Мишени из благородных металлов и сплавов в Минске

Мишени из благородных металлов и сплавов для вакуумного напыления

Технологические процессы магнетронного распыления и электронно-лучевого испарения требуют расходных материалов с контролируемой чистотой и стабильной микроструктурой. Мишени из благородных металлов и сплавов применяются для формирования функциональных покрытий в микроэлектронике, оптоэлектронике, производстве медицинского оборудования и ювелирной промышленности. Материал изготавливается методами вакуумной плавки, горячего изостатического прессования или прокатки с последующей механической обработкой, что обеспечивает плотность не менее 99,9% от теоретической и отсутствие внутренних дефектов.

Ассортимент материалов и характеристики

Номенклатура включает чистые металлы (золото, серебро, платина, палладий, родий, рутений, иридий) и их бинарные, тройные сплавы с легирующими компонентами медью, никелем, кобальтом, германием. Для каждого типа мишени регламентируются параметры:

• чистота основного металла от 99,95% до 99,999% (4N5N) в зависимости от области применения;
• плотность материала от 10,5 г/см (серебро) до 22,6 г/см (иридий);
• размер зёрен от 5 до 50 мкм, контролируемый термомеханической обработкой;
• плоскостность рабочей поверхности от 0,05 до 0,1 мм, шероховатость Ra от 0,4 до 0,8 мкм;
• толщина от 2 до 12 мм, диаметр от 25 до 300 мм для круглых конфигураций.

Сплавы на основе золота (AuGe, AuSn, AuNi) и палладия (PdAg, PdCu) поставляются с точным соблюдением стехиометрического состава, отклонение по каждому легирующему элементу не превышает 0,5%.

Типы мишеней и конструктивные особенности

По геометрии мишени подразделяются на плоские прямоугольные, круглые дисковые и трубчатые (ротационные). Прямоугольные конфигурации длиной от 100 до 2000 мм используются в линейных магнетронах для нанесения покрытий на подложки большой площади. Круглые мишени диаметром от 50 до 300 мм применяются в лабораторных и полупромышленных установках. Трубчатые мишени длиной до 4000 мм с толщиной стенки от 6 до 12 мм обеспечивают равномерное распыление материала при вращении вокруг центрального магнитного узла.

Для крепления к водоохлаждаемому катоду мишени оснащаются монтажными отверстиями, пазами или припаиваются к медной или молибденовой подложке через индиевый или оловянный припой. Тыльная сторона шлифуется до шероховатости Ra не более 1,6 мкм для обеспечения термического контакта и отвода тепла при плотности мощности от 5 до 50 Вт/см.

Области применения

Мишени из благородных металлов востребованы в следующих технологических процессах:

• формирование контактных площадок и барьерных слоёв в полупроводниковых приборах и интегральных схемах;
• нанесение отражающих покрытий на оптические элементы лазерных систем и светодиодных структур;
• создание электродов для биосенсоров и имплантируемых медицинских устройств;
• декоративные и защитные покрытия на корпусах часов, украшениях и элементах интерьера;
• производство тонкоплёночных термопар и резистивных элементов для датчиковой аппаратуры.

Контроль качества и упаковка

Каждая партия мишеней проходит входной контроль химического состава методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ICP-MS) и газового анализа на содержание кислорода, азота и углерода. Структура материала проверяется металлографическим анализом на наличие пор, трещин и неметаллических включений. Ультразвуковой контроль выявляет внутренние расслоения площадью более 0,5 мм.

Готовая продукция упаковывается в вакуумную плёнку с влагопоглотителем и жёсткую тару, исключающую механические повреждения при транспортировке. На каждую мишень наносится маркировка с указанием материала, чистоты, номера партии и геометрических размеров.

Эксплуатационные параметры

При выборе мишени учитываются условия работы распылительной системы: рабочее давление аргона от 0,1 до 1,0 Па, плотность мощности на катоде, температура подложки и требуемая скорость осаждения. Для процессов с высокой ионной бомбардировкой рекомендуется материал с размером зерна от 10 до 30 мкм, обеспечивающим равномерную эрозию поверхности и минимальное количество микродуг. Срок службы мишени определяется степенью выработки материала, которая для плоских конфигураций составляет от 60% до 80% от исходной толщины.

Вопросы и ответы (FAQ)