(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に、複数のフラッシュランプを電極の極性を交互に逆にして並列に配置し、前記フラッシュランプの一方の端部側から他方の端部側に冷却風を流す通風機構を備えたフラッシュランプ装置において、
前記通風機構は、前記フラッシュランプの所定回数の発光毎に前記冷却風を流す方向を切り替える風向切替手段を備えており、
前記所定回数のフラッシュ発光の最後のフラッシュ発光信号に同期して該フラッシュ発光信号によるフラッシュランプの発光後の所定時間経過後に、前記風向切替手段に風向切り替え信号を入力して、前記冷却風の方向を切り替えるようにしたものであることを特徴とするフラッシュランプ装置。
【請求項２】
前記所定回数が、２万回以下であることを特徴とする請求項１に記載のフラッシュランプ装置。 
【請求項３】
前記風向切替手段は、冷却用配管内の風向制御板の方向を変えることにより切り替えるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のフラッシュランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板への光照射を行うフラッシュランプ装置に係わり、更に詳しくは、極めて短時間で半導体基板の活性化等の処理を行うフラッシュランプ装置における冷却方式の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トランジスタの製造工程においては、種々の熱処理が行われており、その中でも、浅い拡散層であるｐｎ接合の形成プロセスは重要な熱処理工程といわれる。ｐｎ接合を形成する場合、イオン注入によってシリコン基板中に不純物を導入し、続いて熱処理によって注入された不純物の活性化処理を行う。かつては活性化処理に拡散炉を使用する時代もあったが、近年ではハロゲンランプを用いて急速加熱処理が行われるようになった。しかし、より近年では、一層の高集積化の進展により、ｐｎ接合の深さは２０ｎｍオーダーが求められるようになり、最早ハロゲンランプによる急速加熱では薄い拡散層を制御することは困難となってきた。
【０００３】
特開２００２−１９８３２２号公報には、半導体の熱処理方法に関し、高エネルギーを有し、瞬時加熱が可能なフラッシュランプを使用したフラッシュランプ装置の技術が開示されている。
【０００４】
このようなフラッシュランプ装置の一例を図８および図９に示す。
図８（ａ）はフラッシュランプ等の灯具が収納されたフラッシュランプ装置の筐体を示す斜視図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａから見た断面図である。
これらの図に示すように、このフラッシュランプ装置は、石英ガラスからなる複数のフラッシュランプの発光管が複数本並列に配置されており、各フラッシュランプには、フラッシュランプの始動性を高めるために隣接してトリガー電極が設けられている。またこれらの複数のフラッシュランプは、隣接するフラッシュランプ同士によって生起されるローレンツ力を軽減するために、各フラッシュランプは各フラッシュランプに流れる電流の方向が隣接するフラッシュランプに流れる電流の方向と逆向きとなるように配置されている。
【０００５】
また、このようなフラッシュランプ装置においては、図９に示すように、ワーク（半導体ウエハ）に均一な光を照射するために、リフレクタの反射面を最大限に活かすように、筐体の吸気口から流入された冷却風を、フラッシュランプの一方の電極側端部から流入し、さらにフラッシュランプの軸方向に沿って流し、他方の電極側端部を通って筐体の排気口から排出するような冷却方式が採用されている。
【０００６】
なお、特開２０００−１６２３９７号公報にも、紫外線硬化装置の冷却方式として、リフレクタに空気穴を設け、ランプ側に吹き付ける構造が採用されているが、この方式ではリフレクタを有効に利用することができないという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１９８３２２号公報
【特許文献２】特開２０００−１６２３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図８および図９に示すような、従来のフラッシュランプ装置の冷却方式では、フラッシュランプは、閃光回数とともに風下側電極前方の発光管内壁（特に陰極側）に白濁を生じ、この白濁が発光管中央部方向へ拡がっていき、その結果、ランプ内で生み出された光量が白濁箇所で減じ、ワーク面で光量低下を来す問題が発生していた。
【０００９】
この光量低下につながる発光管内壁の白濁の発生原因は以下の理由によるものと考えられる。
閃光時、放電プラズマは、フラッシュランプの陰極側のトリガー電極に沿って成長するため、トリガー電極側の発光管内壁は、非常に高い電流密度を持った放電プラズマに曝される。この放電プラズマに曝された石英ガラスは、この放電プラズマの熱や紫外線により、ＳｉＯ２の結合バンドが切断され、閃光のたびに次式のようにＳｉＯが生成される。
ＳｉＯ２→ＳｉＯ＋Ｏ２／２
このＳｉＯの生成には、温度依存性があり、温度が高いと上式の右辺の項のＳｉＯの蒸発量が増える。フラッシュランプにおいて、発生したＳｉＯは、トリガー電極側とは反対側の比較的温度の低い発光管内表面に堆積していく。ＳｉＯの堆積量が増えると、作業者の目に白く見え出す。この白く見えるものが、ここでいう白濁であり、ワーク面での照度低下につながる。この白濁度合いを減らすために、トリガー電極が沿う側の発光管を冷却しようとして、冷却風量を増やしても、図８（ｂ）に示すように、風下側に熱溜まりができ、冷やしたいトリガー電極が沿う側の発光管を冷却することができず、早期に風下側の発光管内表面が白濁してしまう。
【００１０】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、フラッシュランプの電極近傍の石英ガラス発光管の白濁を抑制し、ワーク面での照度低下を防止したフラッシュランプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。 
第１の手段は、筐体内に、複数のフラッシュランプを電極の極性を交互に逆にして並列に配置し、前記フラッシュランプの一方の端部側から他方の端部側に冷却風を流す通風機構を備えたフラッシュランプ装置において、前記通風機構は、前記フラッシュランプの所定回数の発光毎に前記冷却風を流す方向を切り替える風向切替手段を備えており、前記所定回数のフラッシュ発光の最後のフラッシュ発光信号に同期して該フラッシュ発光信号によるフラッシュランプの発光後の所定時間経過後に、前記風向切替手段に風向切り替え信号を入力して、前記冷却風の方向を切り替えるようにしたものであることを特徴とするフラッシュランプ装置である。
【００１３】
第２の手段は、第１の手段において、前記所定回数が、２万回以下であることを特徴とするフラッシュランプ装置である。 
【００１５】
第３の手段は、第１の手段又は第２の手段において、前記風向切替手段は、冷却用配管内の風向制御板の方向を変えることにより切り替えるものであることを特徴とするフラッシュランプ装置である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、筐体内に、複数のフラッシュランプを電極の極性を交互に逆にして並列に配置し、前記フラッシュランプの一方の端部側から他方の端部側に冷却風を流す通風機構を備えたフラッシュランプ装置において、前記通風機構は、前記フラッシュランプの所定回数の発光毎に前記冷却風を流す方向を切り替える風向切替手段を備えており、前記所定回数のフラッシュ発光の最後のフラッシュ発光信号に同期して該フラッシュ発光信号によるフラッシュランプの発光後の所定時間経過後に、前記風向切替手段に風向切り替え信号を入力して、前記冷却風の方向を切り替えるようにしたので、ランプ発光直後の最もランプ管壁が高温になるときに安定した冷却を確保することができ、フラッシュランプの電極近傍の石英ガラス発光管の白濁を抑制し、ワーク面での照度低下を防止することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、前記所定回数を２万回以下としたので、１０万ショットを越えたときでも点灯初期の９０％以上のワーク面照度を維持することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、前記風向切替手段は、冷却用配管内の風向制御板の方向を変えることにより切り替えるものであるので、簡便な構成で容易に風向切替手段を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の一実施形態を図１乃至図７を用いて説明する。
図１（ａ）は、本実施形態の発明に係るフラッシュランプ装置の筐体の構成を示す斜視図、図１（ｂ）は図１のＡ−Ａから見た断面図である。
これらの図において、１はフラッシュランプ等の灯具が収納された筐体、２は筐体１に設けられた吸気口または排気口、３は筐体１に設けられた排気口または吸気口、４は発光管が石英ガラスからなる複数のフラッシュランプ、５，６はフラッシュランプ４の電極、７はフラッシュランプ４の始動性を高めるためにフラッシュランプ４に隣接して配置されたトリガー電極、８はリフレクタ、９は前面ガラス、１０は電装部である。
【００２２】
なお、複数のフラッシュランプ４は、隣接するフラッシュランプ４同士によって生起されるローレンツ力を軽減するために、各フラッシュランプ４は各フラッシュランプ４に流れる電流の方向が隣接するフラッシュランプ４に流れる電流の方向と逆向きとなるように、電極の極性が交互に逆に配置されている。
【００２３】
このフラッシュランプ装置の筐体１内における冷却は、まず、実線矢印で示すように、筐体１の吸気口２から冷却風が流入した場合は、冷却風はリフレクタ８内のフラッシュランプ４の一方の電極５側に流入され、一方の電極５側付近の発光管を十分冷却しながらリフレクタ８と発光管管壁に沿ってフラッシュランプ４の他方の電極６側に流れる。発光管管壁を冷却した冷却風はフラッシュランプ４の他方の電極６側から流出し、筐体１の排気口３から排出される。
【００２４】
所定回数、フラッシュランプの点灯後に、今度は、点線矢印で示すように、筐体１の吸気口３から冷却風が流入した場合は、冷却風はリフレクタ８内のフラッシュランプ４の一方の電極６側に流入され、一方の電極６側付近の発光管を十分冷却しながらリフレクタ８と発光管管壁に沿ってフラッシュランプ４の他方の電極５側に流れる。発光管管壁を冷却した冷却風はフラッシュランプ４の他方の電極５側から流出し、筐体１の排気口２から排出される。
【００２５】
本実施形態の発明によれば、所定回数のフラッシュランプ点灯毎に、冷却風の流れる方向を切り替えるようにしたので、電極５付近のフラッシュランプの発光管壁と電極６付近のフラッシュランプの発光管壁とは略均等に冷却され、従来の冷却方式ような閃光回数とともに風下側電極前方の発光管内壁に白濁を生じるような問題を回避することができる。
【００２６】
次に、冷却風の流れる方向の切替方式について説明する。
図２は、筐体１内に流れる冷却風の方向を切り替えるための外付け風向制御板による風向交互切替方式を示す図である。
同図において、１１は冷却ファン、１２，１３，１４は冷却用配管、１５は風向制御板、１６は冷却風入口、１７は冷却風出口である。なお、その他の構成は図１の同符号の構成に対応する。  
【００２７】
同図に示すように、冷却用ファン１１が駆動されることにより、冷却風入口１６から入った冷却風は、風向制御板１５が実線の位置にあるときは、図示右側の冷却用配管１３を通って筐体１内の複数のフラッシュランプ４の右側の端部側に入り、フラッシュランプ４を冷却してフラッシュランプ４の左側の端部側を通り、さらに図示左側の冷却用配管１４、共通の冷却用配管１２を通って冷却風出口１７から排出される。風向制御板１５が点線の位置にあるときは、図示左側の冷却用配管１４を通って筐体１内の複数のフラッシュランプ４の左側の端部側に入り、フラッシュランプ４を冷却してフラッシュランプ４の右側の端部側を通り、図示右側の冷却用配管１３、共通の冷却用配管１２を通って冷却風出口１７から排出される。
【００２８】
図３は、筐体１内に流れる冷却風の方向を切り替えるための内付け風向制御板による風向交互切替方式を示す図であり、風向制御板が筐体内に設けられている点で図２に示す風向交互切切替方式と異なる。
同図に示すように、冷却用ファン１１が駆動されることにより、冷却風入口１６から入った冷却風は、風向制御板１５が実線の位置にあるときは、筐体１内の図示右側の冷却用配管１３を通って複数のフラッシュランプ４の右側の端部側に入り、フラッシュランプ４を冷却してフラッシュランプ４の左側の端部側を通り、図示左側の冷却用配管１４、共通の冷却用配管１２を通って冷却風出口１７から排出される。風向制御板１５が点線の位置にあるときは、筐体１内の図示左側の冷却用配管１４を通って複数のフラッシュランプ４の左側の端部側に入り、各フラッシュランプ４を冷却してフラッシュランプ４の右側の端部側を通り、図示右側の冷却用配管１３、共通の冷却用配管１２を通って冷却風出口１７から排出される。
【００２９】
次に、フラッシュランプ装置の点灯電源装置から出力される制御信号に同期して、風向を切り替える機構について図４乃至図６を用いて説明する。
これらの図において、１８はフラッシュランプを点灯すると共に、所定回数の発光信号の出力毎に電磁弁に制御信号を出力する点灯電源装置、１９は電磁弁Ａ、２０は電磁弁Ｂ、２１は切替弁である。その他の構成は図２および図３に示す同符号の構成に対応する。
【００３０】
まず、図４に示すように、フラッシュランプに発光信号が出力されると、所定回数の発光信号の出力毎に、ここでは１回の発光信号に同期して、発光信号から所定の遅延時間経過後に、後述する図５および図６に示す電磁弁Ａ１９および電磁弁Ｂ２０に制御信号を出力し、切替弁２１を切り替え風向を切り替える。
発光信号から所定の遅延時間を設ける理由は、ランプ発光直後が最もランプ管壁が高温になる。このときには安定した冷却を確保する必要があるが、風向の切替時には一時的に冷却風が止まってしまうため、点灯後一定の遅延時間を設け、冷却風の方向を切り替え、点灯時には安定した冷却条件にしておく必要がある。例えば、１回の発光毎に風向を切り替える場合、その発光間隔が６０秒であれば、発光信号から遅延させる時間は３０秒というように設定する。    
【００３１】
図５において、電磁弁Ａ１９に電磁弁Ａ１９をＯＮする制御信号が出力され、電磁弁Ｂ２０に電磁弁Ｂ２０をＯＦＦする制御信号が出力されると、切替弁２１は図示方向に切り替わる。その結果、冷却用ファン１１が駆動されると、図示矢印方向に冷却風が流れる。
【００３２】
反対に、図６において、電磁弁Ａ１９に電磁弁Ａ１９をＯＦＦする制御信号が出力され、電磁弁Ｂ２０に電磁弁Ｂ２０をＯＮする制御信号が出力されると、切替弁２１は図示方向に切り替わる。その結果、冷却用ファン１１が駆動されると、図示矢印方向に冷却風は流れる。
【００３３】
なお、図４においては、発光信号が出力される毎に、発光信号から所定の遅延時間経過後に、電磁弁Ａ１９および電磁弁Ｂ２０に制御信号が出力されるように構成しているが、これに限定されず、数回から２万回程度の発光信号が出力される毎に、最後の発光信号から所定の遅延時間経過後に、電磁弁Ａ１９および電磁弁Ｂ２０に制御信号が出力されるようにしてもよい。
また、風向制御板の方向を切り替えるに際しては、本実施形態の説明においては、フラッシュランプの発光信号と同期させて自動的に切替弁を操作するように説明したが、簡易的に、手動で切替弁を操作するようにすることも当然可能である。
【００３４】
なお、本発明のフラッシュランプ装置は、例えば、半導体製造ラインに他の製造装置とともに組み込まれて使用される。その際、本発明のフラッシュランプ装置およびまたは本発明のフラッシュランプ装置の周辺装置は定期的に保守点検される。この保守点検時は本発明のフラッシュランプ装置も運転を休止する。この保守点検の機会を捉えて本発明のフラッシュランプ装置の通風機構に備わる風向切替手段を使い、冷却風を流す方向を当該保守点検の前後で切り替える。この定期的な保守点検毎の風向切替もほぼ所定回数の発光毎の風向切替と同様に機能させることができる。
【００３５】
図７は、冷却方向の切り替え頻度と照度維持率の関係を示すグラフである。
なお、ここで照度測定は、フラッシュランプから４８ｍｍ離間したワーク面の照度を照度計で測定したものである。
同図に示すように、毎回の１ショット毎に冷却風の向きを変えると、１０万ショットを越えても点灯初期の９５％以上のワーク面照度を維持することができた。また２万回のショット毎に冷却風の向きを変えた場合でも、１０万ショットを越えたときも点灯初期の９０％以上のワーク面照度を維持した。しかし、３万回のショット毎に冷却風の向きを変えた場合には照度は大きく低下した。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るフラッシュランプ装置の筐体の構成を示す斜視図および断面図である。
【図２】筐体１内に流れる冷却風の方向を切り替えるための外付け風向制御板による風向交互切替方式を示す図である。
【図３】筐体１内に流れる冷却風の方向を切り替えるための内付け風向制御板による風向交互切替方式を示す図である。
【図４】タイミングチャートを示す図である。
【図５】電磁弁ＡがＯＮしているときの冷却風の流れと切替弁の位置を示す図である。
【図６】電磁弁ＢがＯＮしているときの冷却風の流れと切替弁の位置を示す図である。
【図７】冷却方向の切り替え頻度と照度維持率の関係を示すグラフである。
【図８】従来技術に係るフラッシュランプ装置の筐体を示す斜視図および断面図である。
【図９】従来技術に係るフラッシュランプ装置の冷却方式を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  筐体
２  吸気口または排気口
３  排気口または吸気口
４  フラッシュランプ
５，６  フラッシュランプの電極
７  トリガー電極
８  リフレクタ
９  前面ガラス
１０  電装部
１１  冷却ファン
１２，１３，１４  冷却用配管
１５  風向制御板
１６  冷却風入口
１７  冷却風出口
１８  点灯電源装置
１９  電磁弁Ａ
２０  電磁弁Ｂ
２１  切替弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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