스퍼터링 수율은 여러 요인에 의해 영향을 받습니다. 이러한 요소는 스퍼터링 공정 중에 타겟에서 배출할 수 있는 재료의 양을 결정합니다.
스퍼터링 수율에 영향을 미치는 5가지 주요 요인
1. 입사 이온의 에너지
타겟 물질에 부딪히는 이온의 에너지가 중요합니다. 에너지가 높은 이온은 타겟 원자를 더 효과적으로 대체하여 더 높은 스퍼터링 수율을 얻을 수 있습니다. 이 에너지는 일반적으로 플라즈마에 의해 제공됩니다.
2. 이온과 표적 원자의 질량
타겟 원자의 질량 대비 입사 이온의 질량도 중요한 역할을 합니다. 이온이 무거울수록 충돌 시 더 많은 에너지를 전달할 수 있어 수율이 높아집니다. 반대로 표적 원자가 무거울수록 변위하기가 더 어렵습니다.
3. 고체 내 원자의 결합 에너지
표적 물질 내 원자의 결합 에너지는 원자가 얼마나 쉽게 방출될 수 있는지에 영향을 줍니다. 결합 에너지가 높을수록 원자를 제거하는 데 더 많은 에너지가 필요하므로 스퍼터링 수율이 낮아질 수 있습니다.
4. 스퍼터링 파라미터
스퍼터링 공정을 최적화하기 위해 다양한 파라미터를 조정할 수 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:
- 목표 전력 밀도: 단위 면적당 타겟에 적용되는 전력의 양입니다.
- 스퍼터 전류 및 전압: 타겟에 부딪히는 이온의 에너지와 수를 제어합니다.
- 샘플 챔버의 압력(진공): 스퍼터링 가스의 압력은 스퍼터링된 원자의 평균 자유 경로와 플라즈마 밀도에 영향을 줄 수 있습니다.
- 타겟에서 샘플까지의 거리: 거리는 스퍼터링된 원자가 기판에 도달하기 전의 이동 시간과 에너지에 영향을 줍니다.
- 스퍼터 가스: 사용되는 가스의 유형은 이온의 이온화 및 에너지에 영향을 줄 수 있습니다.
- 타겟 두께 및 재료: 두꺼운 타겟은 더 긴 스퍼터링 시간을 지속할 수 있으며, 재료에 따라 스퍼터링 수율이 달라집니다.
5. 이론적 계산
스퍼터링 속도는 이온 플럭스 밀도, 단위 부피당 타겟 원자 수, 원자 무게, 타겟과 기판 사이의 거리 및 이온화 정도와 같은 요소를 고려하는 공식을 사용하여 이론적으로 계산할 수 있습니다.
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