AT398638B - Arrangement for measuring optical parameters of a layer - Google Patents

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AT398638B AT146889A AT146889A AT398638B AT 398638 B AT398638 B AT 398638B AT 146889 A AT146889 A AT 146889A AT 146889 A AT146889 A AT 146889A AT 398638 B AT398638 B AT 398638B
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Abstract

The invention relates to an arrangement for measuring optical parameters of a layer formed on a substrate, the layer being irradiated with (visible) radiation and the reflected radiation in each case being received by a detector and being evaluated, in particular in relation to interference phenomena or intensity, in an evaluation unit, light from at least one light source for illuminating the layer being led up by a light line and, in order to receive the reflected radiation, at least one light line leading to the detector being provided, the light lines preferably ending just before or close before the layer to be examined. The invention provides for the light lines 8, 8' to be held by a holding device 7, 24, which bears heads 18, 18' into which in each case one end of a light line 8, 8' is inserted, and for the heads 18, 18' on the holding device 7, 24 to be capable of pivoting in a plane perpendicular to the substrate 6 or to the layer 17 or for the light lines 8, 8' to be held or fixed in an invariant position in relation to the substrate 6.

Description

AT 398 638 BAT 398 638 B

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung optischer Parameter, z.B. der Phasendicke, von einer auf einem Träger ausgebildeten bzw. sich ausbildenden, insbesondere aufgedampften, aufgesputter-ten, ionenplattierten od.dgl. Schicht bzw. von Schichten, wobei die vorzugsweise (licht)-strahlungsdurchlässige(n) Schicht(en) mit vorzugsweise monochromatischer (Licht) Strahlung beleuchtet bzw. angestrahlt wird (werden) und die reflektierte Strahlung jeweils mit einem Detektor empfangen und insbesondere bezüglich Interferenzerscheinungen bzw. Intensität in einer Auswerteeinheit ausgewertet wird, wobei zur Beleuchtung der Schicht(en) Licht von zumindest einer Lichtquelle, vorzugsweise einer Hochlei-stungsluminiszenzdiode, einer Laserdiode od.dgl., mit einer Lichtleitung, vorzugsweise einem Lichtwelienlei-ter, herangeieitet ist und zum Empfang der reflektierten Strahlung zumindest eine zum Detektor führende Lichtleitung, vorzugsweise ein Lichtwellenleiter, vorgesehen ist, wobei die Lichtleitungen vorzugsweise knapp bzw. nahe vor der zu untersuchenden Schicht(en) enden.The invention relates to an arrangement for measuring optical parameters, e.g. the phase thickness of a carrier formed or developing, in particular vapor-deposited, sputtered-on, ion-plated or the like. Layer or of layers, the (light) radiation - permeable layer (s) being (or being) illuminated with preferably monochromatic (light) radiation and the reflected radiation being received with a detector and in particular with respect to interference phenomena or Intensity is evaluated in an evaluation unit, for illuminating the layer (s) light from at least one light source, preferably a high-power luminescent diode, a laser diode or the like, with a light guide, preferably a light guide, being brought in and received the reflected radiation is provided with at least one light line leading to the detector, preferably an optical waveguide, the light lines preferably ending just before or near the layer (s) to be examined.

Optische Geräte zur Messung von Schichtdicken in Vakuumaufdampfprozessen sind z.B. aus der DEOS 1 548 262 bekannt. Dabei wird der aus einer Meßlichtquelle austretende Meßlichtstrahl von einem der Empfänger des Empfängersystems aufgenommen und das Meßlicht vom Grundlicht durch Kompensation getrennt; die Meßlichtquelle und das Empfängersystem sind unmittelbar im Vakuumraum angeordnet und die Messung erfolgt bei stehendem oder rotierendem Objektträger. Dieses Gerät kommt vom Aufbau her der eingangs genannten Anordnung nicht nahe.Optical devices for measuring layer thicknesses in vacuum evaporation processes are e.g. known from DEOS 1 548 262. The measuring light beam emerging from a measuring light source is received by one of the receivers of the receiver system and the measuring light is separated from the basic light by compensation; the measuring light source and the receiver system are arranged directly in the vacuum space and the measurement is carried out with the slide stationary or rotating. The construction of this device does not come close to the arrangement mentioned at the beginning.

Ein z.B. aus der DD-PS 48 066 bekannter Monitor für optische Parameter von Schichten ist in Fig.1 beispielsweise näher dargestellt. Als Lichtquelle 3 dient eine Halogenlampe, deren Licht über einen Chopper 4 und ein Filter 5 durch eiri Fenster 1' in das Innere eines Rezipienten 1 eingestrahlt wird und dort auf einen Probenträger bzw. ein Probeplättchen 6 trifft, auf dem die zu untersuchende Schicht ausgebiidet wird. Die Schichtausbildung erfolgt durch Verdampfen von Material mit einem Aufdampfschiffchen 2. Der von der Schicht bzw. vom Träger 6 reflektierte Lichtstrahl tritt durch ein Fenster 1' im Rezipienten 1 aus und gelangt über ein Filter 47 in einen Detektor 38, in dem die reflektierte Strahlung untersucht bzw. ausgewertet wird. Die die Schicht bzw. den Träger 6 durchsetzende Strahlung tritt durch ein weiteres Fenster 1' aus dem Rezipienten 1 aus und gelangt über ein weiteres Filter 47 in einen Detektor 9 zur Untersuchung bzw. Auswertung. Die Filter 47 dienen zur Auswahl der gewünschten Wellenlänge. Der Chopper dient zur Ausschaltung von Störsignalen, wie z.B. Fremdlicht, das durch die Fenster 1' in den Rezipienten 1 fällt bzw. zur Ausschaltung des Glühens des Aufdampfschiffchens 2. Die Detektoren sind z.B. Photomultiplier oder Photodioden.A e.g. A monitor for optical parameters of layers known from DD-PS 48 066 is shown in more detail in FIG. 1, for example. A halogen lamp serves as the light source 3, the light of which is irradiated via a chopper 4 and a filter 5 through a window 1 'into the interior of a recipient 1 and meets a sample carrier or sample plate 6 there, on which the layer to be examined is formed . The layer is formed by evaporating material with an evaporation boat 2. The light beam reflected from the layer or from the support 6 exits through a window 1 'in the recipient 1 and passes through a filter 47 into a detector 38, in which the reflected radiation is examined or evaluated. The radiation passing through the layer or the carrier 6 emerges from the recipient 1 through a further window 1 'and passes via a further filter 47 into a detector 9 for examination or evaluation. The filters 47 are used to select the desired wavelength. The chopper is used to switch off interference signals, e.g. Extraneous light that falls through the windows 1 'into the recipient 1 or to switch off the glow of the evaporation boat 2. The detectors are e.g. Photomultiplier or photodiodes.

Schwierigkeiten bei derartigen Anlagen bereitet die Erstellung der optischen Geometrie bzw. die Einspeisung des Lichtes in den Rezepienten bzw. der Empfang des reflektierten bzw. durchgehenden Lichtes. Ferner bereitet das Umjustieren des Probenträgers 6 beträchtliche Schwierigkeiten, da damit der gesamte Strahlengang neu justiert werden muß. Aufgrund der Anordnung der Fenster 1' ist überdies nur eine einzige Position des Proben- bzw. Schichtträgers 6 in der Beschichtungsanlage möglich. Das Aufwachsen des aufzudampfenden Materials kann somit nicht im gesamten Rezipienten 1 untersucht werden. Abgesehen davon ist ein ungehinderter Strahlengang im Rezipienten durch eine Vielzahl anderer notwendiger Einbauten, z.B. von Temperatur- und Druckmeßeinrichtungen, Abschattungsblechen für die aufzudampfenden Materialien usw., oft nur mit Schwierigkeiten zu erreichen.Difficulties with such systems are the creation of the optical geometry or the feeding of the light into the receivers or the reception of the reflected or continuous light. Furthermore, the readjustment of the sample carrier 6 presents considerable difficulties since the entire beam path has to be readjusted. Due to the arrangement of the windows 1 ', only a single position of the sample or layer support 6 in the coating system is possible. The growth of the material to be vapor-deposited cannot therefore be examined in the entire recipient 1. Apart from this, an unobstructed beam path in the recipient is due to a large number of other necessary installations, e.g. of temperature and pressure measuring devices, shading plates for the materials to be evaporated, etc., often difficult to achieve.

Schließlich ist aus der DE-OS 1 623 319 eine Vorrichtung zur Bestimmung der Dicke von lichtdurchlässigen Schichten mit einer Interferenz-Methode bekannt, bei der die Lichtstrahlen einen vorgegebenen Weg einnehmen, wobei für das bei der Messung verwendete Licht der Weg wenigstens teilweise durch einen Leiter mit lichtleitenden Eigenschaften vorgegeben ist. Dabei kann dieser Leiter optisch voneinander getrennte Lichtwege für das von der Lichtquelle ausgesandte und das von der Meßprobe reflektierte Licht bestimmen. Über eine zweckmäßige Halterung der Proben werden jedoch im Stand der Technik keine Angaben gemacht.Finally, from DE-OS 1 623 319 a device for determining the thickness of translucent layers with an interference method is known, in which the light beams take a predetermined path, the path used for the measurement at least partially through a conductor is specified with light-guiding properties. This conductor can determine optically separate light paths for the light emitted by the light source and the light reflected by the test sample. However, no information is given in the prior art about an appropriate holding of the samples.

Ziel der Erfindung ist es, eine einfach und exakt zu bedienende Anordnung der eingangs genannten Art zu erstellen, mit der rasch eine Vielzahl von Parametern möglichst ohne Umrüstarbeiten gemessen werden können. Dieses Ziel wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Lichtleitungen von einer vorzugsweise auch den Träger der Schicht(en) abstützenden Halteeinrichtung gehalten sind, die Köpfe trägt, in die jweils ein Ende einer Lichtleitung eingesetzt ist und daß die Köpfe auf der Halteeinrichtung in einer Ebene senkrecht zum Träger bzw. zur Schicht verschwenk-bar sind oder daß die Lichtleitungen bezüglich des Trägers ortsinvariant gehalten bzw. befestigt, z.B. am Träger und/oder der Halteeinrichtung festgeklebt sind. Durch Verwendung der biegsamen Lichtwellenieiter kann eine Überprüfung und Messung der Beschichtungsrate an beliebigen Stellen des Rezipienten erfolgen, wobei ein ungehinderter Strahlengang ohne nennenswerten Intensitätsverlust gewährleistet ist. Insbesondere kann derart vorgegangen werden, daß die Halteeinrichtung neben einem zu beschichtenden Gegenstand 2The aim of the invention is to create a simple and precise to operate arrangement of the type mentioned, with which a large number of parameters can be measured as quickly as possible without retrofitting. This object is achieved according to the invention in an arrangement of the type mentioned at the outset in that the light lines are held by a holding device, which preferably also supports the support of the layer (s), which carries heads, in each of which one end of a light line is inserted, and in that the heads are pivotable on the holding device in a plane perpendicular to the support or to the layer or that the light lines are held or fixed in place-invariant with respect to the support, for example are glued to the carrier and / or the holding device. By using the flexible light waveguide, the coating rate can be checked and measured at any point in the recipient, an unobstructed beam path being ensured without any appreciable loss of intensity. In particular, the procedure can be such that the holding device next to an object 2 to be coated

AT 398 638 B angeordnet wird und so durch Vergleichsmessung die auf dem Gegenstand ausgebildete Schicht während ihres Aufbringens überwacht werden kann. Während des Aufdampfungsvorganges auf den zu beschichtenden Gegenstand kann die erfindungsgemäße Anordnung in ihrer Lage im Rezipienten verstellt werden, ohne daß Justierarbeiten erforderlich werden. Darüber hinaus erfolgt die Strahlungsführung zu der zu untersuchenden Schicht ohne Beeinträchtigung durch die aufzudampfenden Materialien, Einbauten im Rezipienten oder Störlicht verursachende Fenster. Die erfindungsgemäße Anordnung kann überdies auch außerhalb eines Rezipienten, z.B. in oder außerhalb eines Labors, zu Untersuchungszwecken eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Anordnung bietet exakten Halt für alle Bauteile und gewährleistet eine genaue Einstrahlung und Aufnahme der reflektierten Strahlung sowohl bei variablen Einstrahlungs- bzw. Reflexionswinkeln, als auch bei einer Anordnung mit festgelegtem Winkel.AT 398 638 B is arranged and so by comparison measurement the layer formed on the object can be monitored during its application. During the vapor deposition process on the object to be coated, the arrangement according to the invention can be adjusted in its position in the recipient without the need for adjustment work. In addition, the radiation is guided to the layer to be examined without being adversely affected by the materials to be vapor-deposited, built-in components in the recipient or windows causing interference light. The arrangement according to the invention can also be used outside of a recipient, e.g. be used in or outside of a laboratory for research purposes. The arrangement according to the invention provides an exact hold for all components and ensures precise irradiation and absorption of the reflected radiation both at variable irradiation or reflection angles, as well as in an arrangement with a fixed angle.

Die Köpfe, in die jeweils ein Ende eines Lichtwellenleiters eingesetzt sind, erlauben die beliebige Verstellung der Halteeinrichtung in einem Rezipienten oder relativ zur Auswerteeinrichtung. Zur Einhaltung der Spiegelgeometrie kann vorgesehen sein, daß der Kopf mit der die Schichten) beleuchtenden Lichtleitung und der Kopf mit der für die Aufnahme der reflektierten Strahlung vorgesehenen Lichtleitung gemeinsam von einem Stelltrieb, z.B. einem symmetrischen Gewindetrieb, gleichmäßig bezüglich ihrer Winkellage zur Ebene der Schicht, jedoch in entgegengesetzter Richtung, verstellbar sind bzw. daß der Kopf mit der die Schichten) beleuchtenden Lichtleitung und der Kopf mit der für die Aufnahme der durchgehenden Strahlung vorgesehenen Lichtleitung bezüglich einer Schwenkbewegung starr verbunden sind. Durch diese Ausbildung wird es möglich, den Einfallswinkel (und damit auch den Reflexionswinkel) der Strahlung bezüglich der zu untersuchenden Schicht zu verändern und somit verschiedene Versuchsbedingungen einzustellen. Da der durchgehende Strahl die Schicht bzw. den Schichtträger ungebrochen durchsetzt, können die Köpfe für die Lichtwelienleiter für die beleuchtende und für die durchgehende Strahlung starr verbunden werden, wodurch sich der Aufbau der Anordnung vereinfacht. Insbesondere bei dickeren Schichten bzw. Schichtträgern kann es zweckmäßig sein, daß zum Ausgleich der Strahlversetzung der durchgehenden (Licht)Strahlung ein Antrieb zur seitlichen Versetzung des Kopfes in seiner Schwenkebene vorgesehen ist.The heads, in each of which one end of an optical waveguide is inserted, allow any adjustment of the holding device in a recipient or relative to the evaluation device. To maintain the mirror geometry it can be provided that the head with the light guide illuminating the layers) and the head with the light guide provided for receiving the reflected radiation are jointly operated by an actuator, e.g. a symmetrical screw drive, even with respect to their angular position to the plane of the layer, but in the opposite direction, are adjustable or that the head with the light guide illuminating the layers) and the head with the light guide provided for receiving the continuous radiation are rigidly connected with respect to a pivoting movement are. This configuration makes it possible to change the angle of incidence (and thus also the angle of reflection) of the radiation with respect to the layer to be examined and thus to set different test conditions. Since the continuous beam penetrates the layer or the layer support uninterruptedly, the heads for the optical waveguides for the illuminating and for the continuous radiation can be rigidly connected, which simplifies the structure of the arrangement. In the case of thicker layers or layer supports in particular, it may be expedient to provide a drive for lateral displacement of the head in its swivel plane in order to compensate for the beam displacement of the continuous (light) radiation.

Wenn Lichtwellenleiter aus Kunststoff eingesetzt werden, so ist es insbesondere bei unter Hochvakuum arbeitenden Anlagen nicht einfach, diese Lichtwellenleiter direkt aus dem Rezipienten herauszuführen, weshalb erfindungsgemäß vorgesehen ist, daß insbesondere bei Ausbildung der Schichten in einer Vakuumbeschichtungsanlage innerhalb eines Rezipienten an der Innenwandfläche des Rezipienten Kopplungsteile für die Lichtwellenleiter vorgesehen sind, die vor einer vakuumdicht in der Wand des Rezipienten eingesetzten (licht)strahlungsdurchlässigen Platte, z.B. Glasplatte, angeordnet sind, und daß diesen Kopplungsteilen gegenüber an der anderen Seite dieser Platte außerhalb des Rezipienten weitere Kopplungsteile zur Weiterführung der Lichtwellenleiter zur Lichtquelle bzw. zu dem(n) Detektor(en) vorgesehen sind. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die Kopplungsteile an einem in die Wand des Rezipienten eingesetzten Flanschteil ausgebildet sind. Es ist auch möglich, daß die Detektoren und die Lichtquelle direkt an der Innenseite oder der Außenseite des Flansches bzw. der Platte angeordnet sind und mit den Lichtwellenleitern entweder direkt oder über die (licht)strahlungsdurchlässige Platte in Verbindung stehen.If plastic optical fibers are used, it is not easy, especially in systems operating under high vacuum, to lead these optical fibers directly out of the recipient, which is why the invention provides that coupling parts, in particular when the layers are formed in a vacuum coating system, within a recipient on the inner wall surface of the recipient are provided for the optical waveguides, which are used in front of a (light) radiation-permeable plate, eg Glass plate, are arranged, and that these coupling parts are provided on the other side of this plate outside the recipient further coupling parts for continuing the optical waveguide to the light source or to the detector (s). It may be expedient if the coupling parts are formed on a flange part inserted into the wall of the recipient. It is also possible that the detectors and the light source are arranged directly on the inside or the outside of the flange or the plate and are connected to the optical waveguides either directly or via the (light) radiation-transmissive plate.

Um allen Erfordernissen gerecht zu werden, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß Verstell-und/oder Dreh- und/oder Kippeinrichtungen für die Halteeinrichtung und/oder den (Schicht) Träger und/oder die Köpfe vorgesehen sind, die von außerhalb des Rezipienten betätigbar sind.In order to meet all requirements, it can be provided according to the invention that adjusting and / or rotating and / or tilting devices are provided for the holding device and / or the (layer) support and / or the heads, which can be actuated from outside the recipient .

Optimale Untersuchungsbedingungen bzw. Meßergebnisse erhält man, wenn die Lichtleitungen, vorzugsweise Lichtwellenleiter, im Abstand von einigen Millimetern, vorzugsweise 0,5 bis 10 mm, insbesondere 0,5 bis 6 mm, vorteilhafterweise 0,5 bis 3 mm, vor der Schicht enden.Optimal examination conditions or measurement results are obtained if the light lines, preferably optical waveguides, end at a distance of a few millimeters, preferably 0.5 to 10 mm, in particular 0.5 to 6 mm, advantageously 0.5 to 3 mm, before the layer.

Weiters ist es zweckmäßig, zeitlich konstante und variable Schadlichtanteile (z.B. von glühenden Verdampfungsschiffchen, Heizfäden, Lichtemissionen aus einem Plasma) zu eliminieren. Solches Schadiicht ist meist aufgrund der Netzfrequenz der eingesetzten Wechselspannung ebenfalls periodisch variabel. Erfindungsgemäß wird dazu vorgesehen, daß die Lichtquelle als gepulste (Licht)Strahlenquelle (Pulsdauer z.B. 60 us), z.B. als gepulste Halbleiterlichtquelle, als gepulste Gasentladungslichtquelle od.dgl. ausgebildet ist, wobei vorteilhafterweise die Pulsfolgeperiode ganzzahlige Vielfache der Netzperiode (zumindest aber das Doppelte der Netzperiode T) beträgt. Ferner wird vorgesehen, daß die Messungen der reflektierten und/oder durchgehenden Strahlung mit den Detektoren zu den entsprechenden Zeiten, zu denen beleuchtet wird, erfolgt. Dazu wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß zur Detektion der reflektierten und/oder durchgehenden (Licht) Strahlung abgestellt auf den Zeitpunkt ihres Eintreffens öffenbare Zeitfensterschaltungen (z.B. für Öffnungszeiten von 12 us) im jeweiligen Detektor vorgesehen sind, wobei die Detektionszeitpunkte allfälligen Schadlichtes im jeweiligen Detektor jeweils um eine ganze Netzperiode oder Vielfache davon gegenüber dem Zeitpunkt der Beleuchtung versetzt sind. Es stehen somit zwei Meßwerte zur Verfügung, wobei ein Meßwert sich auf die Summe von Nutzsignalen und Schadlicht bezieht und der andere Meßwert 3Furthermore, it is advisable to eliminate temporally constant and variable harmful light components (e.g. from glowing evaporation boats, filaments, light emissions from a plasma). Such damage is usually also periodically variable due to the network frequency of the AC voltage used. According to the invention it is provided that the light source as a pulsed (light) radiation source (pulse duration e.g. 60 us), e.g. as a pulsed semiconductor light source, or the like as a pulsed gas discharge light source. is formed, the pulse repetition period advantageously being integer multiples of the network period (or at least twice the network period T). It is further provided that the measurements of the reflected and / or continuous radiation with the detectors take place at the corresponding times at which the illumination takes place. For this purpose, it is provided according to the invention that for the detection of the reflected and / or continuous (light) radiation, based on the time of their arrival, openable time window circuits (for example for opening times of 12 microseconds) are provided in the respective detector, the detection times of any harmful light in the respective detector an entire network period or multiples of it are offset from the time of lighting. Two measured values are thus available, one measured value relating to the sum of useful signals and harmful light and the other measured value 3

AT 398 638 B sich lediglich auf das Schadiicht bezieht; durch entsprechende Signalverarbeitung, z.B. Subtraktion der Meßwerte, erhält man das Nutzsignal. Dabei kann vorgesehen sein, daß jeder Detektor zwei Speicher aufweist, wobei in einem der Speicher ein einlangendes Meßsignal (Nutzlicht + Schadlicht) gespeichert wird und der andere Speicher zur Speicherung eines genau eine oder mehrere Netzperiode(n) später 5 eintreffenden Meßsignals, das dem Schadlicht allein entspricht, vorgesehen ist, daß die Ausgänge der beiden Speicher an einen Differenzbildner geführt sind, und daß das dem Nutzsignal entsprechende Ausgangssignal des Differenzbildners, gegebenenfalls über Verstärker, der Auswerteeinheit zugeführt ist.AT 398 638 B refers only to the harmful; by appropriate signal processing, e.g. Subtraction of the measured values gives the useful signal. It can be provided that each detector has two memories, an incoming measurement signal (useful light + harmful light) being stored in one of the memories and the other memory for storing an exactly one or more network period (s) 5 arriving measurement signal that the harmful light alone corresponds, it is provided that the outputs of the two memories are routed to a difference former and that the output signal of the difference former corresponding to the useful signal is fed to the evaluation unit, possibly via an amplifier.

Um die Parameter der zu untersuchenden Schicht, z.B. Brechungsindex, Schichtdicke, Dispersion, Wellenlängencharakteristik usw., für verschiedene Wellenlängen mit geringem Aufwand feststellen zu io können, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß insbesondere zur Messung von spektralen Reflexionsfaktoren, Transmissionsfaktoren od.dgl. zur Beleuchtung der Schicht(en) eine bzw. eine Anzahl (zumindest zwei) von verschiedene Wellenlängen abgebende(n) Lichtquelle(n) vorgesehen ist (sind), deren Pulsfolge vorzugsweise in zeitlich konstantem Abstand, jedoch innerhalb der halben oder ganzen Netzperiode aufeinanderfolgen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Strahlung der einzelnen Lichtquellen über eigene 15 Lichtwellenleiter getrennt oder in einen einzigen Lichtwellenleiter eingekoppelt der Schicht zugeführt ist.In order to determine the parameters of the layer to be examined, e.g. Refractive index, layer thickness, dispersion, wavelength characteristics, etc., to determine io for different wavelengths with little effort, can be provided according to the invention that, in particular for measuring spectral reflection factors, transmission factors or the like. one or a number (at least two) of different wavelengths emitting light source (s) are provided for illuminating the layer (s), the pulse sequence of which preferably follow one another at a constant time interval, but within half or the entire network period. It is expedient if the radiation from the individual light sources is supplied to the layer separately via its own 15 optical waveguides or coupled into a single optical waveguide.

Zur Veränderung der Wellenlänge der beleuchtenden Strahlung kann ferner vorgesehen sein, daß beim Einsatz von Laserdioden zur Veränderung der Wellenlänge des abgegebenen Lichtes eine Schalteinrichtung zur Veränderung der Temperatur der Dioden vorgesehen ist. Damit kann eine gewisse Durchstimmung des Wellenlängenspektrums der eingesetzten beleuchtenden Strahlung erzielt werden. 20 Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß zur Beleuchtung der Schichten) eine mit der doppelten Netzperiode gepulste Weißlichtquelle (Gasentladungsröhre) vorgesehen ist, wobei zwischen der Lichtquelle und dem Detektor ein auf bestimmte, vorzugsweise aufeinanderfolgende, Wellenlängenbereiche (Farbkanäle) periodisch netzsynchron durchstimmbare Filter vorgesehen ist, wobei sich das Nutzsignal aus der phasenrichtigen Zuordnung von Detektorsignal i'd Wellenlänge aus der 25 ersten und zweiten Halbperiode der Messung ergibt.To change the wavelength of the illuminating radiation, it can further be provided that when using laser diodes to change the wavelength of the emitted light, a switching device is provided to change the temperature of the diodes. A certain tuning of the wavelength spectrum of the illuminating radiation used can thus be achieved. In one embodiment of the invention it can further be provided that a white light source (gas discharge tube) pulsed with twice the mains period is provided for illuminating the layers), with a periodically synchronized network between the light source and the detector based on certain, preferably successive, wavelength ranges (color channels) tunable filter is provided, the useful signal resulting from the in-phase assignment of the detector signal i'd wavelength from the first and second half-periods of the measurement.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann eine aufwendige Justierarbeit, die bei jedem Wechsel des Trägers neu vor sich genommen werden müßte, entfallen. Da die Enden der Lichtleiter nur einige Millimeter von der Schicht entfernt sind, ist für die Messung einer Schichtfläche von wenigen mm2 ausreichend, sodaß auf einem einzigen Träger die Schicht(en) zu (an) verschiedenen Zeiten und Stellen untersucht werden 30 kann (können). Durch den Einsatz von mehrfärbigen Leuchtdioden können ohne zusätzliche Farbfilter die Reflexionsfaktoren bzw. andere Parameter bei den entsprechenden Wellenlängen ohne Umjustierung gemessen werden. Ein Einbau der erfindungsgemäßen Anordnung in eine Vakuumverdampfungsanlage ist einfach. Es muß lediglich ein Flansch, der die Kopplungselemente für die Lichtleiter trägt, vorgesehen werden. Wenn die Halteeinrichtung nicht von außerhalb des Rezipienten verstellt werden muß, kann diese 35 am gewünschten Ort im Rezipient befestigt werden. Durch die erfindungsgemäße Auswertung der Meßsignale wird auch der störende Einfluß eines Fremdiichteinfalls von außen, herrührend von netzspanungsge-speisten Lichtquellen, eliminiert.In the arrangement according to the invention, complex adjustment work, which would have to be carried out anew each time the carrier is changed, can be dispensed with. Since the ends of the light guides are only a few millimeters away from the layer, it is sufficient to measure a layer area of a few mm 2, so that the layer (s) can be examined at different times and locations on a single carrier. . By using multi-colored light-emitting diodes, the reflection factors or other parameters can be measured at the corresponding wavelengths without readjustment without additional color filters. Installation of the arrangement according to the invention in a vacuum evaporation plant is simple. It is only necessary to provide a flange which carries the coupling elements for the light guides. If the holding device does not have to be adjusted from outside the recipient, it can be attached to the desired location in the recipient. The evaluation of the measurement signals according to the invention also eliminates the disruptive influence of external light from the outside, originating from light sources fed by mains voltage.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen Fig.1 eine bereits erläuterte bekannte Anordnung, Fig.2 schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung, Fig.3 40 eine Halteeinrichtung, Fig.4 einen Kopf für einen Lichtwellenleiter, Fig.5 eine Wanddurchführung für Lichtwellenleiter, Fig.6 und Fig.7 verschiedene Schaltschemata, Fig.7a,b und c ein Pulsfolge- und Meßzeitendiagramm, Fig.8 eine weitere schematische Schaltung einer erfindungsgemäßen Anordnung und Fig.9 und 10 verschiedene Ausführungsformen von Lichtleitungsanordnungen.The invention is explained in more detail below, for example, with reference to the drawing. 1 shows a known arrangement already explained, FIG. 2 schematically shows an arrangement according to the invention, FIG. 3 40 a holding device, FIG. 4 a head for an optical waveguide, FIG. 5 a wall bushing for optical waveguide, FIG. 6 and FIG. 7 7a, b and c a pulse sequence and measurement time diagram, Fig. 8 a further schematic circuit of an arrangement according to the invention and Fig. 9 and 10 different embodiments of light guide arrangements.

Fig.2 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Vakuumbedampfungsanlage mit einer erfindungsge-45 mäßen Meßanordnung zur Untersuchung von aufwachsenden (z.B. aufgedampften bzw. aufgesputterten) Schichten. Innerhalb des Rezipienten 1, der ein Aufdampfschiffchen 2 enthält, ist eine Halteeinrichtung 7 für einen Träger 6 angeordnet, auf welchem Träger 6 die zu untersuchende Schicht 17 ausgebildet wird. An der Halteeinrichtung 7 (siehe auch Fig.3) werden mittels in Fig.4 näher dargestellten Köpfen 18,18',18" Lichtwellenleiter 8,8' und 8" gehalten, welche zur Beleuchtung und zur Aufnahme der reflektierten und zur so Aufnahme der durchtretenden Strahlung vorgesehen sind. Über Kopplungsteile 39 und 40, welche in einem in der Wand des Rezipienten 1 eingesetzten Flansch 41 angeordnet sind, werden die Lichtwellenleiter 8,8',8" zu entsprechenden Lichtquellen 3 bzw. Detektoren 38,9 geführt.Fig. 2 shows schematically a section through a vacuum vapor deposition system with a measuring arrangement according to the invention for examining growing (e.g. vapor-deposited or sputtered) layers. Arranged within the recipient 1, which contains a vapor deposition boat 2, is a holding device 7 for a carrier 6, on which carrier 6 the layer 17 to be examined is formed. On the holding device 7 (see also FIG. 3), heads 18, 18 ', 18 " Optical fibers 8,8 'and 8 " held, which are provided for illuminating and for receiving the reflected and thus for receiving the penetrating radiation. The optical waveguides 8, 8 ', 8 " are connected via coupling parts 39 and 40 which are arranged in a flange 41 inserted in the wall of the recipient 1. led to corresponding light sources 3 or detectors 38.9.

In Fig.3 ist eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung näher dargestellt. Von der von einer Rückwand 7 und einer abgewinkelten Tragplatte 24 gebildeten Halteeinrichtung sind die drei Köpfe 18,18' und 18" für 55 die Lichtwellenleiter 8,8' und 8" getragen. Dabei ist vorgesehen, daß die Halteeinrichtung 7,24 mittels einer Verstelleinrichtung 20 in X-, Y- und Z-Richtung gemäß den Pfeilen 26 im Rezipienten 1 verstellbar geführt ist. Ferner sind die Köpfe 18 und 18' mittels einer Verstelleinrichtung 19 in Richtung des Pfeiles 46 derart verstellbar, daß sie im gleichen Ausmaß bezüglich ihrer Winkellage zur Schichtebene verstellbar sind, sodaß 4A holding device according to the invention is shown in more detail in FIG. From the holding device formed by a rear wall 7 and an angled support plate 24, the three heads 18, 18 'and 18 " for 55 the optical fibers 8,8 'and 8 " carried. It is provided that the holding device 7, 24 is guided in an adjustable manner in the X, Y and Z directions according to the arrows 26 in the recipient 1 by means of an adjusting device 20. Furthermore, the heads 18 and 18 'can be adjusted in the direction of arrow 46 by means of an adjusting device 19 such that their angular position with respect to the layer plane can be adjusted to the same extent, so that 4th

AT 398 638 B die Bedingung Einfallswinkel = Ausfallswinkel immer ausreichend erfüllt ist, um den reflektierten Strahl empfangen zu können. Ferner sind die Köpfe 18 und 18" starr verbunden und gemeinsam verschwenkbar bzw. rotierbar; damit ist sichergestellt, daß bei verändertem Einfallswinkel immer der durchtretende Strahl vom Kopf 18" detektiert werden kann. Ferner kann eine Antriebseinrichtung (nicht dargestellt) für den Träger 6 vorgesehen sein, mit dem dieser auf der Tragplatte 24 in Richtung der Pfeile 48 in der Ebene verschiebbar beweglich ist. Schließlich ist ein Antrieb 21 für den Kopf 18" vorgesehen, mit dem der Kopf 18" in seiner Schwenkebene parallel zum Lichtstrahl verschoben werden kann, um die Parallelverschiebung der die Schicht 17 durchsetzenden Strahlung ausgleichen zu können.AT 398 638 B the condition angle of incidence = angle of reflection is always sufficiently fulfilled to be able to receive the reflected beam. Furthermore, the heads 18 and 18 " rigidly connected and jointly pivotable or rotatable; this ensures that the beam passing through the head 18 " can be detected. Furthermore, a drive device (not shown) can be provided for the carrier 6, with which the carrier 6 can be moved in the plane on the support plate 24 in the direction of the arrows 48. Finally, a drive 21 for the head 18 " provided with which the head 18 " can be shifted parallel to the light beam in its swivel plane in order to be able to compensate for the parallel shift of the radiation passing through the layer 17.

In der Tragplatte 24 befindet sich eine Öffnung 22, sodaß der Träger 6 im vorliegenden Fall von unten beschichtet werden kann. Mit 27 ist der Auftreffpunkt der beleuchtenden Strahlung auf der Schicht dargestellt, auf den die Köpfe 18' bzw. 18" justiert sind.There is an opening 22 in the support plate 24 so that the carrier 6 can be coated from below in the present case. With 27 the point of incidence of the illuminating radiation on the layer is shown, on which the heads 18 'and 18 " are adjusted.

Bei entsprechender Ausbildung der Köpfe bzw. durch entsprechende Lagerung kann vorgesehen sein, daß die Tragplatte 24 und/oder die Halteeinrichtung 7 schwenkbar bzw. kippbar (entsprechend den Pfeilen 25) angeordnet sind, um eine Aufdampfung auch unter schrägem Winkel auf dem Träger 6 zu ermöglichen.With an appropriate design of the heads or by appropriate storage, it can be provided that the support plate 24 and / or the holding device 7 are arranged pivotably or tiltably (in accordance with the arrows 25) in order to enable vapor deposition on the carrier 6 even at an oblique angle .

Fig.4 zeigt einen Kopf 18 zur Aufnahme eines Lichtwellenleiters, der darin durch Kleben befestigt wird, um definierte Lageverhältnisse zu bieten.4 shows a head 18 for receiving an optical waveguide, which is fastened therein by gluing in order to offer defined positional relationships.

Fig.5 zeigt eine Durchführung für die zur Beleuchtung bzw. Detektierung vorgesehenen Lichtwellenleiter 8,8',8" durch die Wand des Rezipienten 1. In der Wand des Rezipienten 1 ist eine Bohrung 30 ausgebildet, die vakuumdicht mittels einer Glasplatte 29, z.B. durch Kleben, verschlossen ist. Zu beiden Seiten der Bohrung 30 sind Anschlußstücke 39 und 40 befestigt, welche einen Lichtleiter, z.B. 8, aufnehmen. Die Kopplungsbauteile 39,40 werden derart justiert, daß das Licht durch die Wand des Rezipienten 1 mit den geringsten Verlusten vakuumdicht übertragen werden kann.5 shows an implementation for the optical waveguides 8, 8 ', 8 " through the wall of the recipient 1. In the wall of the recipient 1 a bore 30 is formed which is vacuum-tight by means of a glass plate 29, e.g. is sealed by gluing. On both sides of the bore 30, connectors 39 and 40 are attached, which a light guide, e.g. 8, record. The coupling components 39, 40 are adjusted in such a way that the light can be transmitted through the wall of the recipient 1 with the least losses in a vacuum-tight manner.

Fig.6 zeigt ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Anordnung. Von einer Lichtquelle bzw. einem Sender 3 wird Licht (Strahlung) (z.B. sichtbares IR- oder UV-Licht) durch den Lichtwellenleiter 8 zum Träger 6 bzw. zur Schicht 17 geführt. Es ist ersichtlich, daß die zu untersuchende Schicht 17 durch den Träger 6 hindurch beleuchtet wird und daß der den durchtretenden Strahl aufnehmende Lichtleiter 8" in einem gewissen Abstand von der Schicht 17 angeordnet ist, um das Aufwachsen der Schicht 17 nicht zu behindern. Der den reflektierenden Strahl aufnehmende Lichtwellenleiter 8' ist zu einem Detektor 38 geführt und der den transmittierten Strahl aufnehmende Lichtwellenleiter 8" ist zu einem Detektor 9 geführt, wobei die Detektoren 38 und 9 eine gemeinsame Einheit bilden können. Es ist nunmehr ein Schaltungsaufbau vorgesehen, demzufolge die Lichtquelle 3 von einer Regeleinrichtung 10 zu bestimmten Zeitpunkten gepulst wird und Strahlung abgibt. Die Regeleinrichtung 10 steuert in der gleichen Weise den Detektor 38 bzw.9 über Abtastglieder 12, sodaß die Beleuchtung und Detektion bzw. Signalregistrierung zum selben Zeitpunkt erfolgen. Dazu ist auch eine Synchronisations- und Logikschaltung 11 (Steuerschaltung für die Detektion) vorgesehen, welche das Bindeglied zwischen der Regeleinrichtung 10 für die Lichtquelle 3 und den Abtastgliedern 12 für den Detektor 38 bzw.9 darstellt. Ferner ist vorgesehen, daß zu Zeitpunkten, zu denen keine Beleuchtung der Schicht 17 erfolgt, eine Messung des Störlichtes erfolgt, das z.B. durch das Rauschen des Lichtes, das vom Aufdampfschiffchen 2 emittiert wird, und durch einfallendes Fremdlicht verursacht ist. Durch entsprechende Signalauswertung kann aus den Meßwerten zu den Zeitpunkten, in denen die Schicht(en) beleuchtet wurde(n) (Schadlicht + Nutzlicht) und den Meßwerten betreffend nur das Schadlicht das Nutzsignal extrahiert werden. Dazu ist jedoch erforderlich, daß die Messung der Strahlung (Nutzlicht + Schadlicht) und die Messung des Schadlichtes allein phasengleich in aufeinanderfolgenden Netzperioden erfolgt.6 shows a circuit diagram of an arrangement according to the invention. Light (radiation) (e.g. visible IR or UV light) is guided from a light source or transmitter 3 through the optical waveguide 8 to the carrier 6 or to the layer 17. It can be seen that the layer 17 to be examined is illuminated through the carrier 6 and that the light guide 8 " is arranged at a certain distance from the layer 17 so as not to impede the growth of the layer 17. The optical waveguide 8 'receiving the reflecting beam is guided to a detector 38 and the optical waveguide 8 " is led to a detector 9, wherein the detectors 38 and 9 can form a common unit. A circuit structure is now provided, according to which the light source 3 is pulsed by a control device 10 at certain times and emits radiation. The control device 10 controls the detector 38 or 9 in the same way via scanning elements 12, so that the lighting and detection or signal registration take place at the same time. For this purpose, a synchronization and logic circuit 11 (control circuit for the detection) is also provided, which represents the link between the control device 10 for the light source 3 and the scanning elements 12 for the detector 38 and 9, respectively. It is further provided that at times when the layer 17 is not illuminated, the stray light is measured, e.g. caused by the noise of the light emitted by the vapor deposition boat 2 and by incident external light. By means of appropriate signal evaluation, the useful signal can be extracted from the measured values at the times in which the layer (s) were illuminated (harmful light + useful light) and the measured values relating only to the harmful light. For this, however, it is necessary that the measurement of the radiation (useful light + harmful light) and the measurement of the harmful light are carried out in phase alone in successive network periods.

In Fig.6 erkennt man ferner eine Spannungsversorgung 13 sowie Subtrahierglieder 32 für die Nutzsigna· le und Störlichtsignale für zwei verschiedene Wellenlängen (rot, grün) sowohl für die transmittierte als auch die reflektierte Strahlung; die vom Störlicht bereinigten Meßsignale werden einer Auswerteschaltung 15 und einer daran angeschlossenen Anzeigeeinheit 16 zugeführt.6 also shows a voltage supply 13 and subtracting elements 32 for the useful signals and stray light signals for two different wavelengths (red, green) both for the transmitted and the reflected radiation; The measurement signals cleaned of the stray light are fed to an evaluation circuit 15 and a display unit 16 connected to it.

In Fig.7a ist der Verlauf von z.B. vier gepulsten Beieuchtungssignalen gegebenenfalls unterschiedlicher Wellenlänge (Bel) und in Fig.7b der periodische Verlauf des am Detektor eintreffenden Signals (Nutzlicht N + Schadlicht Sch) dargestellt, wobei die Intensität J über der Zeit t aufgetragen ist. Fig.7c zeigt den Verlauf der Netzperiode T. Man erkennt, daß im vorliegenden Fall die Lichtquellen während einer Netzperiode vier Beleuchtungsimpulse (Bel) abgeben und daß daher am Detektor ein Signal entsprechend Fig.7b vorliegt. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, während einer Netzperiode auch nur einmal einen Beleuchtungsimpuls auszusenden.In Fig.7a the course of e.g. four pulsed illumination signals of possibly different wavelengths (Bel) and in FIG. 7b the periodic course of the signal arriving at the detector (useful light N + harmful light Sch) is shown, the intensity J being plotted over time t. 7c shows the course of the network period T. It can be seen that in the present case the light sources emit four illumination pulses (Bel) during a network period and that a signal corresponding to FIG. 7b is therefore present at the detector. However, it is easily possible to transmit an illumination pulse only once during a network period.

Das Detektorsignal J ist die Summe aus Nutzlicht N und Schadlicht Sch. Zur Bestimmung des Nutzlichtes ist vorgesehen, daß korrespondierend zu den Zeitpunkten der Beleuchtung, und zwar genau eine oder um ein Vielfaches der Netzperiode T später, jeweils eine Detektion des Schadlichtes Sch erfolgt. Durch entsprechende Auswertung dieser Meßwerte, betreffend das Nutzsignal mit Schadlichtanteil und 5The detector signal J is the sum of useful light N and harmful light Sch. In order to determine the useful light, it is provided that the harmful light Sch is detected in each case corresponding to the times of the lighting, exactly one or a multiple of the network period T later. By appropriate evaluation of these measured values, relating to the useful signal with harmful light component and 5

Claims (15)

AT 398 638 B Signal für den Schadlichtanteil allein, kann man zu einem Nutzsignal ohne Schadlichtanteil gelangen; im vorliegenden Fall erhält man vier Nutzsignale N. Im vorliegenden Fall erfolgt nach der Schadlichtmessung wiederum eine Beleuchtung, die wiederum gefolgt ist von Messungen des Schadlichtanteils, um genau eine Netzperiode versetzt. Erfolgt die Beleuchtung, wie im vorliegenden Fall, z.B. mit vier verschiedenen Wellenlängen, so erhält man für die vier Beleuchtungsvorgänge jeweils einen Meßwert für jede Wellenlänge. Die Abtastung des Detektorsignals erfolgt gepulst (Zeitfenster etwa 12 us) synchron zur Beleuchtung. Die Meßvorgänge können selbstverständlicherweise derart abgeändert werden, daß die Messung des Schadlichtanteiles nicht nach genau einer Netzperiode, sondern z.B. nach genau einigen Netzperioden erfolgt oder daß mehreren Nutzsignalmessungen eine Schadlichtmessung zugeordnet wird. Ferner hängt die Anzahl der während einer Netzperiode durchführbaren Messungen von der Schnelligkeit und von der Intensität der gepulsten Lichtquelle ab. Fig.7 zeigt eine Anordnung, mit der eine Messung gemäß Fig.7a 7b und 7c durchgeführt werden kann, wobei von einer Regeleinrichtung 10 gepulste Dioden 3 vorgesehen sind, die vier verschiedene Wellenlängen emittieren. Die vier Dioden können über einzelne Lichtwellenleiter 43 in einen Lichtwellenleiter 8 eingekoppelt werden, mit dem die Schicht 17 auf dem Träger 6 beleuchtet wird. Die Intensitätssignale für Reflexion werden dem Detektor 38 zugeführt. Von dem Detektor 38 werden die vier den Beleuchtungsphasen entsprechenden Intensitätssignale einem Speicher 31 sukzessive zugeführt und (eine) Netzperiode(n) versetzt die vier den Schadlichtanteilen entsprechenden Intensitätssignale sukzessive dem Speicher 31' zugeführt. Die Ausgänge der Speicher 31,31' sind an einen Differenzbildner 32 geführt, der für jedes Signalpaar die Differenz bildet und als Nutzsignal der Auswerteeinrichtung 15 zuführt. Für die Auswertung der transmittierten Intensitätssignale sind der Detektor 9 und, entsprechende weitere Speicher 31,31' und ein Differenzbildner 32 vorgesehen. In Fig.8 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der mittels einer Weißlichtqueile 3 die Schicht 17 bzw. der Träger 6 bestrahlt wird. Dabei ist im Strahlengang zwischen der Lichtquelle 3 und dem Detektor 38 entweder vor dem Träger 6, wie strichliert gezeichnet, oder vor dem Detektor 38, wie mit durchgehenden Linien gezeichnet, ein Filter 33 vorgesehen, welches mittels einer Einrichtung 34 elektrisch durchstimmbar ist, so daß damit gewisse Wellenlängen für die Messung ausgesucht werden können. Die Messung erfolgt wie in Zusammenhang mit Fig.7a,7b und 7c beschrieben. Fig.9 zeigt eine Ausführungsform, bei der zwischen den Köpfen 18,18', 18" Lichtwellenleiter 8,8',8" zu einer Anschlußeinheit 42 geführt sind, welche auf einem Flansch 41 an der Wand des Rezipienten 1 befestigt ist. Dabei werden die Lichtwellenleiter 8,8’,8" mit der Lichtquelle 3 und den Detektoren 38 und 9 gekoppelt. Von den Detektoren 38,9 und der, Lichtquelle 3 sind sodann elektrische Leitungen vakuumdicht durch den Flansch 41 zu der entsprechenden Regeleinheit 10 bzw. der Auswerteeinrichtung 12 geführt. Fig.10 zeigt eine Anordnung, bei der die von den Köpfen 18,18',18" abgehenden Lichtwellenleiter 8,8',8" über entsprechende Koppelelemente 39 an der Innenwand des Flansches 41 befestigt sind und zum Durchgang der Strahlung durch den Flansch 41 entsprechende Aussparungen bzw. Fenster im Flansch 41 vorgesehen sind, welche diesen vakuumdicht abschließen. An der Außenseite des Flansches 41 ist eine Halteeinrichtung 43 befestigt, die gegenüber den Durchführungen 41' eine Lichtquelle 3 und Detektoren 38 und 9 beinhaltet, welche Lichtquelle und Detektoren über elektrische Kabel mit der Auswerteeinrichtung bzw. der Regeleinrichtung für die Lichtquelle verbunden sind. Insbesondere zur Beobachtung des Aufwachsens einer Schicht am Träger 6 ist es zweckmäßig, wenn die Lichtleitungen 8,8',8" bezüglich des Trägers 6 ortsinvariant gehalten bzw. angeordnet sind bzw. wenn die Lichtleitungen 8,8', 8" bzw. die Köpfe 18,18',18" am Träger 6 und/oder der Halteeinrichtung 7,24 festgeklebt sind. Diese Anordnung kann nach Reinigung bzw. Entfernung der Schicht ohne neuerliche Justierung sofort wieder eingesetzt werden. Patentansprüche 1. Anordnung zur Messung optischer Parameter, z.B. der Phasendicke, von einer auf einem Träger ausgebildeten bzw. sich ausbildenden, insbesondere aufgedampften, aufgesputterten, ionenplattierten od.dgl. Schicht bzw. von Schichten, wobei die vorzugsweise (licht)strahlungsdurchlässige(n) Schichten) mit vorzugsweise monochromatischer (Lichtstrahlung beleuchtet bzw. angestrahlt wird (werden) und die reflektierte Strahlung jeweils mit einem Detektor empfangen und insbesondere bezüglich Interferenzerscheinungen bzw. Intensität in einer Auswerteeinheit ausgewertet wird, wobei zur Beleuchtung der Schicht(en) Licht von zumindest einer Lichtquelle, vorzugsweise einer Hochleistungslumineszenzdiode, einer Laserdiode od.dgl., mit einer Lichtleitung, vorzugsweise einem Lichtwellenleiter, herangeleitet ist und zum Empfang der reflektierten Strahlung zumindest eine zum Detektor führende Lichtleitung, vorzugsweise ein Lichtwellenieiter, vorgesehen ist, wobei die Lichtleitungen vorzugsweise 6 AT 398 638 B knapp bzw. nahe vor der zu untersuchenden Schicht(en) enden, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitungen (8,8') von einer vorzugsweise auch den Träger (6) der Schicht(en) (17) abstützenden Halteeinrichtung (7,24) gehalten sind, die Köpfe (18,18') trägt, in die jeweils ein Ende einer Lichtleitung (8, 8') eingesetzt ist und daß die Köpfe (18,18') auf der Halteeinrichtung (7,24) in einer Ebene senkrecht 5 zum Träger (6) bzw. zur Schicht (17) verschwenkbar sind oder daß die Lichtleitungen (8,8') bezüglich des Trägers (6) ortsinvariant gehalten bzw. befestigt, z.B. am Träger (6) und/oder der Halteeinrichtung (7.24) festgeklebt sind.AT 398 638 B signal for the harmful light component alone, you can get a useful signal without harmful light component; In the present case, four useful signals N are obtained. In the present case, lighting is carried out again after the harmful light measurement, which in turn is followed by measurements of the harmful light component, offset by exactly one network period. If the lighting takes place, as in the present case, e.g. with four different wavelengths, you get a measurement value for each wavelength for the four lighting processes. The detector signal is sampled in a pulsed manner (time window approximately 12 µs) in synchronism with the lighting. The measuring processes can of course be modified in such a way that the measurement of the proportion of harmful light does not take place after exactly one network period, but e.g. after exactly a few network periods or that a harmful light measurement is assigned to several useful signal measurements. Furthermore, the number of measurements that can be carried out during a network period depends on the speed and the intensity of the pulsed light source. FIG. 7 shows an arrangement with which a measurement according to FIGS. 7a 7b and 7c can be carried out, pulsed diodes 3 being provided by a control device 10 and emitting four different wavelengths. The four diodes can be coupled via individual optical waveguides 43 into an optical waveguide 8, with which the layer 17 on the carrier 6 is illuminated. The intensity signals for reflection are fed to the detector 38. The four intensity signals corresponding to the lighting phases are successively fed from the detector 38 to a memory 31 and (one) network period (s) offset the four intensity signals corresponding to the harmful light components successively fed to the memory 31 '. The outputs of the memories 31, 31 'are led to a difference generator 32, which forms the difference for each signal pair and feeds it to the evaluation device 15 as a useful signal. Detector 9 and corresponding further memories 31, 31 'and a difference generator 32 are provided for evaluating the transmitted intensity signals. 8 shows an embodiment in which the layer 17 or the carrier 6 is irradiated by means of a white light source 3. A filter 33 is provided in the beam path between the light source 3 and the detector 38 either in front of the carrier 6, as shown in broken lines, or in front of the detector 38, as shown in solid lines, which can be electrically tuned by means of a device 34, so that so that certain wavelengths can be selected for the measurement. The measurement is carried out as described in connection with FIGS. 7a, 7b and 7c. Fig. 9 shows an embodiment in which between the heads 18, 18 ', 18 " Optical fibers 8.8 ', 8 " are led to a connection unit 42 which is fastened on a flange 41 on the wall of the recipient 1. The optical fibers 8,8 ’, 8 " coupled to light source 3 and detectors 38 and 9. From the detectors 38, 9 and the light source 3, electrical lines are then led in a vacuum-tight manner through the flange 41 to the corresponding control unit 10 or the evaluation device 12. Fig. 10 shows an arrangement in which the heads 18, 18 ', 18 " outgoing optical fibers 8,8 ', 8 " are fastened to the inner wall of the flange 41 by means of corresponding coupling elements 39 and corresponding recesses or windows are provided in the flange 41 for the passage of the radiation through the flange 41, said windows or openings closing said vacuum-tight. A holding device 43 is fastened to the outside of the flange 41 and contains a light source 3 and detectors 38 and 9 opposite the bushings 41 ′, which light source and detectors are connected via electrical cables to the evaluation device or the control device for the light source. In particular for observing the growth of a layer on the carrier 6, it is expedient if the light lines 8, 8 ', 8 " are held or arranged in a location-invariant manner with respect to the carrier 6 or if the light lines 8, 8 ', 8 " or the heads 18, 18 ', 18 " are glued to the carrier 6 and / or the holding device 7.24. This arrangement can be used again immediately after cleaning or removal of the layer without having to readjust. 1. Arrangement for measuring optical parameters, e.g. the phase thickness of a carrier formed or developing, in particular vapor-deposited, sputtered, ion-plated or the like. Layer or of layers, wherein the (light) radiation-permeable layer (s) is (preferably) illuminated (preferably) with monochromatic (light radiation) and the reflected radiation is received with a detector and in particular with regard to interference phenomena or intensity in an evaluation unit is evaluated, for illuminating the layer (s) light from at least one light source, preferably a high-performance luminescent diode, a laser diode or the like, with a light line, preferably an optical waveguide, and at least one light line leading to the detector for receiving the reflected radiation , preferably an optical waveguide, is provided, the light lines preferably ending at 6 AT 398 638 B just before or near the layer (s) to be examined, characterized in that the light lines (8, 8 ') are preferably also carried by the carrier ( 6) supporting the layer (s) (17) n holding device (7, 24) are held, which carries heads (18, 18 '), into each of which one end of a light guide (8, 8') is inserted and that the heads (18, 18 ') are held on the holding device (7 , 24) can be pivoted in a plane perpendicular 5 to the support (6) or to the layer (17) or that the light lines (8, 8 ') are held or fixed in place invariant with respect to the support (6), for example are glued to the carrier (6) and / or the holding device (7.24). 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Empfang der durch die Schicht(en) io (17) durchgehenden Strahlung zumindest eine zu einem weiteren Detektor (9) führende, vorzugsweise nahe der zu untersuchenden Schicht(en) (17) endende Lichtleitung (8"), vorzugsweise ein Lichtwellenleiter, vorgesehen ist, der ebenfalls in einem Kopf (18") eingesetzt ist, der auf der Halteeinrichtung (7.24) , in einer Ebene senkrecht zum Träger (6) bzw. zur Schicht (17) auf der in Bezug auf die Schicht-(en) (17) den Köpfen (18,18') gegenüberliegenden Seite des Trägers (6) verschwenkbar gelagert oder 75 bezüglich des Trägers (6) ortsinvariant gehalten bzw. befestigt, z.B. am Träger (6) und/oder der Halteeinrichtung (7,24) festgeklebt ist.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that for receiving the radiation passing through the layer (s) io (17) at least one leading to a further detector (9), preferably close to the layer (s) (17) to be examined, ends Light guide (8 "), preferably an optical waveguide, is provided, which is likewise inserted in a head (18"), which is on the holding device (7.24), in a plane perpendicular to the support (6) or to the layer (17) the side of the carrier (6) which is opposite the heads (18, 18 ') with respect to the layer (s) (17) is pivotably mounted or 75 is invariably held or attached with respect to the carrier (6), for example is glued to the carrier (6) and / or the holding device (7, 24). 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einhaltung der Spiegelgeometrie der Kopf (18) mit der die Schicht(en) (17) beleuchtenden Lichtleitung (8) und der Kopf (18') mit der 20 für die Aufnahme der reflektierten Strahlung vorgesehenen Lichtleitung (8’) gemeinsam von einem Stelltrieb (19), z.B. einem symmetrischen Gewindetrieb, gleichmäßig bezüglich ihrer Winkellage zur Ebene der Schicht (17), jedoch in entgegengesetzter Richtung, verstellbar sind.3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that to maintain the mirror geometry of the head (18) with the layer (s) (17) illuminating light guide (8) and the head (18 ') with the 20 for the recording the reflected radiation provided light line (8 ') together by an actuator (19), for example a symmetrical screw drive, even with respect to their angular position to the plane of the layer (17), but in the opposite direction, are adjustable. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (18) mit der 25 die Schicht(en) (17) beleuchtenden Lichtleitung (8) und der Kopf (18") mit der für die Aufnahme der durchgehenden Strahlung vorgesehenen Lichtleitung (8") bezüglich einer Schwenkbewegung starr verbunden sind.4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the head (18) with the 25 the layer (s) (17) illuminating light guide (8) and the head (18 ") with that for receiving the continuous Radiation provided light guide (8 ") are rigidly connected with respect to a pivoting movement. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich der 30 Strahlversetzung der durchgehenden (Licht) Strahlung ein Antrieb (21) zur seitlichen Versetzung des Kopfes (18") in seiner Schwenkebene vorgesehen ist.5. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that a drive (21) for lateral displacement of the head (18 ") is provided in its pivot plane to compensate for the 30 beam displacement of the continuous (light) radiation. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei Ausbildung der Schicht(en) (17) in einer Vakuumbeschichtungsanlage innerhalb eines Rezipienten (1) 35 an der Innenwandfläche des Rezipienten (1) Kopplungsteile (39) für die Lichtleitungen (8,8',8") vorgesehen sind, die vor einer vakuumdicht in der Wand des Rezipienten (1) eingesetzten (licht)-strahlungsdurchlässigen Platte (29), z.B. Glasplatte, angeordnet sind, und daß diesen Kopplungsteilen (39) gegenüber an der anderen Seite dieser Platte (29) außerhalb des Rezipienten (1) weitere Kopplungsteile (40) zur Weiterführung der Lichtleitungen (8,8',8") zur Lichtquelle (3) bzw. zu dem(n) 40 Detektor(en) (38,9) vorgesehen sind oder daß die Detektoren (9,38) und die Lichtquelle (3) direkt an der Innenseite oder der Außenseite eines Flansches (41) bzw. einer Abschlußplatte (29) des Rezipienten (1) angeordnet sind und mit den Lichtleitungen (8,8',8") entweder direkt oder über die (licht)-strahlungsdurchiässigen Platte (29) in Verbindung stehen.6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that in particular when forming the layer (s) (17) in a vacuum coating system within a recipient (1) 35 on the inner wall surface of the recipient (1) coupling parts (39) for Light lines (8, 8 ', 8 ") are provided, which are placed in front of a (light) radiation-transparent plate (29), for example, in the wall of the recipient (1), which is vacuum-tight Glass plate, are arranged, and that these coupling parts (39) opposite on the other side of this plate (29) outside the recipient (1) further coupling parts (40) for continuing the light lines (8,8 ', 8 ") to the light source (3rd ) or to the (n) 40 detector (s) (38,9) or that the detectors (9,38) and the light source (3) directly on the inside or the outside of a flange (41) or one End plate (29) of the recipient (1) are arranged and with the light pipes (8,8 ', 8') either directly or via the (light) radiation-transparent plate (29) in connection. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Verstell- und/oder Dreh- und/oder Kippeinrichtungen für die Halteeinrichtung (7,24) und/oder den (Schicht)Träger (6) und/oder die Köpfe (18,18',18") vorgesehen sind, die von außerhalb des Rezipienten (1) betätigbar sind.7. Arrangement according to claim 6, characterized in that adjusting and / or rotating and / or tilting devices for the holding device (7, 24) and / or the (layer) support (6) and / or the heads (18, 18) ', 18 ") are provided which can be actuated from outside the recipient (1). 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtleitungen so (8,8’,8") monoaxiale Lichtwellenleiter aus Kunststoff mit etwa 1 mm Durchmesser vorgesehen sind.8. Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that monoaxial optical waveguides made of plastic with about 1 mm diameter are provided as light conductors (8.8 ', 8 "). 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitungen (8,8’,8"), vorzugsweise Lichtwellenleiter, im Abstand von einigen Millimetern, vorzugsweise 0,5 bis 10 mm, insbesondere 0,5 bis 6 mm, vorteiihafterweise 0,5 bis 3 mm, vor der Schicht (17) enden. 559. Arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the light lines (8,8 ', 8 "), preferably optical fibers, at a distance of a few millimeters, preferably 0.5 to 10 mm, in particular 0.5 to 6 mm, advantageously 0.5 to 3 mm, end before the layer (17). 55 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (3) als gepulste (Licht) Strahlenquelle (Pulsdauer z.B. 60 ins), z.B. als gepulste Halbleiterlichtquelle, als gepulste Gasentladungslichtquelle od.dgl. ausgebildet ist, wobei vorteiihafterweise die Pulsfolgeperiode 7 AT 398 638 B ganzzahlige Vielfache der Netzperiode (zumindest aber das Doppelte der Netzperiode (T)) beträgt.10. Arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the light source (3) as a pulsed (light) radiation source (pulse duration e.g. 60 ins), e.g. as a pulsed semiconductor light source, or the like as a pulsed gas discharge light source. is formed, the pulse train period 7 AT 398 638 B advantageously being integer multiples of the network period (or at least twice the network period (T)). 11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Detektion der reflektierterten und/oder durchgehenden (Lichtstrahlung abgestellt auf den Zeitpunkt ihres Eintreffens 5 öffenbare Zeitfensterschaltungen (z.B. für Öffnungszeiten von 12 us) im jeweiligen Detektor (38,9) vorgesehen sind.11. Arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that for the detection of the reflected and / or continuous (light radiation switched off at the time of its arrival 5 openable time window circuits (eg for opening times of 12 us) in the respective detector (38.9) are provided. 12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere zur Messung von Reflexionsfaktoren, Transmissionsfaktoren od. dgi. für verschiedene Wellenlängen zur io Beleuchtung der Schicht(en) (17) eine bzw. eine Anzahl (zumindest zwei) von verschiedene Wellenlängen abgebende(n) Lichtqueile(n) (3) vorgesehen ist (sind), deren Pulsfolge vorzugsweise in zeitlich konstantem Abstand, jedoch innerhalb der halben oder ganzen Netzperiode aufeinanderfolgen, wobei vorzugsweise die Strahlung der einzelnen Lichtquellen (3) über eigene Lichtwellenleiter (43) getrennt oder in einen einzigen Lichtwellenleiter eingekoppelt der Schicht (17) zugeführt ist. 7512. Arrangement according to one of claims 1 to 11, characterized in that in particular for measuring reflection factors, transmission factors od. Dgi. For different wavelengths for io illumination of the layer (s) (17), one or a number (at least two) of light sources (3) emitting different wavelengths (3) are provided, the pulse sequence of which is preferably at a constant time interval , but follow one another within half or the entire network period, the radiation from the individual light sources (3) preferably being supplied to the layer (17) separately or coupled into a single optical waveguide (43). 75 13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beleuchtung der Schicht(en) (17) eine mit der doppelten Netzperiode gepulste Weißlichtquelle (3) (Gasentladungsröhre) vorgesehen ist, wobei zwischen der Lichtquelle (3) und den Detektoren (38;9) je ein auf bestimmte, vorzugsweise aufeinanderfolgende, Wellenlängenbereiche (Farbkanäle) periodisch netzsynchron durch- 20 stimmbares Filter (33) vorgesehen ist, wobei sich das Nutzsignal aus der phasenrichtigen Zuordnung von Detektorsignal und Wellenlänge aus der ersten und zweiten Halbperiode der Messung ergibt.13. Arrangement according to one of claims 1 to 12, characterized in that for illuminating the layer (s) (17) a pulsed with the double network period white light source (3) (gas discharge tube) is provided, between the light source (3) and the Detectors (38; 9) are each provided with a filter (33) that can be periodically synchronized to certain, preferably successive, wavelength ranges (color channels), the useful signal being derived from the phase assignment of the detector signal and wavelength from the first and second half-periods of the Measurement results. 14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einsatz von Laserdioden (3) zur Veränderung der Wellenlänge des abgegebenen Lichtes eine Schalteinrichtung zur 25 Veränderung der Temperatur der Dioden vorgesehen ist.14. Arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized in that when using laser diodes (3) for changing the wavelength of the emitted light, a switching device for changing the temperature of the diodes is provided. 15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Detektor (38;9) zwei Speicher (31 ;31 *) aufweist, wobei in einem der Speicher (31) ein einlangendes Intensitäts- bzw. Meßsignal gespeichert wird und der andere Speicher (31') zur Speicherung eines genau eine Netzpe- 30 riode später eintreffenden Schadlicht entsprechenden Intensitäts- bzw.Meßsignals vorgesehen ist, daß die Ausgänge der beiden Speicher (31;3Γ) an einen Differenzbildner (32) geführt sind, und daß das dem Nutzsignal entsprechende Ausgangssignal des Differenzbildners (32), gegebenenfalls über Verstärker, der Auswerteeinheit (15) zugeführt ist. 35 Hiezu 7 Blatt Zeichnungen 40 45 50 8 5515. Arrangement according to one of claims 1 to 14, characterized in that each detector (38; 9) has two memories (31; 31 *), an incoming intensity or measurement signal being stored in one of the memories (31) and the other memory (31 ') is provided for storing an intensity or measurement signal corresponding to a harmful light that arrives exactly one network period later, that the outputs of the two memories (31; 3Γ) are led to a difference former (32), and that the output signal of the difference former (32) corresponding to the useful signal is fed to the evaluation unit (15), possibly via an amplifier. 35 Including 7 sheets of drawings 40 45 50 8 55
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1548262B2 (en) * 1966-10-13 1970-05-06 Leybold-Heraeus GmbH & Co KG, 5OOO Köln-Bayenthal Optical device for measuring layer thicknesses in vacuum evaporation processes
DE1623319A1 (en) * 1967-06-22 1971-03-18 Telefunken Patent Device for determining the thickness of air permeable layers

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