JP2007297695A

JP2007297695A - 真空蒸着用ルツボおよび真空蒸着装置

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Publication number: JP2007297695A
Application number: JP2006129081A
Authority: JP
Inventors: Yukihisa Noguchi; 恭久野口; Makoto Kashiwatani; 誠柏谷
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2006-05-08
Filing date: 2006-05-08
Publication date: 2007-11-15

Abstract

【課題】必要な蒸発流の指向性を得られる真空蒸着用ルツボ、および、これを用いて層厚均一性の高い蒸着層を形成できる真空蒸着を家を提供する。
【解決手段】ルツボ本体から突出する筒状の蒸気排出口を有し、この蒸気排出口の側面が、蒸気排出方向に広がるように少なくとも一方向に傾斜しているルツボにより、および、前記ルツボを一方向に配列すると共に、この配列方向と直交する方向に基板を往復搬送し、かつ、ルツボの蒸気排出口がルツボの配列方向に傾斜することにより、前記課題を解決する。
【選択図】図３

Description

本発明は、真空蒸着の技術分野に関し、詳しくは、所望する蒸発流の指向性を有する真空蒸着用ルツボ、および、この真空蒸着用ルツボを用いる、層厚均一性が高い蒸着層を形成することができる真空蒸着装置に関する。

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、輝尽性蛍光体（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。

一例として、この輝尽性蛍光体の層（輝尽性蛍光体層以下、蛍光体層とする）を有する放射線画像変換パネル（以下、変換パネルとする（輝尽性蛍光体パネル（シート）とも呼ばれている））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おり、例えば、富士写真フイルム社製のＦＣＲ（Fuji Computed Radiography)等として実用化されている。
このシステムでは、変換パネル（蛍光体層）に人体などの被写体の放射線画像情報を記録し、記録後に、変換パネルに励起光を照射することで輝尽発光光を生ぜしめ、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、ＣＲＴなどの表示装置や、写真感光材料などの記録材料等に、被写体の放射線画像として出力する。

このような変換パネルは、通常、輝尽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、この塗料をガラスや樹脂製のシート状の支持体に塗布し、乾燥することによって、作成される。
これに対し、特許文献１や特許文献２に示されるように、気相堆積法（真空成膜法）によって、支持体に蛍光体層を形成してなる変換パネルも知られている。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、また、バインダなどの輝尽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、しかも発光効率が非常に良好であるという、優れた特性を有している。

気相堆積法としては、真空蒸着、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)、スパッタリング等の各種の方法が知られている。ここで気相堆積法によって変換パネルに形成される蛍光体層は、少なくとも２００μｍ以上の層厚を有し、１０００μｍ近い層厚を有する場合も有る。
そのため、形成速度（成膜速度）を考慮すると、変換パネルの製造における蛍光体層の形成には、真空蒸着が適している。

周知の様に、真空蒸着とは、真空チャンバ内のルツボに成膜材料を充填して、ルツボに充填した成膜材料を加熱し、かつ、真空チャンバ内を真空にすることにより、成膜材料を蒸発させて、基板に成膜材料の層を形成（成膜）するものである。
真空蒸着用のルツボには、ボート型、カップ型、チムニー型等の各種のものが知られている。しかしながら、通常のルツボを用いて蛍光体層を形成すると、溶融した成膜材料の局所加熱等に起因する突沸によって、成膜材料の液滴が不要にルツボから飛び出して基板に付着してしまう場合が有る。このようにして基板に付着した成膜材料は、結晶の異常成長の基点となってしまい、これが放射線画像の点欠陥等の原因となる。

このような問題点を解決できる真空蒸着用のルツボの１つとして、特許文献３等に開示される筒状（チムニー状（煙突状））の蒸気排出口を有するルツボが知られている。

特許第２７８９１９４号公報特開平５−２４９２９９号公報特開２００５−８９８３５号公報

特許文献３に開示されるルツボは、一例として、母線（中心線）方向に延在する長方形の開口を側面に有する円筒状のルツボ本体と、この開口を囲んで配置される長方形の底面を有する四角筒状の蒸気排出口とを有するものである。
このような筒状の蒸気排出口を有することにより、ルツボ本体の中で溶融した成膜材料の突沸が生じても、成膜材料の液滴を蒸気排出口で止めることができるので、ルツボの外部に液体状の成膜材料が排出されることがない。そのため、このような筒状の蒸気排出口を有する真空蒸着用のルツボによれば、成膜材料の突沸に起因する結晶の異常成長を防止することができる。

ところが、この筒状の蒸気排出口を有する真空蒸着用ルツボは、蒸発流（成膜材料の蒸発蒸気の流れ）の指向性が高い。そのため、基板面への蒸発蒸気の暴露量に差が生じて、膜厚分布が大きくなってしまう場合がある。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、突沸等に起因する成膜材料の不要な排出する防止できる四角筒などの筒状の蒸気排出口を有し、かつ、蒸発流の指向性も真空蒸着装置の構成等に応じて適正にできる真空蒸着用ルツボ、および、この真空蒸着用ルツボを用いる、層厚（膜厚）の均一性に優れる蒸着層（蒸着膜）を形成できる真空蒸着装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の真空蒸着用ルツボは、成膜材料蒸気を排出するための開口を有するルツボ本体と、前記開口を囲んでルツボ本体から突出する成膜材料蒸気の排出口となる筒状部とを有し、かつ、前記筒状部は、前記成膜材料の排出方向に向かって広がるように、側面が少なくとも１方向に傾斜する形状を有することを特徴とする真空蒸着用ルツボを提供する。
このような本発明の真空蒸着用ルツボにおいて、前記ルツボ本体が円筒形で、母線方向に延在する長方形の開口を側面に有するものであり、前記筒状部が、前記長方形の開口と同型の底面を有する四角筒の少なくとも１つの側面を、前記成膜材料の排出方向に向かって広がるように傾斜させてなる形状を有するのが好ましく、さらに、前記筒状部は、少なくとも前記母線方向に広がるように、前記四角筒の少なくとも１つの側面が傾斜するのが好ましい。

また、本発明の真空蒸着装置は、真空チャンバと、基板を直線状に往復搬送する搬送手段と、前記搬送手段による基板搬送位置の下方に配置される、前記往復搬送方向と直交する方向に２以上のルツボを配列してなる加熱蒸発部とを有し、かつ、前記ルツボは、成膜材料蒸気を排出するための開口を有するルツボ本体と、前記開口を囲んでルツボ本体から突出する成膜材料蒸気の排出口となる筒状部とを有し、さらに、この筒状部は、前記成膜材料の排出方向に向かって前記ルツボの配列方向に広がるように、側面が少なくとも１方向に傾斜する形状を有することを特徴とする真空蒸着装置を提供する。
このような本発明の真空蒸着装置において、前記ルツボ本体が円筒形状で、母線方向に延在する長方形の開口を側面に有し、かつ、母線を前記ルツボの配列方向に向けて配置されるもので、前記筒状部が、前記開口と同型の底面を有する四角筒の前記ルツボ配列方向の少なくとも１つの側面を、前記成膜材料の排出方向に向かって広がるように傾斜させてなる形状を有するのが好ましい。

上記構成を有する本発明の真空蒸着用ルツボは、成膜材料を収容するルツボ本体から突出する筒状の蒸気排出口を有し、かつ、この蒸気排出口が排出方向に向かって広がるように、側面が少なくとも１方向に傾斜してなる形状を有する。
本発明の真空蒸着用ルツボは、このような構成を有することにより、突沸に起因する成膜材料液滴の不要な排出を防止でき、かつ、成膜材料の蒸発流の指向性を下げることができる。しかも、側面の傾斜の方向および傾斜の角度すなわち筒状の蒸気排出口の広がり方を選択／設定することにより、蒸発流の指向性を低下させる方向、および、指向性の高さを調整できる。従って、本発明の真空蒸着用ルツボによれば、成膜材料液滴の不要な排出を防止しつつ、成膜系内の必要な領域に十分に蒸発蒸気を供給して、基板全面に蒸気を暴露して適正な真空蒸着を行なうことができる。

また、このような本発明の真空蒸着用ルツボを用いる本発明の真空蒸着装置は、基板を直線状に往復搬送すると共に、蒸発源（蒸着源）となるルツボを、この往復搬送方向と直交する方向に、２以上配列してなる構成を有する。ここで、ルツボは、前記本発明の真空蒸着用ルツボであり、筒状の蒸気排出口は、蒸気の排出方向に向けてルツボの配列方向に広がるように、側面が傾斜する形状を有する。
このような本発明の真空蒸着装置は、ルツボを一方向に配列して、この配列方向と直交する方向に基板を往復搬送することにより、基板を回転する通常の真空蒸着と異なり、成膜材料の蒸発蒸気に暴露される基板の搬送速度（線速）を全面で均一にでき、基板の全面に均一に蒸発蒸気の暴露することができる。しかも、ルツボの蒸気排出口は、ルツボの配列方向に傾斜しているので、この方向の蒸発流の指向性が低く、すなわち、配列方向のルツボ間にも、十分に成膜材料の蒸発蒸気が至るので、より、基板の全面に均一に成膜材料の蒸気を暴露して、層厚が均一な蒸着層を形成できる。

以下、本発明の真空蒸着用ルツボおよび真空蒸着装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。

図１に、本発明の真空蒸着用ルツボを利用する本発明の真空蒸着装置の一例の概念図を示す。なお、図１において、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
図１に示すのは、本発明の真空蒸着装置を利用して、真空蒸着によって基板Ｓに輝尽性蛍光体層（以下、蛍光体層とする）を形成（成膜）して、放射線画像変換パネル（以下、変換パネルとする）を製造する製造装置１０で、基本的に、真空チャンバ１２と、基板搬送機構１４と、加熱蒸発部１６と、ガス導入手段１８とを有して構成される。

図示例の製造装置１０は、基板Ｓを直線状に往復搬送しつつ、好ましい態様として、蛍光体（母体）の成膜材料と、付活剤(賦活剤：activator)の成膜材料とを別々に蒸発する、二元の真空蒸着によって基板Ｓの表面に蛍光体層を形成して、変換パネルを製造する。

製造装置１０が製造する変換パネルにおいて、基板Ｓには特に限定はなく、公知の（放射線画像）変換パネルで用いられている各種のものが利用可能である。
一例として、セルロースアセテート、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、トリアセテート、ポリカーボネートなどから形成されるプラスチック板やプラスチックシート（フィルム）；石英ガラス、無アルカリガラス、ソーダガラス、耐熱ガラス（パイレックス^TM等）などから形成されるガラス板やガラスシート；アルミニウム、鉄、銅、クロムなどの金属類から形成される金属板や金属シート；このような金属板等の表面に金属酸化物層等の被覆層を形成してなる板やシート；等が例示される。
また、基板Ｓは、必要に応じて、表面（蛍光体層の形成面）に、アルミニウム板等の基板Ｓの基材を保護するための保護層、輝尽発光光の反射層、この反射層の保護層等を有してもよい。この場合には、蛍光体層は、これらの層の上に形成される。

また、製造装置１０が製造する変換パネルにおいて、蛍光体層を形成する輝尽性蛍光体（蓄積性蛍光体）にも、特に限定はなく、公知の各種の輝尽性蛍光体が利用可能である。
一例として、特開昭６１−７２０８７号公報に開示される、一般式「Ｍ^IＸ・ａＭ^IIＸ’₂・ｂＭ^IIIＸ''₃：ｃＡ」で示されるアルカリハライド系輝尽性蛍光体が好適に利用される。
（上記式において、Ｍ^I 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であり、Ｍ^IIは、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｚｎ，Ｃｄ，ＣｕおよびＮｉからなる群より選択される少なくとも一種の二価の金属であり、Ｍ^III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三価の金属であり、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であり、Ａは、Ｅｕ，Ｔｂ，Ｃｅ，Ｔｍ，Ｄｙ，Ｐｒ，Ｈｏ，Ｎｄ，Ｙｂ，Ｅｒ，Ｇｄ，Ｌｕ，Ｓｍ，Ｙ，Ｔｌ，Ｎａ，Ａｇ，Ｃｕ，ＢｉおよびＭｇからなる群より選択される少なくとも一種である。また、０≦ａ＜０．５であり、０≦ｂ＜０．５であり、０＜ｃ≦０．２である。）
中でも、優れた輝尽発光特性を有する等の点で、Ｍ^Iが、少なくともＣｓを含み、Ｘが、少なくともＢｒを含み、さらに、Ａが、ＥｕまたはＢｉであるアルカリハライド系輝尽性蛍光体は好ましく、その中でも特に、一般式「ＣｓＢｒ：Ｅｕ」で示される輝尽性蛍光体が好ましい。

また、これ以外にも、米国特許第３，８５９，５２７号明細書、特開昭５５−１２１４２号、同５５−１２１４４号、同５５−１２１４５号、同５６−１１６７７７号、同５８−６９２８１号、同５８−２０６６７８号、同５９−３８２７８号、同５９−７５２００号等の各公報に開示される各種の輝尽性蛍光体も、好適に利用可能である。

製造装置１０において、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。
ガス導入手段１８も、ボンベ等との接続手段やガス流量の調整手段等を有する（もしくは、これらに接続される）、真空蒸着装置やスパッタリング装置等で用いられている公知の真空チャンバ１２内（成膜系内）へのガス導入手段である。図示例においては、後述する中真空での真空蒸着による蛍光体層の成膜を行うために、ガス導入手段１８を用いて、アルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガスを真空チャンバ１２内に導入する。

真空チャンバ１２には、図示しない真空ポンプが接続される。
真空ポンプは、油拡散ポンプ、クライオポンプ、ターボモレキュラポンプ等の公知のものである。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、前述の輝尽性蛍光体からなる蛍光体層を成膜する製造装置１０においては、真空チャンバ１２内の到達真空度は、８．０×１０^-4Ｐａ以下であるのが好ましい。

基板搬送機構１４は、基板１２を保持して直線状の搬送経路で往復搬送するものであり、基板保持手段２４と搬送手段２６とを有して構成される。

搬送手段２６は、ガイドレール３０と、ガイドレール３０に係合してガイド（案内）される係合部材３２とを有するリニアモータガイド、ネジ軸３４およびナット３６からなるボールネジ、ネジ軸３４の回転駆動源３８等を有する、ネジ伝動を利用する公知の直線状の移動機構である。回転駆動源３８は、正逆転が可能なものである。

他方、基板保持手段２４は、基台４２と、保持部材４４とを有する。
基台４２は、上面に前記搬送手段２６のナット３６および係合部材３２を固定する、矩形の板状部材である。また、保持部材４４は、四隅から垂下するように基台４２に固定され、下端部に基板Ｓを保持する。なお、保持部材４４による基板Ｓの保持方法には、特に限定はなく、吸引／吸着による方法、基板Ｓの周辺を下方から保持（すなわち基板Ｓの四辺を載置）する枠体などの保持部材を用いる方法、裏面から基板Ｓに螺合するネジを用いる方法等、公知の板状部材の保持方法が、全て利用可能である。
基板保持手段２４は、搬送手段２６によって、所定の方向（図１（Ａ）では矢印ｘ方向、図１（Ｂ）では紙面に垂直方向）に直線移動される。

図示例の製造装置１０においては、基板保持手段２４によって基板Ｓを保持した状態で、回転駆動源３８を駆動してネジ軸３４を回転することにより、搬送手段２６によって基板保持手段２４を搬送手段２６によって搬送して、基板Ｓを直線状に往復搬送する。後述するが、図示例においては、このように基板Ｓの搬送を直線状とし、かつ、複数の蒸発源を搬送方向と直交する方向に配列することにより、膜厚分布均一性の高い蛍光体層の形成を実現している。
往復搬送の回数は、蛍光体層の層厚（膜厚）や基板Ｓの搬送速度等に応じて、適宜、決定すればよい。また、基板Ｓの搬送速度も、装置の有する搬送速度限界、往復動の回数、目的とする蛍光体層の厚さ等に応じて、適宜、決定すればよい。

なお、本発明において、基板保持手段２４は、上記構成に限定はされず、公知の板状物の直線状の往復搬送手段が、全て利用可能である。

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。
加熱蒸発部１６は、一例として、蒸発源（蒸着源）として抵抗加熱用のルツボを用い、抵抗加熱によって成膜材料を加熱蒸発させるものである。

なお、図示は省略するが、加熱蒸発部１６の上には、加熱蒸発部１６（後述する蛍光体用ルツボ５０および付活剤用ルツボ５２）からの成膜材料の蒸発蒸気を遮蔽するシャッタが配置される。
また、本発明の真空蒸着用ルツボは、抵抗加熱用のルツボに限定はされず、さらに、本発明の真空蒸着装置も、抵抗加熱によって成膜材料を加熱するのに限定はされず、誘導加熱や電子線加熱など、ルツボの形状等に応じて可能であれば、真空蒸着で利用される各種の成膜材料の加熱方法が全て利用可能である。

前述のように、図示例の製造装置１０は、好ましい態様として、輝尽性蛍光体の蛍光体の成膜材料と付活剤の成膜材料とを独立して加熱／蒸発する、二元の真空蒸着により蛍光体層を形成するものである。例えば、好ましい輝尽性蛍光体として例示したＣｓＢｒ：Ｅｕであれば、蛍光体の成膜材料である臭化セシウム（ＣｓＢｒ）と、付活剤成分の成膜材料である臭化ユーロピウム（ＥｕＢｒ_x（ｘは、通常、２〜３だが２が好ましい））とを、独立して加熱蒸発する。
これに応じて、加熱蒸発部１６は、蛍光体の成膜材料用のルツボである蛍光体用ルツボ５０と、付活剤の成膜材料用のルツボである付活剤用ルツボ５２との、２種類のルツボを有する。この蛍光体用ルツボ５０は、本発明の真空蒸着用ルツボの一例である。

なお、本発明の真空蒸着装置は、二元の真空蒸着を行なうものに限定はされず、一元の真空蒸着を行なうものであってもよく、さらには、三元以上の多元の真空蒸着を行なってもよいのは、もちろんである。

図１（Ａ）および図２の概略平面図に示すように、蛍光体用ルツボ５０と付活剤用ルツボ５２とは、基板Ｓの往復搬送方向に並んで、互いに１個ずつで対を成して配置される。なお、各ルツボは、離間や絶縁材の挿入等によって、互いに絶縁状態に有る。
また、蛍光体用ルツボ５０および付活剤用ルツボ５２（ルツボの対）は、基板Ｓの往復搬送方向とに直交する方向に６個が配列されている。製造装置１０は、この往復搬送方向と直交する方向（以下、便宜的に配列方向とする）のルツボの対の列を、往復搬送方向に並んで２つ有する。さらに、この２つのルツボの対の列は、互いのルツボの対が配列方向に互い違いに配置されて配列方向の互いの間隙を埋めており、これにより、配列方向に、より均一な成膜材料の蒸気の排出を可能にしている。

図示例の製造装置１０においては、基板Ｓを直線条に往復搬送しつつ真空蒸着を行なうことにより、表面（被成膜面）の線速を基板Ｓの全面で均一にできる。また、往復搬送方向と直交する配列方向に複数のルツボ（蒸発源）を配列することにより、この配列方向における基板Ｓへの蒸発蒸気の暴露量も均一化できる。そのため、極めて簡易な蒸発源の配置で、基板Ｓの全面的に均一に成膜材料の蒸気を暴露することができ、膜厚分布均一性の高い蛍光体層を形成できる。特に、後述する中真空での真空蒸着では、アルゴン等のガス粒子と蒸発した成膜材料との衝突があるため、通常の高真空での蒸着に比して、基板とルツボとの間隔を狭くする必要が有るため、成膜材料が系内に拡散する前に基板Ｓに至ってしまうため、その効果は大きい。
しかも、このような構成を有することにより、蛍光体層の面方向および厚さ方向共に、輝尽性蛍光体層中に付活剤成分を高度に均一に分散することができ、これにより、輝尽発光特性および感度等の均一性に優れた変換パネルを得ることができる。

蛍光体用ルツボ５０および付活剤用ルツボ５２は、通常の抵抗加熱による真空蒸着に用いられるルツボと同様、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）などの高融点金属で形成され、電極（図示省略）から通電されることにより自身が発熱し、充填された成膜材料を加熱／溶融して蒸発させる、抵抗加熱による真空蒸着の蒸発源となるルツボである。

図示は省略するが、蛍光体用ルツボ５０および付活剤用ルツボ５２には、共に、抵抗加熱用電源が接続される。
各ルツボの加熱制御方法には、特に限定はなく、サイリスタ方式、ＤＣ方式、温度測定や蒸発量測定に応じたフィードバック方式、定電流方式等、抵抗加熱による真空蒸着で用いられる各種の制御方法が利用可能である。また、蛍光体用ルツボ５０はフィードバック方式で付活剤用ルツボ５２は定電流方式等、両者で異なる制御方法を利用してもよい。

輝尽性蛍光体において、付活剤と蛍光体とは、例えばモル濃度比で０．０００５／１〜０．０１／１程度と、蛍光体層の大部分が蛍光体である。
蒸着量の少ない臭化ユーロピウム用（付活剤用）の付活剤用ルツボ５２は、通常のボート型のルツボの上面を、ルツボの配列方向と一致する方向に延在する長方形のスリット状の開口（蒸気排出部）を有する蓋体で閉塞してなるものである。また、この開口を囲んで、同形状の上下開口面を有する四角筒状（煙突状）のチムニー５２ａが固定される。付活剤用ルツボ５２においては、このチムニー５２ａが成膜材料の蒸気排出口となる。

なお、付活剤用ルツボ５２および蛍光体用ルツボ５０のように、チムニー５２ａ（筒状の蒸気移出部）を有するルツボは、チムニー（筒）が鉛直方向に延在するように、真空蒸着装置に設置されるのが、通常である。

他方、蒸着量の多い蛍光体（例えば、前記臭化セシウム）を加熱する蛍光体用ルツボ５０は、多量の成膜材料を収容可能な大型のルツボを用いている。
図３に蛍光体用ルツボ５０の概略図を示す。なお、図３において、（Ａ）は平面図（図２と同方向）、（Ｂ）は側面図（図１（Ｂ）と同方向）、（Ｃ）は正面図（図１（Ａ）と同方向）である。

前述のように、蛍光体用ルツボ５０は、本発明の真空蒸着用ルツボであり、好ましい態様として、両底面（上下面）が閉塞する中空の円筒状（ドラム状）のルツボ本体６０と、ルツボ本体６０の側面（周面）に固定される筒状のチムニー６２とから構成される。従って、蛍光体用ルツボ５０においても、このチムニー６２が蒸気排出口となる。ルツボ本体６０の底面（円筒の両底面）には、抵抗加熱用の電源に接続するための電極６４が固定される。
ルツボ本体６０には、母線（中心線）方向に延在するスリット状の長方形の開口６２ａが形成されている。チムニー６２は、この開口６０ａと同様のスリット状の長方形の上下開口面を有する筒状を有し、開口６０ａを囲んでルツボ本体６０の側面に固定される。すなわち、チムニー６２も、ルツボ本体６０の母線方向に延在する。なお、チムニー６２には、チムニー６２が短手方向に潰れるのを防止するための略Ｚ字状の補強部材６６が挿入される。

ここで、チムニー６２は、排出方向に向けて広がるように、ルツボ本体６０の開口６０ａと同形状の底面を有する四角筒の短手側の両側面を傾斜させてなる形状を有する。言い換えれば、前記開口６０ａと同形状の長方形の底面と、短辺は開口６０ａと同じで長辺が開口６０ａよりも長い上面とを有する四角錐台の筒状のものである。
すなわち、チムニー６２の短手側の側面は、排出方向に向って広がるように傾斜するものであり、従って、スリット状のチムニー６２は、長手方向（＝開口６０ａの長手方向＝ルツボ本体６０の母線方向）が、蒸気の排出方向に向かって広がる形状を有する。また、蛍光体用ルツボ５０（および付活剤用ルツボ５２）は、配列方向の蒸気排出口の間隙を減少できる好ましい態様として、図１（Ｂ）および図２に示すように、母線（＝チムニー６２の長手方向）を配列方向に一致して、配置される。

蛍光体用ルツボ５０は、チムニー６２（蒸気排出口となる筒状部）を有することにより、前述のように、突沸に起因する成膜材料液滴の排出を防止できる。
また、チムニー６２が、排出方向に向って広がるように、筒の側面が少なくとも一方向に傾斜する形状を有することより、この傾斜する方向（広がる方向）への成膜材料の蒸発流（成膜材料の蒸発蒸気の流れ）の指向性を低下することができ、すなわち、蒸発蒸気を、傾斜方向に拡散させることができる。しかも、蒸発流の指向性は、チムニー６２の側壁の傾斜角度に対応し、傾斜角度が大きい程、指向性は低下するので、真空蒸着装置の構成、ルツボの位置、ルツボと基板との間隔、基板のサイズ等に応じて、チムニーの側面を傾斜させる方向や傾斜角度を選択／設定することにより、蒸発流を所望する方向に流す事ができる。

また、図示例の製造装置１０のように、ルツボを一方向に配列することにより、配列方向に均一に成膜材料を蒸発させ、基板Ｓへの蒸発蒸気の暴露量を配列方向に均一にできるが、ルツボの間隔等によっては、やはり、ルツボの間隙では、ルツボの直上部よりも蒸発蒸気の量が少なくなってしまう場合がある。
これに対し、蛍光体用ルツボ５０は、チムニー６２が配列方向に広がる（この方向にルツボを向ける）ので、配列方向への蒸発流の指向性が低く、蛍光体用ルツボ５０の間にも、十分に蒸発蒸気が行き渡る。そのため、より基板Ｓの全面に均一に蒸発蒸気を暴露することができ、非常に層厚の均一性が高い蛍光体層（蒸着層）を形成することができる。

本発明の真空蒸着用ルツボにおいて、チムニー６２（筒状の蒸気排出口）は、図示例のように、対向する側面が両方とも傾斜する形状に限定はされない。
例えば、図示例のように四角筒の側面を傾斜させてなる形状（角錐台）のチムニーであれば、１つの側面のみを傾斜させて、一方向のみに広がる形状を有してもよく、あるいは、４つの側壁の全てを傾斜させて４方向に広がる形状でもよく、あるいは、１つの側面を除く３つの側面を傾斜させて３方向に広がる形状であってもよい。また、四角筒にも限定はされず、三角筒でも五角以上の角筒状でもよい。
さらに、チムニーの形状は、以上のような角筒状に限定はされず、円筒の一部を一方向あるいは複数方向に広がるような形状であってもよく、円錐のように全方向に広がる形状であってもよい。

前述のように、蛍光体用ルツボ５０（本発明の真空蒸着用ルツボ）では、チムニー６２の側面の傾斜の方向および大きさに応じて、蒸発流の指向性を選択／設定することができ、傾斜を大きくするほど、指向性を低くすることができる。
ここで、チムニーの側面の傾斜の角度には、特に限定はなく、真空蒸着装置の構成等に応じて、適宜、設定すればよい。すなわち、チムニーの側面が傾斜することによる蒸発流の指向性の大きさ（指向性低下の程度）は、角度のみならず、チムニーの高さ、チムニーの開口面の大きさ、チムニーの形状等に応じても異なる。従って、チムニーの側面の傾斜角度は、これらの要素に加え、前述のように、真空蒸着装置の構成、ルツボの位置、ルツボと基板との間隔、基板のサイズ等に応じて、適正な蒸発流の指向性が得られるように、適宜、選択／設定すればよい。

ただし、側面の傾斜角度が小さすぎると、指向性を低下する効果が得られず、逆に、この傾斜角度が大きすぎると、突沸による液滴排出防止など、チムニー６２（筒状の蒸気排出口）を有する意味が無くなってしまう。
このような点を考慮すると、チムニー６２の側面の傾斜角度は、図４に点線で示す鉛直方向に対する角度θで１０°〜７０°、特に２５°〜６０°、中でも特に４０°〜５０°の範囲とするのが好ましい。

図示例の製造装置１０においては、蛍光体用ルツボ５０は、チムニー６２が配列方向にのみ傾斜する形状を有するが、本発明は、これに限定はされず、蛍光体用ルツボ５０のチムニー６２は、蒸気の排出方向に向って、ルツボの配列方向に広がっていれば、先の本発明の真空蒸着用ルツボが全て利用可能であり、従って、４方向（往復搬送方向および配列方向の両方向）に傾斜する形状であっても、あるいは、円錐台状のように全方向に傾斜する形状であってもよい。

また、図示例の製造装置１０においては、蛍光体用ルツボ５０のみが、チムニー６２が排出方向に向って広がる形状を有する。前述のように、蛍光体層中の付活剤の量は、蛍光体に比して極めて微量であるので、この構成でも、十分に層厚均一性の高い蛍光体層（蒸着層）を得ることができる。
しかしながら、本発明は、これに限定はされず、付活剤用ルツボ５２のチムニー５２ａも、蒸発蒸気の排出方向に向って広がるように、配列方向（あるいはさらに、その他の方向）に傾斜する形状を有するものであってもよい。すなわち、本発明の真空蒸着装置は、多元の真空蒸着を行なう場合には、少なくとも１つの成膜材料のルツボの筒状の排出口が、蒸発蒸気の排出方向に向って、少なくとも配列方向に広がっていればよい。

本発明は、図示例のような二元の真空蒸着に限定されないのは、前述のとおりであるが、図示例のような輝尽性蛍光体からなる蛍光体層を形成する際には、蛍光体の成膜材料と付活剤（賦活剤：activator)の成膜材料とを独立して加熱／蒸発する、二元（多元）の真空蒸着により、蛍光体層を形成するのが好ましい。
なお、この際において、付活剤の蒸発量は、蛍光体層中における付活剤の濃度が目的値となるように制御するのは、当然の事である。

また、製造装置１０において、蛍光体層の形成条件（成膜条件）にも、特に限定はなく、用いる成膜材料等に応じて、適宜、決定すればよい。
ここで、製造装置１０においては、前述した各種の輝尽性蛍光体、特にアルカリハライド系輝尽性蛍光体、中でも特に前記一般式「ＣｓＸ：Ｅｕ」で示される輝尽性蛍光体、その中でも特にＣｓＢｒ：Ｅｕからなる蛍光体層を真空蒸着によって形成する場合には、一旦、系内を高い真空度に排気した後、アルゴンガスや窒素ガス等を系内に導入して、０．０１〜３Ｐａ程度の真空度（以下、便宜的に中真空とする）とし、この中真空下で抵抗加熱等によって成膜材料を加熱して真空蒸着を行うのが好ましい。
真空蒸着によって形成した輝尽性蛍光体からなる蛍光体層は、多くの場合、柱状結晶構造を有するが、このような中真空下で形成して得られる蛍光体層、中でも、前記ＣｓＢｒ：Ｅｕ等のアルカリハライド系の蛍光体層は、特に良好な柱状の結晶構造を有し、輝尽発光特性や画像の鮮鋭性等の点で好ましい。

以下、製造装置１０による基板Ｓへの蛍光体層の形成（変換パネルの製造）の作用について説明する。

まず、真空チャンバ１２を開放して、基板搬送機構１４の基板保持手段２４に基板Ｓを保持し、かつ、全ての蛍光体用ルツボ５０に臭化セシウムを、全ての付活剤用ルツボ５２に臭化ユーロピウムを所定量まで充填した後、シャッタを閉塞し、さらに、真空チャンバ１２を閉塞する。

次いで、真空排気手段を駆動して真空チャンバ１２内を排気し、真空チャンバ内が例えば８×１０^-4Ｐａとなった時点で、排気を継続しつつ、ガス導入手段１８によって真空チャンバ１２内にアルゴンガスを導入して、真空チャンバ１２内の圧力を例えば１Ｐａに調整し、さらに、抵抗加熱用電源を駆動して蛍光体用ルツボ５０および付活剤用ルツボ５２に通電して成膜材料を加熱し、所定時間経過後、回転駆動源３８を駆動して、基板Ｓの往復搬送を開始し、シャッタを開放して、基板Ｓの表面への蛍光体層の形成を開始する。

形成する蛍光体層の膜厚等に応じて設定された所定回数の直線搬送の往復動が終了したら、基板Ｓの直線搬送を停止し、シャッタを閉塞し、抵抗加熱用の電源を切り、ガス導入手段１８によるアルゴンガスの導入を停止し、乾燥した窒素ガスあるいは乾燥空気を導入して、真空チャンバ１２内を大気圧とし、次いで真空チャンバを開放して、蛍光体層を形成した基板Ｓすなわち作製した変換パネルを取り出す。

なお、この変換パネルは、蛍光体用ルツボ５０のチムニー６２が傾斜することによる、配列方向への蒸発流の指向性の低さによって、基板Ｓの全面に均一に蒸発蒸気を暴露させて形成されたものであり、蛍光体層の層厚均一性に優れた、高品質な変換パネルである。

以上、本発明の真空蒸着用ルツボおよび真空蒸着装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定はされず、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うのは、もちろんである。

例えば、本発明の真空蒸着用ルツボは、図示例のように蛍光体層の形成に用いられるのに限定はされず、各種の用途の真空蒸着に全て利用可能である。また、基板を往復搬送する真空蒸着装置への利用にも限定はされず、基板回転型（自転、公転、自公転）に用いてもよい。中でも、本発明の真空蒸着用ルツボは、層厚の均一性を要求される真空蒸着には好適であり、中でも特に、高い層厚均一性を要求される放射線画像変換パネルの蛍光体層の形成、その中でも特に、より高い層厚均一性を要求される図示例のような輝尽性蛍光体を用いる放射線画像変換パネルの蛍光体層の形成には、好適である。

また、本発明の真空蒸着装置は、本発明を輝尽性蛍光体からなる蛍光体層を有する放射線画像変換パネルの製造装置も限定はされず、例えば、沃化セシウムなどの蛍光体の柱状結晶からなる蛍光体層を有する放射線シンチレータパネル等、蛍光体の柱状結晶からなる蛍光体層を有する放射線画像変換パネルにも、好適に利用可能である。また、本発明の真空蒸着装置は、放射線画像変換パネルの製造以外にも各種の真空蒸着に利用可能である。中でも、前記本発明の真空蒸着用ルツボと同様の理由で、放射線画像変換パネルの製造、その中でも特に、図示例のように輝尽性蛍光体を用いる放射線画像変換パネルの蛍光体層の製造には、好適である。

以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をより詳細に説明する。

［実施例１−１］

図１に示す製造装置１０によって、基板Ｓの表面に臭化セシウム（ＣｓＢｒ）層を形成した。
基板Ｓとして、厚さ１０ｍｍ、４３０×４３０ｍｍのアルミニウム板を準備した。この基板Ｓを基板搬送機構１４の保持手段２４に装着した。
また、一方のルツボの列の配列方向の中心に近い１つの蛍光体用ルツボ５０（ルツボ本体６０）に臭化セシウムを所定量まで充填した。なお、保持手段２４（すなわち基板Ｓ）は、臭化セシウムを充填した蛍光体用ルツボ５０の上部に位置させた。

なお、蛍光体用ルツボ５０は、タンタル製で、チムニー６２が蒸発蒸気の排出方向に向って広がるように、短手側面（スリット状の四角筒の短手側面）が、図４に示す角度θ（鉛直方向との角度）で１３°傾斜しているものである。
また、蛍光体用ルツボ５０と基板Ｓとの距離は１０ｃｍとした。さらに、ルツボ本体５０内に、Ｒ型（白金−ロジウム）熱電対を固定した。

基板Ｓの装填、および、臭化セシウムの充填を終了した後、シャッタを閉塞して、さらに真空チャンバ１２を閉塞し、メイン排気バルブを開いて真空チャンバ１２内の排気を開始した。排気には、ロータリーポンプ、メカニカルブースターポンプ、および、ディフュージョンポンプの組み合わせを用いた。さらに、水分排気用クライオポンプも使用した。
真空チャンバ１２内の圧力が２×１０^-3Ｐａとなった時点で、排気をメイン排気バルブからバイパスに切り換え、さらにガス導入手段１８からアルゴンガスを導入して１Ｐａの真空度とした。

次いで、抵抗加熱の電源から臭化セシウムを充填した蛍光体用ルツボ５０に通電して、臭化セシウムを加熱溶融した。なお、加熱は、温度が６７０℃で一定となるように、前記熱電対による温度測定結果を用いてフィードバック制御した。
加熱を開始して３０分経過した時点で、シャッタを開放して蒸着を開始し、基板Ｓの表面に臭化セシウム層を形成した。

蒸着を開始してから４５分後にシャッタを閉塞し、抵抗加熱の電源を切り、アルゴンガスの導入を停止した。
乾燥空気を導入して、真空チャンバ１２内を大気圧に戻した後、基板保持手段２４から基板Ｓを取り外した。基板Ｓの表面には、柱状結晶が密に林立した臭化セシウム層が形成されていた。

形成された臭化セシウム層の表面形状をレーザ変位形で測定し、下記の蒸着量理論式を用いて指向性計数を算出した（図５参照）。その結果、指向性計数は１１であった。なお、指向性係数は、蒸発蒸気が球となる状態が１であり、係数が小さい程、指向性が低い。
ｄＤ＝［（ｎ＋１）／２π］・ｄＥ・ｃｏｓⁿθ・ｄω・ｄＳ
ｄＤ：蒸着量
ｄＥ：蒸発量
ｎ：指向性係数
ｄω：立体角
ｄＳ：蒸発面面積（チムニー６２の上面（蒸気排出面）の面積）

［実施例１−２］
チムニー６２の短手側面の角度θが２６°の蛍光体用ルツボ５０を用いた以外は、実施例［１−１］と全く同様にして、基板Ｓの表面に臭化セシウム層を形成した。
実施例［１−１］と全く同様にして指向性係数を算出したところ、指向性係数は７であった。

［実施例１−３］
チムニー６２の短手側面の角度θが４５°の蛍光体用ルツボ５０を用いた以外は、実施例［１−１］と全く同様にして、基板Ｓの表面に臭化セシウム層を形成した。
実施例［１−１］と全く同様にして指向性係数を算出したところ、指向性係数は５であった。

［比較例１−１］
チムニーの短手側面が傾斜していない（角度θ＝０°）の蛍光体用ルツボを用いた以外は、実施例［１−１］と全く同様にして、基板Ｓの表面に臭化セシウム層を形成した。
実施例［１−１］と全く同様にして指向性係数を算出したところ、指向性係数は１８であった。

［実施例２−１］
全ての蛍光体用ルツボ５０に臭化セシウムを所定量充填して加熱し、さらに、シャッタの開放と同時に、回転駆動源３８を駆動して基板Ｓの往復搬送（２００ｍｍ／ｓｅｃ）を行なった以外は、実施例［１−１］と全く同様にして、基板Ｓの表面に臭化セシウム層を形成した。
なお、２列の蛍光体用ルツボ５０の列の間隔は（ルツボ列の往復搬送方向の中心位置（チムニー６２の中心位置）の間隔）は２１０ｍｍとした。
形成した臭化セシウム層の膜厚分布を求めたところ、±２．５％であった。膜厚分布は、以下のようにして求めた。
まず、形成した臭化セシウム層について、搬送方向と垂直に基板Ｓを横切る均等な１４００点において膜厚を測定した。なお、膜厚は、ＣＣＤレーザ変位センサ（キーエンス社製［ＬＫ−０１０］）を用いて臭化セシウム層の膜表面の形状を測定し、また、渦電流式変位計（キーエンス社製［ＥＸ−０１６］）を用いて基板Ｓの反りを測定して、両者の差分から求めた。この１４００点における最大膜厚および最小膜厚を求め、「（最大膜厚−最小膜厚）／２」と、「（最大膜厚＋最小膜厚）／２」とを算出し、両算出結果の比（前者／後者の％）に「±」を付して、膜厚分布とした。

［実施例２−２］
蛍光体用ルツボ５０を、前記実施例［１−２］のもの（チムニー６２の短手側面の角度θが２６°）に変えた以外は、前記実施例［２−１］と全く同様にして、基板Ｓの表面に臭化セシウム層を形成した。
形成した臭化セシウム層について、前記実施例［２−１］と同様に膜厚分布を測定したところ、膜厚分布は±２．０％であった。

［実施例２−３］
蛍光体用ルツボ５０を、前記実施例［１−３］のもの（チムニー６２の短手側面の角度θが４５°）に変えた以外は、前記実施例［２−１］と全く同様にして、基板Ｓの表面に臭化セシウム層を形成した。
形成した臭化セシウム層について、前記実施例［２−１］と同様に膜厚分布を測定したところ、膜厚分布は±１．８％であった。

［比較例２−１］
蛍光体用ルツボ５０を、前記比較例［１−１］のもの（チムニー６２の短手側面が傾斜成し（角度θ＝０°）に変えた以外は、前記実施例［２−１］と全く同様にして、基板Ｓの表面に臭化セシウム層を形成した。
形成した臭化セシウム層について、前記実施例［２−１］と同様に膜厚分布を測定したところ、膜厚分布は±３．８％であった。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。

（Ａ）は、本発明を利用する（放射線画像変換パネル）製造装置の一例の概略正面図、（Ｂ）は、同概略側面図である。図１に示す製造装置の加熱蒸発部の概略平面図である。（Ａ）は、図１に示す製造装置の蛍光体用ルツボの概略上面図、（Ｂ）は同概略正面図、（Ｃ）は同内部の概略側面図である。図３に示す蛍光体用ルツボを説明するための概念図である。蒸発流の指向性係数を説明するための概念図である。

符号の説明

１０（変換パネル）製造装置
１２真空チャンバ
１４基板搬送機構
１６加熱蒸発部
１８ガス導入手段
２４基板保持手段
２６基板搬送手段
３０ガイドレール
３２係合部材
３４ネジ軸
３６ナット部
３８回転駆動源
４２基台
４４保持部材
５０蛍光体用ルツボ
５２付活剤用ルツボ
６０ルツボ本体
６２チムニー
６４電極
６６補強部材

Claims

成膜材料蒸気を排出するための開口を有するルツボ本体と、前記開口を囲んでルツボ本体から突出する成膜材料蒸気の排出口となる筒状部とを有し、
かつ、前記筒状部は、前記成膜材料の排出方向に向かって広がるように、側面が少なくとも１方向に傾斜する形状を有することを特徴とする真空蒸着用ルツボ。
前記ルツボ本体が円筒形で、母線方向に延在する長方形の開口を側面に有するものであり、
前記筒状部が、前記長方形の開口と同型の底面を有する四角筒の少なくとも１つの側面を、前記成膜材料の排出方向に向かって広がるように傾斜させてなる形状を有する請求項１に記載の真空蒸着用ルツボ。
前記筒状部は、少なくとも前記母線方向に広がるように、前記四角筒の少なくとも１つの側面が傾斜する請求項２に記載の真空蒸着用ルツボ。
真空チャンバと、基板を直線状に往復搬送する搬送手段と、前記搬送手段による基板搬送位置の下方に配置される、前記往復搬送方向と直交する方向に２以上のルツボを配列してなる加熱蒸発部とを有し、
かつ、前記ルツボは、成膜材料蒸気を排出するための開口を有するルツボ本体と、前記開口を囲んでルツボ本体から突出する成膜材料蒸気の排出口となる筒状部とを有し、さらに、この筒状部は、前記成膜材料の排出方向に向かって前記ルツボの配列方向に広がるように、側面が少なくとも１方向に傾斜する形状を有することを特徴とする真空蒸着装置。
前記ルツボ本体が円筒形状で、母線方向に延在する長方形の開口を側面に有し、かつ、母線を前記ルツボの配列方向に向けて配置されるもので、
前記筒状部が、前記開口と同型の底面を有する四角筒の前記ルツボ配列方向の少なくとも１つの側面を、前記成膜材料の排出方向に向かって広がるように傾斜させてなる形状を有する請求項４に記載の真空蒸着装置。