물리적 스퍼터링 속도라고도 하는 스퍼터링 수율은 표면에 충돌하는 입사 에너지 입자당 표면에서 손실되는 원자 수를 측정한 값입니다. 이는 스퍼터 증착 속도에 영향을 미치기 때문에 스퍼터 증착 공정에서 중요한 요소입니다.
스퍼터링 수율은 주로 세 가지 주요 요인, 즉 타겟 물질, 충돌 입자의 질량 및 충돌 입자의 에너지에 따라 달라집니다. 스퍼터링이 발생하는 에너지 범위(10~5000eV)에서 스퍼터링 수율은 입자 질량과 에너지에 따라 증가합니다.
스퍼터 수율은 이온이 표면에 부딪히는 각도, 충돌 시 이온 에너지의 양, 이온의 무게, 대상 물질의 원자 무게, 대상 물질 원자 간의 결합 에너지, 자기장 강도 및 설계 인자(마그네트론 음극의 경우), 플라즈마 가스 압력 등 다양한 요소의 영향을 받습니다.
대상 물질에서 원자를 방출하려면 이온이 최소 에너지(일반적으로 30~50eV)를 가져야 하며, 이는 물질에 따라 달라집니다. 이 임계값을 초과하면 스퍼터링 수율이 증가합니다. 그러나 높은 이온 에너지에서는 에너지가 타겟 깊숙이 증착되어 표면에 거의 도달하지 못하기 때문에 수율 증가가 급격히 평평해집니다.
이온과 표적 원자의 질량 비율에 따라 가능한 운동량 전달이 결정됩니다. 가벼운 표적 원자의 경우, 표적 원자와 이온의 질량이 거의 일치할 때 최대 수율이 달성됩니다. 그러나 표적 원자의 질량이 증가함에 따라 최대 수율은 이온과 표적 원자 사이의 더 높은 질량 비율로 이동합니다.
스퍼터링 수율은 높은 증착률과 다양한 물질을 증착할 수 있는 능력 등 스퍼터 증착 공정에서 장점이 있습니다. 그러나 높은 자본 비용, 일부 재료의 경우 상대적으로 낮은 증착률, 이온 충격에 의한 유기 고체의 분해, 증착에 의한 증착에 비해 기판에 불순물이 유입되기 쉬운 경향 등의 단점도 있습니다.
전반적으로 스퍼터링 수율은 증착 공정의 효율성과 효과를 결정하기 때문에 스퍼터링 증착 공정에서 고려해야 할 중요한 파라미터입니다.
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