(57)【要約】【課題】被処理物面でのリップルが少なく強い光強度をえることができるフラッシュランプ照射装置を提供すること。【解決手段】透光性材料からなるバルブを具備したフラッシュランプ１０と、フラッシュランプ１０の管軸方向に配置した複数本のトリガー部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃとを具備し、フラッシュランプ１０の発光時、複数本のトリガー部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃに同時に高電圧を印加することにより、フラッシュランプ１０を発光させることを特徴とするフラッシュランプ照射装置である。  【選択図】図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性材料からなるバルブを具備したフラッシュランプと、該フラッシュランプの管軸方向に配置した複数本のトリガー部材とを具備し、前記フラッシュランプの発光時、前記複数本のトリガー部材に同時に高電圧を印加することにより、前記フラッシュランプを発光させることを特徴とするフラッシュランプ照射装置。
【請求項２】
前記複数本のトリガー部材のうち少なくとも被処理物側に配置されるトリガー部材を透明導体で構成したことを特徴とする請求項１に記載のフラッシュランプ照射装置。
【請求項３】
複数本のフラッシュランプが並列に配列され、隣合うフラッシュランプ間に配置されるトリガー部材を隣合うフラッシュランプ間で共用するようにした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照射装置。
【請求項４】
前記フラッシュランプのバルブ材料が石英ガラス製であって、バルブ内表面積をＳ（ｃｍ２）、フラッシュランプヘの入力エネルギーをＥ（Ｊ）、パルス幅をＴ（ｓｅｃ）としたときに、Ｅ／（Ｓ・√Ｔ）の値が４７０Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）乃至１９００Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）の条件で点灯させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つの請求項に記載のフラッシュランプ照射装置。
【請求項５】
前記フラッシュランプのバルブ材料がサファイアであって、バルブ内表面積をＳ（ｃｍ２）、フラッシュランプヘの入力エネルギーをＥ（Ｊ）、パルス幅をＴ（ｓｅｃ）としたときに、Ｅ／（Ｓ・√Ｔ）の値が４７０Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）乃至３６００Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）の条件で点灯させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つの請求項に記載のフラッシュランプ照射装置。
【請求項６】
前記フラッシュランプのバルブ下面と被処理物間の距離が１５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のフラッシュランプ照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の製造工程や液晶ディスプレイの製造工程等に用いられるフラッシュランプ照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からシリコンウエハ等の基板を光照射により加熱する加熱装置が知られている。半導体製造工程においては、ウエハを急速加熱、高温保持、急速冷却等が行われるが、加熱装置は、成膜（ウエハ表面に酸化膜を形成する）や拡散（ウエハ内部に不純物を拡散させる）等広い範囲で利用されている。拡散についていえば、シリコンウエハの表層部分におけるシリコン結晶に対してホウ素やヒ素のイオンを注入して、この状態のシリコンウエハに例えば１０００℃以上の熱処理を施すことによって不純物を拡散させるものである。
【０００３】
シリコンウエハを加熱処理する装置としては、ランプを加熱源として用い、この加熱源から放射される光をウエハに対して照射することによって急速に加熱し、その後、急速に冷却することができるＲＴＰ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）装置が知られている。この装置の加熱源としてはハロゲンランプが用いられている。
【０００４】
しかしながら、近年は、半導体集積回路の高集積化、微細化がますます要求されており、例えば、２０ｎｍ以下というより浅いレベルで不純物拡散を形成することが要求されており、ハロゲンランプを加熱源とした装置では、２５〜３０ｎｍレベルの深さで処理することは可能であるが、上記深度では十分対応することが困難になっている。
【０００５】
また、極めて浅い領域に不純物拡散を達成させる方法としては、レーザ照射（ＸｅＣＬ）するものが知られており、これは数ｍｍの照射幅を持つレーザ光によりシリコンウエハをスキャンする方法である。しかし、レーザ光を使う装置は非常に高価であり、また、シリコンウエハの表面上を小さなスポット径のレーザビームでスキャンしながら熱処理するため、スループットが悪いという問題がある。
【０００６】
そこで、加熱源として、フラッシュランプを使い、シリコンウエハに対して極めて短時間で加熱する方法が提案されている。フラッシュランプによる加熱方法は、シリコンウエハが受ける熱を下げることができ、照射時間も極めて短いことから大きなメリットがある。
【０００７】
従来のフラッシュランプとしては、例えば、特開２００１−１８５０８８号公報に開示されたものが知られている。またフラッシュランプ照射装置としては、例えば、特開２００２−２３１４８８号公報に開示されたものが知られている。  
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１８５０８８号公報
【特許文献２】特開２００２−２３１４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、フラッシュランプを複数本配列されたフラッシュランプ照射装置を半導体製造工程に使用する場合、シリコウエハ等のワーク面上で必要な光強度を得るためには、フラッシュランプをワークに近づけなければならない。しかし、フラッシュランプをワークに近づけすぎるとフラッシュランプを並列配置した間隔（すなわちピッチ）に対応したリップルと称される光の強弱箇所ができる。そのリップルは半導体製造工程では厳しく制限されている。そのため、ワーク面で十分な光強度を得るためには大出力にして照射面から離す必要がある。しかし、フラッシュランプを大出力化して点灯しようとすると点灯装置のコンデンサ容量が大きくなるため大型化し、また、フラッシュランプの管壁負荷が大きくなるため、発光管がプラズマの熱や紫外線によって受ける歪みが大きくなり、場合によっては破損に至ったりする。あるいは電極のスパッタ量が増えて発光管内部が黒化・白濁することにより光量の減衰が大きくなり、ランプ寿命が短くなってしまう。
【００１０】
また、従来は、フラッシュランプ１本に対し通常１本の線状トリガー部材を使用している。その場合、図３（ｂ）に示すように、線状トリガー部材直下のガラス管内面近傍のガスから発光が広がるため、発光管を断面で見たときに線状トリガー部材と反対側の発光管内領域まで発光が広がるまでには時間がかかる。従って、パルス幅が短くなるほど、当該時間が掛かる傾向は強くなり、場合によっては広がりきらずに、線状トリガー部材と反対側の光は弱くなることもある。そうなるとフラッシュランプの光出力そのものが弱くなる。
【００１１】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、被処理物面でのリップルが少なく強い光強度を得ることのできるフラッシュランプ照射装置、特に、半導体の製造工程、液晶ディスプレイの製造工程等に用いられるフラッシュランプ照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、透光性材料からなるバルブを具備したフラッシュランプと、該フラッシュランプの管軸方向に配置した複数本のトリガー部材とを具備し、前記フラッシュランプの発光時、前記複数本のトリガー部材に同時に高電圧を印加することにより、前記フラッシュランプを発光させることを特徴とするフラッシュランプ照射装置である。
【００１３】
第２の手段は、第１の手段において、前記複数本のトリガー部材のうち少なくとも被処理物側に配置されるトリガー部材を透明導体で構成したことを特徴とするフラッシュランプ照射装置である。
【００１４】
第３の手段は、第１の手段又は第２の手段において、複数本のフラッシュランプが並列に配列され、隣合うフラッシュランプ間に配置されるトリガー部材を隣合うフラッシュランプ間で共用するようにしたことを特徴とするフラッシュランプ照射装置である。
【００１５】
第４の手段は、第１の手段乃至第３の手段のいずれか１つの手段において、前記フラッシュランプのバルブ材料が石英ガラス製であって、バルブ内表面積をＳ（ｃｍ２）、フラッシュランプヘの入力エネルギーをＥ（Ｊ）、パルス幅をＴ（ｓｅｃ）としたときに、Ｅ／（Ｓ・√Ｔ）の値が４７０Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）乃至１９００Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５
）の条件で点灯させることを特徴とするフラッシュランプ照射装置である。
【００１６】
第５の手段は、第１の手段乃至第３の手段のいずれか１つの手段において、前記フラッシュランプのバルブ材料がサファイアであって、バルブ内表面積をＳ（ｃｍ２）、フラッシュランプヘの入力エネルギーをＥ（Ｊ）、パルス幅をＴ（ｓｅｃ）としたときに、Ｅ／（Ｓ・√Ｔ）の値が４７０Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）乃至３６００Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）の条件で点灯させることを特徴とするフラッシュランプ照射装置である。
【００１７】
第６の手段は、第４の手段又は第５の手段において、前記フラッシュランプのバルブ下面と被処理物間の距離が１５０ｍｍ以下であることを特徴とするフラッシュランプ照射装置である。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、透光性材料からなるバルブを具備したフラッシュランプと、該フラッシュランプの管軸方向に配置した複数本のトリガー部材とを具備し、前記フラッシュランプの発光時、前記複数本のトリガー部材に同時に高電圧を印加することにより、前記フラッシュランプを発光させるようにしたので、複数本のトリガー部材に同時に高電圧を印加することにより、短いパルス幅のフラッシュ発光であっても、バルブ内に発光が十分に広がり、トリガー部材１本の場合と比べて、光強度が大きく、被処理物にフラッシュランプを近づけけても、リップルの影響が減少し、十分な光エネルギーを被処理物に与えることができる。さらに、ランプ内の放電が複数の場所から成長するので、プラズマの有効断面積が増えるため、実効的なアークの電流密度が減少し、プラズマの温度が下がるため、真空紫外領域の発光スペクトルが長波長側にシフトする。その結果、バルブに吸収される光（真空紫外光）が減少し、バルブ外へ放射される紫外から可視に亘る波長域の光が増え、放射照度（被処理物面での光強度）を上げることができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、前記複数本のトリガー部材のうち少なくとも被処理物側に配置されるトリガー部材を透明導体で構成したので、トリガー部材による遮光の割合が減り、光量を上げることができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、複数本のフラッシュランプが並列に配列され、隣合うフラッシュランプ間に配置されるトリガー部材を隣合うフラッシュランプ間で共用するようにすることにより、トリガー部材の使用数を抑えることができ、トリガー部材の損耗を防止できる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、フラッシュランプのバルブ材料が石英ガラス製であって、バルブ内表面積をＳ（ｃｍ２）、フラッシュランプヘの入力エネルギーをＥ（Ｊ）、パルス幅をＴ（ｓｅｃ）としたときに、Ｅ／（Ｓ・√Ｔ）の値が４７０Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）乃至１９００Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）の条件で点灯されるようにしたので、半導体の製造工程や液晶ディスプレイランプの製造工程に適したフラッシュランプ照射装置を実現できる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、第１の手段乃至第３の手段のいずれか１つの手段において、前記フラッシュランプのバルブ材料がサファイアであって、該フラッシュランプのバルブ内表面積をＳ（ｃｍ２）、フラッシュランプヘの入力エネルギーをＥ（Ｊ）、パルス幅をＴ（ｓｅｃ）としたときに、Ｅ／（Ｓ・√Ｔ）の値が４７０Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）乃至３６００Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）の条件で点灯させるようにしたので、請求項４に記載の発明以上に、半導体の製造工程や液晶ディスプレイランプの製造工程に適したフラッシュランプ照射装置を実現できる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、フラッシュランプのバルブ下面と被処理物間の距離が１５０ｍｍ以下であるので、従来の１本のトリガー部材が照射面と反対側にある場合と比べて、複数本の場合、発光部が被処理物面に近づくので、照度を上げる効果が生じるため、照射領域の端部においても照度の低下が少なく、配光が良好となる。またフラッシュランプの全長を短くすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施形態を図１乃至図８を用いて説明する。
図１は、本実施形態の発明に係るフラッシュランプを１本発光させる場合のフラッシュランプ照射装置の構成を示す図である。
同図において、フラッシュランプ１０の直管型の石英ガラス製放電容器１１には、例えば、キセノンガスが封入されており、両端は封止されて内部に放電空間が形成されている。放電空間には一対の電極である陰極１２と陽極１３とが対向配置されており、放電容器１１の外面には長手方向に沿って３本の線状トリガー部材１４ａ，１４ｂ，１４ｃが配設され、各線状トリガー部材１４ａ，１４ｂ，１４ｃは絶縁性のトリガーバンド１５によって保持されている。複数本の線状トリガー部材１４ａ，１４ｂ，１４ｃは各々別のトリガー回路１７に接続されており、これらは一つの点灯開始信号によって全て一斉に同期させて、トリガー電圧が印加される。フラッシュランプ１０の発光間隔は、例えば１分間に１発光であり、各線状トリガー部材１４ａ，１４ｂ，１４ｃに印加される高電圧は、例えば−１５ＫＶである。
【００２５】
また、発光回路１６内には図示していな充放電用のコンデンサが備えられており、さらに、３つの各トリガー回路１７は、トリガーコイルＴｔ、コンデンサＣｔ（例えば、０．２μＦ）スイッチング素子Ｓ、抵抗Ｒ、トリガー充電用電源Ｖｔ（例えば３００Ｖ）、スイッチング素子の駆動回路１００ａ，１００ｂ，１００ｃ、トリガー給電線１１０を備えている。
【００２６】
なお、本実施形態では、トリガー回路１７を３つ設けるようにしたが、トリガー回路とトリガー給電線を簡素化するために、トリガー回路１７を１つ設け、トリガーバンド１５に導電性材料（例えばニッケル）を用いることによって、１本のトリガー給電線１１０から各線状トリガー部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃに一斉に高電圧を印加するように構成してもよい。さらに、線状トリガー部材は３本に限定されるものではない。
【００２７】
次に、このフラッシュランプ照射装置の動作について説明する。
まず、充電開始指令が出されると、発光回路１６において、図示していない充放電用コンデンサが充電され、その充電電圧がフラッシュランプ１０の電極１２，１３間に印加される。一方、各トリガー回路１７のコンデンサＣｔは、トリガー充電用電源Ｖｔにより充電（例えば、９ｍＪ）される。
【００２８】
次に、充電が完了し、発光準備が整うと、発光回路１６内にある図示していない制御回路より、点灯信号が発生する。その信号は、スイッチング素子の駆動回路１００ａ，１００ｂ，１００ｃに同時に入力されることにより、各スイッチング素子Ｓが同時に導通する。
【００２９】
その結果、各コンデンサＣｔの充電電荷が各スイッチング素子Ｓを通り、各トリガーコイルＴｔの１次側に流れ、２次側に昇圧されたトリガー電圧発生し、各トリガー給電線１１０を通じて一斉に線状トリガー部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃに印加される。
【００３０】
各線状トリガー部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃに印加された電圧はフラッシュランプ１０の発光管を通じて放電空間に印加され、そのため、発光管直下の内表面付近のガスをわずかに電離する。この電離はフラッシュランプ１０の電極１２，１３間にわたって生じる。この電離をきっかけに、電極１２，１３間は短絡された状態となり、電離した場所からプラズマが成長し、充放電用コンデンサの電荷が一斉に放電され、発光する。
【００３１】
ここで、フラッシュランプ１０の構成の一例について説明する。
放電容器１１の内径はφ６〜φ１５ｍｍの範囲から選択され、例えばφ１０ｍｍ、放電容器１１の長さは２００〜５８０ｍｍの範囲から選択され、例えば５８０ｍｍである。封入ガスであるキセノンガスの封入量は、６．７ｋＰａ〜８０．０ｋＰａの範囲から選択され、例えば６０ｋＰａである。また、主要な封入ガスとしてはキセノンガスに限らず、アルゴンやクリプトンガスを採用することもできる。また、キセノンガスに加えて水銀等他の物質を添加することも可能である。放電容器１１は、石英ガラス、アルミナ、サファイア、ＹＡＧ、イットリア等が使われる。
【００３２】
陰極１２と陽極１３は、タングステンやモリブデンを主成分とする電極であって、大きさは外径が４〜１０ｍｍの範囲から選択され、例えば９ｍｍ、長さは５〜９ｍｍの範囲から選択され、例えば７ｍｍである。電極間距離は１６０〜５００ｍｍの範囲から選択され、例えば５００ｍｍである。また、陰極１２にはエミッタとして酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ５）、酸化トリウム（ＴｈＯ）、酸化セリウム（ＣｅＯ）等が用いられる。
【００３３】
また、線状トリガー部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃはフラッシュランプ１０の全長にわたり配設されており、トリガーバンド１５は、複数個の線状トリガー部材同士を電気的に絶縁する必要がある場合は、テフロン（登録商標）、ポリ塩化ビニル等の絶縁体を用いる。また複数の線状トリガー部材を同電位にして電圧を印加する場合はトリガーバンド１５を金属製にする。
【００３４】
また、複数本の線状トリガー部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃのうち少なくとも被処理物側に配置される線状トリガー部材は透明導体とすることも可能である。その場合、透明電極としては、酸化亜鉛膜やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ、インジウム・スズ酸化物）膜をディッピング技術や印刷技術により、発光管表面に形成する。
【００３５】
図２は、フラッシュランプ１０が複数本並列に配置されている場合の、光軸に垂直な断面から見たフラッシュランプと線状トリガー部材の構成の一例を示す図である。
同図に示すように、隣合うフラッシュランプ１０ａとフラッシュランプ１０ｂ間に配置される線状トリガー部材１４ｂ’、フラッシュランプ１０ｂとフラッシュランプ１０ｃ間に配置される線状トリガー部材１４ｃ’、フラッシュランプ１０ｃとフラッシュランプ１０ｄ間に配置される線状トリガー部材１４ｄ’は互いに隣接するフラッシュランプに対して共用するように配置することも可能である。
【００３６】
次に、図１に示すフラッシュランプ照射装置において、線状トリガー部材の本数が１本の場合に比べて線状トリガー部材を３本にした場合の方が光出力が増大する理由を図３乃至図６を用いて詳述する。
【００３７】
図３は、本実施形態の発明に係る３本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプと、従来技術に係る１本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプにおける、放電時のバルブ内の状態を示す断面図である。
これらの図に示すように、本発明のバルブの外表面３箇所に線状トリガー部材を配置したフラッシュランプでは、放電プラズマはバルブ内壁からバランスよく内部へ拡がっている。それに比べて、従来のバルブの外表面１箇所に線状トリガー部材を配置したフラッシュランプでは、線状トリガー部材の近傍のバルブ内面にプラズマ発生部位が偏っている。
【００３８】
図４は、本実施形態の発明に係る３本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプと、従来技術に係る１本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプにおける、フラッシュランプと受光面までの距離に対する照度の変化を示すグラフである。
なお、このときの実験の概要は、フラッシュランプの内径１０．４ｍｍ、アーク長（電極間距離）１１０ｍｍ、キセノンガス圧６０ｋＰａ、パルス幅４００μｓ、入力エネルギー９００Ｊである。
【００３９】
図５は、従来技術に係る１本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプに対して、本実施形態の発明に係る３本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプにおける、照度増加率を示す表である。
【００４０】
図４及び図５に示すように、１本の線状トリガー部材に比べて３本の線状トリガー部材を同時に駆動した場合は、照射強度が増大し、特に、フラッシュランプと受光面までの距離が短い程、より一層照射強度が増大していることが分かる。
【００４１】
図６は、本実施形態の発明に係る３本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプと、従来技術に係る１本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプにおける、各波長に対する発光強度の変化を示すグラフである。
【００４２】
図６に示すように、１本の線状トリガー部材に比べて３本の線状トリガー部材を同時に駆動した場合は、ランプ内の放電が複数の場所から成長するので、プラズマの有効断面積が増えるため、実効的なアークの電流密度が減少し、プラズマの温度が下がるため、真空紫外領域の発光スペクトルが長波長側にシフトする。その結果、バルブに吸収される光（真空紫外光）が減少し、バルブ外へ放射される紫外から可視に亘る波長域の光が増え、放射照度（被処理物面での光強度）を上げることができる。
【００４３】
次に、線状トリガー部材の本数が１本の場合に比べて線状トリガー部材を３本にした場合の方がウエハ（被処理物）端部の照度の片だれがなくなることを図７及び図８を用いて説明する。
図７は、アーク長４２０ｍｍ、３００ｍｍウエハ、ランプ中心からウエハ間の距離５０ｍｍにおける、従来技術に係る１本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプと本実施形態の発明に係る３本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプにおける、ウエハの半径方向に対する照度分布を示す図であり、同図に示すように、本実施形態の発明に係る３本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプにおいては、ウエハ端部（１５０ｍｍ）における照度の片だれが改善していることが分かる。
【００４４】
図８は、本実施形態の発明に係る３本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプにおける、ウエハ端部（１５０ｍｍ）における照度の片だれが改善する理由を説明する図である。図中、破線ａはトリガー部材１本の場合の光の取り込み範囲の境界線を示し、破線ｂはトリガー３本の場合の光の取り込み範囲の境界線を示す。
同図に示すように、ウエハ端部（１５０ｍｍ）では、線状トリガー部材が１本の場合は、発光管の上部線状トリガー部材の管壁内部でのプラズマしか発光に寄与しないが、線状トリガー部材が３本の場合は、プラズマは発光管内部全体に拡がり、更に電極前面での発光起点が線状トリガー部材が１本の場合と比べてウエハ側から見て外方にシフトし、光の取り込み範囲が広がることになり、ウエハ端部（１５０ｍｍ）での照度を上昇させることができ、ウエハ端部（１５０ｍｍ）における照度の片だれを改善することができる。
【００４５】
次に、バルブ材料が石英ガラス製のフラッシュランプにおいて、Ｅ／（Ｓ・√Ｔ）の値を４７０Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）〜１９００Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）に設定する理由について説明する。
例えば、フラッシュランプへの入力エネルギーＥが４１００Ｊ、ランプの内表面積Ｓが１６０ｃｍ２（Ｓ＝πＤＬ；Ｄ＝ランプ内径１ｃｍ、Ｌ＝アーク長＝電極間長５０ｃｍ）、パルス幅が８００μｓのとき、Ｅ／（Ｓ・√Ｔ）の値を９００Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）となり、ランプ本数３０本、ランプ中心距離１５ｍｍでランプを点灯した時、ランプ中心から５０ｍｍ離れたところにあるウエハ面上での照射エネルギー密度はおよそ２５Ｊ／ｃｍ２となる。この条件ではシリコンウエハ面上の到達温度はウエハを下面から暖めるアシスト温度によって、多少影響はあるが、おおよそ１１００℃となり、シリコンウエハを活性化する場合良好な結果が得られた。
【００４６】
一方、フラッシュランプにとっては高入力となるためフラッシュランプの寿命が下がってくる。通常要求されている寿命ショット数は装置の安全率も含めて、１０５（１０万）ショットオーダーであるが、フラッシュランプヘの入力エネルギーが上がると１０４（１万）ショットオーダー以下となってくる。そのため、フラッシュランプの交換頻度が高くなり、コスト面、交換の作業面から現実的ではない。
一般的に、ランプのショット回数（寿命）はＥ／（Ｓ・√Ｔ）と相関があることがわかっている。
（例えば、ELECTRONIC FLASH ,STROBE Third Edition, HAROLD E.EDGERTON 著、
The MIT Press 出版、１９９２年、２３頁）
しかし、これらの関係はトリガー本数が１本の場合の結果から導かれたものである。そこで、今回トリガー線の本数を複数にして、これらを同時に点灯することを試みた結果、次のようなことが明らかになった。
まず、プラズマの成長を観測したところ、トリガー線直下の放電空間からプラズマが成長することがわかり、さらにトリガー線を複数本にすると、驚くことに放電の開始は各トリガー線に分割され、各々のトリガー線直下からプラズマが一斉に成長し始めることが分かった。これより考察すると、ランプの寿命を決めるのはトリガー線直下の局所的な熱負荷であると考えられ、トリガー線を複数本にすることで、その局所な熱負荷が分散されることで、ランプの寿命が延びることが予想された。
この考えに基づき、トリガー線が１本の時と同じ投入エネルギーで寿命試験を行ったところ、トリガー線が２本以上の場合、白濁が発生するショット数や発光管に蓄積される歪の量、あるいは破裂が発生するショット数が、大幅に伸びることがわかり、ランプ寿命を決めるしきい値は石英ガラス製の場合、Ｅ／（Ｓ・√Ｔ）が１９００Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）の時であった。この領域でランプの破裂寿命は１０５ショットオーダーである。トリガー本数が１本の場合、この領域では発光管が白濁・失透しこれに起因すると思われる破裂が１０３〜１０４ショットオーダーで起きる。
その一例を示すと、パルス幅Ｔが４００μｓ、ランプ発光部の内表面積Ｓが１６０ｃｍ２、トリガー本数が３本の場合、ランプに投入するエネルギーが６０００Ｊを越えてくると（Ｅ／（Ｓ・√Ｔ）＝１８７５Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５））、１０４オーダーで白濁が生じてきて、これが成長していく。従って、発光管強度が徐々に低下していくと考えられ、およそ２０〜３０万ショット程度で破裂が生じてくる。
以上の観点からランプを点灯させる条件Ｅ／（Ｓ・√Ｔ）は１９００Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）以内が最適な条件であることがわかった。
また、被処理物がシリコンウエハの場合、ランプへの入力エネルギーＥを上げすぎると、ウエハの割れが生じてくる。理由はよくわかっていないが、ウエハの表面と裏面の温度差が大きくなってくるため、熱応力が大きくなりウエハ表面上にひび割れ（スリップやクラック）や割れが生じていると考えられる。
【００４７】
一方、エネルギーＥを下げすぎると、活性化が十分に行われなくなってくる。この条件もアシスト温度によって左右されるが、およそＥ／Ｓ・√Ｔは４７０Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）以上であった。
【００４８】
なお、発明者の鋭意研究によると、バルブ材料としてサファイアを使用したフラッシュランプにすると、石英ガラスをバルブ材料としたフラッシュランプに比べ、およそ１．９倍のランプ寿命があることがわかった。
その一例を示すと、パルス幅Ｔが１００μｓｅｃ、バルブ内表面積Ｓが３５ｃｍ２、トリガー線本数が３本の場合、ランプに投入するエネルギーが６６０Ｊを超えてくると、Ｅ／（Ｓ・√Ｔ）が１８８６Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）、石英ガラス製のランプでは上述した実施例（パルス幅Ｔが４００μｓeｃで点灯した場合）と同様に１０４オーダーで白濁が生じ、成長するため照度が低下し、おおよそ２０から３０万ショット程度で破裂が生じてくる。
一方、サファイア製のランプでは１２５０Ｊ、すなわちＥ／Ｓ・√Ｔは３５７１Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）を超えたあたりから発光管内表面に亀裂が発生し、これが成長するため、光が散乱されることにより照度が低下し、さらにおおよそ２０から３０万ショットで破壊が頻発するようになる。
また破壊に対する安全面からみても石英ガラス製のおおよそ１．９倍のエネルギーを投入できることがわかった。具体的には、バルブ内表面積Ｓが３５ｃｍ２の石英ガラス製ランプとサファイア製ランプを使用し、点灯パルス幅が１００μｓｅｃで点灯させる場合に投入エネルギーを徐々に増加させたところ、サファイア製ランプでは石英ガラス製ランプに比べ、おおよそ１．９倍のエネルギーを投入した場合に破壊が生じたことを確認した。
以上により、サファイアを使用したフラッシュランプの場合、被処理物や用途にもよるが、ランプを点灯させる条件Ｅ／Ｓ・√Ｔは３６００Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５）以内が最適な条件となることが考えられる。
【００４９】
その他、活性化以外の用途で、例えばパワーデバイスで高融点材料として注目されているＳｉＣ基板の熱処理であったり、液晶ディスプレイの製作工程であるアモルフアスシリコンからポリシリコンヘの結晶化であったり、絶縁膜の誘電率を上げるために、例えば、ＳｉＯ２膜を非常に薄く原子層レベルで形成する手法であるＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）に必要な熱処理がある。
【００５０】
これらのワークを処理するために、ランプに必要なエネルギー・管壁負荷、あるいは照射される光のパルス幅は様々であるが、これを統一的に扱えるパラメータがＥ／（Ｓ・√Ｔ）（Ｊ／（ｃｍ２・ｓｅｃ０．５））である。
Ｅ／Ｓは内表面積あたりのエネルギーを表しており、時間に無関係の管壁負荷である。これにフラッシュランプのようなパルス光を発する光源の場合は、その発光管内表面がエネルギを受ける時間の要素を加味する必要がある。一般的に熱の拡散現象（拡散距離）は時間の平方根に比例するため、この場合も同様にＴ（Ｔ；パルス幅＝電流波形の半値幅）で割ることで規格化される。
つまりランプ入力エネルギー、ランプ形状、パルス幅が変化してもがＥ／（Ｓ・√Ｔ）が一定であれば、ランプが受ける負荷は同じとみなすことができ、ランプの寿命も同様に同じであるということがわかった。
さらにこれらの条件の範囲内であれば先に挙げたようなワークを処理することが可能であることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係るフラッシュランプを１本発光させる場合のフラッシュランプ照射装置の構成を示す図である。
【図２】フラッシュランプを複数本並列に配置されている場合の、光軸に垂直な断面から見たフラッシュランプと線状トリガー部材の構成の一例を示す図である。
【図３】本発明に係る３本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプと、従来技術に係る１本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプにおける、放電時のバルブ内の状態を示すバルブの断面図を示す図である。
【図４】本発明に係る３本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプと、従来技術に係る１本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプにおける、フラッシュランプと受光面までの距離に対する照度の変化を示すグラフである。
【図５】従来技術に係る１本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプに対して、本実施形態の発明に係る３本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプにおける、照度増加率を示す表である。
【図６】本発明に係る３本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプと、従来技術に係る１本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプにおける、各波長に対する発光強度の変化を示すグラフである。
【図７】従来技術に係る１本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプに対して、本実施形態の発明に係る３本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプにおける、ウエハ端部（１５０ｍｍ）における照度の片だれの改善を示す図である。
【図８】本発明に係る３本の線状トリガー部材を使用したフラッシュランプにおける、ウエハ端部（１５０ｍｍ）における照度の片だれの改善する理由を説明する図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  フラッシュランプ
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  フラッシュランプ
１１  バルブ
１２  陰極
１３  陽極
１４ａ’，１４ｂ’，１４ｃ’，１４ｄ’，１４ｅ’  線状トリガー部材
１５  トリガーバンド
１６  発光回路
１７  トリガー回路
１００ａ，１００ｂ，１００ｃ  スイッチング素子の駆動回路
１１０  トリガー給電線
Ｔｔ  トリガーコイル
Ｃｔ  コンデンサ
Ｓ  スイッチング素子
Ｒ  抵抗
Ｖｔ  トリガー充電用電源
【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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