JP2001059899A - Ｘ線蛍光体製作方法及びｘ線蛍光体形成用基板 - Google Patents
Ｘ線蛍光体製作方法及びｘ線蛍光体形成用基板Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｘ線検査装置等に用いる、Ｘ線を可視光に変
換する高分解能なＸ線蛍光体を得るためのＸ線蛍光体製
作方法及びＸ線蛍光体形成用基板を提供することを目的
とする。 【解決手段】 基板１０３に対し、蒸着源１０６、１０
７と、ターゲット１０９が設置されているスパッタ源１
０８より、ガスを導入しながら既定の圧力下で成膜を行
うことで、光の拡散を防ぐ構造を持ち、画像処理しやす
い発光スペクトルを有するＸ線蛍光体を作製することが
可能となる。
換する高分解能なＸ線蛍光体を得るためのＸ線蛍光体製
作方法及びＸ線蛍光体形成用基板を提供することを目的
とする。 【解決手段】 基板１０３に対し、蒸着源１０６、１０
７と、ターゲット１０９が設置されているスパッタ源１
０８より、ガスを導入しながら既定の圧力下で成膜を行
うことで、光の拡散を防ぐ構造を持ち、画像処理しやす
い発光スペクトルを有するＸ線蛍光体を作製することが
可能となる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工場等で用いられ
るＸ線検査装置に関し、特にＸ線を可視光に変換するＸ
線蛍光体の製作方法に関わるものである。
るＸ線検査装置に関し、特にＸ線を可視光に変換するＸ
線蛍光体の製作方法に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線蛍光体は、Ｘ線を可視光またはそれ
に近い光に変換するもので、図６に示すような装置構成
で、たとえば回路基板を検査するＸ線検査装置などで用
いられている。
に近い光に変換するもので、図６に示すような装置構成
で、たとえば回路基板を検査するＸ線検査装置などで用
いられている。
【０００３】図６はＸ線検査装置の概要を示しており、
１はＸ線発生部、２は１のＸ線発生部より出力されたＸ
線、３は被検査物でたとえば電子機器組込み用の回路基
板であり、４は被検査物３を透過したＸ線透過光であ
る。また５はＸ線透過光を可視光に変換するＸ線蛍光
体、６はＸ線蛍光体５を形成する基板で、Ｘ線蛍光体５
と基板６でＸ線を可視光またはそれに近い光に変換する
Ｘ線センサを構成している。
１はＸ線発生部、２は１のＸ線発生部より出力されたＸ
線、３は被検査物でたとえば電子機器組込み用の回路基
板であり、４は被検査物３を透過したＸ線透過光であ
る。また５はＸ線透過光を可視光に変換するＸ線蛍光
体、６はＸ線蛍光体５を形成する基板で、Ｘ線蛍光体５
と基板６でＸ線を可視光またはそれに近い光に変換する
Ｘ線センサを構成している。
【０００４】７はＸ線蛍光体５で変換された可視光また
はそれに近い光で、８は可視光またはそれに近い光を受
光後、画像処理し、被検査物３の良もしくは不良を判断
する検査判定部である。
はそれに近い光で、８は可視光またはそれに近い光を受
光後、画像処理し、被検査物３の良もしくは不良を判断
する検査判定部である。
【０００５】図６に示したＸ線検査装置においては、Ｘ
線蛍光体の性能が装置全体の性能を左右する重要な要素
部品となっている。このＸ線蛍光体の材料としては従来
より種々の材料が知られているが、なかでもよう化セシ
ウム（CsI ）はＸ線から可視光に対する変更率が比較的
高く、広く一般的に用いられる材料である。しかしなが
らCsI のみでは発光効率が低いために、たとえば特公昭
５４−３５０６０号のごとく、CsI とよう化ナトリウム
（NaI ）を任意のモル比で混合したものを、蒸着を用い
て基板上にナトリウム付活よう化セシウム（CsI:Na）と
して堆積させ、後工程としてアニールを行うことで可視
変換効率を向上させ、Ｘ線蛍光体として使用している。
線蛍光体の性能が装置全体の性能を左右する重要な要素
部品となっている。このＸ線蛍光体の材料としては従来
より種々の材料が知られているが、なかでもよう化セシ
ウム（CsI ）はＸ線から可視光に対する変更率が比較的
高く、広く一般的に用いられる材料である。しかしなが
らCsI のみでは発光効率が低いために、たとえば特公昭
５４−３５０６０号のごとく、CsI とよう化ナトリウム
（NaI ）を任意のモル比で混合したものを、蒸着を用い
て基板上にナトリウム付活よう化セシウム（CsI:Na）と
して堆積させ、後工程としてアニールを行うことで可視
変換効率を向上させ、Ｘ線蛍光体として使用している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光の特性と
しておおむね 400〜 380nmを境にそれよりも低い波長は
紫外光、それよりも高い波長は可視光に分類される。ま
た、Ｘ線蛍光体には固有の発光スペクトルがあり、たと
えばCsI の発光スペクトルのピークは 310nm、CsI:Naは
420nmであり、これらの発光スペクトルは紫外光あるい
は紫外光に近い値となっている。
しておおむね 400〜 380nmを境にそれよりも低い波長は
紫外光、それよりも高い波長は可視光に分類される。ま
た、Ｘ線蛍光体には固有の発光スペクトルがあり、たと
えばCsI の発光スペクトルのピークは 310nm、CsI:Naは
420nmであり、これらの発光スペクトルは紫外光あるい
は紫外光に近い値となっている。
【０００７】さて、図６に示したような装置構成でＸ線
検査装置を製作する際、Ｘ線蛍光体で変換された光は、
検査判定部で画像処理を行い良品判定がなされるが、こ
の時検査判定部に入っていく光の波長は、画像処理を行
う装置が可視光（下限 380〜400nm、上限 760〜 800n
m）で処理することを前提とされて製作されたものが多
いことから、紫外光に近い波長よりも大きな波長が望ま
しく、CsI やCsI:Naの発光スペクトルは装置の性能を引
き出す波長としてはやや低い。
検査装置を製作する際、Ｘ線蛍光体で変換された光は、
検査判定部で画像処理を行い良品判定がなされるが、こ
の時検査判定部に入っていく光の波長は、画像処理を行
う装置が可視光（下限 380〜400nm、上限 760〜 800n
m）で処理することを前提とされて製作されたものが多
いことから、紫外光に近い波長よりも大きな波長が望ま
しく、CsI やCsI:Naの発光スペクトルは装置の性能を引
き出す波長としてはやや低い。
【０００８】そこでCsI に付加する化合物をNa以外の物
質に変更することで、発光スペクトルのピークを高い値
とすることは、Ｘ線検査装置の特性を向上することにつ
ながる。たとえばよう化インジウム（CsI:In）の発光ス
ペクトルのピークは 570nmであり、これをＸ線検査装置
用のＸ線蛍光体とすれば装置の性能向上が図れる。
質に変更することで、発光スペクトルのピークを高い値
とすることは、Ｘ線検査装置の特性を向上することにつ
ながる。たとえばよう化インジウム（CsI:In）の発光ス
ペクトルのピークは 570nmであり、これをＸ線検査装置
用のＸ線蛍光体とすれば装置の性能向上が図れる。
【０００９】しかしながらCsI の融点は 621℃、NaI の
融点 651℃と非常に近い温度なので蒸着時に同時に蒸発
が起るのに対し、InI3の融点 210℃、In単体では 156℃
であり、CsI とInI もしくはCsI とInを同時に蒸着した
とき、InI もしくはInの融点がCsI よりも低いことから
InI もしくはInが先に蒸発してしまい、良好な蛍光体
（CsI:In）を得ることができない。
融点 651℃と非常に近い温度なので蒸着時に同時に蒸発
が起るのに対し、InI3の融点 210℃、In単体では 156℃
であり、CsI とInI もしくはCsI とInを同時に蒸着した
とき、InI もしくはInの融点がCsI よりも低いことから
InI もしくはInが先に蒸発してしまい、良好な蛍光体
（CsI:In）を得ることができない。
【００１０】本発明の目的は、高性能なＸ線検査装置を
実現するために、適当な発光スペクトルのピークを持つ
Ｘ線蛍光体を基板上に形成させる手段を得るものであ
る。
実現するために、適当な発光スペクトルのピークを持つ
Ｘ線蛍光体を基板上に形成させる手段を得るものであ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、真空装置内にCsI を蒸着材料とした蒸着
源とInI もしくはInをスパッタターゲットとして配置
し、不活性ガスもしくは窒素ガスを用いて真空装置内を
所定の圧力とした後、蒸着とスパッタを同時に行うこと
で基板上にCsI:Inを堆積させるもので、これにより、高
性能なＸ線検査装置を実現するための適当な発光スペク
トルのピークを持つＸ線蛍光体を形成することが可能と
なる。
めに本発明は、真空装置内にCsI を蒸着材料とした蒸着
源とInI もしくはInをスパッタターゲットとして配置
し、不活性ガスもしくは窒素ガスを用いて真空装置内を
所定の圧力とした後、蒸着とスパッタを同時に行うこと
で基板上にCsI:Inを堆積させるもので、これにより、高
性能なＸ線検査装置を実現するための適当な発光スペク
トルのピークを持つＸ線蛍光体を形成することが可能と
なる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明に
よるＸ線蛍光体製作方法は、よう化セシウム（CsI ）を
主成分としCsI に対し付加物質を加えるＸ線蛍光体の製
作方法において、CsI を蒸着で、付加物質をスパッタで
形成することを特徴とする。
よるＸ線蛍光体製作方法は、よう化セシウム（CsI ）を
主成分としCsI に対し付加物質を加えるＸ線蛍光体の製
作方法において、CsI を蒸着で、付加物質をスパッタで
形成することを特徴とする。
【００１３】この構成によれば、CsI 内に附加物質が制
御されて取り込まれることが可能になる。
御されて取り込まれることが可能になる。
【００１４】請求項２に記載の発明によるＸ線蛍光体製
作方法は、請求項１記載の発明において、蒸着及びスパ
ッタ成膜時の圧力が 0.1〜10Paであることを特徴とす
る。
作方法は、請求項１記載の発明において、蒸着及びスパ
ッタ成膜時の圧力が 0.1〜10Paであることを特徴とす
る。
【００１５】この構成によれば、安定したスパッタ放電
が得られるとともに、Ｘ線蛍光体の形成速度が飛躍的に
向上することが可能となる。
が得られるとともに、Ｘ線蛍光体の形成速度が飛躍的に
向上することが可能となる。
【００１６】請求項３に記載の発明によるＸ線蛍光体製
作方法は、請求項１または２に記載の発明において、蒸
着及びスパッタ成膜時の圧力を 0.1〜10Paにする手段と
してアルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガスのいずれか
を導入することにより圧力調整を行うことを特徴とす
る。
作方法は、請求項１または２に記載の発明において、蒸
着及びスパッタ成膜時の圧力を 0.1〜10Paにする手段と
してアルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガスのいずれか
を導入することにより圧力調整を行うことを特徴とす
る。
【００１７】この構成によれば、形成するＸ線蛍光体に
酸化等の悪影響を与えずに形成することが可能となる。
酸化等の悪影響を与えずに形成することが可能となる。
【００１８】請求項４に記載の発明によるＸ線蛍光体製
作方法は、請求項１記載の発明において、付加物質がイ
ンジウム（In）、タリウム（Tl）、リチウム（Li）、カ
リウム（Ｋ）、ルビジウム（Rb）、ナトリウム（Na）の
うちいずれか１つまたは２つ以上であることを特徴とす
る。
作方法は、請求項１記載の発明において、付加物質がイ
ンジウム（In）、タリウム（Tl）、リチウム（Li）、カ
リウム（Ｋ）、ルビジウム（Rb）、ナトリウム（Na）の
うちいずれか１つまたは２つ以上であることを特徴とす
る。
【００１９】この構成によれば、Ｘ線蛍光体の発光スペ
クトルを画像処理が行いやすい波長に変換することが可
能となる。
クトルを画像処理が行いやすい波長に変換することが可
能となる。
【００２０】請求項５に記載の発明によるＸ線蛍光体形
成用基板は、請求項１から４のいずれかに記載のＸ線蛍
光体製作方法に用いるもので、Ｘ線蛍光体を形成する基
板が凹凸形状を有することを特徴とする。
成用基板は、請求項１から４のいずれかに記載のＸ線蛍
光体製作方法に用いるもので、Ｘ線蛍光体を形成する基
板が凹凸形状を有することを特徴とする。
【００２１】この構成によれば、形成するＸ線蛍光体を
光の拡散を押さえる形態とならしめることが可能とな
る。
光の拡散を押さえる形態とならしめることが可能とな
る。
【００２２】請求項６に記載の発明によるＸ線蛍光体形
成用基板は、請求項５記載の発明において、各凸部の間
隔が 2から20μmであることを特徴とする。
成用基板は、請求項５記載の発明において、各凸部の間
隔が 2から20μmであることを特徴とする。
【００２３】この構成によれば、Ｘ線検査装置に用いた
ときに画像コントラストの向上を図ることが可能とな
る。
ときに画像コントラストの向上を図ることが可能とな
る。
【００２４】請求項７に記載の発明によるＸ線蛍光体形
成用基板は、請求項５または６記載のＸ線蛍光体形成用
基板において、基板材料が、シリコン（Si）、ガラス、
アルミニウム（Al）、チタン（Ti）であることを特徴と
する。
成用基板は、請求項５または６記載のＸ線蛍光体形成用
基板において、基板材料が、シリコン（Si）、ガラス、
アルミニウム（Al）、チタン（Ti）であることを特徴と
する。
【００２５】この構成によれば、基板材料がプラズマを
用いたエッチングが可能であるため、高精度な加工が施
された基板となり、Ｘ線検査装置に用いたときに、その
性能を高めることが可能となる。
用いたエッチングが可能であるため、高精度な加工が施
された基板となり、Ｘ線検査装置に用いたときに、その
性能を高めることが可能となる。
【００２６】請求項８に記載の発明によるＸ線蛍光体製
作方法は、請求項５記載のＸ線蛍光体形成用基板の製作
方法において、１０11cm-3程度を超える真空度の高密度
のプラズマが生成する条件で、第１の工程として基板を
エッチングするガスを、第２の工程としてエッチングし
た側壁に保護膜を形成するガスを供給する工程を有し、
第１の工程と第２の工程を繰り返しながら行うことを特
徴とする。
作方法は、請求項５記載のＸ線蛍光体形成用基板の製作
方法において、１０11cm-3程度を超える真空度の高密度
のプラズマが生成する条件で、第１の工程として基板を
エッチングするガスを、第２の工程としてエッチングし
た側壁に保護膜を形成するガスを供給する工程を有し、
第１の工程と第２の工程を繰り返しながら行うことを特
徴とする。
【００２７】この構成によれば、垂直な凸部を形成する
ことが可能となるので、Ｘ線検査装置に用いたときに、
その性能を高めることが可能となる。
ことが可能となるので、Ｘ線検査装置に用いたときに、
その性能を高めることが可能となる。
【００２８】請求項９に記載の発明によるＸ線蛍光体製
作方法は、請求項１から４のいずれかに記載のＸ線蛍光
体製作方法を用いて製作したＸ線蛍光体上に、SiO2、Ti
O2、Al、Ti、Crのいずれかを形成することを特徴とす
る。
作方法は、請求項１から４のいずれかに記載のＸ線蛍光
体製作方法を用いて製作したＸ線蛍光体上に、SiO2、Ti
O2、Al、Ti、Crのいずれかを形成することを特徴とす
る。
【００２９】この方法によれば、Ｘ線蛍光体の水分付着
による発光効率の低下を防ぐことが可能となる。
による発光効率の低下を防ぐことが可能となる。
【００３０】請求項１０に記載の発明によるＸ線蛍光体
製作方法は、請求項１から４のいずれかに記載のＸ線蛍
光体製作方法を用いて製作したＸ線蛍光体に、真空封
止、窒素ガス封止、不活性ガス封止のいずれかを行うこ
とを特徴とする。
製作方法は、請求項１から４のいずれかに記載のＸ線蛍
光体製作方法を用いて製作したＸ線蛍光体に、真空封
止、窒素ガス封止、不活性ガス封止のいずれかを行うこ
とを特徴とする。
【００３１】この方法によれば、Ｘ線蛍光体の水分付着
による発光効率の低下を防ぐことが可能となる。
による発光効率の低下を防ぐことが可能となる。
【００３２】請求項１１に記載の発明によるＸ線検査装
置は、請求項１から４、９、１０のいずれかに記載のＸ
線蛍光体製作方法を用いて製作したＸ線蛍光体を搭載し
たことを特徴とする。
置は、請求項１から４、９、１０のいずれかに記載のＸ
線蛍光体製作方法を用いて製作したＸ線蛍光体を搭載し
たことを特徴とする。
【００３３】この構成によれば、Ｘ線蛍光体の性能が高
いため、同じＸ線源を用いた場合でも他のＸ線蛍光体の
用いたときよりも大幅な分解能向上を果すＸ線検査装置
を提供することが可能となる。
いため、同じＸ線源を用いた場合でも他のＸ線蛍光体の
用いたときよりも大幅な分解能向上を果すＸ線検査装置
を提供することが可能となる。
【００３４】請求項１２に記載の発明による回路基板
は、請求項１１に記載されたＸ線検査装置を用いて生産
したことを特徴とする。
は、請求項１１に記載されたＸ線検査装置を用いて生産
したことを特徴とする。
【００３５】この構成によれば、高精度で検査された基
板を生産することとなるので、信頼性の高い基板を提供
することが可能となる。
板を生産することとなるので、信頼性の高い基板を提供
することが可能となる。
【００３６】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図５を用いて説明する。
から図５を用いて説明する。
【００３７】（実施の形態１）図１は、本発明の一実施
の形態によるＸ線蛍光体形成装置の概略図を示したもの
である。図１において、１０１は真空容器、１０２は基
板ホルダーでヒータが内蔵され、回転機構を有してい
る。１０３はＸ線蛍光体を形成する基板、１０４はシャ
ッター、１０５は膜厚モニター、１０６と１０７は抵抗
加熱型蒸着源、１０８はスパッタ源で、１０９のターゲ
ットが設置されており、１１０はスパッタ源１０８用の
電源である。１１１は真空容器１０１内に導入する不活
性ガスあるいは窒素ガスのボンベ、１１２は導入するガ
スの圧力及び流量を調整する制御ユニット、１１３は真
空容器１０１の真空排気ユニット、１１４はシステム全
体を制御する制御ユニットである。
の形態によるＸ線蛍光体形成装置の概略図を示したもの
である。図１において、１０１は真空容器、１０２は基
板ホルダーでヒータが内蔵され、回転機構を有してい
る。１０３はＸ線蛍光体を形成する基板、１０４はシャ
ッター、１０５は膜厚モニター、１０６と１０７は抵抗
加熱型蒸着源、１０８はスパッタ源で、１０９のターゲ
ットが設置されており、１１０はスパッタ源１０８用の
電源である。１１１は真空容器１０１内に導入する不活
性ガスあるいは窒素ガスのボンベ、１１２は導入するガ
スの圧力及び流量を調整する制御ユニット、１１３は真
空容器１０１の真空排気ユニット、１１４はシステム全
体を制御する制御ユニットである。
【００３８】以下、図１を用いて、Ｘ線蛍光体の製作方
法を、Ｘ線蛍光体の材料としてCsI:Inを例に挙げ説明す
る。
法を、Ｘ線蛍光体の材料としてCsI:Inを例に挙げ説明す
る。
【００３９】１０６と１０７は抵抗加熱型蒸着源にCsI
、スパッタ源１０８にターゲット１０９としてInを設
置し、基板１０３を基板ホルダー１０２で保持する。こ
のとき使用する基板の表面は平坦ではなく図２の２０１
に示すような凹凸加工が施されていることが望ましい。
この基板の凹凸加工の方法については、（実施の形態
２）において説明する。
、スパッタ源１０８にターゲット１０９としてInを設
置し、基板１０３を基板ホルダー１０２で保持する。こ
のとき使用する基板の表面は平坦ではなく図２の２０１
に示すような凹凸加工が施されていることが望ましい。
この基板の凹凸加工の方法については、（実施の形態
２）において説明する。
【００４０】Ｘ線蛍光体を形成する際には、基板ホルダ
ー１０２を加熱し基板１０３を 100〜 200℃の温度とな
るように調整し成膜すると、基板を加熱したい場合に発
生する、成膜後基板を真空容器から取り出した際のＸ線
蛍光体膜の剥離現象を防ぐことができる。また基板ホル
ダーを回転させると形成する膜の基板内の均一性を向上
させることができる。
ー１０２を加熱し基板１０３を 100〜 200℃の温度とな
るように調整し成膜すると、基板を加熱したい場合に発
生する、成膜後基板を真空容器から取り出した際のＸ線
蛍光体膜の剥離現象を防ぐことができる。また基板ホル
ダーを回転させると形成する膜の基板内の均一性を向上
させることができる。
【００４１】Ｘ線蛍光体の形成は真空容器１０１内を真
空排気ユニット１１３にて１０-3Pa以下に排気した後、
ガスボンベ１１１より窒素ガスをガス調整ユニット１１
２にて圧力及び流量を調整して真空容器１０１内に導入
し、真空排気ユニット１１３にて 0.1〜１Paの真空度に
調整する。その後、CsI が設置されている抵抗加熱型蒸
着源１０６と１０７を加熱し蒸着を行うとともに、スパ
ッタ源１０８にターゲット１０９としてInを設置し、ス
パッタ源１０９にＲＦもしくはＤＣ電圧を加えスパッタ
を同時に行う。
空排気ユニット１１３にて１０-3Pa以下に排気した後、
ガスボンベ１１１より窒素ガスをガス調整ユニット１１
２にて圧力及び流量を調整して真空容器１０１内に導入
し、真空排気ユニット１１３にて 0.1〜１Paの真空度に
調整する。その後、CsI が設置されている抵抗加熱型蒸
着源１０６と１０７を加熱し蒸着を行うとともに、スパ
ッタ源１０８にターゲット１０９としてInを設置し、ス
パッタ源１０９にＲＦもしくはＤＣ電圧を加えスパッタ
を同時に行う。
【００４２】スパッタはCsI へのInの付加を考慮しスパ
ッタリング量をＲＦもしくはＤＣの電圧を調整すること
により制御する。この工程において、窒素ガスを導入し
た理由と、Inを蒸着ではなくスパッタを用いて形成した
理由について以下に述べる。
ッタリング量をＲＦもしくはＤＣの電圧を調整すること
により制御する。この工程において、窒素ガスを導入し
た理由と、Inを蒸着ではなくスパッタを用いて形成した
理由について以下に述べる。
【００４３】まず窒素ガスを導入する理由について述べ
る。通常の蒸着では窒素ガスの導入は行われずおおむね
１０-2〜１０-3Paの真空度で蒸着が行われる。このよう
な真空度で蒸着を行うと図３（ａ）に示すような、緻密
な膜３０１が生成する。
る。通常の蒸着では窒素ガスの導入は行われずおおむね
１０-2〜１０-3Paの真空度で蒸着が行われる。このよう
な真空度で蒸着を行うと図３（ａ）に示すような、緻密
な膜３０１が生成する。
【００４４】一方、窒素ガスを導入し0.1〜1Paの真空度
にて蒸着を行うと図３（ｂ）の３０２に示すような、柱
状の膜が生成することが実験により明らかとなった。な
お、この膜をＸ線回折により分析したところ［１００］
方向に配向成長している結晶薄膜であることが確認さ
れ、また成膜レートも１時間に 100〜 300μｍの膜厚が
得られる高レートの成膜方法であることが実験により確
かめられた。
にて蒸着を行うと図３（ｂ）の３０２に示すような、柱
状の膜が生成することが実験により明らかとなった。な
お、この膜をＸ線回折により分析したところ［１００］
方向に配向成長している結晶薄膜であることが確認さ
れ、また成膜レートも１時間に 100〜 300μｍの膜厚が
得られる高レートの成膜方法であることが実験により確
かめられた。
【００４５】図３（ｂ）の形成されたＸ線蛍光体膜３０
２の構造的な特徴としては、基板２０１の凹凸に従って
薄膜が形成されていることである。この時の基板２０１
の各凸部の間隔は２〜20μｍの範囲に入ることが望まし
い。基板２０１の凹凸に沿って形成されたＸ線蛍光体膜
は、Ｘ線検査装置用のＸ線蛍光体として望ましい形態で
ある。すなわち、凹凸上に形成された柱状のＸ線蛍光体
は光の拡散を押さえる構造となっておりＸ線検査装置と
してのコントラストの悪化を防ぐ効果を生むのである。
２の構造的な特徴としては、基板２０１の凹凸に従って
薄膜が形成されていることである。この時の基板２０１
の各凸部の間隔は２〜20μｍの範囲に入ることが望まし
い。基板２０１の凹凸に沿って形成されたＸ線蛍光体膜
は、Ｘ線検査装置用のＸ線蛍光体として望ましい形態で
ある。すなわち、凹凸上に形成された柱状のＸ線蛍光体
は光の拡散を押さえる構造となっておりＸ線検査装置と
してのコントラストの悪化を防ぐ効果を生むのである。
【００４６】また、窒素ガス導入のもう一つの効果は
0.1〜１Paの真空度とすることでスパッタの放電が可能
となることにある。たとえば 0.1Paよりも真空度が高い
場合、スパッタの安定した放電は困難になってしまう。
上記のように窒素ガスの導入による真空度の制御は極め
て効果的であるが、窒素ガスの代りにArやHeなどの不活
性ガスを用いても同様な効果を得ることができる。
0.1〜１Paの真空度とすることでスパッタの放電が可能
となることにある。たとえば 0.1Paよりも真空度が高い
場合、スパッタの安定した放電は困難になってしまう。
上記のように窒素ガスの導入による真空度の制御は極め
て効果的であるが、窒素ガスの代りにArやHeなどの不活
性ガスを用いても同様な効果を得ることができる。
【００４７】次にInの付加手段としてスパッタを用いた
理由について述べる。Inの付加手段としては、CsI とIn
もしくはInI3を独立した蒸着源を用意し、独立に蒸着源
を加熱しＸ線蛍光体を成膜する手法が考えられる。しか
しながらこの手法をとるとInもしくはInI3の融点が比較
的低い温度であるためすぐに多量の蒸着が始まり蒸着量
の制御が難しく、多量の蒸着量を押さえるために蒸着ポ
ートの出口を１mm程度の小径とすると、基板内でのInも
しくはInI3の蒸着量のばらつきが大きくなり結果として
基板内のInの付加量がばらついてしまうため、良好なＸ
線蛍光体膜を得ることが出来ない。
理由について述べる。Inの付加手段としては、CsI とIn
もしくはInI3を独立した蒸着源を用意し、独立に蒸着源
を加熱しＸ線蛍光体を成膜する手法が考えられる。しか
しながらこの手法をとるとInもしくはInI3の融点が比較
的低い温度であるためすぐに多量の蒸着が始まり蒸着量
の制御が難しく、多量の蒸着量を押さえるために蒸着ポ
ートの出口を１mm程度の小径とすると、基板内でのInも
しくはInI3の蒸着量のばらつきが大きくなり結果として
基板内のInの付加量がばらついてしまうため、良好なＸ
線蛍光体膜を得ることが出来ない。
【００４８】一方、InもしくはInI3をターゲットとしス
パッタを用いてInの付加を行った場合、InもしくはInI3
のターゲット自体を基板よりも大きくすることができ、
またスパッタ時に発生するプラズマは真空容器内のほぼ
全体の広がることから、基板内でのInもしくはInI3の付
加量のばらつきを大幅に押さえることが可能となる。従
って、Inの付加手段としてスパッタを用いる手法は極め
て有効である。
パッタを用いてInの付加を行った場合、InもしくはInI3
のターゲット自体を基板よりも大きくすることができ、
またスパッタ時に発生するプラズマは真空容器内のほぼ
全体の広がることから、基板内でのInもしくはInI3の付
加量のばらつきを大幅に押さえることが可能となる。従
って、Inの付加手段としてスパッタを用いる手法は極め
て有効である。
【００４９】以上のように、CsI:Inを成膜した後、N2雰
囲気あるいはArやHeなどの不活性ガス中で 400℃で２時
間程度アニールを行うと付加されたInが活性化され、発
光効率が大幅に向上する。
囲気あるいはArやHeなどの不活性ガス中で 400℃で２時
間程度アニールを行うと付加されたInが活性化され、発
光効率が大幅に向上する。
【００５０】また、上記アニールを施しても、製作した
Ｘ線蛍光体を大気中に放置しておくと、大気中の水分が
付着し発光効率が低下する。この現象は、Ｘ線蛍光体を
真空保管することにより徐々に元の発光効率を回復しあ
る一定時間を経れば再び元の発光効率を回復はするが、
アニールを行った後のＸ線蛍光体上に対しSiO2やTiO2の
酸化膜やAlやTiやCrなどの金属薄膜を形成することによ
り、Ｘ線蛍光体の大気中の水分付着を起因とする発光効
率の低下を防ぐことができる。
Ｘ線蛍光体を大気中に放置しておくと、大気中の水分が
付着し発光効率が低下する。この現象は、Ｘ線蛍光体を
真空保管することにより徐々に元の発光効率を回復しあ
る一定時間を経れば再び元の発光効率を回復はするが、
アニールを行った後のＸ線蛍光体上に対しSiO2やTiO2の
酸化膜やAlやTiやCrなどの金属薄膜を形成することによ
り、Ｘ線蛍光体の大気中の水分付着を起因とする発光効
率の低下を防ぐことができる。
【００５１】また、アニールを行った後のＸ線蛍光体膜
にキャンなどを用いて真空封止、またはN2ガス封止、あ
るいはArやHe等の不活性ガス封止を行うと同様な効果を
得ることができる。
にキャンなどを用いて真空封止、またはN2ガス封止、あ
るいはArやHe等の不活性ガス封止を行うと同様な効果を
得ることができる。
【００５２】（実施の形態２）本発明の一実施の形態と
して、図４に（実施の形態１）で述べた、Ｘ線蛍光体膜
を形成する基板の作製手法の概要を示す。図４（ａ）４
０１は加工前の基板である。基板の材質としてはSi、A
l、Cu、ガラス等が挙げられるが、本実施の形態ではSi
基板を用いた場合の基板製作方法について述べる。
して、図４に（実施の形態１）で述べた、Ｘ線蛍光体膜
を形成する基板の作製手法の概要を示す。図４（ａ）４
０１は加工前の基板である。基板の材質としてはSi、A
l、Cu、ガラス等が挙げられるが、本実施の形態ではSi
基板を用いた場合の基板製作方法について述べる。
【００５３】図４（ｂ）４０２はSi基板４０１に形成し
たエッチングマスクである。このエッチングマスクの材
料はレジストが一般的であるが、Si酸化膜やSi窒化膜あ
るいはAlやAuあるいはＷなどの金属膜でも同等の機能を
得ることができる。図４（ｃ）はSi基板４０１を後述す
るドライエッチングにより加工し、マスク５０２を取り
除いた状態であるが、一般的なドライエッチング装置、
例えば反応性イオンエッチングを用いた手法では生成で
きるプラズマ密度が１０10cm-3程度と低く、エッチング
レートが遅いため例えば５μｍ径の50μｍの高さの凸形
状を多数Si基板に形成することが困難である。
たエッチングマスクである。このエッチングマスクの材
料はレジストが一般的であるが、Si酸化膜やSi窒化膜あ
るいはAlやAuあるいはＷなどの金属膜でも同等の機能を
得ることができる。図４（ｃ）はSi基板４０１を後述す
るドライエッチングにより加工し、マスク５０２を取り
除いた状態であるが、一般的なドライエッチング装置、
例えば反応性イオンエッチングを用いた手法では生成で
きるプラズマ密度が１０10cm-3程度と低く、エッチング
レートが遅いため例えば５μｍ径の50μｍの高さの凸形
状を多数Si基板に形成することが困難である。
【００５４】そこで本実施の形態では１０12cm-3程度の
高密度のプラズマが生成できる誘導結合型プラズマ源を
用いて基板４０１をドライエッチングするものである。
また、一般の誘導結合型プラズマ源を搭載したドライエ
ッチング装置はその構造上大面基板に対する均一なエッ
チングが難しいので、本実施の形態では以下に説明する
エッチング装置を用いるものである。
高密度のプラズマが生成できる誘導結合型プラズマ源を
用いて基板４０１をドライエッチングするものである。
また、一般の誘導結合型プラズマ源を搭載したドライエ
ッチング装置はその構造上大面基板に対する均一なエッ
チングが難しいので、本実施の形態では以下に説明する
エッチング装置を用いるものである。
【００５５】図５はマルチスパイラル搭載誘導結合型プ
ラズマ源を用いたプラズマエッチング装置を示す概略構
成図である。図中５０１はマルチスパイラスコイルを示
す。このマルチスパイラルコイル５０１は、円筒形状を
有するエッチング室５０２の頂部に設けられた石英板５
０３上に設置されている。またスパイラルコイル５０１
には高周波電源５０４が設置されており、高周波を印可
できる構成となっている。また、マルチスパイラルコイ
ル５０１には、高周波電源５０４からマルチスパイラル
コイル５０１に印加した高周波電力の整合を取るマッチ
ング回路５０８が接続されている。エッチング室５０２
内の底面上には電極５０５が設置されており、電極５０
５上にはSi基板５０７が載置されている。また、電極５
０５には数百ｋHz〜 13.56ＭHzの高周波を印可する高周
波電源５０６が接続されている。また、このエッチング
装置には図示しないガス供給部及びガス排出部が取り付
けられている。
ラズマ源を用いたプラズマエッチング装置を示す概略構
成図である。図中５０１はマルチスパイラスコイルを示
す。このマルチスパイラルコイル５０１は、円筒形状を
有するエッチング室５０２の頂部に設けられた石英板５
０３上に設置されている。またスパイラルコイル５０１
には高周波電源５０４が設置されており、高周波を印可
できる構成となっている。また、マルチスパイラルコイ
ル５０１には、高周波電源５０４からマルチスパイラル
コイル５０１に印加した高周波電力の整合を取るマッチ
ング回路５０８が接続されている。エッチング室５０２
内の底面上には電極５０５が設置されており、電極５０
５上にはSi基板５０７が載置されている。また、電極５
０５には数百ｋHz〜 13.56ＭHzの高周波を印可する高周
波電源５０６が接続されている。また、このエッチング
装置には図示しないガス供給部及びガス排出部が取り付
けられている。
【００５６】上記を有するドライエッチング装置におい
てSi基板４０１にエッチング処理を施す場合、エッチン
グ室５０２内の電極５０５上にSi基板５０７として載置
し、エッチング室内にエッチングガスを導入し（図示せ
ず）、真空排気系（図示せず）を用いて１〜１０Pa程度
の真空状態を保った後、高周波電源５０４でマルチスパ
イラルコイル５０１に高周波を印加する。これによりエ
ッチング室５０２内で１０12cm-3程度の高密度プラズマ
が生成する。
てSi基板４０１にエッチング処理を施す場合、エッチン
グ室５０２内の電極５０５上にSi基板５０７として載置
し、エッチング室内にエッチングガスを導入し（図示せ
ず）、真空排気系（図示せず）を用いて１〜１０Pa程度
の真空状態を保った後、高周波電源５０４でマルチスパ
イラルコイル５０１に高周波を印加する。これによりエ
ッチング室５０２内で１０12cm-3程度の高密度プラズマ
が生成する。
【００５７】このようにマルチスパイラルコイル５０１
の使用により、通常のシングルスパイラルコイルよりも
高いイオン飽和電流密度が得られる。また、多重の渦で
構成されたマルチスパイラルコイルは、それぞれの渦が
中心で回路的に並列に接続されているためコイル全体の
インダクタンスがシングルスパイラルコイルよりも低
く、大面積のプラズマ発生に適しており、面内均一性を
確保して基板５０７をエッチングすることができる。
の使用により、通常のシングルスパイラルコイルよりも
高いイオン飽和電流密度が得られる。また、多重の渦で
構成されたマルチスパイラルコイルは、それぞれの渦が
中心で回路的に並列に接続されているためコイル全体の
インダクタンスがシングルスパイラルコイルよりも低
く、大面積のプラズマ発生に適しており、面内均一性を
確保して基板５０７をエッチングすることができる。
【００５８】なお、このようなエッチングを実現させる
ためには少なくとも１０11cm-3を超える真空度の高密度
プラズマを生成させることことが必要である。
ためには少なくとも１０11cm-3を超える真空度の高密度
プラズマを生成させることことが必要である。
【００５９】具体的にSi基板に対し凹凸加工を施す場
合、すなわち図４（ａ）の状態から図４（ｃ）のように
凹凸を形成する場合、図５に示すドライエッチング装置
に第１の工程としてＳＦ６ガスを供給し、第２の工程と
して弗化炭素ガス、たとえばＣ４Ｆ８ガスを導入する。
この第１の工程と第２の工程は繰り返しながら行う。
合、すなわち図４（ａ）の状態から図４（ｃ）のように
凹凸を形成する場合、図５に示すドライエッチング装置
に第１の工程としてＳＦ６ガスを供給し、第２の工程と
して弗化炭素ガス、たとえばＣ４Ｆ８ガスを導入する。
この第１の工程と第２の工程は繰り返しながら行う。
【００６０】第１の工程におけるガス流量は、プラズマ
発生効率を考慮すると５０〜２００sccm程度であること
が望ましい。また、第１の工程におけるエッチング室内
の圧力はイオン飽和電流密度を考慮すると、５Pa以下程
度であることが好ましい。また、第１の工程において電
流に印加する高周波はプラズマ発生効率を考慮すると50
0〜2000Ｗ程度であることが好ましい。
発生効率を考慮すると５０〜２００sccm程度であること
が望ましい。また、第１の工程におけるエッチング室内
の圧力はイオン飽和電流密度を考慮すると、５Pa以下程
度であることが好ましい。また、第１の工程において電
流に印加する高周波はプラズマ発生効率を考慮すると50
0〜2000Ｗ程度であることが好ましい。
【００６１】第２の工程におけるガス流量はプラズマ発
生効率を考慮すると３０〜２００sccm程度であることが
望ましい。また、第２の工程におけるエッチング室内の
圧力はイオン飽和電流密度を考慮すると、５Pa以下程度
であることが好ましい。また、第２の工程において電流
に印加する高周波はプラズマ発生効率を考慮すると 500
〜1000Ｗ程度であることが好ましい。第１の工程及び第
２の工程においてそれぞれ逃すを供給する時間は１〜10
秒程度であることが好ましい。
生効率を考慮すると３０〜２００sccm程度であることが
望ましい。また、第２の工程におけるエッチング室内の
圧力はイオン飽和電流密度を考慮すると、５Pa以下程度
であることが好ましい。また、第２の工程において電流
に印加する高周波はプラズマ発生効率を考慮すると 500
〜1000Ｗ程度であることが好ましい。第１の工程及び第
２の工程においてそれぞれ逃すを供給する時間は１〜10
秒程度であることが好ましい。
【００６２】このような工程でエッチングを行うと、Si
基板の垂直加工が達成できる。すなわち、基板材料の結
晶方位に依存されない自由な加工形状を得ることができ
るのである。第１の工程のみでは、Si基板の等方的なエ
ッチングのみが発生し、お碗状のエッチング形状となっ
てしまい、５μｍ程度の凸形状を形成しようとすると先
端部を消滅させてしまうことになる。これに対して第１
の工程と第２の工程を交互に繰り返すことにより第２の
工程の際にエッチングされた基板に保護膜（Ｃ膜）が形
成される。第１の工程ではSi基板底面へのエッチングエ
ネルギーが高いため、結果的にSi側壁は保護膜によりエ
ッチングが進行しない。その結果、Si基板の垂直なエッ
チング加工面を得ることができる。
基板の垂直加工が達成できる。すなわち、基板材料の結
晶方位に依存されない自由な加工形状を得ることができ
るのである。第１の工程のみでは、Si基板の等方的なエ
ッチングのみが発生し、お碗状のエッチング形状となっ
てしまい、５μｍ程度の凸形状を形成しようとすると先
端部を消滅させてしまうことになる。これに対して第１
の工程と第２の工程を交互に繰り返すことにより第２の
工程の際にエッチングされた基板に保護膜（Ｃ膜）が形
成される。第１の工程ではSi基板底面へのエッチングエ
ネルギーが高いため、結果的にSi側壁は保護膜によりエ
ッチングが進行しない。その結果、Si基板の垂直なエッ
チング加工面を得ることができる。
【００６３】なお、この工程の第１の工程のみ電極５０
５に高周波電源５０６により高周波を印加する方法を導
入すると、第１の工程におけるSi底面に対するエッチン
グエネルギーがより高まり良好なエッチングが可能とな
る。
５に高周波電源５０６により高周波を印加する方法を導
入すると、第１の工程におけるSi底面に対するエッチン
グエネルギーがより高まり良好なエッチングが可能とな
る。
【００６４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、高性能の
Ｘ線蛍光体を得ることができ、またこのＸ線蛍光体を用
いて製作するＸ線検査装置の分解能を大幅に向上するこ
とが可能となる。
Ｘ線蛍光体を得ることができ、またこのＸ線蛍光体を用
いて製作するＸ線検査装置の分解能を大幅に向上するこ
とが可能となる。
【図１】本発明の一実施の形態によるＸ線蛍光体膜形成
装置の概略図
装置の概略図
【図２】本発明の一実施の形態によるＸ線蛍光体膜形成
用基板の断面図
用基板の断面図
【図３】本発明の一実施の形態によるＸ線蛍光体膜の成
膜状態を示す概略図
膜状態を示す概略図
【図４】本発明の一実施の形態によるＸ線蛍光体膜形成
用基板の製作手法を示す概略図
用基板の製作手法を示す概略図
【図５】本発明の一実施の形態によるＸ線蛍光体膜形成
用基板の製作装置の概略図
用基板の製作装置の概略図
【図６】従来のＸ線検査装置の構成を示す概略図
５ Ｘ線蛍光体 ６、１０３、２０１、４０１ 基板 １０６，１０７ 蒸着源 １０８ ターゲット １０９ スパッタ源 ３０２ Ｘ線蛍光体膜 ５０１ マルチスパイラルコイル
Claims (12)
- 【請求項１】 よう化セシウム（CsI ）を主成分としCs
I に対し付加物質を加えるＸ線蛍光体の製作方法におい
て、CsI を蒸着で、付加物質をスパッタで形成すること
を特徴とするＸ線蛍光体製作方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のＸ線蛍光体製作方法にお
いて、蒸着及びスパッタ成膜時の圧力が 0.1〜10Paであ
ることを特徴とするＸ線蛍光体製作方法。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のＸ線蛍光体製作
方法において、蒸着及びスパッタ成膜時の圧力を 0.1〜
10Paにする手段としてアルゴンガス、ヘリウムガス、窒
素ガスのいずれかを導入することにより圧力調整を行う
ことを特徴とするＸ線蛍光体製作方法。 - 【請求項４】 請求項１記載のＸ線蛍光体製作方法にお
いて、付加物質がインジウム（In）、タリウム（Tl）、
リチウム（Li）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Rb）、
ナトリウム（Na）のうちいずれか１つまたは２つ以上で
あることを特徴とするＸ線蛍光体製作方法。 - 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載のＸ線
蛍光体製作方法に用い、Ｘ線蛍光体を形成する基板が凹
凸形状を有することを特徴とするＸ線蛍光体形成用基
板。 - 【請求項６】 請求項５記載のＸ線蛍光体形成用基板に
おいて、各凸部の間隔が２から20μｍであることを特徴
とするＸ線蛍光体形成用基板。 - 【請求項７】 請求項５または６記載のＸ線蛍光体形成
用基板において、基板材料が、シリコン（Si）、ガラ
ス、アルミニウム（Al）、チタン（Ti）のいずれかであ
ることを特徴とするＸ線蛍光体形成用基板。 - 【請求項８】 請求項５記載のＸ線蛍光体形成用基板
を、１０11cm-3程度を超える真空度の高密度のプラズマ
が生成する条件で、第１の工程として基板をエッチング
するガスを、第２の工程としてエッチングした側壁に保
護膜を形成するガスを供給する工程を有し、第１の工程
と第２の工程を繰り返しながら作製することを特徴とす
るＸ線蛍光体形成用基板の製作方法。 - 【請求項９】 請求項１から４のいずれかに記載のＸ線
蛍光体製作方法を用いて製作したＸ線蛍光体上に、Si
O2、TiO2、Al、Ti、Crのいずれかを形成する工程を有す
ることを特徴とするＸ線蛍光体製作方法。 - 【請求項１０】 請求項１から４のいずれかに記載のＸ
線蛍光体製作方法を用いて製作したＸ線蛍光体に、真空
封止、窒素ガス封止、不活性ガス封止のいずれかを行う
工程を有することを特徴とするＸ線蛍光体製作方法。 - 【請求項１１】 請求項１から４、９、１０のいずれか
に記載のＸ線蛍光体製作方法を用いて製作したＸ線蛍光
体を搭載したＸ線検査装置。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載されたＸ線検査装置
を用いて生産した回路基板。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23673199A JP3551851B2 (ja) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Ｘ線蛍光体製作方法及びｘ線蛍光体形成用基板 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23673199A JP3551851B2 (ja) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Ｘ線蛍光体製作方法及びｘ線蛍光体形成用基板 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001059899A true JP2001059899A (ja) | 2001-03-06 |
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ID=17004962
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23673199A Expired - Fee Related JP3551851B2 (ja) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Ｘ線蛍光体製作方法及びｘ線蛍光体形成用基板 |
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|---|---|
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| WO2010061727A1 (ja) | 2008-11-28 | 2010-06-03 | コニカミノルタエムジー株式会社 | シンチレータパネル |
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| WO2010140410A1 (ja) | 2009-06-02 | 2010-12-09 | コニカミノルタエムジー株式会社 | シンチレータパネルの製造方法及びシンチレータパネル並びに放射線画像検出器 |
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| WO2014109116A1 (ja) * | 2013-01-09 | 2014-07-17 | 浜松ホトニクス株式会社 | シンチレータパネルの製造方法、シンチレータパネル、及び放射線検出器 |
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| EP2998964A1 (en) | 2014-09-17 | 2016-03-23 | Konica Minolta, Inc. | Radiation image conversion panel |
| US9329281B2 (en) | 2013-02-28 | 2016-05-03 | Konica Minolta, Inc. | Deposition substrate and scintillator panel |
| US9418768B2 (en) | 2013-05-30 | 2016-08-16 | Konica Minolta, Inc. | Radiographic image conversion panel and radiographic image detector |
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| JP2017161408A (ja) * | 2016-03-10 | 2017-09-14 | コニカミノルタ株式会社 | シンチレータ、シンチレータパネルおよび放射線画像変換パネル |
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| US10649098B2 (en) | 2018-01-29 | 2020-05-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Light converting nanoparticle, method of making the light converting nanoparticle, and composition and optical film comprising the same |
-
1999
- 1999-08-24 JP JP23673199A patent/JP3551851B2/ja not_active Expired - Fee Related
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