(57)【要約】【課題】本発明は、脆性が大きい材料で形成されても湾曲形成に際して割れを起こす恐れの少ない格子及び格子を用いた格子、格子ユニット、湾曲型格子、湾曲型格子の製造方法及びＸ線撮像装置を提供する。【解決手段】本発明の格子は、シリコンからなる格子本体１１と、格子本体１１に、平行に配列されるように形成された複数の溝１４とを備え、各溝１４は、格子本体１１の劈開方向（Ｐ１、Ｐ２）と交差する方向に延されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶材料からなる格子本体と、前記格子本体に、平行に配列されるように形成された複数の溝とを備え、
前記各溝は、前記格子本体の劈開方向と交差する方向に延されていることを特徴とする格子。
【請求項２】
前記単結晶材料は、シリコンであることを特徴とする請求項１に記載の格子。
【請求項３】
前記格子本体は、｛１００｝基板、｛１１０｝基板、又は、｛１１１｝基板であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の格子。
【請求項４】
前記格子本体は、２以上の劈開方向が存在する結晶構造体であり、
前記交差する方向は、前記何れか２つの劈開方向が互いになす角度を略等分する方向であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の格子。
【請求項５】
１つの格子面を形成するように配置された複数の格子を備えた格子ユニットであって、
前記複数の格子のうちの少なくとも１つは、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の格子であること
を特徴とする格子ユニット。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の格子が、前記溝の配列方向に沿って湾曲形成されていることを特徴とする湾曲型格子。
【請求項７】
単結晶材料からなる格子本体に、互いに平行に配列される複数の溝を、前記格子本体の劈開方向と交差する方向に延ばすように形成する溝形成工程と、
前記複数の溝を形成した格子本体を、前記溝の配列方向に沿って湾曲形成する湾曲形成工程と、
を備えていることを特徴とする湾曲型格子の製造方法。
【請求項８】
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６項に記載の湾曲型格子を少なくとも１つ含むこと
を特徴とするＸ線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線撮像装置等に用いられる格子、格子ユニット、湾曲型格子、湾曲型格子の製造方法及びＸ線撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回析格子は、多数の平行な部材から成る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材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材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、回折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線用の吸収型回折格子が製作される場合でも、金の厚さは、数十μｍ以上となる。このようにＸ線用の回折格子では、透過部材と吸収部材や位相の変化部材とを等幅で数μｍ〜数十μｍ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。
【０００５】
ところで、周期構造を構成する個々の部材が互いに平行である場合、回折格子が上述したように高アスペクト比であり、さらに、Ｘ線を放射するＸ線源が一般に点波源であるため、図１２（ａ）に示すように、回折格子の周辺領域では、Ｘ線が斜め入射してしまう。この結果、前記周辺領域では、Ｘ線は、回折格子を透過しないため、いわゆるケラレが生じてしまう。このため、点波源から放射された各光線に周期構造の各部材を沿わせるために、図１２（ｂ）に示すように、湾曲した形状で周期構造を形成した回折格子が望まれる。
【０００６】
このような湾曲した周期構造を持つ回折格子は、例えば、特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示の放射線吸収格子は、次の製造方法から製造されたマイクロ構造体から成る。このマイクロ構造体の製造方法は、表側に微細構造とメッキ層を有し、裏側に湾曲した面を有するモールドからなるマイクロ構造体の製造方法であって、異方性エッチングにて深さ方向にエッチングされて形成された微細構造を有し、前記微細構造の連続した隙間の底部に導電性が付与されたモールドを用意する工程と、前記微細構造の底部からメッキして前記微細構造の連続した隙間に第１のメッキ層を形成する工程と、前記第１のメッキ層の上に、応力を発生する第２のメッキ層を形成し、前記第２のメッキ層の応力によりモールドを湾曲させる工程とを少なくとも有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１６２８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、Ｘ線撮像装置に用いられる格子のように、非常に微細な格子の場合、加工性の良い単結晶シリコンで格子が作成される場合が多いが、単結晶シリコンは、脆性が大きく、例えば劈開方向に沿って割れを起こし易い。そのため、前記単結晶シリコンのような脆性が大きい材料でできた格子が前記特許文献１のように湾曲形成されると、格子が、例えば劈開方向に沿って割れる場合が多いという問題点がある。
【０００９】
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、脆性が大きい材料で形成されても湾曲形成に際して割れの少ない格子及び格子を用いた格子、格子ユニット、湾曲型格子、湾曲型格子の製造方法及び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】
【００１０】
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格子は、単結晶材料からなる格子本体と、前記格子本体に、平行に配列されるように形成された複数の溝とを備え、前記各溝は、前記格子本体の劈開方向と交差する方向に延されていることを特徴とする。
【００１１】
格子本体に溝を形成すると溝方向に沿って割れ易くなり、更に、溝方向に劈開方向が揃うと更に割れやすくなる。そこで、本発明では、上記のように、各溝が格子本体の劈開方向と交差する方向に延されているため、劈開方向に沿って割れ易い単結晶材料からなる格子本体が湾曲成形される際に割れるおそれが少なくなる。
【００１２】
他の一態様では、前記格子において、前記格子本体は、シリコンからなることを特徴とする。
【００１３】
これによれば、加工技術が確立しているシリコンからなる格子本体を用いて成形加工でき、格子が製作容易なものになる。
【００１４】
他の一態様では、前記格子において、前記格子本体は、｛１００｝基板、｛１１０｝基板、又は、｛１１１｝基板であることを特徴とする。
【００１５】
これによれば、｛１００｝基板、｛１１０｝基板、又は、｛１１１｝基板を用いた格子の製造技術が既に確立しており、このような基板を用いることで、割れを起こすおそれが少なくなり、格子が容易に低コストで形成できる。
【００１６】
なお、以下の実施例は、単結晶のシリコンウェハーで格子を作製した場合を例に説明する。シリコンは、特別な作製方法をしない限り一般には立方晶のため、例えば（１００）、（０１０）、（００１）、（−１００）、（０−１０）、（００−１）面はすべて等価な面であるため、｛１００｝面と表すことができるが、実施例は（  ）で示した代表的な面で表記する。同様に、方位に関しても、［１００］、［０１０］、［００１］、［−１００］、［０−１０］、［００−１］は等価な方位であり、＜１００＞と表すことができるが、（  ）で表した面にあわせて、方位も［  ］で表記した。尚、「−１」の「−」は、ミラー指数の上付バーを意味する。以下、ミラー指数の説明において同じである。
【００１７】
他の一態様では、前記格子において、前記格子本体は、２以上の劈開方向を有しており、前記交差する方向は、前記何れか２つの劈開方向がなす角度を略等分する方向であることを特徴とする。
【００１８】
これによれば、何れか２つの劈開方向がなす角度を略等分する方向に溝を延ばすことで、溝形成後の格子本体を湾曲成形する際に、格子は、より一層、確実に割れを起こすおそれが少ない。
【００１９】
本発明の一態様にかかる格子ユニットは、１つの格子面を形成するように配置された複数の格子を備えた格子ユニットであって、前記複数の格子のうちの少なくとも１つは、上述のいずれかの格子であることを特徴とする。
【００２０】
これによれば、格子を含む格子ユニットが提供される。そして、このような格子ユニットは、前述の格子を含むので、劈開方向に沿って割れるおそれが少なく、容易に低コストで形成できる。
【００２１】
本発明の一態様にかかる湾曲型格子は、上述の何れかの格子が、前記溝の配列方向に沿って湾曲形成されていることを特徴とする。
【００２２】
これによれば、溝の配列方向に湾曲成形する際に、割れるおそれが少なくなる。
【００２３】
本発明の一態様にかかる湾曲型格子の製造方法は、単結晶材料からなる格子本体に、互いに平行に配列される複数の溝を、前記格子本体の劈開方向と交差する方向に延ばすように形成する溝形成工程と、前記複数の溝を形成した格子本体を、前記溝の配列方向に沿って湾曲形成する湾曲形成工程と、を備えていることを特徴とする。
【００２４】
これによれば、湾曲形成工程で、単結晶材料からなる格子本体が、劈開方向に沿って割れる恐れが少なく、溝の配列方向に沿って容易に湾曲成形加工される。
【００２５】
本発明の一態様にかかる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、上述の湾曲型格子を少なくとも１つ含む。
【００２６】
これによれば、湾曲型格子を含むＸ線撮像装置が提供される。このようなＸ線撮像装置は、前述の湾曲型格子を含むので、製造に際して劈開面に沿って割れるおそれが少なく、容易に低コストで製造できる。又、このようなＸ線撮像装置は、ケラレによって生じるノイズを低減しつつ、より大きな診断面積のＸ線撮像画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明にかかる格子及び格子を用いた格子、格子ユニット、湾曲型格子、湾曲型格子の製造方法及びＸ線撮像装置は、脆性が大きい材料で形成されても湾曲形成に際して割れを起こす恐れの少なく、容易に低コストで製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態の格子の斜視図である。
【図２】図１の格子の要部拡大平面図である。
【図３】（ａ）は、第１実施形態の格子に用いるシリコン（１００）基板の劈開方向を説明するための図、（ｂ）は、シリコン（１００）基板に、（１００）基板第１劈開方向に沿って溝を形成した比較例の要部拡大平面図、（ｃ）は、シリコン（１００）基板に、（１００）基板第２劈開方向に沿って溝を形成した比較例の要部拡大平面図である。
【図４】湾曲型格子の製造工程の説明図である。
【図５】第２実施形態の格子の要部拡大平面図である。
【図６】（ａ）は、第２実施形態の格子に用いるシリコン（１１０）基板の劈開方向を説明するための図、（ｂ）は、シリコン（１１０）基板に、（１１０）基板第１劈開方向に沿って溝を形成した比較例の要部拡大平面図、（ｃ）は、シリコン（１１０）基板に、（１１０）基板第２劈開方向に沿って溝を形成した比較例の要部拡大平面図、（ｄ）は、シリコン（１１０）基板に、（１１０）基板第３劈開方向に沿って溝を形成した比較例の要部拡大平面図である。
【図７】第３実施形態の格子の要部拡大平面図である。
【図８】（ａ）は、第３実施形態の格子に用いるシリコン（１１１）基板の劈開方向を説明するための図、（ｂ）は、シリコン（１１１）基板に、（１１１）基板第１劈開方向に沿って溝を形成した比較例の要部拡大平面図、（ｃ）は、シリコン（１１１）基板に、（１１１）基板第２劈開方向に沿って溝を形成した比較例の要部拡大平面図、（ｄ）は、シリコン（１１１）基板に、（１１１）基板第３劈開方向に沿って溝を形成した比較例の要部拡大平面図である。
【図９】Ｘ線用タルボ干渉計の構成を示す斜視図である。
【図１０】Ｘ線用タルボ・ロー干渉計の構成を示す上面図である。
【図１１】Ｘ線撮像装置の構成を示す説明図である。
【図１２】ケラレの発生を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明にかかる格子の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。
【００３０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における格子の構成を示す斜視図である。第１実施形態の格子ＤＧａは、基材となる格子本体部１１と、格子本体部１１の一方主面に形成された格子領域１２とを備えている。
【００３１】
格子本体部１１は、単結晶材料から形成された板状部材である。例えば、本実施形態では、格子ＤＧａがＸ線用に用いられることから、格子本体部１１は、Ｘ線を透過または吸収する特性を有する所定の材料から形成される。このように格子本体部１１は、格子ＤＧａの使用用途に応じて適宜な材料で形成されてよい。
【００３２】
本実施形態では、微細加工技術が略確立されていることから、格子本体部１１は、Ｘ線を透過する特性を有する半導体、例えばシリコン（Ｓｉ）から形成されている。又、この実施形態では、格子本体部１１は、シリコン（１００）ウェハー（基板）から構成されている。
【００３３】
格子領域１２は、格子本体部１１の主面に形成され、互いに略同じ形状の複数の部材を周期的に設けた領域である。格子領域１２は、互いに主面を対向させ所定の間隔（ピッチＰ）を空けて、互いに略並設するように配列された板状（層状）の複数の突条１３と、互いに隣接する２つの突条１３に挟まれた空間である溝（凹部）１４とを備えている。尚、Ｘ線用の回折格子では、透過部材と吸収部材や位相の変化部材とを等幅で数μｍ〜数十μｍのピッチで周期構造を形成する。
【００３４】
各溝１４は、シリコン（１００）ウェハーからなる格子本体部１１に存在する劈開方向と交差する方向に延されるように形成されている。詳しくは、以下の通りである。
【００３５】
シリコン（１００）ウェハーからなる格子本体部１１は、図３（ａ）に示すように、ミラー指数［０−１−１］で表される（１００）基板第１劈開方向Ｐ１とミラー指数［０−１１］で表される（１００）基板第２劈開方向Ｐ２との２つの劈開方向が存在する結晶構造体である。尚、図３（ａ）中に劈開方向Ｐ１乃至Ｐ２に沿って劈開した結果現れる面をミラー指数（  ）で示す。
【００３６】
従って、例えば図３（ｂ）に示すように、各溝１０１４ａが（１００）基板第１劈開方向Ｐ１に延ばされるようにして、複数の溝１０１４ａが（１００）基板第１劈開方向Ｐ１と平行に形成された比較例１では、（１００）基板第１劈開方向Ｐ１と直交する方向、即ち溝１０１４ａの配列方向に対する曲げ力がかかると、劈開し易い。又、図３（ｃ）に示すように、各溝１０１４ｂが（１１０）基板第２劈開方向Ｐ２に延ばされるようにして、複数の溝１０１４が（１００）基板第２劈開方向Ｐ２と平行に形成された比較例２でも、（１００）基板第２劈開方向Ｐ２と直交する方向に対する曲げ力がかかると、劈開し易い。
【００３７】
そのため、本発明では、図２に示すように各溝１４は、シリコン（１００）ウェハーからなる格子本体部１１に存在する（１００）基板第１劈開方向Ｐ１及び（１００）基板第２劈開方向Ｐ２の２つの劈開方向のそれぞれに交差する方向に延されるように形成されている。
【００３８】
この実施形態では、各溝１４は、（１００）基板第１劈開方向Ｐ１と（１００）基板第２劈開方向Ｐ２とが互いになす角度β１を略等分する方向、即ち、（１００）基板第１劈開方向Ｐ１と（１００）基板第２劈開方向Ｐ２とのそれぞれに対して略４５°をなすように形成されている。
【００３９】
次に、この格子ＤＧａの製造方法について説明する。図４（ａ）に示すように、シリコン（１００）ウェハーからなる板状の格子本体部１１を用意する。そして、図４（ｂ）に示すように、溝形成工程によって、格子本体部１１の主面上に、前述のように溝１４が劈開方向に交差するように形成されることにより格子領域１２が形成される。
【００４０】
この実施形態の溝形成工程は、レジスト層を形成するレジスト層形成工程と、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、所定のエッチング法（ドライエッチング法またはウェットエッチング法）によって前記レジスト層を除去した部分に対応する格子本体部１１をエッチングして、溝１４に対応する所定の深さＨ１の凹部を形成するエッチング工程とを備えており、格子領域１２は、これら各工程によって形成される。
【００４１】
この格子形成工程によって、格子本体部１１には、一例として、溝１４の幅Ｗが約１６．８μｍで深さＨ１が約１６０μｍであってピッチＰが約２２．８μｍである一次元周期構造の格子領域１２が形成される。尚、これによって格子本体部１１における基礎部分（基台部分）の厚さＨ２が約１００μｍとなっている。
【００４２】
したがって、本実施形態では、複数の突条１３は、格子本体部１１に格子領域１２が形成されていない基礎部分（基台部分）と一体になって形成されている。なお、エッチング工程における前記エッチング法は、凹部の側壁を略垂直に形成することができることから、ボッシュ（Ｂｏｓｃｈ）プロセスであることが好ましい。このボッシュプロセスは、公知の手法であり、ＳＦ６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るエッチング方法である。
【００４３】
又、このように形成された格子ＤＧａは、例えば湾曲形成工程によって格子ＤＧａの全体が湾曲状の湾曲型格子に形成されるとともに、必要に応じて、例えば金属埋設工程によって溝１４が金属で埋められて、例えばＸ線用として用いられる。
【００４４】
湾曲形成工程は、図４（ｃ）に示すように、例えば格子本体部１１の一方主面に対向する他方主面の面上に、所定の応力を生じさせる応力層１５が前記他方主面の全面に形成され（応力層形成工程）、応力層１５の応力によって湾曲状に形成される（湾曲工程）。この応力層１５は、前記所定の応力として熱応力を生じさせる熱応力層であり、格子本体部１１の第１熱膨張係数α１と異なる第２熱膨張係数α２を持つ所定の材料で形成される。
【００４５】
この応力層形成工程によって、一例として、熱応力を生じさせる、厚さＨ３が２０μｍ石英膜の応力層１５が格子本体部１１の前記他方主面全面に形成される。石英膜は、スパッタ法および化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）等の成膜方法によって形成される。例えば、石英膜は、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法によって４００°Ｃで成膜される。より具体的には、有機シランの一種であるテトラエトキシシラン（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ、ＴＥＯＳ）が加温され、キャリアガスによってバブリングされることによってＴＥＯＳガスが生成され、このＴＥＯＳガスに例えば酸素やオゾン等の酸化ガスおよび例えばヘリウム等の希釈ガスが混合されて原料ガスが生成される。そして、この原料ガスが例えばプラズマＣＶＤ装置や常温オゾンＣＶＤ装置等のＣＶＤ装置に導入され、ＣＶＤ装置内の格子本体部１１の他方主面に所定の厚さ（例えば約２０μｍ等）の石英膜が形成される。このＣＶＤは、原料ガスの表面化学反応であるため、数ｎｍ〜数μｍまで比較的容易に成膜することができる。
【００４６】
そして、格子本体部１１が、応力層１５によって湾曲させられる（図４（ｃ）、湾曲工程）。より具体的には、高温（上述の例では４００℃）の格子本体部１１および応力層１５が所定の温度、例えば、格子ＤＧａの使用温度Ｔｕ（例えば室温２３°Ｃ）、まで冷却される。これによって格子本体部１１と応力層１５との界面に、応力層１５によって熱応力が発生する。この熱応力によって、上述のように、格子本体部１１が湾曲し、格子領域１２も湾曲する。上述の例では、格子本体部１１は、主方向Ｘに沿って曲率半径６０ｍｍで湾曲するとともに、又、副方向Ｙに沿って曲率半径４００ｍｍで湾曲した（Ｒｘ＝６０ｍｍ、Ｒｙ＝４００ｍｍ）湾曲型格子１０を得た。
【００４７】
なお、湾曲形成工程は、応力層１５による形態のものに限らず、型を用いて行う等、公知の方法により行うことができ、適宜変更できる。又、格子ＤＧａの湾曲は、上述の例では、格子領域１２側が凹に形成されたが、この形態のものに限らず、格子領域１２側が凸に形成されてもよく、適宜変更できる。又、更には、格子本体部１１は、主方向Ｘに沿ってのみ湾曲する形態のものでもよい。
【００４８】
金属埋設工程は、例えば電鋳法によって、図４（ｄ）に示すように溝１４内に金属（例えば金）１６が埋められる。これによって格子本体部１１の材料（突条１３）と金属（溝１４）とからなる格子領域１２が形成される。
【００４９】
なお、この金属埋設工程は、電鋳法によって行われる形態のものに限らず、公知の方法によって行うことができ、適宜変更できる。又、金属埋設工程は、上記の例では、湾曲形成工程の後の湾曲型格子１０に行われたが、この形態のものに限らず、湾曲形成工程の前の図４（ｂ）に示す格子１の溝１４に埋設することもでき、適宜変更できる。又、金属の埋設を行わなくてもよく、適宜変更できる。
【００５０】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の格子ＤＧｂについて説明する。第２実施形態の格子ＤＧｂは、先の第１実施形態と同様に、格子本体部１１１と、格子本体部１１１の一方主面に形成された格子領域１１２とを備えている。
【００５１】
格子本体部１１１は、シリコン（１１０）ウェハーから構成されている。このシリコン（１１０）ウェハーからなる格子本体部１１１は、図６（ａ）に示すように、ミラー指数［００１］で表される（１１０）基板第１劈開方向Ｐ３と、ミラー指数［１−１−２］で表される（１１０）第２劈開方向Ｐ４及びミラー指数［１−１２］で表される（１１０）第３劈開方向Ｐ５との３つの劈開方向が存在する結晶構造体である。尚、図６（ａ）中に劈開方向Ｐ３乃至Ｐ４、Ｐ５に沿って劈開した結果現れる面をミラー指数（  ）で示す。
【００５２】
従って、例えば図６（ｂ）に示すように、各溝１０１４ｃが（１１０）基板第１劈開方向Ｐ３に延ばされるようにして、複数の溝１０１４ｃが（１１０）基板第１劈開方向Ｐ３と平行に形成された比較例３では、（１１０）基板第１劈開方向Ｐ３と直交する方向、即ち溝１０１４ｃの配列方向に対する曲げ力がかかると、劈開し易い。又、図６（ｃ）に示すように、各溝１０１４ｅが（１１０）基板第２劈開方向Ｐ４に延ばされるようにして、複数の溝１０１４ｅが（１１０）基板第２劈開方向Ｐ４と平行に形成された比較例４でも、（１１０）基板第２劈開方向Ｐ４と直交する方向に対する曲げ力がかかると、劈開し易い。又、図６（ｄ）に示すように、各溝１０１４ｄが（１１０）基板第３劈開方向Ｐ５に延ばされるようにして、複数の溝１０１４ｄが（１１０）基板第３劈開方向Ｐ５と平行に形成された比較例５でも、（１１０）基板第２劈開方向Ｐ５と直交する方向に対する曲げ力がかかると、劈開し易い。
【００５３】
そこで、この第２実施形態では、図５に示すように格子領域１１２の各溝１１４は、（１１０）基板第１劈開方向Ｐ３と直交し、且つ、（１１０）第２劈開方向Ｐ４と（１１０）第３劈開方向Ｐ５とが互いになす角度β２を略等分する方向に形成されている。その他は、先の第１実施形態と同構成を採っている。
【００５４】
（第３実施形態）
第３実施形態の格子ＤＧｃは、先の第１実施形態と同様に、格子本体部４１１と、格子本体部４１１の一方主面に形成された格子領域４１２とを備えている。
【００５５】
格子本体部４１１は、シリコン（１１１）ウェハーから構成されている。このシリコン（１１１）ウェハーからなる格子本体部１１１は、図８（ａ）に示すように、ミラー指数［１１−２］で表される（１１１）基板第１劈開方向Ｐ６、ミラー指数［１−２１］で表される（１１１）第２劈開方向Ｐ７及びミラー指数［−２１１］で表される（１１１）第３劈開方向Ｐ８の３つの劈開方向が存在する結晶構造体である。尚、図８（ａ）中に劈開方向Ｐ６乃至Ｐ７、Ｐ８に沿って劈開した結果現れる面をミラー指数（  ）で示す。
【００５６】
従って、このシリコン（１１１）ウェハーからなる格子本体部４１１は、例えば図８（ｂ）に示すように、各溝１０１４ｆが（１１１）基板第１劈開方向Ｐ６に延ばされるようにして、複数の溝１０１４ｆが（１１１）基板第１劈開方向Ｐ６と平行に形成された比較例４では、（１１１）基板第１劈開方向Ｐ６と直交する方向に対する曲げ力がかかると、劈開し易い。
【００５７】
又、図８（ｃ）に示すように、各溝１０１４ｈが（１１１）基板第２劈開方向Ｐ７に延ばされるようにして、複数の溝１０１４ｈが（１１１）基板第２劈開方向Ｐ７と平行に形成された場合、（１１１）基板第１劈開方向Ｐ７と直交する方向に対する曲げ力がかかると、劈開し易い。
【００５８】
又、図８（ｄ）に示すように、各溝１０１４ｇが（１１１）基板第２劈開方向Ｐ８に延ばされるようにして、複数の溝１０１４ｇが（１１１）基板第２劈開方向Ｐ８と平行に形成された場合、（１１１）基板第１劈開方向Ｐ８と直交する方向に対する曲げ力がかかると、劈開し易い。
【００５９】
そこで、この第３実施形態では、図７に示すように格子領域４１２の各溝４１４は、（１１１）基板第１劈開方向Ｐ６と直交し、且つ、（１１１）第２劈開方向Ｐ７と（１１１）第３劈開方向Ｐ８とがなす角度β３を略等分する方向に形成されている。その他は、先の第１実施形態と同構成を採っている。
【００６０】
以上のように構成された上述の格子ＤＧは、格子ユニットに用いられてもよい。この格子ユニットは、１つの格子面を形成するように配置された複数の格子を備え、前記複数の格子のうちの少なくとも１つは、上述の格子ＤＧを含むものである。
【００６１】
又、格子ユニットは、全体が湾曲状に形成され、或いは、複数の湾曲型格子１０が曲面に沿って配置されて形成されることで、上述したいわゆるケラレを低減しつつ、より大きな格子面を形成できる。
【００６２】
次に、別の実施形態について説明する。
【００６３】
（第４および第５実施形態；タルボ干渉計およびタルボ・ロー干渉計）
上述の格子ＤＧを湾曲状に形成した湾曲型格子１０および格子ユニットは、一適用例として、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。この湾曲型格子１０（格子ＤＧ）および格子ユニットを用いた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。
【００６４】
図９は、第４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１０は、第５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および図１０も作図の都合上、湾曲型格子１０は、湾曲していない状態で図示されている。
【００６５】
第４実施形態のＸ線用タルボ干渉計２００Ａは、図９に示すように、所定の波長のＸ線を放射するＸ線源２０１と、Ｘ線源２０１から照射されるＸ線を回折する位相型の第１回折格子２０２と、第１回折格子２０２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２０３とを備え、第１および第２回折格子２０２、２０３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２０３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２０５によって検出される。
【００６６】
そして、このＸ線用タルボ干渉計２００Ａでは、第１回折格子２０２および第２回折格子２０３の少なくとも一方は、前記湾曲型格子１０または格子ユニットである。第１回折格子２０２および第２回折格子２０３の少なくとも一方を、上述の製造方法によって製造することによって、前記一方は、上述したいわゆるケラレを低減可能な、点波源による球面波に沿うように湾曲した格子となる。または、前記一方を格子ユニットで構成した場合、前記格子ユニットは、湾曲型格子１０を含むので、複数の格子を曲面に沿って配置することができ、上述したいわゆるケラレを低減しつつ、より大きな格子面を形成できる。
【００６７】
タルボ干渉計２００Ａ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２０２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２０１の開口径であり、Ｌは、Ｘ線源２０１から第１回折格子２０２までの距離であり、Ｚ１は、第１回折格子２０２から第２回折格子２０３までの距離であり、Ｚ２は、第２回折格子２０３からＸ線画像検出器２０５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。
【００６８】
このようなＸ線用タルボ干渉計２００Ａでは、Ｘ線源２０１から第１回折格子２０２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２０２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２０３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２０５で検出される。
【００６９】
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。
【００７０】
ここで、Ｘ線源２０１と第１回折格子２０２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。
【００７１】
このような図９に示す構成のタルボ干渉計２００Ａでは、Ｘ線源２０１は、単一の点光源（点波源）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２０１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２０２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。
【００７２】
一方、タルボ・ロー干渉計２００Ｂは、図１０に示すように、Ｘ線源２０１と、マルチスリット板２０４と、第１回折格子２０２と、第２回折格子２０３とを備える。すなわち、タルボ・ロー干渉計２００Ｂは、図１０に示すタルボ干渉計２００Ａに加えて、Ｘ線源２０１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２０４をさらに備えて構成される。
【００７３】
このマルチスリット板２０４は、上述の製造方法によって製造された湾曲型格子１０または格子ユニットであってよい。マルチスリット板２０４を、上述の製造方法によって製造することによって、マルチスリット板２０４は、上述したいわゆるケラレを低減可能な、点波源による球面波に沿うように湾曲した格子となる。特にマルチスリット板２０４は、第１回折格子２０２や第２回折格子２０３より、より波源に距離的に近いので、マルチスリット板２０４は、第１回折格子２０２や第２回折格子２０３より曲率半径の小さな大きく湾曲した格子となる。または、マルチスリット板２０４を格子ユニットで構成した場合、格子ユニットは、湾曲型格子１０を含むので、複数の湾曲型格子１０を曲面に沿って配置することができ、上述したいわゆるケラレを低減しつつ、より大きな格子面を形成できる。
【００７４】
そして、タルボ・ロー干渉計２００Ｂとすることによって、タルボ干渉計２００Ａよりも、被写体Ｓを介して第１回折格子２０２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。
【００７５】
次に、別の実施形態について説明する。
【００７６】
（第６実施形態；Ｘ線撮像装置）
湾曲型格子１０および前記格子ユニットは、種々の光学装置に利用することができるが、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、前記格子ユニットを用いた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。
【００７７】
図１１は、第６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１１において、Ｘ線撮像装置３００は、Ｘ線撮像部３０１と、第２回折格子３０２と、第１回折格子３０３と、Ｘ線源３０４とを備え、さらに、本実施形態では、Ｘ線源３０４に電源を供給するＸ線電源部３０５と、Ｘ線撮像部３０１の撮像動作を制御するカメラ制御部３０６と、本Ｘ線撮像装置３００の全体動作を制御する処理部３０７と、Ｘ線電源部３０５の給電動作を制御することによってＸ線源３０４におけるＸ線の放射動作を制御するＸ線制御部３０８とを備えて構成される。
【００７８】
Ｘ線源３０４は、Ｘ線電源部３０５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３０３へ向けてＸ線を照射する装置である。Ｘ線源３０４は、例えば、Ｘ線電源部３０５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。
【００７９】
第１回折格子３０３は、Ｘ線源３０４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３０３は、例えば、上述の前記格子ユニットである。第１回折格子３０３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３０４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倍以上である位相型回折格子である。なお、第１回折格子３０３は、振幅型回折格子であってもよい。
【００８０】
第２回折格子３０２は、第１回折格子３０３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３０３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３０２も、第１回折格子３０３と同様に、例えば、上述の前記格子ユニットである。
【００８１】
第１回折格子３０３において、第１回折格子３０３を構成する複数の湾曲型格子１０のそれぞれは、受光面の中心を通る法線が点光源としてのＸ線源３０４の放射源を通るように、Ｘ線源３０４の前記放射源を通る仮想線を中心軸とした仮想的な円筒面に沿って配列されることが好ましく、そして、第１回折格子３０３を構成する複数の湾曲型格子１０のそれぞれは、曲率半径の中心が点光源としてのＸ線源３０４の放射源に位置するように、配列されることが好ましい。また、第２回折格子３０２において、第２回折格子３０２を構成する複数の湾曲型格子１０のそれぞれは、受光面の中心を通る法線が点光源としてのＸ線源３０４の放射源を通るように、Ｘ線源３０４の前記放射源を通る仮想線を中心軸とした仮想的な円筒面に沿って配列されることが好ましく、そして、第２回折格子３０２を構成する複数の湾曲型格子１０のそれぞれは、曲率半径の中心が点光源としてのＸ線源３０４の放射源に位置するように、配列されることが好ましい。
【００８２】
そして、これら第１および第２回折格子３０３、３０２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。
【００８３】
Ｘ線撮像部３０１は、第２回折格子３０２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３０１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。
【００８４】
処理部３０７は、Ｘ線撮像装置３００の各部を制御することによってＸ線撮像装置３００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３７１およびシステム制御部３７２を備えている。
【００８５】
システム制御部３７２は、Ｘ線制御部３０８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３０５を介してＸ線源３０４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３０６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３０１の撮像動作を制御する。システム制御部３７２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３０１によって撮像され、画像信号がカメラ制御部３０６を介して処理部３０７に入力される。
【００８６】
画像処理部３７１は、Ｘ線撮像部３０１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。
【００８７】
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３０４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３０４と第１回折格子３０３との間に配置され、Ｘ線撮像装置３００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３０７のシステム制御部３７２は、被写体Ｓに向けてＸを照射すべくＸ線制御部３０８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３０８は、Ｘ線電源部３０５にＸ線源３０４へ給電させ、Ｘ線源３０４は、Ｘ線を放射して被写体Ｓに向けてＸ線を照射する。
【００８８】
照射されたＸ線は、被写体Ｓを介して第１回折格子３０３を通過し、第１回折格子３０３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３０３の自己像であるタルボ像Ｔが形成される。
【００８９】
この形成されたＸ線のタルボ像Ｔは、第２回折格子３０２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３７２によって例えば露光時間などが制御されたＸ線撮像部３０１によって撮像される。
【００９０】
Ｘ線撮像部３０１は、モアレ縞の像の画像信号をカメラ制御部３０６を介して処理部３０７へ出力する。この画像信号は、処理部３０７の画像処理部３７１によって処理される。
【００９１】
ここで、被写体ＳがＸ線源３０４と第１回折格子３０３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３０３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３０２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。
【００９２】
そして、本実施形態の第２回折格子３０２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。
【００９３】
また、格子ユニットの湾曲型格子１０がボッシュプロセスによってシリコンウェハーがドライエッチングされる場合には、前記溝の側面（突条１３の側面）がより平坦となり、高精度に第２回折格子３０２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。
【００９４】
なお、上述のＸ線撮像装置３００は、Ｘ線源３０４、第１回折格子３０３および第２回折格子３０２によってタルボ干渉計を構成したが、Ｘ線源３０４のＸ線放射側にマルチスリットとしての上述の湾曲型格子１０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。
【００９５】
また、上述のＸ線撮像装置３００では、Ｘ線源３０４と第１回折格子３０３との間に被写体Ｓが配置されたが、第１回折格子３０３と第２回折格子３０２との間に被写体Ｓが配置されてもよい。
【００９６】
また、上述のＸ線撮像装置３００では、Ｘ線の像がＸ線撮像部３０１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。
【００９７】
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】
【００９８】
ＤＧ（ＤＧａ、ＤＧｂ、ＤＧｃ）  格子
１２、１１２、２１２  格子領域
１３、１１３、２１３  突条
１４、１１４、２１４  溝
１０  湾曲型格子
２００Ａ  タルボ干渉計
２００Ｂ  タルボ・ロー干渉計
３００  Ｘ線撮像装置
【図１】
2015219024.tif 000003
【図２】
2015219024.tif 000004
【図３】
2015219024.tif 000005
【図４】
2015219024.tif 000006
【図５】
2015219024.tif 000007
【図６】
2015219024.tif 000008
【図７】
2015219024.tif 000009
【図８】
2015219024.tif 000010
【図９】
2015219024.tif 000011
【図１０】
2015219024.tif 000012
【図１１】
2015219024.tif 000013
【図１２】
2015219024.tif 000014