マグネトロンスパッタリングは物理的気相成長（PVD）技術である。
磁場を利用してプラズマの発生効率を高める。
これにより、基板上に薄膜が成膜される。
このプロセスの背後にある物理学には、いくつかの重要なメカニズムがある。
マグネトロンスパッタリングの4つの主要メカニズム
1.スパッタリングプロセス
スパッタリングは物理的プロセスである。
固体ターゲット材料から原子や分子が放出される。
これは、高エネルギー粒子（通常はイオン）による衝突によって起こる。
イオンがターゲットに衝突すると、運動エネルギーがターゲットの原子に伝達される。
このエネルギーがターゲット原子の結合エネルギーに打ち勝つのに十分であれば、これらの原子は表面から放出される。
放出された材料は、近くの基板上に堆積し、薄膜を形成することができる。
2.磁場の役割
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導入される。
この磁場は極めて重要である。
磁場は、ターゲット表面付近で電子とアルゴン原子が衝突する確率を高める。
磁場は電子を捕捉し、ターゲット近傍の磁束線に沿って渦巻きを起こす。
このように電子がターゲット付近に閉じ込められることで、プラズマの発生と密度が高まる。
トラップされた電子は、スパッタリングガス（通常はアルゴン）をイオン化し、ターゲット材料と相互作用する機会が増える。
3.プラズマの発生
磁場によってプラズマ発生が促進されると、スパッタリングガスとターゲット材料のイオン化率が高くなる。
このイオン化速度の増加により、ターゲットに衝突するイオンの流束が増加する。
これによりスパッタリング速度が増大する。
磁場によってターゲット近傍に閉じ込められたプラズマは、ターゲット材料を効率的にスパッタリングする。
スパッタリングは、基板上に成膜される薄膜に大きなダメージを与えることなく行われる。
4.効率の向上
要約すると、マグネトロンスパッタリングの物理学には磁場の利用が含まれる。
この磁場は電子をターゲットの近くに捕捉し閉じ込める。
これによりプラズマの発生効率が高まる。
この強化されたプラズマは、ターゲットに高フラックスのイオンを衝突させる。
これにより、ターゲット物質がより効率的に放出され、薄膜が成膜される。
この技術は、他のスパッタリング法と比べて、高速、低ダメージ、低温という利点がある。
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