JP2013185254A - 磁石ユニット及びスパッタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カソードマグネットサイズを小型化できると共に、高速で回路構成を変化することができる磁石ユニット及びスパッタ装置を提供する。
【解決手段】磁石ユニット１Ａは、駆動部３８連結される原動磁石アセンブリ２１Ａと、当該原動磁石アセンブリ２１Ａに対し回転自在に設けられた従動磁石アセンブリ２２Ａとを備え、前記原動磁石アセンブリ２１Ａに対し前記従動磁石アセンブリ２２Ａの回転速度を電磁力によって相対的に変化させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁石ユニット及びスパッタ装置に関するものである。

各種基板表面に金属膜や、絶縁膜などの薄膜を形成する技術の一つにスパッタリング法がある。スパッタリング法は、薄膜の原料であるターゲットを被成膜基板と対向して配置し、ポンプにより常に排気されている真空容器に放電用ガス（例えばアルゴンや窒素、酸素、これらの混合ガス）を導入しながらターゲットに負の電位を与える。これにより高密度プラズマからターゲット前方にプラスイオンが引き寄せられ、ターゲット表面にイオンが衝突しターゲットから原子が弾き飛ばされる。この原子が、基板に付着することで薄膜を形成する。

スパッタリング法の利点は、被成膜基板に対する薄膜の付着力が高い、被成膜基板の温度を高くすることなく緻密な膜を生成することができる、スパッタ時のガス圧力を変えることで、膜密度を容易に変えることができる、スパッタ粒子のエネルギーを制御しやすく結晶性膜や非晶質膜の成膜を容易に制御できる、などがある。これら数々の利点により、スパッタリング法は様々な産業で使用されている。

ところで、スパッタリング法では、高密度プラズマをターゲット前方に生成する必要がある。すなわち、放電により発生した電子をターゲット前面に閉じ込めることで効率よく電離を繰り返すことが必要になる。電子の閉じ込めは、ターゲット前面での磁束密度の高低で発生するミラー効果による往復運動に加え、電界と磁界の直交領域における電子のドリフト運動により発生する。ドリフト運動による電子の逃走を抑えるために、ドリフトする「通路」は無終端にすることが望ましい。この「通路」を磁気トラックと呼ぶ。これにより電子はターゲット上の磁気トラックにおいて長期にわたり電離衝突をすることが可能になる。

磁気トラックの形状は、ターゲット下部に配置されたカソードマグネットの磁気回路で決定される。磁気回路は、ターゲット上の磁気トラックの形状を決定すると共に、ターゲット前方におかれた被成膜基板に形成される薄膜の面内膜厚分布、ターゲットに発生する浸食の形状、その浸食によるターゲットの交換時期（ターゲット寿命）を決定づける。

磁気回路を形成する磁石ユニットは様々な形態があるが、強磁性板上に永久磁石を並べた形態が一般的である。例えば、図１８Ａのカソード１１３０は、保持板（磁性ヨークと呼ぶ）１１３１上に永久磁石１１３２を固定し、その内部に永久磁石１１３３を固定する。永久磁石１１３２と永久磁石１１３３は、互いに反対の磁極がターゲット１１３４側に現れるようにし、互いに接触しないようにギャップ１１３５が設けられている。このようにすることで、図１８Ｂのようにターゲット１１３４上に磁束１１３６が発生する。磁束１１３６の頂点近傍の集合が磁気トラックであり、この磁気トラック上でプラズマ密度が最大の領域１１３７が生成される。なお、図中ＷＡはウェーハ（被成膜基板）である。

磁気回路は、上記のように永久磁石を全面で固定した磁石ユニットによって形成する場合が多いが、磁気ユニット変形可能な構造とすることにより磁気回路を変えて、膜厚分布を調整、ターゲット上の集中的な浸食を回避する技術が開示されている（例えば、特許文献１、及び特許文献２）。

特許文献１では、環状の内側磁石とその外周に中心方向に移動可能な環状外側磁石を備えた回転可能マグネット機構を提案している。環状外側磁石を中心方向に移動させれば、ターゲット中心からのスパッタが増加し、環状外側磁石を外周に移動すれば、ターゲット外周部のスパッタを増やすことが可能になる。特許文献２では、環状磁気回路の一部を構成する８個の磁気セグメントがカソードマグネット外側方向に移動可能となっており、ターゲットの使用と共に磁気セグメントが漸進的にカソードマグネット外側方向に移動することが可能になっている。上記特許文献のいずれも、カソードマグネットを回転させながら磁気回路を変形している。

特開２００１−１５２３３３号公報 特表２００３−５３１２８４号公報

しかしながら、上記特許文献のいずれもカソードマグネットサイズを大きくするか、回転速度を小さくしなければならず、適用できるスパッタ装置が限られてしまう、という問題があった。

特許文献１では、内側磁石の周りに配置された環状外側磁石を中心方向に移動可能にするために、多数の歯車と軸受を使用している。環状外側磁石を移動する場合、すなわち配置径を変えるには、隣り合う磁石の反発力によりアームや歯車の歯面に大きな力、そして軸受に対し大きなモーメント荷重がかかる。加えて、ターゲットが磁性材料からなる場合、個々の磁石がターゲット方向へ吸引されてしまう。すなわち駆動させる部品を無理なく固定するための領域を増やす必要がある。したがって特許文献１では、小型サイズのカソードマグネットには適用することは困難である。

なお、小型サイズのカソードマグネットは、複数のカソードを近接配置して成膜プロセスを行うマルチカソードスパッタ装置や、ハードディスクメディアのような小型基板（直径２．５インチから直径３．５インチ）に対応したスパッタ装置に需要が見込まれている。

特許文献２では、磁気回路の一部を構成する磁気セグメントをカソードマグネット外周部へ直線移動させるために、磁気セグメントから伸ばしたピンをヨーク板によってスライドさせる。ヨーク板にはガイドが形成されており、このガイドに外部から伸びたローラを当てる。カソードマグネットを回転させた状態でローラをカソードマグネット径方向に移動させ、ローラをヨーク上のガイドに当てることにより、ヨーク板の半径方向への移動に伴い、磁気セグメントも移動する。特許文献２に係る構造は非常にシンプルであるが、カソードマグネットの回転速度を上げるとガイドとローラの衝突による機械的な疲労が無視できなくなる。
上記のとおり、上記特許文献の場合、カソードマグネットサイズを小型化すること、及び、高速で磁気回路を変化することが困難である、という問題があった。

そこで、本発明は、カソードマグネットサイズの小型化と共に、高速で磁気回路を変化することができる磁石ユニット及びスパッタ装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る磁石ユニットは、スパッタ装置のカソードに搭載され、駆動部に連結される原動磁石アセンブリと、当該原動磁石アセンブリに対し回転自在に設けられた従動磁石アセンブリとを備え、前記原動磁石アセンブリに対し前記従動磁石アセンブリの回転速度を電磁力により相対的に変化させることを特徴とする。

本発明の請求項１によれば、電磁力によって原動磁石アセンブリと従動磁石アセンブリの回転角速度をそれぞれ異なる大きさにすることができるので、従来のように歯車や送りねじなどの機構を用いる場合に比べ、小型化することができる。磁石ユニットは、従来のように歯車や送りねじなどの機構を用いずに原動磁石アセンブリと従動磁石アセンブリの回転速度を変更することができるので、高速で磁気回路を変えることができる。

第１実施形態に係る磁石ユニットの全体構成を示す部分縦断面図である。 第１実施形態に係る磁束生成部の構成を示す平面図である。 渦電流による回転について説明する模式図である。 第１実施形態に係る磁石ユニットの構成を示す平面図である。 第２実施形態に係る磁石ユニットの全体構成を示す部分縦断面図である。 第３実施形態に係る磁石ユニットの全体構成を示す部分縦断面図である。 第４実施形態に係る磁石ユニットの全体構成を示す部分縦断面図である。 第５実施形態に係る磁石ユニットの全体構成を示す部分縦断面図である。 第６実施形態に係る磁石ユニットの全体構成を示す部分縦断面図である。 第６実施形態に係る磁石ユニットの使用状態を示す模式図であり、図１０Ａは従来（１）、図１０Ｂは従来（２）、図１０Ｃは第６実施形態を示す図である。 第１実施形態の変形例に係る高導電部及び磁束生成部の使用状態を段階的に示す平面図であり、図１１Ａは使用状態（１）、図１１Ｂは使用状態（２）、図１１Ｃは使用状態（３）、図１１Ｄは使用状態（４）、図１１Ｅは使用状態（５）を示す図である。 第１実施形態の変形例に係る第１、第２磁石アセンブリの回転速度を測定したグラフである。 第１実施形態の別の変形例に係る高導電部及び磁束生成部の構成を示す分解斜視図である。 実施例１に係る磁石ユニットの構成を示す断面斜視図である。 実施例２に係る磁石ユニットの構成を示す断面斜視図である。 実施例１に係る磁石ユニットを用いて、第１、第２磁石ユニットの位相を段階的に変更して測定した磁気トラックを示す平面図であり、図１６Ａは位相差０°、図１６Ｂは位相差４５°、図１６ＡＣは位相差９０°、図１６Ｄは位相差１３５°、図１６Ｅは位相差１８０°の磁気トラックである。 第１実施形態の変形例に係る磁石ユニットの構成を示す平面図である。 従来例に係る磁石ユニットの構成を示す図であり、図１８Ａは全体斜視図、図１８Ｂは部分縦断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、磁石ユニット１Ａは、薄膜の原料となるターゲット２が設けられたカソード本体３内に保持されている。カソード本体３は、冷却保持板７Ａ、絶縁部９、ケース８、及び基台１０を有する。カソード本体３は、接地されたカソードカバー体１１に収容されている。カソードカバー体１１は、上端に前記ターゲット２を表出させる開口を有し、下端が前記基台１０に固定されている。冷却保持板７Ａ、絶縁部９、ケース８、及び基台１０の間にはシール部６がそれぞれ設けられている。基台１０は接地されている。

冷却保持板７Ａは、ターゲット２の背面に密着固定され、内部を冷却水又は冷媒が循環するように形成されており、これによりターゲット２の温度上昇を抑制する。絶縁部９、ケース８は、リング状に形成されており、磁石ユニット１Ａの周囲を囲むように配置されている。絶縁部９は、冷却保持板７Ａに電力を印加した場合、基台１０へ電力が地落することを防ぐために冷却保持板７Ａとケース８との間に設けられている。
基台１０は、後述する駆動部の主軸を挿通する挿通穴１２を有する板状部材であって、真空容器４にシール部５を介して固定されている。

上記のように構成されたカソード本体３は、磁石ユニット１Ａが配置されている内部と、ターゲット２が設けられている外部の間の気密を保持している。これにより、カソード本体３は、ターゲット２を真空容器４における真空中に保持すると共に、磁石ユニット１Ａを大気圧下で使用可能に保持する。

磁石ユニット１Ａは、原動磁石アセンブリとしての第１磁石アセンブリ２１Ａと、第１磁石アセンブリ２１Ａの外側を囲むように配置された従動磁石アセンブリとしての第２磁石アセンブリ２２Ａとを備え、ターゲット２表面に磁束を供給する。第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ａは、第１軸受２３を介して連結されており、相対的に回転し得る。本実施形態に係る磁石ユニット１Ａは、第２磁石アセンブリ２２Ａの回転速度を第１磁石アセンブリ２１Ａに対し電磁力によって相対的に変化させる電磁力生成部を備える。電磁力生成部は、後述する高導電部と磁束生成部とで構成される。

因みに電磁力は、一般的に磁場と電流との間に働く力を指すが、本発明はこれに限らず、電場や磁場の中の電荷・磁極・電流に働く力（大辞林、第二版、三省堂）を指す。

第１磁石アセンブリ２１Ａは、第１磁石エレメント２５と、当該第１磁石エレメント２５を保持する第１保持部２６Ａとを有する。第１保持部２６Ａは、強磁性体の円板状部材からなり、上板４１と下板４２Ａとを有する。上板４１と下板４２Ａは、第１軸受２３の内輪を間に挟み、締結部４３、例えばボルトで互いが連結されている。第１磁石エレメント２５は、上板４１表面に接着剤、例えばエポキシ系接着剤などで固定される。

第２磁石アセンブリ２２Ａは、第２磁石エレメント２７Ａと、当該第２磁石エレメント２７Ａを保持する第２保持部２８Ａとを有する。第２保持部２８Ａは、強磁性体のリング状の板部材からなり、上板４５と下板４６Ａとを有する。上板４５と下板４６Ａは、第１軸受２３の外輪を間に挟み、締結部４７、例えばボルトで互いが連結されている。第２磁石エレメント２７Ａは、上板４５表面に接着剤、例えばエポキシ系接着剤などで固定される。

第２保持部２８Ａの下板４６Ａは、第２磁石エレメント２７Ａが固定されている面と反対側の面に高導電部材で形成された高導電部３０Ａが設けられている。高導電部３０Ａは、例えばアルミニウムで形成されたリング状の板状部材、本実施形態ではアルミ板を適用することができる。

基台１０には、第２保持部２８Ａに対向して配置されたリング状の板状部材を有する固定部３２Ａが設けられている。当該固定部３２Ａの表面には、高導電部３０Ａに対向して磁束生成部３３Ａが設けられている。これにより、磁束生成部３３Ａは、第１磁石アセンブリ２１Ａ及び第２磁石アセンブリ２２Ａの回転に関わらず静止した状態で保持される。

本実施形態の場合、磁束生成部３３Ａは、磁石であり、図２に示すように、複数（本図では１６個）均等に配置されている。当該磁石の極方向は第１磁石アセンブリ２１Ａの回転軸Ｚに対し平行なので、前記磁石から生じる磁束は高導電部３０Ａを垂直方向に貫く。磁石の形状は、本実施形態では円柱形状であるが、本発明はこれに限らず、四角柱形状でもよい。固定部３２Ａは、磁石から生じる磁束を増加させるため、磁性材料で形成されるのが好ましい。

上記駆動部３８は、ジョイントベース３５が固定されたジョイント３６が主軸３９に直結されている。ジョイントベース３５は、第１保持部２６Ａの下板４２Ａに、締結部４３により固定されている。主軸３９は、第２軸受４０を介して基台１０に回転自在に支持されている（図１）。

次に、渦電流による回転について図３を参照して説明する。本図は、高導電部５０の背面に磁石５１が配置されている。当該磁石５１が矢印５２方向へ移動すると、高導電部５０を貫く磁石５１からの磁束の変化を打ち消す方向に渦電流５３、５４が生じる（電磁誘導の法則、レンツの法則）。この渦電流によって生じる合成電流の向き５５と、磁石５１により高導電部５０に生じている磁場により高導電部５０には矢印５２方向に力が生じる（ローレンツ力）。この力により高導電部５０は５２の方向へ移動（又は回転）し始める。これはいわゆる「アラゴの円板」を利用した方法である。

この時、高導電部５０の回転角速度ω２は磁石５１の回転角速度ω１よりも必ず小さくなる。ω１＝ω２と仮定するならば磁石５１に対して高導電部５０は静止しまうからである。したがってω１＞ω２となる。この時（ω１−ω２）／ω１を一般的にすべりと呼んでいる。このすべりによって、高導電部５０と磁石５１の間に回転速度の差が発生する。

図４Ａと図４Ｂは、第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ａが相対的に回転した場合の、ある瞬間の磁石エレメントの配置をそれぞれ表したものである。図４Ｂは図４Ａに対し、第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ａの相対的位置が９０度変化した状態を示す。本実施形態の場合、第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ａは同心円状に配置されている。

第１磁石アセンブリ２１Ａは、第１保持部２６Ａ上に第１磁石エレメント２５が設けられている。第１磁石エレメント２５は、均等に配置された磁石エレメント６１〜６４で構成される。磁石エレメント６１、６２は、表面側すなわちターゲット２側がＳ極となるように配置されている。磁石エレメント６３、６４は、表面側すなわちターゲット２側がＮ極となるように配置されている。このようにして第１磁石アセンブリ２１Ａは、Ｓ極とＮ極が交互に配列された第１磁石エレメント２５を有する。

第１保持部２６Ａの中心には、磁力吸収部６９が設けられている。磁力吸収部６９は、磁性材料（ＳＳ４００、一般構造用圧延鋼材）で形成された板状部材であって、周囲の磁束を吸収し、中心におけるターゲット２の浸食速度を抑制する。

第２磁石アセンブリ２２Ａは、第２保持部２８Ａ上に第２磁石エレメント２７Ａが設けられている。第２磁石エレメント２７Ａは、磁石エレメント６５〜６７で構成される。磁石エレメント６５は、第２保持部２８Ａの周縁部を囲むように、図中Ｘ軸上に隙間を開けて配置され、表面側すなわちターゲット２側がＮ極となるように配置されている。磁石エレメント６６、６７は、第２保持部２８Ａの内周部に均等に配置されて固定されている。磁石エレメント６６は、表面側すなわちターゲット２側がＳ極となるように配置されている。磁石エレメント６７は、表面側すなわちターゲット２側がＮ極となるように配置されている。このようにして第２磁石アセンブリ２２Ａは、周縁部がＮ極で囲まれ、内周部にＳ極とＮ極が交互に配列された第２磁石エレメント２７Ａを有する。

次に、本実施形態に係る磁石ユニット１Ａの動作について図１を用いて説明する。駆動部３８が主軸３９に駆動力を伝達すると、主軸３９に固定されたジョイント３６及びジョイントベース３５が共に回転し始める。主軸３９は、第２軸受４０に軸支されているので、回転時に軸ブレが発生しない。

ジョイントベース３５が第１保持部２６Ａに固定されているので、第１磁石アセンブリ２１Ａは主軸３９と一体的に回転する。第１磁石アセンブリ２１Ａが回転し始めると、第１軸受２３が一定の摺動抵抗を有しているので、第１軸受２３を介して連結されている第２磁石アセンブリ２２Ａも従動的に回転を始める。高導電部３０Ａを基準にすると、磁束生成部３３Ａから生じた磁束は、高導電部３０Ａを貫通し、当該高導電部３０Ａと相対的に移動する。そうすると、高導電部３０Ａを貫通する磁束が変化し、高導電部３０Ａにはその磁束の変化を妨げる向きに渦電流が発生する。その結果、当該渦電流と磁束生成部３３Ａの磁場の相互作用によって高導電部３０Ａの回転を妨げる向きに電磁力が発生する。この電磁力により、第２磁石アセンブリ２２Ａの回転が抑制される。したがって、第２磁石アセンブリ２２Ａの回転速度は、第１磁石アセンブリ２１Ａよりも小さくなる。

本実施形態に係る磁石ユニット１Ａは、電磁力を用いたことにより、駆動部を単一にしても、第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ａの回転速度を相対的に変えることができる。したがって、磁石ユニット１Ａは、従来のように歯車や送りねじなどの機構を用いる場合に比べ、小型化することができる。また、磁石ユニット１Ａは、従来に比べ上記機械的構成を省略することができるので、機械の長寿命化を実現できると共に、保守作業を容易にすることができる。

次に、磁気回路の変形について図４を参照して説明する。磁石ユニット１Ａは、第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ａが図４Ａに示す配置となったとき、すなわち、図中Ｙ軸において磁極がＮ−Ｓ−Ｓ−Ｓ−Ｓ−Ｎの順に配列され、図中Ｘ軸において磁極がＮ−Ｎ−Ｎ−Ｎの順に配列されたとき、ターゲット２上に瓢箪（ひょうたん）形状の磁気トラック７０Ａを生成する。

次いで、第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ａが相対的に回転し、図４Ｂに示す配置となったとき、すなわち、図中Ｙ軸において磁極がＮ−Ｓ−Ｎ−Ｎ−Ｓ−Ｎの順に配列され、図中Ｘ軸において磁極がＮ−Ｓ−Ｓ−Ｎの順に配列されたとき、磁石ユニット１Ａはターゲット２上に草鞋（わらじ）形状の磁気トラック７１Ａを生成する。

上記のように、磁石ユニット１Ａは、第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ａを相対的に回転することにより、磁気回路を変形して形状が異なる磁気トラック７０Ａ、７１Ａを生成することができる。

磁石ユニット１Ａは、第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ａの回転速度を電磁力により相対的に変えることにより磁気回路を変形する。これにより、磁石ユニット１Ａは、第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ａを第１軸受２３のみで連結することができるので、機械的な摩耗を最小限にとどめることができる。したがって、磁石ユニット１Ａは、機械的な疲労を軽減できるので、高速で磁気回路を変形することができる。

図４Ｂでは、磁石エレメント６１、６２、６７によってそれらの極と異極の磁石エレメント６４が囲まれていることにより、磁気回路７３Ａが形成される。同様に、磁石エレメント６６、６１、６２によってそれらの極と異極の磁石エレメント６３が囲まれていることにより、磁気回路７２Ａが形成される。これら磁気回路７２Ａ、７３Ａは、ターゲット２表面に発生する磁場強度が低く（１０〜２０ｍＴ程度）放電に寄与しない。このため上記草鞋形状の磁気トラック７１Ａ上で高密度プラズマが発生する。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る磁石ユニット１Ｂについて説明する。図１と同様の構成について同様の符号を付した図５を参照して説明する。本図に示す磁石ユニット１Ｂは、磁束生成部及び固定部の構成が上記第１実施形態と異なる。

本実施形態に係る磁石ユニット１Ｂが適用される冷却保持板７Ｂは銅合金で形成されている。これにより、冷却保持板７Ｂは熱伝導性が高いので、ターゲット２をより効率的に冷却することができる。本実施形態に係る冷却保持板７Ｂは、成膜するレートを高めるためにターゲット２への電力密度を高める必要があるときなどに有効である。

固定部３２Ｂは、第１保持部２６Ａの下板４２Ａとジョイントベース３５との間に挟まれて第１磁石アセンブリ２１Ａに固定されている。固定部３２Ｂには、高導電部３０Ａに対向するように磁束生成部３３Ｂが設けられている。これにより、固定部３２Ｂは、第１磁石アセンブリ２１Ａと一体的に回転する。

第１磁石アセンブリ２１Ａが主軸３９と一体的に回転し始めると、第１軸受２３を介して連結されている第２磁石アセンブリ２２Ａも従動的に回転を始める。第２磁石アセンブリ２２Ａに設けられた第２磁石エレメント２７Ａから生じる磁束は、冷却保持板７Ｂを貫通し、当該冷却保持板７Ｂと相対的に移動する。そうすると、冷却保持板７Ｂを貫通する磁束が変化し、冷却保持板７Ｂにはその磁束の変化を妨げる向きに渦電流が発生する。その結果、当該渦電流と第２磁石エレメント２７Ａの磁場の相互作用によって、第２磁石エレメント２７Ａの回転を妨げる向きに電磁力が生じる。この電磁力により、第２磁石アセンブリ２２Ａの回転が抑制される。

一方、固定部３２Ｂは第１磁石アセンブリ２１Ａと一体的に回転する。そうすると、固定部３２Ｂに設けられた磁束生成部３３Ｂと第２磁石アセンブリ２２Ａに設けられた高導電部３０Ａとの間に速度差が生じるので、高導電部３０Ａを貫通する磁束が変化し、当該高導電部３０Ａにはその磁束の変化を妨げる向きに渦電流が発生する。その結果、当該渦電流と磁束生成部３３Ｂの磁場の相互作用によって、磁束生成部３３Ｂの回転方向と同じ向きの電磁力が高導電部３０Ａに生じる。この電磁力により、第２磁石アセンブリ２２Ａは回転速度が増加する。

これにより、本実施形態に係る磁石ユニット１Ｂは、銅合金で形成された冷却保持板７Ｂによる回転速度の抑制を、磁束生成部３３Ｂによる電磁力で補うことにより、第２磁石アセンブリ２２Ａをより最適な回転速度で回転させることができる。

上記のように、磁石ユニット１Ｂは、第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ａの回転速度を電磁力により相対的に変えることができるので、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態に係る磁石ユニット１Ｃについて説明する。図１と同様の構成について同様の符号を付した図６を参照して説明する。本図に示す磁石ユニット１Ｃは、第２磁石アセンブリ、磁束生成部及び固定部の構成が上記第１実施形態と異なる。

第２磁石アセンブリ２２Ｂは、第２保持部２８Ｂに磁束生成部３３Ｃが設けられている。磁束生成部３３Ｃは、第２保持部２８Ｂの下板４６Ｂの背面に固定されている。高導電部８０Ａは、磁束生成部３３Ｃに対向するように形成され、基台１０に固定されている。これにより、高導電部８０Ａは静止した状態で保持される。

第１磁石アセンブリ２１Ａが主軸３９と一体的に回転し始めると、第１軸受２３を介して連結されている第２磁石アセンブリ２２Ｂも従動的に回転を始める。磁束生成部３３Ｃは、第２保持部２８Ｂに固定されているので、第２磁石アセンブリ２２Ｂと一体的に回転する。磁束生成部３３Ｃから生じた磁束は、基台１０に固定された高導電部８０Ａを貫通し、当該高導電部８０Ａと相対的に移動する。そうすると、高導電部８０Ａを貫通する磁束が変化し、高導電部８０Ａにはその磁束の変化を妨げる向きに渦電流が発生する。その結果、当該渦電流と磁束生成部３３Ｃの磁場の相互作用によって電磁力が磁束生成部３３Ｃの回転を妨げる向きに発生する。この電磁力により、第２磁石アセンブリ２２Ｂの回転が抑制される。

上記のように、磁石ユニット１Ｃは、第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ｂの回転速度を電磁力により相対的に変えることができるので、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第４実施形態）
第４実施形態に係る磁石ユニット１Ｄについて説明する。図１と同様の構成について同様の符号を付した図７を参照して説明する。本図に示す磁石ユニット１Ｄは、第２磁石アセンブリ、磁束生成部及び高導電部の構成が上記第１実施形態と異なる。本実施形態に係る磁石ユニット１Ｄが適用される冷却保持板７Ｂの構成は、上記第２実施形態と同様であるので、説明を省略する。また、第２磁石アセンブリ２２Ｂの構成は、上記第３実施形態と同様であるので、説明を省略する。

高導電部８０Ｂは、高導電性材料で形成されており、第１保持部２６Ａの下板４２Ａとジョイントベース３５の間に挟まれて第１磁石アセンブリ２１Ａに固定されている。これにより、高導電部８０Ｂは、第１磁石アセンブリ２１Ａと一体的に回転する。高導電部８０Ｂは、磁束生成部３３Ｃに対向するように形成された円板状の部材である。

第１磁石アセンブリ２１Ａが主軸３９と一体的に回転し始めると、第１軸受２３を介して連結されている第２磁石アセンブリ２２Ｂも従動的に回転を始める。第２磁石アセンブリ２２Ｂに設けられた第２磁石エレメント２７Ａから生じる磁束は、冷却保持板７Ｂを貫通し、当該冷却保持板７Ｂと相対的に移動する。そうすると、上記第２実施形態と同様、冷却保持板７Ｂを貫通する磁束が変化し、冷却保持板７Ｂにはその磁束の変化を妨げる向きに渦電流が発生する。その結果、当該渦電流により発生した磁場と第２磁石エレメント２７Ａの磁場の相互作用によって第２磁石アセンブリ２２Ｂの回転が抑制される。

一方、高導電部８０Ｂは第１磁石アセンブリ２１Ａと一体的に回転する。そうすると、高導電部８０Ｂと磁束生成部３３Ｃとの間に速度差が生じるので、高導電部８０Ｂを貫通する磁束が変化し、当該高導電部８０Ｂにはその磁束の変化を妨げる向きに渦電流が発生する。その結果、当該渦電流により発生した磁場と磁束生成部３３Ｃの磁場の相互作用（電磁力）によって第２磁石アセンブリ２２Ｂは回転速度が増加する。

これにより、本実施形態に係る磁石ユニット１Ｄは、銅合金で形成された冷却保持板７Ｂによる回転速度の抑制を、磁束生成部３３Ｃによる電磁力で補うことにより、第２磁石アセンブリ２２Ｂをより最適な回転速度で回転させることができる。

上記のように、磁石ユニット１Ｄは、第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ｂの回転速度を電磁力により相対的に変えることができるので、上記第１、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第５実施形態）
第５実施形態に係る磁石ユニット１Ｅについて説明する。図１と同様の構成について同様の符号を付した図８を参照して説明する。本図に示す磁石ユニット１Ｅは、第１磁石アセンブリ、第２磁石アセンブリ、磁束生成部、固定部、及び高導電部の構成が上記第１実施形態と異なる。本実施形態に係る磁石ユニット１Ｅは、上記第２実施形態と同様、冷却保持板７Ｂが適用される。

本実施形態に係る磁石ユニット１Ｅは、従動磁石アセンブリとしての第１磁石アセンブリ２１Ｂと、当該第１磁石アセンブリ２１Ｂの外側に配置された原動磁石アセンブリとしての第２磁石アセンブリ２２Ｃを備える。

第１磁石アセンブリ２１Ｂは、ジョイントベース３５（本図には図示しない）には固定されておらず、第１保持部２６Ｂに高導電部８３が設けられている。高導電部８３は、第１保持部２６Ｂの下板４２Ｂの背面に設けられている。

第２磁石アセンブリ２２Ｃは、固定部８４を介してジョイントベース３５（本図には図示しない）に固定されている。固定部８４は、ジョイントベース３５（本図には図示しない）に固定されると共に、第１保持部２６Ｂではなく第２保持部２８Ｃの下板４６Ｃに固定されている。固定部８４は、第１保持部２６Ｂに対向する位置に磁束生成部８２が設けられている。

駆動部３８が固定部８４に駆動力を伝達すると、固定部８４が第２保持部２８Ｃに固定されているので、第２磁石アセンブリ２２Ｃは固定部８４と一体的に回転する。第２磁石アセンブリ２２Ｃが回転し始めると、第１軸受２３を介して連結されている第１磁石アセンブリ２１Ｂも同様に回転を始める。第１磁石アセンブリ２１Ｂに設けられた第１磁石エレメント２５から生じる磁束は、冷却保持板７Ｂを貫通し、当該冷却保持板７Ｂと相対的に移動する。そうすると、上記第２実施形態と同様、冷却保持板７Ｂを貫通する磁束が変化し、冷却保持板７Ｂにはその磁束の変化を妨げる向きに渦電流が発生する。その結果、当該渦電流により発生した磁場と第１磁石エレメント２５の磁場の相互作用によって、第１磁石アセンブリ２１Ｂの回転が抑制される。

一方、固定部８４は第２磁石アセンブリ２２Ｃと一体的に回転する。そうすると、固定部８４に設けられた磁束生成部８２と第１磁石アセンブリ２１Ｂに設けられた高導電部８３との間に速度差が生じるので、高導電部８３を貫通する磁束が変化し、当該高導電部８３にはその磁束の変化を妨げる向きに渦電流が発生する。その結果、当該渦電流と磁束生成部８２の磁場の相互作用によって、磁束生成部８２の回転方向と同じ向きの電磁力が高導電部８３に生じる。この電磁力により、第１磁石アセンブリ２１Ｂは回転速度が増加する。

これにより、本実施形態に係る磁石ユニット１Ｅは、銅合金で形成された冷却保持板７Ｂによる回転速度の抑制を、磁束生成部８２による電磁力で補うことにより、第１磁石アセンブリ２１Ｂをより最適な回転速度で回転させることができる。

上記のように、磁石ユニット１Ｅは、第１磁石アセンブリ２１Ｂと第２磁石アセンブリ２２Ｃの回転速度を電磁力により相対的に変えることができるので、上記第１、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第６実施形態）
第６実施形態に係る磁石ユニット１Ｆについて説明する。本実施形態に係る磁石ユニット１Ｆは図７に示す第４実施形態と高導電部の構成が異なる。図７と同様の構成について同様の符号を付した図９を参照して説明する。本図に示す高導電部８０Ｂは、磁束生成部３３Ｃに対向する面と逆側の背面に透磁率の高い材料で形成された透磁部８６が設けられている。透磁部８６は、例えば磁性材料で形成することができる。透磁部８６は、高導電部８０Ｂと同様、円板状の部材である。高導電部８０Ｂと透磁部８６とは、互いに密着させて固定されている。

透磁部８６が背面に固定されていない高導電部８０Ｂの場合、図１０Ａ、１０Ｂに示すように、磁束生成部３３Ｃから生じた磁束ＭＬ１は、放射状に広がってしまうので、高導電部８０Ｂ内に入り込む磁束密度は高くならない。

透磁部８６が背面に固定された高導電部８０Ｂの場合、図１０Ｃに示すように、磁束生成部３３Ｃから生じた磁束ＭＬ２は透磁部８６に引き寄せられ、その多くが高導電部８０Ｂ内に向かうため、より多くの磁束が高導電部８０Ｂを垂直に貫くことになる。これにより、本実施形態に係る磁石ユニット１Ａは、高導電部８０Ｂに発生する渦電流を増加させることができる。

（第１実施形態の変形例）
第１実施形態の変形例について説明する。上記第１実施形態では、第１磁石アセンブリ２１Ａを主軸３９と共に一定角速度で回転させ、第２磁石アセンブリ２２Ａを従動的に回転させる場合について例示した。上記第１実施形態では、従動的に回転する第２磁石アセンブリ２２Ａは、主軸３９と共に回転する第１磁石アセンブリ２１Ａより角速度が小さいものの、時間的な変化はなく一定の角速度で回転する。本発明はこれに限らず、第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ａにおいて、角速度を周期的に変化させ得るように構成してもよい。

図１１に本変形例に係る電磁力生成部の構成を示す。電磁力生成部は、高導電部が一回転する間において部分的に回転を妨げる向きに電磁力を生じさせ得るように構成されている。電磁力生成部は、従動磁石アセンブリとしての第２磁石アセンブリ２２Ｃに固定されている高導電部３０Ｂと、固定部３２Ａ上に設けられた磁束生成部８７とを備える。

高導電部３０Ｂは、リング状の板状部材を一部、本図の場合半分除去した形状に形成されている。磁束生成部８７を構成する複数の磁石は、非軸対称に配列されている。本図の場合、７個の磁石がリング状に形成された固定部３２Ａの半周部分のみに均等に配置されている。

第１磁石アセンブリ２１Ａが主軸３９と共に一定の角速度で回転すると、第１軸受２３を介して連結された第２磁石アセンブリ２２Ｃも回転する。第２磁石アセンブリ２２Ｃは、高導電部３０Ｂが固定部３２Ａ上に配置された磁石上を通過する際、回転を抑制する電磁力が強まる。一方、固定部３２Ａ上に磁石が配置されていない部分では、第２磁石アセンブリ２２Ｃの回転を抑制する電磁力が弱まる。本変形例の場合、高導電部３０Ｂは、１回転する間に磁石が配置された部分と、前記磁石が配置されていない部分とを各１回ずつ通過するので、１回転の間に角速度が最速と最遅とを繰り返すことになる。

すなわち、図１１Ａ、図１１Ｂに示す位置関係の場合、高導電部３０Ｂは全ての磁石を完全に覆うように配置されているので、高導電部３０Ｂに発生する電磁力が強くなる。この場合、第２磁石アセンブリ２２Ｃの回転は最も抑制され、角速度が最遅となる。この状態から高導電部３０Ｂが本図中で時計回りに回転するに伴い、徐々に磁石が配置されていない部分へ高導電部３０Ｂが移動する。そうすると、高導電部３０Ｂと磁石とが重なる部分が少なくなり、高導電部３０Ｂに発生する電磁力が弱まる。この場合、第２磁石アセンブリ２２Ｃの回転は、電磁力による抑制が弱まり、角速度が増加していく（図１１Ｃ〜図１１Ｄ）。図１１Ｅに示す位置関係に至った時点で、高導電部３０Ｂは、完全に磁石が配置されていない部分を通過するので、回転を抑制する電磁力が発生せず、したがって角速度が最速となり得る。

上記のように高導電部３０Ｂが磁束生成部３３Ａによって受ける影響を、１回転する間の一部に制限することにより、図１２に示すように、第２磁石アセンブリ２２Ｃの角速度を一定周期で変化させることができる。したがって、第１磁石アセンブリ２１Ａを一定の角速度で回転させながら、第２磁石アセンブリ２２Ｃの角速度を変化させることができる。すなわち、第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ｃの角速度差に時間変化を生じさせることができ、磁気回路の形状を時間変調することができる。

このように磁気回路の形状を時間変調できると、特定の磁気回路の時間を長くしたり、又は短くしたりすることができる。例えば、図４Ａの磁気回路形状に図１１Ａの磁石と高導電部３０Ｂとの位置関係とが対応するように設定すると、図４Ｂと図１１Ｄとが対応することになる。そうすると、図４Ａに示す瓢箪形状の磁気トラックを長く形成することにより、ターゲット２中心部からのスパッタを促進することができ、膜厚分布やターゲットエロ―ジョンを容易に調整することができる。

以上より、磁束生成部を構成する磁石の配置や、高導電部の形状を適宜変更することで、ターゲット利用効率の改善、及び膜厚分布の調整を容易に実現することができる。

また、固定部３２Ｃは、図１３に示すように、磁束生成部８７を配置する凹部を有することとしてもよい。この固定部３２Ｃが磁性材料で形成されている場合、磁束生成部８７を構成する磁石を前記凹部に吸着させることで、容易に位置決めすることができる。

上記変形例は、上記第２〜第４、第６実施形態に適用できることは言うまでもない。なお、上記変形例では、第１磁石アセンブリが主軸と共に回転し、第２磁石アセンブリが従動的に回転する場合について説明したが、本変形例は、第２磁石アセンブリを主軸と共に一定角速度で回転させ第１磁石アセンブリを従動的に回転させる第５実施形態にも適用することができる。

上記変形例の場合、高導電部がリング状の板状部材を半分除去した形状に形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限らず、リング状の板状部材を１／３、２／３、１／４、又は３／４除去した形状に形成することとしてもよい。

上記変形例の場合、磁束生成部は７個の磁石がリング状に形成された固定部の半周部分のみに均等に配置されている場合について説明したが、本発明はこれに限らず、固定部の１／３、２／３、１／４、又は３／４部分のみに配置してもよいし、磁石の数も適宜変更することができる。

（評価１）
図１４は上記第１実施形態に対応する実施例で使用した磁石ユニット１０１Ａの分割図である（分割面に対して対称となる）。

磁石ユニット１０１Ａの外接円直径は１４５ｍｍ、高さは４０ｍｍである。第１磁石アセンブリ１２１は、第１保持部１２６と、当該第１保持部１２６に設けられた第１磁石エレメント１２５とを有する。第２磁石アセンブリ１２２は、第２保持部１２８と、当該第２保持部１２８に設けられた第２磁石エレメント１２７とを有する。第１磁石エレメント１２５及び第２磁石エレメント１２７の高さは２２ｍｍ〜２８ｍｍである。第１保持部１２６と第２保持部１２８は、第１軸受１２３Ａで連結されている。これにより、第１磁石アセンブリ１２１と第２磁石アセンブリ１２２は、相対的に回転可能に保持されている。第１軸受１２３Ａは、深溝玉軸受で、寸法が外径７８ｍｍ、内径６０ｍｍ、高さ１０ｍｍのものを使用した。

固定部１３２Ａは、磁束生成部１３３Ａを構成する磁石が吸着固定されている。吸着固定とは、磁石が磁力により固定されている状態をいう。この場合、固定部１３２ＡがＳＳ４００（一般構造用圧延鋼材）で形成されていることにより、前記磁石が吸着されている。これにより、前記磁石を容易に取り付けたり、取り外したりすることができる。
固定部１３２Ａは図示しない支柱によって、基台１０（本図には図示しない）に固定されており、磁石ユニット１０１Ａの回転にかかわらず静止している。

高導電部１３０は、アルミニウム合金で形成されており、第２保持部１２８に図示しない締結部材で固定されている。高導電部１３０は、磁束生成部１３３Ａ表面との隙間が約２ｍｍとなるように配置されている。高導電部１３０のうち、磁束生成部１３３Ａに対向している部分の厚みは２ｍｍである。磁束生成部１３３Ａを構成する磁石は、ネオジウム系磁石（例えば信越化学工業製Ｎ４８Ｍ）で直径１０ｍｍ×高さ７ｍｍ、厚さ方向に磁極を持ち、隣り合う磁極が交互に異なるように配列されている。

第１保持部１２６と第２保持部１２８は、ＳＳ４００（一般構造用圧延鋼材）で形成されている。特に第２保持部１２８が磁性材料であることで、磁束生成部１３３Ａからの磁束をより多く垂直に高導電部１３０に通すことができる。

磁石ユニット１０１Ａは、上部に冷却保持板（本図には図示しない）が２ｍｍの隙間を介して固定されている。冷却保持板はＳＵＳ３０４製（非磁性ステンレス）で形成されている。当該冷却保持板上には、厚さ１３ｍｍのクロム−チタニウム合金ターゲット（本図には図示しない）が機械的なクランプ機構により密着固定されている。

第２磁石アセンブリ１２２の外周部の１カ所に、反射板１９９が設けられている。当該反射板１９９は、基台１０内に設けられた図示しないレーザー光反射型センサーが照射するレーザー光を反射する。これにより、前記レーザー光反射型センサーは、第２磁石アセンブリ１２２の回転数を計測し得る。

このような構成において、第１保持部１２６に接続されている駆動部（本図には図示しない）を０ｒｐｍ（無回転）から徐々に加速し、最終的に第１磁石アセンブリ１２１が６００ｒｐｍで一定回転するように調節した状態で、第２磁石アセンブリ１２２の回転数を測定した結果を表１に示した。

表１について回転動作と共に説明する。駆動部を起動することにより、第１磁石アセンブリ１２１が駆動部と一体的に回転を始める。第１軸受１２３Ａは一定の摺動抵抗を生じるので、第１磁石アセンブリ１２１が回転を始めることにより、第１軸受１２３Ａで連結されている第２磁石アセンブリ１２２も従動的に回転し始める。磁束生成部１３３Ａが設けられていない場合、一定時間経過後における第２磁石アセンブリ１２２の回転数は第１磁石アセンブリ１２１と同等になる。

第２磁石アセンブリ１２２に固定された高導電部１３０は、基台１０に固定された磁束生成部１３３Ａ上を移動するため、高導電部１３０には渦電流による電磁力が生じる。当該電磁力は、第２磁石アセンブリ１２２の移動を妨げる方向に生じる。これにより、第２磁石アセンブリ１２２の回転が抑制される。したがって、第２磁石アセンブリ１２２の回転速度は、第１磁石アセンブリ１２１よりも小さくなる。

ここで、表１に示す通り、磁束生成部１３３Ａを構成する磁石が増えるほど、第２磁石アセンブリ１２２の回転速度は第１磁石アセンブリ１２１に比べ小さくなることが確認できた。これは、磁束生成部１３３Ａを構成する磁石が多いほど、高導電部１３０を貫く磁束が増え、渦電流密度と電磁力の強度が大きくなるので、結果として第２磁石アセンブリ１２２の回転を抑制するからである。上記評価結果から、変形例に係る磁石ユニット１０１Ａ、磁気回路を変形できることが確認できた。

（評価２）
図１５は上記第２実施形態に対応する実施例で使用した磁石ユニット１０１Ｂの分割図である（分割面に対して対称となる）。図１４と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。

磁石ユニット１０１Ｂの外接円直径は１４５ｍｍ、高さは４０ｍｍである。第１磁石アセンブリ１２１は、第１保持部１２６と、当該第１保持部１２６に設けられた第１磁石エレメント１２５とを有する。固定部１３２ＢはＳＳ４００（一般構造用圧延鋼材）で形成されており、磁束生成部１３３Ｂを構成する磁石が吸着固定されている。そして、第１保持部１２６と固定部１３２Ｂは、図示しない締結部品により連結されているため、第一磁石アセンブリ１２１の回転とともに、磁束生成部１３３Ｂも回転することができる。

第１保持部１２６と第２保持部１２８は、第１軸受１２３Ｂで連結されている。これにより、第１磁石アセンブリ１２１と第２磁石アセンブリ１２２は、相対的に回転可能に保持されている。第１軸受１２３Ｂは、クロスローラベアリングで、寸法が外径７６ｍｍ、内径６０ｍｍ、高さ８ｍｍのものを使用した。

高導電部１３０は、磁束生成部１３３Ｂ表面との隙間が約１ｍｍとなるように配置されている。高導電部１３０は、磁束生成部１３３Ｂに対向している部分の厚さが２ｍｍに設定されている。磁束生成部１３３Ｂを構成する磁石は、ネオジウム系磁石（例えば信越化学工業製Ｎ４８Ｍ）で直径１０ｍｍ×高さ７ｍｍ、厚さ方向に磁極を持ち、隣り合う磁極が交互に異なるように配列されている。

磁石ユニット１０１Ｂは、上部に冷却保持板（本図には図示しない）が２ｍｍの隙間を介して固定されている。冷却保持板は銅製で形成されている。当該冷却保持板上には、厚さ２ｍｍのニッケル鉄合金ターゲット（本図には図示しない）がインジウムボンディングにより密着固定されている。

このような構成において、第１保持部１２６に接続されている駆動部（本図には図示しない）を０ｒｐｍ（無回転）から徐々に加速し、最終的に第１磁石アセンブリ１２１が６００ｒｐｍで一定回転するように調節した状態で、第２磁石アセンブリ１２２の回転数を測定した結果を表２に示した。

表２について回転動作と共に説明する。駆動部を起動することにより、第１磁石アセンブリ１２１が回転を始める。第１軸受１２３Ｂは一定の摺動抵抗を生じるので、第１磁石アセンブリ１２１が回転を始めることにより、第１軸受１２３Ｂで連結されている第２磁石アセンブリ１２２も回転し始める。

第２磁石アセンブリ１２２に設けられた第２磁石エレメント１２７から生じる磁束は、冷却保持板を貫通し、当該冷却保持板と相対的に移動する。そうすると、冷却保持板を貫通する磁束が変化し、冷却保持板７Ｂにはその磁束の変化を妨げる向きに渦電流が発生する。その結果、当該渦電流により発生した磁場と第２磁石エレメント１２７の磁場の相互作用によって、第２磁石アセンブリ１２２の回転が抑制される。

第２磁石アセンブリ１２２には、第１軸受１２３Ｂから受ける摺動抵抗による回転方向の力と、冷却保持板に発生した渦電流磁場による前記回転を抑制する力とが生じる。すなわち、第１磁石アセンブリ１２１と第２磁石アセンブリ１２２の回転速度に差が生じることになるが、磁束生成部１３３Ｂを設けることにより、高導電部１３０には渦電流による電磁力が生じる。当該電磁力は、第２磁石アセンブリ１２２に回転力を付与する。

表２に示す通り、磁束生成部１３３Ｂを構成する磁石を設けない場合、冷却保持板から渦電流磁場による前記回転を抑制する力によって第２磁石アセンブリ１２２の回転数は６０ｒｐｍまで減少する。一方、磁束生成部１３３Ｂを構成する磁石を設けた場合、第２磁石アセンブリ１２２の回転速度は３２０ｒｐｍに増加することが確認できた。これは、高導電部１３０に生じた電磁力が、第２磁石アセンブリ１２２に回転力を付与するからである。上記評価結果から、変形例に係る磁石ユニット１０１Ｂは、磁気回路を変形できることが確認できた。

次に、磁石ユニットが磁気回路を変形させることによりターゲット上に生成する磁場強度分布の変化について図１６を参照して説明する。図１６に示す磁場強度分布は、図１４で示した磁石ユニット１０１Ａを用いて、第１磁石アセンブリ１２１と第２磁石アセンブリ１２２が特定の角度差となるときの磁気回路における磁場強度分布を確認した。

第１磁石アセンブリ１２１に対し特定の位相差になるまで手動で第２磁石アセンブリ１２２を回転し、その位相差を保持した状態で磁場測定器（テスラプローブ）を用いてターゲット上の磁場強度を測定した。

図１６中、１００１はターゲットエッジ部、１００２はターゲット厚み方向の磁場強度が０になるポイントの集合（磁気トラックと呼ぶ）、１００３はターゲット面内方向の磁場強度を示す。

位相差０°とは、第１磁石アセンブリ１２１と第２磁石アセンブリ１２２が、図１４に示した位置関係にある状態をいう。この状態から、手動で第２磁石アセンブリ１２２のみを時計回りに回転し、４５°毎にターゲット上の磁場強度を測定した。

位相差０°の磁気トラックではＸ軸で中心に向かってくぼむ瓢箪形状となっているが、位相差が大きくなるにつれて、このくぼみが時計回りに回転しつつ、位相差１８０°でくぼみが無くなり草鞋形状となった。

上記のとおり、磁石ユニット１０１Ａは、第１磁石アセンブリ１２１と第２磁石アセンブリ１２２の回転速度に差を生じさせることにより、磁気回路を変えることができ、これにより、磁気トラックの形状も時間と共に変えることができる。

（変形例）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。

上記実施形態では、第１磁石アセンブリ２１Ａ、第２磁石アセンブリ２２Ａの構成について図４に例示したが、本発明はこれに限らず、異なる形状の磁気トラックを生成し得るように形成すればよい。例えば、図１７に示す磁石ユニット１Ｇは、第１磁石アセンブリ２１Ａと、第２磁石アセンブリ２２Ｄを備える。本図に示す第２磁石アセンブリ２２Ｄは、第２磁石エレメント２７Ｂが第２保持部２８Ａに固定されている。第２磁石エレメント２７Ｂは、磁石エレメント９２〜９４を有する。磁石エレメント９２は、第２保持部２８Ａの周縁全周を囲むように配置され、表面側すなわちターゲット２側がＮ極となるように配置されている。また、磁石エレメント９２は、Ｘ軸上において内側に突出した突部９５を有している。当該磁石エレメント９２の内側に磁石エレメント９３、９４が磁石エレメント９２と異なる極であるＳ極を表面側すなわちターゲット２側に向けて固定されている。磁石エレメント９３、９４は、本図ではＸ軸に対し対称に配置されている。

磁石ユニット１Ｇは、第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ｄが図１７Ａに示す配置となったとき、ずなわち、図中Ｙ軸において磁極がＮ−Ｓ−Ｓ−Ｓ−Ｓ−Ｎの順に配列され、図中Ｘ軸において磁極がＮ−Ｎ−Ｎ−Ｎの順に配列されたとき、ターゲット２上に瓢箪形状の磁気トラック７０Ｂを生成する。

次いで、第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ｄが相対的に回転し、図１７Ｂに示す配置となったとき、すなわち、図中Ｙ軸において磁極がＮ−Ｓ−Ｎ−Ｎ−Ｓ−Ｎの順に配列され、図中Ｘ軸において磁極がＮ−Ｓ−Ｓ−Ｎの順に配列されたとき、磁石ユニット１Ｇはターゲット２上に草鞋形状の磁気トラック７１Ｂを生成する。

磁石ユニット１Ｇは、本図のように形成した場合も、上記第１実施形態と同様に、第１磁石アセンブリ２１Ａと第２磁石アセンブリ２２Ｄを相対的に回転することにより、磁気回路を変形して形状が異なる磁気トラックを生成することができる。

図１７Ｂでは、磁石エレメント６１、６２、９４によってそれらの極と異極の磁石エレメント６４が囲まれていることにより、磁気回路７３Ｂが形成される。同様に、磁石エレメント９３、６１、６２によってそれらの極と異極の磁石エレメント６３が囲まれていることにより、磁気回路７２Ｂが形成される。これら磁気回路７２Ｂ、７３Ｂは、ターゲット２表面に発生する磁場強度が低く（１０〜２０ｍＴ程度）放電に寄与しない。このため上記草鞋形状の磁気トラック７１Ｂ上で高密度プラズマが発生する。
上記実施形態の場合、高導電部は、アルミニウムで形成した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、銅（Ｃｕ）やカーボン（Ｃ）で形成してもよい。

上記実施形態の場合、第１軸受は摺動抵抗を有し、原動磁石アセンブリが主軸と一体的に回転すると、従動磁石アセンブリも従動的に回転し、一定時間経過後、従動磁石アセンブリの回転速度は原動磁石アセンブリと同じになる場合について説明したが、本発明はこれにかぎらない。すなわち、第１軸受の摺動抵抗が極めて小さく、原動磁石アセンブリが回転しても従動磁石アセンブリが回転しない、または回転速度がごく小さい場合には、上記第２、第４、第５実施形態に係る磁石ユニットを適用することにより、従動磁石アセンブリをより適正な回転速度で回転させることができる。

これまでの説明から、本発明による磁石ユニットは１４５ｍｍの大きさに限らず、軸受のサイズを適宜変更することで、１００ｍｍ〜５００ｍｍ程度の大きさにも適用できることは明らかである。

１Ａ ：磁石ユニット
２ ：ターゲット
３ ：カソード本体
４ ：真空容器
５ ：シール部
６ ：シール部
７Ａ ：冷却保持板
８ ：ケース
９ ：絶縁部
１０ ：基台
１２ ：挿通穴
２１Ａ ：第１磁石アセンブリ（原動磁石アセンブリ）
２２Ａ ：第２磁石アセンブリ（従動磁石アセンブリ）
２３ ：第１軸受
２６Ａ ：第１保持部
２８Ａ ：第２保持部
３０Ａ ：高導電部
３２Ａ ：固定部
３３Ａ ：磁束生成部
３８ ：駆動部
３９ ：主軸
４０ ：第２軸受

Claims (11)

1. スパッタ装置のカソードに搭載される磁石ユニットであって、
   駆動部に連結される原動磁石アセンブリと、
   当該原動磁石アセンブリに対し回転自在に設けられた従動磁石アセンブリと
   を備え、
   前記原動磁石アセンブリに対し前記従動磁石アセンブリの回転速度を電磁力により相対的に変化させる
   ことを特徴とする磁石ユニット。
2. 前記高導電部を貫通する磁束を生成する磁束生成部が設けられており、
   前記従動磁石アセンブリは高導電性金属で形成された高導電部を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の磁石ユニット。
3. 前記磁束生成部が、静止した状態で保持されていることを特徴とする請求項２記載の磁石ユニット。
4. 前記磁束生成部が、前記原動磁石アセンブリと共に回転可能に設けられていることを特徴とする請求項２記載の磁石ユニット。
5. 高導電性金属で形成され、前記磁束生成部が生成した磁束が貫通する高導電部が設けられており、
   前記従動磁石アセンブリは磁束生成部を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の磁石ユニット。
6. 前記高導電部が、静止した状態で保持されていることを特徴とする請求項５記載の磁石ユニット。
7. 前記高導電部が、前記原動磁石アセンブリと共に回転可能に設けられていることを特徴とする請求項５記載の磁石ユニット。
8. 前記高導電部は、前記磁束生成部に対し反対側表面に磁性材料で形成された磁性部が設けられていることを特徴とする請求項７記載の磁石ユニット。
9. 前記磁束生成部は磁石であることを特徴とする請求項２〜８のうちいずれか１項記載の磁石ユニット。
10. 前記磁束生成部と前記高導電部とは、前記従動磁石アセンブリの角速度を変化させるように形成されていることを特徴とする請求項２〜９のうちいずれか１項に記載の磁石ユニット。
11. 請求項１〜１０のうちいずれか１項記載の磁石ユニットを備えたことを特徴とするスパッタ装置。

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