マグネトロンスパッタリングの原理は、磁場を利用してプラズマの発生効率を高め、真空チャンバー内の基板上に薄膜を成膜するものである。この技術の特徴は、高速、低ダメージ、低温スパッタリングである。
原理の概要
マグネトロンスパッタリングは物理的気相成長（PVD）技術であり、磁場を用いて電子をターゲット表面付近にトラップし、電子とアルゴン原子の衝突確率を高める。これによりプラズマの生成と密度が向上し、ターゲット材料を基板上に効率よくスパッタリングすることができる。
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詳しい説明
- プラズマ生成の促進：
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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。Bで示されるこの磁場は、電子を円軌道に従わせ、プラズマ中の滞留時間を大幅に増加させる。この長時間の相互作用により、電子とアルゴンガス原子の衝突の可能性が高まり、ガス分子のイオン化が促進される。
- スパッタリングプロセス：
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電界が印加されると、イオン化したガスイオンが加速してターゲット材料に衝突し、その原子が放出される。放出された原子は基板表面に凝縮し、薄膜を形成する。このプロセスは、磁場によって維持される高いプラズマ密度によって効率的に行われる。
- 他の技術に対する利点：
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カソードアーク蒸発法に比べ、マグネトロンスパッタリングは低温で作動するため、温度に敏感な基板の完全性を保つのに有利である。しかし、温度が低いと分子のイオン化比が低下するため、プラズマ増強マグネトロンスパッタリングとして知られる技術では、プラズマを多く使用することでこれを緩和している。
- システムの構成要素：
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一般的なマグネトロンスパッタリングシステムには、真空チャンバー、ターゲット材、基板ホルダー、マグネトロン（磁場を発生させる）、電源が含まれる。各コンポーネントは、真空環境の維持、ターゲットと基板の位置決め、スパッタリングプロセスに必要な電界と磁界の発生において重要な役割を果たしている。
- 開発と応用
マグネトロンスパッタリングは、成膜速度の低さやプラズマ解離速度の低さといった以前のスパッタリング技術の限界を克服するために開発された。マグネトロンスパッタリングは、さまざまな基材にさまざまな材料を成膜できる効率性と汎用性の高さから、コーティング業界では主流となっている。レビューと訂正
