JP2015203571A - 散乱ｘ線除去用グリッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】課題の一つは、１次Ｘ線の透過特性に優れた散乱Ｘ線除去用のグリッドを簡易且つ安価に製造できる製造方法を提供することである。【解決手段】解決手段の一つは、貫通パターン成形工程において、樹脂基板ＧＳにシンクロトロン光ビームを照射することにより、６角形状単位貫通部Ｈを、所定間隔をおいて複数配置した貫通パターンを形成した一次加工基板を成形する。ついで、無電解メッキ処理工程において、Ｘ線吸収性を備えた金属（Ａｕ）を含む無電解メッキ溶液に該一次加工基板を浸漬することにより、単位貫通部Ｈの間の連結部分Ｂの表裏面及び単位貫通部Ｈの内面に無電解金メッキ層を形成する。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、アナログ／デジタルＸ線撮影装置やＸ線ＣＴ装置、マンモグラフィー、ＣＲなどのＸ線画像処理装置（Ｘ-ray image handling apparatus）に使用される散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法に関する。

Ｘ線画像処理装置においては、被検体中を透過する入射Ｘ線（一次Ｘ線）とは無関係な方向に放射するＸ線、所謂、散乱Ｘ線（二次Ｘ線）が発生して撮像画のコントラストや鮮鋭度の低下を招き適切な診断の妨げになることが少なくない。この散乱Ｘ線を除去するのに、一般的には、散乱Ｘ線除去用グリッド（anti-scatter grids）（以後、単に「グリッド」と記す場合がある）と呼ばれるものが使用されている。

散乱Ｘ線除去用グリッドは、Ｘ線吸収の大きい物質（鉛，タングステンなど）で構成したＸ線吸収部とＸ線吸収の小さい物質（紙，木，アルミニウム，樹脂など）で構成したＸ線透過部を隣接して交互に配した構造を有する。

被検体へのＸ線の曝射量を出来るだけ少なくするためには、Ｘ線透過部はＸ線を可能な限り透過する材料で構成するのが良いとされている。その中で、最近は、Ｘ線透過部を空気層で構成する、所謂、エアー・グリッド（Air-Grid）と呼ばれるグリッドが注目されてきている（例えば、特許文献１）。

エアー・グリッドの場合、Ｘ線透過部の形状は、溝状、柱体状、或いはテーパ柱状（又は錐体状）である。
Ｘ線透過部の形状が溝状のエアー・グリッドには、細長い板状のＸ線吸収部とＸ線透過部（エアー部）を交互に縞状に配した溝型の平行グリッドや集束グリッドがあるが、繰り返し使用においてＸ線吸収部とＸ線透過部との当初の配設精度を長く維持するのが難しく、機械的強度も強いとは言い難いので、使用寿命に課題を残している。

更に、溝型の平行グリッドや集束グリッド（以後、「溝型エアー・グリッド」と記す場合がある）の場合、デジタルＸ線センサと共に使用する際、Ｘ線吸収部／Ｘ線透過部の配列ピッチとデジタルＸ線センサの解像度との関係によっては画像にモアレが生じ画質低下の要因になっている。

これに対して、Ｘ線透過部の形状が、柱体状、或いは錐体状であるエアー・グリッド（以後、「柱・錐体型エアー・グリッド」と記す場合がある）は、複数のＸ線透過部（エアー部）がＸ−Ｙ方向に配列され、各Ｘ線透過部はＸ線吸収部で区画化されており、該Ｘ線吸収部は自立性の一体構造になっている。そのために、柱・錐体型エアー・グリッドの場合は、溝型エアー・グリッドの抱える上記の課題はないものの、以下の課題１〜３がある。

エアー・グリッドの性能として、散乱Ｘ線の除去率を上げるには、Ｘ線透過部の透過長（Ｌ）を長くし、Ｘ線透過部の間隔（透過部の幅）をＤとした場合のグリッド比（grid ratio：γ）（Ｌ／Ｄ）を大きくする必要がある（課題１）。

また、解像度を上げるには、Ｘ線透過部のＸ線受容面（入射面）の大きさ（面積）（Ｓ１）とＸ線吸収部のＸ線受容面（入射面）の大きさ（面積）（Ｓ２）を小さくし、且つＸ線透過部のＸ線受容面（入射面）の大きさ（Ｓ１）に対してＸ線吸収部のＸ線受容面（入射面）の大きさ（Ｓ２）を出来るだけ小さくする必要がある（課題２）。

しかし、課題２においては、エアー・グリッドの構造強度がＸ線吸収部の構造強度に一義的に依存しているため、課題１の解決を前提にすると、Ｘ線吸収部のＸ線受容面（入射面）の大きさ（面積）（Ｓ２）が小さくなるに従ってアスペクト比が大きくなり機械的強度の維持が難しくなる（課題３）。
エアー・グリッドの製法には、レーザ直接加工法（特許文献１、２）、レーザを使用する３次元光造形法（特許文献３）、フォトリソグラフィー法（特許文献４，５）、ウエット／ドライ・エッチング法（特許文献１、６）、モールド法（特許文献１）、ナノプリント法（特許文献７）などがある。

特表２０１２−５３０５８８号公報 特開２０００−６５９９５号公報 特開２００４−９３３３２号公報 特開２０１２−１２２８４０号公報 特開２０１２−１５０１４４号公報 特開２０１２−４７６８７号公報 特開２０１２−９３１１７号公報

しかしながら、これらの特許文献に記載されたエアー・グリッドの製法には、其々に一長一短があり、何れの製法によっても上記の３つの課題１〜３を一挙に解決して、散乱Ｘ線の除去率、解像度及び機械的強度に優れたエアー・グリッドが得られるという確かな技術的保証がある訳ではなかった。

本発明は、上記課題に鑑み、鋭意検討・研究した結果なされたものであり、その目的の一つは、前記課題１〜３を一挙に解決して、散乱Ｘ線の除去率、解像度及び機械的強度に優れた散乱Ｘ線除去用グリッドを製造することが出来る散乱Ｘ線除去用グリッド製造方法を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、１次Ｘ線の透過特性に優れた散乱Ｘ線除去用グリッドを簡易且つ安価に製造できる散乱Ｘ線除去用グリッド製造方法を提供することである。
本発明の更に別の目的は、前記課題１〜３を一挙に解決して、散乱Ｘ線の除去率、解像度及び機械的強度に優れた散乱Ｘ線除去用グリッドをスループット良く一挙に製造できる散乱Ｘ線除去用グリッド製造方法を提供することである。

本発明の第１の形態は、Ｘ線透過部がＸ線吸収部を介して所定間隔で配列している散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法であって、支持基板の表面に設けた感光性樹脂層にＸ線吸収部とＸ線透過部を形成するための所定のパターンを有するフォトマスクを介してシンクロトロン放射光を露光する工程、次いで、Ｘ線吸収部に相当するパターン領域の樹脂層を除去してＸ線吸収部形成用溝部の溝パターンを作成して一次加工体を得る工程、その後、前記一次加工体を、金属を含む無電解メッキ溶液に浸漬することにより前記Ｘ線吸収部形成用溝部に前記金属を充填して金属充填部を形成した後、非金属充填部にある残渣樹脂を除去してＸ線吸収部としての空隙部を形成することで二次加工体を得る工程、次いで、前記空隙部の内壁と前記金属充填部の露出表面壁をＸ線吸収性の金属膜で覆ってＸ線吸収部を形成する工程を含むことを特徴とする散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法である。

本発明の第２の形態は、Ｘ線透過部がＸ線吸収部を介して所定間隔で配列している散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法であって、支持基板の表面に設けた感光性樹脂層にＸ線吸収部とＸ線透過部を形成するための所定のパターンを有するフォトマスクを介してシンクロトロン放射光を露光する工程、次いで、Ｘ線吸収部に相当するパターン領域の樹脂層を除去してＸ線吸収部形成用溝部の溝パターンを作成して一次加工体を得る工程、その後、前記一次加工体を、Ｘ線吸収性の金属を含む無電解メッキ溶液に浸漬することにより前記Ｘ線吸収部形成用溝部に前記金属を充填してＸ線吸収部となる金属充填部を形成した後、非金属充填部にある残渣樹脂を除去してＸ線吸収部としての空隙部を形成する工程を含むことを特徴とする散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法である。

本発明によれば、前記課題（課題１〜３）を一挙に解決して、散乱Ｘ線の除去率、解像度及び機械的強度に優れた散乱Ｘ線除去用グリッドを製造することが出来る。また、１次Ｘ線の透過特性に優れた散乱Ｘ線除去用グリッドを簡易且つ安価に製造することが出来る。更には、前記課題（課題１〜３）を一挙に解決して、散乱Ｘ線の除去率、解像度及び機械的強度に優れた散乱Ｘ線除去用グリッドをスループット良く一挙に製造することが出来る。

図１Ａは、本発明の製造方法で製造される散乱Ｘ線除去用グリッドの好適例の一つを説明するための模式的拡大上面部分図である。 図１Ｂは、図１Ａにおいて一点破線Ｘ１−Ｘ２で示す箇所で切断した場合の、模式的拡大切断面部分図である。 図２Ａ乃至図２Ｅは、本発明の製造方法の工程を説明するための主要な工程の模式的説明図である。 図２Ａは主に露光工程説明図である。 図２Ｂは主に一次加工体を作成する工程の工程説明図である。 図２Ｃは主に一次加工体を作成する工程の工程説明図である。 図２Ｄは主に無電解メッキの工程を説明するための工程説明図 図２Ｅは主に二次加工体を作成するための工程を説明する工程説明図である。 図３は本発明の一実施形態であるＸ線グリッド製造装置の概略構成を示すブロック図である。 図４は、前記実施形態に使用されるシンクロトロン光ビーム成形装置４の概略構成を示す説明図である。 図５は、前記実施形態に使用される無電解メッキ処理装置５の概略構成を示す説明図である。 図６は、Ｘ線グリッド製造処理内容の概要を示す図である。 図７は、貫通パターン成形工程の処理内容の概要を示すフローチャートである。 図８は、前記貫通パターン成形工程及び無電解メッキ処理を説明するための樹脂基板の部分断面図である。 図９は、６角形単位貫通部で構成された貫通パターンを成形した樹脂基板の部分平面図である。 図１０は、無電解金メッキ層ＰＴが形成されたグリッド本体Ｇの外観図である。 図１１は、本発明に係るＸ線グリッドの各種透過構造の部分拡大図である。 図１２は、本発明に係る集束型Ｘ線グリッドを用いて人体のＸ線撮影を行う場合の概略説明図である。

以下、本発明を、その実施形態を挙げて具体的且つ詳細に説明するが、本発明は、これらの具体例に限定されるものはなく、本発明の本質を基にするのであれば外延若しくは拡張されるものも含む。即ち、本発明は、上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含するものであることは云うまでもない。

図１Ａは、本発明の製造方法で製造される散乱Ｘ線除去用グリッドの好適例の一つを説明するための模式的拡大上面部分図を示す。
図１Ｂは、図１Ａにおいて一点破線Ｘ１−Ｘ２で示す箇所で切断した場合の、模式的拡大切断面部分図を示す。
図１Ａに示すエアー・グリッド１００は、Ｘ線吸収部１０１と該Ｘ線吸収部１０１を介して所定間隔で配列している複数のＸ線透過部１０２で構成されている。Ｘ線吸収部１０１は、照射されるＸ線を吸収する機能の他、エアー・グリッド１００の構造体としての機能も併せ持ち、構成材料の選択如何によってはエアー・グリッド１００に自立性を持たせることも出来る。

Ｘ線透過部１０２は、六角柱状（或いは六角筒状）の空隙空間であり、少なくとも使用においてはＸ線を効率よく透過する空気等の気体で充満されている。Ｘ線透過部１０２の内壁は、Ｘ線吸収面で構成される。この構成により、六角形状の開口１０３を通じて入射してくる散乱Ｘ線を吸収除去し、開口１０３に直進入射してくる一次Ｘ線のみを出来るだけ透過させることで、得られるＸ線画像の鮮明度を高めることが出来る。

図１Ａ及び図１Ｂにおいては、Ｘ線吸収部１０１の外壁がＸ線吸収性を備えている場合であるので、Ｘ線透過部１０２の内壁１０５は、Ｘ線吸収部１０１の外壁で構成する例になっている。即ち、Ｘ線透過部１０２の内壁１０５とＸ線吸収部１０１の外壁とは同一である。

Ｘ線透過部１０２は、六角柱状（或いは六角筒状）構成体の例で示してあるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、六角の他、三角、四角、五角、八角等を含む多角柱状構成体或いは三角乃至八角の多角錐体状構成体が好ましく採用される。Ｘ線透過部１０２をこれらの多角柱状構成体・多角錐体状構成体で構成すれば、エアー・グリッド１００の構造体であるＸ線吸収部１０１の厚み（ｄ）を、解像度を上げるために十分薄くしても構造強度を保つことが出来るので好ましい。特に、六角の柱状構成体や錐体状構成体の場合は、厚み（ｄ）を極薄とすることが出来て、高解像度のエアー・グリッドを製造することが可能となる。

本発明においてはＸ線吸収部１０１を、構造体としての芯の部分（主要部分）Ａとその芯の部分Ａを覆う外表部分Ｂのツーピース構成とし、１次Ｘ線が透過するＸ線透過部１０２の長さ（Ｌｘ）が十分長いものを一挙に形成することを可能としている。本発明に係るエアー・グリッドの場合、Ｘ線吸収部１０１は、十分なＸ線吸収性を発揮するのであれば、芯の部分（主要部分）Ａと外表部分Ｂの少なくとも何れか一方がＸ線吸収性であれば良い。本発明においてより良い形態は、上面１０４Ａ，下面１０４Ｂ、内壁面１０５など少なくとも露呈していてＸ線に晒される表面をＸ線吸収性とする形態である。

本発明において、Ｘ線吸収性材料として好ましく採用されるのは、金（Ａｕ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、スズ（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）及びこれらの合金などの重金属材料である。特に、金（Ａｕ）はメッキ、スパッター、蒸着などの方法で均一で無欠陥の薄い膜を設けることが出来るのでより好ましい材料である。

Ｘ線透過部１０２のＸ線が入射する開口１０３の面積（開口面積：Ｓ１）、１次Ｘ線が透過するＸ線透過部１０２の長さ（Ｌｘ）、Ｘ線吸収部１０１の厚み（ｄ）はエアー・グリッド１００の解像度と鮮明度を決めるファクターである。開口面積（Ｓ１）は、小さければ小さいほど解像度と鮮明度を高めることが出来る。長さ（Ｌｘ）は長いほど散乱Ｘ線をより除去できるので、十分な散乱Ｘ線除去が出来るようにエアー・グリッド１００は設計される。厚み（ｄ）は、薄ければ薄いほど解像度を高めることが出来るので、Ｘ線透過部１０２が構造体としての機能を発揮できるのであれば出来るだけ薄い方が良い。エアー・グリッド１００に自立性を持たせるには、Ｘ線透過部１０２は、構成する材料と製法を適宜選択して形成され、またその厚み（ｄ）もある程度の厚みが必要である。

図２Ａ乃至図２Ｅは、本発明の製造方法の工程を説明するための主要な工程の模式的説明図である。
図２Ａは主に露光工程説明図、図２Ｂ及び図２Ｃは、主に一次加工体を作成する工程の工程説明図、図２Ｄは、主に無電解メッキの工程を説明するための工程説明図、図２Ｅは、主に二次加工体を作成するための工程を説明する工程説明図である。

エアー・グリッド加工用の被加工体２００は、支持基板２０１とその表面に設けられた感光性樹脂層２０２とで構成されている。

本発明に於いて、感光樹脂層を形成する感光樹脂としては、リソグラフィーの分野で使用されている、所謂、フォトレジストを挙げることが出来る。
フォトレジストとしては、使用するシンクロトロン放射光の波長とエネルギー、フォトマスクの材質に応じて、適宜選択されて使用される。また、使用するフォトレジストは、ポジ型でのネガ型でも差支えないが、目的に応じて適切なものが選択されて使用される。

本発明に於いて好ましく採用されるフォトレジストとしては、Ｘ線、Ｄｅｅｐ−ＵＶ等、波長が短くエネルギーの比較的高い線源・光源用のフォトレジストの中から、目的に応じて適宜選択される。
係るフォトレジストとしては、例えば、ノボラック樹脂をベースポリマーとしナフトキノンを溶解阻止剤とするフォトレジスト、フッ素を含むポリマーやシロキサン系ポリマーを主成分とするフォトレジスト、アダマンタンやノルボルネン等の環状の脂環基を持つ高分子系のフォトレジスト、環化ゴムとビスアジト化合物からなるフォトレジスト、化学増幅型フォトレジストなどが挙げられる。
特に、高感度、高解像度であるという点で、化学増幅型フォトレジストの使用は望ましい。

更に、本発明に於いては、ＤｅｅｐＵＶ用として、ＴＤＵＲ−Ｐ７２２の商品名（東京応化製）で市販されているフォトレジストは好ましいものである。
この他、東京応化工業製の商品名ＴＳＭＲ−Ｖ９０，ＴＭＭＲ Ｓ２０００，ＰＭＥＲ−９００、化学マイクロム製の商品名ＳＵ−８ ３０００，ＫＭＰＲ，スイスClariant社製の商品名ＡＺ４９０３等が好ましいものとして使用され得る。更に加えて、感光性ポリイミド、感光性ポリベンゾオキサゾール等の感光性樹脂も好ましい材料の一つであり、ジアゾナフトキノン(DNQ)ノボラック系厚膜用ポジ型レジストも使用可能である。

被加工体２００は、露光設置台（図示せず）の所定位置にセットされる。被加工体２００上には、作成されるエアー・グリッドのＸ線透過部とＸ線吸収部に相当するパターンを有するフォトマスク２０３が配設される。

フォトマスク２０３は、被加工体２００表面上に密着されて配され（密着露光の場合）ても、僅かな間隙を設けて配され（プロキシミティ露光の場合）ても良く、或いは、更に広い所定の間隔をおいて配されても良い。

被加工体２００は、フォトマスク２０３を介してパターン露光される。
本発明においては、露光光２０４には、輝度・エネルギーが高く指向性に優れているシンクロトロン放射光が採用される。

本発明においては、使用される感光性樹脂やフォトマスク２０３の種類、材質などに応じて適切なエネルギーのシンクロトロン放射光が採用される。通常は、数ｋeＶ〜百ｋeＶ程度のものが採用され得るが、好ましくは、数ｋeＶ〜６０ｋeＶのシンクロトロン放射光を採用するのが望ましい。

本発明においては、露光されるシンクロトロン放射光は単色光でも複合光でも良いが、使用されるフォトマスク２０３のパターンに応じて透過・不透過が確実であるシンクロトロン放射光を選択する事が確実なパターン露光が出来るので望ましい（図２Ｂ参照）。

本発明において採用される露光方式は、所望に従って適宜選択され、選択可能な露光方式としては、コンタクト（密着）露光方式、プロキシミテイー（近接）露光方式、走査投影（ミラー）方式（スキャナー）、縮小投影（レンズ）露光方式（ステップ＆リピート）、走査縮小投影（レンズ）露光方式（ステップ＆スキャン）がある。

コンタクト（密着）露光方式は、マスクと試料（被加工体）を密着した状態で露光するので、最も信頼性が高く、分解能の高い方式であるが、マスクが試料に押しつけられて傷がつきやすいので、マスク寿命が短くコスト高になり易い。
プロキシミテイー（近接）露光方式は、マスクと試料（被加工体）を非接触にしてマスクの傷の発生を防ぐことが出来るが、露光波長とマスク・試料間のギャップ精度から、微細化は２μｍが限度といわれている。
これらの２方式の限界を超えて更に微細化するには、プロジェクション（投影）方式が適している。

走査投影（ミラー）方式（スキャナー）の露光方式は、等倍露光方式であるが、面積の大きな試料面に露光する場合に多く利用されている。本発明に於いても、胸部や全身に近い大きさの身体に対する撮像には、大型のＸ線撮像用Ｘ線感光体が使用されるので、そのための大型グリッドの作成の際には、係る露光方式を採用するのが好ましい。小型高解像度のグリッドの作成の場合は、縮小投影露光方式の採用が好ましい。

図２Ｂは、露光済樹脂層２０２aに、フォトマスク２０３のパターンに対応したパターンの潜像（図に斜線で示される）が形成されている被加工体２００ａを示す。

この被加工体２００ａに液体現像剤を付与して、露光済樹脂層２０２ａの部分Ｂ（不要部分）２０６にある樹脂を除去して、Ｘ線吸収部を作成するための空間部（溝部）２０６ａを形成する事で一次加工体２００ｂを得ることが出来る（図２Ｃ参照）。部分Ａ２０５は、図２Ｄに示す非金属充填部２０７となる。

パターン露光された露光済樹脂層２０２ａを現像して、部分Ｂ２０６を溶解除去する際に使用される現像剤には、使用するフォトレジストの選択次第で水溶性、非水溶性の何れでも使用することができる。

ポジ型フォトレジスト用現像液としては、例えば、有機アルカリであるテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ：tetra-methyl-ammonium-hydroＸyde）が好ましく使用できる。ＴＭＡＨとしては、例えば、株式会社トクヤマから市販されている商品名トクソーSD-1、SD-W、SD-20、SD-25、多摩化学工業（株）から市販されている商品名ＴＭＡＨ２．３８％、ＴＭＡＨ２５％、ナガセケムテック（株）から市販されている商品名NPD-18 、NPD-2000等が挙げられる。この他、横浜油脂工業（株）から市販されている商品名DL-A4、DL-T25 、DL-A10 、DL-P1、ナガセケムテック（株）から市販されている商品名NK-63 、NK-2000 、NK-3000 、NN-2000 、NF-1500 等も使用できる。

次いで、一次加工体２００ｂを、金属Ｍを含む無電解メッキ溶液に浸漬することにより空間部（溝部）２０６ａに金属Ｍを充填して金属充填部２０６ｂを形成することで、金属充填部２０６ｂと非金属充填部２０７からなる溝パターンが形成される。本発明における溝部には、空間部２０６ａのように貫通部として形成する場合に限らず、凹部状に形成する場合を含む。

本発明において採用される、化学メッキである上記無電解メッキには、置換メッキと、自己触媒型還元反応メッキがあるが、所望に従って何れか一方が採用され得る。

その後、非金属充填部２０７にある残渣樹脂を除去して空隙部（Ｘ線透過部）２０７ａを形成することにより二次加工体２００ｃを得る。二次加工体２００ｃにおいて、金属充填部２０６ｂは、そのままでＸ線吸収部の芯体或いはＸ線吸収部自体となる。

金属Ｍが、Ｘ線に対して十分な吸収性を有していない場合には、金属充填部２０６ｂはＸ線吸収部の被膜形成用の芯体として機能させ、空隙部（Ｘ線透過部）２０７ａの内壁面、金属充填部２０６ｂの上面１０４Ａａ、下面１０４Ｂａを、Ｘ線吸収性に優れた、例えば金（Ａｕ）などの材料で覆って（Ｘ線吸収性被膜の形成）、最終的にＸ線吸収性に優れたＸ線吸収部が形成される。ここでのＸ線吸収性被膜の形成に好適に採用される被膜形成法は、無電解などの化学メッキ法、電解メッキ法などである。

金属Ｍが、Ｘ線に対して十分な吸収性を有している場合には、金属充填部２０６ｂそれ自体がＸ線吸収部となる。
無電解メッキ可能な金属Ｍとしては、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）などの白金族金属が挙げられる。

本発明において使用される無電解メッキ液は、市販されている大概の製品が使用可能であるが、人体への安全性、環境保護の視点から、好ましくは、ＲoＨＳ指令（有害物質使用規制）やＥＬＶ指令（End-of Life Vehicles Directive：、"Directive 2000/53/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 18 September 2000 on end-of life vehicles"「使用済み車両に関する2000年9月18の欧州議会と欧州連合理事会の指令2000/53/EC」の通称）、ＷＥＥＥ指令（Waste Electrical and Electronic Equipment Directive、WEEE Directive）に従った市販品の使用が望ましい。

無電解メッキ液の液組成は、基本的には、溶液中で金属Ｍイオンを生成する化合物と還元剤とから成る。
本発明において使用される還元剤には、次亜燐酸と其の塩、硼水素化合物、ヒドラジンとその誘導体、ホルマリンなどが挙げられる。

無電解ニッケルメッキ法による場合、メッキ液に含まれる還元剤によって、得られるＮｉ膜に、Ｐ（燐）またはＢ（ボロン）を含有させることが出来る。例えば、還元剤に、次亜リン酸塩を使用すると、得られるＮｉ膜にＰ（燐）を含有させることが出来、ジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ）を使用すると、Ｎｉ膜中にＢ（ボロン）を含有させることが出来る。Ｎｉ膜中にＢ（ボロン）を含有させると、Ｎｉ膜にＰ（燐）を含有させる場合と比較して、膜の硬度を高め、膜の電気抵抗を下げることができるので、反応容器の用途に応じて使い分けることができる。還元剤にヒドラジンを使用すると、次亜リン酸やＤＭＡＢ（ジメチルアミンボラン）の場合と違って反応中に水素ガスを発生しないので好都合である。

Ｎｉ膜中に含有されるＰ（燐）の量は、エアー・グリッドに要求される性能に応じて適宜決められるが、化学組成で、好ましくは、Ｎｉ：８３〜９８％，Ｐ：２〜１５％，その他：０〜２％、とするのが望ましい。Ｂ（ボロン）の場合は、化学組成で、Ｎｉ：９７〜９９．７％，Ｂ：０．３〜３％，その他：０〜２．７％とするのが望ましい。

市販されている無電解ニッケルメッキ液は、例えば、ツールシステム株式会社、株式会社ワールドメタル、株式会社金属加工技術研究所、奥野製薬工業株式会社、上村工業株式会社等から製造或いは販売されている。例えば、奥野製薬工業株式会社からは、トップニコロン BL80、トップニコロン PBW、トップニコロン LPH、トップニコロン ALT、トップニコロン ON、トップニコロン NAC、トップケミアロイB-1、トップニコロン KIT等の商品名で市販されている。

本発明に係る製造方法に基づき、図２Ａ乃至図２Ｅの工程に従って、エアー・グリッド（ハニカム構造の並行グリッド）を製造した一例を以下に示す。

（ａ）「エアー・グリッドの寸法」
グリッド厚み (Ｘ線透過部の長さ「（Ｌｘ）」；グリッド高さ)・・・・７２０μｍ
Ｘ線吸収部の厚さ（ｄ）（壁幅）・・・・１５μｍ
Ｘ線透過部のパターン周期（Ｄ）・・・・１００μｍ
平面サイズ・・・・（５２ｍｍ）Ｘ（５２ ｍｍ）
（ｂ）「作成条件」
Ｘ線吸収部・・・・（無電解ニッケルメッキ）+（金メッキ）
フォトレジスト・・・ ＴＤＵＲ−Ｐ７２２（東京応化工業社製）
現像液・・・ ＮＭＤ−３（東京応化工業社製）
無電解ニッケル液・・・ Ｎｉ-Ｐ系メッキ液
無電解メッキ製造条件・・・ 自己触媒型還元反応メッキ
シンクロトロン放射光・・・・偏向電磁石光源、白色光
ビームサイズ・・・・１２０ｍｍ（Ｈ）×１０ｍｍ（Ｖ）
試料雰囲気ガス・・・ヘリウム、窒素、アルゴン
上記の製造条件により得られたエアー・グリッドは所定通り（設計通り）の寸法で形成されていた。このエアー・グリッドを使用してＸ線撮像を行ったところ極めて鮮明な所定の解像度の画像が得られた。

次に、本発明に係る散乱Ｘ線除去用のグリッド製造装置及びその製法の実施形態を図面に従って詳細に説明する。
図３は、本発明の一実施形態であるＸ線グリッド製造装置の概略構成を示す。
この実施形態のＸ線グリッド製造装置は、ＣＰＵを含むマイクロプロセッサで構成された制御装置１と、製法プログラムを格納したＲＯＭ２と、各種データを記憶するワークエリアを有したＲＡＭ３とを有した制御部を有する。このＸ線グリッド製造装置には、グリッド本体の成形加工に使用するシンクロトロン光ビーム成形装置４と、Ｘ線吸収層になる無電解メッキ層を形成するための無電解メッキ処理装置５と、加工物の搬送に使用する搬送装置６及び各製造工程における加工物の搬送位置を検知する位置検出手段７が含まれている。

図４はシンクロトロン光ビーム成形装置４の概略構成を示す。
シンクロトロン光ビーム成形装置４は、シンクロトロン装置１０と、シンクロトロン装置１０の射出口１８から射出されたシンクロトロン光ビーム１４を照射する被照射物１７の照射位置をＸＹ平面上で可変するＸ−Ｙステージ装置１５とを有する。

シンクロトロン装置１０は、電子銃１３により生成された電子を直線的に加速する電子リニアック１２と、電子リニアック１２から入射された加速電子を蓄積して更に加速する、複数個の電磁石を含む電子蓄積リング１１とを有し、電子蓄積リング１１により光速付近まで加速された電子を該電磁石によって進行方向を変えることによりシンクロトロン光を発生させて射出口１８から射出する。制御部からシンクロトロン装置１０にシンクロトロン制御信号を出力することにより、シンクロトロン光の射出タイミングが制御される。

Ｘ−Ｙステージ装置１５は、Ｘ−Ｙステージ本体１９上に固定され、被照射物１７を水平に支持する支持部１６を有し、Ｘ−Ｙステージ本体１９をＸ方向とＹ方向に移動させて被照射物１７に対するシンクロトロン光ビーム１４の照射位置を自動的に可変する。制御部からＸ−Ｙステージ装置１５に位置制御信号を出力することにより、シンクロトロン光の照射位置の切換制御が行われる。被照射物１７にシンクロトロン光を照射することにより所定の貫通パターンの成形が行われる。

被照射物１７には、Ｘ線グリッドのグリッド本体になるアクリル製樹脂基板ＧＳが使用される。樹脂基板ＧＳの集積部（図示せず）から自動ハンドリング機構（図示せず）により樹脂基板ＧＳをＸ−Ｙステージ本体１９上に自動移送して照射可能状態にセットされる。シンクロトロン光の照射により所定の貫通パターンを成形した後は、該自動ハンドリング機構により次の無電解メッキ処理に移される。Ｘ−Ｙステージ本体１９上に樹脂基板ＧＳがセットされているか否かは基板検知センサ（図示せず）により検出可能になっている。

図５は無電解メッキ処理装置５の概略構成を示す。
無電解メッキ処理装置５は、無電解メッキ溶液２１を収容した無電解メッキ溶液槽２０と、被メッキ物を浸漬する浸漬位置と、浸漬しない待機位置との間で無電解メッキ溶液槽２０を昇降させる昇降台機構２２とを有する。制御部から昇降台機構２２に駆動信号を出力することにより、浸漬位置への移動制御が行われる。無電解メッキ処理時間の経過後には浸漬位置から待機位置に戻すための駆動信号が制御部から昇降台機構２２に出力される。

無電解メッキ溶液槽２０の上方には被メッキ物を搬送する搬送レール２５が敷設されている。搬送レール２５には自動走行可能な移動搬送機２３が設置されている。移動搬送機２３は自動走行モータ（図示せず）と、自動走行モータにより搬送レール２５上を走行する車輪部（図示せず）とを有し、更に、被メッキ物を下方に向けた把持するロボットハンド２４が装着されている。制御部から移動搬送機２３に駆動信号を出力することにより、Ｘ−Ｙステージ装置１５から無電解メッキ溶液槽２０の浸漬位置への移動制御、浸漬位置から次のグリッド組立工程への移動制御が行われる。貫通パターンの成形が行われた成形済基板２６は、無電解メッキ溶液槽２０の上方で一旦停止して、無電解メッキ溶液槽２０の上昇により無電解メッキ処理が施された後に、再び、移動搬送機２３を駆動して該グリッド組立工程に搬送される。

搬送装置６は既述のように、貫通パターンの成形工程における各種ハンドリング装置、無電解メッキ処理工程における移動搬送機２３等の工程搬送に使用する駆動装置で構成されている。既述のように、制御部からの信号により搬送装置６の駆動制御が行われる。

位置検出手段７は、Ｘ−Ｙステージ本体１９への樹脂基板ＧＳのセット有無を検出するセット検出センサ（図示せず）、移動搬送機２３の停止位置を検出する停止位置検出センサ（図示せず）等の各種位置検出センサで構成されている。位置検出手段７の各種センサ出力は制御装置１に入力可能になっている。なお、制御部はマイクロプロセッサ構成に代えて、製法プログラムの実行をシーケンス制御で行うプログラマブルロジックコントローラを用いて構成することができる。

図６は制御部により管理、制御されるＸ線グリッド製造処理内容の概要を示す。
本実施形態においては、Ｘ線グリッド製造処理内容として、シンクロトロン光を照射することにより所定の貫通パターンを樹脂基板ＧＳに成形する貫通パターン成形工程（ステップＳＴ１）、貫通パターンの成形済基板に対して無電解メッキ溶液槽２０を使用して無電解メッキ法によりメッキ層を形成する無電解メッキ処理工程（ステップＳＴ２）及び、メッキ層形成後のグリッド組立工程（ステップＳＴ３）を有している。即ち、本実施形態に係るＸ線グリッド製造装置は、樹脂基板ＧＳにシンクロトロン光ビームを照射することにより、６角形の単位貫通部を所定間隔をおいて配置した貫通パターンを形成した一次加工基板を成形する成形工程と、Ｘ線吸収性を備えた金属（Ａｕ）を含む無電解メッキ溶液に該一次加工基板を浸漬することにより、各単位貫通部間の連結部分の表裏面及び単位貫通部の内面にＡｕ金属を無電解メッキする無電解メッキ工程とを有したＸ線グリッド製造方法に基づいて、単位貫通部の貫通領域をＸ線透過部とし、かつ該連結部分の表裏面及び該内面のメッキ層をＸ線吸収部としたＸ線グリッドを製造し得る構成となっている。

図７は貫通パターン成形工程の処理内容の概要を示す。図８は、前記貫通パターン成形工程及び無電解メッキ処理を説明するための樹脂基板ＧＳの部分断面図である。図９は、６角形状単位貫通部で構成された貫通パターンを成形した樹脂基板ＧＳの部分平面図である。

まず、Ｘ−Ｙステージ本体１９上に成形前の樹脂基板ＧＳがセットされているか否かがの確認が行われる。樹脂基板ＧＳとしては、厚さ５００〜１０００μｍのアクリル樹脂平板が使用される。成形前の樹脂基板ＧＳがセットされている場合には、成形開始条件が成立して貫通パターンの成形が開始される（ステップＳＴ３０）。樹脂基板ＧＳのセット状態の断面を図８の（８Ａ）に示す。

ついで、Ｘ−Ｙステージ本体１９の初期位置の確認が行われる（ステップＳＴ３１）。初期位置でない場合、Ｘ−Ｙステージ装置１５を駆動して初期位置への移動駆動が行われる（ステップＳＴ３２）。初期位置が確認された場合には、ステップＳＴ３３以下のシンクロトロン光照射による貫通成形が行われる。

シンクロトロン光照射による貫通成形は次のようにして行われる。Ｘ−Ｙステージ本体１９上の樹脂基板ＧＳをＸ方向にステップ送りしながら照射位置で停止させてシンクロトロン光を照射し、基板幅内のＸ方向の１ラインを終了すると、Ｘ方向に移動して次のラインにシフトさせてそのラインでのＸ方向にステップ送りしてシンクロトロン光照射が繰り返される（ステップＳＴ３３〜ＳＴ３８）。Ｘ−Ｙステージ本体１９のＸ方向及びＹ方向のシフトピッチは、少なくとも照射ビームの最小穿孔幅未満であって、例えば、５〜２０μｍに設定することができる。樹脂基板ＧＳを停止させる照射位置は、貫通パターンの単位貫通部Ｈの形状（本実施形態の場合、６角形）に応じて予めプログラム設定されている。

単位貫通部Ｈを多数個形成した貫通パターンの成形例を図９の平面図に示す。図９のＷ−Ｗ矢視断面を図８の（８Ｂ）に示す。本実施形態においては、単位貫通部Ｈの６角形の一辺の長さＬ１を１００〜２００μｍに、隣接する単位貫通部Ｈの間の境界隔壁（連結部分Ｂ）の幅Ｌ２を１０〜３０μｍに成形加工することができる。

単位貫通部の形状のプログラムを変更するだけで、図１１に例示するように任意形状の単位貫通部で構成された貫通パターンの成形を行うことができる。
図１１は、本発明に係るＸ線グリッドの各種透過構造の部分拡大図である。この図１１には、各種の貫通パターンを部分拡大した構造が示されている。同図（１１Ａ）は円形状単位貫通部Ｈ１により構成された貫通パターンであり、（１１Ｂ）は四角形状単位貫通部Ｈ２により構成された貫通パターンである。なお、貫通パターンに代えて、有底凹部パターンを使用することができる。

シンクロトロン光照射による貫通穴成形が基板縦幅内のＹ方向の全ラインに対して終了すると成形完了となる（ステップＳＴ３６〜ＳＴ３８）。貫通パターンの成形後、移動搬送機２３により無電解メッキ溶液槽２０に移送して、無電解メッキ処理工程（ステップＳＴ２）に移る。

無電解メッキ処理工程においては、図５に示したように、無電解メッキ溶液槽２０の上方で一旦停止させた貫通パターン成形済基板２６を、無電解メッキ溶液槽２０の上昇により無電解メッキ溶液２１内に所定時間、浸漬して無電解メッキ処理が行われる。

無電解メッキ溶液２１内の浸漬時間は金メッキ被膜が基板表裏面及び貫通部内面に析出するまでの所要時間となる。この無電解メッキ処理においては被膜厚さを数μｍ〜３０μｍにすることができる。なお、Ｘ線吸収性を有した金属として銅を使用する場合、無電解銅メッキを行うには、例えば、硫酸銅１０ｇ／Ｌ、ホルマリン２０ｍｌ／Ｌ、水酸化ナトリウム１０ｇ／Ｌ、ＥＤＴＡ４Ｎａ２５ｇ／Ｌの組成比の無電解銅メッキ溶液を使用することができる。更に、Ｘ線吸収性を有した金属として鉛を使用する場合、無電解鉛メッキ溶液として、例えば、ホウフッ化鉛あるいはメタンスルホン酸鉛を主組成にした溶液を使用することができる。

無電解メッキ溶液２１への浸漬により無電解金メッキ層ＰＴが形成された場合には、無電解メッキ溶液槽２０を降下させた後、無電解メッキ処理済基板（グリッド本体Ｇ）は移動搬送機２３を駆動して次のグリッド組立工程（ステップＳＴ３）に移送される。グリッド組立工程においては、グリッド本体Ｇの表裏に上カバー板、下カバー板を装着、実装して、単位貫通部Ｈの貫通領域をＸ線透過部とし、かつ連結部分Ｂの表裏面及び該内面のメッキ層をＸ線吸収部としたＸ線グリッドの製造を完了する。上カバー板、下カバー板には、例えば、樹脂基板ＧＳと同様の基板又は硬質の樹脂基板を使用することができる。

図１０は無電解金メッキ層ＰＴが形成されたグリッド本体Ｇの外観を示す。図８の（８Ｃ）はグリッド本体Ｇの断面を示す。
グリッド本体Ｇの各単位貫通部Ｈの内面と、単位貫通部Ｈ間の連結部分Ｂの表裏面に無電解金メッキ層ＰＴがハニカム形状の貫通パターン全体に形成されている。

図１１はハニカム形状と異なる貫通パターンを成形した場合に、無電解金メッキ層を形成したＸ線透過部を示す。同図（１１Ａ）は円形単位貫通部Ｈ１の内面及び基板表裏面に無電解金メッキ層Ｐ１が形成されている。同図（１１Ｂ）は矩形単位貫通部Ｈ２の内面及び基板表裏面に無電解金メッキ層Ｐ２が形成されている。同図（１１Ｃ）は溝形単位貫通部Ｈ３の内面及び基板表裏面に無電解金メッキ層Ｐ３が形成されている。

本実施形態に係るＸ線グリッド製造装置は以下の特徴点を有する。
（１）貫通パターン成形工程において、樹脂基板ＧＳにシンクロトロン光ビームを照射することにより、６角形状単位貫通部Ｈを、所定間隔をおいて複数配置した貫通パターンを形成した一次加工基板を成形することができる。従って、高エネルギービームの指向特性を有したシンクロトロン光ビームの照射によって、貫通方向にテーパ形状にならずに真直度の高い単位貫通部Ｈを形成することができるので、Ｘ線グリッドの透過特性の向上に寄与することができる。
（２）無電解メッキ処理工程において、Ｘ線吸収性を備えた金属（Ａｕ）を含む無電解メッキ溶液に該一次加工基板を浸漬することにより、単位貫通部Ｈの間の連結部分Ｂの表裏面及び単位貫通部Ｈの内面に該金属Ａｕを無電解メッキすることができる。従って、貫通パターン成形工程（１）で成形された真直度の高い貫通パターンに対して、電解メッキ法と比べて複雑なメッキ工程設備を設けなくて済む無電解メッキ法によって簡易且つ安価にＸ線吸収性を備えた金メッキ層を形成することができる。
以上の特徴点（１）及び（２）によって、本実施形態においては、単位貫通部Ｈの貫通パターンを具備してＸ線透過特性に優れたＸ線グリッドを簡易且つ安価に製造することができる。図３のＸ線グリッド製造装置においても、方向可変機構（図示せず）をＸ−Ｙステージ装置１５に設けることによって斜方成形可能にして集束グリッド型Ｘ線グリッドを製造することができる。

図１２は、ビーム照射を受ける方向を可変して斜方成形した集束グリッド型Ｘ線グリッド７１を用いて人体のＸ線撮影を行う場合の概略説明図である。
焦点に相当するＸ線源７０から１次Ｘ線７４が人体７３に対し照射される。散乱されない殆どの１次Ｘ線７４は１次Ｘ線矢印方向Ｄ１にＸ線透過部７５を透過してＸ線検出器７２に到達する。他方、１次Ｘ線７４の一部は、人体７３の中でコンプトン効果などにより散乱されて方向が変化し、その散乱Ｘ線７７は散乱Ｘ線矢印方向Ｄ２へと変化してＸ線吸収部７６の壁面に衝突する。衝突により、散乱Ｘ線７７はＸ線吸収部７６に吸収され、Ｘ線検出器７２には到達しない。その結果、散乱Ｘ線を除去できるので、Ｘ線検出器７２には鮮明な画像が形成される。Ｘ線検出器７２はＸ線フィルムでも良いことは云うまでもない。

以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００ エアー・グリッド
１０１ Ｘ線吸収部
１０２ Ｘ線透過部
１０３ 開口
１０４Ａａ 上面
１０４Ｂｂ 下面
１０５ 内壁
２００ エアー・グリッド被加工体
２００ａ 被加工体
２００ｂ 一次加工体
２００ｃ 二次加工体
２０１ 支持基板
２０２ 感光性樹脂層
２０２ａ 露光済樹脂層
２０３ フォトマスク
２０４ 露光光
２０５ 部分Ａ
２０６ 部分Ｂ
２０６ａ 空間部（溝部）
２０６ｂ 金属充填部
２０７ 非金属充填部
２０７a 空間部
１ 制御装置
２ ＲＯＭ
３ ＲＡＭ
４ シンクロトロン光ビーム成形装置
５ 無電解メッキ処理装置
６ 搬送装置
７ 位置検出手段
１０ シンクロトロン装置
１１ 電子蓄積リング
１２ 電子リニアック
１３ 電子銃
１４ シンクロトロン光ビーム
１５ Ｘ−Ｙステージ装置
１６ 支持部
１７ 被照射物
１８ 射出口
１９ Ｘ−Ｙステージ本体
２０ 無電解メッキ溶液槽
２１ 無電解メッキ溶液
２２ 昇降台機構
２３ 移動搬送機
２４ ロボットハンド
２５ 搬送レール
２６ 成形済基板
７０ Ｘ線源
７１ 集束型Ｘ線グリッド
７２ Ｘ線検出器
７３ 人体
７４ １次Ｘ線
７５ Ｘ線透過部
７６ Ｘ線吸収部
ＧＳ 樹脂基板
Ｈ 単位貫通部
Ｈ１ 円形状単位貫通部
Ｈ２ 四角形状単位貫通部
Ｈ３ 溝形状単位貫通部
Ｇ グリッド本体
Ｂ 連結部分
Ｐ２ 無電解金メッキ層
Ｐ３ 無電解金メッキ層

Claims (2)

1. Ｘ線透過部がＸ線吸収部を介して所定間隔で配列している散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法であって、
   支持基板の表面に設けた感光性樹脂層にＸ線吸収部とＸ線透過部を形成するための所定のパターンを有するフォトマスクを介してシンクロトロン放射光を露光する工程、
   次いで、Ｘ線吸収部に相当するパターン領域の樹脂層を除去してＸ線吸収部形成用溝部の溝パターンを作成して一次加工体を得る工程、
   その後、前記一次加工体を、金属を含む無電解メッキ溶液に浸漬することにより前記Ｘ線吸収部形成用溝部に前記金属を充填して金属充填部を形成した後、非金属充填部にある残渣樹脂を除去してＸ線吸収部としての空隙部を形成することで二次加工体を得る工程、
   次いで、前記空隙部の内壁と前記金属充填部の露出表面壁をＸ線吸収性の金属膜で覆ってＸ線吸収部を形成する工程を含むことを特徴とする散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法。
2. Ｘ線透過部がＸ線吸収部を介して所定間隔で配列している散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法であって、
   支持基板の表面に設けた感光性樹脂層にＸ線吸収部とＸ線透過部を形成するための所定のパターンを有するフォトマスクを介してシンクロトロン放射光を露光する工程、
   次いで、Ｘ線吸収部に相当するパターン領域の樹脂層を除去してＸ線吸収部形成用溝部の溝パターンを作成して一次加工体を得る工程、
   その後、前記一次加工体を、Ｘ線吸収性の金属を含む無電解メッキ溶液に浸漬することにより前記Ｘ線吸収部形成用溝部に前記金属を充填してＸ線吸収部となる金属充填部を形成した後、非金属充填部にある残渣樹脂を除去してＸ線吸収部としての空隙部を形成する工程を含むことを特徴とする散乱Ｘ線除去用グリッドの製造方法。

Images