KR20120012736A - Anti-scatter grid and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비산란 그리드 제조 방법, 비산란 그리드 적층 구조물 제조 방법, 비산란 그리드 및 비산란 그리드 적층 구조물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 자외선 노광공정, 결정질 실리콘 기판의 결정성 습식 식각 및 금속의 전기도금공정을 포함하는 반도체 공정을 사용함으로써 종래 기술과 대비하여 정밀한 제작이 가능하여 높은 대조도와 해상도의 영상을 얻을 수 있으며 반도체 공정 기술의 특징인 일괄 공정을 통한 대량 생산에 적합하여 저가 생산이 가능하며, 주 X-선의 흡수가 적어서 환자의 피폭량도 줄일 수 있는, 비산란 그리드 제조 방법, 비산란 그리드 적층 구조물 제조 방법, 비산란 그리드 및 비산란 그리드 적층 구조물에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a non-scattered grid, a method for manufacturing a non-scattered grid stacked structure, a non-scattered grid and a non-scattered grid stacked structure, more specifically, an ultraviolet exposure process, crystalline wet etching of crystalline silicon substrate and metal By using the semiconductor process including the electroplating process, it is possible to produce more precisely than the conventional technology, so that the image with high contrast and resolution can be obtained, and it is suitable for mass production through the batch process which is the characteristic of semiconductor process technology. The present invention relates to a non-scattered grid manufacturing method, a method for manufacturing a non-scattered grid laminated structure, a non-scattered grid, and a non-scattered grid stacked structure, which can reduce the exposure of the patient due to less absorption of the main X-rays.
도 1은 종래 기술(미국특허등록 제5,557,650호)에 따른 비산란 그리드를 포함하는 X-선 영상 시스템의 개략도이다. 1 is a schematic diagram of an X-ray imaging system including a non-scattering grid according to the prior art (US Pat. No. 5,557,650).
X-선 영상 시스템은 환자 진단을 위한 의료용, 보안 검색, 비파괴 검사 및 과학연구용 시료분석 등의 용도로 널리 사용되고 있다. 종래 기술에 따른 비산란 그리드를 포함하는 X-선 영상 시스템은, X-선원(30), 피사체(40), 비산란 그리드(70), X-선 검출기(50)로 이루어진다. 종래 X-선원(X-ray source)(30)에서 방사된 X-선(31)은 피사체(40)에 의해 산란 X-선(32)이 발생하고 이는 X-선 검출기(50)의 잘못된 위치에 피사체(40) 영상 정보를 전달함으로써 얻어진 영상의 품질을 저하시키는데 X-선 영상 시스템은 비산란 그리드(70)를 사용하여 피사체(40)에 의해 발생한 산란 X-선(32)을 감쇠시켜 영상의 품질을 높일 수 있게 된다. X-ray imaging systems are widely used in medical, security screening, nondestructive testing, and scientific research for patient diagnosis. The X-ray imaging system including the non-scattering grid according to the prior art is composed of the
그러나 종래 기술에 따른 비산란 그리드(70)의 경우 일반적으로 플라스틱 또는 탄소 기판을 X-선 투과체(72)로 사용하기 때문에, 주 X-선(33)의 감쇠가 발생하여 감쇠된 주 X-선(33)을 보상하기 위하여, 부득이하게 피사체(40)에 피폭량을 증가시키는 문제점이 있었다. 또한, 그 제조 방법에 있어서 기계적 절삭 공정을 이용하기 때문에 X-선 흡수체(71)의 정밀한 제작이 어렵다는 단점이 있었다. 이와 같은 방법은 비산란 그리드(70)를 대면적으로 제조할 수 있다는 장점이 있으나, 정밀한 제작이 어렵고 공정시간이 길어 대량 생산에 적합하지 않다는 단점이 있다. However, since the
이를 해결하기 위하여 미국 특허등록 제6,987,836호에는, X-선 노광공정으로 X-선 감광막에 일정 간격의 홈을 형성하고 전주도금(electroforming) 공정으로 X-선 흡수체(71)인 금속을 매립하는 방법이 개시되어 있다. In order to solve this problem, U.S. Patent No. 6,987,836 discloses a method of forming a groove at a predetermined interval in an X-ray photosensitive film by an X-ray exposure process and embedding a metal, which is an X-ray absorber 71, by an electroforming process. Is disclosed.
이러한 방법으로 제조된 비산란 그리드(70)는 높은 에너지를 가지는 X-선 노광공정을 이용하기 때문에 정밀한 수직 격벽을 빠르게 제조할 수 있다는 장점이 있으나, X-선 노광공정에서 사용되는 싱크로트론 X-선원을 만들어 내기 위한 고가의 대형 설비가 필요하다는 단점이 있다. 현재 우리나라에 이와 같은 싱크로트론 X-선원은 포항공대의 가속기연구소에 있는 방사광가속기만 있는 실정이다. The non-scattered
또한, Microsystem Technologies 2008년 1월에 게재된 Olga V. Makarova et al.의 "Fabrication of Antiscatter Grids and Collimators for X-ray and Gamma-ray Imaging by Lithography and Electroforming"에서, LIGA 공정을 이용하여 제작한 비산란 그리드(70)의 경우 X-선 투과체(72)가 공기이므로 주 X-선(33)의 감쇠가 발생하지 않으나 X-선 노광공정을 이용하기 때문에, 위에서 설명한 것과 같이, X-선 노광공정을 위하여 싱크로트론 X-선원을 만들어 내는 고가의 대형 설비가 필요한 문제점을 안고 있었다.In addition, in the "Fabrication of Antiscatter Grids and Collimators for X-ray and Gamma-ray Imaging by Lithography and Electroforming" by Olga V. Makarova et al. In the case of the scattering
본 발명은 정밀한 비산란 그리드를 저비용으로 대량생산하기 위하여 반도체 공정 기술을 이용하여 비산란 그리드를 제조하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to manufacture a non-scattered grid using semiconductor processing technology to mass-produce a precise non-scattered grid at low cost.
또한 본 발명은 수직 격벽을 갖는 비산란 그리드를 제조함에 있어서, (110) 결정질 실리콘 기판의 수직 (111) 결정면을 따라 결정학적으로 아주 쉽게 수직 구조물을 형성하는 것을 또다른 목적으로 한다. It is another object of the present invention to form a vertical structure crystallographically very easily along the vertical (111) crystal plane of the (110) crystalline silicon substrate in producing a non-scattered grid having a vertical partition wall.
또한, 종래 X-선 노광공정을 사용하는 경우, 우리나라에서 포항공대의 가속기연구소에만 있는 고가의 방사광가속기를 이용한 싱크로트론 X-선원을 이용하여야 했지만, 본 발명에서는 일반적인 반도체 공정의 자외선 노광 공정으로 충분히 구현이 가능하게 하는 것을 또다른 목적으로 한다. In addition, in case of using the conventional X-ray exposure process, a synchrotron X-ray source using an expensive radiation accelerator only in the Accelerator Laboratory of Pohang University in Korea should be used, but in the present invention, it is sufficiently implemented as an ultraviolet exposure process of a general semiconductor process. It is another object to make this possible.
또한, 비산란 그리드를, x방향과 y방향으로 배치 및 적층하여, 최종적인 비산란 그리드 적층 구조물을 제조함으로써, 낮은 종횡비를 갖는 비산란 그리드를 적층하여 손쉽게 높은 종횡비를 얻는 것을 또다른 목적으로 한다. Further, another object is to obtain a high aspect ratio easily by stacking a non-scattering grid having a low aspect ratio by arranging and stacking the non-scattering grid in the x direction and the y direction to produce a final non-scattering grid stack structure. .
또한, 비산란 그리드의 각 수직 격벽들 사이의 공기가 X-선 투과체로서 역할을 하여, 종래 플라스틱 또는 탄소기판을 X-선 투과체로 사용하는 경우 X-선의 감쇠를 보상하기 위해 피폭량을 늘렸던 문제점을 해결하여, 결과적으로, 환자의 피폭량을 줄이는 것을 또다른 목적으로 한다. In addition, the air between each vertical bulkhead of the non-scattering grid serves as an X-ray penetrating member, which increases the exposure amount to compensate for attenuation of the X-rays when using a conventional plastic or carbon substrate as the X-ray penetrating member. It is another object to solve the problem and consequently to reduce the exposure of the patient.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 비산란 그리드 제조 방법은, (a) 결정질 기판을 준비하는 단계; (b) 상기 결정질 기판 상에 식각 마스크용 박막을 형성하는 단계; (c) 상기 식각 마스크용 박막 상에 감광막을 형성하는 단계; (d) 상기 결정질 기판을 제 2 식각하여 수직 결정면에 평행하게 정렬된 수직 격벽을 가지며 상기 복수의 수직 격벽을 서로 연결하는 기저공통부를 갖는 실리콘 뼈대를 형성할 수 있도록, 상기 감광막을 패터닝하는 단계; (e) 상기 패터닝된 감광막의 패턴을, 제 1 식각 공정을 통하여, 상기 식각 마스크용 박막에 전사하는 단계; (f) 제 2 식각 공정을 통하여, 상기 결정질 기판을 수직 결정면에 평행하게 정렬된 수직 격벽을 가지며 상기 복수의 수직 격벽을 서로 연결하는 기저공통부를 갖는 실리콘 뼈대를 형성하는 단계; 및 (g) 상기 실리콘 뼈대 상에 X-선 흡수체 금속을 형성하는 단계;를 포함한다. The present invention has been made to solve the above problems, the non-scattered grid manufacturing method according to a first embodiment of the present invention, (a) preparing a crystalline substrate; (b) forming a thin film for an etching mask on the crystalline substrate; (c) forming a photoresist film on the etching mask thin film; (d) patterning the photosensitive film so as to form a silicon skeleton having a second vertical etch to etch the crystalline substrate so as to form a silicon skeleton having vertical bulkheads aligned parallel to a vertical crystal plane and interconnecting the plurality of vertical bulkheads to each other; (e) transferring the pattern of the patterned photoresist onto the thin film for etching mask through a first etching process; (f) forming a silicon skeleton through a second etching process, the silicon substrate having a vertical bulkhead aligned parallel to a vertical crystal plane and having a bottom common portion connecting the plurality of vertical bulkheads to each other; And (g) forming an X-ray absorber metal on the silicon skeleton.
여기서, 상기 결정질 기판은, (110) 결정질 실리콘 기판이며, 상기 수직 결정면은, 상기 (110) 결정질 실리콘 기판의 수직 (111) 결정면인 것이 바람직하다. Here, it is preferable that the crystalline substrate is a (110) crystalline silicon substrate, and the vertical crystal plane is a vertical (111) crystal plane of the (110) crystalline silicon substrate.
상기 제 1 식각 공정은, 이방성 건식 식각 공정인 것이 바람직하다. It is preferable that a said 1st etching process is an anisotropic dry etching process.
상기 제 2 식각 공정은, 결정성 습식 식각 공정인 것이 바람직하다. It is preferable that a said 2nd etching process is a crystalline wet etching process.
상기 (g) 단계는, 상기 실리콘 뼈대 상에 전도성 금속박막을 증착하는 단계; 및 전기 도금 공정을 통하여, 상기 X-선 흡수체 금속을 상기 실리콘 뼈대 상에 성장시키는 단계를 포함한다. Step (g) may include depositing a conductive metal thin film on the silicon skeleton; And growing the X-ray absorber metal on the silicon skeleton through an electroplating process.
상기 (d) 단계는, 자외선 노광 및 현상 공정을 통하여 상기 감광막을 패터닝하는 것이 바람직하다. In the step (d), it is preferable to pattern the photosensitive film through an ultraviolet exposure and development process.
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비산란 그리드 적층 구조물 제조 방법은, 위에서 기재한 비산란 그리드 제조 방법에 의해 제조된 복수의 비산란 그리드를 서로 수직된 방향으로 교차하여 적층한 결과, 비산란 그리드 적층 구조물을 제조한다. On the other hand, the method for producing a non-scattered grid laminate structure according to the second embodiment of the present invention, as a result of laminating a plurality of non-scattered grid produced by the above-described non-scattered grid manufacturing method in a direction perpendicular to each other, A scatter grid lamination structure is produced.
여기서, 상기 비산란 그리드 적층 구조물은, 같은 개수의 비산란 그리드를 서로 수직된 방향으로 교차하여 적층하는 것이 바람직하다. Here, the non-scattered grid stack structure, it is preferable to stack the same number of non-scattered grid cross each other in a direction perpendicular to each other.
또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 비산란 그리드는, 결정질 기판의 수직 결정면에 평행하게 정렬된 수직 격벽을 가지며, 상기 복수의 수직 격벽을 서로 연결하는 기저공통부를 갖는 실리콘 뼈대; 및 상기 실리콘 뼈대 상에 형성된 X-선 흡수체 금속;을 포함한다. In addition, the non-scattering grid according to the third embodiment of the present invention, the silicon skeleton having a vertical partition wall aligned parallel to the vertical crystal plane of the crystalline substrate, and having a base common portion connecting the plurality of vertical partition walls to each other; And an X-ray absorber metal formed on the silicon skeleton.
여기서, 상기 결정질 기판은, (110) 결정질 실리콘 기판이며, 상기 수직 결정면은, 상기 (110) 결정질 실리콘 기판의 수직 (111) 결정면인 것이 바람직하다. Here, it is preferable that the crystalline substrate is a (110) crystalline silicon substrate, and the vertical crystal plane is a vertical (111) crystal plane of the (110) crystalline silicon substrate.
상기 X-선 흡수체 금속은, 상기 실리콘 뼈대 상에 전도성 금속박막을 증착하고, 전기 도금 공정을 통하여, 상기 X-선 흡수체 금속을 상기 실리콘 뼈대 상에 성장시켜 형성하는 것이 가능하다. The X-ray absorber metal may be formed by depositing a conductive metal thin film on the silicon skeleton and growing the X-ray absorber metal on the silicon skeleton through an electroplating process.
또한, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 비산란 그리드 적층 구조물은, 상기 제 3 실시예에 따른 비산란 그리드 복수 개를 서로 수직된 방향으로 교차하여 적층하여 제공한다. 마찬가지로, 여기서, 상기 비산란 그리드 적층 구조물은, 같은 개수의 비산란 그리드를 서로 수직된 방향으로 교차하여 적층하는 것이 바람직하다. In addition, the non-scattered grid stack structure according to the fourth embodiment of the present invention, a plurality of non-scattered grid according to the third embodiment is provided by crossing and stacked in a direction perpendicular to each other. Likewise, in the non-scattered grid stack structure, it is preferable that the same number of non-scattered grids are stacked to cross each other in a direction perpendicular to each other.
본 발명에 따르면, (110) 결정질 실리콘 기판의 수직 (111) 결정면을 따라 결정학적으로 아주 쉽게 수직 구조물을 형성하는 것이 가능하다. According to the present invention, it is possible to form a vertical structure crystallographically very easily along the vertical (111) crystal plane of the (110) crystalline silicon substrate.
또한, (110) 결정질 실리콘 기판을, 자외선 노광 공정과 실리콘의 결정성 습식 식각 공정을 이용하여, 수직 (110) 결정면에 평행하게 패터닝하여, 복수 개의 수직 격벽의 실리콘 뼈대를 손쉽게 만드는 것이 가능하다. In addition, the (110) crystalline silicon substrate is patterned in parallel to the vertical (110) crystal plane by using an ultraviolet exposure process and a crystalline wet etching process of silicon, so that it is possible to easily create a silicon skeleton of a plurality of vertical partition walls.
종래 X-선 노광공정을 사용하는 경우, 우리나라에서는 포항공대의 가속기연구소에만 있는 고가의 방사광가속기를 이용한 싱크로트론 X-선원을 이용하여야 했지만, 본 발명에서는 일반적인 반도체 공정의 자외선 노광 공정으로 충분히 구현이 가능하여 제조비용을 낮출 수 있다. In the case of using a conventional X-ray exposure process, a synchrotron X-ray source using an expensive radiation accelerator in Pohang University's accelerator research center should be used in Korea, but in the present invention, it can be sufficiently implemented as an ultraviolet exposure process of a general semiconductor process. The manufacturing cost can be lowered.
나아가 본 발명은 비산란 그리드를 제조함에 있어서, 자외선 노광공정과, (110) 결정질 실리콘 기판(60)의 결정성 습식 식각 및 금속의 전기도금공정을 포함하는 반도체 공정 기술을 이용하여, 비산란 그리드를 정밀하게 제조하면서, 저비용으로 대량생산하는 것이 가능하다. 결과적으로 높은 대조도와 해상도의 영상을 얻을 수 있다. Furthermore, the present invention provides a non-scattered grid using a semiconductor process technology including an ultraviolet exposure process, a crystalline wet etching of the
이와 같이 만들어진 비산란 그리드를, x방향과 y방향으로 배치 및 적층하여, 최종적인 비산란 그리드 적층 구조물을 제조함으로써, 낮은 종횡비를 갖는 비산란 그리드를 적층하여 손쉽게 높은 종횡비를 얻을 수 있게 된다. By disposing and stacking the non-scattered grid thus produced in the x direction and the y direction, and manufacturing a final non-scattered grid stack structure, it is possible to easily stack a non-scattered grid having a low aspect ratio to obtain a high aspect ratio.
또한, 비산란 그리드의 각 수직 격벽들 사이의 공기가 X-선 투과체로서 역할을 하여, 종래 플라스틱 또는 탄소기판을 X-선 투과체로 사용하는 경우 X-선의 감쇠를 보상하기 위해 피폭량을 늘렸던 문제점을 해결할 수 있다. 결과적으로, 환자의 피폭량을 줄이는 효과를 거둘 수 있다. In addition, the air between each vertical bulkhead of the non-scattering grid serves as an X-ray penetrating member, which increases the exposure amount to compensate for attenuation of the X-rays when using a conventional plastic or carbon substrate as the X-ray penetrating member. The problem can be solved. As a result, the effect of reducing the exposure of the patient can be achieved.
도 1은 종래 기술에 따른 비산란 그리드를 포함하는 X-선 영상 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 비산란 그리드를 포함하는 X-선 영상 시스템의 개략도이다.
도 3은 (110) 결정질 실리콘 기판의 (111) 결정면을 나타내는 개략도이다.
도 4a 내지 4d는 본 발명에 따른 비산란 그리드 및 비산란 그리드 적층 구조물의 제조 방법을 나타내는 도면이다. 1 is a schematic diagram of an X-ray imaging system including a non-scattering grid according to the prior art.
2 is a schematic diagram of an X-ray imaging system including a non-scattering grid according to the present invention.
3 is a schematic diagram showing a (111) crystal plane of a (110) crystalline silicon substrate.
4A to 4D are views illustrating a method for manufacturing a non-scattered grid and a non-scattered grid laminate structure according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in this specification and claims should not be construed in a common or dictionary sense, and the inventors will be required to properly define the concepts of terms in order to best describe their invention. Based on the principle that it can, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해해야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, at the time of the present application, It should be understood that there may be water and variations.
도 2는 본 발명에 따른 비산란 그리드를 포함하는 X-선 영상 시스템의 개략도이다. 도 3은 (110) 결정질 실리콘 기판의 (111) 결정면을 나타내는 개략도이다. 도 4a 내지 4d는 본 발명에 따른 비산란 그리드 및 비산란 그리드 적층 구조물의 제조 방법을 나타내는 도면이다. 2 is a schematic diagram of an X-ray imaging system including a non-scattering grid according to the present invention. 3 is a schematic diagram showing a (111) crystal plane of a (110) crystalline silicon substrate. 4A to 4D are views illustrating a method for manufacturing a non-scattered grid and a non-scattered grid laminate structure according to the present invention.
본 발명에 따른 비산란 그리드(10)는, 결정질 기판(60)의 수직 결정면에 평행하게 정렬된 수직 격벽(도 4b의 a1 부분)을 가지며, 상기 복수의 수직 격벽(도 4b의 a1 부분)을 서로 연결하는 기저공통부(도 4b의 b1 부분)를 갖는 실리콘 뼈대(11); 및 상기 실리콘 뼈대(11) 상에 형성된 X-선 흡수체 금속(20);을 포함한다. The
X-선 영상 시스템의 구성은 도 1을 참조하여 설명한 종래 기술에 따른 것과 동일하며, 다만 본 발명에 따른 비산란 그리드(10)에 차이가 있다. 종래 기술에서는 X-선 흡수체를 전체로 금속으로 구성하였지만, 본 발명의 비산란 그리드(10)는 실리콘 뼈대(11) 상, 즉 상면, 하면 및 측면에, X-선 흡수체 금속(20)이 성장된 수직 격벽(도 4c의 a2 부분)과 기저공통부(도 4c의 b2 부분)와, 공기로 이루어진 X-선 투과체(25)로 구성된다. The configuration of the X-ray imaging system is the same as that according to the prior art described with reference to FIG. 1 except that the
피사체(40)에 의해 발생한 산란 X-선(32)은 수직 격벽의 X-선 흡수체인 금속(20)에 의해 감쇠되고, 주 X-선(33)은 X-선 투과체(공기)(25)를 통과하여 X-선 검출기(50)에 도달한다. 이 때 X-선 투과체(25)가 공기이므로 X-선 투과체(32)에서 주 X-선(33)의 흡수는 발생하지 않는다. The scattering
따라서 도 1에서 설명한 플라스틱 또는 탄소 기판을 X-선 투과체(72)로 사용하는 종래 기술에 따른 비산란 그리드(70)에 비하여 X-선 투과체에서의 X-선 감쇠를 줄여서, 감쇠된 X-선을 보상하고 영상 품질의 열화를 막기 위하여 X-선을 좀 더 방사하는 것을 예방할 수 있어서, 결과적으로 환자의 피폭량을 줄일 수 있다. Therefore, compared to the
여기서, X-선 흡수체 금속(20)은, 니켈, 구리, 금, 알루미늄 등일 수 있으며, 이 가운데 X-선 흡수체 금속으로 금의 성능이 상대적으로 좋은 것으로 알려져 있다. 이것은 X-선 감쇠계수가 재료의 원자번호 및 밀도에 비례하기 때문이다. Here, the
도 3은 (110) 결정질 실리콘 기판(60)의 수직 (111) 결정면(61, 62, 63)을 나타내는 개략도이다. (110) 결정질 실리콘 기판(60)은 2개의 수직 (111) 결정면(61, 62)과 1개의 경사 (111) 결정면(63)을 가진다. 따라서 결정성 식각 마스크(90)를 수직 (111) 결정면(61, 62)에 평행하게 패터닝한 경우, 결정성 습식 식각 공정을 이용하여 수직 (111) 결정면(61, 62)을 따라 수직한 구조물을 쉽게 제작 할 수 있다. 3 is a schematic diagram showing the vertical (111) crystal planes 61, 62, 63 of the (110)
따라서 본 발명에 따른 비산란 그리드(10)의 수직 격벽을 이루는 실리콘 뼈대(11)를 (110) 결정질 실리콘 기판(60)의 수직 (111) 결정면(61, 62)을 이용하여 결정성 습식 식각 공정으로 제작한다.Accordingly, the crystalline wet etching process using the vertical (111) crystal planes 61 and 62 of the (110)
본 명세서에서는, 결정질 기판을 (110) 결정질 실리콘 기판으로, 수직 결정면을 (110) 결정질 실리콘 기판의 수직 (111) 결정면으로 가정하여 설명하지만, 실리콘 이외의 다른 결정질 기판의 수직 결정면을 결정학적인 측면에서 활용할 수 있음은 물론이다. In the present specification, the crystalline substrate is described as a (110) crystalline silicon substrate, and the vertical crystalline plane is assumed to be a vertical (111) crystal plane of the (110) crystalline silicon substrate. Of course it can be used.
다음으로, 도 4를 참조하여, 비산란 그리드의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 4a는 자외선(UV) 노광 공정을 이용하여 (110) 결정질 실리콘 기판(60)의 수직 (111) 결정면(61, 62)에 평행하게 패터닝된 감광막(80)과, 이방성 건식 식각 공정을 이용하여 감광막(80)의 패턴이 전사된 결정성 습식 식각 마스크용 박막(90)을 나타내는 개략도이다. Next, with reference to FIG. 4, the manufacturing method of a non-scattering grid is demonstrated. FIG. 4A illustrates a
도 4b에 도시된 실리콘 뼈대(11)를 제조하기 위하여, 먼저 (110) 결정질 기판을 준비한다((a) 단계). 다음으로, (110) 결정성 실리콘 기판(60) 상에 결정성 습식 식각 마스크용 박막(90)을 증착한 후((b) 단계), 감광막(80)을 결정성 습식 식각 마스크용 박막(90) 상에 도포하게 된다((c) 단계). In order to manufacture the
다음으로, 자외선 노광공정 등을 이용하여 감광막(80)을, (110) 결정질 기판(60)을 결정성 습식 식각 공정(제 2 식각 공정)을 통하여 수직 (111) 결정면에 평행하게 정렬된 수직 격벽(도 4b의 a1 부분)을 가지며 상기 복수의 수직 격벽(도 4b의 a1 부분)을 서로 연결하는 기저공통부(도 4b의 b1 부분)를 갖는 실리콘 뼈대(11)를 형성할 수 있도록, 이에 대응되게 패터닝한다((d) 단계). 이 때 감광막(80)에 모든 수직 격벽 형상이 동시에 형성 되므로 모든 수직 격벽들 사이 간격을 매우 작은 오차로 정밀하게 제작할 수 있다. Next, a vertical partition wall in which the
다음으로, 자외선 노광 공정 후 이방성 건식 식각(제 1 식각)으로, 결정성 습식 식각 마스크용 박막(90)에 (d) 단계에서 패터닝된 감광막(80)의 패턴을 전사한다((e) 단계). 다음 단계인 결정성 습식 식각 공정 전에 (e) 단계 후 남은 감광막(80)을 제거하게 된다. Next, after the ultraviolet exposure process, the pattern of the
다음으로, 결정성 습식 식각 공정(제 2 식각 공정)을 통하여, (110) 결정질 기판을 수직 (111) 결정면에 평행하게 정렬된 수직 격벽(도 4b의 a1 부분)을 가지며 상기 복수의 수직 격벽을 서로 연결하는 기저공통부(도 4b의 b1 부분)를 갖는 실리콘 뼈대(11)를 형성한다((f) 단계). Next, through the crystalline wet etching process (second etching process), the plurality of vertical partition walls are formed by having a vertical partition wall (a1 part of FIG. 4B) aligned parallel to the vertical (111) crystal plane of (110) crystalline substrate. A
도 4b는 (110) 결정질 실리콘 기판(60)의 수직 (111) 결정면(61, 62)에 평행하게 정렬된 수직 격벽(도 4b의 a1 부분)을 가지며 상기 복수의 수직 격벽을 서로 연결하는 기저공통부(도 4b의 b1 부분)를 갖는 실리콘 뼈대(11)를 나타내는 개략도이다. 결정질 실리콘의 경우, (111) 결정면의 식각 속도가 가장 느리기 때문에, 자연히 (110) 결정질 실리콘 기판(60)의 수직 (111) 결정면(61, 62)에 평행하게 정렬된 식각 마스크용 박막(90) 패턴을 따라 결정성 습식 식각 공정으로 수직한 실리콘 뼈대(11)를 손쉽고 정밀도 높게 형성할 수 있다. 결정성 습식 식각의 경우 결정학적 면을 따라 가공되므로, 다른 어떤 수직 구조물 제조 기술과 비교해서도, 매우 정밀한 수직 구조물을 얻을 수 있다.FIG. 4B is a bottom common wall having vertical bulkheads (part a1 in FIG. 4B) aligned parallel to the vertical (111) crystal planes 61, 62 of the (110)
도 4c는 실리콘 뼈대(11) 상에 성장된 X-선 흡수체 금속(20)을 나타내는 개략도이다. (110) 결정질 실리콘 기판(60) 자체는, 상대적으로 금속과 비교하여 X-선 감쇠 능력이 크게 떨어지므로, 산란 X-선(32)을 감쇠시키기 위하여 실리콘 뼈대(11)를 기본 구조로 하여 실리콘 뼈대(11) 상에, 즉 상면, 하면, 측면을 포함하여, 실리콘 뼈대(11) 주위에 전기 도금 공정을 이용하여 X-선 흡수체 금속(20)을 성장시킴으로써, 본 발명에 따른 비산란 그리드를 완성한다((g) 단계). 4C is a schematic diagram showing the
이 때 실리콘 기판 표면에는 전기 도금 공정으로 금속을 성장시킬 경우, 그 성장속도가 무시할 수 있을 정도로 느려서 실리콘 기판 표면에 바로 금속을 성장시키지 않고, 전기 도금 공정을 하기 전에, 전도성 금속 박막을 증착한 뒤, 전기 도금 공정으로 금속을 성장시킨다. 전도성 금속 박막 증착 시, 실리콘 뼈대(11)의 측면 외에도 상면과 하면에도 증착되므로 전기도금 공정 시, X-선 흡수체 금속(20)이 실리콘 뼈대(11)의 측면, 상면, 하면 모두에 성장된다. In this case, when the metal is grown on the surface of the silicon substrate by the electroplating process, the growth rate is negligible so that the metal is not immediately grown on the surface of the silicon substrate, and the conductive metal thin film is deposited before the electroplating process. , Metal is grown by electroplating process. During the deposition of the conductive metal thin film, the upper and lower surfaces of the
또한 수직 격벽(도 4c의 a2 부분)들 사이의 공간이 공기이므로, 공기가 X-선 투과체 물질(25)의 역할을 하게 된다. 그 결과, 공기에 의한 주 X-선(33)의 흡수가 매우 적어, 피사체(40)의 피폭량을 줄일 수 있다.In addition, since the space between the vertical bulkheads (a2 part in FIG. 4C) is air, the air serves as the
도 4d는 낮은 종횡비(aspect ratio)를 갖는 1차원 수직 격벽(도 4c의 a2 부분) 및 기저공통부(도 4c의 b2 부분)를 갖는 비산란 그리드를 교차로 적층하여, 높은 종횡비(aspect ratio)를 갖는 2차원의 비산란 그리드 적층 구조물을 나타낸 개략도이다. FIG. 4D alternately stacks a non-scattering grid having a one-dimensional vertical bulkhead (a2 portion of FIG. 4C) and a base common portion (b2 portion of FIG. 4C) having a low aspect ratio to obtain a high aspect ratio. It is a schematic diagram which shows the two-dimensional non-scattering grid laminated structure which has.
본 발명에 따른 비산란 그리드는 1차원 배열(21, 22)을 가지므로 X-선 흡수체 금속(20)이 성장된 수직 격벽에 평행하게 입사하는 산란 X-선(32)은 감쇠시킬 수 없다. 따라서 모든 방향으로 입사하는 산란 X-선(32)을 감쇠하기 위해 1차원의 비산란 그리드를 교차로 적층하여 2차원 배열한다. Since the non-scattering grid according to the present invention has a one-dimensional array (21, 22), the scattering
또한 높은 종횡비(aspect ratio)를 달성하기 위하여 낮은 종횡비의 수직 격벽을 다층으로 적층하는 것이다. 통상 같은 개수의 비산란 그리드를 서로 수직된 방향(x방향, y방향)으로 교차로 적층하여 비산란 그리드 적층 구조물을 만드는 것이 바람직하다. In addition, to achieve a high aspect ratio (low aspect ratio) vertical barrier ribs of low aspect ratio is laminated in multiple layers. In general, it is preferable to make a non-scattered grid stack structure by stacking the same number of non-scattering grids in a direction perpendicular to each other (x direction, y direction).
여기서, 서로 교차로 적층되는 비산란 그리드 사이는 서로 위 아래가 떨어져도 괜찮고, 바로 붙여서 적층하여도 무방하다. Here, the non-scattering grids stacked alternately with each other may be separated from each other up or down, or may be laminated directly.
또한, 비산란 그리드를 적층하는 순서도, x방향 비산란 그리드, y방향 비산란 그리드, x방향 비산란 그리드, y방향 비산란 그리드, ... 순으로 한 번씩 교차하여 적층하여도 되고, x방향 비산란 그리드를 일괄로 적층한 다음, y방향 비산란 그리드를 일괄로 적층할 수도 있다. 비산란 그리드 적층 순서에 다양한 변경 및 변화를 줄 수 있음은 물론이다. Alternatively, the non-scattering grid may be stacked in order in the order of x-direction non-scattering grid, y-direction non-scattering grid, x-direction non-scattering grid, y-direction non-scattering grid, and so on. The non-scattering grid may be stacked in a batch, and then the y-direction non-scattering grid may be stacked in a batch. Of course, various changes and variations can be made to the non-scattering grid stacking order.
이와 같이, 본 발명에 따른 비산란 그리드 적층 구조물은 높이의 조절이 용이하고, 필요한 종횡비를 얻는 것이 용이하여서, 종래 기술과 비교하여 산란 X-선 흡수 능력이 제어하기 쉽다는 장점을 갖는다. As such, the non-scattered grid laminate structure according to the present invention has the advantage that the height can be easily adjusted and the required aspect ratio can be easily obtained, so that the scattering X-ray absorption ability is easier to control compared to the prior art.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
10: 비산란 그리드
11: (110) 결정질 실리콘 기판의 수직 (111) 결정면에 평행하게 정렬된 수직 격벽의 실리콘 뼈대
20: X-선 흡수체 금속
21: y방향 수직 격벽을 갖는 비산란 그리드
22: x방향 수직 격벽을 갖는 비산란 그리드
25: X-선 투과체 물질(공기)
30: X-선원 31: X-선원에서 피사체로 방사된 X-선
32: 산란 X-선 33: 주 X-선
40: 피사체 50: X-선 검출기
60: (110) 결정질 실리콘 기판
61: (110) 결정질 실리콘 기판의 첫 번째 수직 (111) 결정면
62: (110) 결정질 실리콘 기판의 두 번째 수직 (111) 결정면
63: (110) 결정질 실리콘 기판의 경사 (111) 결정면
70: 종래 기술의 비산란 그리드
71: 종래 기술에서의 X-선 흡수체 금속
72: 종래 기술에서의 X-선 투과체 물질
80: 감광막 90: 결정성 습식 식각 마스크용 박막10: non-scattering grid
11: Silicon armature of vertical bulkhead aligned parallel to vertical (111) crystal plane of (110) crystalline silicon substrate
20: X-ray absorber metal
21: non-scattering grid with vertical bulkhead in y direction
22: Non-scattering grid with vertical bulkhead in x direction
25: X-Ray Transmitter Material (Air)
30: X-ray source 31: X-ray radiated from the X-ray source to the subject
32: scattering X-ray 33: main X-ray
40: subject 50: X-ray detector
60: (110) crystalline silicon substrate
61: first vertical (111) crystal plane of (110) crystalline silicon substrate
62: second vertical (111) crystal plane of (110) crystalline silicon substrate
63: inclined (111) crystal plane of (110) crystalline silicon substrate
70: prior art non-scattering grid
71: X-ray absorber metal in the prior art
72: X-ray transmission material in the prior art
80: photosensitive film 90: thin film for crystalline wet etching mask
Claims (13)
(b) 상기 결정질 기판 상에 식각 마스크용 박막을 형성하는 단계;
(c) 상기 식각 마스크용 박막 상에 감광막을 형성하는 단계;
(d) 상기 결정질 기판을 제 2 식각하여 수직 결정면에 평행하게 정렬된 수직 격벽을 가지며 상기 복수의 수직 격벽을 서로 연결하는 기저공통부를 갖는 실리콘 뼈대를 형성할 수 있도록, 상기 감광막을 패터닝하는 단계;
(e) 상기 패터닝된 감광막의 패턴을, 제 1 식각 공정을 통하여, 상기 식각 마스크용 박막에 전사하는 단계;
(f) 제 2 식각 공정을 통하여, 상기 결정질 기판을 수직 결정면에 평행하게 정렬된 수직 격벽을 가지며 상기 복수의 수직 격벽을 서로 연결하는 기저공통부를 갖는 실리콘 뼈대를 형성하는 단계; 및
(g) 상기 실리콘 뼈대 상에 X-선 흡수체 금속을 형성하는 단계;를 포함하는 비산란 그리드 제조 방법. (a) preparing a crystalline substrate;
(b) forming a thin film for an etching mask on the crystalline substrate;
(c) forming a photoresist film on the etching mask thin film;
(d) patterning the photosensitive film so as to form a silicon skeleton having a second vertical etch to etch the crystalline substrate so as to form a silicon skeleton having vertical bulkheads aligned parallel to a vertical crystal plane and interconnecting the plurality of vertical bulkheads to each other;
(e) transferring the pattern of the patterned photoresist onto the thin film for etching mask through a first etching process;
(f) forming a silicon skeleton through a second etching process, the silicon substrate having a vertical bulkhead aligned parallel to a vertical crystal plane and having a bottom common portion connecting the plurality of vertical bulkheads to each other; And
(g) forming an X-ray absorber metal on the silicon skeleton.
상기 결정질 기판은, (110) 결정질 실리콘 기판이며,
상기 수직 결정면은, 상기 (110) 결정질 실리콘 기판의 수직 (111) 결정면인 것을 특징으로 하는 비산란 그리드 제조 방법. The method of claim 1,
The crystalline substrate is a (110) crystalline silicon substrate,
And said vertical crystal plane is a vertical (111) crystal plane of said (110) crystalline silicon substrate.
상기 제 1 식각 공정은, 이방성 건식 식각 공정인 것을 특징으로 하는 비산란 그리드 제조 방법. The method of claim 1,
The first etching process is an anisotropic dry etching process, characterized in that the non-scattered grid manufacturing method.
상기 제 2 식각 공정은, 결정성 습식 식각 공정인 것을 특징으로 하는 비산란 그리드 제조 방법. The method of claim 1,
The second etching process is a non-scattering grid manufacturing method, characterized in that the crystalline wet etching process.
상기 (g) 단계는,
상기 실리콘 뼈대 상에 전도성 금속박막을 증착하는 단계; 및
전기 도금 공정을 통하여, 상기 X-선 흡수체 금속을 상기 실리콘 뼈대 상에 성장시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비산란 그리드 제조 방법. The method of claim 1,
The step (g)
Depositing a conductive metal thin film on the silicon skeleton; And
Growing the X-ray absorber metal on the silicon skeleton through an electroplating process.
상기 (d) 단계는, 자외선 노광 및 현상 공정을 통하여 상기 감광막을 패터닝하는 것을 특징으로 하는 비산란 그리드 제조 방법. The method of claim 1,
In the step (d), the non-scattered grid manufacturing method, characterized in that for patterning the photosensitive film through an ultraviolet exposure and development process.
같은 개수의 비산란 그리드를 서로 수직된 방향으로 교차하여 적층한 것을 특징으로 하는 비산란 그리드 적층 구조물 제조 방법. The method of claim 7, wherein
A method for producing a non-scattered grid laminate structure, characterized in that the same number of non-scattering grids are laminated in a direction perpendicular to each other.
상기 실리콘 뼈대 상에 형성된 X-선 흡수체 금속;를 포함하는 비산란 그리드.A silicon skeleton having vertical bulkheads aligned parallel to a vertical crystal plane of a crystalline substrate and having a base common portion connecting the plurality of vertical bulkheads to each other; And
A non-scattering grid comprising an X-ray absorber metal formed on the silicon skeleton.
상기 결정질 기판은, (110) 결정질 실리콘 기판이며,
상기 수직 결정면은, 상기 (110) 결정질 실리콘 기판의 수직 (111) 결정면인 것을 특징으로 하는 비산란 그리드. The method of claim 9,
The crystalline substrate is a (110) crystalline silicon substrate,
And the vertical crystal plane is a vertical (111) crystal plane of the (110) crystalline silicon substrate.
상기 X-선 흡수체 금속은, 상기 실리콘 뼈대 상에 전도성 금속박막을 증착하고, 전기 도금 공정을 통하여, 상기 X-선 흡수체 금속을 상기 실리콘 뼈대 상에 성장시켜 형성한 것을 특징으로 하는 비산란 그리드. The method of claim 9,
And the X-ray absorber metal is formed by depositing a conductive metal thin film on the silicon skeleton and growing the X-ray absorber metal on the silicon skeleton through an electroplating process.
같은 개수의 비산란 그리드를 서로 수직된 방향으로 교차하여 적층한 것을 특징으로 하는 비산란 그리드 적층 구조물. The method of claim 12,
Non-scattered grid laminated structure, characterized in that the same number of non-scattered grids stacked in a direction perpendicular to each other.
Priority Applications (1)
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KR1020100075063A KR20120012736A (en) | 2010-08-03 | 2010-08-03 | Anti-scatter grid and manufacturing method thereof |
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KR1020100075063A KR20120012736A (en) | 2010-08-03 | 2010-08-03 | Anti-scatter grid and manufacturing method thereof |
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- 2010-08-03 KR KR1020100075063A patent/KR20120012736A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101669584B1 (en) | 2015-04-27 | 2016-10-27 | 주식회사 디알텍 | Apparatus for radiography, method for processing radiography and designing radiation grid |
KR20170024909A (en) | 2015-08-26 | 2017-03-08 | 주식회사 디알텍 | Method for processing radiography image and radiography system |
US9916656B2 (en) | 2015-08-26 | 2018-03-13 | Drtech Corp | Method for processing radiographic image and radiography system |
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