本发明提供一种焊接溅镀靶材以形成一大的溅镀靶材的方法。本发明还提供具有经焊接的溅镀靶材牌的溅镀靶材组件的实施例。在一实施例中，在一电子束焊接室内焊接溅镀靶材的方法，包含在位于一支撑表面上的尚未定位的至少两个溅镀靶材牌间的预定的至少一交界线上，提供溅镀靶材材料条或粉末；以该至少两个溅镀靶材牌的边缘紧邻和在溅镀靶材材料条或粉末上形成至少一交界线的方式，将该至少两个溅镀靶材牌并列配置；排出该电子束焊接室内的气体；预热该至少两个溅镀靶材牌和溅镀靶材材料条或粉末至比该至少两个溅镀靶材牌开始熔化、承受物理状态改变、或基本承受分解的温度低的预热温度；将该并列配置的至少两个溅镀靶材牌焊接成为一大的溅镀靶材。
将至少两个溅镀靶材牌，以所述至少两个溅镀靶材牌的边缘紧邻并形成至少一条交界线(interfacial line)的方式，并列配置在一支撑表面上；
在焊接所述至少两个溅镀靶材牌之前，先将溅镀靶材材料条或粉末置放在所述至少两个溅镀靶材牌间的至少一条交界线下方；以及将并列配置的所述至少两个溅镀靶材牌焊接成为一溅镀靶材。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的至少两个溅镀靶材牌的边缘间的至少一条交界线的缝隙间距小于0.5毫米。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的至少两个溅镀靶材牌的边缘间的至少一条交界线的缝隙间距小于0.05毫米。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的焊接是电子束焊接、激光焊接或摩擦搅拌焊接。
在焊接前，先将所述至少两个溅镀靶材牌和置于所述至少两个溅镀靶材牌间的至少一条交界线下方的溅镀靶材材料条或粉末，预热至一预热温度，所述预热温度比所述溅镀靶材牌开始熔化的温度为低。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预热温度是所述溅镀靶材材料熔点的至少一半的温度。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预热温度是所述溅镀靶材材料熔点的至少五分之三的温度。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的焊接是电子束焊接，并且所述焊接是-4在低于10 托耳的压力下进行。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的溅镀靶材材料是铝、铜、金、镍、锡、钼、铬、锌、钯、不锈钢、钯合金、锡合金、铝合金、铜合金或氧化铟锡(ITO)。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的溅镀靶材的溅镀表面积大于10,000平方厘米。
11.一种在一电子束焊接反应室中焊接溅镀靶材牌的方法，其至少包含：电子束焊接反应室中的一支撑表面上的介于至少两个溅镀靶材牌之间的预定的至少一条交界线上提供溅镀靶材材料条或粉末；
将至少两个溅镀靶材牌，以所述至少两个溅镀靶材牌的边缘紧邻并在所述溅镀靶材材料条或粉末上形成所述至少一条交界线的方式，并列配置；
将所述至少两个溅镀靶材牌和所述溅镀靶材材料条或粉末，预热至一预热温度，所述预热温度比所述溅镀靶材牌开始熔化的温度要低；以及将并列配置的所述至少两个溅镀靶材牌焊接成为一大的溅镀靶材。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的至少两个溅镀靶材牌的相邻边缘间的预定的至少一条交界线的缝隙间距小于0.05毫米。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述预热温度是所述溅镀靶材材料熔点的至少一半的温度。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的焊接是在低于10-4托耳的压力下进行。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的溅镀靶材材料是铝、铜、金、镍、锡、钼、铬、锌、钯、不锈钢、钯合金、锡合金、铝合金、铜合金或氧化铟锡(ITO)。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的溅镀靶材的溅镀表面积大于750平方厘米。
17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述预热温度是所述溅镀靶材材料熔点的至少五分之三的温度。
18.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的溅镀靶材的溅镀表面积大于
19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的至少两个溅镀靶材牌的边缘间的至少一条交界线的缝隙间距小于0.5毫米。
一溅镀靶材，其溅镀表面积大于10,000平方厘米，其特征在于，所述溅镀靶材，是通过将以至少两个溅镀靶材牌的边缘紧邻并在溅镀靶材材料粉末或至少一个溅镀靶材材料条上形成至少一条交界线的方式并列配置的至少两个溅镀靶材牌焊接在一起而形成。
21.如权利要求20所述的溅镀靶材，其特征在于，所述的至少两个溅镀靶材牌的焊接，是利用电子束焊接。
22.如权利要求20所述的溅镀靶材，其特征在于，所述的至少两个溅镀靶材牌是利用一制程焊接，其至少包含：在电子束焊接反应室中的一支撑表面上的介于至少两个溅镀靶材牌之间的预定的至少一条交界线上提供溅镀靶材材料粉末或至少一个溅镀靶材材料条；
将所述至少两个溅镀靶材牌，以所述至少两个溅镀靶材牌的边缘紧邻并在所述溅镀靶材材料粉末或至少一个溅镀靶材材料条上形成所述至少一条交界线的方式并列配置；
在焊接所述至少两个溅镀靶材牌前，先将所述至少两个溅镀靶材牌和所述溅镀靶材材料粉末或至少一个溅镀靶材材料条预热至一预热温度，所述预热温度比所述溅镀靶材牌开始熔化的温度要低；以及将并列配置的所述至少两个溅镀靶材牌焊接成为一大的溅镀靶材。
23.如权利要求20所述的溅镀靶材，其特征在于，所述的溅镀靶材材料是铝、铜、金、镍、锡、钼、铬、锌、钯、不锈钢、钯合金、锡合金、铝合金、铜合金或氧化铟锡(ITO)。
24.如权利要求20所述的溅镀靶材，其特征在于，所述的至少两个溅镀靶材牌的边缘间的预定的至少一条交界线的缝隙间距小于0.5毫米。
25.如权利要求20所述的溅镀靶材，其特征在于，所述的至少两个溅镀靶材牌的边缘间的预定的至少一条交界线的缝隙间距小于0.05毫米。
26.如权利要求20所述的溅镀靶材，其特征在于，所述的焊接是电子束焊接、激光焊接或摩擦搅拌焊接。
27.如权利要求22所述的溅镀靶材，其特征在于，所述预热温度是所述溅镀靶材材料熔点的至少一半的温度。
28.如权利要求27所述的溅镀靶材，其特征在于，所述预热温度是所述溅镀靶材材料熔点的至少五分之三的温度。
29.如权利要求21所述的溅镀靶材，其特征在于，所述的电子束焊接是在低于10 托耳的压力下进行。
一溅镀靶材，其溅镀表面积大于10,000平方厘米，其特征在于，所述溅镀靶材是通过将以至少两个溅镀靶材牌的边缘紧邻并在溅镀靶材材料粉末或至少一个溅镀靶材材料条上形成至少一条交界线的方式并列配置的至少两个溅镀靶材牌焊接在一起而形成；以及一背板，与所述溅镀靶材接合。
31.如权利要求30所述的溅镀靶材组件，其特征在于，所述的至少两个溅镀靶材牌的焊接是利用电子束焊接。
32.如权利要求30所述的溅镀靶材组件，其特征在于，所述的至少两个溅镀靶材牌是利用一制程焊接，其至少包含：在电子束焊接反应室中的一支撑表面上的介于至少两个溅镀靶材牌之间的预定的至少一条交界线上提供溅镀靶材材料粉末或至少一个溅镀靶材材料条；
将所述至少两个溅镀靶材牌，以所述至少两个溅镀靶材牌的边缘紧邻并在所述溅镀靶材材料粉末或至少一个溅镀靶材材料条上形成所述至少一条交界线的方式并列配置；
在焊接所述至少两个溅镀靶材牌前，先将所述至少两个溅镀靶材牌和所置放的所述溅镀靶材材料粉末或至少一个溅镀靶材材料条预热至一预热温度，所述预热温度比所述溅镀靶材牌开始熔化的温度要低；以及将并列配置的所述至少两个溅镀靶材牌焊接成为一大的溅镀靶材。
33.如权利要求30所述的溅镀靶材组件，其特征在于，所述的背板是利用铟与所述溅镀靶材接合。
34.如权利要求30所述的溅镀靶材组件，其特征在于，所述的背板是利用橡胶胶粘剂与所述溅镀靶材接合。
溅镀靶材、溅镀靶材组件和焊接溅镀靶材牌的方法
技术领域
[0001] 本发明的实施例是关于基材制程设备及方法，例如平面显示器(即LCD(液晶显示器)、OLED(有机发光二极管)、以及其它类型的平面显示器)制程、半导体晶片制程、以及太阳能电池板(solar panel)制程的设备及方法。更明确地说，本发明的实施例是关于用于大面积基材制程系统的溅镀靶材。
[0002] 背景技术
[0003] 物理气相淀积(PVD)是制造电子组件，例如平面显示器时，最常使用的制程之一。PVD是在一真空反应室内进行的等离子制程，其中一负偏压的靶材暴露在具有相当重的原子(例如氩)的惰性气体的等离子中，或含有此种惰性气体的气体混合物的等离子中。该惰性气体的离子对于该靶材的轰击(或溅镀)使该靶材材料的原子射出。所射出的原子累积在，位于该反应室中配置在该靶材下方的基材台上的基材上，成为一淀积膜。平面显示器溅镀与长期发展的晶片溅镀技术的主要差异在于大尺寸的基板以及其矩形形状。
[0004] 图1(现有技术)示出一典型的直流磁控PVD反应器10，其包含一接地的真空反应室12，其中一靶材14通过一电隔离器16与其形成真空密封。一直流电源供应器18相对于该反应室12负偏压该靶材14，以激发氩气溅镀工作气体成为等离子。但是，应注意到射频溅镀也是已知的。该带正电的氩离子受偏压的靶材14吸引，从该靶材14，溅镀材料至支撑在与该靶材14相对的台座22上的基材20。位于该靶材背面的磁控管24投射出与该靶材14前表面平行的磁场以捕捉电子，因此增加等离子密度并且加快溅镀速率。在现代的溅镀反应器中，该磁控管可以更小并且扫描该靶材14背面。即使是大的磁控管也可扫描以增进侵蚀及淀积均匀性。铝、钛、及铜靶材一般是由欲溅镀的材料的溅镀层涂覆在，或接合在较不昂贵且可更容易按尺寸制作的材料组成的靶材背板上形成。
[0005] 溅镀到基本上圆形的硅晶片上的溅镀反应器有长足发展。多年来，硅晶片的直径从50毫米增加至300毫米。溅镀靶材必须比晶片稍微大一些，以在晶片上提供更均匀的淀积。通常，某些材料，例如铝和铜的晶片溅镀靶材是由单一环状构件形成，而在难度较高的材料上，晶片溅镀靶材是由形成在一背板上的单一连续溅镀层形成。
[0006] 在90年代早期，溅镀反应器是为形成在用于大的显示器，例如用来作为计算机显示器或电视屏幕的液晶显示器(LCDs)的玻璃板上的薄膜晶体管(TFT)电路而发展。该技术后来应用在其它类型的显示器上，例如等离子显示器和有机半导体，和在其它面板成分上，例如塑料和高分子。某些早期的反应器是为尺寸约400毫米×600毫米的面板设计。因为所生产的平面显示器尺寸的增加，以及多个显示器制作在单一玻璃面板上，并且在之后裁切而得以实现的尺度上的节约，面板的尺寸持续增加。可购得用来溅镀最小尺寸为1.8米的面板的面板制造设备，并且预期到尺寸2米×2米或甚至更大的面板用的设备。单件靶材的一缺点在于靶材的价格随着靶材尺寸增加而水涨船高。接合多个溅镀材料靶材成为单一靶材背板是另一种节约的选择。
[0007] 接合溅渡靶材以创造出没有缝隙的较大的溅镀靶材引发许多挑战。因此，在业界，需要一种通过接合溅镀靶材创造出用于大面积基材制程系统的大型溅镀靶材的方法。
发明内容
[0008] 提供一种在溅镀靶材接合至一背板前，先将其焊接在一起的方法的实施例。还提供具有焊接的溅镀靶材的溅镀靶材组件的实施例。在一实施例中，焊接溅镀靶材的方法包含，以使该至少两个溅镀靶材牌的边缘紧邻并且形成至少一交界线的方式，将至少两个溅镀靶材牌并列配置在一支撑表面上，接着焊接并列配置的该至少两个溅镀靶材牌成为一个溅镀靶材。
[0009] 在另一实施例中，在一电子束焊接室内，焊接溅镀靶材的方法包含，在位于一支撑表面上的尚未定位的至少两个溅镀靶材牌间的预定的至少一交界线上，提供溅镀靶材材料条或粉末；以使该至少两个溅镀靶材牌的边缘紧邻并且在溅镀靶材材料条或粉末上形成至少一交界线的方式，将该至少两个溅镀靶材牌并列配置；排出该电子束焊接室内的气体；预热该至少两个溅镀靶材牌以及溅镀靶材材料条或粉末，至比该至少两个溅镀靶材牌开始熔化、承受物理状态改变、或基本上承受分解的温度低的预热温度；并且将该并列配置的至少两个溅镀靶材牌焊接成为一大的溅镀靶材。
[0010] 在另一实施例中，一溅镀靶材包含，溅镀表面积大于10,000平方厘米的溅镀靶材，其中该溅镀靶材是通过将并列配置的至少两个溅镀靶材牌焊接在一起制成。
[0011] 在又一个实施例中，一溅镀靶材组件包含，溅镀表面积大于10,000平方厘米的溅镀靶材，其中该溅镀靶材是通过将并列配置的至少两个溅镀靶材牌焊接在一起制成，并且一背板是与该溅镀靶材接合。
附图说明
[0012] 为了可以详细了解上述本发明的特征，可以通过参考实施例，而对前文概述的本发明进行更为详细的说明，其中某些实施例在附图中示出。然而需要注意的是，附图只是说明本发明的典型实施例，因此不应被认为是对其范围的限制，本发明可允许其它等效实施例。
[0013] 图1(现有技术)是常规等离子溅镀反应器的剖面示意图。
[0014] 图2是与含有冷却管道的靶材背板接合的靶材结构的剖面图。
[0015] 图3是说明将靶材接合到背板的一种常规方法的示意图。
[0016] 图4是四个靶材间的角落区域的平面图。
[0017] 图5A是具有六个并列配置的溅镀靶材的本发明的一实施例的平面图。
[0018] 图5B是示出两个并列配置的溅镀靶材间的交界缝隙的剖面图。
[0019] 图5C示出焊接溅镀靶材的制程流程的一实施例。
[0020] 图5D是示出两个溅镀靶材间的交界缝隙间的凹陷的剖面图。
[0021] 图5E示出焊接溅镀靶材的制程流程的另一实施例。
[0022] 图5F示出置于该预定交界线上的靶材材料条或粉末的平面图。
[0023] 图5G示出六个置于该回填(back-fill)靶材材料条或粉末上的溅镀靶材的平面图。
[0024] 图5H示出置于回填靶材材料条上的靶材501A和501B的剖面图。
[0025] 图5I示出置于回填靶材材料粉末上的靶材501A和501B的剖面图。
[0026] 图5J示出经过焊接的六个溅镀靶材形成一大的溅镀靶材的平面图。
[0027] 图6A是本发明的一实施例的平面图，其具有三个并列配置以焊接成为一大的溅镀靶材的溅镀靶材。
[0028] 图6B是本发明的一实施例的平面图，其具有十七个并列配置以焊接成为一大的溅镀靶材的溅镀靶材。
[0029] 附图标记说明
[0030] 10 直流磁控PVD反应器 12 真空反应室
[0031] 14 靶材 16 电隔离器
[0032] 18 直流电源供应器 20 基材
[0033] 22 台座 24 磁控管
[0034] 30 标的物 32 靶材
[0035] 34 靶材背板 42、44 金属板
[0036] 46 冷却管道 48 缝隙
[0037] 60、62 加热台 64、66 粘着涂层
[0038] 70 角落区域 72 交界区
[0039] 501、501A～501F 溅镀靶材 505 缝隙间距
[0040] 511A、511B 靶材侧壁 521A～521G 交界线
[0041] 521A′～521G′ 交界线 541A～541G 交界焊接带
[0042] 551 凹陷 552 材料条
[0043] 553 粉末 601A～601C 溅镀靶材
[0044] 611A～611Q 溅镀靶材
具体实施方式
[0045] 对大型溅镀靶材来说，二维的靶材配置有时是必须的。矩形靶材是以一矩形阵列配置，并且与一靶材背板接合。靶材尺寸取决于几个因素，包含制造这些靶材的难易度，并且可以是3×1、3×3、4×5或其它可应用的组合。靶材可以具有让一大型面板需要3×3阵列的实际尺寸，例如750毫米×900毫米。靶材阵列中的靶材数量可以更多，若靶材材料很难操作的话，例如铬或钼。该靶材背板通常是矩形的，以配合溅镀涂覆的面板形状及尺寸，但是其角落一般是圆弧状以配合支撑它的反应室主体，并且其可包含来自该反应室主体的含有电极的延伸以供电给靶材，以及用来冷却该靶材的该冷却液体的管道连接。如图2所示剖面图中所示，面板溅镀用的该靶材背板34通常是由两个以焊接或其它方式接合在一起的，例如由钛的金属板42、44形成。金属板42、44之一形成有线性冷却管道46，该冷却液体通过其中进行循环。此背板34比通常用于晶片制程的背板更复杂，因为对于尺寸非常大的面板来说，希望提供背侧真空反应室，而非一般的冷却浴，以最小化该非常大的标的物30上的压力差异。
[0046] 这些靶材32是接合在该背板34的反应室侧上，并具有可能形成在靶材32间的缝隙48。一般来说，这些靶材32是具有垂直角落的平行六面体，在该靶材阵列周边处可能会有例外的倾斜边缘。该缝隙48旨在满足生产变异以及靶材的热膨胀，并且可介于0和0.5毫米间。相邻靶材32可直接紧靠，但是不应彼此压迫。换句话说，该缝隙48的宽度不应大于等离子的阴暗区(dark space)，对氩工作气体的一般压力而言，其通常相应于等离子鞘厚度并且通常稍微大于约0.5毫米。等离子无法在最小距离小于等离子阴暗区的空间内形成。因此，下方的钛背板34不会在这些靶材32溅镀时发生溅镀。
[0047] 这些靶材32是配置在一矩形轮廓中，其大约与预期要溅镀的该标的物30的面积相符或稍微大一些。图1的磁控管24在此轮廓中扫描。利用屏障或其它方法来防止背板34的无靶材表面暴露在高密度等离子中，从而被溅镀。显然，溅镀由例如钛，支撑钼(supporting molybdenum)或其它靶材形成的背板34是不理想的。甚至若背板34是由与靶材32一样的材料组成，溅镀该背板34也是不理想的。该背板34是一复杂结构，并且要求在用完一组靶材32后将其再磨光，而且用于新一组的靶材32上。应避免任何背板34的溅镀。
[0048] 有几种可用来将靶材与这些背板接合的制程和接合材料。图3示出一种制程，包含含有两个加热台60、62的设备。这些靶材32是以其溅镀面朝下的方式置于一加热台60上。每一个靶材32的背面皆涂有粘着涂层64，例如铟。该加热台60加热这些具有涂层的靶材至约200℃，远高于铟的熔点156℃，因此铟浸湿这些靶材并形成均匀的熔化层。同样地，该背板34置放在另一个加热台62上，并且涂上铟涂层66，并加热至约200℃。在所有的铟涂层64、66皆处于其熔化状态下，将这些靶材32从该第一加热台60移出，翻转，并以熔化的铟涂层64、66面向彼此，并且该溅镀面朝上的方式置于该背板34上。冷却后，铟固化并且将这些靶材32接合在该背板34上。
[0049] 该转送操作必须快速进行，以确保这些靶材32上的铟涂层64不会在转送期间固化。对于较小的靶材来说，该转送可以人工完成。但是，随着标的物及靶材日益增大，改为利用一转送固定器抓住这些靶材的边缘，并且一起重器升举该固定器，并将其移至该第二加热台。除了铟，其它胶粘剂，例如橡胶胶粘剂，也可用来接合溅镀靶材和该背板。
[0050] 这种大型机械结构并不容易操作，得到预期的对准程度，明确地说，所接合的靶材彼此距离不超过0.5毫米。反之，如在图4的平面图中所示的四个靶材32间的角落区域70般，以矩形阵列配置的该四个靶材32倾向于沿着彼此滑移，并且以不同的靶材间缝隙48尺寸互相不对齐。更重要的是，该四个靶材角落间的交界区(interstix)72可能会变得比预期的大许多。一交界区表示三个或多个靶材间的交界点或区域，因此该词不包含两个靶材间的交界线。即使是界定良好的交界区72也代表靶材32间的最大缝隙。因此，该交界区72使靶材互相不对齐的最宽处可能会比等离子阴暗区大，例如1毫米，而使等离子可以朝向该背板34传播。若该缝隙只比等离子阴暗区稍微大一些，在该缝隙中的等离子态可能会不稳定，并造成间歇弧光放电(intermittent arcing)以及背板溅镀。即使弧光放电受靶材材料所限，该弧光也可能使该靶材材料的微粒脱落，而不是原子，因而产生污染微粒。若等离子抵达该背板，背板就会被溅镀。若这些靶材和背板是不同材料，平板溅镀会引进材料污染。此外，平板溅镀会使为再磨光的靶材重复利用背板变得困难。即使等离子无法立即抵达该背板，一过大的交界区72让等离子可以溅镀这些靶材面向该交界区72的侧边。该侧边溅镀会进一步增大该交界区72并恶化平板溅镀的情况。因此，需要一种缩小该缝隙48和交界区72的方法。
[0051] 实施例提供一种焊接溅镀靶材的方法，以创造出一大的溅镀靶材以去除靶材间缝隙和这些交界区。本发明的概念可应用来焊接各种尺寸的用来处理任何类型基材的溅镀靶材。本发明的概念可应用在溅镀表面积大于750平方厘米的靶材上。典型地，当单件溅镀靶材过于昂贵时，本发明的概念应用于溅镀表面积大于10,000平方厘米的靶材上。该靶材可由任何类型的溅镀材料形成，例如铝、铜、金、镍、锡、钼、铬、锌、钯、不锈钢、钯合金、锡合金、铝合金、铜合金、以及氧化铟锡(ITO)。用来制造平面显示器的靶材材料的一例子是钼。这些溅镀靶材是在与该背板接合前，先焊接在一起。
[0052] 有多种焊接金属件至金属件上的焊接技术，例如电子束焊接(EBW)、激光焊接(LW)、或摩擦搅拌焊接(friction stir welding，FSW)。电子束焊接和激光焊接都是用来连接金属的非接触焊接制程，其使用高度聚焦的电子或激光束作为热源。该电子或激光束的高功率密度使该工作件材料几乎瞬时局部熔化。电子及激光束都在焊接区域造成钥匙孔(keyholes)，并且这些液态金属在扫过的电子或激光束后方固化，留下非常窄的焊接和热影响区(HAZ)。
[0053] 用来焊接的电子束一般是在相当高真空下(低于5×10-5毫巴)产生，但是工作件-3可以安置在维持于普通真空水平下的反应室中，例如5×10 毫巴。也可能将高功率电子束投射进入环境中并产生单次通过焊接，但是焊接宽度通常会比在真空下执行的焊接大。通常，电子是从一热阴极析取出，由一高电位加速一通常是30,000至200,000伏特，并且以
30,000瓦特/平方毫米等级的功率密度磁性聚焦在一点上。这造成工作件材料几乎是顺时的局部熔化以及蒸发。例如，若该溅镀靶材材料是钼，其熔点是2617℃，该电子束或激光束打中的焊接位置应该达到接近或高于2617℃的温度。高真空电子束焊接的电子束直径是介于约0.5毫米至约0.75毫米间。因此该电子束能够建立一输送热的「钥匙孔」深入焊接的材料中。这产生一特性为狭窄、接近平行的融合区，容许平面的紧邻边缘可以在单次通过后即焊接好。电子束的多次通过也可应用在紧邻边缘上以将工作件焊接在一起。
[0054] 激光焊接通常是在非真空环境下执行。激光焊接(LW)一般将功率超过103至105瓦特/平方毫米的激光引导至欲焊接的部件表面上。
[0055] 摩擦搅拌焊接(FSW)牵涉到以机械焊接装置接触这些工作件的金属连接。焊接是由来自一旋转工具的摩擦加热和机械变形的合并作用产生。连接区域所达到的最高温度在该工作件材料熔点的0.8倍等级。因为FSW牵涉到接触这些工作件的机械焊接装置，机械焊接装置的某些部分可能会脱离该装置并且埋在焊接靶材中。
[0056] 图5A示出本发明的一实施例，其具有并列配置的六个溅镀靶材501A、501B、501C、501D、501E、501F。靶材501A和501B的剖面在图5B中示出。靶材501A的侧壁是511A，而靶材501B的侧壁是511B。相邻的溅镀靶材501A、501B、501C、501D、501E、501F形成交界线
521A、521B、521C、521D、521E、521F、521G。这些交界线521A、521B、521C、521D、521E、521F、
521G可具有沿着这些线的不同的缝隙尺寸，取决于这些靶材边缘的平坦或精确程度。交界线521A的缝隙间距505小于0.5毫米，并且较佳地小于0.05毫米。靶材501A和501B间的缝隙间距505可沿着该交界线521A改变。若相邻靶材间的缝隙间距太大，则电子束焊接的一实施例中，这些溅镀靶材501A、501B、501C、501D、501E、501F是利用电子束焊接法焊接在一起。图5C标出焊接制程的流程。该制程在步骤571中始于在一电子束焊接反应室中提供溅镀靶材。该溅镀靶材应该紧临彼此置放，具有小于0.5毫米的介于相邻靶材间的间距505(或缝隙)，并且较佳地小于0.05毫米。之后，在步骤573中选择性排空该制程反应室，取决于所选择的电子束焊接技术。在步骤575中，在相邻溅镀靶材间的交界处提供电子束以将这些溅镀靶材焊接在一起。
[0057] 图5D示出图5B的经电子束焊接的靶材的简要剖面图，其在两个相邻的钼溅镀靶材间具有1毫米至2毫米的凹陷551，当两个钼溅镀靶材，原先相距0.05毫米，以100安培的电子束电流、50千伏特的电子加速电压、每分钟30英时的电子束移动速度、并且在大约-5 -410 托耳(或低于10 托耳的压力下)的反应室压力下焊接时。该电子束工具是由伊利诺伊州芝加哥的Squeaky公司制造，并且该电子束焊接系统是由加州洛杉矶的Stucco公司制造。虽然这些接口511A、511B的底部是焊接(或融合)在一起，但是这些接口511A、511B的上半部仍然是分离的。该1毫米至2毫米的凹陷551是由某些被该电子束熔化的钼流到该溅镀靶材背面所造成。
[0058] 为了去除介于501A和501B间的凹陷，可在这些相邻溅镀靶材间的交界线下置放溅镀靶材材料(或回填溅镀靶材材料)条或粉末，因此保持充足的溅镀靶材材料来填充这些相邻溅镀靶材间的缝隙。减少溅镀材料流过这些缝隙至背面，是通过利用溅镀靶材材料条或粉末来做为位于这些溅镀靶材的缝隙或交界区下方及之间的「阻挡器」来实现。溅镀靶材材料(或回填溅镀靶材材料)条或粉末的宽度应比这些交界线的最宽缝隙间距宽。
[0059] 此外，实验结果显示预热可以改进电子束焊接的质量，并且减少焊缝裂开的机会。预热这些溅镀靶材和回填溅镀靶材材料似乎可以降低焊缝与热影响区之间在焊接制程期间和之后引起的热膨胀的不匹配量，其可导致焊缝裂开。预热温度通常取决于构成这些靶材的材料。例如，这些靶材可预热至低于这些靶材会开始熔化、承受物理状态改变或基本上承受分解的温度的温度。
[0060] 图5E示出在相邻溅镀靶材间，例如图5A的501A、501B、501C、501D、501E、501F的接口下方使用溅镀靶材材料条或粉末，和在焊接制程前，先预热这些溅镀靶材和这些回填溅镀靶材材料的制程流程的实施例。该制程在步骤531中，始于在位于溅镀靶材的支撑表面上的尚未定位的溅镀靶材间，例如501A、501B、501C、501D、501E、和501F的预定交界线521A′、521B′、521C′、521D′、521E′、521F′、521G′(图5F中的虚线)上提供溅镀靶材材料条552或粉末553(如图5F所示般)。在下一个步骤532中，将这些溅镀靶材，例如
501A、501B、501C、501D、501E、和501F，置于该支撑表面上，以这些相邻溅镀靶材间的交界使已经在前一步骤531中置放的溅镀靶材材料条或粉末呈内凹的方式。图5G示出置于这些材料条552或粉末553上(在图5G中的溅镀靶材501A、501B、501C、501D、501E、501F间以虚线示出)的溅镀靶材501A、501B、501C、501D、501E、501F的平面图。这些溅镀靶材501A、
501B、501C、501D、501E、501F形成交界线521A、521B、521C、521D、521E、521F、521G(在图5G中以实线示出)。
[0061] 这些溅镀靶材是紧靠彼此置放，具有小于0.5毫米的介于相邻靶材间的间距505，并且较佳地小于0.05毫米。图5H示出具有位于该交界线521下方的回填条552的靶材501A和501B间的间距505的剖面图。图5I示出具有位于该交界线521下方的回填粉末
553的靶材501A和501B间的间距505的剖面图。
[0062] 之后，在步骤533中，将该制程反应室选择性排气，取决于所选择的电子束焊接技术。在步骤534中，预热这些溅镀靶材和溅镀靶材材料条或粉末。在一实施例中，这些溅镀靶材和该回填溅镀靶材材料的预热，是通过在这些溅镀靶材表面上光栅化(rastering)失焦的电子束，以达到大于该溅镀靶材材料的0.4Tm(Tm是熔点)的平均温度来实现，较佳地大于0.5Tm，并且最佳地大于0.6Tm。失焦的电子束降低电子束的强度，同时增加该电子束可触及的表面积。使用失焦的电子束来执行预热容许运用已经有的电子束焊接设备，而不需添加额外的加热装置。
[0063] 在步骤535中，提供电子束(聚焦的)至这些溅镀靶材间的界面以将这些溅镀靶材焊接在一起。例如，将两个尺寸为2805毫米×835毫米×10毫米(厚度)的钼靶材相距0.05毫米置放。将大约8毫米宽乘4毫米厚的钼条置于该交界线下方。该电子束工具是由伊利诺伊州芝加哥的Squeaky公司制造，并且该电子束焊接系统是由加州洛杉矶的Stucco公司制造。结果显示调整过的制程将该缝隙从下至上完全焊接，而没有留下凹陷或缝隙。该焊接「带」的宽度约为3～3.5毫米宽。
[0064] 图5J示出焊接在一起而形成单一大型溅镀靶材501的六个溅镀靶材501A、501B、501C、501D、501E、和501F的简要示图。在这些溅镀靶材501A、501B、501C、501D、501E、和
501F之间有交界焊接带541A、541B、541C、541D、541E、541F、和541G。这些焊接区域的SEM剖面显示出在热影响区和焊接区内的材料再结晶。在该焊接区和热影响区(HAZ)中观察到较大的晶粒。因为在这些焊接带中的溅镀材料再结晶，溅镀性质可能会与该溅镀靶材的其余部分稍微不一样。但是，因为该焊接带宽度与这些溅镀靶材尺寸相比是相当小的，因此影响非常微弱。使用质量和纯度与这些溅镀靶材相配的溅镀靶材材料条或粉末是很重要的，以控制溅镀靶材的质量。
[0065] 焊接也可以应用在其它溅镀靶材配置上。图6A示出预备焊接成为一大的溅镀靶材的3个并列配置的溅镀靶材601A、601B、601C的实施例。图6B示出预备焊接成为大的溅镀靶材的17个并列配置的溅镀靶材611A、611B、611C、611D、611E、611F、611G、611H、611I、611J、611K、611L、611M、611N、611O、611P、611Q的另一实施例。
[0066] 本发明的概念可以应用在PVD反应室中的半导体晶片制程用的溅镀靶材上。本发明的概念可以应用在接合溅镀靶材以制造平面显示器、太阳能电池板、或电子组件上。
[0067] 虽然前述是针对本发明的实施例，但本发明的其它及进一步的实施例可以在不背离其基本范围之下设计出，并且其范围是权利要求范围决定。
