(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の磁気抵抗素子と、前記１つ以上の磁気抵抗素子にバイアス磁場を印加する２つの薄膜磁石とを備え、
前記２つの薄膜磁石の各々は、交互に積層される複数の第１の磁性膜と複数の第１の非磁性膜とを含み、
前記複数の第１の磁性膜の各々は、多結晶であり、１２．６°以上の結晶配向分散を有し、かつ、ＣｏＰｔからなる、磁気センサ。
【請求項２】
１つ以上の磁気抵抗素子と、前記１つ以上の磁気抵抗素子にバイアス磁場を印加する２つの薄膜磁石とを備え、
前記２つの薄膜磁石の各々は、交互に積層される複数の第１の磁性膜と複数の第１の非磁性膜とを含み、
前記複数の第１の磁性膜の各々は、多結晶であり、
前記２つの薄膜磁石の各々は、前記２つの薄膜磁石の各々の飽和残留レートの０．９倍以上の残留レートを有する、磁気センサ。
【請求項３】
前記２つの薄膜磁石の各々は、前記複数の第１の磁性膜と前記複数の第１の非磁性膜とが積層される方向に直交する磁化方向を有する、請求項１または請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記複数の第１の非磁性膜は、クロムまたはルテニウムからなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記１つ以上の磁気抵抗素子は、複数の磁気抵抗素子であり、
前記２つの薄膜磁石は、一対の薄膜磁石であり、
前記複数の磁気抵抗素子は、前記一対の薄膜磁石の間に配置される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記１つ以上の磁気抵抗素子は、ミアンダ形状を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項７】
絶縁膜をさらに備え、
前記絶縁膜は、前記２つの薄膜磁石を覆うように前記２つの薄膜磁石上に設けられ、
前記１つ以上の磁気抵抗素子は、前記絶縁膜上に設けられる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項８】
絶縁膜をさらに備え、
前記絶縁膜は、前記１つ以上の磁気抵抗素子を覆うように前記１つ以上の磁気抵抗素子上に設けられ、
前記２つの薄膜磁石は、前記絶縁膜上に設けられる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記１つ以上の磁気抵抗素子と前記２つの薄膜磁石とが配置される基板をさらに備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項１０】
前記１つ以上の磁気抵抗素子を制御する回路部をさらに備え、
前記回路部は、前記基板上に配置される、請求項９に記載の磁気センサ。
【請求項１１】
前記１つ以上の磁気抵抗素子の各々は、交互に積層される複数の第２の磁性膜と複数の第２の非磁性膜とを含み、
前記磁気センサの仕様磁場の範囲内において前記１つ以上の磁気抵抗素子の磁気抵抗を単調に変化させる前記バイアス磁場が、前記１つ以上の磁気抵抗素子に印加される、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の磁気センサ。
【請求項１２】
外周に交互に配置されるＮ極領域及びＳ極領域を含む着磁ロータと、
前記着磁ロータの前記外周に対向するように配置される、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の前記磁気センサとを備える、磁界検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサ及び磁界検出装置並びにそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗素子と、磁気抵抗素子にバイアス磁場を印加する薄膜磁石とを備える磁気センサが知られている（特許文献１、非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４４６１０９８号明細書
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Wanjun  Ku、外３名、「Integrated  giant  magnetoresistance  bridge  sensors  with  transverse  permanent  magnet  biasing」、Journal  of  Applied  Physics、2000年5月1日、第87巻、第9号、p.5353-5355
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１及び非特許文献１に開示された磁気センサでは、被測定磁場の大きさが変化すると、薄膜磁石から磁気抵抗素子に印加されるバイアス磁場も変化することがある。特許文献１及び非特許文献１に開示された磁気センサは、低い磁界検出精度を有している。
【０００６】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、向上された磁界検出精度を有する磁気センサ及び磁界検出装置並びにそれらの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の磁気センサは、１つ以上の磁気抵抗素子と、１つ以上の磁気抵抗素子にバイアス磁場を印加する１つ以上の薄膜磁石とを備える。１つ以上の薄膜磁石の各々は、交互に積層される複数の第１の磁性膜と複数の第１の非磁性膜とを含む。複数の第１の磁性膜の各々は、多結晶であり、１２．６°以上の結晶配向分散を有し、かつ、ＣｏＰｔからなる。
【０００８】
本発明の磁気センサは、１つ以上の磁気抵抗素子と、１つ以上の磁気抵抗素子にバイアス磁場を印加する１つ以上の薄膜磁石とを備える。１つ以上の薄膜磁石の各々は、交互に積層される複数の第１の磁性膜と複数の第１の非磁性膜とを含む。複数の第１の磁性膜の各々は、多結晶であり、１つ以上の薄膜磁石の各々の飽和残留レートの０．９倍以上の残留レートを有する。
【０００９】
本発明の磁界検出装置は、外周に交互に配置されるＮ極領域及びＳ極領域を有する着磁ロータと、着磁ロータの外周に対向するように配置される上記磁気センサとを備える。
【００１０】
本発明の磁気センサの製造方法は、磁気抵抗素子を形成することと、磁気抵抗素子にバイアス磁場を印加する薄膜磁石を形成することとを備える。薄膜磁石を形成することは、複数の第１の磁性膜と、複数の第１の非磁性膜とを、交互に堆積することを含む。複数の第１の磁性膜を堆積することは、複数の第１の磁性膜の各々が、多結晶であり、かつ、１２．６°以上の結晶配向分散を有するように、複数の第１の磁性膜を堆積することを含む。
【００１１】
本発明の磁気センサの製造方法は、磁気抵抗素子を形成することと、磁気抵抗素子にバイアス磁場を印加する薄膜磁石を形成することとを備える。薄膜磁石を形成することは、複数の第１の磁性膜と、複数の第１の非磁性膜とを、交互に堆積することを含む。複数の第１の磁性膜を堆積することは、複数の第１の磁性膜の各々が、多結晶であり、かつ、複数の第１の磁性膜の各々の飽和残留レートの０．９倍以上の残留レートを有するように、複数の第１の磁性膜を堆積することを含む。
【００１２】
本発明の磁界検出装置の製造方法は、上記製造方法によって磁気センサを製造することと、外周に交互に配置されるＮ極領域及びＳ極領域を有する着磁ロータの外周に対向するように、磁気センサを配置することとを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の磁気センサでは、１つ以上の薄膜磁石の各々に含まれる複数の第１の磁性膜の各々は、多結晶であり、１２．６°以上の結晶配向分散を有し、かつ、ＣｏＰｔからなる。そのため、ＣｏＰｔからなる複数の第１の磁性膜を含む薄膜磁石は、大きな残留レートを有する。被測定磁場の大きさが変化したときに１つ以上の薄膜磁石から１つ以上の磁気抵抗素子に印加されるバイアス磁場が変化することが抑制され得る。本発明の磁気センサは、向上された磁界検出精度を有する。
【００１４】
本発明の磁気センサでは、１つ以上の薄膜磁石の各々に含まれる複数の第１の磁性膜の各々は、多結晶であり、１つ以上の薄膜磁石の各々の飽和残留レートの０．９倍以上の残留レートを有する。そのため、被測定磁場の大きさが変化したときに１つ以上の薄膜磁石から１つ以上の磁気抵抗素子に印加されるバイアス磁場が変化することが抑制され得る。本発明の磁気センサは、向上された磁界検出精度を有する。
【００１５】
本発明の磁界検出装置は、向上された磁界検出精度を有する以上の磁気センサを備える。そのため、本発明の磁界検出装置は、向上された磁界検出精度を有する。
【００１６】
本発明の磁気センサの製造方法では、薄膜磁石を形成することは、複数の第１の磁性膜と、複数の第１の非磁性膜とを、交互に堆積することを含む。複数の第１の磁性膜を堆積することは、複数の第１の磁性膜の各々が、多結晶であり、かつ、１２．６°以上の結晶配向分散を有するように、複数の第１の磁性膜を堆積することを含む。そのため、ＣｏＰｔからなる複数の第１の磁性膜を含む薄膜磁石は、大きな残留レートを有する。被測定磁場の大きさが変化したときに１つ以上の薄膜磁石から１つ以上の磁気抵抗素子に印加されるバイアス磁場が変化することが抑制され得る。本発明の磁気センサの製造方法によれば、向上された磁界検出精度を有する磁気センサが製造され得る。
【００１７】
本発明の磁気センサの製造方法では、薄膜磁石を形成することは、複数の第１の磁性膜と、複数の第１の非磁性膜とを、交互に堆積することを含む。複数の第１の磁性膜を堆積することは、複数の第１の磁性膜の各々が、多結晶であり、かつ、複数の第１の磁性膜の各々の飽和残留レートの０．９倍以上の残留レートを有するように、複数の第１の磁性膜を堆積することを含む。そのため、被測定磁場の大きさが変化したときに１つ以上の薄膜磁石から１つ以上の磁気抵抗素子に印加されるバイアス磁場が変化することが抑制され得る。本発明の磁気センサの製造方法によれば、向上された磁界検出精度を有する磁気センサが製造され得る。
【００１８】
本発明の磁界検出装置の製造方法は、以上の製造方法によって磁気センサを製造することを備える。本発明の磁界検出装置の製造方法によれば、向上された磁界検出精度を有する磁界検出装置が製造され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る磁界検出装置の概略平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る磁気センサの概略平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に磁気センサの、図２に示す断面線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける概略部分拡大断面図である。
【図４】バイアス磁場無しの磁気センサに印加される磁場とＭＲ比との関係を表すグラフを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る磁気センサに印加される磁場とＭＲ比との関係を表すグラフを示す図である。
【図６】磁性体の磁気ヒステリシス曲線を示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る磁気センサの薄膜磁石に用いられる単層の第１の磁性膜の厚さと、単層の第１の磁性膜の飽和磁束密度及び残留磁束密度との関係を表すグラフを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る磁気センサの薄膜磁石に用いられる単層の第１の磁性膜の厚さと単層の第１の磁性膜の残留レートとの関係を表すグラフを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る磁気センサの薄膜磁石に用いられる単層の第１の磁性膜の厚さと単層の第１の磁性膜の保磁力との関係を表すグラフを示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る磁気センサの薄膜磁石に用いられる単層の第１の磁性膜の保磁力と残留レートとの関係を表すグラフを示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る磁気センサの薄膜磁石に含まれる第１の磁性膜の層数と第１の磁性膜の飽和磁束密度と第１の磁性膜の残留磁束密度との関係を表すグラフを示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る磁気センサの薄膜磁石に含まれる第１の磁性膜の層数と薄膜磁石の残留レートとの関係を表すグラフを示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る磁気センサの薄膜磁石に含まれる第１の磁性膜の層数と薄膜磁石の保磁力との関係を表すグラフを示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る磁気センサの薄膜磁石に含まれる第１の磁性膜の総厚さが一定の場合における、第１の磁性膜一層当たりの厚さと、薄膜磁石の製造時間との関係を表すグラフを示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態１に係る磁気センサの薄膜磁石に含まれる第１の磁性膜の総厚さが一定の場合における、薄膜磁石の保磁力と薄膜磁石の残留レートと薄膜磁石の製造時間との関係を表すグラフを示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態１に係る磁気センサの薄膜磁石の残留レートと薄膜磁石に含まれる第１の磁性膜の結晶配向分散との関係を表すグラフを示す図である。
【図１７】Ｘ線回折測定装置を用いた、本発明の実施の形態１に係る磁気センサの薄膜磁石に含まれる第１の磁性膜の結晶配向分散の測定を示す概略図である。
【図１８】図１７に示す断面線ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩにおける概略部分拡大断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態１に磁気センサの薄膜磁石に含まれる第１の磁性膜のＸ線ロッキングカーブを示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態１に磁界検出装置の製造方法のフローチャートを示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態１に磁気センサの製造方法のフローチャートを示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態１に磁気センサの製造方法における、複数の第１の磁性膜の各々の厚さを決定する工程のフローチャートを示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態２に係る磁気センサの概略部分拡大平面図である。
【図２４】本発明の実施の形態３に係る磁気センサの概略部分拡大平面図である。
【図２５】本発明の実施の形態４に係る磁気センサの概略部分拡大断面図である。
【図２６】本発明の実施の形態５に係る磁気センサの概略部分拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、同一の構成には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１を参照して、本実施の形態に係る磁界検出装置１の一例を説明する。本実施の形態の磁界検出装置１は、着磁ロータ２と、磁気センサ３とを備える。
【００２２】
着磁ロータ２は、外周に交互に配置されるＮ極領域２ｎ及びＳ極領域２ｓを含む。着磁ロータ２は、回転軸２ｒを中心に回転する。着磁ロータ２は、例えば、エンジンのクランクシャフトまたは車輪軸と一体となって回転するように構成されてもよい。磁気センサ３は、着磁ロータ２の外周に対向するように、着磁ロータ２から間隔をあけて配置される。
【００２３】
図２及び図３を参照して、磁気センサ３は、１つ以上の磁気抵抗素子６と、１つ以上の薄膜磁石７とを備える。特定的には、磁気センサ３は、１つ以上の磁気センサ部５を含む。１つ以上の磁気センサ部５の各々は、１つ以上の磁気抵抗素子６と、１つ以上の薄膜磁石７とを含む。さらに特定的には、磁気センサ３は、１つの磁気センサ部５を含んでもよい。１つの磁気センサ部５は、１つの磁気抵抗素子６と、一対の薄膜磁石７とを含んでもよい。１つの磁気抵抗素子６は、一対の薄膜磁石７の間に配置されてもよい。
【００２４】
図３を参照して、１つ以上の磁気抵抗素子６の各々は、交互に積層される複数の第２の磁性膜１５と複数の第２の非磁性膜１６とを含む。第２の磁性膜１５は、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅまたはこれらの積層体から構成されてもよい。第２の非磁性膜１６は、例えば、銅で構成されてもよい。１つ以上の磁気抵抗素子６の各々は、巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ）であってもよい。
【００２５】
図４に、バイアス磁場無しの磁気抵抗素子６のＭＲ曲線を示す。ＭＲ曲線は、磁気抵抗素子６に印加される磁場と磁気抵抗素子６の磁気抵抗比（ＭＲ比）との関係を表す。バイアス磁場が磁気抵抗素子６に印加されないとき、磁気抵抗素子６の磁気抵抗比（ＭＲ比）は、磁気抵抗素子６に印加される磁場がゼロのときに最も大きくなり、磁場の大きさの絶対値が増加するにつれて減少する。ＭＲ曲線は、磁気抵抗素子６に印加される磁場がゼロである線を中心に、プラス磁場（例えばＳ極側磁場）側とマイナス磁場（例えばＮ極側磁場）側とで対称である。そのため、バイアス磁場が印加されない磁気抵抗素子６は、着磁ロータ２のＮ極領域２ｎとＳ極領域２ｓとを区別して検出することができない。
【００２６】
図２及び図３を参照して、１つ以上の薄膜磁石７は、１つ以上の磁気抵抗素子６にバイアス磁場を印加する。１つ以上の磁気抵抗素子６は、１つ以上の薄膜磁石７の間に配置されてもよい。図５を参照して、バイアス磁場は、ＭＲ曲線を、プラス磁場（例えばＳ極側磁場）側またはマイナス磁場（例えばＮ極側磁場）側にシフトさせる。バイアス磁場は、磁気センサ３の仕様磁場の範囲内（−Ｈsp≦Ｈ≦Ｈsp）において、１つ以上の磁気抵抗素子６の各々の磁気抵抗を単調に変化させる。そのため、バイアス磁場が印加される本実施の形態の磁気抵抗素子６は、着磁ロータ２のＮ極領域２ｎとＳ極領域２ｓとを区別して検出することができる。
【００２７】
図３を参照して、１つ以上の薄膜磁石７の各々は、交互に積層される複数の第１の磁性膜１１と複数の第１の非磁性膜１２とを含む。複数の第１の磁性膜１１は、磁気センサ３の仕様磁場の範囲内（−Ｈsp≦Ｈ≦Ｈsp）において１つ以上の磁気抵抗素子６の磁気抵抗を単調に変化させる（図５を参照）最小の層数を有してもよい。複数の第１の磁性膜１１の各々は、例えば、ＣｏＰｔからなってもよい。複数の第１の磁性膜１１の各々は、１００ｎｍ以下、好ましくは８０ｎｍ以下、さらに好ましくは６０ｎｍ以下の厚さを有してもよい。複数の第１の非磁性膜１２は、例えば、クロム（Ｃｒ）またはルテニウム（Ｒｕ）からなってもよい。複数の第１の非磁性膜１２の各々は、１００ｎｍ以下、好ましくは８０ｎｍ以下、さらに好ましくは６０ｎｍ以下の厚さを有してもよい。薄膜磁石７はバルク状の磁石よりも小さなサイズを有するため、本実施の形態の磁気センサ３は小型化され得る。
【００２８】
１つ以上の薄膜磁石７の各々は、複数の第１の磁性膜１１と複数の第１の非磁性膜１２とが積層される方向に直交する磁化方向を有してもよい。本明細書において、１つ以上の薄膜磁石７の磁化方向が、複数の第１の磁性膜１１と複数の第１の非磁性膜１２とが積層される方向に直交することは、１つ以上の薄膜磁石７の磁化方向と複数の第１の磁性膜１１と複数の第１の非磁性膜１２とが積層される方向とのなす角度が８５°以上９５°以下であることを意味する。言い換えると、１つ以上の薄膜磁石７の各々の磁化の方向は、１つ以上の薄膜磁石７の各々の面内方向であってもよい。
【００２９】
図２を参照して、磁気センサ３は、基板４をさらに備えてもよい。基板４は、例えば、シリコンウエハまたはアルミナ基板であってもよい。１つ以上の磁気抵抗素子６と１つ以上の薄膜磁石７とは、基板４上に配置される。
【００３０】
図２を参照して、磁気センサ３は、磁気抵抗素子６を制御する回路部８をさらに備えてもよい。回路部８は、磁気抵抗素子６における磁気抵抗比（ＭＲ比）の変化を算出する第１の回路を有してもよい。回路部８は、例えば、磁気抵抗素子６に印加する電流を制御する第２の回路を有してもよい。回路部８は、基板４上に配置されてもよい。
【００３１】
図２を参照して、磁気センサ３は、１つ以上のパッド９をさらに備えてもよい。１つ以上のパッド９のそれぞれにワイヤ（図示せず）が設けられる。このワイヤを介して、磁気センサ３の外部の装置（図示せず）と磁気センサ３との間で、電気信号が送信及び受信され得る。
【００３２】
図３を参照して、磁気センサ３は、第１の絶縁膜１０と第２の絶縁膜１３と第３の絶縁膜１９とをさらに備えてもよい。第１の絶縁膜１０は、基板４（図２を参照）上に配置される。１つ以上の薄膜磁石７は、第１の絶縁膜１０上に配置されてもよい。第１の絶縁膜１０は、１つ以上の薄膜磁石７を第１の絶縁膜１０の下方の基板４から電気的に絶縁する。第１の絶縁膜１０は、例えば、二酸化シリコンからなってもよい。
【００３３】
第２の絶縁膜１３は、１つ以上の薄膜磁石７及び第１の絶縁膜１０を覆うように、１つ以上の薄膜磁石７及び及び第１の絶縁膜１０上に設けられてもよい。特定的には、第２の絶縁膜１３は、１つ以上の薄膜磁石７の上面及び側面を覆ってもよい。１つ以上の磁気抵抗素子６は、第２の絶縁膜１３上に設けられてもよい。第２の絶縁膜１３は、１つ以上の磁気抵抗素子６を、１つ以上の薄膜磁石７から電気的に絶縁する。第２の絶縁膜１３は、酸化膜または窒化膜であってもよい。第２の絶縁膜１３は、例えば、１００ｎｍ以上１μｍ以下の厚さを有してもよい。
【００３４】
第３の絶縁膜１９は、１つ以上の磁気抵抗素子６及び第２の絶縁膜１３を覆うように、１つ以上の磁気抵抗素子６及び第２の絶縁膜１３上に設けられてもよい。特定的には、第３の絶縁膜１９は、１つ以上の磁気抵抗素子６の上面及び側面を覆ってもよい。第３の絶縁膜１９は、第２の絶縁膜１３とともに、１つ以上の薄膜磁石７を覆ってもよい。第３の絶縁膜１９は、酸化膜または窒化膜であってもよい。第３の絶縁膜１９は、例えば、１００ｎｍ以上１μｍ以下の厚さを有してもよい。
【００３５】
図６に、磁性体の磁気ヒステリシス曲線を示す。Ｂsは飽和磁束密度を、Ｂrは残留磁束密度を、Ｈcは保磁力をそれぞれ表す。飽和磁束密度Ｂsは、磁性体内のスピンの方向がすべて揃うのに十分に大きな外部磁場を磁性体に印加したときに、磁性体から磁性体の外部に放出される磁束密度である。残留磁束密度Ｂrは、ゼロの外部磁場の下で、磁性体から磁性体の外部に放出される磁束密度である。本明細書では、磁性体の飽和磁束密度Ｂsに対する磁性体の残留磁束密度Ｂrの比は、磁性体の残留レートＲとして定義される。磁性体の残留レートＲは、Ｂr／Ｂsによって与えられる。磁性体の残留レートＲは、強い外部磁場の下において磁性体から放出される磁束が、ゼロの外部磁場の下においても磁性体から放出され続ける磁束の割合を示す。保磁力Ｈcは、磁性体の磁化が反転する磁場である。大きな保磁力Ｈcを有する磁性体は、磁性体の磁化は反転しにくい。磁性体の保磁力Ｈcより大きな外部磁場が磁性体に印加されると、磁性体の磁化方向は、外部磁場と同じ方向となる。
【００３６】
図７に、薄膜磁石７に用いられる単層の第１の磁性膜１１の厚さと、単層の第１の磁性膜１１の飽和磁束密度Ｂ1s及び第１の残留磁束密度Ｂ1rとの関係を示す。単層の第１の磁性膜１１の厚さが増加するにつれて、単層の第１の磁性膜１１の飽和磁束密度Ｂ1sは次第に増加する。これは、単層の第１の磁性膜１１の厚さが増加すると、単層の第１の磁性膜１１の体積が増加するためである。単層の第１の磁性膜１１の厚さが小さいとき、単層の第１の磁性膜１１の厚さが増加するにつれて、単層の第１の磁性膜１１の第１の残留磁束密度Ｂ1rも次第に増加する。単層の第１の磁性膜１１の厚さがさらに増加すると、単層の第１の磁性膜１１の第１の残留磁束密度Ｂ1rは最大となった後、次第に減少する。
【００３７】
図８に、薄膜磁石７に用いられる単層の第１の磁性膜１１の厚さと単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1との関係を表すグラフを示す。単層の第１の磁性膜１１の厚さが減少するにつれて単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1が次第に増加する第１の領域と、単層の第１の磁性膜１１の厚さがさらに減少するにつれて単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1が飽和する第２の領域とを有する。単層の第１の磁性膜１１の飽和残留レートＲ0は、第２の領域における残留レートＲ1の複数の測定点を最小二乗法によって近似した直線と、単層の第１の磁性膜１１の厚さがゼロである直線との交点における残留レートＲ1として定義される。
【００３８】
図９に、単層の第１の磁性膜１１の厚さと単層の第１の磁性膜１１の保磁力Ｈ1cとの関係を示す。単層の第１の磁性膜１１の厚さが増加するにつれて、単層の第１の磁性膜１１の保磁力Ｈ1cは次第に減少する。単層の第１の磁性膜１１の表面部は、単層の第１の磁性膜１１の内部よりも多くの欠陥を含む。単層の第１の磁性膜１１の表面部は、単層の第１の磁性膜１１の内部よりも磁壁がピン止めされやすい。単層の第１の磁性膜１１の表面部は、単層の第１の磁性膜１１の内部よりも、磁化の回転が妨げられやすい。単層の第１の磁性膜１１の厚さが増加すると、単層の第１の磁性膜１１の内部の割合は増加し、単層の第１の磁性膜１１の表面部の割合は減少する。そのため、単層の第１の磁性膜１１の厚さが増加するにつれて、単層の第１の磁性膜１１の保磁力Ｈ1cは次第に減少する。言い換えると、単層の第１の磁性膜１１の厚さが減少するにつれて、単層の第１の磁性膜１１の保磁力Ｈ1cは次第に増加する。
【００３９】
図８及び図９に基づいて、図１０に、単層の第１の磁性膜１１の保磁力Ｈ1cと単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1との関係を示す。図１０を参照して、単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1は、単層の第１の磁性膜１１の保磁力Ｈ1cが増加するにつれて単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1が急激に増加する第１の領域と、単層の第１の磁性膜１１の保磁力Ｈ1cが増加するにつれて単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1が飽和する第２の領域とを有する。単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1における第２の領域は、単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1が、単層の第１の磁性膜１１の飽和残留レートＲ0（図８を参照）の９０％以上となる領域として定義される。単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1における第１の領域は、単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1における第２の領域に隣接して、単層の第１の磁性膜１１の保磁力Ｈ1cが増加するにつれて、単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1が急激に増加する領域として定義される。単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1における第１の領域では、単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1は単層の第１の磁性膜１１の保磁力Ｈ1cよりも急激に増加する（図８及び図９を参照）。これは、単層の第１の磁性膜１１の厚さが減少するにつれて、単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1は単層の第１の磁性膜１１の保磁力Ｈ1cよりも急激に増加するためである。
【００４０】
本明細書において、単層の第１の磁性膜１１の飽和残留レートＲ1sは、単層の第１の磁性膜１１の保磁力Ｈ1cが増加するにつれて単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1が急激に増加する第１の領域の複数の測定点を最小二乗法によって近似した第１の直線と、単層の第１の磁性膜１１の保磁力Ｈ1cが増加するにつれて単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1が飽和する第２の領域の複数の測定点を最小二乗法によって近似した第２の直線との交点における、単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1として定義される。Ｒ1lは、単層の第１の磁性膜１１の飽和残留レートＲ1sの０．９倍によって与えられる。
【００４１】
図１１に、薄膜磁石７に含まれる複数の第１の磁性膜１１一層当たりの厚さが一定である場合における、第１の磁性膜１１の層数と薄膜磁石７の飽和磁束密度Ｂms及び第２の残留磁束密度Ｂmrとの関係を示す。薄膜磁石７に含まれる第１の磁性膜１１の層数が増加するにつれて、薄膜磁石７の飽和磁束密度Ｂmsは単調に増加する。特定的には、薄膜磁石７に含まれる第１の磁性膜１１の層数が増加するにつれて、薄膜磁石７の飽和磁束密度Ｂmsは、実質的に線形的に増加する。
【００４２】
図１１を参照して、薄膜磁石７に含まれる第１の磁性膜１１の層数が増加するにつれて、薄膜磁石７の第２の残留磁束密度Ｂmrは単調に増加する。特定的には、薄膜磁石７に含まれる第１の磁性膜１１の層数が増加するにつれて、薄膜磁石７の第２の残留磁束密度Ｂmrは、実質的に線形的に増加する。薄膜磁石７の第２の残留磁束密度Ｂmrは、ゼロの外部磁場の下で、薄膜磁石７から薄膜磁石７の外部に放出される磁束密度である。そのため、薄膜磁石７の第２の残留磁束密度Ｂmrが増加するにつれて、薄膜磁石７が磁気抵抗素子６に印加するバイアス磁場は増加する。
【００４３】
図１２に、薄膜磁石７に含まれる複数の第１の磁性膜１１一層当たりの厚さが一定である場合における、第１の磁性膜１１の層数と薄膜磁石７の残留レートＲmとの関係を示す。薄膜磁石７に含まれる第１の磁性膜１１の層数が変化しても、薄膜磁石７の残留レートＲmは実質的に一定である。薄膜磁石７の残留レートＲmは、実質的に、単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1に等しい。
【００４４】
図１３に、薄膜磁石７に含まれる複数の第１の磁性膜１１一層当たりの厚さが一定である場合における、第１の磁性膜１１の層数と薄膜磁石７の保磁力Ｈmcとの関係を示す。薄膜磁石７に含まれる第１の磁性膜１１の層数が変化しても、薄膜磁石７の保磁力Ｈmcは実質的に一定である。薄膜磁石７の保磁力Ｈmcは、実質的に、単層の第１の磁性膜１１の保磁力Ｈ1cに等しい。
【００４５】
図１４に、複数の第１の磁性膜１１の総厚さが一定である場合における、複数の第１の磁性膜１１の一層あたりの厚さと、薄膜磁石７の製造時間Ｔmとの関係を示す。複数の第１の磁性膜１１の一層あたりの厚さが小さくなると、薄膜磁石７の製造時間Ｔmは急激に増加する。複数の第１の磁性膜１１の総厚さが一定である場合において、複数の第１の磁性膜１１の一層あたりの厚さが小さくなることは、薄膜磁石７に含まれる複数の第１の磁性膜１１の層数が増加することを意味する。薄膜磁石７に含まれる複数の第１の磁性膜１１の層数が増加すると、薄膜磁石７の製造時間Ｔmは急激に増加する。
【００４６】
薄膜磁石７は、複数の第１の磁性膜１１と複数の第１の非磁性膜１２とを交互に積層することによって形成される。複数の第１の磁性膜１１と複数の第１の非磁性膜１２とを交互に積層する時間は、複数の第１の磁性膜１１を堆積する時間と、複数の第１の非磁性膜１２を堆積する時間とに加えて、第１の磁性膜１１の堆積前における、第１の磁性膜１１を堆積するための第１の準備（例えば、真空引き）の時間と、第１の非磁性膜１２の堆積前における、第１の非磁性膜１２を堆積するための第２の準備（例えば、真空引き）の時間とが含まれる。第１の準備の時間は、複数の第１の磁性膜１１一層当たりの厚さにかかわらず、ある一定の時間が必要である。第２の準備の時間は、複数の第１の非磁性膜１２一層当たりの厚さにかかわらず、ある一定の時間が必要である。そのため、薄膜磁石７に含まれる複数の第１の磁性膜１１の層数が増加すると、薄膜磁石７の製造時間Ｔmは急激に増加する。言い換えると、複数の第１の磁性膜１１の一層あたりの厚さが小さくなると、薄膜磁石７の製造時間Ｔmは急激に増加する。
【００４７】
図８から図１０、図１２及び図１３に基づいて、図１５に、複数の第１の磁性膜１１の総厚さが一定の場合における、薄膜磁石７の保磁力Ｈmcと薄膜磁石７の残留レートＲmとの関係を示す。図１５を参照して、薄膜磁石７の残留レートＲmは、薄膜磁石７の保磁力Ｈmcが増加するにつれて薄膜磁石７の残留レートＲmが急激に増加する第１の領域と、薄膜磁石７の保磁力Ｈmcが増加するにつれて薄膜磁石７の残留レートＲmが飽和する第２の領域とを有する。図１２及び図１３を参照して、薄膜磁石７の残留レートＲm及び保磁力Ｈmcは、第１の磁性膜１１の層数によらず実質的に一定である。そのため、図１５に示される、複数の第１の磁性膜１１の総厚さが一定の場合における、薄膜磁石７の保磁力Ｈmcと薄膜磁石７の残留レートＲmとの関係は、図１０に示される、単層の第１の磁性膜１１の保磁力Ｈ1cと単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1との関係と実質的に同じである。
【００４８】
薄膜磁石７の残留レートＲmにおける第２の領域は、薄膜磁石７の残留レートＲmが、薄膜磁石７の飽和残留レートの９０％以上となる領域として定義される。言い換えると、薄膜磁石７の残留レートＲmにおける第２の領域は、単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1が、単層の第１の磁性膜１１の飽和残留レートＲ0（図８を参照）の９０％以上となる領域として定義される。薄膜磁石７の残留レートＲmにおける第１の領域は、薄膜磁石７の残留レートＲmにおける第２の領域に隣接して、薄膜磁石７の保磁力Ｈmcが増加するにつれて、薄膜磁石７の残留レートＲmが急激に増加する領域として定義される。言い換えると、薄膜磁石７の残留レートＲmにおける第１の領域は、単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1における第２の領域に隣接して、単層の第１の磁性膜１１の保磁力Ｈ1cが増加するにつれて、単層の第１の磁性膜１１の残留レートＲ1が急激に増加する領域として定義される。
【００４９】
本明細書において、薄膜磁石７の飽和残留レートＲmsは、薄膜磁石７の保磁力Ｈmcが増加するにつれて薄膜磁石７の残留レートＲmが急激に増加する第１の領域の複数の測定点を最小二乗法によって近似した第１の直線と、薄膜磁石７の保磁力Ｈmcが増加するにつれて薄膜磁石７の残留レートＲmが飽和する第２の領域の複数の測定点を最小二乗法によって近似した第２の直線との交点における、薄膜磁石７の残留レートＲmとして定義される。１つ以上の薄膜磁石７の各々は、１つ以上の薄膜磁石７の各々の飽和残留レートＲmsの０．９倍以上の残留レートＲmを有する。図１５において、Ｒmlは、１つ以上の薄膜磁石７の各々の飽和残留レートＲmsの０．９倍によって与えられる。薄膜磁石７の残留レートＲm及び保磁力Ｈmcは、第１の磁性膜１１の層数によらず実質的に一定であるため（図１２及び図１３を参照）、薄膜磁石７のＲms及びＲmlは、それぞれ、単層の第１の磁性膜１１のＲ1s及びＲ1lに実質的に等しい。
【００５０】
図１６を参照して、薄膜磁石７に含まれる複数の第１の磁性膜１１の各々の結晶配向分散Δχが増加するにつれて、薄膜磁石７の残留レートＲmが単調に増加する。特定的には、薄膜磁石７に含まれる複数の第１の磁性膜１１の各々の結晶配向分散Δχが増加するにつれて、薄膜磁石７の残留レートＲmは実質的に線形的に増加する。例えば、ＣｏＰｔからなる第１の磁性膜１１が１２．６°以上の結晶配向分散Δχを有するとき、１つ以上の薄膜磁石７の各々は、１つ以上の薄膜磁石７の各々の飽和残留レートＲmsの０．９倍であるＲｍl以上の残留レートＲmを有する。ＣｏＰｔからなる第１の磁性膜１１が１２．６°以上の結晶配向分散Δχを有するとき、複数の第１の磁性膜１１の各々は、複数の第１の磁性膜１１の各々の飽和残留レートＲ1sの０．９倍であるＲ1l以上の残留レートＲ1を有する。このような第１の磁性膜１１は、増加された残留レートＲ1を有するため、薄膜磁石７の磁束密度が飽和する領域における薄膜磁石７の磁気ヒステリシス曲線の傾きを減少させることができる。そのため、被測定磁場の大きさが変化しても、薄膜磁石７が磁気抵抗素子６に印加するバイアス磁場の大きさは維持され、磁気センサ３の磁界検出精度が向上され得る。このように増加された結晶配向分散Δχを有する第１の磁性膜１１は、結晶の配向が揃っていない多結晶である。
【００５１】
本明細書において、第１の磁性膜１１の結晶配向分散Δχは、第１の磁性膜１１のＸ線ロッキングカーブの半値幅（図１９を参照）として定義される。具体的には、図１７から図１９を参照して、第１の磁性膜１１の結晶配向分散Δχは、以下のように測定される。第１の磁性膜１１の主面は、ｘ方向及びｘ方向に直交するｙ方向に延在する。第１の磁性膜１１の法線方向は、ｚ方向である。Ｘ線３０は、−ｙ方向から＋ｙ方向に向けて、第１の磁性膜１１の主面に対して角度θで、第１の磁性膜１１に入射する。
【００５２】
Ｘ線３０は、第１の磁性膜１１において回折される。第１の磁性膜１１のうち整列された結晶配向を有する第１の部分３１において回折されたＸ線３０は、第１の回折Ｘ線３４となる。第１の磁性膜１１のうちχ／２の角度だけ傾いた結晶配向を有する第２の部分３２において回折されたＸ線３０は、第１の回折Ｘ線３４に対して角度χだけ傾いた第２の回折Ｘ線３５となる。第１の磁性膜１１のうち−χ／２の角度だけ傾いた結晶配向を有する第３の部分３３において回折されたＸ線３０は、第１の回折Ｘ線３４に対して角度−χだけ傾いた第３の回折Ｘ線３６となる。第１の回折Ｘ線３４、第２の回折Ｘ線３５及び第３の回折Ｘ線３６は、二次元Ｘ線検出器３８で検出される。二次元Ｘ線検出器３８で検出される回折Ｘ線の強度分布から、第１の磁性膜１１の面内方向（ｘｙ方向）における結晶の配向の分布を示す、Ｘ線ロッキングカーブ（図１９を参照）が得られる。第１の磁性膜１１のＸ線ロッキングカーブの半値幅を求めることによって、第１の磁性膜１１の結晶配向分散Δχが得られる。
【００５３】
図１５を参照して、以上のように、薄膜磁石７が、薄膜磁石７の飽和残留レートＲmsの０．９倍であるＲｍl以上の残留レートＲmを有するとき、薄膜磁石７は、増加された保磁力Ｈmcを有する。薄膜磁石７が増加された保磁力Ｈmcを有するため、被測定磁場の大きさが変化しても、薄膜磁石７の磁化方向は安定的に維持され、磁気センサ３の磁界検出精度は向上され得る。
【００５４】
図９、図１３及び図１４に基づいて、図１５に、薄膜磁石７の保磁力Ｈmcと薄膜磁石７の製造時間Ｔmとの関係を示す。図１５を参照して、薄膜磁石７の保磁力Ｈmcが増加するにつれて、薄膜磁石７の製造時間Ｔmは急激に増加する。これは、複数の第１の磁性膜１１の一層当たりの厚さが減少するにつれて、薄膜磁石７の製造時間Ｔmは、薄膜磁石７の保磁力Ｈmcよりも急激に増加するためである。薄膜磁石７の製造時間Ｔmが急激に増加しはじめる薄膜磁石７の保磁力Ｈmcは、薄膜磁石７の残留レートＲmが急激に増加しはじめる薄膜磁石７の保磁力Ｈmcよりも大きい。そのため、薄膜磁石７の保磁力Ｈmcは、薄膜磁石７の飽和残留レートＲmsの０．９倍となる保磁力Ｈmc以上であり、かつ、薄膜磁石７の製造時間Ｔmが急激に増加しはじめる薄膜磁石７の保磁力Ｈmc未満であることが好ましい。このような保磁力Ｈmcを有する薄膜磁石７によれば、磁気センサ３の磁界検出精度は向上され得るとともに、薄膜磁石７の製造時間が減少され得る。
【００５５】
図２０を参照して、本実施の形態の磁界検出装置１の製造方法の一例を説明する。本実施の形態の磁界検出装置１の製造方法は、磁気センサ３を製造することと、外周に交互に配置されるＮ極領域２ｎ及びＳ極領域２ｓを含む着磁ロータ２の外周に対向するように、磁気センサ３を配置することとを備える。
【００５６】
図２１及び図２２を参照して、本実施の形態の磁気センサ３の製造方法を説明する。
図２１を参照して、本実施の形態の磁気センサ３の製造方法は、磁気抵抗素子６を形成すること（Ｓ１０）と、磁気抵抗素子６にバイアス磁場を印加する薄膜磁石７を形成すること（Ｓ３０）とを備える。
【００５７】
特定的には、本実施の形態の磁気センサ３の製造方法は、基板４上に第１の絶縁膜１０を形成することを備えてもよい。基板４上に第１の絶縁膜１０を形成することは、例えば、シリコンからなる基板４の表面を酸化することによって、二酸化シリコンからなる第１の絶縁膜１０を形成することであってもよい。それから、本実施の形態の磁気センサ３の製造方法は、１つ以上の薄膜磁石７を第１の絶縁膜１０上に形成することを備えてもよい。本実施の形態の磁気センサ３の製造方法は、１つ以上の薄膜磁石７及び第１の絶縁膜１０を覆うように、１つ以上の薄膜磁石７及び及び第１の絶縁膜１０上に第２の絶縁膜１３を形成することを備えてもよい。本実施の形態の磁気センサ３の製造方法は、第２の絶縁膜１３上に１つ以上の磁気抵抗素子６を形成することを備えてもよい。本実施の形態の磁気センサ３の製造方法は、１つ以上の磁気抵抗素子６及び第２の絶縁膜１３を覆うように、１つ以上の磁気抵抗素子６及び第２の絶縁膜１３上に第３の絶縁膜１９を形成することを備えてもよい。
【００５８】
磁気抵抗素子６を形成すること（Ｓ１０）は、複数の第２の磁性膜１５と複数の第２の非磁性膜１６とを交互に堆積することを含んでもよい。例えば、スパッタ法により、基板４上に、複数の第２の磁性膜１５と複数の第２の非磁性膜１６とが交互に堆積されてもよい。
【００５９】
薄膜磁石７を形成すること（Ｓ３０）は、複数の第１の磁性膜１１と複数の第１の非磁性膜１２とを交互に堆積することを含む。複数の第１の磁性膜１１を堆積することは、ＣｏＰｔからなる複数の第１の磁性膜１１の各々が、多結晶であり、かつ、１２．６°以上の結晶配向分散を有するように、複数の第１の磁性膜１１を堆積することを含んでもよい。複数の第１の磁性膜１１を堆積することは、複数の第１の磁性膜１１の各々が、多結晶であり、かつ、複数の第１の磁性膜１１の各々の飽和残留レートＲ1sの０．９倍であるＲ1l以上の残留レートＲ1を有するように（図１０を参照）、複数の第１の磁性膜１１を堆積することを含んでもよい。図１２を参照して、薄膜磁石７の残留レートＲmは、複数の第１の磁性膜１１の各々の残留レートＲ1に実質的に等しい。図１３を参照して、薄膜磁石７の保磁力Ｈmcは、複数の第１の磁性膜１１の各々の保磁力Ｈc1に実質的に等しい。そのため、複数の第１の磁性膜１１を堆積することは、１つ以上の薄膜磁石７の各々が、１つ以上の薄膜磁石７の各々の飽和残留レートＲmの０．９倍であるＲml以上の残留レートＲmを有するように（図１５を参照）、複数の第１の磁性膜１１を堆積することを含んでもよい。
【００６０】
複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さが増加すると、結晶性が向上するため、複数の第１の磁性膜１１の各々の結晶配向分散Δχ及び残留レートＲ1は減少する。複数の第１の磁性膜１１の各々の結晶配向分散Δχ及び残留レートＲ1を増加するように、複数の第１の磁性膜１１の各々は、１００ｎｍ以下、好ましくは８０ｎｍ以下、さらに好ましくは６０ｎｍの厚さを有することが好ましい。複数の第１の非磁性膜１２は、ＣｒまたはＲｕからなってもよい。クロム（Ｃｒ）またはルテニウム（Ｒｕ）からなる第１の非磁性膜１２上に形成された第１の磁性膜１１は、増大された結晶配向分散及び残留レートを有する。クロム（Ｃｒ）またはルテニウム（Ｒｕ）からなる第１の非磁性膜１２上に、１００ｎｍ以下の厚さを有するＣｏＰｔからなる第１の磁性膜１１をスパッタ法により堆積することによって、多結晶であり、かつ、１２．６°以上の結晶配向分散を有する第１の磁性膜１１が形成され得る。クロム（Ｃｒ）またはルテニウム（Ｒｕ）からなる第１の非磁性膜１２上に、１００ｎｍ以下の厚さを有するＣｏＰｔからなる第１の磁性膜１１をスパッタ法により堆積することによって、多結晶であり、かつ、第１の磁性膜１１の飽和残留レートの０．９倍以上の残留レートを有するように、第１の磁性膜１１が形成され得る。
【００６１】
図２１を参照して、本実施の形態の磁気センサ３の製造方法は、薄膜磁石７を形成すること（Ｓ３０）の前に、以下の工程を備えてもよい。単層の第１の磁性膜１１の厚さと第１の残留磁束密度Ｂ1rとの関係（図７を参照）に基づいて、複数の第１の磁性膜１１の各々の第１の残留磁束密度Ｂ1rが最大となるように、複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さを決定する（Ｓ２１）。ＣｏＰｔからなりかつ１２．６°以上の結晶配向分散を有する複数の第１の磁性膜１１の各々において、複数の第１の磁性膜１１の各々の第１の残留磁束密度Ｂ1rが最大となるように、複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さが決定される。あるいは、複数の第１の磁性膜１１の各々の飽和残留レートＲ1sの０．９倍であるＲ1l以上の残留レートＲ1を有する複数の第１の磁性膜１１の各々において、複数の第１の磁性膜１１の各々の第１の残留磁束密度Ｂ1rが最大となるように、複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さが決定される。
【００６２】
薄膜磁石７の第２の残留磁束密度Ｂmrは、ゼロの外部磁場の下で、薄膜磁石７から薄膜磁石７の外部に放出される磁束密度である。そのため、薄膜磁石７の第２の残留磁束密度Ｂmrが増加するにつれて、磁気抵抗素子６に印加されるバイアス磁場が増加する。図１１を参照して、複数の第１の磁性膜１１の各々の第１の残留磁束密度Ｂ1rが増加するにつれて、複数の第１の磁性膜１１を含む薄膜磁石７の第２の残留磁束密度Ｂmrは、単調に増加する。複数の第１の磁性膜１１の各々の第１の残留磁束密度Ｂ1rが最大となるように、複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さを定めることによって、複数の第１の磁性膜１１を備える薄膜磁石７は、増加されたバイアス磁場を磁気抵抗素子６に印加することができる。そのため、磁気センサ３の磁界検出精度が向上され得るとともに、磁気センサ３が小型化され得る。
【００６３】
図２２を参照して、複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さを決定することは、以下の工程を含んでもよい。図９に示される、単層の第１の磁性膜１１の厚さと保磁力Ｈ1cとの関係に基づいて、複数の第１の磁性膜１１の各々が薄膜磁石７の仕様保磁力以上を有するように、複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さの第１の範囲を定める（Ｓ２２）。複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さの第１の範囲は、複数の第１の磁性膜１１の各々の飽和残留レートＲ1sの０．９倍以上の残留レートＲ1を有するような複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さの範囲（図９、図１３及び図１５を参照）と、複数の第１の磁性膜１１の各々が薄膜磁石７の仕様保磁力以上を有するような複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さの範囲とが重なる範囲である。ＣｏＰｔからなる複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さの第１の範囲は、ＣｏＰｔからなる複数の第１の磁性膜１１の各々が１２．６°以上の結晶配向分散を有するような複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さの範囲（図９、図１３、図１５及び図１６を参照）と、複数の第１の磁性膜１１の各々が薄膜磁石７の仕様保磁力以上を有するような複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さの範囲とが重なる範囲である。
【００６４】
それから、図７に示される、単層の第１の磁性膜１１の厚さと第１の残留磁束密度Ｂ1rとの関係に基づいて、第１の範囲内において複数の第１の磁性膜１１の各々の第１の残留磁束密度Ｂ1rが最大となる複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さを決定する（Ｓ２３）。
【００６５】
図２１を参照して、本実施の形態の磁気センサ３の製造方法は、薄膜磁石７の第２の残留磁束密度Ｂmrが薄膜磁石７の仕様残留磁束密度以上であり、かつ、複数の第１の磁性膜１１の層数が最小となるように、複数の第１の磁性膜１１の層数を決定することを（Ｓ２５）備える。１つ以上の薄膜磁石７からのバイアス磁界が印加される１つ以上の磁気抵抗素子６の各々の磁気抵抗が、磁気センサ３の仕様磁場の範囲内において単調に変化するように（図５を参照）、１つ以上の薄膜磁石７の仕様残留磁束密度は定められる。
【００６６】
本実施の形態の磁気センサ３及び磁界検出装置１並びにそれらの製造方法の効果を説明する。
【００６７】
本実施の形態の磁気センサ３は、１つ以上の磁気抵抗素子６と、１つ以上の磁気抵抗素子６にバイアス磁場を印加する１つ以上の薄膜磁石７とを備える。１つ以上の薄膜磁石７の各々は、交互に積層される複数の第１の磁性膜１１と複数の第１の非磁性膜１２とを含む。複数の第１の磁性膜１１の各々は、多結晶であり、１２．６°以上の結晶配向分散を有し、かつ、ＣｏＰｔからなる。そのため、ＣｏＰｔからなる複数の第１の磁性膜１１を含む薄膜磁石７は、大きな残留レートＲmを有する。薄膜磁石７の磁束密度が飽和する領域における薄膜磁石７の磁気ヒステリシス曲線（図６を参照）の傾きが減少する。被測定磁場の大きさが変化したときに薄膜磁石７から磁気抵抗素子６に印加されるバイアス磁場が変化することが抑制され得る。本実施の形態の磁気センサ３は、向上された磁界検出精度を有する。
【００６８】
本実施の形態の磁気センサ３は、１つ以上の磁気抵抗素子６と、１つ以上の磁気抵抗素子６にバイアス磁場を印加する１つ以上の薄膜磁石７とを備える。１つ以上の薄膜磁石７の各々は、交互に積層される複数の第１の磁性膜１１と複数の第１の非磁性膜１２とを含む。複数の第１の磁性膜１１の各々は、多結晶である。１つ以上の薄膜磁石７の各々は、１つ以上の薄膜磁石７の各々の飽和残留レートＲmsの０．９倍以上の残留レートＲmを有する。そのため、薄膜磁石７の磁束密度が飽和する領域における薄膜磁石７の磁気ヒステリシス曲線（図６を参照）の傾きが減少する。被測定磁場の大きさが変化したときに薄膜磁石７から磁気抵抗素子６に印加されるバイアス磁場が変化することが抑制され得る。本実施の形態の磁気センサ３は、向上された磁界検出精度を有する。
【００６９】
本実施の形態の磁気センサ３において、１つ以上の薄膜磁石７の各々は、複数の第１の磁性膜１１と複数の第１の非磁性膜１２とが積層される方向に直交する磁化方向を有する。このような磁化方向を有する１つ以上の薄膜磁石７の各々は、反磁場によって、１つ以上の薄膜磁石７の各々が減磁されることを抑制することができる。このような磁化方向を有する１つ以上の薄膜磁石７の各々は、１つ以上の磁気抵抗素子６に大きなバイアス磁場を印加することができる。
【００７０】
本実施の形態の磁気センサ３では、複数の第１の非磁性膜１２は、クロム（Ｃｒ）またはルテニウム（Ｒｕ）からなってもよい。クロム（Ｃｒ）またはルテニウム（Ｒｕ）からなる第１の非磁性膜１２は、第１の非磁性膜１２上の第１の磁性膜１１の結晶配向分散Δχ及び残留レートＲ1を増加させることができる。そのため、本実施の形態の磁気センサ３は、向上された磁界検出精度を有する。
【００７１】
本実施の形態の磁気センサ３は、絶縁膜（第２の絶縁膜１３）をさらに備える。絶縁膜（第２の絶縁膜１３）は、１つ以上の薄膜磁石７を覆うように１つ以上の薄膜磁石７上に設けられる。１つ以上の磁気抵抗素子６は、絶縁膜（第２の絶縁膜１３）上に設けられる。絶縁膜（第２の絶縁膜１３）は、１つ以上の薄膜磁石７を、物理的及び化学的に保護することができる。
【００７２】
本実施の形態の磁気センサ３は、１つ以上の磁気抵抗素子６と１つ以上の薄膜磁石７とが配置される基板４をさらに備える。１つ以上の磁気抵抗素子６と１つ以上の薄膜磁石７の両者が基板４上に配置される。そのため、本実施の形態の磁気センサ３は小型化され得る。本実施の形態の磁気センサ３の製造コストは低減され得る。
【００７３】
本実施の形態の磁気センサ３は、磁気抵抗素子６を制御する回路部８をさらに備える。回路部８は、基板４上に配置される。１つ以上の磁気抵抗素子６と１つ以上の薄膜磁石７とに加えて、磁気抵抗素子６を制御する回路部８も基板４上に配置される。そのため、本実施の形態の磁気センサ３は小型化され得る。本実施の形態の磁気センサ３の製造コストは低減され得る。
【００７４】
本実施の形態の磁気センサ３では、１つ以上の磁気抵抗素子６の各々は、交互に積層される複数の第２の磁性膜１５と複数の第２の非磁性膜１６とを含む。磁気センサ３の仕様磁場の範囲内において１つ以上の磁気抵抗素子６の磁気抵抗を単調に変化させるバイアス磁場が、１つ以上の磁気抵抗素子６に印加される。本実施の形態の磁気センサ３は、着磁ロータ２などに含まれるＮ極領域２ｎとＳ極領域２ｓとを区別して検出することができる。
【００７５】
本実施の形態の磁気センサ３では、複数の第１の磁性膜１１は、磁気センサ３の仕様磁場の範囲内において１つ以上の磁気抵抗素子６の磁気抵抗を単調に変化させる最小の層数を有する。本実施の形態の磁気センサ３では、複数の第１の磁性膜１１の層数が減少され得る。本実施の形態の磁気センサ３は、簡素な構造を有し、小型化され得る。本実施の形態の磁気センサ３は、磁気センサ３の製造時間が減少され得る構造を有する。
【００７６】
本実施の形態の磁界検出装置１は、外周に交互に配置されるＮ極領域２ｎ及びＳ極領域２ｓを含む着磁ロータ２と、着磁ロータ２の外周に対向するように配置される磁気センサ３とを備える。磁気センサ３は、向上された磁界検出精度を有する。磁気センサ３を備える本実施の形態の磁界検出装置１もまた、向上された磁界検出精度を有する。
【００７７】
本実施の形態の磁気センサ３の製造方法は、磁気抵抗素子６を形成することと、磁気抵抗素子６にバイアス磁場を印加する薄膜磁石７を形成することとを備える。薄膜磁石７を形成することは、ＣｏＰｔからなる複数の第１の磁性膜１１と、複数の第１の非磁性膜１２とを、交互に堆積することを含む。複数の第１の磁性膜１１を堆積することは、複数の第１の磁性膜１１の各々が多結晶であり、かつ、１２．６°以上の結晶配向分散を有するように、複数の第１の磁性膜１１を堆積することを含む。そのため、ＣｏＰｔからなる複数の第１の磁性膜１１を含む薄膜磁石７は、大きな残留レートＲmを有する。薄膜磁石７の磁束密度が飽和する領域における薄膜磁石７の磁気ヒステリシス曲線（図６を参照）の傾きが減少する。被測定磁場の大きさが変化したときに薄膜磁石７から磁気抵抗素子６に印加されるバイアス磁場が変化することが抑制され得る。本実施の形態の磁気センサ３の製造方法によれば、向上された磁界検出精度を有する磁気センサ３が製造され得る。
【００７８】
本実施の形態の磁気センサ３の製造方法は、磁気抵抗素子６を形成することと、磁気抵抗素子６にバイアス磁場を印加する薄膜磁石７を形成することとを備える。薄膜磁石７を形成することは、複数の第１の磁性膜１１と、複数の第１の非磁性膜１２とを、交互に堆積することを含む。複数の第１の磁性膜１１を堆積することは、複数の第１の磁性膜１１の各々が多結晶であり、かつ、複数の第１の磁性膜１１の各々の飽和残留レートＲ1sの０．９倍以上の残留レートＲ1を有するように、複数の第１の磁性膜１１を堆積することを含む。そのため、薄膜磁石７の磁束密度が飽和する領域における薄膜磁石７の磁気ヒステリシス曲線（図６を参照）の傾きが減少する。被測定磁場の大きさが変化したときに薄膜磁石７から磁気抵抗素子６に印加されるバイアス磁場が変化することが抑制され得る。本実施の形態の磁気センサ３の製造方法によれば、向上された磁界検出精度を有する磁気センサ３が製造され得る。
【００７９】
本実施の形態の磁気センサ３の製造方法は、以下の工程をさらに備えてもよい。複数の第１の磁性膜１１の各々の第１の残留磁束密度Ｂ1rが最大となるように、複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さを決定する。それから、薄膜磁石７の第２の残留磁束密度Ｂmrが薄膜磁石７の仕様残留磁束密度以上であり、かつ、複数の第１の磁性膜１１の層数が最小となるように、複数の第１の磁性膜１１の層数を決定する。本実施の形態の磁気センサ３の製造方法では、複数の第１の磁性膜１１の各々の第１の残留磁束密度Ｂ1rが最大となるように、複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さが定められる。そのため、複数の第１の磁性膜１１を備える薄膜磁石７は、増加されたバイアス磁場を磁気抵抗素子６に印加することができる。本実施の形態の磁気センサ３の製造方法によれば、磁気センサ３の磁界検出精度が向上され得る。また、本実施の形態の磁気センサ３の製造方法では、薄膜磁石７の第２の残留磁束密度Ｂmrが薄膜磁石７の仕様残留磁束密度以上であり、かつ、複数の第１の磁性膜１１の層数が最小となるように、複数の第１の磁性膜１１の層数が決定される。本実施の形態の磁気センサ３の製造方法によれば、簡素な構造を有し、小型化され得る磁気センサ３が製造され得る。磁気センサ３の製造時間が減少され得る。
【００８０】
本実施の形態の磁気センサ３の製造方法において複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さを決定することは、以下の工程を含んでもよい。複数の第１の磁性膜１１の各々が薄膜磁石７の仕様保磁力以上を有するように、複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さの第１の範囲を定める。第１の範囲内において複数の第１の磁性膜１１の各々の第１の残留磁束密度Ｂ1rが最大となる複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さを決定する。複数の第１の磁性膜１１の各々は薄膜磁石７の仕様保磁力以上を有するため、被測定磁場の大きさが変化しても、薄膜磁石７の磁化方向は安定的に維持される。本実施の形態の磁気センサ３の製造方法によれば、磁場を安定的に測定し得る磁気センサ３が製造され得る。本実施の形態の磁気センサ３の製造方法では、第１の範囲内において複数の第１の磁性膜１１の各々の第１の残留磁束密度Ｂ1rが最大となる複数の第１の磁性膜１１の各々の厚さが定められる。そのため、複数の第１の磁性膜１１を備える薄膜磁石７は、増加されたバイアス磁場を磁気抵抗素子６に印加することができる。本実施の形態の磁気センサ３の製造方法によれば、磁気センサ３の磁界検出精度が向上され得る。
【００８１】
本実施の形態の磁界検出装置１の製造方法は、以上の製造方法によって磁気センサ３を製造することと、外周に交互に配置されるＮ極領域２ｎ及びＳ極領域２ｓを含む着磁ロータ２の外周に対向するように、磁気センサ３を配置することとを備える。本実施の形態の磁界検出装置１の製造方法によれば、向上された磁界検出精度を有する磁界検出装置１が製造され得る。
【００８２】
（実施の形態２）
図２３を参照して、実施の形態２に係る磁気センサ３ａを説明する。本実施の形態の磁気センサ３ａは、実施の形態１の磁気センサ３と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
【００８３】
本実施の形態の磁気センサ３ａでは、１つ以上の磁気抵抗素子６は、複数の磁気抵抗素子６である。特定的には、磁気センサ３ａは、１つ以上の磁気センサ部５ａを含む。１つ以上の磁気センサ部５ａの各々は、複数の磁気抵抗素子６と、１つ以上の薄膜磁石７とを含む。さらに特定的には、磁気センサ３ａは、１つの磁気センサ部５ａを含んでもよい。１つの磁気センサ部５ａは、２つの磁気抵抗素子６と、一対の薄膜磁石７とを含んでもよい。２つの磁気抵抗素子６は、一対の薄膜磁石７の間に配置されてもよい。
【００８４】
本実施の形態の磁気センサ３ａは、実施の形態１の磁気センサ３の効果に加えて、以下の効果を奏する。本実施の形態の磁気センサ３ａでは、より多くの磁気抵抗素子６によって、被測定磁場が検出され得る。本実施の形態の磁気センサ３ａは、被測定磁場の検出感度を向上させることができる。
【００８５】
（実施の形態３）
図２４を参照して、実施の形態３に係る磁気センサ３ｂを説明する。本実施の形態の磁気センサ３ｂは、実施の形態１の磁気センサ３と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
【００８６】
本実施の形態の磁気センサ３ｂでは、１つ以上の磁気抵抗素子６ｂは、ミアンダ形状を有する。特定的には、複数の第２の磁性膜１５と複数の第２の非磁性膜１６との積層方向からの平面視において、１つ以上の磁気抵抗素子６ｂは、ミアンダ形状を有してもよい。１つ以上の磁気抵抗素子６ｂは、１つ以上の磁気抵抗素子６ｂの主面の法線方向からの平面視において、折り返された形状を有してもよい。さらに特定的には、磁気センサ３ｂは、１つの磁気センサ部５ｂを含む。１つの磁気センサ部５ｂは、複数の第２の磁性膜１５と複数の第２の非磁性膜１６との積層方向からの平面視においてミアンダ形状を有する１つの磁気抵抗素子６ｂと、一対の薄膜磁石７とを含んでもよい。ミアンダ形状を有する１つの磁気抵抗素子６ｂは、一対の薄膜磁石７の間に配置されてもよい。
【００８７】
本実施の形態の磁気センサ３ｂは、実施の形態１の磁気センサ３の効果に加えて、以下の効果を奏する。本実施の形態の磁気センサ３ｂでは、１つ以上の磁気抵抗素子６ｂはミアンダ形状を有するため、被測定磁場が横切る１つ以上の磁気抵抗素子６ｂの長さが増加する。本実施の形態の磁気センサ３ｂは、被測定磁場の検出感度を向上させることができる。
【００８８】
（実施の形態４）
図２５を参照して、実施の形態４に係る磁気センサ３ｃを説明する。本実施の形態の磁気センサ３ｃは、実施の形態１の磁気センサ３と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
【００８９】
１つ以上の磁気抵抗素子６は、第１の絶縁膜１０上に配置されてもよい。第１の絶縁膜１０は、１つ以上の磁気抵抗素子６を第１の絶縁膜１０の下方の基板４（図示せず）から電気的に絶縁する。
【００９０】
第２の絶縁膜１３ｃは、１つ以上の磁気抵抗素子６及び第１の絶縁膜１０を覆うように、１つ以上の薄膜磁石７及び及び第１の絶縁膜１０上に設けられてもよい。特定的には、第２の絶縁膜１３ｃは、１つ以上の磁気抵抗素子６の上面及び側面を覆ってもよい。１つ以上の薄膜磁石７は、第２の絶縁膜１３ｃ上に設けられてもよい。第２の絶縁膜１３ｃは、１つ以上の薄膜磁石７を、１つ以上の磁気抵抗素子６から電気的に絶縁する。
【００９１】
第３の絶縁膜１９ｃは、１つ以上の薄膜磁石７及び第２の絶縁膜１３ｃを覆うように、１つ以上の薄膜磁石７及び第２の絶縁膜１３ｃ上に設けられてもよい。特定的には、第３の絶縁膜１９ｃは、１つ以上の薄膜磁石７の上面及び側面を覆ってもよい。第３の絶縁膜１９ｃは、第２の絶縁膜１３ｃとともに、１つ以上の磁気抵抗素子６を覆ってもよい。
【００９２】
本実施の形態の磁気センサ３ｃの製造方法を説明する。本実施の形態の磁気センサ３ｃの製造方法は、実施の形態１の磁気センサ３の製造方法と同様の工程を備えるが、主に以下の点で異なる。本実施の形態の磁気センサ３ｃの製造方法は、１つ以上の磁気抵抗素子６を第１の絶縁膜１０上に形成することを備える。本実施の形態の磁気センサ３ｃの製造方法は、１つ以上の磁気抵抗素子６及び第１の絶縁膜１０を覆うように、１つ以上の薄膜磁石７及び及び第１の絶縁膜１０上に第２の絶縁膜１３ｃを形成することを備える。本実施の形態の磁気センサ３ｃの製造方法は、第２の絶縁膜１３ｃ上に１つ以上の薄膜磁石７を形成することを備える。本実施の形態の磁気センサ３ｃの製造方法は、１つ以上の薄膜磁石７及び第２の絶縁膜１３ｃを覆うように、１つ以上の薄膜磁石７及び第２の絶縁膜１３ｃ上に第３の絶縁膜１９ｃを形成することを備える。このように、本実施の形態の磁気センサ３ｃの製造方法では、１つ以上の磁気抵抗素子６の形成後に、１つ以上の薄膜磁石７は形成される。
【００９３】
本実施の形態の磁気センサ３ｃ及びその製造方法の効果を説明する。本実施の形態の磁気センサ３ｃ及びその製造方法は、実施の形態１の磁気センサ３及びその製造方法と同様の効果を奏するが、主に以下の点で異なる。
【００９４】
本実施の形態の磁気センサ３ｃは、絶縁膜（第２の絶縁膜１３ｃ）をさらに備える。絶縁膜（第２の絶縁膜１３ｃ）は、１つ以上の磁気抵抗素子６を覆うように１つ以上の磁気抵抗素子６上に設けられる。１つ以上の薄膜磁石７は、絶縁膜（第２の絶縁膜１３ｃ）上に設けられる。本実施の形態の磁気センサ３ｃは、１つ以上の磁気抵抗素子６の形成後に１つ以上の薄膜磁石７が形成される構造を有している。１つ以上の磁気抵抗素子６を形成する際の熱によって、１つ以上の薄膜磁石７の磁気特性が劣化することが防がれ得る。本実施の形態の磁気センサ３ｃは、さらに向上された磁界検出精度を有する。
【００９５】
本実施の形態の磁気センサ３ｃの製造方法では、１つ以上の磁気抵抗素子６の形成後に、１つ以上の薄膜磁石７は形成される。１つ以上の磁気抵抗素子６を形成する際の熱によって、１つ以上の薄膜磁石７の磁気特性が劣化することが防がれ得る。本実施の形態の磁気センサ３ｃの製造方法によれば、さらに向上された磁界検出精度を有する磁気センサ３ｃが安定的に製造され得る。
【００９６】
（実施の形態５）
図２６を参照して、実施の形態５に係る磁気センサ３ｄを説明する。本実施の形態の磁気センサ３ｄは、実施の形態１の磁気センサ３と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
【００９７】
本実施の形態の磁気センサ３ｄは、複数の薄膜磁石７と、複数の薄膜磁石７の間に配置された複数の磁気抵抗素子６とを含む。特定的には、磁気センサ３ｄは、複数の磁気センサ部５を含む。複数の磁気センサ部５の各々は、１つ以上の薄膜磁石７と１つ以上の薄膜磁石７の間に配置された１つ以上の磁気抵抗素子６とを含んでもよい。さらに特定的には、複数の磁気センサ部５の各々は、一対の薄膜磁石７と、一対の薄膜磁石７の間に配置された１つの磁気抵抗素子６とを含んでもよい。
【００９８】
本実施の形態の磁気センサ３ｄは、実施の形態１の磁気センサ３の効果に加えて、以下の効果を奏する。本実施の形態の磁気センサ３ｄでは、１つ以上の磁気抵抗素子６は、複数の磁気抵抗素子６であり、１つ以上の薄膜磁石７は、複数対の薄膜磁石７である。本実施の形態の磁気センサ３ｄでは、より多くの磁気抵抗素子６によって、被測定磁場が検出され得る。本実施の形態の磁気センサ３ｄは、被測定磁場の検出感度を向上させることができる。
【００９９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。矛盾のない限り、今回開示された実施の形態１から実施の形態５の少なくとも２つを組み合わせてもよい。本発明の範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
【符号の説明】
【０１００】
１  磁界検出装置、２  着磁ロータ、２ｎ  Ｎ極領域、２ｓ  Ｓ極領域、２ｒ  回転軸、３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  磁気センサ、４  基板、５，５ａ，５ｂ  磁気センサ部、６，６ｂ  磁気抵抗素子、７  薄膜磁石、８  回路部、９  パッド、１０  第１の絶縁膜、１１  第１の磁性膜、１２  第１の非磁性膜、１３，１３ｃ  第２の絶縁膜、１５  第２の磁性膜、１６  第２の非磁性膜、１９，１９ｃ  第３の絶縁膜、３０  入射Ｘ線、３１  第１の部分、３２  第２の部分、３３  第３の部分、３４  第１の回折Ｘ線、３５  第２の回折Ｘ線、３６  第３の回折Ｘ線、３８  二次元Ｘ線検出器。 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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