【事件の表示】
　特許第２９５７２３６号「磁性多層膜」の請求項１、２に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２９５７２３６号の請求項１、２に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　本件特許第２９５７２３６号の請求項１及び請求項２に係る発明についての出願は、平成２年６月１８日に特許出願され、平成１１年７月２３日にその設定登録がなされ、その後、末岡定より特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１２年８月２８日に訂正請求（後日取下げ）がなされた後、再度の取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１２年１２月１１日に訂正請求がなされたものである。
　
２．訂正の適否
２−１．訂正の内容
（１）請求項１の記載中「これと異なる」とあるのを「これと磁気特性の異なる」と訂正する。
（２）請求項１の記載中「第２の磁性薄膜とを有し」とあるのを「第２の磁性薄膜とを６層以上有し」と訂正する。
（３）請求項１の記載中「これらが交互に積層されないように、あるいはブロックごとに積層されないように」とあるのを、「これらが交互に積層されないように、かつ３層以上の同一磁性薄膜のブロックごとに積層されないように」と訂正する。
（４）請求項１の記載中「厚さ２００Å以下の非磁性薄膜」とあるのを「厚さ８０Å以下の非磁性薄膜」と訂正する。
（５）発明の詳細な説明の記載を請求項１の訂正に整合させる。
　
２−２．訂正の目的の適否及び拡張・変更の存否
　上記訂正（１）、（５）及び（３）のうち「３層以上の同一磁性薄膜の」を挿入する訂正は、明りょうでない記載の釈明を目的とするものであり、上記訂正（２）、（４）及び（３）のうち「あるいは」を「かつ」とする訂正は、特許請求の範囲の減縮を目的とするものである。また、上記訂正はいずれも願書に最初に添付した明細書又は図面に記載された事項であり、かつ、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　
２−３．「訂正の適否」のむすび
　以上のとおりであるから、上記訂正請求は、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号。以下「平成６年改正法」という。）附則第６条第１項の規定によりなお従前の例によるとされる、特許法第１２０条の４第３項において準用する平成６年改正法による改正前の特許法第１２６条第１項ただし書、第２項及び第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．特許異議申立てについて
３−１．本件発明
  本件請求項１及び請求項２に係る発明（以下、「本件発明１」及び「本件発明２」という）は、訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１及び請求項２に記載された以下のとおりのものである。
「（１）磁気抵抗効果を有する磁性多層膜であって、
　基体上に、それぞれ厚さ２００Å以下の第１の磁性薄膜と、これと磁気特性の異なる第２の磁性薄膜とを６層以上有し、
　これら第１および第２の磁性薄膜が、これらが交互に積層されないように、かつ３層以上の同一磁性薄膜のブロックごとに積層されないように、
　厚さ８０Å以下の非磁性薄膜を介して積層されている磁性多層膜。
（２）前記第１および第２の磁性薄膜は、互いに、保磁力および／または磁化容易軸の方位が異なる請求項１の磁性多層膜。」
　
３−２．申立ての理由の概要
　申立人は、本件発明１及び本件発明２は、甲第１号証ないし甲第３号証に記載された発明に基いて、当業者が容易に発明をすることができたものであるから、本件請求項１及び請求項２に係る特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものであり、特許法第１１３条第２号の規定により取り消されるべきである旨主張している。
　
３−３．申立人が提出した甲各号証
　申立人の提出した甲第１号証（特開平２−６１５７２号公報）には次の事項が記載されている。
・「薄膜と、磁気記憶したデータを読み取る付属電流接触子と、電圧接触子とを保有する磁場センサにおいて、
　中間層（Ｃ）によって分離している少なくとも二枚の強磁性薄膜（Ａ、Ｂ）は、外部磁場（Ｈｂ１、Ｈｂ２）の作用なし又はありの下で、両強磁性薄膜の磁化方向が一方向に反平行になるような作用をする材用から構成され、その場合、中間層（Ｃ）は電子の平均自由行程より小さい厚さを有し、強磁性薄膜との境界面でスピン方向に依存する電子散乱が生じる作用を及ぼす材料から構成されていることを特徴とする磁場センサ。」（特許請求の範囲第１項）
・「磁場センサの第１の実施例では、異なる保磁力Ｈｃを有する材料の複数の強磁性被膜が使用される。その場合、両方の被膜は非磁性の中間層によって連結している。これらの被膜の磁化が反平行に整列することは、この場合、例えば永久磁石で発生させることのできる外部磁場の一定の値に対して被膜の束の磁化曲線が通過するときに達成される。大きなＨｃを有する材料として、強磁性薄膜に対してＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉの硬質磁性合金が、また小さいＨｃを有する材料として、他の強磁性被膜に対して軟磁性連続金属合金、例えばパーマロイが配設してある。中間層の非磁性金属としては、例えばＶ、Ｒｕ、Ｃｒ又はＡｕを選ぶことができる。中間層の厚さは伝導電子の平均自由行路以下にする必要がある。最後に述べた磁場センサの作成様式では、１〜１０ｎｍの厚さの中間層が有利である。何故なら、これによって磁性薄膜が分離するからである。」（第３頁右上欄第２０行〜同頁左下欄第１７行）
　申立人の提出した甲第２号証（特開平２−１１６１８１号公報）には次の事項が記載されている。
・「基板１上にＣｏ−ＮｉまたはＮｉ−Ｆｅ等の磁性膜を１００〜１０００Å程度蒸着またはスパッタリング法等を用いて成膜し、パターン形成をドライエッチングまたはウエット法を用いて行い、第１磁性層２を形成する（ａ）。引出電極７は、ＡｌまたはＣｕ等の導電性材料を蒸着またはスパッタリング法等を用いて成膜し、パターンニングし、電極７を形成する（（ａ）、（ａ’））。次に、ＳｉＯ２等の絶縁層３を成膜する（（ｂ）、（ｂ’））。膜厚は、磁性層間が静磁結合できる範囲とし、１０００Å以下が望ましい。コンタクトホールＢを形成した後、導電材料で電極４を形成する（（ｂ）、（ｂ’））。最後に、第２磁性層５、引出電極８を前述と同様な行程で形成する（（ｃ）、（ｃ’））。上記のプロセスを繰り返すとｎ個のＭＲ素子が直列に形成される。」（第２頁右上欄第２０行〜同頁左下欄第１４行）
・「第７図（ａ）に示すようにＭＲ１、ＭＲ２素子の磁化Ｍ１、Ｍ２は各々磁化容易軸方向に互いに逆向きに平行の磁化状態となる。」（第３頁左上欄第１３〜１６行）
　申立人の提出した甲第３号証（特開昭６２−２３４２１８号公報）には次の事項が記載されている。
・「第３図に示すように磁性層（４）、（５）は矢印Ｍ１、Ｍ２で示すように夫々磁化容易軸方向に互いに反平行の磁化状態にあり磁壁が生じていない。」（第２頁右下欄第１６〜１９行）
・「第１２図および第１３図にヨーク型の場合の一例の平面図とそのＡ−Ａ線上の断面図を示す。・・・この例においては前方磁性層（８Ｆ）及び後方磁性層（８Ｂ）を各ＭＲ感磁部分（２Ａ１）（２Ａ２）・・（２Ａｎ）の前方端と後方端に差し渡って設ける。この構成において、ＭＲ感磁部（２）（（２Ａ１）（２Ａ２）・・（２Ａｎ））は、例えば磁性層（４）及び（５）を夫々厚さ３００ÅのＮｉＦｅ層により構成し、非磁性中間層（３）を厚さ５０ÅのＳｉＯ２層により構成する。」（第７頁右上欄第１５行〜同頁左下欄第６行）
　
３−４．対比・判断
　本件発明１と、甲第１号証ないし甲第３号証に記載された発明とを対比すると、甲第１号証ないし甲第３号証に開示された磁性多層膜は、いずれも磁化容易軸を反平行とした２層の磁性薄膜を非磁性薄膜の中間層を介して積層したものであり、本件発明１のように、第１の磁性薄膜と、これと磁気特性の異なる第２の磁性薄膜とを６層以上有し、これら第１および第２の磁性薄膜が、これらが交互に積層されないように、かつ３層以上の同一磁性薄膜のブロックごとに積層されないように、非磁性薄膜を介して積層したものではなく、また甲第１号証ないし甲第３号証には、本件発明１のこの構成を示唆する記載もない。そして、本件発明１は、この構成と磁性薄膜の厚さ及び非磁性薄膜の厚さがそれぞれ２００Å以下および８０Å以下であることとによって、特許明細書記載の効果を奏するものと認められる。したがって、本件発明１が甲第１号証ないし甲第３号証に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものであると認めることはできない。
　本件発明２は、本件発明１の構成を全て備えており、本件発明１と同様の理由により、甲第１号証ないし甲第３号証に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものであると認めることはできない。
　
４．むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立ての理由及び証拠によっては本件請求項１及び請求項２に係る特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件請求項１及び請求項２に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１２年１２月１８日（２０００．１２．１８）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
（１）特許第２９５７２３６号の明細書中特許請求の範囲の請求項１の記載中「これと異なる」とあるのを、明りょうでない記載の釈明を目的として「これと磁気特性の異なる」と訂正する。
（２）同じく、請求項１の記載中「第２の磁性薄膜とを有し」とあるのを、特許請求の範囲の減縮を目的として、「第２の磁性薄膜とを６層以上有し」と訂正する。
（３）同じく、請求項１の記載中「これらが交互に積層されないように、あるいはブロックごとに積層されないように」とあるのを、明りょうでない記載の釈明及び特許請求の範囲の減縮を目的として、「これらが交互に積層されないように、かつ３層以上の同一磁性薄膜のブロックごとに積層されないように」と訂正する。
（４）請求項１の記載中「厚さ２００Å以下の非磁性薄膜」とあるのを、特許請求の範囲の減縮を目的として、「厚さ８０Å以下の非磁性薄膜」と訂正する。
（５）発明の詳細な説明の記載を、明りょうでない記載の釈明を目的として請求項１の訂正に整合させる。
（５４）【発明の名称】
磁性多層膜
（５７）【特許請求の範囲】
（１）磁気抵抗効果を有する磁性多層膜であって、
　基体上に、それぞれ厚さ２００Å以下の第１の磁性薄膜と、これと
磁気特性
６層以上
　これら第１および第２の磁性薄膜が、これらが交互に積層されないように、
かつ３層以上の同一磁性薄膜のブロックごとに積層されないように、
　
厚さ８０Å以下の
（２）前記第１および第２の磁性薄膜は、互いに、保磁力および／または磁化容易軸の方位が異なる請求項１の磁性多層膜。
【発明の詳細な説明】
　＜産業上の利用分野＞
　本発明は、特に磁気抵抗効果素子に好適な磁性多層膜に関する。
　＜従来の技術＞
　金属の原子径オーダーの厚さの薄膜が周期的に積層された構成をもつ人工格子は、バルク状の金属とは異なった特性を示すために、近年注目されるようになってきた。
　このような人工格子の１種として、単結晶基体上に強磁性金属薄膜と反強磁性金属薄膜とを交互に積層した磁性多層膜があり、これまで、鉄−クロム型、ニッケル−クロム型および鉄−マンガン型（特開昭６０−１８９９０６号公報）等の磁性多層膜が知られている。
　また、鉄−クロム型については、極低温（４．２Ｋ）において４０％を超える磁気抵抗変化を示すという報告もある（フィジカル・レビュー・レターズ６１巻、２４７２ページ、１９８８年）。
　これらの磁性多層膜の主な用途は磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）であり、各種磁気センサ（ＭＲセンサ）や磁気ヘッド（ＭＲヘッド）などへの適用が可能である。
　ＭＲ素子は、磁場印加による磁性膜の電気抵抗変化を検出して磁界強度やその変化を測定するものであり、一般に、室温における磁気抵抗変化率が大きく、動作磁界強度が小さいことが要求される。
　ＭＲ素子の磁性膜としては、従来、異方性磁気抵抗効果を利用するＦｅ−Ｎｉ合金やＣｏ−Ｎｉ合金の単層磁性膜が用いられている。
　しかし、Ｆｅ−Ｎｉ合金やＣｏ−Ｎｉ合金の単層磁性膜では、動作磁界強度は小さいが磁気抵抗変化率が小さい。
　また、上記した鉄−クロム型磁性多層膜は、磁気抵抗変化率は大きいものの動作磁界強度が２０ｋＯｅ程度と極めて大きいため、ＭＲ素子としての実用化が困難である。
　＜発明が解決しようとする課題＞
　本発明の目的は、磁気抵抗変化率が大きく、しかも動作磁界強度を小さくできる人工格子磁性多層膜を提供することにある。
　＜課題を解決するための手段＞
　このような目的を達成するための人工格子として、本発明者らは、先に、磁気抵抗効果を有する磁性多層膜であって、
　基体上に、それぞれ厚さ２００Å以下の第１の磁性薄膜と、これと異なる第２の磁性薄膜とを
６層以上
　これら第１および第２の磁性薄膜
が、厚さ８０Å以下の非磁性薄膜を介して積層されており、３層以上の同一磁性薄膜が積層されていない
　このような提案における保磁力が互いに異なる磁性薄膜を非磁性薄膜を介して積層した場合の磁気抵抗効果発現の作用を説明する。
　説明を簡単にするために、磁性薄膜Ｍ１、非磁性薄膜および磁性薄膜Ｍ２がこの順に交互に積層されている積層体について考える。
　第２図は、Ｍ１およびＭ２のそれぞれのＢ−Ｈカーブを示すグラフである。
　Ｍ１およびＭ２の保磁力は、それぞれＨｃ１およびＨｃ２であり、Ｈｃ１＜Ｈｃ２である。
　まず、積層体に−Ｈｍａｘの外部磁界Ｈを印加し、次いで外部磁界ＨをＨｍａｘまで増加させ、さらにＨｍａｘから−Ｈｍａｘまで減少させると、Ｍ１およびＭ２の磁化方向、すなわちスピンの方向は、下記表１に示されるように変化する。なお、表１では、Ｍ１およびＭ２にそれぞれＨｍａｘの外部磁界を印加したときの磁化方向を＋とし、−Ｈｍａｘの外部磁界を印加したときの磁化方向を−とした。
　上記表１に示されるように、外部磁界Ｈの変化がＨｃ１→Ｈｃ２のとき、および−Ｈｃ１→−Ｈｃ２のときは、Ｍ１の磁化方向がＭ２の磁化方向と逆になる。
　そして、Ｍ１の磁化方向がＭ２の磁化方向と逆向きであると、すなわち、Ｍ１におけるスピンの向きがＭ２におけるスピンの向きと逆であると、この積層体に電流を流したときに伝導電子がスピン散乱され、積層体の電気抵抗が増加する。
　このような交互積層型の人工格子では、磁化方向が逆転するＨｃ１付近において最も抵抗が大きくなるので、Ｍ１を保磁力の小さい材料で構成すれば、動作磁界強度の極めて小さい磁気抵抗効果素子が実現する。
　そして、Ｍ１およびＭ２それぞれの保磁力を適宜選択することにより、動作磁界強度を自在に設定することができる。
　この場合、Ｍ１とＭ２との間に存在する非磁性薄膜は、Ｍ１とＭ２とに直接はたらく交換相互作用を調節する役割を果すものである。
　非磁性薄膜が存在しないと磁性薄膜同士が接して存在することになるので、交換相互作用によりあたかも１種類の磁性薄膜のような振る舞いを示し、Ｍ１とＭ２との間で上記したような磁化の逆転する関係が生じなくなり、磁気抵抗効果は発現しない。
　なお、第２図に示される２種のＢ−Ｈカーブは、それぞれＭ１およびＭ２単独のものであり、実際に非磁性薄膜を介してＭ１とＭ２とを積層すると、残存する相互作用のために必ずしもＨｃ１やＨｃ２において磁化の逆転が生じるとは限らない。
　残存する磁性薄膜間の相互作用の程度は非磁性薄膜の厚さに依存するため、非磁性薄膜の膜厚を変更することにより動作磁界強度を変更することができる。
　以上は非磁性薄膜を介して隣接する一対の磁性薄膜についてのものであるが、３層以上の磁性薄膜が積層されていて隣り合う磁性薄膜の保磁力が相異なっている場合、非磁性薄膜を介して隣り合っている一対の磁性薄膜の全てにおいて上記したような磁化方向の逆転が生じるので、磁気抵抗変化率の増強効果が得られる。
　また、以上では磁性薄膜として保磁力の異なる２種類だけを用いているが、保磁力がそれぞれ異なる３種以上の磁性薄膜を用いることにより、磁化方向が逆転する外部磁界強度を２箇所以上設定でき、動作磁界強度の範囲を拡大することができる。
　また、上記のような作用による磁気抵抗効果に、各磁性薄膜そのものに生じる異方性磁気抵抗効果が加わるため、磁性薄膜を構成する材料に依存してさらに大きな磁気抵抗変化率が得られることもある。
　第３図は、非磁性薄膜を介して磁性薄膜Ｍ１およびＭ２が積層された磁性多層膜に対し、外部磁界Ｈを印加したときの抵抗Ｒの変化を模式的に示すグラフである。
　第３図において、Ｒ１およびＲ２はそれぞれＭ１およびＭ２の異方性磁気抵抗効果に起因する抵抗変化であり、Ｒ３は、上記した磁化逆転に起因する抵抗変化である。なお、第３図では外部磁界Ｈを零から＋Ｈｃ１側に印加しているが、外部磁界Ｈを零から−Ｈｃ１側に印加していくと、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、第２図のＲ１、Ｒ２およびＲ３に対しそれぞれＲ軸に対称にあらわれる。
　このような交互積層型の人工格子では、各磁性薄膜の保磁力、その積層数、非磁性薄膜の厚さ等の各種条件を適当に選択することにより、第３図に示されるＨとＲとの関係を表わす曲線の形状を様々に変更することができるので、磁気抵抗変化率や動作磁界強度を種々選択でき、設計の自由度が極めて高い。
　そして、第１および第２の磁性薄膜Ｍ１およびＭ２を相異なる組成や厚さとすることにより、両磁性薄膜の保磁力を相異なる値に設定する。
　次に、第１および第２の磁性薄膜のＭ１、Ｍ２の磁化容易軸の方位が異なる場合交互積層型人工格子における作用について説明する。
　第４ａ図は、外部磁界が存在しない状態における磁性薄膜Ｍ１およびＭ２それぞれの磁化容易軸の方位を表わす模式図である。第４ａ図において、各磁性薄膜中に記された矢印は、各磁性薄膜中におけるスピンの向きを表わし、外部磁界が存在しない状態では、スピンの向きは磁化容易軸の方位と一致している。
　第４ｂ図および第４ｃ図は、Ｍ１およびＭ２に外部磁界を印加した状態を示しており、第４ｂ図における外部磁界Ｈ１の強度よりも第４ｃ図における外部磁界Ｈ２の強度の方が大きい。
　第４ｂ図および第４ｃ図中の矢印もスピンの向きをあらわす。
　第４ｂ図では、各磁性薄膜のスピンが外部磁界の影響により回転し、Ｍ１のスピンの向きとＭ２のスピンの向きとのなす角度が第４ａ図に比べ小さくなっている。
　また、第４ｃ図では、各磁性薄膜のスピンは、外部磁界の方向とほぼ平行になっており、Ｍ１のスピンの向きとＭ２のスピンの向きとはほぼ平行である。
　第４ａ図、第４ｂ図および第４ｃ図にそれぞれ示す状態において、積層体の電気抵抗には下記のような変化が生じている。
　第４ａ図の状態の積層体に電流を流すと、Ｍ１のスピンとＭ２のスピンとが平行でないため伝導電子がスピン散乱され、大きな電気抵抗を示す。
　第４ｂ図の状態では、Ｍ１のスピンの向きとＭ２のスピンと向きとが第４ａ図の状態に比べ平行に近づいているため、伝導電子のスピン散乱が減少し、電気抵抗は小さくなる。
　そして、第４ｃ図の状態では、Ｍ１のスピンの向きとＭ２のスピンと向きとがほぼ一致しているため、伝導電子は殆どスピン散乱されず、電気抵抗は極小となる。
　このような作用により、磁化容易軸の方位の相異なる２層の磁性薄膜の交互積層体において、磁界印加により電気抵抗が変わる磁気抵抗効果が発現する。
　この場合、積層体の抵抗は外部磁界強度が零のときが最大であり、外部磁界強度が増加するにつれて抵抗が減少する。外部磁界強度増加に対する抵抗減少の割合は、磁性薄膜の異方性エネルギーおよび保磁力に依存し、異方性エネルギーおよび保磁力が小さいほど磁性薄膜のスピンが回転し易いため小さな磁界強度で抵抗が減少する。
　従って、この場合も、動作磁界強度を極めて小さい範囲に設定することができ、また、外部磁界強度の微小な変化にも対応することができる。また、磁性薄膜の異方性エネルギーや保磁力を適宜選択することにより、様々な特性の磁気抵抗効果を得ることができる。
　この場合も、Ｍ１とＭ２との間に存在する非磁性薄膜は、Ｍ１とＭ２とに直接はたらく交換相互作用を調節する役割を果たし、本発明において必須のものである。
　非磁性薄膜が存在しないと磁性薄膜同士が接して存在することになるので、交換相互作用によりあたかも１種類の磁性薄膜のような振る舞いを示し、外部磁界を印加しない状態でも第１ｃ図のように両磁性薄膜のスピンの向きが一致してしまい、上記のような磁気抵抗効果は発現しない。
　なお、非磁性薄膜を設けても、通常、Ｍ１とＭ２との間には交換相互作用が残存し、その強さは非磁性薄膜の厚さに依存して変わるため、磁気抵抗効果を非磁性薄膜の厚さによって調整することもできる。
　以上詳述してきた交互積層型の人工格子は、すぐれた磁気抵抗効果をもつものである。
　本発明者らは、さらに研究を行なったところ、上記のような第１および第２の磁性薄膜と非磁性薄膜とを用いる場合、交互積層膜のみならず、ブロック積層膜や、ランダム積層膜でも、同等の効果が発現することを見出した。
　すなわち、本発明は、下記（１）、（２）のランダム積層型の磁性多層膜を提供するものである。
　（１）磁気抵抗効果を有する磁性多層膜であって、
　基体上に、それぞれ厚さ２００Å以下の第１の磁性薄膜と、これと
磁気特性
６層以上
　これら第１および第２の磁性薄膜が、これらが交互に積層されないように、
かつ３層以上の同一磁性薄膜のブロックごとに積層されないように、
　
厚さ８０Å以下の
　（２）前記第１および第２の磁性薄膜は、互いに、保磁力および／または磁化容易軸の方位が異なる上記（１）に記載の磁性多層膜。
　＜具体的構成＞
　以下、本発明の具体的構成を詳細に説明する。
　本発明の磁性多層膜は、第１図に示されるように、基体２上に、２層以上の磁性薄膜を有し、互いに保磁力および／または磁化容易軸の方位の異なる第１および第２の磁性薄膜Ｍ１、Ｍ２が、非磁性薄膜Ｎを介してランダムに積層される。
　ランダムに積層されている磁性多層膜の構成とは、各々の磁性薄膜が規則性をもった積層順序ではないことを意味するが、特に第１には、第１および第２の磁性薄膜Ｍ１、Ｍ２が交互に積層されてはいないことを意味する。
　また、第２に、少なくとも３層以上の同一磁性薄膜のブロック同志が積層されていないことを意味する。
　基体２の材質に特に制限はなく、例えば、酸化マグネシウム、ガラス、けい素単結晶、ガリウム−ヒ素単結晶など、通常の人工格子に用いられる基体材質から適宜選択すればよい。
　また、基体２の寸法にも特に制限はなく、適用される素子に応じて適宜選定すればよい。
　基体２の磁性薄膜が形成される側の表面には、必要に応じて下地膜が形成されていてもよい。
　下地膜としては、例えば、厚さ２００Å程度のＡｕ薄膜が好ましく、また、このＡｕ薄膜を真空槽中で１５０℃程度にて１時間程度熱処理すると表面が原子オーダーで平滑となり、人工格子の下地膜としての効果が高くなる。
　第１および第２の磁性薄膜Ｍ１、Ｍ２、は、磁性体から構成される。
　この場合、さらに第３ないし第４等の磁性薄膜が存在していもよい。
　本発明の第１の態様では、第１および第２の磁性薄膜の保磁力が異なる。
　磁性薄膜に用いる磁性体に特に制限はないが、例えば、強磁性体、反強磁性体、フェリ磁性体および常磁性体から選択でき、具体的には、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｃｅ等が好ましい。
　また、これらの元素を含む合金や化合物も好ましく用いることができる。合金や化合物としては、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｇｄ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ（センダスト等）、Ｆｅ−Ｙ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｃｒ−Ｓｂ、Ｃｏ基アモルファス合金、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃ、Ｍｎ−Ｓｂ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｃｏ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ、Ｎｉ−Ｆ等が好ましい。
　第１および第２の磁性薄膜の保磁力は、適用される素子における外部磁界強度や要求される磁気抵抗変化率等に応じて例えば０．００１０ｅ〜１０ｋＯｅ程度の範囲から目的に応じて適宜設定すればよく、特に制限はない。
　また、例えば、磁性薄膜の保磁力が２種類である場合、両磁性薄膜の保磁力の比は１．２〜５０程度であることが好ましい。
　保磁力の比を小さく設定すれば、外部磁界変化に対する抵抗変化を急峻にでき、比を大きく設定すれば、測定可能な磁界強度範囲を広くできる。
　なお、磁性多層膜中に存在する磁性薄膜の磁気特性は直接測定することができないため、通常、下記のようにして測定する。
　測定すべき磁性薄膜を、磁性薄膜の合計厚さが２００〜４００Å程度になるまで非磁性薄膜と交互に蒸着して測定用サンプルを作製し、これについて磁気特性を測定する。この際、磁性薄膜の厚さ、非磁性薄膜の厚さおよび非磁性薄膜の組成は、磁性多層膜中におけるものと同じとする。
　本発明では、上記の磁性体の２種、あるいは３種以上の磁性体を用いたり、そのうちの１種を選択して膜厚を変えることにより保磁力の異なる磁性薄膜を形成することもできる。
　磁性薄膜の厚さは２００Å以下、好ましくは１００Å以下とする。厚さが前記範囲を超えても本発明の効果に向上はみられず、また、均一な厚さで良質な磁性薄膜を形成するためには後述するような方法により比較的遅い速度で成膜するので、生産性が低くなる。
　なお、磁性薄膜の厚さの下限は特にないが、厚さを４Å以上とすれば、膜厚を均一に保つことが容易となり、膜質も良好となる。また、磁化量が小さくなりすぎることもなくなる。
　各磁性薄膜の組成を同一とする場合、最も厚い磁性薄膜の厚さを最も薄い磁性薄膜の厚さで除した値を１．２以上、特に１．５〜２０とすることが好ましい。
　膜厚の比をこのような範囲とすることにより、実用的な磁気抵抗効果が得られる。
　なお、組成が同一の場合、通常、膜厚が薄いほど保磁力は高くなるが、厚さの変化と保磁力の変化との関係は組成によっても異なる。
　保磁力以外の磁気特性に特に制限はないが、低保磁力の磁性薄膜の角形比は０．９〜１．０であることが好ましい。
　この理由は下記のとおりである。
　本発明の磁性多層膜では、前述したように低保磁力の磁性薄膜中のスピンを高保磁力の磁性薄膜中のスピンと反平行な状態にし、伝導電子をスピン散乱させることにより電気抵抗を増加させている。
　電気抵抗は、両磁性薄膜において互いに反平行状態にあるスピンの割合が高いほど大きくなる。
　第２図において、低保磁力の磁性薄膜Ｍ１中のスピンは外部磁界強度Ｈｃ１で半数が反転しており、さらに外部磁界強度を増加させると反転するスピンの割合が増加し、Ｍ１においてスピンの反転が完了したとき、高保磁力の磁性薄膜Ｍ２中のスピンと反平行な状態であるものの割合が最も高くなる。
　そして、Ｍ１の角形比が高いほど全スピンの反転が速やかに完了する。すなわち、Ｈｃ１に極めて近い磁界強度でＭ１中のスピンの反転が完了することになる。
　一方、高保磁力の磁性薄膜Ｍ２では、Ｈｃ２においてスピンの半数が反転しているが、Ｈｃ２以下でもスピンの反転は生じており、Ｈｃ１→Ｈｃ２にかけて反転したスピンの割合は増加する。すなわち、Ｍ２中では、Ｈｃ１→Ｈｃ２にかけて、Ｍ１中の反転したスピンと平行なスピンの割合が増加してしまう。
　このため、Ｍ１のスピン反転が迅速であるほどＭ１とＭ２とで反平行なスピンの割合が高くなり、高い抵抗値が得られる。また、Ｍ２の角形比が高ければ、Ｈｃ１付近でＭ２のスピンは殆ど反転していないことになるため、さらに高い抵抗値が得られる。
　従って、Ｍ１の角形比が０．９〜１．０であれば、第３図に示されるように外部磁界Ｈの強度がＨｃ１に極めて近いときに抵抗Ｒが最大となり、しかもその値が大きくなるるため、動作磁界強度が小さく、しかも抵抗変化率が大きくなる。また、外部磁界強度の変化に対してスピンの反転が急激に生じるため、外部磁界強度の変化に対する抵抗の変化率が高くなる。
　また、Ｍ２の角形比を０．８以上、特に０．９〜１．０とすれば、さらに抵抗変化率を向上させることができる。
　なお、以上の説明は外部磁界強度がＨｃ１→Ｈｃ２と変化するときのものであるが、−Ｈｃｌ→−Ｈｃ２と変化する場合についても同様である。
　非磁性薄膜は、その両側に存在する磁性薄膜同士の相互作用を緩和ないし調整するために設けられる。
　非磁性薄膜は非磁性体から構成される。
　用いる非磁性体に特に制限はなく、各種金属ないし半金属非磁性体や非金属非磁性体から適宜選定すればよい。
　金属非磁性体としては、Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｈｆ、Ｓｂ、Ｚｒ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔやこれらの合金等が好ましく、半金属非磁性体としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｂ等が好ましく、非金属非磁性体としては、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＴｉＮ等の金属ないし半金属の化合物が好ましい。
　また、用いる非磁性体の電気抵抗率ρは、４．０μΩ・ｃｍ以上、特に１２．０μΩ・ｃｍ以上であることが好ましい。この場合の電気抵抗率は、バルク状態におけるものであり、また、２０℃にて測定されたものである。
　このような電気抵抗率を有する非磁性体から非磁性薄膜を構成すれば、磁性薄膜中を通る電子の割合が増加し、その結果、散乱される電子の割合が増加して大きな抵抗変化率が得られる。
　非磁性薄膜の厚さは、
８０Å以下
　また、非磁性薄膜の厚さは、４Å以上とすることが好ましく、より好ましくは８Å以上、さらに好ましくは１２Å以上とする。厚さが前記範囲未満であると隣り合う磁性薄膜間の交換相互作用が強くなり、両磁性薄膜の磁化方向が相異なる状態が生じにくくなる。すなわち、第２図において、Ｈｃ１とＨｃ２とが分離しなくなる。
　なお、磁性多層膜中において、非磁性薄膜の厚さは全て同じである必要はない。非磁性薄膜の厚さを２種以上とすることにより、さらに種々の設計が可能となる。
　磁性薄膜や非磁性薄膜の厚さは透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡、オージェ電子分光分析等により測定することができ、また、その結晶構造等はＸ線回折や高速反射電子線回折等により確認することができる。
　本発明の磁性多層膜において、磁性薄膜の数ｎに特に制限はなく、目的とする磁気抵抗変化率等に応じて適宜選定すればよいが、十分な磁気抵抗変化率を得るためには、ｎを
６以上とする
　なお、最上層の磁性薄膜の表面には、窒化けい素や酸化けい素等の酸化防止膜が設けられてもよく、電極引き出しのための金属導電層が設けられてもよい。
　また、第２図では最上層および最下層は磁性薄膜となっているが、最上層や最下層を非磁性薄膜としてもよい。
　本発明の第２の態様では、第１および第２の磁性薄膜の磁化容易軸の方位が互いに異なる。
　磁化容易軸の方位の相異なる磁性薄膜を積層するためには、後述するような蒸着法による磁性薄膜形成を、磁界中で行なえばよい。
　本発明では、隣り合う磁性薄膜の磁化容易軸の方位のなす角度が２０度以上、特に３０度以上であることが好ましい。この角度が２０度未満であると、磁気抵抗変化率が低くなる。
　この場合、磁性薄膜の磁化容易軸の方位とは、外部磁界が存在しないときの磁性薄膜のスピンの向きである。
　また、両磁性薄膜の磁化容易軸の方位のなす角度の上限は１８０度であり、この角度において両磁性薄膜のスピンは反平行となり、抵抗は最大となる。
　ただし、外部磁界の強度が一方の磁性薄膜の保磁力を超えると、外部磁界の印加方向によっては一方の磁性薄膜だけスピンの向きが反転することがある。一方の磁性薄膜のスピンの向きが反転すると、それぞれの磁性薄膜のスピンが互いになす角度は、当初の角度の補角となってしまう。
　従って、安定した磁気抵抗効果を得るためには、外部磁界の強度およびその印加方向と、各磁性薄膜の保磁力およびその磁化容易軸の方位との関係を考慮して設計を行なうことが好ましい。
　なお、磁性薄膜の磁化容易軸の方位は、磁性薄膜の面内方向であってもよく厚さ方向であってもよい。
　本発明において、各磁性薄膜の磁気異方性エネルギーの程度に特に制限はない。
　すなわち、異方性エネルギーが低ければ、低磁界強度でスピンの向きが変化し始め、しかも磁界強度変化に対するスピン変化が大きくなるので、動作磁界強度が低く、しかも鋭敏な磁気抵抗効果が得られる。
　また、逆に異方性エネルギーが高ければ、動作磁界強度を高くすることができ、また、動作範囲を広くすることができる。
　なお、磁気異方性エネルギーは、通常、１０〜１０８ｅｒｇ／ｃｍ３程度とすればよい。
　磁性多層膜中に磁化容易軸の方位の相異なる磁性薄膜のペアが複数存在する場合、各ペアにおける磁化容易軸の方位のなす角度や異方性エネルギー等は同一であっても異なっていてもよく、目的とする磁気抵抗変化率や動作磁界強度の範囲等に応じて様々な設計が可能である。
　なお、磁化容易軸の方位および磁化容易軸エネルギーは、トルクメータにより測定することができる。測定は、円板状の基体上に磁性多層膜形成時と同条件で磁性薄膜を形成した測定用サンプルに対し行なえばよい。このときの磁性薄膜の厚さは２０Å以上であれば十分である。
　本発明の磁性多層膜の製造方法に特に制限はなく、蒸着法やスパッタ法等の各種気相成膜法から選択することができるが、前記した程度の厚さの薄膜が均一な厚さで得られ、しかも良質な膜が得られることから、分子線エピタクシー（ＭＢＥ）法を用いることが好ましい。
　ＭＢＥ法は、超高真空蒸着法の１種であり、超高真空中で蒸着源から蒸発した分子を基体表面に付着させて薄膜を成長させる方法である。
　具体的には、シャッタの開閉により蒸着源を選択し、膜厚計で測定しながら磁性薄膜と非磁性薄膜とを交互に蒸着する。
　本発明の磁性多層膜製造には通常のＭＢＥ法を用いればよく、成膜条件に特に制限はないが、通常、１０−１１〜１０−９Ｔｏｒｒ程度の到達圧力とし、蒸着中の圧力１０−１０〜１０−８Ｔｏｒｒ程度にて、成膜速度０．２〜１．ＯÅ／ｓｅｃ程度で成膜することが好ましい。
　また、薄膜の結晶構造を整えるために、必要に応じ、成膜時に基体を加熱してもよい。加熱温度は、各薄膜間での拡散を防ぐため８００℃以下とすることが好ましい。
　なお、磁性薄膜を磁界中で成膜し、磁気異方性を付与してもよい。
　本発明の磁性多層膜は、ＭＲセンサやＭＲヘッドなどの各種ＭＲ素子に好ましく適用され、使用する際には、必要に応じてバイアス磁界が印加される。
　＜実施例＞
　以下、具体的実施例を挙げ、本発明をさらに詳細に説明する。
　［実施例１］
　マグネシア単結晶基体上に磁性薄膜と非磁性薄膜とを交互に蒸着し、磁性多層膜サンプルを作製した。
　磁性薄膜と非磁性薄膜とからなる多層膜の構成を、下記表２、表３に示す。
　なお、表２において、例えば
　　［Ｆｅ（３０）−Ｚｎ（２０）−Ｃｏ（３０）−Ｚｎ（２０）］×１０
と表示されている場合、１０層の３０Å厚のＦｅ薄膜と１０層の３０Å厚のＣｏ薄膜とを、２０ÅのＺｎ薄膜を介在させながら、ランダムな順序で蒸着したことを意味する。各薄膜の厚さは、透過型電子顕微鏡により測定した。
　蒸着は、到達圧力１０−９〜１０−１０Ｔｏｒｒの真空槽内において、ＭＢＥ法により行なった。
　成膜速度は約０．５Å／ｓｅｃとし、基体を３０ｒｐｍで回転させながら蒸着を行なった。
　蒸着の際の基体温度は２００℃とし、約５００Ｏｅの磁界を基体の面内方向に印加して磁性薄膜に磁化容易軸を付与した。
　各磁性薄膜の磁気特性を、表２、表３に併記する。
　なお、各サンプル中における磁性薄膜の磁気特性は直接測定することができないため、下記のようにして測定した。
　まず、測定すべき磁性薄膜とそのサンプルに用いた非磁性薄膜とを、磁性薄膜の合計厚さが４００Åになるまで交互に蒸着して測定用サンプルを作製し、これについて磁気特性を測定した。なお、磁性薄膜および非磁性薄膜の厚さは、そのサンプル中における厚さと同じとした。
　保磁力および角形比は、Ｂ−Ｈループトレーサーと振動型磁力計により測定した。
　表２および表３に示されるサンプルを０．３ｍｍ×１．０ｍｍの短冊状とし、外部磁界を最大−７〜＋７Ｏｅまで変化させたときの抵抗を４端子法により測定し、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。
　抵抗変化率ΔＲ／Ｒは、最大抵抗値をＲｍａｘ、最小抵抗値をＲｍｉｎとし、
として計算した。
　この結果、各サンプルは、いずれも数％以上のΔＲ／Ｒを示した。
　［実施例２］
　実施例１と同様にして、マグネシア単結晶基体上に磁性薄膜と非磁性薄膜とを蒸着し、磁性多層膜サンプルを作製した。
　磁性薄膜の蒸着に際しては、１００〜９００Ｏｅの磁界を基体の面内方向に印加して磁性薄膜に磁気異方性を付与した。磁界印加方向は２方向とし、基体側から奇数番目の磁性薄膜形成の際は全て同じ方向に磁界を印加し、また、偶数番目の磁性薄膜形成の際の磁界印加方向も統一した。なお、印加磁界強度は、両方向で同一とした。
　奇数番目の磁性薄膜の磁化容易軸の方位と偶数番目の磁性薄膜の磁化容易軸の方位とのなす角度を、表４に示す。
　また、これらの磁性薄膜の磁気異方性エネルギーを表４に示す。
　なお、各磁性薄膜の磁化容易軸の方位が磁界印加方向に一致していることは、トルクメータにより確認した。また、磁化容易軸エネルギーも、トルクメータにより測定した。これらの測定は、円板状の基体上に磁性薄膜を厚さ２００Åに形成した測定用サンプルについて行なった。
　また、各サンプルに用いた磁性薄膜の保磁力を表４に示す。なお、各サンプル中における磁性薄膜の保磁力は直接測定することができないため、下記のようにして測定した。
　測定すべき磁性薄膜とそのサンプルに用いた非磁性薄膜とを、磁性薄膜の合計厚さが４００Åになるまで交互に蒸着して測定用サンプルを作製し、これについて保磁力を測定した。なお、磁性薄膜および非磁性薄膜の厚さは、そのサンプル中における厚さと同じとした。
　保磁力は、Ｂ−Ｈループトレーサーと振動型磁力計により測定した。測定の際の磁界印加方向は、磁化容易軸方向とした。
　これら各サンプルも、数％以上のΔＲ／Ｒを示した。
　＜発明の効果＞
　本発明の磁性多層膜は、磁気抵抗変化率が大きく、しかも動作磁界強度を小さく設定できるため、ＭＲ素子に好適である。
　また、動作磁界強度を比較的自由に設定できるなど、設計の自由度が高いため、ＭＲセンサやＭＲヘッドなど種々の用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
　第１図は、本発明の磁性多層膜の断面図である。
　第２図は、本発明の作用を説明するためのＢ−Ｈカーブの模式図である。
　第３図は、本発明の磁性多層膜における外部磁界Ｈと抵抗Ｒの変化との関係を模式的に示すグラフである。
　第４ａ図、第４ｂ図および第４ｃ図は、それぞれ本発明の作用を説明する模式図である。
　符号の説明
　１…磁性多層膜
　２…基体
　Ｍ１…第１の磁性薄膜
　Ｍ２…第２の磁性薄膜
　Ｎ…非磁性薄膜
出願人　　ティーディーケイ株式会社
代理人弁理士　　石井　陽一