Sputtring är en process av tunnfilmsavsättning där ett fast målmaterial sprutas ut på ytan av ett substrat för att bilda en tunn beläggning. Ett sputtersystem är en maskin i vilken en sputterprocess sker. Den innehåller hela processen och låter en användare justera temperatur, effekt, tryck, mål och substratmaterial.
Sputtring är känt som fysisk ångavsättning, eftersom den tunna filmen bildas med fysikaliska medel, snarare än genom kemiska reaktioner. I ett sputtersystem innehåller en vakuumkammare målmaterialet, en kraftkälla och en gasplasma. Gasen, som vanligtvis är en ädelgas såsom argon, förs in i kammaren vid ett mycket lågt tryck för att starta processen.
Strömkällan genererar elektroner som bombarderar gasplasman, och dessa elektroner sparkar bort andra elektroner som finns i gasen. Detta gör att gasen joniseras och bildar positiva joner som kallas katjoner. Dessa katjoner bombarderar i sin tur målmaterialet och slår bort små bitar av det som färdas genom kammaren och avsätter sig på substratet. Processen vidmakthålls lätt i sputtersystemets kammare, eftersom extra elektroner frigörs under joniseringen av gasplasman.
Sputtringssystem varierar i termer av struktur, kraftkälla, storlek och pris. Orienteringen av målmaterialet och substratet är specifika för varje maskin. Vissa system kommer att vara vända mot målmaterialet parallellt med ytan av substratet, medan andra kommer att luta endera ytan för att bilda ett annat avsättningsmönster. Konfokal sputtering, till exempel, orienterar flera enheter av målmaterial i en cirkel som pekar mot en brännpunkt. Substratet i denna typ av system kan sedan roteras för jämnare avsättning.
Strömkällan varierar också, eftersom vissa system använder likström (DC), medan andra använder radiofrekvens (RF). En typ av förstoftningssystem, känd som magnetronförstoftning, inkluderar även magneter för att stabilisera de fria elektronerna och jämna ut tunnfilmsavsättningen. Dessa metoder ger förstoftningssystemet olika kvaliteter vad gäller temperatur och avsättningshastighet.
Sputtringssystem varierar i storlek från stationära system till stora maskiner som är större än ett kylskåp. Den inre kammaren varierar också i storlek, men är i allmänhet mycket mindre än själva maskinen; de flesta kamrarna har diametrar som är mindre än 1 yard (cirka 1 meter). Kostnaden för ett sputtersystem sträcker sig från mindre än $20,000 650,000 US Dollars (USD) som används, till uppåt $XNUMX XNUMX USD för ett nytt eller specialdesignat system.