JP2022052987A - 温度検出装置及び温度検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理室内で加熱されるワークの温度を正確に測定できる温度検出装置を提供する。【解決手段】温度検出装置１は、熱処理室（例えば、石英チューブ２１）内で加熱されるワークＷを対象とする第１放射温度計１１と、熱処理室を対象とする第２放射温度計１２と、演算処理部１３と、を備える。第１放射温度計１１は、熱処理室の壁に形成された透過窓に対向する第１位置に設けられ、第２放射温度計１２は透過窓から離れ壁に対向する第２位置に設けられる。そして、演算処理部１３は、第１放射温度計１１検出温度Ｔ１と第２放射温度計１２の検出温度Ｔ２を用いてワークの温度の検出を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、熱処理室内で加熱されるワークの温度を測定する温度検出装置及び温度検出方法に関する。

熱処理装置の１つであるランプアニール装置には、光透過性と耐熱性とを兼ね備えた石英チューブを熱処理室として用い、石英チューブ内のワークを、石英チューブ外に設置したランプの光で加熱するものが存在する。このようなランプアニール装置において、放射温度計を用いて石英チューブ外でワークの温度を測定する場合、石英チューブを透過できる光の波長域（４μｍより小さい波長域）を検出波長域とする放射温度計が一般的に用いられる。但し、ワークの温度が４００℃より低い場合には、当該ワークからは短波長域の光が殆ど放射されなくなる。このため、短波長域を検出波長域とする放射温度計は、短波長域の光が放射される４００℃以上の温度域でワークの温度を測定する場合に使用されることが多かった。

特開平８－５３７６６号公報

一方、上述したランプアニール装置は、太陽電池用の半導体ウェハなどを製造する過程でワークを低温（４００℃より低い温度）で熱処理する場合（例えば脱バインダ処理など）にも適用できる。このようなランプアニール装置においてワークの温度を測定する場合、赤外線を透過する透過窓を石英チューブの側面に設け、ワークから放射される光を、当該透過窓を介して、長波長域（例えば５μｍ以上の波長域）を検出波長域とする放射温度計で検出することにより、ワークの温度を４００℃より低い温度域でも測定することが可能になる。その一方で、熱処理時には、ランプの光のうちの４μｍより大きい波長域の光が石英チューブで吸収されるため、当該石英チューブの温度も上昇し、それに伴って石英チューブから放射される光が放射温度計に影響しやすくなる。このような光の影響は、放射温度計の測定精度を低下させる。

そこで本発明の目的は、熱処理室内で加熱されるワークの温度を正確に測定できる温度検出装置を提供することである。

本発明に係る温度検出装置は、
内側の空間を囲む壁を備え、加熱されるワークが前記内側の空間に収納される熱処理室と、
前記ワークを加熱する加熱用光源と、
前記熱処理室の室外の第１位置に配置される第１放射温度計と、
前記熱処理室の室外の第２位置に配置される第２放射温度計と、
を備えている。

前記熱処理室は、前記壁の一部に、前記ワークからの熱放射を室外に透過させる透過窓を備え、
前記第１位置は、前記透過窓を透過した前記ワークからの熱放射を前記第１放射温度計が検出する位置であり、
前記第２位置は、前記透過窓を透過した前記ワークからの熱放射が前記第２放射温度計の検出視野に入らない位置である。

前記第１放射温度計と前記第２放射温度計は、前記加熱用光源から前記ワークに対して熱放射する放射光に対する有効な検出感度を有さず、所定の長波長域に対して有効な検出感度を有し、
前記第１放射温度計で測定された熱放射の第１検出値と、前記第２放射温度計で測定された熱放射の第２検出値とに基づいて前記ワークの温度を検出する。

前記第１放射温度計は、前記透過窓を透過した前記ワークからの熱放射を検出する前記第１位置に配置される。しかし、前記第１放射温度計は、前記熱処理室の壁の温度に基づく熱放射も検出する。前記第１放射温度計は、前記熱処理室の壁の温度に基づく熱放射を外乱光として検出することになる。一方、前記第２放射温度計は、前記透過窓を透過した前記ワークからの熱放射を検出しない。前記第２放射温度計は、前記熱処理室の壁からの熱放射を検出する。したがって、前記第２放射温度計で検出した熱放射の第２検出値（すなわち、前記熱処理室の壁からの熱放射）は、前記外乱光に相関する。

そこで、前記第１放射温度計で測定された熱放射の第１検出値と、前記第２放射温度計で測定された熱放射の第２検出値とに基づいて前記ワークの温度を検出する。

本発明では、また、以下のように構成出来る。

前記熱処理室は、前記壁が石英からなる石英チューブを含み、その場合の前記所定の長波長域は、最も短い低波長側の波長が略５μｍとなるようにすることも出来る。

前記第２放射温度計は、前記熱処理室の前記壁からの熱放射を検出するようにも出来る。

前記第１放射温度計と前記第２放射温度計は、検出する熱放射の検出波長域が同一であるようにすることも出来る。この構成によれば、第１放射温度計及び第２放射温度計に同じものを用いることによって温度検出装置の構成を簡略化することが可能になる。

本発明では、ワークの温度Ｔｗを以下の式で求めることが出来る。なお、以下において、真値Ｔｗと温度Ｔｗは同じ意味である。

前記第１検出値をＴ１、前記第２検出値をＴ２、前記ワークの温度をＴｗとしたときの、前記ワークの温度Ｔｗは、
Ｔｗａ＝Ｔ１ａ［１－（ε２／ε１）・（Ｔ２ａ／Ｔ１ａ）^４］^１／４
ただし、
ε１は第１放射温度計１１のワークＷに対する放射率
ε２は第２放射温度計１２の石英チューブ２１に対する放射率
Ｔｗａ、Ｔ１ａ、Ｔ２ａは、各々、セルシウス温度（℃）で表されたＴｗ、Ｔ１、Ｔ２を、絶対温度（Ｋ）で表した温度。

また、ワークの温度Ｔｗを以下の式で求めることも出来る。

前記第１検出値をＴ１、前記第２検出値をＴ２、前記ワークの温度をＴｗとして、前記ワークの温度Ｔｗは、
Ｔｗａ＝Ｔ１ａ［１－１／４（ε１／ε２）・（Ｔ２ａ／Ｔ１ａ）^４］
ただし、
ε１は第１放射温度計１１のワークＷに対する放射率
ε２は第２放射温度計１２の石英チューブ２１に対する放射率
Ｔｗａ、Ｔ１ａ、Ｔ２ａは、各々、セルシウス温度（℃）で表されたＴｗ、Ｔ１、Ｔ２を、絶対温度（Ｋ）で表した温度。

この計算では、１／４乗の演算を行う必要がないため、演算部の能力が高くなくても良い。

また、上記のＴｗａ＝Ｔ１ａ［１－１／４（ε１／ε２）・（Ｔ２ａ／Ｔ１ａ）^４］は、
Ｔ２ａ≦Ｔ１ａ／２の条件時において、使用することが出来る。

本発明では、また、前記ワークの温度を検出する別の方法として、前記第１放射温度計で測定された熱放射の第１検出値とワークＷの温度Ｔｗとの誤差（ズレ幅）ΔＴを演算により求め、前記第１検出値からΔＴを引くことで温度Ｔｗを求める方法がある。

すなわち、前記第１検出値をＴ１、前記第２検出値をＴ２、前記ワークの温度をＴｗとして、前記ワークの温度Ｔｗは、
Ｔｗａ＝Ｔ１ａ－ΔＴ
ΔＴ＝ｋ・Ｔ１ａ
ｋ＝１／４・（ε２／ε１）・（Ｔ２ａ／Ｔ１ａ）^４
ただし、
ε１は第１放射温度計１１のワークＷに対する放射率
ε２は第２放射温度計１２の石英チューブ２１に対する放射率
Ｔｗａ、Ｔ１ａ、Ｔ２ａは、各々、セルシウス温度（℃）で表されたＴｗ、Ｔ１、Ｔ２を、絶対温度（Ｋ）で表した温度
ΔＴはワークＷの温度の真値Ｔｗに対する誤差。

上記温度検出装置によれば、第１放射温度計で検出されるワークの温度（第１放射温度計で検出された検出温度（第１検出値））から、熱処理室から放射される光の影響が取り除かれ、その結果として、ワークの正確な温度が得られる。

本発明によれば、熱処理室内で加熱されるワークの温度を正確に測定できる。

実施形態に係る温度検出装置及びそれが適用されたランプアニール装置を示した概念図である。 第１放射温度計で検出されるワークの温度（検出温度Ｔ１）の真値Ｔｒからの誤差（ズレ幅）ΔＴ、及び第２放射温度計で検出される石英チューブの温度（検出温度Ｔ２）を示した図である。 演算処理部１３でワークＷの温度を求める方法について説明する図である。 ワークＷの温度を求めるときの流れを示したフローチャートである。

図１は、本実施形態に係る温度検出装置１の概念図を示す。温度検出装置１はランプアニール装置２と温度測定部３とを含んでいる。

＜ランプアニール装置＞
ランプアニール装置２は、内側の空間を囲む壁を備え、加熱されるワークＷが前記内側の空間に収納される熱処理室を備える。先ず、ランプアニール装置２の構成について説明する。ランプアニール装置２は、壁を構成する石英チューブ２１と、当該石英チューブ２１外に設置された加熱用光源であるランプ２２と、を備え、石英チューブ２１内に収納されたワークＷをランプ２２の光で加熱する。図１には、ワークＷを上下何れからも加熱できるように、石英チューブ２１の上面及び下面の各面に沿ってランプ２２を複数配列した構成が示されている。尚、ランプ２２の配置構成は、これに限定されず、種々の変形が可能である。

ここで、石英チューブ２１を構成している石英は、４μｍ以下の短波長域の光を透過する一方で、４μｍを超える長波長域の光を吸収する。一方、ランプ２２は、熱放射で光を発するものであり、ハロゲンランプなど、光の波長域が広範囲（長波長域及び短波長域の何れをも含む範囲）に亘るものである。従って、ランプ２２の光のうちの石英チューブ２１を透過する短波長域の光（主に、可視光線から赤外線までの波長域の光）が、ワークＷの加熱に用いられる。その一方で、ランプ２２の光のうちの石英チューブ２１で吸収された長波長域の光は、熱エネルギーとなって石英チューブ２１の温度を上昇させるため、それに伴って石英チューブ２１からは光が放射されることになる。

更に本実施形態では、石英チューブ２１の側面に、少なくとも４μｍを超える長波長域の光（主に赤外線）を透過させる透過窓２３が設けられている。即ち、この透過窓２３は、石英チューブ２１内のワークＷから放射される光のうちの、少なくとも４μｍを超える長波長域の光を、石英チューブ２１外（具体的には、後述する第１放射温度計１１）へ導くためのものである。

＜温度測定部＞
次に、温度測定部３の構成について説明する。温度測定部３は、石英チューブ２１内で加熱されるワークＷの温度を測定する装置であり、第１放射温度計１１と、第２放射温度計１２と、演算処理部１３と、を備える。尚、以下に説明する温度測定部３は、ランプアニール装置２に限らず、熱処理室内でワークＷを加熱する様々な熱処理装置（乾燥装置を含む）に適用できる。

（１）第１放射温度計
第１放射温度計１１は、石英チューブ２１内で加熱されるワークＷを温度検出の対象とする。具体的には、第１放射温度計１１は、長波長域を検出波長域とする放射温度計であり、ワークＷから放射される光を、透過窓２３を通じて検出できる位置（第１位置）に設けられている。

本実施形態において、第１放射温度計１１として、最も短い低波長側の波長が略５μｍである（つまり略５μｍ以上の波長）長波長域を有効な検出波長域とする放射温度計（例えば、パイロメータ）を採用することが出来る。ここでいう略５μｍとは、５μｍとその前後数％～数１０％を含む概念である。以下、説明の都合上、単に５μｍという場合も略５μｍを意味するものとする。また、第１放射温度計１１は、石英チューブ２１外において透過窓２３と対向するように（第１位置）設けられている。このような長波長域の放射温度計によれば、室温から１０００℃程度までの温度域でワークＷの温度を測定できる。第１放射温度計１１として５μｍ以上の波長域を有効な検出波長域とする放射温度計を使用することで、４００℃より低い温度域での測定を行いやすくなる。

尚、第１放射温度計１１は、５μｍ以上の波長域を有効な検出波長域とするものに限らず、検出したい温度域などに応じて別の波長域を検出波長域とするものへ適宜変更できる。

ここで、熱処理の過程で石英チューブ２１の温度が上昇した場合、第１放射温度計１１には、ワークＷから放射される光だけなく、石英チューブ２１から放射される光が外乱光として入射する。このため、第１放射温度計１１は、ワークＷから放射される光だけでなく、石英チューブ２１から放射される光（外乱光）をも検出してしまう。その結果として、第１放射温度計１１で検出されるワークＷの温度（検出温度Ｔ１）が、石英チューブ２１から放射された光（外乱光）の分だけ真値Ｔｒよりも大きくなってしまう。

尚、上述したランプアニール装置２では、ワークＷを加熱するためのランプ２２の光の一部が、ワークＷの表面で反射して第１放射温度計１１に入射することがある。しかし、ワークＷに到達する光は、ランプ２２の光のうちの石英チューブ２１を透過した短波長域の光であり、ランプ２２の光のうちの長波長域の光は石英チューブ２１で吸収されてしまう。このため、たとえワークＷの表面でランプ２２の光の一部が反射されたとしても、反射光には長波長域の光が殆ど含まれておらず、従って、そのような反射光は第１放射温度計１１には殆ど影響しない。

図２は、第１放射温度計１１で検出されるワークＷの温度（検出温度Ｔ１）の真値Ｔｒからの誤差（ズレ幅）ΔＴ、及び第２放射温度計１２で検出される石英チューブ２１の温度（検出温度Ｔ２）を示した図である。このような検出温度Ｔ１と真値Ｔｗとの誤差（ズレ幅）ΔＴは、熱処理の過程で石英チューブ２１の温度が上昇して石英チューブ２１の放射光量が大きくなった場合に現れる。そして、第１放射温度計１１の検出温度Ｔ１に基づいてワークＷの温度を制御した場合、外乱光の分だけ、ワークＷの実際の温度が目標温度よりも低くなってしまう。

そこで、本実施形態の温度検出装置１は、第１放射温度計１１と第２放射温度計１２を用いて演算処理部１３により、ワークＷの温度の真値Ｔｗを求める。以下、具体的に説明する。

（２）第２放射温度計
第２放射温度計１２は、石英チューブ２１を温度検出の対象とする。具体的には、第２放射温度計１２は、長波長域を検出波長域とする放射温度計であり、石英チューブ２１から放射される光を検出できる位置（第２位置）に設けられている。第２位置は、透過窓２３を透過したワークＷからの熱放射が前記第２放射温度計１２の検出視野に入らない位置である。本実施形態では、第２放射温度計１２は、５μｍ以上の長波長域を有効な検出波長域とする放射温度計（例えば、パイロメータ）であり、且つ、第１放射温度計１１と同じ波長域を検出波長域とするものである。

ここで、ワークＷから放射された光のうちの長波長域（４μｍより大きい波長域）の光は、上述したように石英チューブ２１で吸収される一方で、一部が透過窓２３を通じて石英チューブ２１外に導かれる。このため、第２放射温度計１２の検出精度を高めるためには、第２放射温度計１２は、ワークＷから放射される光の影響（主に長波長域の光の影響）を受けにくい位置に設けられることが好ましい。

そこで本実施形態では、第２放射温度計１２は、石英チューブ２１外において、石英チューブ２１の側面のうちの透過窓２３とは異なる部分と対向するように、上記の第２位置に設けられている。好ましくは、第２放射温度計１２は、石英チューブ２１の側面のうちの透過窓２３から離れた部分に対向するように設けられる。このような第２放射温度計１２の配置によれば、第２放射温度計１２で検出される光には、ワークＷから放射された光が含まれにくくなる。よって、第２放射温度計１２の検出温度Ｔ２が石英チューブ２１の温度に一致しやすくなる。

一方、第１放射温度計１１は、上述したように、ワークＷから放射される光だけでなく、石英チューブ２１から放射される光（外乱光）を検出してしまう。そこで本実施形態では、演算処理部１３が、第１放射温度計１１で検出されるワークＷの温度（検出温度Ｔ１）を、第２放射温度計１２で検出される石英チューブ２１の温度（検出温度Ｔ２）を用いてワークＷの温度を演算により求める。

尚、第１放射温度計１１と第２放射温度計１２は、加熱用光源のランプ２２からワークＷに対して熱放射する放射光（４μｍ以下の波長域）に対する有効な検出感度を有さず、所定の長波長域（５μｍ以上の波長域）に対して有効な検出感度を有するものを採用するのが望ましい。第２放射温度計１２は、第１放射温度計１１と同じ波長域を検出波長域とするものに限らず、石英チューブ２１の温度を精度良く検出できるものであれば、第１放射温度計１１とは異なる波長域を検出波長域とするものであってもよい。

（３）演算処理部
演算処理部１３は、第１放射温度計１１で検出されるワークＷの温度（検出温度Ｔ１）と、第２放射温度計１２で検出される石英チューブ２１の温度（検出温度Ｔ２）とを入力値として後述の演算処理を行う。演算処理部１３は、ハードウェアで構成されてもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やマイクロコンピュータ等の処理装置にプログラムを実行させることによってソフトウェアで構成されてもよい。そして、そのようなプログラムは、読取り可能な状態で記憶媒体（例えば、フラッシュメモリ等）に記憶されてもよいし、温度検出装置１が備える記憶装置（不図示）に記憶されてもよい。

次に、第１放射温度計１１と第２放射温度計１２が検出する温度に基づいて演算処理部１３でワークＷの温度を求める第１の方法について説明する。

今、ワークＷの温度の真値をＴｗ、第１放射温度計１１が検出する温度をＴ１、第２放射温度計１２が検出する温度をＴ２とすると、次式（１）により、Ｔｗを求めることが出来る。

Ｔｗａ＝Ｔ１ａ［１－（ε２／ε１）・（Ｔ２ａ／Ｔ１ａ）^４］^１／４・・・（１）
ここで、ε１は第１放射温度計１１のワークＷに対する放射率、ε２は第２放射温度計１２の石英チューブ２１に対する放射率を示す。ε１は、実際の温度測定を開始する前に、第１放射温度計１１とワークＷとの関係に基づき、第１放射温度計１１に設定される。ε２は、実際の温度測定を開始する前に、第２放射温度計１２と石英チューブ２１との関係に基づき、第２放射温度計１２に設定される。Ｔｗａ、Ｔ１ａ、Ｔ２ａは、各々、セルシウス温度（℃）で表されたＴｗ、Ｔ１、Ｔ２を、絶対温度（Ｋ）で表した温度を示す。

式（１）は、第１放射温度計１１が検出する熱放射の収支の関係を示す以下の式（２）から導くことが出来る。

ε１・Ｔ１ａ^４＝ε１・Ｔｗａ^４＋ε２・Ｔ２ａ^４・・・（２）
式（２）の左辺は、第１放射温度計１１の温度Ｔ１に相当する熱放射エネルギー、式（２）の右辺は、第１放射温度計１１に入射する温度ＴｗのワークＷからの熱放射エネルギーと、第１放射温度計１１に入射する温度Ｔ２の石英チューブ２１からの熱放射エネルギーとの和を表す。

式（２）を、Ｔｗａを求める演算式として変形すると、式（１）を得ることが出来る。

また、式（１）から、テイラー展開を用いて、近似式である式（３）を得ることも出来る。

Ｔｗａ＝Ｔ１ａ［１－１／４（ε１／ε２）・（Ｔ２ａ／Ｔ１ａ）^４］・・・（３）
以上により得られた式（１）式又は式（３）によると、第１放射温度計１１で検出された熱放射の第１検出値である温度Ｔ１と、第２放射温度計１２で検出された熱放射の第２検出値である温度Ｔ２とに基づいて、ワークＷの温度Ｔｗ（真値Ｔｗ）を精度よく求めることができる。なお、式（１）は温度にかかわらず演算精度の低下はないが、１／４乗の演算を行う必要があり、演算部の能力によっては演算が困難な場合がある。このため式（３）による演算が簡便である。式（３）は式（１）の近似式であるため、演算精度は相対的に低くなるが、特にＴ２ａ≦Ｔ１ａ／２が成立する場合は、式（３）であっても、ワークＷの温度を簡便に精度よく求めることができる。

図３（Ａ）は、ワークＷの温度を第１放射温度計１１と熱電対により実際に測定（検出）した結果を示す。Ｔ１は、第１放射温度計１１でワークＷの温度を測定した結果を示し、Ｔｃは、熱電対でワークＷの温度を測定した結果を示す。

図３（Ｂ）は、第１放射温度計１１でワークＷの温度を測定した結果（検出温度Ｔ１）と、上記の式（３）を用いて得られたＴｗ（Ｔｗａ）を示す。図３（Ａ）（Ｂ）において、ＭＶはランプ制御電力を示し、それらの図においてのランプ加熱条件は同一である。なお、図３（Ｂ）はシミュレータを用いた図である。

図３（Ａ）（Ｂ）から、図３（Ｂ）に示すＴｗは、図３（Ａ）に示すＴｃに概ね精度よく近似していることが分かる。すなわち、図３（Ｂ）に示すＴｗは、図３（Ａ）に示すＴｃに対する誤差が、１０００℃及びその近傍において、プラスマイナス１％以内であることを確認した。なお、図３（Ｂ）の測定結果において、加熱開始から１００ｓｅｃ後において、第１放射温度計１１の検出温度Ｔ１＝１０００℃に対し、Ｔｗ＝９５３℃であった。

以上により、温度検出装置１の演算の第１の方法では、第１放射温度計１１と第２放射温度計１２のそれぞれの検出温度（検出温度Ｔ１（第１検出値）と検出温度Ｔ２（第２検出値））に基づいてワークＷの温度を精度よく検出することが出来る。

図１において、演算処理部１３は、上記式（１）または式（３）を演算する。

また、温度検出装置１の演算の第２の方法（別の方法）としてＴ１ａに対するワークＷの温度の真値Ｔｗａの誤差ΔＴを求め、真値Ｔｗａを、Ｔｗａ＝Ｔ１ａ－ΔＴで近似することも可能である。

ΔＴ＝ｋ・Ｔ１ａ・・・（４）
式（４）において係数ｋは、以下により求めることが出来る。

ｋ＝１／４・（ε２／ε１）・（Ｔ２ａ／Ｔ１ａ）^４
さらに、別の方法として、測定時にΔＴを実測し、ｋ＝ΔＴ／（Ｔ２ａ／Ｔ１ａ）^４によりｋを求めても良い。

以上の演算の第２の方法は、第１放射温度計１１に対する石英チューブ２１からの熱放射による影響を無視することができない場合、例えば石英チューブ２１の検出温度Ｔ２によらず有効である。

図４は、第１放射温度計１１と第２放射温度計１２でそれぞれ検出された検出温度（第１検出値と第２検出値）に基づいてワークＷの温度を検出する流れを示す。この動作は演算処理部１３が実行する。測定に入り、所定の時間が経過した段階で、演算処理部１３には、第１放射温度計１１の検出温度Ｔ１（第１検出値）と、第２放射温度計１２の検出温度Ｔ２（第２検出値）が入力される（Ｓ１１）。

続いて、上記式（１）又は（３）の演算により、ワークＷの温度Ｔｗａ（Ｔｗ）を求める（第１の方法）。このとき、式（４）により誤差（ズレ幅）ΔＴを求め、検出温度Ｔ１－ΔＴによりワークＷの温度Ｔｗａ（Ｔｗ）を求めても良い（第２の方法）。

上述したランプアニール装置２などの熱処理装置では、冷却機構によって装置自体が冷却（水冷、空冷など）される場合がある。このような装置の場合、装置自体が冷却されるのに伴って、石英チューブ２１も冷却され、その結果として、石英チューブ２１の温度は、ランプ２２の光を吸収して上昇したとしても４００℃以下程度等の低温に抑えられる。よって、このようなランプアニール装置２に上記温度検出装置を適用すると、上述の演算処理により、ワークＷの温度Ｔｗａをより精度よく算出することが出来る。

以上の構成の温度検出装置１によれば、第１放射温度計１１で検出されるワークＷの温度（検出温度Ｔ１）から、石英チューブ２１から放射される光の影響が取り除かれる。具体的には、上記の式（１）又は式（３）により、ワークＷの温度Ｔｗ（真値Ｔｗ）を直接求めることが出来、又は、石英チューブ２１から放射される光の影響（即ち、誤差（ズレ幅）ΔＴ）を式（４）で求めてから、ワークＷの温度Ｔｗ（真値Ｔｗ）を求めることが出来る。いずれの場合も、第１放射温度計１１の検出温度Ｔ１と第２放射温度計１２の検出温度Ｔ２を用いるだけで、ワークＷの温度Ｔｗ（真値Ｔｗ）を線形近似で簡易に且つ精度良く求められる。

第１放射温度計１１は、石英チューブ２１から放射される光の影響を受けやすくなるが、上記演算処理部１３により、第１放射温度計１１で検出されるワークＷの温度が精度良く求められる。よって、上記温度検出装置１によれば、４００℃より低い温度域を含む広い温度範囲でワークＷの温度を正確に測定できる。また、長波長域（５μｍ以上）を検出波長域とする放射温度計は、短波長域（例えば４μｍ以下）を検出波長域とする放射温度計より廉価である。

更に、上記温度検出装置１では、第２放射温度計１２を、第１放射温度計１１と同じ波長域を検出波長域とすることにより、これら２つの放射温度計に同じものを用いることによって温度検出装置１の構成を簡略化することが可能である。

尚、上述した温度検出装置１は、第１放射温度計１１及び第２放射温度計１２のそれぞれの検出波長域を適宜選択することにより、上述した温度域とは異なる様々な温度域でワークＷの温度を精度良く測定することが可能になる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 温度検出装置
２ ランプアニール装置
Ｗ ワーク
１１ 第１放射温度計
１２ 第２放射温度計
１３ 演算処理部
２１ 石英チューブ
２２ ランプ
２３ 透過窓
ｋ 補正係数
Ｔ１、Ｔ２ 検出温度
Ｔｒ 真値
ΔＴ 誤差（ズレ幅）
Ｔｓ 補正後の温度

Claims (9)

1. 内側の空間を囲む壁を備え、加熱されるワークが前記内側の空間に収納される熱処理室と、
   前記ワークを加熱する加熱用光源と、
   前記熱処理室の室外の第１位置に配置される第１放射温度計と、
   前記熱処理室の室外の第２位置に配置される第２放射温度計と、
   を備え、
   前記熱処理室は、前記壁の一部に、前記ワークからの熱放射を室外に透過させる透過窓を備え、
   前記第１位置は、前記透過窓を透過した前記ワークからの熱放射を前記第１放射温度計が検出する位置であり、
   前記第２位置は、前記透過窓を透過した前記ワークからの熱放射が前記第２放射温度計の検出視野に入らない位置であり、
   前記第１放射温度計と前記第２放射温度計は、前記加熱用光源から前記ワークに対して熱放射する放射光に対する有効な検出感度を有さず、所定の長波長域に対して有効な検出感度を有し、
   前記第１放射温度計で検出された熱放射の第１検出値と、前記第２放射温度計で検出された熱放射の第２検出値とに基づいて前記ワークの温度を検出する、温度検出装置。
2. 前記熱処理室は、前記壁が石英からなる石英チューブを含み、
   前記所定の長波長域は、最も短い低波長側の波長が略５μｍである請求項１記載の温度検出装置。
3. 前記第２放射温度計は、前記熱処理室の前記壁からの熱放射を検出する、請求項１または２記載の温度検出装置。
4. 前記第１放射温度計と前記第２放射温度計は、検出する熱放射の検出波長域が同一である、請求項１～３のいずれかに記載の温度検出装置。
5. 前記第１検出値をＴ１、前記第２検出値をＴ２、前記ワークの温度をＴｗとして、前記ワークの温度Ｔｗを下記式により求める、請求項１～４のいずれかに記載の温度検出装置。
   Ｔｗａ＝Ｔ１ａ［１－（ε２／ε１）・（Ｔ２ａ／Ｔ１ａ）^４］^１／４
   ただし、
   ε１は第１放射温度計１１のワークＷに対する放射率
   ε２は第２放射温度計１２の石英チューブ２１に対する放射率
   Ｔｗａ、Ｔ１ａ、Ｔ２ａは、各々、セルシウス温度（℃）で表されたＴｗ、Ｔ１、Ｔ２を、絶対温度（Ｋ）で表した温度
6. 前記第１検出値をＴ１、前記第２検出値をＴ２、前記ワークの温度をＴｗとして、前記ワークの温度Ｔｗを下記式により求める、請求項１～４のいずれかに記載の温度検出装置。
   Ｔｗａ＝Ｔ１ａ［１－１／４（ε１／ε２）・（Ｔ２ａ／Ｔ１ａ）^４］
   ただし、
   ε１は第１放射温度計１１のワークＷに対する放射率
   ε２は第２放射温度計１２の石英チューブ２１に対する放射率
   Ｔｗａ、Ｔ１ａ、Ｔ２ａは、各々、セルシウス温度（℃）で表されたＴｗ、Ｔ１、Ｔ２を、絶対温度（Ｋ）で表した温度
7. 前記第１検出値をＴ１、前記第２検出値をＴ２、前記ワークの温度をＴｗとして、前記ワークの温度Ｔｗを下記式により求める、請求項１～４のいずれかに記載の温度検出装置。
   Ｔｗａ＝Ｔ１ａ－ΔＴ
   ΔＴ＝ｋ・Ｔ１ａ
   ｋ＝１／４・（ε２／ε１）・（Ｔ２ａ／Ｔ１ａ）^４
   ただし、
   ε１は第１放射温度計１１のワークＷに対する放射率
   ε２は第２放射温度計１２の石英チューブ２１に対する放射率
   Ｔｗａ、Ｔ１ａ、Ｔ２ａは、各々、セルシウス温度（℃）で表されたＴｗ、Ｔ１、Ｔ２を、絶対温度（Ｋ）で表した温度
   ΔＴはワークＷの温度の真値Ｔｗに対する誤差
8. Ｔ２ａ≦Ｔ１ａ／２の条件時において、前記ワークの温度Ｔｗを求める、請求項６に記載の温度検出装置。
9. 内側の空間を囲む壁を備える熱処理室にワークを収納し、
   加熱用光源によって前記ワークを加熱し、
   前記熱処理室の前記壁の一部に設けられた透過窓を介して、前記ワークからの熱放射を
   第１放射温度計により検出し、
   前記透過窓を透過した前記ワークからの熱放射が検出視野に入らない位置で、前記熱処理室の前記壁からの熱放射を第２放射温度計により検出し、
   前記第１放射温度計で検出された熱放射の第１検出値と、前記第２放射温度計で検さ
   れた熱放射の第２検出値とに基づいて前記ワークの温度を検出する、温度検出方法。

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