DE2333326B2 - Einrichtung zum Messen der Dicke eines auf einer Unterlage abgelagerten dünnen Films - Google Patents

Description

werte bei der Wellenlänge λ liegen, wenn die Bedingung

erfüllt ist. Es ist an sich bekannt, daß die charakteristische Kurve, aufgetragen über l/A symmetrisch um die Wellenlänge eines Extremwertes ist. Wenn r.B. ein dünner Film durch Vakuumverdampfung abgelagert wird, v,ird ein weißes Lichtbündel zum Einfall auf den dünnen Film gebracht und das Reflexionsvermögen (oder die Durchlässigkeit) für jeden von zwei Lichtstrahlen A, und A„ gemessen, wobei letztere Wellenlängen von einer vorbestimmten Wellenlänge A₀ aus nach beiden Seiten um dieselbe Wellenlänge verschoben sind, und zwar innerhalb eines Bereichs vor I_nIA. Die Durchlässigkeitswerte werden verändert, wenn die Dicke des dünnen Films zunimmt, und sie werden einander gleich, wenn die folgende Bedingung erfüllt ist:

nd = mX₀/4(m = O, 1,2...).

Die Definition ist so, daß dann, wenn die Werte des Reflexionsvermögens oder der Durchlässigkeit der beiden Lichtbündel unterschiedlicher Wellenlängen einander gleich sind, der dünne Film, dessen optische Eigenschaften durch die mittlere Wellenlänge A_n gemessen werden, eine gewünschte Dicke erreicht hat.

In einem derartigen Instrument zum Messen der Dicke eines dünnen Films gemäß dem Stande der Technik müssen die Verstärker, Photoröhren bzw. photoempfindlichen Elemente und andere Komponenten eine beträchtliche Stabilität haben, und infolgedessen ergeben sich viele Schwierigkeiten, wenn die Dicke eines dünnen Films mit einem gewünschten Genauigkeitsgrad gemessen werden soll.

Einrichtungen der eingangs genannten Art sind im Prinzip aus dem deutschen Gebrauchsmuster 66 03 219 und der DT-AS 13 03819 sowie der schweizerischen Patentschrift 4 50 737 bekannt.

Im einzelnen ist die Einrichtung nach diesen Druckschriften so ausgebildet, daß die eine der beiden Wellenlängen so gewählt ist, daß das Licht dieser Wellenlänge in Abhängigkeit von der Dicke des Films relativ schwach absorbiert wird, damit man gewissermaßen die Intensität eines praktisch nichtabsorbierten Lichtstrahls mit derjenigen eines starker Absorption ausgesetzten Lichtstrahls vergleichen kann. Genaugenommen besteht also das Prinzip, nach dem diese bekannte Meßeinrichtung arbeitet, darin, einerseits ein Lichtbündel aus Licht einer Wellenlänge zu verwenden, welches praktisch überhaupt nicht absorbiert wird bzw. dessen Absorption durch die zu messende Schicht vernachlässigbar klein ist (im Vergleich zu dem Licht der anderen Wellenlänge), und andererseits ein Lichtbündel aus Licht einer Wellenlänge, welches von der zu messenden Schicht relativ stark absorbiert wird, damit man aus dem Vergleich der erhaltenen Intensitäten der beiden Lichtbündel je nach der Größe des Intensitätsverhältnisses die Dicke der Schicht bestimmen kann.

Diese bekannte Einrichtung ist nicht nur insofern nachteilig, als sie eine genaue Auftrennung der elektrischen Signale erfordert, wonach die impulsförmigen Signale in einen Gleichstrom umgewandelt und der Quotient aus den beiden Gleichströmen in einem Quotientenmeßinstrument gebildet werden muß, sondern, sie gestattet im Prinzip nur eine recht ungenaue Messung, weil sie nur eine Relativmeßgröße liefert, die eine genaue Messung der Schichtdicke des zu messenden Films erschwert, da sie eine Eichung und eine laufende Anpassung der Eichwerte an die jeweiligen zusätzlichen Betriebsbedingungen erfordert. Das wäre insbesondere sehr schwierig bei Vakuumapparaturen, da das Bündel von demjenigen Licht,

ίο welches relativ stark absorbiert wird, auch an den Durchlaßstellen (Fenstern) in die Vakuumapparatur hinein und aus der Vakuumapparatur heraus absorbiert wird.

Die gleichen Nachteile haften auch den Einrichtungen zum Messen der Dicke dünner Filme an, wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift 20 54 084, der österreichischen Patentschrift 2 56493, den USA.-Patentschriften 3017512 und 3089382, in der Zeitschrift »Chemie-Ing.-Technik«, 27. Jahrgang, 1955, Nr. 10, S. 604 bis 607, und 35. Jahrgang, 1963, Nr. 1, S. 55 bis 62, sowie in »ATM« Blatt V 1124-12 (Januar 1966), S. 3 bis 8, beschrieben sind, da diese Meßeinrichtungen im Prinzip auf dem gleichen Verfahren beruhen, nach dem auch die Meßeinrichtung gemäß dem deutschen Gebrauchsmuster 66 03 219, der deutschen Auslegeschrift 13 03819 und der schweizerischen Patentschrift 4 50 737 arbeitet.

Schließlich ist eine Einrichtung aus der deutschen Patentschrift 12 14 970 bekannt, bei der nur ein Lichtbündel einer einzigen Wellenlänge benutzt wird, so daß es bei dieser Meßeinrichtung zu noch weniger genauen Ergebnissen kommt als bei den eben erörterten bekannten Meßeinrichtungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zum Messen der Dicke eines auf einer Unterlage abgelagerten dünnen Films zu schaffen, die eine höhere Meßgenauigkeit als die bekannten Meßeinrichtungen der eingangs genannten Art ergibt und außerdem im Verhältnis zu diesen Meßeinrichtungen einfacher aufgebaut ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Mit dieser Einrichtung wird eine sehr genaue Messung erzielt, und es werden etwaige nachteilige Einflüsse der Meßstrecke, insbesondere der Durchlaßfenster der Vakuumapparatur, praktisch weitestgehend ausgeschaltet, was gerade bei den bekannten Meßeinrichtungen nicht der Fall ist.

Außerdem ist die eigentliche Meßeinrichtung trotz der viel besseren Genauigkeit einfacher als die eigentliche Meßeinrichtung der bekannten Geräte nach dem deutschen Gebrauchsmuster 66 03 219, der deutschen Auslegeschrift 13 03 819 und der schweizerischen Patentschrift 4 50 737 sowie die Meßeinrichtungen ähnlicher Art, die mit zwei unterschiedlichen Lichtbündeln arbeiten.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Ansicht, die das Prinzip veranschaulicht, das einer Einrichtung zum Messen der Dicke eines dünnen Films gemäß der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt;

F i g. 2 zeigt eine Kurvendarstellung zur Erläuterung der Einrichtung nach F i g. 1;

F i g. 3 zeigt eine Vorderansicht eines optischen Wie in F i g. 5 veranschaulicht ist, umfaßt der öff-

Zerhackers, der in dem Instrument nach F i g. 1 Ver- nungsflügel 131 eine Segmentplatte, die mittels des

wendung findet; Motors 132 über einen vorbestimmten Winkel

F i g. 4 zeigt eine Ansicht für die Erläuterung der schwingt, der seinerseits in Ansprechung auf die

Betriebs- bzw. Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestell- 5 Steuersignale gesteuert wird, welche von einer Mo-

ten Einrichtung; torsteuerschaltung her übertragen werden, wodurch

F i g. 5 zeigt eine Ansicht einer Stoppplatte, die in die von den optischen Filtern 124 und 125 herkorn-

der Einrichtung nach F i g. 1 benutzt wird; menden Lichtbündel reguliert oder abgeschirmt wer-

F ί g. 6 zeigt eine Darstellung einer Abwandlung den, so daß auf diese Weise die Intensitäten der beider erfindungsgemäßen Einrichtung; io den Lichtbündel gesteuert werden.

F i g. 7 zeigt eine weitere Abwandlung dieser Ein- Es sei nunmehr wieder auf F i g. 1 Bezug genorn-

richtung; men, in der 133 ein reflektierender Spiegel ist; 134

F i g. 8 zeigt noch eine andere Abwandlung dieser ist ein halbdurchlässiger Spiegel, mit dem die vein

Einrichtung; den optischen Filtern 124 und 125 herkommenden

Fig.9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der 15 Lichtbündel der Wellenlänge A, und A₂ miteinander

Erfindung; überlagert werden; 135 ist ein glockenartiges Gefäß;

Fig. 10 zeigt eine Stoppplatte, die in der Einrich- 136 stellt eine zu behandelnde Unterlage dar; 137 ist

tung nach F i g. 9 Anwendung findet; eine Verdampfungsquelle; 138 und 139 sind Fenster

Fig. 11 zeigt eine Darstellung, die zur Erläuterung aus transparentem Material; 142 ist ein Verstärker;

der in Fig. 10 veranschaulichten Stoppplatte dient; ao 143 stellt einen Phasendetektor dar, der dazu dient,

Fig. 12 zeigt eine Ansicht einer Variation der die Phase des Eingangssignals mit Bezug auf dais

Einrichtung nach Fig.9; Ausgangssignal einer lichtempfindlichen Röhre 144

Fig. 13 zeigt einen Verschluß, wie er in der Ein- zu bestimmen, wobei letztere den Lichtstrahl vom

richtung nach Fig. 12 verwendet wird; optischen Zerhacker 126 auffängt, und 145 ist ein

Fig. 14 zeigt eine dritte Ausführungsform der Er- 25 Anzeigeinstrument. Der Verstärker 142, der Phasen-

findung; detektor 143 und das Anzeigeinstrument 145 bilden

Fig. 15 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche den Detektor.

die Einrichtung des dritten Ausführungsbeispiels der Das Verdampfungsmaterial wird so weit erhitzt,

Erfindung veranschaulicht, deren zugrunde liegendes daß es verdampft und auf der Unterlage 136 abgela-

Prinzip in Fig. 14 erläutert bzw. dargestellt ist; 30 gert wird. An Stelle der lichtempfindlichen Röhre

Fig. 16 zeigt eine perspektivische Ansicht der 141 kann ein Phototransistor oder irgendein anderes

prinzipiellen Komponententeile dieser Einrichtung; lichtelektrisches Element angewandt werden.

F i g. 17 zeigt eine perspektivische Aufsicht auf Wenn kein dünner Film auf der Unterlage ausge-

diese Einrichtung; bildet worden ist, d. h., wenn die Dicke eines dünnen

Fig. 18 zeigt eine perspektivische Ansicht einer 35 Films0 ist, dann besteht keine Differenz in der

Lichtquelle der Einrichtung, wobei Teile herausge- Durchlässigkeit der auf die Unterlage auffallenden

brachen sind; Lichtbündel der Wellenlängen A₁ und A₂, so daß das

Fig. 19 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausgangssignal der lichtempfindlichen Röhre 141 ein

Photoröhre bzw. eines Photoelements der Einrich- konstantes Gleichstromniveau besitzt, wie bei a in

tung im Querschnitt; 40 F i g. 4 dargestellt ist. Infolgedessen wird die AbIe-

Fig.20 und 21 zeigen eine perspektivische sowie sung am Anzeigeinslrument 145 Null. Jedoch weist

eine Schnittansicht eines Probenhalters der Einrich- das Ausgangssignal der photoelektrischen Röhre 1411

tung, und eine pulsierende Komponente auf, wie in F i g. 4 ver-

F i g. 22 zeigt ein Schaltbild der Einrichtungen anschaulicht ist, und zwar auf Grund der Strahlungsbzw. Instrumente, die in den Fig. 1,9 und 12 darge- 45 charakteristik der Lampe 120, der Empfindlichkeit stellt sind. der lichtempfindlichen Röhre 141 und der optischen

Nachstehend wird nunmehr ein erstes Ausfüh- Eigenschaften der Filter 124 und 125 sowie der halb-

rungsbeispiel an Hand der F i g. 1 bis 8 näher erläu- durchlässigen Spiegel 132 und 134. Deshalb gibt das

tert: Anzeigeinstrument 145 eine Anzeige, als ob ein dün-

In der F i g. 1 ist mit dem Bezugszeichen 120 eine 50 ner Film mit einer gewissen Dicke bereits auf der Lichtquelle bezeichnet, während das Bezugszeichen Unterlage abgelagert worden sei.
121 einer Kondensorlinse zugeordnet ist; mit 122 ist Der Motor 132 wird angetrieben, so daß der Öffein halbdurchlässiger Spiegel bezeichnet, 123 ist ein nungsflügel 131 verschoben wird, wie in F i g. 5 verreflektierender Spiegel; 124 und 125 sind Filter, die anschaulicht ist, derart, daß die optischen Filter 124 Lichtbändel der Wellenlängen A₁ and A₂ den Durch- 55 und 125 teilweise abgeschirmt weiden. Das wird gegang ermöglichen; 126 ist ein optischer Zerhacker, tan, um die pulsierende Komponente des Ausgangs der eine Zerhackerplatte 129 umfaßt, die einen halb- signals der photoelektrischen Röhre 141 auszuschalkreisförmigen lichtdurchlässigen Abschnitt 127 und ten. Danach wird das zu verdampfende Material 137 einen halbkreisförmigen lichtabschinnenden Ab- erhitzt, damit es verdampft and auf der Unterlage schnitt 128 aufweist, weiterhin umfaßt der optische 60 136 abgelagert wird. Zwei Lkhtbfindel der Wellen-Zerhacker einen Motor 130 zum Rotieren der Zer- länge A, und A₂ werden abwechselnd durch die Zerhackerplatte 129; die Lichtbündel, die durch die op- hackerplatte 129 auf die Unterlage zum Einfall getischen Filter 124 und 125 hindurchgegangen sind, bracht, und das Ausgangssigna] der photoelektriwerden mittels der rotierenden Zerhackerplatte 129 sehen Röhre 141 wird durch den Verstärker 142 verabwechselnd zerhackt; 131 ist ein Öffnungsflügel 65 stärkt und vom Phasendetektor 143 festgestellt bzw. zum Steuern bzw. Kontrollieren der lichtintensität, ermittelt, so daß das Signal, welches ηώ der Rotation und 132 ist ein Motor zum Antrieb des Ofrnungsfiü- der Zerhackerplatte 129 in Phase ist, abgeleitet und gels 131. auf das Anzeigeinstnmrent 145 zum Zwecke der Ab-

lesung gegeben wird. Bis ein dünner Film, der auf ist das Verhältnis der Intensität zwischen den beiden der Unterlage abgelagert ist, eine vorbestimmte Lichtbündeln der Wellenlänge A₁ und A₂ so groß, daß Dicke annimmt, werden die Ausgangssignal-Wellen- es nicht erforderlich ist, den Öffnungsflügel 131, der formen, wie sie bei b und c in Fig.4 dargestellt sind, gemäß der Darstellung nach Fig. 5 symmetrisch ist, an das Anzeigeinstrument 145 angelegt. Wenn eine 5 zu verwenden; jedoch ist die Verwendung des symgewünschte Dicke erreicht worden ist, besteht keine metrischen Öffnungsflügels zu bevorzugen, da in Differenz zwischen den Ausgangssignalen, die von einem Fall das Lichtbündel der Wellenlänge A₁ abgeder lichtelektrischen Röhre in Ansprechung auf die schirmt ist, während im anderen Falle das Lichtbün-Lichtbündel der Wellenlänge A₁ und A₂ erhalten wer- del der Wellenlänge A₂ abgeschirmt ist, was von den den, so daß der Ablesewert des Anzeigeinstruments io Wellenlängen A₁ und A₂ abhängt. In einer Abwand- 145 konstant wird. Daraus kann man ersehen, daß lung, die in F i g. 6 veranschaulicht ist, wird ein rechtder auf der Unterlage 136 abgelagerte dünne Film eckiger Flügel 156 benutzt, der in den beiden, durch eine gewünschte Dicke erreicht hat. Daraufhin wird den Doppelpfeil A angedeuteten Richtungen, hin und die Verdampfung gestoppt, so daß auf der Unterlage her bewegt wird, wenn eine Gewindestange 147, die 136 der dünne Film mit der gewünschten Dicke nun- 15 mit einem mit Innengewinde versehenen Trieb 158 mehr abgelagert ist. kämmt, durch einen Motor in Umdrehung versetzt

Nachstehend wird auf die Abwandlung der Ein- wiru (nicht dargestellt), wodurch entweder die Lichtrichtung gemäß F i g. 7 näher eingegangen: bündel der Wellenlänge A₁ oder der Wellenlänge A₂

Wenn die photoempfindliche Röhre über einen wahlweise abgeschirmt (worunter auch teilweise Abweiten Wellenlängenbereich empfindlich ist, so daß 20 schirmung verstanden werden soll) werden, und zwar sie zwei Lichtbündel unterschiedlicher Wellenlänge je nach den Erfordernissen.

auffangen kann, ist der Betriebspunkt der Röhre in- Nachstehend wird an Hand der F i g. 9 bis 13 ein

folge des sogenannten Streulichts, das von der Licht- zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschriequelle ausgeht, beträchtlichen Abweichungen ausge- ben:

setzt, so daß ein Rauschen erzeugt wird. Diese 25 Das zweite Ausführungsbeispiel, das in näheren Schwierigkeit kann durch die Anordnung nach Einzelheiten nachstehend unter besonderer Bezug-F i g. 7 überwunden werden. Das von dem glocken- nähme auf die F i g. 9 erläutert wird, unterscheidet förmigen Gefäß durch das Fenster 139 ausgehende sich von dem oben unter Bezug auf F i g. 1 beschrie-Lichtbündel wird durch einen halbdurchlässigen benen Ausführungsbeispiel vor allem darin, daß an Spiegel 146 und einen reflektierenden Spiegel 147 30 Stelle der Messung der durch den dünnen Film und aufgespalten, und optische Filter 148 und 149, die Unterlage hindurchgehenden Lichtbündel nunweiche die Lichtbündel der Wellenlänge A₁ bzw. A₂ mehr die Lichtbündel, welche vom Film und der Unhindurchgehen lassen, werden je eines in je einen der terlage reflektiert worden sind, von der photoelektridurch die Aufteilung entstandenen beiden optischen sehen Röhre aufgenommen werden. In den F i g. 1 Wege eingefügt, wie Fig. 7 zeigt. Die aufgeteilten 35 und 9 werden zur Bezeichnung gleicher bzw. entspre-Lichtbündel werden durch einen halbdurchlässigen chender Komponententeile die gleichen Bezugszei-Spiegel 151 und einen reflektierenden Spiegel 150 chen verwendet.

miteinander überlagert, so daß sie von der lichtemp- Das Lichtbündel von dem halbdurchlässigen Spie-

findlichen Röhre 141 aufgefangen v/erden. gel 134 wird durch einen Spiegel 159 umgelenkt, so

Nunmehr wird die Abwandlung nach F i g. 8 näher 40 daß es auf die Unterlage 136 auftrifft, und das von erläutert: der Unterlage 136 reflektierte Lichtbündel wird wie-

Alternativ kann, wie in Fig.8 gezeigt ist, ein derum durch einen Spiegel 160 umgelenkt, so daß es Prisma oder ein Beugungsgitter 152 vor der licht- auf die photoelektrische Röhre 141 auftrifft. Die empfindlichen Röhre 141 in der Weise angeordnet Werte des Reflexionsvermögens für die Lichtbündel sein, daß die abgebeugten Lichtstrahlen der Wellen- 45 der Wellenlänge A₁ und A₂ werden auch in der Weise länge A₁ und A₂ durch Fenster 153 und 154 einer Ab- geändert, wie sie an Hand von Fig. 2 veranschauschirmungsplatte 155 auf die lichtelektrische Röhre licht ist, so daß die Dicke eines auf der Unterlage 141 auffallen. 136 abgelagerten dünnen Films in einer Weise ge-

Wie bereits näher erläutert worden ist, kann das messen werden kann, die im wesentlichen gleich der-Dickenmeßinstrument gemäß der Erfindung einen 50 jenigen des ersten Ausführungsbeispiels ist. außerordentlich einfachen Aufbau erhalten, obwohl Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird zuir

zwei Lichtbündel unterschiedlicher Wellenlänge ver- Zwecke der Verbesserung der Meßgenauigkeit eine wendet werden, und zwar deswegen, weil nur ein Öffnungs- oder Stoppplatte 161 der in Fig. 10 unc photoelektrischer Wandler wie auch nur ein Verstär- 11 veranschaulichten Art benutzt. Wenn ein öff ker benutzt werden. Daher kann die Veränderung im 55 nungsflügel der in Fig.5 oder 6 gezeigten Art \er Verstärkungsfaktor vernachlässigbar gemacht wer- wendet wird, dann wird dadurch die Intensität de! den, und die Messung kann bei einem höheren Ge- von dem optischen Filter 124 oder 125 herkommen· nauigkeitsgrad stabilisiert werden. Weiterhin dient den Lichtbündels linear verändert. Das bedeutet, da£ die Voreinstellung durch den Öffnungsflügel 131 die Veränderung oder die Zunahme oder Abnahme dazu, ein Ausgangssignal konstanten Niveaus zu er- 60 der Intensität des Lichtbündels, die durch den öff halten, das keine pulsierende Komponente enthält, nungsflügel gesteuert wird, proportional dem Drehwenn ein dünner Film zu einer gewünschten Dicke winkel des Motors ist. Daher ist die Änderung dei abgelagert wird, so daß die Messung mit einem höhe- Intensität des Lichtbündels pro Winkeleinheit dei ren Genauigkeitsgrad möglich wird. Drehung (d. h. die Änderung der Intensität dei

Nachstehend wird die Abwandlung nach Fig.6 65 Lichtbündels bei einer Winkelverdrehung des Öff näher erläutert: nungsflügels um ΑΘ geteilt durch die Intensität de

Im ersten Ausführungsbeispiel und in dessen Ab- Lichtbündels vom optischen Filter 124 oder 125 Wandlungen, die vorstehend erläutert worden sind, welches überhaupt nicht vom öffnungsflügel abge

schirmt ist) dann, wenn das optische Filter 124 oder F i g. 13) angetrieben wird, in den optischen Weg des 125 im wesentlichen (d.h. fast vollständig) abge- Filters 124 eingefügt, so daß das in Fig 9 veranschirmt ist betrachtlich höher als dann, wenn das schaulichte Dickenmeßinstrument dazu benutzt weroptische Filter 124 oder 125 nur über einen schma- den kann, die Dicke eines dünnen Films unter Verlen Bereich abgeschirmt ist. Das bedeutet, daß die 5 wendung nur eines Lichtbündels zu messen Wenn Änderung der Intensität des Lichtbündels mit Be- der Motor 134 angetrieben wird, so daß der Verzug auf die Verschiebung bzw. Verdrehung des öff- schluß 163 versetzt und dadurch die gesamte Obernungsflugels nicht konstant ist, so daß keine gleich- fläche des Filters 124 abgeschirmt wird, fällt nur das formigcE.nstelh.ng der Lichtintensität erzielt werden Lichtbündel der Wellenlänge A₀ von der Lichtquelle kann. Um das Verhältnis der Änderung der Licht.n- io 120 auf die Unterlage Das absolute Reflexionsver-SfLi ^ht\ ^Vh^rdt^rein^{n des} _T ^Offnun^^e'^s ™ -ögen des dünnen ^LnlTorö^dTZ-

«;^eh™S ί ? ^{ZUr In}T^tenu^ltat ?^{S d}u^{rch lenkung des Zei}S^{ers des} Anzeigeinstruments gemes-

das optische Filter übertragenen Lichtes, das abge- sen werden

schirmt wird gleichförmig zu machen muß folgende Im allgemeinen kann die Dicke eines dünnen

Gleichung erfüllt sein, in der K gleich konstant ist: ₁₅ Films bei Benutzung der beiden Lichtbündel genauer

-dx/x = Icάθ Cn gemessen werden als in dem Fall, in dem nur ein

W Lichtbundel benutzt wird; jedoch ist es in Abhängig-

. Eine „-ta. Lösung der G.eie„„„g (1) kann S ^" ξ£££ ^TS

in der folgenden Weise erhallen werden. Es sei ange- _ verwenden. Wenn zwei

nungsflügels abgeschirmt wird), r_„ sei. Dann ist der 30 2. ' ^aufeinander abgegl.chen worden

Radius/· vom Zentrum 0 zu / - 1 unter der Voraus-

r = 'ma* - (r_mi - r₀) e--* (2) „ , ¹V^f-¹⁴' ^{die ein dritte}s Ausführungsbeispiel

wobei ⁵ ?__ ^Erfindun.g veranschaulicht, ist das Bezugszeichen

165 einer Lichtquelle für weißes Licht zugeordnet;

_ 1 , I'max-rA ¹T* ¹^ ^eme Kollimatorlinse; 167 ist ein dichroiti-

^α ~ θ Tr ~"-r Γ Λ^Γ ί,'Τ¹' ^{der das Licht}bündel der Wellenlänge

^{V max rJ} A durchlaßt und das Lichtbündel der Wellenlänge λ.

SiK lV £1 *F ^^^d Sih

Lichtbündel der Wellenlänge λ. Eine Konfiguration, die durch die Gleichung (2) ⁴° SiK luVem £1 *F J^^^ende Spiegeh

L^dSÄ^n^Ä^ ₄₅ ÄpSleSIir?~f

streckenden Winkel <p übertragen wird, durch eine oder d S nflü?nl Z\ Γ ⁶^ °?^PP j

Abschirmungsplatte 161 abgeschirmt wird, sie ergibt Spiegel 176 ^?ϊTSn 21' ν κ ''c ^refle^kt'erender

jedoch keine Lösung, wenn das Lichtbündel durch Lichfbündel der WelfeSl ;h ^PÄ *"Λ

die kreisförmige öffnung 0 der Filter 124 oder 125 das Lidrtbudd dA⁸I' f^mch]^ ^]ed?%

jh keine Lösung, wenn das Lichtbündel durch Lichfbündel der WelfeSl ;
die kreisförmige öffnung 0 der Filter 124 oder 125 das Lidrtbundd de-A⁸Ir '
abgeschirmt wird. Jedoch kann die Gleichung (2) in 50 und 179 iS J J ΐ"⁸

Vendtaß M₁ der durch ._» _i _1M ,,

des zweiten Aus- Α*ΑΖ?ί Ti

eine gleichmäßige Ablagerung des dünnen Films auf den Linsen sichergestellt ist. Die Probe 188, die eine Glasplatte umfaßt, ist am unteren Teil einer durchgehenden Bohrung angeordnet, weiche im Zentrum des Drehtisches 189 ausgebildet ist.

Das von der Lichtquelle 165 ausgehende weiße Licht wird durch den dichroitischen Spiegel 167 in die Lichtbündel der Wellenlänge A₁ und A₂ aufgespalten, die durch den optischen Zerhacker 171 abwechselnd zerhackt werden, bevor sie auf den dichroitisehen Spiegel 170 auffallen, wo sie zu einem Bündel vereinigt werden. Infolgedessen ist das durch den dichroitischen Spiegel 170 vereinigte Lichtbündel zeitlich in das Lichtbündel der Wellenlänge X₁ und das Lichtbündel der Wellenlänge A₂ unterteilt. Das Licht vom Spiegel 170 wird durch den Spiegel 175 umgelenkt, so daß es auf die Probe 188 innerhalb des glockenförmigen Gefäßes 187 auftrifft. Das durch die Probe 188 reflektierte Licht fällt über den Spiegel 175 und die Linse 182 auf den dichroitischen Spiegel 176 auf.

Auf jeder der Linsen /., bis L_n, die auf dem Drehtisch 189 in dem glockenförmigen Gefäß 187 angeordnet sind, wird ein dünner Film abgelagert. In diesem Falle wird ebenfalls ein Film auf der Probe 188 abgelagert, so daß die Dicke des auf jeder Linse abgelagerten dünnen Films durch Messung de. Dicke des auf der Probe 188 abgelagerten Films gemessen werden kann, und zwar in einer Weise, die im wesentlichen gleich der vorstehenden bzw. der nachfolgend beschriebenen Weise ist.

Das Lichtbündel wird durch den Spiegel 179 in zwei Lichtbündel aufgeteilt. Das Lichtbündel der Wellenlänge X₁ wird umgelenkt und durch ein optisches Filter 190 hindurchgeschickt, wobei dieses FiI-ter nur das Lichtbündel der Wellenlänge A₁ hindurchläßt, wonach dieses Lichtbündel auf den dichroitischen Spiegel 180 auf trifft. Das Lichtbündel der Wellenlänge X₂ wird durch das optische Filter 191, welches nur das Lichtbündel der Wellenlänge X₁ hindurchläßt, geschickt und dann durch den reflektierenden Spiegel 179 umgelenkt, so daß es auf den dichroitischen Spiegel 180 auffällt, wo die beiden Lichtbündel der Wellenlänge X₁ und X₂ zu einem Lichtbündel vereinet werden, welches auf die Schlitzplatte 183 auffällt. Das auf die Schlitzplatte 183 fokussierte Lichtbündel wird durch die Diffusions- bzw. Lichtstreuungsplatte 184 zerstreut und mittels der photoelektrischen Röhre 185 in ein elektrisches Signal umgewandelt.

Wenn die Dicke eines auf der Probe 188 abgelagerten dünnen Films X₁JA erreicht, werden die Ausgangssignale der lichtempfindlichen Röhre, die in Ansprechung auf die Lichtbündel der Wellenlänge A, und X₂ auftreten, einander gleich, so daß man dadurch feststellt, daß die auf den Linsen abgelagerten dünnen Filme A₀/4 erreicht haben.

Da die dichroitischen Spiegel 167 und 170 für die Zeit-Teilung des auf die Probe 188 auffallenden Lichtbündels benutzt werden, sind die Lichtströme LX₁ und LX₂ der Lichtbündel der Wellenlänge I₁ und X₂ gegeben durch

unterbricht, wobei R₁ das Reflexionsvermögen de Spiegels 167 und T₁, die Durchlässigkeit des Spiegel 170 bedeutet.

Im nächsten Zeitintervall t₂ gilt

LX₁ = T₁X₁- A₂A₁= 0,5%,
LX₂ = T₁X₂- R₂X., = 84,5 »/0.

Daher werden die Lichtströme, die von der licht- elektrischen Röhre 185 aufgenommen werden, durcl die folgenden Gleichungen gegeben:

ßA, = (R₁X₁ ■ T₂X₁)* =■-62Va, QX₂ = (T₁X₂ R₂X₂) =71%,

LX₁ - R₁K₁ · T₂X₁ = 78,9«/o,
= R₁X₂ T₂X₂= O3°/o,

und zwar während eines Zeitintervalls t_v wenn der Zerhacker 171 den optischen Weg des Spiegels 167 worin QA₁ und QX₂ die Lichtstromausbeuten dei Lichtbündel der Wellenlänge A₁ bzw. A₂ sind.

Im zweiten Ausführungsbeispiel, in denen die halbdurchlässigen Spiegel verwendet werden (s. Fig. 12) sind die Lichtstromausbeuten wie folgt:

Q¹X₁ = R₁X₁ ■ T₂X₂= 10%»,
Q' X., = T₁ A., ■ R.t A., = 13 %,

Daraus läßt sich ersehen, daß im dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Lichtstromausbeute um etwa das Sechsfache gesteigert werden konnte.

Da das zu verdampfende Material innerhalb des glockenartigen Gefäßes erhitzt wird, wird Streulicht erzeugt und auf den Spiegel 175 geworfen, von dem es umgelenkt wird, so daß es auf die lichtelektrische Röhre 185 auffällt. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wird die Schlitzplatte 183 zwischengefügt. Darüber hinaus kann die Helligkeitsverteilung über die Oberfläche der Lichtquelle 185 dadurch gleichmäßig gemacht werden, daß man die Diffusionsbzw. Lichtzerstreuungsplatte 184 hinter der Schlitzplatte 183 anordnet sowie im Abstand von der lichtempfindlichen Röhre 185, wodurch die durch die ungleichmäßige Stromdichte im Faden der Lichtquelle 165 hervorgerufene nachteilige Wirkung ausgeschaltet werden kann. Außerdem ermöglicht es die obige Anordnung, die Änderung der Empfindlichkeit der lichtaufnehmenden Oberfläche der lichtelektrischen Röhre zu kompensieren, so daß die Abweichung des optischen Weges keine Empfindlichkeitsänderung zur Folge hat.

Es sei nun auf Fig. 15 Bezug genommen, in der eine perspektivische Ansicht des vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 14 erläuterten Dickenmeßinstruments veranschaulicht ist, wobei das allgemein mit dem Bezugszeichen 186 versehene optische System oben auf einem Gerät 187 zur Ablagerung durch Vakuumverdampfung angebracht ist. Mit dem Bezugszeichen 192 ist ein Lampengehäuse bezeichnet, in dem eine Lichtquelle 165 vorgesehen ist; 193 ist ein Linsenrohr, in dem die Kollimatorlinse 166 untergebracht ist; 194 ist ein Gehäuse, das eine photoelektrische Elektronenmultiplizierröhre beherbergt, welche der in F i g. 14 gezeigten photoelektrischen Röhre 185 entspricht; 195 ist eine elektronische Schaltungseinheit, welcher das Ausgangssigna] der lichtelektrischen Röhre eingegeben wird; und 199 ist ein Pro-

13 14

benhalter, der von der unteren Oberfläche des opti- und 170 durch Anziehen oder Lockern der Einstellschen Systems 186 mittels dreier Gewindestangen schrauben 204 bzw. 205, woraufhin die Feineinstel-197 bis 199 in das glockenartige Gefäß 187 hmeinge- lung durch Anziehen oder Lockern der Einstellhängt ist. Der Probenhalter 196 besitzt einen Hebel schrauben 221 und 222 vorgenommen werden kann. 188, der sich aus dem glockenartigen Gefäß heraus 5 Außerdem sind auf dem Gestell 203 Halter 223 erstreckt. und 224 für optische Filter angebracht, so daß die

Das Gehäuse des optischen Systems 186 besitzt optischen Filter eingefügt werden können, wenn der

einen Zylinder, der auf dem Boden vorgesehen ist, Aus- bzw. Abgleich zwischen den Lichtbündeln der

und zwar so, daß er luftdicht über die obere Öffnung Wellenlänge A₁ und )., unmöglich ist. Der Aus- bzw.

des glockenartigen Gefäßes aufgesetzt ist. Der Pro- io Abgleich zwischen den zwei Lichtbündeln kann

benhalter 196 ist im Zentrum des glockenartigen Ge- durch die optischen Filter und den Stoppflügel 172

fäßes 186 angeordnet, und eine Mehrzahl von Pro- erreicht werden.

ben 188, die auf dem Probenhalter 196 angebracht Ein Rohrhalter 225 für eine Fokussierungslinse

sind, werden eine nach der anderen zu einer zentra- 181 ist auf dem Gestell 203 angebracht, und ein Stift

len Öffnung 201 des Probenhalters bewegt, wenn der 15 227, der sich von dem Rohr für die Fokussierungs-

Hebel 200 in den Richtungen hin- und herbewegt linse aus erstreckt, ist in eine Nut 226 eingefügt, die

wird, die durch die Pfeile A und B angedeutet sind. in dem Halter 225 ausgebildet ist, so daß die Fokus-

Das verdampfte Material wird auf der in der Öff- sie.rungslinse 181 in deren optischer Richtung ver-

nung 201 des Probenhalter 196 angeordneten Probe schoben werden kann.

188 abgelagert, und die Lichtbündel der Wellenlän- 20 Ein Zylinder 288, in dem der reflektierende Spiegen /., und /.., treffen auf die Probe auf, so daß die re- gel 175 untergebracht ist und der eine Verlängerung flektierten Lichtbündel von der lichtelektrischen besitzt, die über das Rohr der Fokussierungslinse geRöhre 194 aufgefangen werden, deren Ausgangssi- fügt ist, wie man am besten aus Fig. 17 sieht, ist in gnal in der nachstehenden Weise in die elektronische das obere Ende des glockenartigen Gefäßes einge-Einheit 195 eingegeben wird. 25 setzt und mit nicht dargestellten Schrauben daran be-

Wie man aus Fig. 14 sieht, ist innerhalb der glok- festigt. Der Zylinder 228 ist mit einem transparenten kenartigen Gefäßes der Drehtisch vorgesehen, auf Abdichtungsteil 229 versehen, das dazu dient, das dem die Linsen angeordnet sind. Wenn der dünne Vakuum in dem glockenartigen Gefäß aufrechtzuer-FiIm mit einer gewünschten Dicke auf den Linsen halten, sowie mit einem Staubschutzglas 230. Spieabgelagert worden ist, wird die Probe, auf der das 30 gelhalter 235 und 236 sind durch Führungsstifte 231 verdampfte Material ebenfalls abgelagert worden ist, bis 234 aufgehangen, und zwar von einer oberen Abaus dem Lichtweg herausgeschoben, so daß sie auf deckung 237 des Zylinders 228; und Einstellschrauden Boden des glockenartigen Gefäßes herabfallen ben 238 und 239, die drehbar an den Spiegelhaltern kann. Wenn der Hebel 200 in der durch den Fall B 23* bzw. 236 befestigt sind, sind in Innengewindelöangedeuteten Richtung zurückgeführt wird, wird eine 35 eher eingeschraubt, welche ihrerseits durch die obere neue Probe 188 für die nächste Ablagerung eines Abdeckung 237 verlaufen, so daß die reflektierenden dünnen Films in die öffnung 201 gebracht. Spiegel 175 durch Anziehen oder Lockern der Ein-

Es sei nunmehr auf die Fig. 16 und 17 Bezug ge- Stellschrauben 238 bzw. 239 unabhängig voneinander nommen, wonach die dichroitischen Spiegel 167 und in vertikaler Richtung verschoben werden kann, wo-170, die reflektierenden Spiegel 168 und 169 und die 40 durch die optische Weglänge eingestellt wird.
Motoren 173 und 177 für den Antrieb des Zerhak- Die reflektierenden Spiegel 178 und 179 sind in kers sowie des Stoppflügels auf einer Befestigungs- einer Weise befestigt, die im wesentlichen gleich oder platte, einem Gestell, einem Träger od. dgl. 203 an- ähnlich der Weise ist, in der die reflektierenden Spiegebracht sind, die bzw. der an der Seitenwand des gel 168 und 169 angebracht sind; außerdem werden Gehäuses 186 in einer solchen Weise befestigt ist, 45 die Spiegel 178 und 179 parallel zueinander längs daß sie bzw. er vertikal bewegt werden kann, wozu der Führungsstifte 240, 241, 242 und 243 verscho-Einstellschrauben 204 und 205, die in Innengewinde- ben, und zwar dadurch, daß man die Einstellschraulöcher eingeschraubt sind, welche sich in der Seiten- ben 244 bzw. 245 anzieht oder lockert, so daß auf wand des Gehäuses 186 befinden, wie man am be- diese Weise die optische Weglänge eingestellt werden sten aus Fig. 17 ersieht, angezogen oder gelockert 5° kann. Die optischen Filter 190 und 191 sowie die werden. Fokussierungslinse 182 s.ind auf dem gleichen Gestell

Jeder der reflektierenden Spiegel 168 und 196 ist bzw. Träger befestigt, auf welchem auch die reflekan einem Spiegeliialter 219 bzw. 220 befestigt, der tie 1 enden Spiegel 178 und 179 angebracht sind,
normalerweise so vorgespannt ist, daß er sich nach Das Gehäuse 194, in dem die lichtempfindliche vorwärts zu bewegt, was mittels Federn 214 und 215 55 Röhre untergebracht ist, wird am besten durch sowie 216 und 218 erreicht wird, die über Führungs- Fig. 19 veranschaulicht. Die Diffusions- bzw. Lichtstifte 208 bis 210 (der Führungsstift 210 ist nicht zerstreuungsplatte 184 1st zwischen die lichtelektridargestellt) oder 211 bis 213 gesteckt sind, wobei sehe Röhre 185 und die Schlitzplatte 183, in deren diese Führungsstifte an einem aufrechten Spiegelhal- Zentrum ein Schlitz 248 ausgebildet ist, eingefügt, tcr 206 bzw. 207 befestigt sind, welcher seinerseits 60 Die lichtaufnehmende Oberfläche der lichtelektrian dem Gestell 203 befestigt ist. Die Spiegelhalter sehen Röhre 185 ist im Abstand von 10 mm von der

219 und 220 sind mit Einstellschrauben 221 und 222 Diffusions- bzw. Lichtzerstreuungsplatte angeordnet, versehen, die drehbar an den Spiegelhaltern 219 und Das eine Ende des Gehäuses 194 ist an einem Halter

220 befestigt und in Innengewindelöcher einge- 249 (s. Fi g. 16) in einer derartigen Weise befestigt, schraubt sind, wobei letztere durch die Spiegelstän- 65 daß die Brennebene der Fokussierungslinse 182 mit der 206 und 207 verlaufen, so daß die Position der dem Schlitz 248 der Schlitzplatte 183 zusammenfällt. Spiegel 168 und 169 eingestellt werden kann. Im ein- Wie am besten aus Fig. 18 ersichtlich ist, ist ein zelncn erfolgt die Grobeinstellung der Spiegel 167 Befestigungsteil 250, an dem eine Schraube 251 an-

geschraubt ist, an einem Ende des Linsenrohres 192 eingesetzt. Das Lampengehäuse 192 ist mit einer Hülse 252 vorgesehen, dn mit dem Befestigungsteil 250 des Linsenrohres 129 in Eingriff tritt; and wenn die Hülse 252 und das Befestigungsteil 250 miteinander im Eingriff sind, wird die Schraube 251 angezogen, wodurch das Linsengehäuse 194 sicher am Lampengehäuse 192 befestigt werden kann. Um den Umfang der Hülse 252 herum ist ein Vorsprung oder Flansch 253 ausgebildet, der mit der Schraube 251 zusammen dahin wirkt, daß das Befestigungsteil 250 nicht von der Hülse 252 abfallen kann. Mit dem Bezugszeichen 254 ist ein Grundkörper der Lichtquelle bezeichnet, der eine äußere schraubenförmige Fläche bildet, die mit der inneren schraubenförmigen Fläche der Hülse 252 in Eingriff treten kann; 255 ist ein Zwischenteil, das mit zwei Schlitzen versehen ist, in die zwei Führungsstifte 256 und 257 eingesetzt sind, welche sich vom Grundkörper 254 aus erstrecken; und 258 ist ein Lampenhalter, der mit Schlitzen ausgerüstet ist, die rechtwinklig zu den Schlitzen des Zwischenteils255 verlaufen, und der weiterhin ortsfeste Elektroden 260 aufweist, mit denen die Lichtquelle oder Lampe 165 in Eingriff gebracht werden kann.

Wenn das Lampengehäuse 192 auf dem Befestigungsteil 250 angebracht ist, muß der Abstand zwischen dem Faden der Lampe und dem Befestigungsteil auf einem vorbestimmten Abstandswert gehalten werden, und die Mitte des Fadens muß in Überein-Stimmung mit derjenigen des Befestigungsteils 250 gebracht werden, wozu einige Anschläge, Einspannvorrichtungen, Kaliber, Schablonen od. dgl. verwendet werden.

Nachdem die Lichtquelle 165, wie beispielsweise eine Jodlampe, befestigt ist, werden die Führungsschrauben oder -stifte 256, 257 und 259 gelockert, so daß das Zwischenteil 255 und der Halter 258 in der X- und y-Richtung verschoben werden können, damit man die Mitte des Fadens mit derjenigen des Befestigungsteils in Übereinstimmung bringen kann. Danach werden die Führungsschrauben angezogen, so daß sie die Teile 255 und 258 in der eingestellten Position sicher halten, und die Hülse 253 wird gedreht, um danach deren aufrechte Endoberfläche 253' in der Z-Richtung zu bewegen, so daß auf diese Weise ein vorbestimmter Abstand zwischen dem Faden und dem Befestigungsteil 250 aufrechterhalten wird. Daraufhin werden die Schrauben 261' des Grundteils 254 angezogen, damit sie die Hülse 253 in stationärer Position halten.

Danach wird die Hülse 253 in das Befestigungsteil 250 eingefügt und durch Anziehen der Schraube 251 sicher in ihrer Lage gehalten. Auf diese Weise wird die Lampe 165 im Zentrum des Befestigungsteils angeordnet, d. h. im Brennpunkt der Kollimatorlinse 166.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 20 und 21 wird nun der Probenhalter nachstehend in näheren Einzelheiten erläutert. Das Bezugszeichen 262 ist einem Grundteil zugeordnet, das an den vorderen Enden der Gewindestangen 197, 198 und 199 befestigt ist; 263 ist ein Probenstückdurchgang, der im Zentrum des Grundteils 262 ausgebildet ist; 264 und 265 sind Rahmen zum Speichern von Proben bzw. Probestükken, wie beispielsweise Glasplatten g_v g.₂, g₃ usw.; 266 ist ein Winkelhebel, der mit seinem einen Ende am unteren Ende des Hebels 200 befestigt ist, während er mit seinem anderen Ende dreh- bzw. schwenkbar am Grundteil 262 angelenkt ist; 267 ist eine Druckplatte, die mit ihrem einen Ende an einem Gleit- bzw. Verschiebeteil 268 befestigt ist, während ihr vorderes Ende in Eingriff mit dem untersten Probenteil g treten kann, um dieses in Richtung auf Hie mittige Öffnung 201 zu be*· -jen; die Seitenkanten des Gleit- bzw. Verschiebete· - 168 sind verschiebbar in Führungen 269 eingefügt, und das Gleit- bzw. Verschiebeteil besitzt weiterhin einen Stift 271, der in einen Schlitz eingefügt ist, welcher in dem Hebel 270 ausgebildet ist; schließlich ist 272 eine Führung, die unter dem Grundteil 262 angeordnet ist, so daß das benutzte Probenteil g' über die Führung 272 gleiten und auf eine vorbestimmte Stelle innerhalb des glockenartigen Gefäßes herabfallen kann.

Nachstehend wird nunmehr die Betriebsweise näher erläutert:

Das Gehäuse 186 des optischen Systems wird auf dem glockenartigen Gefäß befestigt, und dann wird der Hebel 200 in der Richtung betätigt, die durch den Pfeil A angedeutet ist, so daß der Hebel 270 (s. F i g. 20) im Gegenuhrzeigersinn verdreht wird und dadurch bewirkt, daß die Druckplatte das unterste Probenteil g fördert bzw. vorstößt; letzteres wird längs der Führungen 263 zur öffnung 201 bewegt. Die Lichtquelle 165 im Lampengehäuse 192 wird in der X-. Y und Z-Richtung eingestellt, so daß der Faden im Zentrum der Kollimatorlinse 166 angeordnet wird. Wenn die Lichtquelle 165 eingeschaltet und der Motor 173 angetrieben wird, treffen die Lichtbündel der Wellenlänge X₁ und λ₂ in einer Zeitteilungsart auf das Probenteil in der öffnung 201, und zwar durch das optische System, das die Spiegel 167, 170, 181 und 175 umfaßt. Das reflektierte Licht trifft auf das optische System, das den Spiegel 175, die Fokussierungslinse 182 und die Spiegel 176, 178, 179 und 180 umfaßt, auf die Schutzplatte 183 auf.

Wenn jedoch die Spiegel 167 und 170 nicht richtig eingestellt sind oder wenn die Lampe 175 nicht in die richtige Lage gebracht worden ist, dann wird das von dem Probenstück reflektierte Licht nicht auf den Schlitz fokussiert, sondern es wird in jeder Richtung abgelenkt.

Da viele Spiegel verwendet werden, ist es fast unmöglich, diese unabhängig voneinander einzustellen, so daß das reflektierte Licht auf den Schlitz fokussiert werden kann. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wird gemäß der Erfindung das Befestigungsteil bzw. -gestell 203 durch Anziehen oder Lockern der Einstellschrauben 204 und 205 verschoben, wodurch die Position der Spiegel 167 und 170 eingestellt und damit bewirkt wird, daß das reflektierte Licht an einer Stelle in der Nähe der Schlitzplatte 183 fokussiert wird. Danach wird eine Feineinstellung bzw. -justierung durch Einstellen der Positionen der Spiegel 168, 169, 175, 178 und 179 unabhängig voneinander vorgenommen, so daß das reflektierte Licht genau auf dem Schlitz fokussiert wird. Daraufhin erfolgt eine Voreinstellung durch Antrieb des Stoppflügels 172 derart, daß der Zeiger des Anzeigeinstruments der Elektronikeinheit 195 den Wert 0 anzeigt.

Daraufhin wird mit der Schichtablagerung durch Vakuumverdampfung begonnen und ein dünner Film auch auf dem Probenstück ausgebildet. Wenn der dünne Film bis zu einer gewünschten Dicke abeela-

23 33 32β

17 18

gert worden ist, zeigt der Zeiger des Meßinstruments ter 285 zwangsweise gekoppelt sind; 286, 287, 288

auf 0, wie vorstehend erläutert wurde. und 289 sind Dioden und Zenerdioden, die in einen

Wenn eine Mehrzahl dünner Filmschichten auf Rückkopplungskreis des Verstärkers 278 eingefügt unterschiedlichen Materialien abgelagert werden soll, sind; und 290 ist ein Detektor zum Ermitteln der wird die Ablagerung eines Materials gestoppt, sobald 5 Gleichstromkomponente des Ausgangssignals des der Zeiger den Wert 0 anzeigt, und dann wird das Verstärkers 275 oberhalb eines vorbestimmten Ninächste Verdampfungsmaterial im glockenförmigen veaus. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, umfaßt das Ausgangs-Gefäß in die entsprechende Stellung gebracht. Der signal des Verstärkers 275 eine hohe Gleichstrom-Hebel 200 wird betätigt, so daß das benutzte Proben- komponente selbst dann, wenn das Differenzsignal stück, d. h. das Probenstück, auf dem ein dünner io (sA, — s/..,) klein ist. Daher muß die Gleichstrom-Film abgelagert ist, nach der Führung 272 hinge- komponente im Ausgangssignal der lichtelektrischen bracht wird, um es auf eine vorbestimmte Stelle in Röhre ermittelt werden, so daß der Vorverstärker dem glockenförmigen Gefäß herabfallen zu lassen. 275 vor einer Sättigung oder Deaktivierung durch die Als nächstes wird der Hebel 2^0 in der Richtung des Gleichstromkomponente geschützt werden kann. Pfeils B bewegt, und dann in der Richtung des Pfeils 15 Wenn die das vorbestimmte Niveau übersteigende A, so daß ein neues Probenstückg in der Öffnung Gleichstromkomponente ermittelt worden ist, wird 201 angeordnet wird. das Ausgangssignal des Detektors einer zentralen

Dann kann mit der nächsten Schichtablagerung Steuerschaltungsanordnung 291 eingegeben, die wei-

begonnen werden, so daß das nächste Verdamp- ter unten näher erläutert wird. Das Bezugszeichen

fungsmaterial auf dem dünnen Film abgelagert wird, 20 292 ist einem Detektor zugeordnet, der sein Ein-

der bereits auf den Linsen ausgebildet worden ist. gangssignal ermittelt, soweit es ein vorherbestimmtes

Wie bereits erläutert wurde, werden gemäß der Niveau überschreitet; 293 ist eine Halteschaltung,

vorliegenden Erfindung die Groß- und Feineinsiel- der das Ausgangssignal des Detektors während einer

lungen der optischen Elemente oder Spiegel so vorbestimmten Zeitdauer hält und das Steuersignal

durchgeführt, daß die Einstellung der Relativpositio- ss an die zentrale Steuerschaltung 291 anlegt, wobei die

nen der Spiegel sehr vereinfacht werden kann. Dar- Halteschaltung von irgendeiner konventionellen Art

über hinaus ist die Lichtquelle als eine Einheit an- sein und Kondensatoren, Widerstände und eine

geordnet, die mit einem Mechanismus zur Lageein- Diode umfassen kann; das Ausgangssignal des De-

stellung der Lampe in die korrekte Position vorgese- tektors 290 wird auf dem Rückstell-Eingangsan-

hen ist, so daß der Austausch einer Lampe sehr er- 30 schluß einer Steuerschaltung294, beispielsweise eines

leichtert wird. Der Austausch der Probenstücke kann Flip-Flops, in der zentralen Steuerschaltung 291 ge-

allein dadurch erfolgen, daß man den Betätigungshe- geben. Die Steuerschaltung 294 wird eingestellt,

bei hin- und herbewegt, so daß die Ausbildung einer wenn ein die Hochspannungsquelle betätigender

Mehrfachschicht auf einer Linse sehr vereinfacht Schalter 295 geschlossen wird, so daß das Signal an

wird. 35 die Hochspannungsquelle 293 angelegt wird, die ih-

Das Streulicht von dem glockenförmigen Gefäß rerseits eine Hochspannung an die lichtelektrische wird vollständig ausgeschaltet, da die Schlitzplatte Röhre 273 abgibt, jedoch wird die Steuerschaltung und die Diffusions- bzw. Lichtzerstreuungsplatte ver- 294 in Ansprechung auf das Ausgangssignal des Dewendet werden, und insbesondere deswegen, weil die tektors DT₁ zurückgestellt, wodurch bewirkt wird, lichtaufnehmende Oberfläche oder die Photokathode 40 daß die Hochspannungsquelle 274 eine niedrige der lichielektrischen Röhre im Abstand von der Dif- Spannung an die photoelektrische Röhre 273 abgibt, fusions- bzw. Lichtzerstreuungnlatte angeordnet ist. Das Ausgangssignal der Halteschaltung 243 wird auf Weiterhin kann die Änderung der Empfindlichkeit den Eingang der Steuerschaltung 296 in der zentraüber die lichtaufnehmende Oberfläche oder Photoka- len Steuerschaltung gegeben, so daß eine den Zuthode der lichtelektrischen Röhre, die eine für diese 45 stand »Über« anzeigende Lampe 297, die mit der inhärente Erscheinung ist, ebenfalls ausgeschaltet Steuerschaltung 296 verbunden ist, eingeschaltet werden, und zwar deswegen, weil die Diffusions- wird. In Ansprechung auf die Ausgangssignale von bzw. Lichtzerstreuungsplatte im Abstand von der der Steuerschaltung 294 werde die anzeigenden Lamlichtelektrischen Röhre vorgesehen ist. pen 298 und 299 ein- oder ausgeschaltet, wodurch

Als nächstes wird auf die Fig.22 Bezug genom- 50 sie anzeigen, ob das, ein vorbestimmtes Niveau übermen, die aus den F i g. 22 A und 22 B besteht und schreitende Ausgangssignal vom Verstärker 275 abeine elektronische Schaltungsanordnung zeigt, die in geleitet wird oder nicht, und wodurch außerdem die Verbindung mit dem ersten, dem zweiten und dem Ausgangsspannung der Hochspannungsquelle angedritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die weiter zeigt wird.

oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 9, 12 und 14 55 Wenn der Verstärker 278 durch ein das vorbe-

beschrieben worden sind, benutzt werden kann. Das stimmte Niveau überschreitende Wechselstromein-

Bezugszeichen 273 ist einer lichtelektrischen Röhre gangssignal gesättigt wird, wird der Kondensator 277

zugeordnet, die der lichtelektrischen Röhre 141 oder geladen, so daß eine lange Zeit erforderlich ist, bevor

185 entspricht und an die eine Hochspannung von die normale Betriebsweise des Verstärkers 278 wie-

einer Hochspannungsquelle 274 her angelegt ist; 275 60 der hergestellt ist, und zwar selbst dann, wenn das

ist ein Vorverstärker; 276 ist ein Bandpaßfilter, das ein vorbestimmtes Niveau überschreitende (nachste-

nur die Grundkomponente überträgt, d.h. die Um- hend auch als »überschüssiges« Signal bezeichnet)

drehungsfrequenz des Zerhackers, jedoch die Über- Signal entfernt worden ist. In diesem Falle wird der

tragung des Rauschens verhindert; 277 ist ein Kopp- Rückkopplungswiderstand im Verstärker 278 in

lungskondensator; 279, 280, 281 und 282 sind 6₅ einer solchen Weise kurzgeschlossen, daß jeder der

Widerstände, die für die Einstellung der Verstärkung Widerstände 279 und 280 in Reihe an den Konden-

eines Wechselstromverstärkers 278 verwendet wer- sator 277 angeschlossen ist. Da die Impedanz des

den; 283 und 284 sind Schalter, die mit einem Schal- Kondensators 277 im Falle der Wechselstromknmnn-

19 20

nente vernachlässigbar sein möge, wird der Verstär- die photoelektrische Röhre 273 abgegebene Span

kungsfaktor - R-^₀ZRv₉T Da der Kondensator 277 nung ab. Wenn die Wechseispannungskornponente

eingefügt ist, ist der Verstärkungsfaktor des Verstär- im Ausgangssignal der lichtelektrischen Röhre 27

kers 278 für die Gleichstromkomponente 0, so daß ein vorbestimmtes Niveau überschreitet, wird die

nicht zu befürchten ist, daß der Betriebspunkt des 5 Anzeigelampe 297 eingeschaltet, wodurch angezeigi

Verstärkers auf Grund der Abweichung des Verstär- wird, daß der Verstärker 278 gesättigt ist, so daß die

kers 278 verschoben wird. Wenn das überschüssige normale Messung nicht durchgeführt bzw. vollende

Eingangssignal an den Verstärker 278 angelegt wird, werden kann.

wird dessen Ausgangssignal, beispielsweise in der po- Das Bezugszeichen 301 1st einem synchronen sitiven ( + ) Richtung, über die Spannung hinaus an- io Gleichrichter zugeordnet, der mit dem Ausgang des gehoben, bei der die Diode 288 in den leitfähigen Verstärkers verbunden ist; 302 ist eine Impulssignal-Zustand übergeht, so daß der Eingang und Ausgang wellenform-Formungsschaitung, welche die Synchrcdes Verstärkers 273 kurzgeschlossen ist. In diesem nisaiionssignale, die von einer in der Öffnung des Falle ergibt sich keine Schwierigkeit, da die Vor- Zerhackers 129 vorgesehenen Photozelle 303 erzeugi wärtsspannung an die Zenerdiode 289 angelegt ist. 15 werden, zu Impulsen formt, wobei die Schaltung 302 Wenn das Eingangssignal nicht über ein vorbestimm- mit dem Synchrongleichrichter 301 verbunden ist, so tes Niveau hinausgeht, gelangt die Dir>de 288 nicht in daß die Sychronisierungssignale an diesen angelegt den leitfähigen Zustand. Wenn das überschüssige werden; 304 ist ein Verstärker, der mit dem Ausgang Ausgangssignal des Verstärkers 278 in der negativen des Synchrongleichrichters 301 über einen Schalter (-) Richtung liegt, gelangt die Diode 289 in den 20 285 und einen Widerstand 305 verbunden ist; 306 leitfähigen Zustand, so daß der Eingang und Aus- und 307 sind Widerstände, die in den Rückkoppgang des Verstärkers 278 ebenfalls kurzgeschlossen Iungskreis des Verstärkers 204 eingefügt ist, so daß wird. dessen Verstärkungsfaktor verändert werden kann

Wenn der Verstärker 278 unter normaler Bedin- 308 ist ein elektronisches Schalterelement, das einen gung betrieben wird, wenn kein überschüssiges Ein- 25 FET umfaßt, der in Reihe mit einem Widerstand 307 gangssignal anliegt, dann erscheint ein Spannungsab- geschaltet ist, so daß der Widerstand 307 wahlweise fall über dem Widerstand 300 auf Grund eines klei- mit dem Rückkopplungskreis des Verstärkers 304 nen Leckstroms der Zenerdioden 288 und 289. Der verbunden werden kann, wobei die Beziehung
Wert des V/iderstands 300 ist so ausgewählt, daß die R = \0 R R
Dioden 286 und 287 nicht leiten, und zwar auch 30 ^{m 307 a0B}
nicht in der Vorwärtsrichtung durch den vorerwäha- (wo J die Parallelschaltung bezeichnet) gilt, so ten Spannungsabfall. Wenn die Dioden 288 und 289 daß dann, wenn das elektronische Schalterelemen' leitend werden, wenn das überschüssige Eingangssi- 308 geschlossen ist, der Widerstand auf ein Zehnte gnal an den Verstärker 278 angelegt wird, fließt ein desjenigen Widerstandes eingestellt wird, der vorhangenügend hoher Strom durch den Widerstand 300, so 35 den ist, wenn das elektronische Schalterelement offen daß die ausreichende Vorwärtsspannung durch den ist (d.h. ΑΊ, A^-IO); und 309 ist ein Anzcigeinstru-Spannungsabfall über dem Widerstand 300 an die ment, das mit dem Ausgang des Verstärkers 304 verDioden 286 und 287 angelegt wird. Infolgedessen ge- bunden ist.
langen die Dioden 286 und 287 in den leitenden Zu- Das Bezugszeichen 310 ist einem Schalter zur Anstand, so daß der Rückkopplungswiderstand 281 40 derung des Meßbereichs des Anzeigeinstruments 309 kurzgeschlossen wird. Als Folge hiervon wird der zugeordnet. Wenn der Schalter 310 geschlossen ist Kondensator 277 schnell entladen. dann ist der Meßbereich ΑΊ, während bei geöffnetem

Da jedoch das überschüssige Eingangssignal an Schalter 310 der Meßbereich X10 ist.

den Verstärker 278 angelegt wird, geht die Linearität Mit 311 ist ein Steuersignalgeneralor bezeichnet

des Verstärkers 278 verloren, so daß keine Propor- 45 mit dem ein »Ein«-Signal an das Schalterelement 308

tionalität zwischen dem Eingangs- und dem Aus- angelegt werden kann; und 312 ist eine Steuerschal-

gangssignal besteht. tung zum Einstellen des Stoppflügels 172, wenn der

Das überschüssige Eingangssignal kann durch Zeiger des Anzeigeinstruments 309 nicht 0 anzeiger Überwachen des Spannungsabfalls über dem Wider- will, und zwar auf Grund der Herstellungsvariation stand 300 in der oben beschriebenen Ws'se ermittelt 50 bzw. -toleranzen der Lichtquelle, der dichroitischen werden. Wenn der Spannungsabfall über dem Wider- Spiegel und der halbdurchlässigen Spiegel, d. h. stand 300 in Ansprechung auf das überschüssige Ein- wenn der Ausschlag auf Grund des Lichtbündels der gangssignal schnell ansteigt, ermittelt der Detektor Wellenlänge A₁ nicht mit dem übereinstimmt, der auf 292 diesen Spannungsabfall, und das Ausgangssignal Grund des Lichtbündels der Wellenlänge I₂ auftritt des Detektors 292 wird durch die Halteschaltung 293 55 Die Steuerschaltung 312 ist mit dem Schalter 310 während einer vorbestimmten Zeitdauer gehalten. und einer Steuerschaltung 313, die ein Flip-Flop um· Das Niveau des Ausgangssignals der Halteschaltung faßt, verbunden. Das Bezugszeichen 314 ist einem 243 wird in einer Gleichstromweise verändert, und FET-Schalterelement zugeordnet, dessen Torelekdie Anzeigelampe 297 wird in Ansprechung auf das trode zum Setzausgangsanschluß der Steuerschaltung Ausgangssignal der Steuerschaltung 296 eingeschal- 60 313, die das Flip-Flop umfaßt, geführt ist; 314, 315 tet, wodurch angezeigt wird, daß der Verstärker 278 316 und 317 sind FET-Schalterelemente, die mil durch das überschüssige Eingangssignal gesättigt dem Ausgang der Steuerschaltung 313, welche das worden ist, so daß die normale Messung nicht durch- Flip-Flop umfaßt, verbunden sind; 318 ist ein Vergeführt bzw. vollendet werden kann. stärker, der mit dem Ausgang des Synchrongleich-

Wie bereits oben erläutert wurde, fällt, wenn die 65 richters 301 über ein Schalterelement 37.9 verbunden

Gleichstromkomponente im Ausgangssignal der pho- ist; und 320 ist ein Rückkopplungswiderstand. Ein

toelektrischen Röhre 273 ein vorbestimmtes Niveau Detektor 321 ist mit dem Ausgang des Verstärkers

übersteigt, die von der Hochspannungsquelle 274 an 318 verbunden, so daß dann, wenn der Auseane des

21 22

Verstärkers 318 niedriger als ein vorbestimmtes Ni- wird, davon ab, ob das Schalterelement 314 oder 31*

veau ist, die Steuerschaltung, die das Flip-Flop um- eingeschaltet ist.

faßt, zurückgestellt wird. Das Bezugszeichen 330 ist einem Umschalter zu

Wenn die Dickenmessung mittels des dichromali- geordnet, mit dem ausgewählt werden kann, ob die sehen Verfahrens ausgeführt wird, wird der Schal- 5 Dickenmessung nach dem dichromatischen Verfallter 310 niedergedrückt, so daß das Flip-Flop in An- ren oder nach dem monochromatischen Verfahrer sprechnung auf das Ausgangssignal der Steuerschal- erfolgen soll; 331 ist eine Antriebsschaltung zum tung 312 eingestellt wird. Dann wird das Schalter- wahlweisen Antrieb eines Drehsolenoids 332 odei element 319 eingeschaltet, wohingegen die Elemente 333 bei Betätigung des Schalters 330. Wenn die DiIc-314, 315, 316 und 317 ausgeschaltet werden. Wenn io kenmessung nach einem monochromatischen Verfahdas Ausgangssignal des Synchrongleichrichters 301, ren vor sich gehen soll, wird ein Kontakt α (Wellend. h. die Differenz zwischen den Ausgangssignalen in längeA₁) oder ein Kontakte (Wellenlänge A₂) ge-Ansprechung auf die Lichtbündel der Wellenlänge A₁ schlossen, so daß das Drehsolenoid 332 oder 333 se- und X₂, entwickelt wird, dann wird der Motor 174 lektiv angetrieben wird. Das Solenoid 332 entspricht zum Antrieb des Stoppflügels bzw. der Stoppplatte in 15 der elektromagnetischen Komponente, die in Fig. 12 Ansprechung auf das Ausgangssignal des Verstärkers durch 164 bezeichnet ist, und wenn das Solenoid 332 318 angetrieben, so daß der Stoppflügel bzw. die erregt wird, dann wird der Lichtbündel der Wellen-Stoppplatte in den optischen Weg des Lichtbündels länge X_x unterbrochen, so daß die Dickenmessung der Wellenlänge X₁ oder X₂ verschoben wird, wodurch nur mit dem Lichtbündel der Wellenlänge X₂ ausgedie Intensität des Lichts "gesteuert wird. Infolgedes- 20 führt wird. Das Drehsolenoid 333 dient dazu, einen sen nähert sich das Ausgangssignal des Verstärkers nicht dargestellten Verschluß anzutreiben, der in den 318 allmählich dem Wert 0, so daß der Motor 174 optischen Weg des Lichtbündels der Wellenlänge X₂ gestoppt wird. Wenn das Ausgangssignal des Ver- eingefügt ist. Mit dem Bezugszeichen 334 ist eine stärkers 318 niedriger als ein vorbestimmtes Niveau Steuerschaltung bezeichnet, mit der FET-Schaltereleist, dann wird die Steuerschaltung 313, die das 25 mente 336 und 337 in Ansprechung auf die Aus-Flip-Flop umfaßt, durch den Detektor 321 zurückge- gangssignale der Steuerschaltungen 331 und 335 stellt, und das Schalterelement 319 wird ausgeschal- wahlweise zum Leiten gebracht werden können, tet, und die Schalterelemente 314 und 315 werden Mit 338 ist eine Schaltung bezeichnet, die das eingeschaltet, wohingegen die Elemente 316 und 317 Ausgangssignal eines Verstärkers 339 verstärkt und ausgeschaltet bleiben. Wenn die Steuerschaltung 313, 30 umgekehrt. Wenn das Schalterelement 337 eingedie das Flip-Flop umfaßt, so eingestellt wird, daß der schaltet wird, fließt der Korrektionsstrom durch Motor 174 angetrieben wird, dann wird die Lampe einen Widerstand 340 zum Verstärker 304, wenn je-322 angeschaltet, weil der Setzausgang bzw. der ein- doch das Schalterelement 336 eingeschaltet ist, begestellte Ausgang des Flip-Flops 313 mit der Anzei- sitzt der Strom die entgegengesetzte Polarität gegengelampe 322 verbunden ist, so daß durch die Ein- 35 über derjenigen des durch einen Widerstand 341 in schaltung der Lampe 322 angezeigt wird, daß die den Verstärker 304 fließenden Stromes. Stoppeinstellung durchgeführt wird. Mit 342 ist ein Spannungsteiler bezeichnet, der die

Der Stoppflügel bzw. die Stoppplatte 172 ist an- Referenzspannung ER, die an seinen Anschluß angetriebsmäßig mit dem Motor 174 gekoppelt, und eine legt wird, in Spannungen von 0, 10, 20, ... und 9O°/o Steuerkurve bzw. eine Nocke323 ist auf der Welle 4" der Referenzspannung unterteilt; 343 ist ein verder Stoppscheibe bzw. des Stoppflügels 372 befestigt. änderbarer Widerstand zur Feineinstellung, der par-Die Bezugszeichen 324 und 325 sind Begrenzungs- alle] zum Spannungsteiler 342 geschaltet ist; und schalter zugeordnet, die an den Enden der Steuer- 344, 345 und 346 sind Widerstände des Verstärkers kurve bzw. Nocke 323 angebracht sind; weiterhin ist 339. Der Wert des Widerstands 345 ist das Zehn-326 ein Schalter zum Ermitteln der Position der 45 fache des Werts des Widerstands 344. Stoppplatte bzw. des Stoppflügels 172. Die Schaltung, welche die Verstärker 339 und 338

Mit 327 ist eine Steuerschaltung bezeichnet, sowie den Spannungsteiler 342 umfaßt, ist deswegen

welche die Steuersignale in Ansprechung auf die Si- vorgesehen, um die Genauigkeit der Messung mit

gnale von den Begrenzungsschaltern 324 und 325 zur dem Anzeigeinstrumeni 309 im Falle der Messung mit

Steuerschaltung 312 überträgt und in der Lage ist, 50 dem monochromatischen Verfahren zu vergrößern,

den Zustand der das Flip-Flop umfassenden Steuer- Im Falle des monochromatischen Verfahrens

schaltung 313 umzukehren, wodurch nur die Schal- schlägt der Zeiger des Anzeigeinstruments 309 im

terelemente 314 und 315 eingeschaltet werden. Gegen Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn aus, was

Infolgedessen wird der Stoppflügel bzw. die Stopp- davon abhängt, ob das Lichtbündel der Wellenlänge

platte nor in einer Richtung gedreht. Wenn der als 55 A₁ oder der Wellenlänge A₂ benutzt wird. Ob daher

Detektor wirkende Schalter 326 geöffnet wird, wird das Lichtbändel der Wellenlänge A₁ oder A₂ verwen-

emes der Elemente 315 oder 314 eingeschaltet, was det wird, läßt sich deshalb in einfacher Weise aus davon abhängt, ob der Begrenzungsschalter 324 oder der Auslenkung des Zeigers des Anzeigeinstruments

325 geschlossen wird, so daß der Rückkopplungs- 309 feststellen. Im Falle der Dickenmessung nach dem kreis des Verstärkers 318 kurzgeschlossen wird. Als 60 monochromatischen Verfahren wird die Dicke eines

Ergebnis dieses Vorgangs wird der Eingang des Ser- dünnen Films von der Durchlässigkeit oder dem Re-

vomotors 174 unterbrochen, so daß dieser Motor ge- flexionsvennögen eines Probenstückes für das Lichtstoppt wird, wodurch ein überschüssiges Weiterlau- bündel der Wellenlänge: A₁ oder A₂ gemessen. Infolgefen der Stoppplatte bzw. des Stoppflügels verhindert dessen muß eine Dickenänderung eines dünnen

wird. Da die Dioden 328 und 329 in entgegengesetz- 65 Films, die in der Größenordnung von 4 % liegt, unter Richtung zueinander and in Reihe zn den EIe- ter der Bedingung von 90^β/β auffallendem Liebt ermenten 315 und 314 geschaltet sind, hängt die PoIa- mittelt werden. In diesem Falle ist es vorteilhaft, den rität des Ausgangs, der an den Motor 174 angelegt Wert, der gleich der Ablesung des Anzeigeinstro-

23 24

ments minus 9O°/o ist, anzuzeigen, und die Empfind- Anzeigeinstruments 309 durch den Synchronverstär-

lichkeit der Anzeigeeinrichtung um das Zehnfache zu ker 301 und den Verstärker 304 ausgelenkt wird,

erhöhen. Es ist auf diese Weise möglich, nur die An- Wie weiter oben erläutert worden ist, muß das EIe-

j derung in einem empfindlicheren Meßbereich anzu- ment 310 vor der Vakuumverdampfung eingeschaltet

zeigen. Zu diesem Zwecke wird das Element 308 5 werden, so daß der Zeiger des Anzeigeinstruments

\ ausgeschaltet, wie oben näher erläutert wurde, so 309 den Wert 0 anzeigt. Das Ausgangssignal des

! daß die Empfindlichkeit der Anzeigeeinrichtung bzw. Synchrongleichrichters 301 repräsentiert das Abso-

j des Anzeigeinstruments 309 um das Zehnfache er- lutsignal der Grund-Zerhackerkomponente der licht-

] höht wird, und das Element 336 oder 337 wird ein- elektrischen Röhre 273, so daß dann, wenn das

geschaltet, damit der Korrektionsstrom an den Ver- io Ausgangssignal 0 ist, der die Stoppplatte bzw. den

] stärker 304 angelegt wird. Es sei z.B. angenommen, Stoppflügel antreibende Motor 174 durch das Aus-

daß der Korrektionsstrom von 9O^e/o von der Able- gangssignal des Verstärkers 318 angetrieben wird, so

f sung des Anzeigeinstruments 309 abgezogen werde. daß die Lichtbündel der Wellenlänge A₁ und A₂ teil-

' Dann wird der Eingang des Verstärkers 339 über weise unterbrochen werden, bis die Ablesung des

einen Widerstand 344 mit einem Anschluß des Span- 15 Anzeigeinstruments 309 0 wird. Sobald der Motor

nungsteilers 342 verbunden, von dem die Spannung 174 gestoppt worden ist, wird das Flip-Flop 313 in

abgegeben wird, die gleich 90 °/o der Referenzspan- Ansprechung auf das Ausgangssignal vom Detektor

nung ER ist. Die Feineinstellung der Spannungstei- 321 eingestellt bzw. gesetzt, so daß es die Lampe 322

lung durch den Spannungsteiler 242 kann mittels einschaltet, wodurch angezeigt wird, daß die anfäng-

eines veränderbaren Widerstands 343 durchgeführt 20 liehe Stoppeinstellung ausgeführt worden ist.

werden. Jedoch ist die Spannung im Verstärker 339, Wenn die Ablesung des Anzeigeinstruments selbst

welche verstärkt und umgekehrt wird (der Verstär- beim Drehen der Stoppplatte bzw. des Stoppflügels

kungsfaktor hängt von dem Verhältnis zwischen den 172 nicht 0 werden will, d. h., wenn die Ablesung des

Widerständen 344, 345 und 346 ab), derart, daß die Anzeigeinstruments wegen einer Fehleinstellung des

Elemente 336 und 337 selektiv eingeschaltet werden, 25 optischen Systems trotz dem Drehen der Stoppplatte

wenn die Kontakte α und c des Schalters 330 ge- bzw. des Stoppflügels 172 nicht 0 wird, dann wird

schlossen werden. Wenn das Element 336 einge- die Stoppplatte bzw. der Stoppflügel bis zum Ende

schaltet wird, dann fließt der Korrektionsstrom ihres bzw. seines Hubs verschoben, so daß einer der

durch den Widerstand 341 in den Eingang des Ver- Endschalter 324 oder 325 geöffnet wird. Einer der

stärkers 304, wohingegen dann, wenn das Element 30 Schalter 324 oder 325 wird durch die Steuerkurve

337 eingeschaltet wird, der Korrektionsstrom mit oder den Nocken 323 geschlossen, das Signal wird

entgegengesetzter Polarität durch den Widerstand durch die Steuerschaltungen 327, 312 und 313 an

340 in den Verstärker 304 fließt. Das bedeutet, daß das Element 315 oder 314 angelegt, so daß der Motor

in Abhängigkeit davon, ob das Lichtbündel der WeI- 174 gestoppt wird. Auf diese Weise wird ein »Über-

lenlänge A₁ oder A₂ angewandt wird, die Additions- 35 laufen« der Stoppplatte bzw. des Stoppflügels 172

und Substraktionsströme angelegt werden, so daß die verhindert.

W/o-Gleichspannungs-Vorspannungs-Anzeigekom- Wenn die Filmablagerung begonnen wird, nachponente subtrahiert wird. dem die obige Einstellung ausgeführt worden ist, ver-Im Falle der Dickenmessung nach dem dichroma- ändert sich das Ausgangssignal der lichtelektrischen tischen Verfahren ist die obige Korrektur nicht erfor- 40 Röhre 273 in Ansprechung auf die Dicke eines auf derlich, so daß dann, wenn der Kontakt b des Schal- einem Probestück abgelagerten dünnen Films, und ters 330 geschlossen ist, das »Ein«-Signal nicht von die gewünschte Dicke ist erreicht, wenn die Ablesung der Steuerschaltung 334 zu den Elementen 336 und des Anzeigeinstruments 309 Null ist.
337 übertragen wird. Wenn das Ausgangssignal der lichtelektrischen Mit 347 ist ein Schalter bezeichnet, der geöffnet 45 Röhre 273 über einem vorbestimmten Niveau liegt, wird, wenn der Anschluß, von dem 0 °/o geteilter wird seine Gleichstromkomponente durch den DeSpannung abgenommen werden kann, gewählt wor- tektor 290 ermittelt, so daß die Steuerschaltung 294 den ist, während dieser Schalter geöffnet wird, wenn die Hochspannungsschaltung 274 steuert, derart, daß die anderen Anschlüsse des Spannungsteilers 342 ge- die Niederspannung an die lichtelektrische Röhre wählt werden. Wenn der Schalter 347 geschlossen ist, 50 273 angelegt wird. Die Wechselspannungskompowird die Antriebsschaltung 335 betätigt, so daß sie nente der lichtelektrischen Röhre 273 wird durch den die Lampe 348 einschaltet und das Betriebsartsignal Detektor 292 ermittelt, und die Lampe 297 wird einzur Steuerschaltung 334 überträgt. geschaltet. Der Rückkopplungskreis des Verstärkers Als nächstes wird die Betriebsweise der Dicken- 273 wird zum Zwecke der Herabsetzung des Verstärmessung mit dem dichromatischen Verfahren nach- 55 kungsfaktors kurzgeschlossen, wodurch der nichtlistehend näher erläutert: neare Fehler verhindert wird.

Der Kontakt b des Schalter 330 wird geschlossen, Wenn die Dickenmessung nach dem monochroma- und die Schalter 295 und 349 werden geschlossen. tischen Verfahren mit geschlossenem Kontakt b des Dann wird der Zerhacker durch eine nicht darge- Schalters 330 ausgeführt wird, dann wird die Steuerstellte Schaltung in Umdrehung versetzt, und das 60 schaltung 313, die das Flip-Flop umfaßt, eingestellt, Licht, das von einem Probenstück, auf dem kein und die Elemente 315, 314 und 319 werden ausgedünner Film abgelagert ist, reflektiert oder durch schaltet. Eines der Elemente 316 oder 317 wird eindieses Probenstück durchgelassen wird, wird durch geschaltet, und zwar in Abhängigkeit davon, ob dei die lichtelektrische Röhre 273 aufgefangen. Begrenzungsschalter 324 oder 325 durch die Steuer-Das Ausgangssignal der lichtelektrischen Röhre 65 kurve oder den Nocken 323 geschlossen wird, und 273 wird über den Verstärker 275, das Filter 276, die positive oder negative Spannung wird von dei den Kondensator 277 und den Widerstand 279 an Stromquelle an den Verstärker 318 angelegt, so dafi den Verstärker 278 angeilegt, so daß der Zeiger des der Servomotor im Uhrzeigersinn oder hn Gegenuhr-

zeigersinn gedreht wird. Die Stoppplatte bzw. der Stoppflügel 172 wird in die neutrale Position bewegt, d. h. in die Position, in der keiner der Begrenzungsschalter 324 und 325 durch die Steuerkurve oder den Nocken 323 geschlossen wird. Im Falle der Dickenmessung mit dem monochromatischen Verfahren können beide der optischen Wege mit maximaler

Leistungsfähigkeit bzw. Empfindlichkeit benutzt werden, und die Differenz in der Leistungsfähigkeit bzw. Empfindlichkeit zwischen den beiden optischen Wegen kann bestimmt werden.

Es wird darauf hingewiesen, daß unter der vorstehenden Abkürzung »FET« jeweils der Begriff »Feldeffekttransistor« zu verstehen ist.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

zum Ausschalten der Gleichstromkomponent Patentansprüche: des Ausgangssignals der Einrichtung (141) zur Umwandeln der Intensität des Lichts in elektri

1. Einrichtung zum Messen der Dicke eines auf sehe Signale.

einer Unterlage abgelagerten dünnen Films, wo- 5 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche bei durch eine Projektionseinrichtung zwei Licht- bis 7, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung bündel von unterschiedlicher Wellenlänge X₁ und (264) zum Halten einer Mehrzahl von Unterla I₂ abwechselnd und aufeinanderfolgend auf das gen, bei denen die Dicke eines darauf abgelager Meßgut projiziert und diese in Abhängigkeit von ten dünnen Films gemessen werden soll, und ein< der Dicke des Meßguts und von der Unterlage io Vorrichtung (220, 267), mit der eine der Unterla durchgelassen oder reflektiert werden, sowie eine gen, die sich in der Vorrichtung zum Halten dei Meßvorrichtung, welche die Intensitäten der von Mehrzahl von Unterlagen befindet, in eine vorbeder Unterlage nach deren Durchgang durch das stimmte Position bewegbar ist und mit der fernei Meßgut reflektierten oder durchgelassenen Licht- die in der vorbestimmten Position befindliche bündel miteinander verglicht, nachdem sie 15 Unterlage aus letzterer entfernbar ist. durch einen lichtelektrischen Wandler in elektrische Signale umgesetzt worden sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die zur Messung verwendeten beiden Wellenlängen (A₁ bzw. X₂) der

Lichtbündel von einer vorbestimmten, der ge- ao
wünschten Dicke des Meßguts (136) entsprechenden Wellenlänge (X₀) aus nach beiden Seiten um

etwa dieselbe Wellenlänge innerhalb eines Berei- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Mes-

ches von ;.„/4 verschoben sind und daß eine Meß- sen der Dicke eines auf einer Unterlage abgelagerten vorrichtung (141 bis 143) während der Ablage- 35 dünnen Films, wobei durch eine Projektionseinrichrung des Films auf der Unterlage das Minimum tung zwei Lichtbündel von unterschiedlicher Wellender Differenz der Intensitäten der beiden vom länge ;., und I₂ abwechselnd und aufeinanderfolgend Meßgut reflektierten oder durchgelassenen Licht- auf das Meßgüt projiziert und diese in Abhängigkeit bündel ermittelt. von der Dicke des Meßguts absorbiert und von der

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- 30 Unterlage durchgelassen oder reflektiert werden, sonet durch einen Verschluß (163) zum Unterbre- wie eine Meßvorrichtung, weiche die Intensitäten der chen von einem der beiden Lichtbündel. von der Unterlage nach deren Durchgang durch das

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ge- Meßgut reflektierten oder durchgelassenen Lichtbünkennzeichnet durch eine Vorrichtung (131, 161, del miteinander vergleicht, nachdem sie durch einen 172), zum Steuern der Intensität von einem der 35 lichtelektrischen Wandler in elektrische Signale umbeiden Lichtbündel. gesetzt worden sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, ge- Insbesondere soll mit dieser Einrichtung die Dicke kennzeichnet durch eine Vorrichtung (122, 167) eines durch Vakuumverdampfung abgelagerten dünzum Aufspalten des von einer Lichtquelle (120, neu Films gemessen werden.

165) ausgestrahlten Lichts in zwei Lichtbündel 40 Bei der Messung eines dünnen Films, der auf einer und durch eine Zerhackerplatte (129, 171), die in Basis wie beispielsweise einer Linse, durch Vakuumden Wegen der beiden Lichtbündel angeordnet verdampfung abgelagert worden ist, geht man nach ist und einen als Teil derselben ausgebildeten dem Stande der Technik so vor, daß die optischen transparenten Bereich besitzt, durch den jeweils Eigenschaften des dünnen Films kontinuierlich gestets eines der beiden Lichtbündel im Betrieb der 45 messen werden, und es wird davon ausgegangen, daß Zerhackerplatte hindurchgelassen werden kann, eine gewünschte Dicke erreicht worden ist, wenn die so daß die beiden Lichtbündel abwechselnd in optischen Eigenschaften vorbestimmten Bedingungen Aufeinanderfolge projiziert werden. genügen. Es gibt zwei Verfahren zur Messung der

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- optischen Eigenschaften. Ein Verfahren wird als sokennzeichnet, daß die Vorrichtung (122, 167) 50 genanntes »monochromatisches Verfahren« bezeichzum Aufspalten des Lichts in zwei Lichtbündel net, mit dem unter Verwendung eines einzigen Lichtein halbdurchlässiger Spiegel ist, der ein Licht- bündeis von vorbestimmter Wellenlänge, das auf bündel von einer Lichtquelle (120, 165) in die einen abgelagerten dünnen Film auffällt, die Durchbeiden Lichtbündel aufspaltet. lässigkeit oder das Reflexionsvermögen und dadurch

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 55 die Dicke des Films gemessen wird. Das andere Verbis5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung fahren wird als sogenanntes »dichromatisches Ver-(144, 163) zum Feststellen jedes der beiden fahren« bezeichnet, bei dem zwei Lichtbündel unter-Lichtbündel und eine Einrichtung (141) zum schiedlicher Wellenlänge verwendet werden und mit Umwandeln der Intensität des nach Durchgang dem die Dicke eines dünnen Films mit einem größedurch das Meßgut von der Unterlage reflektierten 60 ren Genauigkeitsgrad gemessen werden kann als mit oder durchgelassenen Lichts in elektrische Si- dem Verfahren, das nur ein einziges Lichtbündel vergnale sowie eine Einrichtung (143) zum Bewirken wendet, wie nachstehend in näheren Einzelheiten ereines synchronen Feststellens des Ausgangssi- läutert wird.

gnals der Einrichtung zum Umwandeln auf der Die Spektralcharakteristikkurve des Lichtbündels,

Basis des Ausgangssignals der Einrichtung zum 65 das unter einem rechten Winkel auf einen dünnen Feststellen der Lichtbündel. transparenten Film (mit einem Brechungsindex η und

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 einer körperlichen bzw. physikalischen Dicke d) aufbis6, gekennzeichnet durch einen Kondensator fällt, wird eine periodische Kurve, deren Extrem-