(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024081879
(43)【公開日】2024-06-19
(54)【発明の名称】閃光照射装置、閃光放電ランプ
(51)【国際特許分類】
H01J 61/80 20060101AFI20240612BHJP
H01J 61/54 20060101ALI20240612BHJP
H01J 61/56 20060101ALI20240612BHJP
H01L 21/26 20060101ALI20240612BHJP
H05B 41/288 20060101ALI20240612BHJP
【ＦＩ】
H01J61/80
H01J61/54 H
H01J61/56 H
H01L21/26 J
H05B41/288
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022195406
(22)【出願日】2022-12-07
(71)【出願人】
【識別番号】000102212
【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000729
【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】横森 岳彦
【テーマコード（参考）】
3K072
【Ｆターム（参考）】
3K072AA20
3K072AB07
3K072AC04
3K072DA10
(57)【要約】
【課題】装置構成や点灯回路を複雑化することなく、ワークに対してより高い照射エネルギーで光を照射できる閃光照射装置及び閃光放電ランプを提供する。
【解決手段】第一方向に延伸する、内側に発光ガスが封入された発光管と、発光管の内側において、第一方向に離間して配置された一対の放電電極と、発光管から見て、ワークとは反対側に配置され、発光管からワークとは反対側に向かって発せられた光を、ワーク側へと反射する反射部材と、発光管の外壁面上、又は発光管の近傍において、第一方向に離間して配置された一対のトリガ電極と、一対の放電電極に接続され、一対の放電電極間に電力を供給する点灯回路と、一対のトリガ電極に接続され、一対のトリガ電極間に点灯始動用の電圧を印加するトリガ回路とを備える。
【選択図】 図１
【解決手段】第一方向に延伸する、内側に発光ガスが封入された発光管と、発光管の内側において、第一方向に離間して配置された一対の放電電極と、発光管から見て、ワークとは反対側に配置され、発光管からワークとは反対側に向かって発せられた光を、ワーク側へと反射する反射部材と、発光管の外壁面上、又は発光管の近傍において、第一方向に離間して配置された一対のトリガ電極と、一対の放電電極に接続され、一対の放電電極間に電力を供給する点灯回路と、一対のトリガ電極に接続され、一対のトリガ電極間に点灯始動用の電圧を印加するトリガ回路とを備える。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークに対して光を照射する閃光照射装置であって、
第一方向に延伸する、内側に発光ガスが封入された発光管と、
前記発光管の内側において、前記第一方向に離間して配置された一対の放電電極と、
前記発光管から見て、前記ワークとは反対側に配置され、前記発光管から前記ワークとは反対側に向かって発せられた光を、前記ワーク側へと反射する反射部材と、
前記発光管の外壁面上、又は前記発光管の近傍において、前記第一方向に離間して配置された一対のトリガ電極と、
一対の前記放電電極に接続され、一対の前記放電電極間に電力を供給する点灯回路と、
一対の前記トリガ電極に接続され、一対の前記トリガ電極間に点灯始動用の電圧を印加するトリガ回路とを備えることを特徴とする閃光照射装置。
第一方向に延伸する、内側に発光ガスが封入された発光管と、
前記発光管の内側において、前記第一方向に離間して配置された一対の放電電極と、
前記発光管から見て、前記ワークとは反対側に配置され、前記発光管から前記ワークとは反対側に向かって発せられた光を、前記ワーク側へと反射する反射部材と、
前記発光管の外壁面上、又は前記発光管の近傍において、前記第一方向に離間して配置された一対のトリガ電極と、
一対の前記放電電極に接続され、一対の前記放電電極間に電力を供給する点灯回路と、
一対の前記トリガ電極に接続され、一対の前記トリガ電極間に点灯始動用の電圧を印加するトリガ回路とを備えることを特徴とする閃光照射装置。
【請求項2】
前記発光管から発せされる光に対して透過性を示す、内側に１８族元素を含む放電用ガスが封入されるとともに、前記第一方向において対向する一対の前記トリガ電極の端部を封止した管体を備えることを特徴とする請求項１に記載の閃光照射装置。
【請求項3】
前記管体に封入されている前記放電用ガスの封入圧力は、大気圧よりも低いことを特徴とする請求項２に記載の閃光照射装置。
【請求項4】
一対の前記トリガ電極のそれぞれの端部は、前記第一方向に関し、一対の前記放電電極に挟まれた領域の外側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の閃光照射装置。
【請求項5】
前記ワークから放射された放射光を通過させる、前記反射部材に設けられた観測用穴と、
前記反射部材から見て、前記ワークとは反対側に配置された、前記観測用穴を通過した前記放射光を受光し、受光した前記放射光の強度に基づく信号を出力する受光素子とを備え、
前記観測用穴、及び前記受光素子は、前記第一方向に関し、一対の前記トリガ電極の間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の閃光照射装置。
前記反射部材から見て、前記ワークとは反対側に配置された、前記観測用穴を通過した前記放射光を受光し、受光した前記放射光の強度に基づく信号を出力する受光素子とを備え、
前記観測用穴、及び前記受光素子は、前記第一方向に関し、一対の前記トリガ電極の間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の閃光照射装置。
【請求項6】
前記受光素子は、受光感度を示す波長帯域が、４μｍ以下の範囲内に属する素子であることを特徴とする請求項５に記載の閃光照射装置。
【請求項7】
前記トリガ電極は、前記発光管と前記反射部材との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の閃光照射装置。
【請求項8】
第一方向に延伸する、内側に発光ガスが封入された発光管と、
前記発光管の内側において、前記第一方向に離間して配置された一対の放電電極と、
前記発光管の外壁面上、又は近傍において、前記第一方向に離間して配置された一対のトリガ電極とを備えることを特徴とする閃光放電ランプ。
前記発光管の内側において、前記第一方向に離間して配置された一対の放電電極と、
前記発光管の外壁面上、又は近傍において、前記第一方向に離間して配置された一対のトリガ電極とを備えることを特徴とする閃光放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、閃光照射装置、及び閃光放電ランプに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、半導体基板の熱処理やプリンタブルエレクトロニクス等の製造プロセスにおける熱処理として、閃光照射装置が用いられている。特に近年では、半導体プロセスの微細化に伴って、注入した不純物が長時間の加熱により拡散することを抑えつつ活性化させる方法として、閃光照射装置による瞬時の熱処理方法が注目されている。
【0003】
半導体ウェハの加熱処理装置に適した閃光放電ランプ（「フラッシュランプ」とも称される。）は、瞬間的に高出力の光を発生させて加熱を行うための点灯制御が実施される。閃光放電ランプの点灯開始のタイミング制御方法としては、放電電極間に電圧を印加している状態の下で、発光管の直近に設けたワイヤ状の電極にトリガ用の電圧を印加することで、絶縁破壊を誘発させて点灯させる方法が知られている（例えば、下記特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００７－２６６３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
最近では、半導体プロセスに関する技術の進展により、更なる微細化が進められており、閃光照射装置においては、更なる照射時間の短縮や、高出力化が求められている。そこで、本発明者は、閃光照射装置の高出力化について鋭意検討を行っていたところ、以下のような課題が存在することを見い出した。
【0006】
上述した背景により、最近の閃光照射装置においては、より高い光出力が求められており、その実現のために、閃光照射装置に搭載された放電ランプに対して数ｋＡオーダーの電流を供給して点灯させることが検討されている。
【0007】
しかしながら、放電ランプに対して数ｋＡの電流を流す構成を採用しようとした場合、当該放電ランプの発光管の寿命が短くなりやすい。これは、発光時の電流が発光管に触れることで、発光管を構成する材料（例えば、石英ガラス）の変質が早期に起きやすいことによる。このため、高出力化の要望が高まってはいるものの、閃光照射装置に搭載される放電ランプに対して、単純に上記のような数ｋＡの電流を供給することは、耐久性や信頼性等の観点から実質的には困難であった。
【0008】
本発明は、上記課題に鑑み、装置構成や点灯回路を複雑化することなく、ワークに対してより高い照射エネルギーで光を照射できる閃光照射装置及び閃光放電ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の閃光照射装置は、
ワークに対して光を照射する閃光照射装置であって、
第一方向に延伸する、内側に発光ガスが封入された発光管と、
前記発光管の内側において、前記第一方向に離間して配置された一対の放電電極と、
前記発光管から見て、前記ワークとは反対側に配置され、前記発光管から前記ワークとは反対側に向かって発せられた光を、前記ワーク側へと反射する反射部材と、
前記発光管の外壁面上、又は前記発光管の近傍において、前記第一方向に離間して配置された一対のトリガ電極と、
一対の前記放電電極に接続され、一対の前記放電電極間に電力を供給する点灯回路と、
一対の前記トリガ電極に接続され、一対の前記トリガ電極間に点灯始動用の電圧を印加するトリガ回路とを備えることを特徴とする。
ワークに対して光を照射する閃光照射装置であって、
第一方向に延伸する、内側に発光ガスが封入された発光管と、
前記発光管の内側において、前記第一方向に離間して配置された一対の放電電極と、
前記発光管から見て、前記ワークとは反対側に配置され、前記発光管から前記ワークとは反対側に向かって発せられた光を、前記ワーク側へと反射する反射部材と、
前記発光管の外壁面上、又は前記発光管の近傍において、前記第一方向に離間して配置された一対のトリガ電極と、
一対の前記放電電極に接続され、一対の前記放電電極間に電力を供給する点灯回路と、
一対の前記トリガ電極に接続され、一対の前記トリガ電極間に点灯始動用の電圧を印加するトリガ回路とを備えることを特徴とする。
【0010】
本明細書において「発光管の近傍」とは、発光管の壁面からの離間距離が２ｍｍ以下の範囲内に配置されていることを意図して用いられる。
【0011】
従来の閃光照射装置における発光管は、上記特許文献１にも記載されているように、発光管の外壁面上、又は発光管の近傍において、発光管の管軸に沿うように、第一方向に関し、一対の放電電極の間に跨るように一本のトリガ電極が搭載される。
【0012】
トリガ電極は、一方の放電電極との間で点灯始動用の所定の電圧（以下、「トリガ電圧」ともいう。）が印加されることで、一対の放電電極間で絶縁破壊を誘発させ、発光管内で閃光を発生させる、点灯始動用の電極である。また、トリガ電極は、トリガ電圧が印加される前は、所定の電位で維持されることにより、一対の放電電極間での意図しない放電の発生を抑制する。
【0013】
トリガ電極は、放電制御の観点から、閃光照射装置においてはほぼ必須の構成であり、より高い電力での点灯や、より短時間での点灯を実現する上では、重要な部材である。ところが、トリガ電極は、電圧を印加することで、発光管内の電位状態を制御する観点から、導体（具体的には、タングステン（Ｗ）や、モリブデン（Ｍｏ）等）で構成される。
【0014】
導体とは、一般的には金属等であり、光に対してほとんど透過性を示さない。このため、従来構成の閃光照射装置では、発光管から発せられる光のうちの、トリガ電極に照射される光は、反射部材やワークに向かって進行することなく、ほとんどがトリガ電極に吸収されてしまっていた。
【0015】
なお、トリガ電極に照射される光は、発光管から発せられた直接トリガ電極に向かって進行する光のみならず、反射部材によって反射された光も含まれる。このため、発光管から発せられた光全体のうちの、トリガ電極に照射される光の量は決して少なくない。
【0016】
そこで、上記構成の閃光照射装置とすることで、発光管から発せられた光は、トリガ電極に遮られにくくなり、反射部材、及びワークに到達しやすくなる。したがって、上記構成の閃光照射装置は、発光管から発せられる光のエネルギー損失が抑制されるため、従来の閃光照射装置に比べて、より高い照射エネルギーの光をワークに対して照射することができる。
【0017】
上記閃光照射装置は、
前記発光管から発せされる光に対して透過性を示す、内側に１８族元素を含む放電用ガスが封入されるとともに、前記第一方向において対向する一対の前記トリガ電極の端部を封止した管体を備えていても構わない。
前記発光管から発せされる光に対して透過性を示す、内側に１８族元素を含む放電用ガスが封入されるとともに、前記第一方向において対向する一対の前記トリガ電極の端部を封止した管体を備えていても構わない。
【0018】
なお、ここでの「第一方向において対向する一対のトリガ電極の端部を封止した」とは、発光管と併設された一対のトリガ電極が対向する側を管体の内側に配置し、他方を管体の外部に突出するように構成した状態を示す。つまり、当該態様は、管体とトリガ電極とで気密が保てるように接続した状態、すなわち、管体をガラス管で構成したとすれば、トリガ電極の端部とガラス管を溶着させた状態を示す。
【0019】
さらに、上記閃光照射装置において、
前記管体に封入されている前記放電用ガスの封入圧力は、大気圧よりも低くなるように構成されていても構わない。
前記管体に封入されている前記放電用ガスの封入圧力は、大気圧よりも低くなるように構成されていても構わない。
【0020】
上記構成とすることで、発光管から発せられる光が照射されて、トリガ電極と、周辺に存在する酸素とが反応して酸化してしまうことが抑制される。つまり、上記構成を採用することは、閃光照射装置の長寿命化に繋がる。
【0021】
また、管体内に封入されている放電用ガスの封入圧力が、大気圧より低い、すなわち、負圧である場合は、トリガ電極間において放電が発生しやすいため、発光管の点灯始動がより制御しやすい。
【0022】
上記閃光照射装置において、
一対の前記トリガ電極のそれぞれの端部は、前記第一方向に関し、一対の前記放電電極に挟まれた領域の外側に位置していても構わない。
一対の前記トリガ電極のそれぞれの端部は、前記第一方向に関し、一対の前記放電電極に挟まれた領域の外側に位置していても構わない。
【0023】
発光管内において、主に光が発生する領域は、一対の放電電極に挟まれた空間である。したがって、上記構成とすることで、発光管から発せられた光のほとんどが、トリガ電極によって遮られることなく、反射部材、そしてワークに到達することとなる。
【0024】
上記閃光照射装置は、
前記ワークから放射された放射光を通過させる、前記反射部材に設けられた観測用穴と、
前記反射部材から見て、前記ワークとは反対側に配置された、前記観測用穴を通過した前記放射光を受光し、受光した前記放射光の強度に基づく信号を出力する受光素子とを備え、
前記観測用穴、及び前記受光素子は、前記第一方向に関し、一対の前記トリガ電極の間に配置されていても構わない。
前記ワークから放射された放射光を通過させる、前記反射部材に設けられた観測用穴と、
前記反射部材から見て、前記ワークとは反対側に配置された、前記観測用穴を通過した前記放射光を受光し、受光した前記放射光の強度に基づく信号を出力する受光素子とを備え、
前記観測用穴、及び前記受光素子は、前記第一方向に関し、一対の前記トリガ電極の間に配置されていても構わない。
【0025】
さらに、上記閃光照射装置において、
前記受光素子は、受光感度を示す波長帯域が、４μｍ以下の範囲内に属する素子であっても構わない。
前記受光素子は、受光感度を示す波長帯域が、４μｍ以下の範囲内に属する素子であっても構わない。
【0026】
本明細書において「受光感度を示す」とは、所定の波長帯域の光を受光することで、２５℃（室温）以上の温度を検出可能であることをいう。
【0027】
上記構成とすることで、トリガ電極に遮られることなく、受光素子によってワークから放射される光を観測することができ、閃光を照射している最中のワークの温度変化をモニタリングすることができる。
【0028】
また、耐熱や光に対する透過性の観点から、一般的に発光管の材料として採用されるガラス（特に、石英ガラス）は、４μｍ以上の光を透過し難い。そこで、このような光学特性を考慮して、受光素子は、受光感度を示す波長帯域が波長４μｍ以下の範囲内に属していることが好ましい。
【0029】
なお、特に、発光管や管体が石英ガラスである場合おいては、波長１６０ｎｍ以下の光もほとんど透過しないため、受光素子の受光感度を示す波長帯域は、１６０ｎｍ以上の範囲に属することがより好ましい。さらに、発光管から発せられる光との干渉を抑えることと低温から測定が可能であることをも考慮すると、受光素子の受光感度を示す波長帯域は、波長が３μｍ以上４μｍ以下の範囲に属することが特に好ましい。
【0030】
上記閃光照射装置において、
前記トリガ電極は、前記発光管と前記反射部材との間に配置されていても構わない。
前記トリガ電極は、前記発光管と前記反射部材との間に配置されていても構わない。
【0031】
トリガ電極を設ける位置は、発光管の反射部材とは反対側であっても構わないが、発光管から発せられてワークに向かって直接進行する光のエネルギー損失を考慮すると、発光管と反射部材との間であることが好ましい。
【0032】
本発明の閃光放電ランプは、
第一方向に延伸する、内側に発光ガスが封入された発光管と、
前記発光管の内側において、前記第一方向に離間して配置された一対の放電電極と、
前記発光管の外壁面上、又は近傍において、前記第一方向に離間して配置された一対のトリガ電極とを備えることを特徴とする。
第一方向に延伸する、内側に発光ガスが封入された発光管と、
前記発光管の内側において、前記第一方向に離間して配置された一対の放電電極と、
前記発光管の外壁面上、又は近傍において、前記第一方向に離間して配置された一対のトリガ電極とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0033】
本発明によれば、装置構成や点灯回路を複雑化することなく、ワークに対してより高い照射エネルギーで光を照射できる閃光照射装置及び閃光放電ランプが実現される。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】閃光照射装置の一実施形態をＹ方向に見たときの模式な図面である。
【図3】閃光放電ランプの点灯回路とトリガ回路の一構成例を示す回路図である。
【図4A】実施例１の検証実験の構成をＹ方向に見たときの模式的に示す図面である。
【図4B】実施例２の検証実験の構成をＹ方向に見たときの模式的に示す図面である。
【図4C】比較例１の検証実験の構成をＹ方向に見たときの模式的に示す図面である。
【図4D】比較例２の検証実験の構成をＹ方向に見たときの模式的に示す図面である。
【図5A】閃光放電ランプを１本搭載し、発光管とカロリーメータとを３０ｍｍ離間して検証実験を行った場合の照射エネルギー分布を示すグラフである。
【図5B】閃光放電ランプを１本搭載し、発光管とカロリーメータとを６０ｍｍ離間して検証実験を行った場合の照射エネルギー分布を示すグラフである。
【図5C】閃光放電ランプを１本搭載し、発光管とカロリーメータとを１００ｍｍ離間して検証実験を行った場合の照射エネルギー分布を示すグラフである。
【図6A】閃光放電ランプを３０本搭載し、所定の発光管とカロリーメータとを３０ｍｍ離間して検証実験を行った場合の照射エネルギー分布を示すグラフである。
【図6B】閃光放電ランプを３０本搭載し、所定の発光管とカロリーメータとを６０ｍｍ離間して検証実験を行った場合の照射エネルギー分布を示すグラフである。
【図6C】閃光放電ランプを３０本搭載し、所定の発光管とカロリーメータとを１００ｍｍ離間して検証実験を行った場合の照射エネルギー分布を示すグラフである。
【図7】閃光照射装置の別実施形態をＹ方向に見たときの模式な図面である。
【図8】閃光照射装置の別実施形態をＹ方向に見たときの模式な図面である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
以下、本発明の閃光照射装置及び閃光放電ランプについて、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は、いずれも模式的に図示されたものであり、図面上の個数は、実際の個数と必ずしも一致していない。
【0036】
［装置構成］
図１は、閃光照射装置１の一実施形態をＹ方向に見たときの模式な図面であり、図２は、図１の閃光照射装置１をＸ方向に見たときの図面である。図１及び図２に示すように、本実施形態の閃光照射装置１は、複数の閃光放電ランプ１０と、反射部材２０と、ワークＷ１が載置される支持台３０とを備える。複数の閃光放電ランプ１０のそれぞれは、発光管１１と、一対の放電電極（１２ｐ，１２ｎ）と、管体１３と、一対のトリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）とを備える。なお、本実施形態の閃光照射装置１は、複数の閃光放電ランプ１０を備えているが、ワークＷ１の種類や大きさ等によっては、閃光放電ランプ１０が一つだけ搭載された構成であっても構わない。
図１は、閃光照射装置１の一実施形態をＹ方向に見たときの模式な図面であり、図２は、図１の閃光照射装置１をＸ方向に見たときの図面である。図１及び図２に示すように、本実施形態の閃光照射装置１は、複数の閃光放電ランプ１０と、反射部材２０と、ワークＷ１が載置される支持台３０とを備える。複数の閃光放電ランプ１０のそれぞれは、発光管１１と、一対の放電電極（１２ｐ，１２ｎ）と、管体１３と、一対のトリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）とを備える。なお、本実施形態の閃光照射装置１は、複数の閃光放電ランプ１０を備えているが、ワークＷ１の種類や大きさ等によっては、閃光放電ランプ１０が一つだけ搭載された構成であっても構わない。
【0037】
以下説明においては、図１に示すように、発光管１１の管軸１１ａに沿う方向をＸ方向とし、図２に示すように、閃光放電ランプ１０が配列されている方向をＹ方向とし、閃光放電ランプ１０とワークＷ１とが対向する方向をＺ方向として説明する。なお、Ｘ方向が第一方向に相当する。
【0038】
また、上述したように、本明細書では、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「＋Ｚ方向」、「－Ｚ方向」のように、正負の符号を付して記載される。また、正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Ｚ方向」と記載される。
【0039】
発光管１１は、発光ガスが封入された石英ガラス製の直管形状を呈する部材であって、内側にＸ方向に離間して配置された一対の放電電極（１２ｐ，１２ｎ）を備える。なお、本実施形態の発光管１１は、Ｘ方向における長さが４００ｍｍであって、Ｘ方向に見たときの外径が１３ｍｍである。
【0040】
一対の放電電極（１２ｐ，１２ｎ）は、図１に示すように、Ｘ方向に関し、ワークＷ１の幅よりも離間して配置されており、ワークＷ１の幅よりも発光管１１の発光領域が大きくなるように構成されている。具体的には、本実施形態においては、ワークＷ１のＸ方向における幅が３００ｍｍであるのに対し、一対の放電電極（１２ｐ，１２ｎ）のＸ方向における離間距離が５００ｍｍに設定されている。
【0041】
支持台３０は、ワークＷ１が載置される複数のピン３０ａを備えた台座である。図１及び図２に示すワークＷ１を支持する支持台３０の構成は、単なる一例であって、ワークＷ１を所定の位置で固定できる構成であれば、例えば、ワークＷ１の外縁部を引掛けて支持する構成であっても構わない。なお、閃光放電ランプ１０と、ワークＷ１とのＺ方向における離間距離は、ワークＷ１の種類や、処理工程等に応じて適宜調整されるが、本実施形態では３０ｍｍとしている。
【0042】
図１に示すように、発光管１１の＋Ｚ側の外壁面上には、内側にＸ方向において対向する一対のトリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）の端部（１４ａ，１４ａ）を封止した管体１３が設けられている。また、管体１３は、内側に１８族元素を含む放電用ガスが、大気圧よりも低い封入圧力で封入されている。なお、管体１３及び一対のトリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）を設ける位置は、発光管１１の－Ｚ側であっても構わないが、発光管１１から発せられてワークＷ１に向かって直接進行する光Ｌ１のエネルギー損失を考慮すると、発光管１１の＋Ｚ側であることが好ましい。
【0043】
本実施形態における管体１３は、発光管１１と同じく石英ガラス製であって、発光管１１と一体的に構成されているが、発光管１１と管体１３は、異なる材料で作製されていてもよく、相互に接触していなくても構わない。
【0044】
管体１３は、発光管１１の外壁面１１ｂ上に固定されることで、トリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）を、発光管１１から２ｍｍ離間した位置で固定する。なお、閃光照射装置１は、管体１３を備えていなくてもよく、トリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）が露出した状態で、発光管１１の外壁面１１ｂ上、又は発光管１１の近傍に配置されていても構わない。
【0045】
本実施形態のトリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）は、タングステン（Ｗ）を材料とするワイヤ状の部材である。トリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）は、Ｘ方向において、それぞれの端部（１４ａ，１４ａ）が、ワークＷ１よりも外側に位置するように固定されている。トリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）は、タングステン（Ｗ）以外に、例えば、モリブデン（Ｍｏ）を材料としてもよく、更には、棒状や板状を呈していても構わない。
【0046】
また、発光管１１内で発せられた光Ｌ１をワークＷ１側へと進行させやすくするために、本実施形態におけるトリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）の表面には、融点が高いニッケル（Ｎｉ）を材料とする反射膜が形成されている。なお、当該反射膜の材料は、ニッケル（Ｎｉ）の他に、例えば、ロジウム（Ｒｄ）によって形成しても構わない。また、当該反射膜を設けるか否かは、任意である。
【0047】
反射部材２０は、閃光放電ランプ１０から発せられた光Ｌ１を反射する反射面２１を備え、図１に示すように、閃光放電ランプ１０から発せられて、＋Ｚ側に向かって進行する光Ｌ１を、－Ｚ側へと反射するように配置されている。なお、図１及び図２に示す反射部材２０の大きさ、形状等は単なる一例である。
【0048】
また、反射部材２０は、図１及び図２に示すように、ワークＷ１から放射される放射光Ｌ２を通過させて、反射部材２０の＋Ｚ側の壁面に設けられた受光素子２３に取り込ませるための、観測用穴２２（実際には見えていないため、図１において破線で示されている。）が形成されている。観測用穴２２、及び受光素子２３は、Ｘ方向に関し、一対のトリガ電極（１２ｐ，１２ｎ）に挟まれた領域内に配置されている。
【0049】
反射部材２０は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）板である。
【0050】
受光素子２３は、ワークＷ１から放射される放射光Ｌ２を受光して、不図示の信号処理部に対して、放射光Ｌ２に基づく信号を出力する。当該信号は、ワークＷ１の表面温度の測定、及び熱履歴の記録に利用される。
【0051】
本実施形態における受光素子２３は、受光感度を示す波長帯域が、０．２μｍ～２０μｍまでフラットな受光特性を持つサーモパイル型パワーメーター等が好適である。なお、受光素子２３の受光感度を示す波長帯域は、任意であって、発光管１１及び管体１３を構成する材料の透過スペクトルに応じて適宜選択される。また、受光素子は、特定の波長のみ透過するバンドパスフィルタ等を併用することで、所望の波長帯の光出力を測定することができる。なお、上述したように、石英ガラスの透過スペクトル、及び発光管１１から発せられる光Ｌ１との干渉を回避すべく、受光素子２３の受光感度を示す波長帯域は、４μｍ以下の範囲内に属することが好ましく、低温から測定が可能であることをも考慮すると３μｍ以上４μｍ以下の範囲内に属することがより好ましい。
【0052】
また、受光素子２３は、反射部材２０から離間した位置に固定されていてもよく、搭載する個数についても任意である。なお、本実施形態においては、受光素子２３が、ワークＷ１から放射される放射光Ｌ２を受光する素子である場合で説明したが、受光素子２３が、閃光放電ランプ１０を構成する発光管１１の温度を測定する素子であっても構わない。
【0053】
［点灯動作］
ここで、閃光放電ランプ１０の点灯動作について、図面を参照しながら説明する。図３は、閃光放電ランプ１０を点灯させるための点灯回路、及びトリガ回路の一構成例を示す回路図である。閃光放電ランプ１０の放電電極（１２ｐ，１２ｎ）は、図３に示すように、放電用コンデンサ２と、インダクタ３と、第一スイッチング素子４とを含む、点灯回路Ｃ１に接続されている。
ここで、閃光放電ランプ１０の点灯動作について、図面を参照しながら説明する。図３は、閃光放電ランプ１０を点灯させるための点灯回路、及びトリガ回路の一構成例を示す回路図である。閃光放電ランプ１０の放電電極（１２ｐ，１２ｎ）は、図３に示すように、放電用コンデンサ２と、インダクタ３と、第一スイッチング素子４とを含む、点灯回路Ｃ１に接続されている。
【0054】
また、閃光放電ランプ１０のトリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）は、トランス６と、トリガ用コンデンサ７と、第二スイッチング素子８とを含む、点灯始動用のトリガ回路Ｃ２に接続されている。
【0055】
さらに、第一スイッチング素子４、及び第二スイッチング素子８は、それぞれのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う制御部５に接続されている。なお、図３に示す点灯回路Ｃ１、及びトリガ回路Ｃ２は、単なる一例であって、制御部５の制御により、閃光放電ランプ１０の点灯用電力の供給、及びトリガ電極間に放電開始の放電を発生させる電力の供給が可能な構成であれば、他の構成を採用しても構わない。
【0056】
制御部５は、第一スイッチング素子４と、第二スイッチング素子８とに接続されており、それぞれのスイッチング素子（４，８）のＯＮ／ＯＦＦ状態を、独立に制御する。制御部５は、例えば、専用に設計されたＡＳＩＣや、専用にプログラミングされたＦＰＧＡ、更には、ＣＰＵやＭＰＵ等の演算処理デバイスを採用し得る。
【0057】
閃光放電ランプ１０が備える一対の放電電極（１２ｐ，１２ｎ）は、電圧印加時には、放電電極１２ｎを基準として、放電電極１２ｐが高電位となるように電圧が印加される。また、一対のトリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）には、始動時に、放電電極１２に対して高電位となるように電圧が印加される。なお、トリガ電極１４ｐと１４ｎは、同電位である。
【0058】
なお、放電用コンデンサ２の前段には、放電用コンデンサ２を充電するための電源回路（例えば、ＤＣ－ＤＣコンバータ等）が接続されているが、点灯動作の説明に終始する都合上、電源回路の説明について省略し、以下では、放電用コンデンサ２の充電が完了している状態からの動作を説明する。また、トリガ用コンデンサ７についても同様に、充電が完了している状態からの動作を説明する。
【0059】
まず、放電用コンデンサ２が充電されている状態において、制御部５が、第一スイッチング素子４、及び第二スイッチング素子８をＯＦＦ状態に制御している。
【0060】
点灯制御が開始されると、制御部５は、第一スイッチング素子４をＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り替える。この時点では、閃光放電ランプ１０の放電電極（１２ｐ，１２ｎ）間に放電用コンデンサ２に蓄えられた電荷量に応じた電圧が印加されるが、発光管１１内で放電は生じない。
【0061】
第一スイッチング素子４をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替えた後、制御部５は、第二スイッチング素子８をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替える。すると、トリガ用コンデンサ７に蓄えられた電荷がトランス６の一次側コイルに対して放出されて、トランス６の二次側コイルに起電力が発生する。
【0062】
当該起電力の発生により、一対のトリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）に、放電を発生させるためのパルス電圧が印加される。そして、トリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）に当該パルス電圧が印加されると、発光管１１内に封入された発光ガスの一部が電離した状態となり、放電電極（１２ｐ，１２ｎ）間において絶縁破壊が誘発される。そして、放電電極（１２ｐ，１２ｎ）間で絶縁破壊により発生した放電によって、発光管１１内で瞬間的な発光が生じる。
【0063】
次に、閃光放電ランプの構成の違いのよって、ワークＷ１の主面Ｗ１ａ上における照射エネルギー分布がどのように変化するかを確認する検証実験を行ったので、以下、当該検証実験の詳細について説明する。
【0064】
（実施例１）
図４Ａは、実施例１の検証実験の構成をＹ方向に見たときの模式的に示す図面である。実施例１は、図４Ａに示すように、観測用穴２２、及び受光素子２３を備えていない点を除いて、上述した構成の閃光照射装置１である。また、本検証実験では、ワークに照射される光Ｌ１の照射エネルギーを測定するため、図４Ａに示すように、ワークを配置する位置にカロリーメータ４０が配置されている。
図４Ａは、実施例１の検証実験の構成をＹ方向に見たときの模式的に示す図面である。実施例１は、図４Ａに示すように、観測用穴２２、及び受光素子２３を備えていない点を除いて、上述した構成の閃光照射装置１である。また、本検証実験では、ワークに照射される光Ｌ１の照射エネルギーを測定するため、図４Ａに示すように、ワークを配置する位置にカロリーメータ４０が配置されている。
【0065】
（実施例２）
図４Ｂは、実施例２の検証実験の構成をＹ方向に見たときの模式的に示す図面である。実施例２は、図４Ｂに示すように、管体１３が発光管１１の－Ｚ側に配置されている点を除いて、実施例１と同様である。
図４Ｂは、実施例２の検証実験の構成をＹ方向に見たときの模式的に示す図面である。実施例２は、図４Ｂに示すように、管体１３が発光管１１の－Ｚ側に配置されている点を除いて、実施例１と同様である。
【0066】
（比較例１）
図４Ｃは、比較例１の検証実験の構成をＹ方向に見たときの模式的に示す図面である。なお、以下の比較例の説明においては、構成の把握しやすさを考慮して、実施例の閃光照射装置１と共通する部分に関しては、実施例の閃光照射装置１と同じ符号を付している。比較例１は、図４Ｃに示すように、従来の、Ｘ方向において、一対の放電電極（１２ｐ，１２ｎ）間に跨るように設けられたトリガ電極１４ｓと、当該トリガ電極１４ｓを封止する管体１３ｓの構成を除いて、実施例１と同様である。
図４Ｃは、比較例１の検証実験の構成をＹ方向に見たときの模式的に示す図面である。なお、以下の比較例の説明においては、構成の把握しやすさを考慮して、実施例の閃光照射装置１と共通する部分に関しては、実施例の閃光照射装置１と同じ符号を付している。比較例１は、図４Ｃに示すように、従来の、Ｘ方向において、一対の放電電極（１２ｐ，１２ｎ）間に跨るように設けられたトリガ電極１４ｓと、当該トリガ電極１４ｓを封止する管体１３ｓの構成を除いて、実施例１と同様である。
【0067】
（比較例２）
図４Ｄは、比較例２の検証実験の構成をＹ方向に見たときの模式的に示す図面である。比較例２は、図４Ｄに示すように、従来の、Ｘ方向において、一対の放電電極（１２ｐ，１２ｎ）間に跨るように設けられたトリガ電極１４ｓと、当該トリガ電極１４ｓを封止する管体１３ｓの構成を除いて、実施例２と同様である。
図４Ｄは、比較例２の検証実験の構成をＹ方向に見たときの模式的に示す図面である。比較例２は、図４Ｄに示すように、従来の、Ｘ方向において、一対の放電電極（１２ｐ，１２ｎ）間に跨るように設けられたトリガ電極１４ｓと、当該トリガ電極１４ｓを封止する管体１３ｓの構成を除いて、実施例２と同様である。
【0068】
（条件）
閃光放電ランプ１０単体による照射エネルギー分布と、閃光照射装置１においてワークに照射される光Ｌ１の照射エネルギー分布を検証すべく、本検証実験は、閃光放電ランプ１０を１本だけ搭載した場合と、３０本搭載した場合とで行った。
閃光放電ランプ１０単体による照射エネルギー分布と、閃光照射装置１においてワークに照射される光Ｌ１の照射エネルギー分布を検証すべく、本検証実験は、閃光放電ランプ１０を１本だけ搭載した場合と、３０本搭載した場合とで行った。
【0069】
カロリーメータ４０は、図４Ａに示すように、受光部４０ａの中心４０ｃと、発光管１１の管軸１１ａとがＺ方向において対向するように配置され、Ｙ方向に移動させながら測定を行う。なお、閃光放電ランプ１０を３０本搭載した場合は、Ｙ方向に配列された閃光放電ランプ１０の－Ｙ側から数えて１６番目の、カロリーメータ４０の受光部４０ａの中心４０ｃとが対向するように配置して行った。
【0070】
カロリーメータ４０は、Ｏｐｈｉｒ社製のＬ３０Ａを用いた。発光管１１とカロリーメータ４０の受光部４０ａとの離間距離は、３０ｍｍ、６０ｍｍ、１００ｍｍとして、それぞれで照射エネルギー分布の測定を行った。
【0071】
放電用コンデンサ２の容量値は、４００μＦとし、始動開始直前において一対の放電電極（１２ｐ，１２ｎ）間に印加する電圧は、２．７ｋＶとした。これにより、閃光放電ランプ１０それぞれに対して、１４５８Ｊのエネルギーが投入されることとなり、当該エネルギーに応じた光Ｌ１が発せられる。
【0072】
（結果）
図５Ａ～図５Ｃは、閃光放電ランプ１０を１本搭載した場合における照射エネルギー分布を示すグラフであり、図６Ａ～図６Ｃは、閃光放電ランプ１０を３０本搭載した場合における照射エネルギー分布を示すグラフである。図５Ａ～図５Ｃに示すように、実施例１と比較例１を対比すると、実施例１の方が、特に、ランプ中心付近において、照射エネルギーが高くなっていることが確認される。また、同様に、実施例２と比較例２を対比すると、実施例２の方が、特に、ランプ中心付近において、照射エネルギーが高くなっていることが確認される。
図５Ａ～図５Ｃは、閃光放電ランプ１０を１本搭載した場合における照射エネルギー分布を示すグラフであり、図６Ａ～図６Ｃは、閃光放電ランプ１０を３０本搭載した場合における照射エネルギー分布を示すグラフである。図５Ａ～図５Ｃに示すように、実施例１と比較例１を対比すると、実施例１の方が、特に、ランプ中心付近において、照射エネルギーが高くなっていることが確認される。また、同様に、実施例２と比較例２を対比すると、実施例２の方が、特に、ランプ中心付近において、照射エネルギーが高くなっていることが確認される。
【0073】
さらに、図６Ａ～図６Ｃに示すように、実施例１と比較例１を対比すると、実施例１の方が、特に、Ｙ方向の±１５０ｍｍのほぼ範囲全体にわたって、照射エネルギーが高くなっていることが確認される。また、同様に、実施例２と比較例２を対比すると、実施例２の方が、特に、ランプ中心付近において、照射エネルギーが高くなっていることが確認される。なお、照射エネルギーの最大値は、下記表１のとおりとなった。
【0074】
【表1】
【0075】
以上より、上記構成の閃光照射装置１とすることで、発光管１１から発せられた光Ｌ１は、トリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）に遮られにくくなり、反射部材２０、及びワークＷ１に到達しやすくなる。したがって、上記構成の閃光照射装置１は、発光管１１から発せられる光Ｌ１のエネルギー損失が抑制されるため、従来の閃光照射装置に比べて、より高い照射エネルギーの光Ｌ１をワークＷ１に対して照射することができる。
【0076】
［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。
以下、別実施形態につき説明する。
【0077】
〈１〉 図７は、閃光照射装置１の別実施形態をＹ方向に見たときの模式な図面である。閃光照射装置１は、図７に示すように、一対のトリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）のそれぞれの端部（１４ａ，１４ａ）が、Ｘ方向に関し、一対の放電電極（１２ｐ，１２ｎ）に挟まれた領域の外側に位置するように配置されていても構わない。当該構成によれば、放電電極（１２ｐ，１２ｎ）の間の領域について、Ｚ方向に関しては、光Ｌ１がトリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）によって遮られなくなり、ワークＷ１の主面Ｗ１ａに照射される光Ｌ１の照射エネルギーがより高められる。
【0078】
図８は、図７とは別の閃光照射装置１の別実施形態をＹ方向に見たときの模式な図面である。閃光照射装置１は、図８に示すように、一対のトリガ電極（１４ｐ，１４ｎ）のそれぞれの端部（１４ａ，１４ａ）を封止する、管体（１３ｐ，１３ｎ）を備えていても構わない。当該構成によれば、反射部材２０側に向かって進行する光が、管体（１３ｐ，１３ｎ）を透過することなくワークＷ１にまで到達する光Ｌ１の量が増加する。したがって、当該構成の閃光照射装置１は、より高い照射エネルギーの光をワークＷ１に照射することができる。
【0079】
〈２〉 上述した閃光照射装置１及び閃光放電ランプ１０が備える構成は、あくまで一例であり、本発明は、図示された各構成に限定されない。
【符号の説明】
【0080】
１ ： 閃光照射装置
２ ： 放電用コンデンサ
３ ： インダクタ
４ ： 第一スイッチング素子
５ ： 制御部
６ ： トランス
７ ： トリガ用コンデンサ
８ ： 第二スイッチング措置
１０ ： 閃光放電ランプ
１１ ： 発光管
１１ａ ： 管軸
１１ｂ ： 外壁面
１２ｎ，１２ｐ ： 放電電極
１３，１３ｎ，１３ｐ，１３ｓ ： 管体
１４ｎ，１４ｐ，１４ｓ ： トリガ電極
１５ ： 制御部
２０ ： 反射部材
２１ ： 反射面
２２ ： 観測用穴
２３ ： 受光素子
３０ ： 支持台
３０ａ ： ピン
４０ ： カロリーメータ
４０ａ ： 受光部
４０ｃ ： 中心
Ｃ１ ： 点灯回路
Ｃ２ ： トリガ回路
Ｌ１ ： 光
Ｌ２ ： 放射光
Ｗ１ ： ワーク
Ｗ１ａ ： 主面
２ ： 放電用コンデンサ
３ ： インダクタ
４ ： 第一スイッチング素子
５ ： 制御部
６ ： トランス
７ ： トリガ用コンデンサ
８ ： 第二スイッチング措置
１０ ： 閃光放電ランプ
１１ ： 発光管
１１ａ ： 管軸
１１ｂ ： 外壁面
１２ｎ，１２ｐ ： 放電電極
１３，１３ｎ，１３ｐ，１３ｓ ： 管体
１４ｎ，１４ｐ，１４ｓ ： トリガ電極
１５ ： 制御部
２０ ： 反射部材
２１ ： 反射面
２２ ： 観測用穴
２３ ： 受光素子
３０ ： 支持台
３０ａ ： ピン
４０ ： カロリーメータ
４０ａ ： 受光部
４０ｃ ： 中心
Ｃ１ ： 点灯回路
Ｃ２ ： トリガ回路
Ｌ１ ： 光
Ｌ２ ： 放射光
Ｗ１ ： ワーク
Ｗ１ａ ： 主面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
