金属格子の製造方法および金属格子ならびにこの金属格子を用いたＸ線撮像装置
【課題】シリコン（Ｓｉ）基板を用い電鋳法で格子の金属部分をより緻密に形成し得る金属格子の製造方法および前記金属格子ならびにこれを用いたＸ線撮像装置を提供する。
【解決手段】金属格子ＤＧは、第１Ｓｉ層１１とこの上に形成され第２Ｓｉ部分１２ａおよび金属部分１２ｂを交互に平行に配設した格子１２とを備え、第２Ｓｉ部分１２ａは、第１Ｓｉ層１１との間に第１絶縁層１２ｃを有し、金属部分１２ｂとの間に第２絶縁層１２ｄを有する。金属格子ＤＧは、第１Ｓｉ層に第１絶縁層を介して付けられた第２Ｓｉ層を備える基板の第２Ｓｉ層上にレジスト層を形成し、これをリソグラフィー法でパターニングして除去し、ドライエッチング法で除去部分に対応する第２Ｓｉ層を第１Ｓｉ層に到達するまでエッチングしてスリット溝を形成し、その側面に陽極酸化法で第２絶縁層を形成し、電鋳法でスリット溝を金属で埋めることで製造される。
【解決手段】金属格子ＤＧは、第１Ｓｉ層１１とこの上に形成され第２Ｓｉ部分１２ａおよび金属部分１２ｂを交互に平行に配設した格子１２とを備え、第２Ｓｉ部分１２ａは、第１Ｓｉ層１１との間に第１絶縁層１２ｃを有し、金属部分１２ｂとの間に第２絶縁層１２ｄを有する。金属格子ＤＧは、第１Ｓｉ層に第１絶縁層を介して付けられた第２Ｓｉ層を備える基板の第２Ｓｉ層上にレジスト層を形成し、これをリソグラフィー法でパターニングして除去し、ドライエッチング法で除去部分に対応する第２Ｓｉ層を第１Ｓｉ層に到達するまでエッチングしてスリット溝を形成し、その側面に陽極酸化法で第２絶縁層を形成し、電鋳法でスリット溝を金属で埋めることで製造される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計に好適に使用することができる格子を製造するための金属格子の製造方法およびその金属格子に関する。そして、本発明は、この金属格子を用いたＸ線撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回折格子は、多数の平行な周期構造を備えた分光素子として様々な装置の光学系に利用されており、近年では、Ｘ線撮像装置への応用も試みられている。回折格子には、回折方法で分類すると、透過型回折格子と反射型回折格子とがあり、さらに、透過型回折格子には、光を透過させる基板上に光を吸収する部分を周期的に配列した振幅型回折格子（吸収型回折格子）と、光を透過させる基板上に光の位相を変化させる部分を周期的に配列した位相型回折格子とがある。ここで、吸収とは、５０％より多くの光が回折格子によって吸収されることをいい、透過とは、５０％より多くの光が回折格子を透過することをいう。
【０００３】
近赤外線用、可視光用または紫外線用の回折格子は、近赤外線、可視光および紫外線が非常に薄い金属によって充分に吸収されることから、比較的容易に製作可能である。例えばガラス等の基板に金属が蒸着されて基板上に金属膜が形成され、該金属膜が格子にパターニングされることによって、金属格子による振幅型回折格子が作製される。可視光用の振幅型回折格子では、金属にアルミニウム（Ａｌ）が用いられる場合、アルミニウムにおける可視光（約４００ｎｍ〜約８００ｎｍ）に対する透過率が０．００１％以下であるので、金属膜は、例えば１００ｎｍ程度の厚さで充分である。
【０００４】
一方、Ｘ線は、周知の通り、一般に、物質による吸収が非常に小さく、位相変化もそれほど大きくはない。比較的良好な金（Ａｕ）でＸ線用の回折格子が製作される場合でも、金の厚さは、１００μｍ程度必要となり、透過部分と吸収や位相の変化部分とを等幅で数μ〜数十μのピッチで周期構造を形成した場合、金部分の幅に対する厚さの比（アスペクト比＝厚さ／幅）は、５以上の高アスペクト比となる。このような高アスペクト比の構造を製造することは、容易ではない。そこで、このような高アスペクト比の構造を備えた回折格子の製造方法が、例えば、特許文献１に提案されている。
【０００５】
この特許文献１に開示の回折格子の製造方法は、Ｘ線タルボ干渉計に用いられる回折格子の製造方法であって、次に各工程を備えて構成される。まず、ガラス基板の一側面に金属シート層が形成される。次に、この金属シート層上に紫外線感光性樹脂が塗布され、この紫外線感光性樹脂が位相型回折格子用の光学リソグラフィーマスクを用いてパターン露光され、現像されることでパターンニングされる。次に、金属メッキ法によって、前記紫外線感光性樹脂が除去された部分にＸ線吸収金属部が形成される。そして、パターニングされた紫外線感光性樹脂およびこの紫外線感光性樹脂に対応する金属シート層の部分が除去される。これによって位相型回折格子が製造される。そして、この位相型回折格子の前記一側面に紫外線感光性樹脂が塗布され、この紫外線感光性樹脂がこの位相型回折格子を光学リソグラフィーマスクとして用いて位相型回折格子の他側面からパターン露光され、現像されることでパターンニングされる。次に、前記金属シート層を介して電圧を印加することで金属メッキ法によって、前記紫外線感光性樹脂が除去された部分であって位相型回折格子のＸ線吸収金属部に、さらにＸ線吸収金属部が形成される。以下、このさらにＸ線吸収分金属部を形成した位相型回折格子を新たな光学リソグラフィーマスクとして、上述の各工程が、Ｘ線吸収金属部が必要な厚さとなるまで繰り返される。これによって振幅型回折格子が製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３７０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記特許文献１に開示された回折格子の製造方法では、Ｘ線吸収金属部が必要な厚さとなるまで前記各工程が繰り返されるので、手間がかかり、また煩雑である。
【０００８】
そこで、高アスペクト比の３次元構造を形成可能なシリコンの特性を活用して金属格子による回折格子を製造することが考えられる。すなわち、シリコン基板に高アスペクト比の周期構造のスリット溝を形成し、この形成したスリット溝にシリコンの導電性を利用することで電気メッキ法（電鋳法）によって、金属を埋めて回折格子を製造する方法が考えられる。
【０００９】
しかしながら、この方法では、シリコン全体に導電性があるため、前記金属が前記スリット溝の底から成長するだけでなく、前記スリット溝の側面からも成長してしまい、その結果、金属部分の内部に空間（ボイド、金属が未充填の部分）が発生してしまう虞があり、前記スリット溝を電鋳法によって前記金属で緻密に埋めることが難しい。
【００１０】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、シリコン基板を用い、電鋳法によって格子の金属部分をより緻密に形成することができる金属格子の製造方法および前記金属格子を提供することである。そして、本発明の他の目的は、この金属格子を用いたＸ線撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる金属格子の製造方法は、第１シリコン層と前記第１シリコン層に第１絶縁層を介して付けられた第２シリコン層とを備える基板における前記第２シリコン層の主面上にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、リソグラフィー法によって前記レジスト層をパターニングして前記パターニングした部分の前記レジスト層を除去するパターニング工程と、ドライエッチング法によって前記レジスト層を除去した部分に対応する前記第２シリコン層を前記第１シリコン層に少なくとも到達するまでエッチングしてスリット溝を形成するエッチング工程と、陽極酸化法によって、前記第２シリコン層に電圧を印加して前記スリット溝の測面に第２絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、電鋳法によって、前記第１シリコン層に電圧を印加して前記スリット溝を金属で埋める電鋳工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
このような構成の金属格子の製造方法は、シリコンをドライエッチングするので、前記スリット溝における幅に対する深さの比（スリット溝のアスペクト比＝深さ／幅）の高いスリット溝を形成することができる。この結果、このような構成の金属格子の製造方法は、このスリット溝を金属で埋めることで、高アスペクト比の金属部分を持つ金属格子を製造することができる。そして、前記電鋳工程で電鋳法によって前記スリット溝を金属で埋める際に、まず、絶縁層形成工程で陽極酸化法によって前記スリット溝の測面に第２絶縁層が形成される。したがって、電鋳工程では、第１シリコン層と第２シリコン層との間に在る第１絶縁層およびスリット溝の内側側面に形成されている第２絶縁層によって、第２シリコン層は、第１シリコン層と電気的に絶縁される。このため、スリット溝の内側側面（第２シリコン層の側面）から金属が析出および成長することがなく、スリット溝の底（第１シリコン層）から金属が析出し成長する。したがって、このような構成の金属格子の製造方法は、このように金属が前記スリット溝の底から選択的に成長するので、ボイドの発生を効果的に抑制することができる。この結果、このような構成の金属格子の製造方法は、電鋳法によって格子の前記金属部分をより緻密に形成することができる。
【００１３】
また、他の一態様では、この上述の金属格子の製造方法において、前記第１絶縁層の厚さと前記第２シリコン層の厚さの和が前記スリット溝の深さに対応する厚さになるように、前記第２シリコン層の厚さをスマート・カット法によって調整する調整工程をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
このような構成の金属格子の製造方法は、スマート・カット法によって第２シリコン層の厚さが調整されるので、第２シリコン層のカット面がより平坦となり、高精度に金属格子を形成することができる。
【００１５】
また、他の一態様では、これら上述の金属格子の製造方法において、前記ドライエッチング法は、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching、反応性イオンエッチング）であることを特徴とする。
【００１６】
このような構成の金属格子の製造方法は、ＲＩＥによって異方性エッチングを行うことができるので、深さ方向（積層方向）に沿って第２シリコン層をエッチングすることができ、比較的容易にスリット溝を形成することができる。
【００１７】
また、他の一態様では、これら上述の金属格子の製造方法において、前記ドライエッチング法は、ボッシュプロセスであることを特徴とする。
【００１８】
このような構成の金属格子の製造方法は、ボッシュプロセスによって第２シリコン層がドライエッチングされるので、前記スリット溝の側面がより平坦となり、高精度に金属格子を形成することができる。
【００１９】
また、他の一態様では、この上述の金属格子の製造方法において、前記第１シリコン層は、前記ｎ型シリコンであることを特徴とする。
【００２０】
このような構成の金属格子の製造方法は、前記第１シリコン層の導電型がｎ型であるので、電鋳法で第１シリコン層を陰極とした場合に、容易に、第１シリコン層からメッキ液に電子を与え、金属を析出させることができる。
【００２１】
また、他の一態様では、この上述の金属格子の製造方法において、前記第２シリコン層は、ｐ型シリコンであることを特徴とする。
【００２２】
このような構成の金属格子の製造方法は、前記第２シリコン層の導電型がｐ型であるので、陽極酸化法で第２シリコン層を陽極とした場合に、容易に、前記スリット溝を形成する第２シリコン層の側面に酸化膜を形成することができる。
【００２３】
また、他の一態様では、これら上述の金属格子の製造方法は、Ｘ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・ロー干渉計に用いられる金属格子を製造する場合に用いられる。
【００２４】
上述したように、Ｘ線では、高アスペクト比が求められるが、これら上述の金属格子の製造方法を用いることによって、より緻密に形成された高アスペクト比の金属部分を備えたＸ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・ロー干渉計に用いられる回折格子やマルチスリット板の金属格子を製造することができる。
【００２５】
また、本発明の他の一態様にかかる金属格子は、第１シリコン層と、前記第１シリコン層上に形成され、一方向に線状に延びる複数の第２シリコン部分と前記一方向に線状に延びる複数の金属部分とが交互に平行に配設された格子とを備え、前記第１シリコン層と前記複数の第２シリコン部分との各間に複数の第１絶縁層をそれぞれさらに備え、前記複数の第２シリコン部分と前記複数の金属部分との各間に複数の第２絶縁層をそれぞれさらに備えることを特徴とする。
【００２６】
これら上述の金属格子の製造方法によって、このような構成の金属格子を得ることができ、このような構成の金属格子は、より緻密に形成された高アスペクト比の金属部分を備えることができる。このため、このような構成の金属格子は、例えば、Ｘ線に好適に用いることができ、特に、Ｘ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・ロー干渉計により好適に用いることができる。
【００２７】
また、本発明の他の一態様にかかるＸ線撮像装置は、Ｘ線を放射するＸ線源と、前記Ｘ線源から放射されたＸ線が照射されるタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計と、前記タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計によるＸ線の像を撮像するＸ線撮像素子とを備え、前記タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計は、上述の金属格子を含むことを特徴とする。
【００２８】
このような構成のＸ線撮像装置は、タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計を構成する金属格子に、金属部分がより緻密な上述の金属格子を用いるので、より確実に回折され、より鮮明なＸ線の像を得ることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にかかる金属格子の製造方法は、シリコン基板を用い、電鋳法によって格子の金属部分をより緻密に形成することができる。そして、本発明では、このような金属格子の製造方法によって製造される金属格子ならびにこの金属格子を用いたＸ線撮像装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態における金属格子の構成を示す斜視図である。
【図２】実施形態における金属格子の製造方法を説明するための図（その１）である。
【図３】実施形態における金属格子の製造方法を説明するための図（その２）である。
【図４】実施形態における金属格子の製造方法を説明するための図（その３）である。
【図５】実施形態における金属格子の製造工程中の部材を示す斜視図である。
【図６】実施形態における金属格子を製造するために用いられるシリコン基板の製造方法を説明するための図である。
【図７】実施形態におけるＸ線用タルボ干渉計の構成を示す斜視図である。
【図８】実施形態におけるＸ線用タルボ・ロー干渉計の構成を示す上面図である。
【図９】実施形態におけるＸ線撮像装置の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００３２】
（金属格子）
図１は、実施形態における金属格子の構成を示す斜視図である。本実施形態の金属格子ＤＧは、図１に示すように、第１シリコン層１１と、第１シリコン層１１上に形成された格子１２とを備えて構成される。第１シリコン部分１１は、図１に示すようにＤｘＤｙＤｚの直交座標系を設定した場合に、ＤｘＤｙ面に沿った板状または層状である。格子１２は、所定の厚さＨ（後述の第１絶縁層１２ｃを含む）を有して一方向Ｄｘに線状に延びる複数の第２シリコン部分１２ａと、前記所定の厚さＨ（格子面ＤｘＤｙに垂直なＤｚ方向（格子面ＤｘＤｙの法線方向）の長さ）を有して前記一方向Ｄｘに線状に延びる複数の金属部分１２ｂとを備え、これら複数の第２シリコン部分１２ａと複数の金属部分１２ｂとは、交互に平行に配設される。このため、複数の金属部分１２ｂは、前記一方向Ｄｘと直交する方向Ｄｙに所定の間隔を空けてそれぞれ配設される。言い換えれば、複数の第２シリコン層１２ａは、前記一方向Ｄｘと直交する方向Ｄｙに所定の間隔を空けてそれぞれ配設される。この所定の間隔（ピッチ）Ｐは、本実施形態では、一定とされている。すなわち、複数の金属部分１２ｂ（複数の第２シリコン部分１２ａ）は、前記一方向Ｄｘと直交する方向Ｄｙに等間隔Ｐでそれぞれ配設されている。第２シリコン部分１２ａは、前記ＤｘＤｙ面に直交するＤｘＤｚ面に沿った板状または層状であり、金属部分１２ｂもこのＤｘＤｚ面に沿った板状または層状である。
【００３３】
そして、第１シリコン層１１と複数の第２シリコン部分１２ａとの各間には、複数の第１絶縁層１２ｃがそれぞれさらに備えられている。第１絶縁層１２ｃは、第１シリコン層１１と第２シリコン部分１２ａとを電気的に絶縁するように機能し、例えば、酸化膜によって形成される。酸化膜は、例えば、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜、シリコン酸化膜）等を挙げることができる。
【００３４】
さらに、複数の第２シリコン部分１２ａと複数の金属部分１２ｂとの各間には、複数の第２絶縁層１２ｄがそれぞれさらに備えられている。すなわち、第２シリコン部分１２ａの両側面には、第２絶縁層１２ｄが形成されている。言い換えれば、金属部分１２ｂの両側面には、第２絶縁層１２ｄが形成されている。第２絶縁層１２ｄは、第２シリコン層１２ａと金属部分１２ｂとを電気的に絶縁するように機能し、例えば、酸化膜によって形成される。酸化膜は、例えば、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）等を挙げることができる。
【００３５】
これら第１シリコン層１１、複数の第２シリコン部分１２ａ、複数の第１絶縁層１２ｃおよび複数の第２絶縁膜１２ｄは、Ｘ線を透過するように機能し、複数の金属部分１２ｂは、Ｘ線を吸収するように機能する。このため、金属格子ＤＧは、一態様として、前記所定の間隔ＰをＸ線の波長に応じて適宜に設定することにより、回折格子として機能する。金属部分１２ｂの金属は、Ｘ線を吸収するものが好適に選択され、例えば、原子量が比較的重い元素の金属や貴金属、より具体的には、例えば、金（Ａｕ）、プラチナ（白金、Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）およびイリジウム（Ｉｒ）等である。また、金属部分１２ｂは、例えば仕様に応じて充分にＸ線を吸収することができるように、適宜な厚さＨとされている。この結果、金属部分１２ｂにおける幅Ｗに対する厚さＨの比（アスペクト比＝厚さ／幅）は、例えば、５以上の高アスペクト比とされている。金属部分１２ｂの幅Ｗは、前記一方向（長尺方向）Ｄｘに直交する方向（幅方向）Ｄｙにおける金属部分１２ｂの長さであり、金属部分１２ｂの厚さＨは、前記一方向Ｄｘとこれに直交する前記方向Ｄｙとで構成される平面ＤｘＤｙの法線方向（深さ方向）Ｄｚにおける金属部分１２ｂの長さである。
【００３６】
なお、第２シリコン部分１２ａの上面上（表面上、トップ面）には、絶縁層が在ってもよい。図１に示す例では、この絶縁層は、第２絶縁層１２ｄが延在したものである。
【００３７】
このような高アスペクト比の金属部分１２ｂを備える金属格子ＤＧは、第１シリコン層と前記第１シリコン層に第１絶縁層を介して付けられた第２シリコン層とを備える基板における前記第２シリコン層の主面上にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、ドライエッチング法によって前記レジスト層を除去した部分に対応する前記第２シリコン層を前記第１シリコン層に少なくとも到達するまでエッチングしてスリット溝を形成するエッチング工程と、陽極酸化法によって、前記第２シリコン層に電圧を印加して前記スリット溝の測面に第２絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、電鋳法によって、前記第１シリコン層に電圧を印加して前記スリット溝を金属で埋める電鋳工程とによって製造される。以下、この金属格子ＤＧの製造方法について、詳述する。
【００３８】
図２ないし図４は、実施形態における金属格子の製造方法を説明するための図である。図５は、実施形態における金属格子の製造工程中の部材を示す斜視図である。図６は、実施形態における金属格子を製造するために用いられるシリコン基板の製造方法を説明するための図である。
【００３９】
本実施形態の金属格子ＤＧを製造するために、まず、第１シリコン層３１と第１シリコン層３１に第１絶縁層３３を介して付けられた第２シリコン層３２とを備えるシリコン基板３０が用意される（図２（Ａ））。
【００４０】
ここで、好ましくは、第１シリコン層３１は、多数キャリアが電子であるｎ型シリコンである。ｎ型シリコンは、伝導体電子を豊富に持つため、シリコンを陰極に接続して負電位を印加しカソード分極をすると、後述の電鋳工程では、メッキ液４９といわゆるオーミック接触になり、電流が流れて還元反応が起き易くなり、結果として金属がより析出し易くなる。
【００４１】
また、好ましくは、第２シリコン層３２は、多数キャリアが正孔（ホール）であるｐ型シリコンである。ｐ型シリコンは、多数キャリアがホールであるため、後述の絶縁層形成工程では、電源４４の陽極といわゆるオーミック接触になり、容易に、陽極酸化し易くなる。
【００４２】
そして、このようなシリコン基板３０は、例えば、図６に示すように、次の各工程によって製造される。まず、前記第１シリコン層３１となる第１シリコンウェハ２１と、前記第２シリコン層３２となる第２シリコンウェハ２２が用意され、第１および第２シリコンウェハ２１、２２の一方主面、例えば、第２シリコンウェハ２２の一方主面に絶縁層２３が形成される（図６（Ａ））。
【００４３】
第１および第２シリコンウェハ２１、２２は、その電気的な特性が同等であってよく、また異なっていてもよい。例えば、第１および第２シリコンウェハ２１、２２は、その抵抗率が同等であってもよく、また異なっていてもよい。また例えば、第１および第２シリコンウェハ２１、２２は、その導電型が同等であってもよく、また異なっていてもよい。本実施形態では、第１シリコンウェハ２１は、例えば、ＣＺ（Czochralski）法によって製造され、例えば燐等をドープした比較的低抵抗なｎ型シリコン基板である（例えば抵抗率が１０Ωｃｍ（オームセンチメートル）や１Ωｃｍ（オームセンチメートル）や０．１Ωｃｍ（オームセンチメートル）等）。第２シリコンウェハ２２も、第１シリコンウェハ２１と同様にＣＺ法によって製造され、例えばホウ素等をドープした比較的高抵抗なｐ型シリコン基板である（例えば、抵抗率が１０Ωｃｍ、・・・、０．１Ωｃｍ）。
【００４４】
絶縁層２３は、前記第１絶縁層３３となる層であり、例えば、シリコン酸化膜２３である。このシリコン酸化膜２３は、例えば、酸素雰囲気または水蒸気を含んだ気体雰囲気中で第２シリコンウェハ２２を高温加熱する熱酸化法によって形成される。なお、酸化膜の形成方法は、これに限定されるものではなく、公知の他の手法も用いることができる。シリコン酸化膜２３は、例えば、モノシランと酸素等とを反応させる気相反応法によって形成されてもよい。これら熱酸化法と気相反応法とを比較すると、熱酸化法は、形成すべきシリコン酸化膜２３の厚さを比較的精密に制御することができ、また不純物の少ない安定なシリコン酸化膜２３を形成することができるので、気相反応法より優れている。
【００４５】
次に、スマート・カット（Smart Cut）法によって第１絶縁層３３としての絶縁層２３の厚さと第２シリコンウェハ２２の厚さとの和Ｈを調整するべく、絶縁層２３を介して第２シリコンウェハ２２の一方主表面から水素イオンＨ＋が注入される（図６（Ｂ））。
【００４６】
スマート・カット法は、シリコン単結晶に水素イオンＨ＋を注入することによってシリコンの結晶格子が部分的に切断され、これによってシリコンの薄膜を切り出す方法である。このスマート・カット法では、まず、絶縁層２３を含んで第２シリコンウェハ２２を所望の厚さＨに切り出すことができるように、前記所望の厚さＨに応じた深さに所定の濃度で水素イオンＨ＋が注入される。水素イオンＨ＋が注入される前記深さは、水素イオンＨ＋の注入エネルギーを調整することによって制御される。次に、後述するように、第２シリコンウェハ２２が所定の温度で加熱処理され、これによって前記水素イオンＨ＋を注入した前記深さ位置で第２シリコンウェハ２２が切り出される。
【００４７】
ここで、後述するように、本実施形態における金属格子ＤＧの製造方法では、第２シリコンウェハ２２をエッチングすることによって形成されたスリット溝ＳＤに電鋳法（電気メッキ法）によって金属を埋めることで金属部分１２ｂを形成するので、この絶縁層２３を含む第２シリコンウェハ２２の厚さＨが金属部分１２ｂの厚さＨとなる。このため、絶縁層２３を含む第２シリコンウェハ２２の厚さＨは、金属部分１２ｂの厚さＨに応じて決定される。そして、スマート・カット法では、水素イオンＨ＋を注入した前記深さ位置で第２シリコンウェハ２２が切り出されるので、水素イオンＨ＋を注入する前記深さは、絶縁層２３の厚さと第２シリコンウェハ２２の厚さとの和Ｈ、すなわち、金属部分１２ｂの厚さＨに応じて決定される。
【００４８】
次に、第１シリコンウェハ２１および絶縁層２３の各接合面が所定の洗浄液２４で洗浄される（図６（Ｃ））。洗浄液２４として、例えば、ＲＣＡ洗浄液、超純水、脱イオン水、弗酸等が挙げられる。洗浄後、２枚の第１シリコンウェハ２１および第２シリコンウェハ２２が乾燥される。
【００４９】
次に、第１シリコンウェハ２１と第２シリコンウェハ２２とが絶縁層２３を介して互いに合わせられ、密着される（図６（Ｄ））。なお、これらの作業は、第１シリコンウェハ２１および絶縁層２３の貼接面に塵埃が付着するのを防止するためにクリーンルーム内で行われる。
【００５０】
次に、絶縁層２３を介して互いに合わせられた第１シリコンウェハ２１および第２シリコンウェハ２２が所定の温度で熱処理される。これによって第１シリコンウェハ２１および第２シリコンウェハ２２は、第１シリコンウェハ２１および絶縁層２３の貼接面でウェハボンディングによって接着され、互いに付けられるとともに、水素イオンＨ＋を注入した前記深さ位置から第２シリコンウェハ２２が剥離される（図６（Ｅ））。前記第１シリコンウェハ２１は、第１シリコン層３１となり、この切り出された第２シリコンウェハ２２の部分は、第２シリコン層３２となり、絶縁層２３は、第１絶縁層３３となる。なお、この剥離して形成された第２シリコン層３２の表面は、研磨等により平滑に仕上げられてもよい。
【００５１】
こうして第１シリコン層３１に第１絶縁層３３を介して第２シリコン層３２が付けられたシリコン基板３０が製造される。
【００５２】
ここで、上述では、スマート・カット法によって絶縁層２３を含む第２シリコンウェハ２２（第１絶縁層３３を含む第２シリコン層３２）の厚さＨが調整されたが、これに限定されるものではなく、公知の手段を用いることができる。例えば、絶縁層２３を含む第２シリコンウェハ２２（第１絶縁層３３を含む第２シリコン層３２）の厚さＨを調整するべく、第２シリコンウェハ２２が研磨されてもよい。この場合には、前述の水素イオンＨ＋の注入工程を行う必要はない。
【００５３】
また、上述では、ウェハボンディングによって第１シリコンウェハ２１と第２シリコンウェハ２２とを絶縁層２３を介して接着したが、これに限定されるものではなく、公知の手段を用いることができる。例えば、プラズマ接合によって第１シリコンウェハ２１と第２シリコンウェハ２２とが絶縁層２３を介して接着されてもよい。
【００５４】
そして、このようなシリコン基板３０を製造する製造方法は、図６を用いて説明した上述の方法に限定されるものではない。例えば、低抵抗ＣＺ基板に、その一方主面から酸素イオンを注入し、前記主面から一定の距離だけ離れた深さ位置に絶縁層を形成してもよい。また例えば、第１の低抵抗ＣＺ基板（第１シリコン層３１）上に、絶縁層（第１絶縁層３３）を形成し、その後、第２シリコン（第２シリコン層３２）を所望の厚さ（第１絶縁層３３の厚さと第２シリコン層３２の厚さとの和Ｈ）だけエピタキシャル成長しても良い。
【００５５】
図２に戻って、シリコン基板３０における第２シリコン層３２の主面上に感光性樹脂層（レジスト層）４１が例えばスピンコート等によって形成される（レジスト形成工程、図２（Ｂ））。ここで、レジスト層は、リソグラフィーにおいて使用され、光（可視光だけでなく紫外線等も含む）や電子線等によって溶解性等の物性が変化する材料である。本実施形態では、その一例として感光性樹脂層である場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、レジスト層は、電子線露光用のレジスト層であってもよい。
【００５６】
次に、フォトリソグラフィー工程として、リソグラフィー法によって感光性樹脂層４１がパターニングされ（図２（Ｃ））、このパターニングした部分の感光性樹脂層４１が除去される（パターニング工程、図３（Ａ））。より具体的には、感光性樹脂層４１にリソグラフィーマスク４２を押し当てて、感光性樹脂層４１にリソグラフィーマスク４２を介して紫外線４３が照射され、感光性樹脂層４１がパターン露光され、現像される（図２（Ｃ））。そして、露光されなかった部分（あるいは露光された部分）の感光性樹脂層４１が除去される（図３（Ａ））。
【００５７】
次に、ドライエッチング法によって感光性樹脂層４１を除去した部分に対応する第２シリコン層３２が、前記法線方向Ｄｚに第１シリコン層３１に少なくとも到達するまでエッチングされる。すなわち、この工程によって第１絶縁層３３もエッチングされる。これによってスリット溝ＳＤが形成される（エッチング工程、図３（Ｂ）、図５）。より具体的には、パターニングされた感光性樹脂層４１をマスクとして、シリコン基板３０における第２シリコン層３２の表面から第１絶縁層３３を介して第１シリコン層３１が少なくとも露出するまで、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ドライエッチングで第２シリコン層３２および第１絶縁層３３がエッチングされる。なお、感光性樹脂層４１だけでは、所望の厚さＨの第２シリコン層３２および第１絶縁層３３を彫りぬくために、充分な厚さではない場合には、シリコン基板３０上に例えばアルミニウム（Ａｌ）や石英（Ｓｉ）等を成膜し、これらアルミニウム膜または石英膜上に前記感光性樹脂層４１を形成し、上述のように、リソグラフィーでこの感光性樹脂層４１をパターニングした後に、このパターニングされた感光性樹脂層４１をマスクに、アルミニウム膜または石英膜をパターニングし、このパターニングされたアルミニウム膜または石英膜をマスクとして、上述のように第２シリコン層３２および第１絶縁層３３をＩＣＰドライエッチングしても良い。
【００５８】
このＩＣＰドライエッチングは、高アスペクト比で垂直なエッチングができるため、好ましくは、ＩＣＰ装置によるＡＳＥプロセスである。このＡＳＥ（Advanced Silicon Etch）プロセスとは、ＳＦ６プラズマ中のＦラジカルとＦイオンによるＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によってシリコン基板のエッチングを行う工程と、Ｃ４Ｆ８プラズマ中のＣＦｘラジカル及びそれらのイオンの重合反応によって、テフロン（登録商標）に近い組成を有するポリマー膜を壁面に堆積させて保護膜として作用させる工程とを繰り返し行うものである。また、高アスペクト比でより垂直なエッチングができるため、より好ましくは、ボッシュ（Bosch）プロセスのように、ＳＦ６プラズマがリッチな状態と、Ｃ４Ｆ８プラズマがリッチな状態とを交互に繰り返すことで、側壁保護と底面エッチングとを交互に進行させてもよい。なお、ドライエッチング法は、ＩＣＰドライエッチングに限定するものではなく、他の手法であってもよい。例えば、いわゆる、並行平板型リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、磁気中性線プラズマ（ＮＬＤ）ドライエッチング、化学支援イオンビーム（ＣＡＩＢ）エッチングおよび電子サイクロトロン共鳴型リアクティブイオンビーム（ＥＣＲＩＢ）エッチング等のエッチング技術であっても良い。
【００５９】
このエッチングされて残った第２シリコン層３２の板状体が第２シリコン部分１２ａとなり、このエッチングされて残った第１絶縁層３３が金属格子ＤＧにおける第１絶縁層１２ｃとなる。
【００６０】
なお、図５には、エッチング工程後における部材の一構造例が示されており、図３（Ｂ）には、この一例としての製造工程中の部材における、図５に示すＡＡ’線でのこの部材の断面が示されている。
【００６１】
次に、スリット溝ＳＤにおける少なくとも内側面に第２絶縁層３４が形成される（絶縁層形成工程、図３（Ｃ））。例えば、陽極酸化法によって、第２シリコン層３２に電圧を印加して、スリット溝ＳＤにおける少なくとも内側面に第２絶縁層３４としての酸化膜が形成される。より具体的には、図４（Ａ）に示すように、複数のシリコン部分１２ａとしての第２シリコン層３２に電源４４の陽極が接続され、電源４４の陰極に接続された陰極電極４５およびシリコン基板３０が電解液４６に浸けられる。なお、図４（Ａ）では、紙面最も左側の第２シリコン層３２のみに電圧が印加されているように見えるが、図４（Ａ）に示す各第２シリコン層３２は、上述の一例に示すように、少なくとも一方端（図５に示す例では両端）で互いに繋がっているので、図４（Ａ）に示す各第２シリコン層３２全体に電圧が印加される。なお、図５に示す例は、一構造例であり、他の構造であってもよい。電解液４６は、酸化力が強く、かつ陽極酸化により生成された酸化膜を溶解しない酸性溶液、例えば、硝酸、塩酸、硫酸、シュウ酸および燐酸等の溶液が好ましい。陰極電極４５は、この電解液４６に対して溶解しない金属、例えば、金（Ａｕ）および白金（Ｐｔ）等で形成されることが好ましい。このような構成によって、陽極酸化により、電解液４６に接している第２シリコン層３２の表面が酸化される。この例では、スリット溝ＳＤの底面（第１シリコン層３１がスリット溝に臨む部分）は、酸化せずに、第２シリコン層３２の両側面（スリット溝ＳＤの内側側面）および上面が酸化され、第２シリコン層３２は、シリコン酸化膜によって被覆される。シリコン酸化膜の厚さは、一般に、電圧および通電時間に比例する。そして、シリコン酸化膜は、次の電鋳工程において第２シリコン層３２に掛かる電圧を遮断する機能（第２シリコン層３２を電気的に絶縁する機能）を果たすので、当該機能を奏する程度の厚さよく、例えば、１０ｎｍ程度以上であればよい。一例を挙げれば、例えば、濃度６８％の硝酸にシリコンを浸け、これに２０Ｖの電圧を１０分間印加することによって陽極酸化した場合には、約１０ｎｍの酸化膜が形成された。
【００６２】
次に、電鋳法（電気メッキ法）によって、第１シリコン層３１に電圧を印加して前記スリット溝ＳＤが金属で埋められる（電鋳工程、図４（Ｂ））。より具体的には、第１シリコン層３１に電源４７の陰極が接続され、電源４７の陽極に接続された陽極電極４８およびシリコン基板３０がメッキ液４９に浸けられる。これによって電鋳によりスリット溝ＳＤの底部における第１シリコン層３１側から金属が析出し、成長する。そして、この金属がスリット溝ＳＤを埋めると、電鋳が終了される。これによって金属が第１絶縁層３３を含む第２シリコン層３２と同じ厚さＨだけ成長する。こうしてスリット溝ＳＤに金属が埋められ、金属部分１２ｂが形成される。この金属は、Ｘ線を吸収するものが好適に選択され、例えば、原子量が比較的重い元素の金属や貴金属、より具体的には、例えば、金（Ａｕ）、プラチナ（白金、Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、インジウム（Ｉｎ）およびニッケル（Ｎｉ）等である。
【００６３】
このような各製造工程を経ることによって、図１に示す構成の金属格子ＤＧが製造される。
【００６４】
このような金属格子ＤＧの製造方法は、シリコン基板３０をドライエッチングするので、スリット溝ＳＤにおける幅Ｗに対する深さＨの比（スリット溝ＳＤのアスペクト比＝深さＨ／幅Ｗ）の高いスリット溝を形成することができる。この結果、このような金属格子ＤＧの製造方法は、この高アスペクト比のスリット溝ＳＤを金属で埋めることで、高アスペクト比の金属部分１２ｂを持つ金属格子ＤＧを製造することができる。そして、電鋳工程で電鋳法によってスリット溝ＳＤを金属で埋める際に、まず、絶縁層形成工程で陽極酸化法によってスリット溝ＳＤの底部に形成せずにスリット溝ＳＤの測面に第２絶縁層３４を形成する。したがって、電鋳工程では、第１シリコン層３１と第２シリコン層３２との間に在る第１絶縁層３３およびスリット溝ＳＤの内側側面に形成されている第２絶縁層３４によって、第２シリコン層３２は、第１シリコン層３１と電気的に絶縁される。このため、スリット溝ＳＤの内側側面（第２シリコン層３２の側面）から金属が析出および成長することがなく、スリット溝ＳＤの底（第１シリコン層３１）から金属が析出し成長する。したがって、このような構成の金属格子ＤＧの製造方法は、このように金属がスリット溝ＳＤの底から選択的に成長するので、ボイドの発生を効果的に抑制することができる。この結果、このような構成の金属格子ＤＧの製造方法は、電鋳法によって格子の金属部分をより緻密に形成することができる。特に、Ｘ線タルボ干渉計およびＸ線タルボ・ロー干渉計に用いられる回折格子は、金属部分１２ｂが高いアスペクト比が求められるが、本実施形態における金属格子ＤＧの製造方法は、上述のように、このような高アスペクト比、例えば５倍以上、好ましくは１０倍以上、より好ましくは２０倍以上に対応することができ、しかもより緻密な金属部分１２ｂを形成することができ、Ｘ線タルボ干渉計およびＸ線タルボ・ロー干渉計に用いられる回折格子の製造方法として好適である。
【００６５】
なお、シリコンウェハに高アスペクト比のスリット溝をドライエッチングによって形成し、このスリット溝の底にスパッタや真空蒸着等によって金属層を形成し、この金属層を電極に用いて電鋳法によって前記スリット溝を金属で埋める金属格子の製造方法も考えられる。しかしながら、この製造方法では、前記スパッタや真空蒸着等によって金属層を形成する際に、必ずしも前記スリット溝の底にのみ形成されるとは限らず、また、前記スリット溝の底に良好な金属層が形成されるとも限らない。高アスペクト比のスリット溝の底にのみ金属層を形成することは、非常に困難である。本実施形態における金属格子ＤＧの製造方法では、このような点も解消することができる。
【００６６】
また、本実施形態における金属格子ＤＧの製造方法は、スマート・カット法によって第２シリコン層３２の厚さＨが調整されるので、第２シリコン層３２のカット面がより平坦となり、この結果、高精度な金属格子ＤＧを形成することができる。特に、金属格子ＤＧが回折格子として機能する場合には、入射面あるいは出射面がより平坦となるので、好ましい。
【００６７】
また、本実施形態における金属格子ＤＧの製造方法は、エッチング工程にＲＩＥ（Reactive Ion Etching、反応性イオンエッチング）を用いるので、いわゆる異方性エッチングを行うことができるから、深さ方向（積層方向）に沿って第２シリコン層３２をエッチングすることができ、比較的容易にスリット溝ＳＤを形成することができる。
【００６８】
また、本実施形態における金属格子ＤＧの製造方法は、ボッシュプロセスによって第２シリコン層３２がドライエッチングされるので、スリット溝ＳＤの側面がより平坦となり、この結果、高精度な金属格子ＤＧを形成することができる。特に、金属格子ＤＧが回折格子として機能する場合には、入射面あるいは出射面がより平坦となるので、好ましい。
【００６９】
ここで、第２シリコン層３２の上面部分にも酸化膜３４が形成されているが、第２シリコン層３２の上面部分に酸化膜３４が形成されていない場合でも、第２シリコン層３２は、第１絶縁層３３によって絶縁されるので、電鋳工程において、この第２シリコン層３２の上面部分には、金属は、析出しない。
【００７０】
なお、上述の実施形態では、回折格子ＤＧは、一次元周期構造であったが、これに限定されるものではない。回折格子ＤＧは、例えば、二次元周期構造の回折格子であってもよい。例えば、二次元周期構造の回折格子ＤＧは、回折部材となるドットが線形独立な２方向に所定の間隔を空けて等間隔に配設されて構成される。このような二次元周期構造の回折格子は、平面に高アスペクト比の穴を二次元周期で空け、上述と同様に、その穴を金属で埋める、あるいは、平面に高アスペクト比の円柱を二次元周期で立設させ、上述と同様に、その周りを金属で埋めることによって形成することができる。
【００７１】
（タルボ干渉計およびタルボ・ロー干渉計）
上記実施形態の金属格子ＤＧは、高アスペクト比で金属部分を形成することができるので、Ｘ線用のタルボ干渉計およびタルボ・ロー干渉計に好適に用いることができる。この金属格子ＤＧを用いたＸ線用タルボ干渉計およびＸ線用タルボ・ロー干渉計について説明する。
【００７２】
図７は、実施形態におけるＸ線用タルボ干渉計の構成を示す斜視図である。図８は、実施形態におけるＸ線用タルボ・ロー干渉計の構成を示す上面図である。
【００７３】
実施形態のＸ線用タルボ干渉計１００Ａは、図７に示すように、所定の波長のＸ線を放射するＸ線源１０１と、Ｘ線源１０１から照射されるＸ線を回折する位相型の第１回折格子１０２と、第１回折格子１０２により回折されたＸ線を回折することにより画像コントラストを形成する振幅型の第２回折格子１０３とを備え、第１および第２回折格子１０２、１０３がＸ線タルボ干渉計を構成する条件に設定される。そして、第２回折格子１０３により画像コントラストの生じたＸ線は、例えば、Ｘ線を検出するＸ線画像検出器１０５によって検出される。そして、このＸ線用タルボ干渉計１００Ａでは、第１回折格子１０２および第２回折格子１０３の少なくとも一方は、前記金属格子ＤＧである。
【００７４】
タルボ干渉計１００Ａを構成する前記条件は、次の式１および式２によって表される。式２は、第１回折格子１０２が位相型回折格子であることを前提としている。
ｌ＝λ／（ａ／（Ｌ＋Ｚ１＋Ｚ２）） ・・・（式１）
Ｚ１＝（ｍ＋１／２）×（ｄ２／λ） ・・・（式２）
ここで、ｌは、可干渉距離であり、λは、Ｘ線の波長（通常は中心波長）であり、ａは、回折格子の回折部材にほぼ直交する方向におけるＸ線源１０１の開口径であり、Ｌは、Ｘ線源１０１から第１回折格子１０２までの距離であり、Ｚ１は、第１回折格子１０２から第２回折格子１０３までの距離であり、Ｚ２は、第２回折格子１０３からＸ線画像検出器１０５までの距離であり、ｍは、整数であり、ｄは、回折部材の周期（回折格子の周期、格子定数、隣接する回折部材の中心間距離、前記ピッチＰ）である。
【００７５】
このような構成のＸ線用タルボ干渉計１００Ａでは、Ｘ線源１０１から第１回折格子１０２に向けてＸ線が照射される。この照射されたＸ線は、第１回折格子１０２でタルボ効果を生じ、タルボ像を形成する。このタルボ像が第２回折格子１０３で作用を受け、モアレ縞の画像コントラストを形成する。そして、この画像コントラストがＸ線画像検出器１０５で検出される。
【００７６】
タルボ効果とは、回折格子に光が入射されると、或る距離に前記回折格子と同じ像（前記回折格子の自己像）が形成されることをいい、この或る距離をタルボ距離Ｌといい、この自己像をタルボ像という。タルボ距離Ｌは、回折格子が位相型回折格子の場合では、上記式２に表されるＺ１となる（Ｌ＝Ｚ１）。タルボ像は、Ｌの奇数倍（＝（２ｍ＋１）Ｌ、ｍは、整数）では、反転像が現れ、Ｌの偶数倍（＝２ｍＬ）では、正像が現れる。
【００７７】
ここで、Ｘ線源１０１と第１回折格子１０２との間に被検体Ｓが配置されると、前記モアレ縞は、被検体Ｓによって変調を受け、この変調量が被検体Ｓによる屈折効果によってＸ線が曲げられた角度に比例する。このため、モアレ縞を解析することによって被検体Ｓおよびその内部の構造が検出される。
【００７８】
このような図７に示す構成のタルボ干渉計１００Ａでは、Ｘ線源１０１は、単一の点光源であり、このような単一の点光源は、単一のスリット（単スリット）を形成した単スリット板をさらに備えることで構成することができ、Ｘ線源１０１から放射されたＸ線は、前記単スリット板の前記単スリットを通過して被写体Ｓを介して第１回折格子１０２に向けて放射される。前記スリットは、一方向に延びる細長い矩形の開口である。
【００７９】
一方、タルボ・ロー干渉計１００Ｂは、図８に示すように、Ｘ線源１０１と、マルチスリット板１０４と、第１回折格子１０２と、第２回折格子１０３とを備えて構成される。すなわち、タルボ・ロー干渉計１００Ｂは、図７に示すタルボ干渉計１００Ａに加えて、Ｘ線源１０１のＸ線放射側に、複数のスリットを並列に形成したマルチスリット板１０４をさらに備えて構成される。
【００８０】
このマルチスリット板１０４は、上述した実施形態における金属格子ＤＧの製造方法によって製造された格子であってよい。マルチスリット板１０４を、上述した実施形態における金属格子ＤＧの製造方法によって製造することによって、Ｘ線をスリット（前記複数の第２シリコン部分１２ａ）によって透過させるとともにより確実に前記複数の金属部分１２ｂによって遮断することができるので、Ｘ線の透過と非透過とをより明確に区別することができるから、より確実にマルチ光源とすることができる。
【００８１】
そして、タルボ・ロー干渉計１００Ｂとすることによって、タルボ干渉計１００Ａよりも、被写体Ｓを介して第１回折格子１０２に向けて放射されるＸ線量が増加するので、より良好なモアレ縞が得られる。
【００８２】
このようなタルボ干渉計１００Ａやタルボ・ロー干渉計１００Ｂに用いられる第１回折格子１０２、第２回折格子１０３およびマルチスリット板１０４の一例を挙げると、諸元は、次の通りである。なお、これらの例では、第２シリコン部分１２ａと金属部分１２ｂとは、同幅に形成され、金属部分１２ｂは、金によって形成される。
【００８３】
一例として、Ｘ線源１０１またはマルチスリット板１０４から第１回折格子１０２までの距離Ｒ１が２ｍであって、Ｘ線源１０１またはマルチスリット板１０４から第１回折格子１０２までの距離Ｒ２が２．５ｍである場合では、第１回折格子１０２は、そのピッチＰが５μｍであり、その金属部分１２ｂの厚さが３μｍであり、第２回折格子１０３は、そのピッチＰが６μｍであり、その金属部分１２ｂの厚さが１００μｍであり（アスペクト比＝１００／３）、そして、マルチスリット板１０４は、そのピッチＰが３０μｍであり、その金属部分１２ｂの厚さが１００μｍである。
【００８４】
また、他の一例として、Ｘ線源１０１またはマルチスリット板１０４から第１回折格子１０２までの距離Ｒ１が１．８ｍであって、Ｘ線源１０１またはマルチスリット板１０４から第１回折格子１０２までの距離Ｒ２が２．５ｍである場合では、第１回折格子１０２は、そのピッチＰが７μｍであり、その金属部分１２ｂの厚さが３μｍであり、第２回折格子１０３は、そのピッチＰが１０μｍであり、その金属部分１２ｂの厚さが１００μｍであり（アスペクト比＝１００／５）、そして、マルチスリット板１０４は、そのピッチＰが２０μｍであり、その金属部分１２ｂの厚さが１００μｍである。
【００８５】
（Ｘ線撮像装置）
前記金属格子ＤＧは、種々の光学装置に利用することができるが、高アスペクト比で金属部分１２ｂを形成することができるので、例えば、Ｘ線撮像装置に好適に用いることができる。特に、Ｘ線タルボ干渉計を用いたＸ線撮像装置は、Ｘ線を波として扱い、被写体を通過することによって生じるＸ線の位相シフトを検出することによって、被写体の透過画像を得る位相コントラスト法の一つであり、被写体によるＸ線吸収の大小をコントラストとした画像を得る吸収コントラスト法に較べて、約１０００倍の感度改善が見込まれ、それによってＸ線照射量が例えば１／１００〜１／１０００に軽減可能となるという利点がある。本実施形態では、前記回折格子ＤＧを用いたＸ線タルボ干渉計を備えたＸ線撮像装置について説明する。
【００８６】
図９は、実施形態におけるＸ線撮像装置の構成を示す説明図である。図９において、Ｘ線撮像装置２００は、Ｘ線撮像部２０１と、第２回折格子２０２と、第１回折格子２０３と、Ｘ線源２０４とを備え、さらに、本実施形態では、Ｘ線源２０４に電源を供給するＸ線電源部２０５と、Ｘ線撮像部２０１の撮像動作を制御するカメラ制御部２０６と、本Ｘ線撮像装置２００の全体動作を制御する処理部２０７と、Ｘ線電源部２０５の給電動作を制御することによってＸ線源２０４におけるＸ線の放射動作を制御するＸ線制御部２０８とを備えて構成される。
【００８７】
Ｘ線源２０４は、Ｘ線電源部２０５から給電されることによって、Ｘ線を放射し、第１回折格子２０３へ向けてＸ線を照射する装置である。Ｘ線源２０４は、例えば、Ｘ線電源部２０５から供給された高電圧が陰極と陽極との間に印加され、陰極のフィラメントから放出された電子が陽極に衝突することによってＸ線を放射する装置である。
【００８８】
第１回折格子２０３は、Ｘ線源２０４から放射されたＸ線によってタルボ効果を生じる透過型の回折格子である。第１回折格子２０３は、例えば、上述した実施形態における金属格子ＤＧの製造方法によって製造された回折格子である。第１回折格子２０３は、タルボ効果を生じる条件を満たすように構成されており、Ｘ線源２０４から放射されたＸ線の波長よりも充分に粗い格子、例えば、格子定数（回折格子の周期）ｄが当該Ｘ線の波長の約２０以上である位相型回折格子である。なお、第１回折格子２０３は、このような振幅型回折格子であってもよい。
【００８９】
第２回折格子２０２は、第１回折格子２０３から略タルボ距離Ｌ離れた位置に配置され、第１回折格子２０３によって回折されたＸ線を回折する透過型の振幅型回折格子である。この第２回折格子２０２も、第１回折格子２０３と同様に、例えば、上述した実施形態における金属格子ＤＧの製造方法によって製造された回折格子である。
【００９０】
これら第１および第２回折格子２０３、２０２は、上述の式１および式２によって表されるタルボ干渉計を構成する条件に設定されている。
【００９１】
Ｘ線撮像部２０１は、第２回折格子２０２によって回折されたＸ線の像を撮像する装置である。Ｘ線撮像部２０１は、例えば、Ｘ線のエネルギーを吸収して蛍光を発するシンチレータを含む薄膜層が受光面上に形成された二次元イメージセンサを備えるフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）や、入射フォトンを光電面で電子に変換し、この電子をマイクロチャネルプレートで倍増し、この倍増された電子群を蛍光体に衝突させて発光させるイメージインテンシファイア部と、イメージインテンシファイア部の出力光を撮像する二次元イメージセンサとを備えるイメージインテンシファイアカメラなどである。
【００９２】
処理部２０７は、Ｘ線撮像装置２００の各部を制御することによってＸ線撮像装置２００全体の動作を制御する装置であり、例えば、マイクロプロセッサおよびその周辺回路を備えて構成され、機能的に、画像処理部２７１およびシステム制御部２７２を備えている。
【００９３】
システム制御部２７２は、Ｘ線制御部２０８との間で制御信号を送受信することによってＸ線電源部２０５を介してＸ線源２０４におけるＸ線の放射動作を制御すると共に、カメラ制御部２０６との間で制御信号を送受信することによってＸ線撮像部２０１の撮像動作を制御する。システム制御部２７２の制御によって、Ｘ線が被写体Ｓに向けて照射され、これによって生じた像がＸ線撮像部２０１によって撮像され、画像信号がカメラ制御部２０６を介して処理部２０７に入力される。
【００９４】
画像処理部２７１は、Ｘ線撮像部２０１によって生成された画像信号を処理し、被写体Ｓの画像を生成する。
【００９５】
次に、本実施形態のＸ線撮像装置の動作について説明する。被写体Ｓが例えばＸ線源２０４を内部（背面）に備える撮影台に載置されることによって、被写体ＳがＸ線源２０４と第１回折格子２０３との間に配置され、Ｘ線撮像装置２００のユーザ（オペレータ）によって図略の操作部から被写体Ｓの撮像が指示されると、処理部２０７のシステム制御部２７２は、被写体Ｓに向けてＸを照射すべくＸ線制御部２０８に制御信号を出力する。この制御信号によってＸ線制御部２０８は、Ｘ線電源部２０５にＸ線源２０４へ給電させ、Ｘ線源２０４は、Ｘ線を放射して被写体Ｓに向けてＸ線を照射する。
【００９６】
照射されたＸ線は、被写体Ｓを介して第１回折格子２０３を通過し、第１回折格子２０３によって回折され、タルボ距離Ｌ（＝Ｚ１）離れた位置に第１回折格子２０３の自己像であるタルボ像Ｔが形成される。
【００９７】
この形成されたＸ線のタルボ像Ｔは、第２回折格子２０２によって回折され、モアレを生じてモアレ縞の像が形成される。このモアレ縞の像は、システム制御部２７２によって例えば露光時間などが制御されたＸ線撮像部２０１によって撮像される。
【００９８】
Ｘ線撮像部２０１は、モアレ縞の像の画像信号をカメラ制御部２０６を介して処理部２０７へ出力する。この画像信号は、処理部２０７の画像処理部２７１によって処理される。
【００９９】
ここで、被写体ＳがＸ線源２０４と第１回折格子２０３との間に配置されているので、被写体Ｓを通過したＸ線には、被写体Ｓを通過しないＸ線に対し位相がずれる。このため、第１回折格子２０３に入射したＸ線には、その波面に歪みが含まれ、タルボ像Ｔには、それに応じた変形が生じている。このため、タルボ像Ｔと第２回折格子２０２との重ね合わせによって生じた像のモアレ縞は、被写体Ｓによって変調を受けており、この変調量が被写体Ｓによる屈折効果によってＸ線が曲げられた角度に比例する。したがって、モアレ縞を解析することによって被写体Ｓおよびその内部の構造を検出することができる。また、被写体Ｓを複数の角度から撮像することによってＸ線位相ＣＴ（computed tomography）により被写体Ｓの断層画像が形成可能である。
【０１００】
そして、本実施形態の第２回折格子２０２では、高アスペクト比の金属部分１２ｂを備える上述した実施形態における金属格子ＤＧであるので、良好なモアレ縞が得られ、高精度な被写体Ｓの画像が得られる。
【０１０１】
また、金属格子ＤＧがスマート・カット法によって第２シリコン層３２の厚さが調整されるので、第２シリコン層３２のカット面がより平坦となり、高精度に第２回折格子２０２を形成することができる。このため、より良好なモアレ縞が得られ、より高精度な被写体Ｓの画像が得られる。
【０１０２】
さらに、金属格子ＤＧがボッシュプロセスによって第２シリコン層３２がドライエッチングされるので、スリット溝ＳＤの側面がより平坦となり、高精度に第２回折格子２０２を形成することができる。このため、より良好なモアレ縞が得られ、より高精度な被写体Ｓの画像が得られる。
【０１０３】
なお、上述のＸ線撮像装置２００は、Ｘ線源２０４、第１回折格子２０３および第２回折格子２０２によってタルボ干渉計を構成したが、Ｘ線源２０４のＸ線放射側にマルチスリットとしての上述した実施形態における金属格子ＤＧをさらに配置することで、タルボ・ロー干渉計を構成してもよい。このようなタルボ・ロー干渉計とすることで、単スリットの場合よりも被写体Ｓに照射されるＸ線量を増加することができ、より良好なモアレ縞が得られ、より高精度な被写体Ｓの画像が得られる。
【０１０４】
また、上述のＸ線撮像装置２００では、Ｘ線源２０４と第１回折格子２０３との間に被写体Ｓが配置されたが、第１回折格子２０３と第２回折格子２０２との間に被写体Ｓが配置されてもよい。
【０１０５】
また、上述のＸ線撮像装置２００では、Ｘ線の像がＸ線撮像部２０１で撮像され、画像の電子データが得られたが、Ｘ線フィルムによって撮像されてもよい。
【０１０６】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【０１０７】
ＤＧ 金属格子
ＳＤ スリット溝
１１ 第１シリコン層
１２ 格子
１２ａ 第２シリコン部分
１２ｂ 金属部分
１２ｃ 第１絶縁層
１２ｄ 第２絶縁層
３０ シリコン基板
３１ 第１シリコン層
３２ 第２シリコン層
３３ 第１絶縁層
３４ 第２絶縁層
１００Ａ Ｘ線用タルボ干渉計
１００Ｂ Ｘ線用タルボ・ロー干渉計
１０２、２０３ 第１回折格子
１０３、２０２ 第２回折格子
１０４ マルチスリット板
２００ Ｘ線撮像装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計に好適に使用することができる格子を製造するための金属格子の製造方法およびその金属格子に関する。そして、本発明は、この金属格子を用いたＸ線撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回折格子は、多数の平行な周期構造を備えた分光素子として様々な装置の光学系に利用されており、近年では、Ｘ線撮像装置への応用も試みられている。回折格子には、回折方法で分類すると、透過型回折格子と反射型回折格子とがあり、さらに、透過型回折格子には、光を透過させる基板上に光を吸収する部分を周期的に配列した振幅型回折格子（吸収型回折格子）と、光を透過させる基板上に光の位相を変化させる部分を周期的に配列した位相型回折格子とがある。ここで、吸収とは、５０％より多くの光が回折格子によって吸収されることをいい、透過とは、５０％より多くの光が回折格子を透過することをいう。
【０００３】
近赤外線用、可視光用または紫外線用の回折格子は、近赤外線、可視光および紫外線が非常に薄い金属によって充分に吸収されることから、比較的容易に製作可能である。例えばガラス等の基板に金属が蒸着されて基板上に金属膜が形成され、該金属膜が格子にパターニングされることによって、金属格子による振幅型回折格子が作製される。可視光用の振幅型回折格子では、金属にアルミニウム（Ａｌ）が用いられる場合、アルミニウムにおける可視光（約４００ｎｍ〜約８００ｎｍ）に対する透過率が０．００１％以下であるので、金属膜は、例えば１００ｎｍ程度の厚さで充分である。
【０００４】
一方、Ｘ線は、周知の通り、一般に、物質による吸収が非常に小さく、位相変化もそれほど大きくはない。比較的良好な金（Ａｕ）でＸ線用の回折格子が製作される場合でも、金の厚さは、１００μｍ程度必要となり、透過部分と吸収や位相の変化部分とを等幅で数μ〜数十μのピッチで周期構造を形成した場合、金部分の幅に対する厚さの比（アスペクト比＝厚さ／幅）は、５以上の高アスペクト比となる。このような高アスペクト比の構造を製造することは、容易ではない。そこで、このような高アスペクト比の構造を備えた回折格子の製造方法が、例えば、特許文献１に提案されている。
【０００５】
この特許文献１に開示の回折格子の製造方法は、Ｘ線タルボ干渉計に用いられる回折格子の製造方法であって、次に各工程を備えて構成される。まず、ガラス基板の一側面に金属シート層が形成される。次に、この金属シート層上に紫外線感光性樹脂が塗布され、この紫外線感光性樹脂が位相型回折格子用の光学リソグラフィーマスクを用いてパターン露光され、現像されることでパターンニングされる。次に、金属メッキ法によって、前記紫外線感光性樹脂が除去された部分にＸ線吸収金属部が形成される。そして、パターニングされた紫外線感光性樹脂およびこの紫外線感光性樹脂に対応する金属シート層の部分が除去される。これによって位相型回折格子が製造される。そして、この位相型回折格子の前記一側面に紫外線感光性樹脂が塗布され、この紫外線感光性樹脂がこの位相型回折格子を光学リソグラフィーマスクとして用いて位相型回折格子の他側面からパターン露光され、現像されることでパターンニングされる。次に、前記金属シート層を介して電圧を印加することで金属メッキ法によって、前記紫外線感光性樹脂が除去された部分であって位相型回折格子のＸ線吸収金属部に、さらにＸ線吸収金属部が形成される。以下、このさらにＸ線吸収分金属部を形成した位相型回折格子を新たな光学リソグラフィーマスクとして、上述の各工程が、Ｘ線吸収金属部が必要な厚さとなるまで繰り返される。これによって振幅型回折格子が製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３７０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記特許文献１に開示された回折格子の製造方法では、Ｘ線吸収金属部が必要な厚さとなるまで前記各工程が繰り返されるので、手間がかかり、また煩雑である。
【０００８】
そこで、高アスペクト比の３次元構造を形成可能なシリコンの特性を活用して金属格子による回折格子を製造することが考えられる。すなわち、シリコン基板に高アスペクト比の周期構造のスリット溝を形成し、この形成したスリット溝にシリコンの導電性を利用することで電気メッキ法（電鋳法）によって、金属を埋めて回折格子を製造する方法が考えられる。
【０００９】
しかしながら、この方法では、シリコン全体に導電性があるため、前記金属が前記スリット溝の底から成長するだけでなく、前記スリット溝の側面からも成長してしまい、その結果、金属部分の内部に空間（ボイド、金属が未充填の部分）が発生してしまう虞があり、前記スリット溝を電鋳法によって前記金属で緻密に埋めることが難しい。
【００１０】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、シリコン基板を用い、電鋳法によって格子の金属部分をより緻密に形成することができる金属格子の製造方法および前記金属格子を提供することである。そして、本発明の他の目的は、この金属格子を用いたＸ線撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる金属格子の製造方法は、第１シリコン層と前記第１シリコン層に第１絶縁層を介して付けられた第２シリコン層とを備える基板における前記第２シリコン層の主面上にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、リソグラフィー法によって前記レジスト層をパターニングして前記パターニングした部分の前記レジスト層を除去するパターニング工程と、ドライエッチング法によって前記レジスト層を除去した部分に対応する前記第２シリコン層を前記第１シリコン層に少なくとも到達するまでエッチングしてスリット溝を形成するエッチング工程と、陽極酸化法によって、前記第２シリコン層に電圧を印加して前記スリット溝の測面に第２絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、電鋳法によって、前記第１シリコン層に電圧を印加して前記スリット溝を金属で埋める電鋳工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
このような構成の金属格子の製造方法は、シリコンをドライエッチングするので、前記スリット溝における幅に対する深さの比（スリット溝のアスペクト比＝深さ／幅）の高いスリット溝を形成することができる。この結果、このような構成の金属格子の製造方法は、このスリット溝を金属で埋めることで、高アスペクト比の金属部分を持つ金属格子を製造することができる。そして、前記電鋳工程で電鋳法によって前記スリット溝を金属で埋める際に、まず、絶縁層形成工程で陽極酸化法によって前記スリット溝の測面に第２絶縁層が形成される。したがって、電鋳工程では、第１シリコン層と第２シリコン層との間に在る第１絶縁層およびスリット溝の内側側面に形成されている第２絶縁層によって、第２シリコン層は、第１シリコン層と電気的に絶縁される。このため、スリット溝の内側側面（第２シリコン層の側面）から金属が析出および成長することがなく、スリット溝の底（第１シリコン層）から金属が析出し成長する。したがって、このような構成の金属格子の製造方法は、このように金属が前記スリット溝の底から選択的に成長するので、ボイドの発生を効果的に抑制することができる。この結果、このような構成の金属格子の製造方法は、電鋳法によって格子の前記金属部分をより緻密に形成することができる。
【００１３】
また、他の一態様では、この上述の金属格子の製造方法において、前記第１絶縁層の厚さと前記第２シリコン層の厚さの和が前記スリット溝の深さに対応する厚さになるように、前記第２シリコン層の厚さをスマート・カット法によって調整する調整工程をさらに備えることを特徴とする。
【００１４】
このような構成の金属格子の製造方法は、スマート・カット法によって第２シリコン層の厚さが調整されるので、第２シリコン層のカット面がより平坦となり、高精度に金属格子を形成することができる。
【００１５】
また、他の一態様では、これら上述の金属格子の製造方法において、前記ドライエッチング法は、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching、反応性イオンエッチング）であることを特徴とする。
【００１６】
このような構成の金属格子の製造方法は、ＲＩＥによって異方性エッチングを行うことができるので、深さ方向（積層方向）に沿って第２シリコン層をエッチングすることができ、比較的容易にスリット溝を形成することができる。
【００１７】
また、他の一態様では、これら上述の金属格子の製造方法において、前記ドライエッチング法は、ボッシュプロセスであることを特徴とする。
【００１８】
このような構成の金属格子の製造方法は、ボッシュプロセスによって第２シリコン層がドライエッチングされるので、前記スリット溝の側面がより平坦となり、高精度に金属格子を形成することができる。
【００１９】
また、他の一態様では、この上述の金属格子の製造方法において、前記第１シリコン層は、前記ｎ型シリコンであることを特徴とする。
【００２０】
このような構成の金属格子の製造方法は、前記第１シリコン層の導電型がｎ型であるので、電鋳法で第１シリコン層を陰極とした場合に、容易に、第１シリコン層からメッキ液に電子を与え、金属を析出させることができる。
【００２１】
また、他の一態様では、この上述の金属格子の製造方法において、前記第２シリコン層は、ｐ型シリコンであることを特徴とする。
【００２２】
このような構成の金属格子の製造方法は、前記第２シリコン層の導電型がｐ型であるので、陽極酸化法で第２シリコン層を陽極とした場合に、容易に、前記スリット溝を形成する第２シリコン層の側面に酸化膜を形成することができる。
【００２３】
また、他の一態様では、これら上述の金属格子の製造方法は、Ｘ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・ロー干渉計に用いられる金属格子を製造する場合に用いられる。
【００２４】
上述したように、Ｘ線では、高アスペクト比が求められるが、これら上述の金属格子の製造方法を用いることによって、より緻密に形成された高アスペクト比の金属部分を備えたＸ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・ロー干渉計に用いられる回折格子やマルチスリット板の金属格子を製造することができる。
【００２５】
また、本発明の他の一態様にかかる金属格子は、第１シリコン層と、前記第１シリコン層上に形成され、一方向に線状に延びる複数の第２シリコン部分と前記一方向に線状に延びる複数の金属部分とが交互に平行に配設された格子とを備え、前記第１シリコン層と前記複数の第２シリコン部分との各間に複数の第１絶縁層をそれぞれさらに備え、前記複数の第２シリコン部分と前記複数の金属部分との各間に複数の第２絶縁層をそれぞれさらに備えることを特徴とする。
【００２６】
これら上述の金属格子の製造方法によって、このような構成の金属格子を得ることができ、このような構成の金属格子は、より緻密に形成された高アスペクト比の金属部分を備えることができる。このため、このような構成の金属格子は、例えば、Ｘ線に好適に用いることができ、特に、Ｘ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・ロー干渉計により好適に用いることができる。
【００２７】
また、本発明の他の一態様にかかるＸ線撮像装置は、Ｘ線を放射するＸ線源と、前記Ｘ線源から放射されたＸ線が照射されるタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計と、前記タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計によるＸ線の像を撮像するＸ線撮像素子とを備え、前記タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計は、上述の金属格子を含むことを特徴とする。
【００２８】
このような構成のＸ線撮像装置は、タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計を構成する金属格子に、金属部分がより緻密な上述の金属格子を用いるので、より確実に回折され、より鮮明なＸ線の像を得ることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にかかる金属格子の製造方法は、シリコン基板を用い、電鋳法によって格子の金属部分をより緻密に形成することができる。そして、本発明では、このような金属格子の製造方法によって製造される金属格子ならびにこの金属格子を用いたＸ線撮像装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態における金属格子の構成を示す斜視図である。
【図２】実施形態における金属格子の製造方法を説明するための図（その１）である。
【図３】実施形態における金属格子の製造方法を説明するための図（その２）である。
【図４】実施形態における金属格子の製造方法を説明するための図（その３）である。
【図５】実施形態における金属格子の製造工程中の部材を示す斜視図である。
【図６】実施形態における金属格子を製造するために用いられるシリコン基板の製造方法を説明するための図である。
【図７】実施形態におけるＸ線用タルボ干渉計の構成を示す斜視図である。
【図８】実施形態におけるＸ線用タルボ・ロー干渉計の構成を示す上面図である。
【図９】実施形態におけるＸ線撮像装置の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００３２】
（金属格子）
図１は、実施形態における金属格子の構成を示す斜視図である。本実施形態の金属格子ＤＧは、図１に示すように、第１シリコン層１１と、第１シリコン層１１上に形成された格子１２とを備えて構成される。第１シリコン部分１１は、図１に示すようにＤｘＤｙＤｚの直交座標系を設定した場合に、ＤｘＤｙ面に沿った板状または層状である。格子１２は、所定の厚さＨ（後述の第１絶縁層１２ｃを含む）を有して一方向Ｄｘに線状に延びる複数の第２シリコン部分１２ａと、前記所定の厚さＨ（格子面ＤｘＤｙに垂直なＤｚ方向（格子面ＤｘＤｙの法線方向）の長さ）を有して前記一方向Ｄｘに線状に延びる複数の金属部分１２ｂとを備え、これら複数の第２シリコン部分１２ａと複数の金属部分１２ｂとは、交互に平行に配設される。このため、複数の金属部分１２ｂは、前記一方向Ｄｘと直交する方向Ｄｙに所定の間隔を空けてそれぞれ配設される。言い換えれば、複数の第２シリコン層１２ａは、前記一方向Ｄｘと直交する方向Ｄｙに所定の間隔を空けてそれぞれ配設される。この所定の間隔（ピッチ）Ｐは、本実施形態では、一定とされている。すなわち、複数の金属部分１２ｂ（複数の第２シリコン部分１２ａ）は、前記一方向Ｄｘと直交する方向Ｄｙに等間隔Ｐでそれぞれ配設されている。第２シリコン部分１２ａは、前記ＤｘＤｙ面に直交するＤｘＤｚ面に沿った板状または層状であり、金属部分１２ｂもこのＤｘＤｚ面に沿った板状または層状である。
【００３３】
そして、第１シリコン層１１と複数の第２シリコン部分１２ａとの各間には、複数の第１絶縁層１２ｃがそれぞれさらに備えられている。第１絶縁層１２ｃは、第１シリコン層１１と第２シリコン部分１２ａとを電気的に絶縁するように機能し、例えば、酸化膜によって形成される。酸化膜は、例えば、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜、シリコン酸化膜）等を挙げることができる。
【００３４】
さらに、複数の第２シリコン部分１２ａと複数の金属部分１２ｂとの各間には、複数の第２絶縁層１２ｄがそれぞれさらに備えられている。すなわち、第２シリコン部分１２ａの両側面には、第２絶縁層１２ｄが形成されている。言い換えれば、金属部分１２ｂの両側面には、第２絶縁層１２ｄが形成されている。第２絶縁層１２ｄは、第２シリコン層１２ａと金属部分１２ｂとを電気的に絶縁するように機能し、例えば、酸化膜によって形成される。酸化膜は、例えば、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）等を挙げることができる。
【００３５】
これら第１シリコン層１１、複数の第２シリコン部分１２ａ、複数の第１絶縁層１２ｃおよび複数の第２絶縁膜１２ｄは、Ｘ線を透過するように機能し、複数の金属部分１２ｂは、Ｘ線を吸収するように機能する。このため、金属格子ＤＧは、一態様として、前記所定の間隔ＰをＸ線の波長に応じて適宜に設定することにより、回折格子として機能する。金属部分１２ｂの金属は、Ｘ線を吸収するものが好適に選択され、例えば、原子量が比較的重い元素の金属や貴金属、より具体的には、例えば、金（Ａｕ）、プラチナ（白金、Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）およびイリジウム（Ｉｒ）等である。また、金属部分１２ｂは、例えば仕様に応じて充分にＸ線を吸収することができるように、適宜な厚さＨとされている。この結果、金属部分１２ｂにおける幅Ｗに対する厚さＨの比（アスペクト比＝厚さ／幅）は、例えば、５以上の高アスペクト比とされている。金属部分１２ｂの幅Ｗは、前記一方向（長尺方向）Ｄｘに直交する方向（幅方向）Ｄｙにおける金属部分１２ｂの長さであり、金属部分１２ｂの厚さＨは、前記一方向Ｄｘとこれに直交する前記方向Ｄｙとで構成される平面ＤｘＤｙの法線方向（深さ方向）Ｄｚにおける金属部分１２ｂの長さである。
【００３６】
なお、第２シリコン部分１２ａの上面上（表面上、トップ面）には、絶縁層が在ってもよい。図１に示す例では、この絶縁層は、第２絶縁層１２ｄが延在したものである。
【００３７】
このような高アスペクト比の金属部分１２ｂを備える金属格子ＤＧは、第１シリコン層と前記第１シリコン層に第１絶縁層を介して付けられた第２シリコン層とを備える基板における前記第２シリコン層の主面上にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、ドライエッチング法によって前記レジスト層を除去した部分に対応する前記第２シリコン層を前記第１シリコン層に少なくとも到達するまでエッチングしてスリット溝を形成するエッチング工程と、陽極酸化法によって、前記第２シリコン層に電圧を印加して前記スリット溝の測面に第２絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、電鋳法によって、前記第１シリコン層に電圧を印加して前記スリット溝を金属で埋める電鋳工程とによって製造される。以下、この金属格子ＤＧの製造方法について、詳述する。
【００３８】
図２ないし図４は、実施形態における金属格子の製造方法を説明するための図である。図５は、実施形態における金属格子の製造工程中の部材を示す斜視図である。図６は、実施形態における金属格子を製造するために用いられるシリコン基板の製造方法を説明するための図である。
【００３９】
本実施形態の金属格子ＤＧを製造するために、まず、第１シリコン層３１と第１シリコン層３１に第１絶縁層３３を介して付けられた第２シリコン層３２とを備えるシリコン基板３０が用意される（図２（Ａ））。
【００４０】
ここで、好ましくは、第１シリコン層３１は、多数キャリアが電子であるｎ型シリコンである。ｎ型シリコンは、伝導体電子を豊富に持つため、シリコンを陰極に接続して負電位を印加しカソード分極をすると、後述の電鋳工程では、メッキ液４９といわゆるオーミック接触になり、電流が流れて還元反応が起き易くなり、結果として金属がより析出し易くなる。
【００４１】
また、好ましくは、第２シリコン層３２は、多数キャリアが正孔（ホール）であるｐ型シリコンである。ｐ型シリコンは、多数キャリアがホールであるため、後述の絶縁層形成工程では、電源４４の陽極といわゆるオーミック接触になり、容易に、陽極酸化し易くなる。
【００４２】
そして、このようなシリコン基板３０は、例えば、図６に示すように、次の各工程によって製造される。まず、前記第１シリコン層３１となる第１シリコンウェハ２１と、前記第２シリコン層３２となる第２シリコンウェハ２２が用意され、第１および第２シリコンウェハ２１、２２の一方主面、例えば、第２シリコンウェハ２２の一方主面に絶縁層２３が形成される（図６（Ａ））。
【００４３】
第１および第２シリコンウェハ２１、２２は、その電気的な特性が同等であってよく、また異なっていてもよい。例えば、第１および第２シリコンウェハ２１、２２は、その抵抗率が同等であってもよく、また異なっていてもよい。また例えば、第１および第２シリコンウェハ２１、２２は、その導電型が同等であってもよく、また異なっていてもよい。本実施形態では、第１シリコンウェハ２１は、例えば、ＣＺ（Czochralski）法によって製造され、例えば燐等をドープした比較的低抵抗なｎ型シリコン基板である（例えば抵抗率が１０Ωｃｍ（オームセンチメートル）や１Ωｃｍ（オームセンチメートル）や０．１Ωｃｍ（オームセンチメートル）等）。第２シリコンウェハ２２も、第１シリコンウェハ２１と同様にＣＺ法によって製造され、例えばホウ素等をドープした比較的高抵抗なｐ型シリコン基板である（例えば、抵抗率が１０Ωｃｍ、・・・、０．１Ωｃｍ）。
【００４４】
絶縁層２３は、前記第１絶縁層３３となる層であり、例えば、シリコン酸化膜２３である。このシリコン酸化膜２３は、例えば、酸素雰囲気または水蒸気を含んだ気体雰囲気中で第２シリコンウェハ２２を高温加熱する熱酸化法によって形成される。なお、酸化膜の形成方法は、これに限定されるものではなく、公知の他の手法も用いることができる。シリコン酸化膜２３は、例えば、モノシランと酸素等とを反応させる気相反応法によって形成されてもよい。これら熱酸化法と気相反応法とを比較すると、熱酸化法は、形成すべきシリコン酸化膜２３の厚さを比較的精密に制御することができ、また不純物の少ない安定なシリコン酸化膜２３を形成することができるので、気相反応法より優れている。
【００４５】
次に、スマート・カット（Smart Cut）法によって第１絶縁層３３としての絶縁層２３の厚さと第２シリコンウェハ２２の厚さとの和Ｈを調整するべく、絶縁層２３を介して第２シリコンウェハ２２の一方主表面から水素イオンＨ＋が注入される（図６（Ｂ））。
【００４６】
スマート・カット法は、シリコン単結晶に水素イオンＨ＋を注入することによってシリコンの結晶格子が部分的に切断され、これによってシリコンの薄膜を切り出す方法である。このスマート・カット法では、まず、絶縁層２３を含んで第２シリコンウェハ２２を所望の厚さＨに切り出すことができるように、前記所望の厚さＨに応じた深さに所定の濃度で水素イオンＨ＋が注入される。水素イオンＨ＋が注入される前記深さは、水素イオンＨ＋の注入エネルギーを調整することによって制御される。次に、後述するように、第２シリコンウェハ２２が所定の温度で加熱処理され、これによって前記水素イオンＨ＋を注入した前記深さ位置で第２シリコンウェハ２２が切り出される。
【００４７】
ここで、後述するように、本実施形態における金属格子ＤＧの製造方法では、第２シリコンウェハ２２をエッチングすることによって形成されたスリット溝ＳＤに電鋳法（電気メッキ法）によって金属を埋めることで金属部分１２ｂを形成するので、この絶縁層２３を含む第２シリコンウェハ２２の厚さＨが金属部分１２ｂの厚さＨとなる。このため、絶縁層２３を含む第２シリコンウェハ２２の厚さＨは、金属部分１２ｂの厚さＨに応じて決定される。そして、スマート・カット法では、水素イオンＨ＋を注入した前記深さ位置で第２シリコンウェハ２２が切り出されるので、水素イオンＨ＋を注入する前記深さは、絶縁層２３の厚さと第２シリコンウェハ２２の厚さとの和Ｈ、すなわち、金属部分１２ｂの厚さＨに応じて決定される。
【００４８】
次に、第１シリコンウェハ２１および絶縁層２３の各接合面が所定の洗浄液２４で洗浄される（図６（Ｃ））。洗浄液２４として、例えば、ＲＣＡ洗浄液、超純水、脱イオン水、弗酸等が挙げられる。洗浄後、２枚の第１シリコンウェハ２１および第２シリコンウェハ２２が乾燥される。
【００４９】
次に、第１シリコンウェハ２１と第２シリコンウェハ２２とが絶縁層２３を介して互いに合わせられ、密着される（図６（Ｄ））。なお、これらの作業は、第１シリコンウェハ２１および絶縁層２３の貼接面に塵埃が付着するのを防止するためにクリーンルーム内で行われる。
【００５０】
次に、絶縁層２３を介して互いに合わせられた第１シリコンウェハ２１および第２シリコンウェハ２２が所定の温度で熱処理される。これによって第１シリコンウェハ２１および第２シリコンウェハ２２は、第１シリコンウェハ２１および絶縁層２３の貼接面でウェハボンディングによって接着され、互いに付けられるとともに、水素イオンＨ＋を注入した前記深さ位置から第２シリコンウェハ２２が剥離される（図６（Ｅ））。前記第１シリコンウェハ２１は、第１シリコン層３１となり、この切り出された第２シリコンウェハ２２の部分は、第２シリコン層３２となり、絶縁層２３は、第１絶縁層３３となる。なお、この剥離して形成された第２シリコン層３２の表面は、研磨等により平滑に仕上げられてもよい。
【００５１】
こうして第１シリコン層３１に第１絶縁層３３を介して第２シリコン層３２が付けられたシリコン基板３０が製造される。
【００５２】
ここで、上述では、スマート・カット法によって絶縁層２３を含む第２シリコンウェハ２２（第１絶縁層３３を含む第２シリコン層３２）の厚さＨが調整されたが、これに限定されるものではなく、公知の手段を用いることができる。例えば、絶縁層２３を含む第２シリコンウェハ２２（第１絶縁層３３を含む第２シリコン層３２）の厚さＨを調整するべく、第２シリコンウェハ２２が研磨されてもよい。この場合には、前述の水素イオンＨ＋の注入工程を行う必要はない。
【００５３】
また、上述では、ウェハボンディングによって第１シリコンウェハ２１と第２シリコンウェハ２２とを絶縁層２３を介して接着したが、これに限定されるものではなく、公知の手段を用いることができる。例えば、プラズマ接合によって第１シリコンウェハ２１と第２シリコンウェハ２２とが絶縁層２３を介して接着されてもよい。
【００５４】
そして、このようなシリコン基板３０を製造する製造方法は、図６を用いて説明した上述の方法に限定されるものではない。例えば、低抵抗ＣＺ基板に、その一方主面から酸素イオンを注入し、前記主面から一定の距離だけ離れた深さ位置に絶縁層を形成してもよい。また例えば、第１の低抵抗ＣＺ基板（第１シリコン層３１）上に、絶縁層（第１絶縁層３３）を形成し、その後、第２シリコン（第２シリコン層３２）を所望の厚さ（第１絶縁層３３の厚さと第２シリコン層３２の厚さとの和Ｈ）だけエピタキシャル成長しても良い。
【００５５】
図２に戻って、シリコン基板３０における第２シリコン層３２の主面上に感光性樹脂層（レジスト層）４１が例えばスピンコート等によって形成される（レジスト形成工程、図２（Ｂ））。ここで、レジスト層は、リソグラフィーにおいて使用され、光（可視光だけでなく紫外線等も含む）や電子線等によって溶解性等の物性が変化する材料である。本実施形態では、その一例として感光性樹脂層である場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、レジスト層は、電子線露光用のレジスト層であってもよい。
【００５６】
次に、フォトリソグラフィー工程として、リソグラフィー法によって感光性樹脂層４１がパターニングされ（図２（Ｃ））、このパターニングした部分の感光性樹脂層４１が除去される（パターニング工程、図３（Ａ））。より具体的には、感光性樹脂層４１にリソグラフィーマスク４２を押し当てて、感光性樹脂層４１にリソグラフィーマスク４２を介して紫外線４３が照射され、感光性樹脂層４１がパターン露光され、現像される（図２（Ｃ））。そして、露光されなかった部分（あるいは露光された部分）の感光性樹脂層４１が除去される（図３（Ａ））。
【００５７】
次に、ドライエッチング法によって感光性樹脂層４１を除去した部分に対応する第２シリコン層３２が、前記法線方向Ｄｚに第１シリコン層３１に少なくとも到達するまでエッチングされる。すなわち、この工程によって第１絶縁層３３もエッチングされる。これによってスリット溝ＳＤが形成される（エッチング工程、図３（Ｂ）、図５）。より具体的には、パターニングされた感光性樹脂層４１をマスクとして、シリコン基板３０における第２シリコン層３２の表面から第１絶縁層３３を介して第１シリコン層３１が少なくとも露出するまで、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ドライエッチングで第２シリコン層３２および第１絶縁層３３がエッチングされる。なお、感光性樹脂層４１だけでは、所望の厚さＨの第２シリコン層３２および第１絶縁層３３を彫りぬくために、充分な厚さではない場合には、シリコン基板３０上に例えばアルミニウム（Ａｌ）や石英（Ｓｉ）等を成膜し、これらアルミニウム膜または石英膜上に前記感光性樹脂層４１を形成し、上述のように、リソグラフィーでこの感光性樹脂層４１をパターニングした後に、このパターニングされた感光性樹脂層４１をマスクに、アルミニウム膜または石英膜をパターニングし、このパターニングされたアルミニウム膜または石英膜をマスクとして、上述のように第２シリコン層３２および第１絶縁層３３をＩＣＰドライエッチングしても良い。
【００５８】
このＩＣＰドライエッチングは、高アスペクト比で垂直なエッチングができるため、好ましくは、ＩＣＰ装置によるＡＳＥプロセスである。このＡＳＥ（Advanced Silicon Etch）プロセスとは、ＳＦ６プラズマ中のＦラジカルとＦイオンによるＲＩＥ（反応性イオンエッチング）によってシリコン基板のエッチングを行う工程と、Ｃ４Ｆ８プラズマ中のＣＦｘラジカル及びそれらのイオンの重合反応によって、テフロン（登録商標）に近い組成を有するポリマー膜を壁面に堆積させて保護膜として作用させる工程とを繰り返し行うものである。また、高アスペクト比でより垂直なエッチングができるため、より好ましくは、ボッシュ（Bosch）プロセスのように、ＳＦ６プラズマがリッチな状態と、Ｃ４Ｆ８プラズマがリッチな状態とを交互に繰り返すことで、側壁保護と底面エッチングとを交互に進行させてもよい。なお、ドライエッチング法は、ＩＣＰドライエッチングに限定するものではなく、他の手法であってもよい。例えば、いわゆる、並行平板型リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、磁気中性線プラズマ（ＮＬＤ）ドライエッチング、化学支援イオンビーム（ＣＡＩＢ）エッチングおよび電子サイクロトロン共鳴型リアクティブイオンビーム（ＥＣＲＩＢ）エッチング等のエッチング技術であっても良い。
【００５９】
このエッチングされて残った第２シリコン層３２の板状体が第２シリコン部分１２ａとなり、このエッチングされて残った第１絶縁層３３が金属格子ＤＧにおける第１絶縁層１２ｃとなる。
【００６０】
なお、図５には、エッチング工程後における部材の一構造例が示されており、図３（Ｂ）には、この一例としての製造工程中の部材における、図５に示すＡＡ’線でのこの部材の断面が示されている。
【００６１】
次に、スリット溝ＳＤにおける少なくとも内側面に第２絶縁層３４が形成される（絶縁層形成工程、図３（Ｃ））。例えば、陽極酸化法によって、第２シリコン層３２に電圧を印加して、スリット溝ＳＤにおける少なくとも内側面に第２絶縁層３４としての酸化膜が形成される。より具体的には、図４（Ａ）に示すように、複数のシリコン部分１２ａとしての第２シリコン層３２に電源４４の陽極が接続され、電源４４の陰極に接続された陰極電極４５およびシリコン基板３０が電解液４６に浸けられる。なお、図４（Ａ）では、紙面最も左側の第２シリコン層３２のみに電圧が印加されているように見えるが、図４（Ａ）に示す各第２シリコン層３２は、上述の一例に示すように、少なくとも一方端（図５に示す例では両端）で互いに繋がっているので、図４（Ａ）に示す各第２シリコン層３２全体に電圧が印加される。なお、図５に示す例は、一構造例であり、他の構造であってもよい。電解液４６は、酸化力が強く、かつ陽極酸化により生成された酸化膜を溶解しない酸性溶液、例えば、硝酸、塩酸、硫酸、シュウ酸および燐酸等の溶液が好ましい。陰極電極４５は、この電解液４６に対して溶解しない金属、例えば、金（Ａｕ）および白金（Ｐｔ）等で形成されることが好ましい。このような構成によって、陽極酸化により、電解液４６に接している第２シリコン層３２の表面が酸化される。この例では、スリット溝ＳＤの底面（第１シリコン層３１がスリット溝に臨む部分）は、酸化せずに、第２シリコン層３２の両側面（スリット溝ＳＤの内側側面）および上面が酸化され、第２シリコン層３２は、シリコン酸化膜によって被覆される。シリコン酸化膜の厚さは、一般に、電圧および通電時間に比例する。そして、シリコン酸化膜は、次の電鋳工程において第２シリコン層３２に掛かる電圧を遮断する機能（第２シリコン層３２を電気的に絶縁する機能）を果たすので、当該機能を奏する程度の厚さよく、例えば、１０ｎｍ程度以上であればよい。一例を挙げれば、例えば、濃度６８％の硝酸にシリコンを浸け、これに２０Ｖの電圧を１０分間印加することによって陽極酸化した場合には、約１０ｎｍの酸化膜が形成された。
【００６２】
次に、電鋳法（電気メッキ法）によって、第１シリコン層３１に電圧を印加して前記スリット溝ＳＤが金属で埋められる（電鋳工程、図４（Ｂ））。より具体的には、第１シリコン層３１に電源４７の陰極が接続され、電源４７の陽極に接続された陽極電極４８およびシリコン基板３０がメッキ液４９に浸けられる。これによって電鋳によりスリット溝ＳＤの底部における第１シリコン層３１側から金属が析出し、成長する。そして、この金属がスリット溝ＳＤを埋めると、電鋳が終了される。これによって金属が第１絶縁層３３を含む第２シリコン層３２と同じ厚さＨだけ成長する。こうしてスリット溝ＳＤに金属が埋められ、金属部分１２ｂが形成される。この金属は、Ｘ線を吸収するものが好適に選択され、例えば、原子量が比較的重い元素の金属や貴金属、より具体的には、例えば、金（Ａｕ）、プラチナ（白金、Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、インジウム（Ｉｎ）およびニッケル（Ｎｉ）等である。
【００６３】
このような各製造工程を経ることによって、図１に示す構成の金属格子ＤＧが製造される。
【００６４】
このような金属格子ＤＧの製造方法は、シリコン基板３０をドライエッチングするので、スリット溝ＳＤにおける幅Ｗに対する深さＨの比（スリット溝ＳＤのアスペクト比＝深さＨ／幅Ｗ）の高いスリット溝を形成することができる。この結果、このような金属格子ＤＧの製造方法は、この高アスペクト比のスリット溝ＳＤを金属で埋めることで、高アスペクト比の金属部分１２ｂを持つ金属格子ＤＧを製造することができる。そして、電鋳工程で電鋳法によってスリット溝ＳＤを金属で埋める際に、まず、絶縁層形成工程で陽極酸化法によってスリット溝ＳＤの底部に形成せずにスリット溝ＳＤの測面に第２絶縁層３４を形成する。したがって、電鋳工程では、第１シリコン層３１と第２シリコン層３２との間に在る第１絶縁層３３およびスリット溝ＳＤの内側側面に形成されている第２絶縁層３４によって、第２シリコン層３２は、第１シリコン層３１と電気的に絶縁される。このため、スリット溝ＳＤの内側側面（第２シリコン層３２の側面）から金属が析出および成長することがなく、スリット溝ＳＤの底（第１シリコン層３１）から金属が析出し成長する。したがって、このような構成の金属格子ＤＧの製造方法は、このように金属がスリット溝ＳＤの底から選択的に成長するので、ボイドの発生を効果的に抑制することができる。この結果、このような構成の金属格子ＤＧの製造方法は、電鋳法によって格子の金属部分をより緻密に形成することができる。特に、Ｘ線タルボ干渉計およびＸ線タルボ・ロー干渉計に用いられる回折格子は、金属部分１２ｂが高いアスペクト比が求められるが、本実施形態における金属格子ＤＧの製造方法は、上述のように、このような高アスペクト比、例えば５倍以上、好ましくは１０倍以上、より好ましくは２０倍以上に対応することができ、しかもより緻密な金属部分１２ｂを形成することができ、Ｘ線タルボ干渉計およびＸ線タルボ・ロー干渉計に用いられる回折格子の製造方法として好適である。
【００６５】
なお、シリコンウェハに高アスペクト比のスリット溝をドライエッチングによって形成し、このスリット溝の底にスパッタや真空蒸着等によって金属層を形成し、この金属層を電極に用いて電鋳法によって前記スリット溝を金属で埋める金属格子の製造方法も考えられる。しかしながら、この製造方法では、前記スパッタや真空蒸着等によって金属層を形成する際に、必ずしも前記スリット溝の底にのみ形成されるとは限らず、また、前記スリット溝の底に良好な金属層が形成されるとも限らない。高アスペクト比のスリット溝の底にのみ金属層を形成することは、非常に困難である。本実施形態における金属格子ＤＧの製造方法では、このような点も解消することができる。
【００６６】
また、本実施形態における金属格子ＤＧの製造方法は、スマート・カット法によって第２シリコン層３２の厚さＨが調整されるので、第２シリコン層３２のカット面がより平坦となり、この結果、高精度な金属格子ＤＧを形成することができる。特に、金属格子ＤＧが回折格子として機能する場合には、入射面あるいは出射面がより平坦となるので、好ましい。
【００６７】
また、本実施形態における金属格子ＤＧの製造方法は、エッチング工程にＲＩＥ（Reactive Ion Etching、反応性イオンエッチング）を用いるので、いわゆる異方性エッチングを行うことができるから、深さ方向（積層方向）に沿って第２シリコン層３２をエッチングすることができ、比較的容易にスリット溝ＳＤを形成することができる。
【００６８】
また、本実施形態における金属格子ＤＧの製造方法は、ボッシュプロセスによって第２シリコン層３２がドライエッチングされるので、スリット溝ＳＤの側面がより平坦となり、この結果、高精度な金属格子ＤＧを形成することができる。特に、金属格子ＤＧが回折格子として機能する場合には、入射面あるいは出射面がより平坦となるので、好ましい。
【００６９】
ここで、第２シリコン層３２の上面部分にも酸化膜３４が形成されているが、第２シリコン層３２の上面部分に酸化膜３４が形成されていない場合でも、第２シリコン層３２は、第１絶縁層３３によって絶縁されるので、電鋳工程において、この第２シリコン層３２の上面部分には、金属は、析出しない。
【００７０】
なお、上述の実施形態では、回折格子ＤＧは、一次元周期構造であったが、これに限定されるものではない。回折格子ＤＧは、例えば、二次元周期構造の回折格子であってもよい。例えば、二次元周期構造の回折格子ＤＧは、回折部材となるドットが線形独立な２方向に所定の間隔を空けて等間隔に配設されて構成される。このような二次元周期構造の回折格子は、平面に高アスペクト比の穴を二次元周期で空け、上述と同様に、その穴を金属で埋める、あるいは、平面に高アスペクト比の円柱を二次元周期で立設させ、上述と同様に、その周りを金属で埋めることによって形成することができる。
【００７１】
（タルボ干渉計およびタルボ・ロー干渉計）
上記実施形態の金属格子ＤＧは、高アスペクト比で金属部分を形成することができるので、Ｘ線用のタルボ干渉計およびタルボ・ロー干渉計に好適に用いることができる。この金属格子ＤＧを用いたＸ線用タルボ干渉計およびＸ線用タルボ・ロー干渉計について説明する。
【００７２】
図７は、実施形態におけるＸ線用タルボ干渉計の構成を示す斜視図である。図８は、実施形態におけるＸ線用タルボ・ロー干渉計の構成を示す上面図である。
【００７３】
実施形態のＸ線用タルボ干渉計１００Ａは、図７に示すように、所定の波長のＸ線を放射するＸ線源１０１と、Ｘ線源１０１から照射されるＸ線を回折する位相型の第１回折格子１０２と、第１回折格子１０２により回折されたＸ線を回折することにより画像コントラストを形成する振幅型の第２回折格子１０３とを備え、第１および第２回折格子１０２、１０３がＸ線タルボ干渉計を構成する条件に設定される。そして、第２回折格子１０３により画像コントラストの生じたＸ線は、例えば、Ｘ線を検出するＸ線画像検出器１０５によって検出される。そして、このＸ線用タルボ干渉計１００Ａでは、第１回折格子１０２および第２回折格子１０３の少なくとも一方は、前記金属格子ＤＧである。
【００７４】
タルボ干渉計１００Ａを構成する前記条件は、次の式１および式２によって表される。式２は、第１回折格子１０２が位相型回折格子であることを前提としている。
ｌ＝λ／（ａ／（Ｌ＋Ｚ１＋Ｚ２）） ・・・（式１）
Ｚ１＝（ｍ＋１／２）×（ｄ２／λ） ・・・（式２）
ここで、ｌは、可干渉距離であり、λは、Ｘ線の波長（通常は中心波長）であり、ａは、回折格子の回折部材にほぼ直交する方向におけるＸ線源１０１の開口径であり、Ｌは、Ｘ線源１０１から第１回折格子１０２までの距離であり、Ｚ１は、第１回折格子１０２から第２回折格子１０３までの距離であり、Ｚ２は、第２回折格子１０３からＸ線画像検出器１０５までの距離であり、ｍは、整数であり、ｄは、回折部材の周期（回折格子の周期、格子定数、隣接する回折部材の中心間距離、前記ピッチＰ）である。
【００７５】
このような構成のＸ線用タルボ干渉計１００Ａでは、Ｘ線源１０１から第１回折格子１０２に向けてＸ線が照射される。この照射されたＸ線は、第１回折格子１０２でタルボ効果を生じ、タルボ像を形成する。このタルボ像が第２回折格子１０３で作用を受け、モアレ縞の画像コントラストを形成する。そして、この画像コントラストがＸ線画像検出器１０５で検出される。
【００７６】
タルボ効果とは、回折格子に光が入射されると、或る距離に前記回折格子と同じ像（前記回折格子の自己像）が形成されることをいい、この或る距離をタルボ距離Ｌといい、この自己像をタルボ像という。タルボ距離Ｌは、回折格子が位相型回折格子の場合では、上記式２に表されるＺ１となる（Ｌ＝Ｚ１）。タルボ像は、Ｌの奇数倍（＝（２ｍ＋１）Ｌ、ｍは、整数）では、反転像が現れ、Ｌの偶数倍（＝２ｍＬ）では、正像が現れる。
【００７７】
ここで、Ｘ線源１０１と第１回折格子１０２との間に被検体Ｓが配置されると、前記モアレ縞は、被検体Ｓによって変調を受け、この変調量が被検体Ｓによる屈折効果によってＸ線が曲げられた角度に比例する。このため、モアレ縞を解析することによって被検体Ｓおよびその内部の構造が検出される。
【００７８】
このような図７に示す構成のタルボ干渉計１００Ａでは、Ｘ線源１０１は、単一の点光源であり、このような単一の点光源は、単一のスリット（単スリット）を形成した単スリット板をさらに備えることで構成することができ、Ｘ線源１０１から放射されたＸ線は、前記単スリット板の前記単スリットを通過して被写体Ｓを介して第１回折格子１０２に向けて放射される。前記スリットは、一方向に延びる細長い矩形の開口である。
【００７９】
一方、タルボ・ロー干渉計１００Ｂは、図８に示すように、Ｘ線源１０１と、マルチスリット板１０４と、第１回折格子１０２と、第２回折格子１０３とを備えて構成される。すなわち、タルボ・ロー干渉計１００Ｂは、図７に示すタルボ干渉計１００Ａに加えて、Ｘ線源１０１のＸ線放射側に、複数のスリットを並列に形成したマルチスリット板１０４をさらに備えて構成される。
【００８０】
このマルチスリット板１０４は、上述した実施形態における金属格子ＤＧの製造方法によって製造された格子であってよい。マルチスリット板１０４を、上述した実施形態における金属格子ＤＧの製造方法によって製造することによって、Ｘ線をスリット（前記複数の第２シリコン部分１２ａ）によって透過させるとともにより確実に前記複数の金属部分１２ｂによって遮断することができるので、Ｘ線の透過と非透過とをより明確に区別することができるから、より確実にマルチ光源とすることができる。
【００８１】
そして、タルボ・ロー干渉計１００Ｂとすることによって、タルボ干渉計１００Ａよりも、被写体Ｓを介して第１回折格子１０２に向けて放射されるＸ線量が増加するので、より良好なモアレ縞が得られる。
【００８２】
このようなタルボ干渉計１００Ａやタルボ・ロー干渉計１００Ｂに用いられる第１回折格子１０２、第２回折格子１０３およびマルチスリット板１０４の一例を挙げると、諸元は、次の通りである。なお、これらの例では、第２シリコン部分１２ａと金属部分１２ｂとは、同幅に形成され、金属部分１２ｂは、金によって形成される。
【００８３】
一例として、Ｘ線源１０１またはマルチスリット板１０４から第１回折格子１０２までの距離Ｒ１が２ｍであって、Ｘ線源１０１またはマルチスリット板１０４から第１回折格子１０２までの距離Ｒ２が２．５ｍである場合では、第１回折格子１０２は、そのピッチＰが５μｍであり、その金属部分１２ｂの厚さが３μｍであり、第２回折格子１０３は、そのピッチＰが６μｍであり、その金属部分１２ｂの厚さが１００μｍであり（アスペクト比＝１００／３）、そして、マルチスリット板１０４は、そのピッチＰが３０μｍであり、その金属部分１２ｂの厚さが１００μｍである。
【００８４】
また、他の一例として、Ｘ線源１０１またはマルチスリット板１０４から第１回折格子１０２までの距離Ｒ１が１．８ｍであって、Ｘ線源１０１またはマルチスリット板１０４から第１回折格子１０２までの距離Ｒ２が２．５ｍである場合では、第１回折格子１０２は、そのピッチＰが７μｍであり、その金属部分１２ｂの厚さが３μｍであり、第２回折格子１０３は、そのピッチＰが１０μｍであり、その金属部分１２ｂの厚さが１００μｍであり（アスペクト比＝１００／５）、そして、マルチスリット板１０４は、そのピッチＰが２０μｍであり、その金属部分１２ｂの厚さが１００μｍである。
【００８５】
（Ｘ線撮像装置）
前記金属格子ＤＧは、種々の光学装置に利用することができるが、高アスペクト比で金属部分１２ｂを形成することができるので、例えば、Ｘ線撮像装置に好適に用いることができる。特に、Ｘ線タルボ干渉計を用いたＸ線撮像装置は、Ｘ線を波として扱い、被写体を通過することによって生じるＸ線の位相シフトを検出することによって、被写体の透過画像を得る位相コントラスト法の一つであり、被写体によるＸ線吸収の大小をコントラストとした画像を得る吸収コントラスト法に較べて、約１０００倍の感度改善が見込まれ、それによってＸ線照射量が例えば１／１００〜１／１０００に軽減可能となるという利点がある。本実施形態では、前記回折格子ＤＧを用いたＸ線タルボ干渉計を備えたＸ線撮像装置について説明する。
【００８６】
図９は、実施形態におけるＸ線撮像装置の構成を示す説明図である。図９において、Ｘ線撮像装置２００は、Ｘ線撮像部２０１と、第２回折格子２０２と、第１回折格子２０３と、Ｘ線源２０４とを備え、さらに、本実施形態では、Ｘ線源２０４に電源を供給するＸ線電源部２０５と、Ｘ線撮像部２０１の撮像動作を制御するカメラ制御部２０６と、本Ｘ線撮像装置２００の全体動作を制御する処理部２０７と、Ｘ線電源部２０５の給電動作を制御することによってＸ線源２０４におけるＸ線の放射動作を制御するＸ線制御部２０８とを備えて構成される。
【００８７】
Ｘ線源２０４は、Ｘ線電源部２０５から給電されることによって、Ｘ線を放射し、第１回折格子２０３へ向けてＸ線を照射する装置である。Ｘ線源２０４は、例えば、Ｘ線電源部２０５から供給された高電圧が陰極と陽極との間に印加され、陰極のフィラメントから放出された電子が陽極に衝突することによってＸ線を放射する装置である。
【００８８】
第１回折格子２０３は、Ｘ線源２０４から放射されたＸ線によってタルボ効果を生じる透過型の回折格子である。第１回折格子２０３は、例えば、上述した実施形態における金属格子ＤＧの製造方法によって製造された回折格子である。第１回折格子２０３は、タルボ効果を生じる条件を満たすように構成されており、Ｘ線源２０４から放射されたＸ線の波長よりも充分に粗い格子、例えば、格子定数（回折格子の周期）ｄが当該Ｘ線の波長の約２０以上である位相型回折格子である。なお、第１回折格子２０３は、このような振幅型回折格子であってもよい。
【００８９】
第２回折格子２０２は、第１回折格子２０３から略タルボ距離Ｌ離れた位置に配置され、第１回折格子２０３によって回折されたＸ線を回折する透過型の振幅型回折格子である。この第２回折格子２０２も、第１回折格子２０３と同様に、例えば、上述した実施形態における金属格子ＤＧの製造方法によって製造された回折格子である。
【００９０】
これら第１および第２回折格子２０３、２０２は、上述の式１および式２によって表されるタルボ干渉計を構成する条件に設定されている。
【００９１】
Ｘ線撮像部２０１は、第２回折格子２０２によって回折されたＸ線の像を撮像する装置である。Ｘ線撮像部２０１は、例えば、Ｘ線のエネルギーを吸収して蛍光を発するシンチレータを含む薄膜層が受光面上に形成された二次元イメージセンサを備えるフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）や、入射フォトンを光電面で電子に変換し、この電子をマイクロチャネルプレートで倍増し、この倍増された電子群を蛍光体に衝突させて発光させるイメージインテンシファイア部と、イメージインテンシファイア部の出力光を撮像する二次元イメージセンサとを備えるイメージインテンシファイアカメラなどである。
【００９２】
処理部２０７は、Ｘ線撮像装置２００の各部を制御することによってＸ線撮像装置２００全体の動作を制御する装置であり、例えば、マイクロプロセッサおよびその周辺回路を備えて構成され、機能的に、画像処理部２７１およびシステム制御部２７２を備えている。
【００９３】
システム制御部２７２は、Ｘ線制御部２０８との間で制御信号を送受信することによってＸ線電源部２０５を介してＸ線源２０４におけるＸ線の放射動作を制御すると共に、カメラ制御部２０６との間で制御信号を送受信することによってＸ線撮像部２０１の撮像動作を制御する。システム制御部２７２の制御によって、Ｘ線が被写体Ｓに向けて照射され、これによって生じた像がＸ線撮像部２０１によって撮像され、画像信号がカメラ制御部２０６を介して処理部２０７に入力される。
【００９４】
画像処理部２７１は、Ｘ線撮像部２０１によって生成された画像信号を処理し、被写体Ｓの画像を生成する。
【００９５】
次に、本実施形態のＸ線撮像装置の動作について説明する。被写体Ｓが例えばＸ線源２０４を内部（背面）に備える撮影台に載置されることによって、被写体ＳがＸ線源２０４と第１回折格子２０３との間に配置され、Ｘ線撮像装置２００のユーザ（オペレータ）によって図略の操作部から被写体Ｓの撮像が指示されると、処理部２０７のシステム制御部２７２は、被写体Ｓに向けてＸを照射すべくＸ線制御部２０８に制御信号を出力する。この制御信号によってＸ線制御部２０８は、Ｘ線電源部２０５にＸ線源２０４へ給電させ、Ｘ線源２０４は、Ｘ線を放射して被写体Ｓに向けてＸ線を照射する。
【００９６】
照射されたＸ線は、被写体Ｓを介して第１回折格子２０３を通過し、第１回折格子２０３によって回折され、タルボ距離Ｌ（＝Ｚ１）離れた位置に第１回折格子２０３の自己像であるタルボ像Ｔが形成される。
【００９７】
この形成されたＸ線のタルボ像Ｔは、第２回折格子２０２によって回折され、モアレを生じてモアレ縞の像が形成される。このモアレ縞の像は、システム制御部２７２によって例えば露光時間などが制御されたＸ線撮像部２０１によって撮像される。
【００９８】
Ｘ線撮像部２０１は、モアレ縞の像の画像信号をカメラ制御部２０６を介して処理部２０７へ出力する。この画像信号は、処理部２０７の画像処理部２７１によって処理される。
【００９９】
ここで、被写体ＳがＸ線源２０４と第１回折格子２０３との間に配置されているので、被写体Ｓを通過したＸ線には、被写体Ｓを通過しないＸ線に対し位相がずれる。このため、第１回折格子２０３に入射したＸ線には、その波面に歪みが含まれ、タルボ像Ｔには、それに応じた変形が生じている。このため、タルボ像Ｔと第２回折格子２０２との重ね合わせによって生じた像のモアレ縞は、被写体Ｓによって変調を受けており、この変調量が被写体Ｓによる屈折効果によってＸ線が曲げられた角度に比例する。したがって、モアレ縞を解析することによって被写体Ｓおよびその内部の構造を検出することができる。また、被写体Ｓを複数の角度から撮像することによってＸ線位相ＣＴ（computed tomography）により被写体Ｓの断層画像が形成可能である。
【０１００】
そして、本実施形態の第２回折格子２０２では、高アスペクト比の金属部分１２ｂを備える上述した実施形態における金属格子ＤＧであるので、良好なモアレ縞が得られ、高精度な被写体Ｓの画像が得られる。
【０１０１】
また、金属格子ＤＧがスマート・カット法によって第２シリコン層３２の厚さが調整されるので、第２シリコン層３２のカット面がより平坦となり、高精度に第２回折格子２０２を形成することができる。このため、より良好なモアレ縞が得られ、より高精度な被写体Ｓの画像が得られる。
【０１０２】
さらに、金属格子ＤＧがボッシュプロセスによって第２シリコン層３２がドライエッチングされるので、スリット溝ＳＤの側面がより平坦となり、高精度に第２回折格子２０２を形成することができる。このため、より良好なモアレ縞が得られ、より高精度な被写体Ｓの画像が得られる。
【０１０３】
なお、上述のＸ線撮像装置２００は、Ｘ線源２０４、第１回折格子２０３および第２回折格子２０２によってタルボ干渉計を構成したが、Ｘ線源２０４のＸ線放射側にマルチスリットとしての上述した実施形態における金属格子ＤＧをさらに配置することで、タルボ・ロー干渉計を構成してもよい。このようなタルボ・ロー干渉計とすることで、単スリットの場合よりも被写体Ｓに照射されるＸ線量を増加することができ、より良好なモアレ縞が得られ、より高精度な被写体Ｓの画像が得られる。
【０１０４】
また、上述のＸ線撮像装置２００では、Ｘ線源２０４と第１回折格子２０３との間に被写体Ｓが配置されたが、第１回折格子２０３と第２回折格子２０２との間に被写体Ｓが配置されてもよい。
【０１０５】
また、上述のＸ線撮像装置２００では、Ｘ線の像がＸ線撮像部２０１で撮像され、画像の電子データが得られたが、Ｘ線フィルムによって撮像されてもよい。
【０１０６】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【０１０７】
ＤＧ 金属格子
ＳＤ スリット溝
１１ 第１シリコン層
１２ 格子
１２ａ 第２シリコン部分
１２ｂ 金属部分
１２ｃ 第１絶縁層
１２ｄ 第２絶縁層
３０ シリコン基板
３１ 第１シリコン層
３２ 第２シリコン層
３３ 第１絶縁層
３４ 第２絶縁層
１００Ａ Ｘ線用タルボ干渉計
１００Ｂ Ｘ線用タルボ・ロー干渉計
１０２、２０３ 第１回折格子
１０３、２０２ 第２回折格子
１０４ マルチスリット板
２００ Ｘ線撮像装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１シリコン層と前記第１シリコン層に第１絶縁層を介して付けられた第２シリコン層とを備える基板における前記第２シリコン層の主面上にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、
リソグラフィー法によって前記レジスト層をパターニングして前記パターニングした部分の前記レジスト層を除去するパターニング工程と、
ドライエッチング法によって前記レジスト層を除去した部分に対応する前記第２シリコン層を前記第１シリコン層に少なくとも到達するまでエッチングしてスリット溝を形成するエッチング工程と、
陽極酸化法によって、前記第２シリコン層に電圧を印加して前記スリット溝の測面に第２絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
電鋳法によって、前記第１シリコン層に電圧を印加して前記スリット溝を金属で埋める電鋳工程とを備えること
を特徴とする金属格子の製造方法。
【請求項２】
前記第１絶縁層の厚さと前記第２シリコン層の厚さの和が前記スリット溝の深さに対応する厚さになるように、前記第２シリコン層の厚さをスマート・カット法によって調整する調整工程をさらに備えること
を特徴とする請求項１に記載の金属格子の製造方法。
【請求項３】
前記ドライエッチング法は、ＲＩＥであること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属格子の製造方法。
【請求項４】
前記ドライエッチング法は、ボッシュプロセスであること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属格子の製造方法。
【請求項５】
前記第１シリコン層は、ｎ型シリコンであること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の金属格子の製造方法。
【請求項６】
前記第２シリコン層は、ｐ型シリコンであること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の金属格子の製造方法。
【請求項７】
Ｘ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・ロー干渉計に用いられる回折格子を製造する請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の金属格子の製造方法。
【請求項８】
第１シリコン層と、
前記第１シリコン層上に形成され、一方向に線状に延びる複数の第２シリコン部分と前記一方向に線状に延びる複数の金属部分とが交互に平行に配設された格子とを備え、
前記第１シリコン層と前記複数の第２シリコン部分との各間に複数の第１絶縁層をそれぞれさらに備え、
前記複数の第２シリコン部分と前記複数の金属部分との各間に複数の第２絶縁層をそれぞれさらに備えること
を特徴とする金属格子。
【請求項９】
Ｘ線を放射するＸ線源と、
前記Ｘ線源から放射されたＸ線が照射されるタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計と、
前記タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計によるＸ線の像を撮像するＸ線撮像素子とを備え、
前記タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計は、請求項８に記載の金属格子を含むこと
を特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項１】
第１シリコン層と前記第１シリコン層に第１絶縁層を介して付けられた第２シリコン層とを備える基板における前記第２シリコン層の主面上にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、
リソグラフィー法によって前記レジスト層をパターニングして前記パターニングした部分の前記レジスト層を除去するパターニング工程と、
ドライエッチング法によって前記レジスト層を除去した部分に対応する前記第２シリコン層を前記第１シリコン層に少なくとも到達するまでエッチングしてスリット溝を形成するエッチング工程と、
陽極酸化法によって、前記第２シリコン層に電圧を印加して前記スリット溝の測面に第２絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
電鋳法によって、前記第１シリコン層に電圧を印加して前記スリット溝を金属で埋める電鋳工程とを備えること
を特徴とする金属格子の製造方法。
【請求項２】
前記第１絶縁層の厚さと前記第２シリコン層の厚さの和が前記スリット溝の深さに対応する厚さになるように、前記第２シリコン層の厚さをスマート・カット法によって調整する調整工程をさらに備えること
を特徴とする請求項１に記載の金属格子の製造方法。
【請求項３】
前記ドライエッチング法は、ＲＩＥであること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属格子の製造方法。
【請求項４】
前記ドライエッチング法は、ボッシュプロセスであること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属格子の製造方法。
【請求項５】
前記第１シリコン層は、ｎ型シリコンであること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の金属格子の製造方法。
【請求項６】
前記第２シリコン層は、ｐ型シリコンであること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の金属格子の製造方法。
【請求項７】
Ｘ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・ロー干渉計に用いられる回折格子を製造する請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の金属格子の製造方法。
【請求項８】
第１シリコン層と、
前記第１シリコン層上に形成され、一方向に線状に延びる複数の第２シリコン部分と前記一方向に線状に延びる複数の金属部分とが交互に平行に配設された格子とを備え、
前記第１シリコン層と前記複数の第２シリコン部分との各間に複数の第１絶縁層をそれぞれさらに備え、
前記複数の第２シリコン部分と前記複数の金属部分との各間に複数の第２絶縁層をそれぞれさらに備えること
を特徴とする金属格子。
【請求項９】
Ｘ線を放射するＸ線源と、
前記Ｘ線源から放射されたＸ線が照射されるタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計と、
前記タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計によるＸ線の像を撮像するＸ線撮像素子とを備え、
前記タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計は、請求項８に記載の金属格子を含むこと
を特徴とするＸ線撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１２７６８５（Ｐ２０１２−１２７６８５Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７６９６６（Ｐ２０１０−２７６９６６）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
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