マグネトロン・スパッタリングは物理的気相成長（PVD）技術のひとつで、真空チャンバー内で磁場を利用してターゲット材料のイオン化を促進する。これにより、基板上に薄膜が成膜される。
4つの主要原理
1.プラズマ生成の促進
マグネトロンスパッタリングでは、ターゲット表面に閉じた磁場が印加される。この磁場がターゲット近傍の電子を捕捉し、電子が磁力線の周りにらせん状の経路をたどるようにする。この閉じ込めにより、電子とアルゴン原子（またはプロセスで使用される他の不活性ガス原子）の衝突確率が高まり、ガスのイオン化とプラズマの発生が促進される。
2.スパッタリング効率の向上
磁場は電子を捕捉するだけでなく、ターゲット近傍での電子の滞留時間を長くする。この長時間の相互作用により、イオン化率が高まり、その結果、ターゲットに衝突する高エネルギーイオンの数が増加する。これらの高エネルギーイオンは、スパッタリングと呼ばれるプロセスによってターゲット材料から原子を離脱させる。スパッタされた原子は基板上に移動・堆積し、薄膜を形成する。
3.低温・高速
マグネトロンスパッタリングの利点のひとつは、高い成膜速度を維持しながら比較的低温で動作できることである。これは、温度に敏感な基板にダメージを与えることなく薄膜を成膜するために極めて重要である。低温が達成されるのは、磁場によってプラズマがターゲットの近くに閉じ込められ、基板に伝達されるエネルギーが減少するためである。
4.応用と強化
標準的なマグネトロンスパッタリングは効果的であるが、特に低温での分子のイオン化比に関する限界がある。これを克服するために、より多くのプラズマをシステムに導入するプラズマ増強マグネトロンスパッタリング技術が使用されている。この強化により、コーティングの性能が大幅に向上し、より硬く、より滑らかになります。
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