スパッタプロセスは多用途で広く利用されているが、その効率と適用性に影響を及ぼすいくつかの限界がある。これらの限界には、膜を構造化するためのリフトオフとの組み合わせの難しさ、レイヤー・バイ・レイヤー成長におけるアクティブ制御の課題、膜中の不純物としての不活性ガスの混入などが含まれる。さらに、マグネトロンスパッタリングのような特定の変種は、低いターゲット利用率、プラズマの不安定性、低温での強磁性材料のスパッタリングにおける限界などの問題に直面している。
膜の構造化のためのリフトオフとの組み合わせの難しさ：
スパッタリングは拡散輸送プロセスを伴うため、原子が基材に正確に向かわない。この特性により、原子が堆積する場所を完全にシャドウしたり制限したりすることが困難となり、潜在的な汚染問題につながる。成膜部位を正確に制御できないことは、スパッタリングとリフトオフプロセスの統合を複雑にしている。リフトオフプロセスは、マイクロエレクトロニクスやその他の精密用途における膜の構造化に極めて重要である。レイヤー・バイ・レイヤー成長におけるアクティブ制御の課題：
パルスレーザー蒸着のような他の成膜技術に比べ、スパッタリングではレイヤーごとの成長を能動的に制御することに限界がある。これは、膜厚や組成の精密な制御が必要な用途で特に重要である。精密な制御ができないと、膜の特性にばらつきが生じ、材料全体の性能に影響を及ぼす可能性がある。
不純物としての不活性ガスの導入：
スパッタリング中に、プロセスで使用される不活性ガスが不純物として成長膜にトラップされたり、組み込まれたりすることがある。このような不純物は、特に半導体製造のような純度が重要視される用途において、成膜の品質や性能を低下させる可能性がある。マグネトロンスパッタリングの具体的な限界：
一般的に使用されているマグネトロンスパッタリングには、独自の欠点がある。この技法で使用されるリング磁場は、プラズマを特定の領域に閉じ込めるため、ターゲット材料の不均一な磨耗を招き、利用率が低く、しばしば40%を下回る。その結果、材料の無駄が大きくなり、コストが増大する。さらに、外部磁場の印加に限界があるため、強磁性材料の低温での高速スパッタリングが困難である。
