JP2002303550A - 温度測定方法及び温度測定装置 - Google Patents
温度測定方法及び温度測定装置Info
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- JP2002303550A JP2002303550A JP2001104740A JP2001104740A JP2002303550A JP 2002303550 A JP2002303550 A JP 2002303550A JP 2001104740 A JP2001104740 A JP 2001104740A JP 2001104740 A JP2001104740 A JP 2001104740A JP 2002303550 A JP2002303550 A JP 2002303550A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被測定物の表面の微小な測定領域ごとの温度
を非接触で高速且つ正確に測定する。 【解決手段】 被測定物２にレーザ光を照射し、分光手
段８により測定領域２ａにおける照射レーザ光のラマン
散乱線を検出し、そのうちの対をなすストークス線と反
ストークス線との強度比を演算手段１２により算出し、
この強度比が測定領域の絶対温度及びストークス線の照
射光に対する波数ずれと関係を有することを利用して、
算出強度比と検出された波数ずれとに基づき測定領域の
絶対温度を求める。測定領域の絶対温度と波数ずれとの
関係は、強度比をＲとし、ストークス線の強度をＩs と
し、反ストークス線の強度をＩasとし、測定領域の絶対
温度をＴとし、波数ずれをωs とし、ボルツマン定数を
ｋB とし、プランク定数をｈとし、円周率をπとして、
Ｒ＝Ｉas／Ｉs ＝ｅｘｐ［−ｈωs ／（２πｋB Ｔ）］
で表される。
を非接触で高速且つ正確に測定する。 【解決手段】 被測定物２にレーザ光を照射し、分光手
段８により測定領域２ａにおける照射レーザ光のラマン
散乱線を検出し、そのうちの対をなすストークス線と反
ストークス線との強度比を演算手段１２により算出し、
この強度比が測定領域の絶対温度及びストークス線の照
射光に対する波数ずれと関係を有することを利用して、
算出強度比と検出された波数ずれとに基づき測定領域の
絶対温度を求める。測定領域の絶対温度と波数ずれとの
関係は、強度比をＲとし、ストークス線の強度をＩs と
し、反ストークス線の強度をＩasとし、測定領域の絶対
温度をＴとし、波数ずれをωs とし、ボルツマン定数を
ｋB とし、プランク定数をｈとし、円周率をπとして、
Ｒ＝Ｉas／Ｉs ＝ｅｘｐ［−ｈωs ／（２πｋB Ｔ）］
で表される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度測定の技術分
野に属するものであり、特に高速に、非接触で、正確に
温度を測定することを企図した温度測定方法及び温度測
定装置に関するものである。本発明の温度測定方法及び
温度測定装置は、例えば半導体装置製造の際の半導体基
板の温度管理のための温度測定などに利用することがで
きる。
野に属するものであり、特に高速に、非接触で、正確に
温度を測定することを企図した温度測定方法及び温度測
定装置に関するものである。本発明の温度測定方法及び
温度測定装置は、例えば半導体装置製造の際の半導体基
板の温度管理のための温度測定などに利用することがで
きる。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
被測定物の温度測定は、一般的には、被測定物の温度測
定対象領域に対してプローブを接触させ、該プローブと
被測定物の測定領域との間で熱移動を発生させ、プロー
ブを測定領域と同等の温度となした上で、温度により決
まるプローブの各種特性値を検知することで、なされて
いる。検知されるプローブの特性としては、体積、圧
力、電気抵抗、起電力などがある。
被測定物の温度測定は、一般的には、被測定物の温度測
定対象領域に対してプローブを接触させ、該プローブと
被測定物の測定領域との間で熱移動を発生させ、プロー
ブを測定領域と同等の温度となした上で、温度により決
まるプローブの各種特性値を検知することで、なされて
いる。検知されるプローブの特性としては、体積、圧
力、電気抵抗、起電力などがある。
【０００３】しかしながら、これら接触式の温度測定
は、プローブと被測定物との間で熱移動を完了させ熱平
衡が実現した後に測定がなされるので、測定に時間がか
かり、高速測定が困難である。そして、接触式の温度測
定では、測定領域の温度をできるだけ変化させないよう
にしてプローブ温度を測定領域温度と同一にする必要が
あり、熱移動の影響がプローブとの接触点の周囲にまで
及ぶので、測定領域の微小化には限度があり、微小な領
域ごとに局所的に正確な温度測定を行うことは困難であ
る。
は、プローブと被測定物との間で熱移動を完了させ熱平
衡が実現した後に測定がなされるので、測定に時間がか
かり、高速測定が困難である。そして、接触式の温度測
定では、測定領域の温度をできるだけ変化させないよう
にしてプローブ温度を測定領域温度と同一にする必要が
あり、熱移動の影響がプローブとの接触点の周囲にまで
及ぶので、測定領域の微小化には限度があり、微小な領
域ごとに局所的に正確な温度測定を行うことは困難であ
る。
【０００４】一方、被測定物に対してプローブを接触さ
せることなしに温度測定を行うことが要求される場合が
ある。このような場合の例としては、被測定物の温度が
極めて高い場合や被測定物がプローブとの反応性を持つ
場合などが挙げられる。非接触で被測定物の温度測定を
行う方法としては、例えば被測定物から発せられる全放
射エネルギー量を測定することで絶対温度を測定する放
射温度測定がある。
せることなしに温度測定を行うことが要求される場合が
ある。このような場合の例としては、被測定物の温度が
極めて高い場合や被測定物がプローブとの反応性を持つ
場合などが挙げられる。非接触で被測定物の温度測定を
行う方法としては、例えば被測定物から発せられる全放
射エネルギー量を測定することで絶対温度を測定する放
射温度測定がある。
【０００５】しかしながら、この放射温度測定では被測
定物から到来する放射線の測定がなされるのであるが、
該被測定物が透明体である場合には、当該被測定物の内
部からの放射線や背後に存在する物体からの放射線をも
含めた放射エネルギーの測定がなされるので、被測定物
の表面の所要の測定領域の温度を正確に測定することが
できないという難点がある。
定物から到来する放射線の測定がなされるのであるが、
該被測定物が透明体である場合には、当該被測定物の内
部からの放射線や背後に存在する物体からの放射線をも
含めた放射エネルギーの測定がなされるので、被測定物
の表面の所要の測定領域の温度を正確に測定することが
できないという難点がある。
【０００６】そこで、本発明は、種々の条件下にある被
測定物の表面の微小な測定領域ごとの温度を非接触で高
速且つ正確に測定することの可能な温度測定の方法及び
装置を提供することを目的とするものである。
測定物の表面の微小な測定領域ごとの温度を非接触で高
速且つ正確に測定することの可能な温度測定の方法及び
装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的を達成するものとして、被測定物に照射光を照
射し、前記被測定物の測定領域における前記照射光のラ
マン散乱線を検出し、該ラマン散乱線のうちの対をなす
ストークス線と反ストークス線との強度比を算出し、前
記強度比が前記測定領域の絶対温度及び前記ストークス
線の前記照射光に対する波数ずれと関係を有することを
利用して前記算出された強度比と前記検出された波数ず
れとに基づき前記測定領域の絶対温度を求めることを特
徴とする温度測定方法、が提供される。
如き目的を達成するものとして、被測定物に照射光を照
射し、前記被測定物の測定領域における前記照射光のラ
マン散乱線を検出し、該ラマン散乱線のうちの対をなす
ストークス線と反ストークス線との強度比を算出し、前
記強度比が前記測定領域の絶対温度及び前記ストークス
線の前記照射光に対する波数ずれと関係を有することを
利用して前記算出された強度比と前記検出された波数ず
れとに基づき前記測定領域の絶対温度を求めることを特
徴とする温度測定方法、が提供される。
【０００８】本発明の一態様においては、前記強度比の
算出及び前記波数ずれの検出をストークス線と反ストー
クス線との複数の対について実行し、これにより得られ
た複数の前記絶対温度の値の平均をとって温度測定値と
する。本発明の一態様においては、前記ラマン散乱線の
検出を前記測定領域を走査しながら連続して実行し、前
記被測定物の温度分布を得る。本発明の一態様において
は、前記照射光はレーザ光である。
算出及び前記波数ずれの検出をストークス線と反ストー
クス線との複数の対について実行し、これにより得られ
た複数の前記絶対温度の値の平均をとって温度測定値と
する。本発明の一態様においては、前記ラマン散乱線の
検出を前記測定領域を走査しながら連続して実行し、前
記被測定物の温度分布を得る。本発明の一態様において
は、前記照射光はレーザ光である。
【０００９】また、本発明によれば、以上の如き目的を
達成するものとして、被測定物に照射光を照射する光照
射手段と、前記被測定物の測定領域における前記光照射
手段からの照射光のラマン散乱線を検出する分光手段
と、該分光手段から得られる前記対をなすストークス線
と反ストークス線との強度比を算出し、前記強度比が前
記測定領域の絶対温度及び前記ラマン散乱線のうちの対
をなすストークス線と反ストークス線の前記照射光に対
する波数ずれと関係を有することを利用して前記算出さ
れた強度比と前記検出された波数ずれとに基づき前記測
定領域の絶対温度の値を算出する演算手段とを有するこ
とを特徴とする温度測定装置、が提供される。
達成するものとして、被測定物に照射光を照射する光照
射手段と、前記被測定物の測定領域における前記光照射
手段からの照射光のラマン散乱線を検出する分光手段
と、該分光手段から得られる前記対をなすストークス線
と反ストークス線との強度比を算出し、前記強度比が前
記測定領域の絶対温度及び前記ラマン散乱線のうちの対
をなすストークス線と反ストークス線の前記照射光に対
する波数ずれと関係を有することを利用して前記算出さ
れた強度比と前記検出された波数ずれとに基づき前記測
定領域の絶対温度の値を算出する演算手段とを有するこ
とを特徴とする温度測定装置、が提供される。
【００１０】本発明の一態様においては、前記分光手段
は前記ラマン散乱線の検出及び前記波数ずれの検出をス
トークス線と反ストークス線との複数の対について実行
し、前記演算手段は前記強度比の算出をストークス線と
反ストークス線との前記複数の対について実行し、これ
により得られた複数の前記絶対温度の値の平均をとって
温度測定値とする。本発明の一態様においては、前記測
定領域を走査する走査手段が設けられている。本発明の
一態様においては、前記分光手段はエリアセンサを含ん
でおり、該エリアセンサの受光要素配列の第１方向に前
記測定領域からの光が波長分散され、前記エリアセンサ
の受光要素配列の第２方向は線状の前記測定領域の長手
方向に対応している。本発明の一態様においては、前記
分光手段は前記光照射手段からの照射光のレイリー散乱
線の入射を阻止するフィルタが付設されている。本発明
の一態様においては、前記光照射手段は、レーザ光源
と、該レーザ光源から発せられる光が一端に入射せしめ
られ他端から出射せしめられる光ファイバとを含んでな
る。
は前記ラマン散乱線の検出及び前記波数ずれの検出をス
トークス線と反ストークス線との複数の対について実行
し、前記演算手段は前記強度比の算出をストークス線と
反ストークス線との前記複数の対について実行し、これ
により得られた複数の前記絶対温度の値の平均をとって
温度測定値とする。本発明の一態様においては、前記測
定領域を走査する走査手段が設けられている。本発明の
一態様においては、前記分光手段はエリアセンサを含ん
でおり、該エリアセンサの受光要素配列の第１方向に前
記測定領域からの光が波長分散され、前記エリアセンサ
の受光要素配列の第２方向は線状の前記測定領域の長手
方向に対応している。本発明の一態様においては、前記
分光手段は前記光照射手段からの照射光のレイリー散乱
線の入射を阻止するフィルタが付設されている。本発明
の一態様においては、前記光照射手段は、レーザ光源
と、該レーザ光源から発せられる光が一端に入射せしめ
られ他端から出射せしめられる光ファイバとを含んでな
る。
【００１１】本発明は、レーザラマン法を利用して実施
することができる。ここで、レーザラマン法について、
簡単に説明する。レーザ光を物体の表面に照射すると、
該物体表面を構成する分子との相互作用に基づき、照射
レーザ光と同一波長のレイリー散乱線（光）及び照射レ
ーザ光とは異なる波長のラマン散乱線（光）が生ぜしめ
られる。ラマン散乱線は、レイリー散乱線に対して或る
波数分だけ大きな波数のストークス線と、レイリー散乱
線に対して上記或る波数分だけ小さな波数の反ストーク
ス線との少なくとも１つの対からなる。反ストークス線
の強度Ｉasに対するストークス線の強度Ｉs の比Ｒ（＝
Ｉas／Ｉs ）は、物体表面を構成する分子の振動状態即
ち絶対温度Ｔを反映しており、ωs を照射レーザ光とラ
マン散乱線との波数差（波数ずれ）とし、ｋB をボルツ
マン定数とし、ｈをプランク定数とし、πを円周率とし
て、ｅｘｐ［−ｈωs ／（２πｋB Ｔ）］で表される。
本発明は、以上のような現象を利用し、Ｒ及びωs を測
定することで温度Ｔを測定するものである。
することができる。ここで、レーザラマン法について、
簡単に説明する。レーザ光を物体の表面に照射すると、
該物体表面を構成する分子との相互作用に基づき、照射
レーザ光と同一波長のレイリー散乱線（光）及び照射レ
ーザ光とは異なる波長のラマン散乱線（光）が生ぜしめ
られる。ラマン散乱線は、レイリー散乱線に対して或る
波数分だけ大きな波数のストークス線と、レイリー散乱
線に対して上記或る波数分だけ小さな波数の反ストーク
ス線との少なくとも１つの対からなる。反ストークス線
の強度Ｉasに対するストークス線の強度Ｉs の比Ｒ（＝
Ｉas／Ｉs ）は、物体表面を構成する分子の振動状態即
ち絶対温度Ｔを反映しており、ωs を照射レーザ光とラ
マン散乱線との波数差（波数ずれ）とし、ｋB をボルツ
マン定数とし、ｈをプランク定数とし、πを円周率とし
て、ｅｘｐ［−ｈωs ／（２πｋB Ｔ）］で表される。
本発明は、以上のような現象を利用し、Ｒ及びωs を測
定することで温度Ｔを測定するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら説明する。図１は本発明によるレーザ
ラマン法を用いた温度測定の方法及び装置の一実施形態
を説明するための模式図である。
面を参照しながら説明する。図１は本発明によるレーザ
ラマン法を用いた温度測定の方法及び装置の一実施形態
を説明するための模式図である。
【００１３】図１において、被測定物２は、例えばシリ
コンウエハであり、その表面の測定領域２ａの温度Ｔが
測定される。光源４は、例えば波長５３２ｎｍの可視光
を発するレーザであり、該光源４には光ファイバ６の一
端（光入射端）が結合されており、該光ファイバ６の他
端（光出射端）は上記被測定物２の測定領域２ａに対向
するようにしてその近傍に位置している。光源４から発
せられた光は、光ファイバ６の光出射端から出射せしめ
られ、測定領域２ａに照射される。この照射光のうちの
大部分は正反射光として反射されるが、被測定物２の表
面の分子との相互作用によりレイリー散乱及びラマン散
乱が生じ、これらの散乱光（散乱線）は、分光手段８に
より分光される。尚、被測定物２に照射光を照射する光
照射手段は、必ずしも光源２からの光を測定領域２ａへ
と導く光ファイバ６を含むものでなくともよく、光源と
公知のレンズ系などを含む適宜の光学系とからなるもの
であってもよい。また、上記の光ファイバ６と集光レン
ズなどの光学系とを組み合わせて使用することも可能で
ある。
コンウエハであり、その表面の測定領域２ａの温度Ｔが
測定される。光源４は、例えば波長５３２ｎｍの可視光
を発するレーザであり、該光源４には光ファイバ６の一
端（光入射端）が結合されており、該光ファイバ６の他
端（光出射端）は上記被測定物２の測定領域２ａに対向
するようにしてその近傍に位置している。光源４から発
せられた光は、光ファイバ６の光出射端から出射せしめ
られ、測定領域２ａに照射される。この照射光のうちの
大部分は正反射光として反射されるが、被測定物２の表
面の分子との相互作用によりレイリー散乱及びラマン散
乱が生じ、これらの散乱光（散乱線）は、分光手段８に
より分光される。尚、被測定物２に照射光を照射する光
照射手段は、必ずしも光源２からの光を測定領域２ａへ
と導く光ファイバ６を含むものでなくともよく、光源と
公知のレンズ系などを含む適宜の光学系とからなるもの
であってもよい。また、上記の光ファイバ６と集光レン
ズなどの光学系とを組み合わせて使用することも可能で
ある。
【００１４】分光手段８は、２つの凹面反射鏡８ａ，８
ｂと、回折格子８ｃと、ＣＣＤなどのラインセンサ８ｄ
とを含んでなる。測定領域２ａでの散乱により発生した
レイリー散乱線とラマン散乱線とは、凹面反射鏡８ａに
より反射されてほぼ平行な光とされ、回折格子８ｃに入
射する。回折格子８ｃで回折により波長分散された光
は、凹面反射鏡８ｂにより反射され、ラインセンサ８ｄ
上に集光される。ラインセンサ８ｄは、Ｘ方向に多数の
受光要素が配列されており、回折格子８ｃによる波長分
散はラインセンサ８ｄ上でのＸ方向に対応する方向にな
される。
ｂと、回折格子８ｃと、ＣＣＤなどのラインセンサ８ｄ
とを含んでなる。測定領域２ａでの散乱により発生した
レイリー散乱線とラマン散乱線とは、凹面反射鏡８ａに
より反射されてほぼ平行な光とされ、回折格子８ｃに入
射する。回折格子８ｃで回折により波長分散された光
は、凹面反射鏡８ｂにより反射され、ラインセンサ８ｄ
上に集光される。ラインセンサ８ｄは、Ｘ方向に多数の
受光要素が配列されており、回折格子８ｃによる波長分
散はラインセンサ８ｄ上でのＸ方向に対応する方向にな
される。
【００１５】図２は、ラインセンサ８ｄへの光入射を示
す模式図である。図２では、凹面鏡８ｂから到来する光
は上向きに進行し、Ｘ方向のラインセンサ８ｄに入射す
る。図２には、ラインセンサ８ｄへの入射光の強度分布
Ｉが模式的に示されている。強度ＩR のレイリー散乱線
（スペクトル）がラインセンサ８ｄのほぼ中央に位置
し、その両側に、１〜３次のラマン散乱線（スペクト
ル）が位置している。ラマン散乱線は、レイリー散乱線
の波数を基準としてそれより、波数ωs1だけ大きな波数
の１次のストークス線（強度Ｉs1）と、波数ωs1だけ小
さな波数の１次の反ストークス線（強度Ｉas1 ）と、波
数ωs2だけ大きな波数の２次のストークス線（強度
Ｉs2）と、波数ωs2だけ小さな波数の２次の反ストーク
ス線（強度Ｉas2）と、波数ωs3だけ大きな波数の３次
のストークス線（強度Ｉs3）と、波数ωs3だけ小さな波
数の３次の反ストークス線（強度Ｉas3 ）と含んでい
る。簡単化のために３次までのラマン散乱線について図
示し説明されているが、４次以上のラマン散乱線が存在
する場合もある。
す模式図である。図２では、凹面鏡８ｂから到来する光
は上向きに進行し、Ｘ方向のラインセンサ８ｄに入射す
る。図２には、ラインセンサ８ｄへの入射光の強度分布
Ｉが模式的に示されている。強度ＩR のレイリー散乱線
（スペクトル）がラインセンサ８ｄのほぼ中央に位置
し、その両側に、１〜３次のラマン散乱線（スペクト
ル）が位置している。ラマン散乱線は、レイリー散乱線
の波数を基準としてそれより、波数ωs1だけ大きな波数
の１次のストークス線（強度Ｉs1）と、波数ωs1だけ小
さな波数の１次の反ストークス線（強度Ｉas1 ）と、波
数ωs2だけ大きな波数の２次のストークス線（強度
Ｉs2）と、波数ωs2だけ小さな波数の２次の反ストーク
ス線（強度Ｉas2）と、波数ωs3だけ大きな波数の３次
のストークス線（強度Ｉs3）と、波数ωs3だけ小さな波
数の３次の反ストークス線（強度Ｉas3 ）と含んでい
る。簡単化のために３次までのラマン散乱線について図
示し説明されているが、４次以上のラマン散乱線が存在
する場合もある。
【００１６】分光手段は、以上のような回折格子を用い
たものに限定されることはなくプリズムを用いたもので
あってもよく、また以上のような凹面反射鏡を用いたも
のに限定されることはなく凸レンズを用いたものであっ
てもよい。
たものに限定されることはなくプリズムを用いたもので
あってもよく、また以上のような凹面反射鏡を用いたも
のに限定されることはなく凸レンズを用いたものであっ
てもよい。
【００１７】図２に、仮想線で示されているように、レ
イリー散乱線の形成される位置に遮光フィルタ１０を配
置することができる。これにより、ラマン散乱線より強
度の大きなレイリー散乱線のセンサ８ｄへの入射を阻止
し、微弱なラマン散乱線検出の感度及び精度を向上させ
ることができる。尚、使用される光源４に応じて、セン
サ８ｄ上でのレイリー散乱線の位置及びラマン散乱線の
位置は予測できるので、センサ８ｄの所要のラマン散乱
線の位置及びその近傍以外を遮光するような遮光フィル
タを配置してもよい。
イリー散乱線の形成される位置に遮光フィルタ１０を配
置することができる。これにより、ラマン散乱線より強
度の大きなレイリー散乱線のセンサ８ｄへの入射を阻止
し、微弱なラマン散乱線検出の感度及び精度を向上させ
ることができる。尚、使用される光源４に応じて、セン
サ８ｄ上でのレイリー散乱線の位置及びラマン散乱線の
位置は予測できるので、センサ８ｄの所要のラマン散乱
線の位置及びその近傍以外を遮光するような遮光フィル
タを配置してもよい。
【００１８】以上のようにして検出されたラマン散乱線
の波数（レイリー散乱線の波数に対する増減値）±ωsn
（ｎは１，２，３，・・・・；以下同様）及び強度
Ｉsn，Ｉ asn の値を示す信号が、演算手段１２に入力さ
れる。演算手段１２は、各ｎ次のストークス線及び反ス
トークス線について、以下の関係式 Ｒn ＝Ｉasn ／Ｉsn＝ｅｘｐ［−ｈωsn／（２πｋB
Ｔ）］ に基づき、絶対温度Ｔの値を算出する。ここで、ｋB は
ボルツマン定数であり、ｈはプランク定数であり、πは
円周率である。
の波数（レイリー散乱線の波数に対する増減値）±ωsn
（ｎは１，２，３，・・・・；以下同様）及び強度
Ｉsn，Ｉ asn の値を示す信号が、演算手段１２に入力さ
れる。演算手段１２は、各ｎ次のストークス線及び反ス
トークス線について、以下の関係式 Ｒn ＝Ｉasn ／Ｉsn＝ｅｘｐ［−ｈωsn／（２πｋB
Ｔ）］ に基づき、絶対温度Ｔの値を算出する。ここで、ｋB は
ボルツマン定数であり、ｈはプランク定数であり、πは
円周率である。
【００１９】演算手段１２は、得られた複数の絶対温度
値の平均をとって温度測定値とすることができる。但
し、複数の絶対温度値どうしの差は小さいので、複数の
ストークス線及び反ストークス線の対のうちの１対につ
いてのみ上記の演算を行って得られる温度値をそのまま
温度測定値とすることも可能である。
値の平均をとって温度測定値とすることができる。但
し、複数の絶対温度値どうしの差は小さいので、複数の
ストークス線及び反ストークス線の対のうちの１対につ
いてのみ上記の演算を行って得られる温度値をそのまま
温度測定値とすることも可能である。
【００２０】被測定物２は、移動テーブル１４上に固定
することができる。この移動テーブル１４を被測定物２
の表面内の方向に矢印で示すように２次元的に移動させ
ることで、測定領域２ａを走査しながらラマン散乱線の
検出を連続して実行し、被測定物２の表面の温度分布を
得ることができる。
することができる。この移動テーブル１４を被測定物２
の表面内の方向に矢印で示すように２次元的に移動させ
ることで、測定領域２ａを走査しながらラマン散乱線の
検出を連続して実行し、被測定物２の表面の温度分布を
得ることができる。
【００２１】ここで、以上のようにして温度測定を行っ
た実験結果を、以下の表１並びに図３及び図４に示す。
た実験結果を、以下の表１並びに図３及び図４に示す。
【００２２】
【表１】 測定温度は４４．８Ｋであった。表１及び図３には、４
４．８ＫでのＲn の理論計算値をも示す。図４には、Ｒ
n の実験値αと理論計算値βとの関係を示す。β＝１．
０００１α＋０．０１２８の関係にあることが見出さ
れ、高い相関が確認された。
４．８ＫでのＲn の理論計算値をも示す。図４には、Ｒ
n の実験値αと理論計算値βとの関係を示す。β＝１．
０００１α＋０．０１２８の関係にあることが見出さ
れ、高い相関が確認された。
【００２３】図５は本発明によるレーザラマン法を用い
た温度測定の方法及び装置の更に別の実施形態を説明す
るための模式図である。本図において、上記図１におけ
ると同様の機能を有する部材には同一の符号が付されて
おり、また光照射手段、演算手段及び走査手段は図示を
省略されている。
た温度測定の方法及び装置の更に別の実施形態を説明す
るための模式図である。本図において、上記図１におけ
ると同様の機能を有する部材には同一の符号が付されて
おり、また光照射手段、演算手段及び走査手段は図示を
省略されている。
【００２４】図１の実施形態では測定領域２ａが点状で
あるが、この図５の実施形態では測定領域２ａ’は線状
である。そして、回折格子８ｃ’は波長分散方向と直交
する方向（格子の延在方向）に所要の長さを有する面状
のものであり、ＣＣＤセンサ８ｄ’は受光要素ＥがＸ方
向及びＺ方向に２次元に配列されたエリアセンサであ
る。
あるが、この図５の実施形態では測定領域２ａ’は線状
である。そして、回折格子８ｃ’は波長分散方向と直交
する方向（格子の延在方向）に所要の長さを有する面状
のものであり、ＣＣＤセンサ８ｄ’は受光要素ＥがＸ方
向及びＺ方向に２次元に配列されたエリアセンサであ
る。
【００２５】本実施形態では、線状の測定領域２ａ’か
らの散乱光がＸ方向に波長分散されてエリアセンサ８
ｄ’により受光される。図６に、エリアセンサ８ｄ’へ
の入射光の強度分布が模式的に示されている。Ｚ方向の
それぞれの位置での検出値に基づき、上記実施形態と同
様な演算を行って、測定領域２ａ’の温度分布を求める
ことができる。
らの散乱光がＸ方向に波長分散されてエリアセンサ８
ｄ’により受光される。図６に、エリアセンサ８ｄ’へ
の入射光の強度分布が模式的に示されている。Ｚ方向の
それぞれの位置での検出値に基づき、上記実施形態と同
様な演算を行って、測定領域２ａ’の温度分布を求める
ことができる。
【００２６】また、被測定物２をその表面内の方向に矢
印で示すように移動させることで、測定領域２ａ’を走
査しながらラマン散乱線の検出を連続して実行し、被測
定物２の表面の帯状の領域の温度分布を得ることができ
る。
印で示すように移動させることで、測定領域２ａ’を走
査しながらラマン散乱線の検出を連続して実行し、被測
定物２の表面の帯状の領域の温度分布を得ることができ
る。
【００２７】以上のような温度測定の方法及び装置は、
たとえば、半導体装置の製造プロセスにおいて使用する
ことができる。半導体装置の製造においては、シリコン
ウエハなどの半導体基材に多数の半導体装置を作り込
み、これらを切断分離して個々のチップ状半導体装置を
得ている。各半導体装置に対する不純物拡散などの工程
は半導体基材に際して一時に行われ、個々の半導体装置
は半導体基材の互いに異なる位置に存在するので、半導
体基材の温度を十分精密に制御することが製品歩留を向
上させる点から重要である。このような制御のために
は、半導体基材の全面の温度分布を非接触で正確且つ迅
速に測定することが必要であるが、本発明によれば、こ
のような半導体基材表面の温度分布の測定が可能であ
る。
たとえば、半導体装置の製造プロセスにおいて使用する
ことができる。半導体装置の製造においては、シリコン
ウエハなどの半導体基材に多数の半導体装置を作り込
み、これらを切断分離して個々のチップ状半導体装置を
得ている。各半導体装置に対する不純物拡散などの工程
は半導体基材に際して一時に行われ、個々の半導体装置
は半導体基材の互いに異なる位置に存在するので、半導
体基材の温度を十分精密に制御することが製品歩留を向
上させる点から重要である。このような制御のために
は、半導体基材の全面の温度分布を非接触で正確且つ迅
速に測定することが必要であるが、本発明によれば、こ
のような半導体基材表面の温度分布の測定が可能であ
る。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学的手段を用いて温度に直接関連する物理現象を非接
触で検出し、これに基づき温度値を算出するので、被測
定物の種々の条件下の表面の微小な測定領域ごとの温度
を、高速且つ正確に測定することが可能となる。
光学的手段を用いて温度に直接関連する物理現象を非接
触で検出し、これに基づき温度値を算出するので、被測
定物の種々の条件下の表面の微小な測定領域ごとの温度
を、高速且つ正確に測定することが可能となる。
【図１】本発明によるレーザラマン法を用いた温度測定
の方法及び装置の実施形態を説明するための模式図であ
る。
の方法及び装置の実施形態を説明するための模式図であ
る。
【図２】ラインセンサへの光入射を示す模式図である。
【図３】温度測定を行った実験の結果を示すグラフであ
る。
る。
【図４】温度測定を行った実験の結果を示すグラフであ
る。
る。
【図５】本発明によるレーザラマン法を用いた温度測定
の方法及び装置の実施形態を説明するための模式図であ
る。
の方法及び装置の実施形態を説明するための模式図であ
る。
【図６】エリアセンサへの入射光の強度分布を示す模式
図である。
図である。
２ 被測定物 ２ａ，２ａ’ 測定領域 ４ 光源 ６ 光ファイバ ８ 分光手段 ８ａ，８ｂ 凹面反射鏡 ８ｃ，８ｃ’ 回折格子 ８ｄ ＣＣＤラインセンサ ８ｄ’ ＣＣＤエリアセンサ １０ 遮光フィルタ １２ 演算手段 １４ 移動テーブル
Claims (12)
- 【請求項１】 被測定物に照射光を照射し、前記被測定
物の測定領域における前記照射光のラマン散乱線を検出
し、該ラマン散乱線のうちの対をなすストークス線と反
ストークス線との強度比を算出し、前記強度比が前記測
定領域の絶対温度及び前記ストークス線の前記照射光に
対する波数ずれと関係を有することを利用して前記算出
された強度比と前記検出された波数ずれとに基づき前記
測定領域の絶対温度を求めることを特徴とする温度測定
方法。 - 【請求項２】 前記強度比と前記測定領域の絶対温度と
前記波数ずれとの関係は、前記強度比をＲとし、前記ス
トークス線の強度をＩs とし、前記反ストークス線の強
度をＩasとし、前記測定領域の絶対温度をＴとし、前記
波数ずれをω s とし、ボルツマン定数をｋB とし、プラ
ンク定数をｈとし、円周率をπとして、以下の式： Ｒ＝Ｉas／Ｉs ＝ｅｘｐ［−ｈωs ／（２πｋB Ｔ）］ で表されることを特徴とする、請求項１に記載の温度測
定方法。 - 【請求項３】 前記強度比の算出及び前記波数ずれの検
出をストークス線と反ストークス線との複数の対につい
て実行し、これにより得られた複数の前記絶対温度の値
の平均をとって温度測定値とすることを特徴とする、請
求項１〜２のいずれかに記載の温度測定方法。 - 【請求項４】 前記ラマン散乱線の検出を前記測定領域
を走査しながら連続して実行し、前記被測定物の温度分
布を得ることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに
記載の温度測定方法。 - 【請求項５】 前記照射光はレーザ光であることを特徴
とする、請求項１〜４のいずれかに記載の温度測定方
法。 - 【請求項６】 被測定物に照射光を照射する光照射手段
と、前記被測定物の測定領域における前記光照射手段か
らの照射光のラマン散乱線を検出する分光手段と、該分
光手段から得られる前記対をなすストークス線と反スト
ークス線との強度比を算出し、前記強度比が前記測定領
域の絶対温度及び前記ラマン散乱線のうちの対をなすス
トークス線と反ストークス線の前記照射光に対する波数
ずれと関係を有することを利用して前記算出された強度
比と前記検出された波数ずれとに基づき前記測定領域の
絶対温度の値を算出する演算手段とを有することを特徴
とする温度測定装置。 - 【請求項７】 前記強度比と前記測定領域の絶対温度と
前記波数ずれとの関係は、前記強度比をＲとし、前記ス
トークス線の強度をＩs とし、前記反ストークス線の強
度をＩasとし、前記測定領域の絶対温度をＴとし、前記
波数ずれをω s とし、ボルツマン定数をｋB とし、プラ
ンク定数をｈとし、円周率をπとして、以下の式： Ｒ＝Ｉas／Ｉs ＝ｅｘｐ［−ｈωs ／（２πｋB Ｔ）］ で表されることを特徴とする、請求項６に記載の温度測
定装置。 - 【請求項８】 前記分光手段は前記ラマン散乱線の検出
及び前記波数ずれの検出をストークス線と反ストークス
線との複数の対について実行し、前記演算手段は前記強
度比の算出をストークス線と反ストークス線との前記複
数の対について実行し、これにより得られた複数の前記
絶対温度の値の平均をとって温度測定値とすることを特
徴とする、請求項６〜７のいずれかに記載の温度測定装
置。 - 【請求項９】 前記測定領域を走査する走査手段を有し
ていることを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記
載の温度測定装置。 - 【請求項１０】 前記分光手段はエリアセンサを含んで
おり、該エリアセンサの受光要素配列の第１方向に前記
測定領域からの光が波長分散され、前記エリアセンサの
受光要素配列の第２方向は線状の前記測定領域の長手方
向に対応していることを特徴とする、請求項６〜９のい
ずれかに記載の温度測定装置。 - 【請求項１１】 前記分光手段は前記光照射手段からの
照射光のレイリー散乱線の入射を阻止するフィルタが付
設されていることを特徴とする、請求項６〜１０のいず
れかに記載の温度測定装置。 - 【請求項１２】 前記光照射手段は、レーザ光源と、該
レーザ光源から発せられる光が一端に入射せしめられ他
端から出射せしめられる光ファイバとを含んでなること
を特徴とする、請求項６〜１１のいずれかに記載の温度
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001104740A JP2002303550A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 温度測定方法及び温度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001104740A JP2002303550A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 温度測定方法及び温度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002303550A true JP2002303550A (ja) | 2002-10-18 |
Family
ID=18957554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001104740A Pending JP2002303550A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 温度測定方法及び温度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002303550A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015032678A (ja) * | 2013-08-02 | 2015-02-16 | 三菱電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法、炭化珪素半導体装置の製造工程の管理方法 |
| CN113551803A (zh) * | 2021-06-09 | 2021-10-26 | 上海交通大学 | 超导带材温度及应力监测方法和系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH063203A (ja) * | 1992-04-22 | 1994-01-11 | Hitachi Ltd | 顕微ラマン分光光度計を用いた温度測定装置 |
| JPH07318426A (ja) * | 1994-05-27 | 1995-12-08 | Kanagawa Kagaku Gijutsu Akad | ラマン散乱による温度計測装置とその方法 |
| JPH08285703A (ja) * | 1995-04-13 | 1996-11-01 | Nippon Steel Corp | 表面温度計 |
| JP2002062197A (ja) * | 2000-08-23 | 2002-02-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 温度計測装置及び温度計測方法 |
-
2001
- 2001-04-03 JP JP2001104740A patent/JP2002303550A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH063203A (ja) * | 1992-04-22 | 1994-01-11 | Hitachi Ltd | 顕微ラマン分光光度計を用いた温度測定装置 |
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| JPH08285703A (ja) * | 1995-04-13 | 1996-11-01 | Nippon Steel Corp | 表面温度計 |
| JP2002062197A (ja) * | 2000-08-23 | 2002-02-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 温度計測装置及び温度計測方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015032678A (ja) * | 2013-08-02 | 2015-02-16 | 三菱電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法、炭化珪素半導体装置の製造工程の管理方法 |
| CN113551803A (zh) * | 2021-06-09 | 2021-10-26 | 上海交通大学 | 超导带材温度及应力监测方法和系统 |
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Effective date: 20110222 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |