领域
本发明的实施例大体关于用于制备圆筒状溅射标靶且将圆筒状溅射标靶接合至背衬管以形成圆筒状标靶组件的方法及装置。
相关技术的描述
通常所称的物理气相沉积（PVD）或溅射是一种将材料沉积至基板上的方法。在溅射工艺期间，标靶可经由施加电偏压从而使得在处理区中产生的离子可以充足的能量轰击标靶表面，以使得标靶材料的原子自标靶表面撞出。所溅射原子可沉积于基板上，该基板可接地以作为阳极。或者，所溅射原子可与等离子体中的气体（例如，氮气或氧气）反应以在被称为反应性溅射的工艺中沉积于基板上。
直流（DC）溅射及交流（AC）溅射是溅射的形式，其中导电性的标靶可经加偏压以吸引离子撞向标靶。当溅射标靶为非导电性时，可使用射频（RF）溅射。溅射腔的侧面可用防护罩覆盖以免腔壁在溅射期间被沉积，且防护罩还充当与经加偏压标靶相对的阳极，以将标靶功率电容性地耦合至溅射腔中所产生的等离子体。
存在两种一般类型的溅射标靶：平坦溅射标靶及旋转溅射标靶组件。平坦溅射标靶及旋转溅射标靶组件两者皆具有其优势。旋转溅射标靶组件在大面积基板处理中可能特别有利。将圆筒状标靶管接合至背衬管在机械旋转标靶组件的制造中是一项挑战。特别是，在标靶管为进行最终组装而接触背衬管之前，氧化物快速地形成于用以将圆筒状标靶管结合至背衬管的材料上。氧化物产生不牢固的接点，该不牢固的接点可减损旋转标靶组件的寿命及性能。另外，在溅射标靶管的组装期间，需要将标靶组合件密封并接合在一起以防止过量接合材料自各组合件之间漏出。以已知制造方法及工具接合标靶组合件可能有困难，所述方法及工具不能一致地维持标靶管之间的同心度。若过量接合材料漏出，则接合材料残留残余物于标靶组合件上。此残余物可导致标靶组合件之间的微弧放电，藉此制成有缺陷的标靶组件。因此，本领域中存在对用于生产旋转溅射标靶的方法及装置的需求。
概要
本发明的一个实施例大体包括用于制备圆筒状溅射标靶管且将圆筒状溅射标靶管接合至背衬管以形成圆筒状标靶组件的方法及装置。
在一个实施例中，一种圆筒状标靶组件包括：背衬管；至少两个溅射标靶管；所述标靶管的外壁直径；缝隙，所述缝隙界定于所述标靶管之间；及接合材料，所述接合材料将所述标靶管固定至所述背衬管。所述接合材料在所述缝隙中形成圆筒状表面。所述圆筒状表面与所述背衬管大致上同心，且在所述标靶管的外壁直径内侧与该外壁直径相隔开。
在一个实施例中，一种用于形成圆筒状标靶组件的方法包括用接合材料将至少两个溅射标靶管的内表面及背衬管的外表面润湿以形成湿润表面。所述方法还包括将所述溅射标靶管安置于所述背衬管周围，其中间隙（interstitial space）界定于所述溅射标靶管与所述背衬管之间。间隔物填充界定于所述溅射标靶管之间的缝隙。所述溅射标靶管藉由用接合材料填充所述间隙而接合至所述背衬管。所述方法还包括移除所述间隔物。藉由在制造所述圆筒状标靶组件后移除所述间隔物，减少所述圆筒状标靶组件中的微弧放电。
在一个实施例中，一种用于制造圆筒状标靶组件的装置包含支撑管，所述支撑管具有内部直径。所述装置还包括两个端配件，所述端配件的内径小于所述支撑管的所述内部直径。每一端配件具有自外径延伸至内径的通道。所述装置进一步包含多个夹持元件，所述夹持元件可操作以将所述支撑管夹持于所述两个端配件之间。所述支撑管在将溅射标靶管接合至背衬管期间同心地保持所述管。
附图简要说明
可藉由参考实施例（其中一些实施例在附图中示出）来获得在上文中简短概述过的本发明的更为具体的说明，从而可详细了解上述特征的方式。然而，应注意，附图仅说明本发明的实施例，且因此不应视为限制本发明的范畴，因为本发明可容许其他同样有效的实施例。
图1为根据本发明的一个实施例的圆筒状标靶组件的一个实施例的截面图。
图2A为根据本发明的一个实施例的间隔物的透视图。
图2B为根据本发明的另一实施例的间隔物的透视图。
图3A为图1的圆筒状溅射标靶组件的一个实施例的部分截面图。
图3B为图1的圆筒状溅射标靶组件的另一实施例的部分截面图。
图4为根据本发明的一个实施例的装置的前视截面图，该装置用于使用接合夹具制造圆筒状标靶组件。
图5为图4的接合夹具的放大部分透视图，图5例示出具两个箍段的箍。
图6为根据本发明的一个实施例的两个箍段的截面图。
图7为与圆筒状标靶组件的标靶管对接的箍段的部分截面图。
图8为与圆筒状标靶组件的标靶管对接的端配件的部分截面图。
图9为根据本发明的一个实施例的制造圆筒状溅射标靶组件的方法的流程图。
图10为使用接合夹具制造圆筒状标靶组件的装置的另一实施例的前视图。
图11为图10的接合夹具的前视图。
图12为图10的接合夹具的截面图。
图13为与圆筒状标靶组件的标靶管对接的接合夹具的端配件的部分截面图。
图14为根据本发明的一个实施例的制造圆筒状溅射标靶组件的方法的流程图。
为促进理解，已在可能的情况下使用相同元件符号标出附图中共有的相同元件。可预期，一个实施例中揭示的元件可有利地用于其他实施例中而不作详述。
详细描述
本发明的实施例大体包含一种圆筒状标靶组件及用于将圆筒状溅射标靶接合至背衬管以形成圆筒状标靶组件的方法及装置。圆筒状溅射标靶可安置于背衬管的外表面的上方。自背衬管及圆筒状标靶的表面移除氧化物。提供熔融接合材料以填充界定于溅射标靶与背衬管之间的间隙。藉由移除曝露于间隙中的氧化物，可藉由接合材料牢固地固定溅射标靶与背衬管。此外，圆筒状标靶组件在溅射标靶之间及/或在溅射标靶外部大致上不含接合材料，藉此降低造成起弧的可能性，该起弧会导致基板的缺陷。溅射标靶组件可用于PVD腔室中，诸如可购自加利福利亚洲圣大克劳拉市（Santa Clara）Applied Materials,Inc.的子公司的PVD腔或购自位于德国阿尔岑瑙（Alzenau）的Applied Materials Gmbh&Co.KG的PVD腔。然而，应理解，溅射标靶组件可用于其他PVD腔室中，包括经配置用以处理大面积基板、呈连续网形式的基板及大面积圆形基板的腔室，以及由其他制造商生产的那些腔室。
图1为圆筒状溅射标靶组件的一个实施例，可使用本发明的一个实施例的方法及装置，或使用其他经适当调整的装置来制造该圆筒状溅射标靶组件。标靶组件100包括两个或两个以上溅射标靶管102，这些溅射标靶管102藉由接合材料106接合至背衬管104。接合材料106填充界定于标靶管102与背衬管104之间的间隙112。标靶管102包括内壁162、外壁160、内壁直径“C”及外壁直径“D”。标靶管102可由诸如钛、铝、铜、钼、铟镓锌氧化物（IGZO）、铟锡氧化物（ITO）、铝锌氧化物（AZO）或其组合物（及其他）的溅射材料制造。背衬管104可由诸如不锈钢、钛、铝及其组合物的刚性材料制造。接合材料106为适合将溅射标靶接合至背衬板或背衬管的材料。适合的接合材料的示例包括（但不限于）：诸如铟及铟合金的铟基接合材料。此外，在标靶组件100的中心120，可提供一或多个磁控管（未图示出）。所述磁控管可在标靶组件100的中心120中旋转。此外，诸如冷却流体管的冷却机构（也图未示出）可安置于圆筒状标靶组件100的中心120中。标靶组件100可绕标靶组件100的轴向中心线180旋转以在使用中促使标靶均匀的损耗。
在用接合材料106填充间隙112之前，用接合材料106薄层润湿标靶管102及背衬管104的表面130及140。包含湿润表面130及140的接合材料106表面132及142可能具有氧化物，形成于所述表面132及142上，所述氧化物在用接合材料106填充间隙112之前相继地移除。
标靶管102的端部114藉由缝隙108相互分离，该缝隙108可被任选的间隔物110所填充。标靶管102相邻的端部114可具有配合形状。在图1中所示实施例中，端部114相对于标靶管102的轴向中心线180垂直。应理解，本发明的实施例允许端部114的其他适合配置。间隔物110与背衬管104及/或标靶管102同心，使得在径向上填充间隔物110内的间隙112的接合材料106也与标靶管102及/或背衬管104同心。接合材料106具有外径“E”。
图2A描绘间隔物110的一个实施例的透视图。间隔物110可为垫圈。间隔物110可具有定位突出部1202以固持间隔物110与背衬管104同心。间隔物110可具有外壁1206、外壁直径“A”、内壁1204及内壁直径“B”，其中B小于A。如图3A中所说明，在一个实施例中，可在制造圆筒状标靶组件100后移除间隔物110。藉由移除间隔物110，填充间隙112的接合材料106与标靶管102同心以于缝隙108中形成大致上光滑的圆筒状表面346。换句话说，在与标靶管102同心的同时，缝隙108中的接合材料106的光滑圆筒状表面346在铸造状态下曝露于相邻标靶管102之间。接合材料106的圆筒状表面346与背衬管104大致上同心，且在标靶管102的外壁直径D内侧与该外壁直径D相隔开。在用接合材料106填充间隙112之前，当定位突出部1202触碰背衬管104时，区域340未出现。如图3B中所说明，区域340未出现时，一或多个压痕342在移除间隔物110后形成于圆筒状表面346中。一旦间隔物110被移除，标靶管102的端部114大致上不含用以填充间隙112的接合材料106。藉由移除间隔物110，消除了使用工具将接合材料106自标靶管102的端部114移除的需要。因此，标靶管102的端部114具有均匀不间断的工具痕，跨越端部114整个表面。如本文所用，术语“均匀不间断的工具痕”被定义为延伸跨越标靶管102的端部114整个直径的痕迹，该痕迹是利用工具，诸如砂轮、锯或其他切割器件，来形成标靶管102的端部114时所产生的工具痕，所述工具痕并未被在制造后局部移除接合材料的其他类型工具痕而间断。其他类型工具痕可包括藉由工具形成的刮痕或痕迹，所述工具用以自标靶管102的端部114移除接合材料106，所述工具始终自标靶管102的端部114移除一部分标靶材料，且因此扰乱于标靶管102的端部114形成期间所产生的工具痕（即，使工具痕不均匀）。在一个实施例中，间隔物110可由诸如聚四氟乙烯（PTFE）或含氟聚合物弹性体的耐高温塑胶制成。在一个实施例中，缝隙108及间隔物110具有约0.5mm的宽度。在一个实施例中，垫圈的内径B小于标靶管102的内径C，从而使得接合材料106的外径E小于标靶管102的内径C。因此，接合材料106凹入于标靶管102的端部114之下，且标靶管102的端部114不含任何接合材料106。
图2B为间隔物1210的另一实施例的透视图，该间隔物1210可用以分离标靶组件100的标靶管102。间隔物1210包括顶表面1212、凸缘1214、内壁1216、外壁1218及凸缘内壁1220。外壁1218与顶表面1212相接，且顶表面1212与内壁1216相邻。内壁1216与凸缘1214相邻，其中凸缘1214延伸至凸缘内壁1220。顶表面1212、凸缘1214、内壁1216及外壁1218固持间隔物1210与背衬管104同心。间隔物1210的凸缘内壁1220可延伸超出标靶管102的内壁162。
图4描绘烘箱202及接合夹具250的一个实施例，该烘箱202及接合夹具250可用于制造图1中所述的圆筒状标靶组件100或其他旋转标靶组件。接合夹具250用以在标靶组件100的制造期间，将标靶管102对准于背衬管104上。烘箱202大体包括侧壁204、罩盖206及底部208，该侧壁204、罩盖206及底部208耦合至一起以形成处理容积280，该处理容积280经设定大小以容纳接合夹具250及标靶组件100。在一个实施例中，罩盖206可为可移除的，或是可枢转地耦合至侧壁204以选择性地允许出入烘箱202的处理容积280及接合夹具250。
烘箱202进一步包括定位夹具210，该定位夹具210用于将标靶组件100大致上以垂直方向定位于烘箱202中。在图4中所示实施例中，定位夹具210耦合至烘箱202的底部208。定位夹具210经设定大小以啮合背衬管104的末端。定位夹具210可任选地包括或耦合至马达（未示出），使得标靶组件100的背衬管104在处于烘箱202中的同时可相对于标靶管102旋转。
烘箱202进一步包括加热器212，该加热器212可操作以将标靶组件100的温度提高到至少接合材料106的熔点。在一个实施例中，加热器212可提高且维持温度于大于摄氏200度的温度。加热器212可为电阻式加热器、辐射式加热器、强制对流加热器或其他适合的加热器。在图4中所描绘的实施例中，加热器212为电阻式加热器，该电阻式加热器耦合至控制器214及功率源216，该控制器214及功率源216用以控制烘箱202的处理容积280中的温度。
接合夹具250包括多个箍252、多个杆254及两个端配件256。杆254用以推动端配件256朝向彼此以将标靶管102固持于背衬管104上。用于烘箱202顶部附近的端配件256藉由导管248经由入口阀门244耦合至漏斗246。漏斗246具有足以保存足够的接合材料的容量，该接合材料用以将标靶管102接合至背衬管104。在一些实施例中，漏斗246可经设定大小以保存额外的接合材料，以执行氧化物移除操作的一个实施例，如后文所述。入口阀门244具有至少开启位置及关闭位置。入口阀门244的关闭位置隔离且防止接合材料自漏斗246流出。入口阀门244的打开位置允许漏斗246中的接合材料流至间隙112中，该间隙112通过端配件256界定于标靶管102与背衬管104之间。入口阀门244可藉由位于烘箱202外的入口阀门控制器218而通过侧壁204操作。在某些实施例中，入口阀门244可为包括漏孔位置的三通阀，该漏孔位置选择性地将界定于标靶管102与背衬管104之间的间隙112耦合至烘箱202中的处理容积280。在一些实施例中，三通阀的漏孔位置可将间隙112耦合至设施或其他排气装置以控制烘箱202中的气体含量。
在所示实施例中，位于烘箱202底部的端配件256耦合至导管222，该导管222经由形成于侧壁204中的通道220延伸至位于烘箱202外的歧管224。歧管224耦合至多个关断阀226。一个关断阀226选择性地将歧管224耦合至真空源228。第二个关断阀226选择性地将歧管224耦合至气源230。第三个关断阀226选择性地将歧管224耦合至收集箱232。关断阀226可设定于开启位置以将真空源228耦合至界定于标靶管102与背衬管104之间的间隙112，从而辅助将接合材料106抽至间隙112中。藉由用真空源228将接合材料106抽至间隙112中，可减少形成于接合材料106中的气泡或气穴量。气源230可用以在制造标靶组件100期间提供净化气体至间隙112中。如下文所述，在制造标靶组件100期间，使用冲洗来移除接合材料氧化层的实施例中，收集箱232可用于捕获接合材料。
烘箱202可任选地包括功率源236，该功率源236具有延伸至烘箱202的处理容积280中的导线238及240。在一个实施例中，功率源236可包括DC功率源。导线238及240经配接以连接至标靶组件100。在所示实施例中，一根导线238经配接以耦合至标靶管102，且另一根导线240经配接以耦合至背衬管104。以此方式，DC功率源可跨越标靶管102及背衬管104形成DC电位，使DC电流移除氧化物，如下文所述。
图5至图7描述接合夹具250的箍252的一个实施例。箍252包括使用紧固件306紧固在一起的箍段302。在所示实施例中，一个箍段302具有穿通孔402，该穿通孔402对准于相对箍段302中的螺孔404。以此方式，紧固件306可用以将两个箍段302在标靶管102周围夹持在一起。箍段302中的每一个具有两个凹口304，该两个凹口304用于使杆254定位。箍段302包括固定O型环554的两个O型环压盖552。O型环554在箍段302组装时被抵靠标靶管102压紧。在图5中所示实施例中，每一O型环554定位于缝隙108的任一侧上，该缝隙108界定于相邻标靶管102之间，以使得出现在间隙112中的接合材料106不会经由缝隙108漏出且进入烘箱202中。
图8描述图4中所示的端配件256的一个实施例。端配件256包括外径602、外部边缘604、内部边缘606及阶梯式内径608。尽管图8中所描述的端配件256为位于烘箱202底部的端配件256，但应理解，位于烘箱202顶部的另一端配件256被类似地加以配置。端配件256安装且布置于烘箱内，使得端配件256的内部边缘606面向彼此。
阶梯式内径608包括藉由阶梯622分隔的大内径610及小内径612。大内径610经设定尺寸以允许标靶管102在内部滑动。大内径610包括容纳O型环616的O型环压盖614。O型环616提供端配件256与标靶管102之间的密封。小内径612包括容纳O型环620的O型环压盖618。在O型环620提供背衬管104与端配件256之间的密封的同时，小内径612经设定尺寸以允许背衬管104在内部滑动。阶梯622提供大致上水平的表面以定位端配件256抵靠着标靶管102的末端。端配件256另外还包括插入杆254的多个杆孔624。杆孔624展示于图6中的阴影中，但应理解该些杆孔624与形成于箍段302中的凹口304对准。螺母626啮合于杆254的末端上，且可抵靠端配件256的外部边缘604而被栓紧，以将标靶管102压紧于对置端配件256的阶梯622之间。
端配件256另外还包括通道628，该通道628延伸于端配件256的内径608与外径602之间。通道628终止于通口632中，该通口632促进与导管222或248（见图4）的耦合。通道628位于O型环压盖614与618之间，使得通道628流体耦合至界定于标靶管102与背衬管104之间的间隙112。O型环616及620密封间隙112的相对两端，以使得流经间隙112的接合材料106不会漏入烘箱202的处理容积280中。此外，参考图4，下端配件256的通口632耦合至导管222，该导管222经由通道220延伸至歧管224。形成于上端配件256中的通口632经由导管248而耦合至漏斗246。
图9为利用图4至图8中所述的烘箱及夹具制造标靶组件的方法的一个实施例的流程图。应理解，该方法可利用其他装置来实践，且还应理解，所示装置可与制备且接合圆筒状溅射标靶组件的其他方法一起利用。
方法700开始于步骤702：用接合材料106将背衬管104的外表面及标靶管102的内表面润湿。在一个实施例中，标靶管102及背衬管104可被加热至足够的温度，以允许涂覆接合材料106润湿背衬管104的外表面及标靶管102的内表面。在一些情况下，在润湿后，在冷却标靶管102及背衬管104的同时，氧化层可如下文进一步所述而形成于湿润表面上。在一个特定示例中，使用铟将包含ITO的标靶管接合至背衬管，可发生平衡化学反应（即，3O2），该反应释放氧气且产生氧化物层于铟表面上，从而润湿背衬管及标靶管。若不移除氧化层，则氧化层可导致标靶组件100中的缺陷，诸如标靶管102裂缝或标靶管102与背衬管104之间的接合衰退增加的趋势。可藉由根据下文所述的本发明的一个实施例的后续工艺移除氧化层。
在步骤704中，将标靶组件100固定于接合夹具250或其他适合夹具中。在图1至图8所示的实施例中，标靶管102滑至背衬管104上。箍252被定位为跨越标靶管102之间的适当缝隙108，且将紧固件306与相应螺孔404啮合以将箍段302推至一起。将端配件256在标靶组件100的末端装配至每一标靶管102上。将杆254安装于箍252的凹口304中。栓紧螺母258以将标靶管102及间隔物110一起夹持在端配件256之间。
在步骤706中，将接合夹具250及固持于接合夹具250中的标靶组件100置放于烘箱202中。在图4所示实施例中，将背衬管104与定位夹具210对接以将接合夹具250及标靶组件100定位于烘箱202中。藉由将入口导管248耦合至通口632，而将漏斗246附接至定位于烘箱202顶部的端配件256。在烘箱202的底部，藉由将入口导管222固定至下端配件256的通口632，而将导管222装配至下端配件256。
在步骤708中，将足量接合材料装填于漏斗246中，该接合材料用以填充标靶管102与背衬管104之间的间隙112。需要时，可将超出填充间隙112所需量的额外接合材料安置于漏斗246中。在一个实施例中，可将约100%至500%的额外接合材料装填于漏斗246中。关闭烘箱202的罩盖206，以将接合夹具250密封于烘箱202中。
在步骤710中，加热器212将烘箱202中的温度提高至预定温度且维持该温度。在一个实施例中，加热器212将烘箱202中的温度升高至接合材料106的熔点之上。举例而言，加热器212可将烘箱202维持于大于摄氏150度（如，摄氏180度）的温度。可预期温度将被选择为和接合材料106的熔融温度相配。
在步骤712中，执行氧化物移除程序，以移除出现在湿润表面上的氧化物，所述湿润表面曝露于界定于标靶管102与背衬管104之间的间隙112。可以各种方式执行氧化物移除程序，氧化物移除程序的例示性实施例于下文描述。氧化层移除方法及技术大体移除在上述润湿期间形成于接合材料106上的氧化层，该接合材料106涂覆于标靶管102的内表面140及背衬管104的外表面130。在制造圆筒状标靶组件100期间，移除氧化层产生大致上不含氧化物的湿润表面、改良标靶管102至背衬管104的接合、在标靶组件100的寿命期间，减少标靶管102的裂缝且提升标靶组件100的耐久性。氧化移除程序的细节将于下文更加详细地描述。
在步骤712的氧化物移除程序后，在步骤714中，藉由打开入口阀门244以允许漏斗246中的接合材料填充标靶管102与背衬管104之间的间隙112，而将标靶管102接合至背衬管104。在一个实施例中，经由下端配件256，将真空源228流体耦合至间隙112，以抽真空且将接合材料106拉引至间隙中。一旦间隙112已由接合材料106填满，可关闭入口阀门244，且准许冷却烘箱202。在充分冷却标靶组件100后，在步骤716中，打开烘箱202，且自烘箱202移除接合夹具250及标靶组件100。接合夹具250被由已接合的圆筒状标靶组件100拆卸且移除。
如上文所述，可使用各种方法及方式执行在步骤712的氧化物移除工艺。在一个实施例中，可藉由在步骤714的接合过程中，施加电流通过整个标靶管102及背衬管104而执行氧化物移除工艺步骤712。任选地，可在步骤702的润湿过程中施加DC电流，使得润湿标靶管102及/或背衬管104的内表面的接合材料在形成最少氧化物的状态下被涂覆。
施加于整个标靶管102及背衬管104的DC功率，引起氧化铟还原反应（即，）。在一个实施例中，可使用功率源236及耦合至标靶组件100的导线238及240，将至少12伏特的电偏压电位及至少10安培的电流，施加于整个标靶管102及背衬管104。在一替代实施例中，提供至标靶组件100的电流量可基于标靶组件100的结构及法拉第电解定律（Faraday's laws of electrolysis）而预先设定。可藉由监控通过标靶组件100的电流，而判定此氧化物移除方法的终点。电流上升一般表示氧化物移除，且标靶组件100不能保留电荷一般表示大致上不含氧化物的湿润表面。在标靶组件包含藉由铟接合的ITO的实施例中，可使用以下公式控制电流的施加：
其中，m等于氧化铟的重量（g），M等于氧化铟的每摩尔克数（即，277.64g/mol），I等于所提供电流（A），t等于还原所需时间（sec），z为常数（即，对于铟为+3），F为法拉第常数（即，9.65x104A sec/mol），且p为氧化铟的比重（即，7.18g/cm3）。
在另一实施例中，可在湿润表面上使用氢还原反应（即，H2+O2=>H20）而执行步骤712的氧化物移除工艺。氢气或含氢气体混合物（例如，H2）可自气源230提供至标靶组件100的间隙112中。在一个实施例中，气体混合物包含少于3%氢气（以重量计）。在另一特定示例中，气体混合物含有2%氢气及8%氩气（以重量计）的预定气体混合物。
为了使用氢还原反应执行步骤712的氧化物移除工艺，可藉由加热器212将标靶组件100加热至适合于促成氢还原反应的温度。在一个实施例中，加热器212可将烘箱202的温度提高至约摄氏100度至摄氏200度。接着，可藉由打开关断阀226且利用真空源228将标靶组件100的间隙112抽空降至约1托的压力。接着，气源230将氢气或含氢气体混合物提供至间隙112，以移除出现在背衬管104及标靶管102的湿润表面上的氧化物，所述湿润表面曝露于间隙112。氢气或含氢气体混合物可自间隙112清除，且使用气源228及230重复地将新鲜氢气或含氢气体混合物引入至间隙112中，直至所有氧化物层完全被移除。任选地，可经由阀门244使间隙112排气，以允许自气源230引入氢气气体混合物。可藉由监控自标靶组件100溢出的水蒸汽判定氧化物移除工艺的终点。水蒸汽减少代表较少氧化物保留于标靶组件100中，而无水蒸汽代表包含湿润表面的大致上不含氧化物的接合材料106。
在另一实施例中，可藉由用额外的接合材料106冲洗标靶管102与背衬管104之间的间隙112，而执行步骤712的氧化物移除工艺。加热器212将烘箱202的温度提高至接合材料106的熔点之上且维持该温度。将入口阀门244选为开启位置以允许冲洗用接合材料自漏斗246流至间隙112中。冲洗用接合材料经由烘箱202的下端处的端配件256的通道628流出标靶组件100。操作关断阀226以让冲洗过后的接合材料流经通道628、歧管224且流进收集箱232，冲洗过后的接合材料收集于收集箱232中且被处理掉。在一个实施例中，可将标靶管102与背衬管104之间的间隙112冲洗至少四次，以自标靶管102及背衬管104的湿润表面移除氧化物。在冲洗曝露于间隙112的湿润表面132及142后，方法700可进行至上述步骤714的接合。
在又一实施例中，可藉由使标靶管102相对于背衬管104机械地旋转，以藉由摩擦将氧化物自湿润表面132及142移除，而执行步骤712的氧化物移除工艺。可使用机动定位夹具210使标靶管102相对于背衬管104旋转，以产生自湿润表面移除氧化物的粘性剪切力。应理解，可在上述步骤714的接合前或期间，藉由标靶组件100的机械旋转执行氧化物移除。应进一步理解，可单独利用或组合利用上述任何氧化物移除技术，以有效地自标靶组件100移除氧化层。
在另一实施例中，在步骤718中可自标靶组件100移除可选间隔物110。可选间隔物110的移除使得标靶管102的端部114大致上不含任何接合材料106。大致上不含接合材料106的标靶管102的端部114大致上减少标靶管102之间的微弧放电。此外，可选间隔物110的移除消除了自标靶管102端部114移除接合材料106的需求。因此，标靶管102的端部114无任何工具痕，所述工具痕在使用期间可导致标靶管102破裂。
图10描绘烘箱202及接合夹具1050的另一实施例，该烘箱202及接合夹具1050可用于制造图1中所述的圆筒状标靶组件100或其他旋转标靶组件。
图11及图12描绘接合夹具1050的一个实施例。接合夹具1050包括支撑管1102、多个夹持元件1106及两个端配件1108。支撑管1102以滑动装配配置或嵌合配置安置于标靶管102周围，以将标靶管102沿背衬管104，同心地对准位于标靶管102与背衬管104之间的可选间隔物110。支撑管1102进一步确保横越间隙112的距离是均匀的，该间隙112界定于标靶管102的内表面与背衬管104的外表面之间。支撑管1102的内径经选择，以具有使该支撑管1102可相对于标靶管102滑动配合的配置。夹持元件1106用以将端配件1108推向彼此，以将标靶管102轴向地压紧于背衬管104上。压紧标靶管102挤压相邻于标靶管102之间的可选间隔物110以产生密封，该密封大致上防止在制造标靶组件100期间，过量接合材料自缝隙108之间溢出。支撑管1102通常具有小于标靶管102与间隔物110的总长度的轴向长度。在一个示例中，支撑管1102具有等于标靶管102与间隔物110的总轴向长度减去以下距离的轴向长度：该距离足以允许藉由端配件1108压紧标靶管102及间隔物110。可由一材料来制造支撑管1102，该材料经选择以具有大于标靶管102及背衬管104热膨胀系数，以使得支撑管1102在藉由烘箱202加热时不会压碎标靶组件100。在一个实施例中，支撑管1102可由铝或聚氯乙烯（PVC）制造。
支撑管1102包括多个均匀间隔的窗孔1104，所述窗孔1104遍布支撑管1102的长度而形成。窗孔1104经配置以准许在窗孔安装于接合夹具1050中时，观察标靶组件100的缝隙108。如图所示，窗孔1104形成于对应于标靶组件100的缝隙108的位置，以为缝隙108中的每一个提供窗孔。在图12中所示实施例中，窗孔1104形成为穿过支撑管1102的相对侧。窗孔1104允许标靶管102与间隔物110的对准步骤被插入在接合夹具1050中压紧之后、涂敷接合材料之前，藉此确保更佳制造结果。或者，可利用间隔物1210或其他适合间隔物。
在图10所示实施例中，位于烘箱202底部的端配件1108耦合至导管222，该导管222经由形成于侧壁204中的通道220而延伸至位于烘箱202外的歧管224。
图13描绘图10至图12所示的端配件1108的一个实施例。端配件1108包括外径502、外部边缘504、内部边缘506及阶梯式内径508。尽管图13所描绘端配件1108为图10中位于烘箱202底部的端配件，但应理解，位于烘箱202顶部的另一端配件1108被类似地配置。端配件1108安装且配置于烘箱202中，使得端配件1108的内部边缘506彼此相对。
阶梯式内径508包括藉由阶梯522分隔开的大内径510及小内径512。大内径510经设定尺寸以允许标靶管102在内部滑动。大内径510包括容纳O型环516的O型环压盖514。O型环516在端配件1108与标靶管102之间提供密封。小内径512也包括容纳O型环520的O型环压盖518。在O型环520在背衬管104与端配件1108之间提供密封的同时，小内径512经设定尺寸以允许背衬管104在内部滑动。小内径512的直径小于支撑管1102的内部直径。阶梯522提供大致上水平的表面以将端配件1108定位抵靠于标靶管102的末端。
使用夹持元件1106将标靶管102夹持于端配件1108之间。夹持元件1106可为扁条、螺杆、条带、夹持机构、气动缸或液压缸、螺丝扣或其他夹持机构。在图13所描绘实施例中，夹持元件1106为螺杆。端配件1108额外包括多个杆孔524，以接纳夹持元件1106。螺母526啮合于夹持元件1106的远端上，且可抵靠着端配件1108的外部边缘504被栓紧，以将标靶管102压紧于对置端配件1108的阶梯522之间。在一个实施例中，标靶管102被阶梯522压紧，所述阶梯522足以藉由缝隙108之间的间隔物110产生密封，使得在间隙112中流动的接合材料106不会漏入处理容积280中。在所示实施例中，支撑管1102安置于端配件1108的内部边缘506上。
端配件1108额外包括通道528，该通道528延伸在端配件1108的内径508与外径502之间。通道528终止于通口532中，该通口532促进与导管222或248（见图10）的耦合。通道528位于O型环压盖514与518之间，使得通道528流体耦合至界定于标靶管102与背衬管104之间的间隙112。O型环516及520密封间隙112的相对两端，以使得流经间隙112的接合材料106不会漏入烘箱202的处理容积280中。此外，参考图10，下端配件1108的通口532耦合至导管222，导管222经由通道220延伸至歧管224。形成于上端配件1108中的通口532经由导管248耦合至漏斗246。
图14为利用图10至图13所描绘的烘箱202及接合夹具1050制造标靶组件的方法1400的一个实施例的流程图。应理解，该方法可利用其他装置来实施，且还应理解，该装置可与制备且接合圆筒状溅射标靶组件的其他方法一起利用。
方法1400开始于步骤1402：用接合材料106将背衬管104及标靶管102的表面润湿。在一个实施例中，可加热标靶管102及背衬管104至足够的温度，从而允许涂覆接合材料106将背衬管104的外表面及标靶管102的内表面润湿。
在步骤1404中，如图所说明，将标靶组件100固定于接合夹具1050或其他适合夹具中。在图10至图13所示实施例中，标靶管102及间隔物110交替地滑至背衬管104上。将标靶管102的端部114定向以一起对准。接着，使支撑管1102在标靶管102上方滑动以在标靶管102上方产生滑动装配或嵌合。在一个实施例中，支撑管1102将标靶管102与背衬管104之间的间隙112均匀地维持于约1mm±0.2mm。在一实施例中，将支撑管1102安置于标靶管102上方，使得支撑管1102的窗孔1104对准标靶组件100缝隙108上，使得经由接合夹具1050可看到标靶管102的端部114。将端配件1108在标靶组件100的末端装配至标靶管102中的每一个上。将夹持元件1106安装于端配件1108的螺孔524中。栓紧螺母526，从而以充足施力将标靶管102一起夹持且压紧于端配件1108之间，从而在间隔物110与标靶管102之间产生密封。可经由窗孔1104检查端部114与间隔物110的对位，从而在压紧后且在引入接合材料之前确保标靶管102的适当对准以使缺陷最小化。
在步骤1406中，将接合夹具1050及固持于接合夹具1050中的标靶组件100置放于烘箱202中。在图10所示实施例中，使背衬管104与定位夹具210对接，以将接合夹具1050及标靶组件100定位于烘箱202中。藉由将入口导管248耦合至通口532，而将漏斗246附接至定位于烘箱202顶部的端配件1108。在烘箱202的底部，藉由将入口导管222固定至下端配件1108的通口532而将导管222装配至下端配件1108。
在步骤1408中，将足以填充标靶管102与背衬管104之间的间隙112的一定量的接合材料106装填至漏斗246中。需要时，可将额外接合材料安置于漏斗246中。关闭烘箱202的罩盖206以将接合夹具1050密封于烘箱202中。
在步骤1410中，加热器212将烘箱202中的温度提高至预定温度且维持该温度。在一个实施例中，加热器212将烘箱202中的温度升高至接合材料106的熔点以上。举例而言，加热器212可将烘箱202维持于大于摄氏150度（诸如摄氏180度）的温度。可预期温度将被选择为和接合材料106的熔融温度相配。应进一步了解，标靶管102及背衬管104可在烘箱202的温度提高时膨胀。接合夹具1050及支撑管1102经配接，以在维持缝隙108及标靶组件100末端处的密封及标靶管102的同心度的同时，准许标靶管102及背衬管104的热膨胀。
在可选步骤1412中，可自湿润表面移除氧化物，所述湿润表面曝露于标靶管102与背衬管104之间的间隙112。氧化的移除产生大致上不含氧化物的湿润表面，改良标靶管102至背衬管104的接合、减少在标靶组件100的寿命期间标靶管102的裂缝且提升标靶组件100的耐久性。在一个实施例中，可藉由在步骤1414的接合期间，施加电流通过标靶管102及背衬管104而执行氧化物移除工艺。在另一实施例中，可藉由自气源230将氢气或含氢气体混合物引入间隙112中，而使用氢还原反应执行氧化物移除步骤。在又一实施例中，可藉由用额外接合材料106冲洗间隙112或藉由使标靶管102相对于背衬管104机械地旋转而自湿润表面移除氧化物。
在步骤1414中，藉由打开入口阀门244以允许漏斗246中的接合材料填充标靶管102与背衬管104之间的间隙112，而将标靶管102接合至背衬管104。在一个实施例中，经由下端配件1108将真空源228与间隙112流体耦合，以将该间隙112抽真空，且将接合材料106拉至间隙112中。在步骤1414期间，观测者可任选地经由支撑管1102的窗孔1104监控标靶组件100，以判定是否有任何接合材料106经由缝隙108漏出。一旦间隙112已由接合材料106填满，可关闭入口阀门244且准许冷却烘箱202。
在步骤1416中，充分冷却标靶组件100后，打开烘箱202且自烘箱202移除接合夹具1050及已接合的标靶组件100。自已接合的圆筒状标靶组件100拆卸且移除接合夹具1050。
在另一实施例中，在步骤1418中，可自标靶管组件100移除可选间隔物110。可选间隔物110的移除使得标靶管102的端部114大致上不含任何接合材料106。大致上不含接合材料106的标靶管102的端部114减少标靶管102之间的微弧放电。此外，可选间隔物110的移除消除了自标靶管102的端部114移除接合材料106的需求。因此，标靶管102的端部114无任何工具痕，所述工具痕在使用期间可导致标靶管102破裂。
因此，上文已论述有利地生产圆筒状溅射标靶组件（在接合材料中有少量或没有氧化物）的方法及装置。本发明的一个实施例的圆筒状溅射标靶组件具有标靶管102与背衬管104之间的改良接合，该改良接合使得标靶管102裂缝的可能性降低而同时延长标靶组件100的寿命。本发明的一个实施例的圆筒状溅射标靶改良间隙112中接合材料106的同心度，这使得标靶管102的端部114上的接合材料106的残余物减少。标靶管102的端部114不含接合材料106且无任何工具痕，从而产出具有最小微弧放电可能性的标靶组件。本发明的一个实施例的圆筒状溅射标靶组件使得邻近标靶管的端部能够在标靶组件外表面上没有接合材料106的情况下，一致地且同心地对准，从而产出具有对缺陷率的低促成率的耐用标靶组件。
尽管前述内容针对本发明的实施例，但可在不背离本发明的基本范畴的情况下设计本发明的其他实施例及另外的实施例，且本发明的范畴由以下权利要求来确定。