基于IBAD纳米涂层设备的溅射靶冷却装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于IBAD纳米涂层设备的溅射靶冷却装置，包括一体成型的本体，所述本体内开设有进水口、出水口和用于限制冷却液体的导向槽，所述进水口和所述出水口分别设置在所述导向槽的两端；所述导向槽的包络线为矩形。本发明专利技术能够在兼顾密封性的同时提高冷却的效果。

Cooling device of sputtering target based on IBAD nano-coating equipment

The invention discloses a sputtering target cooling device based on IBAD nano-coating equipment, comprising an integrally formed body, in which a water inlet, a water outlet and a guide groove for restricting cooling liquid are arranged, the water inlet and the water outlet are respectively arranged at two ends of the guide groove, and the envelope of the guide groove is rectangular. The invention can improve the cooling effect while giving consideration to the sealing property.

【技术实现步骤摘要】
基于IBAD纳米涂层设备的溅射靶冷却装置
本专利技术涉及溅射靶冷却
，具体涉及一种基于IBAD纳米涂层设备的溅射靶冷却装置。
技术介绍
第二代高温超导材料在低温状态下具有完全的零电阻特性和完全抗磁性的特点。其特性在国防，工业，科学研究，医学领域有着巨大的应用前景，各国政府都极为重视超导材料研究。由于二代超导薄膜的相干长度只有7nm，薄膜晶界角大于4度以后就会形成弱连接效应，从而影响超导临界电流。由于超导薄膜属于多晶薄膜，而我们需要在非晶材料上生长晶体薄膜就必须采用IBAD(离子束辅助沉积)在非晶柔性基体材料上生长出准单晶的薄膜成分。而此工艺是后续超导膜层的关键种子层，没有此工艺生长的准单晶薄膜就不会有超导薄膜，由于准单晶薄膜光学厚度只有几个纳米厚度，性能上又极易潮解吸收水分，因此研究IBAD(离子束辅助沉积)显得尤为重要。本公司目前采用IBAD(离子束辅助沉积)方法生长准单晶薄膜。射频离子源放电将Ar气电离成的带正电的Ar离子和带负电的电子，屏栅将带有正电的Ar离子聚集，然后通过施加负的偏置电压将带有正电的Ar离子加速引出栅网，最外侧的接地栅网可以让二次电子的回流，再加上中和匹配器的中和作用，使离子源可以长时间的溅射工作。Ar离子通过加速极负偏压加速引出从而离子束具有很高的能量进而对靶材进行轰击溅射，溅射出的薄膜成分会扩散到腔壁和带材基体上，由于基体附近的弧形板设有氧气通孔，这样吸附在带材基体上的被溅射成分与O2进行反应生成所需的准单晶薄膜。由于发射出的离子束具有很高的动能，从而使靶材受热，如果没有合适的冷却装置会使靶材开裂受损或是温度不均匀进而影响沉积速率，影响薄膜的化学配比。普通的磁控溅射设备由于背板上存在阴阳极之分故此需要陶瓷以来绝缘，而IBAD设备靶材上无需施加负的电压，所以结构设计上不能采用普通磁控溅射的水冷结构。IBAD工艺要求在4.5*10-7Torr的高真空下进行，而且此薄膜成分对水极为敏感，容易潮解，所以此装置必须保证密封性，又不能破坏真空气氛，因此如何设计靶材冷却装置成为IBAD设备上一个关键的步骤。授权公告号为CN10555585B的专利技术专利公开了一种溅射靶，包括背板、缓冲板3a、缓冲板3b、靶材和结合材料，背板上设置有冷却水流通道。同时其说明书中指出结合材料将靶材、背板、缓冲板3a、缓冲板3b结合起来，但是利用结合材料会影响溅射靶的密封性，同时结合材料也会影响溅射靶的冷却效果。此外，开设在背板上的冷却通道无法保证冷却水和背板充分的接触，降低了溅射靶的冷却效果。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于IBAD纳米涂层设备的溅射靶，其能够在兼顾密封性的同时提高冷却的效果。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于IBAD纳米涂层设备的溅射靶冷却装置，其特征在于，包括一体成型的本体，所述本体内开设有进水口、出水口和用于限制冷却液体的导向槽，所述进水口和所述出水口分别设置在所述导向槽的两端；所述导向槽的包络线为矩形。进一步的，所述导向槽沿正弦函数或余弦函数的轨迹开设，所述正弦函数或所述余弦函数的最大值小于所述本体宽度的1/2。进一步的，所述导向槽的轨迹为利萨如曲线，利萨如图形沿X轴和Y轴的谐振动方程可表示为X＝A1sin(mωt+φ1)Y＝A2sin(nωt+φ2)式中频率比为m∶n,频率参数m和n为互质的正整数；φ1和φ2为初相位参量,利萨如图形中质点的轨迹图线和运动走向取决于m、n与φ1、φ2。进一步的，所述利萨如曲线的频率比为4:3、5:3或5:4。进一步的，所述进水口的位置高于所述出水口的位置，且所述进水口所在的平面与水平面的夹角为15-45度。进一步的，所述本体的上表面设置有导热硅胶。进一步的，所述本体的外壁涂覆有银层，所述银层的厚度为1-4um。进一步的，所述本体的材料为银、铜、金、铍、铝、氮化铝、钨或铁中一种或多种。进一步的，所述本体上端部的厚度为5-10mm。本专利技术的有益效果：1、导向槽能够限制冷却流体的流向，利用导向槽的开设方向增大本体和冷却流体的接触面积，从而能够提高靶体的冷却效果；2、一体成型的本体材避免了密封件对冷却速率的影响，从而提高了冷却效果；同时一体成型的结构避免了因密封性而产生的漏水现象，减少了靶材内真空条件因密封而影响膜层的质量和生产的连续性。附图说明图1是本专利技术的整体示意图；图2是本专利技术的部分示意图；图3是分体式冷却装置中本底真空和时间的关系；图4是分体式冷却装置中真空室内的主要残余气体含量和时间的关系；图5是本专利技术中本底真空和时间的关系；图6是本专利技术中真空室内的主要残余气体含量和时间的关系；图7是分体式冷却装置中半峰宽检测结果；图8是本专利技术中半峰宽检测结果。图中标号说明：1、本体；11、进水口；12、出水口；13、导热硅胶；2、导向槽。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。参照图1所示，本专利技术的基于IBAD纳米涂层设备的溅射靶的一实施例，包括本体，因为IBAD设备对真空度要求极高，需要在4.5*10-7torr才能进行薄膜制备，同时每次工艺前需要清理靶材。靶材固定在冷却装置上，清理靶材会使冷却装置晃动，就会使螺钉松动从而使水外漏，从而会破坏真空状态，影响薄膜制备。因而本实施例中本体一体成型，一体成型的本体能够减少因密封件的老化、连接不稳定及清理靶材产生的密封性的问题，因而能够提高膜层的稳定性。同时，本体的材料可以选用银、铜、金、铍、铝、氮化铝、钨或铁中一种或多种；结合各个材料的热传导系数和价格，本实施例中本体的材料优选铜。因而一体成型的本体能够减少因密封件的设置而影响其冷却效果的现象。参照图3-图6，图3显示的现有技术中的分体式的本体真空，其中本体真空是指真空机组在设备不通任何气体的情况下，所能达到的最高真空指数。图4显示的是现有现有技术中真空室内的主要残余气体含量和时间的关系。图5是本专利技术中本底真空和时间的关系，与图3对应。图6是本专利技术中真空室内的主要残余气体含量和时间的关系，与图4对应。从图3和图5、图4和图6的对比中可以对比出利用一体成型的冷却装置对靶材进行冷却时，在保证在冷却效果的同时，能够保持靶材的本底真空，从而能够提高膜层的稳定性。同时利用图4和图6的对比能够得出一体成型的冷却装置能够有效的减少真空设备内H2O的含量，因而能够有效的减少水对靶材薄膜的损伤。综上利用一体成型的冷却装置能够在兼顾密封性的同时提高冷却的效果。参照图7和图8，采用相同的标准工艺执行，在图7中表示的分体式的冷却装置的测试结果，而该测试结果与真空氛围中水气的含量相较标准的情况下高，处于靶材背冷装置微漏水的状态的测试结果基本一致。根据测量结果可以看出样品的半峰宽明显高于7度，不符合我们的质量要求。图8显示的是一体式的冷却装置的测量结果，该测量结果显示真空氛围中水气的含量达到我们工艺需求，6组样品的半峰宽基本维持在5度左右，远低于我们的7度标准。因而可以得出一体式的冷却装置具有较好的密封性，明显改善了冷却装置漏水的现象。参照图1和图2，本体的外壁涂覆有银层，银层的厚度为1-4um。涂覆在本体外壁上的银层既能够减少本体的氧化，同时因为银的导热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于IBAD纳米涂层设备的溅射靶冷却装置，其特征在于，包括一体成型的本体，所述本体内开设有进水口、出水口和用于限制冷却液体的导向槽，所述进水口和所述出水口分别设置在所述导向槽的两端；所述导向槽的包络线为矩形。

【技术特征摘要】
1.一种基于IBAD纳米涂层设备的溅射靶冷却装置，其特征在于，包括一体成型的本体，所述本体内开设有进水口、出水口和用于限制冷却液体的导向槽，所述进水口和所述出水口分别设置在所述导向槽的两端；所述导向槽的包络线为矩形。2.如权利要求1所述的基于IBAD纳米涂层设备的溅射靶冷却装置，其特征在于，所述导向槽沿正弦函数或余弦函数的轨迹开设，所述正弦函数或所述余弦函数的最大值小于所述本体宽度的1/2。3.如权利要求1所述的基于IBAD纳米涂层设备的溅射靶冷却装置，其特征在于，所述导向槽的轨迹为利萨如曲线，利萨如图形沿X轴和Y轴的谐振动方程可表示为X＝A1sin(mωt+φ1)Y＝A2sin(nωt+φ2)式中频率比为m∶n,频率参数m和n为互质的正整数；φ1和φ2为初相位参量,利萨如图形中质点的轨迹图线和运动走向取决于m、n与φ1、φ2。4.如权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小宝，周国山，夏佑科，沈玉军，陈慧娟，蔡渊，
申请(专利权)人：东部超导科技苏州有限公司，苏州新材料研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32