磁传感器、测量装置及磁传感器的制造方法与流程

本发明涉及磁传感器、测量装置及磁传感器的制造方法。

背景技术：

作为公报中记载的现有技术，存在下述磁阻抗效应元件，其具备在非磁性基板上形成的薄膜磁铁(其由硬磁体膜形成)、覆盖前述薄膜磁铁上方的绝缘层、在前述绝缘层上形成的被赋予了单轴各向异性的感磁部(其由一个或多个长方形形状的软磁体膜形成)、和将前述感磁部的多个软磁体膜电连接的导体膜，在前述感磁部的长边方向上，前述薄膜磁铁的两端部位于前述感磁部的两端部的外侧，前述绝缘层在前述薄膜磁铁的各个端部上具有开口部，在前述绝缘层上，在前述薄膜磁铁与前述感磁部之间形成磁路的磁轭部(其由软磁体膜形成)介由前述绝缘层的开口部在从前述薄膜磁铁的端部至前述感磁部的端部附近的范围内形成(参见专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-249406号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

另外，磁传感器有时和与磁传感器呈对向地设置、并相对于磁传感器进行相对移动的对向构件组合，被用于根据对向构件的相对移动量来测量位置、角度等。这样的情况下，使用利用了磁阻抗效应(magneto-impedanceeffect)的传感器时，与利用了霍尔效应(halleffect)、磁阻效应(magneto-resistiveeffect)的传感器等相比，能够以高灵敏度测量对向构件的相对移动量。

本发明提供与薄膜磁铁不包含在与对向构件形成的磁路中的情况相比、容易测量进行相对移动的对向构件的移动量的利用了磁阻抗效应的磁传感器等。

用于解决问题的方案

应用了本发明的磁传感器的特征在于，具备：薄膜磁铁，其由硬磁体层构成，且在面内方向上具有磁各向异性；和感应部，其具备通过磁阻抗效应来感应磁场的感应元件，所述感应元件由在硬磁体层上层叠设置的软磁体层构成，具有长边方向和短边方向，长边方向朝向薄膜磁铁产生的磁场的方向，并且在与长边方向交叉的方向上具有单轴磁各向异性，薄膜磁铁和感应元件被设置为：与和薄膜磁铁的一个磁极呈对向地设置于外部的对向构件构成磁路。

这样的磁传感器的特征可以在于，薄膜磁铁中，与对向构件呈对向的磁极对对向构件呈现为磁暴露。

通过这种方式，由磁传感器的薄膜磁铁和感应元件和对向构件能够容易地构成磁路。

另外，这样的磁传感器的特征可以在于，感应部的感应元件由夹持反磁场抑制层而经反铁磁性耦合的多个软磁体层构成，所述反磁场抑制层由ru或ru合金构成。

通过这种方式，感应元件的灵敏度提高。

另外，从其他观点来看时，应用了本发明的测量装置的特征在于，具备磁传感器和对向构件，所述磁传感器具备薄膜磁铁和感应部，所述薄膜磁铁由硬磁体层构成，且在面内方向上具有磁各向异性，所述感应部具备通过磁阻抗效应来感应磁场的感应元件，所述感应元件由在硬磁体层上层叠设置的软磁体层构成，具有长边方向和短边方向，长边方向朝向薄膜磁铁产生的磁场的方向，并且在与长边方向交叉的方向上具有单轴磁各向异性，所述对向构件与磁传感器的薄膜磁铁的一个磁极呈对向地设置，在其与薄膜磁铁及感应元件之间构成磁路，利用感应元件，对对向构件相对于磁传感器的相对移动而产生的磁场变化进行测量。

进而，从其他观点来看时，应用了本发明的磁传感器的制造方法包括下述工序：硬磁体层形成工序，在非磁性的基板上形成硬磁体层，所述硬磁体层构成磁各向异性被控制在面内方向的薄膜磁铁；感应部形成工序，在硬磁体层上层叠软磁体层而形成感应部，所述感应部包含在与薄膜磁铁产生的磁场的方向交叉的方向上具有单轴磁各向异性、通过磁阻抗效应来感应磁场的感应元件；和薄膜磁铁加工工序，相对于和薄膜磁铁的一个磁极呈对向地设置于外部的对向构件，以薄膜磁铁的一个磁极对对向构件呈现为磁暴露的方式将硬磁体层加工成薄膜磁铁。

这样的磁传感器的制造方法的特征可以在于，包括下述控制层形成工序：在非磁性的基板与硬磁体层之间形成将硬磁体层的磁各向异性控制在面内方向的控制层。

通过这种方式，硬磁体层的面内各向异性的控制变容易。

发明的效果

根据本发明，能够提供与薄膜磁铁不包含在与对向构件形成的磁路中的情况相比、容易测量进行相对移动的对向构件的移动量的利用了磁阻抗效应的磁传感器等。

附图说明

[图1]为对使用了应用第1实施方式的测量装置的一例的汽车发动机进行说明的图。

[图2]为对应用第1实施方式的测量装置中使用的磁传感器的一例进行说明的图。(a)为俯视图，(b)为沿(a)的iib-iib线的截面图。

[图3]为对在磁传感器的感应部中的感应元件的长边方向上施加的磁场与感应部的阻抗的关系进行说明的图。

[图4]为对基于测量装置的角度测量方法进行说明的图。(a)为示出测量装置中的齿轮与磁传感器的关系的图，(b)为磁传感器中的感应部的阻抗的时间变化。

[图5]为对磁传感器的制造方法的一例进行说明的图。(a)～(e)示出磁传感器的制造方法中的工序。

[图6]为对作为变形例的磁传感器的一例进行说明的图。(a)为俯视图，(b)为沿(a)的vib-vib线的截面图。

[图7]为对作为变形例的另一磁传感器的一例进行说明的图。(a)为俯视图，(b)为沿(a)的viib-viib线的截面图。

[图8]为对作为变形例的又一磁传感器的一例进行说明的图。(a)为俯视图，(b)为沿(a)的viiib-viiib线的截面图。

[图9]为对作为变形例的又一磁传感器的制造方法的一例进行说明的图。(a)～(g)示出磁传感器的制造方法中的工序。

[图10]为对使用了应用第2实施方式的测量装置的一例的xy载置台进行说明的图。(a)为俯视图，(b)为侧视图。

[图11]为对基于应用第2实施方式的测量装置的位置测量方法进行说明的图。

具体实施方式

本说明书中说明的磁传感器利用了所谓的磁阻抗效应。利用了磁阻抗效应的磁传感器较之利用了霍尔效应、磁阻效应的传感器而言为高灵敏度。因此，通过在磁传感器中利用磁阻抗效应，容易提高测量的精度。

以下，参照附图，对本发明的实施方式详细地进行说明。

[第1实施方式]

图1为对使用了应用第1实施方式的测量装置200的一例的汽车发动机500进行说明的图。此处所示的测量装置200对角度进行测量。此处，作为测量角度的例子，对测量汽车发动机500的曲柄转角的情况进行说明。

汽车发动机500具备活塞510及活塞510在内部进行往复运动的汽缸520。由活塞510和汽缸520包围的空间构成燃烧空间530。另外，汽车发动机500具备：将含有燃料的气体吸气至燃烧空间530内的吸气阀540、对经燃烧的气体进行排气的排气阀550、及对燃料进行点火的火花塞560。即，吸气阀540、排气阀550、火花塞560设置于汽缸520的构成燃烧空间530的部分。

而且，汽车发动机500具备与活塞510连接、并将活塞510的往复运动转换为旋转运动的连杆(连接杆)570。进而，汽车发动机500具备连接于连杆570、伴随活塞510的往复运动而旋转的曲柄(曲轴)580。

对于曲柄580而言，从横向观看曲柄580的旋转轴的情况下，具有呈コ字状突出的部分。而且，连杆570旋转自由地与呈コ字状突出的部分连接。需要说明的是，汽车发动机500具有多个活塞510的情况下，沿旋转轴设置多个与活塞510的数量相应的呈コ字状突出的部分。需要说明的是，这些呈コ字状突出的部分以相应于活塞510的数量而设定的角度配置在旋转轴的周围。

测量装置200对汽车发动机500中的曲柄580的角度(旋转角)进行测量。测量装置200具备连接于曲柄580并伴随曲柄580的旋转而旋转的圆盘状的齿轮(牙轮)210、及接近齿轮210的外周而设置的磁传感器1。在齿轮210沿着外周以规定的间隔设置有向外侧突起的齿211。需要说明的是，齿轮210的外周的一部分成为未设置齿211的无齿部210b。需要说明的是，齿轮210的外周的设置有齿211的部分为齿部210a。需要说明的是，齿轮210为对向构件的一例。

而且，汽车发动机500具备控制部590，该控制部590基于通过测量装置200测量的曲柄580的旋转角来控制将吸气阀540、排气阀550开闭的时机、对火花塞560进行点火的时机。

首先，对汽车发动机500的动作的概要进行说明。

图1中，活塞510位于图1中最上部。即，活塞510和汽缸520制造出的燃烧空间530呈最窄的(体积小的)状态。控制部590根据测量装置200所测量的曲柄580的旋转角而检测到活塞510位于最上部。然后，控制部590使吸气阀540打开。接着，随着活塞510下降，含有燃料的气体介由吸气阀540被吸引至燃烧空间530。接着，控制部590根据测量装置200所测量的曲柄580的旋转角而检测到活塞510下降至最下部。然后，控制部590使吸气阀540关闭。

接着，若活塞510朝向最上部上升，则吸引至燃烧空间530的含有燃料的气体被压缩。控制部590根据测量装置200所测量的曲柄580的旋转角而检测到活塞510到达至最上部。然后，控制部590对火花塞560进行点火(使火花塞560产生火花)，对经压缩的气体的燃料进行点火，使燃料燃烧。由此，活塞510被推至下方。然后，控制部590根据测量装置200所测量的曲柄580的旋转角而检测到活塞510到达至最下部。然后，控制部590使排气阀550打开。

接着，若活塞510朝向最上部上升，则燃烧空间530内的燃烧完的含有燃料的气体介由排气阀550而被排出。控制部590根据测量装置200所测量的曲柄580的旋转角而检测到活塞510到达至最上部。然后，控制部590使排气阀550关闭、并且再次使吸气阀540打开。

然后，重复上述一系列的动作。

如以上说明的那样，汽车发动机500中，控制部590基于测量装置200所测量的曲柄580的旋转角来控制将吸气阀540及排气阀550开闭的时机、对火花塞560进行点火的时机。需要说明的是，在上文中，说明了在活塞510到达至最上部的时机或到达至最下部的时机将吸气阀540或排气阀550开闭或者对火花塞560进行点火的情形，但这些为一例，也可以为偏离了上述时机的时机等其他时机。

(磁传感器1)

接着，对测量曲柄580的旋转角的测量装置200进行说明。

图2为对应用第1实施方式的测量装置200中使用的磁传感器1的一例进行说明的图。图2的(a)为俯视图，图2的(b)为沿图2的(a)的iib-iib线的截面图。

如图2的(b)所示，应用第1实施方式的磁传感器1具备：设置于非磁性的基板10上的由硬磁体(硬磁体层103)构成的薄膜磁铁20；和与薄膜磁铁20呈对向地层叠、由软磁体(软磁体层105)构成并感应磁场的感应部30。需要说明的是，关于磁传感器1的截面结构，在后面进行详细叙述。

此处，硬磁体为：若被外部磁场磁化，则即使去除外部磁场也保持被磁化了的状态的所谓矫顽力大的材料。另一方面，软磁体为：容易被外部磁场磁化，但若去除外部磁场，则会迅速恢复到没有磁化或磁化小的状态的所谓矫顽力小的材料。

需要说明的是，在本说明书中，将构成磁传感器1的要素(薄膜磁铁20等)用两位数表示，将被加工成要素的层(硬磁体层103等)用100系列的数字表示。而且，对于要素的数字，将被加工成要素的层的编号标记在()内。例如薄膜磁铁20的情况下，记载为薄膜磁铁20(硬磁体层103)。在图中记载为20(103)。其他情况也同样。

通过图2的(a)，对磁传感器1的平面结构进行说明。对于磁传感器1而言，作为一例，具有四边形的平面形状。此处对在磁传感器1的最上部形成的感应部30及磁轭40进行说明。感应部30具备：平面形状为具有长边方向和短边方向的长条状的多个感应元件31、将邻接的感应元件31以曲折状串联连接的连接部32、和连接电流供给用的电线的端子部33。此处，4个感应元件31以长边方向并列的方式配置。感应元件31为磁阻抗效应元件。

对于感应元件31而言，例如长边方向的长度为约1mm，短边方向的宽度为数10μm，厚度(软磁体层105的厚度)为0.5μm～5μm。感应元件31间的间隔为50μm～100μm。

连接部32设置于邻接的感应元件31的端部间，将邻接的感应元件31以曲折状串联连接。图2的(a)所示的磁传感器1中，并列地配置有4个感应元件31，因此连接部32有3个。感应元件31的数量根据想要感应(测量)的磁场的大小、后述的感应部30的阻抗z等来设定。因此，感应元件31为2个时，连接部32为1个。另外，感应元件31为1个时，不具备连接部32。需要说明的是，连接部32的宽度根据在感应部30中流通的电流来设定即可。例如，连接部32的宽度可以与感应元件31相同。

端子部33分别设置在未被连接部32连接的感应元件31的端部(2个)。端子部33具备从感应元件31引出的引出部、和将供给电流的电线连接的焊盘部。引出部是为了在感应元件31的短边方向设置2个焊盘部而设置的。也可以以不设置引出部地将焊盘部连接于感应元件31的方式设置。焊盘部只要为能将电线连接的大小即可。需要说明的是，感应元件31为4个，因此2个端子部33在图2的(a)中设置于左侧。感应元件31的数量为奇数的情况下，可以将2个端子部33分为左右地进行设置。

而且，感应部30的感应元件31、连接部32及端子部33通过1层软磁体层105而构成为一体。软磁体层105是导电性的，因此能够使电流从一个端子部33流向另一端子部33。

需要说明的是，感应元件31的长度及宽度、并列的个数等上述的数值为一例，可以根据感应(测量)的磁场的值、使用的软磁体材料等进行变更。

进而，磁传感器1具备与感应元件31的长边方向的端部呈对向地设置的磁轭40。此处，具备与感应元件31的长边方向的两端部呈对向地分别设置的2个磁轭40a、40b。需要说明的是，在不将磁轭40a、40b分别区别开的情况下，记载为磁轭40。磁轭40将磁力线诱导至感应元件31的长边方向的端部。因此，磁轭40由磁力线容易透过的软磁体(软磁体层105)构成。即，感应部30及磁轭40由一层软磁体层105形成。需要说明的是，磁力线在感应元件31的长边方向充分透过的情况下，可以不具备磁轭40。

根据以上内容，磁传感器1的大小是平面形状下数mm见方。需要说明的是，磁传感器1的大小也可以为其他值。

接着，根据图2的(b)，对磁传感器1的截面结构进行详细叙述。磁传感器1是在非磁性的基板10上依次配置(层叠)密合层101、控制层102、硬磁体层103(薄膜磁铁20)、绝缘层104及软磁体层105(感应部30、磁轭40)而构成的。

基板10为由非磁体形成的基板，例如可举出玻璃、蓝宝石这样的氧化物基板、硅等半导体基板。

密合层101为用于提高控制层102相对于基板10的密合性的层。作为密合层101，使用包含cr或ni的合金为宜。作为包含cr或ni的合金，可举出crti、crta、nita等。密合层101的厚度例如为5nm～50nm。需要说明的是，如果控制层102相对于基板10的密合性没有问题，则不必设置密合层101。需要说明的是，在本说明书中，未示出包含cr或ni的合金的组成比。以下同样。

控制层102为进行控制以使由硬磁体层103构成的薄膜磁铁20的磁各向异性在膜的面内方向容易呈现的层。作为控制层102，使用cr、mo或w或包含它们的合金(以下，记载为构成控制层102的包含cr等的合金。)为宜。作为构成控制层102的包含cr等的合金，可举出crti、crmo、crv、crw等。控制层102的厚度例如为5nm～100nm。

构成薄膜磁铁20的硬磁体层103使用以co为主成分、且包含cr或pt中的任一者或两者的合金(以下，记载为构成薄膜磁铁20的co合金。)为宜。作为构成薄膜磁铁20的co合金，可举出cocrpt、cocrta、conicr、cocrptb等。需要说明的是，也可以包含fe。硬磁体层103的厚度例如为50nm～500nm。

构成控制层102的包含cr等的合金具有bcc(body-centeredcubic(体心立方晶格))结构。因此，构成薄膜磁铁20的硬磁体(硬磁体层103)宜为容易在由bcc结构的包含cr等的合金构成的控制层102上进行晶体生长的hcp(hexagonalclose-packed(六方最紧密堆积))结构。若使hcp结构的硬磁体层103在bcc结构上进行晶体生长，则hcp结构的c轴容易朝向面内进行取向。因此，由硬磁体层103构成的薄膜磁铁20变得容易在面内方向上具有磁各向异性。需要说明的是，硬磁体层103为多晶，各晶体在面内方向上具有磁各向异性。因此，该磁各向异性有时被称为晶体磁各向异性。

需要说明的是，为了促进构成控制层102的包含cr等的合金及构成薄膜磁铁20的co合金的晶体生长，将基板10加热至100℃～600℃为宜。通过该加热，构成控制层102的包含cr等的合金变得容易进行晶体生长，具有hcp结构的硬磁体层103变得容易以在面内具有易磁化轴的方式进行晶体取向。即，变得容易对硬磁体层103的面内赋予磁各向异性。

绝缘层104由非磁性的绝缘体构成，将薄膜磁铁20与感应部30之间电绝缘。作为构成绝缘层104的绝缘体，可举出sio2、al2o3等氧化物、或si2n4、aln等氮化物等。绝缘层104的厚度例如为100nm～500nm。

对于感应部30中的感应元件31而言，沿与长边方向交叉的方向、例如正交的短边方向(宽度方向)赋予了单轴磁各向异性。作为构成感应元件31的软磁体(软磁体层105)，使用在以co为主成分的合金中添加高熔点金属nb、ta、w等而成的非晶合金(以下，记载为构成感应元件31的co合金。)为宜。作为构成感应元件31的co合金，可举出conbzr、cofeta、cowzr等。构成感应元件31的软磁体(软磁体层105)的厚度例如为0.5μm～5μm。

需要说明的是，所谓与长边方向交叉的方向，只要相对于长边方向具有超过45°的角度即可。

密合层101、控制层102、硬磁体层103(薄膜磁铁20)及绝缘层104以平面形状成为四边形(参照图2的(a))的方式进行了加工。而且，在露出的侧面中的、对向的两个侧面，薄膜磁铁20成为n极(图2的(b)中的(n))及s极(图2的(b)中的(s))。需要说明的是，将薄膜磁铁20的n极和s极连接的线朝向感应部30的感应元件31的长边方向。需要说明的是，朝向长边方向是指，将n极和s极连接的线与长边方向形成的角度小于45°。需要说明的是，将n极和s极连接的线与长边方向形成的角度越小越好。

如图2的(b)中箭头所示，磁传感器1中，从薄膜磁铁20的n极发出的磁力线先发出至外部。然后，一部分磁力线介由磁轭40a透过感应元件31、并介由磁轭40b再次发出至外部。然后，透过了感应元件31的磁力线与未透过的磁力线一起返回到薄膜磁铁20的s极。即，薄膜磁铁20在感应元件31的长边方向上施加磁场。

需要说明的是，将薄膜磁铁20的n极和s极合并记载为两磁极，不将n极和s极区别开的情况下记载为磁极。

需要说明的是，如图2的(a)所示，磁轭40(磁轭40a、40b)以从基板10的表面侧观看的形状随着接近感应部30而变窄的方式来构成。这是为了使磁场集中于感应部30(使磁力线汇集)。即，增强感应部30中的磁场从而实现灵敏度的进一步提高。需要说明的是，也可以不减小磁轭40(磁轭40a、40b)的与感应部30呈对向的部分的宽度。

此处，磁轭40(磁轭40a、40b)与感应部30的间隔例如可以为1μm～100μm。

图3为对在磁传感器1的感应部30中的感应元件31的长边方向上施加的磁场与感应部30的阻抗的关系进行说明的图。图3中，横轴为磁场h，纵轴为阻抗z。对于感应部30的阻抗z而言，在2个端子部33间流通电流来测定。若以高频电流进行测定，则由于集肤效应，磁场h的变化δh所引起的阻抗z的变化δz变大。

如图3所示，感应部30的阻抗z随着在感应元件31的长边方向上施加的磁场h变大而变大。但是，施加的磁场h达到感应元件31的各向异性磁场hk时，阻抗z达到最大值(峰值)。若施加的磁场h进一步变大，则阻抗z反而变小。因此，在施加的磁场h小于各向异性磁场hk的范围内，使用阻抗z的变化δz相对于磁场h的变化δh陡峭的部分(δz/δh大)时，能够以阻抗z的变化δz的形式提取出磁场h的微弱的变化。图3中，将δz/δh大的磁场h的中心表示为磁场hb。即，能够高精度地测定磁场hb的附近(图3中箭头所示的范围)的磁场h的变化(δh)。磁场hb有时被称为偏置磁场。

接着，对基于测量装置200的角度测量方法进行说明。

图4为对基于测量装置200的角度测量方法进行说明的图。图4的(a)为示出测量装置200中的齿轮210与磁传感器1的关系的图，图4的(b)为磁传感器1中的感应部30的阻抗z的时间变化。图4的(a)中，用实线和虚线记载齿轮210的两个状态。图4的(b)中，纵轴为阻抗z，横轴为时间t。

如图4的(a)所示，测量装置200中，磁传感器1与齿轮210的外周部呈对向地配置。即，磁传感器1以薄膜磁铁20的一个磁极(此处为n极)与齿轮210的外周部呈对向的方式配置。而且，齿轮210由磁力线容易透过的磁体(例如软磁体)构成。因此，磁传感器1中的薄膜磁铁20和感应部30(感应元件31)与齿轮210构成磁路。即，从磁传感器1中的薄膜磁铁20的n极发出的磁力线经由齿轮210及感应部30的感应元件31返回到薄膜磁铁20的s极。而且，在如实线所示那样薄膜磁铁20的n极接近齿轮210的齿211(峰)的情况、与如虚线所示那样薄膜磁铁20的n极接近齿轮210的齿211的间隙(谷)的情况下，薄膜磁铁20的n极与齿轮210的距离(间隙)不同。由此，在上述两种情况下，施加到感应部30的磁场h变得不同，感应部30的阻抗z发生变化。

即，薄膜磁铁20的n极接近齿轮210的齿211(峰)时，来自薄膜磁铁20的磁力线变得容易朝向齿211(峰)延伸(被吸收)，因此返回到感应部30的磁力线变少。因此，施加到感应部30的磁场变小，感应部30的阻抗z变小。

相反地，薄膜磁铁20的n极接近齿轮210的齿211的间隙(谷)时，来自薄膜磁铁20的磁力线变得不易朝向齿轮210延伸(不易被吸收)，因此返回到感应部30的磁力线变多。因此，施加到感应部30的磁场变大，感应部30的阻抗z变大。

因此，如图4的(b)所示，若齿轮210伴随曲柄580的旋转而发生旋转，则阻抗z相对于时间t呈脉冲(矩形波)状进行变化。而且，对于齿轮210的无齿部210b而言，与接近齿211的间隙(谷)的情况同样地呈阻抗z大的状态。因此，磁传感器1接近无齿部210b的情况下，与接近齿211的间隙(谷)的情况相比，阻抗z大的状态会持续。因此，将该无齿部210b作为基准，对阻抗z的脉冲进行计数，由此测量曲柄580的角度(旋转角)。

如以上说明的那样，测量装置200通过使由磁体形成的齿轮210的齿211(峰)和齿211的间隙(谷)交替地接近磁传感器1来调制由薄膜磁铁20施加到感应部30的磁场h。因此，利用磁传感器1测量角度(旋转角)。此处，作为一例测量了汽车发动机500的曲柄580的角度(旋转角)，但也可以将测量装置200用于其他角度(旋转角)的测量。

为了用于这样的测量装置200，磁传感器1如图2的(b)所示，以磁力线容易从薄膜磁铁20的一个磁极(n极或s极)朝向齿轮210延伸的方式使薄膜磁铁20的磁极呈现为磁暴露。此处，呈现为磁暴露是指，薄膜磁铁20的磁极不被以来自磁极的磁力线为终端那样的磁体覆盖。即，构成薄膜磁铁20的硬磁体层103的成为磁极的侧面露出。有时将其表述为磁极开放。需要说明的是，硬磁体层103的侧面呈现为磁暴露即可，也可以被用于保护薄膜磁铁20免受污染、腐蚀等的非磁性的材料覆盖。

需要说明的是，作为利用了磁阻抗效应的磁传感器，有时不使薄膜磁铁20与感应部30一体地构成。该情况下，为了由磁传感器和对向构件(此处为齿轮210)构成磁路，必须另行设置磁铁。与此相对，磁传感器1中，由于一体地构成薄膜磁铁20，因此可实现小型化。

另外，也有以将经一体化的薄膜磁铁20用于对感应部30的感应元件31施加偏置磁场(相当于图3中的磁场hb的磁场)的方式构成的磁传感器。该磁传感器中，使图2的(b)所示的磁轭40a、40b的不与感应部30呈对向的各个部分(外侧的部分)延伸至薄膜磁铁20的磁极(n极、s极)而构成。该情况下，来自薄膜磁铁20的一个极的磁力线透过感应部30到达至另一极。即，薄膜磁铁20对感应部30施加一定的磁场。因此，为了由该磁传感器和对向构件(此处为齿轮210)构成磁路，必须另行设置磁铁。与此相对，磁传感器1中，使薄膜磁铁20对感应部30赋予偏置磁场，并且用于与对向构件构成磁路。因此，磁传感器1中，用于测量装置200的构件变少，测量装置200被小型化。而且，测量装置200中，磁传感器1与对向构件的位置的设定等组装变容易。

(磁传感器1的制造方法)

接着，对磁传感器1的制造方法的一例进行说明。

图5为对磁传感器1的制造方法的一例进行说明的图。图5的(a)～(e)示出磁传感器1的制造方法中的工序。需要说明的是，图5的(a)～(e)为代表性的工序，也可以包括其他工序。而且，工序按照图5的(a)～(e)的顺序来进行。图5的(a)～(e)与图2的(b)所示的沿图2的(a)的iib-iib线的截面图相对应。

如前文所述，基板10为由非磁性材料形成的基板，例如为玻璃、蓝宝石这样的氧化物基板、硅等半导体基板。可以使用研磨机等在基板10上设置有例如曲率半径ra为0.1nm～100nm的条纹状的槽或条纹状的凹凸。需要说明的是，对于该条纹状的槽或条纹状的凹凸的条纹方向而言，沿将由硬磁体层103构成的薄膜磁铁20的n极和s极连接的方向设置为宜。通过这种方式，可沿槽的方向促进硬磁体层103中的晶体生长。因此，由硬磁体层103构成的薄膜磁铁20的易磁化轴更容易朝向槽方向(将薄膜磁铁20的n极和s极连接的方向)。即，使薄膜磁铁20的充磁更容易。

此处，对于基板10而言，以直径约95mm、厚度约0.5mm的玻璃作为一例进行说明。磁传感器1的平面形状为数mm见方的情况下，在基板10上一并制造多个磁传感器1，然后分割(切断)为各个磁传感器1。图5的(a)～(e)中，着眼于记载于中央的一个磁传感器1，但将左右邻接的磁传感器1的一部分一并示出。需要说明的是，将邻接的磁传感器1间的边界用点划线表示。

如图5的(a)所示，将基板10清洗后，在基板10的一个面(以下，记载为表面。)上，将密合层101、控制层102、硬磁体层103及绝缘层104依次成膜(堆积)，形成层叠体。需要说明的是，将形成在基板10上层叠有密合层101、控制层102、硬磁体层103及绝缘层104的层叠体的工序称为层叠体形成工序。另外，将形成控制层102的工序称为控制层形成工序，将形成硬磁体层103的工序称为硬磁体层形成工序。

首先，将作为包含cr或ni的合金的密合层101、作为包含cr等的合金的控制层102、及作为构成薄膜磁铁20的co合金的硬磁体层103依次连续地成膜(堆积)。该成膜可以通过溅射法等来进行。以依次与由各种材料形成的多个靶相面对的方式使基板10移动，从而在基板10上依次层叠密合层101、控制层102及硬磁体层103。如前文所述，在控制层102及硬磁体层103的形成中，为了促进晶体生长，将基板10加热至例如100℃～600℃为宜。

需要说明的是，在密合层101的成膜中，可以进行基板10的加热，也可以不进行基板10的加热。为了将吸附于基板10的表面的水分等除去，可以在将密合层101成膜前对基板10进行加热。

接着，将作为sio2、al2o3等氧化物、或si2n4、aln等氮化物等的绝缘层104成膜(堆积)。绝缘层104的成膜可以通过等离子体cvd法、反应性溅射法等来进行。

然后，如图5的(b)所示，通过已知的光刻技术形成基于光致抗蚀剂的图案(抗蚀剂图案)111，所述图案以待形成感应部30的部分及待形成磁轭40(磁轭40a、40b)的部分为开口。

然后，如图5的(c)所示，将构成感应元件31的软磁体层105(其为co合金)成膜(堆积)。软磁体层105的成膜可以使用例如溅射法来进行。将该形成软磁体层105的工序称为软磁体层形成工序。

如图5的(d)所示，在将抗蚀剂图案111除去的同时，将抗蚀剂图案111上的软磁体层105除去(剥离)。由此，形成基于软磁体层105的感应部30及磁轭40(磁轭40a、40b)。即，感应部30和磁轭40通过1次的软磁体层105的成膜来形成。将该形成感应部30的工序称为感应部形成工序。需要说明的是，感应部形成工序中可以包括软磁体层形成工序和/或形成磁轭40的工序。

其后，对软磁体层105在感应部30中的感应元件31的宽度方向上赋予单轴磁各向异性。对该软磁体层105的单轴磁各向异性的赋予可以通过例如3kg(0.3t)的旋转磁场中的400℃下的热处理(旋转磁场中热处理)和继其之后的3kg(0.3t)的静磁场中的400℃下的热处理(静磁场中热处理)来进行。此时，也对构成磁轭40的软磁体层105赋予同样的单轴磁各向异性。但是，磁轭40只要发挥作为磁路的作用即可，也可以被赋予单轴磁各向异性。

接着，对构成薄膜磁铁20的硬磁体层103进行充磁。对硬磁体层103的充磁可以通过下述方式进行：在静磁场中或脉冲状的磁场中，施加比硬磁体层103的矫顽力大的磁场直到硬磁体层103的磁化饱和为止。

其后，如图5的(e)所示，将在基板10上形成的多个磁传感器1分割(切断)为各个磁传感器1。即，如图2的(a)的俯视图所示，以平面形状成为四边形的方式将基板10、密合层101、控制层102、硬磁体层103、绝缘层104及软磁体层105切断。然后，薄膜磁铁20的磁极(n极及s极)露出至经分割(切断)的硬磁体层103的侧面。这样，经充磁的硬磁体层103成为薄膜磁铁20。该分割(切断)可以通过划片法、激光切割法等来进行。将该分割(切断)磁传感器1的工序称为分割工序。需要说明的是，由于为对硬磁体层103进行加工从而形成磁极露出的薄膜磁铁20的工序，因此有时称为薄膜磁铁形成工序。

需要说明的是，可以在图5的(e)的分割工序之前，在基板10上将邻接的磁传感器1间的密合层101、控制层102、硬磁体层103、绝缘层104及软磁体层105蚀刻除去以使平面形状成为四边形(图2的(a)所示的磁传感器1的平面形状)。而且，也可以将露出的基板10分割(切断)。

另外，可以在图5的(a)的层叠体形成工序之后，对密合层101、控制层102、硬磁体层103、绝缘层104进行加工以使平面形状成为四边形(图2的(a)所示的磁传感器1的平面形状)。

需要说明的是，图5的(a)～(e)所示的制造方法与这些制造方法相比工序被简化。

如此操作，制造磁传感器1。需要说明的是，就对软磁体层105的单轴各向异性的赋予和/或薄膜磁铁20的充磁而言，可以在图5的(e)的分割(切断)工序之后对每个磁传感器1或多个磁传感器1来进行。

需要说明的是，不具备控制层102的情况下，必须在将硬磁体层103成膜之后通过加热至800℃以上而使晶体生长，由此对面内赋予磁各向异性。但是，如应用第1实施方式的磁传感器1那样具备控制层102的情况下，由于通过控制层102可促进晶体生长，因此不需要基于800℃以上这样的高温的晶体生长。

另外，就对感应部30的感应元件31的单轴各向异性的赋予而言，可以在作为构成感应元件31的co合金的软磁体层105的堆积时使用磁控溅射法而进行，来代替通过上述的旋转磁场中热处理及静磁场中热处理而进行。磁控溅射法中，使用磁铁(magnet)来形成磁场，使通过放电产生的电子封闭(集中)在靶的表面。由此，使电子与气体的撞击概率增加从而促进气体的电离，提高膜的堆积速度(成膜速度)。通过该磁控溅射法中使用的磁铁(magnet)所形成的磁场，在软磁体层105的堆积的同时，对软磁体层105赋予单轴各向异性。通过这种方式，可以省略通过旋转磁场中热处理及静磁场中热处理进行的赋予单轴各向异性的工序。

接着，对磁传感器1的变形例进行说明。

(磁传感器2)

图2的(a)、(b)所示的磁传感器1中，感应部30由一层软磁体层105构成。作为磁传感器1的变形例的磁传感器2中，感应部30由夹持反磁场抑制层而设置的两个软磁体层构成。

图6为对作为变形例的磁传感器2的一例进行说明的图。图6的(a)为俯视图，图6的(b)为沿图6的(a)的vib-vib线的截面图。以下，主要对与磁传感器1不同的部分进行说明，同样的部分标记相同的符号并省略说明。

如图6的(b)所示，磁传感器2中，磁体层106具备：下层(基板10)侧的下层软磁体层106a、反磁场抑制层106b、和上层(与基板10呈相反)侧的上层软磁体层106c。即，下层软磁体层106a和上层软磁体层106c夹着反磁场抑制层106b而设置。

在下层软磁体层106a和上层软磁体层106c中，与磁传感器1中的软磁体层105同样地可以使用构成感应元件31的co合金。反磁场抑制层106b中可以使用ru或ru合金。

此处，通过将ru或ru合金的反磁场抑制层106b的膜厚设为0.4nm～1.0nm或1.6nm～2.6nm的范围，从而下层软磁体层106a与上层软磁体层106c成为反铁磁性耦合(afc：antiferromagneticallycoupled)结构。即，反磁场得以抑制，感应元件31的灵敏度提高。

对于磁传感器2而言，在图5的(c)中的软磁体层形成工序中，将磁体层106成膜(堆积)来代替将软磁体层105成膜(堆积)即可。即，代替软磁体层105，将下层软磁体层106a、反磁场抑制层106b、上层软磁体层106c依次连续地成膜(堆积)即可。这些成膜(堆积)可以通过溅射法来进行。

(磁传感器3)

图2的(a)、(b)所示的磁传感器1中，感应部30的连接部32、端子部33与感应元件31相同，由软磁体层105构成。作为磁传感器1的变形例的磁传感器3中，磁传感器1的连接部32、端子部33由非磁性的导电性材料(导电体层)构成。

图7为对作为变形例的另一磁传感器3的一例进行说明的图。图7的(a)为俯视图，图7的(b)为沿图7的(a)的viib-viib线的截面图。以下，主要对与磁传感器1不同的部分进行说明，同样的部分标记相同的符号并省略说明。

如图7的(a)所示，磁传感器3的感应部30具备由非磁性的导电体层107构成的连接导电体部52来代替连接部32、并具备同样由非磁性的导电体层107构成的端子导电体部53来代替端子部33。

构成连接导电体部52及端子导电体部53的非磁性的导电体层107只要为导电性优异的材料即可，可以使用例如cu、au、al等。

对于图2的(a)、(b)所示的磁传感器1而言，由于连接部32及端子部33由软磁体层105构成，因此在连接部32及端子部33也产生磁阻抗效应。但是，磁传感器3使用了由非磁性的导电体层107构成的连接导电体部52及端子导电体部53，因此仅通过感应元件31的磁阻抗效应检测磁场。因此，仅引出想要检测的磁场的方向的磁阻抗效应，因此检测灵敏度提高。

另外，通过使用端子导电体部53，从而对感应部30供给电流的电线变得容易连接。

构成连接导电体部52及端子导电体部53的非磁性的导电体层107的成膜(堆积)例如可以通过使用了金属掩模的溅射法、真空蒸镀法等来进行。即，可以在图5的(d)的感应部形成工序之后，通过连接导电体部52及端子导电体部53的区域呈开口的金属掩模，将导电体层107成膜(堆积)。

另外，连接导电体部52及端子导电体部53也可以通过使用了光致抗蚀剂的剥离法来形成。即，可以在图5的(d)的感应部形成工序之后，形成待形成连接导电体部52及端子导电体部53的区域呈开口的抗蚀剂图案，然后，将导电体层107成膜(堆积)并将抗蚀剂图案除去。

需要说明的是，连接导电体部52可以如图7的(a)、(b)所示那样在不设置连接部32的情况下将感应元件31连接来设置，也可以与由软磁体层105构成的连接部32重叠地设置。关于端子导电体部53也同样。

另外，在想要使端子导电体部53的厚度、特别是焊盘部分比连接导电体部52厚的情况下等，可以通过分开的工序形成连接导电体部52和端子导电体部53或端子导电体部53的焊盘部。

虽省略了图，但图6所示的磁传感器2中，可以代替连接部32、端子部33、或者与连接部32、端子部33重叠地使用连接导电体部52、端子导电体部53。

(磁传感器4)

图2的(a)、(b)所示的磁传感器1中，不仅与齿轮210呈对向的薄膜磁铁20的n极，s极也呈现为磁暴露的状态。因此，磁力线从n极透过齿轮210后，分为透过感应部30的感应元件31并返回到s极的磁力线、和未透过感应元件31而返回到s极的磁力线。若透过感应元件31的磁力线少，则由薄膜磁铁20对感应元件31施加的磁场(相当于图3中的磁场hb)变小。因此，为了对感应元件31施加规定的磁场，必须增厚薄膜磁铁20的厚度。

因此，作为磁传感器1的变形例的磁传感器4中，以使薄膜磁铁20的与齿轮210呈对向的一个磁极的相反侧的另一磁极不进行磁暴露的方式，在薄膜磁铁20的另一磁极与感应部30的感应元件31之间设置磁轭。

图8为对作为变形例的又一磁传感器4的一例进行说明的图。图8的(a)为俯视图，图8的(b)为沿图8的(a)的viiib-viiib线的截面图。以下，主要对与磁传感器1不同的部分进行说明，同样的部分标记相同的符号并省略说明。

此处，通过在薄膜磁铁20的另一磁极(此处设为s极。)与感应部30的感应元件31之间设置磁轭41，从而返回到s极的磁力线中的、透过感应元件31的磁力线增加。因此，能够有效地使用薄膜磁铁20的磁化(磁力)，能够将薄膜磁铁20减薄。

(磁传感器4的制造方法)

图9为对作为变形例的又一磁传感器4的制造方法的一例进行说明的图。图9的(a)～(g)示出磁传感器4的制造方法中的工序。需要说明的是，图9的(a)～(g)为代表性的工序，也可以包括其他工序。而且，工序按照图9的(a)～(g)的顺序来进行。图9的(a)～(g)与作为沿图8的(a)所示的viiib-viiib线的截面图的图8的(b)相对应。

如图9的(a)所示，将基板10清洗后，在基板10的一个面(以下，记载为表面。)上的形成未露出的磁极的部分形成抗蚀剂图案112。此处，邻接的2个磁传感器4中，使呈对向的磁极成为未露出一侧的磁极。即，图9的(f)的中央所示的磁传感器4中，s极为未露出的磁极，n极为露出的磁极，但与右侧邻接的虚线所示的磁传感器4中，n极为未露出的磁极，s极为露出的磁极。另外，与左侧邻接的磁传感器4也和与右侧邻接的磁传感器4同样。

接着，如图9的(b)所示，在形成有抗蚀剂图案112的基板10的表面上将密合层101、控制层102、硬磁体层103及绝缘层104依次成膜(堆积)。该工序与图5的(a)的层叠体形成工序同样。

然后，如图9的(c)所示，在将抗蚀剂图案112除去的同时，将堆积于抗蚀剂图案112上的密合层101、控制层102、硬磁体层103及绝缘层104除去(剥离)。

接着，如图9的(d)所示，形成以待形成感应部30的部分及待形成磁轭40a、磁轭41的部分为开口的抗蚀剂图案113。该工序与图5的(b)同样。

然后，如图9的(e)所示，将作为构成感应元件31的co合金的软磁体层105成膜(堆积)。该工序与图5的(c)的软磁体层形成工序同样。

如图9的(f)所示，在将抗蚀剂图案113除去的同时，将抗蚀剂图案113上的软磁体层105除去(剥离)。该工序与图5的(d)的感应部形成工序同样。由此，形成基于软磁体层105的感应部30、磁轭40a及磁轭41。

其后，与磁传感器1同样地进行对软磁体层105的单轴磁各向异性的赋予、硬磁体层103的充磁。然后，如图9的(g)所示，分割(切断)为各个磁传感器4。图9的(g)与图5的(e)的分割工序(薄膜磁铁形成工序)同样。

对于磁传感器4而言，制造工序比磁传感器1复杂，但薄膜磁铁20的一个磁极未露出。需要说明的是，磁传感器4也可以使用其他制造工序来制造。

[第2实施方式]

图1所示的应用第1实施方式的测量装置200用于测量角度(旋转角)。应用第2实施方式的测量装置300测量位置。此处，作为测量位置的例子，对精度良好地设定搭载物的位置的xy载置台进行说明。

图10为对使用了应用第2实施方式的测量装置300的一例的xy载置台600进行说明的图。图10的(a)为俯视图，图10的(b)为侧视图。如图10的(a)所示，将横向设为x方向，将纵向设为y方向。

如图10的(a)所示，xy载置台600具备：可沿x方向和y方向移动的载置台610、自下方保持载置台610并使其沿y方向移动的y方向支持台620、自下方保持y方向支持台620并使其沿x方向移动的x方向支持台630、及对载置台610的x方向及y方向的位置进行控制的控制部640。

例如，载置台610在y方向支持台620上由球轴承(用圆形记号表示。)保持于沿y方向设置的导轨(未图示)。因此，载置台610可在y方向支持台620上沿y方向移动。另外，y方向支持台620在x方向支持台630上由球轴承(用圆形记号表示。)保持于沿x方向设置的导轨(未图示)。因此，y方向支持台620可在x方向支持台630上沿x方向移动。而且，x方向支持台630被固定。由此，载置台610可相对于x方向支持台630沿x方向及y方向移动。

而且，xy载置台600具备对载置台610的x方向的位置进行测量的测量装置300a、和对载置台610的y方向的位置进行测量的测量装置300b。不将测量装置300a、300b区别开时，记载为测量装置300。

测量装置300a具备磁传感器1a和线性多极磁铁310a，测量装置300b具备磁传感器1b和线性多极磁铁310b。磁传感器1a、1b为第1实施方式中说明的磁传感器1。因此，不将磁传感器1a、1b分别区别开的情况下，记载为磁传感器1。另外，线性多极磁铁310a、310b具有同样的构成。因此，不将线性多极磁铁310a、310b分别区别开的情况下，记载为线性多极磁铁310。线性多极磁铁310(线性多极磁铁310a、310b)为对向构件的又一例。

磁传感器1a被固定在y方向支持台620的背面。线性多极磁铁310a被固定在x方向支持台630的x方向的端部。需要说明的是，磁传感器1a以下述方式设置：在y方向支持台620沿x方向移动的期间，与线性多极磁铁310a以规定的距离呈对向。需要说明的是，磁传感器1a也可以设置在y方向支持台620的表面、侧面。

同样地，磁传感器1b被固定在载置台610的背面。线性多极磁铁310b被固定在y方向支持台620的y方向的端部。需要说明的是，磁传感器1b以下述方式设置：在载置台610沿y方向移动的期间，与线性多极磁铁310b以规定的距离呈对向。另外，磁传感器1b也可以设置在载置台610的表面、侧面。

控制部640基于磁传感器1a所测量的y方向支持台620的x方向的位置及磁传感器1b所测量的载置台610的y方向的位置，使载置台610沿y方向移动、并使y方向支持台620沿x方向移动，以使得载置台610移动至规定的x方向的位置及y方向的位置。由此，设定搭载于载置台610上的搭载物的位置。需要说明的是，图10的(a)、(b)中，使载置台610沿y方向移动的移动机构、使y方向支持台620沿x方向移动的移动机构为已知的，因此省略记载。

接着，对测量装置300中的位置测量方法进行说明。

图11为对基于应用第2实施方式的测量装置300的位置测量方法进行说明的图。

线性多极磁铁310是多个磁铁311的露出的n极与s极以呈列状交替排列的方式并列而构成的。而且，线性多极磁铁310的一个极侧与磁传感器1中的薄膜磁铁20的一个极(图11中为n极)呈对向地接近而配置。而且，伴随着磁传感器1的移动，薄膜磁铁20的一个极(n极)沿着线性多极磁铁310的一个极的排列进行移动。即，磁传感器1中的薄膜磁铁20的一个极(n极)侧交替地与线性多极磁铁310的n极、s极接近。由此，例如薄膜磁铁20的一个极为n极时，接近线性多极磁铁310的n极的情况下，来自薄膜磁铁20的n极的磁力线与来自线性多极磁铁310的n极的磁力线重合，并通过磁传感器1的感应元件31。另一方面，接近线性多极磁铁310的s极的情况下，来自薄膜磁铁20的n极的磁力线被朝向线性多极磁铁310的s极的磁力线相抵，并通过磁传感器1的感应元件31。因此，接近线性多极磁铁310的n极的情况下，与接近线性多极磁铁310的s极的情况相比，感应部30的阻抗z变大(参照图3)。

如此操作，得到图4的(b)所示那样的阻抗z相对于时间t的脉冲状的信号。而且，通过预先设定原点，由此测量载置台610的x方向及y方向的位置。

此处，以应用第1实施方式的磁传感器1来进行说明，但也可以使用作为第1实施方式中说明的磁传感器1的变形例的磁传感器2～磁传感器4来代替磁传感器1。

另外，应用第2实施方式的测量装置300中，使用了n极与s极呈列状交替排列的线性多极磁铁310。也可以使用与应用第1实施方式的测量装置200的齿轮210同样地以列状排列有由磁体(例如软磁体)构成的凹凸的构件来代替线性多极磁铁310。

相反地，应用第1实施方式的测量装置200中也可以使用与第2实施方式中的线性多极磁铁310同样地将n极和s极沿圆周方向交替排列而成的转子式多极磁铁来代替齿轮210。

以上对第1实施方式中角度的测量、第2实施方式中位置的测量进行了说明，但只要能测量与对向构件的相对移动，就可以应用于角度、位置以外的测量。而且，只要不违反本发明的主旨，也可以进行各种各样的变形、组合。

附图标记说明

1、2、3、4...磁传感器，10...基板，20...薄膜磁铁，30...感应部，31...感应元件，32...连接部，33...端子部，40、40a、40b、41...磁轭，52...连接导电体部，53...端子导电体部，101...密合层，102...控制层，103...硬磁体层，104...绝缘层，105...软磁体层，106...磁体层，106a...下层软磁体层，106b...反磁场抑制层，106c...上层软磁体层，107...导电体层，111、112、113...抗蚀剂图案，200、300、300a、300b...测量装置，210...齿轮(牙轮)，210a...齿部，210b...无齿部，211...齿，310、310a、310b...线性多极磁铁，500...汽车发动机，600...xy载置台，h...磁场，z...阻抗