JP2004303889A - Flash lamp with base and lamp annealing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lamp in which a plurality of flash lamps can be fixed by reducing load to an arc tube even if the lamps are closely arranged and fixed on the same plane, and to provide an annealing device with which maintenance can easily be performed without causing damage of the lamp in an early stage and with less frequency of lamp exchange and which can instantaneously heat only a surface of a wafer. <P>SOLUTION: The lamp is provided with the flash lamp 1 where a pair of electrodes 21 and 22 are oppositely arranged in the arc tube 10 in which end walls 11 are formed on both ends of a cylindrical tube formed of quartz glass and are sealed, and lead bars 23 connected to the electrodes 21 and 22 are derived from the end walls, and with almost cylindrical bases 40A and 40B mounted on ends of the arc tube 10. Shrinkage parts 12 smaller than an outer diameter in a region between the electrodes of the arc tube 10 are formed in outer regions in longitudinal direction compared to the electrodes 21 and 22 at the ends of the arc tube 10, and a base which is below the outer diameter is fixed by adhesive 30. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はフラッシュランプ及び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装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
上記技術分野に関してフラッシュ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。上述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。又、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係る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。このような背景技術は、例えば、特開2002−198322号公報や特開2001−319887号公報などに開示されている。
【0003】
このように、上記技術分野における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る。例えば、上記特開2002−198322号公報においては、シリコンウエハのアニール処理において、不純物イオンを活性化させる場合はウエハ表面を温度約1100℃、高低差2%以下で加熱するのが良いとされている。しかもその昇温速度は2×10〜2×10℃/sであるのが望ましいとされる。更には、基板上の半導体膜であるアモルファスシリコンを結晶化する場合、1000℃以上、例えば1400℃に加熱する。
【0004】
このようにフラッシュランプを用いたアニール装置では、ランプと基板表面との距離、ランプの配置及び入力など、あらゆる面で厳しい制約があり、特に始動性に関しては、複数ランプの同時点灯が確実に行わなければならない。そこで本出願人は先に特開2002−231488号公報においてランプ装置に関する技術を提案した。係るランプ装置によれば、始動性改善のためのトリガー線が付設されたフラッシュランプを、照度むらを少なくすることが可能でしかもランプ同士を近接配置することが可能である。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−198322号公報
【特許文献2】
特開2001−319887号公報
【特許文献3】
特開2002−231488号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは先に、ランプを近接かつ並行に配置するためランプ固定機構について開発を行った。
図5〜図7を参照して、上記ランプ固定機構について説明する。図5はランプアニール装置におけるランプ固定機構を説明する図である。
固定機構60の主要部は絶縁性部材からなり、ランプが並べられる平面の方向に分割された二つのブロックよりなる。一方の絶縁ブロック61には、ランプを収容する発光管外径に適合した嵌合溝63が設けられている。他方の絶縁ブロック62は略板状であり、これら一方と他方のブロックにランプを挟みこみ、固定する。尚、同図中に示す符号67は、後段で説明するランプを押圧する板バネである。
図6は、ランプが装着された一方のブロック61を紙面において下側からみた要部平面図、図7は図6中のうち1本の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6に示すようにランプ70,70・・は、発光管71,71,・・における排気管残部71aよりも外方の端部が一方の絶縁ブロック61の嵌合溝63に嵌合して、略同一平面上に並べられる。嵌合溝63,63・・には、発光管71,71,・・に適合する大径の溝と、ランプの給電用の導出部(75,77)に適合する小径の溝とからなっている。
図7において、ランプ70は、発光管71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72が該発光管71の端壁部73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。
上記ランプ70における給電用導出部は、電極72に連設されたリード棒74の外部導出部が、発光管71端部から所要距離離間した箇所においてリード線75に銀ロウ76等で電気的に接続されて構成されている。ここで、上記装置においては、ランプ70の間隔が狭小であることに鑑み、発光管71の端部より導出されたリード棒74及びリード線75は絶縁用の熱収縮性の樹脂製チューブ77により被覆されている。
【0007】
上記ランプ70には、始動性改善のためのトリガー管50が配設されている。係るトリガー管50は上述したトリガー線をガラス管内に封装したものであり、ランプにそれぞれ取り付けられる。
【0008】
ランプ固定機構60においては、トリガー管50とランプ70を同時に挟持するため、一方の絶縁ブロック61における嵌合溝63に底壁面にトリガー管50嵌入用の幅狭の溝を設けている。この幅狭の溝には板バネ66が配設され、一方、当該板バネ66の略対向位置にも他方の絶縁ブロック62に板バネ67が配設されている。
トリガー管50は板バネ66と当接してランプ70の方向に押し出す方向に押圧され、ランプ70もまた発光管71がトリガー管50と当接してトリガー50の方向に押圧されて、一方と他方の絶縁ブロック61,62の間において両者の管壁表面が密接した状態で、ランプを固定することが可能となる。
上述した用途、例えば直径約300mm(12インチ)シリコンウエハや幅300mmの液晶パネル用ガラス基板に対応する装置では、ランプは20〜30本必要となる。そして、これらランプは、被処理面における温度と均一性を確保するために、発光管離間距離2mm〜3mm、発光管と被処理面(不図示)との最短距離40mm〜50mmとして並べられてランプ固定機構により固定されるようになる。
【0009】
ところで、ランプは上述した基板等の加熱条件を達成するために短いパルス幅でかつ高いエネルギーで瞬間的に点灯されるので、該ランプはその際に掛かる負荷により発光管自身が振動するといった現象が生じる。このような振動は、例えばランプを複数本並べた装置において、ランプ内部に流れる荷電粒子(電流)が磁界中に置かれ、その荷電粒子に力(以下、ローレンツ力と称す)が作用するために生じる、と考えられている。係る振動による応力は、当該ランプの固定部に集中して、発光管表面が板バネとの接触部において損傷する。1回の点灯による発光管の損傷はごく微小なものであっても、ランプの点灯毎にこれが繰り返されて損傷が蓄積されると、ある時、点灯の衝撃でランプの発光管が割れてしまうといった事態に至る。そして、1本のランプ割れによる衝撃が装置全体に及んで他のランプの割れを誘発するといった問題を招来する。
【0010】
また、このランプは、自身の振動を吸収する際回動することがあり、リード棒に接続した可撓性のリード線にねじれが生じて断線したり、リード棒の導出部近傍のガラスが破損したりするという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、複数のフラッシュランプを同一平面上に密接して並べて固定しても、発光管への付加を少なくして固定することができるランプを提供すること、そして、ランプの早期破損といった事態を招来することなくランプ交換の頻度が少なくてメンテナンスを簡便に行えて、ウエハの表面のみを瞬時に加熱することができるアニール装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、石英ガラスからなる円筒管の両端に端壁部が形成されて密閉された発光管の内部に一対の電極が対向配置され、該電極に連設されたリード棒が前記端壁部より導出されてなるフラッシュランプと、前記発光管の端部に装着された略円筒形のベースと、を具備してなるベース付きフラッシュランプであって、前記発光管の端部には、電極よりも長手方向の外方において、該発光管の電極間領域における外径よりも小さい外径を有する縮径部が形成されており、前記ベースの外径は、前記発光管の電極間領域における外径以下の大きさであり、前記縮径部の外周面と前記ベースの内周面とが接着剤で固定されていることを特徴とする。
更に、前記ベースがセラミックスよりなることを特徴とする。
更に、前記リード棒にはリード線が接続されており、前記ベース内部において該リード線が該ベースに固定されていることを特徴とする。
更に、前記縮径部に排気管残部が形成されていることを特徴とする。
【0012】
そして、本発明に係るアニール装置は、上記ベース付きフラッシュランプのいずれかを複数具備し、該複数のフラッシュランプの端部が、一方の絶縁性ブロックと他方の絶縁性ブロックにより挟圧されて同一平面上に並べて配設されたランプアニール装置において、前記一方の絶縁ブロックには嵌合溝が形成され、前記ベースが該嵌合溝に嵌合して他方の絶縁ブロックにより押圧されていることを特徴とする。
更に、前記アニール装置において、前記一方若しくは他方の絶縁ブロックには前記ベースに当接して対向方向に押圧する板バネが装着されていることを特徴とする。
更に、前記ベースと前記嵌合溝にはランプの周方向及び/又はランプ管軸方向の移動を規制するための係合部が形成されていることを特徴とする。
【0013】
又、上記系合部が形成されたアニール装置用のベース付きフラッシュランプにおいては、前記ベースに該係合部に係合する係合溝が形成されていることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係るベース付フラッシュランプの全体を示す管軸方向断面図である。
フラッシュランプ1は、発光管10が石英ガラスからなり、発光管の外径φ10mm〜φ15mm、肉厚1mm〜2.5mm、発光管全長540mm〜600mmであり、内部にはキセノンガスが27kPa〜80kPa(200Torr〜600Torr)(25℃換算)封入されている。係る発光管10内部において陰極21と陽極22(以下簡単に電極ともいう。)が対向配置され、各電極21,22に連設されたリード棒23,23が前記発光管10の端壁部11を介して気密に導出されている。またこの発光管10には、陽極22側の縮径部12における内端近傍に排気管残部10aが形成されている。リード棒23,23の外端部にはリード線24,24が接続されており、ランプの給電用の導出部が形成され、樹脂製チューブ等により被覆されている。このランプ1において、電極間距離即ちアークの長さは例えば360mm〜560mmである。
【0015】
発光管10の両端には電極後端面21a,22aより外方において縮径部12,12が所定領域形成されており、当該縮径部12,12に絶縁性のセラミックスよりなる略円筒形状のベース40A,40Bが装着されている。
【0016】
ベース40A,40Bは、外径がφ10mm〜φ15mm、発光管挿入部内径φ9〜φ13mm、リード棒通過部内径φ5〜8mm、全長50〜70mmであり、底部に貫通孔41が形成されてリード線24が導出されている。尚、一方のベース40Bの側面には対向する箇所に切欠き状の溝42,42が形成されている。
【0017】
ランプ発光管10における縮径部12,12は、例えば、発光管10の外径がφ13である場合、外径φ9mmであり、各電極21,22の後端より3mm〜10mm後退した位置から該発光管の端部に至るまで形成されている。尚この縮径部12,12の全長は、端壁部11,11後端を含めて20mm〜30mmである。ベース40A,40Bは、縮径部12,12の先端より5mm〜15mmの離間部分を有して装着される。縮径部12,12における外周面と、前記ベース40A,40Bの内周面内との間には、略全周に亘って隙間が形成されており、当該隙間に絶縁性の接着剤30,30が充填されている。又、リード線24,24はベース40A,40Bの筒孔内において接着剤30’,30’により該ベース40A,40Bに固定されている。これにより、リード線24,24の取り回しに際して、リード棒23,23の導出部やリード棒23,23とリード線24,24との接続部に負荷や張力が掛かることが防止される。
【0018】
以上のフラッシュランプは例えば20〜30本用意され、陰極21側端部と陽極22側端部が交互になるよう並列配置される。このように陰極21側の端部と陽極22側の端部とを互い違いに配置すると、隣接するランプ同士でランプに流れる電流の向きが交互になるので、ランプ点灯時に発光管10管壁に掛かるローレンツ力が軽減される。
図2〜4は、本発明に係るアニール装置のランプ固定機構を説明する図である。尚、ランプ固定機構の主要部とされるブロック部分は、細部を除いて概略図5で示したものと同様であるので、前図を参照して説明する。尚、図2は前記一方の絶縁ブロック上にベース付きランプを配置した様子を示す平面図、図3は、本発明に係る固定機構における図2中のX−X’で切断した要部切断図、図4はランプ固定機構要部をランプ管軸を通りランプの並列方向と垂直な平面で切断した断面図である。
【0019】
固定機構60の主要部は、ランプの並列方向に分割された絶縁性のブロック61,62からなり(図5参照)これらはランプを配設後、不図示のネジ等を用いて結合される。
図2〜5に示すように、一方の絶縁ブロック61には前記ランプ1,1・・を収容する発光管10,10,・・の外径に適合した嵌合溝63,63・・が設けられており、図2で詳細に示すように、ランプ1に固定されたベース40A,40B・・が嵌合溝63,63・・に嵌合することによりランプ1,1・・が並列配置され、ベース40A,40B・・の底部から導出したリード線24,24・・が該ブロック61,62の外部に導出される。尚、このように密接配置したときにも、排気管残部10aが縮径部に形成されているので当該排気管残部10aが隣接するランプに当接することがなく、破損の発生を防止することができる。
【0020】
一方のブロック61の嵌合溝63内面には、ランプ中心方向に凸状に突出する凸部64が形成され、図2、図3に示すように当該突部64とベース側面の溝42が係合することにより、当該ランプ1の周方向の移動及びランプ軸方向の移動が抑止されている。この係合部はランプの管軸方向に2mm〜5mm程度遊嵌しているのが望ましく、これによりランプ点灯時の衝撃を効果的に吸収することができる。
【0021】
以上の係合関係によって、ベース付きランプが回動することなく安定的に固定機構に固定され、更にランプの軸方向の移動が規制されるので、リード棒に接続されたリード線がねじれて断線したり、リード棒の導出部近傍のガラスが破損したりするといった不具合を回避することができる。又、ランプの軸方向の移動が規制されるのでランプにおける発光部が著しくずれるようなこともない。
【0022】
上記ランプ1には始動性改善用のトリガー管50が発光管10の管壁に沿って配設される。係るトリガー管50は、例えば外径φ3mm〜φ5mmの細長いガラス管51に、金属よりなるトリガー線52を挿入してガラス管51の一端に形成した封着部53を介して、トリガー線52を電気的に導出させたものである。トリガー線52の導出側はランプの陰極21側とされており、これにはランプ1とは別に独立した電圧が印加されるようになる。
【0023】
ブロック61のランプ嵌合溝63の底部には、図3に示すように、トリガー管50に嵌合する細溝65が設けられている。そして、図4に示すように、一方のブロックと他方のブロックにはそれぞれ、内方に向けて押圧力を有する板バネ66,67が、各ブロック61,62に係合して装着されている。ランプ1及びトリガー管50を挟んでブロック61,62を固定すると、対向する板バネ66,67の協同作用によりランプ1とトリガー管50とが密接した状態で挟持される。
【0024】
ここで、本発明に係るベース付きフラッシュランプによれば、ランプ固定機構により挟持する箇所がベースであるため、ランプの発光管に金属部材が直接接触することがなく、当該発光管が損傷するような問題がなくなる。そして、ランプ点灯時に発光管が受ける振動は、発光管におけるベース接着面、即ち、発光管縮径部の外表面の略全周において伝達されるため、直接発光管に衝撃の負荷が集中することが防止され、該発光管が損傷することを効果的に防止することができる。
そして、本発明によればベースを板バネに接触させているが、当該ベースはセラミックスにより構成されているので、発光管を構成するガラスに比較して格段に損傷しにくく、仮にベース表面が損傷したとしても当該ベースの破損の発生率が格段に低く、万一ベースが割れたとしても発光管が割れるような事態には至らない。
【0025】
又、上記実施形態のように、トリガー管をランプに沿って付設している場合、内在するトリガー線に導電性部材が電気的に接していると、トリガー線への印加電圧がその導電性部材に奪われて十分に始動性補助機能を果たすことができなくなるという不具合を生じるが、本願発明に係るベースつきフラッシュランプによれば、ベースが絶縁性のセラミックスからなるので、トリガー管がベースと接触していてもトリガー線への印加電圧を低下させることが無く、ランプの点灯信頼性を損なうような問題がない。
【0026】
上述した本発明に係るベースは、外径がランプ発光管の外径以下の大きさであるので、従来のベースを装着していないランプと同程度にランプピッチを小さくして配置することが可能である。
【0027】
本願発明に係るベース付きフラッシュランプ或いはアニール装置においては、上記構成に限定されるものではなく種々の変更が可能である。例えばベースと固定機構における係合関係は上記形態に限定されるものではなく適宜である。
【0028】
又、上記トリガーによらずランプに対して他の始動性改善策が取られるような場合は、ベースの材質のみ変更して金属で構成することも可能である。又、トリガー線への給電部とベースとの間において確実に絶縁性を確保できる場合も同様である。金属製のベースを用いても発光管の破損を防止する効果が絶大であることはいうまでもない。
【0029】
以上説明したように、本発明に係るベース付きフラッシュランプによれば、発光管の端部に縮径部が形成されており、当該縮径部にベースを装着したので、発光管にはランプ点灯時の振動や衝撃が、ベース及び接着剤を介してその周面全域においてが伝達されるため、当該発光管に局所的に負荷が集中するようなことがなく、点灯の衝撃で発光管が破損することが防止される。
【0030】
又、上記フラッシュランプに装着されるベースは、外径が発光管の外径以下であるので、ランプを密に配置でき、ランプ間の距離を、従来品のベースを装着していないものと同様に小さくすることが可能となる。
従って、本半導体製造や薄膜トランジスタ製造に用いられるランプアニール装置として使用してもランプ使用寿命が短くなるといった問題を効果的に回避することが可能なベース付きフラッシュランプを提供できる。
【0031】
そして、本発明に係るベース付きフラッシュランプ及び固定機構を用いたアニール装置によれば、複数本のランプを同一平面上に密に配置させることが可能であり、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ことが可能である。そして、加熱源であるランプの使用寿命が従来に比較して格段に長いので、ランプ破損に伴う交換作業を少なくできて、メンテナンスが簡便で、高信頼性を有するアニール装置を提供することができるようになる。
このベース付きフラッシュランプにトリガー管を付設する場合においても、ベース外径が発光管外径を超えていないので、トリガー管発光管との隙間を形成させることなく配設可能であり、ランプの点灯特性においても高信頼性を維持することができる。更に、フラッシュランプに装着されるベースをセラミックスで構成することによりトリガー線への印加電圧が低下するような問題が生じず、特別な絶縁対策が不要であって簡便に使用できる。
【0032】
【実施例】
前述した図1にランプと同仕様のベース付きフラッシュランプを製作した。即ち電極間距離(アークの長さ)500mmであり、発光管は縮径部を除いて外径がφ13mm、内径がφ10mmであった。このような仕様のランプを30本用意して、発光管の離間距離2.2mmとして、図2〜4で示したランプ固定機構を有するランプアニール装置に搭載し、ランプへの投入エネルギー5500Jで点灯した。
【0033】
その結果、30万回点灯しても、ランプ発光管が割れることなく点灯した。更に点灯を続けると、50万回目の点灯でベースが破損したものがあったが係るベース付きフラッシュランプは発光管が破損することなく、又1本のランプのベースの破損に起因してその他のランプが破損するような問題は生じなかった。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明に係るベース付きフラッシュランプによれば、ランプが点灯の衝撃で振動しても、ベースの内面と発光管の縮径部外周面とが接着剤で固定されているので、発光管が受ける衝撃は当該発光管の全周方向に分散されたものとなり、発光管への負荷を格段に低減することができる。又、発光管が金属部材と直接接触していないので、発光管外表面が損傷するようなことがなくなる。更にこのベースは、外径が発光管の外径を超えていないので、複数のフラッシュランプを同一平面上に例えば3mm以下の距離で密接させて配設することができる。
【0035】
そして、発光管にランプと固定機構との関係で破損が生じにくいため、半導体製造や薄膜トランジスタ製造工程で使用されるアニール装置用途として好適なベース付きフラッシュランプを提供できる。よって、本願発明によれば、ランプ発光管の早期破損を抑制できるので、ランプに掛かるメンテナンス等が簡便なランプアニール装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るベース付きフラッシュランプの管軸方向断面図である。
【図2】前記一方の絶縁ブロック上にベース付きランプを配置した様子を示す平面図である。
【図3】図2のX−X’で切断した固定機構要部の切断面図である。
【図4】ランプ管軸を通りランプの並列方向と垂直な平面で切断した断面図である。
【図5】先に本出願人が開発したランプ固定機構におけるブロック部材の斜視図である。
【図6】従来技術に係るランプと、その固定機構を説明する要部平面図である。
【図7】従来技術に係るランプと、その固定機構を説明するランプ管軸を通る断面図である。
【符号の説明】
1 フラッシュランプ
10 発光管
10a 排気管残部
11 端壁部
12 縮径部
21 陰極(電極)
22 陽極(電極)
21a,22a 後端面
23 リード棒
24 リード線
30、30’ 接着剤
40A,40B ベース
41 貫通孔
42 溝
43 嵌合溝
50 トリガー管
51 管
52 トリガー線
53 封着部
54 導出部
60 ランプ固定機構
61 一方の絶縁ブロック
62 他方の絶縁ブロック
63 嵌合溝
64 凸部
65 細溝
66、67 板バネ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flash lamp and a lamp annealing apparatus used for semiconductor manufacturing and thin film transistor manufacturing.
[0002]
[Prior art]
Development of an annealing apparatus using a flash lamp is in progress in the technical field. For example, a lamp annealing apparatus is used in a process of forming a shallow diffusion layer (pn junction) on the surface layer of a silicon wafer (activating an ion-implanted impurity). In the above-described annealing process, it is necessary to avoid problems such as the profile loss of the ion-implanted impurity and volatilization of the formed pattern, and to obtain a good activated state of the impurity. Also in manufacturing a thin film transistor for a liquid crystal display panel, it is necessary to activate the semiconductor film formed on the substrate reliably and uniformly. In particular, in the case of using a glass substrate, it is necessary to prevent the substrate from being excessively heated and to suppress the expansion and contraction and “warping” while achieving such annealing. Such background art is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 2002-198322 and 2001-319887.
[0003]
Thus, in the annealing step in the above technical field, it is necessary to heat the substrate surface layer or the thin film on the substrate surface to a predetermined temperature while suppressing the penetration of heat into the lower portion and uniformly. For example, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-198322, in the annealing process of a silicon wafer, when activating impurity ions, the wafer surface should be heated at a temperature of about 1100 ° C. and a height difference of 2% or less. Yes. Moreover, the rate of temperature rise is desirably 2 × 10 4 to 2 × 10 6 ° C./s. Furthermore, when crystallizing amorphous silicon which is a semiconductor film on a substrate, it is heated to 1000 ° C. or higher, for example, 1400 ° C.
[0004]
As described above, the annealing apparatus using the flash lamp has severe restrictions in all aspects such as the distance between the lamp and the substrate surface, the arrangement and input of the lamp, and particularly with respect to startability, the simultaneous lighting of a plurality of lamps is surely performed. There must be. Therefore, the present applicant has previously proposed a technique relating to a lamp device in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-231488. According to such a lamp device, it is possible to reduce unevenness in illuminance and to arrange the lamps close to each other with the flash lamp provided with the trigger line for improving startability.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-198322 A [Patent Document 2]
JP 2001-319887 A [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-231488
[Problems to be solved by the invention]
The present inventors have previously developed a lamp fixing mechanism in order to arrange the lamps in close proximity and in parallel.
The lamp fixing mechanism will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram illustrating a lamp fixing mechanism in the lamp annealing apparatus.
The main part of the fixing mechanism 60 is made of an insulating member, and is composed of two blocks divided in the direction of the plane on which the lamps are arranged. One insulating block 61 is provided with a fitting groove 63 adapted to the outer diameter of the arc tube that accommodates the lamp. The other insulating block 62 has a substantially plate shape, and a lamp is sandwiched between the one and the other blocks and fixed. In addition, the code | symbol 67 shown in the figure is a leaf | plate spring which presses the lamp | ramp demonstrated at a back | latter stage.
6 is a plan view of an essential part of one block 61 on which a lamp is mounted as viewed from the lower side in the drawing. FIG. 7 is a longitudinal sectional view of one of the lamps in FIG. 6 cut along a plane passing through the lamp tube axis. It is.
As shown in FIG. 6, the lamps 70, 70,... Are fitted with the fitting grooves 63 of one insulating block 61 at the outer ends of the arc tubes 71, 71,. Are arranged on substantially the same plane. The fitting grooves 63, 63,... Consist of a large diameter groove that fits the arc tube 71, 71,... And a small diameter groove that fits the lead-out portion (75, 77) for supplying power to the lamp. Yes.
In FIG. 7, a lamp 70 has an arc tube 71 made of quartz glass, an outer diameter of φ10 mm to φ15 mm, a wall thickness of 1 mm to 2.5 mm, and an overall length of the arc tube of 540 mm to 600 mm. A rare gas such as gas, krypton, argon, or neon, cesium, potassium, or mercury alone or a mixture thereof is sealed, and one electrode 72 is led out from the end wall 73 of the arc tube 71 in an airtight manner. The same applies to the other electrode.
The lead-out portion for feeding in the lamp 70 is electrically connected to the lead wire 75 with a silver braze 76 or the like at a location where the external lead-out portion of the lead rod 74 connected to the electrode 72 is spaced a required distance from the end of the arc tube 71. Connected and configured. Here, in the above apparatus, in view of the narrow interval between the lamps 70, the lead rod 74 and the lead wire 75 led out from the end of the arc tube 71 are insulated by a heat-shrinkable resin tube 77 for insulation. It is covered.
[0007]
The lamp 70 is provided with a trigger tube 50 for improving startability. The trigger tube 50 is obtained by sealing the above-described trigger wire in a glass tube, and is attached to each lamp.
[0008]
In the lamp fixing mechanism 60, in order to sandwich the trigger tube 50 and the lamp 70 at the same time, a narrow groove for fitting the trigger tube 50 is provided on the bottom wall surface of the fitting groove 63 in one insulating block 61. A leaf spring 66 is disposed in the narrow groove, and a leaf spring 67 is disposed on the other insulating block 62 at a position substantially opposite to the leaf spring 66.
The trigger tube 50 abuts on the leaf spring 66 and is pushed in the direction of pushing out the lamp 70. The lamp 70 also abuts the arc tube 71 on the trigger tube 50 and is pushed in the direction of the trigger 50. The lamp can be fixed in a state in which the surface of both the tube walls is in close contact between the insulating blocks 61 and 62.
In the apparatus described above, for example, an apparatus corresponding to a silicon wafer having a diameter of about 300 mm (12 inches) or a glass substrate for a liquid crystal panel having a width of 300 mm, 20 to 30 lamps are required. These lamps are arranged with a luminous tube separation distance of 2 mm to 3 mm and a shortest distance of 40 mm to 50 mm between the arc tube and the surface to be processed (not shown) in order to ensure temperature and uniformity on the surface to be processed. It is fixed by the fixing mechanism.
[0009]
By the way, since the lamp is lighted instantaneously with a short pulse width and high energy in order to achieve the above-mentioned heating conditions for the substrate or the like, there is a phenomenon that the arc tube itself vibrates due to the load applied at that time. Arise. Such vibration is caused, for example, in a device in which a plurality of lamps are arranged, because charged particles (current) flowing inside the lamp are placed in a magnetic field, and force (hereinafter referred to as Lorentz force) acts on the charged particles. It is thought to occur. The stress due to the vibration concentrates on the fixed portion of the lamp, and the arc tube surface is damaged at the contact portion with the leaf spring. Even if the arc tube is damaged by a single operation, even if it is very small, if this is repeated every time the lamp is turned on and the damage accumulates, the arc tube of the lamp will break due to the impact of lighting. It leads to such a situation. In addition, the impact of one lamp breakage reaches the entire apparatus and causes another lamp breakage.
[0010]
Also, this lamp may rotate when absorbing its own vibration, causing the flexible lead wire connected to the lead rod to be twisted and broken, or the glass near the lead rod lead-out portion to be broken. There is a problem of doing.
The problem to be solved by the present invention is to provide a lamp that can be fixed with less addition to the arc tube even if a plurality of flash lamps are closely arranged and fixed on the same plane, and An object of the present invention is to provide an annealing apparatus capable of heating only the surface of a wafer instantaneously without incurring a situation such as premature breakage of the lamp, allowing a lamp to be replaced less frequently and performing maintenance easily.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is configured such that a pair of electrodes are arranged opposite to each other in a sealed arc tube in which end wall portions are formed at both ends of a cylindrical tube made of quartz glass and are connected to the electrodes. A flash lamp with a base, comprising: a flash lamp in which a lead bar is led out from the end wall portion; and a substantially cylindrical base attached to an end portion of the arc tube. The end portion is formed with a reduced diameter portion having an outer diameter smaller than the outer diameter in the region between the electrodes of the arc tube at the outer side in the longitudinal direction of the electrode. The outer diameter of the reduced diameter portion and the inner peripheral surface of the base are fixed with an adhesive.
Furthermore, the base is made of ceramics.
Furthermore, a lead wire is connected to the lead rod, and the lead wire is fixed to the base inside the base.
Further, the exhaust pipe remaining portion is formed in the reduced diameter portion.
[0012]
An annealing apparatus according to the present invention includes a plurality of flash lamps with a base, and the ends of the plurality of flash lamps are sandwiched between one insulating block and the other insulating block and are the same. In a lamp annealing apparatus arranged side by side on a plane, a fitting groove is formed in the one insulating block, and the base is fitted into the fitting groove and pressed by the other insulating block. Features.
Further, in the annealing apparatus, the one or other insulating block is provided with a leaf spring that abuts against the base and presses in the opposite direction.
Further, the base and the fitting groove are formed with engaging portions for restricting movement of the lamp in the circumferential direction and / or the lamp tube axis direction.
[0013]
Further, in the flash lamp with a base for an annealing apparatus in which the above-mentioned joining portion is formed, an engaging groove that engages with the engaging portion is formed in the base.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a sectional view in the tube axis direction showing the entire flash lamp with base according to the present invention.
In the flash lamp 1, the arc tube 10 is made of quartz glass, the arc tube has an outer diameter of φ10 mm to φ15 mm, a wall thickness of 1 mm to 2.5 mm, a total length of the arc tube of 540 mm to 600 mm, and xenon gas inside is 27 kPa to 80 kPa ( 200 Torr to 600 Torr) (25 ° C. conversion). Inside the arc tube 10, a cathode 21 and an anode 22 (hereinafter also simply referred to as electrodes) are arranged to face each other, and lead rods 23 and 23 connected to the electrodes 21 and 22 are end wall portions 11 of the arc tube 10. It is derived airtight through. Further, the arc tube 10 is formed with an exhaust pipe remaining portion 10a in the vicinity of the inner end of the reduced diameter portion 12 on the anode 22 side. Lead wires 24, 24 are connected to the outer ends of the lead rods 23, 23, and lead-out portions for supplying power to the lamp are formed and covered with a resin tube or the like. In the lamp 1, the distance between the electrodes, that is, the length of the arc is, for example, 360 mm to 560 mm.
[0015]
At both ends of the arc tube 10, reduced diameter portions 12, 12 are formed outside the electrode rear end faces 21 a, 22 a in a predetermined region, and the reduced diameter portions 12, 12 have a substantially cylindrical base made of insulating ceramics. 40A and 40B are attached.
[0016]
The bases 40A and 40B have an outer diameter of φ10 mm to φ15 mm, an arc tube insertion portion inner diameter of φ9 to φ13 mm, a lead bar passage portion inner diameter of φ5 to 8 mm, and a total length of 50 to 70 mm. Has been derived. Notch-shaped grooves 42 and 42 are formed on the side surface of one base 40B at opposite locations.
[0017]
For example, when the outer diameter of the arc tube 10 is φ13, the reduced diameter portions 12 and 12 of the lamp arc tube 10 have an outer diameter of φ9 mm, and the reduced diameter portions 12 and 12 from the position retreated 3 mm to 10 mm from the rear ends of the electrodes 21 and 22. It is formed up to the end of the arc tube. The total length of the reduced diameter portions 12 and 12 is 20 mm to 30 mm including the rear end portions of the end wall portions 11 and 11. The bases 40 </ b> A and 40 </ b> B are mounted with a separation portion of 5 mm to 15 mm from the tips of the reduced diameter portions 12 and 12. A gap is formed over substantially the entire circumference between the outer peripheral surface of the reduced diameter portions 12 and 12 and the inner peripheral surface of the bases 40A and 40B, and an insulating adhesive 30, 30 is filled. The lead wires 24 and 24 are fixed to the bases 40A and 40B by adhesives 30 'and 30' in the cylindrical holes of the bases 40A and 40B. This prevents a load or tension from being applied to the lead-out portions of the lead rods 23, 23 and the connection portions between the lead rods 23, 23 and the lead wires 24, 24 when the lead wires 24, 24 are routed.
[0018]
For example, 20 to 30 flash lamps are prepared and arranged in parallel so that the cathode 21 side end and the anode 22 side end are alternately arranged. When the end on the cathode 21 side and the end on the anode 22 side are alternately arranged in this way, the directions of the current flowing in the lamps are alternated between adjacent lamps, so that the arc tube 10 is hung on the tube wall when the lamps are lit. Lorentz force is reduced.
2 to 4 are views for explaining a lamp fixing mechanism of the annealing apparatus according to the present invention. The block portion as the main part of the lamp fixing mechanism is the same as that shown in FIG. 5 except for the details, and will be described with reference to the previous figure. 2 is a plan view showing a state in which a lamp with a base is arranged on the one insulating block, and FIG. 3 is a sectional view taken along line XX ′ in FIG. 2 in the fixing mechanism according to the present invention. 4 is a cross-sectional view of a main part of the lamp fixing mechanism cut along a plane passing through the lamp tube axis and perpendicular to the parallel direction of the lamps.
[0019]
The main part of the fixing mechanism 60 includes insulating blocks 61 and 62 divided in the parallel direction of the lamps (see FIG. 5). After the lamps are arranged, these are connected using screws or the like (not shown).
As shown in FIGS. 2-5, one insulating block 61 is provided with fitting grooves 63, 63,... Adapted to the outer diameter of the arc tubes 10, 10,. As shown in detail in FIG. 2, the bases 40A, 40B,... Fixed to the lamp 1 are fitted in the fitting grooves 63, 63, so that the lamps 1, 1,. The lead wires 24, 24,... Led out from the bottom of the bases 40A, 40B,. Even in such a close arrangement, the exhaust pipe remaining portion 10a is formed in the reduced diameter portion, so that the exhaust pipe remaining portion 10a does not contact the adjacent lamp, and the occurrence of breakage can be prevented. it can.
[0020]
On the inner surface of the fitting groove 63 of one block 61, a convex portion 64 protruding in a convex shape in the lamp center direction is formed. As shown in FIGS. 2 and 3, the projection 64 and the groove 42 on the side surface of the base are engaged. By combining, the movement of the lamp 1 in the circumferential direction and the movement in the lamp axis direction are suppressed. It is desirable that this engaging portion is loosely fitted in the tube axis direction of the lamp by about 2 mm to 5 mm, so that the impact when the lamp is lit can be effectively absorbed.
[0021]
By the above engagement relationship, the lamp with the base is stably fixed to the fixing mechanism without rotating, and further, the movement of the lamp in the axial direction is restricted, so that the lead wire connected to the lead rod is twisted and broken. Or the glass near the lead-out portion of the lead rod is broken. Further, since the movement of the lamp in the axial direction is restricted, the light emitting portion of the lamp is not significantly displaced.
[0022]
The lamp 1 is provided with a trigger tube 50 for improving startability along the tube wall of the arc tube 10. For example, the trigger tube 50 electrically connects the trigger wire 52 via a sealing portion 53 formed at one end of the glass tube 51 by inserting a trigger wire 52 made of metal into an elongated glass tube 51 having an outer diameter of φ3 mm to φ5 mm. Is derived from the above. The lead-out side of the trigger line 52 is the cathode 21 side of the lamp, and a voltage independent from the lamp 1 is applied thereto.
[0023]
As shown in FIG. 3, a narrow groove 65 that fits into the trigger tube 50 is provided at the bottom of the lamp fitting groove 63 of the block 61. As shown in FIG. 4, leaf springs 66 and 67 having a pressing force toward the inside are attached to the blocks 61 and 62 in the one block and the other block, respectively. . When the blocks 61 and 62 are fixed with the lamp 1 and the trigger tube 50 interposed therebetween, the lamp 1 and the trigger tube 50 are held in close contact with each other by the cooperative action of the opposing leaf springs 66 and 67.
[0024]
Here, according to the flash lamp with a base according to the present invention, since the place clamped by the lamp fixing mechanism is the base, the metal member does not directly contact the arc tube of the lamp, so that the arc tube is damaged. No problem. Since the vibration that the arc tube receives when the lamp is lit is transmitted on the base bonding surface of the arc tube, that is, substantially the entire circumference of the outer surface of the arc tube reduced diameter portion, the impact load is concentrated directly on the arc tube. Is prevented, and the arc tube can be effectively prevented from being damaged.
According to the present invention, the base is brought into contact with the leaf spring. However, since the base is made of ceramics, it is much less likely to be damaged than the glass constituting the arc tube, and the base surface is temporarily damaged. Even so, the occurrence rate of the base breakage is remarkably low, and even if the base breaks, the arc tube will not break.
[0025]
Further, when the trigger tube is attached along the lamp as in the above embodiment, if the conductive member is in electrical contact with the underlying trigger wire, the voltage applied to the trigger wire is the conductive member. However, according to the flash lamp with a base according to the present invention, since the base is made of an insulating ceramic, the trigger tube is in contact with the base. Even if this is done, the voltage applied to the trigger line is not lowered, and there is no problem of impairing the lighting reliability of the lamp.
[0026]
The base according to the present invention described above has an outer diameter that is equal to or smaller than the outer diameter of the lamp arc tube, so that it can be arranged with a lamp pitch as small as a lamp not equipped with a conventional base. It is.
[0027]
The flash lamp with base or the annealing apparatus according to the present invention is not limited to the above configuration, and various modifications can be made. For example, the engagement relationship between the base and the fixing mechanism is not limited to the above form, but is appropriate.
[0028]
In addition, when other startability improvement measures are taken for the lamp regardless of the trigger, it is also possible to change the base material only and configure the lamp with metal. The same applies to the case where insulation can be reliably ensured between the power supply unit to the trigger line and the base. It goes without saying that even if a metal base is used, the effect of preventing the arc tube from being damaged is great.
[0029]
As described above, according to the flash lamp with a base according to the present invention, the reduced diameter portion is formed at the end of the arc tube, and the base is attached to the reduced diameter portion. Because vibration and shock at the time are transmitted over the entire peripheral surface via the base and adhesive, the load does not concentrate locally on the arc tube, and the arc tube is damaged by the lighting impact Is prevented.
[0030]
In addition, since the outer diameter of the base attached to the flash lamp is less than or equal to the outer diameter of the arc tube, the lamps can be arranged densely, and the distance between the lamps is the same as that of the case where the conventional base is not attached. It becomes possible to make it small.
Therefore, it is possible to provide a flash lamp with a base capable of effectively avoiding the problem that the service life of the lamp is shortened even when used as a lamp annealing apparatus used in the present semiconductor manufacturing or thin film transistor manufacturing.
[0031]
According to the annealing apparatus using the flash lamp with the base and the fixing mechanism according to the present invention, a plurality of lamps can be arranged densely on the same plane, and the thin film on the substrate surface layer or the substrate surface can be formed. It is possible to suppress the penetration of heat into the lower part and to heat to a predetermined temperature uniformly and reliably. And since the service life of the lamp, which is a heating source, is much longer than before, it is possible to provide an annealing apparatus that can reduce replacement work due to lamp breakage, is easy to maintain, and has high reliability. It becomes like this.
Even when the trigger tube is attached to the flash lamp with the base, the outer diameter of the base does not exceed the outer diameter of the arc tube, so it can be installed without forming a gap with the trigger tube arc tube. High reliability can be maintained even in characteristics. Furthermore, the base mounted on the flash lamp is made of ceramics, so that there is no problem that the applied voltage to the trigger wire is lowered, and no special insulation measures are required, and it can be used easily.
[0032]
【Example】
A flash lamp with a base having the same specifications as the lamp shown in FIG. 1 was manufactured. That is, the distance between the electrodes (arc length) was 500 mm, and the arc tube had an outer diameter of φ13 mm and an inner diameter of φ10 mm excluding the reduced diameter portion. Thirty lamps with such specifications are prepared and mounted on the lamp annealing device having the lamp fixing mechanism shown in FIGS. 2 to 4 with a luminous tube separation distance of 2.2 mm, and lighted with an energy input to the lamp of 5500 J did.
[0033]
As a result, even if it was lit up 300,000 times, the lamp arc tube was lit without breaking. If the lamp is further turned on, the base was damaged by the 500,000th lighting, but the flash lamp with the base did not break the arc tube, and the other lamp was damaged due to the damage of the base of one lamp. There was no problem that the lamp was damaged.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the flash lamp with a base according to the present invention, even if the lamp vibrates due to the impact of lighting, the inner surface of the base and the outer peripheral surface of the reduced diameter portion of the arc tube are fixed with an adhesive. Therefore, the impact received by the arc tube is distributed in the entire circumferential direction of the arc tube, and the load on the arc tube can be significantly reduced. Further, since the arc tube is not in direct contact with the metal member, the outer surface of the arc tube is not damaged. Further, since the outer diameter of the base does not exceed the outer diameter of the arc tube, a plurality of flash lamps can be arranged in close contact with each other at a distance of 3 mm or less on the same plane.
[0035]
Since the arc tube is not easily damaged due to the relationship between the lamp and the fixing mechanism, a flash lamp with a base suitable for an annealing apparatus used in a semiconductor manufacturing process or a thin film transistor manufacturing process can be provided. Therefore, according to the present invention, since the early breakage of the lamp arc tube can be suppressed, it is possible to provide a lamp annealing apparatus that is simple in maintenance and the like applied to the lamp.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view in the tube axis direction of a flash lamp with a base according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a state in which a lamp with a base is arranged on the one insulating block.
3 is a cross-sectional view of the main part of the fixing mechanism cut along XX ′ in FIG. 2;
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a plane that passes through the lamp tube axis and is perpendicular to the parallel direction of the lamps.
FIG. 5 is a perspective view of a block member in a lamp fixing mechanism previously developed by the present applicant.
FIG. 6 is a plan view of a main part for explaining a conventional lamp and a fixing mechanism thereof;
FIG. 7 is a sectional view through a lamp tube axis for explaining a lamp according to the prior art and a fixing mechanism thereof.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flash lamp 10 Arc tube 10a Exhaust pipe remainder 11 End wall part 12 Diameter reduction part 21 Cathode (electrode)
22 Anode (electrode)
21a, 22a Rear end face 23 Lead rod 24 Lead wire 30, 30 'Adhesive 40A, 40B Base 41 Through hole 42 Groove 43 Fitting groove 50 Trigger pipe 51 Tube 52 Trigger wire 53 Sealing part 54 Deriving part 60 Lamp fixing mechanism 61 One insulating block 62 The other insulating block 63 Fitting groove 64 Protruding portion 65 Narrow groove 66, 67 Leaf spring

Claims (8)

石英ガラスからなる円筒管の両端に端壁部が形成されて密閉された発光管の内部に一対の電極が対向配置され、該電極に連設されたリード棒が前記端壁部より導出されてなるフラッシュランプと、前記発光管の端部に装着された略円筒形のベースと、を具備してなるベース付きフラッシュランプであって、
前記発光管の端部には、電極よりも長手方向の外方において、該発光管の電極間領域における外径よりも小さい外径を有する縮径部が形成されており、
前記ベースの外径は、前記発光管の電極間領域における外径以下の大きさであり、
前記縮径部の外周面と前記ベースの内周面とが接着剤で固定されていることを特徴とするベース付きフラッシュランプ。
A pair of electrodes are disposed opposite to each other in a sealed arc tube formed with end wall portions at both ends of a cylindrical tube made of quartz glass, and a lead bar connected to the electrodes is led out from the end wall portion. A flash lamp with a base comprising: a flash lamp comprising: a substantially cylindrical base mounted on an end of the arc tube;
At the end of the arc tube, a reduced diameter portion having an outer diameter smaller than the outer diameter in the inter-electrode region of the arc tube is formed on the outer side in the longitudinal direction than the electrode,
The outer diameter of the base is a size equal to or smaller than the outer diameter in the interelectrode region of the arc tube,
A flash lamp with a base, wherein an outer peripheral surface of the reduced diameter portion and an inner peripheral surface of the base are fixed with an adhesive.
前記ベースがセラミックスよりなることを特徴とする請求項1記載のベース付きフラッシュランプ。The flash lamp with a base according to claim 1, wherein the base is made of ceramics. 前記リード棒にはリード線が接続されており、前記ベース内部において該リード線が該ベースに固定されていることを特徴とする請求項1又は2記載のベース付きフラッシュランプ。The flash lamp with a base according to claim 1 or 2, wherein a lead wire is connected to the lead rod, and the lead wire is fixed to the base inside the base. 前記縮径部に排気管残部が形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のベース付きフラッシュランプ。The flash lamp with a base according to any one of claims 1 to 3, wherein an exhaust pipe remaining portion is formed in the reduced diameter portion. 請求項1乃至請求項4のいずれかのベース付きフラッシュランプを複数具備し、該複数のフラッシュランプの端部が、一方の絶縁性ブロックと他方の絶縁性ブロックにより挟圧されて同一平面上に並べて配設されたランプアニール装置において、
前記一方の絶縁ブロックには嵌合溝が形成され、前記ベースが該嵌合溝に嵌合して他方の絶縁ブロックにより押圧されていることを特徴とするランプアニール装置。
A plurality of flash lamps with a base according to any one of claims 1 to 4, wherein the ends of the plurality of flash lamps are sandwiched between one insulating block and the other insulating block and are on the same plane. In lamp annealing equipment arranged side by side,
A lamp annealing apparatus, wherein a fitting groove is formed in the one insulating block, and the base is fitted into the fitting groove and pressed by the other insulating block.
前記アニール装置において、前記一方若しくは他方の絶縁ブロックには前記ベースに当接して対向方向に押圧する板バネが装着されていることを特徴とする請求項4記載のランプアニール装置。5. The lamp annealing apparatus according to claim 4, wherein a plate spring that contacts the base and presses in the opposite direction is attached to the one or other insulating block. 前記ベースと前記嵌合溝にはランプの周方向及び/又はランプ管軸方向の移動を規制するための係合部が形成されていることを特徴とする請求項5又は6記載のランプアニール装置7. The lamp annealing apparatus according to claim 5, wherein an engagement portion for restricting movement of the lamp in the circumferential direction and / or the lamp tube axis direction is formed in the base and the fitting groove. 請求項7記載のランプアニール装置用のベース付きフラッシュランプであって、前記係合部において前記ベースに係合溝が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のベース付きフラッシュランプ。8. The flash lamp with a base for a lamp annealing apparatus according to claim 7, wherein an engaging groove is formed in the base at the engaging portion. Flash lamp with base as described.
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