スパッタリングでは、ガスイオン化と呼ばれるプロセスによってプラズマが生成される。これには、真空チャンバー内に低圧ガス環境を作り、ガス（通常はアルゴンのような不活性ガス）を導入することが含まれる。次にガスに高電圧をかけると、原子がイオン化してプラズマが発生する。ガスのイオン化に必要な電圧は、使用するガスとガスの圧力によって異なります。スパッタリングでよく使われるアルゴンの場合、イオン化ポテンシャルは約15.8電子ボルト（eV）である。
スパッタリングにおけるプラズマ発生は、スパッタリングガスとターゲット材料との相互作用を促進するため、極めて重要である。プラズマが発生すると、ガスイオンがターゲット表面に衝突する。この衝突は、ターゲット表面から原子を離脱させ、気相中に放出させるのに十分なエネルギーを持つ。このプロセスは、放出された原子が移動して基板上に堆積し、薄膜を形成するスパッタリングメカニズムの基本である。
スパッタリングガスにアルゴンやキセノンのような不活性ガスを使うという選択は戦略的である。これらのガスは、ターゲット材料と反応したり、プロセスガスと結合したりすることがなく、分子量が大きいため、スパッタリングおよび成膜速度の向上に寄与する。これらのガスが不活性であるため、ターゲット材料の完全性がスパッタリングプロセス全体を通じて維持され、成膜において所望の特性を得るために不可欠である。
要約すると、スパッタリングにおけるプラズマは、真空チャンバー内でスパッタリングガス（通常は不活性ガス）を高電圧でイオン化することによって生成される。このイオン化により、ガスイオンがターゲット材料と効果的に相互作用できるプラズマ環境が形成され、ターゲット原子の基板上への放出と堆積につながる。このプロセスは、ガス圧、電圧、基板の位置などの要素によって制御・最適化され、均一なコーティングを実現します。
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