スパッタリングは、物理的気相成長（PVD）プロセスの一つで、高エネルギーイオンによる砲撃によって、固体ターゲット材料から気相中に原子が放出され、その後に基板上に堆積して薄膜が形成される。このプロセスは、原子ビリヤードのように、ターゲット材料中のイオンと原子間の運動量交換によって駆動される。スパッタリングプロセスの効率は、入射イオン1個あたりに表面から放出される原子の数であるスパッタ収率によって測定される。
詳細説明
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プロセスのセットアップ：
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スパッタリングは、不活性ガス（通常はアルゴン）で満たされた真空チャンバー内で行われる。蒸着される原子の供給源であるターゲット材料は負に帯電し、陰極となる。カソードからの自由電子の流れを開始させるため、このセットアップは非常に重要である。イオン化と衝突：
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カソードからの自由電子はアルゴンガス原子と衝突し、イオン化する。電離したガス分子（アルゴンイオン）は、電界によって負に帯電したターゲットに向かって加速される。
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原子の放出：
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高エネルギーのアルゴンイオンがターゲットに衝突すると、その運動量がターゲット物質中の原子に伝わります。この衝突プロセスにより、ターゲット原子は表面から気相へと放出される。これがスパッタリングの核となるメカニズムで、イオンのエネルギーがターゲット原子を変位させるのに使われる。基板への蒸着：
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放出された原子は真空中を移動し、近くの基板上に堆積する。これらの原子は原子レベルで基板と結合し、ターゲットと基板の材質に応じて、反射率、電気抵抗率、イオン抵抗率などの特定の特性を持つ薄膜を形成する。
スパッタリングの種類
