CN206033869U - 一种新型的靶材冷却系统装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种新型的靶材冷却系统装置，它包括靶材（1），在靶材（1）下部设有与靶材（1）下表面对应配合的冷却管（2），在冷却管（2）内接入冷却水，其特征在于：在所述的冷却管（2）的下部连接一个与冷却管（2）下表面外形相同的二级冷却管（3），在二级冷却管（3）内也接入冷却水。本实用新型结构简单、使用方便、且适合在现有设备上进行改造，可以有效的克服现有技术中靶材冷却不均匀等问题。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种镀膜的冷却装置，具体地说就是一种新型的靶材冷却系统装置。
背景技术：
磁控溅射是物理气相沉积的（Physical Vapor Deposition, PVD）的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点，而上世纪70年代发展起来的磁控溅射法更是实现高速、低温、低损失。因为是在低温下进行高速溅射，必须有效地提高气体的离化率。磁控溅射通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对电子的束缚来提高等离子体密度以增加溅射率。目前在工业镀膜生产中，磁控溅射技术已成为主要的技术之一。相关的磁控溅射镀膜设备也发展迅速，磁控溅射靶作为镀膜系统核心部件，直接关系镀膜效果的好坏，对于整套镀膜设备的开发起到了至关重要的作用，在磁控溅射过程中，靶材不断受到带电粒子的轰击，温度较高，其冷却是一个很重要的问题。在镀膜过程中，溅射离子的能量大约70%需要从阴极冷却水中带走，如果这些热量不能及时带走，靶材表面将急剧升温、熔化、蒸发（升华）…等等，从而脱离溅射的基本模式；如果靶材导热性能差、靶材会由于热应力而引起碎裂，随着溅射功率的提高，靶材温度会急剧提高，温度高达100 ℃甚至更高，热量的积累必然导致靶材破坏、失效，一定程度上对溅射效率、设备及薄膜性能等造成了影响。
目前常用的较适宜的冷却介质是水，在实际应用中的磁控溅射镀膜设备，靶材的冷却方式通常有以下这种“单向”的冷却方式。如图1所示，冷却水对靶材的冷却方式，是目前通常采用的方式，冷却水从冷却靶材一边进去，从靶材的另一边出来，靶材与冷却水之间一般采用铜片隔离；或者是采用如图2中所示，冷却水在铜块中（铜块中间是掏空的，形成冷却水上下左右都一定厚度的铜片隔离对靶材进行冷却），冷却水从一个方向进去，从另一方向出来，总之这都是一种冷却水“单向”流动的冷却方式。
这种冷却方式存在以下这些问题：
1）冷却不均匀，例如在实际运用过程中，假设冷却水以18°流入冷却系统，流出流入冷却系统时的温度可能会达到30°左右。那么，由于冷却水的温度是从冷却系统的冷却水出口到冷却系统的冷却水入口逐渐升高，所以如果靶材长度很长的话，出来的温度会更高，这样造成靶材的温度从冷却水入口处到冷却水出口处是不均匀的存在着温差，从而会影响到所沉积的薄膜的性能。
2）如果靶材的长度很长，由于冷却水的温度是从出口到入口逐渐升高，出来的温度会更高，对于一些导热性较差的靶材，如AZO靶，不仅靶材温度不均匀，甚至出现靶材开裂，不仅导致靶材所镀的薄膜性能，甚至由于靶材开裂，导致冷却板（一般为铜背板）在开裂位置被离子轰击引起溅射，导致膜层中含有铜原子，更严重的铜背板被离子轰击击穿，导致冷却水镀膜真空腔室等问题。所以就目前通常使用的“单向”冷却系统，对一些导热性能较差的靶材要求也相对比较高。
总之，靶材的冷却不好不仅仅影响到薄膜性能及设备，也对靶材特别是导热性能差靶材的要求也很高，从而造成成本较高等问题。
实用新型内容：
本实用新型就是为了克服现有技术中的不足，提供一种结构简单，使用方便，且可以在现有设备上直接改造的新型的靶材冷却系统装置。
本实用新型提供以下技术方案：
一种新型的靶材冷却系统装置，它包括靶材，在靶材下部设有与靶材下表面对应配合的冷却管，在冷却管内接入冷却水，在所述的冷却管的下部连接一个与冷却管下表面外形相同的二级冷却管，在二级冷却管内也接入二级冷却水。
在上述技术方案的基础上，还可以有以下进一步的技术方案：
在所述的冷却管和二级冷却管两端分别设有冷却水流入口a和冷却水流出口b，且冷却管上的冷却水流入口a和冷却水流出口b的设置位置，与二级冷却管上的冷却水流入口a和冷却水流出口b的设置位置相反。
所述的冷却管和二级冷却管均为铜制。
实用新型优点：
本实用新型结构简单，使用方便，可以在现有设备上直接改造，且改造费用低廉，降温效果好，有效的提高了产品质量，降低了生产成本。
附图说明：
图1是现有技术中冷却系统的结构示意图；
图2是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式：
如图2所示，一种新型的靶材冷却系统装置，它包括靶材1，在靶材1下部设有与靶材1下表面对应配合的冷却管2，在冷却管2内接入冷却水，在所述的冷却管2的下部连接一个与冷却管2下表面外形相同的二级冷却管3，在二级冷却管3内也接入冷却水。
在所述的冷却管2和二级冷却管3两端分别设有冷却水流入口a和冷却水流出口b，且冷却管2上的冷却水流入口a和冷却水流出口b的设置位置，与二级冷却管3上的冷却水流入口a和冷却水流出口b的设置位置相反。图中箭头所指方向即为冷却水流动方向。
所述的冷却管2和二级冷却管3均为铜制。这样有利于散热。
Claims (3)
1.一种新型的靶材冷却系统装置，它包括靶材（1），在靶材（1）下部设有与靶材（1）下表面对应配合的冷却管（2），在冷却管（2）内接入冷却水，其特征在于：在所述的冷却管（2）的下部连接一个与冷却管（2）下表面外形相同的二级冷却管（3），在二级冷却管（3）内也接入二级冷却水。
2.根据权利要求1中所述的一种新型的靶材冷却系统装置，其特征在于：在所述的冷却管（2）和二级冷却管（3）两端分别设有冷却水流入口a和冷却水流出口b，且冷却管（2）上的冷却水流入口a和冷却水流出口b的设置位置，与二级冷却管（3）上的冷却水流入口a和冷却水流出口b的设置位置相反。
3.根据权利要求1中所述的一种新型的靶材冷却系统装置，其特征在于：所述的冷却管（2）和二级冷却管（3）均为铜制。
Priority Applications (1)
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN107858658A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-03-30 | 安徽金美新材料科技有限公司 | 一种靶材冷却装置 |
| CN108225810A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-06-29 | 北京航空航天大学 | 防溅射分子沉结构 |
| CN109825811A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-05-31 | 浙江工业大学 | 一种半导体制冷片靶材冷却装置 |
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