DE3710825C2 - - Google Patents

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DE3710825C2
DE3710825C2 DE19873710825 DE3710825A DE3710825C2 DE 3710825 C2 DE3710825 C2 DE 3710825C2 DE 19873710825 DE19873710825 DE 19873710825 DE 3710825 A DE3710825 A DE 3710825A DE 3710825 C2 DE3710825 C2 DE 3710825C2
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    • E06B7/26—Rain or draught deflectors, e.g. under sliding wings also protection against light for doors

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schichtdickenmessung einer Oberflächenschicht auf einer Probe, mit einer Beleuchtungseinrichtung zum Richten von sichtbarer oder unsichtbarer Lichtstrahlung auf die zu messende Oberflächenschicht, einem Lichtsensor, der die von der Probe reflektierte Lichtmenge detektiert und einer Signalverarbeitungseinrichtung, die aus dem Ausgangssignal des Lichtsensors unter Berücksichtigung von Referenzwerten einen entsprechend korrigierten Meßwert für die Schichtdicke erzeugt.
Eine derartige Vorrichtung zur Schichtdickenmessung einer Oberflächenschicht ist aus der DE 32 48 157 A1 bekannt. Bei einer Vorrichtung gemäß der DE 32 48 157 A1 sind zur Korrektur von Fehlern, die durch die Temperatur eines zu messenden Objekts hervorgerufen werden, zwei Infrarot-Meßsysteme erforderlich. Dadurch erhöht sich der Preis dieser Vorrichtung und die Charakteristiken jedes Infrarot-Meßsystems sind unterschiedlich, wodurch Korrekturfehler zwischen den beiden Systemen erzeugt werden. Die automatische Korrektur für den Fall einer Störung dieses Systems wird nicht nur durch die Veränderung der Charakteristik der Referenz-Infrarot-Strahlenquelle sondern auch durch eine Veränderung des Zeitablaufs im elektrischen und optischen System durchgeführt. Obwohl zahlreiche Vorrichtungen bekannt sind, bei denen die automatische Korrektur durch die Zeitablaufveränderung erfolgt, kann durch diese, weder im elektrischen noch im optischen System, eine zufriedenstellende Korrektur erzielt werden.
Durch die Veröffentlichung "Apparatus for In Situ Measurements of Optical Properties of Evaporated Thin-Films" von N. Bluzer, S. Bahl, aus der Zeitschrift Rev. Sci. Instruments, Vol. 44, No. 9, September 1973, ist eine Schicht­ dicken-Meßeinrichtung bekannt, die nur ein Meßsystem aufweist. Diese Meßeinrichtung ist trotzdem apparativ sehr aufwendig, da die Messung mit Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängenbereiche durchgeführt werden muß, wozu sowohl unterschiedliche Detektoren als auch eine Rückführungsregelung der Speisespannung für die Beleuchtungseinrichtung erforderlich sind. Des weiteren kann mit dieser Meßeinrichtung keine Meßkorrektur bezüglich der Eigenstrahlung der Probe infolge Temperaturänderungen oder der Umgebungsstrahlung durchgeführt werden, da die Messungen mittels zeitsequentiell gebildeter Meßstrahlengänge erfolgen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Schichtdickenmessung einer Oberflächenschicht zu schaffen, mit der die Schichtdicke einer auf eine Probe aufgetragenen Schicht unabhängig von Beeinflussung durch Veränderungen der Temperatur der zu messenden Probe, den Charakteristiken der Beleuchtungseinrichtung und des Zeitablaufs bei den Charakteristiken des elektrischen und optischen Systems bei Verwendung nur eines Lichtstrahlen-Meßsystems korrekt gemessen werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Schichtdickenmessung einer Oberflächenschicht auf einer Probe gemäß der eingangs beschriebenen Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schichtdickenmessung sind den Unteransprüchen 2 bis 4 zu entnehmen.
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren im einzelnen beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 die Vorrichtung zur Schichtdickenmessung in einer schematischen Darstellung;
Fig. 2 und 3 eine Verschlußeinrichtung und eine Drehscheibe jeweils in der Draufsicht;
Fig. 4 ein elektrisches Schaltbild zur Erläuterung des Schaltkreises einer Signalverarbeitungseinrichtung, die in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 vorgesehen ist, in schematischer Darstellung; und
Fig. 5a und 5b die bei Verwendung der Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 und einer herkömmlichen Vorrichtung erzielten Versuchsergebnisse einer Farbschichtdickenmessung in grafischer Darstellung.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der Figuren beschrieben, die eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Schichtdickenmessung einer Oberflächenschicht auf einer Probe zeigen, bei der die Messung mit Infrarot- Strahlung als Lichtstrahlung durchgeführt wird.
Fig. 1 zeigt eine Probe 1, die Lichtstrahlung reflektiert und nicht absorbiert, beispielsweise eine Metallplatte, die an ihrer Oberseite mit einer Schicht 2, dem zu messenden Material, versehen und so angeordnet ist, daß sie in einer Richtung verläuft. Oberhalb der Probe 1 ist ein Reflektor 3, beispielsweise ein sphärischer Spiegel fest angeordnet, um auf die Probe 1 eine vorgegebene Menge Infrarot- Strahlung von einer Beleuchtungseinrichtung 5, beispielsweise einem schwarzen Strahler, wie später beschrieben wird, zu leiten, indem eine Seite desselben geöffnet wird, und der mit einer Öffnung 4 im Brennpunkt eines Kondensors 11, d. h. einer Fokussierlinse zum Fokussieren der Infrarot-Strahlung versehen ist. Dieser Reflektor 3 kann die Infrarot-Strahlung in Richtung der zu messenden Schicht 2 leiten und kann ein sphärischer oder nicht sphärischer Spiegel, wie beispielsweise ein ebener Spiegel sein.
Die Beleuchtungseinrichtung 5 ist an der Öffnungsseite des Reflektors 3 über einer Verschlußeinrichtung 6 angeordnet, die aus einer bewegbaren Scheibe mit Aussparungen 7 besteht.
Die Verschlußeinrichtung läßt die Infrarot-Strahlung nur dann auf den Reflektor 3 durch, wenn die Aussparungen 7 vor der Beleuchtungseinrichtung 5 liegen und sie unterbricht die Referenz- Infrarot-Strahlung wenn die Aussparungen 7 nicht vor der Beleuchtungseinrichtung 5 liegen. Die Verschlußeinrichtung 6 wird mittels eines Motors M1 gedreht, um die Aussparungen 7 vor die Beleuchtungseinrichtung 5 zu verschieben. Ob vor der Beleuchtungseinrichtung 5 Aussparungen 7 liegen oder nicht, wird durch einen Positionsdetektor T1 detektiert. Der Detektor T1 gibt wie später beschrieben wird auf die Diskriminatorstufe 14 ein Ausgangssignal.
Ein ebener Spiegel 8, der oberhalb der Probe 1 liegt, kann angetrieben durch einen Motor M2 eine horizontale Hin- und Herbewegung parallel zur Probe 1 ausführen, um die von der Beleuchtungseinrichtung 5 herrührende Infrarot-Strahlung zu reflektieren und um gleichzeitig das Auftreffen von Lichtstrahlung zu unterbrechen, die aus der Richtung der zu messenden Probe herkommt. Der ebene Spiegel 8 kann bezogen auf die Beleuchtungseinrichtung 5 und den Reflektor 3 abwechselnd in horizontaler Richtung bewegt werden, so daß die von der Beleuchtungseinrichtung 5 abgestrahlte Infrarot-Strahlung, die durch den Reflektor 3 in Richtung der zu messenden Schicht reflektiert wird, wieder in Richtung des Kondensors 11 zurückgeleitet wird, wenn der ebene Spiegel 8 unter dem Reflektor 3 liegt, um gleichzeitig die Eigenstrahlung der Probe, die eine vom zu messenden Material selbst abgestrahlte Wärmestrahlung ist, und die Umgebungsstrahlung zu unterbrechen, die aus der Umgebung um die Vorrichtung zur Schichtdickenmessung herrührt, wobei der ebene Spiegel 8 unter der Beleuchtungseinrichtung 5 oder unter dem Reflektor 3 liegt, wie dies durch den Positionsdetektor T2 detektiert wird. Der Detektor T2 gibt auf die Diskriminatorstufe 14 ein Ausgangssignal ab. Oberhalb der Öffnung 4 des Reflektors 3 ist weiterhin eine Drehscheibe 9 mit wenigstens einem Filter 10 angeordnet, welches nur Infrarot-Strahlung mit einer in einem vorgegebenen Bereich liegenden Wellenlänge durchläßt. Die Drehscheibe 9 wird von Fall zu Fall mittels eines Motors M3 gedreht, um die Positionen der in ihr vorgesehenen Filter gegenüber der Öffnung 4 des Reflektors 3 zu verschieben, und der Positionsdetektor T3 detektiert, welches Filter, d. h. welcher Wellenlängenbereich, zur Messung verwendet wird und gibt auf die Signalverarbeitungseinrichtung 13 wie später beschrieben ein Ausgangssignal. Oberhalb der Drehscheibe 9 ist der Kondensor 11 und ein Infrarotsensor 12 angeordnet, d. h. ein Lichtstrahlung aufnehmendes Element, welches die erhaltene Infrarot-Strahlung in elektrische Signale umwandelt.
Anzumerken ist, daß die Drehscheibe 9 zwischen dem Kondensor 11 und dem Infrarotsender 12 angeordnet sein kann. Weiterhin ist die Drehscheibe 9 nicht notwendig, wenn der Meßvorgang nicht mit mehreren Wellenlängenbereichen durchgeführt werden soll, so daß nur das verwendete Filter 10 befestigt ist. Die Diskriminatorstufe 14 wählt den Betriebsmodus, was im folgenden beschrieben wird, mit den von den Detektoren T1 und T2 herrührenden Signalen, um die vier Betriebsmoden-Signale auf die Signalverarbeitungseinrichtung 13 zu geben. Die Signalverarbeitungseinrichtung 13 verarbeitet die Eingangssignale, d. h. die Betriebsmoden-Signale der Diskriminatorstufe 14, die Signale für den Meßwellenlängenbereich vom Detektor T3 und die elektrischen Signale vom Infrarotsensor 12, und gibt ein Signal für die wahre Schichtdicke wie im folgenden beschrieben, auf die Schichtdicken-Umsetzeinrichtung 15. Die Schichtdicken- Umsetzeinrichtung 15 wandelt die Signale der Signalverarbeitungseinrichtung 13 in den Schichtdickenwert, dem Beschichtungsgewichtwert oder den Auflageschichtdickenwert um.
Die Signalverarbeitungseinrichtung 13 hat einen Signalverstärker 16 zum Verstärken eines Ausgangssignals vom Infrarotsensor 12, mehrere Abtastschaltkreise 17 bis 20, die jeweils einem entsprechenden Betriebsmodussignal entsprechen, Subtrahiergliedern 21 und 22, die jeweils ein Signal entsprechend der Subtraktion zwischen den Ausgangssignalen von zwei Abtastschaltkreisen abgeben, einem Subtrahierglied 23 zum Abgeben eines Signals entsprechend der Subtraktion zwischen den Ausgangssignalen der Subtrahierglieder 21 und 22, einem Dividierwerk 24 zum Abgeben eines Signals entsprechend der Division zwischen den Ausgangssignalen von zwei Subtrahiergliedern, und einem Signalkonverter 25 zum Umwandeln des Ausgangssignals vom Dividierwerk 24 in ein solches Signal, welches in der Schichtdicken-Umsetzeinrichtung 15 verarbeitet werden kann und Abgeben dieses Signals auf die Schichtdicken-Umsetzeinrichtung 15, wie dies aus der Fig. 4 zu ersehen ist. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Fall, daß die Schichtdicke wie im folgenden beschrieben in einem einzigen Wellenlängenbereich gemessen wird.
Die Motoren M1 und M2 sind jeweils mit Steuerschaltkreisen (nicht dargestellt) versehen, um den Antriebszustand der Motoren zu steuern, um die jeweiligen Betriebsmoden einstellen zu können.
Im folgenden wird die Funktionsweise der Vorrichtung zur Schichtdickenmessung, bestehend aus den vorstehenden Bauteilen, beschrieben.
Tabelle 1
Bezugnehmend auf die Tabelle 1 hat die Betriebsweise dieser Vorrichtung zur Schichtdickenmessung vier Betriebsmoden, d. h. eine Dickenmessung, Messung der Eigenstrahlung der Probe, Nullpunktmodus und Kalibriermodus entsprechend den Kombinationen der Verschlußstellung der Referenz-Infrarot-Strahlung durch die Verschlußeinrichtung 6 und die Position des ebenen Spiegels 8, der unter der Beleuchtungseinrichtung 5 oder unter dem Reflektor 3 liegt. Die Empfangssignale des Infrarotsensors 12 bei jedem Betriebsmodus werden im folgenden beschrieben.
Dickenmessung
Die Verschlußeinrichtung 6 und der ebene Spiegel 8 befinden sich in der der Tabelle 1 entnehmbaren zugehörigen Stellung.
Daher wird davon ausgegangen, daß das vom Infrarotsensor 12 aufgenommene Signal bei der Dickenmessung E1 ist und sich wie folgt zusammensetzt:
E1 = e1′ + e2′ + e3 + e4 + e5
mit:
E1: Vom Infrarotsensor 12 aufgenommene Energiemenge bei der Dickenmessung;
e1′: Von der Schicht nicht absorbierte Infrarot-Strahlungsenergie der von der Beleuchtungseinrichtung 5 abgegebenen Energie;
e2′: Von der Schicht nicht absorbierte Infrarot-Strahlungsenergie der Spiegelwärmestrahlungsenergie;
e3: Wärmestrahlungsenergie der zu messenden Probe;
e4: Energie der Umgebungsstrahlung;
e5: Wärmestrahlungsenergie der Vorrichtung zur Schichtdickenmessung.
Messung der Eigenstrahlung der Probe
Bei diesem Betriebsmodus sind die Bedingungen so, als ob keine Beleuchtungseinrichtung 5 existiert, da die Verschlußeinrichtung 6 die von der Beleuchtungseinrichtung 5 abgegebene Referenz- Infrarot-Strahlung unterbricht.
Daher wird
E2 = e2′ + e3 + e4 + e5 + e6′
erhalten, mit:
E2: Vom Infrarotsensor 12 beim Messen der Eigenstrahlung der Probe aufgenommene Energiemenge;
e6′: Von der Schicht nicht absorbierte Infrarot-Strahlungsenergie aus der Unterbrecher-Wärmeenergie.
Nullpunktmodus
Bei dieser Betriebsweise unterbricht die Verschlußeinrichtung 6 die von der Beleuchtungseinrichtung 5 abgestrahlte Referenz-Infrarot-Strahlung und gleichzeitig gelangt der ebene Spiegel 8 unter den Reflektor 3, um die Eigenstrahlung der Probe und die Umgebungsstrahlung zu unterbrechen, die aus der Richtung der zu messenden Probe kommt. Daher wird
E3 = e2 + e5 + e6 + e7
erhalten, mit:
E3: Vom Infrarotsensor 12 beim Nullpunktmodus aufgenommene Energiemenge;
e2: Spiegelwärmeenergie;
e6: Verschlußeinrichtungs-Wärmeenergie;
e7: Wärmeenergie des ebenen totalreflektierenden Spiegels 8.
Kalibriermodus
Bei dieser Betriebsart werden die von der Beleuchtungseinrichtung 5 abgegebenen Referenz-Infrarot- Strahlen aufgenommen. Dies erfolgt deswegen, weil der ebene Spiegel 8 das Auftreffen der Eigenstrahlung der Probe und der Umgebungsstrahlung unterbricht und die Referenzinfrarotstrahlen, die von der Beleuchtungseinrichtung 5 abgegeben, jedoch nicht alle von der Schicht absorbiert sind, in Richtung auf den Kondensor 11 reflektiert. Daher wird
E4 = e1 + e2 + e5 + e7
aufgenommen, mit:
E4: Vom Infrarotsensor 12 beim Kalibriermodus aufgenommene Energiemenge;
e1: Von der Beleuchtungseinrichtung 5 abgegebene Strahlungsenergie.
Der Infrarotsensor 12 wandelt die jeweiligen, erhaltenen Energiesignale in elektrische Signale um und überträgt sie auf die Signalverarbeitungseinrichtung 13.
Die Signalverarbeitungseinrichtung 13 filtert mittels dem Signal der Diskriminatorstufe 14 heraus, welcher Betriebsmodus dem vom Infrarotsensor 12 übertragenen Signal zugehört, um das später beschriebene Signal "S" zu berechnen. Danach wird das Signal der Schichtdicken- Umsetzeinrichtung 15 zugeführt.
Die Beziehung zwischen den jeweiligen Betriebsmoden ist durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
E4 - E3 = e1 - e6
und andererseits:
E1 - E2 = e1′ - e6′.
Der Wert, der verbleibt, nachdem die von der Schicht absorbierte Energiemenge E von dem Wert E4 - E3 subtrahiert ist, ist demgemäß:
(E4 - E3) - E = E1 - E2
somit ist:
E = (E4 - E3) - (E1 - E2)
  = (e1 - e6) - (e1′ - e6′).
Dieser Wert E kann durch Verarbeitung in der Schichtdicken- Umsetzeinrichtung 15 in die Dicke der Schicht 2 umgewandelt werden. Da jedoch e1 und e6 die Zeitablauf- Veränderung begleiten, begleiten e1′ und e6′ ebenfalls die Zeitablaufveränderung und das andere optische System und elektrische System begleiten ebenfalls die Zeitablaufveränderung. Demgemäß wird die elektrische Verarbeitung in der Signalverarbeitungseinrichtung 13 durchgeführt, so daß e1 - e6, d. h. E4 - E3 der volle Maßstab des Ausgangssignals der Signalverarbeitungseinrichtung 13 werden.
Dieser Wert "S" kann durch Verarbeitung in der Schichtdicken- Umsetzeinrichtung 15 in die Dicke der Schicht 2 umgewandelt werden.
Im folgenden wird der interne Vorgang der Signalverarbeitungseinrichtung 13 zur Berechnung des Signals "S" beschrieben.
Die Diskriminatorstufe 14 gibt nach dem Feststellen des Dickenmeß-Modus auf einen ersten Abtastschaltkreis 17 ein Ausgangssignal. Nach Erhalt des Signals hält der erste Haltekreis 17 ein Ausgangssignal, zu diesem Zeitpunkt einen Signalverstärker 16 und gibt dann das Signal auf ein erstes Subtrahierglied 21.
Ähnlich gibt die Diskriminatorstufe 14 nach Feststellen des Betriebsmodus zum Messen der Eigenstrahlung der Probe, des Nullpunktmodus oder Kalibriermodus auf einen zweiten Haltekreis 18, einen dritten Haltekreis 19 oder einen vierten Haltekreis 20 ein Ausgangssignal. Zu diesem Zeitpunkt halten diese Haltekreise ein Ausgangssignal des Signalverstärkers 16 und geben dann an die Subtrahierglieder Ausgangssignale.
Somit werden bei jedem Betriebsmodus Halte-Ausgangssignale von einem Infrarotsensor 12, die durch den Signalverstärker 16 verstärkt worden sind, durch die Subtrahierglieder 21 bis 23 und ein Dividierwerk 24 verarbeitet und das Ausgangssignal "th" am Dividierwerk 24 ist durch die folgende Gleichung repräsentiert:
mit den Ausgangssignalen tt, tmp, spn, zr der Haltekreise 17 bis 20 und den Ausgangssignalen zs, tm, rt der jeweiligen Subtrahierglieder.
Dieses Signal "th" entspricht dem Signal "S". Die Signale tt, tmp, zr und spn entsprechen jeweils den Signalen E1, E2, E3 und E4.
Dann wandelt der Signalkonverter 25 das Signal "th" in ein Signal "sig" um, welches in der Schichtdicken-Umsetzeinrichtung 15 verarbeitet werden kann.
Obwohl die vorliegende Ausführungsform der Signalverarbeitungseinrichtung 13 anhand der Dickenmessung in einem einzigen Wellenlängenbereich beschrieben worden ist, kann die gewünschte Messung in mehreren Wellenlängenbereichen durchgeführt werden, indem in der Signalverarbeitungseinrichtung 13 die genannten Bauteile für jeden Wellenlängenbereich vorgesehen sind. In diesem Fall ist mit dem Ausgangssignal des Positionsdetektors T3 wie vorstehend beschrieben jeder zu messende Wellenlängenbereich festzustellen.
Obwohl die Ausführungsform der Vorrichtung zur Schichtdickenmessung einer Oberflächenschicht auf einer Probe unter Verwendung von Infrarotstrahlung beschrieben worden ist, kann diese auch für den Fall stattfinden, daß Schichtdicke, Schichtgewicht oder dgl. auf der Probe unter Verwendung von anderer Lichtstrahlung, beispielsweise Ultraviolettstrahlung oder Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich, gemessen wird. Die Motoren M1, M2 und M3 können auch zu einem Motor zusammengefaßt sein. Ein Teil der Signalverarbeitungseinrichtung 13 und der Schichtdicken-Umsetzeinrichtung 15 können zu einer Baueinheit durch einen Computer ersetzt werden.
Mit der beschriebenen Vorrichtung kann die korrekte Oberflächenschichtdicke unabhängig von der Veränderung der Temperatur des zu messenden Objektes, der Umgebungsstrahlung der Strahlungsenergie der Beleuchtungseinrichtung, der Temperatur der Verschlußeinrichtung und der Einflüsse durch die Temperaturenergie der Vorrichtung zur Schichtdickenmessung, gemessen werden, da eine Kombination der Betriebsmoden durch Antreiben der Vorrichtung zum Öffnen oder Schließen und des ebenen Spiegels möglich ist.
Die Vorrichtung zur Schichtdickenmessung einer Oberflächenschicht auf einer Probe gemäß dem Patentanspruch 1 hat die folgenden Vorteile:
  • 1. Keine Beeinflussung durch die Veränderung der Temperatur des zu messenden Materials;
  • 2. keine Beeinflussung durch Umgebungsstrahlung;
  • 3. keine Beeinflussung durch die Wärmeenergie der Vorrichtung zur Schichtdickenmessung;
  • 4. keine Beeinflussung durch Temperaturveränderung (Menge der Referenz-Infrarot-Strahlung) in der Beleuchtungseinrichtung;
  • 5. keine Beeinflussung durch Veränderung der Temperatur der Verschlußeinrichtung;
  • 6. die Abwanderung des eigenen Nullpunkts und die Abwanderung der eigenen Kalibrierung kann korrigiert werden, was dazu führt, daß keine Beeinflussung durch die Veränderung des Zeitablaufs des optischen Systems und des elektrischen Systems erfolgt.
Zusätzlich hat die beschriebene Vorrichtung gegenüber einer herkömmlichen Vorrichtung die folgenden Vorteile:
  • 1. Infolge der Selbstkorrektur des Nullpunkts und der Kalibrierung bessere Wartungseigenschaften, und
  • 2. niedriger im Preis.
In den Fig. 5a und 5b ist der Vergleich zwischen der Schichtdickenmessung mit der Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 und dem Gewichtsverfahren und zwischen der Schichtdickenmessung mit der Vorrichtung gemäß der JP-PS 58-1 15 306 und dem Gewichtsverfahren dargestellt. Aus der Fig. 5a ist zu ersehen, daß die Meßwerte für die Schichtdicke, die durch die Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 und nach dem Gewichtsverfahren erzielt worden sind, eine Standardabweichung von 0,31 µm aufweisen, während aus der Fig. 5b zu ersehen ist, daß die Meßwerte der Schichtdicke, wie sie durch die herkömmliche Vorrichtung und durch das Gewichtsverfahren erhalten werden, eine Standardabweichung von 0,62 µm aufweisen. Durch die Meßwerte der Fig. 5a und 5b ist klar zu ersehen, daß die Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 der herkömmlichen Vorrichtung bei einer solchen Wertung der Standardabweichung um die Hälfte überlegen ist.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Schichtdickenmessung einer Oberflächenschicht auf einer Probe, mit einer Beleuchtungseinrichtung zum Richten von sichtbarer oder unsichtbarer Lichtstrahlung auf die zu messende Oberflächenschicht, einem Lichtsensor, der die von der Probe reflektierte Lichtmenge detektiert, und einer Signalverarbeitungseinrichtung, die aus dem Ausgangssignal des Lichtsensors unter Berücksichtigung von Referenzwerten einen entsprechend korrigierten Meßwert für die Schichtdicke erzeugt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beleuchtungseinrichtung (5, 3) eine Verschlußeinrichtung (6) zum periodischen Unterbrechen und Freigeben des Lichtweges aufweist,
daß ein beweglicher Spiegel (8) in einer der Probenoberfläche vorgelagerten Position in den Lichtweg bewegbar und aus ihm heraus bewegbar ist, so daß die Lichtstrahlung wahlweise am Spiegel oder an der Probe (1, 2) reflektiert wird,
daß Signalgeber (T1, T2) vorgesehen sind, die der Zu- oder Offenstellung der Verschlußeinrichtung (6) und der Stellung des Spiegels (8) innerhalb oder außerhalb des Lichtweges entsprechende Positionssignale an die Signalverarbeitungseinrichtung (13, 14, 15) liefern,
daß die Signalverarbeitungseinrichtung eine Diskriminatorstufe (14) aufweist, die in Abhängigkeit von den Positionssignalen jeweils Betriebsmoden-Signale erzeugt, die den vier Betriebsmoden der Signalverarbeitung, nämlich Dickenmessung, Messung der Eigenstrahlung, Nullpunktmodus und Kalibriermodus entsprechen, welche der Messung der Werte und Referenzwerte für die Stärke der Lichtstrahlung, für die Eigenstrahlung der Probe und/oder für die Umgebungsstrahlung dienen, und
daß die Signalverarbeitungseinrichtung von den Betriebsmoden-Signalen angesteuerte Haltekreise (17, 18, 19, 20) aufweist, die dem jeweiligen Betriebsmodus zugeordnete Ausgangssignale des Lichtsensors (12) speichern und die gespeicherten Ausgangssignale einer gleichzeitigen Weiterbearbeitung zuführen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Drehscheibe (9) aufweist, die wenigstens ein Filter (10) hat, daß nur Infrarot-Strahlung mit einer in einem vorgegebenen Bereich liegenden Wellenlänge durchläßt, die oberhalb der Öffnung (4) des Reflektors (3) angeordnet ist, und bei Bedarf mittels eines Motors (M3) gedreht werden kann, um die Position der darauf angeordneten Filter (10) gegenüber der Öffnung (4) des Reflektors (3) zu verschieben.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung eine Lichtquelle (5) und einen die Strahlung der Lichtquelle auf die Probe richtenden sphärischen oder nicht-sphärischen Reflektor (3) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Spiegel (8) als total reflektierender Spiegel ausgebildet ist.
DE19873710825 1986-04-01 1987-04-01 Vorrichtung zur schichtdickenmessung einer oberflaechenschicht auf einer probe Granted DE3710825A1 (de)

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JP (1) JPS62232506A (de)
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