KR0159954B1 - Surface condition measurement apparatus - Google Patents

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KR0159954B1
KR0159954B1 KR1019920021623A KR920021623A KR0159954B1 KR 0159954 B1 KR0159954 B1 KR 0159954B1 KR 1019920021623 A KR1019920021623 A KR 1019920021623A KR 920021623 A KR920021623 A KR 920021623A KR 0159954 B1 KR0159954 B1 KR 0159954B1
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KR
South Korea
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emissivity
ratio
temperature
wavelength
calculation
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KR1019920021623A
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Korean (ko)
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KR930010542A (en
Inventor
도모히로 마루이
가즈오 아라이
Original Assignee
도사키 시노부
가와사키 세이데츠 가부시키가이샤
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/60Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature

Abstract

본 발명은 표면상태 측정장치에 관한 것으로, 재료로부터 특정파장을 가진 방사광이 검출되고 방사율비에 대응하는 제1패러미터가 검출신호로부터 얻어지며, 방사율이 재료의 표면상태에 따라 상이한 값을 가지기 때문에, 제1패러미터는 재료의 표면상태에 따라 달라지며 재료표면의 상태를 나타내는 물성치 및 제1패러미터사이에 상관관계가 있고 상기 상관관계를 설령 물성치에 대응하는 제1패러미터가 물성치 그자체 대신에 사용된다할지라도 등가이며, 물성치에 대응하는 패러미터의 예로 표면근처의 온도에 대응하는 방사율들 사이의 대수비(lnεa/lnεb)가 있는 결과, 제2패러미터는 상관관계를 기초하여 얻어지고 물성치가 얻어질 수 있는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an apparatus for measuring the surface state, and since radiation light having a specific wavelength is detected from a material and a first parameter corresponding to the emissivity ratio is obtained from the detection signal, and the emissivity has a different value depending on the surface state of the material, The first parameter depends on the surface condition of the material, and there is a correlation between the property value and the first parameter indicating the state of the material surface, and the correlation is that the first parameter corresponding to the property value is used instead of the property value itself. As an example, a parameter that corresponds to a property value and has an algebraic ratio (lnε a / lnε b ) between emissivity corresponding to a temperature near the surface, the second parameter is obtained based on the correlation and the property value is obtained. Characterized in that it can.

Description

표면상태측정장치Surface condition measuring device

제1a도 내지 제1d도는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 방사율 및 방사율비의 시간변화를 나타내는 타이밍챠트.1A to 1D are timing charts showing the time variation of emissivity and emissivity ratio for explaining the principles of the present invention.

제2도는 산화물 막두께 및 방사율사이의 상관관계를 나타내는 도면.2 shows a correlation between oxide film thickness and emissivity.

제3도는 방사율 누승비 및 방사율비와 산화물 막두께의 상관관계를 나타내는 도면.3 is a diagram showing the correlation between the emissivity ratio and the emissivity ratio and the oxide film thickness.

제4도는 세개의 상이한 파장이 사용될적에 얻어지는 두개의 방사율 누승비들 사이의 상관관계를 나타내는 도면.4 shows the correlation between two emissivity squared ratios obtained when three different wavelengths are used.

제5도는 두개의 방사율 누승비들 사이의 상기 상관관계로부터 얻어진 두개의 방사율비들 사이의 상관관계를 나타내는 도면.5 shows a correlation between two emissivity ratios obtained from the correlation between two emissivity squared ratios.

제6도는 막두께 및 방사율사이의 다른 상관관계를 나타내는 도면.6 shows another correlation between film thickness and emissivity.

제7도는 상기 상관관계로부터 얻어진 방사율 누승비 및 방사율비를 가진 산화물 막두께의 상관관계를 나타내는 도면.Fig. 7 is a diagram showing a correlation between an oxide film thickness having an emissivity squared ratio and an emissivity ratio obtained from the correlation.

제8도는 본 발명 제1실시예의 배치도.8 is a layout view of a first embodiment of the present invention.

제9도는 제1실시예내 방사센서를 나타내는 배치도.9 is a layout view showing a radiation sensor in a first embodiment;

제10도는 제1실시예내 제어유닛의 블럭도.10 is a block diagram of a control unit in the first embodiment.

제11도는 재료가 실리콘일적에 상관관계 h1을 나타내는 그래프.FIG. 11 is a graph of the material showing the correlation h 1 with the silicon product.

제12도는 재료가 실리콘일적에 상관관계 ha및 hb를 나타내는 그래프.FIG. 12 is a graph showing the material h a and h b correlated with silicon work.

제13도는 재료가 실리콘일적에 상관관계 h2를 나타내는 그래프.FIG. 13 is a graph showing h 2 as the material correlates with silicon work.

제14도는 재료가 실리콘일적에 방사율 εa및 εb의 변화를 나타내는 그래프.14 is a graph showing the change of emissivity ε a and ε b in the material of silicon.

제15도는 재료가 실리콘일적에 대수방사율비 Ld의 변화를 나타내는 그래프.FIG. 15 is a graph showing the change in the ratio of algebraic emissivity to Ld in the material of silicon.

제16도는 재료가 철일적에 상관관계 h1을 나타내는 그래프.FIG. 16 is a graph showing h 1 correlating to material in time.

제17도는 재료가 철일적에 상관관계 ha및 hb를 나타내는 그래프.17 is a graph showing a correlation material ever cheolil relationship h a and h b turns.

제18도는 재료가 철일적에 상관관계 h2를 나타내는 그래프.FIG. 18 is a graph showing h 2 correlating to material inevitably.

제19도는 재료가 철일적에 방사율 εa및 εb의 변화를 나타내는 그래프.19 is a graph showing the change of emissivity ε a and ε b in the material.

제20도는 재료가 철일적에 대수방사율비 Ld의 변화를 나타내는 그래프.FIG. 20 is a graph showing the change in the ratio of algebraic emissivity to Ld.

제21도는 검출소자의 분광감도의 특성곡선.21 is a characteristic curve of spectral sensitivity of a detection element.

제22도는 본 발명 제2실시예의 배열도.22 is an arrangement diagram of a second embodiment of the present invention.

제23도는 제2실시예내 방사센서를 나타내는 배열도.23 is an arrangement diagram showing a radiation sensor in a second embodiment;

제24도는 재료가 실리콘일적에 상관관계 h1을 나타내는 그래프.FIG. 24 is a graph of the material showing the correlation h 1 with the silicon product.

제25도는 재료가 실리콘일적에 상관관계 ha및 hb를 나타내는 그래프.25 is a graph showing the material h a and h b correlated with silicon work.

제26도는 재료가 실리콘일적에 상관관계 h2를 나타내는 그래프.FIG. 26 is a graph showing h 2 as the material correlates with silicon work. FIG.

제27도는 재료가 실리콘일적에 방사율 εa및 εb의 변화를 나타내는 그래프.FIG. 27 is a graph showing the change of emissivity ε a and ε b in the material of silicon.

제28도는 재료가 실리콘일적에 대수방사율비 Ld의 변화를 나타내는 그래프.FIG. 28 is a graph showing the change in the ratio of algebraic emissivity to Ld in the material of silicon.

제29도는 재료가 철일적에 상관관계 h1을 나타내는 그래프.29 is a graph showing the correlation between material h 1 enemy cheolil turn.

제30도는 재료가 철일적에 상관관계 ha및 hb를 나타내는 그래프.FIG. 30 is a graph showing the correlation of materials h a and h b with material in stock.

제31도는 재료가 철일적에 상관관계 h2를 나타내는 그래프.FIG. 31 is a graph showing the correlation of material h 2 with iron material.

제32도는 재료가 철일적에 방사율 εa및 εb의 변화를 나타내는 그래프.32 is a graph showing the change of emissivity ε a and ε b in the material.

제33도는 재료가 철일적에 대수방사율비 Ld의 변화를 나타내는 그래프.FIG. 33 is a graph showing the change in the ratio of algebraic emissivity to Ld in material.

제34도는 방사센서의 변형실시예의 배치도.34 is a layout view of a modified embodiment of the radiation sensor.

제35도는 방사센서의 변형실시예의 배치도.35 is a layout view of a modified embodiment of the radiation sensor.

제36도는 방사센서의 변형실시예의 배치도.36 is a layout view of a modified embodiment of the radiation sensor.

제37도는 방사센서의 변형실시예의 배치도.37 is a layout view of a modified embodiment of the radiation sensor.

제38도는 방사센서의 변형실시예의 배치도.38 is a layout view of a modified embodiment of the radiation sensor.

제39도는 제38도 방사센서의 필터모듈의 배치도.FIG. 39 is a layout view of the filter module of the radiation sensor of FIG.

제40도는 방사센서의 변형실시예의 배치도.40 is a layout view of a modified embodiment of the radiation sensor.

제41도는 변형실시예의 필터모듈의 배치도.41 is a layout view of the filter module of the modified embodiment.

제42도는 본 발명에 따른 제3실시예를 개략적으로 나타내는 블럭도.42 is a block diagram schematically showing a third embodiment according to the present invention.

제43도는 본 발명에 따른 제4실시예를 개략적으로 나타내는 블럭도.43 is a block diagram schematically showing a fourth embodiment according to the present invention.

제44도는 본 발명에 따른 제5실시예를 개략적으로 나타내는 블럭도.44 is a block diagram schematically showing a fifth embodiment according to the present invention.

제45도는 본 발명에 따른 제6실시예를 개략적으로 나타내는 블럭도.45 is a block diagram schematically showing a sixth embodiment according to the present invention.

제46도는 다파장형으로 변형된 2색온도계의 실시예를 나타내는 블럭도.Fig. 46 is a block diagram showing an embodiment of a two color thermometer modified to a multi-wavelength type.

제47도는 다파장형으로 변형된 2색온도계내 파장 및 분광방사율사이의 관계를 나타내는 도면.Fig. 47 is a graph showing the relationship between the wavelength and the spectral emissivity in a multi-color modified bicolor thermometer.

제48도는 다각형으로 변형된 2색온도계배치를 나타내는 도면.48 is a diagram illustrating a two-color thermometer layout transformed into a polygon.

제49도는 두개의 측정파장 및 다각형으로 변형된 2색온도계내 경사각사이의 관계를 나타내는 도면.Fig. 49 shows the relationship between the two measurement wavelengths and the inclination angle in a two-color pyrometer deformed into polygons.

제50a도 및 제50b도는 파장영역 선택블럭의 배치를 나타내는 블럭도.50A and 50B are block diagrams showing the arrangement of the wavelength domain selection blocks.

제51도는 본 발명에 따른 제7실시예의 2색다중형 방사온도계의 광전변환부분을 나타내는 블럭도.Fig. 51 is a block diagram showing the photoelectric conversion portion of the two-color multiple emission thermometer of the seventh embodiment according to the present invention.

제52도는 제7실시예내 필터디스크를 나타내는 확대평면도.Fig. 52 is an enlarged plan view showing a filter disc in the seventh embodiment.

제53도는 광전소자의 광검출감도를 나타내는 도면.53 is a diagram showing the light detection sensitivity of the optoelectronic device.

제54도는 제7실시예의 2색다중형 방사온도계의 신호프로세스부를 나타내는 블럭도.Fig. 54 is a block diagram showing a signal processing portion of the two-color multiplex radiation thermometer of the seventh embodiment.

제55도는 제8실시예의 2색다중형 방사온도계의 광전변환부를 나타내는 블럭도.Fig. 55 is a block diagram showing a photoelectric conversion unit of the two-color multiple emission thermometer of the eighth embodiment.

제56도는 또다른 광전소자의 광검출감도를 나타내는 도면.56 is a diagram showing the light detection sensitivity of another optoelectronic device.

제57도는 제9실시예의 2색다중형 방사온도계의 광전변환부분을 나타내는 블럭도.Fig. 57 is a block diagram showing a photoelectric conversion portion of the two-color multiple emission thermometer of the ninth embodiment.

제58도는 상기 광전변환부분의 외부를 나타내는 사시도.58 is a perspective view of the outside of the photoelectric conversion portion.

제59도는 2색삼중형태 방사율변화를 나타내는 타이밍챠트.Fig. 59 is a timing chart showing the change in emissivity of the tricolor triple form.

제60도는 파장영역선택블럭으로부터 신호를 선택하는 출력타이밍을 나타내는 표.60 is a table showing output timing for selecting a signal from a wavelength domain selection block.

제61도는 본 발명에 따른 제10실시예의 다파장형 방사온도계의 개념상의 구조를 나타내는 블럭도.61 is a block diagram showing the conceptual structure of a multi-wavelength radiation thermometer of a tenth embodiment according to the present invention;

제62도는 3차원공간에 표시된 제10실시예내 사용되는 회귀함수 F의 도면.62 is a diagram of a regression function F used in the tenth embodiment shown in three-dimensional space.

제63도는 그에 매핑을 적용함에 의해 회귀함수 F로부터 얻어지는 회귀함수 G를 나타내는 도면.FIG. 63 shows a regression function G obtained from the regression function F by applying a mapping thereto. FIG.

제64a도 및 제64b도는 선택블럭구조를 나타내는 블럭도.64A and 64B are block diagrams showing a selection block structure.

제65도는 그위에 형성된 산화물막이 없는 저온표면의 방사율스펙트럼을 나타내는 도면.65 shows emissivity spectra of a low temperature surface without an oxide film formed thereon;

제66도는 그위에 형성되어 있는 산화물막이 없는 중간온도표면의 방사율스펙트럼을 나타내는 도면.FIG. 66 shows the emissivity spectrum of an intermediate temperature surface without an oxide film formed thereon; FIG.

제67도는 그위의 산화물막의 형성후 직접 표면의 방사율스펙트럼을 나타내는 도면.Fig. 67 shows the emissivity spectrum of the surface directly after formation of the oxide film thereon.

제68도는 그위에 생성산화물막을 가지는 표면의 방사율스펙트럼을 나타내는 도면.FIG. 68 shows emissivity spectra of a surface having a product oxide film thereon; FIG.

제69도는 그위에 두꺼운 패시브산화물막이 형성된 후 표면의 방사율스펙트럼을 나타내는 도면.FIG. 69 shows emissivity spectra of surfaces after thick passive oxide films are formed thereon; FIG.

제70도는 어떠한 산화물막도 형성되지 않을적에 인접한 두개의 파장에 대한 표면의 방사율스펙트럼을 나타내는 도면.70 shows the emissivity spectrum of a surface for two adjacent wavelengths when no oxide film is formed.

제71도는 산화물막이 형성된 후 인접한 두개의 파장에 대한 표면의 방사율스펙트럼을 나타내는 도면.Fig. 71 shows the emissivity spectrum of the surface for two adjacent wavelengths after the oxide film is formed.

제72도는 두개의 파장에 대한 분광방사율들사이의 상관관계를 나타내는 도면.FIG. 72 shows the correlation between spectral emissivity for two wavelengths. FIG.

제73도는 선행기술의 문제를 나타내는 도면.73 shows a problem of the prior art.

제74도는 선행기술의 문제를 나타내는 또다른 도면.74 is another diagram illustrating a problem of the prior art.

제75도는 선행기술 2색방사온도계의 배치를 나타내는 블럭도이다.75 is a block diagram showing the arrangement of the prior art two-color radiation thermometer.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

116 : 온도계산블럭 118 : 가정블럭116: thermometer block 118: home block

110 : 2색온도계 124,24 : 판정블럭110: 2-color thermometer 124, 24: judgment block

128 : 보정블럭 205 : 광전소자128: correction block 205: photoelectric element

206,208 : 변환회로 210,220,230 : 타이밍영역206,208 Conversion circuit 210,220,230 Timing area

235 : 검출센서 401 : 선택기235 detection sensor 401 selector

853,861 : 리니어라이저853,861: Linearizer

본 발명은 표면상태측정장치에 관한 것으로, 상이한 두개 이상의 파장을 가진 열방사에너지를 검출함에 의해 프로세스중 재료표면의 물성치(굴절율, 반사율, 흡수율등의 광학물성치, 표면거칠음도(roughness)등의 표면형상물성치등), 표면온도, 박막두께등을 측정하는 측정기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a surface condition measuring apparatus. The present invention relates to a surface condition measuring apparatus, which detects thermal radiation energy having two or more different wavelengths. Shape properties), surface temperature, thin film thickness, and the like.

반도체재료, 금속재료등을 제조하는 프로세스에서, 산화, 갈버니일링(Galvannealing) 및 증착과 같은 다양한 반응이 인공적으로 또는 자연발생적으로 재료의 표면에 발생하여 이러한 반응에 기인하여 재료표면의 물성은 현저히 변화한다.In the process of manufacturing semiconductor materials, metal materials, etc., various reactions such as oxidation, galvannealing and deposition occur artificially or spontaneously on the surface of the material, and due to these reactions, the physical properties of the material surface are significantly increased. Change.

그러나, 재료내부의 센싱(sensing)이 매우 어렵고 많은 데이타를 얻기 위해 재료에 센서를 여러개 부착하는 것은 실질적으로 바람직스럽지 않다.However, sensing inside the material is very difficult and it is practically undesirable to attach several sensors to the material in order to obtain a lot of data.

그결과, 물성치 또는 상태치로부터 가장 영향력있는 변수로서 선택되는 표면온도로, 온라인센싱 또는 이론상 계산에서 변화상태를 예측치로서 표면온도를 제어에 이용하고 있다.As a result, the surface temperature is selected as the most influential variable from the property value or the state value, and the surface temperature is used as the predicted value in the online sensing or theoretical calculation.

예를들어, 실리콘웨이퍼상에 산화물막을 형성하는 프로세스에서, 산화프로세스로의 열패턴 및 산화물막 물성사이의 상관데이타를 미리 많은 오프라인데이타를 얻기 위한 오프라인 측정되고 이러한 데이타를 기초로 하여 노온도가 조절된다.(설령, 표면온도조절을 수행하는 것이 바람직스럽다해도, 노온도에 따른 간접조절이 온라인센싱의 어려움 때문에 수행된다)For example, in the process of forming an oxide film on a silicon wafer, the correlation data between the thermal pattern into the oxide process and the oxide film properties is measured offline to obtain a large amount of offline data in advance, and the furnace temperature is adjusted based on these data. (Even if it is desirable to perform surface temperature control, indirect control according to the furnace temperature is performed due to the difficulty of online sensing.)

온라인재료 표면온도센싱에 대해, 접촉식 및 비접촉식의 온도센싱기술이 있다 :For on-line material surface temperature sensing, there are contact and non-contact temperature sensing techniques:

열전대, 더미스터등을 사용하는 접촉식온도센싱에서는, 측정할 수 있는 온도범위가 한정되어 있다는 것과 같은 너무 많은 문제들이 포함되어 있고 온도가 측정될 수 있는 위치가 센싱점까지 한정되며 접촉에 의해 재료의 오염(불순물혼입)을 야기한다.In contact temperature sensing using thermocouples, dummysters, etc., too many problems are involved, such as the limited range of temperatures that can be measured, and where the temperature can be measured is limited to the sensing point and the material May cause contamination (impurity).

그결과, 본 발명이 적용될 수 있는 프로세스가 제한된다.As a result, the process to which the present invention can be applied is limited.

비접촉식 온도측정방법으로서, 방사온도측정이 있다.As a non-contact temperature measuring method, there is a radiation temperature measurement.

이것은 철강 및 알루미늄등의 금속재료의 프로세스라인등의 실용기술이 있고 방사온도계가 제품으로 시판되고 있다.It has practical technology such as process line of metal materials such as steel and aluminum, and radiation thermometer is marketed as a product.

상기 기술된 바와 같은 금속재료의 프로세스라인에 대해, 비접촉식으로 표면온도를 측정하는 기술이 이미 개발되어 있다.For process lines of metallic materials as described above, a technique for measuring surface temperature in a non-contact manner has already been developed.

그러나, 반도체 또는 신규한 재료를 제조하는 프로세스에 대해, 이러한 측정기술이 또한 연구단계이다.However, for the process of manufacturing semiconductors or novel materials, this measurement technique is also in the research stage.

설령 다양한 노력에 의해 표면온도 측정기술이 개발되었다 할지라도, 어떠한 효과적인 기술도 개발되지 않았다.Even though surface temperature measurement technology has been developed by various efforts, no effective technology has been developed.

예를들어, 와타나베등이 저술한 「방사온도계에 의한 반도체 열처리장치내의 웨이퍼온도측정」계측자동제어학계 논문집, Vol. 25, No. 9, pp925∼932(1989)에서, 종래는 노온도제어를 적용하는 제조프로세스를 광화이버 및 프리즘을 사용하여 원활하게 방사온도를 측정할 수 있도록 한 것으로 보고하고 있다.For example, Watanabe et al., "Measurement of Wafer Temperature in Semiconductor Heat Treatment Apparatus Using Radiation Thermometer," Journal of Automatic Control, Vol. 25, No. 9, pp925-932 (1989), conventionally reported that the manufacturing process to which the furnace temperature control is applied enables the emission temperature to be measured smoothly using an optical fiber and a prism.

연구발표가 이러한 정도로 이루어져 있다는 점에서, 반도체프로세스 분야에서 온라인 방사온도측정에 대해서는 어떠한 유효기술도 개발되어 있지 않은 것이 현재의 상황이다.In this regard, the present situation is that no effective technology has been developed for on-line radiation temperature measurement in the field of semiconductor process.

달리, 고온재료의 표면온도를 측정하기 위해 적용되는 방사온도측정기술에 따른 방사열온도계가 폭넓게 사용된다.Alternatively, radiation pyrometers according to the radiation temperature measurement technique applied to measure the surface temperature of hot materials are widely used.

이러한 방사온도계에는 측정에 단일파장을 사용하는 단색온도계 및 두개의 파장을 사용하는 2색온도계의 두가지 형태가 있다.There are two types of radiation thermometers: monochromatic thermometers that use a single wavelength for measurement and bicolor thermometers that use two wavelengths.

단색온도계는 물론 두개의 파장을 사용하는 2색온도계 조차 측정대상의 방사율이 변화하는 경우에는 커다란 측정오차가 생긴다.Even monochromatic thermometers and even two-color thermometers that use two wavelengths produce a large measurement error when the emissivity of the measurement target changes.

보다 구체적으로는, 두개의 파장에 대한 분광방사율이 실질적으로 동일하거나 그사이에 일정한 비례가 이루어질적에 2색온도계의 온도측정 정확도에 따른 문제는 전혀 없다.More specifically, there is no problem due to the temperature measurement accuracy of the two-color thermometer, as long as the spectral emissivity for the two wavelengths is substantially the same or a constant proportion is made therebetween.

그러나, 고온재료의 표면조건이 갑자기 그에 야기된 산화반응에 기인하여 변화하고 분광방사율이 상기 관계에 어긋날적에 측정정확도는 극도로 감소하고 단색 방사온도계의 오차가 훨씬 더 커진다.However, as the surface conditions of the high temperature material suddenly change due to the oxidation reaction caused therein and the spectral emissivity deviates from this relationship, the measurement accuracy is extremely reduced and the error of the monochromatic radiation thermometer becomes much larger.

그결과, 분광방사율의 변화에 따른 2색온도계에 대한 온도계산방법에 대한 수요가 있고 이러한 방법을 제공하고자 하는 연구가 이루어지고 있으며 방사율이 변화하는 경우에 조차 사용할 수 있는 개선된 형태의 2색 온도계가 연구되고 있다.As a result, there is a demand for a method for calculating the temperature of a two-color thermometer according to a change in spectral emissivity, and there are studies to provide such a method, and an improved type of two-color thermometer that can be used even when the emissivity changes. Is being studied.

이러한 기술로서 「특공평 3-4855」에 기재된 방법 및 「다나카 및 D.P.Dewitt : Theory of a New Radiation Thermometry Method and an Experimental Study Using Galvannealed Steel Specimens(계측자동제어학회 논문집 제25권 제10호 pp.1031∼1037 1989년 10월)」에 공개되어 있는 TRACE(Thermometry Reestablished by Automatic Compensation of Emissivity)법이 있다.As such a technique, `` Tanaka and DP Dewitt: Theory of a New Radiation Thermometry Method and an Experimental Study Using Galvannealed Steel Specimens '', Vol. 25, No. 10, pp. 1031. 1037, October, 1989), and the TRACE (Thermometry Reestablished by Automatic Compensation of Emissivity) method.

양자는 기본적으로 동일 계산법이기 때문에 전자를 설명한다.Since both are basically the same calculation method, they describe the former.

프로세스내 재료로부터 방출된 방사에너지(광파)에 대한 분광방사율을 비인(Wien)의 근사법을 사용하여 얻을 수 있다.The spectral emissivity of the radiant energy (light waves) emitted from the materials in the process can be obtained using Wien's approximation.

파장이 λ1및 λ2일적에 반사율이 하기 식[1] 및 [2]에 의해 주어진다.The reflectance is given by the following formulas [1] and [2] when the wavelength is λ 1 and λ 2 .

상기 식으로부터 온도 T를 제거함에 의해, 식[3]을 얻을 수 있다.Formula [3] can be obtained by removing temperature T from the said formula.

(상기 식에 사용된 기호가 하기에 언급될 것이다)(The symbols used in the above formulas will be mentioned below)

측정파장 : λ1[㎛]Measurement wavelength: λ 1 [㎛]

측정파장에 대한 분광방사율 : ε1[㎛]Spectral emissivity with respect to measured wavelength: ε 1 [㎛]

고온재료표면의 실제온도 : T [K]Actual temperature of high temperature material surface: T [K]

파장 λ1에서 고온재료표면의 휘도온도 : Si [K]Luminance temperature of high temperature material surface at wavelength λ 1 : Si [K]

플랭크 이차매핑수 : C2 (1.4388×104) [㎛·K]Plank secondary mapping: C2 (1.4388 × 10 4 ) [㎛ · K]

식[3]의 왼쪽은 분광반사율의 파장파우어 또는 누승의 비이고 이후에 간단히 방사율 누승비라 한다.The left side of Equation [3] is the ratio of the wavelength power or the power of the spectral reflectance, and is simply called the emissivity power ratio.

이전의 2색방사온도계는 분광방사율(ε12) 사이의 비가 1 또는 상수라는 가정하에 온도를 측정하는 것이고 분광방사율내 변화에 응답하지 않기 때문에 커다란 측정오차가 생긴다.(방사율사이의 비는 이후에 방사율비라 함)The former two-color radiation thermometer measures temperature under the assumption that the ratio between spectral emissivity (ε 1 / ε 2 ) is 1 or constant, and there is a large measurement error because it does not respond to changes in spectral emissivity. Is later referred to as emissivity ratio)

현재, 일본특허공고 제 3-4855호에서, 분광방사율비(ε12) 대 방사율누승비의 상관함수 f는 미리 측정에 의해 결정된다.At present, in Japanese Patent Publication No. 3-4855, the correlation function f of the spectral emissivity ratio (ε 1 / ε 2 ) to the emissivity squared ratio is determined by measurement in advance.

구체적으로, 예를들어 열전대를 사용함에 의해 방사온도측정 및 실제온도측정이 동시에 이루어진다면, 분광방사율이 얻어지고 이러한 데이타를 사용함에 의해, 분광방사율비 및 방사율누승비를 얻을 수 있다.Specifically, if the radiation temperature measurement and the actual temperature measurement are simultaneously performed by using a thermocouple, for example, the spectral emissivity can be obtained and the spectral emissivity ratio and the emissivity squared ratio can be obtained by using such data.

그결과, 상관함수 f가 이로부터 얻어질 수 있다.As a result, a correlation function f can be obtained from this.

또한, 휘도온도 S1 및 S2가 2파장검출기 출력으로 얻어질 수 있기 때문에, 상기 방사율누승비 값이 식[3]의 오른쪽에 따라 계산함에 의해 얻어질 수 있다.Further, since the luminance temperatures S1 and S2 can be obtained at the two-wavelength detector output, the emissivity squared ratio value can be obtained by calculating according to the right side of equation [3].

따라서, 온도측정시, 휘도온도가 측정되고 방사율비가 상관함수 f를 사용하여 상기 식[3]에 따라 계산된 방사율누승비로부터 하기식[4]에 따라 얻어지며 온도 T가 하기식[5]에 따른 계산을 하여 얻어진다.Therefore, in the temperature measurement, the luminance temperature is measured and the emissivity ratio is obtained according to the following formula [4] from the emissivity squared ratio calculated according to the above formula [3] using the correlation function f and the temperature T is expressed in the following formula [5]: Obtained by calculation.

그러나, 상기 기술된 선행기술이 표면박막형성과 같은 실리콘반도체 표면프로세싱내 표면온도측정에 적용될적에, 식[4]내 함수 f가 매우 복잡해지고 계산이 어려워지는 문제가 생기며 개략적으로 단순화된다면, 오차가 생긴다.However, when the above-described prior art is applied to surface temperature measurement in silicon semiconductor surface processing such as surface thin film formation, the function f in the formula [4] becomes very complicated, difficult to calculate, and roughly simplified if there is an error. .

실리콘반도체의 표면프로세스에서, 표면박막이 변화한다.In the surface process of the silicon semiconductor, the surface thin film changes.

그결과, 표면온도를 측정하려고 할적에, 방사율이 박막내 광학간섭에 의해 크게 달라진다.As a result, as the surface temperature is about to be measured, the emissivity is greatly changed by the optical interference in the thin film.

이것은 실제 방사온도측정을 어렵게 한다.This makes the actual radiation temperature measurement difficult.

반도체재료, 금속재료등을 제조하는 프로세스에서, 설령 프로세스내 재료의 표면물성을 측정하고 온라인 프로세스조절을 그결과 수행한다할지라도, 이러한 조절은 실제로 수행되지 않는다.In the process of manufacturing semiconductor materials, metal materials, and the like, even if the surface properties of the materials in the process are measured and the online process control is subsequently performed, such adjustment is not actually performed.

또한, 표면물성이 시간에 따라 달라지고 또한 재료온도에 따라 밀접하게 관련되어 있기 때문에, 표면물성 및 표면온도가 온라인 기초하에 동시에 측정되는 것이 필수적이다.In addition, since the surface properties change over time and are closely related to the material temperature, it is essential that the surface properties and the surface temperature are simultaneously measured on an online basis.

그러나, 지금까지 재료의 동일위치에서 표면물성 및 표면온도를 동시에 측정하는 것이 불가능했다.However, it has not been possible to simultaneously measure the surface properties and the surface temperature at the same position of the material.

또한, 상기 식[1] 내지 [5]를 사용하는 2색온도계에 의한 측정방법이 표면상태가 산화반응의 진전등에 따라 변화하는 고온재료의 온도측정에 적용될적에, 온도측정이 사용되는 측정파장이 표면상태변화에 불감이 되도록 하여 매우 정확하게 이루어진다.In addition, since the measurement method by the two-color thermometer using the above formulas [1] to [5] is applied to the temperature measurement of the high temperature material whose surface state changes with the progress of the oxidation reaction, the measurement wavelength at which the temperature measurement is used is It is made very precise by making it insensitive to surface state change.

그러나, 선택된 파장의 분광방사율이 표면상태변화에 민감할적에, 측정정확도가 크게 감소되는 문제가 발생한다.However, when the spectral emissivity of the selected wavelength is sensitive to the change in surface state, a problem arises in that the measurement accuracy is greatly reduced.

보다 구체적으로는 선택파장의 분광방사율이 고온재료의 표면상태변화에 따라 민감하게 변화하는 구체적인 예로서, 표면이 산화되고 반투명(측정파장에서)산화막이 표면상에 형성된다.More specifically, as a specific example in which the spectral emissivity of the selected wavelength changes sensitively with the change of the surface state of the high temperature material, the surface is oxidized and a semitransparent (at the measured wavelength) oxide film is formed on the surface.

이러한 경우에, 광학간섭이 표면상에 형성된 반투명막내 생기고 분광방사율이 크게 감소한다.In this case, optical interference occurs in the translucent film formed on the surface and the spectral emissivity is greatly reduced.

방사율의 급변현상은 미키노 et al.에 따라 Heat Transfer 1986, Vol. 2, Hemisphere, (1986) pp.577∼582에 있어서 실험 및 광간섭이론 모델계산으로부터, 표면산화가 발생하면 파장이 짧은 영역에 분광방사율 스펙트럼의 드롭(drop;valley)이 나타나고 이 밸리(valley)가 산화가 진행함과 동시에 파장이 긴방향으로 이동하는 특징전인 변화로 확인되고 있다.The sudden change in emissivity was calculated according to Heat Transfer 1986, Vol. 2, Hemisphere, (1986) pp. 577 to 582. From the experimental and optical interference theory model calculations, when surface oxidation occurs, a drop of the spectral emissivity spectrum appears in a short wavelength region, and this valley As the oxidation proceeds, it is confirmed that the characteristic change is the shift of the wavelength in the long direction.

제65도 내지 제69도는 분광방사율 스펙트럼내 이러한 특징적 변화의 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.65 to 69 are diagrams schematically showing examples of such characteristic changes in the spectral emissivity spectrum.

도면을 참조할적에, 횡축은 분광파장 λ를 나타내고 종축은 방사율 ε을 나타내며 또한 밸리로 표시된 부분은 분광방사율 스펙트럼내 밸리이다.Referring to the drawings, the abscissa represents the spectral wavelength λ, the ordinate represents the emissivity ε, and the portion indicated by the valley is the valley in the spectral emissivity spectrum.

제65도 내지 제69도는 산화물막이 스테인리스강과 같은 금속표면상에 점차 형성될적에 표면의 분광방사 스펙트럼내 변화를 나타낸다.65 to 69 show changes in the spectral emission spectrum of the surface as the oxide film is gradually formed on the metal surface such as stainless steel.

제65도는 어떠한 산화물막도 형성되지 않은 저온상태 스펙트럼이고 제66도는 산화물막이 아직 형성되지 않은 중간온도상태를 나타내며 제67도는 산화물막이 형성되기 시작한 중간온도상태를 나타내고 제68도는 같은 온도에서 그위에 전개된 산화물막을 가진 재료의 상태를 나타내며 제69도는 고온으로 가열된 그위에 두꺼운 산화물이 형성되어 있는 재료상태를 나타낸다.FIG. 65 shows a low temperature spectrum in which no oxide film is formed, FIG. 66 shows an intermediate temperature state in which an oxide film has not yet been formed, and FIG. 67 shows an intermediate temperature state in which an oxide film starts to form, and FIG. 68 develops thereon at the same temperature. Fig. 69 shows the state of the material in which a thick oxide is formed on it heated to a high temperature.

밸리의 발생은 주로 산화물막에 의해 야기된 광간섭에 공헌할 수 있는 것으로 간주되고 상기 소개된 미키노 et. al.은 간섭이론을 기초로 한 모델계산을 통하여 분광방사율 스펙트럼을 얻고 계산결과 및 실험결과가 서로 잘 일치한다는 것을 보고한다.The occurrence of the valley is considered to be able to contribute mainly to the optical interference caused by the oxide film and the Mikino et. al. obtains the spectral emissivity spectrum through model calculation based on the interference theory and reports that the calculated and experimental results agree well with each other.

따라서, 분광방사율 스펙트럼내 변화현상은 산화물막 두께아래의 크기로 분광파장밴드의 방사에너지가 산화물막에 선택적으로 트랩되기 때문에 발생하는 것으로 간주될 수 있다.Therefore, the change in the spectral emissivity spectrum can be regarded as occurring because the radiation energy of the spectral wavelength band is selectively trapped in the oxide film to a size below the oxide film thickness.

보다 구체적으로, 명백한 에너지감쇄가 특이하게 선택된 파장밴드가 산화물막내 간섭 또는 다중반사를 만들기 때문에 이루어지고 특이하게 선택된 파장밴드가 산화물막이 더 두꺼워질적에 움직이기 때문에 밸리가 단파장에서 장파장으로 이동한다고 생각된다.More specifically, it is believed that the valley shifts from shorter wavelengths to longer wavelengths because the apparent energy attenuation is made because the specifically selected wavelength bands create interference or multiple reflections in the oxide film and the unusually selected wavelength band moves as the oxide film becomes thicker. .

방사율비가 분광방사율 스펙트럼이 상기 기술된 바와 같이 시간이 경과함에 따라 달라지기 때문에, 측정오차가 구형 2색방사 온도계내에서 생기고 측정오차가 사용된 식계산의 어려움때문에 상기 기술된 개선된 형태 2색온도계에서 조차 동일하게 생긴다.Since the emissivity ratio varies over time as the spectral emissivity spectrum is described above, the measurement error occurs in a spherical bicolor radiation thermometer and the improved form bicolor thermometer described above because of the difficulty of calculating the equation where the measurement error is used. Even in the same way.

그 이유는, 인접한 2파장 λ1및 λ1x1λ1x)를 사용한 개선된 형태 2색온도계 계산이 오프라인을 기초로 하여 실험데이타로부터 미리 회귀함수로 두개의 분광방사율 ε1및 ε1x의 상관계수가 결정될 필요가 있는 동안 회귀절차는 어려움이 생긴다.The reason for this is that the improved form dichroism calculations using adjacent two wavelengths λ 1 and λ 1x1 λ 1x ) are based on the off-line and the two spectral emissivity ε 1 and ε 1x as regression functions in advance from experimental data. While the correlation coefficient needs to be determined, the regression procedure is difficult.

이것이 이하 간략하게 기술될 것이다.This will be described briefly below.

분광방사율 ε1및 ε1x의 실제로 측정되는 데이타가 단파장측으로부터 장파장측으로 밸리이동이 상기 기술된 분광방사율 스펙트럼에서와 같이 발생하는 동안 얻어지는 것이라는 것을 가정할적에, 방사율 ε1및 ε1x의 상관이 정상관→부상관→정상관로 변화한다. Given that the actual measured data of spectral emissivity ε 1 and ε 1x are obtained while the valley shift from short wavelength side to long wavelength side occurs as in the spectral emissivity spectrum described above, the correlation of emissivity ε 1 and ε 1x is positive. Change from correlation to injury.

인접한 두개의 파장 λ1및 λ1x에 대응하는 방사율 ε1및 ε1x의 값변화가 제65도 내지 제69도에서 제시된다면 쉽게 이해될 것이다.It will be readily understood if the change in the values of the emissivity ε 1 and ε 1x corresponding to two adjacent wavelengths λ 1 and λ 1x is shown in FIGS. 65 to 69.

보다 구체적으로는, 다이어그램내 밸리의 단파장부(분광 구배가 부(negative)인 부분)가 파장 λ1및 λ1x사이에 올적에 분광방사율 ε1및 ε1x사이의 대소관계가 역전하고 상관의 정부가 역전한다.More specifically, the magnitude of the correlation between the spectral emissivity ε 1 and ε 1x is reversed and the correlation between the short-wavelength portions of the valley in the diagram (the portion where the spectroscopic gradient is negative) is between wavelengths λ 1 and λ 1x. Reverses.

상황은 제70도 및 제71도에 명확히 제시되고 밸리 통과전(제70도)과 밸리 통과후(제71도)는 명백히 완전하게 역전상관관계가 되는 것을 이해할 수 있다.It is understood that the situation is clearly presented in FIGS. 70 and 71 and that before and after the valley pass (70) and after the valley pass (71) is clearly completely inversely correlated.

다나카등이 쓴 「제철연구제 339호」(1990) pp.63∼67에도 그래프 ε1대 ε2가 하나의 값이 아니지만 제72도에 개략적으로 표시된 바와 같이 루프가 형성되어 있다는 것이 제시된다.Also in Tanaka et al., 3rd Paper Research No. 339 (1990) pp. 63-67, it is suggested that the graph ε 1 vs. ε 2 is not a single value but a loop is formed as schematically shown in FIG.

그결과, 상기 기술된 바와 같이 방사율 ε1및 ε1x사이의 상관회귀그래프는 간단히 결정될 수 없기 때문에 몇가지 측정오차가 생기는 것은 개량형 2색온도계에서조차 피할 수 없다는 문제가 있다.As a result, as described above, since the correlation regression graph between the emissivity ε 1 and ε 1x cannot be simply determined, there is a problem that some measurement errors occur even in an improved dichroic thermometer.

표면산화가 진행중인 상기 기술된 개량형 2색온도계로 스테인레스강판(SUS 304)의 온도가 실제 측정될적에, 600℃ 근처의 합금화온도영역에서 최대측정오차는 최대치가 15℃정도, 표준편차가 5℃정도이다.As described above, the surface of the stainless steel sheet (SUS 304) can be measured with the improved two-color thermometer as described above. In the alloying temperature range of 600 ° C, the maximum measurement error is about 15 ° C and the standard deviation is about 5 ° C. to be.

표면산화 또는 표면합금화 및 그에 따른 상기 기술된 바와 같은 표면물성의 변화발생중에 온도는 철강제조프로세스제어의 중요한 프로세스 패러미터이다.During the surface oxidation or surface alloying and thus the change in surface properties as described above, temperature is an important process parameter of the steel manufacturing process control.

그결과, 방사온도측정에 의해 얻어지는 측정치에 오차가 있고 그결과 더욱 정확한 온도계가 요구된다는 것은 매우 중요한 문제이다.As a result, it is very important that there is an error in the measurement obtained by radiation temperature measurement, and as a result, a more accurate thermometer is required.

온도측정오차는 ±5℃(최대 오차는 5℃이내임)가 바람직한 측정정확도이다.Temperature measurement error is ± 5 ° C (maximum error is within 5 ° C) is the preferred measurement accuracy.

따라서, 상기 개략형 2색온도계보다 더 높은 측정정확도를 가진 방사온도계의 개발이 요구된다.Therefore, there is a need for the development of a radiation thermometer with higher measurement accuracy than the schematic two-color thermometer.

그결과, 개량형 2색온도계의 상기 기술된 난점을 해결하기 위해서, 측정하기 위해 세개이상의 파장을 사용하고 그들로부터 다수의 두개의 파장결합을 형성하며 온도를 측정하기 위해 두개 파장의 각각의 결합을 위해 개량형 2색온도계와 동일한 프로세스를 수행하는 것이 생각된다.As a result, in order to solve the above-described difficulties of the improved dichroic thermometer, three or more wavelengths are used to measure and a plurality of two wavelength combinations are formed from them, and for each combination of two wavelengths to measure temperature. It is conceivable to carry out the same process as the improved two-color thermometer.

그러나, 세개이상의 측정파장을 사용하고 두개 파장의 결합수를 증가시키는 이러한 방법에는, 또한 다음의 문제들이 있다.However, this method of using three or more measurement wavelengths and increasing the number of couplings of two wavelengths also has the following problems.

설명을 간략히하면, 측정파장이 세가지 즉, λ1, λ2및 λ31λ2λ3)이고 두개의 파장결합이 편의상(λ23) 및 (λ12)으로 만들어지는 경우가 고려될 것이다.For simplicity, there are three measurement wavelengths: λ 1 , λ 2 and λ 31 λ 2 λ 3 ) and the two wavelength combinations are (λ 2 , λ 3 ) and (λ 1 , λ 2 ) for convenience. The case where it is made will be considered.

파장 λ1, λ2및 λ3에 대해 측정되는 휘도온도 S1, S2 및 S3로부터, 파장의 상기 결합에 대응하는 두개의 결합(S2,S3) 및 (S1,S2)가 이루어지고 방사율누승비 ε3 λ32 λ2및 ε2 λ21 λ1가 상기 언급된 식[3]에 대응하는 식을 사용하여 계산되고 상기 언급된 식[4]에 대응하는 상관함수 f1 및 f2를 상기 방사율누승비에 적용하고 방사율비 ε32및 ε21이 얻어진다.From luminance temperatures S1, S2 and S3 measured for wavelengths λ 1 , λ 2 and λ 3 , two combinations (S2, S3) and (S1, S2) corresponding to the combination of wavelengths are made and the emissivity-ratio ε 3 λ 3 / ε 2 λ 2 and ε 2 λ 2 / ε 1 λ 1 are calculated using the equations corresponding to the above-mentioned equation [3] and the correlation functions f1 and f2 corresponding to the above-mentioned equations [4] are raised. It is applied to the ratio and emissivity ratios ε 3 / ε 2 and ε 2 / ε 1 are obtained.

그러나, 산화물막이 측정대상의 표면상에 형성되기 때문에 함수 f1이 제73도에 제시된 그래프에 따라 주어지는 것이라고 한다면, 방사율비는 식[3]에 대응하는 식으로부터 얻어진 방사율누승비 값이 A0일적에, 방사율비가 두개의 값 A1 및 A2으로 취해진다.However, if the function f1 is given according to the graph shown in Fig. 73 because the oxide film is formed on the surface of the object to be measured, the emissivity ratio is the emissivity-ratio ratio obtained from the equation corresponding to Equation [3] when A0 is The emissivity ratio is taken as two values A1 and A2.

달리, 함수 f2가 제74도에 제시된 그래프에 따라 주어진다면, 세개의 값 B1, B2 및 B3가 방사율누승비의 계산치 B0에 대응하는 방사율비로 얻어진다.Alternatively, if the function f2 is given according to the graph shown in Fig. 74, three values B1, B2 and B3 are obtained with the emissivity ratio corresponding to the calculated value of emissivity squared ratio B0.

그결과, 측정파장수가 단순히 증가하고 상기 기술된 개량형 2색온도계에 적용될적에, 상기 언급된 식[5]에 대응하는 식이 5개의 점들 즉, 두개의 방사율비 A1, A2 및 세개의 방사율비 B1 내지 B3에 대한 온도를 계산하기 위해 사용되어야만 하고 A1 및 A2로부터 얻어지는 온도 및 B1 내지 B3로부터 얻어지는 온도들로부터 서로다른 것과 일치하는 온도들에 대해 조사가 이루어져야 하고 그결과 표면측정온도로 일치하는 온도를 결정한다.As a result, the equation corresponding to the above-mentioned equation [5] has five points, that is, two emissivity ratios A1, A2 and three emissivity ratios B1-as long as the measurement wavelength is simply increased and applied to the above-described improved two-color thermometer. It should be used to calculate the temperature for B3 and should be investigated for temperatures consistent with each other from the temperatures obtained from A1 and A2 and from those obtained from B1 to B3, resulting in the determination of the corresponding temperature to the surface measurement temperature. do.

따라서, 조사에 대한 계산방법이 복잡하다는 문제가 있다.Therefore, there is a problem that the calculation method for the survey is complicated.

방사온도측정의 선행기술예로서, USP 4417822에 기술된 것이 있고, 레이저가 부가적으로 사용되고 측정대상의 표면으로부터 레이저비임에 대한 반사율이 방사율에 대해 보상하기 위해 사용된다.As a prior art example of radiation temperature measurement, there is one described in USP 4417822, in which a laser is additionally used and the reflectance of the laser beam from the surface of the measurement object is used to compensate for the emissivity.

상기 방법은 레이저가 채택되기 때문에 장치가 복잡하고 비싸진다는 단점이 있다.This method has the disadvantage that the device is complicated and expensive because the laser is adopted.

또한, 레이저비임에 대한 반사율측정에 대한 오프라인데이타를 얻기 위해 요구된다.It is also required to obtain offline data for reflectance measurements for the laser beam.

그러나, 데이타는 표면상에 발생하는 광산란현상에 관련된 복잡한 요소를 포함한다.However, the data includes complex elements related to light scattering on the surface.

그결과 오프라인데이타가 온라인측정치에서 사용될 수 있는지는 의심스럽다.As a result, it is doubtful whether offline data can be used in online measurements.

부가적으로, 오차가 반사율의 온라인측정치내에서 생기기 때문에, 온도측정치내 오차는 커진다.In addition, since the error occurs in the on-line measurement of the reflectance, the error in the temperature measurement is large.

USP 4561786호에는 제75도에 나타난 바와 같은 장치를 사용하는 방사온도측정기술이 기술된다.USP 4561786 describes radiation temperature measurement techniques using a device as shown in FIG.

상기 기술에서, 방사파는 렌즈(813)에 의해 수렴되고 2색측정파장을 얻기 위해 회전필터(815)에 의해 분리된다.In the above technique, the radiation wave is converged by the lens 813 and separated by the rotary filter 815 to obtain the two-color measurement wavelength.

2색파장에 대한 출력은 검출기(811)에 의해 탐지되고 이차계산이 그사이의 비 및 차를 얻기 위해 출력상에 이루어진다.The output for the two-color wavelength is detected by the detector 811 and a second calculation is made on the output to obtain the ratio and difference therebetween.

이러한 계산값을 사용함에 의해, 온도계산이 실질적으로 사용하기 위해 수행된다.By using this calculated value, a temperature calculation is performed for practical use.

제75도를 참조할적에, 참조부호 851은 샘플의 출력 W1 및 W2 사이의 분할을 이루고 회로(845,847)를 지지하기 위한 분할블럭을 표시하고 즉, 그의 출력은 비율을 구성한다.Referring to FIG. 75, reference numeral 851 denotes a division block for making a division between the outputs W1 and W2 of the sample and for supporting the circuits 845 and 847, ie its output constitutes a ratio.

참조부호 859는 샘플출력들사이의 감산을 수행하고 회로(855,857)를 수행하기 위한 차동앰프를 표기하며 즉 그의 출력이 차이다.Reference numeral 859 denotes a differential amplifier for performing subtraction between sample outputs and for performing circuits 855 and 857, ie their outputs are different.

참조부호 S1 내지 S4는 제어시스템을 가진 회전필터(815)의 회전위치를 동기시키기 위한 타이밍신호를 표기하고 817은 제1파장에 대한 분광필터 819는 제2파장에 대한 분광필터를 나타내고 841 및 843은 증폭기를 표기한다.Reference numerals S1 to S4 denote timing signals for synchronizing the rotation positions of the rotary filter 815 having the control system, 817 denotes a spectral filter 819 for the first wavelength, and 841 and 843 for spectral filters for the second wavelength. Denotes an amplifier.

분할블럭(851) 및 차동앰프(859)로부터의 각 출력치에 대해 선형화 네트워크(853,861) 및 저항치 R1, R2, R3 및 R4는 각각의 측정목적에 따라 조절한 후 설정된다.For each output value from the split block 851 and the differential amplifier 859, the linearization networks 853 and 861 and the resistance values R1, R2, R3 and R4 are set after adjusting according to the respective measuring purposes.

계산온도값은 미터(875)상에 표시된다.The calculated temperature value is displayed on the meter 875.

이러한 방법으로, 리니어라이저(853,861)의 조절 및 저항기 R1 내지 R4는 시행착오를 거쳐 측정된다.In this way, the adjustment of the linearizers 853 and 861 and the resistors R1 to R4 are measured by trial and error.

따라서, 시행착오의 결과로 나타나고 이론에 기초하지 않은 계산방법이다.Therefore, it is a calculation method that appears as a result of trial and error and is not based on theory.

사실, 이론적인 설명은 주어지지 않는다.In fact, no theoretical explanation is given.

상기 방법에 따라, 그위에 진행하는 표면변화를 가진 알루미늄상의 온도측정이 매우 정확하게 (±5℃)이루어질 수 있다는 것이 기술된다.According to the method, it is described that the temperature measurement of the aluminum phase with the surface change proceeding on it can be made very precisely (± 5 ° C).

그러나, 이러한 높은 정확도를 이루기 위해, 오랜시간의 시행착오가 이루어진다고 가정된다.(설정데이타는 기술되지 않음)However, to achieve this high accuracy, it is assumed that a long time trial and error is made (setting data is not described).

상기 기술된 방법을 사용하는 장치가 어떠한 이론적인 기초도 가지고 있지 않기 때문에 장시간의 시행착오가 알루미늄이외의 다른 재료를 측정하기 위해 요구된다.Since the device using the method described above does not have any theoretical basis, long trial and error is required to measure materials other than aluminum.

그결과 일반적인 적용성을 가지지 못하는 문제가 있다.As a result, there is a problem of not having general applicability.

제조프로세스를 제어하는 사람들의 관점으로부터, 이러한 시스템은 표면온도가 측정될 뿐만 아니라 다른 표면물성치의 변화가 모니터(감지)되는 점에서 바람직스럽고 프로세스제어가 이러한 모니터된 값으로 피이드백제어를 통해 수행된다.From the perspective of those who control the manufacturing process, such a system is desirable in that not only surface temperature is measured but also changes in other surface properties are monitored (detected), and process control is performed through feedback control to these monitored values.

재료의 표면물성치는 표면거칠음도, 표면반사율(방사율), 표면흡수율 및 굴절율과 같은 직접적인 것뿐만 아니라 산화물막두께, 합금화막두께, 증착막두께, 전기전도도 및 경계(막사이)굴절율과 같은 재료내부의 물성에 의해 간접적으로 영향을 받는다.Surface properties of the material are not only direct, such as surface roughness, surface reflectivity (emissivity), surface absorption rate and refractive index, but also within the material such as oxide film thickness, alloying film thickness, deposited film thickness, electrical conductivity and boundary (interlayer) refractive index. Indirectly affected by physical properties.

보다 구체적으로는, 표면물성이 반응이 표면근처에서 이루어진 후 생긴 물질의 물성 및 제조된 물질 및 기재사이의 계면에 관련된 물성에 의해 결정된다.More specifically, the surface properties are determined by the properties of the material produced after the reaction is performed near the surface and the properties related to the interface between the material and the substrate.

오히려, 표면성질이 표면 그 자체의 직접적인 물성으로부터 가정될 수조차 없다라고 말해도 상관없다.Rather, it may be said that surface properties cannot even be assumed from the direct physical properties of the surface itself.

물론 표면온도, 내부온도 및 그들의 분포와 같은 프로세스내 재료의 조건에 의해 또한 크게 영향을 받는다.Of course it is also greatly influenced by the conditions of the materials in the process such as the surface temperature, the internal temperature and their distribution.

그결과, 프로세서내 재료의 표면물성을 정확히 얻을적에 표면물성뿐만 아니라 물성내 변화 및 재료내 상태변화가 감지되는 것이 바람직스럽다.As a result, it is desirable that not only surface properties but also changes in physical properties and state changes in materials can be detected when the surface properties of the material in the processor are accurately obtained.

예컨대, 실리콘웨이퍼상에 상기 기술된 산화물막형성프로세스에서, 표면물리적성질제어는 블라인드제어(어떠한 온라인센서도 없음)가 산화물막 물성의 실제조건에 따라 수행되는 동안 노온도를 제어함에 의해 간접적으로 수행될뿐이다.For example, in the above-described oxide film forming process on a silicon wafer, surface physical property control is indirectly performed by controlling the furnace temperature while blind control (no online sensor) is performed according to the actual conditions of the oxide film properties. It will be.

자연스럽게, 통계프로세스오차가 발생한다.Naturally, statistical process errors occur.

감지의 어려움때문에, 이러한 블라인드제어는 일반적인 반도체프로세스를 통해 널리 보급되어 있고 반도체의 저수득율에 책임이 있다.Due to the difficulty of detection, such blind control is widespread through common semiconductor processes and is responsible for the low yield of semiconductors.

이러한 상황은 프로세스반도체 분야에서뿐만 아니라 세라믹 및 초전도재료와 같은 하이테크재료를 가공하는 분야에서도 나타난다.This situation is seen not only in the process semiconductor field, but also in the field of processing high-tech materials such as ceramics and superconducting materials.

온도에 의해 물성을 간접적으로 제어하고 그결과 프로세스내 수득율을 증가시키는 이러한 블라인드제어를 개량하기 위해, 프로세스내 재료의 표면물성의 변화를 측정할 수 있는 온라인모니터(감지)가 이루어지는 것이 절실하다.In order to improve this blind control, which indirectly controls the properties by temperature and consequently increases the yield in the process, it is urgent to have an on-line monitor (sensing) capable of measuring the change in the surface properties of the material in the process.

본 발명은 선행기술내 상기 기술된 문제를 해결하기 위해 이루어졌다.The present invention has been made to solve the problems described above in the prior art.

본 발명의 첫번째 목적은 재료의 표면조건 및 반복계산을 요구하지 않는 단순한 방법에 의해 온도를 가리키는 물성치를 얻는 것이 가능해진다.The first object of the present invention is to obtain a physical property indicating the temperature by a simple method which does not require surface conditions and iterative calculation of the material.

본 발명의 두번째 목적은 동일측정위치에서 재료의 물리적성질 및 표면온도를 동시에 측정하고 매우 정확하게 표면온도뿐만 아니라 물성치를 측정하는 것이 표면성질이 변화하고 방사율이 크게 달라질적에 조차 측정하며 물리적성질만을 측정하는 것을 가능하게 한다.The second object of the present invention is to measure the physical properties and surface temperature of the material at the same measurement position at the same time and to measure the physical properties as well as the surface temperature very accurately, even when the surface properties change and the emissivity changes significantly, and only the physical properties are measured. Makes it possible.

본 발명의 세번째 목적은 측정되는 대상의 표면조건이 산화 등에 의해 변화되고 방사율이 그결과 크게 달라질적에도 매우 정확하게 온도를 측정할 수 있는 실용적인 2색다중형 방사온도계를 제공하는 것이다.A third object of the present invention is to provide a practical two-color multiple-type radiation thermometer that can measure temperature very accurately even if the surface conditions of the object to be measured are changed by oxidation or the like and the emissivity is greatly changed as a result.

본 발명의 네번째 목적은 세개이상의 측정파장을 사용하고 측정용대상의 표면조건이 시간에 따라 달라지며 방사율이 사용되는 파장에 따라 달라질적에도 수월하게 대상의 실제표면온도를 계산하고 출력시킬 수 있는 다파장 방사온도계를 제공하는 것이다.The fourth object of the present invention is to use three or more measurement wavelengths, and even if the surface conditions of the measurement target vary with time and the emissivity varies depending on the wavelength used, the actual surface temperature of the target can be easily calculated and output. It is to provide a wavelength radiation thermometer.

첫번째 문제를 해결하기 위해서, 본 발명 표면상태측정장치는 재료로부터 방사된 특정파장의 광을 검출하고 복수의 검출신호를 출력하는 검출수단; 방사율비에 대응하는 첫번째 패러미터를 상기 복수의 검출신호로부터 계산하는 계산수단; 및 상기 재료의 표면상태를 표시하는 제2패러미터와 제1패러미터 사이의 상관관계에 따라 제1패러미터를 제2패러미터로 변환시키는 변환수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to solve the first problem, the present invention provides a surface condition measuring apparatus comprising: detecting means for detecting light of a specific wavelength emitted from a material and outputting a plurality of detection signals; Calculating means for calculating a first parameter corresponding to an emissivity ratio from the plurality of detection signals; And converting means for converting the first parameter into the second parameter according to the correlation between the second parameter and the first parameter indicating the surface state of the material.

검출수단이 동일파장을 가지고 그의 광경로사이의 상이한 각(측정각)을 형성하는 광비임 및 재료의 표면에 상태를 검출하기 위한 다수의 방사센서를 포함하도록 배열될 수 있다.The detection means may be arranged to include an optical beam having the same wavelength and forming a different angle (measurement angle) between its optical paths and a plurality of radiation sensors for detecting a condition on the surface of the material.

검출수단은 편광각이 재료로부터 방사된 광과 서로다른 광비임을 검출하도록 배열될 수 있다.The detection means may be arranged to detect that the polarization angle is different from the light beam emitted from the material.

검출수단은 재료로부터 방사된 광으로부터 상이한 편광각 및 다수의 검출소자를 갖는 광비임을 분리하기 위한 편광수단을 포함하도록 배열될 수 있으며, 각각의 광비임을 검출하는 각각은 상이한 편광각을 갖는다.The detection means may be arranged to include polarization means for separating light beams having different polarization angles and a plurality of detection elements from light emitted from the material, each detecting each light beam having a different polarization angle.

두번째 패러미터는 방사율비 또는 대수방사율비일 수 있고 계산수단이 또한 두번째 패러미터 및 검출신호로부터 재료표면근처의 온도를 얻기 위해 배열될 수 있다.The second parameter can be an emissivity ratio or an algebraic emissivity ratio and the calculation means can also be arranged to obtain the temperature near the material surface from the second parameter and the detection signal.

두번째 패러미터는 재료표면상에 형성된 산화물막두께일 수 있다.The second parameter may be an oxide film thickness formed on the material surface.

검출수단은 재료로부터 방사된 광비임 및 재료로부터 방사된 광비임으로부터 편광의 특정각을 가진 광비임을 검출하도록 배열될 수 있다.The detecting means may be arranged to detect light beams having a particular angle of polarization from the light beams emitted from the material and the light beams emitted from the material.

본 발명의 표면상태측정장치에서, 재료로부터 방사된 특정파장 γ를 가진 광파는 검출수단에 의해 검출되고 검출신호 및 방사율비(εab; 여기에서 εa및 εb는 파장 λ를 가진 광파에 대한 방사율 및 편광의 상이한 각 또는 측정의 상이한 각)에 대응하는 첫번째 패러미터(가령 방사율비, 방사율비의 검출파장파우어(εab의 λ파우어), 두개의 검출파장에 대해 검출된 신호값의 역수사이의 차이)로서 그로부터 출력이 검출수단에 의해 검출신호로부터 얻어진다.In the surface condition measuring apparatus of the present invention, an optical wave having a specific wavelength γ radiated from a material is detected by the detecting means and the detection signal and the emissivity ratio (ε a / ε b ; where ε a and ε b have a wavelength λ). For the first parameter (e.g. emissivity ratio, detection wavelength power of emissivity ratio (λ power of ε a / ε b ), corresponding to two different detection wavelengths Difference between the reciprocal of the signal values), from which an output is obtained from the detection signal by the detection means.

방사율이 재료의 표면조건에 따라 상이한 값으로 얻어지기 때문에, 첫번째 변수는 재료의 표면조건에 따라 달라진다.Since emissivity is obtained at different values depending on the surface conditions of the material, the first parameter depends on the surface conditions of the material.

재료표면의 조건을 나타내는 물성치 및 첫번째 패러미터사이에 상관관계가 있다.There is a correlation between the first parameter and the physical properties indicating the condition of the material surface.

상기 상관관계는 설령 물성치에 대응하는 두번째 패러미터가 물성치 그자체(예컨대, 반사율 및 흡수율과 같은 광학물성치, 재료표면상에 형성되어 있는 막두께, 표면거칠음도 및 합금화도)대신에 사용된다.The correlation is used instead of the physical properties themselves (e.g. optical properties such as reflectance and absorptivity, film thickness formed on the material surface, surface roughness and alloying degree).

물성치에 대응하는 패러미터의 예로써, 표면근처온도에 대응하는 대수방사율비(ln εa/ ln εb)가 있다.As an example of a parameter corresponding to the physical property value, there is an algebraic emissivity ratio (ln ε a / ln ε b ) corresponding to the temperature near the surface.

변화수단에서, 두번째 패러미터가 상관관계를 기초로 하여 얻어지고 물성치가 얻어진다.In the changing means, the second parameter is obtained based on the correlation and the physical properties are obtained.

방사율 또는 대수방사율비가 두번째 패러미터로 사용될 적에, 재료표면 근처온도가 두번째 패러미터 및 검출신호로부터 수월하게 얻어질 수 있다.When the emissivity or logarithmic emissivity ratio is to be used as the second parameter, the temperature near the material surface can be easily obtained from the second parameter and the detection signal.

재료표면상태의 표시인 물성치에 대응하는 두번째 패러미터 및 첫번째 패러미터 사이의 상관관계를 사용하는 두번째 패러미터를 얻음에 의해 상기 기술된 바와 같은 표면상태측정장치에 따라서, 두번째 패러미터에 대응하는 물성치를 얻고 그결과 반복계산을 하지 않는 단순한 방법에 의해 재료표면상태 또는 온도를 표시하는 물성치를 얻는 것이 가능해진다.According to the surface condition measuring apparatus as described above by obtaining the second parameter using the correlation between the first parameter and the second parameter corresponding to the property value, which is an indication of the material surface state, the physical properties corresponding to the second parameter are obtained. It is possible to obtain physical property values indicating the material surface state or temperature by a simple method without repeated calculation.

본 발명에서, 상기 언급된 두번째 문제는 프로세스내 재료표면상에 임의위치를 공통 시야로 하는 하나이상의 2색온도계,In the present invention, the second problem mentioned above is one or more two-color thermometers having a common field of view at any position on the material surface in the process,

하기식Formula

(여기서 C2은 플랭크이차상수임)Where C2 is the flank second constant

에 따른 2색온도계 온라인 얻어지는 두개의 파장 λ1및 λ2에 대한 휘도온도 S1 및 S2로부터 방사율누승비 ε1 λ12 λ2를 계산하기 위한 누승비계산수단, 측정되고 미리 내장된 하기 상관계수함수 fA two-color thermometer line obtained two wavelengths λ 1 and a power bigyesan means for calculating an emissivity of a power ratio ε 1 λ1 / ε 2 λ2 from the brightness temperatures S1 and S2 for the λ 2 according, to the measured and pre-built-correlation function f

에 따라 방사율누승비 ε1 λ12 λ2를 첫번째 분광방사율비 ε12로 변환하는 첫번째 방사율비 계산수단, 물성치에 초기값을 두고 두번째 분광방사율비 ε1 *2 *를 계산하기 위해 변수로 방사율내 변화를 크게 미치는 하나이상의 물성치를 가지는 이론 또는 실험식을 가지는 두개의 파장 λ1및 λ2에 대한 분광방사율 ε1 *2 *를 분리하여 계산하는 두번째 방사율비 계산수단, 첫번째 분광방사율비 ε12와 실질적으로 일치하는 물성치를 사용하여 계산되는 두번째 분광방사율을 가지게 하는 물성치에 대해 조사계산하게 하는 조사계산수단 및 조사계산을 거친 첫번째 분광방사율비 ε12또는 두번째 분광방사율비 ε1 *2 *을 사용하여 2색온도계산을 하는 온도계산수단으로 구성된 표면상태측정장치를 가짐에 의해 해결된다.The first emissivity ratio calculation means for converting the emissivity-ratio ratio ε 1 λ1 / ε 2 λ2 into the first spectral emissivity ratio ε 1 / ε 2 , with the initial value in the property value and calculating the second spectral emissivity ratio ε 1 * / ε 2 * A second emissivity ratio calculation means for separately calculating the spectral emissivity ε 1 * / ε 2 * for two wavelengths λ 1 and λ 2 having a theoretical or empirical formula having one or more physical properties which greatly change the change in emissivity as a variable, Irradiation calculation means for irradiating the properties having a second spectral emissivity calculated using properties substantially coincident with the first spectral emissivity ratio ε 1 / ε 2 and the first spectral emissivity ratio ε 1 / ε 2 Or by having a surface condition measuring device composed of thermometer calculation means for calculating a two-color temperature using a second spectral emissivity ratio ε 1 * / ε 2 * .

본 발명에서, 상기 언급된 두번째 문제는 프로세스내 재료표면상에 대수위치를 공통 시야로 하는 하나이상의 2색온도계,In the present invention, the second problem mentioned above is one or more two-color thermometers having a common field of view on the material surface in the process,

하기식Formula

(여기에서 C2는 플랭크이차상수임)Where C2 is the flank second constant

에 따른 2색온도계 온라인으로부터 얻어지는 두개의 파장 λ1및 λ2에 대한 휘도온도 S1 및 S2로부터 첫번째 방사율누승비 ε1 λ12 λ2를 계산하는 첫번째 누승비계산수단, 두번째 방사율누승비 ε1 *λ12 *λ2계산 결과로부터 계산하기 위한 변수로서 방사율변경에 크게 영향을 끼치는 하나이상의 물성치를 가지는 이론식 또는 실험식을 사용하는 두개의 파장 λ1및 λ2에 대한 분광방사율 ε1 *및 ε2 *를 별개로 계산하는 두번째 누승비 계산수단 및 물성치에 초기값을 주고 첫번째 방사율누승비 ε1 λ12 λ2와 실질적으로 일치하는 두번째 방사율누승비 ε1 *λ12 *λ2를 가지는 물성치에 대해 조사계산하기 위한 조사계산수단으로 구성된 표면조건측정장치를 가짐에 의해 또한 해결된다.The first power ratio calculation means for calculating the first emissivity power ratio ε 1 λ1 / ε 2 λ2 from the luminance temperatures S1 and S2 for two wavelengths λ 1 and λ 2 obtained from on-line two-color thermometer according to the second emissivity power ε 1 * Spectral emissivity ε 1 * and ε 2 for two wavelengths λ 1 and λ 2 using theoretical or empirical formulas with one or more properties that significantly affect the change in emissivity as parameters to be calculated from the λ1 / ε 2 * λ2 calculation results second exponentiation calculating a * independently ratio calculation means, and giving an initial value to a physical data first emissivity a power ratio ε 1 λ1 / ε 2 λ2 and substantially matching the second emissivity a power ratio ε 1 * λ1 / ε properties with 2 * λ2 that It is also solved by having a surface condition measuring device composed of irradiation calculation means for irradiation calculation for.

장치는 두개이상의 2색온도계 및 방사율비 또는 각각의 2색온도계내 방사율 누승비의 시간변화에 따른 그들로부터 하나이상의 2색온도계를 선택하기 위한 온도계선택수단을 가질 수 있다.The apparatus may have two or more dichroic thermometers and a thermometer selecting means for selecting one or more dichroic thermometers from them over time with the emissivity ratio in each of the two color thermometers.

또한, 물성치중 적어도 하나가 산화물 막두께 d인 경우, 이론식은 하기와 같은 수 있다 :In addition, when at least one of the physical properties is the oxide film thickness d, the theoretical formula may be as follows:

본 발명에서, 방사율누승비 ε1 λ12 λ2가 2색온도계에 의해 얻어지는 휘도온도 S1 및 S2로부터 얻어지고 첫번째 분광방사율비 ε12가 누승비로부터 얻어지는 경우 두번째 분광방사율비 ε1 *2 *가 물성치로부터 얻어지고 조사계산은 첫번째 분광방사율비와 실질적으로 일치하는 두번째 분광방사율비를 가지는 물성치를 조사하도록 배열된다.In the present invention, the emissivity of a power ratio ε 1 λ1 / ε 2 λ2 is obtained from the brightness temperatures S1 and S2 obtained by the two-color thermometer first spectral emissivity ratio ε 1 / ε 2 If is obtained from a power ratio the second spectral emissivity ratio ε 1 * / ε 2 * is obtained from the physical properties and the irradiation calculation is arranged to examine the physical properties having the second spectral emissivity ratio substantially coincident with the first spectral emissivity ratio.

그결과, 측정시 프로세스내 재료의 물성치를 얻는 것이 가능해지고 또한 첫번째 방사율비 또는 최종 두번째 분광방사율비를 식[5]에 대응하는 2색온도계산식으로 치환함에 의해 표면온도를 계산하는 것이 또한 가능해진다.As a result, it becomes possible to obtain the physical properties of the material in the process during the measurement, and also to calculate the surface temperature by substituting the first emissivity ratio or the last second spectral emissivity ratio by the dichroic temperature calculation formula corresponding to Equation [5].

그결과, 동시에 프로세스내 재료의 표면온도 및 물성치 둘다를 측정하는 것이 가능해진다.As a result, it is possible to simultaneously measure both the surface temperature and the physical properties of the material in the process.

이러한 경우에, 2색온도계 수를 늘림에 의해 대응하는 수의 물성치측정이 이루어질 수 있다.In such a case, the corresponding number of physical property measurements can be made by increasing the dichroic temperature coefficient.

또한, 본 발명에서 두번째 방사율누승비 ε1 *λ12 *λ2가 물성치로부터 얻어지고 조사계산이 휘도온도 S1 및 S2로부터 얻어지는 첫번째 방사율누승비와 실질적으로 일치하는 두번째 방사율누승비를 가지는 물성치를 조사하기 위해 이루어지도록 배열되기 때문에, 프로세스내 재료의 물성치를 측정하고 재료의 표면온도를 측정하는 것이 가능하다.Further, in the present invention, the second emissivity multiplication ratio ε 1 * λ 1 / ε 2 * λ 2 is obtained from the physical properties and the irradiation calculation has a second emissivity multiplier ratio substantially equal to the first emissivity power ratio obtained from the luminance temperatures S1 and S2. Since it is arranged to be made for irradiation, it is possible to measure the physical properties of the material in the process and to measure the surface temperature of the material.

또한, 본 발명에서 분광방사율비 또는 방사율누승비의 시간변화가 모니터되고 온도계산이 모니터된 시간변화에 따른 방사율변화를 나타내지 않는 측정밴드를 사용하여 얻어지는 방사율비를 채택해서 이루어질 수 있다.Further, in the present invention, the time change of the spectral emissivity ratio or the emissivity squared ratio may be monitored, and the emissivity ratio obtained by using a measurement band which does not exhibit the change in emissivity with respect to the monitored time change may be adopted.

그결과, 매우 정확하게 온도를 측정하는 것이 가능해진다.As a result, it becomes possible to measure temperature very accurately.

본 발명에서, 각각 다수의 상이한 파장영역에 대한 두개의 상이한 파장 λ1및 λ2로 광을 분산시키는 분광수단,In the present invention, spectroscopic means for dispersing light at two different wavelengths λ 1 and λ 2 for a plurality of different wavelength regions, respectively,

파장영역 각각에 대해 두개의 파장 λ1및 λ2에 대한 휘도온도 S1 및 S2를 측정하기 위한 광전변환수단,Photoelectric conversion means for measuring luminance temperatures S1 and S2 for two wavelengths λ 1 and λ 2 for each wavelength region,

하기식Formula

(여기에서 C2는 플랭크이차상수임)Where C2 is the flank second constant

에 따른 파장영역 각각에 대한 두개의 파장 온라인측정된 휘도온도 S1 및 S2로부터 방사율누승비 ε1 λ12 λ2를 계산하는 누승비 계산수단,To a power calculating a two-line wavelength emissivity from the measured brightness temperatures S1 and S2, a power ratio ε 1 λ1 / ε 2 λ2 for each wavelength range according ratio calculation means,

측정되고 미리 내장된 하기 상관관계함수 fMeasured and prebuilt built-in correlation function f

를 사용하여 방사율누승비 ε1 λ12 λ2를 분광방사율비 ε12로 변환하는 방사율비 계산수단,Emissivity ratio calculation means for converting the emissivity power ratio ε 1 λ 1 / ε 2 λ 2 into the spectral emissivity ratio ε 1 / ε 2 using

측정온도를 계산하기 위한 분광방사율비 ε12를 사용하여 2색온도계산을 하기 위한 온도계산수단 및, 파장영역 각각에 대한 방사율누승비 또는 분광방사율비의 시간변화를 모니터하고 시간변화에 따른 특수파장영역을 선택하며, 여기에서 선택된 특수파장영역에 대해 계산된 측정온도가 출력되는 파장영역선택수단으로 구성되는 2색다중형 방사온도계를 가짐에 의해 세번째 문제가 해결될 수 있다.Thermometric means for calculating the two-color temperature using the spectral emissivity ratio ε 1 / ε 2 for calculating the measured temperature, and monitoring the time-dependent change in the emissivity-ratio or spectral emissivity ratio for each wavelength region. The third problem can be solved by selecting a special wavelength region, and having a two-color multiple-type radiation thermometer composed of a wavelength region selecting means for outputting the measured temperature calculated for the selected special wavelength region.

또한, 상기 장치에서 파장영역선택수단이 방사율누승비 또는 분광방사율비의 시간변화율을 비교하기 위해 적합되고 시간변화율이 최소치가 되는 파장영역을 선택한다.Further, in the apparatus, the wavelength region selecting means selects a wavelength region which is suitable for comparing the time change rate of the emissivity squared ratio or the spectral emissivity ratio and has a minimum time change rate.

또한, 상기 장치에서 파장영역선택수단이 방사율누승비 또는 분광방사율비의 절대값을 비교하기 위해 적합되고 절대값이 최소치되는 파장영역을 선택한다.Further, in the apparatus, the wavelength region selecting means selects a wavelength region which is suitable for comparing the absolute value of the emissivity squared ratio or the spectral emissivity ratio and whose absolute value is minimum.

또한, 상기 장치에서 파장영역선택수단이 세개이상의 파장영역이 사용될적에, 방사율누승비 또는 분광방사율비의 시간변화가 최대치가 되는 파장영역으로부터 두번째 파장이나 더낮은 파장방향으로 또는 더높은 파장방향으로 동일한 것 아래인 파장영역을 선택하기 위해 적합된다.Further, in the apparatus, when three or more wavelength ranges are used, the wavelength range selection means may be the same in the second wavelength, the lower wavelength direction, or the higher wavelength direction from the wavelength region where the time-varying emissivity ratio or spectral emissivity ratio is maximum. It is suitable for selecting the wavelength range underneath.

우선, 본 발명의 원리가 설명될 것이다.First, the principle of the present invention will be explained.

다음의 설명에서, 두개의 분광파장은 λi및 λixiλix)에 의해 표기되고 파장에서 휘도온도는 Si 및 Six에 의해 표기되며 대응하는 방사율은 εi및 εix(i=1,2,…)에 의해 표기된다.In the following description, two spectral wavelengths are denoted by λ i and λ ixi λ ix ) and the luminance temperature at the wavelength is denoted by Si and Six and the corresponding emissivity is ε i and ε ix (i = 1 , 2, ...).

문자 i는 상이한 파장영역을 나타낸다.The letter i represents a different wavelength range.

상기 기술된 바와같은 개량형 2색온도계에서, 방사율누승비는 상기 식[3]에 따라 휘도온도 S1 및 S2로부터 얻어지고, 방사율누승비가 방사율누승비 및 두개의 분광방사율 ε1및 ε1x사이의 상관관계가 실험데이타를 기초로 한 회귀함수로 설정되는 결과 방사율비 ε11x가 함수치로 얻어지는 상기 식[4]함수에 의해 처리되고 방사율비가 상기 2색온도 계산식[5]로 치환되는 결과 온도 T가 계산된다.In the improved two-color thermometer as described above, the emissivity-ratio is obtained from luminance temperatures S1 and S2 according to Equation [3], and the emissivity-ratio is the correlation between the emissivity-ratio and the two spectral emissivity ε 1 and ε 1x The resultant temperature where the relationship is set by the regression function based on the experimental data. The resultant temperature T where the emissivity ratio ε 1 / ε 1x is processed by the function [4] obtained as a function value and the emissivity ratio is replaced by the two-color temperature calculation formula [5] Is calculated.

그러나, 표면산화물막이 한계두께에 이를적에 방사율비는 방사파의 간섭때문에 크게 변한다.However, as the surface oxide film reaches its limit thickness, the emissivity ratio varies greatly due to the interference of radiation waves.

이러한 변화가 생길적에 회귀함수 f가 예를들어 이가 함수가 되고 그결과 계산에 문제가 생긴다.When this change occurs, the regression function f becomes a function, for example, which results in problems with the calculation.

본 발명은 방사율비내 이러한 변화가 실험 및 이론을 기초로 하여 일어나는 결과 이러한 시간영역내 온도계산결과가 결과로부터 배제되고 다른 시간영역내 얻어진 온도측정결과가 배제된 시간영역을 보상하기 위해 사용될적에 시간영역을 가정함에 의해 방사율비의 변화가 생길적에 조차 매우 정확하게 온도를 측정할 수 있도록 한다.The present invention relates to a time domain in which such a change in emissivity ratio occurs on the basis of experiments and theories, which is to be used to compensate for the time domain in which this time domain thermometer result is excluded from the results and the temperature measurement results obtained in other time domains are excluded. It is assumed that the temperature can be measured very accurately even when a change in the emissivity ratio occurs.

제1도는 상기 실험 및 이론을 기초로 하여 분광방사율내 변화를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a diagram schematically showing a change in spectral emissivity based on the above experiment and theory.

제1(a)도는 분광방사율 ε1및 ε1x'의 시간변화를 나타내고 제1(b)도는 방사율비 ε11x'의 시간변화를 나타내며 제1(c)도는 분광방사률 ε2및ε2x'의 시간변화를 나타내고 제1(d)도는 방사율비 ε22x의 시간변화를 나타낸다.FIG. 1 (a) shows the time variation of the spectral emissivity ε 1 and ε 1x ' and FIG. 1 (b) shows the time variation of the emissivity ratio ε 1 / ε 1x' and FIG. 1 (c) shows the spectral emissivity ε 2 and The time change of ε 2x ′ is shown, and the first (d) diagram shows the time change of the emissivity ratio ε 2 / ε 2x .

상기식에서, 분광파장은 λ1λ1xλ2λ2x'와 같은 관계이고 λ1및 λ1x'뿐만 아니라 λ2및 λ2x'은 인접한 파장이고 두개의 인접한 파장은 각각의 측정밴드(파장영역)를 형성한다.Where spectral wavelengths have the same relationship as λ 1 λ 1x λ 2 λ 2x ' and λ 1 and λ 1x' as well as λ 2 and λ 2x ' are adjacent wavelengths and two adjacent wavelengths are measured bands (wavelength regions) To form.

구체적으로, Si 및 Ge가 방사광전소자에 대해 선택될적에 λ1=1.00㎛, 및 λ1x=1.05㎛, λ2=1.60㎛ 및 λ2x=1.65㎛가 되도록 설정될 수 있다.Specifically, Si and Ge may be set to be λ 1 = 1.00 μm, and λ 1x = 1.05 μm, λ 2 = 1.60 μm, and λ 2x = 1.65 μm, as appropriate for the radiation photoelectric device.

분광방사율 ε1및 ε1x는 인접한 파장 λ1및 λ1x에 대한 것이고 그결과, 이들은 실질적으로 동일한 시간변화를 나타낸다.The spectral emissivity ε 1 and ε 1x are for the adjacent wavelengths λ 1 and λ 1x and as a result, they exhibit substantially the same time change.

그러나, 표면산화와 같은 물성의 미소변화가 생길적에 방사율은 미소변화에 의해 민감하게 변화된다.However, when a small change in physical properties such as surface oxidation occurs, the emissivity is sensitively changed by the small change.

제1(a)도는 표면산화가 진행중인 실시예를 나타내는 도면이다.FIG. 1 (a) is a diagram showing an embodiment in which surface oxidation is in progress.

산화물막에 기인한 방사파의 간섭효과는 더 초기에 나타나고 더 작은 과정 λ1에 대해 더 초기에 사라진다.The interference effect of the radiation wave due to the oxide film appears earlier and disappears earlier for the smaller process λ 1 .

따라서, ε1및 ε1x는 도면에 나타난 바와 같은 시간축방향으로 약간 이동된 변화그래프를 그리고 그결과 도면내 A 및 A'에 의해 기술되는 바와 같은 ε11x인 타이밍이 이루어진다.Thus, epsilon 1 and epsilon 1x result in a slightly shifted shift graph in the time axis direction as shown in the figure, resulting in a timing of epsilon 1 = epsilon 1x as described by A and A 'in the figure.

방사율비는 A 및 A' 타이밍에서 1의 값을 취하고 방사율이 타이밍전과 후에 크게 변하기 때문에, 방사율비는 또한 크게 달라진다.Since the emissivity ratio takes a value of 1 at the A and A 'timings and the emissivity changes significantly before and after timing, the emissivity ratio also varies greatly.

λ1및 λ1x'으로 형성된 측정밴드로부터 분리된 측정밴드를 형성하는 두개의 파장 λ2및 λ2x에 대해, 제1(a)도 및 제1(b)도에 변화들로부터 연기된 약간 유사한 변화가 관찰되고 제1(c)도 및 제1(d)도에 제시된다.For two wavelengths λ 2 and λ 2x that form a separate measurement band from the measurement band formed by λ 1 and λ 1x ' , the slightly similar delayed from the changes in the first (a) and the first (b) degrees Changes are observed and shown in Figures 1 (c) and 1 (d).

제1(a)도 및 제1(b)도내 방사율의 갑작스런 변화가 생기는 타이밍 및 제1(c)도 및 제1(d)도에 방사율의 갑작스런 변화가 생기는 타이밍사이의 간격은 산화물막 1.00㎛가 형성되는 타이밍 및 산화물막이 1.60㎛정도 두께까지 전개하는 타이밍사이의 간격에 달려있다.The interval between the timing at which the sudden change in the emissivity occurs in the first (a) and the first (b) degrees and the timing at which the sudden change in the emissivity occurs in the first (c) and the first (d) degrees is 1.00 μm. It depends on the interval between the timing at which is formed and the timing at which the oxide film develops to a thickness of about 1.60 mu m.

이러한 시간간격이 산화반응속도에 달려있는 동안 스테인레스강판이 공기중에서 산화될적에 수초정도이다.While this time interval depends on the rate of oxidation, it is only a few seconds when the stainless steel sheet is oxidized in air.

선행기술의 개량형 2색온도계에서, 타이밍영역 Z1 방사율비가 1이 넘는 타이밍영역 Z2 또는 타이밍영역 Z10 또는 타이밍영역 Z20내 타이밍영역전이나 후에 방사율비가 제1(b)도 및 제1(d)도에 나타나는 바와 같이 크게 달라지며 방사율비 ε11x또는 ε22x를 사용하여 온도계산이 이루어질적에 측정오차가 커지는 문제가 있다.In the improved two-color thermometer of the prior art, the emissivity ratio is shown in FIGS. 1 (b) and 1 (d) before or after the timing region Z2 or timing region Z10 or timing region Z20 in which the timing region Z1 emissivity ratio is greater than one. As shown, it varies greatly and there is a problem that the measurement error becomes large when the temperature calculation is performed using the emissivity ratio ε 1 / ε 1x or ε 2 / ε 2x .

본 발명에서, 변화를 나타내지 않는 ε22x가 타이밍영역 Z1 또는 타이밍영역 Z10내에서 사용되고 이미 변화를 나타내며 현재 안정화되는 ε11x가 온도계산에 대한 방사율비로서 타이밍영역 Z2 또는 타이밍영역 Z20내 사용되도록 적합된다.In the present invention, ε 2 / ε 2x which does not exhibit a change is used in the timing region Z1 or the timing region Z10 and ε 1 / ε 1x which is already indicative of change and is now stabilized is the emissivity ratio for the temperature calculation. Suitable for use in Z20.

상기 측정밴드를 사용하는 온도계산에 사용되는 상기 식[3] 내지 [5]에 대응하는 식은 다음과 같다 :The equations corresponding to the formulas [3] to [5] used for the thermometer calculation using the measurement band are as follows:

본 발명에서, 상세히 기술된 바와 같이, 다수의 파장영역에 두개의 파장으로 형성된 측정밴드를 사용하여 2색방사 온도측정방법을 적용하는 것이 가능하다.In the present invention, as described in detail, it is possible to apply a two-color radiation temperature measuring method using a measuring band formed of two wavelengths in a plurality of wavelength ranges.

그결과, 분광방사율 스펙트럼내 밸리가 제65도 내지 제69도에 제시된 바와 같이 시간경과에 따라 예를들어 강판표면상에 산화물막성장 때문에 단파장으로부터 장파장측으로 움직일적에 조차 이러한 밸리가 존재하지 않는 파장영역상에 측정밴드를 선택하는 것이 가능하다.As a result, a wavelength region in which the valley in the spectral emissivity spectrum does not exist even when the valley moves from the short wavelength to the long wavelength side due to oxide film growth over time, for example, as shown in FIGS. 65 to 69. It is possible to select the measuring band on the phase.

그결과, 2색온도계를 가진 온도측정이 언제나 어떠한 방사율변화도 생기지 않는 측정밴드를 사용하여 이루어질 수 있기 때문에, 매우 정확한 온도측정이 측정대상의 표면상태가 예를들어 산화물막이 표면상에 형성되고 그의 두께가 시간에 따라 증가할적에 시간의 경과에 따라 달라질적에 조차 가능해진다.As a result, since a temperature measurement with a two-color thermometer can be made using a measuring band which does not always cause any change in emissivity, very accurate temperature measurements can be made by the surface state of the object being measured, e. As the thickness increases over time, it even becomes possible over time.

본 발명에서 광을 세개이상의 상이한 파장 λ1및 λn'으로 분산시키는 분광수단, 각각의 파장 λ1내지 λn'에서 휘도온도 S1 내지 Sn을 측정하기 위한 광전변환수단,Spectral means for dispersing light at three or more different wavelengths λ 1 and λ n ' in the present invention, photoelectric conversion means for measuring luminance temperatures S1 to Sn at respective wavelengths λ 1 to λ n' ,

하기식Formula

(여기에서 i, j는 n, i를 초과하지 않고 j와 일치하지 않는 양의 정수, C2는 플랭크이차상수임)(Where i, j is a positive integer that does not exceed n, i and does not match j, C2 is the flank second constant)

에 따른 두개의 상이한 파장의 각각의 결합에 의해 온라인 얻어진 방사율누승비 εi λij λj를 계산하기 위한 누승비 계산수단, 방사율누승비 εi λii λj의 상호관계를 표현하는 (n-1)차원 누승비 회귀함수 F, 방사율비 εij의 상호관계를 표현하는 (n-1)차원 방사율비 회귀함수 G 및 누승비 회귀함수 F를 방사율비 회귀함수 G로 변환하는 오프라인 측정데이타 또는 이론을 기초로 하여 미리 이루어지는 매핑(mapping) H를 내장하는 참조수단, 상기 식으로부터 계산된 (n-1)방사율누승비로 형성된 (n-1)차원 좌표에 대응하는 방사율누승비 회귀함수 F상에 점을 결정하기 위한 온라인으로 얻어진 휘도온도 S1 내지 Sn을 사용하는 판정수단,A power-ratio calculation means for calculating the emissivity power-ratio ε i λi / ε j λj obtained online by each combination of two different wavelengths according to, representing the interrelationship of the emissivity power-ratio ε i λi / ε i λj ( n-1) Converting the (n-1) dimensional emissivity ratio regression function G and the power-divisor ratio regression function F, which express the interrelationship between the dimensional square rate regression function F and the emissivity ratio ε i / ε j , to the emissivity ratio regression function G Reference means incorporating mapping H previously made based on off-line measurement data or theory, and emissivity power ratio regression corresponding to (n-1) dimensional coordinates formed by the (n-1) emissivity power ratio calculated from the above equation Determination means using the luminance temperatures S1 to Sn obtained online for determining points on the function F,

방사율비 회귀함수 G상의 점으로 점을 변환시키기 위해 누승비 회귀함수 F상에 결정된 점에 매핑 H를 적용시키고 변환점으로부터 (n-1)방사율비 εij를 계산하기 위한 변환수단, 및 계산된 방사율비의 부분 또는 전부를 사용하여 온도계산을 함에 의해 측정온도를 계산하기 위한 온도계산수단으로 구성된 다파장형 방사온도계를 가짐에 의해 네번째 문제가 해결될 수 있다.Conversion means for applying a mapping H to a point determined on the power-ratio regression function F to convert the point to a point on the emissivity ratio regression function G, and calculating the (n-1) emissivity ratio ε i / ε j from the conversion point, and The fourth problem can be solved by having a multi-wavelength radiation thermometer composed of thermometer calculation means for calculating the measured temperature by using a portion or all of the calculated emissivity ratios.

또한, 상기 장치에서 방사율누승비 또는 방사율비의 시간변화가 모니터되고 커다란 변화를 나타내는 방사율누승비 또는 방사율비가 온도계산으로부터 배제되도록 적합된다.In addition, the device is monitored such that the change in emissivity ratio or emissivity ratio is monitored and the emissivity exponential ratio or emissivity ratio showing a large change is excluded from the temperature calculation.

또한, 상기 장치에서 방사율누승비 또는 방사율비 절대값의 시간변화가 모니터되고 커다란 변화를 나타내는 방사율누승비 또는 방사율비가 온도계산으로부터 배제된다.In addition, in the device the time change of the emissivity-ratio or absolute ratio of emissivity ratios is monitored and the emissivity-ratio or emissivity ratio indicating a large change is excluded from the temperature calculation.

우선, 본 발명의 기본원리가 설명될 것이다.First, the basic principle of the present invention will be explained.

제2도는 실리콘웨이퍼상에 형성된 산화물막의 두께 d 및 측정파장 λi(i는 정수임)에 대한 방사율 ε1사이의 상관관계는 다음식[6] 또는 [7]로부터 얻어진다.2 shows the correlation between the thickness d of the oxide film formed on the silicon wafer and the emissivity ε 1 with respect to the measurement wavelength λ i (i is an integer) from the following equation [6] or [7].

이 식[6] 및 [7]은 실리콘표면상에 형성된 얇은 산화물막에 대해서 매우 적합하다는 것이 예를들면 와타나베등이 저술한 계측자동제어학회 논문집 Vol. 25, No. 9, pp925∼931(1989)에 제시되어 있다.Equations [6] and [7] are well suited for thin oxide films formed on silicon surfaces, for example by Watanabe et al. 25, No. 9, pp925-931 (1989).

여기에서,From here,

ρa: 산화물막 및 공기사이의 경계에서 반사율(=0.034)ρ a : reflectance at the boundary between the oxide film and air (= 0.034)

ρb: 산화물막 및 비산화부분사이의 경계에서 반사율(=0.186)ρ b : reflectance at the boundary between the oxide film and the non-oxidized part (= 0.186)

θ : 측정장치 및 측정표면상태와의 각도(=0)θ: Angle between measuring device and measuring surface state (= 0)

n : 산화물막의 굴절율(=1.45)n: refractive index of oxide film (= 1.45)

제2도는 계산하기 위해 사용되는 파장 λ1, λ2및 λ3에 해당하는 세개의 방사율 ε1, ε2및 ε3의 그래프를 나타낸다.2 shows a graph of three emissivity ε 1 , ε 2 and ε 3 corresponding to wavelengths λ 1 , λ 2 and λ 3 used to calculate.

방사율 ε1은 실선에 의해 표시되고, ε2는 파선, ε3는 쇄선에 의해 표시된다.Emissivity ε 1 is shown by a solid line, the broken line ε 2, ε 3 are indicated by the chain line.

사용된 파장은 그 사이에 정수비를 가지는 λ1=1.0㎛, λ2=2.0㎛ 및 λ3=4.0㎛이다.The wavelengths used are λ 1 = 1.0 μm, λ 2 = 2.0 μm and λ 3 = 4.0 μm with an integer ratio therebetween.

현재, 산화물막두께 d 및 각각의 파장에 대한 방사율 ε1내지 ε3사이의 관계를 사용할적에, 두개의 파장과 방사율비 ε21및 ε31의 두개의 결합에 대한 방사율누승비 ε2 λ21 λ1및 ε3 λ31 λ1이 얻어진다.Currently, emissivity rises for two combinations of two wavelengths and emissivity ratios ε 2 / ε 1 and ε 3 / ε 1 , using the relationship between the oxide film thickness d and the emissivity ε 1 to ε 3 for each wavelength. The ratio ε 2 λ 2 / ε 1 λ 1 and ε 3 λ 3 / ε 1 λ 1 are obtained.

얻어진 비가 막두께 d와 관련된 그래프로 표기된다면, 우리는 제3도를 얻을 수 있다.If the ratio obtained is plotted in relation to the film thickness d, we can obtain a third degree.

제3도에서, 파장 λ1및 λ2의 결합에 대한 관계가 실선으로 그려지고 파장 λ1및 λ3의 결합에 대한 관계가 파선으로 그려진다.In FIG. 3, the relationship for the coupling of the wavelengths λ 1 and λ 2 is drawn in solid lines and the relationship for the coupling of the wavelengths λ 1 and λ 3 is drawn in broken lines.

방사율누승비 그 자체사이의 상관관계 및 제3도에 방사율비 그 자체사이의 상관관계가 2차원 좌표평면에 표시된다면 우리는 각기 제4도 및 제5도를 얻는다.If the correlation between the emissivity ratios themselves and the correlation between the emissivity ratios themselves are indicated in the two-dimensional coordinate plane, we obtain FIGS. 4 and 5, respectively.

제4도 그래프로 표시된 함수가 F에 의해 표기되고 제5도 그래프로 표시된 함수가 G로 표기될적에 함수 F 및 함수 G는 일대일 대응이다.Functions F and G are one-to-one correspondence, as the functions represented by the FIG. 4 graph are denoted by F and the functions represented by the FIG. 5 graph are denoted by G. FIG.

미리 함수 F를 함수 G로 변환하는 매핑 H를 준비함에 의해, 함수 F상에 특정점에 매핑 H를 적용하는 것은 함수 G상에 대응하는 점을 계산하는 것을 수월하게 한다.By preparing the mapping H for converting the function F into the function G in advance, applying the mapping H to a specific point on the function F makes it easier to calculate the point corresponding to the function G.

그결과, 함수 F 및 G 그리고 미리 준비된 매핑 H를 가짐에 의해, 실제 측정치로 얻어진 휘도온도 S1, S2 및 S3를 식[3]에 대응하는 식으로 치환시킴에 의해 얻어진 두개의 방사율누승비의 특정치가 함수 F상의 좌표로 특정치를 가진 점 P(X,Y)로 얻어진다면, 그후, 점 P에 매핑 H를 적용함에 의해 얻어진 제4도의 함수 G상에 점 Q(X,Y)는 점 P에 대응하는 특정점으로 얻어질 수 있다.As a result, by having the functions F and G and the mapping H prepared in advance, the two emissivity multiplication ratios obtained by substituting the luminance temperatures S1, S2 and S3 obtained as actual measurements with the equations corresponding to equation [3] are identified. If the value is obtained as point P (X, Y) with a specific value as the coordinate on function F, then point Q (X, Y) on function G of FIG. 4 obtained by applying mapping H to point P Can be obtained with the corresponding specific point.

그결과, 점 Q의 좌표(X,Y)의 값으로부터 두개의 방사율비 ε21및 ε31을 얻는 것이 가능해지고 그후 식[5]에 대응하는 식들에 따른 두개의 방사율비의 특정값을 사용함에 의해 동일 측정점상에 두개의 온도 T1 및 T2를 얻는 것이 가능해진다.As a result, it is possible to obtain two emissivity ratios ε 2 / ε 1 and ε 3 / ε 1 from the values of the coordinates (X, Y) of the point Q, and then the two emissivity ratios according to the equations corresponding to equation [5]. By using a specific value of, it is possible to obtain two temperatures T1 and T2 on the same measurement point.

온도정보의 두가지 세트가 한차례의 측정에 의해 얻어지기 때문에, 표면온도의 매우 정확한 측정이 두개 온도 T1 및 T2의 평균값을 실제온도 T가 되도록 결정함에 의해 이루어질 수 있다.Since two sets of temperature information are obtained by one measurement, a very accurate measurement of the surface temperature can be made by determining the average of the two temperatures T1 and T2 to be the actual temperature T.

측정파장의 수가 단순히 증가할적에 방사율누승비 및 방사율비사이의 상관관계가 복잡해지고 제72도 및 제73도에 나타난 바와 같이 하나의 방사율누승비에 대응하는 방사율비의 수가 나타난다.As the number of measured wavelengths simply increases, the correlation between the emissivity ratio and the emissivity ratio is complicated, and as shown in Figs. 72 and 73, the number of emissivity ratios corresponding to one emissivity ratio is shown.

그결과, 실제온도를 조사하는 것이 필수적이다.As a result, it is essential to investigate the actual temperature.

본 발명에 따라서, 그러나 대응하는 방사율비는 복잡한 조사계산을 하지 않고 매핑을 적용함에 의해서만 확실히 얻어질 수 있다.According to the invention, however, the corresponding emissivity ratio can be reliably obtained only by applying the mapping without making complicated irradiation calculations.

그결과, 실제온도가 수월하게 재빨리 얻어질 수 있다.As a result, the actual temperature can be easily and quickly obtained.

부가적으로, 얻을 수 있는 정보가 상기 기술된 바와 같은 선행기술 개량형 2색온도계에서 얻어지는 것보다 크기 때문에, 표면온도를 보다 더 정확하게 측정할 수 있다.In addition, since the information obtainable is larger than that obtained in the prior art improved bicolor thermometer as described above, the surface temperature can be measured more accurately.

설령 본 발명의 원리가 방사율 ε 및 막두께 d사이의 상관관계가 식[6] 및 [7]로부터 얻어지는 이상적인 경우를 기초로 하여 상기에서 기술된다할지라도, 본 발명은 이론 또는 준이론에 기초한 것에 제한되지 않는다.Although the principles of the present invention are described above on the basis of the ideal case where the correlation between the emissivity ε and the film thickness d is obtained from equations [6] and [7], the present invention is based on theory or quasi-theory. It is not limited.

이론적인 처리가 적용될 수 없을적에, 방사율누승비 사이의 상관관계를 표현하는 함수 F, 방사율비사이의 상관관계를 표현하는 함수 G 및 함수 F를 함수 G로 변환하는 매핑 H가 예컨대, 각각의 측정대상(실리콘웨이퍼, 알루미늄, 스테인레스강판등)에 대해 회귀적인 방법으로 실험을 통해 선결된 오프라인이다.When theoretical processing is not applicable, a function F expressing the correlation between the emissivity ratios, a function G expressing the correlation between the emissivity ratios and a mapping H that converts the function F into a function G are for example measured. The object (silicon wafer, aluminum, stainless steel sheet, etc.) is offline in a pre-regressive manner.

현재, 회귀함수로서 함수 F 및 G를 결정하는 방법의 예는 편리하게 각기 제4도 및 제5도를 사용하여 기술될 것이다.Currently, examples of how to determine the functions F and G as regression functions will be conveniently described using FIGS. 4 and 5, respectively.

세개의 파장 λ1, λ2및 λ3에 대한 휘도온도 S1, S2 및 S3는 실제로 상이한 산화물막두께 d를 가진 측정대상(샘플)수에 대해 실제로 측정된다.The luminance temperatures S1, S2 and S3 for the three wavelengths λ 1 , λ 2 and λ 3 are actually measured for the number of objects (samples) having different oxide film thicknesses d.

실제로 측정된 휘도온도 S1, S2 및 S3를 사용할적에, 실제측정을 기초로한 방사율누승비가 식[3]에 대응하는 식에 따른 각각의 샘플에 대해 얻어진다.When using the actually measured luminance temperatures S1, S2 and S3, an emissivity squared ratio based on the actual measurement is obtained for each sample according to the equation corresponding to equation [3].

상기 비들이 ε2 λ21 λ1이 X축으로 취해지고 ε3 λ31 λ1이 Y축으로 취해진 X-Y좌표평면상에 플롯된다.The ratios are plotted on the XY coordinate plane where ε 2 λ 2 / ε 1 λ 1 is taken as the X axis and ε 3 λ 3 / ε 1 λ 1 is taken as the Y axis.

여러개의 샘플상에 실제로 측정된 방사율누승비가 제4도에 나타난 검은점으로 얻어질적에, 회귀함수 F는 이러한 검정점의 평균값으로 얻어진다.The regression function F is obtained as the mean value of these calibration points, as the emissivity squared ratio actually measured on several samples is obtained with the black points shown in FIG.

표시되지 않았다할지라도, 상기 두개의 방사율누승비들에 대응하는 방사율비는 미리 실제측정 오프라인에 의해 얻어지고 상기 값들은 ε21이 X축으로 취해지고 ε3ε1이 Y축으로 취해진 X-Y좌표 평면상에 플롯되며 상기 회귀함수 F에 대응하는 회귀함수 G가 제5도에 표시된 플롯의 평균값으로 동일하게 얻어진다.Although not indicated, the emissivity ratios corresponding to the two emissivity squared ratios are obtained in advance by the actual measurement offline and the values are taken with ε 2 / ε 1 taken on the X axis and ε 3 ε 1 taken on the Y axis. The regression function G, plotted on the XY coordinate plane and corresponding to the regression function F, is obtained equally as the mean value of the plot shown in FIG.

또한, 회귀함수 F를 회귀함수 G로 변환하는 매핑 H가 준비된다.In addition, a mapping H for converting the regression function F into a regression function G is prepared.

그결과, 상기 함수들 및 매핑이 선결된다.As a result, the functions and the mapping are preempted.

회귀함수 F가 제4도에 나타난 바와 같이 얻어질적에, 실제온도측정시에 실제로 얻어진 방사율누승비의 값이 일반적으로 회귀함수 F와 약간 어긋난다.As the regression function F is obtained as shown in Fig. 4, the value of the emissivity squared ratio actually obtained at the time of actual temperature measurement is generally slightly different from the regression function F.

그결과, 실제측정에 따른 방사율누승비가 점 P'으로 얻어지고 점 P'으로부터 가장 짧은 거리에 함수 F상에 점 P는 온도계산에 함수값으로 결정된다.As a result, the emissivity-ratio according to the actual measurement is obtained at point P 'and the point P on the function F at the shortest distance from the point P' is determined as a function of the temperature calculation.

그결과, 실제측정에 따른 방사율누승비 값이 점 P'(X',Y')으로 얻어질적에, 회귀함수 F상에 점 P(X,Y)는 실제방사율누승비를 표시하는 것으로 결정되고 점 P에 매핑 H를 적용함에 의해, 방사율비의 회귀함수 G상에 점 Q(X,Y)가 얻어지고, 또한 점 Q의 좌표 X에 대응하는 방사율비 ε21및 좌표 Y에 대응하는 방사율비 ε31이 수월하게 얻어질 수 있다.As a result, it is determined that the point P (X, Y) on the regression function F represents the actual emissivity power ratio, while the emissivity power ratio value according to the actual measurement will be obtained as the point P '(X', Y '). By applying the mapping H to the point P, the point Q (X, Y) is obtained on the regression function G of the emissivity ratio, and also corresponds to the emissivity ratio ε 2 / ε 1 and the coordinate Y corresponding to the coordinate X of the point Q. The emissivity ratio ε 3 / ε 1 can be easily obtained.

그후, 식[5]에 대응하는 식으로 두개의 방사율비를 치환함에 의해 두개의 표면온도 T1 및 T2가 얻어질 수 있다.Thereafter, two surface temperatures T1 and T2 can be obtained by substituting two emissivity ratios in a manner corresponding to equation [5].

두개의 표면온도 T1 및 T2가 얻어질적에, 그들의 평균값이 상기 기술된 바와 같은 실제온도 T로 결정될 수 있다.As long as two surface temperatures T1 and T2 are obtained, their average value can be determined as the actual temperature T as described above.

만약 그렇지 않으면, 두개의 방사율누승비 또는 방사율비의 시간변화가 모니터되도록 배열될적에, 방사특징의 예기치않은 변화에 의해 영향받지 않은 방사율누승비 또는 방사율비로부터 얻어진 온도는 실제온도 T로 취해질 수 있다.If not, the temperature obtained from the emissivity-raising ratio or emissivity ratio unaffected by an unexpected change in the emissivity can be taken as the actual temperature T, while the two emissivity-ratios or the time variation of the emissivity ratios are arranged to be monitored. .

방사율비가 식[6] 및 [7]로 얻어질 수 있고 부가적으로 측정에 사용되는 세개의 파장이 그 사이의 정수비를 가지는 이상적인 경우에 대해 상기와 같이 설명된다.The ideal case where the emissivity ratio can be obtained from equations [6] and [7] and additionally the three wavelengths used for measurement have an integer ratio between them is described as above.

측정파장이 그 사이에 정수비를 가질적에, 제2도에 나타난 바와 같은 세개의 방사율중에 단순한 주기성을 나타내고 그결과 단순한 주기가 또한 제3도에 나타난 바와 같은 방사율누승비 및 방사율비내 나타난다.When the measurement wavelength has an integer ratio therebetween, it exhibits a simple periodicity among the three emissivity as shown in FIG. 2 and as a result a simple period also appears in the emissivity power-ratio and emissivity ratio as shown in FIG.

그결과, 취급이 더욱 수월하다는 이점이 얻어질 수 있다.As a result, the advantage of easier handling can be obtained.

그러나, 필수적으로 측정에 사용되는 파장이 그사이에 정수비를 가지는 것이 필요한 것은 아니다.However, it is not necessary that the wavelength used for the measurement necessarily have an integer ratio therebetween.

예를들어, λ1=1.5㎛, λ2=2.0㎛ 및 λ3=4.0㎛일적에, 어떠한 단순한 주기성도 제6도(제2도에 대응됨)에 표시된 바와 같은 세개의 방사율중에 관찰되지 않고 그결과, 어떠한 주기성도 제7도(제3도에 대응됨)에 나타난 바와 같은 방사율누승비 및 방사율비에서 관찰되지 않는다.For example, at λ 1 = 1.5 μm, λ 2 = 2.0 μm and λ 3 = 4.0 μm, no simple periodicity is observed among the three emissivity as indicated in FIG. 6 (corresponding to FIG. 2). As a result, no periodicity is observed in the emissivity squared ratio and the emissivity ratio as shown in FIG. 7 (corresponding to FIG. 3).

심지어 어떠헌 정수비도 상기 기술된 바와 같은 측정파장중에 존재하지 않는 경우에 조차, 두개의 방사율누승비 및 두개의 방사율비의 상관관계곡선을 추적하고 컴퓨터내에 내장된 결과를 가짐에 의해, 본 발명은 물론 이러한 경우에 적용될 수 있다.Even if no constant ratio is present in the measurement wavelength as described above, by tracking the correlation curve of the two emissivity ratios and the two emissivity ratios and having the results embedded in the computer, Of course, this may be the case.

측정파장이 세개의 상이한 파장이고 방사율누승비 및 방사율비 둘다 2차원 좌표평면내 표시될 수 있는 경우에 관해 상기와 같이 설명된다할지라도, 본 발명은 네개이상의 파장이 사용되고 방사율누승비 및 방사율비가 삼차원이상의 좌표공간내 표시된다할지라도 또한 적용될 수 있다.Although the measurement wavelengths are described above with respect to the case where the measurement wavelengths are three different wavelengths and both the emissivity power ratio and the emissivity ratio can be displayed in the two-dimensional coordinate plane, the present invention uses four or more wavelengths and the emissivity power ratio and the emissivity ratio are three-dimensional. Even if displayed in the above coordinate space can be applied.

이러한 다파장배열에 대한 계산프로세스가 컴퓨터에 의해 수월하게 이루어질 수 있다.The computational process for such multi-wavelength arrays can be facilitated by a computer.

본 발명의 바람직한 실시예는 첨부도면을 참조로 하여 하기에 설명될 것이다.Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

상기 설명된 선행기술에 관한 대응하는 요소들에 대하여는 간략하게 설명되거나 생략될 것이다.Corresponding elements relating to the prior art described above will be briefly described or omitted.

제8도는 본 발명 제1실시예로서 재료표면상태측정장치를 나타낸다.8 shows a material surface state measuring apparatus as a first embodiment of the present invention.

상기 장치는 동일측정파장 λ를 가진 방사센서(16a,16b)를 가지고 방사센서(16a,16b)의 측정각 θa및 θb(방사센서(16a,16b)의 검출광 광경로 및 재료표면에 법선사이에 형성된 각)가 프로세스내 상이한 재료들(21)(측정대상) 또는 상이한 프로세스에 따라 적합하게 변경될 수 있도록 적합시켜진다.The apparatus has radiation sensors 16a and 16b having the same measurement wavelength λ and the measuring angles θ a and θ b of the radiation sensors 16a and 16b (on the light path of the detection light of the radiation sensors 16a and 16b and on the material surface). The angle formed between the normals is adapted to be appropriately changed according to different materials 21 (objects to be measured) or different processes in the process.

상기 장치의 각각의 부분이 우선 하기에 설명될 것이다.Each part of the device will first be described below.

방사센서(16a,16b)가 제9도에 나타난 바와 같이 상이한 측정각 θa및 θb를 가지도록 하는 것과 같이 프로세스내 재료(21)에 이러한 관련위치내 배치된다.The radiation sensors 16a, 16b are disposed in this relative position in the material 21 in the process, such that they have different measurement angles θ a and θ b as shown in FIG. 9.

방사센서는 프로세스내 재료(21)로부터 파장 λ에서 방사의 방사에너지 및 검출신호 Sa 및 Sb로서 파장 λ에서 출력휘도온도를 검출한다.The radiation sensor detects an output luminance temperature at wavelength λ as radiation energy of the radiation at wavelength λ and detection signals Sa and Sb from material 21 in the process.

방사센서는 검출소자로서 Si(검출파장 λ1=1㎛), Ge(검출파장 λ2=1.6㎛), PbS(검출파장 λ3=2㎛), PbSe(검출파장 λ4=4㎛)등을 사용한다.The radiation sensor is a detection element such as Si (detection wavelength λ 1 = 1 μm), Ge (detection wavelength λ 2 = 1.6 μm), PbS (detection wavelength λ 3 = 2 μm), PbSe (detection wavelength λ 4 = 4 μm), etc. Use

제어유닛(22)은 휘도온도 Sa 및 S로부터 프로세스내 재료(21)의 표면근처의 표면물성치 또는 온도를 계산하고 측정결과를 포함하는 데이타 Din및 Dout을 외부회로와 교환한다.The control unit 22 calculates the surface property value or temperature near the surface of the material 21 in the process from the luminance temperatures Sa and S and exchanges data D in and D out containing the measurement results with the external circuit.

제어유닛(22)은 제10도에 나타난 바와 같은 패러미터 계산블럭(31), 상관관계블럭(22) 및 온도계산블럭(26)을 가진다.The control unit 22 has a parameter calculation block 31, a correlation block 22 and a thermometer calculation block 26 as shown in FIG.

패러미터 계산블럭(31)은 휘도온도 Sa 및 Sb로부터 방사율비의 파장 파우어(εab의 λ파우어 ; 여기서 εa및 εb는 측정각 θa및 θb를 나타냄)The parameter calculation block 31 is the wavelength power of the emissivity ratio from the luminance temperatures Sa and Sb (λ power of ε a / ε b ; where ε a and ε b represent the measurement angles θ a and θ b )

여기에서, 방사율비의 파장파우어는 패러미터 Ku로 사용되고, 식[8]을 계산함에 의해 얻어진다.Here, the wavelength power of the emissivity ratio is used as the parameter Ku, and is obtained by calculating Equation [8].

상관관계 블럭(22)는 프로세스내 재료의 패러미터 Ku 및 표면물성치사이의 상관관계 H를 제공하고 패러미터 Ku로부터 재료표면상의 프로세스내 재료(21)의 표면조건 즉, 반사율 및 흡수도와 같은 광학물성치, 막두께, 표면거칠음도, 합금화의 프로세스도등 또는 상기 계산치에 관련한 패러미터들에 관한 양들을 얻는다.The correlation block 22 provides the correlation H between the parameter Ku and the surface property of the material in the process and provides the surface conditions of the material 21 in the process 21 on the material surface from the parameter Ku, ie optical properties such as reflectance and absorbance, film. Quantities relating to thickness, surface roughness, alloying process diagrams, or parameters related to the calculations are obtained.

상관관계 H는 변환표 또는 실험치 또는 이론계산에 따른 대수계산에 의해 주어진다.The correlation H is given by a conversion table or by algebraic calculation according to experimental or theoretical calculations.

이론계산에 의해 주어진 실시예가 제시될 것이다.Examples given by theoretical calculations will be presented.

제11도는 패러미터 Ku 및 대수방사율비(ln εa/ln εb)Ld 사이의 상관관계 h1을 나타내고 제12도는 패러미터 Ku 및 방사율 εa및 εb'사이의 상관관계 ha및 hb를 나타내며 제13도는 패러미터 Ku 및 산화물막두께 d사이의 상관관계 h2를 나타낸다.FIG. 11 shows the correlation h 1 between the parameter Ku and the logarithmic emissivity ratio (ln ε a / ln ε b ) Ld and FIG. 12 shows the correlation h a and h b between the parameter Ku and emissivity ε a and ε b ' . 13 shows the correlation h 2 between the parameter Ku and the oxide film thickness d.

상기 데이타는 실리콘의 가공되는 재료(21)로 사용되는 경우에 관한 것이고 측정파장 λ는 1.6㎛로 설정되며 측정각 θa및 θb는 각각 θ도 및 45도로 설정된다.The data relate to the case where it is used as the material 21 for processing silicon, and the measurement wavelength λ is set to 1.6 mu m and the measurement angles θ a and θ b are set to θ degrees and 45 degrees, respectively.

참고로, 산화물막두께 d와 관련하여 방사율 εa및 εb의 변화(제14도) 및 대수방사율비 Ld(제15도)의 변화가 나타난다.For reference, a change in the emissivity ε a and ε b (FIG. 14) and a logarithmic emissivity ratio Ld (FIG. 15) are shown in relation to the oxide film thickness d.

철이 가공되는 재료(21)로 사용될적에(다른 조건은 전과 동일함), 패러미터 Ku 및 대수방사율비 Ld사이의 상관관계 h1, 패러미터 Ku 및 방사율 εa및 εb사이의 상관관계 ha및 hb및 패러미터 Ku 및 산화물막두께 d사이의 상관관계 h2가 각기 제16도, 제17도 및 제18도에 나타난다.Ever be used as material 21 of iron is processed correlation between (the other conditions are same as before;), a parameter correlated between Ku and logarithmic emissivity ratio Ld h 1, parameters Ku and emissivity ε a and ε b h a and h The correlation h 2 between b and the parameter Ku and the oxide film thickness d is shown in FIGS. 16, 17 and 18, respectively.

산화물막두께 d와 관련한 방사율 εa및 εb의 변화 및 대수방사율비 Ld의 변화가 제19도 및 제20도에 표시된다.The changes in the emissivity ε a and ε b and the change in the logarithmic emissivity ratio Ld in relation to the oxide film thickness d are shown in FIGS. 19 and 20.

온도계산블럭(26)은 방사율 εa또는 εb또는 대수방사율비 Ld를 사용해서 검출파장 λ 및 휘도온도 Sa(또는 휘도온도 Sb)로부터 프로세스내 재료(21)표면근처의 온도 T를 얻는다.The thermometer block 26 obtains the temperature T near the surface of the material 21 in the process from the detection wavelength λ and luminance temperature Sa (or luminance temperature Sb) using the emissivity ε a or ε b or the logarithmic emissivity ratio Ld.

방사율 εa또는 εb가 사용될적에 온도 T는 식[9a] 또는 식[9b]의 계산에 의해 얻어지고 대수방사율비 Ld가 사용될적에 온도 T는 식[10]의 계산에 의해 얻어진다.When the emissivity ε a or ε b is used, the temperature T is obtained by calculation of equation [9a] or [9b] and the temperature T is obtained by calculation of equation [10] when the logarithmic emissivity ratio Ld is used.

제1실시예에 따른 장치의 조작이 다음에 설명된다.The operation of the apparatus according to the first embodiment is explained next.

상기 기술된 바와 같이, 프로세스내 재료(21)의 분광방사율 ε은 표면조건에 달려있다.As described above, the spectral emissivity ε of the material 21 in the process depends on the surface conditions.

예를들어, 산화물막이 표면상에 형성될적에, 프로세스내 재료(21)로부터의 광비임은 측정대상 및 산화물막사이의 반사, 산화물막과 공기사이의 반사등때문에 서로다른 것과 간섭하고 분광방사율 ε은 이러한 재료의 반사율, 산화물막두께 d, 복잡한 산화물막의 굴절율, 파장, 광의 방사각(즉, 측정각), 편광각등에 따라 달라진다.For example, as the oxide film is formed on the surface, the light beam from the material 21 in the process interferes with each other due to reflection between the object to be measured and the oxide film, reflection between the oxide film and air, and the spectral emissivity ε It depends on the reflectance of the material, the oxide film thickness d, the refractive index of the complex oxide film, the wavelength, the emission angle of the light (that is, the measurement angle), the polarization angle, and the like.

이것은 상기 기술된 바와 같은 단색 및 2색 방사온도계내에서 생긴 오차의 이유이다.This is the reason for the error that occurred within the monochromatic and bicolor radiation thermometers as described above.

방사율누승비가 또한 달라진다.Emissivity ratios also vary.

분광방사율 ε은 하기식[11]에 의해 표시된 바와 같이 파장 λ의 함수 및 측정각 또는 편광각 θ로서 표시될 수 있다.The spectral emissivity ε can be expressed as a function of the wavelength λ and the measurement angle or polarization angle θ as indicated by the following formula [11].

프로세스내 재료(21)이 실리콘이고 측정파장 λ가 1.6㎛라는 것이 가정될적에, 방사센서(16a,16b)에 의해 검출된 방사율 εa및 εb의 변화가 예를들어 제14도에 제시된다.Assuming that the material 21 in the process is silicon and the measured wavelength λ is 1.6 μm, the changes in the emissivity ε a and ε b detected by the radiation sensors 16a, 16b are presented for example in FIG. .

방사센서(16a,16b)로부터 검출신호로 휘도온도 Sa 및 Sb는 제어유닛(22)에 대한 출력이고 패러미터 Ku는 패러미터 계산블럭(31)에 의해 휘도온도 Sa 및 Sb로부터 계산된다.As the detection signals from the radiation sensors 16a and 16b, the luminance temperatures Sa and Sb are outputs to the control unit 22 and the parameter Ku is calculated from the luminance temperatures Sa and Sb by the parameter calculation block 31.

패러미터 Ku는 방사율비의 파장파우어를 나타낸다.The parameter Ku represents the wavelength power of the emissivity ratio.

검출파장 λ를 상기 기술된 식[1] 및 [2]로 치환함에 의해, 식[12a] 및 [12b]가 얻어진다.By substituting the detection wavelength [lambda] into the formulas [1] and [2] described above, equations [12a] and [12b] are obtained.

상기로부터 온도 T를 제거함에 의해, 식[13]이 얻어진다.By removing the temperature T from the above, equation [13] is obtained.

만약 εab라면, 식[13]의 값은 1이 된다.If ε a = ε b , the value of equation [13] is 1.

그러나, 측정각 θa및 θb가 0도 및 45도가 되는 것은 다르고 방사율 εa및 εb는 상이한 값이 되기 때문에, 패러미터 Ku는 1이 되지 않지만 프로세스내 재료(21)의 표면조건내 변화에 따라 달라진다.However, since the measurement angles θ a and θ b are different from 0 degrees and 45 degrees, and the emissivity ε a and ε b are different values, the parameter Ku is not 1 but changes in the surface conditions of the material 21 in the process. Depends.

상관관계 블럭(22)에서, 표면물성치가 패러미터 Ku로부터 얻어지고 즉, 산화물막두께 d는 상관관계 h2(제13도)를 사용하며 얻어지며, 대수방사율비 Ld가 상관관계 h1(제11도)을 사용하여 얻어지고 εa및 εb는 상관관계 ha및 hb(제12도)를 사용하여 얻어진다.In the correlation block 22, the surface property value is obtained from the parameter Ku, that is, the oxide film thickness d is obtained using the correlation h 2 (Fig. 13), and the logarithmic emissivity ratio Ld is obtained from the correlation h 1 (11th). Ε a and ε b are obtained using the correlations h a and h b (FIG. 12).

또 다른 표면물성치가 물성치에 대한 상관관계 H를 사용하여 얻어질 수 있다.Another surface property can be obtained using the correlation H for the property.

온도계산블럭(26)에서, 온도 T는 식[9a] 또는 [9b] 또는 상관관계블럭(22)내 얻어진 방사율 εa또는 εb또는 대수 방사율비 Ld를 사용함에 의해 만들어진 식[10]의 계산을 통해 얻어진다.In the temperature calculation block 26, the temperature T is calculated from equation [9a] or [9b] or equation [10] made by using the emissivity ε a or ε b or the logarithmic emissivity ratio Ld obtained in the correlation block 22. Is obtained through.

상기 식들은 식[12a] 및 [12b]를 변형시킴에 의해 얻어지는 것이다.The above formulas are obtained by modifying formulas [12a] and [12b].

철이 가공되는 재료(21)로 사용될적에, 제16도 내지 제18도에 표시된 것들은 상관관계 h1, 상관관계 ha및 hb및 상관관계 h2로서 사용된다.When iron is to be used as the material 21 to be processed, those indicated in FIGS. 16-18 are used as correlation h 1 , correlation h a and h b and correlation h 2 .

방사율 εa및 εb의 변화 및 대수방사율비 Ld의 변화가 제19도 및 제20도에 나타난 바와 같이 상이하다는 것을 제외하고 실리콘이 사용되는 경우에서와 동일한 조작을 가짐에 의해 프로세스내 재료(21) 근처의 온도 T, 산화물막두께 d 및 다른 물성치가 얻어질 수 있다.In-process material (21) by having the same operation as in the case where silicon is used except that the change in the emissivity ε a and ε b and the change in the logarithmic emissivity ratio Ld are different as shown in FIGS. 19 and 20. The temperature T near), the oxide film thickness d and other physical properties can be obtained.

상기 기술된 바와 같이 본 발명에서, 물성치 또는 물성치에 관련한 패러미터(가령 대수비 Ld)는 계산을 반복하지 않고 패러미터 Ku 및 재료표면물성치 사이의 상관관계를 사용해서 얻어질 수 있고 그결과 고속프로세스가 이루어질 수 있다.As described above, in the present invention, the physical properties or parameters related to the physical properties (such as the logarithmic ratio Ld) can be obtained by using the correlation between the parameter Ku and the material surface properties without repeating the calculation, resulting in a high speed process. Can be.

말하자면, 조작이 빨리 이루어지고 측정을 단시간내 끝낼 수 있다.In other words, the operation is quick and the measurement can be completed in a short time.

방사센서(16a,16b)가 동일파장 λ를 가지기 때문에, 온도측정범위는 더 넓어진다.Since the radiation sensors 16a and 16b have the same wavelength lambda, the temperature measuring range is wider.

예를들어, 실리콘검출소자를 가진 단파장온도계는 600℃까지 온도를 측정할 수 있고 게르마늄 검출소자를 가진 것은 400℃까지의 온도를 측정할 수 있다.For example, short wavelength thermometers with silicon detectors can measure temperatures up to 600 ° C and those with germanium detectors can measure temperatures up to 400 ° C.

그러나, 상기 두개의 검출소자를 사용하는 2파장형 온도계는 단지 400℃까지의 온도를 측정할 수 있을뿐이다.However, two-wavelength thermometers using the two detection elements can only measure temperatures up to 400 ° C.

2색온도계가 동일측정파장 λ를 가질적에, 그의 온도측정범위는 더 낮은 온도측정범위를 가진 소자의 사용에 의해 더 낮아지지 않는다.When the two-color thermometer has the same measurement wavelength λ, its temperature measurement range is not lowered by the use of a device having a lower temperature measurement range.

인접한 2파장형 온도계는 서로 다른 것에 일치하는 검출소자를 사용하고 검출소자의 중심파장근처의 두개의 파장(제21도 참조)을 사용하여 검출하게 하는 것이다.Adjacent two-wavelength thermometers use detection elements that match one another and detect by using two wavelengths near the center wavelength of the detection element (see FIG. 21).

예컨대 게르마늄검출소자를 사용하고 1.55㎛ 및 1.65㎛검출파장을 가지는 것이 있다.For example, there is one that uses a germanium detection element and has 1.55 μm and 1.65 μm detection wavelengths.

이러한 온도계로써, 이러한 형태의 온도계가 동일한 검출소자를 사용하지만 그의 감도는 더 낮아지며 그의 정확도가 감소하기 때문에 상기 기술된 바와 같은 문제는 없다.With this thermometer, there is no problem as described above because this type of thermometer uses the same detection element but its sensitivity is lower and its accuracy is reduced.

단파장형 온도계의 감도는 온도를 얻기 위한 식(식[14])을 편미분함에 의해 얻어진다.The sensitivity of the short wavelength thermometer is obtained by partial differentiation of the equation (formula [14]) for obtaining the temperature.

2파장형 온도계의 감도가 유사한 방법으로 얻어질 수 있지만 개략적으로 식[15]에 의해 주어진다.The sensitivity of a two-wavelength thermometer can be obtained in a similar way, but is roughly given by equation [15].

감도의 감소가 2파장형 온도계에서 생긴다할지라도 동일파장 λ로 측정되기 때문에 본 실시예내 감도감소는 없다.Although a decrease in sensitivity occurs in a two-wavelength thermometer, there is no decrease in sensitivity in this embodiment because it is measured at the same wavelength λ.

현재, 본 발명의 두번째 실시예가 기술될 것이다.Currently, a second embodiment of the present invention will be described.

두번째 실시예는 분광방사율도 이 편광각에 따라 변한다는 사실의 견지에서 이루어질 수 있다.The second embodiment can be made in view of the fact that the spectral emissivity also varies with this polarization angle.

상기 실시예는 이전 실시예에서와 상이한 측정각 대신에 상이한 편광각을 가진 광비임을 검출함에 의해 표면조건을 측정하도록 배치된다.This embodiment is arranged to measure the surface condition by detecting light beams having different polarization angles instead of different measurement angles from the previous embodiment.

그의 전체배치는 제22도에 표시된다.Its overall arrangement is shown in FIG.

상기 장치의 방사센서(16c)는 그의 측정값 θc가 45도가 되도록 배치된다.The radiation sensor 16c of the device is arranged such that its measured value θ c is 45 degrees.

파장 λ(1.6㎛) 및 상이한 편광각(P편광비임 및 S편광비임)을 가진 광비임을 검출하고 그것을 검출신호 Ss 및 Sp로 출력한다.Light beams having a wavelength lambda (1.6 mu m) and different polarization angles (P polarization beams and S polarization beams) are detected and output as detection signals Ss and Sp.

제23도는 그의 상세한 구조를 나타낸다.23 shows its detailed structure.

상기 방사센서(16c)에서 프로세스내 재료(21)로부터 광은 하프미러(비임스플리터) H에 의해 스플리트된다.Light from the in-process material 21 in the radiation sensor 16c is split by a half mirror (beam splitter) H.

스플리트 광비임중 하나가 S편광필터 Fs를 통해 통과되고 검출신호 Ss로서 그로부터 출력되는 검출소자 Ds에 의해 검출된다.One of the split light beams is passed through the S polarization filter Fs and detected by the detection element Ds output therefrom as the detection signal Ss.

스플리트 광비임의 다른 것이 P편광필터 Fp를 통해 통과되고 검출신호 Sp로서 그로부터 출력되는 검출소자 Dp에 의해 검출된다.The other of the split light beams is detected by the detection element Dp that passes through the P polarization filter Fp and is output therefrom as the detection signal Sp.

상기 실시예내 사용되는 제어유닛(22)은 상기 기술된 실시예(제10도)에서 사용되는 것과 동일하지만 휘도온도 Sa 및 Sb 대신에 검출신호 Ss 및 Sp를 사용하는 것이 다르며 그결과 Sa 및 Sb 대신에 Ss 및 Sp가 제어유닛(22)내 소자로 사용되는 식내에서 사용된다.The control unit 22 used in the above embodiment is the same as that used in the above-described embodiment (Fig. 10), except that the detection signals Ss and Sp are used instead of the luminance temperatures Sa and Sb, so that instead of Sa and Sb, Is used in the formula where Ss and Sp are used as elements in the control unit 22.

또한, 프로세스되는 재료(21)가 실리콘일적에 상관관계 블럭(22)은 상관관계 h1, 상관관계 hs및 hp를 사용함에 의해 대수방사율비 Ld, 방사율 εs및 εp및 산화물막두께 d를 얻고 상관관계 h1, 상관관계 ha및 hb대신에 제24도 내지 제26도에 상관관계 h2가 표시되고 상관관계 h2가 이전의 실시예에서 사용된다.The correlation block 22 also uses the correlation h 1 , the correlation h s and h p as the material 21 to be processed is a logarithmic emissivity ratio Ld, the emissivity ε s and ε p and the oxide film thickness. d is obtained and correlation h 2 is shown in FIGS. 24 to 26 instead of correlation h 1 , correlation h a and h b and correlation h 2 is used in the previous embodiment.

다른 표면물성치를 가진 상관관계가 패러미터 Ku의 상이한 값에 따라 달라진다.Correlation with different surface properties depends on different values of the parameter Ku.

제27도 및 제28도는 산화물막두께 d와 관련한 방사율 εs및 εp의 변화 및 대수방사율비 Ld의 변화를 나타낸다.27 and 28 show changes in the emissivity ε s and ε p and change in the logarithmic emissivity ratio Ld with respect to the oxide film thickness d.

프로세스되는 재료(21)이 철일적에(다른 조건들은 동일함), 대수방사율비는 Ld이고, 방사율은 εs및 εp이며 산화물막두께 d는 상관관계 h1, 상관관계 hs및 hp를 사용하여 얻어지고 상관관계 h2가 제29도 내지 제31도에 나타난 바와 같다.The material 21 to be processed is ironic (other conditions are the same), the logarithmic emissivity ratio is Ld, the emissivity is ε s and ε p and the oxide film thickness d is the correlation h 1 , the correlation h s and h p . Obtained and the correlation h 2 is as shown in FIGS. 29 to 31.

다른 표면물성치와의 상관관계가 유사하게 달라진다.The correlation with other surface properties is similarly different.

제32도 및 제33도는 산화물막두께 d와 관련된 방사율 εs및 εp의 변화 및 대수방사율비 Ld의 변화를 나타낸다.32 and 33 show changes in the emissivity ε s and ε p and change in the logarithmic emissivity ratio Ld associated with the oxide film thickness d.

본 발명의 장치에서, 프로세스내 재료(21) 표면근처의 온도, 산화물막두께 d 및 다른 표면물성치가 이전의 실시예와 동일한 조작을 통해 얻어지고 단지 패러미터 Ku의 상이한 값이 사용되는 점에서 다르다.In the apparatus of the present invention, the temperature near the surface of the material 21 in the process, the oxide film thickness d and other surface property values are obtained through the same operation as in the previous embodiment, and only different values of the parameter Ku are used.

본 발명의 장치로부터 얻어지는 이점은 또한 이전의 실시예에서 얻어지는 바와 동일하다.The advantages obtained from the apparatus of the present invention are also the same as those obtained in the previous embodiment.

본 발명의 상기 기술된 실시예에 한정되지는 않으며 다양한 변경이 가능하다.The present invention is not limited to the above described embodiment, and various modifications are possible.

예를들어, 설령 방사센서(16c)가 제2실시예내 제23도에 나타난 바와 같이 배치된다할지라도, 광화이버 OP는 제34도 내지 제37도에서 나타난 바와 같이 사용될 수 있다.For example, even if the radiation sensor 16c is arranged as shown in FIG. 23 in the second embodiment, the optical fiber OP can be used as shown in FIGS. 34-37.

상기 도면에서, 제23도와 동일하며 H는 비임스플리터(하프미러)를 표시하고 Ds 및 Dp는 두개의 편광각에 대한 검출소자를 표시하며 Fs 및 Fp는 편광필터를 표시한다.In the figure, the same as in FIG. 23, H denotes a beam splitter (half mirror), Ds and Dp denote detection elements for two polarization angles, and Fs and Fp denote polarization filters.

편광필터 Fs 및 Fp는 만약 편광평면유지필터가 광화이버 OP내 사용된다면 제거될 수 있다.The polarization filters Fs and Fp can be removed if the polarization plane maintenance filter is used in the optical fiber OP.

상기 경우에 고정되는 방사센서(16c)의 하나의 부분 및 이동가능한 또다른 부분을 배치할적에 측정각을 변화시키는 것이 가능해진다.In this case, it becomes possible to change the measurement angle at the time of arranging one part of the fixed radiation sensor 16c and another movable part.

또한, 제38도에 표시된 바와 같이 교환할 수 있는 편광필터 Fs 및 Fp를 배치함에 의해, 두개의 검출소자가 하나의 검출소자 D로 줄어질 수 있다.Further, by arranging interchangeable polarization filters Fs and Fp as shown in FIG. 38, two detection elements can be reduced to one detection element D. FIG.

필터모듈 Fx는 제39도에 표시된 바와 같이 S편광필터 Fs 및 P편광필터 Fp가 구비되어 있고 편광필터 Fs 및 Fp는 모듈 Fx가 모터 M에 의해 회전할적에 교환된다.As shown in FIG. 39, the filter module Fx is equipped with the S polarizing filter Fs and the P polarizing filter Fp, and the polarizing filters Fs and Fp are exchanged as the module Fx rotates by the motor M. As shown in FIG.

이때, 검출신호 Ss 및 Sp는 교대로 출력되고 패러미터 Ku가 상기 신호로부터 얻어진다.At this time, the detection signals Ss and Sp are alternately outputted and the parameter Ku is obtained from the signal.

편광각 및 편광휘도신호(Ss 또는 Sp)에 의존하지 않는 휘도신호 So를 결합하는 것이 또한 가능하다.It is also possible to combine the luminance signal So which does not depend on the polarization angle and the polarization luminance signal Ss or Sp.

이러한 경우에 제40도를 참조할적에, 센서는 있는 그대로 네개의 필터 Fs 및 Fp중 하나이상을 남기고 다른 것들이 단순한 구멍이 되도록 배치시킴에 의해 이루어질 수 있다.In this case, referring to FIG. 40, the sensor can be made by placing one or more of the four filters Fs and Fp as they are and leaving the others as simple holes.

휘도신호 So가 편광휘도신호의 편광각 이외의 편광각을 가진 광파를 포함하기 때문에, 상기 기술된 실시예로부터 얻어진 바와 동일하게 된다.Since the luminance signal So includes light waves having a polarization angle other than the polarization angle of the polarization luminance signal, it becomes the same as obtained from the above-described embodiment.

또한, 제41도에 나타난 바와 같이, 필터모듈 Fx는 부가적으로 상이한 파장 Sλ1및 Sλ2가 얻어지도록 분광필터 Fλ1및 Fλ2가 구비되어 있다.Further, as shown in FIG. 41, the filter module Fx is additionally provided with the spectral filters Fλ 1 and Fλ 2 such that different wavelengths Sλ 1 and Sλ 2 are obtained.

그결과, 장치는 2파장형 온도계를 가진 하이브리드구성이 된다.As a result, the device has a hybrid configuration with a two-wavelength thermometer.

일반적으로, 검출소자는 제21도에 나타난 바와 같이 분광감도를 가지고 2파장신호 Sλ1및 Sλ2및 편광광신호 Ss 및 Sp는 분광필터 Fλ1및 Fλ2에 의해 얻어진다.In general, the detection element has a spectral sensitivity as shown in FIG. 21, and the two wavelength signals Sλ 1 and Sλ 2 and the polarized light signals Ss and Sp are obtained by the spectral filters Fλ 1 and Fλ 2 .

설령 방사율비의 파장파우어는 지금까지 패러미터 Ku로 사용되고, 이밖의 수학적으로 등가적패러미터가 사용된다면 동일하게 수행된다.Even if the wavelength power of the emissivity ratio is used as the parameter Ku so far, the same is performed if other mathematically equivalent parameters are used.

표 1에는 식[8](표내 A)의 양쪽을 변형함에 의해 얻어진 몇가지 실시예(표내 B 및 C)가 제시되어 있다.Table 1 shows some examples (Tables B and C) obtained by modifying both sides of Formula [8] (Table A).

예컨대, 표 C에 제시된 휘도신호의 역수들사이의 차, 1/Sa-1/Sb가 사용될 수 있다.For example, the difference between the inverses of the luminance signals shown in Table C, 1 / Sa-1 / Sb, may be used.

제42도는 본 발명에 따른 제3실시예를 개략적으로 나타내는 블럭도이다.42 is a block diagram schematically showing a third embodiment according to the present invention.

본 발명 실시예의 측정장치는 표면온도 T 및 실질적으로 동시에 프로세스내 재료표면상에 형성되는 산화물막두께 d둘다를 측정할 수 있고 상기 측정장치는 2색온도계가 구비되어 있으며 물성치로 산화물막의 두께 d를 측정한다.The measuring device of the embodiment of the present invention can measure both the surface temperature T and the oxide film thickness d formed on the material surface in the process at the same time, and the measuring device is equipped with a two-color thermometer and the thickness d of the oxide film as a property value. Measure

상기 측정장치는 프로세스내 재료의 표면온도 P를 측정하기 위한 2색온도계(110), 상기 식[3]에 따른 방사율누승비 ε 를 계산하기 위한 2색온도계(110)으로부터 휘도신호 S1 및 S2입력을 사용하는 방사율누승비 계산블럭(112), 상기 식[4]에 따른 첫번째 방사율비 ε/ε를 계산하기 위한 계산블럭(112)로부터의 상기 누승비입력을 사용하는 첫번째 방사율비 계산블럭(114) 및 상기 식[5]에 따른 표면온도 T를 계산하기 위한 계산블럭(114)로부터 첫번째 방사율비 ε/ε를 사용하는 온도계산블럭(116)을 포함한다.The measuring device is a two-color thermometer (110) for measuring the surface temperature P of the material in the process, the emissivity power ratio ε according to the formula [3] / ε Emissivity-ratio ratio calculation block 112 using the luminance signals S1 and S2 input from the two-color thermometer 110 for calculating the equation, and a calculation block 112 for calculating the first emissivity ratio ε / ε according to Equation [4]. Thermometric calculation using the first emissivity ratio ε / ε from the first emissivity ratio calculation block 114 using the power-ratio ratio input from the calculation block 114 and the calculation block 114 for calculating the surface temperature T according to Equation [5]. Block 116.

상기 측정장치는 또한 설정하기 위한 산화물막두께 d로서 임의치로 가정해서 설정하는 가정블럭(118), 상기 가정블럭(118)로부터 막두께 d의 가정치와 함께 방사율 ε 및 ε 를 계산하기 위한 2색온도계 두개의 측정파장 λ및 λ을 입력하는 방사율 계산블럭(120), 및 두번째 방사율비 ε 를 계산하기 위한 계산블럭(120)으로부터 방사율을 사용하는 할산(division)블럭(122)를 가지고 있다.The measuring device further has an emissivity ε with an assumption of the thickness of the assumption d. And ε Emissivity calculation block 120 for inputting two measurement wavelengths λ and λ for calculating a two-color thermometer / ε It has a division block 122 that uses the emissivity from the calculation block 120 to calculate.

방사율 계산블럭(120)은 하기식[16] 및 [17]을 사용하여 두개의 방사율을 계산하도록 이루어져 있다.The emissivity calculation block 120 is configured to calculate two emissivity using the following equations [16] and [17].

ρa: 산화물막 및 공기사이의 경계에서의 반사율,ρ a : reflectance at the boundary between the oxide film and air,

ρb: 산화물막 및 비산화부분사이 경계에서의 반사율,ρ b : reflectance at the boundary between the oxide film and the non-oxidized part,

θ : 산화물막 및 비산화물부분사이의 경계에서의 굴절각,θ: refraction angle at the boundary between the oxide film and the non-oxide portion,

n : 산화물막의 굴절율, 및n: refractive index of the oxide film, and

d : 산화물막의 두께를 나타낸다.d: The thickness of an oxide film is shown.

또한, 상기 측정장치는 상기 제1방사율비 계산블럭(114) 및 할산블럭(122)로부터 각각 입력된 제1방사율비 ε12및 제2방사율비 ε1 *2 *를 이용하여 이때 막두께 d를 출력하는지의 판정을 행하는 판정블럭(24)을 가지고 상기 판정블럭(24)에서는 다음의 최소자승법에서의 평가함수의 하기식[18]을 사용하는 판정을 행할 수 있다.In addition, the measuring device uses the first emissivity ratio ε 1 / ε 2 and the second emissivity ratio ε 1 * / ε 2 * respectively inputted from the first emissivity ratio calculation block 114 and the summing block 122. At this time, it is possible to make a decision using the following formula [18] of the evaluation function in the following least square method with the decision block 24 for determining whether or not the film thickness d is output.

보다 특정하기로는, H가 실질적으로 0일적에 판정블럭(124)는 프로세스내 재료 P의 막두께 d로서 제2방사율비 ε1 *2 *를 계산하기 위해 현재 사용되는 막두께 d를 출력하고 H가 0이 아닐적에 보정치 계산블럭(126)내 계산되는 보정치 Δd, 보정블럭(128)내 만들어지는 (d+Δ)의 보정을 행하고 보정을 행한 두께 d가 설정되도록 가정블럭(118)에 보정입력후 두께 d를 설정한다.More specifically, when H is substantially zero, the decision block 124 outputs the film thickness d currently used to calculate the second emissivity ratio ε 1 * / ε 2 * as the film thickness d of the material P in the process. If H is not 0, the correction value? D calculated in the correction value calculation block 126 and (d + Δ) made in the correction block 128 are corrected, and the hypothesized block d is set such that the corrected thickness d is set. After the calibration input, set the thickness d.

본 실시예에서는 프로세스내 재료 P로부터 방사에너지가 2색온도계(110)에 의해 측정될적에, 현재 휘도온도 S1 및 S2가 식[3]의 계산이 수행되는 누승비 계산블럭(112)로 입력되고 계산결과는 식[4]의 계산이 수행되는 제1방사율비 계산블럭(114)로 입력되며 계산결과는 식[5]의 계산이 수행되는 온도계산블럭(116)에 입력되고 그결과, 2색온도(110)에 의해 측정된 프로세서내 재료 P의 표면온도 T가 출력된다.In the present embodiment, when the radiant energy from the material P in the process is measured by the two-color thermometer 110, the current luminance temperatures S1 and S2 are input to the power-ratio ratio calculation block 112 where the calculation of equation [3] is performed. The calculation result is input to the first emissivity ratio calculation block 114 in which the calculation of Equation [4] is performed, and the calculation result is input to the thermometer calculation block 116 in which the calculation of Equation [5] is performed. The surface temperature T of the material P in the processor measured by 110 is output.

반면에, 막두께측정 및 도면 우변상의 계산부분에서 우선 임의치 d가 가정치(초기치)로 설정되고 파장 λ1및 λ2를 함께 가진 값 d가 식[16] 및 [17]의 계산이 수행되는 방사율 계산블럭(120)에 의해 받아들여지고 결과는 나눗셈이 수행되는 할산블럭(122)에 입력되며 그로부터 제2방사율비 ε1 *2 *는 판정블럭(124)에 출력된다.On the other hand, in the film thickness measurement and the calculation part on the right side of the drawing, first, the arbitrary value d is set as the hypothetical value (initial value), and the value d having the wavelengths λ 1 and λ 2 together is calculated by the formulas [16] and [17]. Is received by the emissivity calculation block 120 and the result is input to the summing block 122 where division is performed, from which the second emissivity ratio ε 1 * / ε 2 * is output to the determination block 124.

판정블럭(124)는 제1방사율비 계산블럭(114)로부터 제1방사율비와 함께 제2방사율비를 받아들이며 판정을 실행하기위해 상기 값들을 식[18]에 대입해서 계산한다.The decision block 124 accepts the second emissivity ratio together with the first emissivity ratio from the first emissivity ratio calculation block 114 and calculates the values by substituting the above values into Equation [18] to execute the determination.

판정결과가 NO일적에, 보정치 Δd는 보정치 계산블럭(126)에서 계산되고 보정치 Δd를 사용하는 막두께 d에 대한 보정이 보정블럭(128)내에서 수행되며 보정이 행하진 막두께 d를 가정블럭(118)에서 설정한다.When the determination result is NO, the correction value Δd is calculated in the correction value calculation block 126, and the correction for the film thickness d using the correction value Δd is performed in the correction block 128 and assumes the film thickness d for which correction has been performed. Set at (118).

상기 절차를 따라 계산을 반복하고 값 H가 실질적으로 판정블럭(124)내에서 0이 될때까지 조사계산이 이루어진다.The procedure is repeated according to the above procedure and the irradiation calculation is made until the value H is substantially zero in the decision block 124.

값 H가 실질적으로 0이 될적에 마지막 계산내에서 사용된 막두께 d가 출력된다.When the value H becomes substantially zero, the film thickness d used in the last calculation is output.

본 발명 실시예에 따라, 프로세스내 재료 P의 표면온도 및 프로세스내 재료표면상에 형성된 산화물막두께 d가 실질적으로 동시에 측정될 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the surface temperature of the material P in the process and the oxide film thickness d formed on the material surface in the process can be measured substantially simultaneously.

제43도는 본 발명에 따른 제4실시예의 측정장치를 나타내는 블럭도이다.43 is a block diagram showing a measuring device of a fourth embodiment according to the present invention.

본 발명 실시예의 측정장치는 제1방사율누승비 ε1 λ12 λ2를 계산하기 위한 휘도온도 S1 및 S2를 받아들이는 제1누승비 계산블럭(112A)(제42도내 누승비 계산블럭(112)와 동일함)를 가지고 또한 두개의 방사율누승항 및 제2방사율누승비 ε1 *λ12 *λ2를 계산하기 위한 계산블럭(130)에 의해 계산된 방사율누승항을 사용하는 할산블럭(122A)를 계산하기 위해 방사율 계산블럭(120)으로부터의 방사율 ε1 *및 ε2 *입력 및 대응하는 두개의 파장 λ1및 λ2를 사용하는 방사율누승항 계산블럭(130)을 갖는다.The measuring apparatus according to the embodiment of the present invention has a first power-ratio ratio calculation block 112A (42 degrees power-increase-ratio calculation block 112) for receiving luminance temperatures S1 and S2 for calculating the first emissivity power-ratio ratio ε 1 λ 1 / ε 2 λ 2 . ) And using the emissivity square term calculated by the calculation block 130 for calculating the two emissivity square terms and the second emissivity square rate ε 1 * λ 1 / ε 2 * λ 2 122A) has an emissivity squared term calculating block 130 using emissivity ε 1 * and ε 2 * inputs from the emissivity calculation block 120 and corresponding two wavelengths λ 1 and λ 2 .

제1누승비 및 제2누승비는 판정블럭(124)에 입력되고 판정식[18a]에 따른 판정이 판정블럭(124)내에서 실행된다.The first and second power ratios are input to the determination block 124, and a determination according to the determination formula [18a] is executed in the determination block 124.

달리말하면, 제4실시예는 실질적으로 제3실시예와 동일하다.In other words, the fourth embodiment is substantially the same as the third embodiment.

본 발명 실시예에서, 제1방사율비 계산블럭(114) 및 온도계산블럭(116)이 필수적으로 구비될 필요는 없다.In the embodiment of the present invention, the first emissivity ratio calculation block 114 and the thermometer calculation block 116 need not be necessarily provided.

본 발명 실시예에 따라 막두께 d가 제1 및 제2방사율 누승비에 따라 판정되고 정확히 막두께로 판정된 값이 출력되기 때문에, 프로세스내 재료 P의 표면온도 T 및 산화물막두께 d가 실질적으로 제3실시예와 동시에 측정될 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since the film thickness d is determined according to the first and second emissivity squared ratios and the value determined to be exactly the film thickness is output, the surface temperature T and the oxide film thickness d of the material P in the process are substantially It can be measured simultaneously with the third embodiment.

또한, 산화물막두께 d만이 제1방사율비 계산블럭(114) 및 온도계산블럭(116)이 구비되지 않고 측정되도록 배치하는 것이 가능하다.Further, only the oxide film thickness d can be arranged so that the first emissivity ratio calculation block 114 and the thermometer calculation block 116 are not provided and are measured.

제44도는 본 발명에 따른 제5실시예의 측정장치를 개략적으로 나타내는 블럭도이다.44 is a block diagram schematically showing a measuring device of a fifth embodiment according to the present invention.

본 발명의 실시예는 세개의 2색온도계(110A, 110B 및 110C)가 구비되어 있고 다파장형으로 형성되어 있다.The embodiment of the present invention is provided with three dichroic thermometers 110A, 110B and 110C and is formed in a multi-wavelength type.

세개의 2색온도계를 가진다는 것을 제외하고는 기본함수는 제3실시예와 실질적으로 동일하고 그결과 제3실시예에 점들과 다른 점들이 주로 다음에 기술될 것이다.The basic function is substantially the same as in the third embodiment except that it has three two-color thermometers, and as a result, the points and the differences in the third embodiment will be mainly described next.

2색온도계(110A,110B,110C)가 상이한 측정밴드 즉 인접한 두개의 파장 λ1및 λ1x, λ2및 λ2x, λ3및 λ3x를 사용하도록 배치되고 관련된 휘도온도 S1 및 S1x, S2 및 S2x 및 S3 및 S3x를 측정한다.The dichroic thermometers 110A, 110B and 110C are arranged to use different measuring bands, ie two adjacent wavelengths λ 1 and λ 1x , λ 2 and λ 2x , λ 3 and λ 3x and the associated luminance temperatures S1 and S1x, S2 and S2x and S3 and S3x are measured.

누승비 계산블럭(112)는 각기 방사율누승비 ε1 λ11 λ1, ε2 λ22 λ2및 ε3 λ33 λ3를 계산하기 위해 상기 세개의 인접한 두개의 파장에 대한 상기 식[3]을 사용한다.A power ratio calculation block (112) is the formula for the two wavelengths adjacent said three respectively to calculate the emissivity of a power ratio ε 1 λ1 / ε 1 λ1, ε 2 λ2 / ε 2 λ2 , and ε 3 λ3 / ε 3 λ3 Use [3].

제1방사율비 계산블럭(114)는 상기 세개의 누승비로부터 방사율비 ε11x, ε22x및 ε33x를 계산하기 위해 배치된다.A first emissivity ratio calculation block 114 is arranged to calculate the emissivity ratios ε 1 / ε 1x , ε 2 / ε 2x, and ε 3 / ε 3x from the three power-ratios.

따라서, 각각의 계산블럭(114)는 각각의 측정밴드에 대한 상기 식[4]에 주어진 함수 f를 갖는다.Thus, each calculation block 114 has a function f given in equation [4] above for each measurement band.

온도계산블럭(116)은 각기 계산블럭(114)에 의해 계산된 세개의 방사율비로부터 2색온도계(110A,110B,110C)에 의해 측정된 표면온도 T1, T2 및 T3를 계산한다.The thermometer block 116 calculates the surface temperatures T1, T2 and T3 measured by the two-color thermometers 110A, 110B and 110C from the three emissivity ratios calculated by the calculation block 114, respectively.

상기 표면온도 T1∼T3는 온도계 선택기블럭(132)에 블럭되고 그안에서 세개의 표면온도의 평균값이 또한 얻어지거나 서로 다른 것에 가장 가까운 온도들중 하나가 다수의 결정에 의해 선택되고 그결과 얻어진 온도가 프로세스내 재료 P의 표면온도 T로서 출력된다.The surface temperatures T1 to T3 are blocked by thermometer selector block 132 in which an average of three surface temperatures is also obtained or one of the temperatures closest to the other is selected by a number of crystals and the resulting temperature is It is output as the surface temperature T of the material P in the process.

가정 블럭(118)에서 산화물막두께 d 및 반사율 ρa및 ρb의 가정치(초기치)가 얻어진다.In the hypothesis block 118, hypotheses (initial values) of the oxide film thickness d and the reflectances ρ a and ρ b are obtained.

상기 세개의 가정치 및 상기 세개의 인접파장 λi및 λix(i=1,2,3)은 방사율 계산블럭(120)에 입력되고 여기에서 방사율 εi *및εix *가 상기 식[16] 및 [17]에 따라 계산된다.The three hypotheses and the three adjacent wavelengths λ i and λ ix (i = 1,2,3) are input to the emissivity calculation block 120 where the emissivity ε i * and ε ix * are represented by the equation [16]. ] And [17].

그후, 할산블럭(122)에서 방사율비 εiix가 세개의 일련의 방사율들로부터 계산된다.Thereafter, the emissivity ratio ε i / ε ix in the shunt block 122 is calculated from three series of emissivity.

또한, 상기 세개의 방사율비는 판정블럭(124)에 입력되고 판정에 대한 하기식[18b]에 따른 판정이 판정블럭(124)내에서 수행된다.In addition, the three emissivity ratios are input to the decision block 124, and a decision according to the following equation [18b] for the decision is performed in the decision block 124.

보정치 계산블럭(126)에서, 야코비안 근사치가 d, ρa및 ρb의 값을 미소하게 변화시킴에 의해 얻어진 H의 변화로부터 얻어지고 보정블럭(128)에서, d, ρa및 ρb가 뉴우톤법 및 마르큐아르트(Marquardt)법과 같은 최소자승법에 의한 비선형함수식을 계산하는 보정치에 따라 보정되고 상기 보정치들이 가정블럭(118)에 제시된다.In the correction calculation block 126, the Jacobian approximation is obtained from the change in H obtained by slightly changing the values of d, ρ a and ρ b and in the correction block 128, d, ρ a and ρ b are The correction values are corrected according to the correction values for calculating the nonlinear function equations by the least square method such as the New Uton method and the Marquardt method and the correction values are presented in the hypothesis block 118.

본 발명의 실시예에 따라 세개의 물성치 즉, 산화물막두께 d, 프로세스내 재료 P의 표면온도와 함께 반사율 ρa및 ρb가 측정될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the reflectances ρ a and ρ b can be measured together with three physical properties, namely the oxide film thickness d and the surface temperature of the material P in the process.

제45도는 본 발명에 따른 제6실시예의 측정장치를 개략적으로 나타내는 블럭도이다.45 is a block diagram schematically showing a measuring apparatus of a sixth embodiment according to the present invention.

본 발명실시예의 측정장치가 2색온도계(110)이 프로세스내 재료상에 측정하기 위해 프로세스내 재료 P에 법선과 Q1, Q2및 Q3의 경사각으로 위치되도록 배치된다.The measuring device of the embodiment of the present invention is arranged such that the dichroic thermometer 110 is positioned at the inclination angles of the normals and Q 1 , Q 2 and Q 3 on the material P in the process for measuring on the material in the process.

상기 장치가 실질적으로 제3실시예와 동일한 구조를 가지기 때문에 장치의 상이한 점들이 하기에 기술될 것이다.Since the apparatus has substantially the same structure as the third embodiment, different points of the apparatus will be described below.

방사율누승비 계산블럭(112)는 각 Qi(i=1,2,3)의 신호와 함께 휘도신호 S1 및 S1x가 입력되고, 방사누승비 ε1θi λ11xθi λ1x를 계산한다.The emissivity-ratio ratio calculation block 112 receives luminance signals S1 and S1x together with the signals of each Q i (i = 1, 2, 3), and calculates the radiation- evolution ratios ε 1θ i λ 1 / ε 1xθ i λ 1x .

제1방사율비 계산블럭(114)는 방사율누승비로부터 세개의 방사율비 ε1θi1xθi를 계산한다.The first emissivity ratio calculation block 114 calculates three emissivity ratios ε 1θ i / ε 1 × θ i from the emissivity squared ratio.

상기 세개의 방사율비들이 판정블럭(124)에 입력되고 또한 온도계산블럭(116)에 입력된다.The three emissivity ratios are input to the decision block 124 and also to the temperature calculation block 116.

각각의 계산블럭(114)는 각각의 경사각에 대한 함수 f를 갖는다.Each calculation block 114 has a function f for each tilt angle.

온도계산블럭(116)은 각각의 경사각에 대한 온도계산을 수행하고 온도계 선택기블럭(132)는 세개의 경사각에 대해 얻어진 온도의 평균값이나 프로세스내 재료 P의 표면온도로서 다수의 결정에 의해 선택된 서로다른 것에 근접한 온도중 하나를 출력한다.The temperature calculation block 116 performs a temperature calculation for each inclination angle and the thermometer selector block 132 selects different values selected by a number of crystals as the average value of the temperatures obtained for the three inclination angles or the surface temperature of the material P in the process. Output one of the temperatures close to

가정블럭(118)에서 제5실시예와 동일한 것, 산화물막두께 d의 가정치 및 반사율 ρa및 ρb가 배치된다.In the assumption block 118, the same as in the fifth embodiment, the assumption value of the oxide film thickness d and the reflectances ρ a and ρ b are arranged.

방사율 계산블럭(120)내에서, 방사율 ε1θi *1xθi *가 상기 식[16] 및 [17]에 따른 상기 가정치 두개의 인접파장 λ1및 λ1x및 경사각 θi를 사용해서 계산된다.Within the emissivity calculation block 120, the emissivity ε 1θ i * / ε 1xθ i * is calculated using the hypothesized two adjacent wavelengths λ 1 and λ 1x and the inclination angle θ i according to equations [16] and [17]. .

할산블럭(122)내에서, 방사율비 ε1θi1xθi는 상기 방사율로부터 계산되고 판정블럭(124)로 각각의 경사각에 대한 방사율비를 출력한다.In the summing block 122, the emissivity ratio ε 1θ i / ε 1 × θ i is calculated from the emissivity and outputs the emissivity ratio for each tilt angle to the decision block 124.

판정블럭(124)내에서, 하기식(18c)에 따라 판정이 수행되고 H가 실질적으로 0이 될적에, 산화물막두께 d 및 반사율 ρa및 ρb는 출력된다.In the determination block 124, the determination is performed in accordance with the following formula (18c), and while H becomes substantially zero, the oxide film thickness d and the reflectances ρ a and ρ b are output.

H가 0이 아닐적에, 보정치 Δd, Δρa및 Δρb는 보정치 계산블럭(126)내에서 계산되고 보정블럭(128)내 제시된 값이 제5실시예와 동일하게 보정된다.When H is not zero, the correction values Δd, Δρ a and Δρ b are calculated in the correction value calculation block 126 and the values presented in the correction block 128 are corrected as in the fifth embodiment.

본 발명의 실시예에 따라, 동일형의 2색온도계(110)을 사용하여 프로세스내 재료 P의 표면온도 T, 산화물막두께 d 및 반사율이 제5실시에와 동일한 형으로 측정될 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the surface temperature T, the oxide film thickness d and the reflectance of the material P in the process can be measured in the same type as in the fifth embodiment using the same type of color thermometer 110.

본 발명은 제46도에 제시된 바와 같이 2색온도계(110)이 네개이상의 측정밴드 λi및 λix(i는1 내지 4 또는 그이상의 정수를 가리킴)를 가지고 측정을 수행하도록 배치함에 위해 다파장형으로 변경될 수 있다.As shown in FIG. 46, the present invention provides a multi-wavelength arrangement for placing the dichroic thermometer 110 to perform measurements with four or more measurement bands λ i and λ ix (i denotes an integer of 1 to 4 or more). Can be changed to type.

이러한 다파장 배치에서 각각의 밴드의 두개의 파장이 제47도에 표시된 바와 같이 선택될 수 있다.In this multi-wavelength arrangement the two wavelengths of each band can be selected as shown in FIG.

이러한 다파장배치를 통해 훨씬 더 많은 수의 물성치가 동시에 측정될 수 있다.This multi-wavelength arrangement allows a much larger number of properties to be measured simultaneously.

제48도는 2색온도계(110)가 다각구조를 가지도록 변경될적에 2색온도계의 배치를 나타낸다.48 shows the arrangement of the dichroic thermometer as the dichroic thermometer 110 is changed to have a polygonal structure.

제49도는 제48도에 나타난 바와 같은 다각배치에서 두개의 측정파장 λ1및 λ1x및 경사각들사이의 관계를 나타내는 도면이다.FIG. 49 is a diagram showing the relationship between two measurement wavelengths [lambda] 1 and [lambda] x and tilt angles in a polygonal arrangement as shown in FIG.

두개이상의 2색온도계가 사용될적에, 분광방사율 또는 각각의 2색온도계에 대한 방사율누승비의 시간변화에 따라 하나의 2색온도계 또는 두개의 2색온도계 또는 더 많은 수가 선택될 수 있도록 상기 실시예내 나타난 바와 같은 온도계 선택기블럭(132)내 배치될 수 있다.When two or more dichroic thermometers are used, one or two dichroic thermometers or more can be selected according to the spectral emissivity or the time-varying emissivity-ratio for each dichroic thermometer. And a thermometer selector block 132 as shown.

이러한 선택방법은 상기 경우에 대하여 상세히 하기에 기술될 것이고 여기서 온도계는 두개, 제1 및 제2측정밴드를 갖는다.This selection method will be described below in detail for this case where the thermometer has two, first and second measuring bands.

방사율누승비 ε1 λ11x λ1x및 ε2 λ22x λ2x가 파장영역 선택블럭(132)에 입력될적에 특정파장영역 즉, 측정밴드가 방사율누승비의 보다 더 작은 시간변화를 만드는 측정밴드에 대해 계산된 온도 T가 출력되도록 방사율누승비의 시간변화에 따라 선택된다. Measurement of emissivity-ratio ε 1 λ 1 / ε 1x λ 1x and ε 2 λ 2 / ε 2x λ 2x as the specific wavelength region, i.e., the measurement band, creates a smaller time variation of the emissivity-ratio The temperature T calculated for the band is chosen according to the change in emissivity power ratio.

파장영역 선택블럭(132)는 제50a도 또는 제50b도에 기술된 바와 같은 배치일 수 있다.The wavelength range selection block 132 may be in the arrangement as described in FIG. 50a or 50b.

제50a도에 제시된 파장영역 선택블럭(132)는 방사율누승비의 시간변화에 따른 선택신호를 출력하기 위한 것으로 ε1 λ11x λ1x를 미분하기 위한 계산블럭(132B), ε2 λ22x λ2x를 미분하기 위한 계산블럭(132B) 및 블럭(132A,132B)내 계산결과를 비교하고 더작은 변화율을 주는 측정밴드를 선택하기 위한 신호를 출력하기 위한 비교기(132C)로 이루어져 있다.The wavelength range selection set out in 50a a block 132 calculates block for differentiating the ε 1 λ1 / ε 1x λ1x that for outputting a selection signal according to the time variation of the emissivity of a power ratio (132B), ε 2 λ2 / ε A calculation block 132B for differentiating 2x lambda 2x and a comparator 132C for comparing a calculation result in blocks 132A and 132B and outputting a signal for selecting a measurement band giving a smaller change rate.

제50b도에 제시된 파장영역 선택블럭(132)는 ε1 λ11x λ1x의 절대값을 계산하기 위한 계산블럭(132D), ε2 λ22x λ2x의 절대값을 계산하기 위한 계산블럭(132E) 및 블록(132D,132E)내 계산결과를 비교하고 계산결과들중 더 작은 것을 주는 측정밴드를 선택하기 위해 신호를 출력하기 위한 계산블럭(132E)로 구성되어 있다.The selected wavelength regions set out in 50b a block 132 is ε 1 calculation blocks for calculating an absolute value of λ1 / ε 1x λ1x (132D) , calculation for calculating the absolute value of ε 2 λ2 / ε 2x λ2x block ( 132E) and a calculation block 132E for outputting a signal to compare the calculation results in blocks 132D and 132E and to select a measurement band that gives the smaller of the calculation results.

파장영역 선택블럭(132)함수가 제1도를 참조하여 하기에 기술될 것이다.The wavelength range selection block 132 function will be described below with reference to FIG.

방사율이 방사파의 간섭에 기인하여 더 낮아지는 부분으로서 밸리는 파장의 상대크기에 따라 ε1→ε1x→ε2→ε2x크기로 만들어진다.As the emissivity is lowered due to the interference of the radiation wave, the valley is made to be ε 1 → ε 1x → ε 2 → ε 2x according to the relative size of the wavelength.

방사율의 저하를 선행기술의 2색온도계로는 알 수 없다.The decrease in emissivity is not known by the prior art two-color thermometer.

그결과, 측정대상의 표면조건이 제1도내 타이밍영역 Z1 또는 Z10에 관련될적에, 제2측정밴드에 대해 얻어진 방사율 ε2및 ε2x를 사용하여 계산된 온도계산결과가 선택적으로 출력되도록 배열될 수 있고, 역으로 타이밍영역 Z2 또는 Z20에 대응될적에 제1측정밴드에 대해 얻어진 방사율 ε1및 ε1x를 사용하여 계산된 온도계산결과가 선택적으로 출력되도록 배치될 수 있다.As a result, as long as the surface condition of the measurement target is related to the timing region Z1 or Z10 in the first diagram, the temperature calculation result calculated using the emissivity ε 2 and ε 2x obtained for the second measurement band can be arranged to be selectively output. And inversely corresponding to the timing region Z2 or Z20 can be arranged to selectively output the temperature calculation results calculated using the emissivity ε 1 and ε 1x obtained for the first measurement band.

상세히 기술된 바와 같이 온도계산이 제1측정밴드의 인접한 두개의 파장 λ1및 λ1x및 제2측정밴드의 인접한 두개의 파장 λ2및 λ2x에 대해 독립적으로 수행될 수 있고 부가적으로 각각의 두개의 파장에 대한 방사율누승비의 보다 더 작은 시간변화를 만드는 측정밴드에 대해 계산된 온도가 선택적으로 출력될 수 있다.As described in detail, the temperature calculation can be performed independently for two adjacent wavelengths λ 1 and λ 1x of the first measurement band and two adjacent wavelengths λ 2 and λ 2x of the second measurement band and additionally each The calculated temperature can optionally be output for the measurement band, which results in a smaller time variation of the emissivity squared ratio for the two wavelengths.

그결과, 적합한 측정밴드가 온도계산에 대해 선택될 수 있고 온도는 산화물막이 표면에 형성되고 막두께를 증가시키는 것이 시간에 따라 늘어나며 그결과 항상 매우 정확하게 온도측정이 이루어질적에 조차 출력될 수 있다.As a result, a suitable measuring band can be selected for the temperature calculation and the temperature can be output even when the oxide film is formed on the surface and the film thickness increases over time, so that the temperature measurement is always made very accurately.

표면물성치 및 방사율 εi사이의 관계를 표시하는 이론식 또는 실험식은 상기 식[16] 및 [17]에 한정되지 않고 어떤 다른 관계식도 당연히 사용될 수 있다.The theoretical or empirical formulas representing the relationship between the surface properties and the emissivity ε i are not limited to the above formulas [16] and [17], and any other relation can of course be used.

예를들어, 표면휘도가 R에 의해 표시되고 임의의 다른 물성치가 Xi에 의해 표시될적에 하기식의 함수가 사용될 수 있다.For example, the function of the following equation can be used, while the surface luminance is represented by R and any other physical property is represented by Xi.

상기 식[19]가 적용될 수 있는 특정실시예로서, 합금아연도금된 강판의 프로세스내 합금화도가 언급될 수 있다.As a specific embodiment to which the above formula [19] can be applied, the degree of alloying in the process of the galvanized steel sheet may be mentioned.

합금아연강판의 합금아연도금프로세스에서, 표면휘도 R이 변화하고 방사율은 또한 합금화프로세스에 따라 변화한다.In the alloy zinc plating process of the alloy zinc steel sheet, the surface luminance R changes and the emissivity also changes with the alloying process.

그결과, 합금화도가 X1에 의해 표시될적에 하기식[19]이 적용된다.As a result, the following formula [19] is applied when the degree of alloying is to be represented by X1.

따라서, 두개 이상의 2색온도계를 사용하거나 2개이상의 경사각으로 배치된 2색온도계를 사용하고 상기 식[19a]에 데이타를 적용함에 의해 동시에 표면온도 T 및 두개의 물성치인 표면휘도 R 및 합금화도 X1을 측정하는 것이 또한 가능해진다.Therefore, by using two or more two-color thermometers or two-color thermometers arranged at two or more inclination angles and applying data to the above formula [19a], the surface temperature T and the surface luminance R and the alloying degree X1, which are the surface properties T, are simultaneously obtained. It is also possible to measure.

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 기술된 바와 같이 프로세스내 재료의 물성치 및 표면온도가 동시에 측정될 수 있다.According to an embodiment of the invention, the physical properties and surface temperature of the material in the process can be measured simultaneously as described above.

또한, 표면물성치가 변화할적에 조차, 프로세스내 재료의 표면조건이 변화하고 방사율이 크게 달라지며 표면온도를 매우 정확하게 측정할 수 있고 또한, 프로세스내 재료의 물성치를 측정할 수 있다.In addition, even when the surface properties change, the surface conditions of the materials in the process change, the emissivity varies greatly, the surface temperature can be measured very accurately, and the properties of the materials in the process can be measured.

물성치만이 또한 측정될 수 있다.Only physical properties can also be measured.

제51도는 본 발명에 따른 제7실시예의 2색다중형 방사온도의 주된 부분인 광전변환부를 나타내는 부분의 블럭도이고 제52도는 적외선 투과필터디스크를 나타내는 확대평면도, 제52도는 광전소자의 감도를 나타내는 도면이며 제54도는 개략적으로 신호프로세스부분을 나타내는 블럭도이다.FIG. 51 is a block diagram of a portion showing a photoelectric conversion portion, which is a main part of the two-color multiple emission temperature of the seventh embodiment according to the present invention, FIG. 52 is an enlarged plan view showing an infrared transmission filter disc, and FIG. 54 is a block diagram schematically illustrating a signal process part.

본 발명 실시예의 2색다중형 방사온도계는 제51도에 제시된 광전변환부분 및 제54도에 제시된 신호프로세스부분을 가진 2색이중형이다.The two-color multiple type radiation thermometer of the embodiment of the present invention is a two-color dual type having a photoelectric conversion portion shown in FIG. 51 and a signal process portion shown in FIG.

광전변환부분은 측정대상(열방사방출재)(201)에서 나온 방사파를 수렴하기 위한 렌즈(202), 파장 λ1및 λ1x로 형성된 제1측정밴드 및 파장 λ2및 λ2및 λ2x로 형성된 제2측정밴드로 렌즈(202)에 의해 수렴된 방사파를 스플리트시키기 위한 적외선 투과필터디스크(203), 필터디스크(205)에 의해 스플리트된 제1측정밴드의 방사파의 광전변환을 위한 광전소자(203), 광전소자(205)로부터 휘도온도신호 S1 및 S1x로 신호를 변환하는 변환회로(206), 제2측정밴드의 방사파의 광전변환을 위한 광전소자(207) 및 광전소자(207)로부터 휘도온도신호 S2 및 S2x로 신호를 변환하기 위한 변환회로(208)를 포함한다.The photoelectric conversion portion includes a lens 202 for converging radiation waves emitted from the measurement target (thermal radiating material) 201, a first measurement band formed with wavelengths λ 1 and λ 1x , and wavelengths λ 2 and λ 2 and λ 2x . Infrared transmission filter disc 203 for splitting the radiation wave converged by the lens 202 into the formed second measurement band, and photoelectric conversion of the radiation wave of the first measurement band split by the filter disc 205 A photoelectric device 203, a conversion circuit 206 for converting a signal from the photoelectric device 205 to the luminance temperature signals S1 and S1x, a photoelectric device 207 and a photoelectric device for photoelectric conversion of the radiation wave of the second measurement band. A conversion circuit 208 for converting the signal from 207 to the luminance temperature signals S2 and S2x.

필터디스크(203)에는 제52도에 언급된 순서로 동일한 간격으로 배치된 두개의 일련의 λ1투과필터(231), λ1x투과필터(231x) 및 λ2투과필터(232) 및 λ2x투과필터(232x)가 구비되어 있다.The filter disc 203 has two series of lambda 1 permeation filters 231, lambda 1x permeation filters 231x and lambda 2 permeation filters 232 and lambda 2x permeation arranged at equal intervals in the order mentioned in FIG. A filter 232x is provided.

필터디스크(203)이 모터(233)에 의해 회전되는 1회전을 할적에 각각의 파장이 두차례씩 행해지게 된다.Each wavelength is performed twice each time the filter disc 203 is rotated by the motor 233.

필터디스크(203)주위에, 필터의 회전위치가 검출될 수 있게 하는 일정간격으로 배치된 돌기(234)가 있다.Around the filter disc 203, there are protrusions 234 arranged at regular intervals so that the rotational position of the filter can be detected.

돌기(234)가 필터회전위치 검출센서(235)에 의해 검출될적에 타이밍신호가 타이밍신호 생성회로(236)에 의해 작성된다.The timing signal is generated by the timing signal generating circuit 236 when the projection 234 is detected by the filter rotation position detecting sensor 235.

타이밍신호가 변환회로(206,208)로 공급되는 결과 변환회로(206,208)의 방사수신조작이 제어된다.As a result of the timing signal being supplied to the conversion circuits 206 and 208, the radiation reception operation of the conversion circuits 206 and 208 is controlled.

광전소자(205)는 파장 λ1및 λ1x로 형성된 제1측정밴드 및 파장 λ2및 λ2x로 형성된 제2측정밴드가 충분한 간격이 떨어져 있는 동안 제53도의 원편에 제시된 바와 같이 두개의 인접한 파장 λ1및 λ1x둘다에 광검출감도를 가지고 광전소자(207)는 동일도면의 우변에 나타난 바와 같이 두개의 인접한 파장 λ2및 λ2x둘다에 광검출감도를 갖는다.The optoelectronic device 205 has two adjacent wavelengths as shown in the original Fig. 53 while the first measurement band formed by the wavelengths λ 1 and λ 1x and the second measurement band formed by the wavelengths λ 2 and λ 2x are sufficiently spaced apart. Photodetection element 207 has photodetection sensitivity at both λ 1 and λ 1x and photoelectric element 207 has photodetection sensitivity at both two adjacent wavelengths λ 2 and λ 2x as shown on the right side of the same drawing.

제54도에 제시된 신호프로세스부는 상기 식[3-1]에 따른 방사율누승비를 계산하기 위한 변환회로(206)으로부터 휘도온도 S1(λ1에 대응됨) 및 S1x(λ1x에 대응됨)출력을 사용하는 식[3-1]의 계산블럭(301), 실험적으로 결정된 상관관계 회귀식 즉, 상기 식[5-1]에 따른 방사율비(ε11x)를 계산하기 위한 방사율누승비를 사용하는 식[5-1]의 계산블럭, 2색온도계산식[4-1]에 따른 온도 T를 계산하기 위한 계산된 방사율비를 사용하는 식[4-1]의 계산블럭(401) 및 변환회로(208)로부터 휘도온도 S2(λ2에 대응됨) 및 S2x(λ2x에 대응됨)출력에 대한 상기로 유사하게 계산하게 하는 계산블럭들 말하자면, 식[3-2]의 계산블럭(302), 식[5-2]의 계산블럭(502) 및 식[4-2]의 계산블럭(402)을 포함한다.The signal processor shown in FIG. 54 outputs luminance temperatures S1 (corresponding to λ 1 ) and S1x (corresponding to λ 1x ) from the conversion circuit 206 for calculating the emissivity squared ratio according to Equation [3-1]. Calculation block 301 of Equation [3-1] using the equation, an experimentally determined correlation regression equation, that is, emissivity ratio for calculating the emissivity ratio ε 1 / ε 1x according to Equation [5-1]. Calculation block of equation [5-1] using equation, calculation block 401 and conversion of equation [4-1] using calculated emissivity ratio for calculating temperature T according to two-color temperature calculation equation [4-1]. Calculation blocks 302 of equation [3-2], namely calculation blocks that allow the circuit 208 to calculate the above similarly for the luminance temperature S2 (corresponding to λ 2 ) and S2x (corresponding to λ 2x ) outputs. ), The calculation block 502 of equation [5-2] and the calculation block 402 of equation [4-2].

계산블럭(401,402)둘다로부터의 온도 T출력은 선택기(410)에 입력되고 측정밴드중 어느 하나의 두개의 파장에 대해 계산된 온도 T는 그로부터 출력된다.The temperature T output from both calculation blocks 401 and 402 is input to selector 410 and the temperature T calculated for either wavelength of either of the measurement bands is output therefrom.

방사율누승비 ε1 λ11x λ1x및 ε2 λ22x λ2x는 각기 파장영역 선택블럭(132)로 입력되는 계산블럭(301,302)로부터 출력되고 특정파장영역, 즉 측정밴드가 방사율누승비의 시간변화에 따라 선택된다.Emissivity- raising ratios ε 1 λ 1 / ε 1x λ 1x and ε 2 λ 2 / ε 2x λ 2x are output from the calculation blocks 301 and 302 respectively input to the wavelength region selection block 132 and a specific wavelength region, i.e., the measurement band, It is selected over time.

선택신호는 상기 기술된 선택기(401)에 입력되고 방사율누승비의 보다 더 낮은 시간변화를 만드는 측정밴드에 대해 계산된 온도 T로 교체되고 상기 온도 T가 출력된다.The selection signal is input to the selector 401 described above and replaced with a temperature T calculated for the measurement band making a lower time variation of the emissivity power ratio and the temperature T is output.

파장영역 선택블럭(132)는 상기 언급된 제50a도 또는 제50b도에 나타난 바와 동일한 배치이다.The wavelength range selection block 132 is of the same arrangement as shown in FIG. 50A or 50B mentioned above.

본 발명의 실시예에서 제1측정밴드가 사용되는 경우에 방사율누승비가 휘도온도 S1 및 Sx를 사용하는 계산블럭(301)내 얻어지고 방사율비 ε11x가 방사율누승비를 사용하는 계산블럭(301)내에서 얻어진다.In the embodiment of the present invention, when the first measurement band is used, an emissivity ratio is obtained in the calculation block 301 using the luminance temperatures S1 and Sx, and an emissivity ratio ε 1 / ε 1x is a calculation block using the emissivity power ratio. Obtained within 301.

유사하게 제2측정밴드가 사용되는 경우에 방사율누승비가 휘도온도 S2 및 S2x를 사용하는 계산블럭(302)내에서 얻어지고 방사율비 ε22x가 방사율누승비를 사용하는 계산블럭(302)내에서 얻어진다.Similarly, when the second measurement band is used, the emissivity-ratio is obtained in the calculation block 302 using the luminance temperatures S2 and S2x and the calculation block 302 in which the emissivity ratio ε 2 / ε 2x uses the emissivity squared ratio Is obtained within.

제1도로부터 유추되는 바와 같이, 분광방사율이 갑작스럽게 산화물막 형성에 의해 변화하는 타이밍영역은 두개의 방사율비의 시간변화를 관찰함에 의해 충분히 확실하게 검출할 수 있다.As inferred from FIG. 1, the timing region in which the spectral emissivity suddenly changes due to the oxide film formation can be sufficiently and reliably detected by observing the time change of the two emissivity ratios.

구체적으로, 제50a도에 나타난 바와 같은 방사율누승비의 시간미분 또는 제50b도에 나타난 바와 같은 방사율누승비 절대값크기로부터 검출될 수 있다.Specifically, it can be detected from the time derivative of the emissivity power ratio as shown in FIG. 50a or the absolute value of the emissivity power ratio as shown in FIG. 50b.

그결과, 측정대상의 표면조건이 제1도내 타이밍영역 Z1 또는 Z10에 관련될적에 제2측정밴드에 대해 얻어진 데이타를 사용함에 의해 계산된 온도계산결과는 출력되는 선택기(410)에 의해 선택될 수 있고, 역으로 타이밍영역 Z2 또는 Z20에 관련될적에 제1측정밴드에 대해 얻어진 데이타를 사용함에 의해 계산된 온도계산결과는 출력되는 동일하게 선택될 수 있다.As a result, the temperature calculation result calculated by using the data obtained for the second measurement band as long as the surface condition of the measurement object is related to the timing region Z1 or Z10 in the first degree can be selected by the output selector 410. And, conversely, the temperature calculation result calculated by using the data obtained for the first measurement band, as it relates to the timing region Z2 or Z20, can be selected identically to the output.

상기 상세히 기술된 바와 같이 본발명 실시예의 2색다중형 방사온도계에 따라서, 제1측정밴드의 인접한 두개의 파장 λ1및 λ1x및 제2측정밴드의 인접한 두개의 파장 λ2및 λ2x에 대해 독립적으로 온도계산이 수행되고 부가적으로, 각각의 두개의 파장에 대한 방사율비의 보다 더 작은 시간변화를 만드는 측정밴드에 대해 계산된 온도가 선택적으로 출력될 수 있다.As described in detail above, according to the two-color multiple radiation type thermometer of the present invention, independent of two adjacent wavelengths λ 1 and λ 1x of the first measurement band and two adjacent wavelengths λ 2 and λ 2x of the second measurement band. The temperature calculation is then performed and additionally, the calculated temperature can be selectively output for the measurement band, which results in a smaller time variation of the emissivity ratio for each of the two wavelengths.

그결과, 적합한 측정밴드가 온도계산에 대해 선택될 수 있고 예를들어 산화물막이 측정대상표면상에 형성되고 시간에 따라 생성되어 막두께를 증가할적에 조차, 온도가 출력될 수 있다.As a result, a suitable measuring band can be selected for the temperature calculation and for example, the temperature can be output even when an oxide film is formed on the surface to be measured and produced over time to increase the film thickness.

그결과, 항상 온도측정이 매우 정확하게 이루어질 수 있다.As a result, the temperature measurement can always be made very accurately.

제55도는 제51도에 대응하는 블럭도이며 개략적으로 본 발명에 따른 제8실시예의 광전변환부분을 나타내고 제56도는 제8실시예에서 사용되는 광전소자의 광검출감도를 나타내는 도면이다.FIG. 55 is a block diagram corresponding to FIG. 51 and schematically shows a photoelectric conversion portion of the eighth embodiment according to the present invention, and FIG. 56 is a diagram showing the light detection sensitivity of the photoelectric element used in the eighth embodiment.

본 발명의 실시예에서 제55도의 참조부호 209에 의해 표기되고 제56도에 제시된 바와 같은 네개의 파장 λ1, λ1x, λ2및 λ2x에 민감한 광검출특징을 가진 광전소자가 광전소자(205,207)대신에 사용되고 네개 파장의 광검출신호에 대응하는 휘도온도신호 S1, S1x, S2 및 S2x를 출력시키기 위한 변환회로블럭(210)이 변환회로블럭(206,208)대신에 사용된다.In an embodiment of the present invention, an optoelectronic device having a photodetection characteristic sensitive to four wavelengths λ 1 , λ 1x , λ 2 and λ 2x as indicated by reference numeral 209 of FIG. 55 and shown in FIG. 56 is provided. Instead of the conversion circuit blocks 206 and 208, a conversion circuit block 210 for outputting the luminance temperature signals S1, S1x, S2 and S2x, which is used instead of 205 and 207, and which corresponds to the photodetection signal of four wavelengths, is used.

만약 그렇지않다면, 상기 구조는 실질적으로 제7실시예의 구조와 동일하다.If not, the structure is substantially the same as that of the seventh embodiment.

제57도는 제51도에 대응되고 개략적으로 본 발명에 따른 제9실시예의 광전변환부분을 나타내는 블럭도이다.FIG. 57 is a block diagram corresponding to FIG. 51 and schematically showing a photoelectric conversion portion of a ninth embodiment according to the present invention.

본 발명의 2색다중형 방사온도계는 제58도의 사시도에 표기된 바와 같은 광전변환부를 가진 2색삼중형이다.The two-color multiple type radiation thermometer of the present invention is a two-color triple type having a photoelectric conversion unit as shown in the perspective view of FIG.

인접한 두개의 파장 λ3및 λ3x로 형성된 제3측정밴드에 대한 온도를 측정할 수 있는 것은 제7실시예의 2색이중형 방사온도계를 수정함에 의해 얻어진다.The ability to measure the temperature for the third measuring band formed by two adjacent wavelengths [lambda] 3 and [lambda] 3x is obtained by modifying the bicolor dual emission thermometer of the seventh embodiment.

보다 구체적으로, 본 발명의 광전변환부 제1측정밴드의 두개의 파장 λ1및 λ1x를 광전기적으로 변환시키고 휘도온도신호 S1 및 S1x를 출력시키기 위한 광전변환부(블럭도에서 상기 나타남) 및 제7실시예의 광전변환부에 유사한 함수를 가지며 즉, 제2측정밴드의 두개의 파장 λ2및 λ2x를 변환하고 휘도온도신호 S2및 S2x를 출력하며 또한 광전소자(207')에 의하여 제2측정밴드의 두개의 파장 λ3및 λ3x를 광전기적으로 변환시키고 변환회로블럭(208')에 의하여 휘도온도 S3 및 S3x를 출력시키기 위한 광전변환부를 포함한다.More specifically, the photoelectric conversion section (shown above in the block diagram) for photoelectrically converting the two wavelengths λ 1 and λ 1x of the first measurement band of the photoelectric conversion section of the present invention and outputting the luminance temperature signals S1 and S1x; The photoelectric conversion section of the seventh embodiment has a similar function, that is, converts two wavelengths λ 2 and λ 2x of the second measurement band and outputs the luminance temperature signals S 2 and S 2x , And a photoelectric conversion section for photoelectrically converting the two wavelengths λ 3 and λ 3x of the two measurement bands and outputting the luminance temperatures S3 and S3x by the conversion circuit block 208 '.

설령 광전변환부가 제58도에 제시된 바와 같은 더블아이형으로 배치되는 것이 바람직스럽지만 제7실시예 또는 제8실시예에 추가된 필터를 가질 수도 있다.It is preferable that the photoelectric conversion section is arranged in a double eye type as shown in FIG. 58, but may have a filter added to the seventh or eighth embodiment.

표시되지 않은 신호프로세스부는 제7실시예에서 신호프로세스부로 제3측정밴드에 대한 프로세스기능을 추가시킴에 의해 얻어지는 것이고 그결과 측정데이타가 측정밴드에 대한 데이타로부터 선택될 수 있다.The unmarked signal processing portion is obtained by adding the process function for the third measuring band to the signal processing portion in the seventh embodiment so that the measurement data can be selected from the data for the measuring band.

본 발명은 제7실시예등의 2색이중형의 정확도보다 더 높은 측정정확도를 가진다.The present invention has a higher measurement accuracy than that of the two-color dual type such as the seventh embodiment.

보다 구체적으로, 2색이중형의 경우에 파장영역 선택블럭(132)의 타이밍영역검출은 방사율변화가 실제로 일어날때까지 이루어질 수 없고 그결과, 커다란 오차를 만드는 상당한 시간이 파장영역의 교환에 소모된다.More specifically, in the case of the two-color dual type, the timing domain detection of the wavelength domain selection block 132 cannot be made until the change in emissivity actually occurs, and as a result, a considerable amount of time that causes a large error is spent in the exchange of the wavelength domain. .

본 발명의 2색삼중형의 경우에, 타이밍영역의 검출이 신호출력에 관련되지 않은 파장영역내에서 이루어질 수 있기 때문에, 교환에 오차생성시간의 소모가 방지될 수 있다.In the case of the two-color triple type of the present invention, since the detection of the timing region can be made in the wavelength region not related to the signal output, the consumption of error generation time in the exchange can be prevented.

상기에 관련된 상황은 제59도 및 제60도와 관련하여 구체적으로 설명될 것이다.The situation related to the above will be described in detail with reference to FIGS. 59 and 60.

제59도는 세개의 분리된 파장영역들, λ1및 λ1x의 제1측정밴드, λ2및 λ2x의 제2측정밴드 및 λ3및 λ3x의 제3측정밴드가 사용될적에 각각의 파장에 대한 방사율변화의 발생을 나타내는 시간챠트이다.59 shows three separate wavelength ranges, a first measuring band of λ 1 and λ 1x , a second measuring band of λ 2 and λ 2x , and a third measuring band of λ 3 and λ 3x at each wavelength. A time chart indicating the occurrence of a change in emissivity.

제60도는 파장영역 선택블럭(132)로부터의 선택신호출력표시로서, ◎는 선택된 파장을 가리키고, △는 어떤 순간에 변화가 일어날 수 있는 파장영역을 가리키며 ×는 선택되지 않는 파장영역을 가리킨다.Fig. 60 is a display of the selection signal output from the wavelength range selection block 132, where? Indicates a selected wavelength,? Indicates a wavelength region where a change can occur at any moment, and x indicates a wavelength region that is not selected.

표에 제시된 바와 같이, 타이밍영역(210)동안, 변화가 현재 발생하는 파장영역앞의 두개의 영역인 제3측정밴드인 λ3및 λ3x가 선택된다.As shown in the table, during the timing region 210, the third measurement bands λ 3 and λ 3x, which are two regions in front of the wavelength region where a change currently occurs, are selected.

타이밍영역(220)동안, 이미 변화를 거친 λ1및 λ1x의 제1측정밴드가 선택되고 타이밍영역(230)동안 제1 및 제2측정밴드중 어느 하나가 선택된다.During the timing region 220, the first measurement band of λ 1 and λ 1x that has already changed is selected and either one of the first and second measurement bands is selected during the timing region 230.

그결과 본 발명 2색삼중형(사중형 또는 그이상포함)에 따라, △에 의해 표시된 파장영역이 선택되지 않는 결과보다 정확한 온도측정이 이루어진다.As a result, according to the present invention two-color triple type (including quadruple type or more), a more accurate temperature measurement is made than a result in which the wavelength region indicated by Δ is not selected.

부수적으로, 2색이중형의 경우에 방사율변화가 일어날 수 있는 △에 의해 표시된 파장영역의 상태내 온도계산이 이루어질 수 있다.Incidentally, in the case of the two-color dual type, a temperature calculation in the state of the wavelength region indicated by Δ may occur.

현재, 본 발명이 실제로 적용되는 특정한 경우가 설명될 것이다.At present, the specific case where the present invention is actually applied will be described.

2색이중형의 방사온도계가 상기 기술된 일본특허공보 제 3-4855에 따라 강판(가와사키 세이데츠 가부시키가이샤 제조)상에 오프라인데이타를 취하고 다음의 첫번째 2색측정밴드 및 두번째 2색측정밴드가 제조된 회귀함수를 만듬에 의해 구조가 만들어진다.The two-color dual-type radiation thermometer takes offline data on a steel plate (manufactured by Kawasaki Seidetsu Co., Ltd.) according to Japanese Patent Publication No. 3-4855 described above, and then the first two-color measuring band and the second two-color measuring band are The structure is created by making the manufactured regression function.

제1측정밴드 : (Si광전소자)1st measuring band: (Si photoelectric element)

λ1: 1.00㎛λ 1 : 1.00 μm

λ1x: 1.05㎛λ 1x : 1.05㎛

제2측정밴드 : (Ge 광전소자)Second Measuring Band: (Ge Optoelectronic Device)

λ2: 1.60㎛λ 2 : 1.60 μm

λ2x: 1.65㎛λ 2x : 1.65 μm

회귀함수를 만들적에, 본 발명출원인에 의한 특허에 이미 적용되는 일본특허출원제 3-129828호에 기술된 방법이 사용된다.In making the regression function, the method described in Japanese Patent Application No. 3-129828, which is already applied to a patent by the present applicant, is used.

보다 구체적으로는, 하나의 측정밴드가 두개의 파장 λ1및 λ2로 형성된다는 것을 가정할적에, 파장 λ1및 λ2에 대한 분광방사율 ε1및 ε2사이의 비가 파장 λ1및 λ2에서 휘도온도 S1 및 S2 및 상수 A(0≤A≤1)를 사용하는 하기식에 따라 계산된다.More specifically, assuming that one measurement band is formed with two wavelengths λ 1 and λ 2 , the ratio between the spectral emissivity ε 1 and ε 2 with respect to the wavelengths λ 1 and λ 2 is the wavelength λ 1 and λ 2 Is calculated according to the following equation using the luminance temperatures S1 and S2 and the constant A (0 ≦ A ≦ 1).

본 발명에 따른 온도측정이 상기 회귀데이타를 사용해서 수행되고 또한 유사한 측정이 다양한 형태의 온도계와 비교하기 위해 수행되며 얻어진 결과(최대 온도오차)가 표 2 및 표 3내 제시된다.Temperature measurements according to the invention are carried out using the regression data and similar measurements are also carried out for comparison with various types of thermometers and the results obtained (maximum temperature error) are shown in Tables 2 and 3.

측정대상은 스테인레스강 SUS 304이다.The object to be measured is stainless steel SUS 304.

표 2는 표면산화가 프로세스내 있고 방사율내 변화가 명백할적에 표 3이 표 2의 측정이 수행되는 변화보다 비교적 변화가 작은 온도영역내 측정결과를 나타내는 동안 방사율내 변화가 명백하다.Table 2 shows the change in emissivity while surface oxidation is within the process and the change in emissivity is apparent, while Table 3 shows the measurement results in the temperature range where the change in Table 2 is relatively less than the change in which the measurements in Table 2 are performed.

실제 온도가 강판에 용접된 열전쌍으로 측정된다.The actual temperature is measured with a thermocouple welded to the steel sheet.

실제 온도를 사용하여 계산된 ε의 변화경향에 따른 프로세스내 표면산화를 정성적으로 결정함에 의해 ε변화가 명백할적에 샘플이 취해진다.Samples are taken where ε change is apparent by qualitatively determining the surface oxidation in the process according to the trend of change of ε calculated using the actual temperature.

표 2 및 표 3에서 명백히 나타난 바와 같이, 본 발명의 경우에 온도측정오차는 방사율변화가 명백할적에 얻어지는 것인가에 따라 5℃이내이고 그의 탁월성이 확증된다.As is apparent from Table 2 and Table 3, in the case of the present invention, the temperature measurement error is within 5 ° C and its excellence is confirmed, depending on whether the emissivity change is apparent.

2색삼중형이 사용된다면 보다 더 정확하게 얻어질 수 있다는 것이 예측된다.It is anticipated that more precisely if dichroism is used.

설령 본원 발명이 구체적으로 상기 기술된 바와 같다 할지라도 본 발명이 상기 기술된 실시예에 제한되지 않는 것이 물론 중요하다.Even if the invention is specifically as described above, it is of course important that the invention is not limited to the embodiments described above.

예컨대, 측정밴드의 수는 2 또는 3에 제한되지 않지만 4이상일 수 있다.For example, the number of measurement bands is not limited to two or three but may be four or more.

또한, 상기 기술된 실시예에 언급된 바와 같이, 측정밴드가 인접한 두개의 파장으로 형성되고 측정밴드가 분리되지만 다른 배치가 또한 가능하다.Further, as mentioned in the above described embodiment, the measurement band is formed with two adjacent wavelengths and the measurement band is separated, but other arrangements are also possible.

말하자면, 측정밴드가 서로 다른 것에 인접할 필요가 없고 그결과 그들은 심지어 부분적으로 겹칠 수 있다.That is to say, the measurement bands do not have to be adjacent to one another and as a result they may even partially overlap.

설령, 상기 기술된 실시예에서, 파장영역선택이 방사율누승비의 시간변화에 따라 파장영역 선택블럭(132)내에서 이루어지는 배치가 제시된다 할지라도 방사율비 ε 및 ε 가 계산블럭(501,502)로부터 입력되고 파장영역선택이 방사율비의 시간변화에 따라 이루어지도록 배치될 수 있다.For example, in the above-described embodiment, the emissivity ratio? / ε And ε / ε Is input from the calculation blocks 501 and 502, and the wavelength region selection can be arranged in accordance with the time variation of the emissivity ratio.

또한, 상기 기술된 실시예에서 온도계산이 모든 측정밴드에 대해 이루어지고 선택상자(132)내에 선택된 측정밴드에 대한 계산결과가 출력되도록 배치된다 할지라도, 온도계산이 선택된 측정밴드에 대해서만 이루어질 수 있도록 배치될 수 있다.Further, in the above-described embodiment, although the temperature calculation is made for all measurement bands and the calculation result for the selected measurement band is output in the selection box 132, the temperature calculation can be made only for the selected measurement band. Can be arranged.

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 기술된 바와 같이, 예컨대, 산화물막이 측정대상표면상에 형성되고 그의 두께가 증가하여 표면조건이 변화되는 경우에, 측정대상의 표면온도가 매우 정확하게 측정될 수 있다.According to the embodiment of the present invention, as described above, for example, when an oxide film is formed on the surface to be measured and its thickness is increased so that surface conditions change, the surface temperature of the measurement object can be measured very accurately. .

제61도는 본 발명에 따른 제10실시예의 다파장형 방사온도계의 개념상의 구조를 나타내는 블럭도이다.61 is a block diagram showing the conceptual structure of the multi-wavelength radiation thermometer of the tenth embodiment according to the present invention.

본 발명실시예의 다파장형 방사온도계는 광파를 분산시키는 분광기를 상이한 네개의 파장 λ내지 λ로 분광시키기 위한 분광기와 각 분광파장 λ내지 λ에서 휘도온도 S1 내지 S4를 각각 측정하기 위한 광전변환기를 내장하는 광검출부(610)과 온라인으로 얻어진 휘도온도 S1 내지 S4를 상기 언급된 식[3]에 대응하는 다음 식(20)에 따른 두개의 파장의 결합에 대해 사용하는 방사율누승비 ε 를 계산하기 위한 방사율누승비 계산블럭(612)를 포함한다.The multi-wavelength radiation thermometer according to the embodiment of the present invention has a built-in spectrometer for spectroscopy to disperse light waves at four different wavelengths λ to λ and a photoelectric converter for measuring luminance temperatures S1 to S4 at each spectral wavelength λ to λ, respectively. The emissivity-ratio ratio ε is used for the photodetector 610 and the luminance temperatures S1 to S4 obtained online for the combination of the two wavelengths according to the following equation (20) corresponding to the above-mentioned equation [3]: / ε And an emissivity power ratio calculation block 612 for calculating.

i, j : 4이하의 양의 정수, i≠ji, j: positive integer less than or equal to 4, i ≠ j

C2 : 플랭크 이차상수C2: Planck Secondary Constant

또한, 상기 방사온도계는 오프라인 얻어진 실제측정데이타로부터 미리 준비된 방사율누승비에 대한 3차원누승비 회귀함수 F, 방사율비들에 대해 유사하게 준비된 3차원방사율비 회귀함수 G 및 회귀함수 F를 회귀함수 G로 변환시키는 매핑 H를 내장하는 참조블럭(614), 온라인 얻어진 상기 휘도온도를 사용하는 상기 식(20)에 따라 계산된 세개의 방사율누승비들로 형성된 실제 측정에 기초한 3차원 좌표값에 대응하는 회귀함수 F상의 점을 선택하기 위한 판정블럭(616), 매핑 H를 회귀함수 F상의 선택된 점에 적용하는 결과 회귀함수 G상의 점으로 변환시키며 변환점으로부터 세개의 방사율비 εij를 계산하는 변환블럭(618), 보다 더 작은 시간변화를 나타내는 것을 타나내는 계산블럭(612)내에 계산된 방사율누승비의 시간변화를 모니터하기 위한 선택블럭(620), 및 변화블럭(618)내 계산된 방사율비의 일부 또는 전부를 사용해서 온도계산을 수행하는 결과 측정온도를 얻을 수 있는 온도계산블럭(622)을 포함한다.In addition, the radiation thermometer has a three-dimensional power-ratio ratio regression function F for emissivity ratios prepared in advance from the actual measurement data obtained offline, a three-dimensional emissivity ratio regression function G and a regression function F similarly prepared for the emissivity ratios. A reference block 614 with a mapping H for converting to < RTI ID = 0.0 > H, < / RTI > corresponding to a three-dimensional coordinate value based on actual measurements formed of three emissivity squared ratios calculated according to Equation (20) using the luminance temperature obtained online. A decision block 616 for selecting points on the regression function F, the result of applying the mapping H to selected points on the regression function F, and converting them to points on the regression function G and calculating three emissivity ratios ε i / ε j from the conversion points. Conversion block 618, a selection block 6 for monitoring the time change of the calculated emissivity power ratio in calculation block 612 that indicates a smaller time change. 20), and a temperature calculation block 622 that obtains a measurement temperature as a result of performing the temperature calculation using some or all of the calculated emissivity ratios in the change block 618.

참조블럭(614)는 각각의 측정대상에 대해 오프라인 결정되는 제62도내 3차원좌표(X,Y,Z)에 의해 표시되는 방사율누승비에 대한 3차원 회귀함수 F, 제63도에 3차원좌표(X,Y,Z)에 의해 표시되는 방사율비에 대한 3차원 회귀함수 G둘다 및 회귀함수 F를 회귀함수 G로 변환시키는 매핑 H를 내장한다.The reference block 614 is a three-dimensional regression function F for the emissivity squared ratio represented by the three-dimensional coordinates (X, Y, Z) in FIG. 62 that are determined offline for each measurement object. Built-in mapping H converts both the three-dimensional regression function G and the regression function F to the regression function G for the emissivity ratio represented by (X, Y, Z).

회귀함수 F 및 G는 도면내 흑점에 의해 표기된 바와 같은 실제 측정치에 기초한 방사율누승비 또는 방사율비를 플롯하고 흑점군의 평균치로 작성하는 것이다.Regression functions F and G plot the emissivity power ratio or emissivity ratio based on the actual measurement as indicated by the sunspot in the figure and plot it as the mean of the group of sunspots.

부가적으로, 데이타플롯으로서 제62도내 표기된 [εi λij λj]는 실제측정치에 기초된 일련의 방사율누승비를 나타내고 제63도에 표시된 [εij]는 실제측정치에 동일하게 기초된 일련의 방사율비를 표시한다.In addition, [ε i λ i / ε j λ j ] indicated in FIG. 62 as a data plot represents a series of emissivity squared ratios based on actual measurements and [ε i / ε j ] shown in FIG. 63 is identical to the actual measurements. Series of emissivity ratios.

회귀함수 F는 참조블럭(614)로부터 판정블럭(616)으로 입력되고 매핑 H 및 회귀함수 G는 동일한 것으로부터 변환블럭(618)로 입력된다.The regression function F is input from the reference block 614 to the decision block 616 and the mapping H and the regression function G are input from the same to the transform block 618.

다음에 본 발명 실시예의 작용을 설명한다.Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described.

측정대상(도시되지 않음)으로부터의 광비임을 받아들일적에 광검출부(610)에 의해 얻어진 상이한 네개의 파장 λ1내지 λ4에 대응하는 휘도온도 S1 내지 S4가 방사율누승비 계산블럭(612)에 입력되고 방사율누승비는 식(20)에 따라(S1,S2), (S2,S3) 및 (S3,S4)의 각 조합에 대해 계산된다.The luminance temperatures S1 to S4 corresponding to the four different wavelengths λ 1 to λ 4 obtained by the photodetector 610 are input to the emissivity-ratio ratio calculation block 612 when the light beam from the measurement target (not shown) is received. And the emissivity-ratio is calculated for each combination of (S1, S2), (S2, S3) and (S3, S4) according to equation (20).

그결과, 예를들어 특정의 대응하는 점 P'(X',Y',Z')이 제62도내 삼차원좌표공간내에서 얻어진다.As a result, for example, a specific corresponding point P '(X', Y ', Z') is obtained in the three-dimensional coordinate space in FIG.

그후, 점 P'에 가장 가까운 회귀함수 F내 점 P(X,Y,Z)을 온도계산에 사용하는 것으로 판정한다.Thereafter, it is determined that the point P (X, Y, Z) in the regression function F closest to the point P 'is used for the temperature calculation.

회귀함수 F상의 점 P을 판정한 후, 매핑 H가 점 P에 적용되고 제63도내 표시된 방사율비에 대한 회귀함수 G상의 점 Q(X,Y,Z)가 판정된다.After determining the point P on the regression function F, the mapping H is applied to the point P and the point Q (X, Y, Z) on the regression function G with respect to the emissivity ratio indicated in FIG. 63 is determined.

반면에, 방사율누승비 계산블럭(612)내 계산된 세개의 방사율누승비(X',Y',Z')의 시간변화가 모니터되고 보다 더 작은 시간변화를 나타내는 방사율누승비가 선택블럭(620)내 X,Y 및 Z로부터 선택된다.On the other hand, the time variation of the three emissivity power ratios X ', Y', Z 'calculated in the emissivity power ratio calculation block 612 is monitored and the emissivity power ratio which represents a smaller time change is selected block 620. My X, Y and Z are selected from.

방사율누승비내 큰 시간변화를 나타내는 것이 있을적에 방사율누승비가 제거되고 방사율비가 하나 또는 두개의 나머지 방사율누승비로부터 얻어지며 온도 T가 온도계산블럭(622)내 식[5]에 따른 선택된 방사율비를 사용해서 계산되고 상기 온도 T가 출력된다.When there is a large change in emissivity ratio, the emissivity ratio is eliminated and the emissivity ratio is obtained from one or two remaining emissivity ratios, and the temperature T is the selected emissivity ratio according to equation [5] in the thermometer block 622. Is calculated and the temperature T is output.

온도계산블럭(622)에서 실질적으로 방사율누승비내 시간변화가 없거나 어떠한 시간변화도 나타내지 않는 두개의 방사율누승비가 있을적에 실제온도 T가 방사율누승비의 평균치로부터 결정될 수 있거나 온도계산이 변화가 최소치인 방사율누승비를 사용해서 이루어질 수 있다.In the temperature calculation block 622, the actual temperature T can be determined from the mean value of the emissivity power ratio, or the emissivity at which the temperature change is minimal, when there are two emissivity power ratios which have substantially no time change in the emissivity power ratio or show no time change. It can be done using a power-of-base ratio.

상기 상세히 기술된 본 발명의 실시예에 따라, 상이한 네개의 파장을 사용하는 3차원좌표내 표시될 수 있는 세개의 상이한 방사율누승비가 얻어질 수 있고 2색온도계산이 각각의 세개의 방사율누승비에 대해 이루어질 수 있는 결과 정보의 분량이 두개의 파장만이 사용되는 선행의 개량형 2색온도계와 비교하여 크게 증가할 수 있다.According to the embodiment of the present invention described in detail above, three different emissivity power ratios can be obtained which can be displayed in three-dimensional coordinates using four different wavelengths, and a two-color temperature calculation is obtained for each of three emissivity power ratios. The amount of result information that can be made can be greatly increased compared to the prior art improved dichroic thermometer in which only two wavelengths are used.

그결과, 방사율내 예기치 않은 갑작스러운 변화가 산화물막형성 때문에 몇가지 파장영역내 발생하는 경우에 조차, 어떠한 시간변화도 나타내지 않는 다른 파장영역이 온도계산에 대해 사용될 수 있다.As a result, even if an unexpected sudden change in emissivity occurs in several wavelength ranges because of oxide film formation, another wavelength range which does not exhibit any time change can be used for the temperature calculation.

그결과, 표면온도 T가 정확하게 측정될 수 있다.As a result, the surface temperature T can be measured accurately.

또한, 제73도 및 제74도에 표시된 바와 같이, 다파장시스템이 단순히 개량 2색온도계에 적용될적에 실제 온도의 탐색이 복잡해지는 것에 대해 본 실시예에 따르면 1회의 매핑 H의 조작에 따라, (n-1)개의 방사율비를 얻을 수 있기 때문에, 알고리듬이 보다 더 단순해지고 매우 쉽고 빠르게 실제온도를 계산하는 것이 가능해진다.Also, as shown in FIG. 73 and FIG. 74, according to the present embodiment, the multi-wavelength system is simply applied to an improved two-color thermometer, and according to this embodiment, according to the operation of one mapping H, Since n-1) emissivity ratios can be obtained, the algorithm becomes simpler and it is possible to calculate the actual temperature very easily and quickly.

본 발명이 상기 상세히 기술되는 것에 대해, 본 발명은 상기 기술된 실시예에 제한되는 것은 아니며 그 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.While the present invention is described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes may be made without departing from the gist of the present invention.

예컨대, 방사율누승비의 시간변화가 상기 실시예내 실제온도를 계산하기 위해 모니터되고 방사율비의 시간변화가 모니터되도록 배치될 수 있다.For example, the time change of the emissivity ratio can be monitored to calculate the actual temperature in the embodiment and the time change of the emissivity ratio can be arranged to be monitored.

또한, 특정의 방사율로 대상물의 복사특성의 예기치않은 변화가 발생하는 것을 오프라인 실험등으로 판명하는 경우에는 그 방사율에 대응하는 방사율누승비 또는 방사율비가 얻어지는 때에 제거되어도 좋다.In addition, when it is proved by an offline experiment or the like that an unexpected change in the radiation characteristic of an object occurs at a specific emissivity, the emissivity-ratio or the emissivity ratio corresponding to the emissivity may be removed.

일반적으로, 방사율누승비 또는 방사율비가 커다란 값으로 취해질적에 이러한 비정상적인 변화가 생기는 경향이 있기 때문에, 상기 값이 제거되도록 배치될 수 있다.In general, since such an abnormal change tends to occur as the emissivity-ratio or the emissivity ratio is taken to a large value, it can be arranged to eliminate this value.

방사율누승비의 시간변화를 모니터할적에, 선택블럭(620)은 제64도에 표시된 바와 같은 구조이거나 방사율누승비의 절대치를 모니터할적에, 제64b도에 표시된 바와 같은 구조일 수 있다.While monitoring the time change of the emissivity-ratio, the selection block 620 may be as shown in FIG. 64 or as shown in FIG. 64b while monitoring the absolute value of the emissivity-ratio.

편리를 위해 제64b도에 표시된 바와 같은 구조일 수 있다.For convenience, the structure may be as shown in FIG. 64B.

편리를 위해 세가지 λ1, λ2및 λ3가 실시예로 사용되는 것들이 표시되어 있다.For convenience, three lambda 1 , lambda 2 and lambda 3 are used as examples.

제64a도에 표시된 선택블럭(620)은 ε2 λ21 λ1을 미분하기 위한 계산블럭(620A), ε3 λ31 λ1을 미분하기 위한 계산블럭(620B) 및 보다 더 작은 변화율에 대응하는 측정밴드를 선택하기 위한 신호를 출력하는 두개의 계산블럭(620A,620B)에서 이루어지는 계산결과를 비교하는 비교기(620C)로 이루어져 있다.Selection block 620 displayed in the 64a also has a calculation block (620A), the calculation block (620B), and a smaller rate of change than for differentiating the ε 3 λ3 / ε 1 λ1 for differentiating ε 2 λ2 / ε 1 λ1 Comparator 620C for comparing the calculation results of the two calculation blocks (620A, 620B) for outputting a signal for selecting a corresponding measurement band.

제64b도에 표시된 선택블럭(620)은 ε2 λ21 λ1의 절대치를 계산하기 위한 계산블럭(620D), ε3 λ31 λ1의 절대치를 계산하기 위한 계산블럭(620E) 및 더 작은 절대치에 대응하는 측정밴드를 선택하기 위한 신호를 출력하는 두개의 계산블럭(620D,620E)내에서 이루어진 계산결과를 비교하기 위한 비교기(620F)로 형성되어 있다.Select block first shown in 64b is also 620 ε 2 arithmetic block (620D), calculation for calculating the absolute value of ε 3 λ3 / ε 1 λ1 block (620E), and further for calculating an absolute value of λ2 / ε 1 λ1 Comparator 620F is used to compare the calculation results made in two calculation blocks 620D and 620E for outputting a signal for selecting a measurement band corresponding to a small absolute value.

본 발명 실시예에 따라, 앞서 기술된 바와 같이 측정대상의 표면조건이 시간의 경과에 따라 변화하고 방사율이 측정파장에 따라 변할적에 조차 정확하고 쉽게 표면온도가 측정될 수 있다.According to the embodiment of the present invention, as described above, the surface temperature can be measured accurately and easily even when the surface condition of the object to be measured changes with time and the emissivity changes with the wavelength of measurement.

Claims (16)

재료로부터 방사된 특정파장을 가진 광을 검출하고 복수의 검출신호를 출력하기 위한 검출수단; 방사율비에 대응하는 제1패러미터를 상기 복수의 검출신호로부터 계산하는 계산수단; 및 상기 재료의 표면상태를 표시하는 제2패러미터와 제1패러미터의 상관관계에 따라 제1패러미터를 제2패러미터로 변환시키는 변환수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 표면상태측정장치.Detection means for detecting light having a specific wavelength emitted from the material and outputting a plurality of detection signals; Calculating means for calculating a first parameter corresponding to an emissivity ratio from the plurality of detection signals; And converting means for converting the first parameter into the second parameter according to the correlation between the second parameter and the first parameter indicating the surface state of the material. 제1항에 있어서, 상기 검출수단이 광경로 및 재료표면의 법선사이에서 상이한 각을 형성하는 광비임을 검출하기 위한 다수의 방사센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면상태측정장치.The surface condition measuring apparatus according to claim 1, wherein said detecting means includes a plurality of radiation sensors for detecting light beams forming different angles between a light path and a normal of a material surface. 제1항에 있어서, 검출수단이 상기 재료로부터 방사된 광에서 나온 서로다른 것과 상이한 광비임, 편광각을 검출하는 것을 특징으로 하는 표면상태측정장치.The surface state measuring apparatus according to claim 1, wherein the detecting means detects a light beam and a polarization angle different from each other from light emitted from the material. 제3항에 있어서, 상기 검출수단이 상기 재료로부터 방사된 광으로부터의 상이한 편광각을 가진 광비임을 추출해내기 위한 편광수단 및 이들 상이한 편광각을 가진 각각의 광비임을 검출하는 다수의 검출소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면상태측정장치.4. The apparatus of claim 3, wherein the detecting means comprises polarizing means for extracting light beams having different polarization angles from light emitted from the material and a plurality of detection elements for detecting each light beam having these different polarization angles. Surface condition measuring apparatus, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 제2패러미터가 방사율의 대수비이고 변화수단 또한 상기 제2패러미터 및 상기 검출신호로부터 상기 재료표면 근처의 온도를 얻는 것을 특징으로 하는 표면상태측정장치.2. A surface condition measuring apparatus according to claim 1, wherein said second parameter is an algebraic ratio of emissivity and said changing means also obtains a temperature near said material surface from said second parameter and said detection signal. 제1항에 있어서, 상기 제2패러미터가 방사율비이고 상기 변환수단 또한 상기 제2패러미터, 상기 파장 및 상기 검출신호로부터 상기 재료표면 근처의 온도를 얻는 것을 특징으로 하는 표면상태측정장치.An apparatus according to claim 1, wherein said second parameter is an emissivity ratio and said conversion means also obtains a temperature near said material surface from said second parameter, said wavelength, and said detection signal. 제1항에 있어서, 상기 제2패러미터가 상기 재료표면상에 형성된 산화물막의 막두께인 것을 특징으로 하는 표면상태측정장치.An apparatus according to claim 1, wherein said second parameter is a film thickness of an oxide film formed on said material surface. 제1항에 있어서, 상기 검출수단이 상기 재료로부터 방사된 광비임 및 상기 재료로부터 방사된 광비임으로부터의 특정편광각을 가지는 광비임을 검출하는 것을 특징으로 하는 표면상태측정장치.The surface condition measuring apparatus according to claim 1, wherein said detecting means detects a light beam having a light beam emitted from said material and a specific polarization angle from the light beam emitted from said material. 프로세스재료의 임의의 표면위치를 공통시야로 하는 하나이상의 2색온도계; 상기 2색온도계로부터 얻어진 두개의 파장 λ1및 λ2에 대한 휘도온도로부터 방사율누승비 ε1 λ12 λ2를 하기식에 따라 계산하기 위한 누승비계산수단One or more dichroic thermometers having a common field of view on any surface of the process material; It said second exponentiation means for bigyesan from the two wavelengths λ 1 and λ brightness temperature for the second color obtained from the thermometer to the emissivity a power ratio ε 1 λ1 / ε 2 λ2 calculating according to the formula (C2 : 플랭크 이차상수);(C2: flank secondary constant); 방사율누승비 ε1 λ12 λ2를 미리 측정되고 내장된 하기 상관관계 함수 fThe following correlation function f, previously measured and built-in emissivity multiplication ratio ε 1 λ1 / ε 2 λ2 에 따라서 방사율누승비 ε1 λ12 λ2를 제1분광방사율비 ε12로 변환시키기 위한 제1방사율비 계산수단; 제2분광방사율비 ε1 *2 *를 계산하기 위해 변수로서 방사율에 영향을 미치는 하나이상의 물성치를 가지는 이론식 또는 실험식을 사용한 상기 두개의 파장 λ1및 λ2에 대한 분광방사율 ε1 *및 ε2 *를 별개로 계산하는 제2방사율비 계산수단; 상기 물성치에 초기치를 부여하고 상기 물성치를 이용하여 산출된 제2분광방사율비 ε1 *2 *와 상기 제1분광방사율비 ε12이 실질적으로 일치하는 물성치를 탐색계산하는 탐색계산수단; 및 제1분광방사율비 ε12또는 탐색계산종료후의 제2분광방사율비 ε1 *2 *을 이용하여 2색온도계산을 행하는 온도계산수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 표면상태측정장치.First emissivity ratio calculation means for converting according to a power emissivity ratio ε 1 λ1 / ε 2 λ2 claim 1 spectral emissivity ratio ε 1 / ε 2 in; The second spectral emissivity ratio ε 1 * / ε 2 * the two wavelengths as a variable to calculate with theoretical or empirical formula having one or more properties that affect the emissivity of the spectral emissivity of the λ 1 and λ 2 ε 1 * and second emissivity ratio calculating means for separately calculating ε 2 * ; An exploration calculation for providing an initial value to the property and searching and calculating a property value substantially equal to the second spectroscopy ratio ε 1 * / ε 2 * and the first spectroscopy emissivity ratio ε 1 / ε 2 calculated using the physical properties. Way; And a temperature calculating means for performing two-color temperature calculation using the first spectroscopy emissivity ratio ε 1 / ε 2 or the second spectroscopy emissivity ratio ε 1 * / ε 2 * after completion of the search calculation. . 프로세스재료의 임의의 표면위치를 공통시야로 하는 하나이상의 2색온도계; 상기 2색온도계로부터 얻어진 두개의 파장 λ1및 λ2에 대한 휘도온도 S1 및 S2로부터 하기식에 따라 제1방사율누승비 ε1 λ12 λ2를 계산하는 제1누승비 계산수단One or more dichroic thermometers having a common field of view on any surface of the process material; First a power ratio calculating means for calculating a first emissivity a power ratio ε 1 λ1 / ε 2 λ2 from the brightness temperatures according to the following formula S1 and S2 for two wavelengths λ 1 and λ 2 obtained from said two-color thermometer (C2 : 플랭크 이차상수);(C2: flank secondary constant); 계산결과로부터 제2방사율누승비 ε1 *λ12 *λ2를 계산하기 위한 변수로서 방사율에 영향을 미치는 하나이상의 물성치를 가지는 이론식 또는 실험식을 사용하여 두개의 파장 λ1및 λ2에 대한 분광방사율 ε1 *및 ε2 *를 별개로 계산하는 제2누승비 계산수단; 및 물성치에 초기치를 부여하고 제2방사율누승비 ε1 *λ12 *λ2와 제1방사율누승비 ε1 λ12 λ2를 실질적으로 일치하게 하는 물성치를 탐색계산하는 탐색계산수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 표면상태측정장치.Spectroscopy for two wavelengths λ 1 and λ 2 using a theoretical or empirical formula with one or more properties that affect the emissivity as a parameter for calculating the second emissivity-ratio ε 1 * λ 1 / ε 2 * λ 2 from the calculations Second power-ratio ratio calculation means for separately calculating emissivity ε 1 * and ε 2 * ; And search calculation means for providing an initial value to the property value and searching and calculating a property value substantially equal to the second emissivity ratio ε 1 * λ 1 / ε 2 * λ 2 and the first emissivity ratio ε 1 λ 1 / ε 2 λ 2 . Surface condition measuring apparatus, characterized in that. 각각의 다수의 상이한 파장영역에 대해 두개의 상이한 파장 λ1및 λ2로 광을 분산시키기 위한 분광수단; 각각의 파장영역에 대한 두개의 파장에 대한 휘도온도 S1 및 S2를 측정하기 위한 광전변환수단; 각각의 파장영역에 대한 두개의 파장에 대해 측정된 휘도온도 S1 및 S2로부터 방사율누승비 ε1 λ12 λ2를 하기식에 따라 계산하기 위한 누승비 계산수단Spectroscopic means for dispersing light at two different wavelengths λ 1 and λ 2 for each of a plurality of different wavelength regions; Photoelectric conversion means for measuring luminance temperatures S1 and S2 for two wavelengths for each wavelength region; A power for calculating for each of the following two of the emissivity from the brightness temperatures S1 and S2 measured over the wavelength a power ratio ε 1 λ1 / ε 2 λ2 to the wavelength region expression ratio calculation means (C2 : 플랭크 이차상수);(C2: flank secondary constant); 방사율누승비 ε1 λ12 λ2를 미리 측정되고 내장된 다음 상관관계 함수 f인를 사용해서 분광방사율비 ε12로 변환시키기 위한 방사율비 계산수단; 측정온도를 계산하기 위해 분광방사율비 ε12를 사용하여 2색온도 계산을 하기 위한 온도계산수단; 및 각각의 파장영역에 대한 방사율누승비 또는 분광방사율비의 시간변화를 모니터하는 파장영역 선택수단으로 구성되고 상기 패러미터 파장영역에 대해 계산된 측정온도가 출력되는 것을 특징으로 하는 2색다중형 방사온도계.The emissivity power-ratio ε 1 λ 1 / ε 2 λ 2 is premeasured and built in, then the correlation function f Emissivity ratio calculation means for converting into a spectral emissivity ratio ε 1 / ε 2 using; Thermometer calculation means for performing a two-color temperature calculation using the spectral emissivity ratio ε 1 / ε 2 to calculate the measured temperature; And a wavelength range selecting means for monitoring a time variation of the emissivity squared ratio or the spectral emissivity ratio for each wavelength region, and the measured temperature calculated for the parameter wavelength region is output. 제11항에 있어서, 상기 파장영역 선택수단이 방사율누승비의 시간변화를 또는 분광방사율비를 비교하고 시간변화율이 최소파장영역을 선택하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 2색다중형 방사온도계.12. The two-color multiple radiation thermometer according to claim 11, wherein the wavelength region selecting means is configured to compare the time change of the emissivity ratio or the spectral emissivity ratio and to select the minimum wavelength region. 제11항에 있어서, 상기 파장영역 선택수단이 방사율누승비 또는 분광방사율비의 절대치를 비교하고 절대값이 최소치가 되도록 파장영역이 선택되도록 하는 것을 특징으로 하는 2색다중형 방사온도계.The two-color multiple emission thermometer according to claim 11, wherein the wavelength region selection means compares the absolute value of the emissivity power ratio or the spectral emissivity ratio and selects the wavelength region so that the absolute value is the minimum value. 제11항에 있어서, 상기 파장영역 선택수단이 세개이상의 파장영역이 사용될적에 방사율누승비 또는 분광방사율비의 시간변화가 최대치로 되도록 하는 파장영역으로부터 더 낮은 파장측 또는 두번째 파장영역 또는 더 높은 파장방향에서 동일한 것 아래인 파장영역을 선택하는 것을 특징으로 하는 2색다중형 방사온도계.The lower wavelength side or the second wavelength region or the higher wavelength direction according to claim 11, wherein the wavelength region selecting means makes the time variation of the emissivity squared ratio or the spectral emissivity ratio maximum when three or more wavelength regions are used. 2-color multiple radiation thermometer, characterized in that for selecting the wavelength range below the same. 세개이상의 상이한 파장 λ1및 λ2으로 광을 분산시키기 위한 분광수단; 각각의 파장 λ1내지 λ2에서 휘도온도 S1 및 Sn을 측정하기 위한 광전변환수단; 두개의 상이한 파장의 각각의 결합에 대해 온라인 얻어진 휘도온도 S1 및 Sn으로부터 하기식에 따라 방사율누승비 ε1 λ12 λ2를 계산하는 누승비 계산수단Spectroscopic means for dispersing light at three or more different wavelengths λ 1 and λ 2 ; Photoelectric conversion means for measuring luminance temperatures S1 and Sn at respective wavelengths λ 1 to λ 2 ; Two-line temperature of the obtained luminance for each combination of different wavelengths S1 and a power ratio calculation means for calculating an emissivity of a power ratio ε 1 λ1 / ε 2 λ2 according to the formula to from Sn i, j : n을 넘지 않는 양의 정수 i≠ji, j: Positive integer i ≠ j not exceeding n C2 : 플랭크 이차상수;C2: flank secondary constant; 오프라인 측정데이타 또는 이론을 기초하여 미리 이루어지는 (n-1)차원 누승비 회귀함수 F를 내장하고, 방사율누승비 ε1 λi2 λj, 방사율누승비 εij의 상호관계를 표현하는 (n-1)차원 방사율비 회귀함수 G 및 누승비 회귀함수 F를 방사율 회귀함수 G로 변환시키는 매핑 H 상호관계를 표현하는 참조수단; 상기 식으로부터 계산된 (n-1)방사율누승비로 형성된 (n-1)차원좌표에 대응하는 방사율누승비 회귀함수 F상의 점을 결정하기 위해 온라인 얻어지는 휘도온도 S1 내지 Sn을 사용하는 판정수단; 상기 매핑 H를 방사율비 회귀함수 G상의 점으로 점을 변환하는 누승비 회귀함수 F상의 선결된 점에 적용시키고 변환된 점으로부터 (n-1)방사율비 εij를 계산하는 변화수단; 및 계산된 방사율비의 부분 또는 전부를 사용하여 온도를 계산함에 의해 측정온도를 계산하는 온도계산수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다파장형 방사온도계.Built-in (n-1) dimensional power-of-risk regression function F based on off-line measurement data or theory, and expresses the interrelationship between emissivity-ratio ε 1 λi / ε 2 λj , emissivity-ratio ε i / ε j (n-1) reference means for representing a mapping H correlation for converting the dimensional emissivity ratio regression function G and the power-ratio ratio regression function F into an emissivity regression function G; Judging means using luminance temperatures S1 to Sn obtained online to determine points on the emissivity-ratio ratio regression function F corresponding to the (n-1) -dimensional coordinates formed from the (n-1) emissivity-ratio ratios calculated from the above equation; Changing means for applying the mapping H to a pre-determined point on the power-ratio regression function F, which converts the point into a point on the emissivity ratio regression function G, and calculating (n-1) emissivity ratio ε i / ε j from the converted point; And thermometer calculating means for calculating the measured temperature by calculating the temperature using part or all of the calculated emissivity ratio. 제15항에 있어서, 방사율누승비 또는 방사율비의 시간변화가 모니터되고 커다란 변화를 나타내는 방사율누승비 또는 방사율비가 온도계산으로부터 배제되도록 되는 것을 특징으로 하는 다파장형 방사온도계.16. The multi-wavelength radiation thermometer of claim 15, wherein the emissivity-ratio or emissivity ratio is monitored and the emissivity-ratio or emissivity ratio indicating a large change is excluded from the temperature calculation.
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