JP4312555B2 - 真空蒸着用ルツボおよび蛍光体シート製造装置 - Google Patents

Description

本発明は抵抗加熱を用いる真空蒸着による成膜において、特に、蛍光体層の成膜に最適な抵抗加熱によ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蛍光体シートの製造装置に関する。

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、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。

一例として、この蓄積性蛍光体からなる層（以下、蛍光体層とする）を有するシート（以下、蛍光体シートとする（放射線像変換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、ＦＣＲ（Fuji Computed Radiography)等として実用化されている。
このシステムでは、蛍光体シート（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、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、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、真空蒸着等の物理蒸着法（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、また、バインダなど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、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。

特許第２７８９１９４号公報 特開平５−２４９２９９号公報

真空蒸着による成膜方法における成膜材料の加熱方法としては、高融点の金属で成形したルツボに成膜材料を収容して、ルツボに通電して発熱させて、この熱を利用して成膜材料を加熱する抵抗加熱による方法が知られている。また、真空蒸着に用いられる抵抗加熱用のルツボの形状としては、ボート型、カップ型、チムニー型などが知られている。
ここで、従来のルツボを用いた抵抗加熱によって蛍光体層を成膜すると、適正な品質の蛍光体層を安定して得ることができない。

従来のルツボは、溶融材料の局所加熱等が生じ易く、そのために突沸が生じ易い。突沸が発生すると成膜材料が基板に付着して、その部分が異常成長してしまい、いわゆる膜欠陥が生じてしまう。また、突沸により、蛍光体層の特性分布が不均一になるという問題もある。
さらに、従来のルツボでは、蒸発面（湯面）の揺らぎが大きく、そのため蒸発速度が不安定になり、やはり蛍光体層の特性分布が不均一になってしまう。

また、良好な輝尽発光特性が得られる蛍光体層の成膜方法として、蛍光体成分（母材）の成膜材料と、付活剤成分となる成膜材料とを、別々に独立して蒸発させる、多元の真空蒸着による成膜方法が知られている。
ここで、蛍光体層中において、付活剤は非常に微量であり、従って、多元の真空蒸着では、成膜材料のルツボへの充填量も少ない。そのため、突沸等によって材料がルツボの外部に漏れてしまうと、材料の利用効率が著しく悪くなってしまう。しかも、付活剤の材料は高価な物が多く、ルツボからの材料漏れは、コスト的にも大きな問題となる。

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、抵抗加熱による真空蒸着に用いられる、例えば蓄積性蛍光体層の成膜に好適なルツボであって、突沸の発生や蒸発面の揺らぎ等を大幅に抑制して、膜欠陥がなく、かつ、特性分布の均一性に優れた薄膜を安定して成膜できる真空蒸着用ルツボ、および突沸等が生じても外部への液漏れを好適に防止できる真空蒸着用ルツボ、ならびに、上記本発明の真空蒸着用ルツボを利用して真空蒸着によって蛍光体層を成膜する蛍光体シート製造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の第１の態様は、成膜材料を収容する通電により発熱するルツボ本体と、前記ルツボ本体の内部に固定され、溶融した前記成膜材料の自然対流方向を強制的に変更する対流部材と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の第１の態様において、前記対流部材が、通電により発熱する材料で形成され、かつ、前記ルツボ本体と電気的に接続されるものであるのが好ましく、また、前記対流部材が、成膜材料蒸気の排出口と対面するルツボ本体内面に接触して配置されるのが好ましく、また、前記対流部材が、真空蒸着装置に設置された状態において上方から見た際に、成膜材料蒸気の排出口を閉塞する形状を有するのが好ましく、また、前記ルツボ本体が、中空容器の一部に成膜材料の蒸発蒸気を排出するための開口を有し、この開口を囲んで外方向に突出するチムニー状の排出部を有するのが好ましく、さらに、成膜材料として、臭化セシウムを収容して蒸発させるのが好ましい。

また、本発明の真空蒸着用ルツボの第２の態様は、成膜材料を収容する通電により発熱するルツボ本体と、前記ルツボ本体の成膜材料収容部を閉塞する、前記成膜材料の蒸発蒸気を排出するための蒸気排出口を有する蓋体とを有し、前記ルツボ本体と蓋体とが固定的に結合されてい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の第２の態様において、前記蒸気排出口が一方向に延在するスリット状であるのが好ましく、さらに、成膜材料として、臭化ユーロピウムを収容して蒸発させるのが好ましい。

さらに、本発明の蛍光体シート製造装置は、真空蒸着法によって、基板に蛍光体層を成膜する蛍光体シートの製造装置であって、前記蛍光体層の成膜材料の少なくとも１つを、前記本発明の第１の態様の真空蒸着用ルツボを用いた抵抗加熱によって蒸発させることを特徴とする蛍光体シート製造装置を提供する。
このような本発明の蛍光体シート製造装置において、蛍光体成分と付活剤成分の成膜材料を別々にして両者を独立に加熱蒸発させる多元の真空蒸着で前記蛍光体層を成膜するものであり、前記蛍光体成分の成膜材料を前記本発明の第１の態様の真空蒸着用ルツボを用いた抵抗加熱で蒸発させるのが好ましく、さらに、前記付活剤成分の成膜材料を前記本発明の第２の態様の真空蒸着用ルツボを用いた抵抗加熱で蒸発させるのが好ましい。

このような本発明によれば、突沸の発生や蒸発面の揺らぎ等を大幅に抑制して、膜欠陥がなく、かつ、特性分布の均一性に優れた薄膜を成膜することができる真空蒸着用ルツボ、および、突沸等が生じても外部への液漏れを好適に防止できる真空蒸着用ルツボを実現でき、さらに、このような優れた特性を有する真空蒸着用ルツボを用いて、表面欠陥の極めて少ない高品質な蛍光体シートを低コストに製造できる。

以下、本発明の真空蒸着用ルツボおよび蛍光体シート製造装置について、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、本発明の蛍光体シート製造装置の一例の概念図を示す。
図１に示される蛍光体シート製造装置（以下、製造装置１０とする）は、基本的に、真空チャンバ１２と、基板保持／回転機構１４と、蛍光体蒸発部１６と、付活剤蒸発部１８とを有して構成される。なお、本発明の製造装置１０は、これ以外にも、公知の真空蒸着装置が有する各種の構成要素を有してもよいのは、もちろんである。
この製造装置１０は、蛍光体（母体）となる材料と、付活剤（賦活剤：activator)となる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の表面に蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）からなる層（以下、蛍光体層とする）を成膜して、蓄積性蛍光体シートを製造する、二元の真空蒸着装置である。

図示例においては、好適な一例として、蛍光体成分となる臭化セシウム（ＣｓＢｒ）と、付活剤成分となる臭化ユーロピウム（ＥｕＢｒ_x （ｘは、通常、２〜３））とを成膜材料として用い、抵抗加熱による二元の真空蒸着を行って、基板Ｓに蓄積性蛍光体であるＣｓＢｒ：Ｅｕからなる蛍光体層を成膜して、蛍光体シートを作製する。

なお、本発明において、成膜対象となる蓄積性蛍光体としては、ＣｓＢｒ：Ｅｕ以外にも各種のものが利用可能である。一例として、特開昭５７−１４８２８５号公報に開示される、一般式「Ｍ^I Ｘ・ａＭ^IIＸ’₂ ・ｂＭ^III Ｘ''₃ ：ｃＡ」で示されるアルカリハライド系蓄積性蛍光体が好ましく例示される。
（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。）

また、これ以外にも、米国特許第３，８５９，５２７号明細書や、特開昭５５−１２１４２号、同５５−１２１４４号、同５５−１２１４５号、同５７−１４８２８５号、同５６−１１６７７７号、同５８−６９２８１号、同５９−７５２００号等の各公報に開示される蓄積性蛍光体も、好ましく例示される。

特に、輝尽発光特性や再生画像の鮮鋭性、さらに、本発明の効果が好適に発現できる等の点で、前記アルカリハライド系蓄積性蛍光体は好ましく例示され、中でも特に、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蓄積性蛍光体は好ましく、その中でも特に「ＣｓＢｒ：Ｅｕ」が、好ましい。

また、基板Ｓにも、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、蛍光体シートで利用されている各種のシート上の基板が、全て利用可能である。

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。
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、前述の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４０内の到達真空度は、８．０×１０^-4Ｐａ以下であるのが好ましい。

さらに、真空チャンバ１２（本発明の製造装置）は、後述する中真空での成膜を好適に行うために、アルゴンガスや窒素ガス等のガス導入手段を有するのが好ましい。

基板保持／回転機構１４（以下、回転機構１４とする）は、基板Ｓを保持して、所定の速度で回転するものであり、回転駆動源７０ａと係合する回転軸７０と、ターンテーブル７２とから構成される。
ターンテーブル７２は、上側の本体７４と下側（両蒸発部側）のシースヒータ７６とからなる円板で、その中心に、回転軸７０が固定される。ターンテーブル７２は、下面（シースヒータ７６の下面）の所定位置に基板Ｓを保持して、回転駆動源２０ａによって所定速度で回転される。また、シースヒータ７６は、蛍光体層を成膜される基板Ｓを裏面（成膜面と逆面）から加熱することにより、基板Ｓおよび成膜された蛍光体層を加熱する。
なお、基板Ｓは、マスクを兼ねるホルダや治具等を用いた公知の方法で、成膜面を下方に向けてターンテーブル７２に保持すればよい。

図示例においては、回転機構１４（ターンテーブル７２）は、基板Ｓを１枚保持して自転するものであるが、本発明は、これに限定はされず、複数枚の基板Ｓを保持するものであってもよく、あるいは、遊星ギア等を用いて基板Ｓを保持するホルダを自公転するものであってもよい。

真空チャンバ１２内の下方には、蛍光体蒸発部１６および付活剤蒸発部１８が配置される。なお、図示は省略するが、蛍光体蒸発部１６および付活剤蒸発部１８の直上には、両蒸発部からの成膜材料の蒸発蒸気を遮蔽するための、各種の真空蒸着装置が有する公知のシャッタが配置される。

前述のように、図示例の製造装置１０は、蛍光体成分の成膜材料として臭化セシウム（ＣｓＢｒ）を、付活剤成分の成膜材料として臭化ユーロピウム（ＥｕＢｒ_x （ｘは、通常、２〜３））を用いる、二元の真空蒸着を行って、基板ＳにＣｓＢｒ：Ｅｕをからなる蛍光体層を成膜する。蛍光体蒸発部１６は、本発明の第１の態様の真空蒸着用ルツボ（以下、ルツボとする）を用いて臭化セシウムを、他方、付活剤蒸発部１８は本発明の第２の態様のルツボを用いて臭化ユーロピウムを、それぞれ抵抗加熱によって加熱／蒸発させる。なお、本発明は、これに限定はされず、第１の態様のルツボで付活剤成分を蒸発してもよく、第２の態様のルツボで蛍光体成分を蒸発してもよいのは、もちろんである。

蛍光体蒸発部１６は、抵抗加熱蒸発源となるルツボ２０と、抵抗加熱用の電源（図示省略）とを有して構成される。他方、付活剤蒸発部１８は、抵抗加熱蒸発源となるルツボ５０と、抵抗加熱用の電源（同前）とを有して構成される。
なお、本発明において、抵抗加熱用の電源（加熱制御手段）には、特に限定はなく、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、使用する成膜材料、ルツボの形成材料の抵抗値や発熱量等に応じて、適宜、設定すればよい。

図２に、蛍光体蒸発部１６に配置されるルツボ２０の概略図を示す。なお、図２において、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は一部切欠き正面図（図１と同方向から見た図）、（Ｃ）は側面図である。
このルツボ２０は、本発明の第１の態様のルツボの一例であって、基本的に、ルツボ本体２２と、チムニー２４と、ルツボ本体２２内に配置される対流部材２６とを有して構成される。

ルツボ本体２２は、内部に成膜材料（臭化セシウム）を充填して加熱するものであり、中空の略円柱形状を有し、その側面に軸線（中心軸）方向に延在する矩形（長方形）状の開口２９が形成される。また、ルツボ本体２２の両端面には、抵抗加熱用の電源に接続される電極２８が配置される。
ルツボ本体２２は、真空蒸着における抵抗加熱蒸発源用のルツボに用いられる、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るものであり、電極２８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。

前述のように、ルツボ本体２２の側面には、ルツボ本体２２の軸線方向（以下、単に軸線方向とする）に延在して開口２９が形成される。すなわち、開口２９の延在方向は、通電方向に一致する。
ルツボ本体２２には、開口２９と略同一の底面形状を有し、上下面が開放する略四角柱状のチムニー２４が、開放面で開口２９を囲むように固定される。また、チムニー２４が潰れるのを防止するために、軸線方向の中央に、ルツボ本体２２の周方向（軸線方向と直交する方向＝開口２９の短手方向 以下、この方向を幅方向とする）にチムニー２４を内部から支える、角部が直角の略Ｚ字状のリブ２４ａが配置される。

図示例のルツボ２０においては、チムニー２４が成膜材料の蒸発蒸気の排出口、およびルツボ本体２２への成膜材料の充填口となる。従って、ルツボ２０は、基本的に、チムニー２４の開放端が鉛直方向の上方に向くように、真空チャンバ１２内に配置される。
このようなチムニー２４を有することにより、ルツボ本体２２内で突沸が生じても、突沸した成膜材料をチムニー２４の内壁に衝突させて、外部に漏れる事を好適に防止でき、突沸に起因する特性低下を防止した、高品質な蛍光体シートを安定して製造することができる。

チムニー２４の大きさ等には、特に限定はないが、このような漏れ防止の効果、およびルツボ２０からの蒸発蒸気の良好な排出の両立を考慮すると、チムニー２４の高さ（ルツボ本体２２からの突出長）はルツボ本体２２の径（円柱状ではない場合には最大幅）の１０％〜４０％、チムニー２４の幅は同４％〜２０％とするのが好ましい。

なお、本発明のルツボは、このようなチムニー２４を有する構成に限定はされず、チムニ２４ーを有さず、ルツボ本体２２の開口２９から、蒸発した成膜材料の蒸気を成膜系内に排出する構成であってもよい。

ルツボ本体２２内のチムニー２４（開口２９）と対向する内面（以下、底面とする）には、対流部材２６が固定される。
対流部材２６は、ルツボ本体２２内で溶融した成膜材料に自然的に発生する対流方向を強制的に変更する部材である。図示例においては、対流部材２６は、図２（Ｄ）の上面図に示すように、矩形の板材を長手方向両端で直角に折り曲げた略Ｚ字状の本体２６ａを有する。この本体２６ａには、短手方向の一端を矩形に切り欠いた開口部２６ｂが形成され、また、開口部２６ｂを挟む短手方向端部を互いに逆方向に折り曲げて、取付部２６ｃが形成される。なお、取付部２６ｃは、ルツボ本体２２の内面と同曲率を有するように構成される。さらに、本体２６ａの長手方向の長さは、チムニー２４の軸線方向の長さと略一致している。

このような対流部材２６は、長手方向を軸線方向に一致して、例えばＥＢ（Electron Beam 電子線）溶接によって、取付部２６ｃをルツボ本体２２の底面に固定され、ルツボ本体２２の内部に固定される。従って、加熱によってルツボ本体２２内部に自然発生する溶融した成膜材料の対流方向は、この対流部材２６によって、強制的に変更される。

前述のように、従来の抵抗加熱用のルツボでは、成膜材料の局所的な加熱や温度分布、湯面の揺らぎによる蒸発のバラツキ等によって、局所的な膜の成長による部分欠陥、蛍光体特性の不均一化等が生じている。
また、本件出願人の検討によれば、前述した各種の蓄積性蛍光体、特にアルカリハライド系蓄積性蛍光体、中でも特にＣｓＢｒ：Ｅｕを真空蒸着で成膜する場合には、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、０．１Ｐａ〜２Ｐａ、特に０．５Ｐａ〜１．０Ｐａ程度の中真空度として成膜を行うのが好ましい。ここで、この程度の真空度での真空蒸着では、蒸発した成膜材料を確実に基板Ｓに到達させるためには、通常に比して、成膜材料の蒸発位置と基板Ｓとの距離を短くする必要がある。このような蒸発位置と基板Ｓとの距離が短い成膜系では、成膜材料の突沸や蒸発の不均一等に起因する不都合は、より発生し易くなる。

これに対し、本発明の第１の態様のルツボは、このような対流部材２６を有することにより、ルツボ本体２２の形状や加熱状態に応じて自然発生した成膜材料の対流方向を強制的に変更して、ルツボ本体２２内において、溶融した成膜材料を好適に混合できる。
その結果、局所的な加熱や大きな温度分布の発生、湯面の大きな揺らぎ等を防止し、成膜材料の加熱状態、溶融状態や温度を全体的に均一にでき、その結果、突沸の発生や、ルツボ内の温度分布等に起因する不均一な成膜材料の蒸発等を防止して、欠陥が少なく、かつ、全面的に均一な特性を有する、高品質な蛍光体層を形成することができる。また、欠陥の減少等により、製造得率を向上して蛍光体シートの製造コストを低減できる。

対流部材２６の形成材料には、特に限定はなく、使用する成膜材料に応じた充分な耐熱性を有するものであれば、セラミック材料等の各種の材料が利用可能である。
好ましくは、対流部材２６もルツボ本体２２と同じ材料で形成し、かつ、対流部材２６とルツボ本体２２とを電気的に接続した状態とする。これにより、ルツボ本体２２のみならず、対流部材２６でも成膜材料の加熱を行うことができ、その結果、成膜材料の加熱効率を向上し、かつ、ルツボ本体２２内の成膜材料をより好適に均一化できる。なお、ルツボ本体２２に固定可能であれば、同じ材料ではなく、抵抗加熱可能な異なる材料で対流部材を作製してよい。また、以上の点に関しては、後述する他の対流部材も同様である。

本発明において、対流部材２６の形状や配置位置は、図２に示される例に限定はされず、ルツボ本体２２内で自然発生する、溶融した成膜材料の対流を強制的に変更するものであれば、各種の構成が利用可能である。
図３に、本発明の第１の態様のルツボの別の例を示す。なお、図３において、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）はルツボ本体２２内に配置された対流部材を側面方向から見た図である。

図３に示すルツボ３０は、前記図２に示すルツボ２０の対流部材２６に変えて、対流部材３２を用い、これを３箇所に配置した構成を有する。なお、図３に示すルツボは、対流部材が異なる以外は、図２に示すルツボ２０と同様の構成を有するので、以下の説明は、対流部材３２を中心に行う（以降の例も同様）。
ルツボ３０の対流部材３２は、長尺な矩形の板材を長手方向の中心で鋭角に折り曲げて、その両端部をＶ字の外方向に略直角に折り曲げて固定部３２ａとした、略Ｖ字状の形状を有するものである。なお、先の例と同様、固定部３２ａはルツボ本体２２の内面と同曲率となるように構成される。

ルツボ３０において、各対流部材３２は、Ｖ字の開放方向と幅方向（ルツボ本体２２の周方向）とを一致させ、かつ、上方から見た際に開放端の中心とルツボ本体２２の軸線とが一致するようにして、例えばＥＢ溶接によって固定部３２ａをルツボ本体２２の底面に固定される。
また、図示例では、軸線方向に配列して３つの対流部材３２が配置される。両側の対流部材３２は、外側をチムニー２４の端部に一致して、中央の対流部材３２は、中心をチムニー２４の中心と一致して、それぞれ配置される。

図４に、本発明の第１の態様のルツボの別の例を示す。なお、図４において、（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）は、図３と同様である。
図４のルツボ３６の対流部材３８は、略弓形の板状形状を有し、例えば絞り加工によって円弧の周囲に固定用の淵が形成されている。また、図４（Ｃ）に示すように、弓形の弦の中心からの垂線と円弧とが交わる位置を中心とする円形に切り欠いて、開口３８ａが形成される。
この対流部材３８は、開口３８ａをルツボ本体２２の底面に向けて前記淵をルツボ本体２２の内面に当接した状態で、面方向を幅方向と一致（すなわち面と軸線方向とを直交）して、ルツボ本体２２の軸線方向の中心と同位置に配置され、例えば、ＥＢ溶接によって淵をルツボ本体２２の内面に固定される。

図５に、本発明の第１の態様のルツボの別の例を示す。なお、図５において、（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｃ）は、図３と同様である。
前記図２〜図４に示す各例においては、対流部材は、成膜材料蒸気の排出口と対面するルツボ本体２２の内面、すなわち、ルツボ本体２２の底面および／または底面近傍に接触して配置される。そのため、これらの対流部材は、基本的に、常時、ルツボ本体２２に充填された成膜材料と接触した状態にある。従って、この対流部材は、溶融した成膜材料の対流による混合の効率化や、成膜材料の加熱に、極めて大きく寄与する。
他方、図５に示す例では、上方から見た際に、対流部材がチムニー２４を閉塞するように構成される。この例では、成膜材料の対流や加熱への寄与は前述の各例よりも低いが、成膜材料が突沸した際に、溶融した成膜材料や異常蒸発物を遮蔽し、外部に漏れるのを防止できる。

図５のルツボ４０の対流部材４２は、長尺な矩形の板材を短手方向に折り返して、略Ｔ字状としたもので、Ｔ字上部の長手方向両端を上方に垂直に折り返して取付部４２ａが形成される。また、対流部材４２のＴ字上部の短手方向は、チムニー２４の幅よりも若干長く、かつ、対流部材４２の長手方向の長さは、ルツボ本体２２内面の軸線方向の長と同じである。
ルツボ４０において、対流部材４２は、長手方向と軸線方向とを一致し、チムニー２４の立設方向に対してＴ字を立設した向きで、チムニー２４を真上から見てＴ字上部がチムニー２４を閉塞し、かつ、足部がルツボ本体２２の軸線を通過して下端が軸線の若干下となるように配置され、前記取付部４２ａとルツボ本体２２の端面内面とを、例えばＥＢ溶接によって固定される。従って、成膜材料が突沸した際にも、異常蒸発物や溶融成膜材料を好適に遮蔽でき、外部に漏れるのを防止できる。

以上の各ルツボにおいて、対流部材の大きさは図示例に限定はされず、例えば、図５（Ｄ）に前記略Ｔ字状の対流部材を例示して示すように、必要に応じて、図示例よりも大型化してもよく、あるいは逆に小型化してもよい。
対流部材の数も図示例に限定はされず、例えば、図４に示されるルツボ３６において、軸線方向に複数の対流部材３８を配置する等、各種の構成が利用可能である。

本発明のルツボにおいて、ルツボ本体２２内に配置される対流部材は１種類には限定されず、異なる形状や作用効果を有する対流部材を、適宜、組み合わせて、１つのルツボ本体２２内に配置するのも好ましい。例えば、図３に示す対流部材３２と図５に示す対流部材４２との両者をルツボ本体２２内に配置して、対流による混合の効率化と、突沸による異常蒸発物の遮蔽効果との両機能を有するルツボとしてもよい。
また、以上の例では、対流部材は、全て、板材（平板）を加工してなるものであるが、本発明は、これに限定はされず、例えば線材を格子状に配設したようなメッシュ状の材料で対流部材を形成してもよい。この際においても、対流部材は、ルツボ本体２２と同じ材料のように、通電によって発熱する材料で形成するのが好ましい。

以上の例においては、ルツボ（ルツボ本体２２）は、円柱状であったが、本発明はこれに限定はされず、四角柱（筒）状等の形状であってもよい。しかしながら、加工の容易性、強度、加熱の均一性等の点では、円柱状が有利である。
また、以上の例は、好ましい態様として、筒状の本体に開口を形成し、此処にチムニー（煙突状の排出部）を配置した構成を有するが、本発明の第１の態様は、これに限定はされず、例えば、通常のボート型のルツボや、一面が開放する矩形の筐体をルツボ本体として、この内部に、前述の各例のような溶融した成膜材料の自然対流方向を矯正的に変更する対流部材を設けたものであってもよい。

他方、付活剤蒸発部１８は、前述のように、付活剤成分となる臭化ユーロピウムを抵抗加熱によって加熱／蒸発させる部位であり、抵抗加熱蒸発源となるルツボ５０と、抵抗加熱用の電源（図示省略）とを有して構成される。
なお、蛍光体シートに成膜される蛍光体層において、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。従って、付活剤蒸発部１８のルツボ５０は、前述の蛍光体蒸発部１６のルツボに比して、大幅に小型でよい。

図６に、ルツボ５０の概略図を示す。なお、図６において、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図である。
付活剤蒸発部１８のルツボ５０は、本発明の第２の態様のルツボであって、基本的に、ルツボ本体５２と、蓋体５４とを有して構成される。

ルツボ本体５２の上面図を図６（Ｃ）に、同正面図を図６（Ｄ）に示す。両図に示すように、成膜材料（臭化ユーロピウム）を収容する上面が開放する中空の略直方体状の凹部５２ａと、この凹部５２ａと一体的に構成される、凹部５２ａを長手方向に挟んで位置する抵抗加熱用の電源に接続される電極５２ｂおよび５２ｂとを有して構成される。
ルツボ本体５２は、基本的に、真空蒸着における抵抗加熱蒸発源用に用いられる、いわゆるボート型の真空蒸着用のルツボであって、先のルツボ本体２２と同様の高融点金属で形成され、電極５２ｂに通電されることにより自身が発熱し、凹部５２ａに充填された成膜材料を加熱／溶融して、蒸発させる。

蓋体５４の上面図を図６（Ｅ）に、同正面図を図６（Ｆ）に示す。両図に示すように、蓋体５４は、ルツボ本体５２と同様の平面形状を有し、ルツボ本体５２の凹部５２ａに対応する位置に、長手方向（＝通電方向）に延在するスリット状の開口を有するチムニー５４ａを有する。また、チムニー５４ａには、チムニー５４ａが潰れることを防止するための丸棒５４ｂが、チムニー５４ａ内壁の長手方向中心で挟持されるように配置される。
このチムニー５４ａは、前述の臭化セシウム加熱／蒸発用の各ルツボに形成されるチムニー２４と同様に、成膜材料が蒸発した蒸気の出口、および、成膜材料の充填口となるものである。従って、ルツボ５０は、基本的に、チムニー５４ａの開放端が上方に向くように配置される。このようなチムニー５４ａを有することにより、先と同様に、突沸による成膜材料（臭化ユーロピウム）のルツボ５０外部への漏れを好適に防止でき、好ましい。なお、本態様においても、チムニー５４ａは有さなくてもよい。

ここで、一般的なボート型のルツボにおいては、蓋体は載置されているのみである。
これに対して、本発明の第２の態様にかかるルツボ５０においては、ルツボ本体５２と蓋体５４とは固定的に結合されて、取り外すことはできない。図示例においては、一例として、ルツボ本体５２と蓋体５４とは、図６（Ａ）に×印で示される位置でＥＢ溶接されて、固定的に結合されている。

前述のように、図示例の製造装置は、臭化セシウムと臭化ユーロピウムとを用いた二元の真空蒸着によって、蛍光体シートに蛍光体層を成膜する。
ここで、多元の真空蒸着による蛍光体層では、付活剤成分の成膜材料、特に前記アルカリハライド系蓄積性蛍光体における付活剤成分の成膜材料、中でも特に図示例で付活剤成分の成膜材料として使用する臭化ユーロピウムは、溶融した際における漏れ性が高く、突沸や湯面の揺らぎ等が生じると、容易に、ルツボ本体（抵抗加熱用のボート型ルツボ）と蓋体との間から外部に漏れてしまい、成膜材料の利用効率が低い。
これに対し、本発明の第２の態様のルツボにおいては、例えば図示例のようなＥＢ溶接によって、ルツボ本体５２ａと蓋体５４とを固定的に結合しているため、突沸等が生じても、両者の隙間から成膜材料が漏れるのを防止できる。従って、本発明によれば、従来に比して成膜材料の利用効率を向上して、製造コストの低減を図ることができる。

なお、本発明の第２態様のルツボにおいて、ルツボ本体５２と蓋体５４との固定的な結合方法は、図示例のようなＥＢ溶接に限定はされず、充分な耐熱性を有するものであれば、例えば、折り曲げ加工等の各種の方法が利用可能である。

図示例のルツボ５０においては、蓋体５４は平板状であったが、本発明は、これに限定はされない。例えば、図６（Ｇ）に示す蓋体６０のように、一面が開放する中空直方体状の凸部６０ａを設け、その上面に先と同様のスリット状のチムニー６０ｂを設けた構成も、好適に利用可能である。
この構成によれば、ルツボ内への成膜材料の充填量を増加でき、あるいは、充填量を増加しない場合には、突沸した際におけるチムニー６０ｂ（蒸気排出口）からの成膜材料の漏れも、より好適に防止できる。

以上の例においては、好ましい態様として、蓋体がスリット状のチムニーを有し、ここから、蒸気の排出や成膜材料の充填を行っている。しかしながら、本発明の第２の態様のルツボは、これに限定はされず、例えば、蓋体のルツボ本体の凹部に対応する領域に、多数の貫通孔を形成して、ここから蒸気の排出や材料の充填を行うようにしてもよい。
また、図示例の製造装置１０においては、付活剤の成膜材料のルツボは、ボート型の本体と蓋体とからなるものであるが、本発明の製造装置は、これに限定はされず、例えば、図２等に示されるような、筒状でかつチムニー２４を有するルツボ本体２２を用いて、付活剤の成膜材料を加熱／溶融してもよい。この際には、対流部材を有しても有さなくてもよい。

本発明において、製造装置１０は、蛍光体蒸発部１６と付活剤蒸発部１８とを１つずつ有する構成に限定はされず、本発明の第１の態様のルツボを少なくとも１つ用いるものであれば、各種の構成が利用可能である。
例えば、上述したような、蛍光体蒸発部１６と付活剤蒸発部１８との組み合わせを２組以上有する、多元の真空蒸着を行う構成であってもよい。あるいは、付活剤蒸発部１８は１つとし、蛍光体蒸発部１６のみを２以上の複数にした多元の真空蒸着を行う構成であってもよい。あるいは、１つの成膜材料を用いて、本発明の第１の態様のルツボを用いて真空蒸着を行う、一元の真空蒸着装置であってもよい。

以下、製造装置１０の作用を説明する。
蛍光体シートを製造する際には、まず、回転機構１４のターンテーブル７２の下面に基板Ｓを成膜面を下方に向けて装着し、ルツボ２０に臭化セシウムを、ルツボ５０に臭化ユーロピウムを、それぞれ充填した後、真空チャンバ１２を閉塞する。次いで、真空ポンプを駆動して、真空チャンバ１２内を減圧すると共に、シースヒータ７６を駆動して、基板Ｓを裏面から加熱する。

真空チャンバ１２の内部が所定の真空度に達したら、必要に応じてアルゴンガス等の不活性ガスを導入して真空度を所定値に調整して、回転手段７０ａによってターンテーブル７２を所定速度で回転しつつ、蛍光体蒸発部１６および付活剤蒸発部１８において抵抗加熱用の電源を駆動し、ルツボ２０およびルツボ５０に通電して、臭化セシウムおよび臭化ユーロピウムの加熱を開始し、両成膜材料を溶融／蒸発させて、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。

予め実験等で設定した所定の成膜時間が経過した後に、シースヒータ７６による加熱、基板Ｓの回転、ルツボ２０およびルツボ５０への通電を停止して、真空チャンバ１２を開放し、蛍光体層が成膜された基板Ｓすなわち作製した蛍光体シートを取り出す。
なお、蛍光体成分となる臭化セシウムを蒸発させるルツボ２０は、ルツボ本体２２内に対流部材２６を有するために、成膜材料の突沸や溶融材料の温度分布等を生じることがなく、これに起因する蛍光体層の膜欠陥や特性ムラの無い、高品質な蛍光体シートを製造できる。他方、付活剤成分となる臭化ユーロピウムを蒸発させるルツボ５０は、ルツボ本体５２と蓋体５４とが、固定的に結合されているので、臭化ユーロピウムが漏れることなく、材料の利用効率が高い。

以上、本発明の真空蒸着用ルツボおよび蛍光体シート製造装置について、詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の変更や改良を行ってもよいのは、もちろんである。

例えば、図示例は、蓄積性蛍光体の成膜を行うものであるが、本発明はこれに限定はされず、シンチレータ等の各種の蛍光体の成膜に利用可能である。
また、図示例に示したように、本発明の真空蒸着用ルツボの第１の態様は多元の真空蒸着による蓄積性蛍光体の成膜における蛍光体（母材）の成膜材料の蒸発に、他方、本発明の真空蒸着用ルツボの第２の態様は臭化ユーロピウムの蒸発に、それぞれ、好適である。しかしながら、本発明は、これに限定はされず、第１の態様であれば溶融材料の良好な対流性や異常突沸物の遮蔽性能を生かして、他方、第２の態様であれば、材料の漏れ防止性能を行かして、真空蒸着における各種の材料を蒸発するためのルツボとして利用可能であるのは、もちろんである。

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］
製造装置１０のターンテーブル７２（シースヒータ７６）に４５０ｍｍ×４５０ｍｍの板状の基板Ｓ（合成石英基板）を取り付け、さらに、蛍光体蒸発部１６のルツボ２０に臭化セシウム（ＣｓＢｒ）を、付活剤蒸発部１８のルツボ５０に臭化ユーロピウム（ＥｕＢｒ_x ｘ≒２．２）を、それぞれ充填した。なお、ルツボ２０は前記図２に示される対流部材２６を有する、本発明の第１の態様のルツボであり、また、ルツボ５０は前記図６に示される、ルツボ本体５２と蓋体５４とがＥＢ溶接されている、本発明の第２の態様のルツボである。

その後、真空チャンバ１２を閉塞して、真空ポンプを駆動して排気を開始すると共に、回転手段７０ａを駆動して基板Ｓを１００ｒｐｍで回転し、さらに、シースヒータ７６を駆動して、基板Ｓを１２０℃に加熱した。

真空チャンバ１２内の真空度が８×１０^-4Ｐａとなった時点で、真空チャンバ１２内にアルゴンガスを導入して、真空度を０．５Ｐａに調整し、次いで、蛍光体蒸発部１６および付活剤蒸発部１８の抵抗加熱用電源を駆動してルツボ２０およびルツボ５０に通電し、シャッタを開放して、基板Ｓの表面にＣｓＢｒ：Ｅｕの蛍光体層を成膜した。
なお、蛍光体層におけるＥｕ／Ｃｓのモル濃度比が０．００３：１、かつ、成膜速度が８μｍ／ｍｉｎとなるように、蛍光体蒸発部１６および付活剤蒸発部１８における抵抗加熱用電源の出力を調整した。この出力調整は、予め行った成膜実験に基づいて行った。

蛍光体層の膜厚が６００μｍとなった時点で、シャッタを閉塞し、シースヒータ７６および抵抗加熱用電源の駆動を停止し、基板Ｓの回転を停止して、真空チャンバ１２を開放して、蛍光体層を成膜された基板Ｓすなわち作製した蛍光体シートを取り出した。
作製した蛍光体シートの膜表面欠陥を目視で確認したところ、１００μｍを超える表面欠陥数は５個未満であった。また、真空チャンバ１２内を目視で確認したところ、臭化ユーロピウムの漏れは確認されなかった。

［比較例］
蛍光体蒸発部１６のルツボ２０を対流部材２６を有さない通常のルツボに変え、さらに、付活剤蒸発部１８のルツボ５０をルツボ本体５２と蓋体５４とがＥＢ溶接されない、蓋体５４がルツボ本体５２に載置されただけの通常のルツボに変えた以外は、前記実施例１と全く同様にして蛍光体シートを作製した。
作製した蛍光体シートの膜表面欠陥を目視で確認したところ、１００μｍを超える表面欠陥数は１０００個を大幅に超えていた。また、真空チャンバ１２内を目視で確認したところ、付活剤蒸発部１８のルツボ周辺に臭化ユーロピウムの漏れが確認された。

［実施例２］
蛍光体蒸発部１６のルツボ２０を、図３に示すルツボ３０、図４に示すルツボ３６、図５に示すルツボ４０に、それぞれ交換して、これ以外は前記実施例１と全く同様に蛍光体シートの作製を行った。さらに、付活剤蒸発部１８のルツボ５０を、図６（Ｇ）に示す蓋体６０を用いるものに交換して、これ以外は前記実施例１と全く同様に蛍光体シートの作製を行った。
その結果、何れの例においても、前記実施例１と同様の結果が得られた。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。

本発明の抵抗加熱を用いるルツボを利用する本発明の蛍光体シート製造装置の一例の概念図である。 本発明の第１の態様の抵抗加熱を用いるルツボの一例の概略図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は対流部材の上面図である。 本発明の第１の態様の抵抗加熱を用いるルツボの別の例の概略図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は対流部材の側面図である。 本発明の第１の態様の抵抗加熱を用いるルツボの別の例の概略図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は対流部材の側面図である。 本発明の第１の態様の抵抗加熱を用いるルツボの別の例の概略図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は対流部材の側面図、（Ｄ）は対流部材の別の例の側面図である。 本発明の第２の態様の抵抗加熱を用いるルツボの概略図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）はルツボ本体の上面図、（Ｄ）はルツボ本体の正面図、（Ｅ）は蓋体の上面図、（Ｆ）は蓋体の正面図、（Ｇ）は蓋体の別の例の正面図である。

符号の説明

１０ （蛍光体シート）製造装置
１２ 真空チャンバ
１４ （基板保持／）回転機構
１６ 蛍光体蒸発部
１８ 付活剤蒸発部
２０，３０，３６，４０，５０ ルツボ
２２，５２ ルツボ本体
２４ チムニー
２６，３２，３８，４２ 対流部材
５４，６０ 蓋体
７０ 回転軸
７２ ターンテーブル
７４ 本体
７６ シースヒータ

Claims (10)

1. 成膜材料を収容する通電により発熱するルツボ本体と、成膜材料蒸気の排出口と対面するルツボ本体内面に接触して、内面から立設して前記ルツボ本体の内部に固定され、かつ、溶融した前記成膜材料が前記ルツボ本体の底部において通過可能な連通部を有する、溶融した前記成膜材料の自然対流方向を強制的に変更する対流部材と、を有することを特徴とする真空蒸着用ルツボ。
2. 成膜材料を収容する通電により発熱するルツボ本体と、前記ルツボ本体の成膜材料蒸気の排出口と離間して前記ルツボ本体の通電方向の端部内面に固定される板状部、および、この板状部から垂下する、板状で下端部が前記ルツボ本体の底部と離間する足部を有し、かつ、前記板状部が、真空蒸着装置に設置された状態において上方から見た際に、前記ルツボ本体の成膜材料蒸気の排出口を内包する形状を有する、前記ルツボ本体の内部に固定され、溶融した前記成膜材料の自然対流方向を強制的に変更する対流部材と、を有することを特徴とする真空蒸着用ルツボ。
3. 前記対流部材が、通電により発熱する材料で形成され、かつ、前記ルツボ本体と電気的に接続されるものである請求項１または２に記載の真空蒸着用ルツボ。
4. 前記ルツボ本体が、中空容器の一部に成膜材料の蒸発蒸気を排出するための開口を有し、この開口を囲んで外方向に突出するチムニー状の排出部を有する請求項１〜３のいずれか記載の真空蒸着用ルツボ。
5. 成膜材料として、臭化セシウムを収容して蒸発させる請求項１〜４のいずれかに記載の真空蒸着用ルツボ。
6. 真空蒸着法によって、基板に蛍光体層を成膜する蛍光体シートの製造装置であって、
   前記蛍光体層の成膜材料の少なくとも１つを、請求項１〜５のいずれかに記載の真空蒸着用ルツボを用いた抵抗加熱によって蒸発させることを特徴とする蛍光体シート製造装置。
7. 蛍光体成分と付活剤成分の成膜材料を別々にして両者を独立に加熱蒸発させる多元の真空蒸着で前記蛍光体層を成膜するものであり、前記蛍光体成分の成膜材料を請求項１〜５のいずれかに記載の真空蒸着用ルツボを用いた抵抗加熱で蒸発させる請求項６に記載の蛍光体シート製造装置。
8. 前記付活剤成分の成膜材料を、成膜材料を収容する通電により発熱するルツボ本体と、前記ルツボ本体の成膜材料収容部を閉塞する、前記成膜材料の蒸発蒸気を排出するための蒸気排出口を有する蓋体とを有し、前記ルツボ本体と蓋体とが固定的に結合されている、第２の真空蒸着用ルツボを用いた抵抗加熱で蒸発させる請求項７に記載の蛍光体シート製造装置。
9. 前記第２の真空蒸着用ルツボの前記蒸気排出口が、一方向に延在するスリット状である請求項８に記載の蛍光体シート製造装置。
10. 前記第２の真空蒸着用ルツボが、成膜材料として、臭化ユーロピウムを収容して蒸発させる請求項８または９に記載の蛍光体シート製造装置。

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