La pulverización es un proceso de deposición de película delgada en el que se expulsa un material objetivo sólido sobre la superficie de un sustrato para formar una capa delgada. Un sistema de pulverización catódica es una máquina en la que se produce un proceso de pulverización catódica. Contiene todo el proceso y permite al usuario ajustar la temperatura, la potencia, la presión, el objetivo y los materiales del sustrato.
La pulverización se conoce como deposición física de vapor, porque la película delgada se forma por medios físicos, en lugar de reacciones químicas. En un sistema de pulverización catódica, una cámara de vacío contiene el material objetivo, una fuente de energía y un plasma de gas. El gas, que suele ser un gas noble como el argón, se introduce en la cámara a una presión muy baja para iniciar el proceso.
La fuente de energía genera electrones que bombardean el plasma gaseoso y estos electrones expulsan a otros electrones presentes en el gas. Esto hace que el gas se ionice y forme iones positivos conocidos como cationes. Estos cationes a su vez bombardean el material objetivo, derribando pequeñas piezas que viajan a través de la cámara y se depositan en el sustrato. El proceso se perpetúa fácilmente en la cámara del sistema de pulverización catódica, porque se liberan electrones adicionales durante la ionización del plasma de gas.
Los sistemas de pulverización varían en términos de estructura, fuente de energía, tamaño y precio. La orientación del material objetivo y el sustrato son específicas de cada máquina. Algunos sistemas enfrentarán el material objetivo paralelo a la superficie del sustrato, mientras que otros inclinarán cualquier superficie para formar un patrón de deposición diferente. La pulverización confocal, por ejemplo, orienta múltiples unidades de material objetivo en un círculo que apunta hacia un punto focal. El sustrato en este tipo de sistema puede girarse para una deposición más uniforme.
La fuente de energía también varía, porque ciertos sistemas usan energía de corriente continua (CC), mientras que otros usan energía de radiofrecuencia (RF). Un tipo de sistema de pulverización catódica, conocido como pulverización catódica con magnetrón, también incluye imanes para estabilizar los electrones libres e igualar la deposición de la película delgada. Estos métodos dan al sistema de pulverización catódica diferentes cualidades en cuanto a temperatura y velocidad de deposición.
Los sistemas de pulverización varían en tamaño, desde sistemas de escritorio hasta máquinas grandes que son más grandes que un refrigerador. La cámara interior también varía en tamaño, pero generalmente es mucho más pequeña que la propia máquina; la mayoría de las cámaras tienen diámetros inferiores a 1 yarda (aproximadamente 1 metro). El costo de un sistema de pulverización catódica varía desde menos de $ 20,000 dólares estadounidenses (USD) utilizados hasta más de $ 650,000 USD para un sistema nuevo o diseñado a medida.