Der Dünnschichtprozess kann eine Reihe verschiedener chemischer oder physikalischer Verfahren beinhalten. Die gebräuchlichsten Dünnschichtverarbeitungstechniken sind flüssige oder gasförmige Chemikalien, Verdampfungsverfahren oder das Sputterverfahren. Kombinationen dieser Techniken sind auch im Dünnschichtverfahren üblich, was eine bessere Kontrolle über die Eigenschaften des Endprodukts ermöglicht. Der Dünnfilmprozess kann physikalischer oder chemischer Natur sein.
Chemikalien, entweder in flüssiger oder gasförmiger Form, können verwendet werden, um einen dünnen Film zu erzeugen. Bei der chemischen Gasphasenabscheidung beispielsweise wird ein Material einer Chemikalie ausgesetzt, die sich zersetzt oder auf das Material reagiert. Während dieses Prozesses entstehen oft gefährliche oder flüchtige Nebenprodukte, daher müssen Labore für die Entsorgung der resultierenden Chemikalien ausgestattet sein. Das Erhitzen des Substrats kann das Wachstum des Dünnfilms während der chemischen Gasphasenabscheidung verstärken.
Die Verdampfung ist ein weiteres übliches Dünnschichtverfahren. Beim Verdampfen wird das Targetmaterial erhitzt, bis es verdampft oder sublimiert. Sobald die Substanz ein Gas ist, wird sie in eine Kammer freigesetzt, die das Substrat enthält, auf dem sich der Dünnfilm bilden wird. Die Substanz trifft auf das Substrat und bildet einen dünnen Film.
Es gibt eine Reihe verschiedener Maschinen, die zum Verdampfen von Zielmaterialien verwendet werden können. Diese Maschinen können ein Zielmaterial auf einer beheizten Spule, Platte oder in einer beheizten Kammer erhitzen. Substanzen können auch verdampft werden, wenn sie von einem Strahl hochintensiver Elektronen oder Photonen getroffen werden, wie sie beispielsweise von einem Laser emittiert werden.
Das Sputterverfahren, auch Sputterdeposition oder reaktives Magnetronsputtern genannt, ist ein häufig verwendetes Dünnschichtverfahren. Während dieses Prozesses wird ein Substrat in einer speziellen Maschine in eine Vakuumkammer gelegt. Die Luft wird aus der Kammer abgesaugt und das Targetmaterial wird in Form eines Gases in die Kammer abgegeben. Starke Magnete erzeugen eine Ladung, die bewirkt, dass das Targetmaterial ionisiert und sich auf dem Substrat ablagert. Das Hin- und Herbewegen des Substrats während dieses Vorgangs sorgt dafür, dass der dünne Film gleichmäßig auf seiner Oberfläche verteilt wird.
Der Dünnfilmprozess erzeugt dünne Filme verschiedener Elemente oder Moleküle, die zwischen wenigen und einigen hundert Atomen dick sind. Dünne Filme haben viele Anwendungen und sind übliche Komponenten in Computern, optischen Geräten und als Farbfilter für Kameras und Teleskope. Dünne Filme werden üblicherweise aus Titan, Aluminium, Gold, Silber und Legierungen dieser Metalle hergestellt. Übliche Substrate umfassen Metalle, Kunststoffe, Glas und Keramik.