JP6015155B2 - フラッシュランプ装置 - Google Patents

Description

この発明はフラッシュランプ装置に関するものであり、特に、トリガ部材を有するフラッシュランプ装置に係わるものである。

従来、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの用途において、薄膜トランジスタ製造時にガラス基板上の非晶質シリコン膜を多結晶化するために、フラッシュランプが用いられている。
例えば、特開２００３−２０３６０６公報（特許文献１）には、半導電基板や液晶基板の熱処理などに好適に用いられるフラッシュランプ装置（閃光照射装置）が開示されている。

図３を参照してこのフラッシュランプ装置を説明する。
フラッシュランプ装置５は、フラッシュランプ６とトリガ部材７とを備えている。
フラッシュランプ６は、内部に一対の電極６２、６３が対向配置された発光管６１を備えており、発光管６１の内部には所定の封入ガス、例えばキセノンガスが封入されている。
トリガ部材７は、前記発光管６１の外部に沿い、前記電極６２、６３間に亘って延びるように設けられていて、フラッシュランプ６の瞬時点灯を可能としている。

このトリガ部材７は、例えば、空気と比較して誘電率が高い材質、例えば石英ガラスからなるガラス管７１の内部に、通常、金属で構成された導電性部材７２が封入されてなる。
前記ガラス管７１は密閉されていて、内部に不活性ガスなどが封入され、導電性部材７２が大気に露出しないよう構成されている。
この例では、一端のみが開放されたガラス管７１が用いられ、該ガラス管７１内に導電性部材７２を挿入し、ガラス管７１の開放端部がピンチシールにより封止されて封止部７３を構成している。そして、該ガラス管７１の封止部７３には、前記導電性部材７２に接続された金属箔７４が埋設されていて、該金属箔７４の他端には外部リード７５が接続されている。ランプ点灯時には、トリガ電圧供給用電源装置（同図では図示を省略）から、前記外部リード７５、金属箔７４を介して導電性部材７２と電極６２、６３の間に電圧が印加される。
フラッシュランプ６の下方にはワークＷが配置される。

図４に示すように、フラッシュランプ６の発光管６１の端部にはベース８が設けられていて、トリガ部材７は、前記発光管６１の外面に沿って設けられ、前記ベース８によって発光管６１と当接するように固定されている。
前記ベース８は、図４（Ｂ）に示すように、分割構造とされていて、上部ベース部材８１と下部ベース部材８２間にフラッシュランプ６の発光管６１と、トリガ部材７のガラス管７１とが挟持されるように固定されている。

上記構成において、前記導電性部材７２と電極６２、６３の間に高電圧が印加されると、導電性部材７２発光管６１内部に配置された電極６２、６３の間でフラッシュランプ始動時の種火となる放電が形成される。さらに、導電性部材７２が、一方の電極６２と他方の電極６３の間にまたがるように発光管６１の外表面に沿って延びていることで、これら電極間の絶縁破壊を容易にする。
上記導電性部材７２が、空気よりも高い誘電率を有するガラス管７１内に封入されていることで、導電性部材７２と発光管６１の間に形成される空気の層を少なくできて、始動時の電位をランプ側に効果的に伝えることができとともに、とりわけ該導電性部材７２が空気に曝されていないので、フラッシュランプ７からの熱で導電性部材７２が高温に加熱されたとしても、該導電性部材７２が酸化することを防止でき、トリガ機能を長期にわたって発揮させることができるようになるものである。

ところで、上述した用途、ウエハの表面処理或いはガラス基板上の膜の処理に使用されている場合、フラッシュランプに投入されるエネルギーは１ｍｓｅｃの間に、２０Ｊ／ｃｍ^２以上のエネルギーを有する光を、被処理物に対して照射することができることが要求される。そして、これを達成するためは、フラッシュランプに投入されるエネルギーは、５×１０^６Ｗに及ぶとされている。

そして近時、フラッシュランプ装置では、基板や膜のごく表層部分の加熱処理を利点とすることから他の技術においても用途が拡大しつつある。
具体的には、特開２００４−２５９８６９号公報（特許文献２）に開示されるように、基板上に誘電体薄膜を形成する際にキセノンフラッシュランプを使用して、膜を加熱処理することが検討され、照射エネルギーを高めることが強く要請されている。
このような要請により、従来は２０Ｊ／ｃｍ^２程度が限度とされていたところ、２０Ｊ／ｃｍ^２を超えるエネルギー、例えば４０Ｊ／ｃｍ^２、最大では１００Ｊ／ｃｍ^２程度の照射エネルギーが要求されるようになってきている。

ところで、特許文献１に開示されるように、従来のフラッシュランプ装置では、トリガ部材の給電リード部は電極後方まで延びて配置されている。
本発明者らがこのような従来の装置と同じ仕様の装置を用いて、被処理物への照射エネルギーを、４０Ｊ／ｃｍ^２〜１００Ｊ／ｃｍ^２程度とすべくランプへの投入電力を増大しようとすると、寿命末期などにフラッシュランプが不点灯になるという不具合が生じることが分かった。

発明者らが、この不点灯が生じる理由について検討したところ、以下の現象が生じていることが判明した。
図５（Ａ）に示すように、フラッシュランプ６を点灯すると、電極６２（同図には不図示）、６３間には放電が生成される。そして、図５（Ｂ）に示すように、該放電によって放射された光の一部が、石英ガラスからなる発光管６１を透過して漏れ光となってフラッシュランプ６に近接しているトリガ部材７にも照射される。
フラッシュランプ６からの放射光がトリガ部材７の封止部７３に照射されると、この放射光が高い照射エネルギーであるために、該封止部７３に気密埋設された金属箔７４が加熱されてくる。

フラッシュランプ６はパルス的に点灯されるため、ランプを点灯するとトリガ部材７の金属箔７４は加熱されて膨張し、ランプが消灯すると冷却されて収縮するという膨張収縮現象を繰り返し、やがて金属箔７４とガラス管７１を構成する石英ガラスとの熱膨張係数の差によって該ガラス管７１にクラックが発生する。
トリガ部材７の封止部７３がクラックにより破損すると、ガラス管７１内で気密に維持されていた導電性部材７２が大気に露出してしまい、該導電性部材７２とフラッシュランプ６の発光管６１との間にスパッタが生じる。これが進行すると発光管６１の破損やトリガ部材７の変形が生じることになる。
このため、導電性部材７２と電極６２、６３の間に電圧が印加されたとき、図５（Ｃ）に示すように、通常は生じ得ない、導電性部材７２の給電リード部７６と、ランプ６の電極６３の後方の電極リード部６４の間で異常放電Ｘが起きたり、また、図５（Ｄ）に示すように、導電性部材７２と電極６３の後部との間で異常放電Ｙが起きたりする。
そのため、図３に示す、主電極６２、６３間でのトリガ放電で使われるべきエネルギーが十分に導電性部材７２に供給されないという状態が生じる。
この結果、電極６２、６３と導電性部材７２の間でトリガ放電がいっそう形成されにくくなって、不点灯が発生するようになるものである。

特開２００３−２０３６０６号公報 特開２００４−２５９８６９号公報

この発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑みて、発光管の内部に一対の電極が対向配置されてなるフラッシュランプと、前記発光管の外部に沿って配置されたトリガ部材と、前記フラッシュランプの端部に設けられて、該フラッシュランプと前記トリガ部材を固定するベースとを具備してなるフラッシュランプ装置において、前記フラッシュランプからの光がトリガ部材の封止部に照射されて金属箔が過熱されることのないようして、トリガ部材のガラス管にクラックが入ることを防止し、トリガ部材のトリガ機能が確実に発揮されて、不点灯の発生を防止できる構造を提供するものである。

上記課題を解決す添設されたトリガ部材が、少なくとも一端部に封止部が形成されたガラス管と、当該ガラス管の内部に封入された導電性部材と、当該導電性部材に電気的に接続され前記封止部に埋設された金属箔とを備えてなり、該トリガ部材は、前記封止部側の端部に屈曲部を有し、前記ベースには、前記フラッシュランプの発光管と平行ではなく角度をもって貫通孔が形成され、前記トリガ部材の屈曲部が、該貫通孔内に挿入されて、前記金属箔がフラッシュランプの発光管から離間して配置されていることを特徴とする。
また、前記トリガ部材の導電性部材は、前記フラッシュランプの発光管内の一対の電極間においては該発光管に平行に配置されていることを特徴とする。

この発明のフラッシュランプによれば、トリガ部材が、封止部側の端部に屈曲部を有し、該封止部内の金属箔がフラッシュランプの発光管の軸から離間して配置されてなり、前記トリガ部材の屈曲部側の封止部は、前記ベースを貫通して外部に突出していることにより、発光管とトリガ部材の封止部との間にはベースの構成材料の一部が介在しているので、発光管内の放電による発光が、トリガ部材の封止部内の金属箔に照射されることがなく、金属箔の加熱膨張によるガラス管のクラックの発生を防止できる。
また、発光管内の電極の電極リードと、導電性部材への給電リード部との間での異常放電や、電極後端部と導電性部材との間での異常放電を防止でき、主電極間での放電に支障をきたすこともない。
更には、導電性部材が発光管内の電極間においては前記発光管と平行に配置されて、前記電極間にまたがって存在するので、トリガ機能が損なわれることなく確実に発揮される。

本発明のフラッシュランプ装置の端部の断面図。 本発明のフラッシュランプ装置の他の実施例。 従来技術の全体断面図。 図３の一部の拡大断面図。 従来技術の不具合の説明図。

図１は本発明のフラッシュランプ装置における一端部を拡大して示した断面図であり、図１（Ａ）は側断面図で、図１（Ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
図１（Ａ）において、フラッシュランプ装置１は、フラッシュランプ２と、該フラッシュランプ２に添設されたトリガ部材３とを備えている。
フラッシュランプ２の発光管２１の端部にはベース４が設けられており、これにより発光管２１が支持されている。発光管２１内には電極２３が設けられており（もう一方の電極は同図では不図示）、そのリード２４が発光管２１を貫通して外部に導出されている。そして、発光管２１は、前記ベース４を貫通する形で該ベース４に取り付けられている。
図１（Ｂ）に示すように、ベース４は分割構造の上部ベース部材４１と下部ベース部材４２からなり、前記フラッシュランプ２の発光管２１は、これら上下部ベース部材４１、４２によって挟持されるように支持されている。

フラッシュランプ２に添設されているトリガ部材３は、ガラス管３１内に導電性部材３２が封入され、ガラス管３１の少なくとも一端部は、金属箔３４が埋設された封止部３３によって封止されていて、前記金属箔３４の他端には外部リード３５が接続されており、該外部リード３５から前記導電性部材３２に電圧が印加される。
そして、前記トリガ部材３は、前記一端の封止部３３側で略９０°に屈曲されている。一方、ベース４の上部ベース部材４２には、前記フラッシュランプ２の発光管２１とは平行ではなく略９０°の角度をもった貫通孔４３が形成されていて、前記トリガ部材３の屈曲部３６は、この貫通孔４３内に挿入されて、該トリガ部材３の後端の外部リード３５が前記ベース４から突出している。
このとき、ガラス管３１内の導電性部材３２は、発光管２１内の一対の電極間においては該発光管２１に平行に配置されていて、概ね電極部分で屈曲されている。
このような構成とすることにより、トリガ部材３の封止部３３内の金属箔３４は、フラッシュランプ２の発光管２１から遠ざかることになり、しかも、該発光管２１内の電極２３の後方部との間にベース構成材４ａが介在されることになり、発光管２１内の放電による発光が遮光されて、金属箔３４に照射されることがなくなる。
しかも、発光管内の電極や給電リードと、導電性部材との間の異常放電も防止できるものである。

図２に他の実施例が示されていて、この実施例においては、前記図１の実施例で、トリガ部材３が略直角状に屈曲されているのに対して、もう少し緩やかな角度θで屈曲されている。
この実施例でも、ベース４の上部ベース部材４２に形成される貫通孔４３は、前記発光管３２と平行ではなく角度をもって斜めに開口されていて、前記トリガ部材３の屈曲部３６は、該開口４３内に挿入され、該トリガ部材３の後端の外部リード３５が前記ベース４から突出している。
前記屈曲部３６の屈曲角度θは、ベース４の貫通孔４３内を屈曲部３６が無理なく貫通できる角度とすればよく、具体的には、５°〜３０°の範囲で屈曲されている。
この実施例においても、トリガ部材３の金属箔３４と、フラッシュランプ２の発光管２１内の電極後方部との間には、ベース４の構成材４ａが存在していて、前記発光管２１からの光が該金属箔３４に照射されることがないことは、前記図１の実施例と同様である。
なお、上記図１および図２に示すいずれの実施例においても、トリガ部材３のガラス管３１として一端部が開放されたガラス管を用い、その一方の開放端部に金属箔３４を介在させた封止部３３を形成するものとして説明したが、両端部が開放されたガラス管を用いて、その両端部を封止部構造としてもよい。この場合、ガラス管３１は、その両端部に屈曲部３６を形成するものである。

以下、本発明の具体例を説明する。
フラッシュランプ：発光長５００ｍｍ、発光管の外径：φ１３ｍｍ、
発光管内にキセノンガスを封入
トリガ部材：ガラス管の外径φ４ｍｍ、導電性部材：材質 タングステン製
ガラス管内には窒素などの不活性ガスを封入
ランプ入力：最大１００ｍｓに２０ｋＪのエネルギーを投入
５ｍｓ間に５ｋＪのエネルギーを投入した従来技術と比較して、最大入力を大幅に大きくして点灯しても、トリガ部材のガラス管に埋設した金属箔が酸化してリークすることが無く、トリガ部材の始動特性が機能せずに不点灯を生じるといった不具合の発生を防止することができた。

以上説明したように、本発明に係るフラッシュランプ装置では、フラッシュランプに添設されたトリガ部材が、そのガラス管の封止部側の端部に屈曲部を有し、前記封止部内の金属箔がフラッシュランプの発光管の軸から離間して配置されてなり、前記トリガ部材の屈曲部側の封止部は、前記ベースを貫通して外部に突出していることにより、トリガ部材の金属箔がフラッシュランプの発光管より遠ざけられるので、発光管によって加熱されることがなく、その上、金属箔と発光管との間にベース構成材料が存在することになるので、発光管内での放電による発光が遮光されて、金属箔に照射されることがなくなり、該金属箔が過熱されることがないので、ガラス管にクラックが入ることが防止される。
また、導電性部材と発光管内の電極や給電リードとの間での異常放電を防止することもできる。
更に、前記トリガ部材の導電性部材は、前記フラッシュランプの発光管内の一対の電極間においては該発光管に平行に配置されているので、トリガ機能が損なわれることなく確実に発揮される。

１ フラッシュランプ装置
２ フラッシュランプ
２１ 発光管
２３ 電極
２４ 給電リード
３ トリガ部材
３１ ガラス管
３２ 導電性部材
３３ 封止部
３４ 金属箔
３５ 外部リード
３６ 屈曲部
４ ベース
４１ 上部ベース部材
４２ 下部ベース部材
４３ 貫通孔
４ａ ベース構成材料

Claims (2)

1. 発光管の内部に一対の電極が対向配置されてなるフラッシュランプと、
   前記発光管の外部に沿って、前記一対の電極間に亘って延びるように配置されたトリガ部材と、
   前記フラッシュランプの端部に設けられて、該フラッシュランプと前記トリガ部材を固定するベースと、
   を具備してなるフラッシュランプ装置において、
   前記トリガ部材は、少なくとも一端部に封止部が形成されたガラス管と、当該ガラス管の内部に封入された導電性部材と、当該導電性部材に電気的に接続され前記封止部に埋設された金属箔とを備えてなり、
   該トリガ部材は、前記封止部側の端部に屈曲部を有し、
   前記ベースには、前記フラッシュランプの発光管と平行ではなく角度をもって貫通孔が形成され、
   前記トリガ部材の屈曲部が、該貫通孔内に挿入されて、前記金属箔が前記フラッシュランプの発光管から離間して配置されている、
   ことを特徴とするフラッシュランプ装置。
2. 前記トリガ部材の導電性部材は、前記フラッシュランプの発光管内の一対の電極間においては前記発光管に平行に位置してい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。
   
   
   

Images