用于制造散射射线准直仪的方法和散射射线准直仪与流程

本发明涉及一种用于制造散射射线准直仪的方法，该散射射线准直仪从下侧开始沿构造方向延伸到上侧，该散射射线准直仪具有吸收x射线的多个壁部，并且在该散射射线准直仪中在壁部之间形成用于非散射x射线的通道。此外，本发明还涉及一种相应的散射射线准直仪以及一种具有相应散射射线准直仪的x射线设备。

背景技术：

为成像方法设计的x射线设备通常具有所谓的散射辐射准直仪，也称为散射辐射光栅，以便吸收不希望的散射x射线，使得不希望的散射x射线不会入射到x射线设备的x射线探测器上。

在此，相应的散射辐射准直仪具有吸收x射线辐射的多个壁部，在壁部之间形成用于非散射x射线辐射的贯通通道。这种类型的散射辐射准直仪通常通过以下方式制造，即将具有适当凹口或开口的金属板彼此堆叠，然后将金属板彼此连接。

技术实现要素：

由此出发，本发明所基于的目的在于，提出一种用于制造散射辐射准直仪的有利的方法、一种有利地构造的散射辐射准直仪和一种有利地构造的x射线设备。

该目的通过根据本发明的方法、散射辐射准直仪和x射线设备实现。本文中包含本发明的部分有利的和本身部分具有创新性的改进方案。关于所述方法所提及的优点和优选设计方案也可变通地应用于散射辐射准直仪和/或x射线设备，反之亦然。

在此，根据本发明的方法用于制造散射辐射准直仪或散射辐射光栅，该散射辐射准直仪或散射辐射光栅在构造方向上从下侧延伸到上侧。在此，散射辐射准直仪具有吸收x射线辐射的多个壁部，并且在这些壁部之间形成用于非散射x射线辐射的贯通通道。根据实施变型方案，贯通通道是拉长延伸的并且例如彼此平行地定向，或者贯通通道的中心纵轴线例如全部延伸至一个点，特别是延伸至散射辐射准直仪外部的一个点。

与此无关地，通过使用光刻工艺并且特别是通过重复地使用该光刻工艺来制造散射辐射准直仪。在此，在光刻工艺过程中通常使用曝光掩模，并且借助于光刻工艺形成散射辐射准直仪的壁部，特别是由混合有x射线吸收材料的光刻胶形成。

以此方式，即使非常精细的结构也能够以非常高的精度实现。在此，例如实现了具有微小壁厚(例如壁厚在约10μm至约100μm的范围内)的吸收x射线辐射的壁部和/或壁厚几乎不会随构造方向上的延伸而变化的吸收x射线辐射的壁部。替代地或附加地，实现了彼此以微小间距布置的吸收x射线的壁部，例如以约300μm至约600μm范围内的间距布置。

此外，通常在光刻工艺中通常利用紫外线辐射使光刻胶涂层曝光。在曝光后对该涂层进行显影，并且在此例如尤其是为了形成贯通通道而用溶剂进行冲洗或冲刷。这意味着用溶剂又去除光刻胶涂层的一部分，并且通过该去除至少形成贯通通道的部分区段。在此，例如γ-丁氧基丙酮被视为合适的溶剂。

在此，根据应用情况，相应光刻胶层的厚度的值在约200μm至约800μm的范围内。在此，厚度优选在约400μm至约600μm的范围内，例如约为500μm。

根据该方法的一种实施变型方案，光刻胶具有环氧树脂作为基础树脂。在这种情况下，优选使用路易斯酸作为光敏组分，即例如三芳基六氟锑酸盐。特别是microchem公司的称为su-8的光刻胶被认为是有效的。

不管所使用的光刻胶及其确切成分如何，都在光刻胶中混合有x射线吸收材料。作为该材料合宜地使用金属，其中优选为钨。

在此，x射线吸收材料例如以粉末的形式被添加到光刻胶中，优选以球珠的形式或以颗粒的形式被添加到光刻胶中。如果是提供球珠或颗粒，则该球珠或颗粒优选具有在约1μm至约10μm的范围内的平均直径。

此外有利的是，在光刻胶和x射线吸收材料的混合物中，x射线吸收材料的体积分数至少约占30％，特别是至少约占40％，例如约占50％。此外，x射线吸收材料的体积分数通常小于约80％，特别是小于约70％。

现在优选使用光刻胶和x射线吸收材料的这种混合物，以便由此形成散射辐射准直仪的壁部。为此，有利地使用衬底，例如硅晶片，然后优选在构造方向上层状地构造散射辐射准直仪或散射辐射准直仪的模块，特别是通过多次重复光刻工艺。

在此，在每次光刻工艺的过程中，通常涂覆由光刻胶和x射线吸收材料组成的涂层，其中有利地将第一涂层涂覆到衬底上，然后将其他涂层通常逐层地涂覆到先前完成的涂层上。在此，该涂覆优选通过旋涂进行。替代地，每一涂层的涂覆通过以下方式进行，即以一种框架包围衬底并且随后倒入光刻胶和x射线吸收材料的混合物。

根据应用目的，对于分层结构，不同的涂层使用不同的曝光掩模，或者所有涂层使用一个曝光掩模。例如，通过使用不同的曝光掩模，可以在各个涂层中在吸收x射线的壁部之间形成连接腹板，连接腹板将吸收x射线的壁部保持在一起，从而也使壁部以其相对位置和相对定向彼此固定。替代地或附加地，可借助于不同的曝光掩模来形成彼此不平行且特别是不平行于构造方向的贯通通道，即贯通通道的中心纵轴线例如会聚在一个共同点上。

此外，在某些情况下，在两次光刻工艺之间进行涂覆工艺，以便形成稳定化中间涂层，优选在每此光刻工艺之后都进行这样的涂覆工艺。通常仅在最后的光刻工艺之后优选地省去前述类型的涂覆工艺。

这样的稳定化中间涂层例如为金属涂层，即例如由钨制成的涂层。特别是当稳定化中间涂层由金属涂层构成时，则稳定化中间涂层优选通过溅射形成。替代地，通过浸涂来施加稳定化中间涂层。在此，尤其是在涂覆特殊的清漆以形成稳定化中间涂层的情况下，相应的浸涂是有利的。在某些情况下，中间涂层具有蜂窝结构。在此，通常同样借助于光刻法来产生这种蜂窝结构。

与施加稳定化中间涂层的方式和所使用的材料无关地，稳定化中间涂层在形成后优选具有在约10μm至约50μm的范围内的厚度。

根据应用情况，上述稳定化中间涂层的一部分在施加之后例如通过蚀刻又被去除。在这些情况下，有利地去除那些不覆盖由光刻胶形成的结构的部分，即所形成的壁部区段，而是位于待形成的贯通通道区域中的部分。

此外有利的是，在两次光刻工艺之间，以填充材料填充、特别是填满在由光刻胶形成的结构之间存在的间隙。在此，作为填充材料通常使用对曝光不敏感的材料，即特别是对紫外光(uv光)不敏感的材料。合适的材料为聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)。根据应用目的，在较晚的时间点，例如在最后的光刻工艺之后又将填充材料去除。为此可使用诸如丙酮的常用溶剂。

因此，借助于上述方法现在制造出根据本发明的散射辐射准直仪，其特别是为x射线成像设备、即x射线仪而设计，并且通常也用在x射线仪中，例如用在计算机断层扫描仪中。这种散射辐射准直仪通常在构造方向上具有在约5mm和约30mm之间的延伸。当在x射线设备中使用散射辐射准直仪时，则该构造方向通常基本上定向为平行于穿过x射线设备的x射线辐射源的直线，该直线垂直落在x射线设备的x射线探测器上。

散射辐射准直仪横向于构造方向的延伸根据应用目的而变化。在此，散射辐射准直仪通常具有基本上呈矩形的横向于构造方向的横截面。在此，矩形横截面的一个边长通常为约2cm至约4cm，并且另一边长通常为约12cm

在某些情况下，散射辐射准直仪可以构造为一体式或一件式。替代地，散射辐射准直仪由模块构成，这些模块通常基本上设计相同，并且在散射辐射准直仪中横向于构造方向来看彼此相邻地布置。在此，模块的数量通常在2到8的范围内。

附图说明

下面借助于示意图更详细地说明本发明的实施例。其中：

图1示出了由多个涂层构成的散射辐射准直仪的第一实施例的剖视图，

图2以剖视图示出了其上施加有辅助涂层的衬底，

图3以剖视图示出了具有辅助涂层的和其上施加有散射辐射准直仪的第一实施方式的未完成第一涂层的衬底，

图4以剖视图示出了具有辅助涂层和散射辐射准直仪的第一实施方式的未完成第一涂层的衬底以及曝光掩模，

图5以剖视图示出了在显影工艺之后具有辅助涂层和散射辐射准直仪的第一实施方式的已完成第一涂层的衬底，

图6以剖视图示出了具有辅助涂层、散射辐射准直仪的第一实施方式的已完成第一涂层和未完成第二涂层的衬底，

图7以剖视图示出了具有辅助涂层、散射辐射准直仪的第二实施方式的已完成第一涂层、未完成第二涂层和中间涂层的衬底，

图8以框图示出了用于制造散射辐射准直仪的方法，并且

图9以一种连接框图示出了具有散射辐射准直仪的x射线设备。

具体实施方式

在所有附图中，彼此对应的部件分别具有相同的附图标记。

在图1中示意性地示出了以下示例性描述的散射辐射准直仪2，散射辐射准直仪2从下侧4开始沿构造方向6延伸到上侧8。在此，散射辐射准直仪2具有吸收x射线的多个壁部10，在壁部10之间形成用于非散射x射线的贯通通道12。

在实施例中，所有贯通通道12具有未示出的平行于构造方向6定向的中心纵轴线。替代地，可以实现不同的几何形状，例如圆锥形几何形状。在这种替代性实施变型方案的情况下，贯通通道12的中心纵轴线全部会聚到一个点，其中在使用散射辐射准直仪2时，x射线辐射源30通常位于该点。

图1已经表明，散射辐射准直仪2是分层构造的，即由涂层14构成，其中在实施例中所有涂层14具有大致相同的厚度。在此，涂层厚度d通常约为500μm。从图1还可看出，在实施例中，在壁部10之间构造有连接腹板16，连接腹板16将壁部10彼此连接，从而在一定程度上使散射辐射准直仪2保持在一起。

替代地或附加地，以图1中未示出的填充材料18填充并且特别是填满贯通通道12，其中这样的填充材料18之后有利地对于x射线基本上是透明的。在某些实施变型方案中，不管散射辐射准直仪2是否具有连接腹板16和/或贯通通道12是否被填充材料18填充或填满，散射辐射准直仪2都具有未示出的外壳或一种特别是被构造为将壁部10彼此保持在相对位置的壳体。这种未示出的壳体通常也由x射线可穿透的材料制造。

如上所述，根据本发明，散射辐射准直仪2由涂层14构成。在此，每个涂层14借助于光刻工艺来制造，下面借助于图2至图6的图示更详细地解释该光刻工艺。

首先通常准备用于制造散射辐射准直仪2的衬底20，例如由硅或二氧化硅制成的衬底20。为此例如用食人鱼酸(食人鱼清洁剂)清洗该衬底20。

然后进一步在衬底20上优选地先涂覆或施加基础涂层或辅助涂层22，其中借助于该辅助涂层22使得在制成散射辐射准直仪2之后或者至少在制成壁部10之后易于将散射辐射准直仪2从衬底20剥落或分离。为了制造这种辅助涂层22通常使用(复合的)聚合物，例如环戊酮。然后可以使用相应的溶剂来进行去除，例如使用氢氧化四甲基铵(tmah)。

在随后的工艺步骤中，涂覆第一涂层14以构造壁部10。在此，涂层14由光刻胶构成，该光刻胶在实施例中混合有作为x射线吸收材料的钨珠。在此，涂覆优选通过旋涂进行。以这种方式涂覆的涂层14的厚度d约为500μm。结果如图3所示。替代地，涂层14的涂覆通过以下方式进行，即以一种框架包围衬底20并且随后倒入光刻胶和钨珠的混合物。

然后，通过使用曝光掩模24以紫外光照射所涂覆的涂层14。这在图4中示出。

随后对光刻胶进行显影，其中该显影根据不同的光刻胶包括至少一个烘烤工艺和溶剂冲洗工艺。结果如图5所示。由此可见，涂层14是结构化的，其中结构元件构成壁部10的一部分，即特别是壁部10的涂层14。于是，间隙特别是形成贯通通道12的一个涂层14。

为了制成第一涂层14，以前述填充材料18填充由混合有钨珠的光刻胶形成的结构元件之间的间隙。然后涂覆由混合有钨球的光刻胶形成的下一涂层14，并且重复光刻工艺。

然后，以此方式逐层地构造散射辐射准直仪2，或者至少逐层地构造壁部10。取决于实施变型方案，用于每个涂层14的曝光掩膜都不同，或者对于多个涂层14使用相同的曝光掩模。

根据一个替代性实施变型方案，每个光刻工艺包括附加的涂覆工艺，该附加的涂覆工艺在以填充材料18填充间隙之前或之后实施。在该情况下，然后例如通过溅射涂覆稳定化中间涂层26，稳定化中间涂层26例如约50μm厚并且根据实施变型方案例如由钨构成。这种中间涂层26在图7中示出。

在图8中以框图示出了散射辐射准直仪2的另一实施变型方案的制造。在此，首先还是在方法步骤a中准备衬底20，即通常进行清洗并且例如涂覆辅助涂层22。

然后在方法步骤b中涂覆光刻胶涂层14。在方法步骤c中通过使用曝光掩模24对光刻胶涂层14进行曝光，最后在方法步骤d中进行显影。

当已第一次执行了方法步骤b至d时，则接下来进行方法步骤e和f，其中在方法步骤e中以填充材料18填充由光刻胶形成的结构元件之间的间隙，并且其中在方法步骤f中平面地涂覆稳定化中间涂层26。

在方法步骤e和f之后又再次进行方法步骤b至d，然后进行三个方法步骤g至i。在方法步骤g中，借助于酸再将先前施加的稳定化中间涂层26的一部分去除。在此不去除那些由光刻胶形成的结构所覆盖的部分(即所形成的壁部区段)，而是去除位于待形成的贯通通道区域中的部分。相反，由光刻胶形成的结构所覆盖的部分受到其上方由光刻胶形成的结构的保护，即上方由光刻胶形成的壁部10的涂层14。在方法步骤h中，以填充材料18填充由光刻胶形成的结构元件之间的给定间隙，并且在方法步骤f中平面地涂覆稳定化中间涂层26。

接下来重复进行方法步骤b、c、d、g、h和i，直到形成散射辐射准直仪2的倒数第二涂层14。然后再次执行方法步骤b至d，并且最后以方法步骤j结束该方法，在该方法步骤j中进行最终加工，即例如将散射辐射准直仪2从衬底20上分离。

无论散射辐射准直仪确切的设计方案如何，前述散射辐射准直仪2都优选地用于x射线设备28中，如图9所示。x射线设备例如被设计为计算机断层扫描仪并且具有前述x射线辐射源30和x射线探测器32。然后将散射辐射准直仪2布置在x射线辐射源30和x射线探测器32之间。

本发明并不限于上述实施例。相反，本领域技术人员也可以从中得出本发明的其他变型方案而不脱离本发明的主题。此外，特别是结合实施例说明的所有单个特征也可通过其他方式彼此组合而不脱离本发明的主题。