WO2012073759A1 - 電子増幅器用基板の製造方法、電子増幅器の製造方法及び放射線検出器の製造方法 - Google Patents

電子増幅器用基板の製造方法、電子増幅器の製造方法及び放射線検出器の製造方法 Download PDF

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隆 伏江
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    • H01J43/04—Electron multipliers
    • H01J43/06—Electrode arrangements
    • H01J43/18—Electrode arrangements using essentially more than one dynode
    • H01J43/24—Dynodes having potential gradient along their surfaces
    • H01J43/246—Microchannel plates [MCP]

Definitions

  • the present invention relates to an electronic amplifier that detects radiation by amplifying electrons in a gas in an avalanche manner, and more specifically, a method for manufacturing an electronic amplifier substrate used in the electronic amplifier, a method for manufacturing an electronic amplifier, and a radiation detector It relates to the manufacturing method.
  • gas electron amplifiers GaS Electron Multitplier for short
  • ionizing radiation such as charged particles, gamma rays, X-rays, ultraviolet light or neutrons
  • the gas electron amplifier performs electron amplification by the electron avalanche effect to detect the radiation.
  • a neutron detector is required together with a neutron generation source. This is because the neutron detector can determine the position where the neutron collides and the time of flight of the neutron. Based on the desired position and time of flight determined by the neutron detector, structural analysis is performed on the substance to be analyzed.
  • a neutron detector used here a detector which is a substrate for an electronic amplifier using a copper-coated plate (polymer film) made of polyimide or the like having a plurality of through holes is known. (For example, refer to Patent Document 1).
  • neutrons are brought into contact with the gas in the device to amplify electrons in the gas in an avalanche manner, and by detecting these electrons, the position where the neutrons collide and the time of flight are determined. ing.
  • the neutron is brought into contact with the scintillator, and the scintillation light generated thereby is transmitted to the wavelength conversion fiber.
  • the transmitted light is converted into electrons by a photomultiplier, and the electrons are detected to determine the position where the neutron collides and the time of flight.
  • the GEM disclosed in Patent Document 1 is used for detecting X-rays.
  • a plate-like member such as polyimide is a polymer film, distortion occurs in a high vacuum state, so that there is a problem that a gap cannot be maintained and neutrons cannot be detected accurately.
  • the neutron detector combined with the scintillator and the optical fiber disclosed in Patent Documents 2 to 4 has a problem that the apparatus is expensive and the neutron detection efficiency is about 50%, which is very inefficient. There is.
  • the present invention has been proposed to solve the above-described problems, and a method for manufacturing an electronic amplifier substrate, a method for manufacturing an electronic amplifier, and a method capable of realizing high radiation detection efficiency while being low in cost.
  • a method for manufacturing a radiation detector is provided.
  • the first aspect of the present invention is: A substrate for use in a radiation detector for detecting radiation by amplifying electrons in a gas, wherein the substrate for an electronic amplifier has a conductive layer having a layer in close contact with the main surface of the substrate and a through hole formed in the substrate.
  • the second aspect of the present invention is: The method for manufacturing a substrate for an electronic amplifier according to the second aspect, wherein the substrate is a photosensitive glass substrate, and the through hole is formed by irradiating ultraviolet rays.
  • the third aspect of the present invention is: The method for manufacturing a substrate for an electronic amplifier according to the first or second aspect, wherein the substrate has front and back surfaces, and the conductive layer is formed on the front and back surfaces of the substrate.
  • the fourth aspect of the present invention is: A plurality of the through holes are formed, each having a circular shape in plan view, and the through holes are formed on the substrate at regular intervals. It is a manufacturing method of the board
  • a substrate for an electronic amplifier according to any one of the first to fourth aspects, wherein the conductive layer formation preventing member is a thermosetting resin.
  • the sixth aspect of the present invention is:
  • the conductive layer includes an adhesion layer that is in close contact with the substrate, and a metal layer that is formed so as to cover the adhesion layer, according to any one of the first to fifth aspects. This is a method of manufacturing an electronic amplifier substrate.
  • the seventh aspect of the present invention is The adhesion layer is made of chromium, the metal layer is made of copper, and the adhesion layer and the metal layer are continuously formed.
  • the eighth aspect of the present invention is in any one of the first to seventh aspects, the method further includes a step of aligning and planarizing the conductive layer formation preventing member and the substrate after the prevention step and before the conductive layer formation step. It is a manufacturing method of the electronic amplifier board of description.
  • the ninth aspect of the present invention provides In the method for manufacturing an electronic amplifier substrate in which a conductive layer having a layer that adheres to a substrate made of photosensitive glass is formed, and through holes are formed by irradiating ultraviolet rays, A preventive step of previously providing a thermosetting resin in the through hole to prevent the conductive layer from being formed in the through hole; After the prevention step, a conductive layer forming step of continuously forming a copper layer so as to cover the chromium layer on the main surface of the substrate and covering the chromium layer, and forming a conductive layer; A removal step of removing the thermosetting resin in the through hole after the conductive layer formation step, A method of manufacturing a substrate for an electronic amplifier, wherein a plurality of the through holes are formed, each having a circular shape in plan view, and the through holes are formed on the substrate at regular intervals. .
  • the tenth aspect of the present invention provides An electronic amplifier manufacturing method using the electronic amplification substrate manufactured by the method according to any one of the first to ninth aspects.
  • the eleventh aspect of the present invention is A method for manufacturing a radiation detector, comprising using the substrate for an electronic amplifier manufactured by the method according to any one of the first to ninth aspects.
  • the present invention performs electron amplification by an electron avalanche effect by a gas electron amplifier (hereinafter also simply referred to as an electronic amplifier), and ionizing radiation such as charged particles, alpha rays, beta rays, gamma rays, X rays, ultraviolet light or neutrons, Further, the present invention is applied to a radiation detector that detects radiation such as non-ionizing radiation such as near ultraviolet rays and visible rays. Further, in order to solve the above-mentioned problems, photosensitive glass is used in place of the polymer film as the substrate of the electronic amplifier substrate used in the electronic amplifier of the radiation detector.
  • Photosensitive glass used as the substrate of the electronic amplifier substrate will be described.
  • Photosensitive glass has extremely excellent processability such as being inexpensive and capable of being processed by wet etching.
  • the gap can be maintained without causing distortion. Therefore, for an electronic amplifier used for an electronic amplifier of a radiation detector that detects the radiation described above. It is very effective as a substrate of a substrate.
  • the plurality of through holes 101 formed in the substrate 100 made of photosensitive glass have a circular shape when the substrate 100 is viewed in plan, and are formed at regular intervals.
  • a photomask 200 is disposed on one main surface of the substrate 100. In this photomask 200, only the through hole forming portion 201 formed in the substrate 100 is opened.
  • the ultraviolet light When the ultraviolet light is irradiated from the photomask 200 side after the photomask 200 is disposed, the ultraviolet light is selectively irradiated to the substrate 100 in the through-hole forming portion 201. As a result, an exposed portion 100a, which is a portion to be crystallized, is formed on the substrate 100 as shown in FIG.
  • the substrate 100 on which the exposed portion 100a is formed is put in an electric furnace or the like and heat-treated to crystallize the exposed portion 100a.
  • This heat-treated substrate 100 can be immersed in dilute hydrofluoric acid to etch only the exposed portion 100a.
  • FIG. 2B only the exposed portion 100a is selectively dissolved and removed, so that the through hole 101 is formed in the substrate 100.
  • FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating a state in which a part of the substrate 100 illustrated in FIG. 1 is cut so as to pass through the through hole 101.
  • FIG. 3B chromium and copper are continuously sputtered onto the front and back surfaces of the substrate 100 in which a plurality of through holes 101 are formed as shown in FIG.
  • the chromium layer 41 and the copper layer 42 are formed.
  • an electronic amplifier substrate 40 as shown in FIG. 3B is formed.
  • the substrate 100 and the copper layer 42 also form a chromium layer 41 which is an adhesion layer using high adhesion chromium.
  • the copper layer 42 is a metal layer with respect to the chromium layer 41 which is such an adhesion layer. In the case where the conductive layer is formed using a metal having high adhesion to the substrate 100, the adhesion layer is not necessarily formed.
  • a chromium layer 41 and a copper layer 42 are formed on the side wall 101a of the through hole 101 of the electronic amplifier substrate 40 by sputtering.
  • a radiation detector for detecting neutrons among the above-mentioned radiation is formed by an electronic amplifier using such an electronic amplifier substrate 40, as shown in FIG. Nevertheless, it was found that the desired neutrons could not be detected.
  • the inventors have devised a method of manufacturing an electronic amplifier substrate in which the chromium layer 41 and the copper layer 42 are not formed on the side wall 101a of the through hole 101 of the substrate 100. The method will be described below.
  • FIGS. 5A to 5E are cross-sectional views showing a state in which the substrate 100 shown in FIG. 1 is cut along the line XX. As shown in FIG. 1, a plurality of through holes 101 are formed in the substrate 100. In the following, attention is paid to one through hole 101 for explanation.
  • a substrate 100 made of photosensitive glass in which a through hole 101 is formed is prepared. At this time, the thickness of the substrate 100 is about 0.5 mm.
  • a resin 50 having a predetermined viscosity such as a thermosetting resin
  • a resin 50 having a predetermined viscosity is applied to the entire surface of the substrate 100 using a spin coater.
  • the resin 50 is caused to enter the through hole 101, and the applied resin 50 is cured by heat.
  • the resin 50 becomes a conductive layer formation preventing member that closes the through hole 101 and prevents a conductive layer to be described later from being formed in the through hole 101.
  • the applied resin 50 flows up to a certain temperature, so that it penetrates into the through hole 101. At this time, the air contained in the through hole 101 is pushed downward. As a result, the through hole 101 is filled with the resin 50 having no pores. The resin 50 stops filling due to the surface tension of the resin 50 when it reaches the lower surface of the through hole 101.
  • plasma treatment is performed to remove only the resin 50 that has not entered the through hole 101 when applied to one side of the substrate 100.
  • the resin 50 is filled in the through hole 101, and the photosensitive glass is exposed on the front and back surfaces of the substrate 100.
  • the front and back surfaces of the substrate 100 including the through holes 101 filled with the resin 50 as the conductive layer formation preventing member are aligned and flattened.
  • a chromium layer is formed by sputtering chromium, and then copper is continuously sputtered on the front and back surfaces of the substrate 100 to form a copper layer.
  • a conductive layer is formed.
  • the resin 50 needs to be removed. If chromium and copper are continuously sputtered as they are, a conductive layer is also formed on the resin 50 filled in the plurality of through-holes 101, making it difficult to remove the resin 50. Therefore, for example, lift-off processing is used so that the conductive layer formed also on the resin 50 can be easily removed.
  • Lift-off processing is a technique in which the reverse pattern of the target pattern is made of metal, photoresist, etc., the target thin film is sputtered, and then the unnecessary thin film is removed together with the metal and photoresist to leave the target pattern. .
  • a pattern corresponding to the plurality of through holes 101 filled with the resin 50 is formed by a photoresist. Then, chromium and copper are continuously sputtered to form a chromium layer and a copper layer. As a result, a chromium layer and a copper layer having high adhesion are formed on the exposed front and back surfaces of the substrate 100 made of photosensitive glass.
  • the pattern made of the photoresist is removed, so that the chromium layer and the copper layer formed on the plurality of through holes 101 filled with the resin 50 are also removed at the same time.
  • the resin 50 filled in the through hole 101 is formed by masking the through hole 101 filled with the resin 50 on the front and back surfaces of the substrate 100 and directly etching the copper layer and the chromium layer. May be exposed.
  • the conductive layer by the chromium layer 11 and the copper layer 12 is formed only in front and back surfaces other than the through-hole 101 with which the resin 50 of the board
  • the resin 50 which is a conductive layer formation preventing member filled in the through hole 101 where the chromium layer 11 and the copper layer 12 are not formed is removed.
  • a method for removing the resin 50 filled in the through-hole 101 for example, removal by plasma treatment, removal using an organic solvent and ultrasonic waves in combination, removal using alkaline chemicals and ultrasonic waves in combination can be considered.
  • the substrate is formed without forming the chromium layer 11 and the copper layer 12 on the side wall 101a of the through hole 101 as shown in FIG.
  • the chromium layer 11 and the copper layer 12 can be formed only on the front and back surfaces of 100.
  • the copper electroplating layer 13 is formed on the chromium layer 11 and the copper layer 12 formed on the front and back surfaces of the substrate 100, thereby forming the electro copper plating layer 13.
  • the electronic amplifier substrate 10 is formed.
  • the thus formed substrate 10 for an electronic amplifier can be applied to an electronic amplifier and detect radiation well when used for a radiation detector.
  • radiation that was difficult with a polymer film can be detected satisfactorily using the electronic amplifier substrate 10 using an inexpensive material.
  • FIG. 6A to 6C are cross-sectional views showing a state in which the substrate 100 shown in FIG. 1 is cut along the line XX. As shown in FIG. 1, a plurality of through holes 101 are formed in the substrate 100. In the following, attention is paid to one through hole 101 for explanation.
  • resins 51 and 52 having a predetermined viscosity such as thermosetting resin
  • resins 51 and 52 having a predetermined viscosity are respectively applied to the entire front and back surfaces of the substrate 100 using a spin coater.
  • the applied resins 51 and 52 are cured by heat, so that the resins 51 and 52 enter the two openings of the through hole 101.
  • the resins 51 and 52 respectively block the two openings of the through hole 101 and become a conductive layer formation preventing member so that a conductive layer to be described later is not formed in the through hole 101.
  • the chromium layer and the copper layer formed by sputtering, and the removal processing method for the resins 51 and 52 which are the conductive layer formation preventing members can be applied to the same method as that in the first embodiment described above, and thus the description thereof is omitted. .
  • the chromium layer 11 and the copper layer 12 are formed only on the front and back surfaces other than the two openings of the through hole 101 covered with the resins 51 and 52 of the photosensitive glass substrate 100.
  • a conductive layer is formed.
  • the through hole 101 by removing the resins 51 and 52 that have blocked the two openings of the through hole 101, as described with reference to FIG. 5D of the first embodiment, the through hole 101.
  • the chromium layer 11 and the copper layer 12 can be formed only on the front and back surfaces of the substrate 100 without forming the chromium layer 11 and the copper layer 12 on the side wall 101a.
  • the thus formed electronic amplifier substrate has the same function as the electronic amplifier substrate 10 shown in FIG. 5E of the first embodiment, and is applied to the electronic amplifier.
  • the radiation can be detected satisfactorily when used for.
  • photosensitive glass for the substrate 100 radiation that has been difficult with a polymer film can be well detected using a substrate for an electronic amplifier using an inexpensive material.
  • FIG. 7A to 7C are cross-sectional views showing a state in which the substrate 100 shown in FIG. 1 is cut along the line XX. As shown in FIG. 1, a plurality of through holes 101 are formed in the substrate 100. In the following, attention is paid to one through hole 101 for explanation.
  • the two openings of the through hole 101 are filled with resin throughout the plurality of through holes 101 formed in the substrate 100 made of photosensitive glass. Is completely covered with resin to prevent the formation of a conductive layer on the wall surface of the through hole 101.
  • the side walls 101a of the plurality of through holes 101 formed in the substrate 100 can penetrate when the conductive layer is formed on the front and back surfaces of the substrate 100 by sputtering. It was proposed based on the idea of covering to a certain extent.
  • a mask 20 having an opening formed so as to coincide with the through hole 101 is disposed on the front and back surfaces of the substrate 100.
  • the resins 53 and 54 which are conductive layer formation preventing members are made to enter by using the side wall 101a of the through hole 101 formed in the substrate 100 as a target. Any method may be used for causing the resins 53 and 54 to enter the through-hole 101 through the mask 20.
  • the resin 53 having a predetermined viscosity is used.
  • 54 such as a thermosetting resin, is applied to the entire front and back surfaces of the mask 20 using a spin coater.
  • FIG. 7A there may be a gap and it is not necessary to completely fill the through hole 101. Further, as shown in FIG. 7A, it is not necessary to completely cover the side wall 101 a of the through hole 100 with the resins 53 and 54. Specifically, the side wall 101a is even covered with the resins 53 and 54 to such an extent that no metal adheres directly to the side wall 101a of the through-hole 101 when the conductive layer is formed by sputtering performed later. It only has to be.
  • the resins 53 and 54 are attached only to the side wall 101a of the through hole 101 of the substrate 100. Thereafter, the front and back surfaces of the substrate 100 including the through holes 101 to which the resins 53 and 54 as the conductive layer formation preventing members are attached are aligned and flattened. By this planarization treatment, the uniformity of a layer formed by sputtering described later can be maintained.
  • chromium and copper are continuously sputtered to form a chromium layer 11 and a copper layer 12.
  • the chromium layer 11 and the copper layer 12 with high adhesiveness are formed on the exposed front and back surfaces of the substrate 100 made of photosensitive glass.
  • the resins 53 and 54 which are conductive layer formation preventing members, the chromium layer 11 and the copper layer 12 are not directly formed.
  • the resins 53 and 54 are removed using the method described in the first embodiment and the second embodiment described above. Thereby, the chromium layer 11 and the copper layer 12 formed on the resins 53 and 54 can also be removed simultaneously. Therefore, the conductive layer made of the chromium layer 11 and the copper layer 12 is formed only on the front and back surfaces other than the through hole 101 of the substrate 100.
  • the through hole 101 is provided.
  • the chromium layer 11 and the copper layer 12 can be formed only on the front and back surfaces of the substrate 100 without forming the chromium layer 11 and the copper layer 12 on the side wall 101a.
  • the thus formed electronic amplifier substrate has the same function as the electronic amplifier substrate 10 shown in FIG. 5E of the first embodiment, and is applied to the electronic amplifier.
  • the radiation can be detected satisfactorily when used for.
  • photosensitive glass for the substrate 100 radiation, which was difficult with a polymer film, can be detected satisfactorily using an electronic amplifier substrate using an inexpensive material.
  • the chromium layer 11 is formed by sputtering chromium as the adhesion layer
  • the copper layer 12 is formed by sputtering copper as the metal layer to form the conductive layer.
  • the chromium layer 11 was continuously formed before the copper layer 12 was formed in consideration of the adhesion between the photosensitive glass and the metal layer.
  • the ITO layer can also be directly formed by sputtering ITO having high adhesion to the photosensitive glass as the conductive layer.
  • the process of forming the chromium layer 11 as the adhesion layer can be omitted before the formation of the copper layer 12 as the metal layer, the manufacturing process can be shortened.
  • the conductive layer may be any metal as long as it has a high adhesion to the substrate 100 made of photosensitive glass, such as ITO, for example, titanium, tungsten, molybdenum, nickel / copper, electrosilver plating Metals such as electro gold plating and electro copper plating can be used.
  • photosensitive glass such as ITO, for example, titanium, tungsten, molybdenum, nickel / copper, electrosilver plating Metals such as electro gold plating and electro copper plating can be used.

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Abstract

　導電層が貫通孔１０１内に形成されるのを防止する導電層形成防止部材を、貫通孔１０１内に予め設けておき、基板１０１主表面に導電層を形成する。導電層を形成した後、貫通孔１０１内の導電層形成防止部材を除去することで実現する。

Description

電子増幅器用基板の製造方法、電子増幅器の製造方法及び放射線検出器の製造方法
　本発明は、ガス中にて電子を雪崩式に増幅させることで放射線を検出する電子増幅器に関し、詳しくは、この電子増幅器に用いる電子増幅器用基板の製造方法、電子増幅器の製造方法及び放射線検出器の製造方法に関する。
　従来より、荷電粒子、ガンマ線、Ｘ線、紫外光または中性子等の電離放射線を検出するガス電子増幅器（Gas Electron Multitplier 略してGEM ）が使用されている。これらの検出装置は、検出対象の放射線がチャンバ内に侵入すると、ガス電子増幅器が電子雪崩効果による電子増幅を行い、放射線を検出する構成となっている。
　近年、特に中性子を用いた技術が多くの分野において注目されつつある。例えば、物質の構造解析や機能研究、物質の表面・界面や液体・非晶質・ガラス・高温超伝導体等のように物質の状態に応じた構造解析や機能研究、生体高分子の水素・水和構造解析による創薬への貢献、物質中の原子や分子の運動状態と機能研究など、多くの分野で中性子を用いた技術が利用されている。
　中性子を発生させた後、この中性子を解析対象となる物質に衝突させる必要がある。そのため、中性子発生源とともに、中性子検出器も必要となる。なぜなら、中性子検出器によって、中性子が衝突する位置そしてその中性子の飛行時間を判別することができるためである。この中性子検出器によって判別された所望の位置と飛行時間とに基づき、解析対象となる物質に対し構造解析を行うことになる。
　ここで用いられる中性子検出器としては、貫通孔が複数形成されたポリイミド等の板状部材（ポリマーフィルム）の両面に銅が被覆されたものを用いた電子増幅器用基板である検出器が知られている（例えば、特許文献１参照）。このタイプの検出器では、装置内のガスに中性子を接触させることにより、ガス中にて電子を雪崩式に増幅させ、この電子を検出することにより、中性子が衝突する位置や飛行時間を判別している。
　一方、上記以外の検出器としては、中性子をシンチレータに接触させ、それによって発生したシンチレーション光を波長変換ファイバーに伝達する。そして、この伝達された光を、フォトマルチプライアーにより電子に変換し、この電子を検出することにより、中性子が衝突する位置や飛行時間を判別している。（例えば、特許文献２乃至４参照）。
特開２００６－３０２８４４号公報 特開２００５－０７７２３５号公報 特開２００５－２００４６１号公報 特開２００５－３００４７９号公報
　特許文献１で開示されているＧＥＭは、Ｘ線の検出用として用いられているが、ＧＥＭによって中性子を検出するためには、Ｘ線を検出する場合と比較して高真空状態にする必要がある。また、効率よく雪崩式に電子を増幅させるためには、ポリイミド等の板状部材を複数枚、所定のギャップを保ちながら配置させる必要がある。しかしながら、ポリイミド等の板状部材は、ポリマーフィルムであるため高真空状態にした場合に歪みが生じてしまうため、ギャップを保つことができず正確に中性子を検出することができないといった問題がある。
　また、このようなポリマーフィルムといった有機フィルムの場合、アウトガスが電子雪崩を妨げてしまうことから、中性子の検出ができなくなるといった問題もある。
　また、特許文献２乃至４で開示されているシンチレータと光ファイバーとを組み合わせた中性子の検出器は、装置が高価であるとともに、中性子の検出効率が５０％程度と非常に非効率的であるといった問題がある。
　そこで、本発明は上述した課題を解決するために提案されたものであり、低コストでありながら、高い放射線検出効率を実現することができる電子増幅器用基板の製造方法、電子増幅器の製造方法及び放射線検出器の製造方法を提供するものである。
　本発明の第１の態様は、
　ガス中において電子を増幅させることにより放射線の検出を行う放射線検出器に用いられる基板であって、前記基板主表面に密着する層を有する導電層及び貫通孔が基板に形成された電子増幅器用基板の製造方法において、
　前記導電層が前記貫通孔内に形成されるのを防止する導電層形成防止部材を、前記貫通孔内に予め設けておく予防工程と、
　前記予防工程後、前記基板主表面に前記導電層を形成する導電層形成工程と、
　前記導電層形成工程後、前記貫通孔内の導電層形成防止部材を除去する除去工程とを備
えること
　を特徴とする電子増幅器用基板の製造方法である。
　本発明の第２の態様は、
　前記基板は感光性ガラス基板であり、前記貫通孔は紫外線を照射することで形成されること
　を特徴とする前記第２の態様に記載の電子増幅器用基板の製造方法である。
　本発明の第３の態様は、
　前記基板は表裏面を有し、前記導電層は前記基板の表裏面に形成されていること
　を特徴とする前記第１又は第２の態様に記載の電子増幅器用基板の製造方法である。
　本発明の第４の態様は、
　前記貫通孔は複数形成され、各々は平面視円形形状を有しており、互いの貫通孔が一定間隔で前記基板上に形成されていること
　を特徴とする前記第１乃至第３の態様のいずれか１態様に記載の電子増幅器用基板の製造方法である。
　本発明の第５の態様は、
　前記導電層形成防止部材は熱硬化性樹脂であること
　を特徴とする前記第１乃至第４の態様のいずれか１態様に記載の電子増幅器用基板の製造方法である。
　本発明の第６の態様は、
　前記導電層は、前記基板上に密着する密着層と、前記密着層を覆うように形成された金属層と含むこと
　を特徴とする前記第１乃至第５の態様のいずれか１態様に記載の電子増幅器用基板の製造方法である。
　本発明の第７の態様は、
　前記密着層はクロムからなり、前記金属層は銅からなり、前記密着層及び前記金属層は連続的に成膜されること
　を特徴とする第１乃第６の態様のいずれか１態様に記載の電子増幅器用基板の製造方法である。
　本発明の第８の態様は、
　前記予防工程後且つ前記導電層形成工程前に、前記導電層形成防止部材及び前記基板を揃えて平坦化する工程を更に備えること
　を特徴とする第１乃至第７の態様のいずれか１態様に記載の電子増幅器用基板の製造方法である。
　本発明の第９の態様は、
　感光性ガラスからなる基板に密着する層を有する導電層が形成され、且つ紫外線を照射することで貫通孔が形成された電子増幅器用基板の製造方法において、
　前記導電層が前記貫通孔内に形成されるのを防止する熱硬化性樹脂を、前記貫通孔内に予め設けておく予防工程と、
　前記予防工程後、前記基板主表面にクロム層を、そして前記クロム層を覆うように銅層を連続的に成膜し、導電層を形成する導電層形成工程と、
　前記導電層形成工程後、前記貫通孔内の熱硬化性樹脂を除去する除去工程とを備え、
　前記貫通孔は複数形成され、各々は平面視円形形状を有しており、互いの貫通孔が一定間隔で前記基板上に形成されていること
　を特徴とする電子増幅器用基板の製造方法である。
　本発明の第１０の態様は、
　第１乃至第９の態様のいずれか１態様に記載の方法で製造された電子増幅用基板を用いること
　を特徴とする電子増幅器の製造方法である。
　本発明の第１１の態様は、
　第１乃至第９の態様のいずれか１態様に記載の方法で製造された電子増幅器用基板を用いること
　を特徴とする放射線検出器の製造方法である。
　本発明によれば、低コストでありながら高い放射線検出効率を実現することを可能とする。
電子増幅器用基板で用いる感光性ガラスからなる基板について説明するための図である。 感光性ガラスからなる基板に貫通孔を形成する工程に説明するための図である。 貫通孔を形成した基板に対して金属膜を成膜することで電子増幅器用基板を製造する工程について説明するための図である。 中性子の検出結果について示した図である。 本発明の第１の実施の形態として示す電子増幅器用基板の製造方法について説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態として示す電子増幅器用基板の製造方法について説明するための図である。 本発明の第３の実施の形態として示す電子増幅器用基板の製造方法について説明するための図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明をする。
　本発明は、ガス電子増幅器（以下、単に電子増幅器とも呼ぶ。）による電子雪崩効果による電子増幅を行い、荷電粒子、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、Ｘ線、紫外光または中性子などの電離放射線、さらに近紫外線、可視光線などの非電離放射線といった放射線を検出する放射線検出器に適用される。また、上述したような問題点を解決すべく、放射線検出器の電子増幅器で用いる電子増幅器用基板の基板としてポリマーフィルムに代えて感光性ガラスを用いる。
　＜感光性ガラスについて＞
　電子増幅器用基板の基板として用いる感光性ガラスについて説明をする。感光性ガラスは、安価でありながらウェットエッチングによる加工が可能であるなど非常に優れた加工性を有している。また、ポリマーフィルムとは異なり、高真空状態にした場合であっても、歪みを生じることなく、ギャップを保つことができるため、上述した放射線を検出する放射線検出器の電子増幅器に用いる電子増幅器用基板の基板として非常に有効である。
＜電子増幅器用基板について＞
　続いて、電子増幅器において、電子雪崩効果による電子増幅を発生させる感光性ガラスを基板として用いた電子増幅器用基板について説明する。電子増幅器において電子雪崩効果による電子増幅を発生させるためには、基板となる感光性ガラスに複数の貫通孔を形成する必要がある。
　図１に示すように感光性ガラスである基板１００に形成する複数の貫通孔１０１は、基板１００を平面視した際に各々が円形形状を有し、互いに一定の間隔で形成されている。
　次に図２を用いて、感光性ガラスである基板１００に貫通孔を形成するプロセスについて説明をする。まず、図２（ａ）に示すように、基板１００の一方主面上にフォトマスク２００を配置する。このフォトマスク２００は、基板１００に形成する貫通孔形成部位２０１のみが開口している。
　フォトマスク２００を配置した後、フォトマスク２００側から紫外線を照射すると、貫通孔形成部位２０１の基板１００に選択的に紫外線が照射される。これにより、基板１００には、図２（ａ）に示すように結晶化されることとなる部分である露光部１００ａが形成される。
　続いて、露光部１００ａが形成された基板１００を電気炉などに入れて熱処理を行い露光部１００ａを結晶化する。この熱処理された基板１００は、希フッ化水素酸に浸漬させることで、露光部１００ａのみをエッチングすることができる。これにより、図２（ｂ）に示すように、露光部１００ａのみが選択的に溶解除去されるため、基板１００に貫通孔１０１が形成されることになる。
　次に、図３を用いて、感光性ガラスである基板１００を用いた電子増幅器用基板の形成プロセスについて説明をする。図３（ａ）、（ｂ）は、図１に示した基板１００の一部を、貫通孔１０１を通過するように切断した様子を示した断面図である。図３（ａ）に示すように複数の貫通孔１０１が形成された基板１００の表裏面に対して、図３（ｂ）に示すように、クロム、銅を連続的にスパッタして成膜することでクロム層４１、銅層４２を形成する。このようにして、図３（ｂ）に示すような電子増幅器用基板４０が形成されることになる。
　なお、導電層である銅層４２は、感光性ガラスである基板１００との密着性が低いため、基板１００、銅層４２とも密着性の高いクロムを用いた密着層であるクロム層４１を形成する必要がある。このような密着層であるクロム層４１に対して、銅層４２を金属層とする。導電層を基板１００と密着性の高い金属で形成した場合には、特に密着層を形成しなくともよい。
　図３（ｂ）に示すように、電子増幅器用基板４０の貫通孔１０１の側壁１０１ａには、スパッタによってクロム層４１、銅層４２が形成された状態となっている。このような電子増幅器用基板４０を用いた電子増幅器により、上述した放射線のうち、例えば、中性子を検出する放射線検出器を形成した場合、図４に示すように、十分な電子の増幅率にも関わらず所望の中性子を検出することができないことが分かった。
　発明者らは鋭意検討を重ねた結果、所望の放射線を検出することができない原因として、図３（ｂ）に示した電子増幅器用基板４０の複数の貫通孔１０１の側壁１０１ａにクロム層４１、銅層４２が形成されてしまっているのではという結論を得た。
　そこで、発明者らは、基板１００の貫通孔１０１の側壁１０１ａにクロム層４１、銅層４２が形成されていない状態の電子増幅器用基板を製造する手法を考案した。以下、その手法について説明をする。
　＜本願発明の電子増幅器用基板の製造方法について＞
　{第１の実施の形態：基板の片面への樹脂塗布による製造方法}
　図５を用いて、本願発明の第１の実施の形態として示す電子増幅器用基板の製造方法について説明をする。図５（ａ）～（ｅ）は、図１に示した基板１００をＸ－Ｘ線で切断した様子を示した断面図である。なお、図１に示したように基板１００には複数の貫通孔１０１が形成されているが、以下においては説明のため１つの貫通孔１０１に着目するようにした。
　まず、図５（ａ）に示すような、貫通孔１０１を形成した感光性ガラスからなる基板１００を用意する。このときの基板１００の厚みは約０．５ｍｍ程度である。
　続いて、図５（ａ）に示すように、所定の粘度の樹脂５０、例えば熱硬化性樹脂など、をスピンコーターにより基板１００の片面全体へと塗布する。貫通孔１０１内へと樹脂５０を侵入させ、それに伴い塗布した樹脂５０を熱により硬化させる。これにより、樹脂５０は、貫通孔１０１を塞ぎ、貫通孔１０１内へ後述する導電層が形成されることのないような導電層形成防止部材となる。
　図５（ａ）に示すように、塗布された樹脂５０は、ある温度まで流動するため、これにより貫通孔１０１内へと侵入していく。このとき貫通孔１０１内に入っている空気は、下側へと押し出される。これにより、貫通孔１０１は、気孔（ボイド）のない樹脂５０によって充填された状態となる。なお、樹脂５０は、貫通孔１０１の下面に達したところで樹脂５０の表面張力により充填が止まることになる。
　次に、図５（ｂ）に示すように、プラズマ処理を施すことで、基板１００の片面に塗布した際に貫通孔１０１内へと侵入しなかった樹脂５０のみを除去する。これにより、貫通孔１０１内には樹脂５０が充填され、基板１００の表裏面は感光性ガラスが露出した状態となる。この後、導電層形成防止部材である樹脂５０が充填された貫通孔１０１を含めた基板１００の表裏面を揃えて平坦化処理する。この平坦化処理により、後述するスパッタにより形成する層の均一性を保つことができる。
　このように、基板１００の表裏面の感光性ガラスが露出した状態において、クロムをスパッタすることでクロム層を形成した後、基板１００の表裏面に連続的に銅をスパッタして銅層を形成することで導電層を形成することになる。
　しかしながら、貫通孔１０１には樹脂５０を充填しているため、樹脂５０を除去する必要がある。このまま、クロム、銅を連続的にスパッタすると複数の貫通孔１０１に充填された樹脂５０上にも導電層が形成されることになり、樹脂５０の除去が困難になる。そこで、樹脂５０上にも形成された導電層を容易に除去することができるように、例えば、リフトオフ加工を利用する。
　リフトオフ加工とは、目的とするパターンの逆パターンを金属、フォトレジストなどで構成し、目的薄膜をスパッタした後、不用部分の薄膜を金属、フォトレジストと共に除去し目的とするパターンを残す手法である。
　例えば、上述したようなリフトオフ加工を利用し、樹脂５０が充填された複数の貫通孔１０１に対応したパターンをフォトレジストにより形成する。そして、クロム、銅を連続的にスパッタしてクロム層、銅層を形成する。これにより、感光性ガラスである基板１００の露出した表裏面には、互いに密着性の高いクロム層、銅層が形成されることになる。
　一方、クロム層、銅層を形成した後、フォトレジストによるパターンを除去することで、樹脂５０を充填した複数の貫通孔１０１上に形成されたクロム層、銅層も同時に除去されることになる。
　また、図示しないが、基板１００の表裏面に樹脂５０を充填した貫通孔１０１を開口するようにマスキングして、銅層、クロム層を直接エッチングすることで貫通孔１０１内に充填された樹脂５０を露出するようにしてもよい。
　これにより、図５（ｃ）に示すように、感光性ガラスの基板１００の樹脂５０が充填された貫通孔１０１以外の表裏面にだけ、クロム層１１、銅層１２による導電層が形成されることになる。
　続いて、クロム層１１、銅層１２が形成されていない貫通孔１０１内に充填された導電層形成防止部材である樹脂５０を除去する。貫通孔１０１内に充填された樹脂５０を除去する手法としては、例えば、プラズマ処理による除去、有機溶剤と超音波を併用した除去、アルカリ薬品と超音波を併用した除去などが考えられる。
　このようにして、貫通孔１０１内に充填された樹脂５０を除去すると、図５（ｄ）に示すように、貫通孔１０１の側壁１０１ａにクロム層１１、銅層１２を形成させることなく、基板１００の表裏面にだけクロム層１１、銅層１２を形成させることができる。
　最後に、図５（e）に示すように、基板１００の表裏面に形成されたクロム層１１、銅層１２の上に電気銅メッキを施し電気銅メッキ層１３を形成することで、本願発明の電子増幅器用基板１０が形成されることになる。
　このようにして形成された電子増幅器用基板１０は、電子増幅器に適用し、放射線検出器に利用した場合に良好に放射線を検出することができる。特に、基板１００に感光性ガラスを採用したことにより、ポリマーフィルムでは困難であった放射線を安価な材料を用いた電子増幅器用基板１０を用いて良好に検出することができる。
　{第２の実施の形態：基板両面への樹脂塗布による製造方法}
　続いて、図６を用いて、本願発明の第２の実施の形態として示す電子増幅器用基板の製造方法について説明をする。図６（ａ）～（ｃ）は、図１に示した基板１００をＸ－Ｘ線で切断した様子を示した断面図である。なお、図１に示したように基板１００には複数の貫通孔１０１が形成されているが、以下においては説明のため１つの貫通孔１０１に着目するようにした。
　まず、図６（ａ）に示すような、貫通孔１０１を形成した感光性ガラスからなる基板１００を用意する。このときの基板１００の厚みは約０．５ｍｍ程度である。
　続いて、図６（ａ）に示すように、所定の粘度の樹脂５１、５２例えば熱硬化性樹脂などをスピンコーターにより基板１００の表裏面全体へそれぞれ塗布する。塗布した樹脂５１、５２を熱により硬化させることで、貫通孔１０１の２つの開口部へと樹脂５１、５２を侵入させる。これにより、樹脂５１、５２は、それぞれ貫通孔１０１の２つの開口部を塞ぎ、貫通孔１０１内へ後述する導電層が形成されることのないように導電層形成防止部材となる。
　次に、図６（ｂ）に示すように、プラズマ処理を施すことで、基板１００の表裏面全体に塗布した際に２つの貫通孔１０１内へと侵入しなかった樹脂５１、５２のみを除去する。これにより、貫通孔１０１の２つの開口部は樹脂５１、５２で塞がれ、基板１００の表裏面は感光性ガラスが露出した状態となる。この後、導電層形成防止部材である樹脂５１、５２で塞がれた貫通孔１０１を含めた基板１００の表裏面を揃えて平坦化処理する。この平坦化処理により、後述するスパッタにより形成する層の均一性を保つことができる。
　以下、スパッタによるクロム層、銅層の形成、導電層形成防止部材である樹脂５１、５２の除去処理手法は、上述した第１の実施の形態と全く同様の手法を適用できるため説明を省略する。
　これにより、図６（ｃ）に示すように、感光性ガラスの基板１００の樹脂５１、５２で覆われた貫通孔１０１の２つの開口部以外の表裏面にだけ、クロム層１１、銅層１２による導電層が形成されることになる。
　以下、電気銅メッキ層１３の形成手法については、第１の実施の形態において、図５（ｄ）、（ｅ）を用いて説明した手法を適用できるため説明を省略する。
　このようにして、貫通孔１０１の２つの開口部を塞いでいた樹脂５１、５２を除去することで、第１の実施の形態の図５（ｄ）を用いて説明したように、貫通孔１０１の側壁１０１ａにクロム層１１、銅層１２の形成させることなく、基板１００の表裏面にだけクロム層１１、銅層１２を形成させることができる。
　このようにして形成された電子増幅器用基板は、第１の実施の形態の図５（ｅ）に示した電子増幅器用基板１０と同等の機能を有し、電子増幅器に適用し、放射線検出器に利用した場合に良好に放射線を検出することができる。特に、基板１００に感光性ガラスを採用したことにより、ポリマーフィルムでは困難であった放射線を安価な材料を用いた電子増幅器用基板を用いて良好に検出することができる。
　｛第３の実施の形態：貫通孔壁面への樹脂塗布による製造方法｝
　続いて、図７を用いて、本願発明の第３の実施の形態として示す電子増幅器用基板の造方法について説明をする。図７（ａ）～（ｃ）は、図１に示した基板１００をＸ－Ｘ線で切断した様子を示した断面図である。なお、図１に示したように基板１００には複数の貫通孔１０１が形成されているが、以下においては説明のため１つの貫通孔１０１に着目するようにした。
　上述した第１の実施の形態、第２の実施の形態においては、感光性ガラスである基板１００に形成された複数の貫通孔１０１内全体へ樹脂を充填させる、貫通孔１０１の２つの開口部を完全に樹脂で塞ぐことで貫通孔１０１の壁面への導電層形成を防止するようにしていた。
　これに対して、第３の実施の形態は、基板１００に形成された複数の貫通孔１０１の側壁１０１ａを、スパッタにより基板１００の表裏面に対して導電層を形成した際に侵入することがない程度に覆うという思想に基づき提案されたものである。
　まず、図７（ａ）に示すような、貫通孔１０１を形成した感光性ガラスからなる基板１００を用意する。このときの基板１００の厚みは約０．５ｍｍ程度である。
　次に、図７（ａ）に示すように、基板１００の表裏面に貫通孔１０１と一致するように形成された開口部を有するマスク２０を配置する。マスク２０を配置した後、基板１００に形成された貫通孔１０１の側壁１０１ａをターゲットにして導電層形成防止部材である樹脂５３、５４を侵入させるようにする。マスク２０を介して貫通孔１０１に対して樹脂５３、５４を侵入させる手法は、どのような手法でもかまわないが、例えば、上述した第２の実施の形態のように、所定の粘度の樹脂５３、５４、例えば熱硬化性樹脂などをスピンコーターにより、マスク２０の表裏面全体へそれぞれ塗布する。
　その際、図７（ａ）に示すように、空隙があってもよく、貫通孔１０１の中を完全に充填する必要はない。また、図７（ａ）に示すように、貫通孔１００の側壁１０１ａを完全に樹脂５３、５４で覆う必要もない。具体的には、後段で実行するスパッタにより導電層を形成した際に貫通孔１０１の側壁１０１ａへと直接、金属が付着することがない程度に側壁１０１ａが、樹脂５３、５４で覆われてさえいればよい。
　図７（ｂ）に示すように、マスク２０を外すと、基板１００の貫通孔１０１の側壁１０１ａにだけ樹脂５３、５４が付着されていることになる。この後、導電層形成防止部材である樹脂５３、５４が付着された貫通孔１０１を含めた基板１００の表裏面を揃えて平坦化処理する。この平坦化処理により、後述するスパッタにより形成する層の均一性を保つことができる。
　次に、図７（ｃ）に示すように、クロム、銅を連続的にスパッタしてクロム層１１、銅層１２を形成する。これにより、感光性ガラスである基板１００の露出した表裏面には、互いに密着性の高いクロム層１１、銅層１２が形成されることになる。また、貫通孔１０１の側壁１０１ａは、導電層形成防止部材である樹脂５３、５４によって保護されているため、直接、クロム層１１、銅層１２が形成されてしまうことがない。
　この後、上述した第１の実施の形態、第２の実施の形態でも説明した手法を用いて樹脂５３、５４を除去する。これにより、樹脂５３、５４上に形成されているクロム層１１、銅層１２も同時に除去することができる。したがって、基板１００の貫通孔１０１以外の表裏面にだけ、クロム層１１、銅層１２よる導電層が形成されることになる。
　以下、電気銅メッキ層１３の形成手法については、第１の実施の形態において、図５（ｄ）、（ｅ）を用いて説明した手法を適用できるため説明を省略する。
　このようにして、貫通孔１０１の側壁１０１ａに対してだけ形成した樹脂５３、５４を除去することで、第１の実施の形態の図５（ｄ）を用いて説明したように、貫通孔１０１の側壁１０１ａにクロム層１１、銅層１２を形成させることなく、基板１００の表裏面にだけクロム層１１、銅層１２を形成させることができる。
　このようにして形成された電子増幅器用基板は、第１の実施の形態の図５（ｅ）に示した電子増幅器用基板１０と同等の機能を有し、電子増幅器に適用し、放射線検出器に利用した場合に良好に放射線を検出することができる。特に、基板１００に感光性ガラスを採用したことにより、ポリマーフィルムでは困難であった放射線を安価な材料を用いた電子増幅器用基板を用いて良好に検出することができる。
＜導電層として使用できる材料について＞
　第１乃至第３の実施の形態では、密着層としてクロムをスパッタしてクロム層１１を形成し、金属層として銅をスパッタして銅層１２を形成することで導電層とした。この場合には、感光性ガラスと金属層との密着性を考慮してクロム層１１を、銅層１２を形成する前段に連続的に成膜するようにした。
　もちろん、導電層として感光性ガラスとの密着性の高いＩＴＯをスパッタしてＩＴＯ層を直接形成することもできる。この場合、金属層である銅層１２を形成する前段に、密着層であるクロム層１１を形成するというような工程を省くことができるため製造工程の短縮化を図ることができる。
　また、導電層は、ＩＴＯのように、感光性ガラスである基板１００との密着性が高い金属であればどのようなものでもよく、例えば、チタン、タングステン、モリブデン、ニッケル／銅、電気銀メッキ、電気金メッキ、電気銅メッキなどの金属を使用することができる。
　なお、本発明の技術的範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
１１　　　クロム層
１２　　　銅層
１３　　　電気銅メッキ層
５０　　　樹脂
５１　　　樹脂
５２　　　樹脂
５３　　　樹脂
５４　　　樹脂
１００　　基板
１０１　　貫通孔
１０１ａ　側壁

Claims (11)

  1. 　ガス中において電子を増幅させることにより放射線の検出を行う放射線検出器に用いられる基板であって、前記基板主表面に密着する層を有する導電層及び貫通孔が基板に形成された電子増幅器用基板の製造方法において、
    　前記導電層が前記貫通孔内に形成されるのを防止する導電層形成防止部材を、前記貫通孔内に予め設けておく予防工程と、
    　前記予防工程後、前記基板主表面に前記導電層を形成する導電層形成工程と、
    　前記導電層形成工程後、前記貫通孔内の導電層形成防止部材を除去する除去工程とを備えること
    　を特徴とする電子増幅器用基板の製造方法。
  2. 　前記基板は感光性ガラス基板であり、前記貫通孔は紫外線を照射することで形成されること
    　を特徴とする請求項１記載の電子増幅器用基板の製造方法。
  3. 　前記基板は表裏面を有し、前記導電層は前記基板の表裏面に形成されていること
    　を特徴とする請求項１又は請求項２記載の電子増幅器用基板の製造方法。
  4. 　前記貫通孔は複数形成され、各々は平面視円形形状を有しており、互いの貫通孔が一定間隔で前記基板上に形成されていること
    　を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電子増幅器用基板の製造方法。
  5. 　前記導電層形成防止部材は熱硬化性樹脂であること
    　を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電子増幅器用基板の製造方法。
  6. 　前記導電層は、前記基板上に密着する密着層と、前記密着層を覆うように形成された金属層と含むこと
    　を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電子増幅器用基板の製造方法。
  7. 　前記密着層はクロムからなり、前記金属層は銅からなり、前記密着層及び前記金属層は連続的に成膜されること
    　を特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の電子増幅器用基板の製造方法。
  8. 　前記予防工程後且つ前記導電層形成工程前に、前記導電層形成防止部材及び前記基板を揃えて平坦化する工程を更に備えること
    　を特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の電子増幅器用基板の製造方法。
  9. 　感光性ガラスからなる基板に密着する層を有する導電層が形成され、且つ紫外線を照射することで貫通孔が形成された電子増幅器用基板の製造方法において、
    　前記導電層が前記貫通孔内に形成されるのを防止する熱硬化性樹脂を、前記貫通孔内に予め設けておく予防工程と、
    　前記予防工程後、前記基板主表面にクロム層を、そして前記クロム層を覆うように銅層を連続的に成膜し、導電層を形成する導電層形成工程と、
    　前記導電層形成工程後、前記貫通孔内の熱硬化性樹脂を除去する除去工程とを備え、
    　前記貫通孔は複数形成され、各々は平面視円形形状を有しており、互いの貫通孔が一定間隔で前記基板上に形成されていること
    　を特徴とする電子増幅器用基板の製造方法。
  10. 　請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の方法で製造された電子増幅用基板を用いること
    　を特徴とする電子増幅器の製造方法。
  11. 　請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の方法で製造された電子増幅器用基板を用いること
    　を特徴とする放射線検出器の製造方法。
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