(57)【要約】【課題】半導体検出器における複数のアノードに応じて整列させて半導体検出器のカソード上面にコリメータを作成する方法の提供。【解決手段】本実施形態に係る半導体検出器用コリメータ作製方法は、半導体センサのカソードとアノードとの間の中間体の側面周りに第１レジスト層を塗布し、カソードと中間体と第１レジスト層とを覆うように塗布された第２レジスト層に対して所定パターンのフォトマスクを配置して所定の光を露光し、パターンに対応する第２レジスト層の複数部分を除去することにより第１レジスト層、カソード、中間体の側面の一部分を露出し、露出した第１レジスト層、中間体側面の一部分、カソード、第２レジスト層に対してＸ線遮蔽の重金属を有する金属層を付与し、第２レジスト層が露出するように金属層を研磨し、露出された第２レジスト層のうち金属層に挟まれていない部分の第２レジスト層を切り離すようにダイシングすること、を具備する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体センサにおけるカソードと複数のアノードとにより挟まれる中間体の側面周りに、第１のレジスト層を塗布し、
前記カソードと前記中間体と前記第１のレジスト層とを覆うように塗布された第２のレジスト層に対して所定のパターンのフォトマスクを配置して所定の光を露光し、
前記パターンに対応する前記第２のレジスト層の複数の部分を除去することにより、前記パターンに応じた前記第１のレジスト層、前記カソード、前記中間体の側面の一部分を露出し、
前記露出した第１のレジスト層、前記中間体の側面の一部分、前記カソードおよび前記第２のレジスト層に対して、Ｘ線を遮蔽する重金属を有する金属層を付与し、
前記第２のレジスト層が露出するように前記金属層を研磨し、
前記露出された第２のレジスト層のうち前記金属層に挟まれていない部分の前記第２のレジスト層を切り離すようにダイシングすること、
を具備することを特徴とする半導体検出器用コリメータ作製方法。
【請求項２】
前記所定のパターンは、
前記半導体センサにおける前記アノードの配置パターンと、前記光に対する前記第２のレジスト層の反応形式とに基づいて予め設定されること、
を特徴とする請求項１に記載の半導体検出器用コリメータ作製方法。
【請求項３】
前記所定のパターンは、前記反応形式がネガ型である場合、前記配置パターンにおけるアノード間において前記光を遮蔽するパターンであること、
を特徴とする請求項２に記載の半導体検出器用コリメータ作製方法。
【請求項４】
前記所定のパターンは、前記反応形式がポジ型である場合、前記アノードの位置における前記中間体の前面において前記光を遮蔽するパターンであること、
を特徴とする請求項２に記載の半導体検出器用コリメータ作製方法。
【請求項５】
前記金属層は、第１の金属層と第２の金属層との２層構造であって、
前記第２の金属層は、前記研磨により露出し、
前記第１の金属層による前記Ｘ線の減衰は、前記第２の金属層による前記Ｘ線の減衰より小さいこと、
を特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の半導体検出器用コリメータ作製方法。
【請求項６】
前記第１の金属層は、前記第２の金属層に入射した前記Ｘ線による２次放射を吸収すること、
を特徴とする請求項５に記載の半導体検出器用コリメータ作製方法。
【請求項７】
前記金属層は、鉛（Ｐｂ）、タングステン（Ｗ）、およびモリブデン（Ｍｏ）のうちのすくとも一つを有すること、
を特徴とする請求項１乃至６のうちいずか一項に記載の半導体検出器用コリメータ作製方法。
【請求項８】
前記第１のレジスト層は、高分子のエポキシ樹脂により構成される前記ネガ型のフォトレジストであること、
を特徴とする請求項３に記載の半導体検出器用コリメータ作製方法。
【請求項９】
前記部分は矩形であって、
前記第２のレジスト層は、高分子のエポキシ樹脂により構成され、前記矩形の短辺の長さに対する前記第２のレジスト層の厚さの比率が大きい前記ネガ型のフォトレジストであること、
を特徴とする請求項３に記載の半導体検出器用コリメータ作製方法。
【請求項１０】
前記第１のレジスト層の塗布後であって、前記第２のレジスト層の塗布前に、前記第１のレジスト層に対してフラッド露光を実行すること、
をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の半導体検出器用コリメータ作製方法。
【請求項１１】
前記フラッド露光を行った後であって、前記第２のレジスト層の塗付前に、前記第１のレジスト層を硬化させること、
をさらに具備することを特徴とする請求項１０に記載の半導体検出器用コリメータ作製方法。
【請求項１２】
前記複数の部分の除去後であって、前記第１のレジスト層、前記カソード、前記中間体の露出前に、前記第２のレジスト層を硬化させること、
をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか一項に記載の半導体検出器用コリメータ作製方法。
【請求項１３】
前記半導体センサは、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）センサと、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）センサと、ヨウ化水銀（ＨｇＩ）センサとのうちいずれかひとつであること、
を特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか一項に記載の半導体検出器用コリメータ作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書において説明される実施形態は、光子計数検出器として用いられる半導体検出器用のコリメータの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ベースの光子計数（フォトンカウンティング）コンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＣＴ）装置では、（半導体センサ内におけるホールの増加による）偏光、および電子素子の積層を回避するために、小さいスリット形状の開口を有する検出器側コリメータが必要である。さらに、コリメータは、検出器のピクセルと適切に位置合わせさせる必要がある。そうしたコリメータの製造および位置合わせは、当分野での大きな課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１２２８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
目的は、半導体検出器における複数のアノードに応じて整列させて、半導体検出器のカソードの上面にコリメータを作製する半導体検出器用コリメータの作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態に係る半導体検出器用コリメータ作製方法は、半導体センサにおけるカソードと複数のアノードとにより挟まれる中間体の側面周りに、第１のレジスト層を塗布し、前記カソードと前記中間体と前記第１のレジスト層とを覆うように塗布された第２のレジスト層に対して所定のパターンのフォトマスクを配置して所定の光を露光し、前記パターンに対応する前記第２のレジスト層の複数の部分を除去することにより、前記パターンに応じた前記第１のレジスト層、前記カソード、前記中間体の側面の一部分を露出し、前記露出した第１のレジスト層、前記中間体の側面の一部分、前記カソードおよび前記第２のレジスト層に対して、Ｘ線を遮蔽する重金属を有する金属層を付与し、前記第２のレジスト層が露出するように前記金属層を研磨し、前記露出された第２のレジスト層のうち前記金属層に挟まれていない部分の前記第２のレジスト層を切り離すようにダイシングすること、を具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本実施形態に係るＣＴ装置のＣＴ撮像システムを示す図である。
【図２】図２は、コリメータを有する光子計数検出器（ＰＣＤ）の例示的な一実施形態を示す図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るコリメータ構造の作製方法の流れ図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本実施形態に係るピクセル型（ｐｉｘｅｌａｔｅｄ）のテルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）センサの端面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本実施形態に係るピクセル型のテルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）センサの上面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本実施形態に係るピクセル型のテルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）センサの側面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、本実施形態に係るコリメータ構造の作製段階の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
一実施形態では、コンピュータ断層撮影（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＣＴ）装置の検出器上へのコリメータ構造の作製方法が提供される。方法は、半導体センサに第１のレジスト層を塗布することと、第１のレジスト層と半導体センサの両方を覆うように第１のレジスト層と半導体センサとの上に第２のレジスト層を塗付することと、フォトマスクから第２のレジスト層にパターンを転写するためにフォトマスクを用いて第２のレジスト層を紫外線（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：ＵＶ）に露光することと、第２のレジスト層に開口（隙間）を作り出し半導体センサの上側部分を露出させるようにフォトマスクからのパターンに対応する第２のレジスト層の複数の部分を除去することと、開口と、第１のレジスト層と、第２のレジスト層と、半導体センサとを覆うように開口内および第２のレジスト層上に金属層を堆積（付与）させることと、開口内の金属層が第２のレジスト層と同一平面になるように金属層の上側部分を研磨することと、第１のレジスト層と第２のレジスト層とをダイシングすることとを備える。
【０００８】
一実施形態では、金属層を付与することは、第１の金属層を覆うように第２の金属層を付与させることを含む。
【０００９】
一実施形態では、第１の金属層の減衰が、第２の金属層よりも低い。
【００１０】
一実施形態では、金属層は、鉛（Ｐｂ）、タングステン（Ｗ）、およびモリブデン（Ｍｏ）のうちの１つからなる。
【００１１】
一実施形態では、第１のレジスト層が、ＳＵ−８レジストである。一実施形態では、第２のレジスト層が、ＳＵ−８レジストである。
【００１２】
一実施形態では、方法は、さらに、第２のレジスト層を塗付する前に、第１のレジスト層のフラッド露光を行うことを備える。
【００１３】
一実施形態では、方法は、さらに、第２のレジスト層を塗布する前であって、フラッド露光を行った後に、第１のレジスト層を硬化することを備える。
【００１４】
一実施形態では、方法は、さらに、第２のレジスト層の諸部分を除去した後に、第１のレジスト層と第２のレジスト層とを硬化することを備える。
【００１５】
一実施形態では、半導体センサは、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）センサ、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）センサ、およびヨウ化水銀（ＨｇＩ）センサのうちの１つである。
【００１６】
図１には、固定された疎な光子計数検出器（Ｐｈｏｔｏｎ−Ｃｏｕｎｔｉｎｇ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＰＣＤ）と回転するＸ線源とを含む、スパーススペクトル（ｓｐａｒｓｅ  ｓｐｅｃｔｒａｌ）ＣＴ撮像システムが示されている。Ｘ線源の軌道は、ＰＣＤによって定められるリングの内側または外側にあってよい。
【００１７】
図２には、コリメータを有するＰＣＤの一実施形態が示されている。図２に示されるように、ＰＣＤ３００は、ピクセル型のアノード（ｐｉｘｅｌａｔｅｄ  ａｎｏｄｅ）３０４ａ〜３０４ｄと平坦なカソード（Ｐｌａｎａｒ  Ｃａｔｈｏｄｅ）３０２とを含む。一実施形態では、ピクセル型のアノード３０４ａ〜３０４ｄのそれぞれは、個々のピクセル（検出素子）に対応する。いくつかの実施形態では、ＰＣＤ３００は、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）またはテルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）などの連続したバルク（中間体）材料で作られた半導体ＰＣＤである。一実施形態では、ＰＣＤ３００は、ヨウ化水銀（ＨｇＩ）で作られてもよい。図２に示されるように、コリメータ３０６ａ〜３０６ｅは、ＰＣＤ３００のカソード側に位置している。いくつかの実施形態では、コリメータ３０６ａ〜３０６ｅは、各ピクセルの縁部（のカソード）上に設けられる。この点に関連して、コリメータは、入射Ｘ線（の全てではないが大部分）がピクセルの（中間体の）縁部にあたるのを遮り、それによってピクセル３０４ａ〜３０４ｄの中心だけしか入射Ｘ線を受けないようになる。
【００１８】
したがって、図２に示されるように、設置されたコリメータ３０６ａ〜３０６ｅによって、個々の検出器のチャネル／（および）ピクセルが分離される。一実施形態では、コリメータ３０６ａ〜３０６ｅの各々は、ＰＣＤのカソード側上に重ねられたマスク（Ｘ線遮蔽板）の部分である。他の実施形態では、ＰＣＤに入射する光束量に応じて、全ピクセルまたはカソード全体のそれぞれの１０％〜６０％がコリメータによって覆われる。
【００１９】
本実施形態では、適切な減衰とコリメーション特性とを有し、検出器のピクセルとの位置合わせが良好であり、様々な検出器ファン角度（ＤＥＴｅｃｔｏｒ  Ｆａｎ  ａｎｇｌｅ：ＤＥＴＦ）からのＸ線入射に適合した形状の、（図２に示されるもののような）コリメータ構造の作製方法が説明される。
【００２０】
一実施形態では、ＣＺＴセンサのカソード側上にコリメータ構造を形成するのに重金属材料（例えば、鉛（Ｐｂ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）または異なる材料からなる複数の層（第１の金属層、第２の金属層））および小さい減衰のポリマー（高分子エポキシ樹脂）材料（例えば、ＵＳ−８フォトレジスト）をパターン形成する場合に、フォトリソグラフィ（Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）法が用いられる。古典的な機械加工技術では、金属層、特に複数の層の形成は難しい。
【００２１】
一実施形態では、非金属材料のパターン形成（所定のパターンの形成）にフォトリソグラフィ法が用いられる。非金属材料を使用することによって、コリメータの代わりに（バンドギャップフィルタのような）光学フィルタを構築することができる。
【００２２】
ＳＵ−８は、高アスペクト比構造によく適する高分子のエポキシベースのネガ型レジストによく使用される。ここで、高アスペクト比とは、所定のパターンが矩形形状である場合、矩形の短辺または長辺の長さに対する第２のレジスト層の厚みに対応する。ＳＵ−８は、Ｘ線に対する減衰が低く（提案の設計において典型的な高さである２ｍｍで４％未満）、機械的に強固であり安定している。
【００２３】
一実施形態では、ポリマー材料であるＳＵ−８は、金属間に構造の一部として残り、金属コリメータ片と検出器の結晶（例えばＣＺＴ）とを取り囲む。この方法は、（「極角」での入射ビームに対して）検出器の両側でのコリメーションを実現するように、「張り出し部」または部分的に巻き付いた構造を形成することができる。（例えば金属層９００および第１のレジスト層５００の一部である）「張り出し部」は、図１２Ａを含むいくつかの図面で見ることができる。一実施形態では、作製方法は、多数の検出器を同時に加工することができる。
【００２４】
一実施形態において、（図２に示されるＰＣＤ３００のような）直接変換検出器上にコリメータ構造を作製する方法は、以下のように要約され得る。まず、２つのＳＵ−８フォトレジスト層（第１のレジスト層、第２のレジスト層）がリソグラフィによってパターン形成される。次いで、重金属の１つまたは複数の層（第１の金属層および第２の金属層）が付与される（スパッタまたは蒸着される）。第３に、不要な１つまたは複数の金属層とＳＵ−８とを除去するために、表面が研磨される。最後に、所望の形状になるように側部がダイシング（またはワイヤカット）される。所望の形状は、例えば、長方形の形状であってよい。
【００２５】
図３には、本実施形態に係るコリメータ構造の作製方法が示されている。図３の方法は、ＣＺＴセンサまたは任意の固体検出器に適用することができる。図３に示される方法を、図４〜１２と併せて論じる。図３の方法は、露光装置で実施することができる。図３の方法を実行するのに任意の露光装置が使用可能である。
【００２６】
図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃはそれぞれピクセル型のＣＺＴセンサ（電極付き）４００の端面図、上面図および側面図である。図４Ａ、４Ｂよび４Ｃに示されるように、ＣＺＴセンサ４００の異なる側部は４０２〜４１２で示されている。
【００２７】
コリメータ構造の製造の第１のステップ（図３のステップ３１０）では、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃに示されるように、ＣＺＴセンサ４００に第１のＳＵ−８レジスト層（第１の層）５００が塗付される。例えば、半導体センサ４００におけるカソード３０２と複数のアノード３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄとにより挟まれる中間体（バルク）３００の側面周りに、第１のレジスト層５００が塗布される。図面に見られるように、一実施形態では、ＳＵ−８レジスト層５００の高さ（厚み）はＣＺＴセンサ４００の半分（の厚み）である。しかし、ＳＵ−８レジスト層５００は、ＣＺＴセンサ４００に対して異なる高さ（厚み）であってもよい。なお、半導体センサ４００におけるピクセル型のアノード（３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ）は、コリメータの形成後に設けられてもよい。
【００２８】
ＳＵ−８レジスト層５００の高さは、金属層（例えば、以下に論じる金属厚層９００）によって覆われる必要があるＰＣＤの高さによって決まる。ＳＵ−８で覆われなくても、金属張り出し部によって覆われることになる。検出器の動作は様々であり、Ｘ線の側部からの入射タイミングの予測が難しいことがあるので、往々にして、金属によってＰＣＤ側面の一部を覆うことが望ましい。これは、主に、センサ材料の特性および撮像タスクによって異なる。
【００２９】
次に、ステップ３２０で、図５に示される構造に紫外線（ＵＶ）光（所定の光）によるフラッド露光が行われる。すなわち、第１のレジスト層５００の塗布後であって、後述する第２のレジスト層の塗布前に、第１のレジスト層５００に対してフラッド露光が実行される。次いで、ステップ３２５で、図５に示される構造が現像される。ステップ３３０で、図５に示される構造が硬化される。すなわち、フラッド露光を行った後であって、後述する第２のレジスト層の塗付前に、第１のレジスト層５００が硬化される。図５に示される構造の硬化後、ステップ３４０で、図６に示されるように、第１のＳＵ−８レジスト層５００およびＣＺＴセンサ４００の上に第２のＳＵ−８レジスト層（第２の層）６００が塗付される。図６に示されるように、第２のＳＵ−８レジスト層６００は、ＣＺＴセンサ４００の底側部４０８を除く全ての側部（４０２、４０４、４０６、４１０および４１２）上を覆っている。図６Ｂに示される上面図では、ＣＺＴセンサ４００が露出しているように見えるが、実際は第２のＳＵ−８レジスト層６００がＣＺＴセンサ４００の上面を覆っている。
【００３０】
次に、作製方法は、引き続き、図７に示されるように、ステップ３５０で、パターンを画成するためにフォトマスク７０２を用いて、構造を紫外線光（所定の光）７００に露光する。換言すると、フォトマスクからのパターン（所定のパターン）を転写するために第２のＳＵ−８レジスト層（第２のレジスト層）６００がＵＶ光に露光される。（フォトマスク７０２などの）フォトマスクは、ＵＶ光７００の定められたパターンでの透過を可能にする孔または透明部分を有するプレートである。具体的には、ステップ３６０において、カソードと中間体と第１のレジスト層５００とを覆うように塗布された第２のレジスト層６００に対して、所定のパターンのフォトマスクを配置して所定の光（紫外線）が露光される。
【００３１】
図８から明らかなように、またステップ３６０で論じられるように、図７に示される構造の第２のＳＵ−８レジスト層６００の諸部分が現像（除去／洗浄）される結果、構造から第２のＳＵ−８レジスト層６００の諸部分が除去され、開口またはギャップが形成される。第２のＳＵ−８レジスト層６００の諸部分は、特殊な溶液または「現像液」によって除去される。第２のレジスト層がＳＵ−８レジストの場合、ＵＶ光に直接露光される部分は洗浄除去されず硬化されて留まる。例えば、そのような部分は、図８Ａにおいて、「マスク位置」の（左右の）外側にある部分として見ることができる。しかし、他のタイプのフォトレジストの場合、ＵＶ光に直接露光される部分は洗浄除去される。例えば、ポジ型フォトレジストの場合、光に露光される領域は洗浄除去され、その一方で他の領域は留まる。ネガ型フォトレジストの場合、光に露光される領域は留まり、その一方で他の領域は洗浄除去される。図３の方法は、ポジ型フォトレジストにもネガ型フォトレジストにも用いることができる。第１のレジスト層と第２のレジスト層とのうち少なくとも一方は、例えば、高分子のエポキシ樹脂により構成されるネガ型のフォトレジストである。
【００３２】
ステップ３６０で用いられるフォトマスクは、半導体センサ４００におけるカソードと中間体と第１のレジスト層とを覆うように塗布された第２のレジスト層の上方に配置される。フォトマスクは、所定のパターンを有する。所定のパターンは、半導体センサ４００におけるアノードの配置パターンと、所定の光に対する第２のレジスト層の反応形式とに基づいて予め設定される。
【００３３】
例えば、反応形式がネガ型である場合、フォトマスクの所定のパターンは、アノードの配置パターンにおけるアノード間において所定の光を遮蔽するパターンである。また、反応形式がポジ型である場合、フォトマスクの所定のパターンは、アノードの位置における中間体の前面において所定の光を遮蔽するパターンである。
【００３４】
ステップ３６０の結果として、図８Ａ、８Ｂおよび８Ｃに示されるように、ＣＺＴセンサ４００の諸部分は、側部（上面）４０２において完全に露出し、側部４０４および側部４０６まわりに部分的に露出する。その一方で、図８Ｃに示されるように、ＣＺＴセンサ４００の側部４１０、４１２は、第１のＳＵ−８レジスト層５００および第２のＳＵ−８レジスト層６００によって取り囲まれ、したがって露出しない。図７に示される構造の第２のＳＵ−８レジスト層６００の現像（洗浄）後、ステップ３７０で、結果的に得られた（図８に示される）構造が硬化される。
【００３５】
すなわち、フォトマスクの所定のパターンに対応する第２のレジスト層６００の複数の部分を除去することにより、この所定のパターンに応じた第１のレジスト層５００の一部分と、カソードと、中間体の側面の一部分とが、露出する。次いで、複数の部分の除去（洗浄）後であって、第１のレジスト層、カソード、中間体の露出前に、第２のレジスト層が硬化される。
【００３６】
ステップ３６０において、第２のレジスト層は、所定のパターンに対応する複数の部分が除去される。このとき、除去される部分は、例えば、矩形である。第２のレジスト層は、高分子のエポキシ樹脂により構成され、矩形の短辺の長さに対する第２のレジスト層の厚さの比率が大きいネガ型のフォトレジストである。
【００３７】
作製方法の一実施形態において、ステップ３８０で、図８の構造上に（ＰｂまたはＷの）１つの金属厚層９００が（スパッタリングによって薄膜を堆積させる物理蒸着法であるスパッタ堆積を使用して）堆積（付与）され、図９に示される構造を得る。このとき、図９に示されるように、図８に示される露出部分は金属厚層９００で覆われる。換言すると、金属厚層９００は、図８に示される開口／ギャップに導入される。また、図９Ｂに示される上面からは金属厚層９００だけしか見えない。具体的には、露出した第１のレジスト層、中間体の側面の一部分、カソードおよび第２のレジスト層に対して、Ｘ線を遮蔽する重金属を有する金属層が、例えば、スパッタリングにより付与される。
【００３８】
金属厚層９００の厚さは、最終的に（以下に論じるように）研磨して除去するので、制御する必要はない。しかし、検出器の全体の寸法、体積および重量が増してしまうので、金属厚層９００は厚すぎないのが望ましい。金属厚層９００の厚さは、構造を覆うのに十分な厚さであればよい。厚さを制御するやり方には、例えば、金属層の付与の間における金属のスパッタリング／蒸着速度の制御およびその継続期間の制御がある。一実施形態では、金属厚層９００は、後で行われる機械加工または研磨のためのマージンを有する。
【００３９】
作製方法の一実施形態では、ステップ３８０で、図９に示されるような金属厚層９００の付与の代わりに、異なる金属からなる複数の層（第１の金属層および第２金属層）を付与してもよい。図１０Ａと１０Ｂは両方ともコリメータ構造の端面図である。図１０Ａは、図８の構造の上における第１の金属層１０００の堆積の一例を示している。縁部および角では、スパッタリング角度を傾斜させることで金属を付与してもよい。図１０Ｂは、図１０Ａの構造の上における第２の金属層１１００の堆積の一例を示している。換言すると、第２の金属層１１００は、第１の金属層１０００上に付与される。
【００４０】
スパッタリング角度とは、例えば、スパッタに関するターゲット（第１の金属層１０００における金属および第２の金属層１１００における金属）の表面と、スパッタされる構造体（図８の構造）における底面との角度である。スパッタリング角度を設けることで、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、図８Ａおよび図８Ｃにおける構造の凹型の側面にも、効率よく金属をスパッタリングを実行することができる。
【００４１】
図１０に示される多数の金属層の設計では、第２の金属層１１００の減衰はより高く、その一方で第１の金属層１０００の減衰はより低い。さらに、第１の金属層１０００は、ＣＺＴの信号への混入を回避するために、第２の金属層１１００からの２次照射を吸収する。
【００４２】
すなわち、第１の金属層１０００は、第２の金属層１１００に入射したＸ線による２次放射を吸収する。また、第１の金属層１０００によるＸ線の減衰は、第２の金属層１１００によるＸ線の減衰より小さい。すなわち、第２の金属層１１００によるＸ線の減衰は、第１の金属層１０００によるＸ線の減衰より大きい。このとき、金属層は、第１の金属層１０００と第２の金属層１１００との２層構造を有する。
【００４３】
図１１、１２には、（例えば、図９の金属厚層９００である）少なくとも１つの金属層がある様々な構造が示されている。図１１、１２のプロセスは、いくつかの実施形態において、異なる金属からなる複数の層（図１０の第１の金属層１０００および第２の金属層１１００）がある場合に実行可能であると理解されたい。
【００４４】
図１１では、作製方法は、引き続き、ステップ３９０で、金属厚層９００の不要な金属層を除去するために上面を研磨する（図９と図１１を比較されたい）。研磨の結果、図１１Ａ、１１Ｃに見られるように、金属厚層９００は第２のＳＵ−８レジスト層６００と同じ高さになる。すなわち、金属層が付与された図８の構造に対して、第２のレジスト層６００が露出するように、付与された金属層９００が研磨される。
【００４５】
最後に、ステップ３９５で、図１１の構造の側部に沿って不要な材料を除去するためにダイシングが行われる。図１２にはこの作製方法から得られた最終製品が示されている。図１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃに示されるように、第１のＳＵ−８レジスト層５００の諸部分および第２のＳＵ−８レジスト層６００の諸部分は除去されている（図１１と図１２を比較されたい）。例えば、図１２Ａにおいて、第１のＳＵ−８レジスト層５００が残っており、その一方で図１２Ｂおよび１２Ｃでは、第２のＳＵ−８レジスト層６００が残っている。どの程度の材料をダイシングするかは、最終的なセンサの寸法仕様に基づいて決める。ＣＺＴセンサ４００内ではダイシングを行ってはならず、例えば図１２に示されるように、ＣＺＴセンサ４００の諸部分を覆うようにいくらか余剰のＳＵ−８レジスト５００を残すようなやり方でダイシングを行うべきである。例えば、金属層の研磨により露出された第２のレジスト層６００のうち金属層９００に挟まれていない部分の第２のレジスト層を切り離すように、ダイシングが実行される。すなわち、ステップ３９５におけるダイシングにより、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃに示すように、第２のレジスト層６００を挟むように金属層が形成される。この金属層が、コリメータに対応する。
【００４６】
各層の寸法は、各層の目的および撮像タスクに基づいて決められる。例えば、金属厚層９００の場合、幅によって、放射線に露光される下のＰＣＤの開口が決まる。したがって、金属層９００は、ＰＣＤが機能するのに十分に放射線をコリメートしなければならず、その長さは、ＰＣＤの幅の寸法に張り出し部または縁部マージンに十分な寸法をプラスしたものに従わなければならない。金属層９００の厚さによって、金属層９００が止めるＸ線の程度が決まる。一例として、コリメータに９９％のＸ線の遮蔽が要求される場合、金属層９００の厚さは、９９％の阻止能を達成するのに十分な厚さでなければならない。
【００４７】
（例えば、放電加工（ＥＤＭ）などの）従来の機械加工法と比較してみると、本明細書において論じられる方法によって、多くのセンサの大量生産を並行して行うことが可能になり、さらに精密性および均一性の点で細かい寸法制御が可能になる。さらに、本明細書において論じられる方法によって、例えばＥＤＭでは不可能な複数の金属層の付与が可能になる。最後に、本明細書において論じられる方法では、ＣＺＴ材料の保護とコリメータ作製が１つのプロセスに統合されている。
【００４８】
以上に述べた方法によれば、以下の効果を得ることができる。  
本実施形態に係る半導体検出器用コリメータ作製方法によれば、検出器のピクセルと適切な位置合わせをすること無しに、所定のパターンを有するフォトマスクおよび高アスペクト比のレジストを用いることで、半導体検出器における側面からのＸ線の入射を遮蔽でき、かつ小さいスリット形状の開口を有する検出器側コリメータを、半導体センサのカソード上面に製造することができる。加えて、本作製方法によれば、高アスペクト比を有するレジストを用いたフォトリソグラフィにより、コリメータを製造するため、高精度かつ大量に、半導体検出器用のコリメータを製造することができる。これにより、半導体検出器用のコリメータの製造コストを低減することができる。
【００４９】
特定の実施形態を説明してきたが、これらの実施形態は、単なる一例として示されているに過ぎず、本発明の範囲の限定を意図するものではない。実際、本明細書において説明される新規な方法およびシステムは、様々な他の形態で具現化可能であり、さらに、本発明の精神を逸脱することなく、本明細書において説明される方法およびシステムの形態において様々な省略、置換および変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物は、本発明の範囲および精神の範囲に入るとして、そうした形態または修正を包含するものである。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
３００…ＰＣＤ（中間体）、３０２…カソード、３０４ａ〜３０４ｄ…（ピクセル型）アノード、３０６ａ〜３０６ｅ…コリメータ、４００…半導体（ＣＺＴ）センサ、４０２〜４０６…側部、４０８…底側部、４１０、４１２…側部、５００…第１のレジスト層、６００…第２のレジスト層、７００…紫外線（ＵＶ光）、７０２…フォトマスク、９００…金属層、１０００…第１の金属層、１１００…第２の金属層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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