(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基材と、前記絶縁性基材の一方主面に第１の材料で形成された導電層と、前記絶縁性基材の他方主面に、前記第１の材料とは異なる第２の材料で形成された導電層と、を備えた基材を準備する工程と、
フォトリソグラフィ技術を用いて、前記一方主面に形成された導電層の所定領域を除去して所定パターンの第１導電層を形成する工程と、
前記一方主面側からレーザーを照射して又はエッチング液を用いて、前記絶縁性基材の前記所定領域に対応する領域を除去する工程と、
前記所定領域が除去された前記基材の両面側からエッチング液を作用させて、前記基材の前記他方主面に形成された導電層のうち前記所定領域に対応する領域を除去する工程とを有し、
前記第１導電層の表面部は、銅、ニッケル、金、タングステン、亜鉛、アルミニウム、クロム、スズ、及びコバルトの物質からなる群のうち、何れか一種以上の物質を含む材料から形成され、
前記第２導電層の表面部は、前記第１導電層の表面部の材料とは異なる材料であって、銅、ニッケル、金、タングステン、亜鉛、アルミニウム、クロム、スズ、及びコバルトの物質からなる群のうち、何れか一種以上の物質を含む材料から形成されるイオンフィルターの製造方法。
【請求項２】
絶縁性基材と、前記絶縁性基材の一方主面に形成された導電層と、前記絶縁性基材の他方主面に形成された導電層と、を備えた基材を準備する工程と、
フォトリソグラフィ技術を用いて、前記一方主面に形成された導電層の所定領域を除去して所定パターンの第１導電層を形成する工程と、
前記他方主面の導電層を形成する材料とは異なる材料を用いて、前記第１導電層の表面に表面部を形成する工程と、
前記一方主面側からレーザーを照射して又はエッチング液を用いて、前記絶縁性基材の前記所定領域に対応する領域を除去する工程と、
前記所定領域が除去された前記基材の両面側からエッチング液を作用させて、前記基材の前記他方主面に形成された導電層のうち前記所定領域に対応する領域を除去する工程と、を有するイオンフィルターの製造方法。
【請求項３】
前記第１導電層の表面部は、銅、ニッケル、金、タングステン、亜鉛、アルミニウム、クロム、スズ、及びコバルトの物質からなる群のうち、何れか一種以上の物質を含む材料から形成され、
前記第２導電層の表面部は、前記第１導電層の表面部の材料とは異なる材料であって、銅、ニッケル、金、タングステン、亜鉛、アルミニウム、クロム、スズ、及びコバルトの物質からなる群のうち、何れか一種以上の物質を含む材料から形成される請求項２に記載のイオンフィルターの製造方法。
【請求項４】
前記絶縁性基材の前記所定領域に対応する領域を除去する工程の後であって、前記基材の前記他方主面に形成された導電層のうち前記所定領域に対応する領域を除去する工程の前に、
前記絶縁性基材の前記他方主面に形成された導電層の表面をエッチングレジストで覆う工程を、
さらに備える請求項１〜３の何れか一項に記載のイオンフィルターの製造方法。
【請求項５】
前記第１導電層の表面部又は前記第２導電層の表面部の何れか一方は、銅により形成される請求項１〜４の何れか一項に記載のイオンフィルターの製造方法。
【請求項６】
前記第１導電層の表面部又は前記第２導電層の表面部の何れか一方は、銅を含む材料により形成され、他方は、ニッケルを含む材料により形成される請求項１〜４の何れか一項に記載のイオンフィルターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子増幅器に用いられるイオンフィルターの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子増幅フォイルを備えたガス電子増幅器が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２３４４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種のガス電子増幅器は、検出対象の放射線を入射させ、放射線とガスとの光電効果による相互作用によりガス原子から飛び出した電子を、多数の貫通孔を備えた電子増幅フォイルを用いて電子なだれ効果により増幅させ、その電気信号を検出する。
電子を増幅させる際には、増幅した電子と同数の陽イオンが発生する。電子増幅フォイルの貫通孔内部の電場の影響により、陽イオンは電子の移動方向とは逆方向に進行する。
また、質量が相対的に大きい陽イオンの移動速度は、電子の移動速度よりも遅いため、ガス電子増幅器の内部に平板状に集まって留まり、電場を生成する場合がある。
陽イオンにより形成される電場は測定する電子の移動方向を変化させるため、三次元飛跡検出器（ＴＰＣ：Time Projection Chamber）などの検出精度に影響を与えるという、いわゆる陽イオン問題が生じる。
この陽イオン問題に関し、従来は、電子増幅器の上にワイヤー電極を設置し、ワイヤー電極から発生した電場によって、陽イオンの進行を防止する手法が知られている。
【０００５】
ところが、高磁場下で使用されるワイヤー電極の近傍にはＥ×Ｂ effectが発生し、移動する電子の軌道がワイヤー電極の近傍で歪むという別の問題が生じる。
また、陽イオンの進行を防止する際に、電子の移動までもが妨げられると、検出精度が低下するという問題がある。
従来においては、陽イオンの進行を防ぎつつも電子の移動を妨げないように、形成された貫通孔の開口率が高く、かつ厚さが薄い構造のイオンフィルターが求められていた。
しかし、陽イオンの進行を防ぎつつも電子の移動を妨げない構造を備えるイオンフィルターを効率良く製造することは容易ではないという問題があった。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、陽イオンの進行を防ぎつつも電子の移動を妨げない構造を備えたイオンフィルターを、出発材料である基材の両主面に形成された導電層の厚さの減少を抑制することにより、効率良く製造する製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[１]本発明は、絶縁性基材と、前記絶縁性基材の一方主面に第１の材料で形成された導電層と、前記絶縁性基材の他方主面に、前記第１の材料とは異なる第２の材料で形成された導電層と、を備えた基材を準備する工程と、フォトリソグラフィ技術を用いて、前記一方主面に形成された導電層の所定領域を除去して所定パターンの第１導電層を形成する工程と、前記一方主面側からレーザーを照射して又はエッチング液を用いて、前記絶縁性基材の前記所定領域に対応する領域を除去する工程と、前記所定領域が除去された前記基材の両面側からエッチング液を作用させて、前記他方主面に形成された導電層のうち前記所定領域に対応する領域を除去する工程と、を有するイオンフィルターの製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。
【０００８】
[２]本発明は、絶縁性基材と、前記絶縁性基材の一方主面に形成された導電層と、前記絶縁性基材の他方主面に形成された導電層と、を備えた基材を準備する工程と、フォトリソグラフィ技術を用いて、前記一方主面に形成された導電層の所定領域を除去して所定パターンの第１導電層を形成する工程と、前記他方主面の導電層を形成する材料とは異なる材料を用いて、前記第１導電層の表面に表面部を形成する工程と、前記一方主面側からレーザーを照射して又はエッチング液を用いて、前記絶縁性基材の前記所定領域に対応する領域を除去する工程と、前記所定領域が除去された前記基材の両面側からエッチング液を作用させて、前記他方主面に形成された導電層のうち前記所定領域に対応する領域を除去する工程と、を有するイオンフィルターの製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。
【０００９】
[３]上記発明において、前記絶縁性基材の前記所定領域に対応する領域を除去する工程の後であって、前記基材の前記他方主面に形成された導電層のうち前記所定領域に対応する領域を除去する工程の前に、前記絶縁性基材の前記他方主面に形成された導電層の表面をエッチングレジストで覆う工程を、さらに備えることにより上記課題を解決する。
【００１０】
[４]上記発明において、前記第１導電層の表面部は、銅、ニッケル、金、タングステン、亜鉛、アルミニウム、クロム、及びコバルトの物質からなる群のうち、何れか一種以上の物質を含む材料から形成され、前記第２導電層の表面部は、前記第１導電層の表面部の材料とは異なる材料であって、銅、ニッケル、金、タングステン、亜鉛、アルミニウム、クロム、及びコバルトの物質からなる群のうち、何れか一種以上の物質を含む材料から形成されることにより上記課題を解決する。
【００１１】
[５]上記発明において、前記第１導電層の表面部又は前記第２導電層の表面部の何れか一方は、銅を含む材料により形成されることにより上記課題を解決する。
【００１２】
[６]上記発明において、前記第１導電層の表面部又は前記第２導電層の表面部の何れか一方は、銅を含む材料により形成され、他方は、ニッケルを含む材料により形成されることにより上記課題を解決する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、一方主面と他方主面に形成された導電層が異なる基材を準備し、何れか一方の導電層にしか反応しないエッチング液を用いて第１導電層と第２導電層とを形成することにより、電子の移動及び移動する電子の軌道に与える影響を抑制しつつ、陽イオンの進行を防止する構造のイオンフィルターを得るとともに、製造過程において、出発材料となる基材の導電層の厚さの減少量が抑制されたイオンフィルターの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の電子増幅器の構成図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態のイオンフィルターの一例を模式的に示す斜視図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態のイオンフィルターの一例を模式的に示す平面図である。
【図２Ｃ】図２Ｂに示すIIＣ−IIＣ線に沿う断面の第１の例を模式的に示す断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｂに示すIIＣ−IIＣ線に沿う断面の第２の例を模式的に示す断面図である。
【図３】図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、本実施形態のイオンフィルターの第１の製造方法を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）は、本実施形態のイオンフィルターの第２の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係るイオンフィルターを、ガス電子増幅器に適用した場合を例にして説明する。本実施形態の電子増幅器１００は、荷電粒子、ガンマ線、Ｘ線、中性子あるいは紫外線などの放射線を検出するために用いられる。この種の電子増幅器は、検出対象の放射線を入射させ、放射線とガスとの光電効果による相互作用によりガス原子から飛び出した光電子を電子なだれ効果により増幅させ、放射線を電気信号として検出する。
【００１６】
図１は本実施形態の製造方法により得られる電子増幅器１００の構成図である。
図１に示すように、本実施形態の電子増幅器１００は、チャンバＣＢ内に配置された電極５と、イオンフィルター１０と、電子増幅フォイル２と、検出電極３とを有する。図示しない電源は、電極５、イオンフィルター１０、電子増幅フォイル２、及び検出電極３に電力を供給する。電子増幅器１００は、検出電極３から検出信号を取得する検出器４を備える。各構成について、以下に説明する。
【００１７】
チャンバＣＢは、検出用ガスで満たされる空間を形成する。チャンバＣＢに充填される検出用ガスとしては、一般に、希ガスとクエンチャーガスとの組合せが使用される。希ガスとしては、例えば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅなどを含む。クエンチャーガスとしては、例えば、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、ＣＦ４、Ｃ４Ｈ１０などを含む。特に限定されないが、希ガス中に混合するクエンチャーガスの混合比率は５〜３０％とすることが好ましい。
【００１８】
電極５は、チャンバＣＢ内に電界を形成する。電離した電子は、この電界の中を、アノードとして機能する検出電極３側へドリフト移動する。
【００１９】
電子増幅フォイル２は、電子を増幅させる。
本実施形態において用いられる電子増幅フォイル２は、シート状の絶縁性基材の両主面が銅などの導電層が形成され、多数の貫通孔を有する。電子増幅フォイル２の貫通孔は、絶縁性基材の主面に対して略垂直方向に延在する。絶縁性基材の両主面に形成された導電層に数百Ｖの電位差を与えることで、貫通孔の内部には高電場が形成される。この貫通孔内部に電子が入ると、急激に加速される。加速した電子は、周囲のガス分子を電離させ、貫通孔内部において電子が雪崩式に増幅される（電子なだれ効果）。なお、電子増幅フォイル２は、ＧＥＭ：Ｇａｓ Ｅｌｅｃｔｏｒｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒとも呼ばれる。
【００２０】
特に限定されないが、電子増幅フォイル２の厚さは、数百μｍ程度である。一例ではあるが、貫通孔の直径は７０[μｍ]程度、ピッチは１４０[μｍ]程度のものが知られている。貫通孔の間隔は数百μｍ程度である。電子増幅フォイル２の貫通孔３０の開口率は、２３％程度である。電子増幅フォイル２を構成する絶縁性基材の材料としては、例えば、ポリイミドや液晶ポリマーなどの高分子ポリマー材料を用いることができる。電子増幅フォイル２を構成する導電層の材料としては、例えば、銅、アルミニウム、金、又はボロンなどを用いることができる。電子増幅フォイル２の導電層は、導電性材料を絶縁性材料にスパッタ蒸着して形成してもよいし、めっき処理により形成してもよいし、ラミネート処理により形成してもよい。
【００２１】
検出電極３は、電子なだれ効果により増倍された電子を検出し、検出信号を検出器４に送出する。検出器４は取得した信号に基づいて各種の検出データを演算する。特に限定されないが、検出データは、荷電粒子の飛跡の測定、入射粒子の位置やエネルギーの測定などに用いられる。
【００２２】
チャンバＣＢ内において、電子は、矢印で示す移動方向Ｅに沿って移動する。電子の移動方向において、電極５側は上流側であり、検出電極３側が下流側である。
【００２３】
続いて、本実施形態の製造方法により得られるイオンフィルター１０の構造について説明する。
【００２４】
先述したように、ガスの電離により電子数が増幅される際に、同数の陽イオンが生成される。この陽イオンのうち、電子増幅フォイル２の貫通孔の中央から電子増幅フォイル２を通過し、ドリフト領域ＤＲに移動（フィードバック）するものがある。陽イオンのドリフト速度は遅いため、陽イオンが長時間ドリフト領域に平板状に一群として滞在し、ドリフト領域ＤＲに局所的にイオン密度の高い場所を形成してしまう。これにより、ドリフト領域ＤＲの電場が歪められる。チャンバ内に磁場が存在する場合、ドリフトする電子にＥ×Ｂ effectを与えられると、位置分解能が低下する場合がある。
【００２５】
本実施形態のイオンフィルター１０は、電子増幅に伴い発生した陽イオンが電極５側（電子の移動方向Ｅとは逆方向）に移動しないように捕集する機能を有する。
【００２６】
本実施形態のイオンフィルター１０は、絶縁性基材と、その絶縁性基材の一方主面に形成された第１導電層と、その絶縁性基材の他方主面に形成された第２導電層と、その絶縁性基材の厚さ方向に沿って形成された複数の貫通孔と、を有する。
【００２７】
図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃ及び図２Ｄは、本実施形態のイオンフィルター１０の一例を模式的に示す図である。
図２Ａは、本実施形態のイオンフィルター１０の斜視図であり、図２Ｂは、本実施形態のイオンフィルター１０の平面図である。各図に示すように、本実施形態のイオンフィルター１０は貫通孔３０を備える。隣り合う貫通孔３０の間にはリム２０が形成される。貫通孔３０はリム２０に囲われている。リム２０が貫通孔３０の内壁を構成する。貫通孔３０は、イオンフィルター１０の主面に沿う開口部３１を形成する。
【００２８】
特に限定されないが、本実施形態のイオンフィルター１０において、貫通孔３０の開口率は、７５％以上である。本実施形態において、貫通孔３０の開口率とは、貫通孔３０により形成される開口部３１の面積の、絶縁性基材の主面の面積に対する割合である。開口部３１は、イオンフィルターの主面に沿う、絶縁性基材の無い二次元領域である。本実施形態の貫通孔３０の開口部３１の形状は略六角形である。本実施形態のイオンフィルター１０は、いわゆるハニカム構造を有する。
【００２９】
また、本実施形態の貫通孔３０を囲むリム２０とリム２０の間隔は１４０[μｍ]以上〜３００[μｍ]以下である。また、リム２０の幅（貫通孔３０の内壁間の距離）は、４５[μｍ]以下である。
【００３０】
ところで、本実施形態のイオンフィルター１０は、フィードバックしてくる陽イオンを捕集し、ドリフト領域ＤＲへ移動しないように機能するが、その一方で、電子の移動を妨げてはならないという制約がある。このため、イオンフィルター１０として利用するためには、貫通孔３０の開口率が高く、かつ厚さが薄い構造であることが求められる。
【００３１】
発明者らが行ったシミュレーションによれば、イオンの移動を妨げないようにするため、つまり、イオンフィルター１０として機能するためには、イオンフィルター１０の貫通孔３０の開口率は７０％以上であることが望ましいということがわかった。また、発明者らが行ったシミュレーションによれば、イオンの移動を妨げないようにするため、イオンフィルター１０の絶縁性基材１１の厚さが２５[μｍ]以下であることが望ましいということがわかった。
本発明の本実施形態では、これらの条件を満たすイオンフィルター１０を提供する。
【００３２】
本実施形態のイオンフィルター１０は、電子を増幅する電子増幅フォイル２の上流側（電極５，ドリフト領域ＤＲ側）に、電子増幅フォイル２とは別の部材として配置される。本実施形態のイオンフィルター１０は、電子増幅に伴い発生した陽イオンを捕集するという、電子増幅フォイル２とは異なる目的において用いられ、電子増幅フォイル２とは異なる機能を奏するものである。
【００３３】
本実施形態では、イオンフィルター１０を、電子の移動方向Ｅにおいて、電子増幅フォイル２よりも上流側（電極５側，ドリフト領域ＤＲ側）に配置する。つまり、イオンフィルター１０は、電子増幅フォイル２と電極５との間に配置する。イオンフィルター１０をこのように配置することにより、電子増幅フォイル２において発生する陽イオン群を、イオンフィルター１０で捕集し、フィードバックする陽イオンがドリフト領域ＤＲの全体に影響を与えることを防止する。これにより、ドリフト電子が陽イオン群の影響を受けにくくすることができる。
【００３４】
図２Ｃは、図２Ｂに示す本実施形態のイオンフィルター１０の、IIＣ−IIＣ線に沿う断面の第１の例を示す断面図である。
本実施形態のイオンフィルター１０は、絶縁性基材１１の一方主面に形成された第１導電層１２を形成する第１の材料と、他方主面に形成された第２導電層１３を形成する第２の材料とが異なる。第１の材料と第２の材料は導電性材料である。
本実施形態のイオンフィルター１０において、第１導電層１２の表面部１２１は、銅、ニッケル、金、タングステン、亜鉛、アルミニウム、クロム、及びコバルトの物質からなる群のうち、何れか一種以上の物質を含む材料から形成される。
【００３５】
第１導電層１２は、銅、ニッケル、金、タングステン、亜鉛、アルミニウム、クロム、及びコバルトの物質からなる群のうち、何れか一種以上の物質を含む材料から形成される。第２導電層１３は、第１導電層１２の材料とは異なる材料であって、銅、ニッケル、金、タングステン、亜鉛、アルミニウム、クロム、及びコバルトの物質からなる群のうち、何れか一種以上の物質を含む材料から形成される。
【００３６】
特に限定されないが、本実施形態の第１導電層１２をニッケルとし、第２導電層１２を銅とすることができる。
【００３７】
図２Ｄは、図２Ｂに示す本実施形態のイオンフィルター１０の、IIＣ−IIＣ線に沿う断面の第２の例を示す断面図である。本実施形態のイオンフィルター１０は、絶縁性基材１１の一方主面に形成された第１導電層１２の表面部１２１を形成する第１の材料と、他方主面に形成された第２導電層１３の表面部１３１を形成する第２の材料とが異なる材料で構成される。表面部１３１は第２導電層１３の露出した表面の部分である。
【００３８】
図２Ｄに示すように、本実施形態において、第１導電層１２は、表面部１２１と基礎部１２２を備える。表面部１２１は、第１導電層１２の一部を構成する。表面部１２１は、第１導電層１２のうち外部に露出された部分である。第１導電層１２は、表面部１２１と絶縁性基材１１との間に存在する基礎部１２２を備える。基礎部１２２は、第１導電層１２のうち、表面部１２１以外の部分である。
【００３９】
図２Ｄに示すように、表面部１２１と基礎部１２２とは区別可能な構造として構成する。たとえば、表面部１２１を基礎部１２２の表面に形成し、これを第１導電層１２の表面部１２１としてもよい。表面部１２１は、基礎部１２２の表面にめっき、蒸着などの手法により薄膜又は層として形成する。表面部１２１の厚さは、特に限定されない。
【００４０】
本実施形態において、第１導電層１２に代えて、第２導電層１３を、表面部１３１と基礎部１３２を備える構成としてもよい。第２導電層１３と表面部１３１と基礎部１３２は、第１導電層１２と表面部１２１と基礎部１２２と同様に構成できる。このため、前段落の第１導電層１２と表面部１２１と基礎部１２２に関する説明を、第２導電層１３と表面部１３１と基礎部１３２の説明として援用する。
【００４１】
本実施形態のイオンフィルター１０において、第１導電層１２，第２導電層１３の厚さは特に限定されない。同じ厚さであってもよいし、異なる厚さであってもよい。第１導電層１２の表面部１２１と基礎部１２２、第２導電層１３の表面部１３１と基礎部１３２の厚さも特に限定されない。特に限定されないが、本実施形態の第１導電層１２，第２導電層１３の厚さは５．０[μｍ]以下であることが好ましい。特に限定されないが、本実施形態の第１導電層１２，第２導電層１３の厚さは２[μｍ]以上〜４[μｍ]以下、さらに好ましくは３[μｍ]である。
【００４２】
本実施形態のイオンフィルター１０において、第１導電層１２の表面部１２１は、銅、ニッケル、金、タングステン、亜鉛、アルミニウム、クロム、及びコバルトの物質からなる群のうち、何れか一種以上の物質を含む材料から形成される。
【００４３】
第１導電層１２の表面部１２１以外の部分は、銅、ニッケル、金、タングステン、亜鉛、アルミニウム、クロム、及びコバルトの物質からなる群のうち、何れか一種以上の物質を含む材料から形成される。基礎部１２２は、表面部１２１と異なる物質を含む材料から形成できる。
【００４４】
第２導電層１３の表面部１３１は、第１導電層１２の表面部１２１の材料とは異なる材料であって、銅、ニッケル、金、タングステン、亜鉛、アルミニウム、クロム、及びコバルトの物質からなる群のうち、何れか一種以上の物質を含む材料から形成される。
【００４５】
第２導電層１３の表面部１３１以外の部分は、銅、ニッケル、金、タングステン、亜鉛、アルミニウム、クロム、及びコバルトの物質からなる群のうち、何れか一種以上の物質を含む材料から形成される。
【００４６】
銅、ニッケル、金、タングステン、亜鉛、アルミニウム、クロム、スズ、及びコバルトのうち、何れか一種以上の物質を含む材料で、イオンフィルター１０の第１導電層１２の表面部１２１又は第２導電層１３の表面部１３１を形成することにより、電子増幅器１００において発生し、電子とは逆方向に移動する陽イオンを捕集できる。
【００４７】
金は、その安定性において第１導電層１２の表面部１２１、第２導電層１３の表面部１３１に適している。
アルミニウムは、その軽さにおいて第１導電層１２の表面部１２１、第２導電層１３の表面部１３１に適している。イオンフィルター１０、ひいては電子増幅器１００の重量を軽減できる。
ニッケルは、その剛性（強さ）において第１導電層１２の表面部１２１、第２導電層１３の表面部１３１に適している。剛性は、イオンフィルター１０の強度向上に貢献する。また、ニッケルは、その寸法安定性において第１導電層１２の表面部１２１、第２導電層１３の表面部１３１に適している。寸法安定性は、イオンフィルター１０の平坦性に貢献する。
タングステンは、その硬さにおいて第１導電層１２の表面部１２１、第２導電層１３の表面部１３１に適している。硬性は、イオンフィルター１０の引っ張り強度の向上に貢献する。
【００４８】
アルミニウム、クロム、コバルト、ニッケルは、多重クーロンの散乱が小さいという観点において、第１導電層１２の表面部１２１、第２導電層１３の表面部１３１に適している。多重クーロンの散乱は、電子の飛跡に影響を与える。電子の飛跡に与えた影響は、後段において行われる測定処理の精度に影響を与える。多重クーロンの散乱が小さいことは、検出結果を用いた測定精度の向上に貢献する。
【００４９】
金、クロム、亜鉛、コバルト、ニッケル、タングステン、スズは、ガンマ線領域に反応性を有する点において、第１導電層１２の表面部１２１、第２導電層１３の表面部１３１に適している。γ線領域の反応性は、ガンマ線の検出効率を向上させる。ガンマカメラや非破壊検査器のようなガス放射線検出器においてはその検出精度の向上に貢献する。
【００５０】
コバルト、ニッケル、クロム、タングステンは、剛性が高い点において、第１導電層１２の表面部１２１、第２導電層１３の表面部１３１に適している。薄く、貫通孔が多数形成された構造のイオンフィルター１０は変形や断線による影響を受けやすい。剛性が高い点は、イオンフィルター１０の強度向上に貢献する。
【００５１】
本実施形態では、第１導電層１２の表面部１２１又は第２導電層１３の表面部１３１の何れか一方を、銅を含む材料で形成する。銅は加工しやすく、本実施形態のように細いリム２０と開口率の高いパターンの作製に適しており、入手が容易である。
【００５２】
一例ではあるが、本実施形態におけるイオンフィルター１０において、第１導電層１２の表面部１２１はニッケルを含む材料で形成され、第１導電層１２の表面部１２１以外の部分である基礎部１２２は銅を含む材料で形成される。本例における第１導電層１２は、絶縁性基材１１の一方主面に銅で形成された基礎部１２２の上に、ニッケルを用いためっき処理により形成された表面部１２１を有する。
【００５３】
本例において、第２導電層１３の表面部１３１は、銅を含む材料で形成される。第２導電層１３において、表面部１３１及び基礎部１３２はいずれも銅を含む材料で形成される。第２導電層１３は、表面部１３１及び基礎部１３２が一体として構成されている。
【００５４】
本実施形態において、第１導電層１２と第２導電層１３とを反対に構成してもよい。
つまり、本実施形態におけるイオンフィルター１０において、第２導電層１３の表面部１３１はニッケルを含む材料で形成され、第２導電層１３の表面部１３１以外の部分である基礎部１３２は銅を含む材料で形成されてもよい。この場合に、第２導電層１３は、絶縁性基材１１の一方主面に銅で形成された基礎部１３２の上に、ニッケルめっきにより形成された表面部１３１を有する。本例において、第１導電層１２の表面部１２１は、銅を含む材料で形成される。第１導電層１２は表面部１２１及び基礎部１２２はいずれも銅を含む材料で一体として形成される。
【００５５】
次に、図３及び図４に基づいて、本実施形態のイオンフィルター１０の製造方法について三つ態様を説明する。図３及び図４においては、製造工程が分かりやすいように、端面図にて表現した。
【００５６】
＜第１の製造方法＞
まず、第１の製造方法について説明する。
第１の製造方法では、図３（Ａ）に示す基材１０Ａを準備する。絶縁性基材１１Ａと、絶縁性基材１１Ａの一方主面に第１の材料で形成された導電層１２Ａと、絶縁性基材１１Ａの他方主面に、第１の材料とは異なる第２の材料で形成された導電層１３Ａと、を備えた基材１０Ａを準備する。特に限定されないが、本実施形態では、一方主面側の導電層１２Ａがニッケルを含む材料で形成され、他方主面側の導電層１３Ａが銅を含む材料で形成された基材１０Ａを準備する。
【００５７】
導電層１２Ａ，導電層１３Ａは、めっき、スパッタリング、蒸着などの薄膜形成技術を用いて作製できる。異なる金属種を含む材料を用いてめっき、スパッタリング、蒸着などの薄膜形成技術を行うことにより、導電層１２Ａ，導電層１３Ａは異なる材料で形成できる。
【００５８】
なお、図３（Ａ）において示す絶縁性基材１１Ａは、イオンフィルター１０の絶縁性基材１１に対応し、導電層１２Ａはイオンフィルター１０の第１導電層１２に対応し、導電層１３Ａはイオンフィルター１０の第２導電層１３に対応する。
【００５９】
図３（Ｂ）に示すように、第１の製造方法と同様に、既知のフォトリソグラフィ技術を用いて、導電層１２Ａの所定領域を除去して所定パターンの第１導電層１２を形成する。導電層１２Ａの表面に、所定領域以外の部分、つまりリム２０に相当する領域を覆うエッチングレジストを形成し、その後エッチング液を導電層１２Ａに作用させる。本工程では、導電層１２Ａを構成する材料にのみ反応するエッチング液を用いて、所定パターンの第１導電層１２を形成する。この工程において、所定領域以外の部分、つまりリム２０に相当する領域の導電層１２Ａは、エッチングレジストに保護されるため、厚さに変化はない。導電層１２Ａを形成する材料と導電層１３Ａを形成する材料とは異なる。導電層１２Ａを構成する材料にのみ反応するエッチング液は、導電層１３Ａを構成する材料には反応しない。このため、導電層１２Ａのみをエッチングし、導電層１３Ａはエッチングされない。このため、他方主面側の導電層１３Ａの厚さにも変化はない。
【００６０】
導電層１２Ａがニッケルで構成され、導電層１３Ａが銅で構成されている場合には、ニッケルのみに反応する硝酸と硫酸とを混合したエッチング液を用いて、導電層１２Ａの所定領域のみを除去する。これにより、導電層１３Ａはエッチングされず、第１導電層１２を形成できる。
【００６１】
次に、絶縁性基材１１のうち、所定領域に対応する部分を除去する。
図３（Ｃ）に示すように、第１導電層１２が形成された一方主面側（図中上側）から波長が５００[ｎｍ]以下のＵＶ−ＹＡＧレーザーを照射する。例えば、第三高調波（波長３５５[ｎｍ]）のＵＶ−ＹＡＧレーザーを照射する。一方主面側から照射されるレーザーに対し、所定のハニカムパターンに形成された第１導電層１２（表面部１２１及び基礎部１２２を含む）がマスクとなり、所定領域に対応する領域（本例では六角形の領域）の絶縁性基材１１が除去される。一方主面側から他方主面側までの絶縁性基材１１を除去して、貫通孔３０を形成する。
【００６２】
なお、ポリイミドなどの絶縁性基材１１の実際の除去工程では、工程の内容にもよるが、除去部分との境界面にテーパーが生じることがある。例えば、エッチング液により除去された部分には、主面に対して５０〜６０度のテーパー面が形成される。図３は、工程を簡潔に説明するため、そのような形態の変化は省略して示す。
【００６３】
この絶縁性基材１１を除去する工程は、エッチング液を用いて行ってもよい。図３（Ｂ）に示す状態の基材１０にエッチング液を作用させると、第１導電層１２及び第２導電層１３がマスクとなり、所定領域に対応する領域（本例では六角形の領域）の絶縁性基材１１が除去される。
【００６４】
その後、プラズマデスミヤ処理などのデスミヤ処理を実施する。デスミヤ処理の手法は、絶縁性基材１１の除去の手法に応じて、出願時に知られた手法を適宜に用いる。
【００６５】
最後に、絶縁性基材１１の所定領域が除去された基材１０Ａの両面側からエッチング液を作用させる。エッチング液は、基材１０Ａの他方主面側に形成された第２導電層１３Ａの一方主面側から作用するとともに、第２導電層１３Ａの他方主面側からも作用する。絶縁性基材１１が除去された所定領域は両面からエッチングされる。このため、第１導電層１３Ａの所定領域に対応する部分のエッチング速度は、所定領域以外に対応する部分のエッチング速度の約２倍となる。導電層１３Ａのうち所定領域に対応する領域が除去されるタイミングにおいて、導電層１３Ａのうち所定領域以外に対応する領域は残る。つまり、エッチング処理により、導電層１３Ａのうちの所定領域に対応する領域だけを除去して、第２導電層１３を形成できる。
【００６６】
この工程においては、除去対象となる他方主面側の導電層１３Ａを形成する材料にのみ反応するエッチング液を用いる。エッチング液は、導電層１３Ａの材料に応じて適宜に選択できる。導電層１３Ａは銅で形成されているので、銅にのみ反応する硫酸と過酸化水素水を混合したエッチング液を用いる。第１導電層１２は、ニッケルを含む材料で形成されているので、本エッチング処理によって第１導電層１２の回路（所定領域の導電層）に欠損が生じることはない。この工程において、所定領域以外の部分、すなわちリム２０に相当する領域の導電層１２Ａの厚さに変化はない。
【００６７】
本実施形態の製造方法によれば、出発材料として用いられる両面に導電層が形成された基材１０Ａの一方主面である導電層１２Ａの厚さと、得られたイオンフィルター１０の第１導電層１２の厚さは同じである。このように、本実施形態の製造方法によれば、出発材料である基材１０Ａの導電層１２Ａの厚さを変化させずに、上述した構造のイオンフィルター１０を効率良く製造できる。
【００６８】
そして、図３（Ｄ）に示すように、一方主面側から他方主面側まで貫通した貫通孔を形成できる。これにより、所定パターン（例えばハニカムパターン）を構成するイオンフィルター１０を得ることができる。
【００６９】
開口率が７５％以上を占める貫通孔３０及びその貫通孔３０を形成するリム２０を、薄いシートに形成するのは容易ではない。本願出願時におけるフォトリソグラフィ技術においてエッチングパターンのずれの原因となる露光精度は＋／−１０[μｍ]程度と言われる。また、絶縁性基材１１のエッチング処理を正確に実行することは困難であり、例えば、ポリイミドのエッチング処理においては傾斜が生じてしまう。このように、絶縁性基材の両主面に同じパターンを同じ位置に形成し、同じ位置を貫通させることは難しい。しかも、開口率が７５％以上であるためには、リム２０の太さが４５[μｍ]以下であることが求められるため、このような導電層を形成することは容易ではなかった。
【００７０】
既知のフォトリソグラフィ技術では基板１１Ａの一方主面のみに対してエッチングが行われる。本実施形態の製造方法によれば、他方主面側について、既知のフォトリソグラフィ技術を用いずにエッチングを行うので、露光精度の限界により生じるエッチングパターンのずれという問題が生じない。これにより、本実施形態に係る、貫通孔３０が形成されたイオンフィルター１０を作製できる。この製造方法によれば、貫通孔３０の開口率を７５％以上にすることができる。
【００７１】
実施形態のイオンフィルター１０の製造方法によれば、電子の移動及びその軌道に影響を与えることなく、陽イオンの移動を抑制できる構造のイオンフィルター１０を提供できるとともに、併せて製造コストを低減できる。
【００７２】
本実施形態において、基材１０Ａの一方主面の導電層１２Ａの厚さが３[μｍ]、他方主面の導電層１３Ａの厚さが７[μｍ]の基材１０Ａを用いて本実施形態のイオンンフィルター１０を作製した。作製されたイオンフィルター１０の第１導電層１２の厚さは３[μｍ]、第２導電層１３の厚さは３[μｍ]であった。このように、製造過程において、出発材料となる基材の導電層の厚さの減少量を抑制できた。
【００７３】
＜第２の製造方法＞
続いて、第２の製造方法を図４に基づいて説明する。この第２の製造方法は、先述した第１の製造方法と基本的な工程は共通するので、図３の記載及び第１の製造方法の説明を援用しつつ、第２の製造方法について説明する。
【００７４】
まず、図４（Ａ）に示すように、絶縁性基材１１Ａの一方主面（図中上側面）に導電層１２Ａが形成され、その他方主面（図中下側面）に導電層１３Ａが形成された基材１０Ａを準備する。導電層１２Ａを形成する材料と、導電層１３Ａを形成する材料とは、同じ材料である。特に限定されないが、本実施形態では、一方主面側の導電層１２Ａ及び他方主面側の導電層１３Ａの両方が銅を含む材料で形成された基材１０Ａを準備する。導電層１２Ａ，導電層１３Ａは、めっき、スパッタリング、蒸着などの薄膜形成技術を用いて作製できる。
【００７５】
なお、図４（Ａ）において示す絶縁性基材１１Ａは、イオンフィルター１０の絶縁性基材１１に対応し、導電層１２Ａはイオンフィルター１０の第１導電層１２に対応し、導電層１３Ａはイオンフィルター１０の第２導電層１３に対応する。
【００７６】
図４（Ｂ）に示すように、既知のフォトリソグラフィ技術を用いて、導電層１２Ａの所定領域を除去して所定パターンの第１導電層１２の基礎部１２２を形成する。この第１導電層１２の基礎部１２２によって形成される所定パターンは、平面視においてハニカムパターンである。特に限定されないが、本例では、絶縁性基材１１Ａの導電層１２Ａ及び導電層１３Ａを、いずれも銅を含む材料で形成し、導電層１２Ａの所定領域を除去して第１導電層１２の基礎部１２２を形成する。本実施形態において、第１導電層１２の基礎部１２２の線幅を、１２[μｍ]以上〜２５[μｍ]以下に形成することが好ましい。
【００７７】
次に、図４（Ｃ）に示すように、絶縁性基材１１の一方主面の第１導電層１２の基礎部１２２の表面に表面部１２１を形成する処理を行う。表面部１２１は、めっき、スパッタリング、蒸着などにより形成できる。本実施形態において、第１導電層１２の表面部１２１は、絶縁性基材１１の他方主面の導電層１３Ａの表面部１３１を形成する材料とは異なる材料を用いて形成される。特に限定されないが、本実施形態では、第１導電層１２の基礎部１２２の表面に、ニッケルめっき処理を行う。これにより、第１導電層１２の表面に、ニッケルを含む材料により表面部１２１を形成する。基礎部１２２に表面部１２１が形成された第１導電層１２の線幅は、リム２０の幅に対応する。リム２０の幅は、１５[μｍ]以上〜４５[μｍ]以下である。
【００７８】
次に、絶縁性基材１１のうち、所定領域に対応する部分を除去する。
図４（Ｄ）に示すように、第１導電層１２が形成された一方主面側（図中上側）から波長が５００[ｎｍ]以下のＵＶ−ＹＡＧレーザーを照射する。例えば、第三高調波（波長３５５[ｎｍ]）のＵＶ−ＹＡＧレーザーを照射する。一方主面側から照射されるレーザーに対し、所定のハニカムパターンに形成された第１導電層１２（表面部１２１及び基礎部１２２を含む）がマスクとなり、所定領域に対応する領域（本例では六角形の領域）の絶縁性基材１１が除去される。一方主面側から他方主面側までの絶縁性基材１１を除去して、貫通孔３０を形成する。
【００７９】
この絶縁性基材１１を除去する工程は、エッチング液を用いて行ってもよい。図４（Ｃ）に示す状態の基材１０をエッチング液に作用させると、第１導電層１２及び第２導電層１３がマスクとなり、所定領域に対応する領域（本例では六角形の領域）の絶縁性基材１１が除去される。
【００８０】
プラズマデスミヤ処理などのデスミヤ処理を実施する。デスミヤ処理の手法は、絶縁性基材１１の除去の手法に応じて、出願時に知られた手法を適宜に用いる。
【００８１】
最後に、絶縁性基材１１の所定領域が除去された基材１０Ａの両面側からエッチング液を作用させる。エッチング液は、基材１０Ａの他方主面側に形成された第２導電層１３Ａの一方主面側から作用するとともに、第２導電層１３Ａの他方主面側からも作用する。絶縁性基材１１が除去された所定領域は両面からエッチングされる。このため、第１導電層１３Ａの所定領域に対応する部分のエッチング速度は、所定領域以外に対応する部分のエッチング速度の約２倍となる。導電層１３Ａのうち所定領域に対応する領域が除去されるタイミングにおいて、導電層１３Ａのうち所定領域以外に対応する領域は残る。つまり、エッチング処理により、導電層１３Ａのうちの所定領域に対応する領域だけを除去して、第２導電層１３を形成できる。
【００８２】
この工程においては、除去対象となる導電層１３Ａを形成する材料にのみ反応するエッチング液を用いることが好ましい。本例では、導電層１３Ａは銅を含む材料で形成されているので、銅にのみ反応する硫酸と過酸化水素水を混合したエッチング液を用いる。一方、第１導電層１２の表面部１２１は、ニッケルを含む材料で形成されているので、本エッチング処理によって回路（所定領域の導電層）に欠損が生じることはない。
【００８３】
その結果、図４（Ｅ）に示すように、一方主面側から他方主面側まで貫通した貫通孔を形成できる。これにより、所定パターン（例えばハニカムパターン）を構成するイオンフィルター１０を得ることができる。
【００８４】
本実施形態の製造方法においても、第１の製造方法と同様に、所定領域以外の部分、すなわちリム２０に相当する領域の導電層１２Ａの厚さに変化はない。図４（Ｂ）に示す工程においては、リム２０に相当する領域を覆うエッチングレジストに保護されるため、導電層１２Ａの厚さに変化はない。図４（Ｃ）に示す工程においては、リム２０に相当する領域を覆う表面部１２１(めっき層)に保護されるため、導電層１２Ａの厚さに変化はない。以上のとおり、本実施形態の製造方法によれば、出発材料として用いられる両面に導電層が形成された基材１０Ａの一方主面である導電層１２Ａの厚さと、得られたイオンフィルター１０の第１導電層１２の厚さは、同じである。このように、本実施形態の製造方法によれば、出発材料である基材１０Ａの導電層１２Ａの厚さを変化させずに、上述した構造のイオンフィルター１０を効率良く製造できる。
【００８５】
本実施形態において、基材１０Ａの一方主面の導電層１２Ａの厚さが３[μｍ]、ニッケルめっき工程において形成された表面部１２１(ニッケルめっき層)の厚さが１０[μｍ]、他方主面の導電層１３Ａの厚さが７[μｍ]の基材１０Ａを用いて本実施形態のイオンンフィルター１０を作製した。作製されたイオンフィルター１０の第１導電層１２の厚さは１３[μｍ]、第２導電層１３の厚さは３[μｍ]であった。このように、製造過程において、出発材料となる基材の導電層の厚さの減少量を抑制できた。
【００８６】
＜第３の製造方法＞
さらに、第３の製造方法について説明する。
第３の製造方法の工程は、第１の製造方法及び第２の製造方法と基本的な工程は共通する。第３の製造方法では、第１及び第２の製造方法における、絶縁性基材１１Ａをレーザーにより除去し、デスミヤ処理をした後の工程として、エッチングレジストを形成する以下の工程に行う。
【００８７】
デスミヤ処理をした後に、絶縁性基材１１Ａの他方主面側の導電層１３Ａの表面の全面にエッチングレジストを貼りつける。エッチングレジストは、導電層１３Ａの他方主面側の露出面の全体を覆う。エッチングレジストを貼りつけた状態でエッチング処理を行う。エッチング処理により、導電層１３Ａの所定領域に対応する領域を除去する。その後、エッチングレジストを剥離する。
【００８８】
本実施形態の製造方法によれば、第１の製造方法及び第２の製造方法と同様に、出発材料として用いられる両面に導電層が形成された基材１０Ａの一方主面である導電層１２Ａの厚さと、得られたイオンフィルター１０の第１導電層１２の厚さは同じである。第３の製造方法によっても、出発材料である基材１０Ａの導電層１２Ａの厚さを変化させずに、上述した構造のイオンフィルター１０を効率良く製造できる。
【００８９】
また、第３の製造方法によれば、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）に示す第１導電層１２を形成する工程において用いられるエッチング液は、導電層１３Ａに作用しないので、導電層１３Ａの厚さに変化はない。また、図３（Ｄ）、図４（Ｅ）に示す第２導電層１３を形成する工程においては、エッチングレジストにより保護されるため、導電層１３Ａの厚さに変化はない。
【００９０】
第３の製造方法によれば、出発材料として用いられる両面に導電層が形成された基材１０Ａの一方主面である導電層１２Ａの厚さと、得られたイオンフィルター１０の第１導電層１２の厚さは、同じである。また、出発材料として用いられる両面に導電層が形成された基材１０Ａの他方主面である導電層１３Ａの厚さと、得られたイオンフィルター１０の第２導電層１３の厚さは、同じである
【００９１】
このように、本実施形態の製造方法によれば、出発材料である基材１０Ａの導電層１２Ａ及び導電層１３Ａの両方の導電層の厚さを変化させずに、上述した構造のイオンフィルター１０を効率良く製造できる。
【００９２】
一例ではあるが、本製造方法によれば、導電層１２Ａの厚さが３[μｍ]であり、導電層１３Ａの厚さが３[μｍ]の基材１０Ａを用いて本実施形態のイオンンフィルター１０を作製したところ、第１導電層１２の厚さが３[μｍ]、第２導電層１３の厚さが３[μｍ]のイオンフィルター１０を作製することができた。
【００９３】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【００９４】
１００…電子増幅器
１０…イオンフィルター
１１…絶縁性シート
１２…第１導電層
１２１…第１導電層の表面部
１２２…第１導電層の基礎部
１３…第２導電層
１３１…第２導電層の表面部
１３２…第２導電層の基礎部
２０…リム
３０…貫通孔
３１…開口部
２…電子増幅フォイル
３…検出電極
４…検出器
５…電極
ＤＲ…ドリフト領域
Ｅ…電子の流れ方向
【図１】
0005973513.tif 000002
【図２Ａ】
0005973513.tif 000003
【図２Ｂ】
0005973513.tif 000004
【図２Ｃ】
0005973513.tif 000005
【図２Ｄ】
0005973513.tif 000006
【図３】
0005973513.tif 000007
【図４】
0005973513.tif 000008