Sputterointi on ohutkalvon kerrostumisprosessi, jossa kiinteä kohdemateriaali heitetään alustan pinnalle ohuen pinnoitteen muodostamiseksi. Sputterointijärjestelmä on kone, jossa tapahtuu sputterointiprosessi. Se sisältää koko prosessin ja antaa käyttäjälle mahdollisuuden säätää lämpötilaa, tehoa, painetta, kohde- ja alustamateriaaleja.
Sputterointi tunnetaan fyysisenä höyrykerrostumana, koska ohut kalvo muodostuu fyysisillä keinoilla eikä kemiallisilla reaktioilla. Sputterointijärjestelmässä tyhjiökammio sisältää kohdemateriaalin, virtalähteen ja kaasuplasman. Kaasu, joka on yleensä jalokaasua, kuten argonia, tuodaan kammioon hyvin alhaisella paineella prosessin aloittamiseksi.
Virtalähde tuottaa elektroneja, jotka pommittavat kaasuplasmaa, ja nämä elektronit potkaisevat pois muita kaasussa olevia elektroneja. Tämä saa kaasun ionisoitumaan ja muodostamaan positiivisia ioneja, joita kutsutaan kationeiksi. Nämä kationit vuorostaan pommittavat kohdemateriaalia ja lyövät siitä pois pieniä paloja, jotka kulkevat kammion läpi ja laskeutuvat alustalle. Prosessi jatkuu helposti ruiskutusjärjestelmän kammiossa, koska ylimääräisiä elektroneja vapautuu kaasuplasman ionisaation aikana.
Ruiskutusjärjestelmät vaihtelevat rakenteen, virtalähteen, koon ja hinnan suhteen. Kohdemateriaalin ja alustan suunta ovat kullekin koneelle ominaiset. Jotkut järjestelmät kohtaavat kohdemateriaalia alustan pinnan suuntaisesti, kun taas toiset kallistavat kumpaakin pintaa muodostaen erilaisen saostumiskuvion. Konfokaalinen sputterointi esimerkiksi suunnittelee useita kohdemateriaalin yksiköitä ympyrään, joka osoittaa kohti polttoväliä. Tämän tyyppisen järjestelmän substraattia voidaan sitten kiertää tasaisemman saostumisen varmistamiseksi.
Myös virtalähde vaihtelee, koska tietyt järjestelmät käyttävät tasavirtaa (DC) ja toiset radiotaajuista (RF). Eräs sputterointijärjestelmä, joka tunnetaan nimellä magnetroni -sputterointi, sisältää myös magneetteja vapaiden elektronien vakauttamiseksi ja ohutkalvon kerrostumisen tasaamiseksi. Nämä menetelmät antavat sputterointijärjestelmälle erilaisia ominaisuuksia lämpötilan ja saostumisnopeuden suhteen.
Ruiskutusjärjestelmien koko vaihtelee pöytäkoneista suuriin koneisiin, jotka ovat suurempia kuin jääkaappi. Sisäkammion koko vaihtelee myös, mutta on yleensä paljon pienempi kuin itse kone; useimpien kammioiden halkaisijat ovat pienempiä kuin 1 jaardi (noin 1 metri). Sputterointijärjestelmän kustannukset vaihtelevat alle 20,000 650,000 Yhdysvaltain dollarin (USD) ja jopa XNUMX XNUMX USD: n välillä uudesta tai mukautetusta järjestelmästä.