(57)【要約】【課題】ウェハに対する検出素子の歩留まりを向上させること。【解決手段】ウェハ２３に複数の検出素子３をマトリクス状に形成し（Ｓ１）、ウェハ２３を、ｍ×ｎのマトリクスサイズを有する複数のブロック５に切断し（Ｓ２）、ブロック５を個別に検査し（Ｓ３）、検査を通過したブロック５を配列して、Ｍ×Ｎ（Ｍ＞ｍ≧１、Ｎ＞ｎ≧１の少なくとも一方を満たす）のマトリクスサイズを有するモジュール１を構成し（Ｓ４）、モジュールを配列して放射線検出器を構成する（Ｓ５）。【選択図】　　図４
2004008406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハに複数の検出素子をマトリクス状に形成し、
前記ウェハを、ｍ×ｎのマトリクスサイズを有する複数のブロックに切断し、
前記ブロックを個別に検査し、
前記検査を通過したブロックを配列して、Ｍ×Ｎ（Ｍ＞ｍ≧１、Ｎ＞ｎ≧１の少なくとも一方を満たす）のマトリクスサイズを有するモジュールを構成し、
前記モジュールを配列して放射線検出器を構成することを特徴とする放射線検出器の製造方法。
【請求項２】
ウェハに複数の検出素子をマトリクス状に形成し、
前記ウェハに形成された検出素子を個別に検査し、
前記検査が非通過の検出素子を前記ウェハから切除し、
前記検査を通過した検出素子の片を前記ウェハに装着し、
前記ウェハを複数のブロックに切断し、
前記ブロックを配列して放射線検出器を構成することを特徴とする放射線検出器の製造方法。
【請求項３】
ウェハに複数の検出素子をマトリクス状に形成し、
前記ウェハに形成された検出素子を個別に検査し、
前記検査が非通過の検出素子を回避して、ｍ×ｎのマトリクスサイズを有する複数のブロックに前記ウェハを切断し、
前記ブロックを配列して、Ｍ×Ｎ（Ｍ＞ｍ≧１、Ｎ＞ｎ≧１の少なくとも一方を満たす）のマトリクスサイズを有するモジュールを構成し、
前記モジュールを配列して放射線検出器を構成することを特徴とする放射線検出器の製造方法。
【請求項４】
ウェハに複数の検出素子をマトリクス状に形成し、
前記ウェハに形成された検出素子を個別に検査し、
前記検査が非通過の検出素子を回避して、前記ウェハを複数のブロックに切断し、
前記ブロックを配列して放射線検出器を構成することを特徴とする放射線検出器の製造方法。
【請求項５】
Ｍ×Ｎのマトリクスサイズで配列された検出素子を有するモジュールを複数配列してなる放射線検出器において、
前記モジュールは、ｍ×ｎ（Ｍ＞ｍ≧１、Ｎ＞ｎ≧１の少なくとも一方を満たす）のマトリクスサイズで配列されたブロックを複数配列することで構成されることを特徴とする放射線検出器。
【請求項６】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
被検体を透過したＸ線を検出する放射線検出器と、
前記Ｘ線管と前記放射線検出器とを回転可能に支持する架台と、
前記放射線検出器の出力から導出される所定角度範囲分のデータに基づいて、画像データを再構成する再構成部と、
前記再構成された画像データを表示する表示部とを具備し、
前記放射線検出器は、Ｍ×Ｎのマトリクスサイズで配列された検出素子を有するモジュールを複数配列してなり、前記モジュールは、ｍ×ｎ（Ｍ＞ｍ≧１、Ｎ＞ｎ≧１の少なくとも一方を満たす）のマトリクスサイズで配列されたブロックを複数配列することで構成されることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線等の放射線を電気信号として検出する複数の検出素子がマトリクス状に配列された放射線検出器の製造方法、放射線検出器およびＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療用Ｘ線ＣＴ装置（Ｘ線コンピュータトモグラフィ装置）は、Ｘ線管と放射線検出器とを有する。Ｘ線管で発生されたＸ線は、被検体を透過して、検出器に入射する。検出器は、入射するＸ線等の放射線の強度に応じて電荷を発生する複数の検出素子を備えている。検出素子には、蛍光体（シンチレータ）でＸ線を光に変換し更にその光を光電変換素子（ホトダイオード）で電気信号に変換する間接変換形と、特定の半導体の特性、つまりＸ線により半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とがあり、今後は、小型、軽量、平板形を実現できる直接変換形が普及するものと考えられている。
【０００３】
Ｘ線ＣＴ用の検出器としては、シングルスライス型検出器が普及している。シングルスライス型検出器は、一列に配列された複数の検出素子を備えている。このシングルスライス型検出器を複数列並べたマルチスライス型検出器の普及が進んでいる。さらに近年では、検出素子の密度を高めた２次元アレイ型と呼ばれる検出器の実用化が待たれている。
【０００４】
図１３に、２次元アレイ型検出器の構造を概略的に示している。２次元アレイ型検出器では、検出素子の密度を高めるために、モジュールデザインが採用されている。１つのモジュール１０３は、一基板上にＭ×Ｎのマトリクスサイズで形成されたホトダイオード１０１を備えている。このモジュール１０３がチャンネル方向に複数個円弧状に配列される。それによりＬ×Ｎという大きなマトリクスサイズの検出器が構成され得る。
【０００５】
図１４には、モジュール１０３の作成について示している。シリコンウェハ１０５にホトダイオード１０３が一定の密度で形成される。１つのウェハ１０５から、Ｍ×Ｎのマトリクスサイズでモジュール１０１が例えば２個切り出される。
【０００６】
ここで、検出器の列数が増加すると、それに応じてモジュール１０１のマトリクスサイズも大きくなる。そのため１枚のウェハ１０５から切り出せるモジュール１０１の数が減少し、それに伴ってウェハの無駄が増える。また、ウェハ１０５から切り出したモジュール１０１に対して、検出素子の動作検査が行われている。１つ又は数個でも不適格な検出素子が見つかった場合、そのモジュール１０１自体が不良品となる。モジュール１０１のマトリクスサイズが大きくなればなるほど、不良品となるモジュール１０１の割合（歩留まり）が悪化する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ウェハに対する検出素子の歩留まりを向上させることのできる放射線検出器の製造方法、放射線検出器およびＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１局面による放射線検出器の製造方法は、ウェハに複数の検出素子をマトリクス状に形成し、前記ウェハを、ｍ×ｎのマトリクスサイズを有する複数のブロックに切断し、前記ブロックを個別に検査し、前記検査を通過したブロックを配列して、Ｍ×Ｎ（Ｍ＞ｍ≧１、Ｎ＞ｎ≧１の少なくとも一方を満たす）のマトリクスサイズを有するモジュールを構成し、前記モジュールを配列して放射線検出器を構成する。
【０００９】
本発明の第２局面による放射線検出器の製造方法は、ウェハに複数の検出素子をマトリクス状に形成し、前記ウェハに形成された検出素子を個別に検査し、前記検査が非通過の検出素子を前記ウェハから切除し、前記検査を通過した検出素子の片を前記ウェハに装着し、前記ウェハを複数のブロックに切断し、前記ブロックを配列して放射線検出器を構成する。
【００１０】
本発明の第３局面による放射線検出器の製造方法は、ウェハに複数の検出素子をマトリクス状に形成し、前記ウェハに形成された検出素子を個別に検査し、前記検査が非通過の検出素子を回避して、ｍ×ｎのマトリクスサイズを有する複数のブロックに前記ウェハを切断し、前記ブロックを配列して、Ｍ×Ｎ（Ｍ＞ｍ≧１、Ｎ＞ｎ≧１の少なくとも一方を満たす）のマトリクスサイズを有するモジュールを構成し、前記モジュールを配列して放射線検出器を構成する。
【００１１】
本発明の第４局面による放射線検出器の製造方法は、ウェハに複数の検出素子をマトリクス状に形成し、前記ウェハに形成された検出素子を個別に検査し、前記検査が非通過の検出素子を回避して、前記ウェハを複数のブロックに切断し、前記ブロックを配列して放射線検出器を構成する。
【００１２】
本発明の第５局面による放射線検出器は、Ｍ×Ｎのマトリクスサイズで配列された検出素子を有するモジュールを複数配列してなる放射線検出器において、前記モジュールは、ｍ×ｎ（Ｍ＞ｍ≧１、Ｎ＞ｎ≧１の少なくとも一方を満たす）のマトリクスサイズで配列されたブロックを複数配列することで構成される。
【００１３】
本発明の第６局面によるＸ線ＣＴは、Ｘ線を発生するＸ線管と、被検体を透過したＸ線を検出する放射線検出器と、前記Ｘ線管と前記放射線検出器とを回転可能に支持する架台と、前記放射線検出器の出力から導出される所定角度範囲分のデータに基づいて、画像データを再構成する再構成部と、前記再構成された画像データを表示する表示部とを具備し、前記放射線検出器は、Ｍ×Ｎのマトリクスサイズで配列された検出素子を有するモジュールを複数配列してなり、前記モジュールは、ｍ×ｎ（Ｍ＞ｍ≧１、Ｎ＞ｎ≧１の少なくとも一方を満たす）のマトリクスサイズで配列されたブロックを複数配列することで構成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、Ｘ線ＣＴ装置には、Ｘ線管と放射線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転タイプとして説明する。また、入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をホトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とがある。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよいが、ここでは、前者の間接変換形として説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置のシステム図である。Ｘ線管１３１は、放射線検出器１２７と共に被検体１３２の周囲を回転可能に支持されている。Ｘ線管１３１は、チャンネル方向Ｃとスライス方向Ａ（回転軸に平行な方向（紙面に垂直な方向））との２方向に広がるいわゆるコーンビームＸ線を発生する。被検体１３２を透過したＸ線は、放射線検出器１２７で検出される。データ収集回路（ＤＡＳ）１３４は、放射線検出器１２７により検出された信号を増幅し、ディジタルに変換する。前処理装置１３５は、ＤＡＳ１３４から出力されるデータを補正する。記憶装置１３６は、前処理装置１３５で補正を受けたデータを記憶する。
【００１６】
ホストコントローラ１３８には、Ｘ線管１３１へ電力を供給する高電圧発生装置１３９、Ｘ線管１３１等を回転させる回転架台の架台駆動部１４０、データを再構成する再構成装置１３７、再構成装置１３７により再構成された画像を表示する表示装置１４１などが接続されている。
【００１７】
図２には、放射線検出器１２７の構造を、ホトダイオード素子アレイの部分に注目して示す平面図である。なお、図２において紙面左右方向（横方向）はチャンネル方向を表し、紙面上下方向（縦方向）は被検体の体軸及び回転軸に略平行なスライス方向を表している。放射線検出器１２７は、図示しないモジュールマウントベースにマウントされた複数のモジュール１を有している。複数のモジュール１は、チャンネル方向に配列され、またはチャンネル方向とスライス方向との２方向に配列される。各モジュール１は、Ｍ×Ｎのマトリクスサイズで配列されている複数のホトダイオード素子３を有する。検出器全体としては、ホトダイオード素子３は、ＬをＭ×モジュール数として、Ｌ×Ｎのマトリクスサイズで配列されている。
【００１８】
図３には、各モジュール１を構成するホトダイオード素子３の配列を示している。モジュール１は、図示しないブロックマインとベースにマウントされた複数のブロック５を有している。複数のブロック５は、チャンネル方向とスライス方向との２方向、又はそのいずれか一方向に配列される。各ブロック５は、一塊の半導体基板上にｍ×ｎのマトリクスサイズで形成されている複数のホトダイオード素子３を有する。Ｍ＞ｍ≧１、Ｎ＞ｎ≧１の少なくとも一方を満たす、つまりブロック５を構成するホトダイオード素子３のマトリクスサイズ（ｍ×ｎ）は、モジュール１を構成するホトダイオード素子３のマトリクスサイズ（Ｍ×Ｎ）よりも小さくなるように設計されている。
【００１９】
実際には、図４に示すように、モジュール１の表面側にはシンチレータ４が装着され、その背面には多層配線板６を介して信号読出し走査のためのスイッチボード７が装着される。モジュール１をその背面側で多層配線板６と接続するために、モジュール１の信号電極は、図５に示すように、半導体基板２４の表面に形成された複数のＡｌ配線１５に接続され、そしてＡｌ配線１５は基板２４の表面から裏面にかけて貫通する複数の貫通配線１７を経由して基板背面のバンプ１９に接続されている。バンプ１９は、多層配線板６の表面に形成された、対応する複数のバンプに半田で接続される。
【００２０】
多層配線板６の背面に装着されたスイッチボード７は、リジッドなプリント配線板９に装着される。プリント配線板９にはスイッチボード７とともに、ＤＡＳチップ１１、コネクタ１３が取り付けられている。モジュール１等が装着された複数のプリント配線板９は、図６に示すように、モジュールマウントベース２１にマウントされる。
【００２１】
図７には、このような構成を有する検出器の第１製造方法の手順を示している。まず、通常、円形のシリコンウェハのほぼ全域に一定の密度でホトダイオード素子３を形成する（Ｓ１）。次に、図８に示すように、ウェハ２３を、上述したｍ×ｎのマトリクスサイズに応じたピッチで縦横にカッティングする。これにより１枚のウェハ２３から、ｍ×ｎのマトリクスサイズを有する複数のブロック５が切り出される。ブロック５は、モジュール１よりも、マトリクサイズは小さいので、１枚のウェハ２３から複数のブロック５を切り出した後に残されるウェハ廃物の量を、１枚のウェハ２３から１又は少数のモジュール１を切り出した後に残されるウェハ廃物の量よりも減少させることができる。それにより１枚のウェハ２３から切り出されるホトダイオード素子３の数量を増加させることができる。
【００２２】
次に、切り出したブロック５ごとに、各ホトダイオード素子３の性能試験を実施する（Ｓ３）。ここで、１つでも所定の性能を達成できなかったホトダイオード素子３を有するブロック５は、不良品として廃棄処分に回される。モジュール１よりも小さなブロック３の単位で検査を実施することで、良品であるにもかかわらず、不良なホトダイオード素子３とともに廃棄されるホトダイオード素子３の数量を減少させることができる。
【００２３】
このようにウェハ２３から小さなブロック単位で切り出し、またそのブロック単位で検査及び廃棄を実施することで、１枚のウェハ２３から、検査を通過して、製品（検出器）に利用可能なホトダイオード素子３の数量を増加させること、つまり歩留まりの向上を実現することができる。
【００２４】
検査を通過した複数のブロック５をブロックマウントベースにタイリングして、モジュール１を作成する（Ｓ４）。さらに、複数のモジュール１をモジュールマウントベースにタイリングして、検出器を作成する（Ｓ５）。
【００２５】
なお、図９に示すように、ウェハ２３から、１×１のマトリクスサイズのブロック単位、つまりホトダイオード素子３を個々に切り出し、さらにホトダイオード素子３を個々に検査するようにしてもよい。この場合、良品素子が不良素子とともに廃棄されることがなく、最高の歩留まりを達成することができる。しかし、カッティング工程やモジュール集積工程の精度や作業性等を考慮すると、ウェハ２３からホトダイオード素子３を一素子単位で個々に切り出すよりも、１０×１０等のある程度のサイズで切り出すことが望ましいと考えられる。
【００２６】
図１０には、検出器の第２製造方法の手順を示している。シリコンウェハ２３のほぼ全域に一定の密度でホトダイオード素子３を形成する（Ｓ１１）。第２製造方法では、カッティング前に、ウェハ２３の状態で、各ホトダイオード素子３の性能試験を実施する（Ｓ１２）。これは図５に示したように、ホトダイオード素子３の信号電極を貫通配線１７を経由して背面から引き出していることで実現され得る。
【００２７】
検査の結果、所定の性能を達成できなかった不良のホトダイオード素子３及びその配線等を含む微小な画素領域（表層部分又は貫通）をウェハ２３からレーザにより切除する（Ｓ１３）。この切除して空いた部分に、所定の性能を達成した良品のホトダイオード素子３及びその配線等を含む微小な画素部品を、埋め込み接着する（Ｓ１４）。これによりウェハ２３上の全てのホトダイオード素子３は良品で構成される。
【００２８】
このウェハ２３を、ｍ×ｎのマトリクスサイズに応じたピッチで縦横にカッティングする。これにより１枚のウェハ２３から、ｍ×ｎのマトリクスサイズを有する全て良品の複数のブロック５が切り出される（Ｓ１５）。切り出した複数のブロック５をブロックマウントベースにタイリングして、モジュール１を作成し（Ｓ１６）、さらに、複数のモジュール１をモジュールマウントベースにタイリングして、検出器を作成する（Ｓ１７）。
【００２９】
この第２の製造方法によると、不良素子の切除及び良品素子の埋め込みという工程が必要とされるものの、良品素子が不良素子とともに廃棄されることがなく、最高の歩留まりを達成できる。
【００３０】
図１１には、検出器の第３製造方法の手順を示している。シリコンウェハ２３のほぼ全域に一定の密度でホトダイオード素子３を形成する（Ｓ２１）。第２製造方法と同様に、カッティング前に、ウェハ２３の状態で、各ホトダイオード素子３の性能試験を実施する（Ｓ２２）。
【００３１】
次に、図１２に示すように、所定の性能を達成できなかった不良のホトダイオード素子３の領域２７を除く、良品のホトダイオード素子３のエリアに対して、ｍ×ｎのマトリクスサイズを単位又はそれを最小単位とするカッティングパターン２５をデザインする（Ｓ２３）。このカッティングパターン２５に従ってウェハ２３をカッティングする。これにより１枚のウェハ２３から、ｍ×ｎのマトリクスサイズを有する全て良品の複数のブロック５又はそれの整数倍の片が切り出される。切り出した複数のブロック５をブロックマウントベースにタイリングして、モジュール１を作成し（Ｓ２５）、さらに、複数のモジュール１をモジュールマウントベースにタイリングして、検出器を作成する（Ｓ２６）。
【００３２】
この第３製造方法によると、不良素子の切除及び良品素子の埋め込みという工程を不要にして、不良素子とともに廃棄される良品素子の数量を減らすことができ、歩留まりの向上を達成できる。
【００３３】
（変形例）
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、ウェハに対する検出素子の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるＸ線ＣＴ装置の構成図。
【図２】図１の放射線検出器の概略的な平面図。
【図３】図２のモジュールの概略的な平面図。
【図４】図２のモジュールの側面図。
【図５】図２のモジュールの断面図。
【図６】図４のモジュールの配列を示す図。
【図７】本実施形態による第１の検出器製造方法の手順を示すフローチャート。
【図８】図７のカッティングステップＳ２の補足図。
【図９】図７のカッティングステップＳ２の他の例を示す図。
【図１０】本実施形態による第２の検出器製造方法の手順を示すフローチャート。
【図１１】本実施形態による第３の検出器製造方法の手順を示すフローチャート。
【図１２】図１１のカッティングパターンの一例を示す図。
【図１３】従来の放射線検出器の概略的な平面図。
【図１４】従来のウェハカッティングパターンを示す図。
【符号の説明】
１…モジュール、
３…ホトダイオード素子、
５…ブロック、
６…多層配線板、
７…スイッチボード、
９…中継配線板、
１１…ＤＡＳユニット、
１３…コネクタユニット、
１３１…Ｘ線管、
１２７…放射線検出器、
１３２…被検体、
１３４…データ収集回路、
１３５…データ処理装置、
１３６…記憶装置、
１３７…再構成装置、
１３８…ホストコントローラ、
１３９…高電圧発生装置、
１４０…架台駆動部、
１４１…表示装置、
１４３…入力装置。
【図１】
2004008406.tif 000003
【図２】
2004008406.tif 000004
【図３】
2004008406.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004008406.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004008406.tif 000009
【図８】
2004008406.tif 000010
【図９】
2004008406.tif 000011
【図１０】
2004008406.tif 000012
【図１１】
2004008406.tif 000013
【図１２】
2004008406.tif 000014
【図１３】
2004008406.tif 000015
【図１４】
2004008406.tif 000016