Wat is een sputtermachine?
Een sputtermachine is meestal een kleine, afgesloten kamer waar energetische deeltjes zoals elektronen een bronmateriaal bombarderen dat atomen van het oppervlak afwerpt. Deze atomen stuiteren vervolgens af van de kamerwanden en bekleden een monsterobject in de kamer. Scanning-elektronenmicroscopen (SEM's), die afhankelijk zijn van de elektrische geleidbaarheid van monsters om kenmerken op nanometerschaal te bekijken, vertrouwen vaak op een sputtermachine om biologische monsters eerst met een dunne laag platina te coaten om te bekijken. Andere toepassingen voor sputtertechnologie omvatten het coaten van dunne films in het depositieproces voor de halfgeleiderindustrie en het etsen van een oppervlaktelaag weg van een materiaal om de chemische samenstelling te bepalen.
Hoewel de machines waarvoor een sputtermachine een monster bereidt, zeer complex en duur kunnen zijn, hoeft sputterapparatuur dat niet te zijn. Sputtermachines kunnen relatief eenvoudige apparaten zijn die werken volgens gevestigde fysieke principes, en hebben vaak geen bewegende delen of de behoefte aan complex onderhoud. Ze variëren in grootte van apparaten voor kleine tafelbladen tot modellen met grote vloeren.
Fysieke dampafzetting is een routinemethode die wordt gebruikt in het ontwerp van een sputtermachine. Het afzettingsmateriaal wordt omgezet in een damp in een sputterkamer onder lage druk, gewoonlijk een gedeeltelijk vacuüm. De damp condenseert op het substraatmateriaal in de kamer om een dunne film te vormen. Deze film kan slechts meerdere lagen van atomen of moleculen dik zijn en zal dikker worden in evenredige verhouding met hoe lang het sputterproces wordt voortgezet. Andere factoren in de dikte van de dunne film omvatten de massa van elk betrokken materiaal en het energieniveau van de coatingdeeltjes, die kunnen worden geladen van tientallen elektronenvolt tot duizenden.
Geladen atomen bekend als ionen worden ook gebruikt door een sputtermachine in een proces dat bekend staat als potentiële sputtering. Het sputtermateriaal krijgt een ionische lading die het verliest wanneer het op het doeloppervlak botst. Gerelateerd aan dit proces is reactief ionenetsen (RIE), dat van nature ionische materialen gebruikt in onderzoek naar secundaire ionen-massaspectrometerie (SIMS), om de aanwezigheid van sporenelementen in materialen te analyseren. Statische SIMS-verwerking zal zo fijn sputteren dat slechts een tiende van een atomaire monolaag van het doeloppervlak wordt verwijderd. Het is daarom een ander nuttig hulpmiddel in onderzoek naar nanotechnologie, net als de sputtermachine voor de SEM.
Andere toepassingen voor een sputtermachine omvatten het coaten van vlak glas, acryl en andere kunststoffen, evenals keramiek en kristallen anders dan silicium. Ze kunnen ook worden gebruikt als een zeer fijne methode voor het reinigen en polijsten van delicate componenten. Dure sieraden en serviesgoed zoals gouden bestek kunnen ook een sputterafzetting ondergaan, net als gespecialiseerde goud- en aluminiumfilms.