JP7422709B2 - センサ及び検査装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、センサ及び検査装置に関する。

磁性層を用いたセンサがある。センサを用いた検査装置がある。センサにおいて、特性の向上が望まれる。

特開２０１８－１５５７１９号公報

実施形態は、特性の向上が可能なセンサ及び検査装置を提供する。

実施形態によれば、センサは、第１磁性部材、第１対向磁性部材、第１磁気素子及び第１磁性配線を含む。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第１方向に沿う。前記第１磁性部材と前記第１対向磁性部材との間に第１間隙が設けられる。前記第１磁気素子は、第１磁性領域を含む。前記第１磁性領域から前記第１間隙への第２方向は、前記第１方向と交差する。前記第１磁性配線から前記第１磁性領域への方向は前記第２方向に沿う。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサの動作を例示する模式的断面図である。 図３は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。 図４（ａ）～図４（ｄ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。 図５（ａ）～図５（ｄ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１実施形態に係る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、第１実施形態に係るセンサの特性を例示する模式図である。 図９（ａ）～図９（ｃ）は、第１実施形態に係るセンサの特性を例示するグラフ図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図１１は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図１２（ａ）～図１２（ｄ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図１３（ａ）～図１３（ｃ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。 図１４（ａ）～図１４（ｄ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的斜視図である。 図１５は、第２実施形態に係る検査装置を示す模式的斜視図である。 図１６は、第２実施形態に係る検査装置を示す模式的平面図である。 図１７は、第２実施形態に係るセンサ及び検査装置を示す模式図である。 図１８は、第２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）及び図１（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ１－Ａ２線断面図である。図１（ｂ）は、平面図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、実施形態に係るセンサ１１０は、素子部１０Ｕを含む。素子部１０Ｕは、第１磁性部材５１、第１対向磁性部材５１Ａ、第１磁気素子１１Ｅ及び第１磁性配線２１を含む。

第１磁性部材５１から第１対向磁性部材５１Ａへの方向は、第１方向Ｄ１に沿う。第１方向をＸ軸方向とする。Ｘ軸方向に対して垂直な１つの方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸方向及びＺ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。

図１（ａ）に示すように、第１磁性部材５１と第１対向磁性部材５１Ａとの間に第１間隙５１ｇが設けられる。

図１（ａ）に示すように、素子部１０Ｕは、絶縁部材６５を含んでも良い。絶縁部材６５の少なくとも一部は、第１間隙５１ｇに設けられて良い。図１（ｂ）においては、絶縁部材６５は省略されている。

第１磁気素子１１Ｅは、第１磁性領域１１ｒを含む。第１磁性領域１１ｒから第１間隙５１ｇへの第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１と交差する。第２方向Ｄ２は、例えば、Ｚ軸方向である。第１磁性配線２１から第１磁性領域１１ｒへの方向は第２方向Ｄ２に沿う。

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中されて第１磁気素子１１Ｅに加わる。例えば、第１磁性部材５１を通過した磁界が、第１磁気素子１１Ｅを通過して第１対向磁性部材５１Ａに向かう。第１磁性部材５１及び第１対向磁性部材５１Ａは、例えば、ＭＦＣ（Magnetic Flux Concentrator)として機能する。第１磁性部材５１及び第１対向磁性部材５１Ａが設けられることで、高い感度が得られる。

第１磁性配線２１は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ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。

図１（ｂ）に示すように、センサ１１０は、制御回路部７０を含んでも良い。制御回路部７０は、第１電流回路７１を含んでも良い。第１電流回路７１は、センサ１１０とは別に設けられても良い。第１電流回路７１は、第１電流Ｉ１を第１磁性配線２１に供給することが可能である。第１電流Ｉ１は、交流成分を含む。第１電流Ｉ１は、例えば交流電流である。

例えば、第１磁性配線２１は、第１磁性配線一部２１ｅと、第１磁性配線他部２１ｆと、を含む。第１磁性配線一部２１ｅから第１磁性配線他部２１ｆへの第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２を含む平面と交差する。第３方向Ｄ３は、例えば、Ｙ軸方向である。

第１電流Ｉ１は、第１磁性配線一部２１ｅから第１磁性配線他部２１ｆへの向き、または、第１磁性配線他部２１ｆから第１磁性配線一部２１ｅへの向きに流れる。第１電流Ｉ１に基づく磁界が、第１磁気素子１１Ｅに印加される。磁界は、第１方向Ｄ１の成分を含む。

交流成分を含む第１電流Ｉ１が第１磁性配線２１を流れることにより、第１電流Ｉ１に応じて、第１磁性配線２１の特性が変化する。例えば、第１磁性配線２１の実効的な透磁率が、第１電流Ｉ１に応じて変化する。例えば、第１電流Ｉ１によって発生する電流磁界は、第１磁性配線２１における透磁率の高い方向と交差する成分を含む。第１磁性配線２１に第１電流Ｉ１が流れることで、第１磁性配線２１の透磁率が変化する。第１磁性配線２１における透磁率の高い方向は、第３方向Ｄ３に対応する。例えば、検出対象の磁界が第１電流Ｉ１による磁界により変調されて、第１磁気素子１１Ｅに加わる。これにより、検出対象の磁界を、ノイズを抑制して、より高い感度で検出できる。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサの動作を例示する模式的断面図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、センサ１１０において、第１状態ＳＴ１及び第２状態ＳＴ２が形成可能である。例えば、第１状態ＳＴ１は、第１電流Ｉ１が正または負の一方のときに対応し、第２状態ＳＴ２は、第１電流Ｉ１が正または負の他方のときに対応する。または、例えば、第１状態ＳＴ１における第１電流Ｉ１の絶対値は、第２状態ＳＴ２における第１電流Ｉ１の絶対値とは異なる。

このような２つの状態において、検出対象の磁界Ｈｓは、第１磁性部材５１及び第１対向磁性部材５１Ａを通過する。例えば、第１状態ＳＴ１においては、第１磁性部材５１及び第１対向磁性部材５１Ａとの間の磁界Ｈｓ１は第１磁気素子１１Ｅを通過し難い。例えば、第２状態ＳＴ２においては、磁界Ｈｓ１は第１磁気素子１１Ｅを通過し易い。第１状態ＳＴ１と第２状態ＳＴ２とで、第１磁気素子１１Ｅを通過する磁界Ｈｓ１の強度が異なる。このように、第１電流Ｉ１により変調された磁界Ｈｓ１が第１磁気素子１１Ｅに印加される。

例えば、第１電流Ｉ１の交流成分の周波数は、検出対象の磁界Ｈｓの周波数（直流の場合は、周波数は０とする）よりも高く設定される。磁界Ｈｓが高調波に変調された磁界Ｈｓ１が、第１磁気素子１１Ｅに印加される。第１磁気素子１１Ｅの電気抵抗は、第１磁気素子１１Ｅに印加される磁界Ｈｓ１に応じて変化する。実施形態においては、第１磁気素子１１Ｅの電気抵抗は、高調波に変調された磁界Ｈｓ１に応じて変化する。例えば、第１磁気素子１１Ｅの電気抵抗の変化が検出され、検出された信号が交流成分の周波数に基づいて復調（例えば検波）される。復調の際に、ノイズの少なくとも一部が除去される。これにより、検出対象の磁界Ｈｓを、ノイズを抑制して検出することができる。

このように、実施形態においては、第１磁性配線２１により、検出対象の磁界Ｈｓを変調して第１磁気素子１１Ｅに印加させる。変調及び復調によりノイズが抑制できる。実施形態によれば、特性の向上が可能なセンサを提供できる。

図１（ｂ）に示すように、この例では、制御回路部７０は、素子電流回路７５をさらに含む。素子電流回路７５は、センサ１１０とは別に設けられても良い。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。

第１磁気素子１１Ｅは、第１磁気素子一端部１１Ｅｅ及び第１磁気素子他端部１１Ｅｆを含む。第１磁性配線一部２１ｅは、例えば、第１磁気素子一端部１１Ｅｅに対応する。第１磁性配線他部２１ｆは、第１磁気素子他端部１１Ｅｆに対応する。例えば、第２方向Ｄ２において、第１磁性配線一部２１ｅは第１磁気素子一端部１１Ｅｅと重なっても良い。第２方向Ｄ２において、第１磁性配線他部２１ｆは、第１磁気素子他端部１１Ｅｆと重なっても良い。

素子電流Ｉｄは、例えば、第１磁気素子一端部１１Ｅｅから第１磁気素子他端部１１Ｅｆへ流れる。素子電流Ｉｄにより、第１磁気素子１１Ｅの電気抵抗、及び、電気抵抗の変化が検出できる。実施形態において、電気抵抗は、定電流動作または定電圧動作により検出されて良い。

図１（ｂ）に示すように、制御回路部７０は、検出回路７３を含んでも良い。検出回路７３は、センサ１１０と別に設けられても良い。検出回路７３は、例えば、第１磁気素子一端部１１Ｅｅと第１磁気素子他端部１１Ｅｆと電気的に接続される。検出回路７３は、第１磁気素子一端部１１Ｅｅと第１磁気素子他端部１１Ｅｆと間の電位の変化を検出可能である。電位の変化は、第１磁性配線２１に流れる第１電流Ｉ１に応じて変調された磁界Ｈｓ１に応じている。検出回路７３は、例えば、電位の変化を復調して、検出対象の磁界Ｈｓに応じた信号Ｓｇ１を出力可能である。復調は、第１電流Ｉ１の交流成分の周波数に基づいて行われる。

図１（ａ）に示すように、第１磁気素子１１Ｅは、第１磁性層１１と、第１対向磁性層１１ｏと、第１非磁性層１１ｎと、を含む。第１非磁性層１１ｎ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。例えば、第１対向磁性層１１ｏから第１磁性層１１への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。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。第１磁気素子１１Ｅは、例えば、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect）素子である。実施形態において、第１非磁性層１１ｎは、絶縁性でも良い。例えば、第１非磁性層１１ｎは、ＭｇＯを含んでも良い。第１磁気素子１１Ｅは、ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistive）素子でも良い。

例えば、第１磁気素子１１Ｅの第２方向Ｄ２における位置は、第１磁性配線２１の第２方向Ｄ２における位置と、第１磁性部材５１の第２方向Ｄ２における位置と、の間にある。第１磁気素子１１Ｅの第２方向Ｄ２における位置は、第１磁性配線２１の第２方向Ｄ２における位置と、第１対向磁性部材５１Ａの第２方向Ｄ２における位置と、の間にある。

第１磁性配線２１の第２方向Ｄ２における位置は、第１磁気素子１１Ｅの第２方向Ｄ２における位置と、第１磁性部材５１の第２方向Ｄ２における位置と、の間にあっても良い。第１磁性配線２１の第２方向Ｄ２における位置は、第１磁気素子１１Ｅの第２方向Ｄ２における位置と、第１対向磁性部材５１Ａの第２方向Ｄ２における位置と、の間にあっても良い。

図１（ａ）に示すように、例えば、第１磁気素子１１Ｅの一部は、第２方向Ｄ２において第１磁性部材５１と重なっても良い。第１磁気素子１１Ｅの別の一部は、第２方向Ｄ２において第１対向磁性部材５１Ａと重なっても良い。例えば、第１磁気素子１１Ｅの一部は、第２方向Ｄ２において、第１磁性配線２１の一部と第１磁性部材５１との間にある。第１磁気素子１１Ｅの別の一部は、第２方向Ｄ２において、第１磁性配線２１の別の一部と第１対向磁性部材５１Ａとの間にある。

図１（ａ）に示すように、第１磁性部材５１と第１対向磁性部材５１Ａとの間の第１方向Ｄ１に沿う距離を距離ｇ１とする。距離ｇ１は、例えば、１μｍ以上３０μｍ以下で良い。第１磁気素子１１Ｅと第１対向磁性部材５１Ａ（または第１磁性部材５１）との間の距離を距離ｄ１とする。距離ｄ１は、例えば、１μｍ以上３０μｍ以下で良い。第１磁性配線２１と第１磁気素子１１Ｅとの間の距離を距離ｄ２とする。距離ｄ２は、例えば、１μｍ以上３μｍ以下で良い。

図１（ｂ）に示すように、第１磁気素子１１Ｅの第３方向Ｄ３に沿う長さＬ１は、第１磁気素子１１Ｅの第１方向Ｄ１に沿う長さｗ１（例えば幅）よりも長い。例えば、安定した磁化が得易い。

図３は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図３に示すように、実施形態に係るセンサ１１１においては、第１磁気素子１１Ｅの構成がセンサ１１０における構成と異なる。センサ１１１におけるこれを除く構成は、センサ１１０の構成と同様で良い。

センサ１１１においては、第１磁気素子１１Ｅは、第２方向Ｄ２において第１磁性部材５１と重ならず、第１対向磁性部材５１Ａと重ならない。この場合も、変調された磁界Ｈｓ１（図２（ａ）などを参照）が、第１磁気素子１１Ｅに加わる。

例えば、第１磁性部材５１と第１対向磁性部材５１Ａとの間の第１方向Ｄ１に沿う距離ｇ１は、第１磁気素子１１Ｅの第１方向Ｄ１に沿う長さｗ１（例えば幅）と同じでも良い。距離ｇ１は、長さｗ１よりも大きくても良い。

図４（ａ）～図４（ｄ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図４（ａ）～図４（ｄ）に示すように、実施形態に係るセンサ１１２ａ～１１２ｄにおいて、第１磁性配線２１は、第１面２１ａ及び第２面２１ｂを含む。第２面２１ｂの第２方向Ｄ２における位置は、第１面２１ａの第２方向Ｄ２における位置と、第１磁性部材５１の第２方向Ｄ２における位置と、の間にある。第１面２１ａの少なくとも一部は、第２面２１ｂの少なくとも一部に対して非平行である。第１面２１ａの少なくとも一部は、Ｘ－Ｙ平面に対して傾斜しても良い。

センサ１１２ａ～１１２ｄにおいて、第１面２１ａの少なくとも一部は、Ｘ－Ｙ平面と交差する。一方、第２面２１ｂは、Ｘ－Ｙ平面に対して実質的に平行である。

例えば、第１磁性配線２１は、第１部分領域２１ｐ及び第２部分領域２１ｑを含む。第１部分領域２１ｐから第２部分領域２１ｑへの方向は、第１方向Ｄ１に沿う。第１部分領域２１ｐの第２方向Ｄ２に沿う第１厚さｓ１は、第２部分領域２１ｑの第２方向Ｄ２に沿う第２厚さｓ２と異なる。

センサ１１２ａ～１１２ｄにおいて、第１厚さｓ１は、第２厚さｓ２よりも薄い。センサ１１２ａにおいては、厚さは、連続的に変化する。センサ１１２ｂにおいては、厚さは、１段階で変化する。変化は、傾斜的である。センサ１１２ｃにおいては、厚さは１段階で不連続に変化する。センサ１１２ｄにおいては、厚さは２段階で変化する。

図５（ａ）～図５（ｄ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図５（ａ）～図５（ｄ）に示すように、実施形態に係るセンサ１１２ｅ～１１２ｈにおいて、第１磁性配線２１は、第１面２１ａ及び第２面２１ｂを含む。第１面２１ａの少なくとも一部は、第２面２１ｂの少なくとも一部に対して非平行である。

センサ１１２ｅ～１１２ｈにおいて、第２面２１ｂの少なくとも一部は、Ｘ－Ｙ平面と交差する。一方、第１面２１ａは、Ｘ－Ｙ平面に対して実質的に平行である。

例えば、第１磁性配線２１は、第１部分領域２１ｐ及び第２部分領域２１ｑを含む。第１部分領域２１ｐの第２方向Ｄ２に沿う第１厚さｓ１は、第２部分領域２１ｑの第２方向Ｄ２に沿う第２厚さｓ２と異なる。

センサ１１２ｅ～１１２ｈにおいて、第１厚さｓ１は、第２厚さｓ２よりも薄い。センサ１１２ｅにおいては、厚さは、連続的に変化する。センサ１１２ｆにおいては、厚さは、１段階で変化する。変化は、傾斜的である。センサ１１２ｇにおいては、厚さは１段階で不連続に変化する。センサ１１２ｈにおいては、厚さは２段階で変化する。

センサ１１２ａ～１１２ｈにおいて、第１磁性配線２１の厚さ（第２方向Ｄ２に沿う長さ）が、第１方向Ｄ１に沿って変化する。このような第１磁性配線２１に交流成分を含む第１電流Ｉ１が供給されることで、第１磁性配線２１における実効的な透磁率が効果的に安定して変化し易い。例えば、複数の磁区の形成がより効果的に抑制される。安定した変調が実施し易い。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、実施形態に係るセンサ１１３ａ及び１１３ｂにおいて、第１磁性配線２１は、第１部分領域２１ｐ及び第２部分領域２１ｑを含む。第１部分領域２１ｐから第２部分領域２１ｑへの方向は、第１方向Ｄ１に沿う。第１部分領域２１ｐの少なくとも一部の材料は、第２部分領域２１ｑの少なくとも一部の材料とは異なる。

センサ１１３ａ及び１１３ｂにおいて、第１磁性配線２１の材料が第１方向Ｄ１において変化する。このような第１磁性配線２１に交流成分を含む第１電流Ｉ１が供給されることで、第１磁性配線２１における実効的な透磁率が効果的に安定して変化し易い。例えば、複数の磁区の形成がより効果的に抑制される。安定した変調が実施し易い。

センサ１１３ｂのように異なる材料の複数の領域の境界は、Ｘ－Ｙ平面と交差（例えば傾斜）しても良い。

センサ１１２ａ～１１２ｈ、１１３ａ及び１１３ｂにおいて、第１部分領域２１ｐは第２方向Ｄ２において第１磁性部材５１と重なっても良い。第２部分領域２１ｑは第２方向Ｄ２において第１対向磁性部材５１Ａと重なっても良い。

センサ１１２ａ～１１２ｈ、１１３ａ及び１１３ｂにおける上記を除く構成は、センサ１１０及び１１１の構成と同様で良い。

以下、上記のセンサにおける第１磁気素子１１Ｅの特性の例について説明する。
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１実施形態に係る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磁性配線２１に流れる第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、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電流Ｉ１が第１値電流Ｉａ１のときに第１抵抗値Ｒ１である。電気抵抗Ｒｘは、第１電流Ｉ１が第２値電流Ｉａ２のとき第２抵抗値Ｒ２である。電気抵抗Ｒｘは、第１電流Ｉ１が第３値電流Ｉａ３のときに第３抵抗値Ｒ３である。第２値電流Ｉａ２の向きは、第３値電流Ｉａ３の向きと逆である。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。

図７（ａ）の例では、第１抵抗値Ｒ１は、第２抵抗値Ｒ２よりも低く、第３抵抗値Ｒ３よりも低い。第１抵抗値Ｒ１は、例えば、電気抵抗の最低値である。図７（ｂ）の例では、第１抵抗値Ｒ１は、第２抵抗値Ｒ２よりも高く、第３抵抗値Ｒ３よりも高い。第１抵抗値Ｒ１は、例えば、電気抵抗の最高値である。

例えば、第１磁性配線２１に電流が実質的に流れないときに、電気抵抗Ｒｘは、第４抵抗値Ｒ４である。例えば、第１抵抗値Ｒ１は、電流が実質的に流れないときの第４抵抗値Ｒ４と実質的に同じで良い。例えば、第１抵抗値Ｒ１と第４抵抗値Ｒ４との差の絶対値の第４抵抗値Ｒ４に対する比は、０．０１以下である。比は、０．００１以下でも良い。正及び負の電流に対して、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。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１実施形態に係る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に印加される磁界（外部磁界Ｈｅｘ、例えば、Ｘ軸方向の成分を含む磁界）に対して偶関数の特性を有する。

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抵抗値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抵抗値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抵抗値Ｒ３である。第２磁界Ｈｅｘ２の向きは、第３磁界Ｈｅｘ３の向きと逆である。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。

図８（ａ）の例では、第１抵抗値Ｒ１は、第２抵抗値Ｒ２よりも低く、第３抵抗値Ｒ３よりも低い。図８（ｂ）の例では、第１抵抗値Ｒ１は、第２抵抗値Ｒ２よりも高く、第３抵抗値Ｒ３よりも高い。例えば、第１磁気素子１１Ｅに外部磁界Ｈｅｘが印加されないときに、電気抵抗Ｒｘは、第４抵抗値Ｒ４である。第１抵抗値Ｒ１は、外部磁界Ｈｅｘが印加されないときの第４抵抗値Ｒ４と実質的に同じである。例えば、第１抵抗値Ｒ１と第４抵抗値Ｒ４との差の絶対値の第４抵抗値Ｒ４に対する比は、０．０１以下である。比は、０．００１以下でも良い。正及び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磁性配線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、第１実施形態に係る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、正及び負の磁界Ｈに対して対称な特性を示す。交流磁界Ｈａｃがゼロのときに、抵抗Ｒは、低い抵抗Ｒｏである。例えば、第１磁気素子１１Ｅに含まれる磁性層の磁化が、正及び負の磁界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、正及び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１／２倍となる。抵抗Ｒの変化の周波数は、交流磁界Ｈａｃの周波数の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のまたは負に対する抵抗Ｒの変動の周期は、交流磁界Ｈａｃの周期と同じである。得られる出力電圧における交流磁界Ｈａｃの成分が、信号磁界Ｈｓｉｇに応じた電圧となる。

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、交流磁界Ｈａｃよりも低い周波数で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の周波数と同じ周波数の成分（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。実施形態に係るセンサ１１０においては、このような特性を利用して、検出対象から生じる外部磁界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、図２（ａ）及び図２（ｂ）に関して説明したように、第１磁性配線２１に流れる第１電流Ｉ１により、検出対象の磁界Ｈｓが変調されて第１磁気素子１１Ｅに印加される。検出対象の磁界Ｈｓの高周波化の変調に加えて、偶関数特性を有する第１磁気素子１１Ｅにおける２倍の高周波数化の変調が行われる。このような変調に基づく検出結果を復調することで、ノイズをより抑制できる。より高感度の検出が可能である。特性を向上できるセンサが提供できる。

実施形態において、素子部１０Ｕは、ハーフブリッジまたはフルブリッジを含んでも良い。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図１０（ａ）に示すように、実施形態に係るセンサ１２０において、素子部１０Ｕは、第１磁気素子一端部１１Ｅｅ及び第１磁気素子他端部１１Ｅｆを含む第１磁気素子１１Ｅと、第２磁気素子一端部１２Ｅｅ及び第２磁気素子他端部１２Ｅｆを含む第２磁気素子１２Ｅと、第１抵抗素子一端部１１Ｒｅ及び第１抵抗素子他端部１１Ｒｆを含む第１抵抗素子１１Ｒと、第２抵抗素子一端部１２Ｒｅ及び第２抵抗素子他端部１２Ｒｆを含む第２抵抗素子１２Ｒと、を含む。

第１磁気素子一端部１１Ｅｅは、第１抵抗素子一端部１１Ｒｅと電気的に接続される。第２磁気素子一端部１２Ｅｅは、第１磁気素子他端部１１Ｅｆと電気的に接続される。第２抵抗素子一端部１２Ｒｅは、第１抵抗素子他端部１１Ｒｆと電気的に接続される。第２磁気素子他端部１２Ｅｆは、第２抵抗素子他端部１２Ｒｆと電気的に接続される。

図１０（ｂ）に示すように、第１電流回路７１は、第２磁性配線２１に第１電流Ｉ１を供給可能である。図１０（ａ）に示すように、制御回路部７０は、検出回路７３を含む。検出回路７３は、第１磁気素子他端部１１Ｅｆと、第１抵抗素子他端部１１Ｒｆと、の間の電位の変化を検出可能である。検出回路７３は、第１磁気素子他端部１１Ｅｆ及び第２磁気素子一端部１２Ｅｅの接続点ＣＰ３と、第１抵抗素子他端部１１Ｒｆ及び第２抵抗素子一端部１２Ｒｅの接続点ＣＰ４と、の間の電位の変化を検出可能である。

図１０（ａ）に示すように、制御回路部７０は、素子電流回路７５を含んで良い。素子電流回路７５は、第１磁気素子一端部１１Ｅｅ及び第１抵抗素子一端部１１Ｒｅの接続点ＣＰ１と、第２磁気素子他端部１２Ｅｆ及び第２抵抗素子他端部１２Ｒｆの接続点ＣＰ２と、の間に素子電流Ｉｄを供給可能である。実施形態において、電気抵抗は、定電流動作または定電圧動作により検出されて良い。

図１０（ｂ）に示すように、素子部１０Ｕは、第１磁性配線２１及び第２磁性配線２２を含む。第１磁性配線２１は、第１磁気素子一端部１１Ｅｅに対応する第１磁性配線一部２１ｅと、第１磁気素子他端部１１Ｅｆに対応する第１磁性配線他部２１ｆと、を含む。第２磁性配線２２は、第２磁気素子一端部１２Ｅｅに対応する第２磁性配線一部２２ｅと、第２磁気素子他端部１２Ｅｆに対応する第２磁性配線他部２２ｆと、を含む。

第１電流Ｉ１が第１磁性配線他部２１ｆから第１磁性配線一部２１ｅへの向きに流れているときに、第１電流Ｉ１は第２磁性配線一部２２ｅから第２磁性配線他部２２ｆへの向きに流れる。

例えば、第１電流回路７１は、第１磁性配線他部２１ｆと第２磁性配線一部２２ｅとの接続点ＣＰ５と、第１磁性配線一部２１ｅと第２磁性配線他部２２ｆとの接続点ＣＰ６との間に第１電流Ｉ１を供給する。

図１１、及び、図１２（ａ）～図１２（ｄ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図１１に示すように、実施形態に係るセンサ１２１において、素子部１０Ｕは、第１磁気素子一端部１１Ｅｅ及び第１磁気素子他端部１１Ｅｆを含む第１磁気素子１１Ｅと、第２磁気素子一端部１２Ｅｅ及び第２磁気素子他端部１２Ｅｆを含む第２磁気素子１２Ｅと、第３磁気素子一端部１３Ｅｅ及び第３磁気素子他端部１３Ｅｆを含む第３磁気素子１３Ｅと、第４磁気素子一端部１４Ｅｅ及び第４磁気素子他端部１４Ｅｆを含む第４磁気素子１４Ｅと、を含む。

第１磁気素子一端部１１Ｅｅは、第３磁気素子一端部１３Ｅｅと電気的に接続される。第２磁気素子一端部１２Ｅｅは、第１磁気素子他端部１１Ｅｆと電気的に接続される。第４磁気素子一端部１４Ｅｅは、第３磁気素子他端部１３Ｅｆと電気的に接続される。第２磁気素子他端部１２Ｅｆは、第４磁気素子他端部１４Ｅｆと電気的に接続される。

図１２（ａ）に示すように、第１電流回路７１は、第１磁性配線２１、第２磁性配線２２、第３磁性配線２３及び第４磁性配線２４に、第１電流Ｉ１を供給可能である。

図１１に示すように、制御回路部７０は、検出回路７３を含む。検出回路７３は、第１磁気素子他端部１１Ｅｆと、第３磁気素子他端部１３Ｅｆと、の間の電位の変化を検出可能である。例えば、検出回路７３は、第１磁気素子他端部１１Ｅｆ及び第２磁気素子一端部１２Ｅｅの接続点ＣＰ３と、第３磁気素子他端部１３Ｅｆ及び第４磁気素子一端部１４Ｅｅの接続点ＣＰ４と、の間の電位の変化を検出する。

図１１に示すように、制御回路部７０は、素子電流回路７５を含んで良い。素子電流回路７５は、第１磁気素子一端部１１Ｅｅ及び第３磁気素子一端部１３Ｅｅの接続点ＣＰ１と、第２磁気素子他端部１２Ｅｆ及び第４磁気素子他端部１４Ｅｆの接続点ＣＰ２と、の間に素子電流Ｉｄを供給可能である。

図１２（ａ）に示すように、例えば、素子部１０Ｕは、第１磁性配線２１、第２磁性配線２２、第３磁性配線２３及び第４磁性配線２４を含む。第１磁性配線２１は、第１磁気素子一端部１１Ｅｅに対応する第１磁性配線一部２１ｅと、第１磁気素子他端部１１Ｅｆに対応する第１磁性配線他部２１ｆと、を含む。第２磁性配線２２は、第２磁気素子一端部１２Ｅｅに対応する第２磁性配線一部２２ｅと、第２磁気素子他端部１２Ｅｆに対応する第２磁性配線他部２２ｆと、を含む。第３磁性配線２３は、第３磁気素子一端部１３Ｅｅに対応する第３磁性配線一部２３ｅと、第３磁気素子他端部１３Ｅｆに対応する第３磁性配線他部２３ｆと、を含む。第４磁性配線２４は、第４磁気素子一端部１４Ｅｅに対応する第４磁性配線一部２４ｅと、第４磁気素子他端部１４Ｅｆに対応する第４磁性配線他部２４ｆと、を含む。

第１電流Ｉ１が第１磁性配線他部２１ｆから第１磁性配線一部２１ｅへの向きに流れているときに、第１電流Ｉ１は第２磁性配線一部２２ｅから第２磁性配線他部２２ｆへの向きに流れ、第１電流Ｉ１は第３磁性配線一部２３ｅから第３磁性配線他部２３ｆへの向きに流れ、第１電流Ｉ１は第４磁性配線他部２４ｆから第４磁性配線一部２４ｅへの向きに流れる。

図１２（ａ）に示すように、センサ１２１においては、第１電流回路７１は、第１磁性配線他部２１ｆ及び第２磁性配線一部２２ｅの接続点ＣＰ５と、第３磁性配線他部２３ｆ及び第４磁性配線一部２４ｅの接続点ＣＰ６と、の間に第１電流Ｉ１を供給する。

図１２（ｂ）～図１２（ｄ）に示すように、センサ１２１ａ～１２１ｃにおいて、第１～第４磁気素子１１Ｅ～１４Ｅの構成は、センサ１２１における構成と同様である。

図１２（ｂ）に示すように、センサ１２１ａにおいて、第１電流回路７１は、第１磁性配線一部２１ｅ及び第２磁性配線他部２２ｆの接続点ＣＰ７と、第３磁性配線一部２３ｅ及び第４磁性配線他部２４ｆの接続点ＣＰ８と、の間に第１電流Ｉ１を供給する。センサ１１２ａにおいて、第１磁性配線他部２１ｆは、第４磁性配線一部２４ｅと電気的に接続される。第２磁性配線一部２２ｅは、第３磁性配線他部２３ｆと電気的に接続される。

図１２（ｃ）に示すように、センサ１２１ｂにおいて、第１電流回路７１は、第１磁性配線一部２１ｅと第３磁性配線一部２３ｅとの間に第１電流Ｉ１を供給する。センサ１１２ｂにおいて、第１磁性配線他部２１ｆは、第４磁性配線一部２４ｅと電気的に接続される。第２磁性配線一部２２ｅは、第３磁性配線他部２３ｆと電気的に接続される。第２磁性配線他部２２ｆは、第４磁性配線他部２４ｆと電気的に接続される。

図１２（ｄ）に示すように、センサ１２１ｃにおいて、第１電流回路７１は、第１磁性配線一部２１ｅ、第２磁性配線他部２２ｆ、第３磁性配線他部２３ｆ及び第４磁性配線一部２４ｅの接続点ＣＰ９と、第１磁性配線他部２１ｆ、第２磁性配線一部２２ｅ、第３磁性配線一部２３ｅ及び第４磁性配線他部２４ｆの接続点ＣＰ１０と、の間に第１電流Ｉ１を供給する。

図１３（ａ）～図１３（ｃ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的断面図である。
図１３（ａ）に示すように、素子部１０Ｕは、第２磁性部材５２、第２対向磁性部材５２Ａ、第２磁気素子１２Ｅ及び第２磁性配線２２を含む。第２磁性部材５２から第２対向磁性部材５２Ａへの方向は第１方向Ｄ１に沿う。第２磁性部材５２と第２対向磁性部材５２Ａとの間に第２間隙５２ｇが設けられる。

第２磁気素子１２Ｅは、第２磁性領域１２ｒを含む。第２磁性領域１２ｒから第２間隙５２ｇへの方向は、第２方向Ｄ２に沿う。第２磁性配線２２から第２磁性領域１２ｒへの方向は第２方向Ｄ２に沿う。

第２磁気素子１２Ｅは、第２磁性層１２、第２対向磁性層１２ｏ及び第２非磁性層１２ｎを含む。第２非磁性層１２ｎ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対向磁性層１２ｏから第２磁性層１２への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。

図１３（ｂ）に示すように、素子部１０Ｕは、第３磁性部材５３、第３対向磁性部材５３Ａ、第３磁気素子１３Ｅ及び第３磁性配線２３を含む。第３磁性部材５３から第３対向磁性部材５３Ａへの方向は第１方向Ｄ１に沿う。第３磁性部材５３と第３対向磁性部材５３Ａとの間に第３間隙５３ｇが設けられる。

第３磁気素子１３Ｅは、第３磁性領域１３ｒを含む。第３磁性領域１３ｒから第３間隙５３ｇへの方向は、第２方向Ｄ２に沿う。第３磁性配線２３から第３磁性領域１３ｒへの方向は第２方向Ｄ２に沿う。

第３磁気素子１３Ｅは、第３磁性層１３、第３対向磁性層１３ｏ及び第３非磁性層１３ｎを含む。第３非磁性層１３ｎ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対向磁性層１３ｏから第３磁性層１３への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。

図１３（ｃ）に示すように、素子部１０Ｕは、第４磁性部材５４、第４対向磁性部材５４Ａ、第４磁気素子１４Ｅ及び第４磁性配線２４を含む。第４磁性部材５４から第４対向磁性部材５４Ａへの方向は第１方向Ｄ１に沿う。第４磁性部材５４と第４対向磁性部材５４Ａとの間に第４間隙５４ｇが設けられる。

第４磁気素子１４Ｅは、第４磁性領域１４ｒを含む、第４磁性領域１４ｒから第４間隙５４ｇへの方向は、第２方向Ｄ２に沿う。第４磁性配線２４から第４磁性領域１４ｒへの方向は第２方向Ｄ２に沿う。

第４磁気素子１４Ｅは、第４磁性層１４、第４対向磁性層１４ｏ及び第４非磁性層１４ｎを含む。第４非磁性層１４ｎ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対向磁性層１４ｏから第４磁性層１４への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。

第２～第４磁気素子１２Ｅ～１４Ｅの構成及び材料は、第１磁気素子１１Ｅの構成及び材料と同様で良い。

図１４（ａ）～図１４（ｄ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的斜視図である。
図１４（ａ）に示すように、第１磁性層１１の第１方向Ｄ１に沿う長さを長さＬ１とする。第１磁性層１１の第３方向Ｄ３に沿う長さを長さｗ１とする。第１磁性層１１の第２方向Ｄ２に沿う長さを長さｔ１とする。長さＬ１は、長さｔ１よりも長い。長さｗ１は、例えば、長さｔ１よりも長い。

図１４（ｂ）に示すように、第２磁性層１２の第１方向Ｄ１に沿う長さを長さＬ２とする。第２磁性層１２の第３方向Ｄ３に沿う長さを長さｗ２とする。第２磁性層１２の第２方向Ｄ２に沿う長さを長さｔ２とする。長さＬ２は、長さｔ２よりも長い。長さｗ２は、例えば、長さｔ２よりも長い。

図１４（ｃ）に示すように、第３磁性層１３の第１方向Ｄ１に沿う長さを長さＬ３とする。第３磁性層１３の第３方向Ｄ３に沿う長さを長さｗ３とする。第３磁性層１３の第２方向Ｄ２に沿う長さを長さｔ３とする。長さＬ３は、長さｔ３よりも長い。長さｗ３は、例えば、長さｔ３よりも長い。

図１４（ｄ）に示すように、第４磁性層１４の第１方向Ｄ１に沿う長さを長さＬ４とする。第４磁性層１４の第３方向Ｄ３に沿う長さを長さｗ４とする。第４磁性層１４の第２方向Ｄ２に沿う長さを長さｔ４とする。長さＬ４は、長さｔ４よりも長い。長さｗ４は、例えば、長さｔ４よりも長い。

実施形態において、長さＬ１～Ｌ４のそれぞれは、例えば、０．１μｍ以上１０ｍｍ以下である。長さｗ１～ｗ４のそれぞれは、例えば、０．０１μｍ以上１ｍｍ以下である。長さｔ１～ｔ４のそれぞれは、例えば、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。良好な偶関数状の特性が得易い。

（第２実施形態）
第２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１５は、第２実施形態に係る検査装置を示す模式的斜視図である。
図１５に示すように、実施形態に係る検査装置７１０は、センサ１５０ａと、処理部７７０と、を含む。センサ１５０ａは、第１実施形態のいずれかに係るセンサ及びその変形で良い。処理部７７０は、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、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及びセンサ１５０ａを含む。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１６は、第２実施形態に係る検査装置を示す模式的平面図である。
図１６に示すように、センサ１５０ａは、例えば、実施形態に係る複数のセンサを含む。この例では、センサ１５０ａは、複数のセンサ（例えば、センサ１１０など）を含む。複数のセンサは、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。複数のセンサ１１０は、例えば、基体の上に設けられる。

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。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。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１７は、第２実施形態に係るセンサ及び検査装置を示す模式図である。
図１７に示すように、検査装置７１０の例である診断装置５００は、センサ１５０を含む。センサ１５０は、第１実施形態に関して説明したセンサ、及び、それらの変形を含む。

診断装置５００において、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。センサ１５０が脳磁計に用いられる場合、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。

図１７に示すように、センサ１５０（脳磁計）は、例えば、人体の頭部に装着される。センサ１５０（脳磁計）は、センサ部３０１を含む。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。

センサ１５０は、例えば、差動検出などの回路を含んでも良い。センサ１５０は、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。

センサ１５０のサイズは、従来のＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interference Device）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、センサ１５０と、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１７に示すセンサ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１７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１８は、第２実施形態に係る検査装置を示す模式図である。
図１８は、心磁計の一例である。図１８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１８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１７に関して説明した入出力と同様である。図１８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１７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)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磁性部材と、
第１対向磁性部材であって、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第１方向に沿い、前記第１磁性部材と前記第１対向磁性部材との間に第１間隙が設けられた、前記第１対向磁性部材と、
第１磁性領域を含む第１磁気素子であって、前記第１磁性領域から前記第１間隙への第２方向は、前記第１方向と交差した、前記第１磁気素子と、
第１磁性配線であって、前記第１磁性配線から前記第１磁性領域への方向は前記第２方向に沿う、前記第１磁性配線と、
を含む素子部を備えたセンサ。

（構成２）
第１電流回路を含む制御回路部をさらに備え、
前記第１電流回路は、前記第１磁性配線に交流成分を含む第１電流を供給することが可能である、構成１に記載のセンサ。

（構成３）
前記第１磁性配線は、第１磁性配線一部と、第１磁性配線他部と、を含み、
前記第１磁性配線一部から前記第１磁性配線他部への第３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し、
前記第１電流は、前記第１磁性配線一部から前記第１磁性配線他部への向き、または、前記第１磁性配線他部から前記第１磁性配線一部への向きに流れる、構成２に記載のセンサ。

（構成４）
前記第１磁性配線に前記第１電流が供給され、
前記第１電流が第１値電流のときに前記第１磁気素子の電気抵抗は、第１抵抗値であり、前記第１電流が第２値電流のときに前記電気抵抗は第２抵抗値であり、前記第１電流が第３値電流のときに第３抵抗値であり、
前記第２値電流の向きは、前記第３値電流の向きと逆であり、
前記第１値電流の絶対値は、前記第２値電流の絶対値よりも小さく、前記第３値電流の絶対値よりも小さく、
前記第１抵抗値は、前記第２抵抗値及び前記第３抵抗値よりも低い、または、前記第２抵抗値及び前記第３抵抗値よりも高い、構成２または３に記載のセンサ。

（構成５）
前記第１磁性配線に前記第１電流が供給されたときに、前記第１磁気素子の電気抵抗は、前記第１電流に対して偶関数の特性を有する、構成２または３に記載のセンサ。

（構成６）
前記第１磁性配線は、第１面及び第２面を含み、
前記第２面の前記第２方向における位置は、前記第１面の前記第２方向における位置と、前記第１磁性部材の前記第２方向における位置と、の間にあり、
前記第１面の少なくとも一部は、前記第２面の少なくとも一部に対して非平行である、構成１～５のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成７）
前記第１磁性配線は、第１部分領域及び第２部分領域を含み、
前記第１部分領域から前記第２部分領域への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第１部分領域の前記第２方向に沿う第１厚さは、前記第２部分領域の前記第２方向に沿う第２厚さと異なる、構成１～５のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成８）
前記第１磁性配線は、第１部分領域及び第２部分領域を含み、
前記第１部分領域から前記第２部分領域への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第１部分領域の少なくとも一部の材料は、前記第２部分領域の少なくとも一部の材料とは異なる、構成１～５のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成９）
前記制御回路部は、前記第１磁気素子に素子電流を供給可能な素子電流回路をさらに含 み、
前記第１磁気素子は、第１磁気素子一端部及び第１磁気素子他端部を含み、
前記第１磁性配線一部は、前記第１磁気素子一端部に対応し、
前記第１磁性配線他部は、前記第１磁気素子他端部に対応し、
前記素子電流は、前記第１磁気素子一端部から前記第１磁気素子他端部へ流れる、構成３に記載のセンサ。

（構成１０）
前記素子部は、
第２磁気素子一端部及び第２磁気素子他端部を含む第２磁気素子と、
第１抵抗素子一端部及び第１抵抗素子他端部を含む第１抵抗素子と、
第２抵抗素子一端部及び第２抵抗素子他端部を含む第２抵抗素子と、
をさらに含み、
前記第１磁気素子は、第１磁気素子一端部及び第１磁気素子他端部を含み、
前記第１磁気素子一端部は、前記第１抵抗素子一端部と電気的に接続され、
前記第２磁気素子一端部は、前記第１磁気素子他端部と電気的に接続され、
前記第２抵抗素子一端部は、前記第１抵抗素子他端部と電気的に接続され、
前記第２磁気素子他端部は、前記第２抵抗素子他端部と電気的に接続され、
前記第１電流回路は、前記第２磁性配線に前記第１電流を供給可能であり、
前記制御回路部は、検出回路をさらに含み、
前記検出回路は、前記第１磁気素子他端部と、前記第１抵抗素子他端部と、の間の電位の変化を検出可能である、構成１または２に記載のセンサ。

（構成１１）
前記制御回路部は、素子電流回路をさらに含み、
前記素子電流回路は、前記第１磁気素子一端部及び前記第１抵抗素子一端部の接続点と、前記第２磁気素子他端部及び前記第２抵抗素子他端部の接続点と、の間に素子電流を供給可能である、構成１０に記載のセンサ。

（構成１２）
前記素子部は、第２磁性配線をさらに含み、
前記第１磁性配線は、
前記第１磁気素子一端部に対応する第１磁性配線一部と、
前記第１磁気素子他端部に対応する第１磁性配線他部と、
を含み、
前記第２磁性配線は、
前記第２磁気素子一端部に対応する第２磁性配線一部と、
前記第２磁気素子他端部に対応する第２磁性配線他部と、
を含み、
前記第１電流が前記第１磁性配線他部から前記第１磁性配線一部への向きに流れているときに、前記第１電流は前記第２磁性配線一部から前記第２磁性配線他部への向きに流れる、構成１０または１１に記載のセンサ。

（構成１３）
前記素子部は、
第２磁気素子一端部及び第２磁気素子他端部を含む第２磁気素子と、
第３磁気素子一端部及び第３磁気素子他端部を含む第３磁気素子と、
第４磁気素子一端部及び第４磁気素子他端部を含む第４磁気素子と、
をさらに含み、
前記第１磁気素子は、第１磁気素子一端部及び第１磁気素子他端部を含み、
前記第１磁気素子一端部は、前記第３磁気素子一端部と電気的に接続され、
前記第２磁気素子一端部は、前記第１磁気素子他端部と電気的に接続され、
前記第４磁気素子一端部は、前記第３磁気素子他端部と電気的に接続され、
前記第２磁気素子他端部は、前記第４磁気素子他端部と電気的に接続され、
前記第１電流回路は、前記第２磁性配線、前記第３磁性配線及び前記第４磁性配線に前記第１電流を供給可能であり、
前記制御回路部は、検出回路をさらに含み、
前記検出回路は、前記第１磁気素子他端部と、前記第３磁気素子他端部と、の間の電位の変化を検出可能である、構成１または２に記載のセンサ。

（構成１４）
前記制御回路部は、素子電流回路をさらに含み、
前記素子電流回路は、前記第１磁気素子一端部及び前記第３磁気素子一端部の接続点と、前記第２磁気素子他端部及び前記第４磁気素子他端部の接続点と、の間に素子電流を供給可能である、構成１３に記載のセンサ。

（構成１５）
前記素子部は、第２磁性配線、第３磁性配線及び第４磁性配線をさらに含み、
前記第１磁性配線は、
前記第１磁気素子一端部に対応する第１磁性配線一部と、
前記第１磁気素子他端部に対応する第１磁性配線他部と、
を含み、
前記第２磁性配線は、
前記第２磁気素子一端部に対応する第２磁性配線一部と、
前記第２磁気素子他端部に対応する第２磁性配線他部と、
を含み
前記第３磁性配線は、
前記第３磁気素子一端部に対応する第３磁性配線一部と、
前記第３磁気素子他端部に対応する第３磁性配線他部と、
を含み、
前記第４磁性配線は、
前記第４磁気素子一端部に対応する第４磁性配線一部と、
前記第４磁気素子他端部に対応する第４磁性配線他部と、
を含み
前記第１電流が前記第１磁性配線他部から前記第１磁性配線一部への向きに流れているときに、前記第１電流は前記第２磁性配線一部から前記第２磁性配線他部への向きに流れ、前記第１電流は前記第３磁性配線一部から前記第３磁性配線他部への向きに流れ、前記第１電流は前記第４磁性配線他部から前記第４磁性配線一部への向きに流れる、構成１３または１４に記載のセンサ。

（構成１６）
前記第１磁気素子は、
第１磁性層と
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非磁性層と、
を含み、
前記第１対向磁性層から前記第１磁性層への方向は前記第２方向に沿う、構成１～１５のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成１７）
前記第１磁気素子の前記第２方向における位置は、前記第１磁性配線の前記第２方向における位置と、前記第１磁性部材の前記第２方向における位置と、の間にある、構成１～１６のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成１８）
前記第１磁気素子の一部は、前記第２方向において前記第１磁性部材と重なり、
前記第１磁気素子の別の一部は、前記第２方向において前記第１対向磁性部材と重なる、構成１～１７のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成１９）
前記第１磁気素子は、前記第２方向において前記第１磁性部材と重ならず、前記第１対向磁性部材と重ならない、構成１～１８のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成２０）
構成１～１９のいずれか１つに記載のセンサと、
前記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、特性の向上が可能なセンサ及び検査装置が提供できる。

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、センサに含まれる素子部、磁性配線及び制御回路部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了解される。

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。

１０Ｕ…素子部、 １１…第１磁性層、 １１Ｅ～１４Ｅ…第１～第４磁気素子、 １１Ｅｅ～１４Ｅｅ…一端部、 １１Ｅｆ～１４Ｅｆ…他端部、 １１Ｒ、１２Ｒ…第１、第２抵抗素子、 １１Ｒｅ、１２Ｒｅ…一端部、 １１Ｒｆ、１２Ｒｆ…他端部、 １１ｎ～１４ｎ…第１～第４非磁性層、 １１ｏ～１４ｏ…第１～第４対向磁性層、 １１ｒ～１４ｒ…第１～第４磁性領域、 ２１～２４…第１～第４磁性配線、 ２１ａ、２１ｂ…第１、第２面、 ２１ｅ～２４ｅ…第１～第４磁性配線一部、 ２１ｆ～２４ｆ…第１～第４磁性配線他部、 ２１ｐ、２１ｑ…第１、第２部分領域、 ５１～５４…第１～第４磁性部材、 ５１Ａ～５４Ａ…第１～第４対向磁性部材、 ５１ｇ～５４ｇ…第１～第４間隙、 ６５…絶縁部材、 ７０…制御回路部、 ７１…第１電流回路、 ７３…検出回路、 ７５…素子電流回路、 ８０…検出対象、 １１０、１１１、１１２ａ～１１２ｈ、１１３ａ、１１３ｂ、１２０、１２１、１２１ａ～１２１ｃ、１５０、１５０ａ…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、 ６００…電池システム、 ６１０…電池、 ６８０…検査対象、 ７１０…検査装置、 ７７０…処理部、 ＣＰ１～ＣＰ１０…接続点、 Ｄ１～Ｄ３…第１～第３方向、 Ｈ…磁界、 Ｈａｃ…交流磁界、 Ｈｅｘ…外部磁界、 Ｈｅｘ１～Ｈｅｘ３…第１～第３磁界、 Ｈｓ、Ｈｓ１…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…長さ、 Ｒ、Ｒｏ…抵抗、 Ｒ１～Ｒ４…第１～第４抵抗値、 Ｒｘ…電気抵抗、 ＳＴ１、ＳＴ２…第１、第２状態、 Ｓｇ１…信号、 ｄ１、ｄ２…距離、 ｇ１…距離、 ｓ１、ｓ２…第１、第２厚さ、 ｔ１～ｔ４…長さ、 ｗ１～ｗ４…長さ

Claims (9)

1. 第１磁性部材と、
   第１対向磁性部材であって、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第１方向に沿い、前記第１磁性部材と前記第１対向磁性部材との間に第１間隙が設けられた、前記第１対向磁性部材と、
   第１磁性領域を含む第１磁気素子であって、前記第１磁性領域から前記第１間隙への第２方向は、前記第１方向と交差した、前記第１磁気素子と、
   第１磁性配線であって、前記第１磁性配線から前記第１磁性領域への方向は前記第２方向に沿う、前記第１磁性配線と、
   を含む素子部と、
   第１電流回路を含む制御回路部と、
   を備え、
   前記第１電流回路は、前記第１磁性配線に交流成分を含む第１電流を供給することが可能であり、
   前記第１磁性配線に流れる前記第１電流により前記第１磁性配線の特性が変化し、
   前記第１電流による磁界により変調された検出対象の磁界が印加された前記第１磁気素子の電気抵抗を検出することで前記検出対象の前記磁界を検出する、センサ。
2. 前記第１磁性配線は、第１磁性配線一部と、第１磁性配線他部と、を含み、
   前記第１磁性配線一部から前記第１磁性配線他部への第３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し、
   前記第１電流は、前記第１磁性配線一部から前記第１磁性配線他部への向き、または、前記第１磁性配線他部から前記第１磁性配線一部への向きに流れる、請求項１に記載のセンサ。
3. 前記第１磁性配線に前記第１電流が供給されたときに、前記第１磁気素子の電気抵抗は、前記第１電流に対して偶関数の特性を有する、請求項１または２に記載のセンサ。
4. 前記第１磁性配線は、第１部分領域及び第２部分領域を含み、
   前記第１部分領域から前記第２部分領域への方向は、前記第１方向に沿い、
   前記第１部分領域の前記第２方向に沿う第１厚さは、前記第２部分領域の前記第２方向に沿う第２厚さと異なる、請求項１～３のいずれか１つに記載のセンサ。
5. 前記第１磁性配線は、第１部分領域及び第２部分領域を含み、
   前記第１部分領域から前記第２部分領域への方向は、前記第１方向に沿い、
   前記第１部分領域の少なくとも一部の材料は、前記第２部分領域の少なくとも一部の材料とは異なる、請求項１～３のいずれか１つに記載のセンサ。
6. 前記制御回路部は、前記第１磁気素子に素子電流を供給可能な素子電流回路をさらに含 み、
   前記第１磁気素子は、第１磁気素子一端部及び第１磁気素子他端部を含み、
   前記第１磁性配線一部は、前記第１磁気素子一端部に対応し、
   前記第１磁性配線他部は、前記第１磁気素子他端部に対応し、
   前記素子電流は、前記第１磁気素子一端部から前記第１磁気素子他端部へ流れる、請求項２に記載のセンサ。
7. 前記素子部は、
   第２磁気素子一端部及び第２磁気素子他端部を含む第２磁気素子と、
   第１抵抗素子一端部及び第１抵抗素子他端部を含む第１抵抗素子と、
   第２抵抗素子一端部及び第２抵抗素子他端部を含む第２抵抗素子と、
   第２磁性配線と、
   をさらに含み、
   前記第１磁気素子は、第１磁気素子一端部及び第１磁気素子他端部を含み、
   前記第１磁気素子一端部は、前記第１抵抗素子一端部と電気的に接続され、
   前記第２磁気素子一端部は、前記第１磁気素子他端部と電気的に接続され、
   前記第２抵抗素子一端部は、前記第１抵抗素子他端部と電気的に接続され、
   前記第２磁気素子他端部は、前記第２抵抗素子他端部と電気的に接続され、
   前記第２磁性配線は、
   前記第２磁気素子一端部に対応する第２磁性配線一部と、
   前記第２磁気素子他端部に対応する第２磁性配線他部と、
   を含み、
   前記第１電流回路は、前記第２磁性配線に前記第１電流を供給可能であり、
   前記第１電流が前記第１磁性配線他部から前記第１磁性配線一部への向きに流れているときに、前記第１電流は前記第２磁性配線一部から前記第２磁性配線他部への向きに流れ、
   前記制御回路部は、検出回路をさらに含み、
   前記検出回路は、前記第１磁気素子他端部と、前記第１抵抗素子他端部と、の間の電位の変化を検出可能である、請求項２に記載のセンサ。
8. 前記素子部は、
   第２磁気素子一端部及び第２磁気素子他端部を含む第２磁気素子と、
   第３磁気素子一端部及び第３磁気素子他端部を含む第３磁気素子と、
   第４磁気素子一端部及び第４磁気素子他端部を含む第４磁気素子と、
   第２磁性配線と、
   第３磁性配線と、
   第４磁性配線と、
   をさらに含み、
   前記第１磁気素子は、第１磁気素子一端部及び第１磁気素子他端部を含み、
   前記第１磁気素子一端部は、前記第３磁気素子一端部と電気的に接続され、
   前記第２磁気素子一端部は、前記第１磁気素子他端部と電気的に接続され、
   前記第４磁気素子一端部は、前記第３磁気素子他端部と電気的に接続され、
   前記第２磁気素子他端部は、前記第４磁気素子他端部と電気的に接続され、
   前記第１電流回路は、前記第２磁性配線、前記第３磁性配線及び前記第４磁性配線に前記第１電流を供給可能であり、
   前記制御回路部は、検出回路をさらに含み、
   前記検出回路は、前記第１磁気素子他端部と、前記第３磁気素子他端部と、の間の電位の変化を検出可能である、請求項２に記載のセンサ。
9. 請求項１～８のいずれか１つに記載のセンサと、
   前記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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