スパッタリング速度は、入射イオンのエネルギー、イオンとターゲット原子の質量、固体中の原子の結合エネルギー、スパッタ収率、ターゲットのモル重量、材料密度、イオン電流密度など、いくつかの要因に依存する。
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入射イオンのエネルギー:ターゲット表面に入射するイオンのエネルギーは、放出できる物質の量を決定するため極めて重要である。エネルギーが高いイオンは、ターゲット表面から原子をより効果的に変位させることができ、より高いスパッタリング率につながります。
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イオンとターゲット原子の質量:ターゲット原子の質量に対する入射イオンの質量は、スパッタリング速度に影響する。より重いイオンは、衝突時にターゲット原子により多くのエネルギーを伝えることができ、放出される可能性が高くなります。同様に、ターゲット原子がより重い場合、衝突するイオンも重くエネルギーが高くない限り、ターゲット原子が変位する可能性は低くなる。
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固体中の原子の結合エネルギー:ターゲット物質内の原子の結合エネルギーは、原子の飛び出しやすさに影響します。結合エネル ギーが高いほど、原子を突き放すのに多くのエネルギーが必要となるため、入射イオンがこの結合に打ち勝つのに十分なエネル ギーを持っていない限り、スパッタリング率が低下する可能性がある。
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スパッタ収率:入射イオン1個あたりに放出されるターゲット原子の数で、スパッタリング速度に直接影響します。スパッタ収率が高いほど、1回のイオン衝突で放出される原子の数が多くなり、スパッタリング速度が速くなります。
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ターゲットのモル重量 (M):ターゲット材料のモル重量はスパッタリング速度の式に含まれ、ターゲットから材料が除去される速度を決定する上で重要であることを示している。
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材料密度 (p):タ ー ゲ ッ ト 材 料 の 密 度 は ス パッタリング率に影 響 を及ぼし、密度が高いほど単位面積当たりの原子数が多くなるため、原子の排出率が高くなる可能性がある。
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イオン電流密度 (j):イ オ ン 電 流 密 度 、す な わち、単位時間当たりに単位面積当たりにターゲットに衝突するイオンの数は、スパッタリング速度に大きく影響します。イオン電流密度が高いほど、イオンの衝突頻度が高くなり、スパッタリング速度が向上します。
こ れ ら の 要 素 は 、ス パ ッ タ リ ン グ レ ー ト の 式 で 数 学 的 に 表 現 さ れ る ：ここで、NAはアボガドロ数、eは電子電荷である。この式は、全体的なスパッタリング率を決定するこれらの要因の相互依存性を示している。
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