JP4722053B2 - メガボウルウエハを用いたマイクロチャネルプレート製作のためのデバイスおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、イメージ増倍管とともに使用するためのマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）に関し、より詳しくは、メガボウル（ｍｅｇａ−ｂｏｕｌｅ）ウエハを用いる複数のＭＣＰ製作の装置および方法に関する。

マイクロチャネルプレートは、イメージ増倍管における電子増倍管として使用される。マイクロチャネルプレートは、それを貫いて延びるアレイ状のチャネルを有する薄いガラスプレートであり、フォトカソードと蛍光面との間に位置する。フォトカソードから向かって来る電子は、マイクロチャネルプレートの入力側に入り、チャネルの壁に突き当たる。電圧がマイクロチャネルに印加される場合、これらの向かって来る電子または一次電子は増倍され、二次電子が生成される。二次電子は、マイクロチャネルプレートのバックエンドからチャネルを脱出し、蛍光面上にイメージを生成するために用いられる。

一般的に、マイクロチャネルプレートの製作は、本明細書中において援用される１９９０年３月２７日に発行されたＲｏｎａｌｄ Ｓｉｎｋによる特許文献１に開示されるように、ファイバ延伸処理を以って開始する。便宜上のため、特許文献１に開示される図１〜４が、本明細書中に含まれ、以下、議論される。

図１において、マイクロチャネルプレートのスターティングファイバ１０が示される。ファイバ１０は、ガラスコア１２、およびそのコアを囲むガラスクラディング１４を含む。コア１２は、適切なエッチング溶液においてエッチング可能なガラス材料製である。ガラスクラディング１４は、ガラスのコアと実質的に同等の軟化温度を有するガラス材料製である。しかし、クラディング１４のガラス材料は、コア１２の材料よりも多くの鉛の容量を含むという点においてコア１２のガラス材料と異なり、それによって、コア材料をエッチングするために用いられる同様の状況の下においてクラディングはエッチング不可能になる。従って、クラディング１４は、ガラスコアのエッチングの後もそのままである。適切なクラディングガラスは、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｇｌａｓｓ ８１６１のような鉛タイプガラスである。

光ファイバは、以下のような手順において形成される。エッチング可能なガラスロッド、およびそのロッドを同軸上に囲むクラディングチューブは、ゾーン炉に組み入れられる延伸マシーンに垂直に吊り下げられる。炉の温度は、ガラスの軟化温度にまで上昇される。ロッドとチューブは融合し、単一のファイバ１０に延伸される。ファイバ１０は、所望のファイバ直径を達成するまでスピードが調節される牽引機構に入れられる。ファイバ１０は、さらに短い長さの約１８インチに切断される。

数千のその切断された単一のファイバ１０をグラファイトモールドに積み重ね、図２に示されるように、六角形アレイ１６を形成するために、ガラスの軟化温度まで加熱される。示されるように、切断された長さのファイバ１０の各々は、六角形の形状を有する。六角形の形状は、優れた積み重ね配置を提供する。

マルチアセンブリまたはバンドルとしても知られる六角形アレイは、数千の単一のファイバ１０を含み、それら数千の単一のファイバ１０の各々は、コア１２およびクラディング１４を有する。バンドル１６は、延伸マシーンにおいて垂直に吊り下げられ、再び、ファイバ直径を小さくするために延伸される一方、各々のファイバの六角形の形状は現状のまま保たれる。次に、バンドル１６は、さらに短い長さである約６インチに切断される。

数百の切断されたバンドル１６は、図３に示されるように、精密な内径のボアガラスチューブ２２に積み重ねられる。ガラスチューブは鉛の容量を多く有し、ガラスクラディング１４に類似したガラス材料製である。従って、ガラスチューブは、ガラスコア１２をエッチングするために用いられるエッチング処理によってエッチング可能ではない。鉛ガラスチューブ２２は、最終的に、マイクロチャネルプレートとの硬質縁境界になる。

各バンドル１６のファイバ１０を保護するために、マイクロチャネルプレートを形成する処理の間、複数のサポート構造が、アセンブリの外層を形成するバンドル１６と置き換えにガラスチューブ２２内に配置される。サポート構造は、ガラスファイバを融合するために必要な強度および性能を有する任意の材料製の六角形ロッドの形を取り得る。各サポート構造は、断面積がバンドル１６の１つの断面積とほとんど同じであり、六角形の形を有する単一の光ガラスファイバ２４であり得る。しかしながら、その単一の光ガラスファイバは、エッチング不可能なコアおよびクラディングの両方を有する。光ファイバ２４またはサポートロッド２４は図３に示され、複数のバンドル１６を囲み、アセンブリ３０の周囲に位置する。

サポートロッドは、１本の光ファイバから数百までの任意の本数のファイバによって形成され得る。１つのサポートロッド２４の最終的な幾何学的な形状および外径は、１つのバンドル１６と実質的に同等である。複数のファイバサポートロッドは、バンドル１６を形成した手順に類似する手順において形成され得る。

チューブ２２内のファイバから成る最外層を形成する各バンドル１６は、サポートロッド２４によって置き換えられる。これは、好適には、サポートロッド２４の一端をバンドル１６の一端に対して置き、バンドル１６がチューブ２２の外に出るまで、サポートロッド２４をバンドル１６に対して押すことによって為される。全ての外周のバンドル１６がサポートロッド２４によって置き換えられるときにおいて、形成されるアセンブリは、ボウルと呼ばれ、全体が図３の３０として示される。

ボウル３０は、縁ガラスおよびファイバオプティックスから成る硬質ボウルを生成するために加熱処理において融合される。融合されたボウルは、薄い断面プレートにスライス、またはさいの目に切断される。スライスされた融合ボウルの平らの端面は、研がかれ、磨かれる。

マイクロチャネルを形成するために、光ファイバ１０のコア１２は、希釈された塩酸を用いてのエッチングによって取り除かれる。ボウルのエッチング後、多くの鉛の容量を含むガラスクラディング１４は、図４において示されるように、マイクロチャネル３２を形成するためにそのままである。また、サポートロッド２４は硬質を維持し、チューブ２２の硬質縁からマイクロチャネル３２への望ましい移り変わりを提供する。

さらなる処理ステップは、ガラスボウルを斜めに切断すること、およびガラスボウルを磨くことを含む。プレートがコアロッドを取り除くためにエッチングされた後、ボウルのチャネルは金属化され、アクティベートされる。

記載されるように、ＭＣＰ製作の現在における方法は、複数のバンドルを積み重ねること、そして、縁ガラスのシース内にその積み重ねられたバンドルを置くことを含む。エッチング不可能なファイバのサポーティングロッドは、ボウルを形成するために、エッチング可能ファイバのバンドルと縁ガラス（チューブ２２）との間にある隙間にある空間を埋めるために用いられる。ボウルは、バイアス角をつけるために、薄いウエハへと角度をつけてスライスされる。そのウエハは、エッチングされ、伝導層を形成するために水素燃焼（ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｆｉｒｅ）され、電気接触を提供するために金属化される。

ボウルがウエハへスライスされた後、各ウエハは個別に取り扱われる。ウエハの典型的なサイズは、直径約１インチである。これは、現在の半導体処理ツールのウエハサイズよりも圧倒的に小さく、カスタム製作処理ツールの使用を必要とする。各ボウルウエハを個別に扱うことは、粒子混合に非常に敏感な接触労働（ｔｏｕｃｈ ｌａｂｏｒ）が多くなることを導いてしまう。従って、これらウエハの歩留りは低減する。

本発明は、より効率的な製作方法を用いてのＭＣＰ製作に対するニーズ、ならびに、混入が生じにくく歩留りが低くなりにくい方法に対するニーズを扱う。
米国特許第４，９１２，３１４号明細書

このニーズおよび他のニーズに応じるために、また、そのニーズの目的の観点から、本発明は、マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）の製作における使用のためのメガボウルを提供する。メガボウルは、少なくとも、第１の領域、第２の領域、および第３の領域を含む断面を備え、各領域は、断面の別個の部分を占める。第１および第２の領域は、複数の光ファイバから形成され、断面の横断方向に方向付けられる。各光ファイバは、エッチング不可能な材料から形成されるクラディング、およびエッチング可能な材料から形成されるコアを有する。第３の領域は、第１と第２の領域との間にある隙間に配置され、第１および第２の領域を取り囲み、エッチング不可能な材料を含む。

他の局面において、本発明は、複数のマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）の形成方法を含む。その方法は、（ａ）光ファイバのバンドルを提供するステップであって、各光ファイバが、エッチング不可能な材料から形成されるクラディング、およびエッチング可能な材料から形成されるコアを含む、ステップと、（ｂ）第１のミニボウルを規定する少なくとも第１の断面領域と、第２のミニボウルを規定する少なくとも第２の断面領域と、を形成するために複数のバンドルを積み重ねるステップと、（ｃ）少なくとも第１と第２のミニボウルとの間の隙間にあり、少なくとも第１および第２のミニボウルを取り囲んでいるエッチング不可能な材料を積み重ねるステップと、（ｄ）少なくとも第１および第２の断面領域において複数のＭＣＰを形成するために、複数のバンドル、および積み重ねられたエッチング不可能な材料を融合するステップと、を包含する。

その方法はまた、（ｅ）複数のメガボウルウエハを形成するために融合されたバンドル、およびエッチング不可能な材料をさいの目に切断するステップであって、各メガボウルウエハがバッチダイを規定する、ステップと、（ｆ）複数のＭＣＰを形成するために、各メガボウルウエハをアクティベートし、金属化するステップと、（ｇ）各メガボウルウエハから複数のＭＣＰを取り出すステップと、をさらに包含し得る。

さらに、他の局面において、本発明は、複数のマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）を形成するためのバッチダイの形成方法を含む。その方法は、（ａ）エッチング可能な光学材料、およびエッチング不可能な光学材料を提供するステップと、（ｂ）少なくとも第１、第２、および第３の領域を含む断面を有するスタックを形成するために、エッチング可能な光学材料、およびエッチング不可能な光学材料を積み重ねるステップと、を包含する。第１および第２の領域はエッチング可能な光学材料と共に積み重ねられ、第３の領域はエッチング不可能な光学材料と共に積み重ねられる。第３の領域は、第１と第２の領域との間にある隙間に配置され、第１および第２の領域を取り囲む。その方法はまた、第１、第２、および第３の領域を別個に、分離して形成することを含み得る。

前述の一般的な記載および後述の詳細の記載が、限定的なものではなく、本発明の例示的なものであることは、理解される。

本発明は、添付の図面との関係を以って読まれる際、後述の詳細な説明により最も良く理解される。

本発明は、従来のウエハ製作ツールに従う方法を用いることによって複数のＭＣＰを形成することに関する。より具体的には、本発明の方法の一実施形態は、図５において示され、全体が参照番号５０によって示される。説明するように、この方法は、単一の大ウエハから複数のＭＣＰを製作するためにバッチダイを形成する。メガボウルウエハとして参照される単一の大ウエハは、従来のウエハ製作ツールに順応するようにサイズ合わせされる。

図５を参照し、ステップ５１を始めとし、ガラスコアのファイバおよびガラスクラディングは方法５０によって形成される。スターティングファイバ１０は図１において示され、ガラスコア１２およびガラスクラディング１４を含む。本発明に従い、コア１２はエッチング可能な材料から作られ、それによって、その後、コアは、メガボウルウエハをエッチングすることによって除去され得る。ガラスクラディング１４は、コア１２をエッチングすることが可能である同様の状況下においてエッチング不可能なガラスから作られる。従って、各クラディングは、エッチング処理の後もそのままであり、対応するコアの除去のときにおいて形成されるマイクロチャネルとの境界になる。

前述したように、適切なクラディングガラスは、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｇｌａｓｓ ８１６１のような鉛タイプガラスである。発明的な処理の次なるステージにおいて、メガボウルウエハに対して従来の製作ツールを用い、酸化鉛が、各ガラスクラディングの内面をアクティベートするために還元され、それによってガラスクラディングが、二次電子を放出可能になる。

その全体が本明細書中において援用される米国特許第４，９１２，３１４号に記載されるように、光ファイバ１０は、以下のような手順において形成される。エッチング可能なガラスロッド、およびそのロッドを同軸上に囲むクラディングチューブは、ゾーン炉に組み入れられる延伸マシーンに垂直に吊り下げられる。炉の温度は、ガラスの軟化温度にまで上昇される。ロッドとチューブは融合し、単一のファイバ１０に延伸される。ファイバは、所望のファイバ直径を達成するまでスピードが調節される牽引機構に入れられる。ファイバ１０は、さらに短い長さの約１８インチに切断される。

この方法は次に、ステップ５２に入り、図２に示されるように、複数のバンドル１６を規定するために、複数の六角形アレイ状のファイバ１０を形成する。数千のその切断された単一のファイバ１０をグラファイトモールドに積み重ね、各六角形アレイを形成するために、ガラスの軟化温度まで加熱される。ここにおいて、切断された長さのファイバ１０の各々は、六角形の形状を有する。六角形の形状が、優れた積み重ね配置を提供することは、理解される。六角形の形状に加え、三角形状および斜方六面体状のような他の形状をも用いられ得る。

マルチアセンブリまたはバンドルとしても参照される六角形アレイ１６は、数千の単一のファイバ１０を含み、それら数千の単一のファイバ１０の各々は、コア１２およびクラディング１４を有する。バンドル１６は、延伸マシーンにおいて垂直に吊り下げられ、再び、ファイバ直径を小さくするために延伸される一方、各々のファイバの六角形の形状は現状のまま保たれる。次に、バンドル１６は、さらに短い長さである約６インチに切断される。

次に、数百の切断されたバンドル１６は、個々の大スタックを形成するために発明的な方法のステップ５３において積み重ねられる。ここにおいて、個々の大スタックの各々は、所定の断面積を有する。バンドルを含む所定の断面積を有する大スタックの各々は、本明細書中においてミニボウルとして参照される。積み重ねは、（本明細書中においてサポートロッドとして参照もされる）エッチング不可能ガラスを積み重ねることによってステップ５４および５５にて継続され、それによって、エッチング不可能ガラスが各ミニボウルを取り囲む。複数のミニボウルは共に積み重ねられ得、複数のサポートロッドは、ミニボウルの間に積み重ねられ得、各ミニボウルの外周を取り囲むために積み重ねられ得る。この手順において、各ミニボウルは、サポートロッドによって互いに分離される。積み重ねは、断面積が所定サイズに達するまでこの態様で継続し得る。所定の断面サイズは、従来のウエハ製作ツールに順応し得るサイズの関数である。複数のミニボウル、および隙間に配置されたサポートロッドは、本明細書中において、メガボウルとして参照される。

図６において最も良く示されるように、メガボウル６２は、複数のエッチング不可能なサポートロッドを備える隙間領域６４を有する複数のミニボウル６６を含む。エッチング不可能なサポートロッドは、各ミニボウル６６を分離し、それらを取り囲む。エッチング不可能なサポートロッド２４は、鉛容量を多く有し、ガラスクラディング１４に類似するガラス材料製である。従って、エッチング不可能な各サポートロッド２４は、ガラスコア１２をエッチングによって取り除くときにおいて用いられる処理によってはエッチング不可能である。エッチング不可能ガラスは、ファイバ１０の膨張率とほぼ同等の膨張率を有する。本発明の方法が終了した後、エッチング不可能なガラスのサポートロッド２４は、最終的に、製作された各マイクロチャネルプレートの硬質の縁境界になる。

エッチング不可能なサポートロッドが、各ミニボウル６６を保護するためのサポート構造を提供することは理解される。各サポートロッドは、エッチング可能なガラスファイバを融合するために必要な強度および性能を有する任意の材料製の（例えば）六角形ロッドの形を取り得る。サポートロッドの材料は、温度変化時において、エッチング可能ファイバの歪みを防ぐために、エッチング可能ファイバの温度係数に十分に近似した温度係数を有する。

一実施形態において、各サポートロッドは、断面積がバンドル１６の１つの断面積とほとんど同じであり、（例えば）六角形の形を有する単一の光ガラスファイバ２４であり得る（図３および図６）。もちろん、その単一の光ファイバは、前述の状況下においてエッチング不可能なコアおよびクラディングの両方を有し得る。光サポートファイバ２４は、図６において概略的に示される。サポートロッド２４のコアおよびクラディングの両方が、ファイバ１０のガラスクラディング１４の材料と同様の鉛容量を多く有したガラス材料製である。これらのサポートロッド２４は、メガボウル６２に形成される各ミニボウル６６の間にクッション層および分離空間を形成する。

本発明の他の実施形態において、サポートロッドは、サポートロッドの最終的な形が隙間のあいた空所を生まない限り、六角形以外の断面の形を有し得る。例えば、三角形、または斜方六面体を有するサポートロッドは、隙間のあいた空所を結果的に生みにくい。従って、これらの形もまた、用いられ得る。

サポートロッド２４のコアおよびクラディングを形成するガラスロッドとチューブは、延伸炉に吊り下げられ、ロッドおよびチューブが融合し、融合したロッドとチューブを軟化し、各サポートロッド２４を形成するのに十分なように加熱する。その形成されたサポートロッド２４は、約１８インチの長さに切断され、所望の幾何学的形状、およびバンドル１６の断面外径と実質的に同様な小さな断面外径を達成するために、第２の延伸を受ける。サポートロッドは、１本の光ファイバから数千までの任意の本数のファイバによって形成され得る。１つのサポートロッドの最終的な幾何学的な形状、および外径は、実質的に、１つのバンドル１６と同等である。サポートロッドは、サポートロッドがエッチング不可能な材料製である限り、およびサポートロッドがエッチング可能なバンドルと加熱のときにおいて融合可能な限り、任意のサイズおよび形を備える任意の他のガラスロッドと置き換えられ得ることは、理解される。

ミニボウル６６の断面が、ユーザによって所望されるそれぞれのＭＣＰの所定のアクティブ断面積を提供するために、それに対応する大きさに積み重ねられ得ることは、理解される。ミニボウル６６の断面領域が、図６に示されるように円形面を規定し得ること、または、図９に示されるように長方形面のような異なった形を規定する断面領域を有し得ることは、理解される。

所定サイズの断面積を有すようにメガボウルを積み重ねた後、メガボウルは、ステップ５６においてモノリシックスタックにプレスされる。プレスステップは、メガボウル６２が炉に吊り下げられる間に行われ得る。炉は、上昇した温度に加熱され得、それによって、ミニボウル６６のバンドル１６、および隙間領域６４のサポートロッド２４が、軟化する。メガボウル６２が軟化温度点にある間、バンドル１６およびエッチング不可能ロッド２４（サポートファイバ２４）を融合させ、モノリシックスタックを形成するのには、プレスステップが効果的である。

モノリシックスタックの断面領域が、円形、長方形、または、半導体ウエハ製作ツールに順応する任意の他の形であり得るということも、理解される。例えば、メガボウル６２は、実質的に、円形の断面形を形成するように積み重ねられ得、続いて、図１０Ａにおいて例示されるように、アーチ型プレス１０１ａ〜１０１ｄを向かい合わせることによって、円形のモノリシックスタック１００にプレスされ得る。他の実施例として、メガボウル６２は、実質的に、長方形の断面形を形成するように積み重ねられ得、続いて、図１０Ｂにおいて例示されるように、線型プレス１０６ａ〜１０６ｄを向かい合わせることによって、長方形のモノリシックスタック１０５にプレスされ得る。

メガボウルがモノリシックスタックにプレスされた後、そのプレスされたモノリシックスタック（１００または１０５）は、ステップ５７において、半導体ウエハ製作ツールに順応する断面サイズを形成するように、切断される。例えば、モノリシックスタックは、図６に示されるように、円形メガボウルの周囲６８を生成するために、旋盤または他のマシーンにかけて作られ得る。

切断されたモノリシックスタックは、ステップ５８において、図１１に概略的に示されるように、複数のメガボウルウエハへスライスされ、または、さいの目に切断される。示されるように、モノリシックスタック１１０は、複数のメガボウル１１２を生成するために断面的にさいの目に切断される。この時点で、各メガボウルウエハ１１２が、複数のＭＣＰを含む大バッチダイとして処理される準備が整う。大バッチダイ（メガボウルウエハ１１２）が、ＭＣＰウエハのそれぞれが処理されるのと同様の手順において処理されることは、理解される。しかし、有利なことに、大バッチダイは、最低限の人間の手による作業および混合物を以って、同時に複数のＭＣＰを生成することを可能にする。

本発明の方法は、ステップ５９において更なる処理のために、ステップ５８のさいの目の切断によって形成された各メガボウルウエハを扱う。メガボウルウエハは、加熱され、ガラスコア（図１のコア１２）を取り除くためにエッチングされる。ガラスクラディング（図１のクラディング１４）およびサポートガラスファイバ、またはサポートロッド（図６のロッド２４）は、ガラスコアよりも鉛容量を多く含む故、それらは、ガラスコアをエッチングするときにおいて用いられる状況と同様の状況下においてエッチング不可能である。従って、ガラスクラディングおよびサポートロッドはそのまま残り、メガボウルウエハに形成されるマイクロチャネル（図４のマイクロチャネル３２）の境界になる。エッチング処理は、希釈された塩酸の使用によって行われ得る。

次に、メガボウルウエハは、水素ガス環境の中に置かれ、それによって、エッチング不可能鉛ガラスの酸化鉛は還元され、クラディング１４を電子放出性にする。この様式において、半導体層は各ガラスクラディングにおいて形成され、この層は、各マイクロチャネル３２に向かう表面から内側に延びる（図４）。

サポートロッド２４は、各ミニボウル６６の境界になる故、各マイクロチャネルプレートのアクティブ領域は減少する。この様式において、気体が抜けるチャネルが少なくなる。さらに、イメージ増倍管内に順応され得るように、各ＭＣＰが所定の外径に作られなければならない故、各ＭＣＰの縁に沿った領域は用いられない。縁に沿った領域は、イメージ増倍管における内部構造によってブロックされる。従って、サポートロッド２４は、各ミニボウル６６を取り囲む所定の領域の境界を形成し得る。この境界は、イメージ増倍管の内部構造によってブロックされた、各ＭＣＰの縁に沿った領域であり得る。

薄い金属層がメガボウルウエハの平らな端面のそれぞれに、電気接触として施される。これは、各ＭＣＰに渡って電界の確立を可能にし、その電界によって励起された電子のためのエントランスパスおよびイクジットパスを提供する。

アクティベーションおよび金属化の後、各メガボウルウエハはテスト設備に接続され得、それによって、メガボウルウエハの各ＭＣＰは適切なオペレーションのために同時に検査（ｔｅｓｔ）され得る。

それぞれのダイが、各ＭＣＰを生成するために必要とされる場合、メガボウルウエハは、ステップ６０において、メガボウルウエハからそれぞれのＭＣＰを取り出すように処理され得る。取り出しステップは、レーザを用いたスクライビングによって行われ得る。スクライビング処理は、複数のＭＣＰの混合物を最低限にするために、好ましくは、粒子生成とは関係なくあるべきである。

本発明の利点は多数ある。モノリシックスタックの形およびサイズは、利用可能な半導体ウエハ製作ツールのタイプに依存し得る。モノリシックスタックからさいの目に切断されるメガボウルウエハの形およびサイズもまた、利用可能な半導体ウエハ製作ツールのタイプに依存し得る。従って、特別なツールは避けられ得る。

さらに、処理ツールは、自動化され、ＭＣＰダイと人間とのインターラクションの量が制限される故、取り扱いおよび粒子の欠陥は軽減される。ＭＣＰダイのより高いパッキング密度がメガボウルウエハ上において可能な故、スループットが増加され得る。これは、バッチサイズを増加する。

さらに、メガボウルウエハがＭＣＰダイのそれぞれを保持する設備であるため、ＭＣＰの異なったサイズのためのツール設備問題は、容易に解決され得る。最後に、メガボウルウエハが設備である故、異なったＭＣＰフォーマットは容易に生産ラインに組み込まれ得、また、異なったＭＣＰサイズは単一のメガボウルウエハに順応し得る。各ＭＣＰサイズのための特別なツールは、従って、避けられ得る。積み重ねステップおよびさいの目に切断するステップは、ＭＣＰの必要な異なったサイズによって異なり得るが、所定の断面領域のバッチダイの機械設備は、メガボウルウエハの処理の機械設備と同様である。これは、設備コストを削減する。

図７〜９は、４インチの半導体メガボウルウエハの異なったバッチサイズを示す。図７は、７２として全体が示される１０個の標準１８ｍｍＭＣＰがメガボウルウエハ７０内に納まり得ることを示す。７４と示される隙間領域は、所望の１０個のＭＣＰが４インチのメガボウルウエハ７０から取り除かれた後に残ったエッチング不可能ガラスである。

図８は、８２として全体が示される１４個の標準１６ｍｍＭＣＰが４インチのメガボウルウエハ８０内に納まり得ることを示す。８４と示される隙間領域は、所望の１４個のＭＣＰが４インチのメガボウルウエハ８０から取り除かれた後に残ったエッチング不可能ガラスである。

図９は、４インチのメガボウルウエハ９０内の密にパックされた長方形のＭＣＰの順応性を示す。示されるように、９２として全体が示される、バッチサイズが２８個のＭＣＰのものが、４インチのメガボウルウエハ内に納まり得る。長方形のＭＣＰが取り除かれた後に残ったエッチング不可能ガラスは、９４として示される。しかし、本発明が４インチのメガボウルウエハに限定されないことは、理解される。他のサイズが、半導体製作ツールに一致して用いられ得る。

特定の実施形態との参照を用いて、本明細書中において図示され、記載されたが、本発明は、記載された詳細事項に限定される意図はない。むしろ、多様な修正が、本発明の精神から逸脱することなく、特許請求の範囲の均等物の範囲内において為され得る。

本発明に従うマイクロチャネルプレートの製作において使用されるファイバの部分図である。 本発明に従うマイクロチャネルプレートの製作において使用される、図１に記載のファイバのバンドルの部分図である。 従来技術に従いパックされたボウルの断面図である。 マイクロチャネルプレートの部分断面図である。 本発明に従い、メガボウルウエハを用いてのマイクロチャネルプレートの製作の方法を示すフロー図である。 本発明に従い、モノリシックスタックから切断されたメガボウルの断面図を含む、モノリシックスタックの断面図である。 本発明に従い、１０個の標準１８ｍｍＭＣＰがバッチダイから取り出され得ることを示す、４インチの半導体メガボウルウエハの断面図である。 本発明に従い、１４個の標準１６ｍｍＭＣＰがバッチダイから取り出され得ることを示す、４インチの半導体メガボウルウエハの断面図である。 本発明に従い、２８個の長方形ＭＣＰがバッチダイから取り出され得ることを示す、４インチの半導体メガボウルウエハの断面図である。 図１０Ａは、本発明に従い、円形に図６のモノリシックスタックをプレスするように構成された向かい合ったアーチ型プレスの概略的な断面図であり、図１０Ｂは、本発明に従い、長方形に図６のモノリシックスタックをプレスするように構成された向かい合った線型プレスの概略的な断面図である。 本発明に従い、複数のメガボウルウエハにさいの目切断された図６のモノリシックスタックの側面図である。

Claims (20)

1. マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）の製作に使用されるメガボウルであって、
   該メガボウルは、少なくとも第１の領域、第２の領域、および第３の領域を含む断面を備え、
   各領域が該断面の別個の部分を占め、
   該第１および第２の領域が、複数の光ファイバを含み、該断面の横断方向に方向付けられ、各光ファイバが、エッチング不可能な材料から形成されるクラディング、およびエッチング可能な材料から形成されるコアを有し、
   該第３の領域が、該第１の領域と該第２の領域との間にある隙間に配置され、該第１のおよび該第２の領域を取り囲み、エッチング不可能な材料から形成され、
   該第１および第２の領域の各々は、ＭＣＰを製作するのに使用され、該第３の領域は、該第２の領域から該第1の領域を分離するのに使用される、
   メガボウル。
2. 前記断面の別の別個の部分を占める少なくとも第４の領域をさらに備え、
   該第４の領域が、前記第１および第２の領域の前記光ファイバと実質的に類似した材料の他の複数の光ファイバを含み、
   前記第３の領域が、該第１の領域と該第２の領域と該第４の領域との間にある隙間に配置され、該第１、第２および第４の領域を取り囲み、
   該第４の領域は、別のＭＣＰを製作するのに使用され、該第３の領域は、該第１、第２および第４の領域を互いから分離するのに使用される、
   請求項１に記載のメガボウル。
3. 前記エッチング可能な材料、および前記エッチング不可能な材料がガラスであり、該エッチング不可能な材料が、該エッチング可能な材料よりも多くの鉛容量を含む、請求項１に記載のメガボウル。
4. 前記第３の領域の前記エッチング不可能な材料が、前記断面の横断方向に方向付けられた複数のサポートロッドを含み、
   前記複数の光ファイバのうちの一つの光ファイバと該複数のサポートロッドのうちの一つのサポートロッドが、互いに実質的に類似する断面積を有する、
   請求項１に記載のメガボウル。
5. 前記第３の領域の前記エッチング不可能な材料が、前記断面の横断方向に方向付けられた複数のサポートロッドを含み、
   前記第１の領域の前記複数の光ファイバ、および該複数のサポートロッドの一部分が、ＭＣＰとして使用されるように構成される、
   請求項１に記載のメガボウル。
6. 前記複数の光ファイバ、および前記複数のサポートロッドが、加熱およびプレスされるときにおいて、融合されたモノリシックスタックを形成する、請求項５に記載のメガボウル。
7. 前記第１の領域の複数の光ファイバ、および前記第２の領域の複数の光ファイバが、前記コアのエッチングのときにおいて、該複数の光ファイバのコアに横断方向のマイクロチャネルを形成する、請求項１に記載のメガボウル。
8. 前記第１および第２の領域の各々が、長方形の形状または円形の形状を形成する、請求項１に記載のメガボウル。
9. 前記断面が所定の領域であり、
   該所定の領域が、半導体ウエハ製作ツールへの順応に基づく、
   請求項１に記載のメガボウル。
10. 前記第１および第２の領域の各々が、イメージ増倍管の増幅器として構成されるＭＣＰのアクティブ領域のサイズを含む、請求項１に記載のメガボウル。
11. 複数のマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）を形成する方法であって、該方法は、
    （ａ）光ファイバのバンドルを提供するステップであって、各光ファイバが、エッチング不可能な材料から形成されるクラディング、およびエッチング可能な材料から形成されるコアを含む、ステップと、
    （ｂ）第１のミニボウルを規定する少なくとも第１の断面領域と、第２のミニボウルを規定する少なくとも第２の断面領域とを形成するように複数の該バンドルを積み重ねるステップと、
    （ｃ）少なくとも該第１のミニボウルと該第２のミニボウルとの間の隙間にあり、少なくとも該第１および第２のミニボウルを取り囲んでいるエッチング不可能な材料を積み重ねるステップと、
    （ｄ）該複数のバンドル、および該積み重ねられたエッチング不可能な材料を融合するステップと
    を包含し、
    該第１のミニボウルは、第１のＭＣＰを形成するのに使用され、該第２のミニボウルは、第２のＭＣＰを形成するのに使用される、方法。
12. （ｅ）複数のメガボウルウエハを形成するように前記融合されたバンドル、およびエッチング不可能な材料をさいの目に切断するステップであって、各メガボウルウエハがバッチダイを規定する、ステップと、
    （ｆ）前記複数のＭＣＰを形成するために、各メガボウルウエハをアクティベートし、金属化するステップと
    をさらに包含する、請求項１１に記載の方法。
13. （ｇ）各メガボウルウエハから前記複数のＭＣＰを取り出すステップをさらに包含する、請求項１２に記載の方法。
14. 前記ステップ（ｆ）が、
    前記光ファイバの前記コアにおいてマイクロチャネルを形成するように、各メガボウルウエハをエッチングすることと、
    前記クラディングを電子放出性にするように、該光ファイバの該クラディングの該エッチング不可能な材料を還元することと、
    前記複数のＭＣＰ上に電気接触を形成するために、前記メガボウルの各平面に薄い金属層を提供することと
    を包含する、請求項１２に記載の方法。
15. 前記ステップ（ｄ）が、モノリシックスタックを形成するように、前記複数のバンドル、および前記積み重ねられたエッチング不可能な材料を加熱し、プレスすることを包含する、請求項１１に記載の方法。
16. 前記ステップ（ｂ）が、イメージ倍増管の増幅器として構成されるＭＣＰのアクティブ領域の各断面サイズに実質的に対応するように前記第１および第２のミニボウルのそれぞれの少なくとも第１および第２の断面サイズを形成するように、前記複数のバンドルを積み重ねることを包含する、請求項１１に記載の方法。
17. 前記ステップ（ｂ）および（ｃ）が、所定の断面サイズを形成するように、前記複数のバンドル、および前記エッチング不可能な材料を積み重ねることを包含し、
    該所定の断面サイズが半導体ウエハ製作ツールへの順応に基づいている、請求項１１に記載の方法。
18. 前記ステップ（ｂ）が、少なくとも前記第１および第２の断面領域を、長方形の形状または円形の形状に形成するように、前記複数のバンドルを積み重ねることを包含する、請求項１１に記載の方法。
19. 複数のマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）を形成するためのバッチダイを形成する方法であって、該方法は、
    （ａ）エッチング可能な光学材料、およびエッチング不可能な光学材料を提供するステップと、
    （ｂ）少なくとも第１、第２、および第３の領域を含む断面を有するスタックを形成するように、該エッチング可能な光学材料、および該エッチング不可能な光学材料を積み重ねるステップと
    を包含し、
    該第１および第２の領域の各々に、該エッチング可能な光学材料、および該エッチング不可能な光学材料が積み重ねられ、該第３の領域に該エッチング不可能な光学材料が積み重ねられ、
    該第３の領域が、該第１と第２の領域との間にある隙間に配置され、該第１および第２の領域を取り囲み、
    該第１および第２の領域の各々は、ＭＣＰを製作するのに使用され、該第３の領域は、該第２の領域から該第1の領域を分離するのに使用され、
    該エッチング可能な光学材料は、各光ファイバのコアのためのものであり、該エッチング不可能な光学材料は、該第１の領域および該第２の領域に積み重ねられた各光ファイバのクラディングのためのものであるか、または、該第３の領域に積み重ねられたサポートロッドのためのものであるかのいずれかである、
    方法。
20. 前記エッチング可能な光学材料、および前記エッチング不可能な光学材料の前記積み重ねが、前記第１、第２、および第３の領域を別個に、分離して形成することを包含する、請求項１９に記載の方法。

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