(57)【要約】【課題】  シリコンウエハ等を加熱するフラッシュランプ発光装置であって、フラッシュランプの発光管に白濁が生じない新規な構成を提供することである。【解決手段】  フラッシュランプ１０と、このフラッシュランプ１０を発光制御する給電装置２０とから構成されるフラッシュランプ発光装置において、フラッシュランプ１０の発光管１１外表面に高電圧を供給する複数個のトリガー電極１４ａ，１４ｂを設け、フラッシュランプ１０の１または複数回の発光毎に、複数個のトリガー電極１４ａ，１４ｂから１または複数個のトリガー電極に選択して高電圧を供給することにより、フラッシュランプ１０を発光させるようにしたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラッシュランプと、このフラッシュランプを発光制御する給電装置とから構成されるフラッシュランプ発光装置において、
前記フラッシュランプの発光管外表面に高電圧を供給する複数個のトリガー電極を設け、
前記フラッシュランプの１または複数回の発光毎に、前記複数個のトリガー電極から１または複数個のトリガー電極に選択して高電圧を供給することにより、前記フラッシュランプを発光させるようにしたことを特徴とするフラッシュランプ発光装置。
【請求項２】
フラッシュランプと、このフラッシュランプを発光制御する給電装置とから構成されるフラッシュランプ発光装置において、
前記フラッシュランプの発光管外表面に高電圧を供給する複数個のトリガー電極を設け、
前記フラッシュランプの１または複数回の発光毎に、前記複数個のトリガー電極のうち１または複数個のトリガー電極と残余の１または複数個のトリガー電極に交互に高電圧を供給することにより、前記フラッシュランプを発光させるようにしたことを特徴とするフラッシュランプ発光装置。
【請求項３】
前記トリガー電極は、プリント印刷または蒸着により、前記発光管外表面に密着して設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフラッシュランプ発光装置。
【請求項４】
前記プリント印刷または蒸着は、セラミックス酸化物層を塗布された発光管外表面上に施されていることを特徴とする請求項３に記載のフラッシュランプ発光装置。
【請求項５】
前記トリガー電極は、高融点酸化物により被覆されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つの請求項に記載のフラッシュランプ発光装置。
【請求項６】
前記高融点酸化物は、アルミナまたはイットリアであることを特徴とする請求項５に記載のフラッシュランプ発光装置。
【請求項７】
前記トリガー電極は、誘電体材料からなるパイプの中に線状導体が配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフラッシュランプ発光装置。
【請求項８】
前記発光管は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする材質から構成され、前記トリガー電極はタングステンまたはモリブデンを主成分とする材質から構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１つの請求項に記載のフラッシュランプ発光装置。
【請求項９】
前記フラッシュランプは、複数本が並べて配置され、前記トリガー電極は隣合うフラッシュランプに対して共用するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１つの請求項に記載のフラッシュランプ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフラッシュランプ発光装置に関し、特に、シリコンウエハ等の基板を光照射することにより急速に加熱処理するフラッシュランプ発光装置に関する。
【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。これは半導体製造工程においてウエハを急速加熱、高温保持、急速冷却するものであり、成膜（ウエハ表面に酸化膜を形成する）、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。この装置の加熱源は従来から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きており、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必要となっており、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、上記深度では十分に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、これは数ミリメートル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、スループットという点で問題がある。
【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温度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号に開示されたものが知られている。
【特許文献１】特開２００１−１８５０８８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、フラッシュランプを用いたフラッシュランプ発光装置においては、フラッシュランプが点灯時間の経過に伴い発光管表面が白く変色してしまい、これに伴い放射光の被処理物における照度も低下したり、または不均一になるという問題が発生していた。
【０００９】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、シリコンウエハ等を加熱するフラッシュランプ発光装置において、フラッシュランプの発光管に白濁が生じないフラッシュランプ発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、フラッシュランプと、このフラッシュランプを発光制御する給電装置とから構成されるフラッシュランプ発光装置において、前記フラッシュランプの発光管外表面に高電圧を供給する複数個のトリガー電極を設け、前記フラッシュランプの１または複数回の発光毎に、前記複数個のトリガー電極から１または複数個のトリガー電極に選択して高電圧を供給することにより、前記フラッシュランプを発光させるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
第２の手段は、フラッシュランプと、このフラッシュランプを発光制御する給電装置とから構成されるフラッシュランプ発光装置において、前記フラッシュランプの発光管外表面に高電圧を供給する複数個のトリガー電極を設け、前記フラッシュランプの１または複数回の発光毎に、前記複数個のトリガー電極のうち１または複数個のトリガー電極と残余の１または複数個のトリガー電極に交互に高電圧を供給することにより、前記フラッシュランプを発光させるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
第３の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記トリガー電極は、プリント印刷または蒸着により、前記発光管外表面に密着して設けられていることを特徴とする。
【００１３】
第４の手段は、第３の手段において、前記プリント印刷または蒸着は、セラミックス酸化物層を塗布された発光管外表面上に施されていることを特徴とする。
【００１４】
第５の手段は、第１の手段乃至第４の手段のいずれか１つの手段において、前記トリガー電極は、高融点酸化物により被覆されていることを特徴とする。
【００１５】
第６の手段は、第５の手段において、前記高融点酸化物は、アルミナまたはイットリアであることを特徴とする。
【００１６】
第７の手段は、第１の手段または第２の手段において、前記トリガー電極は、誘電体材料からなるパイプの中に線状導体が配置されていることを特徴とする。
【００１７】
第８の手段は、第１の手段乃至第７の手段のいずれか１つの手段において、前記発光管は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする材質から構成され、前記トリガー電極はタングステンまたはモリブデンを主成分とする材質から構成されることを特徴とする。
【００１８】
第９の手段は、第１の手段乃至第８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は、複数本が並べて配置され、前記トリガー電極は隣合うフラッシュランプに対して共用するように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、フラッシュランプと、このフラッシュランプを発光制御する給電装置とから構成されるフラッシュランプ発光装置において、前記フラッシュランプの発光管外表面に高電圧を供給する複数個のトリガー電極を設け、前記フラッシュランプの１または複数回の発光毎に、前記複数個のトリガー電極から１または複数個のトリガー電極に選択して高電圧を供給することにより、前記フラッシュランプを発光させるようにしたので、フラッシュランプの発光毎に、トリガー電極に選択されて高電圧が供給されるので、プラズマの発生位置が放電容器内の一定位置に固定されず、放電容器の白濁化を防止することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、フラッシュランプと、このフラッシュランプを発光制御する給電装置とから構成されるフラッシュランプ発光装置において、前記フラッシュランプの発光管外表面に高電圧を供給する複数個のトリガー電極を設け、前記フラッシュランプの１または複数回の発光毎に、前記複数個のトリガー電極のうち１または複数個のトリガー電極と残余の１または複数個のトリガー電極に交互に高電圧を供給することにより、前記フラッシュランプを発光させるようにしたので、フラッシュランプの発光毎に、トリガー電極が交互に高電圧が供給されるので、プラズマの発生位置が放電容器内の一定位置に固定されず、放電容器の白濁化を防止することができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、トリガー電極は、プリント印刷または蒸着により、前記発光管外表面に密着して設けられるので、フラッシュランプの発光に伴いその位置が変化しないので、トリガー電極の放電容器に対する高電圧の印加を確実に行うことができ、また、幅や高さの小さいトリガー電極を正確に塗布することができるので、トリガー電極の数を容易に増加することができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、プリント印刷または蒸着は、セラミックス酸化物層を塗布された発光管外表面上に施されるので、放電容器の外表面に凹凸が形成されていても、前記プリント印刷または蒸着を確実に行うことができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、トリガー電極は、高融点酸化物により被覆されているので、トリガー電極の酸化や接触による滑落による断線を防止できる。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、高融点酸化物は、アルミナまたはイットリアを用いたので、これによって真空蒸着、スパッタリング蒸着やゾルーゲル法を用いたガラスや結晶性の薄膜を容易に形成することができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、トリガー電極は、誘電体材料からなるパイプの中に線状導体が配置されているので、線状導体の構成材料がスパッタにより飛散した場合でも、放電容器の外表面に付着して汚したり、被照射物面上に落下することを防止することができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば、発光管は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする材質から構成され、トリガー電極はタングステンまたはモリブデンを主成分とする材質から構成したので、発光管の白濁防止を最も効果的に奏することができる。
【００２７】
請求項９に記載の発明によれば、フラッシュランプは、複数本が並べて配置され、トリガー電極は隣合うフラッシュランプに対して共用するように配置されているので、トリガー電極の使用数を抑えることができ、トリガー電極の損耗を防止することができる。さらにトリガー回路の小型化を図ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の一実施形態を図１乃至図８を用いて説明する。  
図１は、本発明に係るフラッシュランプ発光装置の概略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区画されている。放電空間には一対の電極である陽極１２と陰極１３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２本の線状トリガー電極１４ａ、１４ｂが配設され、各線状トリガー電極１４ａ、１４ｂはトリガーバンド１５によって保持されている。
【００２９】
フラッシュランプ１０は、一例として、放電容器１１の内径がφ６〜φ１５ｍｍの範囲から選択され、例えばφ１０ｍｍ、放電容器１１の長さは２００〜５５０ｍｍの範囲から選択され、例えば３００ｍｍである。   
封入ガスであるキセノンガスの封入量は、２００〜１５００ｔｏｒｒの範囲から選択され、例えば５００ｔｏｒｒ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。
電極１２，１３は、タングステンを主成分とする焼結型電極であって、大きさは外径が４〜１０ｍｍの範囲から選択され、例えば５ｍｍ、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２８０ｍｍである。また、陰極１３にはエミッター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）等が混入されている。  
【００３０】
また、トリガー電極１４ａ、１４ｂ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、複数個のトリガー電極同士を電気的に絶縁する必要があるため、テフロン（登録商標）、ポリ塩化ビニル等の絶縁体が用いられる。
【００３１】
また、給電装置２０は、発光回路２１とトリガー回路２２とから構成され、発光回路２０は陽極１１と陰極１２に電気的に接続され、トリガー回路２１はトリガー電極１４ａ、１４ｂに接続される。発光回路２１とトリガー回路２２は相互に信号を送受信しており、後述するように発光回路２１内の主コンデンサに放電可能な充電が完了すると、その信号がトリガー回路２２に送信されてトリガー回路２２からトリガー電極１４に対して高電圧が印加され、フラッシュランプ１０が発光するようになっている。
【００３２】
それぞれのトリガー電極１４ａ、１４ｂは、トリガー回路２２からの信号を独立して受信することが可能なように構成されており、トリガー回路２２が選択したトリガー電極１４ａまたはトリガー電極１４ｂを使ってランプを発光させている。  
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、この場合、それぞれのトリガー電極１４ａ、１４ｂは２分毎に高電圧が印加されることになる。各トリガー電極１４ａ、１４ｂに印加される高電圧は、例えば−１５ＫＶである。
【００３３】
図２（ａ）は、トリガー電極１４ａに高電圧を印加したときの放電容器１１内の状態を示す放電容器の断面図、図２（ｂ）は、トリガー電極１４ｂに高電圧を印加したときの放電容器１１内の状態を示す放電容器の断面図である。   
これら図に示すように、放電容器１１の外表面２箇所にトリガー電極１４ａ、１４ｂがほぼ対称的に配置されており、最初に、図２（ａ）に示すように、トリガー電極１４ａに高電圧（１５ＫＶ）を印加すると、放電容器１１のトリガー電極１４ａに近い領域でプラズマＰ１が発生し、フラッシュランプ１０は発光する。次に、図２（ｂ）に示すように、トリガー電極１４ｂに高電圧を印加すると放電容器１１のトリガー電極１４ｂに近い領域でプラズマＰ２が発生し、フラッシュランプ１０は発光する。同様に、発光毎にトリガー電極を順次代えてフラッシュランプ１０を発光させる。
【００３４】
ここで、従来の放電容器内面の白濁を引き起す原因について説明すると、従来から知られているフラッシュランプは、１つのトリガー電極が放電容器外面のいずれかの位置に配置される構造であるため、放電容器内のトリガー電極に近い部分に常にプラズマが発生してフラッシュ発光する。そのため、放電容器内面に白濁を引き起こし、放射光の光量低下や位置的な放射光のバラツキを発生させるものと推測される。また、白濁化が進行すると、放電容器を構成する材料、例えば、石英ガラスが微小な粉状体となって放電容器内に落下し、堆積していまい、上記の放射光量低下と位置的バラツキを一層助長させてしまう。さらに、プラズマは放電容器の構成材料に対して歪を発生されることもある。
【００３５】
これに対し、本発明のフラッシュランプ発光装置では、複数個のトリガー電極１４ａ、１４ｂを交互に、かつ規則性をもってバランス良く活用するため、プラズマの発生位置が放電容器内の一定位置に固定されることがない。そのため、放電容器の特定位置における白濁化を防止することができる。
【００３６】
ここで、複数個のトリガー電極１４ａ、１４ｂを交互に使った場合の放電容器１１内の現象について説明する。まず、最初の発光で、放電容器１１内の動作させたトリガー電極（例えば、１４ａ）に近い領域でプラズマＰ１が発生し、このプラズマＰ１に近接した発光管内壁の表面は、熱伝導と光による加熱で昇温して溶融する。そのため、放電容器１１内でシリカ（ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２））なる組成の蒸発が起る。さらに、発光管には強力な紫外光の作用によって歪みが発生する（いわゆる、ＵＶ歪み）。他方、動作したトリガー電極１４ａと相対する側の発光管内壁には前記蒸発したシリカが飛来して堆積して、白色変色を起こす原因となる。
次に、他方のトリガー電極（例えば、１４ｂ）を動作させると、トリガー電極１４ｂに近い領域でプラズマＰ２が発生するが、トリガー電極１４ｂに近接する発光管内壁には、先に飛来したシリカが堆積しており、発光管はシリカを介してプラズマに曝されることになる。従って、トリガー電極１４ｂに近接する発光管内壁は、最初の発光の場合と同じく加熱されるが、蒸発するのは先に堆積したシリカの部分であり、発光管内壁面は殆ど蒸発しない。また、シリカが紫外光を吸収するため、ＵＶ歪みは殆ど誘起されず、発光管の機械的強度の低下は殆ど起こらないことになる。
【００３７】
要するに、繰り返される発光サイクルの中で、最初の発光で飛散したシリカはプラズマからの熱と光により加熱を受けて発光管内を移動し続けるので、発光管の白色化進行が抑制され、また、UV歪みの発生または蓄積が防止される。
【００３８】
特に、半導体ウエハや液晶基板等の被処理物の急速加熱に使うフラッシュランプでは、発光エネルギーが６０００Ｊという大きなものであり、被処理物の温度は瞬間的に１５００℃という高温に昇温される。このようなフラッシュランプに対するエネルギー的負荷や熱的負荷は極めて厳しく過酷なものにおいては、上記のトリガー電極への高電圧の供給方法は極めて有効に機能する。即ち、フラッシュランプそのものは、カメラのストロボやプリンターの定着用光源等に従来から広く使用されてはいるが、このような発光エネルギーの小さい用途においては、放電容器の白濁は決して起こらず、上記のようなトリガー電極への高電圧の供給方法を採用する必要はない。
【００３９】
なお、ここでトリガー電極１４ａ、１４ｂは、１回のフラッシュ発光毎に切り替える場合について説明したが、このような態様に限定されるものではなく、数回、同じトリガー電極を使ってフラッシュ発光することも可能である。例えば、トリガー電極１４ａを使って１００回続けてフラッシュ発光を行い、次にトリガー電極１４ｂを使って同様に１００回続けてフラッシュ発光させるようにしてもよい。また、トリガー電極は規則的に駆動させてもよいし、ランダムに駆動させてもよい。
また、トリガー電極の数は２個に限定されず、多数個設けてもよい。この場合、多数個のトリガー電極を１個ずつ発光させてもよいし、複数個のトリガー電極をグループ化し、グループ単位で発光させてもよい。例えば、トリガー電極が４個配置されている場合、任意の２個のトリガー電極を一つのグループ、残りの２個のトリガー電極をもう一つのグループとして、これらをグループ毎に使用するようにしてもよい。
【００４０】
このように本発明のフラッシュランプ発光装置は、フラッシュランプの放電容器外表面に複数個配設されたトリガー電極のうち、いずれかのトリガー電極を交互かつ規則性をもって選択することにより、放電容器内における片寄ったフラッシュ発光を防止することができ、これにより放電容器の白濁等の問題を解決することができる。
【００４１】
なお、本発明者らは、放電容器１１の構成材料がアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）であって、トリガー電極としてタングステンを主成分とする材料を蒸着させた場合に、上記白濁防止の効果が最も優れていることを確認した。
【００４２】
図３（ａ）乃至図３（ｃ）は、それぞれ図２に示したトリガー電極構造とは異なるトリガー電極構造を有する放電容器の断面図である。
【００４３】
図３（ａ）は、放電容器１１の外表面８箇所にトリガー電極１４ａ〜１４ｈを均等間隔をもってバランス良く配置した放電容器の断面図であり、これらのトリガー電極１４ａ〜１４ｈは、放電容器１１の外表面にプリント印刷もしくは蒸着によって形成される。
【００４４】
このトリガー電極構造の利点は、トリガー電極１４ａ〜１４ｈが放電容器１１の外表面に密着して固定されるので、フラッシュランプ１０の発光に伴いその位置が変化しないことである。即ち、線状導体の場合は発光時の高温により、トリガー電極自身が伸縮したり、振動等により放電容器から部分的に離間することがある。このためトリガー電極の放電容器に対する高電圧の印加が不十分なものとなったり、または位置的に不均一を生じる。特に、半導体ウエハや液晶基板の加熱においては、ランプ発光時の放電容器が１００℃程度であるのに対し、線状トリガー電極は数百℃の高温となるため、両者の温度の違いからその傾向が著しい。
【００４５】
プリント印刷または蒸着による利点は、トリガー電極１４ａ〜１４ｈを形成する場合、幅や高さの小さい電極を正確に塗布することができ、図示するようにトリガー電極の数を容易に増加することができる。
【００４６】
トリガー電極１４ａ〜１４ｈの材料は、例えば、タングステン、ニッケル、アルミニウム、白金、銀、パラジウム、ロジウム、インコネル（ニッケルークロムー鉄合金）、モリブデン金、珪化モリブデン、金合金等であり、トリガー電極１４ａ〜１４ｈの幅、厚さは数百μｍのレベルで作ることができる。
さらに、フラッシュランプ１０は、数ミリ程度、具体的には２ｍｍ程度の間隔を置いて配置する場合があるが、このようなフラッシュランプの配置構造の場合には、トリガー電極１４ａ〜１４ｈの高さが低いのは有利である。
【００４７】
また、トリガー電極１４ａ〜１４ｈの放電容器１１への密着性を向上させるために、放電容器１１に高融点セラミックス酸化物を塗布して、その上にトリガー電極１４ａ〜１４ｈを形成する。これにより放電容器の外表面は凹凸が形成されている場合でも、トリガー電極の塗布作業を容易に行うことができる。
【００４８】
図３（ｂ）は放電容器１１の外表面８箇所に高融点酸化物で外表面を被膜したトリガー電極１４ａ〜１４ｈを均等間隔をもってバランス良く配置した放電容器の断面図であり、これらのトリガー電極１４ａ〜１４ｈは放電容器１１の外表面にプリント印刷もしくは蒸着によって形成される。                            
上記高融点酸化物の被膜材料としては、アルミナ、イットリアが用いられ、これによって真空蒸着、スパッタリング蒸着やゾルーゲル法を用いたガラスや結晶性の薄膜を形成することができる。
トリガー電極１４ａ〜１４ｈをこのように構成することにより、トリガー電極の酸化や接触による滑落による断線を防止できる。
【００４９】
図３（ｃ）は放電容器１１の外表面３箇所にトリガー電極１４ａ〜１４ｃを配置した放電容器の断面図であり、トリガー電極１４ａ〜１４ｃは被照射物が配置される側（図示下方）には配置されておらず、また、各トリガー電極１４ａ〜１４ｃは石英ガラス等の誘電体材料からなるパイプ管１４１の中に線状導体１４２を配置した構造となっている。
トリガー電極１４ａ〜１４ｃをこのように構成することにより、線状導体１４２の構成材料がスパッタにより飛散した場合に、放電容器１１の外表面に付着して汚したり、または、被照射物面上に落下することを防止することができる。なお、トリガー電極１４ａ〜１４ｃの酸化を防止するためにパイプ管１４１の中には窒素やアルゴン等の不活性ガスを封入することも可能である。
【００５０】
放電容器１１の外表面であって被照射物が配置される側にトリガー電極１４ａ〜１４ｃを配置しないのは、被照射物に対する遮光を防止するためであり、またプラズマの片寄った発生による白濁の発生が実用上の影響のないレベルであれば、特定の位置においてはトリガー電極を配置させないことも可能ということである。
【００５１】
なお、ここで、図２および図３（ａ）に示すトリガー電極の線状導体としては、例えば、タングステン、ニッケル、アルミニウム、白金、インコネル（ニッケルークロムー鉄合金）、モリブデン等が使用される。外径は、例えばφ０．５〜３．０ｍｍの範囲から選択されて、例えばφ１．０ｍｍのものが採用される。  
また、トリガー電極の構造、数、配置は図２および図３（ａ）〜（ｃ）に示す構造に限定されるものではなく、その他の形態も適宜可能である。例えば、図３（ｃ）に示す構造のトリガー電極を図３（ａ）に示すように８ヶ所配設することや、図２および図３（ａ）
〜（ｃ）に示す構造のトリガー電極を組み合わせて使うことも可能である。
また、図２および図３（ａ）〜（ｃ）に示すトリガー電極は直線形状に限定されるものではなく、例えば、螺旋状に放電容器に巻き付けることも可能であり、この場合は電気的に絶縁された複数の螺旋状電極を交互に放電容器に巻き付けることになる。
【００５２】
図４は、図１に示した給電装置２０の発光回路２１とトリガー回路２２の具体的構成を示す図である。  
同図に示すように、発光回路２１は、交流電源ＡＣに接続されて、スイッチングインバータ回路、トランスＴ、整流回路、インバータ回路の制御回路、および、整流回路の二次側に逆流防止用ダイオードＤ、抵抗Ｒ、主コンデンサＣ、コイルＬから構成される。
抵抗Ｒは、主コンデンサＣの充電電圧を検出するもので、その信号は制御回路に送信される。
フラッシュランプ１０にはトリガー電極１４ａ、１４ｂが配設され、各トリガー電極１４ａ、１４ｂはトリガー回路２２に接続される。
【００５３】
発光回路２１において、スイッチングインバータ回路や整流回路等を経て主コンデンサＣにエネルギーが充電される。主コンデンサＣに十分なエネルギーが充電されると、抵抗Ｒからの検出値が制御回路に送信され、制御回路からの指令がトリガー回路２２に伝達される。トリガー回路２２は指令を受けると、トリガー電極１４を駆動する。これによって、トリガー電極１４に高電圧が発生して、放電容器１０を誘電体として電界を誘発すると共に、それにつれて主コンデンサＣのエネルギーが瞬時に放電してフラッシュ発光（閃光発光）する。
ここで、トリガー回路２２には、複数個のトリガー電極１４ａ、１４ｂのうち、いずれのトリガー電極を使うかを決める選択機能を有しており、選択されたトリガー電極に対して高電圧を発生させる。
【００５４】
この給電装置２０におけるフラッシュランプ１０の発光について、数値例をあげると、主コンデンサＣの充放電は、例えば１分間に０．５〜２回、具体的には１回の割合で繰り返され、主コンデンサＣには、例えば、２０００〜５０００Ｖの範囲から選択され、例えば４５００Ｖ、エネルギーで表現すると１２００〜７５００Ｊの範囲から選択され、例えば６０００Ｊのエネルギーが充放電を起こし、フラッシュランプに供給される。
トリガー電極には、例えば−５〜−１５ＫＶの高電圧が印加される。因みに、トリガー電極にマイナス高電圧が印加することが、放電容器１１内のトリガー電極に近い領域にプラズマを発生させる原因となる。
通常、フラッシュランプ１０は、図１に示すようなフラッシュランプを複数並べて配置するが、具体的には５〜３０本から選択され、例えば、１０本である。また、被照射面における光強度は、フラッシュランプ１０の本数が５〜３０の範囲として、１０〜５０Ｊ／ｃｍ２範囲から選択され、例えば２０Ｊ／ｃｍ２となる。
【００５５】
図５は、本発明に係るフラッシュランプ発光装置を用いた光加熱装置の概略構成を示す図である。  
同図に示すように、この光加熱装置はフラッシュランプ発光装置３０と加熱装置本体５０とから構成される。
【００５６】
フラッシュランプ１０はケーシング４１の中に反射ミラー４２とともに収納されており、フラッシュランプ１０は複数本、例えば、５本配置されているが、現実には、約３０本のフラッシュランプ１０が２〜３ｍｍの間隙で並べて配置される。各フラッシュランプ１０毎にトリガー電極１４が、例えば、３つ配設される。なお、ケーシング４１の前面に透光性ガラスを配置して後述するチャンバー５１と区画してもよい。
チャンバー５１は、雰囲気ガス導入口５１Ａと排出口５１Ｂとを有する石英ガラス製であって、内部に被処理物の一例としてのシリコンウエハＷを載せるステージ５２を備えている。チャンバー５１の天井面（図示上面）には、石英の平板５４が気密な透光部材として設けられる。また、ステージ５２にはヒータランプ５３が埋設されており、ヒータランプ５３は、チャンバー制御回路５５により温度制御される。このチャンバー制御回路５５は、ステージ５２の昇降機能やガス導入口５１Ａ、ガス排出口５１Ｂの開閉制御等も行う。
なお、その他の構成は図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
【００５７】
加熱装置本体５０のチャンバー５１に、不純物が注入されたシリコンウエハＷが搬入されると、ヒータランプ５３によりシリコンウエハＷを不純物の熱拡散が問題にならない所定温度まで予備加熱する。その後、フラッシュランプ１０を発光させて、シリコンウエハＷへの閃光放射による熱処理を行なう。
この熱処理により、シリコンウエハＷは２０ｎｍ以内の表層部分が急速に高温化され、その後、急速に冷却される。なお、予備加熱は、ウエハの厚み方向の温度勾配を小さくすることと被照射面の温度を必要な程度まで上昇させるために必要なランプに注入するエネルギーを最小に留めるという理由で行なうことが好ましく、加熱温度は、３００〜５００℃の範囲から選択され、例えば、３５０℃である。
また、ヒータランプ５３とフラッシュランプ１０による熱処理中におけるウエハの表面温度は１０００℃以上になり、具体的には１０００℃〜１３００℃の範囲で熱処理される。このように、ウエハにおける最大温度を１０００℃以上にまで加熱することにより、ウエハ表層部分に確実に不純物拡散層を形成することができる。      
【００５８】
このフラッシュランプ発光装置３０においては、各フラッシュランプ１０毎にトリガー電極１４を３つ配設したが、後述するように、隣接するフラッシュランプ１０の間にトリガー電極を配置させた場合は、互いに隣接するトリガー電極は両方のフラッシュランプに対して共用することが可能である。
【００５９】
図６は、隣接するフラッシュランプ間に配設されたトリガー電極を隣接するフラッシュランプに対して共用させた構成を示す図である。
同図に示すように、ここでは便宜的に４本のフラッシュランプ１０ａ〜１０ｄと５個のトリガー電極１４ａ〜１４ｅが反射ミラー４２の中に配置された構成を示している。
これらのトリガー電極１４ａ〜１４ｅは、図３（ｃ）に示したものと同様であり、石英ガラス管の中に例えばモリブデンからなる線状導体が配設されている。
【００６０】
このような構成において、５個のトリガー電極１４ａ〜１４ｅのうちトリガー電極１４ｂ、１４ｄに高電圧を印加すると、全てのフラッシュランプ１０ａ〜１０ｄを同時に発光させることができる。次の発光時、５個のトリガー電極１４ａ〜１４ｅのうちトリガー電極１４ａ、１４ｃ、１４ｅに高電圧を印加すると、同様に全てのフラッシュランプ１０ａ〜１０ｄを同時に発光させることができる。
このようにフラッシュランプが近接して配置される構造であって、トリガー電極に高い電圧を印加するような場合には、１つのトリガー電極によって隣接する２つのフラッシュランプを発光させることができる。
【００６１】
トリガー電極をこのように構成することにより、トリガー電極の使用数を抑えることができ、トリガー電極の損耗を防止することができる。また、トリガー回路の小型化を図ることもできる。さらに、当然のこととして、トリガー電極の選択を交互かつ規則的に行うことにより、放電容器の白濁の発生を良好に防止することができる。
【００６２】
図７は、図５に示したシリコンウエハＷに照射される放射光のスペクトルを表す。縦軸は波長５００ｎｍの強度に対する相対放射強度を示し、横軸は波長（ｎｍ）を示している。
このうち、波長２２０ｎｍ〜波長３７０ｎｍを短波長の光、波長３７０〜８００ｎｍを長波長の光とすれば、短波長の光と長波長の光は、シリコンウエハの厚み方向において吸収量が異なる。
具体的には、波長２２０ｎｍ〜波長３７０ｎｍの光は、大きな光強度として表面のごく浅い部分のみを加熱するのに対し、波長３７０〜８００ｎｍの光は表面から深さ４００ｎｍの領域まで同じ程度（短波長に比較すると）の光強度をもって加熱に寄与する。
ここで、シリコンウエハの厚さは、概略７２５μｍであり、イオン注入等で導入された不純物を活性化させるためには、表層部１０ｎｍを含む約１００ｎｍの深さまでを加熱させなければならない。
【００６３】
次に、本発明のフラッシュランプ発光装置の効果を立証するための実験について説明する。
図８は、従来例、発明１および発明２の実験結果を示す図であり、縦軸は相対照度、横軸は発光回数を示す。
同図において、従来例は、フラッシュランプの放電容器外面にモリブデンからなる線状導体を１本だけ配置した場合であり、発明１および発明２は、フラッシュランプの放電容器外面に図３（ｂ）に示す構造のトリガー電極を用いたものであり、モリブデン材料をプリント印刷して高融点酸化物で被覆したものである。発明１と発明２の違いは、発明１は１つのフラッシュランプの放電容器外面に８本のトリガー電極を設け、フラッシュ発光毎に３本のトリガー電極を選択して点灯する点灯方式であるのに対して、発明２は、１つのフラッシュランプの放電容器外面に８本のトリガー電極を設け、フラッシュ発光毎に３本のトリガー電極を選択してフラッシュ発光させるが、１００回は続けて同一のトリガー電極により発光させる点灯方式である。
なお、実験に使ったフラッシュランプは上記のトリガー電極に関する構造、点灯方式以外は全て同一の条件であって、電極間距離３００ｍｍ、内径φ１０ｍｍ、１本当たりの入力エネルギー９００Ｊ、放電時間幅は２００μ秒である。
【００６４】
照度の測定は、フラッシュランプから５０ｍｍ離れた位置に、φ５ｍｍのピンホールを設け、光ファイバーを通して瞬時分光器（スペクトルラジオメータ）によって波長分解能０．５ｎｍ、時間分解能５ｍ秒で測定し、波長２００ｎｍ〜波長８００ｎｍの光放射強度を求めた。
この照度測定は、従来例、発明１および発明２のそれぞれについて、１回目のフラッシュ発光、１０００回目のフラッシュ発光、５０００回目のフラッシュ発光、１００００回目のフラッシュ発光時における照度を測定した。
同図に示すように、従来例のフラッシュランプでは、初期照度を１としたとき、１０００回の発光では０．９、５０００回の発光では０．５、１００００回の発光では０．４まで低下した。
これに対し、本発明のフラッシュランプでは、発明１および発明２はほぼ共に、１０００回の発光で０．９、１００００回の発光でも約０．９の相対照度値を維持することが確認された。
なお、１００００回発光させた後の放電容器を見ると、従来例のフラッシュランプは内表面に白濁が激しく形成されていたのに対し、発明１および発明２の各フラッシュランプはいずれも目視で観察できる白濁は形成されていなかった。
【００６５】
以上説明したように、本発明のフラッシュランプ発光装置は、複数個のトリガー電極のうちいくつかの電極を交互にかつ規則的に選択することにより、過酷な条件で使用する場合においても放電容器の白濁を良好に防止することが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係るフラッシュランプ発光装置の概略構成を示す図である。
【図２】トリガー電極１４ａ、１４ｂに高電圧を印加したときの放電容器１１内の状態を示す放電容器の断面図である。
【図３】図２に示したトリガー電極構造とは異なるトリガー電極構造を有する放電容器の断面図である。
【図４】図１に示した給電装置２０の発光回路２１とトリガー回路２２の具体的構成を示す図である。
【図５】本発明に係るフラッシュランプ発光装置を用いた光加熱装置の概略構成を示す図である。
【図６】隣接するフラッシュランプ間に配設されたトリガー電極を隣接するフラッシュランプに対して共用させた構成を示す図である。
【図７】図５に示したシリコンウエハＷに照射される放射光のスペクトルを表す図である。
【図８】従来例、発明１および発明２の実験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０、１０ａ〜１０ｄ  フラッシュランプ
１１  石英ガラス製放電容器
１２  陽極
１３  陰極
１４，１４ａ〜１４ｈ  トリガー電極
１４１  パイプ管
１４２  線状導体
１５  トリガーバンド
２０  給電装置
２１  発光回路
２２  トリガー回路
３０  フラッシュランプ発光装置
４１  ケーシング
４２  反射ミラー
５０  光加熱装置本体
５１  チャンバー
５１Ａ  雰囲気ガス導入口
５１Ｂ  排出口
５２  ステージ
５３  ヒータランプ
５４  石英平板
５５  チャンバー制御回路
Ｗ  シリコンウエハ
【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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