Титановая мишень ВТ1-1 в Минске

Титановая мишень ВТ1-1: технические характеристики и применение

Титановая мишень ВТ1-1 — это расходный элемент для процессов физического осаждения из газовой фазы (PVD), изготовленный из технически чистого титана марки ВТ1-1. Материал соответствует требованиям ГОСТ 19807-91 и поставляется в виде дисков, пластин или прямоугольных плит, предназначенных для распыления в вакуумных установках магнетронного и электронно-лучевого типа. Основное отличие мишеней ВТ1-1 от легированных титановых аналогов — минимальное содержание примесей внедрения (кислород, азот, углерод), что обеспечивает стабильный состав осаждаемых плёнок.

Химический состав и структурные особенности

Технически чистый титан ВТ1-1 содержит не менее 99,5 % основного металла. Содержание примесей регламентировано: железо — до 0,30 %, кремний — до 0,10 %, углерод — до 0,07 %, кислород — до 0,12 %, азот — до 0,04 %, водород — до 0,01 %. Такая чистота критична для формирования покрытий с воспроизводимыми оптическими и барьерными свойствами. Структура материала — альфа-фаза с гексагональной плотноупакованной решёткой, что определяет характерную скорость распыления и равномерность эрозии по площади мишени.

Физико-механические параметры

Предел прочности при растяжении титана ВТ1-1 в отожжённом состоянии составляет 345–490 МПа, предел текучести — 275–390 МПа, относительное удлинение — не менее 20 %. Твёрдость по Бринеллю находится в диапазоне 130–160 HB. Плотность материала — 4,5 г/см. Температура плавления — 1668 C. Теплопроводность при 20 C — 16,3 Вт/(мК), что обеспечивает эффективный отвод тепла от зоны распыления при высоких плотностях мощности.

Технология распыления и режимы осаждения

Мишени ВТ1-1 применяются в магнетронных распылительных системах постоянного тока (DC) и среднечастотных (MF) установках. Рекомендуемая плотность мощности на поверхности мишени — 5–15 Вт/см при рабочем давлении аргона 0,1–1,0 Па. Для реактивного распыления в атмосфере азота или кислорода используется переходный режим с контролем парциального давления реакционного газа. Скорость распыления титана ВТ1-1 в аргоне составляет 0,3–0,6 нм/с при плотности тока 50–100 мА/см, что позволяет формировать слои толщиной 1–10 мкм за один технологический цикл.

Применение в промышленности

Покрытия, осаждаемые из мишеней ВТ1-1, востребованы в следующих отраслях:

• Микроэлектроника — барьерные слои Ti/TiN в металлизации интегральных схем, контактные площадки;
• Медицинское оборудование — биосовместимые покрытия на имплантатах и хирургическом инструменте;
• Оптика — просветляющие и защитные слои на линзах и зеркалах;
• Автомобильная промышленность — декоративно-защитные покрытия на элементах экстерьера;
• Инструментальное производство — износостойкие покрытия TiN на режущем инструменте;
• Электрохимическая промышленность — анодные слои для электролизёров.

Конструктивные исполнения и подготовка поверхности

Мишени ВТ1-1 изготавливаются в форме дисков диаметром 50–300 мм, прямоугольных пластин длиной до 2000 мм и сложнопрофильных изделий по чертежам заказчика. Толщина типовых мишеней — 3–12 мм. Рабочая поверхность подвергается механической обработке до шероховатости Ra не более 1,6 мкм, что минимизирует риск дугообразования при распылении. Тыльная сторона может иметь систему каналов для водяного охлаждения или поставляться с припаянной медной подложкой для улучшения теплового контакта с катодом.

Особенности эксплуатации

При работе с мишенями ВТ1-1 необходимо учитывать склонность титана к образованию оксидной плёнки на поверхности. Перед началом процесса рекомендуется проводить предварительную очистку поверхности ионной бомбардировкой в течение 5–10 минут. Степень использования материала мишени достигает 70–80 % при правильно подобранной конфигурации магнитного поля. Остаточная толщина не должна быть менее 2 мм во избежание прогиба и повреждения катодного узла.

Вопросы и ответы