マグネトロンスパッタリングは、スパッタリングプロセスの効率を高めるために磁場を必要とする。
これは、電子をターゲット表面付近に閉じ込めることによって行われる。
これにより成膜速度が向上し、基板が損傷から保護される。
閉じた磁場は、ターゲット表面付近での電子とアルゴン原子の衝突確率を高めるために使用される。
これにより、プラズマ密度とイオン化効率が向上します。
なぜマグネトロンスパッタリングに磁場が必要なのか？(5つの主な理由)
1.プラズマ生成の促進
マグネトロンスパッタリングにおける磁場は、プラズマの発生を高めるために重要な役割を果たします。
ターゲット表面に閉じた磁場を作ることで、電子とアルゴン原子の衝突が起こりやすくなります。
この衝突は、スパッタリングプロセスに必要なアルゴンガスのイオン化に不可欠である。
アルゴンガスのイオン化により、負に帯電したターゲットに向かって加速される正のアルゴンイオンが形成される。
これによりターゲット原子が放出される。
2.電子の閉じ込め
磁場はターゲット表面近傍に電子を効果的に閉じ込める。
このトラップにより、電子が基板に到達するのを防ぎ、損傷や不要な加熱の原因となる可能性がある。
その代わり、閉じ込められた電子はターゲット近傍に留まり、そこでアルゴンガスをイオン化し続けることができる。
これによりプラズマが維持され、成膜速度が向上する。
3.成膜速度の向上
ターゲット表面付近での電子の閉じ込めは、基板を保護するだけでなく、蒸着速度を大幅に向上させる。
ターゲット表面付近のプラズマ密度が高くなると、アルゴンイオンとターゲット材料との衝突頻度が高くなる。
その結果、基板上への材料排出と蒸着速度が向上する。
4.より低い動作パラメーター
マグネトロンスパッタリングでは磁場が効率的に利用されるため、従来のスパッタリングと比較して低い圧力と電圧で動作させることができる。
これにより、エネルギー消費量が削減されるだけでなく、基板へのダメージリスクも低減される。
これにより、成膜の全体的な品質が向上する。
5.材料蒸着における多様性
マグネトロンスパッタリングの磁場構成は、さまざまな材料や成膜要件に合わせて調整することができる。
この柔軟性により、導電性材料や絶縁性材料を含む幅広い材料の成膜が可能になります。
磁場と電源（DCまたはRF）を調整するだけで可能である。
まとめると、マグネトロンスパッタリングにおける磁場は、スパッタリングプロセスの効率を高めるために不可欠である。
磁場は基板を保護し、さまざまな材料を高速かつ低温で成膜することを可能にします。
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