マグネトロンスパッタリングとは

マグネトロンスパッタリングは物理蒸着の一種で、ターゲット材料を蒸発させて基板上に堆積させて薄膜を作成するプロセスです。 磁石を使用して電荷を安定化させるため、より低い圧力でマグネトロンスパッタリングを行うことができます。 さらに、このスパッタリングプロセスは、正確で均一に分布した薄膜を作成でき、ターゲット材料の多様性を可能にします。 マグネトロンスパッタリングは、プラスチックバッグ、コンパクトディスク（CD）、デジタルビデオディスク（DVD）などのさまざまな材料に金属の薄膜を形成するためによく使用され、半導体業界でも一般的に使用されています。

一般的に、従来のスパッタリングプロセスは、ターゲット材料を含む真空チャンバーで始まります。 アルゴンまたは別の不活性ガスがゆっくりと取り込まれ、チャンバー内の圧力が低く維持されます。 次に、機械の電源に電流が導入され、チャンバー内に電子が導入され、アルゴン原子に衝撃を与え、外側の電子シェルで電子をノックオフします。 その結果、アルゴン原子は正に帯電した陽イオンを形成し、ターゲット材料に衝突し始め、基板上に集まるスプレーでその小分子を放出します。

この方法は一般に薄膜を作成するのに効果的ですが、チャンバー内の自由電子はアルゴン原子だけでなく、ターゲット材料の表面にも衝突します。 これは、不均一な表面構造や過熱など、ターゲット材料に大きな損傷をもたらす可能性があります。 さらに、従来のダイオードスパッタリングは完了するまでに長い時間がかかる可能性があり、ターゲット材料への電子損傷の機会がさらに増えます。

マグネトロンスパッタリングは、従来のスパッタ堆積技術よりも高いイオン化率とターゲット材料への電子損傷を提供します。 このプロセスでは、電源の後ろに磁石を導入して、自由電子を安定させ、ターゲット材料を電子接触から保護し、電子がアルゴン原子をイオン化する可能性を高めます。 磁石は、電子を標的物質の上に拘束し、それを傷つけられないように閉じ込めておく場を作ります。 磁力線が曲がっているので、チャンバー内の電子の経路はアルゴンの流れを通って延長され、イオン化率を改善し、薄膜が完成するまでの時間を短縮します。 このようにして、マグネトロンスパッタリングは、従来のダイオードスパッタリングで発生していた時間とターゲット材料の損傷という最初の問題に対処することができます。