JP2007218591A - Hybrid-type surface thermometer, apparatus, and method for measuring temperature distribution - Google Patents
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本発明は、熱電対のような接触式表面温度計測手法の利点と放射測温のような非接触式表面温度計測手法の利点とを組み合わせて相乗的な効果を発揮すると同時に、両者の弱点を克服した新しいハイブリッド型の表面温度計、温度分布測定装置及び測定方法に関する。特に熱伝導率の良い薄膜金属材料を測定対象に押圧接触させて熱平衡状態を現出させ、その薄膜金属材料の測定対象に接触されていない裏面を放射測温法で測温することにより、測定対象の真温度を計測することができるハイブリッド型表面温度計や温度分布測定装置及び測定方法を提供するものである。 The present invention combines the advantages of a contact-type surface temperature measurement method such as a thermocouple with the advantages of a non-contact-type surface temperature measurement method such as radiation temperature measurement, and at the same time demonstrates the weaknesses of both. The present invention relates to a new hybrid type surface thermometer, temperature distribution measuring apparatus and measuring method which have been overcome. Measurement is performed by pressing a thin film metal material with particularly good thermal conductivity against the object to be measured to reveal a thermal equilibrium state, and measuring the back surface of the thin film metal material that is not in contact with the object to be measured by a radiation temperature measurement method. The present invention provides a hybrid surface thermometer, a temperature distribution measuring device, and a measuring method capable of measuring the true temperature of an object.
温度はさまざまな分野で最も基本的かつ重要な物理量の1つである。そのため、多彩な温度計測手法が存在し、現在もなお研究開発が進められている。測定対象を物体の表面温度計測に限定して概観すると、大別して熱電対のように測定対象に溶接等により熱的に接触させ、その熱起電力を測定することによって温度を計測する、いわゆる接触式の温度計測手法と、対象物の温度に対応して放射される電磁波を検出することによって温度を計測する放射測温法、いわゆる非接触式の温度計測手法がある。 Temperature is one of the most basic and important physical quantities in various fields. For this reason, various temperature measurement methods exist, and research and development are still in progress. An overview of measurement objects limited to measuring the surface temperature of an object is roughly classified as a thermocouple, where the object is thermally contacted by welding or the like, and the temperature is measured by measuring its thermoelectromotive force, so-called contact. There are two types of temperature measurement methods: a radiation temperature measurement method in which a temperature is measured by detecting an electromagnetic wave emitted corresponding to the temperature of an object, a so-called non-contact temperature measurement method.
前者は、基本的に対象物に溶接することを要請されるために、溶接自体が困難な対象や走行する対象には適用しがたいこと、溶接するために対象物に損傷を与えること、環境や経年変化による熱電対そのものの劣化の問題などを内包している。一方、後者の放射測温法は、測定対象表面の放射率が変化する場合に決定的な測温誤差を惹起する。放射率が一定である測定対象物は現実的には極めてまれであり、放射測温法を適用するためには基本的に放射率を何らかの方法で補正する手立てが必要である。 The former is basically required to be welded to the object, so it is difficult to apply to objects that are difficult to weld or to travel, damage the object for welding, environment And the problem of deterioration of the thermocouple itself due to aging. On the other hand, the latter radiation temperature measurement method causes a critical temperature measurement error when the emissivity of the surface of the measurement object changes. A measurement object having a constant emissivity is extremely rare in practice, and in order to apply the radiation temperature measurement method, basically, a measure for correcting the emissivity by some method is necessary.
熱電対を使用し、この熱電対を直接に測定対象に溶接するのではなく、薄膜金属を介して測定対象に間接的に接触させて温度計測する方法が下記の非特許文献1に開示されている。すなわち熱電対を固定した薄膜の金属を測定対象に接触させて温度計測すると、測定精度が改善することが記載されている。だがシリコン半導体ウエハ等の表面温度測定に容易に使用することができないものであり、前述の熱電対を使用した温度計測の欠点を持つものであった。
更に、低放射率測定用非接触温度計のアダプターとして、凸状断面形状で光軸を横断する部分を薄膜の合成樹脂の赤外線放射部材で、非接触温度計の先端部に着脱可能に取付けた構成の表面温度計が特許文献1に、測定対象の内部を測温する内部温度計が特許文献2に開示されている。これらは比較的に簡単な構成ではあるが、シリコン半導体ウエハ等の表面温度測定に容易に使用することができないものであった。
本発明は、熱電対のような接触式手法の利点と放射測温のような非接触手法の利点とを組み合わせて相乗的効果を発揮すると同時に、両者の弱点を克服した新しいハイブリッド型表面温度計を提供することを目的とする。
The present invention combines the advantages of a contact-type method such as a thermocouple with the advantages of a non-contact method such as radiation temperature measurement, and at the same time provides a new hybrid surface thermometer that overcomes the weaknesses of both. The purpose is to provide.
また、熱伝導率のよい薄膜金属材料を測定対象に接触させて熱平衡状態を現出させ、その薄膜金属材料の測定対象に接触されていない裏面を放射測温法により、真温度を計測する新しいハイブリッド型表面温度計を提供することを目的とする。さらに、薄膜金属材料の裏面を高放射率加工して放射率の変動に依存しない放射測温法により真温度を計測する新しいハイブリッド型表面温度計を提供することを目的とする。 In addition, a new thin-film metal material with good thermal conductivity is brought into contact with the object to be measured to reveal the thermal equilibrium state, and the back surface of the thin-film metal material that is not in contact with the object to be measured is measured using a radiation temperature measurement method. An object is to provide a hybrid surface thermometer. It is another object of the present invention to provide a new hybrid surface thermometer that measures the true temperature by a radiation temperature measurement method that does not depend on variation in emissivity by processing the back surface of the thin film metal material with high emissivity.
更に、測定対象に接触させる薄膜金属を用いる表面温度計部分と用いない放射計部分を組み合わせて、測定対象の温度のみならず、放射測温法の弱点である測定対象の放射率をも同時に計測することができる新しいハイブリッド型表面温度計を提供することを目的とする。 Furthermore, by combining the surface thermometer part using thin film metal that is in contact with the object to be measured and the radiometer part not being used, not only the temperature of the object to be measured but also the emissivity of the object to be measured, which is a weak point of the radiation thermometry An object of the present invention is to provide a new hybrid surface thermometer that can be used.
更に、熱電対などを表面に溶接することが困難な半導体ウエハなどの温度計測に特に効果的である新しいハイブリッド型表面温度計を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a new hybrid surface thermometer that is particularly effective for measuring the temperature of a semiconductor wafer or the like where it is difficult to weld a thermocouple or the like to the surface.
更に、測定温度領域が、常温付近の低温から2000度Cを超える高温まで幅広い範囲に適用が可能である新しいハイブリッド型表面温度計を提供することを目的とする。また更に、1mm径以下の微小な面の1点測定等の局所的な点測定のみならず、光ファイバや光透過ロッドなどとの組み合わせにより、多点同時測定可能な、且つ付加価値の高い、多くの分野で使用することができる新しいハイブリッド型表面温度計、温度分布測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a new hybrid surface thermometer that can be applied in a wide range from a low temperature near normal temperature to a high temperature exceeding 2000 ° C. Furthermore, not only local point measurement such as single point measurement of a minute surface with a diameter of 1 mm or less, but also combination with an optical fiber or a light transmission rod, multiple points can be measured simultaneously, and high added value. It is an object of the present invention to provide a new hybrid surface thermometer, temperature distribution measuring apparatus and measuring method that can be used in many fields.
前述の課題および目的を解決するために、本発明の請求項1のハイブリッド型表面温度計では、薄膜金属を測定対象に所望の圧力で押圧接触させ、測定対象に接触していない薄膜金属の裏面からの放射輝度を光センサで計測することによって、測定対象の表面温度を測定するようにしたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and objects, in the hybrid surface thermometer according to claim 1 of the present invention, the thin film metal is brought into pressure contact with the measurement object at a desired pressure, and the back surface of the thin film metal not in contact with the measurement object. The surface temperature of the measurement object is measured by measuring the radiance from the optical sensor with an optical sensor.
また、本発明の請求項2及び3のハイブリッド型表面温度計では、測定対象に直近してサファイア、石英、フッ化カルシウム(CaF2)、フッ化バリウム(BaF2)などのロッド状の光透過体を設置し、このロッド状の光透過体を通して、薄膜金属の測定対象に接触していない裏面からの放射を透過させて光センサで検出するようにしたことを特徴とする。また、本発明の請求項4のハイブリッド型表面温度計では、薄膜金属の測定対象に接触していない裏面を高放射率加工して、放射率の依存を少なくしたことを特徴とする。
In the hybrid surface thermometer according to claims 2 and 3 of the present invention, a rod-shaped light transmission of sapphire, quartz, calcium fluoride (CaF 2 ), barium fluoride (BaF 2 ) or the like is provided in the immediate vicinity of the measurement object. A body is installed, and radiation from the back surface that is not in contact with the thin film metal measurement object is transmitted through the rod-shaped light transmission body, and is detected by an optical sensor. The hybrid surface thermometer according to
更に、本発明の請求項5のハイブリッド型表面温度計では、薄膜金属が測定対象に接触するときに生じる熱接触抵抗によって低下する該薄膜金属の温度を補償する補償手段を持ち、この補償手段によって該測定対象の表面温度を補償して測定するようにしたことを特徴とする。 Furthermore, the hybrid surface thermometer according to claim 5 of the present invention has a compensation means for compensating the temperature of the thin film metal which is lowered by the thermal contact resistance generated when the thin film metal contacts the measurement object. The surface temperature of the measurement object is compensated for measurement.
更に、本発明の請求項6のハイブリッド型表面温度計による温度分布測定装置では、請求項1〜5に記載されている一つ又は複数個のハイブリッド型表面温度計を複数個所定の間隔で並べて、測定対象の温度分布を測定するようにしたことを特徴とする。 Furthermore, in the temperature distribution measuring apparatus using a hybrid surface thermometer according to claim 6 of the present invention, one or a plurality of hybrid surface thermometers described in claims 1 to 5 are arranged at predetermined intervals. The temperature distribution of the measurement object is measured.
更に、本発明の請求項7の測定方法及びハイブリッド型表面温度計では、請求項1〜5に記載されている一つのハイブリッド型表面温度計で測定対象の表面温度を測定し、薄膜金属をもたない別途用意した第2の光センサによる放射計で、測定対象の同じ測定領域の放射輝度を計測することによって、該測定対象の表面温度と放射率を測定できるようにしたことを特徴とする。 Furthermore, in the measuring method and the hybrid surface thermometer according to claim 7 of the present invention, the surface temperature of the object to be measured is measured by one hybrid surface thermometer described in claims 1 to 5, and the thin film metal is also measured. The surface temperature and emissivity of the measurement object can be measured by measuring the radiance of the same measurement region of the measurement object with a radiometer using a second optical sensor prepared separately. .
更に、本発明の請求項8の測定方法及びハイブリッド型表面温度計では、請求項7の測定方法及びハイブリッド型表面温度計の放射計に、偏光子を取り付けたことによって、測定対象の温度と偏光放射率を測定できるようにしたことを特徴とする。 Further, in the measurement method and the hybrid surface thermometer according to claim 8 of the present invention, the temperature and polarization of the object to be measured can be obtained by attaching a polarizer to the measurement method of claim 7 and the radiometer of the hybrid surface thermometer. The emissivity can be measured.
更に、本発明の請求項9の測定方法及びハイブリッド型表面温度計では、請求項7の測定方法及びハイブリッド型表面温度計の放射計の前に、分光器をつけることによって、測定対象の温度と分光放射率を測定できるようにしたことを特徴とする。 Further, in the measurement method and the hybrid surface thermometer according to claim 9 of the present invention, the spectroscope is attached before the measurement method according to claim 7 and the radiometer of the hybrid surface thermometer, so that The spectral emissivity can be measured.
本発明に係るハイブリッド型表面温度計及び測定方法では、熱電対のような接触式手法の利点と放射測温のような非接触手法の利点とを組み合わせて相乗的効果を発揮すると同時に、両者の弱点を克服した新しい表面温度計測が可能である。すなわち、熱伝導率のよい薄膜金属材料を測定対象に接触させて熱平衡状態を現出させ、その裏面を放射測温法により真温度を正確に計測することが可能であり、測定対象を損傷することなく、測定温度領域は薄膜金属材料を選択することにより、常温付近の低温から2000度Cを超える高温まで幅広い範囲にわたり真温度を正確に計測することが可能である。 The hybrid surface thermometer and measurement method according to the present invention combine the advantages of a contact method such as a thermocouple with the advantages of a non-contact method such as radiation temperature measurement, and at the same time exhibit a synergistic effect. New surface temperature measurement overcoming the weak points is possible. In other words, it is possible to bring a thin film metal material with good thermal conductivity into contact with the object to be measured to reveal the thermal equilibrium state, and to accurately measure the true temperature on the back surface by radiation thermometry, which damages the object to be measured. In the measurement temperature range, by selecting a thin film metal material, it is possible to accurately measure the true temperature over a wide range from a low temperature near normal temperature to a high temperature exceeding 2000 ° C.
更に、本発明に係るハイブリッド型表面温度計及び測定方法では、測定対象に熱電対などを表面に溶接したり、測定対象に黒体テープや黒体塗料を付着したりする必要が無い為、不要な手間がかからず操作性がよいものである。またシリコン半導体ウエハのように、試料表面に熱電対を溶接することがきわめて困難な試料に対して、特に有効な温度計測技術となり得るものである。又、製造プロセス中での、いわゆるin-situ 測温法としても威力を発揮するものである。この為、半導体ウエハなどの温度計測に特に効果的である。 Furthermore, in the hybrid surface thermometer and measurement method according to the present invention, there is no need to weld a thermocouple or the like to the surface to be measured or to attach a black body tape or black body paint to the object to be measured. It is easy and easy to operate. In addition, it can be a particularly effective temperature measurement technique for a sample such as a silicon semiconductor wafer in which it is extremely difficult to weld a thermocouple to the sample surface. It is also effective as a so-called in-situ temperature measurement method during the manufacturing process. This is particularly effective for measuring the temperature of a semiconductor wafer or the like.
更に、本発明に係るハイブリッド型表面温度計及び測定方法では、薄膜化した金属材料を使用するので、熱電対のように機能の劣化、すなわち起電力の変化を伴わず、熱電対素線の熱伝導損失などを伴わないため、測定対象との間に速やかな熱平衡状態を実現しやすく測定対象の真温度を正確に計測することが可能である。 Further, in the hybrid surface thermometer and measurement method according to the present invention, since a thin metal material is used, the function of the thermocouple wire is not deteriorated without the deterioration of the function, that is, the change in electromotive force, unlike the thermocouple. Since no conduction loss is involved, it is easy to realize a rapid thermal equilibrium state with the measurement object, and the true temperature of the measurement object can be accurately measured.
更に、請求項2及び3の本発明に係るハイブリッド型表面温度計では、サファイアロッド、石英ロッド、フッ化カルシウム(CaF2)ロッド、フッ化バリウム(BaF2)ロッド等のロッド状の光透過体を設け、この光透過体を通して薄膜金属からの放射輝度を透過させて光センサで検出するので、表面温度計を小型に構成でき、微小な表面の表面温度を測定することができる。 Furthermore, in the hybrid surface thermometer according to the second and third aspects of the present invention, a rod-shaped light transmission body such as a sapphire rod, a quartz rod, a calcium fluoride (CaF 2 ) rod, a barium fluoride (BaF 2 ) rod or the like. Since the radiance from the thin film metal is transmitted through this light transmitting body and detected by the optical sensor, the surface thermometer can be made compact, and the surface temperature of a minute surface can be measured.
更に、請求項4の本発明に係るハイブリッド型表面温度計では、薄膜金属の測定対象に接触していない裏面を高放射率加工してある為、薄膜金属の放射率の変動による影響を少なく出来、測定対象の真温度を正確に計測することが可能である。
Furthermore, in the hybrid surface thermometer according to the present invention of
更に、請求項5の本発明に係るハイブリッド型表面温度計では、薄膜金属が測定対象に接触するときに生じる熱接触抵抗によって低下する該薄膜金属の温度を補償する補償手段を持ち、この補償手段によって表面温度を補償して測定する為、熱接触抵抗が生じる場合があっても、測定対象の真温度を正確に計測することが可能である。 Further, the hybrid surface thermometer according to the present invention of claim 5 has compensation means for compensating the temperature of the thin film metal which is lowered by the thermal contact resistance generated when the thin film metal contacts the measurement object. Since the surface temperature is compensated by the measurement, the true temperature of the measurement object can be accurately measured even if thermal contact resistance may occur.
更に、請求項6の本発明に係る温度分布測定装置では、本発明のハイブリッド型表面温度計を複数個所定の間隔で並べて、微小な面の多点を同時に測定可能な為、微小測定対象の温度分布を正確に測定することが可能である。又、1mm径以下の微小な面の1点測定のみならず、光ファイバや光透過ロッドなどとの組み合わせにより、多点を同時測定可能な、付加価値の高い温度計測器として、多くの分野で使用されることが可能である。 Furthermore, in the temperature distribution measuring apparatus according to the present invention of claim 6, a plurality of the hybrid surface thermometers of the present invention are arranged at a predetermined interval, and multiple points on a minute surface can be measured simultaneously. It is possible to accurately measure the temperature distribution. As a high value-added temperature measuring instrument that can measure not only one point on a minute surface with a diameter of 1 mm or less but also multiple points simultaneously by combining with an optical fiber or a light transmitting rod, etc. in many fields. Can be used.
更に、請求項7から9の本発明に係る測定方法及びハイブリッド型表面温度計では、ハイブリッド型表面温度計と放射計を持ち、測定対象の同一測定領域の表面温度のみならず並びに放射率や偏光放射率及び分光放射率をほぼ同時に測定することが可能である。又更に例えばシリコン半導体ウエハ面に成長する酸化膜(SiO2)による放射率の激しい変動があっても、本測定方法及びハイブリッド表面温度計で温度と放射率の同時計測が可能であるから、温度と放射率のプロセス中での関連性を調べること等も可能である。 Furthermore, the measurement method and the hybrid surface thermometer according to the present invention of claim 7 to 9 have a hybrid surface thermometer and a radiometer, and not only the surface temperature of the same measurement region to be measured but also the emissivity and polarization. It is possible to measure emissivity and spectral emissivity almost simultaneously. Furthermore, for example, even if the emissivity fluctuates due to an oxide film (SiO 2 ) grown on the silicon semiconductor wafer surface, the temperature and emissivity can be measured simultaneously with this measurement method and the hybrid surface thermometer. It is also possible to investigate the relationship between and emissivity in the process.
本発明を実施するための最良の形態を説明する前に、以下に本発明に係るハイブリッド型表面温度計の基本原理につき原理図である図1とともに説明する。本発明に係るハイブリッド型表面温度計は、熱伝導率のよい薄膜金属材料を測定対象の表面に接触させて熱平衡状態を現出させ、その薄膜金属材料の測定対象に接触していない裏面からの放射輝度を光センサで計測して、測定対象の表面温度を計測するものである。図1中1はシリコン半導体ウエハ等の測定対象、2は薄膜金属、3は光センサとして作用する放射計である。薄膜金属2は通常5mm幅、10mm長、厚さ20〜50μm程度の大きさであり、この薄膜金属2を測定対象1に押圧接触させると、測定対象1と薄膜金属2は理想的には熱平衡状態となり、ほぼ同温度となる。したがって、この薄膜金属2の測定対象1との接触面2Aの反対側である裏面2Bを放射計3で輝度測定することによって、間接的に測定対象1の温度を求めることができる。本発明はこの技術を基本原理とする。この際、薄膜金属2の裏面2Bの放射率が安定して既知の状態であるか、または人工的に高放射率状態にしておくことが好ましく、かかる場合にはさらに正確な温度測定が可能となる。
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面とともに説明する。
以下の実施例では、シリコン半導体ウエハの表面温度を測定する表面温度計として実施した実施例につき説明する。
Before describing the best mode for carrying out the present invention, the basic principle of a hybrid surface thermometer according to the present invention will be described below with reference to FIG. The hybrid surface thermometer according to the present invention brings a thin film metal material having a good thermal conductivity into contact with the surface of the object to be measured to reveal a thermal equilibrium state, and from the back surface not in contact with the object of measurement of the thin film metal material. The radiance is measured by an optical sensor, and the surface temperature of the measurement object is measured. In FIG. 1, 1 is a measurement object such as a silicon semiconductor wafer, 2 is a thin film metal, and 3 is a radiometer acting as an optical sensor. The thin film metal 2 is usually 5 mm wide, 10 mm long and about 20 to 50 μm thick. When the thin film metal 2 is brought into pressure contact with the measurement object 1, the measurement object 1 and the thin film metal 2 are ideally in thermal equilibrium. It becomes a state and becomes almost the same temperature. Therefore, by measuring the luminance of the back surface 2B opposite to the contact surface 2A with the measurement object 1 of the thin film metal 2 with the radiometer 3, the temperature of the measurement object 1 can be obtained indirectly. The present invention is based on this technique. At this time, it is preferable that the emissivity of the back surface 2B of the thin film metal 2 is stable and known, or artificially set to a high emissivity state. In such a case, more accurate temperature measurement is possible. Become.
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
In the following embodiment, an embodiment implemented as a surface thermometer for measuring the surface temperature of a silicon semiconductor wafer will be described.
図2は、本発明に係るハイブリッド型表面温度計の一実施例の基本構成図であり、シリコン半導体ウエハである測定対象11に接触させる薄膜金属12は断熱性にすぐれる石英パイプ13によって支持されている。この薄膜金属12に先端部が直近するようにサファイアロッド14をホルダ15に設け、このサファイアロッド14を通して薄膜金属12からの放射を透過させる。また図2に図示されるように、ホルダ15はサファイアロッド14の薄膜金属12が取り付けられていない方の端部を保持している。さらにサファイアロッド14の他端に接続された光ファイバ16を介して、光センサ17で薄膜金属12からの放射輝度が検出される。検出された放射輝度は信号処理部18で必要により補正処理される。後述する如く信号処理され、表面温度の表示信号が形成されて、表面温度が図示されていないディスプレイに表示され、また図示されていないプリンタで記録される。薄膜金属12と石英パイプ13とサファイアロッド14とこれらを保持するホルダ15でセンサ部19を構成している。更にこのホルダ15に駆動部20が接続され、センサ部19が駆動部20により図2中で上下方向に所定の距離(薄膜金属12が測定対象11に押圧接触された状態と、図2に図示されている測定対象11から離間された状態)だけ移動可能に設けられている。薄膜金属12はこのセンサ部19の先端に石英パイプ13により、サファイアロッド14の先端から所定の距離だけ離間されて支持されている。本実施例では石英パイプ13を使用して薄膜金属12を支持しているが、石英パイプの他にセラミック系の断熱材を用いて薄膜金属12を支持することもできる。
FIG. 2 is a basic configuration diagram of an embodiment of a hybrid surface thermometer according to the present invention. A thin film metal 12 brought into contact with a measuring object 11 which is a silicon semiconductor wafer is supported by a quartz pipe 13 having excellent heat insulation. ing. The sapphire rod 14 is provided in the holder 15 so that the tip portion is closest to the thin film metal 12, and the radiation from the thin film metal 12 is transmitted through the sapphire rod 14. As shown in FIG. 2, the holder 15 holds the end of the sapphire rod 14 on which the thin film metal 12 is not attached. Further, the radiance from the thin film metal 12 is detected by the optical sensor 17 through the optical fiber 16 connected to the other end of the sapphire rod 14. The detected radiance is corrected by the signal processing unit 18 as necessary. As will be described later, signal processing is performed, a display signal for the surface temperature is formed, the surface temperature is displayed on a display not shown, and is recorded by a printer not shown. A thin film metal 12, a quartz pipe 13, a sapphire rod 14, and a holder 15 for holding them constitute a sensor unit 19. Further, the
測定対象11に接触させる薄膜金属12の厚さが20〜50μm程度であるとき、理想的な接触状況においては、測定対象11と薄膜金属12の温度差はほとんど生じない(0.1K以内)が、測定対象面と薄膜金属面の表面粗さの程度によっては、熱接触抵抗を生じる場合がある。この場合には、測定対象11の表面温度と薄膜金属12の温度には温度ギャップを生じる。この熱接触抵抗を小さくするためには、本発明者による実験の結果5x103Pa以上の圧力で薄膜金属12を測定対象11に押圧する必要があることが判明した。 When the thickness of the thin film metal 12 brought into contact with the measurement object 11 is about 20 to 50 μm, there is almost no temperature difference (within 0.1 K) between the measurement object 11 and the thin film metal 12 in an ideal contact state. Depending on the degree of surface roughness of the surface to be measured and the thin film metal surface, thermal contact resistance may occur. In this case, a temperature gap is generated between the surface temperature of the measuring object 11 and the temperature of the thin film metal 12. As a result of experiments by the present inventors, it has been found that it is necessary to press the thin film metal 12 against the measurement object 11 with a pressure of 5 × 10 3 Pa or more in order to reduce the thermal contact resistance.
センサ先端部の薄膜金属12は、標準的には(好ましくは)5mm幅、10mm長、厚さ20〜50μm程度の薄膜化した金属材料で、金ないし白金、イリジウムなどの貴金属やアルミニウム、ステンレス、インコネル、チタン、タングステン、ハステロイなどの卑金属あるいは合金を用いることができる。材料の選択は、主として温度領域によって使い分ける。この薄膜化した金属板の利点は、熱電対のように機能の劣化、すなわち起電力の変化を伴わず、熱電対素線の熱伝導損失などを伴わないため、測定対象11との間に速やかな熱平衡状態を実現しやすいことである。 The thin film metal 12 at the sensor tip is typically (preferably) a thin metal material having a width of 5 mm, a length of 10 mm, and a thickness of about 20 to 50 μm, such as gold, platinum, iridium and other precious metals, aluminum, stainless steel, Base metals or alloys such as Inconel, titanium, tungsten, and hastelloy can be used. The selection of the material is mainly used depending on the temperature region. The advantage of this thin metal plate is that it does not involve functional deterioration like a thermocouple, that is, no change in electromotive force and does not involve heat conduction loss of the thermocouple element. It is easy to realize a stable thermal equilibrium state.
更に、光センサ17は、薄膜金属12の裏面12B、すなわち測定対象11と接触する面12Aの反対側の面12Bからの放射輝度を検出する。金や白金のような貴金属の場合、物性値としての光学定数は極めて安定で既知であるから、その放射率もまた極めて安定かつ既知と見なせるので、これを利用し放射輝度を補正し、真温度を求めることができる。あるいはアルミニウム、ステンレス、インコネル、チタン、ハステロイのような金属では表面を微細加工により粗面にして実効的な放射率を高めたり、表面に擬似黒体塗料を塗布するなどして0.95程度の高放射率にすることによってほとんど真温度に近い測温を実現できる。また、金、白金の場合、金黒、白金黒などの化学処理により同様に高放射率状態にすることができ、放射率補正なしで真温度測定を実現できる。このように放射率の補正は必要により行えばよいといえる。 Furthermore, the optical sensor 17 detects the radiance from the back surface 12B of the thin film metal 12, that is, the surface 12B opposite to the surface 12A in contact with the measurement object 11. In the case of noble metals such as gold and platinum, the optical constant as a physical property value is extremely stable and known, so the emissivity can also be regarded as extremely stable and known. Can be requested. Alternatively, for metals such as aluminum, stainless steel, inconel, titanium, and hastelloy, the surface is roughened by fine processing to increase the effective emissivity, or the surface is coated with a pseudo black body paint, which is about 0.95. By making the emissivity high, temperature measurement close to the true temperature can be realized. In the case of gold or platinum, a high emissivity state can be similarly obtained by chemical treatment of gold black or platinum black, and true temperature measurement can be realized without emissivity correction. Thus, it can be said that the correction of the emissivity may be performed if necessary.
更に、前述した如く薄膜金属12の薄膜金属材料を選択することによって、常温から2000K程度の高温までの測定温度領域で、測定対象11の真温度を計測することが可能である。すなわち、常温から600K程度まではアルミニウムのような高熱伝導率薄膜金属、600K程度から1300K程度までの中高温域では、ステンレス鋼板やインコネル、チタン、ハステロイなどの各種金属あるいは合金を選択使用できる。また、加熱による酸化を避ける必要のある場合には、白金や金などの貴金属を使用することができる。また、更に1300K程度から2000Kに至る高温域ではイリジウムなどの高温に耐える金属を利用することができる。また、これら薄膜金属12を支える断熱材は、石英や高温セラミック系断熱材を使用することができる。特殊環境として真空中での測温では、前記の材料に加えて、薄膜のタングステンが使用できる。 Furthermore, by selecting the thin film metal material of the thin film metal 12 as described above, it is possible to measure the true temperature of the measurement object 11 in the measurement temperature range from room temperature to a high temperature of about 2000K. That is, a high thermal conductivity thin film metal such as aluminum from room temperature to about 600K, and various metals or alloys such as stainless steel plate, inconel, titanium, hastelloy, etc. can be selected and used in the medium to high temperature range from about 600K to about 1300K. In addition, when it is necessary to avoid oxidation due to heating, a noble metal such as platinum or gold can be used. Further, in a high temperature range from about 1300K to 2000K, a metal that can withstand high temperatures such as iridium can be used. Further, as the heat insulating material that supports these thin film metals 12, quartz or a high-temperature ceramic heat insulating material can be used. In the temperature measurement in a vacuum as a special environment, a thin film of tungsten can be used in addition to the above materials.
表1は、平坦で鏡面的な表面のシリコン半導体ウエハを測定対象11として文献値を利用して熱接触抵抗を60×10−6[m2/W・K](ここでWはワット、Kはケルビンを示す。)と想定し、薄膜金属12として厚さ20μm、熱伝導率を70W/m2Kとした薄膜合金ハステロイを使用し、放射輝度測定面の放射率を0.95としたときの、シミュレーションによるハイブリッド表面温度計の測定結果を示す。表1の左欄のシリコン半導体ウエハの表面温度を320Kから1100Kと仮定し、該ウエハ表面に接触したハステロイに熱伝達したとき、該ハステロイの裏面の表面温度、すなわち薄膜金属12の温度をシミュレーションしたときの値が中央の欄に記述されている。右欄は仮定したシリコン半導体ウエハ(測定対象11)の表面温度と薄膜金属12の温度の差を示している。(この差は、殆どが熱接触抵抗のために生じる誤差と判断できる。)表1からわかるように測定対象のシリコン半導体ウエハの表面温度が400K以下の比較的低温域では、ハイブリッド表面温度計による測温誤差は1K以下にとどまるが、温度が高くなるにしたがって、誤差は増加する。この温度誤差は、一定の条件下において必ず生じるものであるから、系統的な誤差と考えることが出来る。 Table 1 shows a thermal contact resistance of 60 × 10 −6 [m 2 / W · K] (where W is watts, K) using a literature value with a silicon semiconductor wafer having a flat and specular surface as a measurement object 11. Represents Kelvin.) When using a thin film alloy Hastelloy having a thickness of 20 μm and a thermal conductivity of 70 W / m 2 K as the thin film metal 12, the emissivity of the radiance measurement surface is 0.95 The measurement result of the hybrid surface thermometer by simulation is shown. The surface temperature of the silicon semiconductor wafer in the left column of Table 1 is assumed to be 320K to 1100K, and when the heat is transferred to Hastelloy in contact with the wafer surface, the surface temperature of the back surface of the Hastelloy, that is, the temperature of the thin film metal 12 is simulated. The hour value is described in the middle column. The right column shows the difference between the assumed surface temperature of the silicon semiconductor wafer (measurement object 11) and the temperature of the thin film metal 12. (This difference can be judged to be mostly an error caused by thermal contact resistance.) As can be seen from Table 1, in the relatively low temperature range where the surface temperature of the silicon semiconductor wafer to be measured is 400K or less, the hybrid surface thermometer is used. The temperature measurement error remains below 1K, but the error increases as the temperature increases. Since this temperature error always occurs under certain conditions, it can be considered as a systematic error.
表2は、図2に図示されている本発明に係るハイブリッド型表面温度計の実施例を使用して、実際にシリコン半導体ウエハの表面温度を測定した実験結果を示す。表2中の左側のシリコン半導体ウエハの表面温度は、本発明に係るハイブリッド型表面温度計の動作確認のためにシリコン半導体ウエハの表面温度を別の方法で実測した表面温度を示す。ここでいう別の方法とは、シリコン半導体ウエハ表面に擬似黒体となる黒色塗料を塗布してウエハの放射率を0.95程度にして、別の(従来の)放射温度計でシリコン半導体ウエハの表面温度を測って、放射率0.95で補正した後の放射温度計出力を使用する方法であり、この出力をシリコン半導体ウエハの真の表面温度として表2の左側の欄に記載した。それに対して、表2の中央の欄に本発明に係るハイブリッド型表面温度計の図2に示す実施例で測定し信号処理部18で補正処理される以前の温度を記載した。表2の右欄は別の方法で実測したシリコン半導体ウエハの表面温度(左欄)と本発明に係るハイブリッド型表面温度計で実測した薄膜金属12の上記の補正以前の温度(中央欄)の差を示している。たとえば、左側の欄のシリコン半導体ウエハの表面温度が500Kのとき、中央の欄のハイブリッド型表面温度計の指示は、497.5±0.7Kとなっているが、これは497.5Kを中心にして±0.7Kだけばらついていることを示している。つまり、右欄の温度差にあるように系統的誤差が2.5Kで、偶然誤差が±0.7Kということになる。また同様にシリコン半導体ウエハの表面温度(左欄)が1200Kのとき、右欄の温度差が、10.1±0.9Kとなり、そのうち10.1Kが系統的誤差で、±0.9Kの部分が、本当のランダムな誤差を示しており、偶然的な誤差と呼ばれ、これが本来の意味での温度誤差になる。 Table 2 shows the experimental results of actually measuring the surface temperature of the silicon semiconductor wafer using the hybrid surface thermometer embodiment of the present invention shown in FIG. The surface temperature of the silicon semiconductor wafer on the left side in Table 2 indicates the surface temperature obtained by actually measuring the surface temperature of the silicon semiconductor wafer by another method in order to confirm the operation of the hybrid surface thermometer according to the present invention. Another method here is to apply a black paint that becomes a pseudo black body on the surface of the silicon semiconductor wafer so that the emissivity of the wafer is about 0.95, and another (conventional) thermometer to measure the silicon semiconductor wafer. This is a method of using the radiation thermometer output after measuring the surface temperature of the silicon semiconductor wafer and correcting it with an emissivity of 0.95, and this output is described in the column on the left side of Table 2 as the true surface temperature of the silicon semiconductor wafer. On the other hand, the temperature before the correction processing by the signal processing unit 18 measured in the embodiment shown in FIG. 2 of the hybrid surface thermometer according to the present invention is described in the center column of Table 2. The right column of Table 2 shows the surface temperature of the silicon semiconductor wafer measured by another method (left column) and the temperature before correction of the thin film metal 12 measured by the hybrid surface thermometer according to the present invention (center column). Showing the difference. For example, when the surface temperature of the silicon semiconductor wafer in the left column is 500K, the indication of the hybrid surface thermometer in the middle column is 497.5 ± 0.7K, but this is centered on 497.5K. It shows that it varies by ± 0.7K. That is, as shown in the temperature difference in the right column, the systematic error is 2.5K, and the accidental error is ± 0.7K. Similarly, when the surface temperature of the silicon semiconductor wafer (left column) is 1200K, the temperature difference in the right column is 10.1 ± 0.9K, of which 10.1K is a systematic error, and the ± 0.9K portion Indicates a true random error, which is called an accidental error, and this is a temperature error in the original sense.
したがって、本発明のハイブリッド型表面温度計の実用的な使用法としては、まず薄膜金属の温度を光センサで測定し、その表示値より大体の系統的誤差を想定し信号処理部18で補正する。例えば、薄膜金属を1080Kと測定したら、系統的な誤差は略8Kだと想定して、1080Kに8Kを加えて、1088Kと信号処理部で補正してシリコン半導体ウエハの真の表面温度とする。その場合、±0.8K程度の偶然誤差を含んでいると考える。ここで、薄膜金属12の接触時にシリコン半導体ウエハである測定対象11にかかる圧力を0.02MPaとした。本発明者による実験の結果、5x103Pa以上で且つシリコン半導体ウエハ等の測定対象が損傷されない範囲での圧力が必要であることが判明した。また、系統的な温度誤差はシミュレーション結果と同様な結果を示している。更に、それぞれの温度域での偶然的な測定誤差は±1K以下に抑えられている。 Therefore, as a practical usage of the hybrid type surface thermometer of the present invention, first, the temperature of the thin film metal is measured by an optical sensor, and an approximate systematic error is assumed from the displayed value and corrected by the signal processing unit 18. . For example, if a thin film metal is measured at 1080K, assuming that the systematic error is about 8K, 8K is added to 1080K, and 1088K is corrected by the signal processing unit to obtain the true surface temperature of the silicon semiconductor wafer. In that case, it is considered that it includes a chance error of about ± 0.8K. Here, the pressure applied to the measuring object 11 which is a silicon semiconductor wafer when the thin film metal 12 is in contact is set to 0.02 MPa. As a result of experiments by the present inventor, it has been found that a pressure in the range of 5 × 10 3 Pa or more and a measurement target such as a silicon semiconductor wafer is not damaged is necessary. The systematic temperature error shows the same result as the simulation result. Further, the accidental measurement error in each temperature range is suppressed to ± 1K or less.
以上詳述した如くシミュレーションおよび実測結果から、ハイブリッド表面温度計の信号処理として、図2の信号処理部18で次の手順の信号処理が行われる。すなわち、ハイブリッド表面温度計先端部(薄膜金属12)の測定対象11に対する接触圧力が所定のもとで、光センサ17で放射輝度が検出された後、温度に変換したとき、その温度に対応する系統的な温度誤差を加えてやれば、測定対象11の正しい温度を求めることができる。上記系統的温度誤差は測定対象11の材料とその表面粗さがわかれば、前述した如くにそれぞれの温度域で決定することができる。このように信号処理によって、得られる最終的な測温誤差は1000Kを超える温度域で常に±1K以下にできる。 As described in detail above, the signal processing of the following procedure is performed by the signal processing unit 18 of FIG. 2 as signal processing of the hybrid surface thermometer from the simulation and actual measurement results. That is, when the contact pressure of the tip of the hybrid surface thermometer (thin film metal 12) with respect to the measurement object 11 is predetermined and the radiance is detected by the optical sensor 17, the temperature is converted to the temperature. If a systematic temperature error is added, the correct temperature of the measuring object 11 can be obtained. The systematic temperature error can be determined in each temperature region as described above if the material of the measurement object 11 and its surface roughness are known. Thus, by the signal processing, the final temperature measurement error obtained can always be ± 1K or less in the temperature range exceeding 1000K.
図3は、本発明に係るハイブリッド型表面温度計の他の実施例の基本構成図である。21はシリコン半導体ウエハ等の測定対象、22は断熱材ホルダ24により支持されている薄膜金属である。この薄膜金属22を支える断熱材ホルダ24としては石英パイプのほか、セラミック系の断熱材を使用することも出来る。本実施例では前述の図2の実施例1で使用されているサファイアロッド14や光ファイバ16を使用せずに、薄膜金属22からの放射輝度をレンズ23などの光学系を通して直接光センサ27に取り込み、その後図2の実施例1と同様に信号処理部28で前述実施例1と同様に信号処理される。24はレンズ23や薄膜金属22を保持する断熱材ホルダであり、図2の実施例1と同様に駆動部30により図3中で上下方向に所定の距離(図3に図示されている薄膜金属22が測定対象21に押圧接触された状態と、測定対象21から離間された状態の間)だけ移動可能に設けられている。その他の構成作用は図2の実施例1と同じである為、重複記載を省略する。
FIG. 3 is a basic configuration diagram of another embodiment of the hybrid surface thermometer according to the present invention.
更に、本発明に係るハイブリッド型表面温度計は、測定対象の表面温度だけではなく、測定対象の放射率をほぼ同時に測定する手段としても応用することができる。図4は、本発明に係るハイブリッド型表面温度計の第3の実施例の基本構成図であり、図2に図示するサファイアロッドと光ファイバの組み合わせによる第1実施例のハイブリッド表面温度計を利用した温度と放射率の同時測定装置の概念図である。図2の実施例1と同一構成には同一の符号を付し重複する説明を省略する。 Furthermore, the hybrid surface thermometer according to the present invention can be applied as a means for measuring not only the surface temperature of the measurement object but also the emissivity of the measurement object almost simultaneously. FIG. 4 is a basic configuration diagram of a third embodiment of the hybrid surface thermometer according to the present invention. The hybrid surface thermometer of the first embodiment using a combination of the sapphire rod and the optical fiber shown in FIG. 2 is used. It is a conceptual diagram of the simultaneous temperature and emissivity measuring apparatus. The same components as those in the first embodiment shown in FIG.
図4に図示される如く、薄膜金属12、石英パイプ13、サファイアロッド14、ホルダ15、光ファイバ16、光センサ17、信号処理部18、及び駆動部20からなる実施例1のハイブリッド型表面温度計部と、薄膜金属を持たない第2のサファイアロッド40、第2の光ファイバ41、第2の光センサ42、及び第2の信号処理部43からなる放射計部44が測定対象11の同じ領域を見るように設置する。前者、すなわちハイブリッド型表面温度計部45を駆動部20で前述した如く昇降して、間歇的に測定対象11に接触押圧させて、測定対象11の表面温度Tを前述した信号処理による補正をかけて、正確に測定する。その前後に後者、すなわちサファイアロッド40、光ファイバ41、光センサ42、及び信号処理部43からなる放射計部44で測定対象11の同じ領域からの放射輝度E=εLλ.b(T)を測定する。ここで、Lλ.b(T)は、温度Tの分光黒体放射輝度で、サファイアロッド40、光ファイバ41を介して光センサ42で検出した信号出力を表す。εは、光センサ42の検出波長に対応する測定対象11の分光放射率である。先にハイブリッド表面温度計で測定した温度Tにより、この放射計に対応する黒体放射輝度出力Eb=Lλ.b(T)が得られるから、測定対象の放射率εが2つの信号EとEbの比をとることによって、次の数1の数式で求められる。
As shown in FIG. 4, the hybrid type surface temperature of the first embodiment including the thin film metal 12, the quartz pipe 13, the sapphire rod 14, the holder 15, the optical fiber 16, the optical sensor 17, the signal processing unit 18, and the driving
図4の実施例3に於いては、放射輝度Eを検出する光センサの前に分光器を設置することによって、波長ごとの放射率、すなわち分光放射率を求めるように改良変形することもできる。さらに、サファイアロッド40の前面に偏光子を設置し、この放射計で該測定対象の表面法線方向からθ=30°以上角度をつけて測定するようにすれば、p-偏光放射率、またはs-偏光放射率を測定することもできる。このように広い波長帯での分光放射率や偏光放射率を測定できれば、単に温度測定だけでなく、測定対象の放射率に係わる表面情報、例えば酸化膜特性(厚さなど)もin-situで把握できる可能性があり、用途が拡大される。 In the third embodiment shown in FIG. 4, a spectroscope is installed in front of the optical sensor that detects the radiance E, so that the emissivity for each wavelength, that is, the spectral emissivity can be improved and modified. . Furthermore, if a polarizer is installed on the front surface of the sapphire rod 40, and this radiometer is measured at an angle of θ = 30 ° or more from the surface normal direction of the measurement object, p-polarized emissivity, or It is also possible to measure s-polarized emissivity. If the spectral emissivity and polarized emissivity can be measured in such a wide wavelength band, not only temperature measurement but also surface information related to the emissivity of the object to be measured, such as oxide film characteristics (thickness, etc.) in-situ There is a possibility that it can be grasped, and the use is expanded.
図5は、図4に図示されている本発明に係るハイブリッド型表面温度計の第3実施例による波長l=0.9 mmにおける分光放射率と表面温度の同時測定結果を示すグラフである。測定対象としてステンレス鋼板(SUS430)を大気中で加熱し、温度上昇過程において、ハステロイを薄膜金属12として構成したハイブリッド型表面温度計で温度測定するとともに、前述の数1の数式にもとづいて間歇的に放射率を求めたものである。温度の上昇とともに放射率は増加していくが、その後減少に転じていることが観測できる。これは、温度上昇とともに薄膜金属12の表面の酸化膜生成とともに放射率が増大するが、酸化膜厚がある程度増加すると、測定対象11の表面と酸化膜表面との間で、放射の多重反射を生じ、干渉効果によって生じた放射率の反転現象を示している。本発明によるハイブリッド型表面温度計は前記のように放射率と温度を同時測定することができるため、このようなプロセス中の現象を把握する手段を提供することができる。前述した如く、in-situで放射率が温度と同時に測定できるため、放射率に関する測定対象の表面現象を把握する有力な新しい手段を提供できることとなる。本ハイブリッド型表面温度計は、かかる可能性があるので温度計測センサとしての役割を超えた新規なセンサとなりうるものである。 FIG. 5 is a graph showing the results of simultaneous measurement of spectral emissivity and surface temperature at a wavelength l = 0.9 mm according to the third embodiment of the hybrid surface thermometer of the present invention shown in FIG. A stainless steel plate (SUS430) is heated as an object to be measured in the atmosphere, and in the temperature rising process, the temperature is measured by a hybrid surface thermometer configured with Hastelloy as a thin film metal 12, and intermittently based on the above-described equation (1). The emissivity is obtained. It can be observed that the emissivity increases with increasing temperature, but then starts decreasing. This is because the emissivity increases with the generation of an oxide film on the surface of the thin film metal 12 as the temperature rises. However, when the oxide film thickness increases to some extent, multiple reflections of radiation occur between the surface of the measurement object 11 and the oxide film surface. It shows the emissivity inversion phenomenon caused by the interference effect. Since the hybrid surface thermometer according to the present invention can simultaneously measure the emissivity and the temperature as described above, it can provide means for grasping such a phenomenon in the process. As described above, since the emissivity can be measured at the same time as the temperature in-situ, it is possible to provide a powerful new means for grasping the surface phenomenon of the measurement object related to the emissivity. Since this hybrid surface thermometer has such a possibility, it can be a novel sensor that exceeds the role as a temperature measurement sensor.
更に、本発明に係るハイブリッド型表面温度計は、複数個所定の間隔で配置することにより、測定対象の表面温度だけではなく、測定対象の温度分布も測定することができる。図6は、図2に図示されているハイブリッド型表面温度計の実施例のセンサ部19を12個所定の間隔で配置したセンサアレイを図示している。各センサ部19は図2の実施例と同様に薄膜金属12、石英パイプ13、サファイアロッド14、ホルダ15により構成されている。図2の光ファイバ16及び光センサ17等は簡略化のため図示されていないが図2の実施例と同様に設けられている。すなわちハイブリッド型表面温度計のセンサ先端部をアレイ状に多数並べて、測定対象(試料面)11の温度分布を測定する基本的な方式を示している。 Furthermore, the hybrid surface thermometer according to the present invention can measure not only the surface temperature of the measurement target but also the temperature distribution of the measurement target by arranging a plurality of the hybrid surface thermometers at predetermined intervals. FIG. 6 shows a sensor array in which twelve sensor units 19 of the hybrid surface thermometer embodiment shown in FIG. 2 are arranged at a predetermined interval. Each sensor portion 19 is constituted by a thin film metal 12, a quartz pipe 13, a sapphire rod 14, and a holder 15 as in the embodiment of FIG. The optical fiber 16 and the optical sensor 17 shown in FIG. 2 are not shown for simplicity, but are provided in the same manner as the embodiment shown in FIG. That is, it shows a basic method of measuring the temperature distribution of the measurement object (sample surface) 11 by arranging a large number of sensor tip portions of the hybrid surface thermometer in an array.
更に、本発明に係るハイブリッド型表面温度計、温度分布測定装置及び測定方法は、大気中で使用できるだけでなく、適当な構造の変更により、真空装置内での試料の測温、あるいは放射率の測定にも利用できる。本発明に係るハイブリッド型表面温度計、温度分布測定装置及び測定方法は、シリコン半導体ウエハのように、測定対象(試料表面)に熱電対を溶接することがきわめて困難な試料に対して、特に有効な温度計測技術となる。また、製造プロセス中での、いわゆるin-situ 測温法としても威力を発揮することができる。例えば、シリコン半導体ウエハ面に成長する酸化膜(SiO2)による放射率の激しい変動があっても、本発明に係るハイブリッド型表面温度計で温度と放射率の同時計測も可能であるから、温度と放射率のプロセス中での関連性を調べることもできる。 Furthermore, the hybrid surface thermometer, the temperature distribution measuring apparatus and the measuring method according to the present invention can be used not only in the atmosphere, but also by measuring the temperature of the sample in the vacuum apparatus or the emissivity by changing the appropriate structure. It can also be used for measurement. The hybrid surface thermometer, temperature distribution measuring apparatus, and measuring method according to the present invention are particularly effective for a sample that is extremely difficult to weld a thermocouple to a measurement target (sample surface) such as a silicon semiconductor wafer. Temperature measurement technology. It can also be used as a so-called in-situ temperature measurement method during the manufacturing process. For example, even if the emissivity fluctuates greatly due to an oxide film (SiO 2 ) grown on the silicon semiconductor wafer surface, the hybrid surface thermometer according to the present invention can simultaneously measure temperature and emissivity. And the relationship between emissivity in the process.
1、11、21 測定対象
2、12、22 薄膜金属
3 放射計(光センサ)
13 石英パイプ
14、40 サファイアロッド
15、24 ホルダ
16、41 光ファイバ
17、27、42 光センサ
18、28、43 信号処理部
19 センサ部
20、30 駆動部
23 レンズ
1, 11, 21
13 Quartz pipe 14, 40
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009081748A1 (en) * | 2007-12-20 | 2009-07-02 | Toyo University | Radiometric temperature measuring method and radiometric temperature measuring system |
JP2014215085A (en) * | 2013-04-23 | 2014-11-17 | 株式会社神戸製鋼所 | Thermometer for kneader |
US9273586B2 (en) | 2012-08-03 | 2016-03-01 | Semitec Corporation | Contact-type infrared temperature sensor for high temperature measurement, thermal apparatus, and exhaust system |
CN106556462A (en) * | 2016-12-06 | 2017-04-05 | 清华大学 | A kind of sub-pixed mapping temperature distribution measuring apparatus and method based on multispectral survey |
JP2020008484A (en) * | 2018-07-11 | 2020-01-16 | 株式会社神戸製鋼所 | Oxide film thickness measuring device and method therefor |
CN112781748A (en) * | 2020-12-22 | 2021-05-11 | 江苏钧瓷科技有限公司 | Testing device for surface temperature of PTC thermistor |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5023278A (en) * | 1973-06-29 | 1975-03-12 | ||
JPS60210728A (en) * | 1984-04-04 | 1985-10-23 | Daido Steel Co Ltd | Measurement of emissivity |
JPS61178624A (en) * | 1985-02-05 | 1986-08-11 | Daido Steel Co Ltd | Method and apparatus for measuring surface temperature |
JPS6225225A (en) * | 1985-07-26 | 1987-02-03 | Daido Steel Co Ltd | Measuring instrument for temperature of heated body |
JPH0216425A (en) * | 1988-07-04 | 1990-01-19 | Tohoku Electric Power Co Inc | Temperature measuring instrument |
JPH0285730A (en) * | 1988-03-29 | 1990-03-27 | Nippon Steel Corp | Method for measuring temperature of object with changing surface state by radiation |
JPH03229118A (en) * | 1990-02-02 | 1991-10-11 | Graphtec Corp | Temperature sensor device |
JPH08285701A (en) * | 1995-04-10 | 1996-11-01 | Rika Kogyo Kk | Temperature sensor and temperature measuring structure |
JPH1183632A (en) * | 1997-09-11 | 1999-03-26 | Kawasou Denki Kogyo Kk | Method for measuring temperature of high-temperature band body |
JP2003294533A (en) * | 2002-04-04 | 2003-10-15 | Jfe Steel Kk | Surface temperature measuring device and method of sheet steel |
-
2006
- 2006-02-14 JP JP2006036137A patent/JP2007218591A/en active Pending
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5023278A (en) * | 1973-06-29 | 1975-03-12 | ||
JPS60210728A (en) * | 1984-04-04 | 1985-10-23 | Daido Steel Co Ltd | Measurement of emissivity |
JPS61178624A (en) * | 1985-02-05 | 1986-08-11 | Daido Steel Co Ltd | Method and apparatus for measuring surface temperature |
JPS6225225A (en) * | 1985-07-26 | 1987-02-03 | Daido Steel Co Ltd | Measuring instrument for temperature of heated body |
JPH0285730A (en) * | 1988-03-29 | 1990-03-27 | Nippon Steel Corp | Method for measuring temperature of object with changing surface state by radiation |
JPH0216425A (en) * | 1988-07-04 | 1990-01-19 | Tohoku Electric Power Co Inc | Temperature measuring instrument |
JPH03229118A (en) * | 1990-02-02 | 1991-10-11 | Graphtec Corp | Temperature sensor device |
JPH08285701A (en) * | 1995-04-10 | 1996-11-01 | Rika Kogyo Kk | Temperature sensor and temperature measuring structure |
JPH1183632A (en) * | 1997-09-11 | 1999-03-26 | Kawasou Denki Kogyo Kk | Method for measuring temperature of high-temperature band body |
JP2003294533A (en) * | 2002-04-04 | 2003-10-15 | Jfe Steel Kk | Surface temperature measuring device and method of sheet steel |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009081748A1 (en) * | 2007-12-20 | 2009-07-02 | Toyo University | Radiometric temperature measuring method and radiometric temperature measuring system |
JPWO2009081748A1 (en) * | 2007-12-20 | 2011-05-06 | 学校法人 東洋大学 | Radiation temperature measurement method and radiation temperature measurement system |
US9273586B2 (en) | 2012-08-03 | 2016-03-01 | Semitec Corporation | Contact-type infrared temperature sensor for high temperature measurement, thermal apparatus, and exhaust system |
JP2014215085A (en) * | 2013-04-23 | 2014-11-17 | 株式会社神戸製鋼所 | Thermometer for kneader |
CN106556462A (en) * | 2016-12-06 | 2017-04-05 | 清华大学 | A kind of sub-pixed mapping temperature distribution measuring apparatus and method based on multispectral survey |
JP2020008484A (en) * | 2018-07-11 | 2020-01-16 | 株式会社神戸製鋼所 | Oxide film thickness measuring device and method therefor |
JP7120834B2 (en) | 2018-07-11 | 2022-08-17 | 株式会社神戸製鋼所 | Oxide film thickness measuring device and method |
CN112781748A (en) * | 2020-12-22 | 2021-05-11 | 江苏钧瓷科技有限公司 | Testing device for surface temperature of PTC thermistor |
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