阅读说明：本技术 一种喷淋式冷却溅射阴极磁棒装置 (Spray type cooling sputtering cathode magnetic bar device ) 是由 靳伟 曹永军 陈建飞 于 2020-08-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及薄膜制备技术领域,尤其是一种喷淋式冷却溅射阴极磁棒装置,包括靶管、磁铁以及冷却液管路,其中所述磁铁置于所述靶管的内部,所述冷却液管路具有冷却液进口、冷却液出口以及冷却液喷淋口,所述冷却液进口与所述冷却液出口相连通,所述冷却液喷淋口开设在所述冷却液管路上且朝向所述靶管以构成喷淋式冷却。本发明的优点是：1)可以在各种角度工作的溅射阴极内部使用,避免因为靶管内部存在气泡或者未充满冷却液造成靶材开裂；2)磁棒的局部磁场强度可以通过外部的磁铁背部连杆方便调节；3)磁棒的磁铁与冷却液完全隔离,避免冷却液对磁铁的不良影响,保证磁棒的使用性能。(The invention relates to the technical field of film preparation, in particular to a spray-type cooling sputtering cathode magnetic rod device which comprises a target tube, a magnet and a cooling liquid pipeline, wherein the magnet is arranged inside the target tube, the cooling liquid pipeline is provided with a cooling liquid inlet, a cooling liquid outlet and a cooling liquid spray port, the cooling liquid inlet is communicated with the cooling liquid outlet, and the cooling liquid spray port is arranged on the cooling liquid pipeline and faces the target tube to form spray-type cooling. The invention has the advantages that: 1) the sputtering target can be used in sputtering cathodes working at various angles, and target cracking caused by bubbles in the target tube or the fact that the target tube is not filled with cooling liquid is avoided; 2) the local magnetic field intensity of the magnetic bar can be conveniently adjusted through an external magnet back connecting rod; 3) the magnet of bar magnet is kept apart with the coolant liquid completely, avoids the coolant liquid to the harmful effects of magnet, guarantees the performance of bar magnet.)

一种喷淋式冷却溅射阴极磁棒装置

技术领域

本发明涉及薄膜制备技术领域，尤其是一种喷淋式冷却溅射阴极磁棒装置。

背景技术

随着磁控溅射阴极在真空镀膜领域的应用越来越广泛，溅射阴极的工作方式也变得多样化，比如向上溅射、向下溅射、倾斜溅射等；又比如直流溅射、中频溅射、射频溅射等。磁控溅射阴极在工作中产生的多余热量会对镀膜工艺和溅射阴极自身产生不利影响，因此需要在磁控溅射阴极中设置冷却机构以保证磁控溅射阴极稳定工作。

对于传统的磁棒，目前多采用浸没式冷却的方案。主要方式是通过磁棒的冷却液内管或者外管使冷却液充满整个靶管内部，并依靠液体的流动来带走溅射阴极工作时靶管产生的热量。但是，现有的溅射阴极溅射面和磁棒结构的配置往往会造成靶管内部残留一些空间没有被冷却液填满，这样容易造成局部区域靶管无法被有效冷却；这种情况进一步发展，伴随着热量的聚集，将造成靶管受热不均而形成开裂。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种喷淋式冷却溅射阴极磁棒装置，采用喷淋式冷却方案，实现溅射阴极靶管的冷却。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种喷淋式冷却溅射阴极磁棒装置，其特征在于：所述装置包括靶管、磁铁以及冷却液管路，其中所述磁铁置于所述靶管的内部，所述冷却液管路具有冷却液进口、冷却液出口以及冷却液喷淋口，所述冷却液进口与所述冷却液出口相连通，所述冷却液喷淋口开设在所述冷却液管路上且朝向所述靶管以构成喷淋式冷却。

所述冷却液管路相较于所述磁铁的长度布置方向通长设置，且所述冷却液喷淋口在所述冷却液管路上呈间隔阵列式布置。

所述磁铁的***通过设置磁铁外壳封闭，使所述磁铁与所述冷却液管路中的冷却液相隔离。

所述冷却液管路上具有至少一个冷却液进口以及至少两个阵列式布置的冷却液出口，所述冷却液进口位于所述冷却液管路的中间位置，所述冷却液出口分别对称布置于所述磁铁外壳的***，使所述冷却液管路内部自所述冷却液进口至所述冷却液出口分为均匀对称的冷却液流动路径。

所述冷却液流动路径相独立且沿所述冷却液管路的长度布置方向呈回形折返布置。

所述冷却液管路与所述磁铁外壳相连接。

所述冷却液管路与所述磁铁之间可采用螺钉连接结构，也可采用抱箍卡紧结构。

所述冷却液管路可采用多段式连接结构，也可以采用一体式结构。

所述磁铁的底部设置有高度可调节的磁场调节杆，所述磁场调节杆支撑所述磁铁并通过其高度调节实现所述磁铁的磁场调整。

所述磁场调节杆可以在通过外部塞添或者去除垫片来调节磁铁外壳内部的磁铁的局部磁场强度，也可以通过简单的螺杆的方式来进行调节。

所述磁场调节杆穿过磁铁外壳支撑所述磁铁且其与冷却液管路之间相独立布置。

所述磁场调节杆沿所述磁铁的长度布置方向均匀间隔布置。

所述冷却液管路相较于所述磁铁的长度布置方向通长设置，且所述冷却液喷淋口在所述冷却液管路上呈间隔阵列式布置。

本发明的优点是：1）可以在各种角度工作的溅射阴极内部使用，避免因为靶管内部存在气泡或者未充满冷却液造成靶材开裂；2）磁棒的局部磁场强度可以通过外部的磁铁背部连杆方便调节；3）磁棒的磁铁与冷却液完全隔离，避免冷却液对磁铁的不良影响，保证磁棒的使用性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的横向剖面结构示意图；

图3为本发明中冷却液的流动路径示意图；

图4为图2的局部放大图；

图5为本发明的纵向剖面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-5所示，图中1-11标记分别表示为：冷却液管路1、磁铁外壳2、冷却液进液法兰3、冷却液喷淋口4、磁铁5、外部磁场调节装置6、冷却液进液通道7、冷却液回液法兰8、磁场调节杆9、调节垫片10、密封盖11。

实施例：本实施例中如图1所示的喷淋式冷却溅射阴极磁棒装置应用于磁控溅射阴极溅射成膜工艺中。

如图1所示，本实施例中的喷淋式冷却溅射阴极磁棒装置主体包括靶管、冷却液管路1以及磁铁5，其中冷却液管路1和磁铁5分别置于靶管中。

其中，磁铁5的***设置有磁铁外壳2，该磁铁外壳2呈包覆状围合在磁铁5的***，以使磁铁5所处的空间与冷却液完全封闭隔离，从而对磁铁5起到保护作用，避免磁铁5因浸淋冷却液而造成的使用性能的下降。

冷却液管路1固定连接在磁铁外壳2的***，且其沿磁铁5的长度布置方向通长布置。冷却液管路1的一端中间位置设置有冷却液进液法兰3，该冷却液进液法兰3设置在冷却液管路1的冷却液进口位置，冷却液可通过冷却液进液法兰3进入冷却液管路1的冷却液进液通道7，并进一步进入冷却液回液法兰8。在冷却液回液法兰8构成的冷却液回液通道中设置有阵列式布置的冷却液喷淋口4，冷却液可经冷却液喷淋口4喷淋靶管内壁，从而起到冷却靶管的作用，并可通过设置冷却液出口形成冷却液流动回路。冷却液进液通道7与冷却液进液法兰3相连通并与两个冷却液回液法兰8在冷却液管路1内配合构成均匀对称的两条冷却液流动路径。

具体地，如图3所示，在冷却液管路1内的两条冷却液流动路径为回折返布置，即沿图3箭头方向，冷却液自冷却液进液法兰3进入冷却液管路1的内部，其通过冷却液进液通道7从冷却液管路1的一端到达另一端，而后折返通过两侧的回流通道一分为二，然后折返到达冷却液回液法兰8的位置。

如图5所示，在回流通道上开设有阵列式布置的冷却液喷淋口4，冷却液喷淋口4沿磁铁5的长度布置方向均匀间隔布置，以保证覆盖靶管工作时的发热范围，从而保证喷淋式冷却的效果。冷却液通过冷却液喷淋口4进入靶管内部；利用冷却液供送时的压力，冷却液被喷淋到靶管内壁从而带走溅射阴极磁棒装置工作时所产生的热量。这样一来，即使靶管内部局部区域因未充满冷却液或存在气泡，喷淋式冷却依旧可以提供极佳的冷却效果，避免靶材开裂。

如图2和图4所示，磁铁5可在不拆开整体磁棒装置的状态下，通过设置在冷却液管路1背部的外部磁场调节装置6对其高度进行调节，从而对局部磁场进行调节，例如局部区域的磁场强度。具体地，磁铁5的底部支撑有磁场调节杆9，若干磁场调节杆9沿磁铁5的长度方向均匀间隔布置。每个磁场调节杆9的一端与磁铁5相接触，另一端伸出于冷却液管路1，在磁场调节杆9的底部可设置若干调节垫片10，通过调节垫片10的数量增减或垫片本体厚度的增减，可使磁场调节杆9的高度发生变化，从而使磁场调节杆9所对应支撑的磁铁5的高度产生变化，使该磁铁5局部区域的前后位置关系，进而实现磁铁5的磁场调节。

本实施例在具体实施时：为了保证磁棒装置整体密封并对磁场调节杆9进行保护，在磁场调节杆9的底部固定安装有密封盖11，密封盖11为可拆卸式的连接结构，在使用磁场调节杆9时进行磁场调节时可方便拆下，而完成磁场调节后则装回。

磁场调节杆9除了可以通过外部塞添或者去除调节垫片10来调节磁铁外壳2内部的磁铁5的局部磁场强度之外，也可以通过简单的升降螺杆的方式来进行调节，即通过螺纹结构实现磁场调节杆9的旋转上升或下降，从而调整磁铁5的高度。

如图2所示，磁场调节杆9是沿磁铁5的长度布置方向均匀间隔布置。此时，磁场调节杆9的数量及间隔距离便决定了磁场局部调整的范围及精密度，可根据实际工艺需要进行设计；即磁场调节杆9的数量较多且相对间隔距离较短，则可使磁场局部调整的范围相对更为精密。

冷却液管路1与磁铁5之间可采用螺钉连接结构，也可采用抱箍卡紧结构，安拆方便，以便于后续的检修维护。

冷却液管路1可采用多段式连接结构，即由多段管路拼接构成，也可以采用一体式结构。多段式连接结构的冷却液管路可在保证使用功能的同时，便于加工。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。