DE10042623A1

DE10042623A1 - Verfahren zum Testen einer Verbindungszwischenfläche

Info

Publication number: DE10042623A1
Application number: DE10042623A
Authority: DE
Inventors: Thomas J Hunt; Paul S Gilman
Original assignee: Praxair ST Technology Inc; Praxair Technology Inc
Current assignee: Praxair ST Technology Inc; Praxair Technology Inc
Priority date: 1999-09-15
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2001-03-22
Also published as: GB2354334A; JP2001091446A; FR2798462A1; US6092427A; GB0016776D0; KR20010029833A

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Testen von Untersuchungsproben für eine Verbindungszwischenfläche zum Untersuchen der Verbindung zwischen zwei Metallkomponenten, wie der Verbindung bei einer Sputtertarget-/Trägerplattenanordnung bereitgestellt. Eine Probe der Verbindungszwischenfläche des Verbundmaterials wird entfernt, eine Durchgangsbohrung an einem Ende ausgebildet und die Verbindungszwischenfläche im Bereich der Bohrung entfernt, wodurch die Bohrung in zwei Bohrungen aufgeteilt wird. Die Bohrungen werden erfaßt, beispielsweise durch Versehen der Bohrungen mit einem Gewinde und Einschrauben von Gewindestangen in die Gewindebohrungen, wobei durch Aufbringen von Kräften in entgegengesetzte Richtungen auf die Gewindestangen die Verbundschichten voneinander weggezogen werden. Die Festigkeit der Verbindung und nicht der Verbundwerkstoffmaterialien wird dabei untersucht.

Description

Gegenstand der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen der Festigkeit einer Verbindungszwischenfläche und insbesondere ein Verfahren zum Bereitstellen und Testen einer Sputtertarget-/Sputterträgeranordnungs-Untersuchungsprobe, um die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Sputtertarget und der Trägerplatte zu bestimmen.

Hintergrund der Erfindung

Kathodensputtern wird umfangreich für das Ablagern von dünnen Schichten eines Materials auf gewünschten Substraten verwendet. Grundsätzlich erfordert dieser Vorgang ein Gasionenbombardement eines Sputtertargets, welches eine Fläche aufweist, die aus einem gewünschten Material gebildet ist, daß als ein dünner Film oder eine dünne Schicht auf einem Substrat abzulagern ist. Das Ionenbom bardement des Target verursacht nicht nur das Sputtern von Atomen und Mole külen der Targetmaterialien, sondern führt dem Target eine beträchtliche Wärme energie zu. Diese Wärme wird unter oder um eine Trägerplatte verteilt, die in einer Wärmeaustauschbeziehung mit dem Target angeordnet ist. Das Sputtertarget bildet einen Teil einer Kathodenanordnung in der Weise, daß es zusammen mit einer Anode in einer Vakuumkammer bzw. evakuierten Kammer angeordnet ist, welche mit einem inerten Gas gefüllt ist, vorzugsweise Argon. Ein elektrisches Feld wird an die Kathode und die Anode angelegt. Das inerte Gas wird ionisiert durch Kollosion mit Elektroden, welche von der Kathode abgestrahlt werden. Positiv geladene Gasionen werden zu der Kathode angezogen und beim Auftreffen auf der Targetoberfläche schlagen diese Ionen Targetmaterial heraus. Das herausgeschla gene Targetmaterial quert das evakuierte Gehäuse und lagert sich als ein dünner Film auf dem gewünschten Substrat ab, welches üblicherweise nahe der Anode angeordnet ist.

Bei einer bekannten Targetkathodenanordnung wird das Sputtertarget über eine einzelne Verbindungs- bzw. Klebefläche an einer nicht magnetischen Trägerplatte angebracht, um eine parallele Zwischenfläche bzw. ein paralleles Interface in der Anordnung zu bilden. Die Trägerplatte stellt ein Mittel zum Halten der Target anordnung in der Sputterkammer dar und bietet der Targetanordnung strukturelle Stabilität. Darüber hinaus ist die Trägerplatte üblicherweise wassergekühlt, um die Wärme, welche durch das Ionenbombardement des Targets erzeugt wird, ab zuführen.

Um einen guten thermischen sowie elektrischen Kontakt zwischen dem Sputtertar get und der Trägerplatte zu erzielen, werden diese Elemente üblicherweise durch Löten, Schweißen, Diffusionsverbinden bzw. Diffusionskleben, Festkörperkleben, Explosionsverbinden bzw. Explosionskleben, mechanischem Befestigen oder Ep oxidverbinden bzw. Epoxidkleben miteinander verbunden. Die Verbindung zwischen dem Sputtertarget und der Trägerplatte muß die während des Kühlens auftreten den Belastungen aufnehmen, welche auf die Target-/Trägerplattenanordnung ausgeübt werden. Wenn die Verbindung nicht ausreichend fest ist, werden sich das Sputtertarget und die Trägerplatte während der Benutzung voneinander lösen.

Qualitätssicherungsuntersuchungen werden durch die Hersteller von Sputtertarget- /Trägeranordnungen sowie den Benutzern ausgeführt, um die Festigkeit der Ver bindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche zu untersuchen, wodurch das Auftreten eines Lösens während des Sputterns minimiert wird.

Das im Augenblick verwendete Verfahren zum Untersuchen der Verbindungs zwischenfläche bzw. Haftgrenzflächen beinhaltet das Bearbeiten einer Untersu chungsprobe auf passende Abmessungen, bei denen die Dicke der Targetschicht gleich der Dicke der Trägerplattenschicht ist, anschließend Festklemmen der Seiten jeder der Komponentenschichten und Durchführen eines Zugtestes an der Probe. Bei diesem Verfahren sind die Untersuchungsproben in Folge der erforderlichen Präzisionsbearbeitung schwer herzustellen und die Testergebnisse sind als un vorhersehbar sowie unzuverlässig erkannt worden. Häufig geben die Komponen ten- bzw. Bauteilmaterialien, welche durch die Klammern gequetscht werden, nach, bevor die Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche untersucht wird. Dies führt zu Unsicherheiten, ob die Ergebnisse des Tests auf die Festigkeit der Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche oder der Festigkeit der Materia lien, welche das Sputtertarget und die Trägerplatte enthalten, anwendbar ist.

Daher besteht ein Bedarf für ein Verfahren zum Untersuchen der Festigkeit einer Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche, bei dem die Untersuchungs probe einfach herzustellen ist und das Ergebnis wiederholbar sowie zuverlässig ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Testen der Festigkeit einer Verbindung zwischen zwei Metallkomponenten bzw. Metallbestandteilen, ins besondere zwischen einem Sputtertarget und einer Trägerplatte bereit. Hierbei und in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird eine Untersuchungsprobe durch Herausarbeiten einer Probe aus einer Sputtertarget- /Sputterträgeranordnung hergestellt und ein Abschnitt der Verbindungszwischen fläche bzw. Haftgrenzfläche durch beispielsweise Sägeschneiden an einem Ende der Probe entfernt, um einen Schlitz zu bilden, der das Sputtertarget von der Trägerplatte trennt. Durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Untersuchungsprobe mit einer nicht verbundenen Zone, in der das Sputtertar getmaterial von dem Trägerplattenmaterial getrennt ist, sowie einer verbundenen Zone bereitgestellt, bei der die Haftgrenzfläche für den Test aufrecht erhalten wird. Die Sputtertargetkomponente und die Trägerplattenkomponente werden anschlie ßend in der nichtverbundenen Zone erfaßt und in entgegengesetzte Richtungen gezogen, um die Verbindung in der verbundenen Zone aufzubrechen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegende Erfindung wird eine Durchgangsbohrung in ein Ende der Probe gebohrt und der Schlitz in dem gleichen Ende ausgebildet, so daß die Durchgangsbohrung in zwei Bohrungen getrennt wird, eine in dem Sputtertargetmaterial und eine in dem Trägerplattenmaterial in der nichtverbundenen Zone, wobei die Bohrungen anschließend erfaßt werden können, und eine gleichförmige Kraft aufgebracht, um die Sputtertargetkomponente und die Trägerplattenkomponente voneinander wegzuziehen.

Bei dem alternativen Verfahren der vorliegenden Erfindung kann der Abschnitt der Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche zuerst entfernt werden, an schließend ein Loch durch die Sputtertargetkomponente zu dem Schlitz, oder nur teilweise, in die Komponente und ein zweites Loch durch die Trägerplattenkom ponente zu dem Schlitz, oder nur teilweise, in die Komponente gebohrt werden.

Gemäß den Prinzipien der vorliegende Erfindung können die Löcher bzw. Bohrun gen mit Gewinde versehen werden, so daß Gewindestangen eingeführt werden können, um die Löcher zu erfassen, wodurch der Zugversuch erleichtert wird. Sollten bei diesen Ausführungsbeispielen, bei denen die Löcher Durchgangsbohrun gen sind, die Gewinde in einem oder beiden Löcher unter gleichförmiger Kraft ab scheren, werden eine oder beide der Gewindestangen durch eine Mutter und/oder einem Bolzen innerhalb des Schlitzes, welcher die beiden Metallkomponenten trennt, gesichert, so daß der Zugversuch bis zum Bruch fortgesetzt werden kann.

Weiterhin besitzt die Untersuchungsprobe gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine Länge, die größer als die Breite ist, wobei die ver bundene Zone vorzugsweise länger als die nicht verbundene Zone ist. Darüber hinaus werden die Bohrungen vorzugsweise in der nicht verbundenen Zone mittig ausgerichtet.

Es wird daher ein Verfahren zum Herstellen und Untersuchen einer Probe einer Sputtertarget-/Trägerplattenanordnung oder andere Metallverbundwerkstoffe bereitgestellt, welche die Verbindungszwischen- bzw. Haftgrenzfläche isoliert, um auf einfache und zuverlässige Weise die Festigkeit der Verbindung zwischen den beiden Metallkomponenten zu untersuchen.

Diese sowie weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung treten aus den beigefügten Zeichnungsfiguren und der zugehörigen Beschreibung deutlicher zutage.

Kurze Beschreibung der Zeichnungsfiguren

Die beigefügten Zeichnungsfiguren, welche in diese Beschreibung aufgenommen sind und einen Bestandteil dieser Beschreibung bilden, geben Ausführungsbeispiele der Erfindung wieder und dienen zusammen mit der vorstehenden allgemeinen und der nachstehenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Untersuchungsprobe für eine Ver bindungszwischenfläche der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine Untersuchungsprobe einer Sputtertarget-/Sputterträgerplattenanord nung, welche durch ein Verfahren der vorliegenden Erfindung untersucht wird.

Fig. 3 ist eine Untersuchungsprobe einer Sputtertarget-/Sputterträgerplattenanord nung, welche durch ein alternatives Verfahren der vorliegenden Erfindung untersucht wird.

Fig. 4 ist eine Untersuchungsprobe einer Sputtertarget-/Sputterträgerplattenanord nung, welche durch ein alternatives Verfahren der vorliegenden Erfindung untersucht wird und die eine schwache Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche zeigt.

Fig. 5 ist eine Untersuchungsprobe einer Sputtertarget-/Sputterträgerplattenanord nung, welche durch das Verfahren gemäß Fig. 4 untersucht wird und welche eine starke Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche wiedergibt.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Untersuchung der Verbindungszwischen fläche bzw. Haftgrenzfläche zwischen zwei Metallkomponenten bzw. Metallbautei len durch Zugversuch oder ähnliche Verfahren. Die Erfindung kann bei jedem metallischen Verbundwerkstoff verwendet werden, bei dem Schichten des Ver bundwerkstoffes durch Löten, Schweißen, Diffusionskleben, Festkörperkleben, Explosionskleben, mechanischem Befestigen, Epoxydkleben oder anderen Ver bindungsmethoden, welche eine starke Zwischenfläche zwischen den benach barten Schichten erzeugen, verbunden werden. Ein Typ einer Verbundwerkstoff anordnung von besonderem Interesse für die Erfinder der vorliegenden Erfindung ist die Sputtertarget-/Sputterträgerplattenanordnung, welche nachstehend ver wendet wird, um die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern.

Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung können bei einem Sputtertarget in jeder Phase des Gebrauchs, von einem ungesputterten, verbundenen bzw. verklebten Targetrohling zu einem Target, das den vollständigen Gebrauch erreicht hat, angewendet werden. Die Metalle oder Legierungen, die die Zusammensetzungs bestandteile enthalten, d. h. das Sputtertarget und die Trägerplatte, können aus jedem Metall oder jeder Legierung sein, wobei das Material für das Sputtertarget ähnlich oder unähnlich zu dem Material der Trägerplatte sein kann. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann bei jeder Konfiguration einer Sputtertarget-/Sputt erträgeranordnung für jedes Verbindungs- bzw. Klebeverfahren eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung berücksichtigt nur die zu untersuchende Verbindungs zwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche, während der Fehler der fälschlichen Unter suchung der Festigkeit der Zusammensetzungsmaterialien beseitigt wird.

Die vorliegende Erfindung bietet ein Verfahren zum Bereitstellen einer Probe der Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche einer Sputtertarget-/Sputterträ gerplattenanordnung (oder anderer Metallzusammensetzungen) und zum Testen der Probe, beispielsweise durch Zug- oder Ziehversuche, um die Festigkeit und Zuver lässigkeit der Klebung zu bestimmen. Hierbei und in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird eine Testprobe 10, wie sie in perspekti vischer Ansicht in Fig. 1 gezeigt ist, aus einer Sputtertarget-/Sputterträgerplatten anordnung herausgearbeitet. Die obere Metallkomponente 12 enthält einen Ab schnitt aus dem Sputtertarget (nicht gezeigt), wogegen die untere Metallkom ponente 14 einen Abschnitt aus der Trägerplatte (nicht gezeigt) aufweist. Die beiden Komponenten 12, 14 sind an einer Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche 16 in einem verbundenen Bereich 18 der Versuchsprobe 10 miteinander verbunden und sind durch einen Schlitz 20 in einem nicht verbundenen Bereich 22 der Versuchsprobe 10 voneinander getrennt. Der Schlitz erstreckt sich über die gesamte Breite W der Probe, besitzt jedoch vorzugsweise eine Tiefe in der Versuchsprobe dergestalt, daß der verbundene Bereich 18 der Versuchsprobe 10 länger als der nichtverbundene Bereich 22 ist. Die Dicke des Schlitzes entspricht im wesentlichen der Dicke der Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche oder ist größer als diese.

Die Dicke T der Versuchsprobe 10 und der der jeweiligen oberen sowie unteren Komponente 12, 14 wird durch die Dicke der Sputtertarget-/Sputterträgerplatten anordnung (nicht gezeigt) bestimmt, so daß keine Notwendigkeit für eine präzise Bearbeitung besteht, um passende Abmessungen mit gleichen Komponentendicken zu erreichen. Die Zuverlässigkeit des Testverfahrens der vorliegenden Erfindung wird maximiert, wenn der verbundene Bereich 18 länger als der nicht verbundene Bereich 22, beispielsweise mit einem Längenverhältnis von ca. 3 : 1 ist. Zur Erleich terung der Probenvorbereitung und für die Kompatibilität mit den meisten Zugver suchsgeräten wird die Versuchsprobe vorzugsweise auf eine Breite von ca. 1,27 cm bis 3,81 cm (0,5-1,5") und eine Länge von 7,62 cm bis 12,7 cm (3-5") bearbeitet, wobei der verbundene Bereich 18 eine Länge von 6,35 cm bis 8,89 cm (2,5-3,5") und der nicht verbundene Bereich 22 eine Länge von 1,27 cm bis 3,81 cm (0,5-1,5") aufweist.

Der nicht verbundene Bereich 22 der Versuchsprobe 10 besitzt ein Loch bzw. eine Bohrung 24 in der oberen Komponente 12 sowie ein Loch bzw. eine Bohrung 26 in der unteren Komponente 14. Obwohl die Löcher in jeder Komponente, der oberen und der unteren Komponente versetzt zueinander gebildet sein können, ist es bevorzugt, daß die Löcher 24, 26 durch den Schlitz 20 ausgebildet sind. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die Löcher bzw. Bohrungen 24, 26 mit einem Gewinde versehen, um eine Gewinde stange, einen Gewindebolzen oder eine andere Befestigungseinrichtung aufzuneh men. Die Bohrungen 24, 26 sind vorzugsweise im wesentlichen mittig in dem nicht verbunden Bereich 22 (und ebenfalls mittig relativ zu dem Schlitz 20) ausgerichtet.

Im Wege eines Beispiels, das keine Beschränkung darstellt, kann eine Versuchs probe der vorliegenden Erfindung die folgenden Abmessungen aufweisen: Breite 2,54 cm (1"), Länge 10,16 cm (4"), Schlitz 2,54 cm × 2,54 cm (1" × 1"), 3/8"-16 Gewinde durch die Bohrung von der Oberseite des Sputtertarget aus Titan zu der Unterseite der Trägerplatte aus Aluminium, wobei sie 1,27 cm (0,5") von dem Ende und der Seite der Probe beabstandet mittig angeordnet ist.

Der Schlitz 20, der die obere Komponente 12 (Sputtertarget) von der unteren Komponente 14 (Trägerplatte) trennt, kann gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung vor oder nach den Bohrungen 24, 26 gebildet werden. Falls gewünscht, kann eine einzelne Bohrung in ein Ende einer vollständig verbundenen Versuchs probe eingebracht werden, wonach sich das Bilden eines Schlitzes, beispielsweise durch Sägeschneiden, an dem die Bohrung enthaltenden Ende anschließt. Die Bildung des Schlitzes 20 erzeugt den nicht verbundenen Bereich 22 durch Entfer nen der Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche 16 an einem Ende der Probe und dient dazu, die einzelne Bohrung in zwei Bohrungen 24, 26 aufzuteilen. Alternativ kann der Schlitz zuerst erzeugt werden und die beiden Bohrungen 24, 26 gleichzeitig durch Bohren von der Oberseite zu der Unterseite, oder umgekehrt, oder getrennt durch Bohren in die obere Fläche der oberen Komponente in Richtung und vorzugsweise durch den Schlitz 20 sowie durch Bohren in die untere Fläche von der unteren Komponente in Richtung und vorzugsweise durch den Schlitz 20 gebildet werden. Diese Ausführungsbeispiele ermöglichen, daß Sputtertargetmate rial und das Trägerplattenmaterial in dem Bereich der Bohrung zu trennen, während ein großer Bereich einer Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche in dem benachbarten Abschnitt der Probe für den Versuch bestehen bleibt. Weiterhin vereinfachen diese Verfahren das Vorbereiten von Zug- oder Ziehversuchsproben gegenüber dem bekannten Verfahren einer komplexen Bearbeitung im hohen Maße.

Sobald die Versuchsprobe 10 der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, werden die Bohrungen erfaßt und die obere sowie die untere Komponente 12, 14 durch eine im wesentlichen stetige Kraft voneinander weggezogen. Hierbei und in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden Stangen, Bolzen oder andere Befestigungselemente in den Bohrungen 24, 26 befestigt. Dies wird im wesentlichen durch Versehen der Löcher mit einem Gewinde und durch Einschrauben der Gewindestangen oder Gewindebolzen erreicht. Sobald die Stan gen befestigt sind, wird die Versuchsprobe 10 in einem Versuchsgerät angeordnet, wie einer Standardzug-Versuchseinheit oder jedem anderen Gerät, welches dazu ausgebildet ist, die Kräfte zu simulieren, die durch ein Standardzug-Versuchsgerät aufgebracht werden. Die Stangen werden durch das Gerät anschließend erfaßt und die Sputtertargetkomponente wird in eine Richtung weg von der Trägerplattenkom ponente gezogen und die Kraft, die zum Brechen der Verbindung notwendig ist, gemessen. Die Trägerplattenkomponente kann stationär oder in ähnlicher Weise in eine Richtung weg von der Sputtertargetkomponente gezogen werden. Durch dieses Verfahren wird eine Belastung auf die Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzffäche 16 an dem Punkt aufgebracht, wo die Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche 16 in dem verbundenen Bereich 18 auf den Schlitz 20 in dem nicht verbundenen Bereich 22 trifft, wobei die Festigkeit der Verbindung anstatt der Festigkeit der Materialien, die die Komponenten 12, 14 bilden, unter sucht wird.

Obwohl dies nicht gezeigt ist, können die Komponenten 12, 14 durch ein anderes Verfahren als das Ausbilden von Löchern bzw. Bohrungen in jeder Komponente und das Anbringen von Stangen oder Befestigungselementen in den Bohrungen sowie dem Ziehen in entgegengesetzte Richtungen voneinander weggezogen wer den. Die Komponenten 12, 14 könnten beispielsweise in dem nicht verbundenen Bereich 22 festgeklemmt und die Komponenten 12, 14 voneinander weggezogen werden. Im Wege eines weiteren Beispiels kann eine Gewindebohrung in der oberen Komponente 12 und eine Gewindestange kontinuierlich durch den Schlitz 20 zu der unteren Komponente 14 eingeschraubt werden, bis die untere Kom ponente 14 von der oberen Komponente 12 weggedrückt wird und die Verbindung aufgelöst wird bzw. bricht. Bei jedem Beispiel wird infolge des Schlitzes 20 die Belastung an der Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche 16 an dem Punkt konzentriert, wo die Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche des verbundenen Bereiches 18 auf den Schlitz 20 in dem nicht verbundenen Bereich 22 trifft, anstatt innerhalb der Materialien, die die Komponenten 12 beinhalten.

Die Fig. 2 bis 5 geben alternative Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Untersuchen der Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche 16 zwischen den beiden Metallkomponenten 12, 14, einem Sputtertarget und einer Trägerplatte, der Fig. 1 wieder. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Verfahren werden Gewindestangen 28, 30 in die Bohrungen 24, 26 eingeschraubt sowie die Stangen durch ein Zug versuchsgerät (nicht gezeigt) erfaßt (nicht gezeigt) und im wesentlichen in ent gegengesetzte Richtungen gezogen, wie es durch die Pfeile gekennzeichnet ist. In dem in Fig. 2 wiedergegebenen Versuch bricht die Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche sauber, was eine sehr schwache Verbindung wiedergibt.

Bei dem in der Fig. 3 gezeigten Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine Gewindestange 30 in der Bohrung 26 in der unteren Komponente 14 angebracht während ein Gewindebolzen 33 in der Bohrung 24 in der oberen Komponente 12 befestigt wird. Die beiden Komponente 12, 14 werden voneinander weggezogen, was zu einer stufenweisen Trennung der Verbindungszwischenfläche bzw. Haft grenzfläche 16 führt. Die Anwendung der stetigen Kraft auf die Gewindebohrun gen, die die Belastung auf die Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche übertragen, können die Gewinde in einer oder beiden Bohrungen 24, 26, insbeson dere in der oberen Bohrung 24 ebenfalls abscheren. Daher wird, wenn der Schlitz ausreichend oft geöffnet worden ist, eine Mutter 34 innerhalb des geöffneten Schlitzes an dem Gewindebolzen 32 angebracht, um zu verhindern, daß der Bolzen seinen Eingriff mit der Bohrung 24 verliert, wenn die Gewinde abgeschert werden. In dem in Fig. 3 wiedergegebenen Versuch trennt sich die Verbindungszwischen fläche bzw. Haftgrenzfläche stufenweise entlang der Länge der Probe, was eine schwache bis mittlere Verbindungsfestigkeit wiedergibt.

Bei dem in den Fig. 4 und 5 wiedergegebenen Verfahren der vorliegenden Erfin dung wird eine Gewindestange 30 in die Bohrung 26 in der unteren Komponente 14 eingebracht, während ein Gewindebolzen 32 in der Bohrung 24 in der oberen Komponente 12 befestigt wird, so daß der Kopf 36 des Bolzens 32 innerhalb des Schlitzes liegt. Eine Beilagscheibe 38 kann ebenfalls verwendet werden, um die Komponentmaterialien vor dem Bolzenkopf 36 zu schützen. Infolge der geringen Dicke des Schlitzes 20 vor dem Versuch kann der Bolzen 32 in der Weise einge führt werden, daß nach dem Ziehen zum Öffnen des Schlitzes durch Erfassen der ersten Bohrung mit einem anderen Verfahren, beispielsweise mittels einer Gewin destange, die in das Loch eingeschraubt ist, eingeführt werden kann. Dieses Ausführungsbeispiel ist dort nützlich, wo die Gewinde abgeschert worden und nicht länger vorhanden sind, um es der Gewindestange zu ermöglichen, in Eingriff mit der Bohrung zu gelangen. Bei dem in Fig. 4 wiedergegebenen Versuch, zieht sich die Verbindungszwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche stufenweise entlang der Länge der Probe, was eine schwache bis mittlere Haftfestigkeit, ähnlich zu Fig. 3 kennzeichnet. In dem in Fig. 5 wiedergegebenen Versuch war die Verbindungs zwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche so fest, daß sich die beiden Komponenten in dem verbundenen Bereich nicht voneinander getrennt haben und das Material der oberen Komponente verformt und in den nicht verbundenen Bereich gezogen worden ist.

Im Einsatz kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um die Verbundmaterialien vor oder nach einem teilweisen oder vollständigen Ge brauch zu untersuchen, um die Zuverlässigkeit und die Festigkeit der Verbindungs zwischenfläche bzw. Haftgrenzfläche zwischen den verbundenen Schichten zu bestimmen. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung stellt einen einfachen, konsistenten Weg bereit, um Verbindungsgrenzflächen-Untersuchungsproben vorzubereiten und zu untersuchen, wie die Proben von Sputtertarget-/Sputterträ gerplattenanordnung, wobei die Ergebnisse zuverlässig und reproduzierbar sind.

Obwohl die vorliegende Erfindung durch Beschreibung der Ausführungsbeispiele erläutert worden ist und obwohl die Ausführungsbeispiele näher erläutert worden sind, ist nicht beabsichtigt, den Umfang der beigefügten Ansprüche auf derartige Details zu beschränken oder in irgendeiner Weise einzugrenzen. Weitere Vorteile und Modifikationen sind für den Fachmann ersichtlich. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, um die Festigkeit der Verbindung zwi schen beliebigen zwei Schichten von metallischen Zusammensetzungen zu unter suchen, obwohl verbundene Sputtertarget-/Sputterträgerplattenanordnungen insbesondere angegeben worden sind. Obwohl spezifische Verfahren zum Bilden des Schlitzes und der Löcher bzw. Bohrungen der Versuchsprobe sowie zum Ergreifen der Löcher beschrieben worden sind, ist zu bemerken, daß andere Techni ken und Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind, in ähnlicher Weise in Überein stimmung mit den Prinzipien der vorliegende Erfindung eingesetzt werden können, um eine zuverlässige Untersuchung der Verbindungszwischenfläche bzw. Haft grenzfläche zu erzielen. Die Erfindung in ihrem breitesten Aspekt ist daher nicht auf spezifische Details, repräsentative Geräte und Verfahren sowie illustrative Beispiele begrenzt, die gezeigt und beschrieben worden sind. Demzufolge kann von der artigen Details abgewichen werden, ohne daß sich von dem Umfang oder Geist des allgemeinen erfinderischen Konzepts des Anmelders entfernt wird.

Claims

1. Verfahren zum Testen der Festigkeit der Verbindung zwischen den Schich ten eines Verbundwerkstoffes, der einen ersten Metallbestandteil sowie einen zweiten Metallbestandteil enthält, wobei eine Oberfläche des ersten Metallbestandteiles an eine Oberfläche des zweiten Metallbestandteiles angeklebt ist, um eine Verbindungszwischenfläche zu bilden, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält:
Entfernen eines Materialvolumens, welches die Verbindungszwischenfläche enthält, von einem Ende des Verbundwerkstoffes, um einen Schlitz zu bilden, der den ersten Metallbestandteil von dem zweiten Metallbestandteil trennt, so daß ein nicht verbundener Abschnitt an diesem Ende gebildet wird,
Erfassen des ersten Metallbestandteils in dem nicht verbundenen Abschnitt, Erfassen des zweiten Metallbestandteils in dem nicht verbundenen Ab schnitt,
Aufbringen einer Kraft auf den ersten und den zweiten erfassten Metall bestandteil, welche den ersten Metallbestandteil in eine Richtung weg von dem zweiten Metallbestandteil zieht, bis die Verbindung versagt, und Mes sen der Kraft bis zum Versagen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend den Schritt des Bildens eines ersten Loches in dem ersten Metallbestandteil in dem nicht verbundenen Abschnitt sowie eines zweiten Loches in dem zweiten Metallbestandteil in dem nicht verbundenen Abschnitt, wobei die Schritte des Erfassens des ersten und des zweiten Metallbestandteiles den Schritt des Ineingriffbringens jedes Loches, des ersten und des zweiten Loches, mit einem Befestigungselement enthalten und wobei der Schritt des Aufbringens einer Kraft den Schritt des Auf bringens einer Kraft auf die Befestigungselemente enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schritte des Erfassens des ersten und des zweiten Metallbe standteiles das Klemmen jedes der Bestandteile in dem nicht verbundenen Abschnitt enthält.

4. Verfahren zum Untersuchen der Festigkeit der Verbindung zwischen den Schichten eines Verbundwerkstoffes, welcher einen ersten Metallbestand teil sowie einen zweiten Metallbestandteil enthält, der einen verbundenen Abschnitt, wo ein Oberfläche des ersten Metallbestandteiles mit einer Oberfläche des zweiten Metallbestandteiles verbunden ist, und einen nicht verbundenen Abschnitt aufweist, wo die Oberfläche des ersten Metall bestandteiles durch einen Schlitz von der Oberfläche des zweiten Metall bestandteiles getrennt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält:
Bilden eines ersten Loches zumindest durch einen Abschnitt des ersten Metallbestandteiles sowie dem nicht verbundenen Abschnitt und Erzeugen eines zweiten Loches zumindest durch einen Abschnitt des zweiten Metall bestandteiles in dem nicht verbundenen Abschnitt,
Erfassen des ersten Loches,
Erfassen des zweiten Loches, und
Aufbringen einer Kraft auf die erfassten Löcher, das erste Loch und das zweite Loch, die den ersten Metallbestandteil eine Richtung weg von dem zweiten Metallbestandteil bis zum Versagen der Verbindung zieht und Messen der Kraft bis zum Versagen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, weiterhin enthaltend den Schritt des Einbringens eines Gewindes in das erste Loch und Einschrauben einer Gewindestange in das erste Loch, um dieses dadurch zu erfassen, wobei der Schritt des Aufbringens einer Kraft den Schritt des Aufbringens einer Kraft auf die Gewindestange in einer Richtung weg von dem zweiten Loch enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin enthaltend das Wiedererfassen des ersten Loches durch Sichern der Stange innerhalb des Schlitzes, nachdem das Gewinde im ersten Loch durch Aufbringen der Kraft abgeschert ist.

7. Verfahren nach Anspruch 4, weiterhin enthaltend das Einbringen eines Gewindes in das zweite Loch und Einschrauben einer Gewindestange in das zweite Loch, um dieses dadurch zu erfassen, wobei der Schritt des Aufbringens einer Kraft den Schritt des Aufbringens einer Kraft auf die Gewindestange in einer Richtung weg von dem ersten Loch enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die nicht verbundenen Abschnitte des ersten und des zweiten Bestandteils durch Eingriff des ersten und des zweiten Bolzens in das erste und zweite Loch erfaßt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 4, weiterhin enthaltend das Bilden des nicht verbundenen Abschnitts durch Entfernen eines Volumens des Materials aus dem Verbundwerkstoff, wel cher eine Verbindungszwischenfläche zwischen dem ersten und dem zwei ten Metallbestandteilen enthält, um einen Schlitz dazwischen auszubilden, so daß der nicht verbundene Abschnitt erzeugt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das erste und das zweite Loch durch Bilden eines einzelnen Loches durch den ersten und den zweiten Metallbestandteil und anschließendes Bilden des nicht verbundenen Abschnitts durch Entfernen eines Volumens des Materials aus dem Verbundwerkstoff erzeugt werden, welches eine Verbindungszwischenfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Metall bestandteil enthält, um einen Schlitz dazwischen auszubilden, wodurch der nicht verbundene Abschnitt erzeugt wird, so daß das einzelne Loch in das erste und das zweite Loch getrennt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der verbundene Abschnitt eine Länge größer als die Länge des nicht verbundenen Abschnitts aufweist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Verhältnis der Länge des verbundenen Abschnitts zu der Länge des nicht verbundenen Abschnitts ca. 3 : 1 beträgt.

13. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Verbundwerkstoff eine Breite von ca. 1,27 cm bis 2,81 cm, der Verbindungsabschnitt eine Länge von ca. 6,35 cm bis 8,89 cm und der nicht verbundene Abschnitt eine Länge von ca. 1,27 cm bis 3,81 cm auf weist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das erste und das zweite Loch im wesentlichen mittig in dem nicht verbundenen Abschnitt ausgerichtet sind.

15. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Verbundwerkstoff zumindest einen Abschnitt einer Sputtertar get-/Sputterträgerplattenanordnung ist und bei dem der erste Metallbe standteil zumindest einen Abschnitt eines Sputtertargets und der zweite Metallbestandteil zumindest einen Abschnitt der Trägerplatte enthält.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Dicke des Verbundwerkstoffes gleich der Dicke des Sputtertar get-/Sputterträgerplattenanordnung ist.

17. Verfahren zum Untersuchen der Festigkeit der Verbindung zwischen einer Sputtertarget und einer Trägerplatte, welches die folgenden Schritte ent hält:
Bereitstellen einer Verbindungszwischenfläche-Untersuchungsprobe durch Bearbeiten einer Probe aus einer Sputtertarget-/Sputterträgerplattenanord nung, Einbringen eines Loches in ein erstes Ende der Probe durch die Dicke der Probe und Entfernen eines Abschnittes der Verbindungszwischenfläche über die Breite der Probe an dem ersten Ende, um einen Schlitz zum Tren nen des Sputtertargets von der Trägerplatte und dadurch zum Aufteilen des Loches in ein oberes Loch und ein unteres Loch zu erzeugen, Anbringen einer ersten Stange in dem oberen Loch und einer zweiten Stange in dem unteren Loch, und
Ergreifen der ersten und der zweiten Stange und Aufbringen einer Kraft, die das Sputtertarget und die Trägerplatte bis zum Versagen der Verbindung voneinander wegzieht und Messen der Kraft bis zum Versagen.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Länge der Probe ca. 7,62 cm bis 12,70 cm und die Breite ca. 1,27 cm bis 3,81 cm beträgt.

19. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Schlitz mit einer Länge von ca. 1,27 cm bis 3,81 cm ausgebildet ist.

20. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das obere und das untere Loch im wesentlichen mittig relativ zu dem Schlitz ausgerichtet sind.

21. Verfahren nach Anspruch 17, weiterhin enthaltend das Einbringen eines Gewindes in das Loch, wobei die erste und die zweite Stange mit einem Gewinde versehen sind und durch Einschrauben in das obere und das unter Loch angebracht werden.

22. Verfahren nach Anspruch 21, weiterhin enthaltend das Sichern der ersten Stange innerhalb des Schlitzes, nachdem das Gewinde in dem oberen Loch abgeschert ist.

23. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Abschnitt der Verbindungszwischenfläche durch Sägen entfernt wird.

24. Verfahren zum Untersuchen der Festigkeit der Verbindung zwischen den Schichten eines Verbundwerkstoffes, dereinen ersten Metallbestandteil und einen zweiten Metallbestandteil enthält und der einen verbundenen Ab schnitt, wo eine Oberfläche des ersten Metallbestandteiles mit einer Ober fläche des zweiten Bestandteiles verbunden ist, und einen nicht verbunde nen Abschnitt aufweist, wo die Oberfläche des ersten Metallbestandteiles durch einen Schlitz von der Oberfläche des zweiten Metallbestandteiles getrennt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte enthält:
Bilden eines ersten Loches durch den ersten Metallbestandteil in dem nicht verbundenen Abschnitt,
Aufbringen einer Kraft durch das erste Loch, welches den zweiten Metall bestandteil in eine Richtung weg von dem ersten Metallbestandteil bis zum Versagen der Verbindung drückt und Messen der Kraft bis zum Versagen.

25. Verbindungszwischenflächen-Untersuchungsprobe zum Testen der Festig keit der Verbindung zwischen einem Sputtertarget und einer Trägerplatte, enthaltend:
einen Sputtertargetbestandteil und einen Trägerplattenbestandteil,
einen verbundenen Bereich, wo eine Oberfläche des Sputtertargetbestand teiles mit einer Oberfläche des Trägerplattenbestandteiles verbunden ist, um eine Verbindungszwischenfläche zu bilden,
einen nicht verbundenen Bereich, wo die Oberfläche des Sputtertargetbe standteiles durch einen Schlitz von der Oberfläche des Trägerplattenbe standteiles getrennt ist,
ein erstes Loch in dem nicht verbundenen Bereich, welches sich durch den Sputtertargetbestandteil erstreckt, und
ein zweites Loch in dem nicht verbundenen Bereich, welches sich durch den Trägerplattenbestandteil erstreckt,
wobei das erste und das zweite Loch zur Aufnahme einer Gewindestange vorgesehen sind, die bei Aufbringen einer Kraft in entgegengesetzte Rich tungen in der Lage ist, den Sputtertargetbestandteil und den Trägerplatten bestandteil in entgegengesetzte Richtungen zu ziehen, um den Sputter targetbestandteil und den Trägerplattenbestandteil voneinander an der verbundenen Grenzfläche zu trennen.

26. Probe nach Anspruch 25, bei der die Länge des verbundenen Bereiches ca. 6,35 cm bis 8,89 cm, die Länge des nicht verbundenen Bereiches ca. 1,27 cm bis 3,81 cm, die Breite der Probe ca. 1,27 cm bis 3,81 cm beträgt und das erste sowie das zweite Loch im wesentlichen mittig in dem nicht verbundenen Bereich angeordnet sind.

27. Probe nach Anspruch. 25, bei der die Länge des verbundenen Bereiches ca. 7,62 cm, die Länge des nicht verbundenen Bereiches ca. 2,54 cm und die Breite der Probe ca. 2,54 cm beträgt, wobei das erste und das zweite Loch im wesentlichen mittig in dem nicht verbundenen Bereich angeordnet sind.

28. Probe nach Anspruch 25, bei der das erste und das zweite Loch zur Aufnahme von Gewindestangen mit einem Gewinde versehen sind.