DCマグネトロンスパッタリングは、ある材料の薄膜を別の材料に成膜するために使用される方法である。
このプロセスは、コーティングとなるターゲット材を真空チャンバー内に置くことから始まる。
このチャンバーは、コーティングが必要な基板と平行に配置される。
その後、真空チャンバーは排気され、H2O、Air、H2、Arなどのガスが除去される。
真空排気後、チャンバーは高純度の不活性ガス、通常はアルゴンで埋め戻される。
アルゴンが選ばれる理由は、その質量と、プラズマ中の高エネルギー分子衝突の際に運動エネルギーを伝達する能力にある。
通常-2～-5kVの直流電流が、陰極として働くターゲット材料に印加される。
この負バイアスにより、プラズマから正電荷を帯びたイオンが引き寄せられる。
同時に、プラス電荷が基板に印加され、基板が陽極となる。
このセットアップによって生じる電場がプラズマを加速し、カソードに衝突するのに十分な力を与える。
このボンバードメントにより、ターゲット材料から原子が放出され、基板表面に凝縮して薄膜が形成される。
マグネトロンスパッタリングとダイオードスパッタリングのような他のスパッタリング法との決定的な違いは、ターゲット領域の近くに強い磁場が存在することである。
この磁場により、電子はターゲット近傍の磁束線に沿って渦巻きを起こす。
このセットアップにより、プラズマはターゲットの近くに閉じ込められ、基板上に形成される薄膜へのダメージを防ぐことができる。
この配置により成膜速度が向上し、鉄、銅、ニッケルなどの純金属の成膜に特に有効である。
全体として、DCマグネトロンスパッタリングは、薄膜を成膜するための多用途で効率的な方法であり、特に大きな基板に対して、容易な制御と低い運用コストを提供します。
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