JP4285098B2 - 閃光放電ランプ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造や薄膜トランジスタ製造に用いるランプアニール用の閃光放電ランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近では、閃光放電ランプを用いたアニール装置の開発が進められている。例えば、シリコンウエハ表層に浅い拡散層（ｐｎ接合）を形成（イオン注入した不純物活性化）する工程においてランプアニール装置が使用される。
このアニール工程では特にイオン注入した不純物のプロファイルのくずれや形成したパターンの揮発などの問題を回避し、かつ、不純物の良好な活性化状態を得ることが必要である。
【０００３】
また、液晶表示パネル用の薄膜トランジスタ製造においても、基板上に形成された半導体膜を確実かつ均一に活性化させる必要がある。特にガラス基板による場合はアニール処理を達成しつつ基板への過度の加熱を防止して基板の伸縮や「そり」の発生を抑制しなければならない。
【０００４】
このようなアニール工程では、特に、基板表層或いは基板表面上の薄膜を、下部への熱の浸透を抑制し、均一かつ確実に所定温度に加熱する必要があり、熱源としてのランプは閃光放電ランプが最適である。
閃光放電ランプを用いたアニール装置は、特開２００２−２３１４８８号公報に記載されている。
【０００５】
特開２００２−２３１４８８号公報に記載されているアニール用の閃光放電ランプ装置では、複数の閃光放電ランプを使用しており、ランプと基板表面との距離、ランプの配置及び入力、複数ランプの同時点灯などの諸条件を満たす必要があり、特に、照射面での照度むらを少なくすることが必要であり、閃光放電ランプ同士を近接配置する必要があり、閃光放電ランプのランプ保持機構が工夫されている。
【０００６】
以下、図面を用いて従来の閃光放電ランプ装置のランプ保持機構を説明する。
図７は従来の閃光放電ランプ装置におけるランプ保持機構を説明する図であり、図８は、図７に示すランプ保持機構に閃光放電ランプが保持された時の図７のＸ−Ｘ方向で切断した断面図である。
保持部材４は、セラミックス製の保持部材本体４ａと、金属保持片４ｂよりなるものである。
保持部材本体４ａは、閃光放電ランプ２の発光管２１の側面外形に沿うよう成形されて発光管２１の側面の一部に密接する密接部４ａ１を有するものである。金属保持片４ｂは保持部材本体４ａにネジによって固定された共通する基盤部４ｂ１を有し、この基盤部４ｂ１から立設するように２つの押圧部４ｂ２、４ｂ３を有し、この押圧部４ｂ２、４ｂ３も閃光放電ランプ２の発光管２１の側面外形に沿うように湾曲されている。そして、押圧部４ｂ２、４ｂ３は、対向する密接部４ａ１方向に曲がるようなバネ性を有するものである。
【０００７】
そして、密接部４ａ１と押圧部４ｂ２、４ｂ３の間に発光管２１を挿入すると、押圧部４ｂ２、４ｂ３で発光管２１の側面の一部を押圧し、発光管２１の側面の他の一部が密接部４ａ１に密接し、閃光放電ランプ２を保持部材４で保持するランプ保持機構となる。
【０００８】
図８中、発光管２１の下方には、閃光放電ランプ１の発光管２１に沿って、トリガー線３１を管型のガラス管３２内に封装したトリガー管３が配置されている。
このトリガー管３は、保持部材本体４ａに形成された凹部４ａ２内に嵌め込まれており、この凹部４ａ２の内面と発光管２１の側面との間で保持された構造である。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２３１４８８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このような閃光ランプ装置では、被処理物を短時間で急速に加熱する必要があり、例えば、被処理物がシリコンウエハの場合、その表面温度を１１００℃、昇温速度を２×１０^４〜２×１０^６℃／ｓとする必要があり、このような発光状態を達成するためには、１本の閃光放電ランプのランプ電流が２０００Ａ程度、ランプエネルギーが５ＫＪ程度となる。
【００１１】
この結果、点灯時、瞬間に閃光放電ランプの発光管内が高圧状態、例えば２０気圧以上に達し、発光管内と外部雰囲気との圧力差による衝撃波が閃光放電ランプから発せられることになり、閃光放電ランプが振動してしまう。
【００１２】
また、複数の閃光放電ランプが一斉に点灯した際には、互いに他の閃光放電ランプに流れる電流によって各閃光放電ランプにローレンツ力が加わる。このローレンツ力の大きさは、閃光放電ランプの電流に比例すると共に各閃光放電ランプ間の距離に反比例する。そのため、２０００Ａ以上もの大電流が各閃光放電ランプに流れると、各閃光放電ランプには大きなローレンツ力が加わり、閃光放電ランプが振動してしまう。
【００１３】
図９は、ランプ保持機構の金属保持片が閃光放電ランプを保持する構造を示す図であり、図９（イ）は一部拡大斜視図であり、図９（ロ）は発光管の管軸Ｚ方向に沿った一部拡大断面図である。
図９に示すように、閃光放電ランプ２の発光管２１の側面に金属保持片の押圧部４ｂ２が接触した状態で、発光管２１を押圧している。
詳細に説明すると、押圧部４ｂ２は、ＳＵＳ製の平板よりなり、発光管２１の側面形状に沿うような形状に加工された板バネであって、圧接部４ｂ２の押圧面４ｂ２０が発光管２１の側面に接触した状態になっている。そして、押圧面４ｂ２０の発光管２１の管軸Ｚ方向の端部は、発光管２１の表面から略垂直な状態で切り立ったエッジ面４ｂ２１とつながっており、押圧面４ｂ２０とエッジ面４ｂ２１をつなく辺Ｈが発光管２１の表面と接触している。
【００１４】
前述したように、閃光放電ランプを点灯させると、閃光放電ランプが振動するが、その振動によって閃光放電ランプが図９に示す管軸Ｚ方向に動くと、辺Ｈが発光管２１と擦れて引っかかり、ガラス製の発光管２１の表面に傷がつく、さらに、点灯消灯を繰り返すと、辺Ｈと発光管２１が何回も擦れ合い、最終的には、この傷がもとで発光管２１の破壊にいたるという問題が発生する。
【００１５】
さらに、図８に示すように、金属保持片４ｂの押圧部４ｂ２、４ｂ３の押圧する力より、閃光放電ランプ２がＹ−Ｙ方向に振動する力が大きい場合、隣り合う閃光放電ランプ２同士が衝突し発光管２１が破損したり、或いは、閃光放電ランプが保持部材本体４ａから外れてしまうという問題があった。
【００１６】
本願発明の目的は、複数の閃光放電ランプを同一平面上に保持部材を用いて確実に保持することができ、しかも、各閃光放電ランプが破損しない閃光放電ランプ装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の閃光放電ランプ装置は、ガラス製の管型発光管内に一対の電極が配置された複数の閃光放電ランプを同一平面上に保持部材を用いて配置した閃光放電ランプ装置において、前記保持部材は、前記閃光放電ランプが並べられる平面に対して直交する方向に分割された一方の絶縁性ブロックと他方の絶縁性ブロックからなり、前記一方の絶縁性ブロックには、前記閃光放電ランプの発光管がそれぞれ個別に嵌め込まれる嵌合溝を有し、前記他方の絶縁性ブロックには、前記一方の絶縁性ブロックに形成されたそれぞれの嵌合溝に対応する位置に金属製の第１板バネを有し、前記第１板バネで前記閃光放電ランプのそれぞれの発光管を押圧して前記閃光放電ランプを一方の絶縁性ブロックと他方の絶縁性ブロックの間で挟み込んで保持するとともに、前記第１板バネの前記発光管を押圧する押圧面が、前記発光管の管軸方向に沿って伸びるとともに、前記発光管の管軸方向の端部において曲面になって前記発光管から離間していることを特徴とする。
【００１８】
請求項２に記載の閃光放電ランプ装置は、請求項１に記載の閃光放電ランプ装置において、特に、前記閃光放電ランプの発光管に沿って、トリガー線を管型のガラス管内に封装したトリガー管が配置されており、前記一方の絶縁性ブロックは、前記それぞれの嵌合溝内に個別に金属製の第２板バネが設けられており、当該第２板バネで前記トリガー管を押圧して当該トリガー管及び前記閃光放電ランプを一方の絶縁性ブロックと他方の絶縁性ブロックの間で挟み込んで保持するとともに、前記第２板バネの前記トリガー管を押圧する押圧面が、前記トリガー管の管軸方向に沿って伸びるとともに、前記トリガー管の管軸方向の端部において曲面になって前記トリガー管から離間していることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の閃光放電ランプ装置にかかる保持部材の斜視図であり、図２は閃光ランプが装着された一方のブロック１１を紙面において下側からみた要部平面図、図３は図２中のうち１本の閃光放電ランプについてランプ管軸を通る面で切断した縦断面図である。図４は、図２中のＸ−Ｘ方向断面図である。
【００２０】
図１に示すように本発明の閃光放電ランプ装置の保持部材１は、閃光放電ランプが並べられる平面に対して直交する方向に分割された二つの光によって劣化しないセラミック製の絶縁性ブロックよりなる。一方の絶縁ブロック１１には、閃光放電ランプの発光管がそれぞれ個別に嵌め込まれ発光管外径に適合した嵌合溝１３が設けられており、他方の絶縁ブロック１２は略板状であり、これら一方と他方のブロックに閃光放電ランプを挟み込み固定するものである。尚、図１中、符号１５は後述する閃光放電ランプの発光管を押圧するステンレス製のバネ鋼よりなる第１板バネであり、それぞれの嵌合溝１３に対応する位置に１つづつ設けられている。
【００２１】
図２に示すように閃光放電ランプ２，２・・は、発光管２１，２１，・・における排気管残部２１ａよりも外方の端部側が一方の絶縁ブロック１１の嵌合溝１３に嵌合して、略同一平面上に並べられる。また、絶縁ブロック１１には、嵌合溝１３につながる後述する閃光放電ランプの給電用導出部（２５，２７）が導出する貫通孔１４が形成されている。
なお、図２では、閃光放電ランプ２の一端側の保持部材の構造が示されているが、他端側も同じ構造の保持部材によって保持されている。
【００２２】
図３において、閃光放電ランプ２は、発光管２１が石英ガラスからなり、外径φ１０ｍｍ〜φ１５ｍｍ、肉厚１ｍｍ〜２．５ｍｍ、発光管全長５４０ｍｍ〜６００ｍｍであり、内部には、放電ガスとして、例えばキセノンガス、クリプトン、アルゴン、ネオン等の希ガス、セシウム、カリウム、水銀の単体若しくはこれらの混合物が封入され、一方の電極２２につながるリード棒２３が発光管２１の端部２４より気密に導出されている。尚、他方の電極もこれと同様である。
【００２３】
上記閃光放電ランプ２における給電用導出部は、電極２２につながるリード棒２３の端部に、給電用のリード線２５が銀ロウ２６等によって電気的に接続された構造である。ここで、上記装置においては、閃光放電ランプ２の間隔が狭小であることから、隣接するリード棒２３やリード線２５と短絡しないように、発光管２１より導出されたリード棒２３及びリード線２５は絶縁用の熱収縮性の絶縁チューブ２７により被覆されている。
【００２４】
上記閃光ランプ２には、始動性改善のためのトリガー管３が配置されている。係るトリガー管３はトリガー線３１をガラス管３２内に封装したものであり、閃光放電ランプ２の発光管２１に沿って配置されている。
【００２５】
図３、図４を用いて説明を続けると、保持部材１の絶縁ブロック１１の嵌合溝１３の底壁部にトリガー管３を嵌め込むための幅狭の溝１３１が形成されており、この幅狭の溝１３１にはステンレス製のバネ鋼よりなる第２板バネ１６が配設されている。
【００２６】
そして、図３、図４に示すように、絶縁ブロック１１には、閃光放電ランプの発光管２１外径より若干広い幅の嵌合溝１３が形成されている。この嵌合溝１３は向かい合う２つの斜めのテーパー面で発光管２１の外表面に当接するものであり、閃光放電ランプ２の発光管２１の外径にバラツがあっても必ず発光管２１の外表面にテーパー面が当接することにより、発光管２１の外径のバラツキを吸収することができる。
そして、この嵌合溝１３によって、図４中Ｘ−Ｘ方向に、発光管２１が大きく動かないように嵌め込まれている。
また、トリガー管３が嵌合溝１３の底壁部に設けられたトリガー管３を嵌入するための幅狭の溝１３１に嵌め込まれている。
【００２７】
そして、図４に示すように、閃光放電ランプ２の発光管２１を２つの絶縁ブロック１１，１２で挟み込み、第１板バネ１５が発光管２１を紙面下方から上方に向けて押圧し、第２板バネ１６がトリガー管３を紙面上方から下方に向けて押圧し、押圧されたトリガー管３が発光管２１を紙面上方から下方に押圧する構造であるので、第１板バネ１５と第２板バネ１６によって発光管２１を両側から押圧し保持するものであり、図４中Ｙ−Ｙ方向に、発光管２１が動かないように保持されている。
【００２８】
このような保持部材１の構造であるので、閃光放電ランプの点灯時、発光管と外部雰囲気との圧力差によって衝撃波が発生し閃光放電ランプが振動しても、或いは、閃光放電ランプに流れる電流によって閃光放電ランプにローレンツ力が発生しても、図４中、Ｘ−Ｘ方向、Ｙ−Ｙ方向のどちらの方向に対しても閃光放電ランプが動くことを防止できるものである。
【００２９】
図５（イ）は、第１板バネ１５で発光管２１を押圧した状態を示す斜視図であり、図５（ロ）は、発光管の管軸Ｚ方向に沿った一部拡大断面図である。
図５（イ）示すように、第１板バネ１５は、閃光放電ランプ２の発光管２１を押圧する押圧部１５１と、この押圧部１５１に続く絶縁ブロック１１に固定される固定部１５２から構成されている。
また、図５（ロ）に示すように、押圧部１５１の押圧面１５１０が発光管２１の側面に接触した状態になっており、この押圧面１５１０は発光管２１の管軸Ｚ方向に沿って伸びるとともに、発光管２１の管軸Ｚ方向の端部において曲面Ｔ（便宜状、点線で示す部分）になって、発光管２１から離間している。
そして、図４で説明したように、図５中Ｘ−Ｘ方向、Ｙ−Ｙ方向へ閃光放電ランプ２が動くことが防止されているが、管軸Ｚ方向には発光管２１の膨張収縮や振動によって閃光放電ランプが動くものである。
【００３０】
しかしながら、発光管２１が管軸Ｚ方向に動いても、押圧面１５１０は、発光管２１の管軸Ｚ方向の端部において曲面Ｔになって発光管２１から離間しているので、発光管２１の表面に、この曲面Ｔが引っかかることがなく、発光管２１の表面に押圧面１５１０との摩擦による傷が発生せず、発光管２１が破損することがない。
【００３１】
また、図５（イ）に示すように、押圧面１５１０の管軸Ｚ方向と交差する方向の端部は、発光管２１の表面から略垂直な状態で切り立ったエッジ面１５１１とつながっており、押圧面１５１０とエッジ面１５１１をつなく辺Ｈが発光管２１の表面と接触している。
しかし、このエッジ面１５１１が発光管２１の管軸Ｚ方向と平行になっている構造であれば、発光管２１が管軸Ｚ方向に動いても、辺Ｈと発光管２１の表面が引っかからず滑らかに擦れ合う程度となり、発光管２１の表面に傷がつかず、発光管２１が破損することがない。
【００３２】
図６（イ）は、第２板バネ１６でトリガー管３を押圧した状態を示す斜視図であり、図６（ロ）は、トリガー管の管軸Ｚ方向に沿った一部拡大断面図である。
図６（イ）示すように、第２板バネ１５は、トリガー管３を押圧する押圧部１６１と、この押圧部１６１に続く絶縁ブロック１１に固定される固定部１６２から構成されている。
また、図６（ロ）に示すように、押圧部１６１の押圧面１６１０がトリガー管３の側面に接触した状態になっており、この押圧面１６１０は、トリガー管３の管軸Ｚ方向に沿って伸びるとともに、トリガー管３の管軸Ｚ方向の端部において曲面Ｔ（便宜状、点線で示す部分）になって、トリガー管３から離間している。
そして、図４で説明したように、図６中Ｘ−Ｘ方向、Ｙ−Ｙ方向へトリガー管３が動くことが防止されているが、管軸Ｚ方向にはトリガー管３の膨張収縮や振動によってトリガー管が動くものである。
【００３３】
しかしながら、トリガー管３が管軸Ｚ方向に動いても、押圧面１６１０は、トリガー管３の管軸Ｚ方向の端部において曲面Ｔになってトリガー管３から離間しているので、トリガー管３の表面に、この曲面Ｔが引っかかることがなく、トリガー管３の表面に押圧面１６１０との摩擦による傷が発生せず、トリガー管３が破損することがない。
【００３４】
また、図６（イ）に示すように、押圧面１６１０の管軸Ｚ方向と交差する方向の端部は、トリガー管３の表面から略垂直な状態で切り立ったエッジ面１６１１とつながっており、押圧面１６１０とエッジ面１６１１をつなく辺Ｈがトリガー管３の表面と接触している。
しかし、このエッジ面１６１１がトリガー管３の管軸Ｚ方向と平行になっている構造であれば、トリガー管３が管軸Ｚ方向に動いても、辺Ｈとトリガー管３の表面が引っかからず滑らかに擦れ合う程度となり、トリガー管３の表面に傷がつかず、トリガー管３が破損することがない。
【００３５】
なお、上述した本発明の閃光放電ランプ装置は、トリガー管を押圧する第２板バネを有しているが、第２板バネは必ずしも必要ではなく、第１板バネによって発光管を押圧し、発光管に当接しているトリガー管を絶縁ブロックの嵌合溝に板バネなして直接押圧して、発光管及びトリガー管を第１板バネと絶縁ブロックで挟持することにより、閃光放電ランプを保持部材で保持することもできる。
【００３６】
さらには、閃光放電ランプの両側を保持部材で保持しているが、閃光放電ランプの一端側の第１板バネと第２バネ板バネによる保持力を、他端側の第１板バネと第２バネ板バネによる保持力より弱くすることにより、保持部材が固定されている閃光放電ランプ装置のケーシングが熱膨張しても、閃光放電ランプに対してケーシングが相対的に動くことになり、閃光放電ランプに負荷がかかることを防止でき、閃光放電ランプの破損を防止できる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明の閃光放電ランプ装置によれば、保持部材の嵌合溝に複数の閃光放電ランプの発光管を個別に嵌め込み狭持する構造であるので、閃光放電ランプの発光管軸と交差する方向の動きを防止でき、しかも、それぞれの嵌合溝に嵌め込まれた発光管を第１板バネで押圧し、発光管に接する押圧面が、発光管の管軸方向に沿って伸びるとともに、発光管の管軸方向の端部において曲面になって発光管から離間しているので、発光管の表面がこの押圧面に引っかからず、発光管の表面に押圧面との摩擦による傷が発生せず、発光管の破損を防止できるとともに、同一平面上に複数の閃光放電ランプを保持部材を用いて保持することができる。
【００３８】
さらには、第２板バネで発光管の管軸に沿って設けられたトリガー管を押圧し、トリガー管に接する押圧面が、トリガー管の管軸方向に沿って伸びるとともに、トリガー管の管軸方向の端部において曲面になってトリガー管から離間しているので、トリガー管の表面がこの押圧面に引っかからず、トリガー管の表面に押圧面との摩擦による傷が発生せず、トリガー管の破損を防止できるとともに、第１板バネと第２板バネによって、トリガー管及ぶ発光管を両側から押圧して保持することができ、同一平面上に複数の閃光放電ランプを保持部材を用いて確実に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の閃光放電ランプ装置にかかる保持部材の斜視図である。
【図２】図１に示す保持部材に閃光放電ランプが装着された状態の一部分の要部平面図である。
【図３】図２中のうち１本の閃光放電ランプについてランプ管軸を通る面で切断した縦断面図である。
【図４】図２中のＸ−Ｘ方向断面図である。
【図５】第１板バネで、発光管を押圧した状態を示す説明図である。
【図６】第２板バネで、トリガー管を押圧した状態を示す説明図である。
【図７】従来の閃光放電ランプ装置におけるランプ保持機構を説明する図である。
【図８】図７に示すランプ保持機構に閃光放電ランプが保持された時の図７のＸ−Ｘ方向で切断した断面図である。
【図９】従来のランプ保持機構の金属片が閃光放電ランプを保持する構造を示す一部拡大斜視図である。
【符号の説明】
１ 保持部材
１１ 絶縁性ブロック
１２ 絶縁性ブロック
１３ 嵌合溝
１４ 貫通孔
１５ 第１板バネ
１５１ 圧接部
１５２ 固定部
１５１０ 押圧面
１５１１ 第１バネのエッジ面
１６ 第２板バネ
１６１ 圧接部
１６２ 固定部
１６１０ 押圧面
１６１１ 第２バネのエッジ面
２ 閃光放電ランプ
２１ 発光管
３ トリガー管

Claims (2)

1. ガラス製の管型発光管内に一対の電極が配置された複数の閃光放電ランプを同一平面上に保持部材を用いて配置した閃光放電ランプ装置において、
   前記保持部材は、前記閃光放電ランプが並べられる平面に対して直交する方向に分割された一方の絶縁性ブロックと他方の絶縁性ブロックからなり、
   前記一方の絶縁性ブロックには、前記閃光放電ランプの発光管がそれぞれ個別に嵌め込まれる嵌合溝を有し、
   前記他方の絶縁性ブロックには、前記一方の絶縁性ブロックに形成されたそれぞれの嵌合溝に対応する位置に金属製の第１板バネを有し、
   前記第１板バネで前記閃光放電ランプのそれぞれの発光管を押圧して前記閃光放電ランプを一方の絶縁性ブロックと他方の絶縁性ブロックの間で挟み込んで保持するとともに、
   前記第１板バネの前記発光管を押圧する押圧面が、前記発光管の管軸方向に沿って伸びるとともに、前記発光管の管軸方向の端部において曲面になって前記発光管から離間していることを特徴とする閃光放電ランプ装置。
2. 請求項１に記載の閃光放電ランプ装置において、
   前記閃光放電ランプの発光管に沿って、トリガー線を管型のガラス管内に封装したトリガー管が配置されており、
   前記一方の絶縁性ブロックは、前記それぞれの嵌合溝内に個別に金属製の第２板バネが設けられており、当該第２板バネで前記トリガー管を押圧して当該トリガー管及び前記閃光放電ランプを一方の絶縁性ブロックと他方の絶縁性ブロックの間で挟み込んで保持するとともに、
   前記第２板バネの前記トリガー管を押圧する押圧面が、前記トリガー管の管軸方向に沿って伸びるとともに、前記トリガー管の管軸方向の端部において曲面になって前記トリガー管から離間していることを特徴とする閃光放電ランプ装置。

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