この電圧は、マグネトロンスパッタリングシステムでターゲットに印加される。マグネトロンスパッタリングシステムは、固体ターゲット材料から基板上に薄膜を堆積させるために使用される物理蒸着技術の一種である。
スパッタリング電圧の説明：
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電圧印加： マグネトロンに電力が供給されると、通常-300V程度の負電圧がターゲットに印加される。この電圧は周囲のプラズマ環境に対して負であり、プラズマ環境はより高い正の電位に維持される。
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イオン引き寄せ： ターゲットの負電圧がプラズマから正イオンを引き寄せる。このイオンは通常、スパッタリング装置ではアルゴンイオンであり、真空チャンバー内のアルゴンガスのイオン化によって生成される。
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エネルギー移動とスパッタリング： これらの正イオンがターゲット表面に衝突すると、エネルギーが移動する。移動したエネルギーがターゲット材料の表面結合エネルギーの約3倍（昇華熱にほぼ等しい）より大きい場合、ターゲット表面から原子が放出され、スパッタリングとして知られるプロセスになる。
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プラズマの安定性と効率： プラズマ中の電子は磁場により長い距離を移動するため、より多くのアルゴン原子をイオン化する確率が高まり、イオン密度の高い安定したプラズマが維持される。この効率的なイオン化により、従来のスパッタリングでは高電圧（-2kV～3kV）と低圧（10Pa程度）が必要であったのに対し、低圧（100Pa程度）と低電圧（-500V程度）での運転が可能となる。
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低電圧動作の利点： マグネトロンスパッタリングでは、低電圧（1000V以下）、高電流での運転が、DCダイオードスパッタリングよりも効率的である。この効率は、磁場が電子をターゲットの近くに閉じ込め、イオン化を促進し、成膜速度を向上させる役割を果たすためである。また、電圧が低いほどアークが発生しにくくなり、取り扱いが容易になる。これは成膜プロセスの完全性と成膜品質を維持する上で極めて重要である。
まとめると、マグネトロンのセットアップにおけるスパッタリング電圧は、スパッタリングプロセスの開始と維持に極めて重要であり、一般的な値は-300 V程度です。この電圧セットアップにより、ターゲット材料原子の効率的な排出が促進され、制御された特性を持つ薄膜の成膜につながります。
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