JP2004076074A - 蒸着装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】成膜材料の蒸発量を正確に測定し、高精度に組成制御を行い、膜厚の厚い成膜においても安定蒸着を可能とする。
【解決手段】真空蒸着室内に保持された蒸着対象物に対し、少なくとも２つの蒸発源から蒸発させた成膜材料を、所定の膜厚で成膜する蒸着装置であって、成膜材料の蒸着レートを検出する、少なくとも２つの蒸発源に対応して配置されるセンサと、前記成膜材料が間欠的に付着するように、蒸発した前記成膜材料に対して前記センサを間欠的に遮蔽する、少なくとも１つの前記センサに対して配置される遮蔽手段と、対応しない成膜材料が前記センサに回り込むことを防止する、前記遮蔽手段が配置されない少なくとも１つの前記センサに対して配置される回り込み防止手段と、前記センサによって検出された成膜材料の蒸着レートに基づいて成膜制御を行う成膜制御手段とを有することを特徴とする蒸着装置を提供することにより、前記課題を解決する。
【選択図】図１
【解決手段】真空蒸着室内に保持された蒸着対象物に対し、少なくとも２つの蒸発源から蒸発させた成膜材料を、所定の膜厚で成膜する蒸着装置であって、成膜材料の蒸着レートを検出する、少なくとも２つの蒸発源に対応して配置されるセンサと、前記成膜材料が間欠的に付着するように、蒸発した前記成膜材料に対して前記センサを間欠的に遮蔽する、少なくとも１つの前記センサに対して配置される遮蔽手段と、対応しない成膜材料が前記センサに回り込むことを防止する、前記遮蔽手段が配置されない少なくとも１つの前記センサに対して配置される回り込み防止手段と、前記センサによって検出された成膜材料の蒸着レートに基づいて成膜制御を行う成膜制御手段とを有することを特徴とする蒸着装置を提供することにより、前記課題を解決する。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸着装置に係り、特に、蒸着膜の膜厚を正確に測定し、安定蒸着を行う蒸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、電子線、紫外線等）の照射を受けると、この放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光等の励起光の照射を受けると、蓄積された放射線エネルギーに応じた輝尽発光を示す蛍光体が知られている。この蛍光体は、蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）と呼ばれ、医療用途などの各種の用途に利用されている。
【０００３】
一例として、この蓄積性蛍光体を含有する層（以下、蛍光体層とする。）を有するシートを利用する放射線画像情報記録再生システムが知られている。この蛍光体層を有するシートは、放射線像変換パネルとも呼ばれているが、以下、蛍光体シートとする。なお、このようなシステムとして、既に実用化されているものにＦＣＲ（Ｆｕｊｉ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ）がある。
【０００４】
このシステムにおいては、まず蛍光体シート（の蛍光体層）に人体等の被写体の放射線画像情報を記録する。記録後に蛍光体シートをレーザ光等の励起光で２次元的に走査して、輝尽発光光を放出させる。そして、この輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号に基づいて再生した画像を写真感光材料等の記録材料あるいはＣＲＴ等の表示装置に被写体の放射線画像を可視像として出力する。読取りを終えた蛍光体シートは、残存する画像を消去して、繰り返し使用される。
【０００５】
このような蛍光体シートは、通常、蓄積性蛍光体の粉末をバインダ等を含む溶媒に分散してなる塗料を調製して、ガラスや樹脂製のシート状の支持体に塗布し、乾燥して、蛍光体層を形成することによって作製される。
これに対して、真空蒸着やスパッタリング等の物理蒸着法（気相成膜法）によって、支持体に蛍光体層を形成してなる蛍光体シートも知られている。蒸着によって作製される蛍光体層は、真空中で形成されるので不純物が少なく、バインダ等の蓄積性蛍光体以外の成分が殆ど含まれないので、性能のバラツキが少なく、発光効率が良好である。この真空蒸着法は、真空容器内において、成膜材料を蒸発源で蒸発させ、蒸発源の上方に配置された基板に成膜材料を蒸着させて、基板表面に蛍光体層を成膜するものである。
【０００６】
蛍光体シートに成膜される蛍光体層は非常に厚く、薄くても２００μｍ程度、通常５００μｍ程度、厚い場合には、１０００μｍを超える場合も有る。このように厚い膜厚を有する蛍光体層を成膜するにあたっては、膜厚を測定しつつ均一な膜厚となるように成膜する必要がある。従来このような膜厚の測定方法としては、水晶振動子を用いる方法が知られている。
【０００７】
また、特開平１０−３０１８２号公報には、厚さの厚い蛍光層を有する蛍光面の厚さを正確に計測可能な蛍光面の成膜方法および成膜装置が開示されている。これは、人体や物体の内部構造を調べるのに用いられるＸ線イメージ管のＸ線入力面を形成する蛍光面を成膜する蒸着装置に関するものである。すなわち、蒸着装置の真空室内の所定の位置に、Ｘ線入力面に到達した蒸着成分の量を重量として検知する２つの重量センサを配置し、２つのセンサで計測される重量に基づいて蒸着対象物に成膜される蛍光層の厚さを測定するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水晶振動子を用いて膜厚を測定しようとすると、上述したように前記蛍光体シートに成膜される蛍光体層の膜厚は通常５００μｍもあり、測定中に水晶振動子に大量の蒸着物が付着して、水晶振動子では測定不能となってしまうという問題がある。
また、例えば蛍光体の成膜材料として臭化セシウム（ＣｓＢｒ）を用い、付活剤の成膜材料として臭化ユーロピウム（ＥｕＢｒｘ ） を用いた二元の真空蒸着を行う場合、各成膜材料を別々に測定して、組成量を制御するために、蛍光体用のセンサと、付活剤用のセンサをそれぞれ別々に設けても、前記蛍光体と付活剤の蒸発量の割合は略１：０．００３で、圧倒的に蛍光体の割合の方が多い。そのため、蛍光体の蒸発粒子が付活剤用のセンサ側に回り込んでしまい、正確な付活剤の蒸発量を測定できないという問題があった。
【０００９】
この問題は、前記公報に開示された方法によっても解決することはできない。また、蛍光体に対する付活剤の蒸発量の割合は、きわめて微量であるため、それぞれの成膜材料の蒸着レートを略１：０．０００１程度で高精度に制御することが望まれるが、このような高精度な組成制御を行うことのできる自動蒸着装置は、従来は存在しなかった。
【００１０】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであり、真空蒸着において、成膜材料の蒸発量を正確に測定し、二種以上の成膜材料を含む場合でも、高精度に組成制御を行い、膜厚の厚い成膜においても安定蒸着を可能とする蒸着装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、真空蒸着室内に保持された蒸着対象物に対し、少なくとも２つの蒸発源から蒸発させた成膜材料を、所定の膜厚で成膜する蒸着装置であって、成膜材料の蒸着レートを検出する、少なくとも２つの蒸発源に対応して配置されるセンサと、前記成膜材料が間欠的に付着するように、蒸発した前記成膜材料に対して前記センサを間欠的に遮蔽する、少なくとも１つの前記センサに対して配置される遮蔽手段と、対応しない成膜材料が前記センサに回り込むことを防止する、前記遮蔽手段が配置されない少なくとも１つの前記センサに対して配置される回り込み防止手段と、前記センサによって検出された成膜材料の蒸着レートに基づいて成膜制御を行う成膜制御手段とを有することを特徴とする蒸着装置を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の蒸着装置について、添付の図面に示される好適実施形態を基に詳細に説明する。なお、以下では、蒸着装置として、シート状の基板の表面に蓄積性蛍光体層を二元の真空蒸着によって形成して蛍光体シートを作成する蛍光体シート製造装置を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１３】
図１に、本発明に係る蒸着装置の一例として、蛍光体シート製造装置の一実施形態の概念図を示す。
図示例の蛍光体シート製造装置（以下、単に製造装置ともいう。）１０は、シート状のガラス基板Ｓの表面に、蓄積性蛍光体層を二元の真空蒸着によって形成して、蛍光体シートを作成するものである。製造装置１０は、基本的に、真空チャンバ１２と、基板保持・回転機構１４と、加熱蒸発部１６とを有して構成される、いわゆる基板回転型の真空蒸着装置を利用するものである。本実施形態の製造装置１０は、さらに、前記真空チャンバ１２内に、後述するような成膜材料の蒸着レートを検出するセンサおよび該センサが正確に作動し、蒸着レートを正確に検出できるようにする手段を有することを特徴とする。
なお、真空チャンバ１２には、系内を排気して所定の真空度にするための、図示しない真空ポンプ（真空排気手段）が接続される。
【００１４】
図示例の製造装置１０では、一例として、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）および臭化ユーロピウム（ＥｕＢｒｘ （ｘは、通常、２〜３））を成膜材料とした二元の真空蒸着を行って、ガラス基板Ｓ上にＣｓＢｒ：Ｅｕを蓄積性蛍光体とする蛍光体層を成膜して、蛍光体シートを作成する。
【００１５】
なお、本発明に係る製造装置で作成する蛍光体シートにおいて、蓄積性蛍光体は、上記ＣｓＢｒ：Ｅｕに限定はされず、各種のものが利用可能である。
好ましくは、波長が４００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲の励起光の照射により、３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲に輝尽発光を示す輝尽性蛍光体が利用される。このような輝尽性蛍光体は、特公平７−８４５８８号、特開平２−１９３１００号、同４−３１０９００号の各公報に詳述されている。
【００１６】
中でも、下記の基本組成式
ＭＩ Ｘ・ａＭＩＩＸ’２ ・ｂＭＩＩＩ Ｘ’’３ ：ｚＡ
で代表されるアルカリ金属ハロゲン化物質系輝尽性蛍光体は、特に、好ましい。なお、上記式において、ＭＩ は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，ＲｂおよびＣｓからなる群より選択される少なくとも一種のアルカリ金属を表し、ＭＩＩは、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＺｎおよびＣｄからなる群より選択される少なくとも一種のアルカリ土類金属もしくは二価の金属を表し、ＭＩＩＩ は、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ａｌ，ＧａおよびＩｎからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素もしくは三価の金属を表し、Ａは、Ｙ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ａｇ，ＴｌおよびＢｉからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素もしくは金属を示し、さらに、Ｘ、Ｘ’およびＸ’’は、Ｆ，Ｃｌ，ＢｒおよびＩからなる群より選択される少なくとも一種のハロゲンを示す。また、ａは、０≦ａ＜０．５の範囲内の数値を、ｂは、０≦ｂ＜０．５の範囲内の数値を、さらに、ｚは、０≦ｚ＜１．０の範囲内の数値を、それぞれ示す。
【００１７】
上記基本組成式において、ＭＩ は、少なくともＣｓを含んでいるのが好ましく、また、Ｘは、少なくともＢｒを含んでいるのが好ましく、さらに、Ａは、ＥｕまたはＢｉであるのが好ましい。
また、上記基本組成式で示される金属ハロゲン化物系輝尽性蛍光体には、必要に応じて、酸化アルミニウム、二酸化珪素、および酸化ジルコニウム等の金属酸化物を、ＭＩ １ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ以下の量で、添加物として加えてもよい。
【００１８】
さらに、成膜材料にも、特に限定はなく、蛍光体層の組成に応じて、蛍光体を含有する材料、および、付活剤を含有する材料（付活剤単体を含む）を、適宜、選択すればよい。
【００１９】
真空チャンバ１２は、鉄、ステンレス、アルミニウム等で形成される、真空蒸着装置で利用される公知の真空チャンバ（ベルジャー、真空槽）である。
図示例において、真空チャンバ１２内には、上方に基板保持・回転機構１４が、また、下方に加熱蒸発部１６が配設される。なお、ここでは、加熱蒸発部１６が１組だけの場合を例示したが、加熱蒸発部１６は複数組設けてもよいことはいうまでもない。
【００２０】
前述のように、真空チャンバ１２には、図示しない真空ポンプが接続されている。真空ポンプにも特に限定はなく、必要な到達真空度を達成できるものであれば、真空蒸着装置で利用されている各種のものが利用可能である。一例として、油拡散ポンプ、クライオポンプ、ターボモレキュラーポンプ等を利用すればよく、また、補助として、クライオコイル等を併用してもよい。
なお、本実施形態に係る製造装置１０においては、真空チャンバ１２内の到達真空度は、６．７×１０−３Ｐａ以下、特に４．０×１０−４Ｐａ以下であることが好ましい。
【００２１】
上述の基板保持・回転機構１４は、基板Ｓを保持して回転するものであり、回転駆動源（モータ）１８ａと係合する回転軸１８と、ターンテーブル２０とから構成される。
ターンテーブル２０は、上側の本体２２と下側（加熱蒸発部１６側）のシースヒータ２４とからなる円板で、その中心に、モータ１８ａと係合する回転軸１８が固定される。ターンテーブル２０は、後述する加熱蒸発部１６（成膜材料の蒸発位置）に対応する所定位置において、下面（シースヒータ２４の下面）に基板Ｓを保持して、回転軸１８によって所定速度で回転される。シースヒータ２４は、成膜される基板Ｓを裏面（成膜面と逆側の面）から加熱する。
【００２２】
なお、ここで用い得る基板Ｓには、特に限定はなく、ガラス、セラミックス、カーボン、アルミニウム、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリイミド等、蛍光体シートにおいて利用されている各種のシート状の基板がすべて利用可能である。
【００２３】
真空チャンバ１２内の下方には、加熱蒸発部１６が配置される。
前述のように、図示例の製造装置１０は、臭化セシウム及び臭化ユーロピウムを成膜材料として用い、これらを個々に加熱蒸発させる二元の真空蒸着を行うものである。このため、加熱蒸発部１６は、ユーロピウム蒸発部（以下、Ｅｕ蒸発部とする。）３０と、セシウム蒸発部（以下、Ｃｓ蒸発部とする。）３２とを有する。
【００２４】
Ｅｕ蒸発部３０は、抵抗加熱装置３４によって、蒸発位置Ｐｅ（ルツボ）に収容した臭化ユーロピウム（付活剤材料）を、抵抗加熱して蒸発させる部位である。本発明において、付活剤材料を抵抗加熱して蒸発させるための抵抗加熱装置３４には、特に限定はなく、用いる付活剤材料に応じて、これを好適に蒸発できるものであれば、真空蒸着装置に利用されている各種のものが利用可能である。
【００２５】
具体的には、加熱装置（蒸発源）としては、ボートタイプ、フィラメントタイプ、クルーシブルタイプ、チムニータイプ、Ｋセル（クヌーセンセル）等の、抵抗加熱装置で用いられる各種の装置が利用可能である。また、電源（加熱制御手段）も、サイリスタ方式、ＤＣ方式、熱電対フィードバック方式等、抵抗加熱装置で用いられる各種の方式が利用可能である。
また、抵抗加熱を行う際の出力にも特に限定はなく、付活剤材料等に応じて適宜設定すればよいが、図示例においては、ヒータの抵抗値によっても異なるが、５０Ａ〜１０００Ａ程度とすればよい。
【００２６】
なお、前述のように、蛍光体シートの蛍光体層においては、層中の付活剤と蛍光体の濃度は、モル濃度比で０．０００５／１〜０．０１／１程度であり、蛍光体層の大部分は蛍光体である。
従って、図示例の製造装置１０においては、Ｅｕ蒸発部３０（付活剤材料の蒸発部）は材料供給手段を有していないが、本発明はこれに限定はされず、必要に応じて、Ｃｓ蒸発部３２（蛍光体材料の蒸発部）と同様に、材料供給手段を有していてもよい。
【００２７】
また、付活剤材料の加熱蒸発手段も、図示例のような抵抗加熱手段に限定はされず、電子線（エレクトロンビーム＝ＥＢ）加熱や誘導加熱等、真空蒸着で用いられている加熱蒸発手段が、各種利用可能である。
【００２８】
一方、Ｃｓ蒸発部３２は、（蛍光体材料の蒸発手段）は、ＥＢ加熱によって蛍光体材料である臭化セシウムを蒸発するものであり、電子銃３６と、材料供給手段３８とを有して構成される。
【００２９】
電子銃３６は、後述する材料供給手段３８の所定位置（ルツボ４０）にＥＢを照射することにより、臭化セシウムを加熱蒸発するものである。
本発明において、電子銃３６には、特に限定はなく、電子線を１８０°偏向して蒸発位置に入射する１８０°偏向銃、同２７０°偏向銃、９０°偏向直進銃等、真空蒸着において利用されている各種の電子銃が利用可能である。図示例においては、電子銃３６は、一例として、２７０°偏向銃を利用している。
また、電子銃３６のエミッション電流やＥＢの加速電圧にも限定はなく、成膜材料や成膜する膜厚に応じた十分なものであればよい。図示例においては、一例として、ＥＢの加速電圧は−１ｋＶ〜−３０ｋＶ、エミッション電流は５０ｍＡ〜２Ａとするのが好ましい。
【００３０】
なお、本発明において、臭化セシウム（蛍光体材料）の蒸発手段には、特に限定はなく、蛍光体が大部分を占めると共に、２００μｍを超える蛍光体層の成膜に対して、十分な成膜速度を得られるものであれば、電子線加熱以外にも、誘導加熱等、真空蒸着で利用されている各種の加熱蒸発手段が利用可能である。
【００３１】
一方、材料供給手段３８は、ルツボ４０と、ケーシング４２と、昇降手段４４と、ピストン４６とを有して構成される。
前述のように、蛍光体シートに成膜される蛍光体層は非常に厚く、薄くても２００μｍ、通常５００μｍ程度、厚い場合には１０００μｍを超える場合も有り、また、大部分が蛍光体である。これに対応して、図示例の蛍光体シート製造装置１０は、真空チャンバ１２を開放することなく成膜を終了できる好ましい態様として、臭化セシウムの供給手段を有する。
【００３２】
図示例において、ルツボ４０は、Ｃｓ蒸発部３２において所定の蒸発位置に蛍光体材料を収容するルツボ（ハース）であり、円筒状を有し、ケーシング４２によって真空チャンバ１２に気密状態で固定される。
ルツボ４０の形成材料には、特に限定は無く、十分な耐熱性を有し、かつ、加熱された成膜材料と反応しないものであれば、各種の材料が利用可能であり、図示例においては、一例として、モリブデン、タングステン、タンタル、プラチナ、アルミナ等が例示される。また、形状も円筒に限定はされない。
【００３３】
ピストン４６は、ルツボ４０の軸線方向に延在するロッド４６ａと、ロッド４６ａの先端（基板Ｓ側端）に固定される円盤状のヘッド４６ｂとから構成され、ロッド４６ｂは、ルツボ４０（真空チャンバ１２）内部の気密を保った状態で、軸線方向に移動可能にケーシング４２に軸支される。
また、昇降手段４４は、公知の方法で、ロッド４６ａすなわちヘッド４６ｂを昇降（ルツボ４０の軸線方向に移動）させるものである。
【００３４】
図示例において、臭化セシウムは、ルツボ４０の内径よりも若干小さい直径を有する円柱状に成形されたものが用いられる。なお、成形は、成膜材料に応じた公知の方法で行えばよい。
臭化セシウムは、ヘッド４６ｂに載置されるようにして、ルツボ４０に収容される。真空蒸着によって臭化セシウムが消費されると、昇降手段４４が駆動してピストン４６を上昇（基板Ｓ側に移動）し、臭化セシウムの上面を所定の蒸発位置に供給する。
【００３５】
なお、本発明においては、材料供給手段は図示例に限定はされず、真空蒸着装置等で用いられている材料供給手段が、各種、利用可能である。
また、利用される成膜材料は、図示例のように成形されたものに限定はされず、粉末状でも顆粒状でもよく、用いる加熱蒸発手段や材料供給手段に応じて、各種の形態が利用可能である。
【００３６】
前述のように、蛍光体シートでは、付活剤は蛍光体に対して極めて微量であり、蛍光体層の成分コントロールは重要である。ここで、本発明者らの検討によれば、付活剤を蛍光体中に均一に分散して添加（ドープ）した、厚さが２００μｍを超える高品質な蛍光体層を形成するためには、蛍光体の成膜材料と付活剤の成膜材料とで別々に蒸気を発生させて、両者を十分に混合した混合蒸気を生成し、この混合蒸気で基板に成膜を行うのが好ましい。
【００３７】
このためには、蛍光体材料と付活剤材料の蒸発位置を近接して配置するのが好ましく、両者の蒸発位置が近いほど、付活剤を均一に分散した、良質な蛍光体層を形成できる。しかも、両蒸発位置が近いほど、２つの蒸気の混合領域を多くできるので、材料の利用効率も向上できる。
【００３８】
さらに、本実施形態の製造装置１０においては、前述したように、成膜材料の蒸着レートを検出するセンサおよび該センサを正確に機能させるための手段が設けられている。
Ｃｓ蒸発部３２から蒸発する蛍光体の蒸着レートを検出するための第１のセンサ５０がＣｓ蒸発部３２の上方に、また、Ｅｕ蒸発部３０から蒸発する付活剤の蒸着レートを検出するための第２のセンサ５２がＥｕ蒸発部３０の上方に、それぞれ設けられている。
なお、各センサ５０、５２は各蒸発部３０、３２の上方に設けられているとは言っても、真上ではなく、少し横へずらして配置される。これは、蒸発した成膜材料が基板Ｓに付着する流れを阻害しないためと、特に第１のセンサの場合には、大量に蒸発する蛍光体の流れをまともに受けないようにするためである。
【００３９】
また、各センサ５０、５２としては、成膜材料の蒸着レートを検出（測定）できるものであれば特に限定はされない。例えば、センサ上に蒸着が進行するとその振動特性が変化する蒸着膜厚測定振動子として、特に水晶振動子が好適に例示される。しかし、前述したように、特に水晶振動子の場合には、成膜材料がある程度付着すると測定が不可能になってしまう。
そこで、特に蒸発量の多いＣｓ蒸発部３２側に設けられる第１のセンサ５０については、水晶振動子にあまり成膜材料が付着しないように、Ｃｓ蒸発部３２から蒸発した成膜材料（蛍光体）の流れから第１のセンサ５０を遮蔽する遮蔽手段５４を、第１のセンサ５０の直前に設ける。
【００４０】
遮蔽手段５４も、第１のセンサ５０に対する成膜材料の流れを間欠的に遮蔽できるものであれば、何でもよく、特に限定はされない。
例えば、遮蔽手段５４としては、図２（ａ）に示すようにな円板５４ａにスリット５５ａを設け、その中心の周りに一定速度で回転させるようにしたものでもよい。このとき、スリット５５ａが第１のセンサ５０の位置に来たときのみ成膜材料がこのスリット５５ａを通過して第１のセンサ５０に付着する。または、図２（ｂ）に示すように、円板５４ｂの一部に切欠き５５ｂを設けたものをその中心の周りに一定速度で回転させるようにしたものでもよい。
このように、蒸発した成膜材料が通過するスリット（領域）を有する遮蔽板を回転させることにより、センサ５０への成膜材料の付着／遮蔽の間隔を短くして、図示例のように蒸発量の早い蒸着へも好適に対応することができる。
【００４１】
あるいは、このように回転させる形式のものばかりでなく、図２（ｃ）に示すように、方形の板５４ｃにスリット５５ｃを設けたものを、左右に往復運動させるようにしたものでもよい。
さらには、スリットを有する必要はなく、単なる板を、第１のセンサ５０を遮蔽する位置と、開放する位置との間を交互に往復させるような形式のものであってもよい。
【００４２】
なお、例えば図２（ａ）に示すようなスリット５５ａを有する円板５４ａに設けるスリット５５ａの大きさは、第１のセンサ５０に付着する成膜材料の付着量が遮蔽手段５４のない場合の１／１００程度となるような大きさが好ましい。また、他の形式の遮蔽手段５４の場合にも、遮蔽手段５４が遮蔽する成膜材料の量は、これと同程度となるように調整される。
【００４３】
このように、遮蔽手段５４を第１のセンサ５０の直前に設けることにより、第１のセンサ５０に付着する成膜材料を減らすことができ、膜厚が５００μｍ程度となるような蛍光体シートの蒸着においても、第１のセンサ５０が測定不能状態となることなく、蛍光体シートの成膜中、ずっと測定を継続することが可能となる。
【００４４】
一方、前述したように、Ｅｕ蒸発部３０から蒸発した付活剤の蒸着レートを検出する第２のセンサ５２の場合には、Ｃｓ蒸発部３２から蒸発した蛍光体の方が圧倒的に量が多いため、このままでは、この蛍光体が第２のセンサ５２側に回り込んで、第２のセンサ５２に付着してしまい、第２のセンサ５２が正確に付活剤の蒸着レートを測定できなくなってしまう。
【００４５】
そこで、Ｃｓ蒸発部３２から蒸発した蛍光体が第２のセンサ５２側へ回り込むのを防止する回り込み防止手段を設ける。回り込み防止手段としては、特に限定されるものではなく、例えば、図１に示すように、第２のセンサ５２からＥｕ蒸発部３０へ向かうような筒５６を配置して、Ｅｕ蒸発部３０から蒸発した付活剤のみを第２のセンサ５２へ導くようにしてもよい。これにより、Ｃｓ蒸発部３２から蒸発した蛍光体が第２のセンサ５２側へ回り込むのを防止し、正確に付活剤のみの蒸着レートを測定することができる。このように筒５６を設けることにより、第２のセンサ５２に対する蛍光体の回り込みを、第２のセンサ５２が検出す付活剤の１％未満に逓減することができる。
【００４６】
筒５６は、第２のセンサ５２からＥｕ蒸発部３０へ向かって伸び、その先端開口面５６ａは、筒５６の軸に対し垂直ではなく、軸と斜めに交わっており、抵抗加熱装置３４の上面３４ａと平行になっている。これは、先端開口面５６ａを筒５６の軸に垂直とすると、抵抗加熱装置３４の上面３４ａとの間に生じる隙間から蛍光体が回り込む虞があるためである。また、筒５６がＥｕ蒸発部３０から蒸発した付活剤の基板Ｓへの流れを阻害しないように、この上面３４ａから筒５６の先端開口面５６ａまでの距離ｐは、０ｍｍ〜２００ｍｍ、特に、５ｍｍ〜５０ｍｍであることが好ましく、また、抵抗加熱装置３４の側面から筒５６の先端開口面５６ａの中心までの距離ｑは、０ｍｍ〜２００ｍｍ、特に、５ｍｍ〜５０ｍｍであることが好ましい。
さらに、筒５６の先端上部に、成膜材料の蒸発面に延在するようなカバーを着けると、より好ましい。
【００４７】
また、製造装置１０には、Ｃｓ蒸発部３２およびＥｕ蒸発部３０の制御を始めとして、製造装置１０各部の働きを制御して成膜制御を行うコントローラ（成膜制御手段）が設けられている。
第１のセンサ５０および第２のセンサ５２によって検出された成膜材料の蒸着レートは、コントローラ６０に送られる。コントローラ６０は、これらの検出データに基づいて、Ｃｓ蒸発部３２の電子銃３６およびＥｕ蒸発部３０の抵抗加熱装置３４を制御して、それぞれの成膜材料の蒸発量を制御する。本実施形態では、それぞれの成膜材料の蒸着レートを別々に正確に検出することができるため、それぞれの組成制御を蛍光体および付活剤の組成比を略１：０．０００１の高精度で制御することが可能となる。
【００４８】
ところで、センサ中の水晶振動子に電圧をかけるために電極が固定されているが、通常この材料としては、金または銀が用いられている。しかし、成膜材料としてハロゲン化したユーロピウム（ＥｕＢｒｘ ）を使用しているため、真空中の水が加わり臭化水素（ＨＢｒ）が発生し、これが酸性を示すため、これに銀が溶けて、電極がとれてしまい測定が不能になるという問題があった。
これに対処する方法として、一つは、電極として金を用いる方法があり、またもう一つの方法としては、銀の電極の表面に例えばＳｉＯ２ 等のバリア膜をつけて銀が溶けないようにした水晶振動子を用いる方法が考えられる。
【００４９】
以下、本実施形態に係る製造装置における、蛍光体層の成膜手順を説明する。前述のように、製造装置１０は、回転型の真空蒸着装置を利用するもので、蛍光体シートを製造する際には、まず、ガラス基板Ｓをターンテーブル２０下面の所定位置に成膜面を下方に向けて装着した後、真空チャンバ１２を閉塞して減圧すると共に、シースヒータ２４を駆動して、ガラス基板Ｓを裏面から加熱する。
【００５０】
真空チャンバ１２の内部が所定の真空度になったら、回転駆動源１８によってターンテーブル２０を所定速度で回転する。ガラス基板Ｓを所定速度で回転しつつ、加熱蒸発部１６において、Ｅｕ蒸発部３０の抵抗加熱装置３４を駆動して蒸発位置Ｐｅ（ルツボ）に収容された臭化ユーロピウムを蒸発させ、かつ、Ｃｓ蒸発部３２の電子銃４６を駆動して蒸発位置Ｐｃの臭化セシウムを蒸発させて、ガラス基板ＳへのＣｓＢｒ：Ｅｕの蒸着すなわち蛍光体層の成膜を開始する。
【００５１】
なお、前述のように、両蒸発位置は近接して配置され、かつ、臭化ユーロピウムの蒸発は抵抗加熱で行われるので、加熱蒸発部１６では、極微量な臭化ユーロピウムの蒸気が均一に分散された、両成膜材料の混合蒸気が構成され、この混合蒸気によって、付活剤が均一に分散されたＣｓＢｒ：Ｅｕが蒸着される。
また、このとき、第１のセンサ５０により蛍光体の蒸着レートを検出し、第２のセンサ５２により付活剤の蒸着レートを検出し、これらの検出結果に基づいてコントローラ６０により、各成膜材料の蒸発量を制御することにより組成制御を行うことにより、基板Ｓ上に形成される蛍光体層の膜圧を正確に設定することが可能となる。
所定厚さの成膜を終了したら、ターンテーブル２０の回転を停止し、真空チャンバ１２を開放して、蛍光体層の成膜を終了したガラス基板Ｓを取り出す。連続的に成膜を行う際には、以下、上と同様にして、新たなガラス基板Ｓを装填して成膜を行えばよい。また、成膜材料の付着した水晶振動子は水で洗浄することにより再利用することができる。
【００５２】
以上説明した実施形態は、蛍光体シートを二元の蒸着で成膜する例であったが、本発明は、これに限定されるものではなく、一元の蒸着でもよいし、蛍光体シートに限らず他の蒸着膜の形成に対しても本発明を適用することができる。
一元の場合には、１つのセンサを用い、このセンサの直前に例えば図２（ａ）に示すような遮蔽手段を設けることにより、成膜材料の蒸着レートを成膜中ずっと正確に測定することができ、正確な組成および膜圧で成膜を行うことが可能となる。
【００５３】
また、本発明の蒸着装置は、図示例のような二元の蒸着に限定はされず、蒸発元を３以上有する、三元以上（２以上の同じ成膜材料を含んでもよい）による蒸着膜の形成に対しても本発明を適用することができる。
この場合には、全ての成膜材料に対応するセンサに遮蔽手段もしくは回り込み防止手段を設ける必要はなく、蒸着レートによっては、いずれも設けなくてもよい。すなわち、本発明においては、二元あるいはそれ以上の多元の蒸着において、蒸着レートが０．１μｍ／ｍｉｎ以上の成膜材料に対応するセンサには遮蔽手段を設け、蒸着レートが０．０１μｍ／ｍｉｎ以下の成膜材料に対応するセンサには回り込み防止手段を、それぞれ、設けるのが好ましい。
【００５４】
以上、本発明の蒸着装置について、詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００５５】
【発明の効果】
以上、説明した通り、本発明によれば、成膜材料の蒸着レートを正確に測定し、高精度に組成制御を行い、膜厚の厚い成膜においても安定蒸着が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蒸着装置の一例である蛍光体シート製造装置の一実施形態を示す概念図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ第１のセンサに対する遮蔽手段の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 蛍光体シート製造装置（製造装置）
１２ 真空チャンバ
１４ 基板保持・回転機構
１６ 加熱蒸発部
１８ 回転軸
１８ａ モータ
２０ ターンテーブル
２２ 本体
２４ シースヒータ
３０ ユーロピウム蒸発部（Ｅｕ蒸発部）
３２ セシウム蒸発部（Ｃｓ蒸発部）
３４ 抵抗加熱装置
３４ａ 上面
３６ 電子銃
３８ 材料供給手段
４０ ルツボ
４２ ケーシング
４４ 昇降手段
４６ ピストン
４６ａ ロッド
４６ｂ ヘッド
５０ 第１のセンサ
５２ 第２のセンサ
５４ 遮蔽手段
５４ａ、５４ｂ 円板
５５ａ、５５ｃ スリット
５５ｂ 切欠き
５４ｃ 方形の板
５６ 筒
５６ａ 先端開口面
６０ コントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸着装置に係り、特に、蒸着膜の膜厚を正確に測定し、安定蒸着を行う蒸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、電子線、紫外線等）の照射を受けると、この放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光等の励起光の照射を受けると、蓄積された放射線エネルギーに応じた輝尽発光を示す蛍光体が知られている。この蛍光体は、蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）と呼ばれ、医療用途などの各種の用途に利用されている。
【０００３】
一例として、この蓄積性蛍光体を含有する層（以下、蛍光体層とする。）を有するシートを利用する放射線画像情報記録再生システムが知られている。この蛍光体層を有するシートは、放射線像変換パネルとも呼ばれているが、以下、蛍光体シートとする。なお、このようなシステムとして、既に実用化されているものにＦＣＲ（Ｆｕｊｉ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ）がある。
【０００４】
このシステムにおいては、まず蛍光体シート（の蛍光体層）に人体等の被写体の放射線画像情報を記録する。記録後に蛍光体シートをレーザ光等の励起光で２次元的に走査して、輝尽発光光を放出させる。そして、この輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号に基づいて再生した画像を写真感光材料等の記録材料あるいはＣＲＴ等の表示装置に被写体の放射線画像を可視像として出力する。読取りを終えた蛍光体シートは、残存する画像を消去して、繰り返し使用される。
【０００５】
このような蛍光体シートは、通常、蓄積性蛍光体の粉末をバインダ等を含む溶媒に分散してなる塗料を調製して、ガラスや樹脂製のシート状の支持体に塗布し、乾燥して、蛍光体層を形成することによって作製される。
これに対して、真空蒸着やスパッタリング等の物理蒸着法（気相成膜法）によって、支持体に蛍光体層を形成してなる蛍光体シートも知られている。蒸着によって作製される蛍光体層は、真空中で形成されるので不純物が少なく、バインダ等の蓄積性蛍光体以外の成分が殆ど含まれないので、性能のバラツキが少なく、発光効率が良好である。この真空蒸着法は、真空容器内において、成膜材料を蒸発源で蒸発させ、蒸発源の上方に配置された基板に成膜材料を蒸着させて、基板表面に蛍光体層を成膜するものである。
【０００６】
蛍光体シートに成膜される蛍光体層は非常に厚く、薄くても２００μｍ程度、通常５００μｍ程度、厚い場合には、１０００μｍを超える場合も有る。このように厚い膜厚を有する蛍光体層を成膜するにあたっては、膜厚を測定しつつ均一な膜厚となるように成膜する必要がある。従来このような膜厚の測定方法としては、水晶振動子を用いる方法が知られている。
【０００７】
また、特開平１０−３０１８２号公報には、厚さの厚い蛍光層を有する蛍光面の厚さを正確に計測可能な蛍光面の成膜方法および成膜装置が開示されている。これは、人体や物体の内部構造を調べるのに用いられるＸ線イメージ管のＸ線入力面を形成する蛍光面を成膜する蒸着装置に関するものである。すなわち、蒸着装置の真空室内の所定の位置に、Ｘ線入力面に到達した蒸着成分の量を重量として検知する２つの重量センサを配置し、２つのセンサで計測される重量に基づいて蒸着対象物に成膜される蛍光層の厚さを測定するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水晶振動子を用いて膜厚を測定しようとすると、上述したように前記蛍光体シートに成膜される蛍光体層の膜厚は通常５００μｍもあり、測定中に水晶振動子に大量の蒸着物が付着して、水晶振動子では測定不能となってしまうという問題がある。
また、例えば蛍光体の成膜材料として臭化セシウム（ＣｓＢｒ）を用い、付活剤の成膜材料として臭化ユーロピウム（ＥｕＢｒｘ ） を用いた二元の真空蒸着を行う場合、各成膜材料を別々に測定して、組成量を制御するために、蛍光体用のセンサと、付活剤用のセンサをそれぞれ別々に設けても、前記蛍光体と付活剤の蒸発量の割合は略１：０．００３で、圧倒的に蛍光体の割合の方が多い。そのため、蛍光体の蒸発粒子が付活剤用のセンサ側に回り込んでしまい、正確な付活剤の蒸発量を測定できないという問題があった。
【０００９】
この問題は、前記公報に開示された方法によっても解決することはできない。また、蛍光体に対する付活剤の蒸発量の割合は、きわめて微量であるため、それぞれの成膜材料の蒸着レートを略１：０．０００１程度で高精度に制御することが望まれるが、このような高精度な組成制御を行うことのできる自動蒸着装置は、従来は存在しなかった。
【００１０】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであり、真空蒸着において、成膜材料の蒸発量を正確に測定し、二種以上の成膜材料を含む場合でも、高精度に組成制御を行い、膜厚の厚い成膜においても安定蒸着を可能とする蒸着装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、真空蒸着室内に保持された蒸着対象物に対し、少なくとも２つの蒸発源から蒸発させた成膜材料を、所定の膜厚で成膜する蒸着装置であって、成膜材料の蒸着レートを検出する、少なくとも２つの蒸発源に対応して配置されるセンサと、前記成膜材料が間欠的に付着するように、蒸発した前記成膜材料に対して前記センサを間欠的に遮蔽する、少なくとも１つの前記センサに対して配置される遮蔽手段と、対応しない成膜材料が前記センサに回り込むことを防止する、前記遮蔽手段が配置されない少なくとも１つの前記センサに対して配置される回り込み防止手段と、前記センサによって検出された成膜材料の蒸着レートに基づいて成膜制御を行う成膜制御手段とを有することを特徴とする蒸着装置を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の蒸着装置について、添付の図面に示される好適実施形態を基に詳細に説明する。なお、以下では、蒸着装置として、シート状の基板の表面に蓄積性蛍光体層を二元の真空蒸着によって形成して蛍光体シートを作成する蛍光体シート製造装置を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１３】
図１に、本発明に係る蒸着装置の一例として、蛍光体シート製造装置の一実施形態の概念図を示す。
図示例の蛍光体シート製造装置（以下、単に製造装置ともいう。）１０は、シート状のガラス基板Ｓの表面に、蓄積性蛍光体層を二元の真空蒸着によって形成して、蛍光体シートを作成するものである。製造装置１０は、基本的に、真空チャンバ１２と、基板保持・回転機構１４と、加熱蒸発部１６とを有して構成される、いわゆる基板回転型の真空蒸着装置を利用するものである。本実施形態の製造装置１０は、さらに、前記真空チャンバ１２内に、後述するような成膜材料の蒸着レートを検出するセンサおよび該センサが正確に作動し、蒸着レートを正確に検出できるようにする手段を有することを特徴とする。
なお、真空チャンバ１２には、系内を排気して所定の真空度にするための、図示しない真空ポンプ（真空排気手段）が接続される。
【００１４】
図示例の製造装置１０では、一例として、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）および臭化ユーロピウム（ＥｕＢｒｘ （ｘは、通常、２〜３））を成膜材料とした二元の真空蒸着を行って、ガラス基板Ｓ上にＣｓＢｒ：Ｅｕを蓄積性蛍光体とする蛍光体層を成膜して、蛍光体シートを作成する。
【００１５】
なお、本発明に係る製造装置で作成する蛍光体シートにおいて、蓄積性蛍光体は、上記ＣｓＢｒ：Ｅｕに限定はされず、各種のものが利用可能である。
好ましくは、波長が４００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲の励起光の照射により、３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲に輝尽発光を示す輝尽性蛍光体が利用される。このような輝尽性蛍光体は、特公平７−８４５８８号、特開平２−１９３１００号、同４−３１０９００号の各公報に詳述されている。
【００１６】
中でも、下記の基本組成式
ＭＩ Ｘ・ａＭＩＩＸ’２ ・ｂＭＩＩＩ Ｘ’’３ ：ｚＡ
で代表されるアルカリ金属ハロゲン化物質系輝尽性蛍光体は、特に、好ましい。なお、上記式において、ＭＩ は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，ＲｂおよびＣｓからなる群より選択される少なくとも一種のアルカリ金属を表し、ＭＩＩは、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＺｎおよびＣｄからなる群より選択される少なくとも一種のアルカリ土類金属もしくは二価の金属を表し、ＭＩＩＩ は、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ａｌ，ＧａおよびＩｎからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素もしくは三価の金属を表し、Ａは、Ｙ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ａｇ，ＴｌおよびＢｉからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素もしくは金属を示し、さらに、Ｘ、Ｘ’およびＸ’’は、Ｆ，Ｃｌ，ＢｒおよびＩからなる群より選択される少なくとも一種のハロゲンを示す。また、ａは、０≦ａ＜０．５の範囲内の数値を、ｂは、０≦ｂ＜０．５の範囲内の数値を、さらに、ｚは、０≦ｚ＜１．０の範囲内の数値を、それぞれ示す。
【００１７】
上記基本組成式において、ＭＩ は、少なくともＣｓを含んでいるのが好ましく、また、Ｘは、少なくともＢｒを含んでいるのが好ましく、さらに、Ａは、ＥｕまたはＢｉであるのが好ましい。
また、上記基本組成式で示される金属ハロゲン化物系輝尽性蛍光体には、必要に応じて、酸化アルミニウム、二酸化珪素、および酸化ジルコニウム等の金属酸化物を、ＭＩ １ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ以下の量で、添加物として加えてもよい。
【００１８】
さらに、成膜材料にも、特に限定はなく、蛍光体層の組成に応じて、蛍光体を含有する材料、および、付活剤を含有する材料（付活剤単体を含む）を、適宜、選択すればよい。
【００１９】
真空チャンバ１２は、鉄、ステンレス、アルミニウム等で形成される、真空蒸着装置で利用される公知の真空チャンバ（ベルジャー、真空槽）である。
図示例において、真空チャンバ１２内には、上方に基板保持・回転機構１４が、また、下方に加熱蒸発部１６が配設される。なお、ここでは、加熱蒸発部１６が１組だけの場合を例示したが、加熱蒸発部１６は複数組設けてもよいことはいうまでもない。
【００２０】
前述のように、真空チャンバ１２には、図示しない真空ポンプが接続されている。真空ポンプにも特に限定はなく、必要な到達真空度を達成できるものであれば、真空蒸着装置で利用されている各種のものが利用可能である。一例として、油拡散ポンプ、クライオポンプ、ターボモレキュラーポンプ等を利用すればよく、また、補助として、クライオコイル等を併用してもよい。
なお、本実施形態に係る製造装置１０においては、真空チャンバ１２内の到達真空度は、６．７×１０−３Ｐａ以下、特に４．０×１０−４Ｐａ以下であることが好ましい。
【００２１】
上述の基板保持・回転機構１４は、基板Ｓを保持して回転するものであり、回転駆動源（モータ）１８ａと係合する回転軸１８と、ターンテーブル２０とから構成される。
ターンテーブル２０は、上側の本体２２と下側（加熱蒸発部１６側）のシースヒータ２４とからなる円板で、その中心に、モータ１８ａと係合する回転軸１８が固定される。ターンテーブル２０は、後述する加熱蒸発部１６（成膜材料の蒸発位置）に対応する所定位置において、下面（シースヒータ２４の下面）に基板Ｓを保持して、回転軸１８によって所定速度で回転される。シースヒータ２４は、成膜される基板Ｓを裏面（成膜面と逆側の面）から加熱する。
【００２２】
なお、ここで用い得る基板Ｓには、特に限定はなく、ガラス、セラミックス、カーボン、アルミニウム、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリイミド等、蛍光体シートにおいて利用されている各種のシート状の基板がすべて利用可能である。
【００２３】
真空チャンバ１２内の下方には、加熱蒸発部１６が配置される。
前述のように、図示例の製造装置１０は、臭化セシウム及び臭化ユーロピウムを成膜材料として用い、これらを個々に加熱蒸発させる二元の真空蒸着を行うものである。このため、加熱蒸発部１６は、ユーロピウム蒸発部（以下、Ｅｕ蒸発部とする。）３０と、セシウム蒸発部（以下、Ｃｓ蒸発部とする。）３２とを有する。
【００２４】
Ｅｕ蒸発部３０は、抵抗加熱装置３４によって、蒸発位置Ｐｅ（ルツボ）に収容した臭化ユーロピウム（付活剤材料）を、抵抗加熱して蒸発させる部位である。本発明において、付活剤材料を抵抗加熱して蒸発させるための抵抗加熱装置３４には、特に限定はなく、用いる付活剤材料に応じて、これを好適に蒸発できるものであれば、真空蒸着装置に利用されている各種のものが利用可能である。
【００２５】
具体的には、加熱装置（蒸発源）としては、ボートタイプ、フィラメントタイプ、クルーシブルタイプ、チムニータイプ、Ｋセル（クヌーセンセル）等の、抵抗加熱装置で用いられる各種の装置が利用可能である。また、電源（加熱制御手段）も、サイリスタ方式、ＤＣ方式、熱電対フィードバック方式等、抵抗加熱装置で用いられる各種の方式が利用可能である。
また、抵抗加熱を行う際の出力にも特に限定はなく、付活剤材料等に応じて適宜設定すればよいが、図示例においては、ヒータの抵抗値によっても異なるが、５０Ａ〜１０００Ａ程度とすればよい。
【００２６】
なお、前述のように、蛍光体シートの蛍光体層においては、層中の付活剤と蛍光体の濃度は、モル濃度比で０．０００５／１〜０．０１／１程度であり、蛍光体層の大部分は蛍光体である。
従って、図示例の製造装置１０においては、Ｅｕ蒸発部３０（付活剤材料の蒸発部）は材料供給手段を有していないが、本発明はこれに限定はされず、必要に応じて、Ｃｓ蒸発部３２（蛍光体材料の蒸発部）と同様に、材料供給手段を有していてもよい。
【００２７】
また、付活剤材料の加熱蒸発手段も、図示例のような抵抗加熱手段に限定はされず、電子線（エレクトロンビーム＝ＥＢ）加熱や誘導加熱等、真空蒸着で用いられている加熱蒸発手段が、各種利用可能である。
【００２８】
一方、Ｃｓ蒸発部３２は、（蛍光体材料の蒸発手段）は、ＥＢ加熱によって蛍光体材料である臭化セシウムを蒸発するものであり、電子銃３６と、材料供給手段３８とを有して構成される。
【００２９】
電子銃３６は、後述する材料供給手段３８の所定位置（ルツボ４０）にＥＢを照射することにより、臭化セシウムを加熱蒸発するものである。
本発明において、電子銃３６には、特に限定はなく、電子線を１８０°偏向して蒸発位置に入射する１８０°偏向銃、同２７０°偏向銃、９０°偏向直進銃等、真空蒸着において利用されている各種の電子銃が利用可能である。図示例においては、電子銃３６は、一例として、２７０°偏向銃を利用している。
また、電子銃３６のエミッション電流やＥＢの加速電圧にも限定はなく、成膜材料や成膜する膜厚に応じた十分なものであればよい。図示例においては、一例として、ＥＢの加速電圧は−１ｋＶ〜−３０ｋＶ、エミッション電流は５０ｍＡ〜２Ａとするのが好ましい。
【００３０】
なお、本発明において、臭化セシウム（蛍光体材料）の蒸発手段には、特に限定はなく、蛍光体が大部分を占めると共に、２００μｍを超える蛍光体層の成膜に対して、十分な成膜速度を得られるものであれば、電子線加熱以外にも、誘導加熱等、真空蒸着で利用されている各種の加熱蒸発手段が利用可能である。
【００３１】
一方、材料供給手段３８は、ルツボ４０と、ケーシング４２と、昇降手段４４と、ピストン４６とを有して構成される。
前述のように、蛍光体シートに成膜される蛍光体層は非常に厚く、薄くても２００μｍ、通常５００μｍ程度、厚い場合には１０００μｍを超える場合も有り、また、大部分が蛍光体である。これに対応して、図示例の蛍光体シート製造装置１０は、真空チャンバ１２を開放することなく成膜を終了できる好ましい態様として、臭化セシウムの供給手段を有する。
【００３２】
図示例において、ルツボ４０は、Ｃｓ蒸発部３２において所定の蒸発位置に蛍光体材料を収容するルツボ（ハース）であり、円筒状を有し、ケーシング４２によって真空チャンバ１２に気密状態で固定される。
ルツボ４０の形成材料には、特に限定は無く、十分な耐熱性を有し、かつ、加熱された成膜材料と反応しないものであれば、各種の材料が利用可能であり、図示例においては、一例として、モリブデン、タングステン、タンタル、プラチナ、アルミナ等が例示される。また、形状も円筒に限定はされない。
【００３３】
ピストン４６は、ルツボ４０の軸線方向に延在するロッド４６ａと、ロッド４６ａの先端（基板Ｓ側端）に固定される円盤状のヘッド４６ｂとから構成され、ロッド４６ｂは、ルツボ４０（真空チャンバ１２）内部の気密を保った状態で、軸線方向に移動可能にケーシング４２に軸支される。
また、昇降手段４４は、公知の方法で、ロッド４６ａすなわちヘッド４６ｂを昇降（ルツボ４０の軸線方向に移動）させるものである。
【００３４】
図示例において、臭化セシウムは、ルツボ４０の内径よりも若干小さい直径を有する円柱状に成形されたものが用いられる。なお、成形は、成膜材料に応じた公知の方法で行えばよい。
臭化セシウムは、ヘッド４６ｂに載置されるようにして、ルツボ４０に収容される。真空蒸着によって臭化セシウムが消費されると、昇降手段４４が駆動してピストン４６を上昇（基板Ｓ側に移動）し、臭化セシウムの上面を所定の蒸発位置に供給する。
【００３５】
なお、本発明においては、材料供給手段は図示例に限定はされず、真空蒸着装置等で用いられている材料供給手段が、各種、利用可能である。
また、利用される成膜材料は、図示例のように成形されたものに限定はされず、粉末状でも顆粒状でもよく、用いる加熱蒸発手段や材料供給手段に応じて、各種の形態が利用可能である。
【００３６】
前述のように、蛍光体シートでは、付活剤は蛍光体に対して極めて微量であり、蛍光体層の成分コントロールは重要である。ここで、本発明者らの検討によれば、付活剤を蛍光体中に均一に分散して添加（ドープ）した、厚さが２００μｍを超える高品質な蛍光体層を形成するためには、蛍光体の成膜材料と付活剤の成膜材料とで別々に蒸気を発生させて、両者を十分に混合した混合蒸気を生成し、この混合蒸気で基板に成膜を行うのが好ましい。
【００３７】
このためには、蛍光体材料と付活剤材料の蒸発位置を近接して配置するのが好ましく、両者の蒸発位置が近いほど、付活剤を均一に分散した、良質な蛍光体層を形成できる。しかも、両蒸発位置が近いほど、２つの蒸気の混合領域を多くできるので、材料の利用効率も向上できる。
【００３８】
さらに、本実施形態の製造装置１０においては、前述したように、成膜材料の蒸着レートを検出するセンサおよび該センサを正確に機能させるための手段が設けられている。
Ｃｓ蒸発部３２から蒸発する蛍光体の蒸着レートを検出するための第１のセンサ５０がＣｓ蒸発部３２の上方に、また、Ｅｕ蒸発部３０から蒸発する付活剤の蒸着レートを検出するための第２のセンサ５２がＥｕ蒸発部３０の上方に、それぞれ設けられている。
なお、各センサ５０、５２は各蒸発部３０、３２の上方に設けられているとは言っても、真上ではなく、少し横へずらして配置される。これは、蒸発した成膜材料が基板Ｓに付着する流れを阻害しないためと、特に第１のセンサの場合には、大量に蒸発する蛍光体の流れをまともに受けないようにするためである。
【００３９】
また、各センサ５０、５２としては、成膜材料の蒸着レートを検出（測定）できるものであれば特に限定はされない。例えば、センサ上に蒸着が進行するとその振動特性が変化する蒸着膜厚測定振動子として、特に水晶振動子が好適に例示される。しかし、前述したように、特に水晶振動子の場合には、成膜材料がある程度付着すると測定が不可能になってしまう。
そこで、特に蒸発量の多いＣｓ蒸発部３２側に設けられる第１のセンサ５０については、水晶振動子にあまり成膜材料が付着しないように、Ｃｓ蒸発部３２から蒸発した成膜材料（蛍光体）の流れから第１のセンサ５０を遮蔽する遮蔽手段５４を、第１のセンサ５０の直前に設ける。
【００４０】
遮蔽手段５４も、第１のセンサ５０に対する成膜材料の流れを間欠的に遮蔽できるものであれば、何でもよく、特に限定はされない。
例えば、遮蔽手段５４としては、図２（ａ）に示すようにな円板５４ａにスリット５５ａを設け、その中心の周りに一定速度で回転させるようにしたものでもよい。このとき、スリット５５ａが第１のセンサ５０の位置に来たときのみ成膜材料がこのスリット５５ａを通過して第１のセンサ５０に付着する。または、図２（ｂ）に示すように、円板５４ｂの一部に切欠き５５ｂを設けたものをその中心の周りに一定速度で回転させるようにしたものでもよい。
このように、蒸発した成膜材料が通過するスリット（領域）を有する遮蔽板を回転させることにより、センサ５０への成膜材料の付着／遮蔽の間隔を短くして、図示例のように蒸発量の早い蒸着へも好適に対応することができる。
【００４１】
あるいは、このように回転させる形式のものばかりでなく、図２（ｃ）に示すように、方形の板５４ｃにスリット５５ｃを設けたものを、左右に往復運動させるようにしたものでもよい。
さらには、スリットを有する必要はなく、単なる板を、第１のセンサ５０を遮蔽する位置と、開放する位置との間を交互に往復させるような形式のものであってもよい。
【００４２】
なお、例えば図２（ａ）に示すようなスリット５５ａを有する円板５４ａに設けるスリット５５ａの大きさは、第１のセンサ５０に付着する成膜材料の付着量が遮蔽手段５４のない場合の１／１００程度となるような大きさが好ましい。また、他の形式の遮蔽手段５４の場合にも、遮蔽手段５４が遮蔽する成膜材料の量は、これと同程度となるように調整される。
【００４３】
このように、遮蔽手段５４を第１のセンサ５０の直前に設けることにより、第１のセンサ５０に付着する成膜材料を減らすことができ、膜厚が５００μｍ程度となるような蛍光体シートの蒸着においても、第１のセンサ５０が測定不能状態となることなく、蛍光体シートの成膜中、ずっと測定を継続することが可能となる。
【００４４】
一方、前述したように、Ｅｕ蒸発部３０から蒸発した付活剤の蒸着レートを検出する第２のセンサ５２の場合には、Ｃｓ蒸発部３２から蒸発した蛍光体の方が圧倒的に量が多いため、このままでは、この蛍光体が第２のセンサ５２側に回り込んで、第２のセンサ５２に付着してしまい、第２のセンサ５２が正確に付活剤の蒸着レートを測定できなくなってしまう。
【００４５】
そこで、Ｃｓ蒸発部３２から蒸発した蛍光体が第２のセンサ５２側へ回り込むのを防止する回り込み防止手段を設ける。回り込み防止手段としては、特に限定されるものではなく、例えば、図１に示すように、第２のセンサ５２からＥｕ蒸発部３０へ向かうような筒５６を配置して、Ｅｕ蒸発部３０から蒸発した付活剤のみを第２のセンサ５２へ導くようにしてもよい。これにより、Ｃｓ蒸発部３２から蒸発した蛍光体が第２のセンサ５２側へ回り込むのを防止し、正確に付活剤のみの蒸着レートを測定することができる。このように筒５６を設けることにより、第２のセンサ５２に対する蛍光体の回り込みを、第２のセンサ５２が検出す付活剤の１％未満に逓減することができる。
【００４６】
筒５６は、第２のセンサ５２からＥｕ蒸発部３０へ向かって伸び、その先端開口面５６ａは、筒５６の軸に対し垂直ではなく、軸と斜めに交わっており、抵抗加熱装置３４の上面３４ａと平行になっている。これは、先端開口面５６ａを筒５６の軸に垂直とすると、抵抗加熱装置３４の上面３４ａとの間に生じる隙間から蛍光体が回り込む虞があるためである。また、筒５６がＥｕ蒸発部３０から蒸発した付活剤の基板Ｓへの流れを阻害しないように、この上面３４ａから筒５６の先端開口面５６ａまでの距離ｐは、０ｍｍ〜２００ｍｍ、特に、５ｍｍ〜５０ｍｍであることが好ましく、また、抵抗加熱装置３４の側面から筒５６の先端開口面５６ａの中心までの距離ｑは、０ｍｍ〜２００ｍｍ、特に、５ｍｍ〜５０ｍｍであることが好ましい。
さらに、筒５６の先端上部に、成膜材料の蒸発面に延在するようなカバーを着けると、より好ましい。
【００４７】
また、製造装置１０には、Ｃｓ蒸発部３２およびＥｕ蒸発部３０の制御を始めとして、製造装置１０各部の働きを制御して成膜制御を行うコントローラ（成膜制御手段）が設けられている。
第１のセンサ５０および第２のセンサ５２によって検出された成膜材料の蒸着レートは、コントローラ６０に送られる。コントローラ６０は、これらの検出データに基づいて、Ｃｓ蒸発部３２の電子銃３６およびＥｕ蒸発部３０の抵抗加熱装置３４を制御して、それぞれの成膜材料の蒸発量を制御する。本実施形態では、それぞれの成膜材料の蒸着レートを別々に正確に検出することができるため、それぞれの組成制御を蛍光体および付活剤の組成比を略１：０．０００１の高精度で制御することが可能となる。
【００４８】
ところで、センサ中の水晶振動子に電圧をかけるために電極が固定されているが、通常この材料としては、金または銀が用いられている。しかし、成膜材料としてハロゲン化したユーロピウム（ＥｕＢｒｘ ）を使用しているため、真空中の水が加わり臭化水素（ＨＢｒ）が発生し、これが酸性を示すため、これに銀が溶けて、電極がとれてしまい測定が不能になるという問題があった。
これに対処する方法として、一つは、電極として金を用いる方法があり、またもう一つの方法としては、銀の電極の表面に例えばＳｉＯ２ 等のバリア膜をつけて銀が溶けないようにした水晶振動子を用いる方法が考えられる。
【００４９】
以下、本実施形態に係る製造装置における、蛍光体層の成膜手順を説明する。前述のように、製造装置１０は、回転型の真空蒸着装置を利用するもので、蛍光体シートを製造する際には、まず、ガラス基板Ｓをターンテーブル２０下面の所定位置に成膜面を下方に向けて装着した後、真空チャンバ１２を閉塞して減圧すると共に、シースヒータ２４を駆動して、ガラス基板Ｓを裏面から加熱する。
【００５０】
真空チャンバ１２の内部が所定の真空度になったら、回転駆動源１８によってターンテーブル２０を所定速度で回転する。ガラス基板Ｓを所定速度で回転しつつ、加熱蒸発部１６において、Ｅｕ蒸発部３０の抵抗加熱装置３４を駆動して蒸発位置Ｐｅ（ルツボ）に収容された臭化ユーロピウムを蒸発させ、かつ、Ｃｓ蒸発部３２の電子銃４６を駆動して蒸発位置Ｐｃの臭化セシウムを蒸発させて、ガラス基板ＳへのＣｓＢｒ：Ｅｕの蒸着すなわち蛍光体層の成膜を開始する。
【００５１】
なお、前述のように、両蒸発位置は近接して配置され、かつ、臭化ユーロピウムの蒸発は抵抗加熱で行われるので、加熱蒸発部１６では、極微量な臭化ユーロピウムの蒸気が均一に分散された、両成膜材料の混合蒸気が構成され、この混合蒸気によって、付活剤が均一に分散されたＣｓＢｒ：Ｅｕが蒸着される。
また、このとき、第１のセンサ５０により蛍光体の蒸着レートを検出し、第２のセンサ５２により付活剤の蒸着レートを検出し、これらの検出結果に基づいてコントローラ６０により、各成膜材料の蒸発量を制御することにより組成制御を行うことにより、基板Ｓ上に形成される蛍光体層の膜圧を正確に設定することが可能となる。
所定厚さの成膜を終了したら、ターンテーブル２０の回転を停止し、真空チャンバ１２を開放して、蛍光体層の成膜を終了したガラス基板Ｓを取り出す。連続的に成膜を行う際には、以下、上と同様にして、新たなガラス基板Ｓを装填して成膜を行えばよい。また、成膜材料の付着した水晶振動子は水で洗浄することにより再利用することができる。
【００５２】
以上説明した実施形態は、蛍光体シートを二元の蒸着で成膜する例であったが、本発明は、これに限定されるものではなく、一元の蒸着でもよいし、蛍光体シートに限らず他の蒸着膜の形成に対しても本発明を適用することができる。
一元の場合には、１つのセンサを用い、このセンサの直前に例えば図２（ａ）に示すような遮蔽手段を設けることにより、成膜材料の蒸着レートを成膜中ずっと正確に測定することができ、正確な組成および膜圧で成膜を行うことが可能となる。
【００５３】
また、本発明の蒸着装置は、図示例のような二元の蒸着に限定はされず、蒸発元を３以上有する、三元以上（２以上の同じ成膜材料を含んでもよい）による蒸着膜の形成に対しても本発明を適用することができる。
この場合には、全ての成膜材料に対応するセンサに遮蔽手段もしくは回り込み防止手段を設ける必要はなく、蒸着レートによっては、いずれも設けなくてもよい。すなわち、本発明においては、二元あるいはそれ以上の多元の蒸着において、蒸着レートが０．１μｍ／ｍｉｎ以上の成膜材料に対応するセンサには遮蔽手段を設け、蒸着レートが０．０１μｍ／ｍｉｎ以下の成膜材料に対応するセンサには回り込み防止手段を、それぞれ、設けるのが好ましい。
【００５４】
以上、本発明の蒸着装置について、詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００５５】
【発明の効果】
以上、説明した通り、本発明によれば、成膜材料の蒸着レートを正確に測定し、高精度に組成制御を行い、膜厚の厚い成膜においても安定蒸着が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蒸着装置の一例である蛍光体シート製造装置の一実施形態を示す概念図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ第１のセンサに対する遮蔽手段の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 蛍光体シート製造装置（製造装置）
１２ 真空チャンバ
１４ 基板保持・回転機構
１６ 加熱蒸発部
１８ 回転軸
１８ａ モータ
２０ ターンテーブル
２２ 本体
２４ シースヒータ
３０ ユーロピウム蒸発部（Ｅｕ蒸発部）
３２ セシウム蒸発部（Ｃｓ蒸発部）
３４ 抵抗加熱装置
３４ａ 上面
３６ 電子銃
３８ 材料供給手段
４０ ルツボ
４２ ケーシング
４４ 昇降手段
４６ ピストン
４６ａ ロッド
４６ｂ ヘッド
５０ 第１のセンサ
５２ 第２のセンサ
５４ 遮蔽手段
５４ａ、５４ｂ 円板
５５ａ、５５ｃ スリット
５５ｂ 切欠き
５４ｃ 方形の板
５６ 筒
５６ａ 先端開口面
６０ コントローラ
Claims (1)
- 真空蒸着室内に保持された蒸着対象物に対し、少なくとも２つの蒸発源から蒸発させた成膜材料を、所定の膜厚で成膜する蒸着装置であって、
成膜材料の蒸着レートを検出する、少なくとも２つの蒸発源に対応して配置されるセンサと、
前記成膜材料が間欠的に付着するように、蒸発した前記成膜材料に対して前記センサを間欠的に遮蔽する、少なくとも１つの前記センサに対して配置される遮蔽手段と、
対応しない成膜材料が前記センサに回り込むことを防止する、前記遮蔽手段が配置されない少なくとも１つの前記センサに対して配置される回り込み防止手段と、
前記センサによって検出された成膜材料の蒸着レートに基づいて成膜制御を行う成膜制御手段とを有することを特徴とする蒸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002236325A JP2004076074A (ja) | 2002-08-14 | 2002-08-14 | 蒸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002236325A JP2004076074A (ja) | 2002-08-14 | 2002-08-14 | 蒸着装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004076074A true JP2004076074A (ja) | 2004-03-11 |
Family
ID=32020530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002236325A Withdrawn JP2004076074A (ja) | 2002-08-14 | 2002-08-14 | 蒸着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004076074A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101528575B1 (ko) * | 2013-12-12 | 2015-06-12 | 주식회사 에스에프에이 | 박막 증착 장치 |
| CN105448768A (zh) * | 2014-06-19 | 2016-03-30 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 半导体加工设备 |
| CN108277459A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-07-13 | 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 | 膜厚检测装置及蒸镀机 |
| KR20200104743A (ko) * | 2019-02-27 | 2020-09-04 | 캐논 톡키 가부시키가이샤 | 성막장치, 성막방법, 및 전자 디바이스 제조방법 |
-
2002
- 2002-08-14 JP JP2002236325A patent/JP2004076074A/ja not_active Withdrawn
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