DE3685631T2

DE3685631T2 - Absorptionsmesser zur bestimmung der dicke, feuchte oder anderer parameter eines films oder einer beschichtung.

Info

Publication number: DE3685631T2
Application number: DE8686308572T
Authority: DE
Inventors: Roger Foers Dr Edgar
Original assignee: Infrared Engineering Ltd
Current assignee: NDC Technologies Ltd
Priority date: 1985-11-19
Filing date: 1986-11-04
Publication date: 1992-12-24
Anticipated expiration: 2006-11-05
Also published as: US4743775A; GB8528448D0; EP0223485B1; EP0223485A2; DE3685631D1; JPH0467889B2; JPS62121335A; EP0223485A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Absorptionsmeßinstrument zur Bestimmung der Dicke, des Feuchtigkeitsgehalts oder anderer Parameter eines Films oder einer Beschichtung, der bzw. die für elektromagnetische Strahlung durchlässig ist.
Das US Patent 4 320 967 beschreibt Beispiele bekannter optischer Absorptionsmeßvorrichtungen, die eine Durchlässigkeitsmessung zur Bestimmung beispielsweise der Dicke oder Zusammensetzung eines Films oder einer Beschichtung verwenden, bei welcher optische Interferenzfehler durch die Verwendung zusätzlicher optischer Elemente unterdrückt werden, um sicherzustellen, daß sowohl reflektiertes als auch durchgelassenes Licht bei der Messung zusammenwirkt.
Die üblicherweise in optischen Absorptionsmeßeinrichtungen zur Film- oder Beschichtungsmessung verwendete Technik umfaßt die Schritte, zwei oder mehr Strahlungsbündel unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung abzuleiten, diese durch das zu messende Material hindurchtreten zu lassen, einen Teil der durchgelassenen Strahlung durch optische Mittel zu sammeln und ihn auf einen auf Strahlung ansprechenden Detektor oder Detektoren auftreffen zu lassen, das Ausgangssignal oder die Signale des Detektors oder der Detektoren zu demodulieren oder anders zu bearbeiten, um einen ersten Satz elektrischer Signale, die jeweils die einzelnen Intensitäten der Strahlungsbündel darstellen, die durch das zu messende Material durchgelassen worden sind, und den oder die zu bestimmenden Parameter durch Bildung eines zweiten Satzes elektrischer Signale in Bezug auf Verhältnisse erster elektrischer Signale zu berechnen. Die spektralen Zusammensetzungen der Bündel sind gewählt, um eine unterschiedliche Änderung in den Intensitäten der Bündel in Folge ihrer Transmission durch das zu messende Material bezüglich des oder der zu bestimmenden Parameter bereitzustellen. Ein Bündel, das eine wesentliche Änderung in dem zu bestimmenden Parameter bzw. den zu bestimmenden Parametern zeigt, kann als Absorptionsbündel beschrieben werden, während ein Bündel, das eine geringere Änderung zeigt, als Referenzbündel beschrieben werden kann.
Wenn eine Vorrichtung dieses Typs verwendet wird, um einen Parameter eines dünnen Films oder einer dünnen Beschichtung (z.B. die Dicke, Feuchtigkeitsgehalt oder Zusammensetzung des Films oder der Beschichtung) zu messen, kann die Genauigkeit der Messung durch optische Interferenzeffekte heruntergesetzt werden, die Änderungen der durchgelassenen Intensitäten des Bündels verursachen, wobei diese Änderungen nicht direkt mit der Variation des zu messenden Parameters in Zusammenhang stehen.
Die Stärke dieser optischen Interferenzeffekte ist eine Funktion der spektralen Zusammensetzung der einzelnen Strahlungsbündel. Es ist bekannt, daß eine Verbreiterung der spektralen Bandbreite eines Strahlungsbündels seinen Hang verringert, optische Interferenzeffekte zu erzeugen. Unglücklicherweise hat bei der Messung an gewissen dünnen Filmen der Grad der Verbreiterung der spektralen Bandbreite, der nötig ist, um die optischen Interferenzeffekte auf ein akzeptabel niedriges Niveau zu reduzieren, den Nebeneffekt, die unterschiedliche Änderung der durchgelassenen Intensitäten der einzelnen Bündel auf ein Niveau zu reduzieren, auf dem photometrische Fehler die Genauigkeit der Messung herabsetzen.
Nun ist es im Stand der Technik bekannt, daß optische Interferenzfehler in von einem Film oder einer Beschichtung reflektierten Bündeln entgegengesetzte Polarität aufweisen zu jenen spektral ähnlicher Bündel, die von dem gleichen Film oder der gleichen Beschichtung durchgelassen wurden, so daß eine Kombination reflektierter und durchgelassener Bündel die Größe optischer Interferenzfehler außerordentlich reduzieren kann. Das UK Patent 1 382 081 offenbart die Technik, entweder durchgelassene und reflektierte Bündel oder die Ausgangsgrößen darauf ansprechender Detektoren zu kombinieren, um so Fehler in einem gemessenen Intensitätssignal aufgrund von optischen Interferenzen aufzuheben. Das US Patent 4 320 967 offenbart eine Technik der optischen Kombinierung durchgelassener und reflektierter Bündel an einem Streuelement und der Zuführung ihrer Summe zu einem darauf ansprechenden Detektor. Während die in der US 4 320 967 offenbarten optischen Anordnungen relativ einfach zu implementieren sind, leidet die Technik an einer hauptsächlichen Beschränkung. Weil das reflektierte Bündel auf den Film oder die Beschichtung zurückgerichtet wird, wird es nicht als Ganzes durchgelassen werden, sondern ein Sekundärteil wird ein zweites Mal reflektiert werden. Sogar wenn dieser zum zweiten Mal reflektierte Anteil ein weiteres Mal zurückgerichtet werden kann, wird ein tertiärer Teil davon zum dritten Mal reflektiert werden usw. In der Praxis ist es nicht möglich, ein herkömmliches optisches System zu entwerfen, das die mehrfach reflektierten Bündel nach mehr als drei Reflexionen wieder auf den Film oder die Beschichtung lenkt, so daß die Korrektur der optischen Interferenzeffekte niemals vollständig sein kann.
Die vorliegende Erfindung überwindet diese Beschränkung bei Vorrichtungen, die im allgemeinen der in der US 4 320 967 (EP-A-0 017 461) offenbarten Art entsprechen, durch Bereitstellen eines ersten Strahlungsdetektors, der den durchgelassenen Teil einer Mehrzahl von Strahlungsbündeln empfängt und in Antwort hierauf ein Signal "a" erzeugt; eines zweiten Strahlungsdetektors, der den reflektierten Teil dieser Bündel empfängt, der durch die Probe durchgelassen worden ist, und in Antwort hierauf ein Signal "b" erzeugt; und von Mitteln zur Bearbeitung der Signale "a" und "b", um ein resultierendes Signal a/(1-b/a) bereitzustellen. Die resultierenden Signale werden bearbeitet, um die Signale in dem ersten Satz bereitzustellen, die die einzelnen Intensitäten der Bündel unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung darstellen, wie sie von den Detektormitteln empfangen wurden. Eine derartige Bearbeitung kann die Verwendung von Demodulationsmitteln beinhalten, wie sie in der Technik bekannt sind. Während diese Vorrichtung die Verwendung von wenigstens zwei auf Strahlung ansprechenden Detektoren verlangt, hat sie den Vorteil, daß die auf Strahlung ansprechenden Detektoren nahe beieinander auf der gleichen Seite des zu messenden Films oder der zu messenden Beschichtung angebracht werden können.
Um die Möglichkeit von Fehlern aufgrund optischer Dejustierung zu reduzieren, welche insbesondere bei Messung an sich bewegenden Proben wichtig ist (z.B. einem in einem kontinuierlichen Prozeß hergestellten Film), ist das Reflektormittel vorzugsweise ein konkaver Spiegel. Der konkave Spiegel kann entweder sphärisch oder ellipsoid sein, und er kann eine Öffnung aufweisen, um Strahlung von einer Quelle auf die Probe in der Prüfzone durchzulassen. Ein derartiger Spiegel wird verwendet, um das von dem Film reflektierte Licht auf Zerstreuungsmittel zurück abzubilden, die zwischen den Detektormitteln und der Probe in der Prüfzone angeordnet sind, wobei die Diffusionsmittel und die Probe in konjugierten Ebenen angeordnet sind. Der konkave Spiegel und/oder die optischen Richtmittel sind in Bezug auf die Ebene der Probe in der Prüfzone (z.B. eines sich bewegenden Films) gekippt, so daß der reflektierte Teil der Strahlungsbündel auf eine Seite des durchgelassenen Teils verschoben wird, wodurch die reflektierten und durchgelassenen Teile, die beide durch die Probe durchgelassen wurden, durch zugeordnete unabhängige Strahlungsdetektoren empfangen werden können. Diese Detektoren sind vorzugsweise identisch und auf einer gemeinsamen Wärmesenke angebracht, um ähnliche Nachführempfindlichkeiten (tracking sensitivities) sicherzustellen.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, sind bereitgestellt erste und zweite auf Strahlung ansprechende Detektormittel, die nahe beieinander angebracht sind; optische Filtermittel zum Ableiten einer Mehrzahl von Strahlungsbündeln unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung aus der Quelle; erste optische Richtmittel zum Richten der Mehrzahl von Bündeln aus der Quelle auf die Prüfzone; zweite optische Richtmittel zum Richten eines Teils von jedem der Mehrzahl von Bündeln, der von der Probe durchgelassen wird, wenn diese vorhanden ist, von der Prüfzone auf die ersten auf Strahlung ansprechenden Mittel; dritte optische Richtmittel (welche das Reflektormittel umfassen oder aus ihm bestehen) zum Richten eines Teils von jedem der Mehrzahl von Bündeln, der von der Probe reflektiert wird, wenn diese vorhanden ist, von der Prüfzone zurück auf die Prüfzone; und vierte optische Richtmittel zum Richten eines Teils von jedem der Mehrzahl von Bündeln, der durch das dritte optische Richtmittel zurückgerichtet wird und der von der Probe, wenn diese vorhanden ist, durchgelassen wird, von der Prüfzone auf die zweiten auf Strahlung ansprechenden Detektormittel.
Alternativ dazu werden, während die gleichen optischen Richtmittel verwendet werden, anstelle der optischen Filtermittel emittierende Dioden- oder Lasermittel zur Ableitung einer Mehrzahl von Strahlungsbündeln unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung bereitgestellt.
Das zweite Signal oder die Signale können Anzeigemitteln zugeführt werden, um ein Auslesen des zu messenden Parameters oder der zu messenden Parameter bereitzustellen, oder es oder sie können Kontrollmitteln zugeführt werden, die zum Beispiel wirksam sind, um den oder die Parameter auf einem gegebenen Wert zu halten.
Während oben der Bezug auf vier optische Richtmittel hergestellt wird, wird es für diejenigen, die in die Technik eingearbeitet sind, leicht einsehbar sein, daß es sehr einfach möglich sein wird, optische Richtmittel auszuwählen, so daß die Funktion der ersten und zweiten optischen Richtmittel durch ein einziges optisches Element oder einen Satz von Elementen bewirkt werden kann, und ähnlich dazu die Funktionen der dritten und vierten optischen Richtmittel durch ein einziges optisches Element oder einen Satz von Elementen bewirkt werden kann.
Vorzugsweise kann ein konkaver Spiegel verwendet werden, um die Funktionen der dritten und vierten optischen Richtmittel auszuführen.
Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Bilder beschrieben, in welchen:
Figur 1 einen möglichen Weg zeigt, auf dem optische Interferenzfehler unterdrückt werden können, wenn ein Lichtbündel durch einen Film oder eine Beschichtung durchgelassen wird.
Figur 2 ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Messung der Dicke, Feuchtigkeitsgehalt oder anderer Parameter eines Films oder einer Beschichtung darstellt, in der eine Breitband-Strahlungsquelle und optische Filter verwendet werden, um die Mehrzahl von Strahlungsbündeln unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung abzuleiten.
Figur 3 ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Messung der Dicke, Feuchtigkeitsgehalt oder anderer Parameter eines Films oder einer Beschichtung darstellt, in der Strahlung emittierende Dioden verwendet werden, um die Mehrzahl von Strahlungsbündeln unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung abzuleiten.
Figur 4 ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Messung der Dicke, Feuchtigkeitsgehalt oder anderer Parameter eines Films oder einer Beschichtung darstellt, in der die auf die ersten und zweiten Detektoren gerichteten Lichtbündel annähernd parallel sind und durch verschiedene Abschnitte der Probe hindurchtreten.
Figur 5 ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Messung der Dicke, Feuchtigkeitsgehalt oder anderer Parameter eines Films oder einer Beschichtung darstellt, in der die auf die ersten und zweiten Detektoren gerichteten Lichtbündel durch denselben Abschnitt der Probe hindurchtreten.
Nachfolgend wird der Begriff "Licht" anstelle von "elektromagnetischer Strahlung" verwendet, was so verstanden werden soll, daß die Verwendung von "Licht" keine Beschränkung auf den Teil des elektromagnetischen Spektrums beinhaltet, für den das Auge sensibel ist.
In Figur 1 fällt ein Lichtbündel 25 auf eine Probe eines Films oder einer Beschichtung 21. Ein Teil 26 des Bündels 25 wird von Probe 21 durchgelassen und durch optisches System 23 auf den auf Strahlung ansprechenden Detektor 24 gerichtet. Ein Teil 27 des Bündels 25 wird von Probe 21 auf eine reflektierende Oberfläche 22 reflektiert, die ihn auf Probe 21 zurückwirft.
Wiederum wird ein Teil 28 des Teils 27 von der Probe 21 durchgelassen und durch optisches System 23 auf den auf Strahlung ansprechenden Detektor 24 gerichtet und ein Teil 29 des Teils 27 wird von Probe 21 auf die reflektierende Oberfläche 22 reflektiert, die ihn auf Probe 21 zurückwirft. Diese Abfolge wird sich wiederholen, bis es dem optischen System physikalisch nicht länger möglich ist, das vielfach reflektierte Licht zu sammeln und auf den Detektor 24 zu richten.
Es ist leicht zu erkennen, daß das Lichtbündel 25 in einem schrägen Winkel zur Probenoberfläche stehen muß und daß es mit einem derartigen System schwierig sein wird, den Teil des Lichts zu sammeln, der mehr als ein paarmal von der Probe reflektiert wurde.
Wenn man den Bruchteil des von der Probe durchgelassenen Lichts als "t" darstellt und den reflektierten Bruchteil als "r", kann man durch Sammeln der Reihe von auf den Detektor 24 fallenden Bündel eine wirksame Unterdrückung optischer Interferenzen erlangen. Diese Reihe lautet
t + tr + tr² + tr³ + tr&sup4;... etc.
Das kann geschrieben werden als
t(1 + r + r² + r³ + r&sup4; ...),
was wiederum ausgedrückt werden kann als
t/(1-r).
In der Praxis würde eine direkte Messung von t und r auf Strahlung ansprechende Detektoren auf beiden Seiten der Probe erfordern. Dies ist möglich, aber nicht sehr praktisch.
Wenn zwei Detektoren nahe beieinander auf einer Seite der Probe angeordnet sind, kann der eine die Transmission "t" und der andere das Produkt "rt" messen, das aus Licht entsteht, das eine einzige Reflexion an der Probe gefolgt von einer Transmission durchlaufen hat. Wenn die Detektorsignale Sp bzw. Ss lauten, dann gilt:
T = C Sp/(1-Ss/Sp),
worin C eine Konstante ist.
Wenn "a" das Signal des ersten Detektors darstellt und "b" das des zweiten, dann ist ein Signal, in welchem optische Interferenzeffekte unterdrückt worden sind, gegeben durch
a/(1-b/a)
Diese Rechnung wird in einfacher Weise entweder von analogen oder digitalen elektronischen Mitteln ausgeführt.
Mit Bezug auf Figur 2 wird Licht aus einer Quelle 1 durch ein erstes optisches System 2 mittels eines rotierenden Rades 5, das optische Filter 6 und 7 trägt, in Prüfzone 3 gerichtet (in der eine Film- oder Beschichtungsprobe 4 vorhanden sein kann). Das von optischen Filtern 6 und 7 ausgewählte und von Probe 4 durchgelassene Licht wird durch das zweite optische System 8 auf den ersten auf Strahlung ansprechenden Detektor 9 gerichtet. Das von den optischen Filtern 6 und 7 ausgewählte und von Probe 4 reflektierte Licht wird durch ein drittes optisches System 10 zurück in die Prüfzone 3 gerichtet. Der Teil des zurückgerichteten Lichts, der von Probe 4 durchgelassen wird, wird durch ein viertes optisches System 11 auf den zweiten auf Strahlung ansprechenden Detektor 12 gerichtet.
Das Signal "a" des ersten Detektors 9 und das Signal "b" des zweiten Detektors 12 werden analogen oder digitalen elektronischen Mitteln 16 zugeführt, die den Wert a/(1-b/a) berechnet und ein resultierendes Signal erzeugen, das diesen Wert darstellt oder ihm proportional ist. Das resultierende Signal wird einem (bekannten) Mittel 17 zugeführt, um einen ersten Satz von Signalen bereitzustellen, der die zugeordneten einzelnen Intensitäten der Bündel unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung darstellt, und zweiten Signalen, die das Verhältnis von wenigstens zwei Signalen aus dem ersten Satz von Signalen darstellen. Diese Verhältnisse stellen Informationen bezüglich Dicke, Feuchtigkeitsgehalt, Zusammensetzung und anderer Eigenschaften des gemessenen Films oder der gemessenen Beschichtung bereit.
Die Kriterien zur Auswahl der optischen Filter 6 und 7 und die Verwendung von mehr als der in Figur 2 gezeigten zwei Filter sind im Stand der Technik bekannt und werden hier nicht weiter diskutiert.
In Figur 2 ist das erste optische System 2 gewöhnlich eine Linse, aber es kann statt dessen eine einfache Öffnung verwendet werden, um die Richtung der Bündel festzulegen. Das dritte optische System 10 ist gewöhnlich ein konkaver Spiegel. Das zweite optische System 8 und das vierte optische System können gewöhnlich Linsen und/oder Zerstreuungselemente sein. Die Verwendung von Zerstreuungselementen vor den Detektoren erhöht die Toleranz der Vorrichtung gegenüber Dejustierung ihrer Elemente und Bewegung der Probe 4 innerhalb der Prüfzone 3. Die optischen Systeme in Figur 2 sind so angeordnet, daß es dem Licht, das durch das dritte optische System 10 auf die Probe 4 zurückgerichtet und dann ein zweites Mal von der Probe 4 reflektiert wird, nicht erlaubt wird, auf einen der auf Strahlung ansprechenden Detektoren 9 und 12 zu fallen.
Mit Bezug auf Figur 3 werden Strahlung emittierende Dioden 13 und 14 verwendet, um Bündel unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung zu erzeugen, die durch ein erstes optisches Mittel 2 in die Prüfzone 3 gerichtet werden, in der eine Film- oder Beschichtungsprobe 4 vorhanden sein kann. Der Teil der Bündel, der von der Probe 4 durchgelassen wird, wird durch ein zweites optisches System 8 auf den ersten auf Strahlung ansprechenden Detektor 9 gerichtet. Der Teil der Bündel, der von Probe 4 reflektiert wird, wird durch das dritte optische System 10 in die Prüfzone 3 zurückgerichtet. Der Teil der zurückgerichteten Bündel, der von Probe 4 durchgelassen wird, wird durch das vierte optische System 11 auf den zweiten auf Strahlung ansprechenden Detektor 12 gerichtet.
Strahlung emittierende Dioden 13 und 14 können durch bekannte Technik mit hoher Geschwindigkeit an- und ausgeschaltet werden, und die Bündel unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung können ohne weiteres in rascher Folge durch zeitlich getaktetes Schalten der emittierenden Dioden 13 und 14 erzeugt werden. Abgesehen von den Mitteln zur Erzeugung der Bündel unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung, sind die oben mit Bezug auf die Figuren 2 und 3 beschriebenen Systeme sehr ähnlich. Die Möglichkeiten der Erfindung sind nicht auf die oben beschriebenen Mittel zur Erzeugung von Bündeln unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung, sondern schließt in der Technik bekannte alternative Mittel ein.
Beispiele für derartige alternative Mittel schließen die Verwendung von Prismen oder Beugungsgittern ein, um die Wellenlängen-Charakteristika der Bündel von einer Breitbandquelle wie etwa einer Glühlampe auszuwählen. Weitere Beispiele schließen die Verwendung von Lasern und die Verwendung eines einzelnen Lasers ein, dessen Ausgangsstrahlung über einen Wellenlängenbereich verstellbar ist.
Mit Bezug auf die Figuren 2 und 3 müssen die auf Strahlung ansprechenden Detektoren 9 und 12 in der Empfindlichkeit nicht angepaßt werden, ihre relativen Empfindlichkeiten sollten sich aber nicht ändern. Dies kann durch Anbringung der Detektoren auf einer gemeinsamen Wärmesenke erreicht werden, die Temperatur-geregelt sein kann. Jede Differenz in der relativen Empfindlichkeit zwischen Detektoren 9 und 12 kann durch Anpassen des Verstärkungsgrads, dem die Signale aus den Detektoren unterworfen sind, ausgeglichen werden. Die elektronischen Mittel, in denen die Signale aus den Detektoren verstärkt und kombiniert werden, um Signale entsprechend der Formel
a/(1-b/a)
zu ergeben, in der "a" das Signal des ersten Detektors und "b" das Signal des zweiten Detektors darstellt, und die nachfolgende Bearbeitung dieser kombinierten Signale (geschieht), verwenden aus dem Stand der Technik gut bekannte Techniken und werden hier nicht weiter diskutiert.
Mit Bezug auf Figur 4 werden Lichtbündel unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung, die aus einer Quelle oder einer Gesamtheit von Quellen 15 stammen, durch ein erstes optisches System 2 in die Prüfzone 3 gerichtet, in der eine Film- oder Beschichtungsprobe 4 sein kann. Der Anteil jedes Lichtbündels, der von Probe 4 reflektiert wird, wird durch einen konkaven Spiegel 10 in Prüfzone 3 hinein zurückgerichtet. Der Teil der zurückgerichteten Bündel, der von der Probe 4 durchgelassen wird, fällt auf einen zweiten auf Strahlung ansprechenden Detektor 12.
Der konkave Spiegel 10 ist entworfen, um die Ebene, die normalerweise von der Probe 4 eingenommen wird, auf den zweiten auf Strahlung ansprechenden Detektor 12 abzubilden. Das durch das optische System 2 auf den ersten Detektor 9 gerichtete Licht ist annähernd parallel zu dem durch den konkaven Spiegel 10 auf den zweiten Detektor 12 gerichtete Licht.
In dem in Figur 4 dargestellten System besteht keine Notwendigkeit für optische Richtmittel zwischen der Prüfzone und den auf Strahlung ansprechenden Detektoren, obwohl die Toleranz des Systems gegen Dejustierung gesteigert wird, wenn Detektoren 9 und 12 hinter Zerstreuungsmittel gesetzt werden, die das Licht passieren muß, um die Detektoren zu erreichen.
Mit Bezug auf Figur 5 werden Lichtbündel unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung, die aus einer Quelle oder einer Gesamtheit von Quellen 15 stammen, durch ein erstes optisches System 2 in die Prüfzone 3 gerichtet, in der eine Film- oder Beschichtungsprobe 4 sein kann. Der Anteil jedes Lichtbündels, der von Probe 4 reflektiert wird, wird durch einen konkaven Spiegel 10 in Prüfzone 3 hinein zurückgerichtet. Der Teil der zurückgerichteten Bündel, der von der Probe 4 durchgelassen wird, fällt auf einen zweiten auf Strahlung ansprechenden Detektor 12.
Der konkave Spiegel 10 ist entworfen, um die Ebene, die normalerweise von der Probe 4 eingenommen wird, auf den zweiten auf Strahlung ansprechenden Detektor 12 abzubilden. Das durch das optische System 2 auf den ersten Detektor 9 gerichtete Licht und das auf den zweite Detektor 12 gerichtete Licht durchdringen annähernd den gleichen Abschnitt der Probe.
Um wirksame Unterdrückung optischer Interferenzeffekte zu erlangen, muß die Ebene der Probe 4 so ausgerichtet sein, daß ihre Normale den Winkel zwischen den zu den Detektoren 9 und 12 verlaufenden Bündeln halbiert.
In dem in Figur 5 dargestellten System besteht keine Notwendigkeit für optische Richtmittel zwischen der Prüfzone und den auf Strahlung ansprechenden Detektoren, obwohl die Toleranz des Systems gegen Dejustierung gesteigert wird, wenn Detektoren 9 und 12 hinter Zerstreuungsmittel gesetzt werden, die das Licht passieren muß, um die Detektoren zu erreichen.
In den oben mit Bezug auf die Figuren 2 bis 5 beschriebenen Ausführungsformen wurde die Vorrichtung beschrieben unter Verwendung von Anordnungen, in denen die Bündel unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung zeitlich aufeinander folgend erhalten wurden, entweder durch Verwendung von Filtern in rotierenden Rädern oder durch elektronisches Schalten von Quellen. Für in die Technik eingearbeitete Personen wird es klar sein, daß die Erfindung nicht auf eine optische Meßvorrichtung beschränkt ist, in der ein auf Strahlung ansprechender Detektor Bündel unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung zeitsequentiell empfängt, sondern kann auch bei derartigen Vorrichtungen angewendet werden, in denen ein auf Strahlung ansprechender Detektor gleichzeitig Bündel unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung empfängt, die mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen moduliert sind. Ebenfalls kann die Verwendung der Erfindung in optischen Meßvorrichtungen, in denen ein unterschiedlich auf Strahlung ansprechender Detektor für jedes der Bündel unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung verwendet wird, als unkompliziert angesehen werden.
Wenn auch Beispiele der Erfindung beschrieben wurden, können weitere Änderungen und Abwandlungen gemacht werden, ohne die Möglichkeiten der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen festgelegt sind, zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zur Bestimmung oder Kontrolle eines Parameters oder von Parametern, die die Dicke, Feuchtigkeitsgehalt, Zusammensetzung oder andere Eigenschaften einer Probe eines strahlungsdurchlässigen Films oder einer strahlungsdurchlässigen Beschichtung darstellen, die Vorrichtung umfassend:

(a) Mittel zur Festlegung einer Prüfzone (3), in der die Probe (4) des Films oder der Beschichtung aufgenommen werden kann;

(b) ein Mittel (1,5,6,7) zum Ableiten einer Mehrzahl von Strahlungsbündeln unterschiedlicher spektraler Zusammensetzungen;

(c) optische Richtmittel (2) zum Richten einer Mehrzahl der Bündel auf die Probe (4), wobei ein durchgelassener Teil der Bündel von der Probe (4) durchgelassen wird und ein reflektierter Teil der Bündel von der Probe (4) reflektiert wird;

(d) Reflexionsmittel (10) zum Reflektieren des reflektierten Teils der Bündel durch die Probe (4);

(e) ein auf Strahlung ansprechendes Detektormittel (9,12) zur Aufnahme des durchgelassenen Teils und des reflektierten Teils, der durch die Probe (4) durchgelassen wurde, und zum Bereitstellen entsprechender Signale, die die durchgelassenen und reflektierten Teile darstellen;

(f) ein Mittel (16) zum Bearbeiten der Signale, um einen ersten Satz elektrischer Signale bereitzustellen, wobei die Signale in dem ersten Satz die einzelnen Intensitäten der Bündel unterschiedlicher spektraler Zusammensetzungen darstellen, wie sie von dem Detektormittel (9,12) empfangen wurden; und

(g) Mittel (17) zum Bereitstellen wenigstens eines zweiten Signals, das das Verhältnis von wenigstens zwei der Signale des ersten Satzes darstellt,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Detektormittel einen ersten Strahlungsdetektor (9), der den durchgelassenen Teil der Bündel empfängt und in Antwort hierauf ein Signal "a" erzeugt, und einen zweiten Strahlungsdetektor (12) umfaßt, der den nur einmal von der Probe (4) reflektierten, reflektierten Teil der Bündel empfängt und in Antwort hierauf ein Signal "b" erzeugt; und wobei das Bearbeitungsmittel (16) ein resultierendes Signal a/(1-b/a) oder ein dazu proportionales Signal bereitstellt, wobei die resultierenden Signale bearbeitet werden, um die Signale in dem ersten Satzes vorzusehen, die die einzelnen Intensitäten der Bündel unterschiedlicher spektraler Zusammensetzungen darstellen, wie sie vom Detektormittel (9,12) empfangen wurden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Reflexionsmittel einen konkaven Spiegel (10) umfaßt, wobei der konkave Spiegel (10) und/oder die optischen Richtmittel (15) in Bezug auf eine Ebene, in der die Probe (4) aufgenommen ist, so ausgerichtet sind, daß der reflektierte Teil der Bündel auf eine Seite des durchgelassenen Teils verschoben wird, wodurch die reflektierten und durchgelassenen Teile, die beide durch die Probe (4) durchgelassen wurden, von den ersten und zweiten Detektoren (9,12) empfangen werden können.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 und weiter umfassend zwischen den Detektoren (9,12) und der Zone (3) zur Aufnahme der Probe angeordnete Zerstreuungsmittel, wobei die Zerstreuungsmittel und die Ebene zur Aufnahme der Probe bezüglich des konkaven Spiegels (10) in konjugierten Ebenen angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Mittel zum Ableiten der Mehrzahl von Strahlungsbündeln unterschiedlicher spektraler Zusammensetzungen eine Quelle (1) elektromagnetischer Strahlung und optische Filtermittel (5,6,7) zum Ableiten von Strahlungsbündeln unterschiedlicher spektraler Zusammensetzungen von der Quelle (1) umfaßt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, bei der das Mittel zum Ableiten der Mehrzahl von Strahlungsbündeln unterschiedlicher spektraler Zusammensetzungen emittierende Dioden- oder Lasermittel umfaßt.