マグネトロン・スパッタリングは、薄膜を表面に堆積させるのに使われる方法である。磁場を利用して真空チャンバー内にプラズマを発生させる。このプラズマが薄膜の成膜プロセスを助ける。マグネトロンスパッタリングと他の方法の主な違いは、ターゲット領域の近くに強力な磁場を使用することである。この磁場はプラズマを強化し、成膜される薄膜へのダメージを軽減するのに役立ちます。
マグネトロンスパッタリングの物理学とは？(4つのポイント）
1.スパッタリングプロセス
スパッタリングプロセスでは、固体ターゲット材料から原子または分子を放出します。この現象は、高エネルギーイオンによる爆撃によって起こる。イオンの運動エネルギーはターゲット原子に伝達される。このエネルギーは、原子が結合エネルギーを克服して表面から放出されるのを助ける。
2.プラズマの生成
マグネトロンスパッタリングでは、電界を印加することでプラズマを発生させる。この電界によって電子が加速され、チャンバー内のガス（通常はアルゴン）がイオン化される。磁場はこの電子をターゲットの近くに捕捉するために使われる。このトラップによってガス原子との相互作用が高まり、イオン化プロセスが促進される。
3.磁場の役割
磁場は、電子を磁束線に沿ってらせん状に巻き込みます。この閉じ込めにより、電子はターゲットの近くにとどまります。これにより、電子とガス原子が衝突する確率が高まります。これによりプラズマ密度が高まり、スパッタリングプロセスの効率が向上する。
4.薄膜の成膜
ターゲットから放出された原子は基板表面に凝縮し、薄膜を形成する。放出された原子の視線方向の余弦分布により、基板上に均一な成膜が行われます。
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