Eine Sputtermaschine ist normalerweise eine kleine, abgeschlossene Kammer, in der energetische Teilchen wie Elektronen ein Quellenmaterial bombardieren, das Atome von der Oberfläche ausstößt. Diese Atome prallen dann von den Kammerwänden ab und beschichten ein Probenobjekt in der Kammer. Rasterelektronenmikroskope (REMs), die auf der elektrischen Leitfähigkeit von Proben beruhen, um Merkmale im Nanometerbereich zu betrachten, verlassen sich häufig auf diese Maschine, um biologische Proben zuerst mit einer dünnen Platinschicht zur Betrachtung zu beschichten. Andere Anwendungen für die Sputtermaschinentechnologie umfassen das Beschichten von dünnen Filmen im Abscheidungsprozess für die Halbleiterindustrie und das Abätzen einer Oberflächenschicht von einem Material, um seine chemische Zusammensetzung zu bestimmen.
Obwohl die Maschinen, für die eine Sputtermaschine eine Probe vorbereitet, sehr komplex und teuer sein können, muss dies bei einer Sputterausrüstung nicht der Fall sein. Diese Maschinen können relativ einfache Geräte sein, die nach etablierten physikalischen Prinzipien arbeiten und oft ohne bewegliche Teile oder die Notwendigkeit einer komplexen Wartung. Sie reichen von kleinen Tischgeräten bis hin zu großen Standmodellen.
Die physikalische Gasphasenabscheidung ist ein Routineverfahren, das beim Design von Sputtermaschinen verwendet wird. Das Abscheidungsmaterial wird in einer Sputterkammer unter niedrigem Druck, üblicherweise einem Teilvakuum, in Dampf umgewandelt. Der Dampf kondensiert auf dem Substratmaterial in der Kammer, um einen dünnen Film zu bilden. Dieser Film kann nur mehrere Schichten von Atomen oder Molekülen dick sein und wird sich direkt proportional dazu verdicken, wie lange der Sputterprozess fortgesetzt wird. Weitere Faktoren für die Dicke der Dünnschicht sind die Masse der einzelnen beteiligten Materialien und das Energieniveau der Beschichtungspartikel, die von mehreren zehn bis zu mehreren tausend Elektronenvolt aufgeladen werden können.
Geladene Atome, die als Ionen bekannt sind, werden auch von einer Sputtermaschine in einem Prozess verwendet, der als Potentialsputtern bekannt ist. Das Sputtermaterial erhält eine ionische Ladung, die es dann beim Auftreffen auf die Targetoberfläche verliert. Mit diesem Prozess verbunden ist das reaktive Ionenätzen (RIE), das natürlich ionische Materialien in der Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS)-Forschung verwendet, um das Vorhandensein von Spurenelementen in Materialien zu analysieren. Die statische SIMS-Bearbeitung wird mit einer so feinen Rate gesputtert, dass nur ein Zehntel einer atomaren Monoschicht von der Targetoberfläche entfernt wird. Sie ist daher ein weiteres nützliches Werkzeug in der Nanotechnologieforschung, ebenso wie die Sputtermaschine für das REM.
Andere Anwendungen umfassen das Beschichten von Flachglas, Acryl und anderen Kunststoffen sowie von Keramik und Kristallen außer Silizium. Sie können auch als sehr feine Methode zum Reinigen und Polieren von empfindlichen Bauteilen verwendet werden. Auch teurer Schmuck und Tafelgeschirr wie Goldbesteck können einer Sputterabscheidung unterzogen werden, ebenso wie spezielle Gold- und Aluminiumfolien.