向磁性部材との間の領域と重なる、構成１～８のいずれか１つに記載の磁気センサ。
（構成１０）
前記第１磁気素子の一部は、前記第１方向において前記第１磁性部材の一部と重なり、
前記第１磁気素子の別の一部は、前記第１方向において前記第１対向磁性部材の一部と重なる、構成９記載の磁気センサ。
（構成１１）
前記第１対応部は、前記第２方向と交差する方向において、前記第１磁気素子と重なる、構成１～１０のいずれか１つに記載の磁気センサ。
（構成１２）
前記第１磁気素子は、第１端部及び第１他端部を含み、前記第１端部から前記第１他端部への方向は前記第２方向に沿い、
前記第１対応部は、第１部分及び第１他部分を含み、前記第１部分は、前記第１端部に対応し、前記第１他部分は、前記第１他端部に対応する、構成１１記載の磁気センサ。
（構成１３）
前記第１部分は、前記第１方向において前記第１端部と重なり、
前記第１他部分は、前記第１方向において前記第１他端部と重なる、構成１２記載の磁気センサ。
（構成１４）
前記第１磁気素子の電気抵抗は、前記第１対応部に流れる電流に対して偶関数の特性を有する、構成１１～１３のいずれか１つに記載の磁気センサ。
（構成１５）
前記第１磁気素子の電気抵抗は、前記第１磁気素子に印加される磁界に対して偶関数の特性を有する、構成１～７のいずれか１つに記載の磁気センサ。
（構成１６）
第２磁気素子を含む第２センサ部と、
第３磁気素子を含む第３センサ部と、
第４磁気素子を含む第４センサ部と、
素子電流回路と、
第１電流回路と、
をさらに備え、
前記第１磁気素子は、第１端部及び第１他端部を含み、前記第１端部から前記第１他端部への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第２磁気素子は、第２端部及び第２他端部を含み、前記第２端部から前記第２他端部への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第３磁気素子は、第３端部及び第３他端部を含み、前記第３端部から前記第３他端部への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第４磁気素子は、第４端部及び第４他端部を含み、前記第４端部から前記第４他端部への方向は、前記第２方向に沿い、
前記導電部材は、
前記第２磁気素子に沿う第２対応部と、
前記第３磁気素子に沿う第３対応部と、
前記第４磁気素子に沿う第４対応部と、
を含み、
前記第１対応部は、前記第１端部に対応する第１部分と、前記第１他端部に対応する第１他部分と、を含み、
前記第２対応部は、前記第２端部に対応する第２部分と、前記第２他端部に対応する第２他部分と、を含み、
前記第３対応部は、前記第３端部に対応する第３部分と、前記第３他端部に対応する第３他部分と、を含み、
前記第４対応部は、前記第４端部に対応する第４部分と、前記第４他端部に対応する第４他部分と、を含み、
前記素子電流回路は、第１磁気素子、前記第２磁気素子、前記第３磁気素子及び前記第４磁気素子に前記素子電流を供給可能であり、
前記第１電流回路は、前記第１対応部、前記第２対応部、前記第３対応部及び前記第４対応部に交流成分を含む第１電流を供給可能である、構成１１記載の磁気センサ。
（構成１７）
前記導電部材に前記第１電流が供給されたときの第１時刻において、
前記素子電流は、前記第１端部から前記第１他端部への向きに前記第１磁気素子を流れ、
前記素子電流は、前記第２端部から前記第２他端部への向きに前記第２磁気素子を流れ、
前記素子電流は、前記第３端部から前記第３他端部への向きに前記第３磁気素子を流れ、
前記素子電流は、前記第４端部から前記第４他端部への向きに前記第４磁気素子を流れ、
前記第１電流は、前記第１他部分から前記第１部分への向きに、前記第１対応部を流れ、
前記第１電流は、前記第２部分から前記第２他部分への向きに、前記第２対応部を流れる、
前記第１電流は、前記第３部分から前記第３他部分への向きに、前記第３対応部を流れる、
前記第１電流は、前記第４他部分から前記第４部分への向きに、前記第４対応部を流れる、構成１６記載の磁気センサ。
（構成１８）
前記第１他端部は、前記第２端部と電気的に接続され、
前記第１端部は、前記第３端部と電気的に接続され、
前記第３他端部は、前記第４端部と電気的に接続され、
前記第２他端部は、前記第４他端部と電気的に接続され、
前記素子電流回路は、前記第１端部及び前記第３端部の第１接続点と、前記第２他端部と前記第４他端部の第２接続点と、の間に前記素子電流を供給可能であり、
前記第１部分は、前記第３部分と電気的に接続され、
前記第１他部分は、前記第２部分と電気的に接続され、
前記第３他部分は、前記第４部分と電気的に接続され、
前記第２他部分は、前記第４他部分と電気的に接続され、
前記第１電流回路は、前記第１他部分と前記第２部分との第５接続点と、前記第３他部分と前記第４部分との第６接続点と、の間に前記第１電流を供給可能である、構成１７記載の磁気センサ。
（構成１９）
検出回路をさらに備え、
前記検出回路は、前記第１他端部及び前記第２端部の第３接続点と、前記第３他端部及び前記第４端部の第４接続点と、の間の電位の変化を検出可能である、構成１７または１８に記載の磁気センサ。
（構成２０）
構成１～１９のいずれか１つに記載の磁気センサと、
前記磁気センサから出力される信号を処理可能な処理部と、
を備えた検査装置。
実施形態によれば、感度の向上が可能な磁気センサ及び検査装置が提供できる。
本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれば良い。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、磁気センサに含まれる磁気素子、磁性層、非磁性層、磁性部材、導電部材及び回路などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した磁気センサ及び検査装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての磁気センサ及び検査装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと解される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０Ａ～１０Ｄ…第１～第４センサ部、 １０Ｓ…センサ部、 １１～１４…第１～第４磁性層、 １１Ｅ～１４Ｅ…第１～第４磁気素子、 １１Ｅｅ～１４Ｅｅ…第１～第４端部、 １１Ｅｆ～１４Ｅｆ…第１～第４他端部、 １１Ｒ、１２Ｒ…第１、第２抵抗素子、 １１Ｓ…第１サイド磁性部、 １１ＳＡ…第１対向サイド磁性部、 １１ｉ～１４ｉ…第１～第４中間磁性層、 １１ｉｎ～１４ｉｎ…第１～第４中間非磁性層、 １１ｎ～１４ｎ…第１～第４非磁性層、 １１ｏ～１４ｏ…第１～第４対向磁性層、 １１ｏｐ…一部、 １１ｏｑ…他部、 １１ｏｓ…第１対向サイド磁性層、 １１ｏｓＬ…第１対向積層磁性層、 １１ｏｓｎ…第１対向サイド非磁性層、 １１ｏｓｓ…第１対向積層サイド磁性層、 １１ｓ…第１サイド磁性層、 １１ｓＬ…第１積層磁性層、 １１ｓｎ…第１サイド非磁性層、 １１ｓｓ…第１積層サイド磁性層、 ２０…導電部材、 ２１～２４…第１～第４導電部材、 ２１ｅ～２４ｅ…第１～第４部分、 ２１ｆ～２４ｆ…第１～第４他部分、 ５１～５４…第１～第４磁性部材、 ５１Ａ～５４Ａ…第１～第４対向磁性部、 ６５…絶縁部材、 ６６ａ～６６ｄ…領域、 ７０…回路部、 ７１…第１電流回路、 ７３…検出回路、 ７５…素子電流回路、 ７５ａ、７５ｂ…第１、第２ロックインアンプ、 ７５ｃ…センサ制御回路部、 ７６Ａ…磁界印加部、 ７６Ｂ…検出対象駆動部、 ７６ａ…印加制御回路部、 ７６ｂ…駆動アンプ、 ７６ｃ…コイル、 ７８…処理部、 ８０…検出対象、 ８０ｃ…検査導電部材、 ８０ｉ…電流、 １１０、１１０ａ、１１１、１１１ａ、１１２、１１２ａ～１１２ｃ、１１３、１１４、１５０、１５０ａ…磁気センサ、 ３０１…センサ部、 ３０２…基体、 ３０３…入出力コード、 ３０５…基体、 ５００…診断装置、 ５０２…制御機構、 ５０４…信号入出力部、 ５０６…センサ駆動部、 ５０８…信号処理部、 ５１０…信号解析部、 ５１２…データ処理部、 ５１４…データ部、 ５１６…画像化診断部、 ５５０、５５１…検査装置、 ６００…電子システム、 ６１０…電池、 ６８０…検査対象、 ７１０…検査装置、 ７７０…処理部、 ＣＰ１～ＣＰ１０…第１～第１０接続点、 Ｈ…磁界、 Ｈａｃ…交流磁界、 Ｈｅｘ…外部磁界、 Ｈｅｘ１～Ｈｅｘ３…第１～第３磁界、 Ｈｓｉｇ…信号磁界、 Ｉ１…第１電流、 Ｉａ１～Ｉａ３…第１～第３値電流、 Ｉｄ…素子電流、 Ｌ１～Ｌ４…第１～第４長さ、 Ｌａ１、Ｌｂ１…長さ、 Ｒ…抵抗、 Ｒ１～Ｒ４…第１～第４抵抗値、 Ｒｏ…低抵抗、 Ｒｘ…電気抵抗、 ＳｉｇＲ１、ＳｉｇＲ２…信号、 ＳｉｇＸ、ＳｉｇＸ１、ＳｉｇＸ２…出力信号、 ｇ１、ｇ２…距離、 ｔ１…第１厚さ、 ｗ１～ｗ４…第１～第４幅

Claims (9)

  1. 第１磁気素子と、
    第１サイド磁性部と、
    第１対向サイド磁性部と、
    を含む第１センサ部と、
    導電部材と、
    をさらに備え、
    前記導電部材は、前記第１磁気素子に沿う第１対応部を含み、
    前記第１磁気素子は、
    第１磁性層と、
    第１対向磁性層であって、前記第１磁性層から前記第１対向磁性層への方向は第１方向に沿う、前記第１対向磁性層と、
    前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１中間磁性層と、
    を含み、
    前記第１サイド磁性部は、第１サイド磁性層を含み、
    前記第１対向サイド磁性部は、第１対向サイド磁性層を含み、
    前記第１中間磁性層は、前記第１方向と交差する第２方向において、前記第１サイド磁性層と前記第１対向サイド磁性層と、の間にある、磁気センサ。
  2. 前記第１磁気素子は、
    前記第１磁性層と前記第１中間磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、
    前記第１中間磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１中間非磁性層と、
    をさらに含み、
    前記第１サイド磁性部は、第１積層サイド磁性層をさらに含み、
    前記第１対向サイド磁性部は、第１対向積層サイド磁性層をさらに含み、
    前記第１対向磁性層は、前記第２方向において、前記第１積層サイド磁性層と前記第１対向積層サイド磁性層との間にある、請求項１記載の磁気センサ。
  3. 第１磁気素子と、
    第１積層磁性層と、
    第１対向積層磁性層と、
    を含む第１センサ部と、
    導電部材と、
    を備え、
    前記導電部材は、前記第１磁気素子に沿う第１対応部を含み、
    前記第１磁気素子は、
    第１磁性層と、
    第１対向磁性層であって、前記第１磁性層から前記第１対向磁性層への方向は第１方向に沿う、前記第１対向磁性層と、
    前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１中間磁性層と、
    前記第１磁性層と前記第１中間磁性層との間に設けられた第１非磁性層と、
    前記第１中間磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１中間非磁性層と、
    を含み、
    前記第１積層磁性層から前記第１対向積層磁性層への方向は、前記第１方向と交差する第２方向に沿い、
    前記第１対向磁性層の一部は、前記第１磁性層と前記第１積層磁性層との間にあり、
    前記第１対向磁性層の他部は、前記第１磁性層と前記第１対向積層磁性層との間にある、磁気センサ。
  4. 前記第１センサ部は、第１磁性部材及び第１対向磁性部材をさらに含み、
    前記第１磁性部材から前記第１対向磁性部材への方向は、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差する第３方向に沿い、
    前記第１磁気素子は、前記第１方向において、前記第１磁性部材と前記第１対向磁性部材との間の領域と重なる、請求項１～３のいずれか１つに記載の磁気センサ。
  5. 前記第１対応部は、前記第２方向と交差する方向において、前記第１磁気素子と重なる、請求項１～４のいずれか１つに記載の磁気センサ。
  6. 前記第１磁気素子の電気抵抗は、前記第１対応部に流れる電流に対して偶関数の特性を有する、請求項５記載の磁気センサ。
  7. 第２磁気素子を含む第２センサ部と、
    第３磁気素子を含む第３センサ部と、
    第４磁気素子を含む第４センサ部と、
    素子電流回路と、
    第１電流回路と、
    をさらに備え、
    前記第１磁気素子は、第１端部及び第１他端部を含み、前記第１端部から前記第１他端部への方向は、前記第２方向に沿い、
    前記第２磁気素子は、第２端部及び第２他端部を含み、前記第２端部から前記第２他端部への方向は、前記第２方向に沿い、
    前記第３磁気素子は、第３端部及び第３他端部を含み、前記第３端部から前記第３他端部への方向は、前記第２方向に沿い、
    前記第４磁気素子は、第４端部及び第４他端部を含み、前記第４端部から前記第４他端部への方向は、前記第２方向に沿い、
    前記導電部材は、
    前記第２磁気素子に沿う第２対応部と、
    前記第３磁気素子に沿う第３対応部と、
    前記第４磁気素子に沿う第４対応部と、
    を含み、
    前記第１対応部は、前記第１端部に対応する第１部分と、前記第１他端部に対応する第１他部分と、を含み、
    前記第２対応部は、前記第２端部に対応する第２部分と、前記第２他端部に対応する第２他部分と、を含み、
    前記第３対応部は、前記第３端部に対応する第３部分と、前記第３他端部に対応する第３他部分と、を含み、
    前記第４対応部は、前記第４端部に対応する第４部分と、前記第４他端部に対応する第４他部分と、を含み、
    前記素子電流回路は、第１磁気素子、前記第２磁気素子、前記第３磁気素子及び前記第４磁気素子に前記素子電流を供給可能であり、
    前記第１電流回路は、前記第１対応部、前記第２対応部、前記第３対応部及び前記第４対応部に交流成分を含む第１電流を供給可能である、請求項５記載の磁気センサ。
  8. 前記導電部材に前記第１電流が供給されたときの第１時刻において、
    前記素子電流は、前記第１端部から前記第１他端部への向きに前記第１磁気素子を流れ、
    前記素子電流は、前記第２端部から前記第２他端部への向きに前記第２磁気素子を流れ、
    前記素子電流は、前記第３端部から前記第３他端部への向きに前記第３磁気素子を流れ、
    前記素子電流は、前記第４端部から前記第４他端部への向きに前記第４磁気素子を流れ、
    前記第１電流は、前記第１他部分から前記第１部分への向きに、前記第１対応部を流れ、
    前記第１電流は、前記第２部分から前記第２他部分への向きに、前記第２対応部を流れる、
    前記第１電流は、前記第３部分から前記第３他部分への向きに、前記第３対応部を流れる、
    前記第１電流は、前記第４他部分から前記第４部分への向きに、前記第４対応部を流れる、請求項７記載の磁気センサ。
  9. 請求項１～８のいずれか１つに記載の磁気センサと、
    前記磁気センサから出力される信号を処理可能な処理部と、
    を備えた検査装置。
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