スパッタリング収率とは、スパッタリングプロセスにおいて、入射イオン1個当たりにターゲット材料から放出される原子の数のことである。
この歩留まりは成膜速度に直接影響するため、スパッタ成膜プロセスでは非常に重要なパラメータである。
スパッタリング収率は、ターゲット材料、衝突粒子の質量、粒子のエネルギーなど、いくつかの要因に影響される。
スパッタリング収率に影響する5つの主な要因
1.ターゲット材料
スパッタリング収率の決定には、ボンバードされる材料の種類が重要な役割を果たす。
材 料の種類によって結合エネルギーと原子質量が異なるため、表面からの原子の排出のしやすさに影響する。
一般に、結合エネルギーが強い材料や原子質量が大きい材料は、スパッタリング収率が低くなります。
2.照射粒子の質量
ターゲット材料に衝突させるイオンの質量も重要な要素である。
重いイオンは運動量が大きく、ターゲット原子との効果的な衝突につながる。
この運動量の増加により、スパッタリング収率が向上する。
3.入射粒子のエネルギー
入射イオンのエネルギーもスパッタリング収率に大きく影響する。
一般的なスパッタリングのエネルギー範囲（10～5000eV）では、一般にイオンのエネルギーが高くなるほど収率が高くなります。
高エネルギーのイオンは、ターゲット原子により多くのエネルギーを伝達できるため、ターゲット原子の表面からの排出が促進される。
スパッタリングプロセスの可視化
スパッタリングプロセス自体は、原子スケールのビリヤードゲームとして視覚化することができる。
イオン（手玉の役割）が、密集した原子のクラスター（ビリヤードの玉）に衝突する。
最初の衝突で原子はクラスターの奥深くまで押し込まれるが、その後の原子同士の衝突で表面近くの原子が放出されることもある。
入射イオン1個あたりに放出される原子の数がスパッタリング収量であり、スパッタリングプロセスの効率を定量化する。
その他の要因
スパッタリング収率に影響を与えるその他の要因としては、イオンがターゲットに入射する角度、ターゲット材料の表面結合エネルギー、プラズマガス圧や磁場強度（マグネトロンスパッタリングシステムの場合）などの運転パラメーターがある。
これらの要因を理解し制御することは、薄膜蒸着、エッチング、分析技術などの用途にスパッタリングプロセスを最適化するために不可欠である。
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