スパッタリングでは、真空チャンバー内で希ガス（通常はアルゴン）をイオン化してプラズマを形成する。このプロセスでは、特定の圧力（通常は0.1Torrまで）に達するまでガスを導入し、DCまたはRF電圧を印加する。電圧はガスをイオン化し、ほぼ平衡状態の中性ガス原子、イオン、電子、光子からなるプラズマを生成する。その後、プラズマからのエネルギーが周囲に伝達され、スパッタリング・プロセスが促進される。
詳しい説明
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希ガスの導入： スパッタリング用のプラズマを形成する最初のステップでは、希ガス（最も一般的なものはアルゴン）を真空チャンバーに導入する。アルゴンはその不活性な特性により、ターゲット材料やプロセスガスとの反応を防ぎ、スパッタリングプロセスの完全性を維持することができる。
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比圧力の達成： アルゴンガスは、チャンバー内が比圧（通常0.1Torr）に達するまで導入される。この圧力は、プラズマ形成のための適切な環境とスパッタリングプロセス中の安定性を確保するために非常に重要です。
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DCまたはRF電圧の印加： 所望の圧力が達成されると、DCまたはRF電圧がガスに印加される。この電圧はアルゴン原子をイオン化し、電子を打ち消し、正電荷を帯びたイオンと自由電子を生成する。このイオン化プロセスにより、ガスはプラズマに変化します。プラズマは、荷電粒子が自由に動き、電界や磁界と相互作用する物質の状態です。
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プラズマの形成： 電離したガスはプラズマとなり、中性原子、イオン、電子、光子が混在している。このプラズマは平衡に近い状態にあり、プラズマのエネルギーは構成要素に均等に分散されている。その後、プラズマのエネルギーがターゲット材料に伝達され、スパッタリングプロセスが開始される。
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スパッタリングプロセス： スパッタリングプロセスでは、プラズマからの高エネルギーイオンが電界によってターゲット材料に向かって加速される。これらのイオンはターゲットに衝突し、原子や分子を表面から放出させる。この放出された粒子が移動して基板上に堆積し、薄膜が形成される。
スパッタリングにおけるこのプラズマ形成の詳細なプロセスにより、プラズマからのエネルギーがターゲット材料から粒子を放出するために効率的に使用され、光学や電子工学などの様々な用途における薄膜の成膜が容易になります。
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