Lo sputtering è un processo di deposizione di film sottile in cui un materiale target solido viene espulso sulla superficie di un substrato per formare un rivestimento sottile. Un sistema di sputtering è una macchina in cui si verifica un processo di sputtering. Contiene l’intero processo e consente all’utente di regolare la temperatura, la potenza, la pressione, il target e i materiali del substrato.
Lo sputtering è noto come deposizione fisica da vapore, perché il film sottile si forma con mezzi fisici, piuttosto che attraverso reazioni chimiche. In un sistema di sputtering, una camera a vuoto contiene il materiale target, una fonte di energia e un plasma di gas. Il gas, che di solito è un gas nobile come l’argon, viene introdotto nella camera a una pressione molto bassa per avviare il processo.
La fonte di energia genera elettroni che bombardano il gas plasma e questi elettroni cacciano via altri elettroni presenti nel gas. Ciò fa sì che il gas si ionizzi e formi ioni positivi noti come cationi. Questi cationi a loro volta bombardano il materiale bersaglio, facendone cadere piccoli pezzi che attraversano la camera e si depositano sul substrato. Il processo si perpetua facilmente nella camera del sistema di sputtering, poiché durante la ionizzazione del gas plasma vengono liberati elettroni extra.
I sistemi di sputtering variano in termini di struttura, fonte di alimentazione, dimensioni e prezzo. L’orientamento del materiale target e del substrato sono specifici per ogni macchina. Alcuni sistemi affronteranno il materiale target parallelamente alla superficie del substrato, mentre altri inclineranno una delle due superfici per formare un diverso schema di deposizione. Lo sputtering confocale, ad esempio, orienta più unità di materiale target in un cerchio che punta verso un punto focale. Il substrato in questo tipo di sistema può quindi essere ruotato per una deposizione più uniforme.
Anche la fonte di alimentazione varia, poiché alcuni sistemi utilizzano l’alimentazione a corrente continua (CC), mentre altri utilizzano l’alimentazione a radiofrequenza (RF). Un tipo di sistema di sputtering, noto come magnetron sputtering, include anche magneti per stabilizzare gli elettroni liberi e uniformare la deposizione del film sottile. Questi metodi conferiscono al sistema di sputtering diverse qualità per quanto riguarda la temperatura e la velocità di deposizione.
I sistemi di sputtering variano in dimensioni da sistemi desktop a macchine di grandi dimensioni più grandi di un frigorifero. Anche la camera interna è di dimensioni variabili, ma generalmente è molto più piccola della macchina stessa; la maggior parte delle camere ha diametri inferiori a 1 iarda (circa 1 metro). Il costo di un sistema sputtering varia da meno di $ 20,000 dollari USA (USD) utilizzati, a un massimo di $ 650,000 USD per un sistema nuovo o progettato su misura.