マグネトロンのスパッタリングプラズマの温度は、特定のプロセス条件とターゲット材料によって変化します。ターゲットの冷却能力が限られている反応性スパッタリングプロセスでは、温度は720～1210 °Cの範囲になる。この温度範囲は、0.5～1Hzの周波数でプラズマパルスを発生させることで達成される。
マグネトロンスパッタリングは、通常-300V以上の負電圧をターゲットに印加するプロセスである。この負電圧が正イオンを高速でターゲット表面に引き寄せる。正イオンがターゲット表面の原子と衝突すると、エネルギー移動が起こる。格子サイトに移動したエネルギーが結合エネルギーよりも大きければ、一次反跳原子が生成され、他の原子と衝突し、衝突カスケードによってエネルギーを分配することができる。表面原子は、表面結合エネルギーの約3倍より表面の法線方向にエネルギーが伝わるとスパッタリングされる。
トラッピング効果として知られるマグネトロンスパッタリングにおける磁場の使用は、低温でのイオン化とコーティング成膜速度の向上を可能にする。磁場はプラズマの透過経路を制御し、形成された磁力線がプラズマをターゲットの一端から他端へと導く。この磁場ベースの伝送経路はプラズマの量を増やし、生産プロセスの効率向上につながる。この方法は、バランスド・マグネトロン・スパッタリングと呼ばれることもある。
要約すると、マグネトロンのスパッタリングプラズマの温度は、特定のプロセス条件と要件に基づいて制御および調整することができる。マグネトロンスパッタリングで負電圧と磁場を使用することにより、ターゲット原子の効率的なイオン化とスパッタリングが可能になり、基板上に薄膜を成膜することができます。
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