スパッタリングプロセスにおける成膜速度は、スパッタ電流、スパッタ電圧、サンプルチャンバー内の圧力、ターゲットからサンプルまでの距離、スパッタガス、ターゲットの厚さ、ターゲットの材質、サンプルの材質など、いくつかの重要なパラメータに依存する。これらのパラメータは成膜プロセスの効率と効果に直接影響し、成膜された薄膜の品質、厚さ、均一性に影響を与える。
スパッタ電流と電圧： これらのパラメータは、ターゲット材料へのイオン照射のエネルギーと強度を制御します。通 常、電流と電圧を高くするとスパッタリング速度が速くなり、成膜速度が速くなる。し か し 、タ ー ゲ ッ ト や 基 板 を 損 傷 さ せ な い よ う 、こ れ ら の 設 定 は バ ラ ン ス を 取 る 必 要 が あ り ま す 。
試料室内の圧力： チャンバー内の圧力は、スパッタ粒子および反応性ガスの平均自由行程に影響します。圧力が低いと、粒子がより直接基板に移動し、成膜速度が向上します。ただし、圧力が低すぎるとプラズマ状態が不安定になることがあります。
ターゲットからサンプルまでの距離： 距離は移動時間と、粒子が散乱や再蒸着せずに基材に到達する可能性に影響します。一般に距離が短いほど成膜速度は向上するが、均一なカバレッジの必要性とのバランスをとる必要がある。
スパッタガス： 使用するガスの種類（通常はアルゴン）とその流量は、イオン化とスパッタリング効率に影響する。適切なガスの選択と制御は、安定したプラズマを維持し、望ましい成膜速度を達成するために極めて重要である。
ターゲットの厚さと材質： ターゲットの厚さは、交換が必要になるまでの寿命を決定し、材料特性はスパッタリング収率と成膜速度に影響する。材質が異なればスパッタリング収率も異なり、成膜速度に直接影響する。
試料材料： 基板の組成や表面状態などの特性は、スパッタされた材料がどのように付着・成長するかに影響し、全体的な成膜速度と膜質に影響する。
まとめると、スパッタリングにおける成膜速度は複数のパラメーターの複雑な関数であり、望ましい膜特性を得るためには、それぞれのパラメーターを注意深く制御し、最適化する必要がある。理論的な計算やシミュレーションはセットアップの指針となり得ますが、正確で一貫した結果を得るためには、膜厚モニターを用いた経験的な測定がしばしば必要となります。
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