Напыление — это процесс осаждения тонкой пленки, при котором твердый материал мишени выбрасывается на поверхность подложка для формирования тонкого покрытия. Система напыления представляет собой машину, в которой происходит процесс напыления. Он содержит весь процесс и позволяет пользователю регулировать температуру, мощность, давление, материалы мишени и подложки.
Напыление известно как физическое осаждение из паровой фазы, поскольку тонкая пленка формируется физическими средствами, а не посредством химических реакций. В системе распыления вакуумная камера содержит целевой материал, источник питания и газовую плазму. Газ, который обычно представляет собой благородный газ, такой как аргон, подается в камеру под очень низким давлением, чтобы начать процесс.
Источник питания генерирует электроны, которые бомбардируют газовую плазму, и эти электроны отбрасывают другие электроны, присутствующие в газе. Это заставляет газ ионизироваться и образовывать положительные ионы, известные как катионы. Эти катионы, в свою очередь, бомбардируют материал мишени, отбрасывая его небольшие кусочки, которые проходят через камеру и оседают на подложке. Процесс легко воспроизводится в камере распылительной системы, так как при ионизации газовой плазмы освобождаются лишние электроны.
Системы распыления различаются по структуре, источнику питания, размеру и цене. Ориентация целевого материала и подложки зависит от каждой машины. Некоторые системы будут обращены к целевому материалу параллельно поверхности подложки, в то время как другие будут наклонять любую поверхность, чтобы сформировать другой рисунок осаждения. Конфокальное напыление, например, ориентирует несколько единиц материала мишени по кругу, указывающему на фокальную точку. Затем подложку в системе этого типа можно поворачивать для более равномерного осаждения.
Источник питания также различается, поскольку в одних системах используется питание постоянного тока, а в других используется радиочастота (ВЧ) мощность. Один тип системы распыления, известный как магнетронное распыление, также включает магниты для стабилизации свободных электронов и выравнивания осаждение тонкой пленки. Эти методы придают системе напыления различные свойства в отношении температуры и скорости осаждения.
Системы распыления варьируются по размеру от настольных систем до больших машин, которые больше холодильника. Внутренняя камера также различается по размеру, но обычно она намного меньше самой машины; диаметр большинства камер меньше 1 ярда (около 1 метра). Стоимость системы распыления колеблется от менее 20 000 долларов США (долларов США) в использовании до более 650 000 долларов США за новую или специально разработанную систему.