(57)【要約】【課題】本発明は、より短時間で製造できる格子の製造方法および該格子ならびに前記格子を用いた格子ユニットおよびＸ線撮像装置を提供する。【解決手段】本発明の格子の製造方法は、凹部１２によって互いに同じ形状の複数の構造体１１ｂを周期的に設けた格子領域１３を格子形成母材１１の一方面に形成する格子形成工程と、格子形成母材１１の第１材料におけるＸ線に対する所定の特性の第１値と異なる第２値を持つ第２材料で形成された粒子状の複数のＸ線粒子１４を凹部１２の開口から凹部１２内に埋め込む凹部埋込工程とを備える。【選択図】図２
2015022203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部によって互いに同じ形状の複数の構造体を周期的に設けた格子領域を格子形成母材の一方面に形成する格子形成工程と、
前記格子形成母材の第１材料におけるＸ線に対する所定の特性の第１値と異なる第２値を持つ第２材料で形成された粒子状の複数のＸ線粒子を前記凹部の開口から前記凹部内に埋め込む凹部埋込工程とを備えること
を特徴とする格子の製造方法。
【請求項２】
前記凹部埋込工程は、
振動可能な容器の内底に前記格子形成母材を固定する固定工程と、
前記格子形成母材における前記凹部の前記開口を覆うように、前記容器内に複数の前記Ｘ線粒子を貯留する貯留工程と、
前記容器を振動させる振動工程とを備えること
を特徴とする請求項１に記載の格子の製造方法。
【請求項３】
前記Ｘ線粒子の前記第２材料は、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）およびロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくともいずれかを含むこと
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の格子の製造方法。
【請求項４】
前記凹部埋込工程より前に、前記構造体と前記Ｘ線粒子との共晶化を防止するための防止層を前記凹部の表面に形成する防止層形成工程と、
前記防止層形成工程および前記凹部埋込工程より後に、前記凹部内に埋め込まれた前記複数のＸ線粒子を加熱する加熱工程とをさらに備えること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の格子の製造方法。
【請求項５】
前記防止層形成工程より後であって前記凹部埋込工程より前に、前記Ｘ線粒子の前記第２材料の薄膜を前記凹部の表面に形成する薄膜形成工程をさらに備えること
を特徴とする請求項４に記載の格子の製造方法。
【請求項６】
前記凹部埋込工程より前に、前記Ｘ線粒子の前記第２材料の薄膜を前記凹部の表面に形成する薄膜形成工程と、
前記薄膜形成工程および前記凹部埋込工程より後に、前記凹部内に埋め込まれた前記複数のＸ線粒子を加熱する加熱工程とをさらに備えること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の格子の製造方法。
【請求項７】
前記凹部の前記開口を覆う被覆層を形成する被覆層形成工程をさらに備えること
を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の格子の製造方法。
【請求項８】
タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計に用いられる格子を製造する請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の格子の製造方法。
【請求項９】
凹部を生成することによって互いに同じ形状の複数の構造体を周期的に設けた格子領域を一方面に形成した格子形成母材と、
前記凹部内に埋め込まれ、前記格子形成母材の第１材料におけるＸ線に対する所定の特性の第１値と異なる第２値を持つ第２材料で形成された粒子状の複数のＸ線粒子とを備えること
を特徴とする格子。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の格子の製造方法によって製造された格子。
【請求項１１】
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９または請求項１０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１２】
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９に記載の格子、請求項１０に記載の格子および請求項１１に記載の格子ユニットのうちの少なくとも１つを含むこと
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、互いに同じ形状の構造体を周期的に配置した格子を製造する格子の製造方法および該格子に関する。そして、本発明は、前記格子を複数並べた格子ユニットおよび前記格子や前記格子ユニットを用いたＸ線撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回折格子は、多数の平行な部材から成る一次元の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、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】
このような高アスペクト比な周期構造を形成する際には、シリコンの加工技術が好適であり、このような金属格子の製造方法は、例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３に開示されている。特許文献１に開示された振幅型回折格子の製造方法は、透過型基板にて対向する第１面および第２面の一方である上記第１面上に、（１）第１透過領域および第１遮光領域の混在するパターン層を重ねるとともに、上記パターン層上にネガレジスト材料層を形成し、（２）上記透過基板の第２面からの露光を用いるフォトリソグラフィー法で、上記ネガレジスト材料層の残部を第２透過領域とするとともに、上記ネガレジスト材料層の溝部に第２遮光領域となる埋込材を埋め込むことで、上記の第２透過領域および第２遮光領域の混在するパターン含有層を形成し、（３）形成された上記パターン含有層上に、新たなネガレジスト材料層を形成し、そのネガレジスト材料に対して、上記（２）の工程をさらに行うことで、形成されたパターン含有層上に、新たなパターン含有層を重ねていく、方法であり、前記第２遮光領域となる埋込材は、電鋳法によって析出され、あるいは、ペースト状の上記埋込材が、上記溝部に入れ込まれ、熱によって溶融後に固化される。また、これら特許文献２および特許文献３に開示された金属格子の製造方法は、シリコン基板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、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シリコン基板をエッチングして所定の深さの凹部を形成するエッチング工程と、前記シリコン基板における前記凹部の内表面に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記凹部の底部に形成された前記絶縁層の部分を除去する除去工程と、電鋳法によって、前記シリコン基板に電圧を印加して前記凹部を金属で埋める電鋳工程とを備え、前記絶縁層形成工程には、陽極酸化法や熱酸化法が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２８２３２２号公報
【特許文献２】特開２０１２−１５０２１９号公報
【特許文献３】国際公開第２０１２／０８６１２１号
【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ないし特許文献３に開示された金属格子の製造方法は、前記溝部や前記凹部を金属で電鋳法によってボトムアップにより（底から）埋めるので、比較的長時間を要してしまう。例えば、金を電鋳法で１００μｍ成長させる場合、その成長時間は、２４時間以上の長時間になってしまう。
【０００８】
そして、前記特許文献１に開示された振幅型回折格子の製造方法は、所定の厚さの第２遮光領域を形成するために、前記（３）の工程を繰り返す必要がある。前記特許文献２および特許文献３に開示された金属格子の製造方法は、電鋳法を用いてボトムアップするために、前記凹部の側面を絶縁する必要がある一方前記凹部の底部を通電可能にする必要がある。このため、前記特許文献１ないし特許文献３に開示された金属格子の製造方法は、上述のように製造工程が複雑となる。
【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、より短時間でより簡素な製造工程で製造できる格子の製造方法および該格子を提供することである。そして、本発明は、前記格子を複数用いた格子ユニットおよび前記格子や前記格子ユニットを用いた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】
【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、凹部によって互いに同じ形状の複数の構造体を周期的に設けた格子領域を格子形成母材の一方面に形成する格子形成工程と、前記格子形成母材の第１材料におけるＸ線に対する所定の特性の第１値と異なる第２値を持つ第２材料で形成された粒子状の複数のＸ線粒子を前記凹部の開口から前記凹部内に埋め込む凹部埋込工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
このような格子の製造方法は、前記複数のＸ線粒子を前記凹部の開口から前記凹部内に埋め込むので、より短時間で前記凹部を前記複数のＸ線粒子で埋めることができる。そして、このような格子の製造方法は、電鋳法を用いることなく、前記複数のＸ線粒子を前記凹部の開口から前記凹部内に埋め込むので、背景技術で上述したような工程の繰り返しを必要とせず、また、背景技術で上述したような電鋳法を用いる場合に必要となる絶縁層形成工程やこの絶縁層形成工程で形成した絶縁層の一部を除去する除去工程を必要とせず、より簡素な製造工程で格子を製造できる。
【００１２】
また、他の一態様では、上述の格子の製造方法において、前記凹部埋込工程は、振動可能な容器の内底に前記格子形成母材を固定する固定工程と、前記格子形成母材における前記凹部の前記開口を覆うように、前記容器内に複数の前記Ｘ線粒子を貯留する貯留工程と、前記容器を振動させる振動工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
このような格子の製造方法は、前記容器を振動させるので、前記凹部内に埋め込まれた前記複数のＸ線粒子におけるかさ密度をより高くできる。
【００１４】
また、他の一態様では、これら上述の格子の製造方法において、前記Ｘ線粒子の前記第２材料は、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、イリジウムおよびロジウムのうちの少なくともいずれかを含むことを特徴とする。
【００１５】
このような格子の製造方法は、比較的原子量の大きい金属の好例である、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）およびロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくともいずれかを含むように前記Ｘ線粒子を形成するので、比較的大きくＸ線に作用し、前記凹部の深さをより浅くできる。このため、このような格子の製造方法は、より容易に格子を製造できる。
【００１６】
また、他の一態様では、これら上述の格子の製造方法において、前記凹部埋込工程より前に、前記構造体と前記Ｘ線粒子との共晶化を防止するための防止層を前記凹部の表面に形成する防止層形成工程と、前記防止層形成工程および前記凹部埋込工程より後に、前記凹部内に埋め込まれた前記複数のＸ線粒子を加熱する加熱工程とをさらに備えることを特徴とする。
【００１７】
凹部に埋め込まれた複数のＸ線粒子を加熱する場合に、構造体（格子形成母材）の第１材料とＸ線粒子の第２材料との組み合わせによって、共晶化のため、第１および第２材料の各融点よりも低い温度で第１および第２材料が溶融する場合がある。例えば、構造体（格子形成母材）の第１材料がシリコン（Ｓｉ）であり、Ｘ線粒子の第２材料が金（Ａｕ）または金合金である場合に、これらは、共晶化する。このため、シリコンの融点は、約１４１４℃であり、金の融点は、約１０６４℃であるが、シリコンと金との共晶点は、約３７０℃であるため、前記各融点より低い温度で溶け共晶化してしまう。上記格子の製造方法は、前記防止層形成工程をさらに備えるので、加熱工程で、前記凹部内に埋め込まれた前記複数のＸ線粒子を加熱した場合でも共晶化を防止できる。
【００１８】
また、他の一態様では、上述の格子の製造方法において、前記防止層形成工程より後であって前記凹部埋込工程より前に、前記Ｘ線粒子の前記第２材料の薄膜を前記凹部の表面に形成する薄膜形成工程をさらに備えることを特徴とする。そして、他の一態様では、これら上述の格子の製造方法において、前記凹部埋込工程より前に、前記Ｘ線粒子の前記第２材料の薄膜を前記凹部の表面に形成する薄膜形成工程と、前記薄膜形成工程および前記凹部埋込工程より後に、前記凹部内に埋め込まれた前記複数のＸ線粒子を加熱する加熱工程とをさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
このような格子の製造方法は、前記薄膜形成工程をさらに備えるので、加熱工程で、前記凹部内に埋め込まれた前記複数のＸ線粒子を加熱した場合に、Ｘ線粒子が溶融した後に固形化したＸ線溶融固形物における前記凹部内での高さを略揃えることができる。
【００２０】
また、他の一態様では、これら上述の格子の製造方法において、前記凹部の前記開口を覆う被覆層を形成する被覆層形成工程をさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
このような格子の製造方法は、前記被覆層形成工程をさらに備えるので、前記凹部内に埋め込まれた前記複数のＸ線粒子の飛散を防止したり、保護したりすることができる。
【００２２】
また、他の一態様では、タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計に用いられる格子を製造するこれら上述のいずれかの格子の製造方法である。
【００２３】
タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計に用いられる格子は、数μｍ〜数十μｍの周期で複数の構造体を周期的に設ける必要がある。これら上述のいずれかの格子の製造方法は、このようなサイズのタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計に用いられる格子の製造に好適である。
【００２４】
また、本発明の他の一態様にかかる格子は、凹部を生成することによって互いに同じ形状の複数の構造体を周期的に設けた格子領域を一方面に形成した格子形成母材と、前記凹部内に埋め込まれ、前記格子形成母材の第１材料におけるＸ線に対する所定の特性の第１値と異なる第２値を持つ第２材料で形成された粒子状の複数のＸ線粒子とを備えることを特徴とする。
【００２５】
このような格子は、これら上述のいずれかの格子の製造方法によって製造可能であるので、より短時間でより簡素な製造工程で製造できる。
【００２６】
また、本発明の他の一態様では、これら上述のいずれかの格子の製造方法によって製造された格子である。これによれば、これら上述のいずれかの格子の製造方法によって製造された格子が提供される。
【００２７】
また、本発明の他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、これら上述のいずれかの格子である。これによれば、これら上述のいずれかの格子を含む格子ユニットが提供され、１個の格子の格子面よりも広い格子面が得られる。
【００２８】
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、これら上述の格子および格子ユニットのうちの少なくとも１つを含む。これによれば、これら上述のいずれかの格子を含むＸ線撮像装置が提供される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にかかる格子の製造方法および該格子は、より短時間でより簡素な製造工程で製造できる。そして、本発明は、この格子を複数用いた格子ユニットおよび前記格子や前記格子ユニットを用いたＸ線撮像装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態における格子の構成を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態における格子の製造工程を説明するための断面図である。
【図３】第１実施形態における格子の製造工程中のシリコン基板を示す斜視図である。
【図４】第１実施形態における格子の一例を示す断面電子顕微鏡像である。
【図５】第２実施形態における格子の構成を示す斜視図である。
【図６】第３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７】第４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８】第５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】
（第１実施形態）
図１は、実施形態における格子の構成を示す斜視図である。図２は、第１実施形態における格子の製造工程を説明するための断面図である。図３は、第１実施形態における格子の製造工程中のシリコン基板を示す斜視図である。
【００３３】
本実施形態の格子ＤＧａは、図１に示すように、格子形成母材１１を備え、この格子形成母材１１の一方面には、凹部（凹所）１２によって互いに同じ形状の複数の構造体１１ｂを周期的に設けた格子領域１３が形成されている。より具体的には、図１に示す例では、図１に示すようにＤｘＤｙＤｚの直交座標系を設定した場合に、格子形成母材１１におけるＤｘＤｙ面に沿った板状または層状の部分（基板部分）１１ａ上に、格子領域１３が形成される。この格子領域１３は、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、深さＨ）を有して一方向Ｄｘに線状に延びる複数の凹部１２を格子形成母材１１に生成することによって、前記所定の厚さＨを有して前記一方向Ｄｘに線状に延びる複数の構造体１１ｂが、格子形成母材１１の基板部分１１ａから延設されるように、そして、格子形成母材１１の基板部分１１ａから垂直（−Ｄｚ方向）に立設するように形成されることで、設けられる。このため、複数の凹部１２は、それぞれ、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、そして、複数の構造体１１ｂは、それぞれ、前記ＤｘＤｙ面に直交するＤｘＤｚ面に沿った板状または層状である。したがって、これら複数の凹部１２と複数の構造体１１ｂとは、前記一方向Ｄｘに直交する方向Ｄｙに交互に、前記方向Ｄｙを法線とするＤｘＤｚ面に平行に、配設される。複数の構造体１１ｂ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、複数の凹部１２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、複数の構造体１１ｂ（複数の凹部１２）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、周期構造となっている。
【００３４】
そして、本実施形態では、複数の凹部１２内には、それぞれ、格子形成母材１１の第１材料、すなわち構造体１１ｂにおけるＸ線に対する所定の特性の第１値と異なる第２値を持つ第２材料で形成された粒子状の複数のＸ線粒子１４が埋め込まれている。なお、後述するように、凹部１２に埋め込まれた複数のＸ線粒子１４は、加熱されることによって、一体化されてもよい。粒子状のＸ線粒子１４は、粉末状であってもよい。
【００３５】
Ｘ線に対する前記所定の特性は、例えば、Ｘ線の透過率（または吸収率）であり、この場合、これら複数の構造体１１ｂおよび複数の凹部１２内それぞれにおける各Ｘ線粒子１４は、互いに異なる透過率（または吸収率）でＸ線を透過（または吸収）するように機能する。このため、格子ＤＧａは、一態様として、Ｘ線に対する回折条件を満たすように、凹部１２内それぞれにおける各Ｘ線粒子１４の厚さＨおよび前記所定の間隔ＰをＸ線の波長に応じて適宜に設定することにより、振幅型回折格子として機能する。
【００３６】
また例えば、Ｘ線に対する前記所定の特性は、例えば、Ｘ線に対する位相変化率であり、この場合、これら複数の構造体１１ｂおよび複数の凹部１２内それぞれにおける各Ｘ線粒子１４は、互いに異なる位相変化でＸ線に作用するように機能する。このため、格子ＤＧａは、一態様として、Ｘ線に対する回折条件を満たすように、凹部１２内それぞれにおける各Ｘ線粒子１４の厚さＨおよび前記所定の間隔ＰをＸ線の波長に応じて適宜に設定することにより、位相型回折格子として機能する。
【００３７】
格子形成母材１１（構造体１１ｂ）の第１材料は、任意であってよいが、Ｘ線に対する前記所定の特性値が小さい材料が好ましい。前記第１材料は、例えば、シリコン、ガラス、樹脂および比較的原子量の小さい（軽い）元素の金属（合金の含む）等が挙げられる。高アスペクト比の凹部１２を比較的寸法精度よく比較的容易に形成することができる観点から、前記第１材料は、シリコンが好ましく、また、前記第１材料は、レジスト用の樹脂が好ましい。また、後述するように、凹部１２に埋め込まれた複数のＸ線粒子１４を加熱する場合には、格子形成母材１１（構造体１１ｂ）の第１材料は、加熱中の最大温度で軟化や液化しない材料であることが好ましい。
【００３８】
Ｘ線粒子１４の第２材料は、任意であってよいが、凹部１２内のＸ線粒子１４の厚さＨ、すなわち、凹部１２の深さＨを小さくし、アスペクト比を小さくできる観点から、Ｘ線に対する前記所定の特性値が大きい材料が好ましい。例えば、前記第２材料は、原子量の比較的大きい（重い）元素の金属や貴金属、より具体的には、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）およびロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくともいずれかを含むことが好ましい。金（Ａｕ）は、原子番号７９の元素であり、バルクの密度（真密度）は、１９．３ｇ／ｃｍ３である。白金（Ｐｔ）は、原子番号７８の元素であり、バルクの密度（真密度）は、２１．４ｇ／ｃｍ３である。イリジウム（Ｉｒ）は、原子番号７７の元素であり、バルクの密度（真密度）は、２２．４２ｇ／ｃｍ３である。ロジウム（Ｒｈ）は、原子番号４５の元素であり、バルクの密度（真密度）は、１２．５ｇ／ｃｍ３である。このような材料で形成されたＸ線粒子を用いることで、凹部１２内のＸ線粒子１４は、比較的大きくＸ線に作用し、前記凹部の深さがより浅くなり、格子ＤＧａの製造がより容易になる。
【００３９】
アスペクト比は、凹部１２における幅Ｗに対する厚さＨ（深さＨ）の比（アスペクト比＝厚さＨ／幅Ｗ）であり、各凹部１２は、Ｘ線用の格子ＤＧａの場合、例えば、５以上の高アスペクト比とされている。凹部１２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における凹部１２の長さであり、凹部１２の厚さは、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の法線方向（深さ方向）Ｄｚにおける凹部１２の長さである。
【００４０】
このようなＸ線粒子１４の埋め込まれた複数の凹部１２を備える格子ＤＧａは、凹部１２によって互いに同じ形状の複数の構造体１１ｂを周期的に設けた格子領域１３を格子形成母材１１の一方面に形成する格子形成工程と、前記格子形成母材１１の第１材料におけるＸ線に対する所定の特性の第１値と異なる第２値を持つ第２材料で形成された粒子状の複数のＸ線粒子１４を前記凹部１２の開口から前記凹部１２内に埋め込む凹部埋込工程とを備える格子の製造方法で製造される。前記凹部１２は、１次元格子では、例えば、周期的に配列された複数のスリット溝等であり、また２次元格子では、周期的に配列された複数の柱状穴（柱状孔）等である。あるいは、２次元格子では、前記凹部１２は、複数の構造体１１ｂとして周期的に配列された複数の柱状体を残すように格子形成母材１１をエッチングした場合における前記エッチングした部分である。このように凹部自体が構造体となってもよく、凹部による残部が構造体となってもよい。なお、図１に示す例では、凹部１２による残部が構造体１１ｂとなっている。
【００４１】
より具体的には、本実施形態の格子ＤＧａを製造するために、まず、所定の材料から成る平板状の格子形成母材１１が用意される（図２（Ａ））。例えば、微細加工技術が略確立されており、凹部１２の一例として、高アスペクト比な複数のスリット溝ＳＤを形成できる観点から、本実施形態では、格子形成母材１１の一例として例えばシリコン基板１１が用意される。
【００４２】
次に、凹部１２として、複数のスリット溝ＳＤを生成することによって互いに同じ形状の複数の構造体１１ｂを周期的に設けた格子領域１３がシリコン基板１１の一主面に形成される（格子形成工程、図２（Ｂ））。
【００４３】
この格子形成工程の一例では、図２（Ｄ）に示すように、シリコン基板１１の主面上にレジスト層２１が形成され（レジスト層形成工程）、このレジスト層２１をパターニングして前記パターニングした部分のレジスト層２１が除去され（パターニング工程）、そして、パターニングされたレジスト層２１をマスクとして、シリコン基板１１における表面から所定の深さＨまで、シリコン基板１１がエッチングされる（エッチング工程）。これによって格子形成母材１１のシリコン基板１１に格子領域１３が形成される。レジスト層とは、エッチングの際に、該エッチングに抗して保護膜として機能する層である。例えば、レジスト層２１は、エッチング処理に対し耐性のある材料であってよい。耐性のあるとは、エッチング処理において、全くエッチングされないという意味である必要はなく、比較的エッチングされ難いという意味であり、エッチングすべきエッチング対象部分がエッチングされる間、エッチングすべきではない非エッチング対象部分を保護する保護膜として機能するという意味である。
【００４４】
より具体的には、シリコン基板１１上に例えば紫外線硬化型の感光性樹脂層２１がレジスト層２１として例えばスピンコート等によって形成される（レジスト層形成工程）。続いて、レジスト層２１にリソグラフィーマスク２２を押し当てて、レジスト層２１にリソグラフィーマスク２２を介して紫外線２３が照射され、レジスト層２１がパターン露光され、現像され、そして、露光されなかった部分（あるいは露光された部分）のレジスト層２１が除去される（パターニング工程）。続いて、パターニングされたレジスト層２１をマスクに、エッチングによってレジスト層２１の除去された部分に対応するシリコン基板１１が、前記Ｄｚ方向に所定の深さＨまでエッチングされる（エッチング工程）。図３には、このエッチング工程後におけるシリコン基板１１の一構造例が示されており、この場合では、図２（Ｂ）には、図３に示すＡＡ’線でのこのシリコン基板１１の断面が示されている。このように紫外線を用いたフォトリソグラフィー法によって、凹部１２の一例としてスリット溝ＳＤがシリコン基板１１に形成されることで、シリコン基板１１が、パターニングされ、シリコン基板１１に格子領域１３が形成される。
【００４５】
また、シリコン基板１１のエッチングには、例えば、ウェットエッチングでもよいが、ドライエッチングが好ましい。例えば、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）ドライエッチングでシリコン基板１１がエッチングされる。
【００４６】
このＩＣＰドライエッチングは、格子形成母材１１にシリコン基板１１を用いることから、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ラジカルおよ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よい。
【００４７】
このような格子形成工程の後に、シリコン基板１１の第１材料、すなわちシリコン（Ｓｉ）におけるＸ線に対する所定の特性の第１値と異なる第２値を持つ第２材料で形成された粒子状の複数のＸ線粒子１４が、振動によって複数のスリット溝ＳＤそれぞれの各開口から各スリット溝ＳＤ内に埋め込まれる（凹部埋込工程、図２（Ｃ））。所定の特性は、上述したように、透過率、吸収率および位相変化率等のうちのいずれかである。
【００４８】
本実施形態では、凹部埋込工程は、振動可能な容器３１の内底に格子形成母材１１を固定する固定工程と、格子形成母材１１における各凹部の各開口を覆うように、容器３１内に複数のＸ線粒子１４を貯留する貯留工程と、容器３１を振動させる振動工程とを備える。
【００４９】
より具体的には、この第２実施形態における凹部埋込工程では、図２（Ｃ）に示すように、まず、例えば一方の面を開口した無蓋有底中空柱状（例えば略箱形等）の、振動可能な容器３１における内底に、格子領域１３を形成した格子形成母材１１の一例としてのシリコン基板１１が、複数のスリット溝ＳＤの各開口を容器３１における前記一方の開口面に臨むように、基板部分１１ａの底面を前記内底に向けて（前記内底に対向させて）例えば接着剤を用いた接着等によって固定される（固定工程）。振動手法は、任意であってよく、例えば手動によって振動が容器３１に与えられてもよく、また例えば図略の加振機構によって振動が容器３１に与えられてもよい。前記加振機構は、公知の常套手段が用いられ、例えば、容器３１に取り付けられた圧電振動子であってよく、また例えば、容器３１に取り付けられたモータであって、回転軸に重心を偏らせて取り付けられた重りを持つモータであってもよい。次に、シリコン基板１１における前記凹部１２の一例としての複数のスリット溝ＳＤの各開口を覆うように、容器３１内に粒子状の複数のＸ線粒子（例えば金粉末等）３２が、貯留される（貯留工程）。そして、この状態で、容器３１が前記振動手法によって振動される（振動工程）。この容器３１の振動によって、シリコン基板１１および例えば金粉末等のＸ線粒子３２も振動し、容器３１内に貯留されたＸ線粒子３２が、シリコン基板１１における複数のスリット溝ＳＤそれぞれの各開口から各スリット溝ＳＤ内に流れ込んで埋め込まれ、これによって、凹部１２の一例としての複数のスリット溝ＳＤに埋め込まれた複数のＸ線粒子１４となる。なお、容器３１に振動が与えられても、シリコン基板１１は、容器３１の内底に固定されているので、容器３１に貯留されているＸ線粒子３２上に浮き上がることはない。
【００５０】
このような各製造工程を経ることによって、図１に示す構成の格子ＤＧａが製造される。その一例が図４に示されている。図４は、第１実施形態における格子の他の一例を示す断面電子顕微鏡像である。図４（Ａ）は、格子領域１３の断面図であり、図４（Ｂ）は、その一部拡大図である。上述の格子ＤＧａの製造方法における一例を挙げると、シリコン基板１１をフォトリソグラフィー法およびボッシュプロセスによって加工することで、周期Ｐ約５．３μｍ、スリット溝幅Ｗ約２．６５μｍおよび深さＨ約４０μｍである櫛歯構造の格子領域１３が、シリコン基板１１に形成された。次に、この格子領域１３を形成したシリコン基板１１が容器３１の内底に固定され、タップ密度約８ｇ／ｃｃおよび粒径約０．２μｍ〜約１μｍの純金粉末が、Ｘ線粒子３２の一例として、シリコン基板１１における各スリット溝ＳＤの各開口を覆うように、容器３１内に貯留された。そして、この状態で容器３１に約１０Ｈｚの振動が与えられ、純金粉末３２が、各スリット溝ＳＤ内に流れ込んで各スリット溝ＳＤ内に埋め込まれた。図４に示す格子ＤＧｂは、このように製造されたものである。
【００５１】
このように製造された格子ＤＧａを後述のタルボ・ロー干渉計（図７参照）における第２回折格子１０３とし、電鋳法を用いた従来技術（例えば前記特許文献２および特許文献３に開示された製造方法）で製造した金属格子をマルチスリット板１０４および第１回折格子１０２としたタルボ・ロー干渉計で、このように製造された格子ＤＧａを評価した結果、問題なく描出できることが確認された。なお、この金粒子（Ｘ線粒子１４）のタップ密度を大きくすることによって、描出性能をさらに向上させることが可能である。
【００５２】
このような格子ＤＧａの製造方法は、複数のＸ線粒子１４を凹部１２の一例としての各スリット溝ＳＤの各開口から各スリット溝ＳＤ内それぞれに埋め込むので、より短時間で各スリット溝ＳＤを複数のＸ線粒子１４で埋めることができる。そして、このような格子ＤＧａの製造方法は、電鋳法を用いることなく、複数のＸ線粒子１４を各スリット溝ＳＤの各開口から各スリット溝ＳＤ内それぞれに埋め込むので、背景技術で上述したような工程の繰り返しを必要とせず、また、背景技術で上述したような電鋳法を用いる場合に必要となる絶縁層形成工程やこの絶縁層形成工程で形成した絶縁層の一部（底部の絶縁層）を除去する除去工程を必要とせず、より簡素な製造工程で格子ＤＧａを製造できる。このため、このような格子ＤＧａは、より短時間でより簡素な製造工程で製造でき、低コスト化が可能となる。
【００５３】
また、このような格子ＤＧａの製造方法は、容器３１を振動させるので、スリット溝ＳＤ内に埋め込まれた複数のＸ線粒子１４におけるかさ密度をより高くできる。例えば、タップ密度２．０〜１２．０ｇ／ｃｃであって平均粒径０．３〜２．０μｍの金粉末（例えば、田中貴金属工業（株）製、品名ＡＹ−５０２２等）をＸ線粒子３２として用いることによって、金のバルクの密度（真密度）に対する、各スリット溝ＳＤ内に埋め込まれた金粉末１４のタップ密度の比（＝（金粉末１４のタップ密度）／（金のバルクの真密度））は、０．４以上となる。タップ密度は、ＪＩＳ  Ｚ  ２５１２−２００６に規定された「金属粉−タップ密度測定法」に準拠したものである。
【００５４】
なお、田中貴金属工業（株）は、金粉末だけでなく、白金粉末や、ロジウムを含む白金ロジウム系（ＰｔＲｈ系）の合金粉末等も取り扱っている。
【００５５】
また、このような格子ＤＧａの製造方法は、格子形成母材１１の一例としてのシリコン基板１１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ＳＤを形成することができる。この結果、このような格子ＤＧａの製造方法は、この高アスペクト比のスリット溝ＳＤを複数のＸ線粒子１４で埋めることで、複数のＸ線粒子１４の、高アスペクト比な部分を持つ格子ＤＧａを製造することができる。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、複数のＸ線粒子１４の部分に高いアスペクト比が求められるが、本実施形態における格子ＤＧａ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、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。
【００５６】
また、このような格子ＤＧａの製造方法は、ボッシュプロセスによってシリコン基板１１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、高精度なスリット溝ＳＤを形成することができる。特に、格子ＤＧａ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。
【００５７】
また、上述の第１実施形態における格子ＤＧａでは、格子形成母材１１の第１材料は、シリコンとされ、フォトリソグラフィー法によって格子領域１３が形成されたが、上述したように、格子形成母材１１（構造体１１ｂ）の第１材料は、任意であってよい。例えば、格子形成母材１１の第１材料は、いわゆるＳＵ−８等のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）用の厚膜感光性樹脂（紫外線硬化型エポキシ系ネガティブレジスト）とされ、フォトリソグラフィー法またはＸ線リソグラフィー法によって格子領域１３が形成される。また例えば、格子形成母材１１の第１材料は、ガラス、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）およびチタン（Ｔｉ）等のうちのいずれかとされ、例えば切削加工法によって格子領域１３が形成される。凹部１２に埋め込まれた複数のＸ線粒子１４を加熱する場合、例えば、Ｘ線粒子１４が金で形成される場合であってその融点以下の例えば８００℃や９００℃で加熱する場合に、石英（二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、融点約１６５０℃）、鉄（融点１５３８℃）およびアルミニウム（融点１６６８℃）は、前記加熱温度以上の融点を持つので、前記加熱によって軟化や液化せず、格子形成母材１１として好ましい。
【００５８】
次に、別の実施形態について説明する。
【００５９】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態における格子の構成を示す斜視図である。第１実施形態における格子ＤＧａの製造方法において、凹部１２に埋め込まれた複数のＸ線粒子１４を加熱する場合に、構造体１１ｂの第１材料とＸ線粒子１４の第２材料との組み合わせによって、共晶化のため、第１および第２材料の各融点よりも低い温度で第１および第２材料が溶融する場合がある。例えば、一実施形態として上述したように、構造体１１ｂ（格子形成母材１１）の第１材料がシリコン（Ｓｉ）であって、Ｘ線粒子１４の第２材料が金（Ａｕ）である場合、これらは共晶化する。より具体的には、シリコン（Ｓｉ）の融点は、約１４１４℃であり、金（Ａｕ）の融点は、約１０６４℃であるが、シリコンと金とは、共晶点が約３７０℃である。このため、加熱すると、加熱温度がシリコン（Ｓｉ）より低い金（Ａｕ）の融点である約１０６４℃に達する前に、共晶化により、加熱温度が約３７０℃に達するとシリコンと金は、溶融し始める。このため、第２実施形態における格子ＤＧｂおよびその製造方法では、この共晶化を防止するために、さらに、構造体１１ｂ（格子形成母材１１）の第１材料とＸ線粒子１４の第２材料との共晶化を防止するための防止層１５が凹部１２の表面に形成される。
【００６０】
このような第２実施形態における格子ＤＧｂは、第１実施形態における格子ＤＧａと同様に、図５に示すように、格子形成母材１１を備え、この格子形成母材１１の一方面には、凹部１２によって互いに同じ形状の複数の構造体１１ｂを周期的に設けた格子領域１３が形成されている。そして、第２実施形態における格子ＤＧｂは、凹部１２の内表面（構造体１１ｂの両側面および凹部１２の底面）に、前記共晶化を防止するための防止層１５をさらに備えている。この防止層１５は、Ｘ線粒子１４を加熱する場合に、その加熱温度で溶融しない材料、すなわち、前記加熱温度より高い温度の融点を持つ材料で形成される。例えば、防止層１５は、構造体１１ｂ（格子形成母材１１）の第１材料を酸化した酸化層であってよい。
【００６１】
そして、本実施形態では、各内表面に防止層１５をそれぞれ形成した複数の凹部１２内には、それぞれ、格子形成母材１１の第１材料、すなわち構造体１１ｂにおけるＸ線に対する所定の特性の第１値と異なる第２値を持つ第２材料で形成された粒子状の複数のＸ線粒子１４が埋め込まれている。粒子状のＸ線粒子１４は、粉末状であってもよい。
【００６２】
このような第２実施形態の格子ＤＧｂは、凹部１２によって互いに同じ形状の複数の構造体１１ｂを周期的に設けた格子領域１３を格子形成母材１１の一方面に形成する格子形成工程と、前記格子形成母材１１の第１材料におけるＸ線に対する所定の特性の第１値と異なる第２値を持つ第２材料で形成された粒子状の複数のＸ線粒子１４を前記凹部１２の開口から前記凹部１２内に埋め込む凹部埋込工程とを備え、さらに、前記凹部埋込工程より前に、前記共晶化を防止するための防止層１５を前記凹部１２の表面に形成する防止層形成工程と、前記防止層形成工程および前記凹部埋込工程より後に、前記凹部１２内に埋め込まれた前記複数のＸ線粒子１４を加熱する加熱工程とをさらに備える格子の製造方法で製造される。
【００６３】
より具体的には、第２実施形態の格子ＤＧｂを製造するために、第１実施形態の格子ＤＧａを製造する場合と同様に、格子形成母材１１の一例として例えばシリコン基板１１が用意され、格子形成工程が実施され、格子領域１３がシリコン基板１１の一主面に形成される。
【００６４】
次に、防止層１５が、凹部１２の内表面に、図５に示す例では、複数の各スリット溝ＳＤにおける各内表面（両側面および底面）に形成される（防止層形成工程）。例えば、防止層１５が構造体１１ｂ（格子形成母材１１）の第１材料の酸化層である場合には、格子領域１３を形成した格子形成母材１１が所定の酸化法によって酸化され、防止層１５の一例としての酸化層が凹部１２の内表面に形成される。前記所定の酸化法は、種々の酸化法を用いることができる。例えば、熱酸化法や陽極酸化法等が挙げられる。また酸化層は、例えば蒸着法やスパッタ法等の堆積法によって形成されてもよい。
【００６５】
より具体的には、本実施形態では、格子形成母材１１がシリコンで形成されているため、防止層１５としての酸化層は、シリコン酸化層（二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層）となる。このシリコン酸化層は、例えば熱酸化法の場合、格子領域１３を形成した格子形成母材１１を、酸素や水蒸気の気体雰囲気中で加熱することによって、格子領域１３を形成した格子形成母材１１の略全面に、形成される。また例えば陽極酸化法の場合、このシリコン酸化層は、シリコンの格子形成母材１１に電源の陽極が接続され、前記電源の陰極に接続された陰極電極およびシリコンの格子形成母材１１が電解液に浸けられ、通電されることによって、格子領域１３を形成した格子形成母材１１の略全面に、形成される。
【００６６】
このような防止層形成工程の後に、格子形成母材１１の第１材料、本実施形態ではシリコン（Ｓｉ）におけるＸ線に対する所定の特性の第１値と異なる第２値を持つ第２材料で形成された複数のＸ線粒子１４、例えば金粉末が、内表面に防止層１５の一例としてのシリコン酸化層をそれぞれ形成した複数のスリット溝ＳＤそれぞれの各開口から各スリット溝ＳＤ内に振動によって埋め込まれる（凹部埋込工程）。
【００６７】
そして、この凹部埋込工程の後に、凹部１２の一例としてのスリット溝ＳＤ内に埋め込まれた複数のＸ線粒子１４の一例としての金粉末が加熱される（加熱工程）。この加熱によって、金粉末が一体化する。
【００６８】
このような各製造工程を経ることによって、図５に示す構成の格子ＤＧｂが製造される。
【００６９】
このような格子ＤＧｂの製造方法は、第１実施形態と同様の作用効果を奏し、そして、前記防止層形成工程をさらに備えるので、加熱工程で、凹部１２内に埋め込まれた複数のＸ線粒子１４を加熱した場合でも共晶化を防止できる。
【００７０】
なお、この第２実施形態における格子ＤＧｂの製造方法において、前記防止層形成工程より後であって前記凹部埋込工程より前に、前記Ｘ線粒子１４の前記第２材料の薄膜を前記凹部１２、上述の例ではスリット溝ＳＤの内表面に形成する薄膜形成工程をさらに備えてもよい。そして、上述の第１実施形態における格子ＤＧａの製造方法において、前記凹部埋込工程より前に、前記Ｘ線粒子１４の前記第２材料の薄膜を前記凹部１２、上述の例ではスリット溝ＳＤの内表面に形成する薄膜形成工程と、前記薄膜形成工程および前記凹部埋込工程より後に、前記凹部１２、上述の例ではスリット溝ＳＤ内に埋め込まれた前記複数のＸ線粒子１４を加熱する加熱工程とをさらに備えてもよい。
【００７１】
このような格子ＤＧａ、ＤＧｂの製造方法は、前記薄膜形成工程をさらに備えるので、加熱工程で、前記凹部１２（上記例ではスリット溝ＳＤ）内に埋め込まれた前記複数のＸ線粒子１４を加熱した場合に、Ｘ線粒子１４が溶融した後に固形化したＸ線溶融固形物における前記凹部１２内での高さを略揃えることができる。推測であるが、これは、凹部１２の内表面に、Ｘ線粒子１４の第２材料と同一の薄膜を形成することによって、凹部１２の内表面の表面状態がＸ線粒子１４の表面状態に近づき、加熱によってＸ線粒子１４が溶融した場合にＸ線粒子１４の溶融物が凹部１２に馴染み、前記凹部１２内での高さが略揃うためであると考えている。
【００７２】
また、これら上述の第１および第２実施形態における格子ＤＧａ、ＤＧｂ（その変形態様も含む）は、前記凹部１２、上述の例ではスリット溝ＳＤの前記開口を覆う被覆層をさらに備えてもよく、そして、これら上述の第１および第２実施形態における格子ＤＧａ、ＤＧｂ（その変形態様も含む）の製造方法は、前記凹部１２、上述の例ではスリット溝ＳＤの前記開口を覆う被覆層を形成する被覆層形成工程をさらに備えてもよい。
【００７３】
このような格子ＤＧａ、ＤＧｂおよびそれらの製造方法は、前記被覆層形成工程をさらに備えるので、前記凹部１２内に埋め込まれた前記複数のＸ線粒子１４の飛散を防止したり、保護したりすることができる。
【００７４】
また、これら上述の第１および第２実施形態における格子ＤＧａ、ＤＧｂ（その変形態様も含む）の少なくともいずれかを用いた格子ユニットが製造されてもよい。より具体的には、この格子ユニットは、１つの格子面（平面（断面”−”）、屈曲面（断面”∧”）および曲面（断面”⌒”）を含む）を形成するように配置された複数の格子ＤＧを備え、前記複数の格子ＤＧのうちの少なくとも１つは、これら上述の第１および第２実施形態における格子ＤＧａ、ＤＧｂ（その変形態様も含む）のいずれかの格子ＤＧである。このような格子ユニットを形成することによって、１個の格子ＤＧａ、ＤＧｂの格子面よりも広い格子面が得られる。
【００７５】
次に、別の実施形態について説明する。
【００７６】
（第３および第４実施形態；タルボ干渉計およびタルボ・ロー干渉計）
Ｘ線用のタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計に用いられる回折格子は、数μｍ〜数十μｍの周期で複数の構造体を周期的に設ける必要がある。このため、これら上述の第１および第２実施形態における格子ＤＧａ、ＤＧｂ（その変形態様も含む）の製造方法は、このようなサイズの周期的な構造体を持つＸ線用のタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計に用いられる格子の製造に好適である。これら上述の製造方法によって製造されたＸ線用の格子ＤＧａ、ＤＧｂや、このＸ線用の格子ＤＧａ、ＤＧｂを複数備えた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以下に説明する。
【００７７】
図６は、第３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７は、第４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。
【００７８】
第３実施形態のＸ線用タルボ干渉計１００Ａは、図６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。
【００７９】
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、前記格子ＤＧ（ＤＧａ、ＤＧｂ、その変形形態を含む）または格子ユニットである。第１回折格子１０２および第２回折格子１０３の少なくとも一方を、上述の製造方法によって製造することによって、より短時間でより簡素な製造工程でＸ線用タルボ干渉計１００Ａに用いられる回折格子を製造できる。
【００８０】
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２０１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。
【００８１】
このような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。
【００８２】
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。
【００８３】
ここで、Ｘ線源１０１と第１回折格子１０２との間に被写体Ｓが配置されると、前記モアレ縞は、被写体Ｓによって変調を受け、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。このため、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が検出される。
【００８４】
このような図６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（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。
【００８５】
一方、タルボ・ロー干渉計１００Ｂは、図７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６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。
【００８６】
このマルチスリット板１０４は、上述の製造方法によって製造された格子ＤＧまたは格子ユニットであってよい。マルチスリット板１０４を、上述の製造方法によって製造することによって、より短時間でより簡素な製造工程でＸ線用タルボ・ロー干渉計１００Ｂに用いられる回折格子を製造できる。
【００８７】
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。
【００８８】
次に、別の実施形態について説明する。
【００８９】
（第５実施形態；Ｘ線撮像装置）
格子ＤＧ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。
【００９０】
図８は、第５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８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。
【００９１】
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。
【００９２】
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、上述の前記格子ユニットである。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倍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、振幅型回折格子であってもよい。
【００９３】
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、上述の前記格子ユニットである。
【００９４】
第１回折格子２０３において、第１回折格子２０３を構成する複数の格子ＤＧ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２０４の放射源を通るように、そして、Ｘ線源２０４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前記受光面が接するように、前記仮想的な円筒面に沿って配列されることが好ましい。また、第２回折格子２０２において、第２回折格子２０２を構成する複数の格子ＤＧ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、そして、Ｘ線源２０４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前記受光面が接するように、前記仮想的な円筒面に沿って配列されることが好ましい。
【００９５】
そして、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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
次に、本実施形態のＸ線撮像装置２００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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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を備える上述した実施形態における格子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。
【０１０６】
また、格子ユニットの格子ＤＧがボッシュプロセスによってシリコンウェハがドライエッチングされる場合には、前記凹部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。
【０１０７】
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の格子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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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】
【０１１１】
ＤＧ、ＤＧａ、ＤＧｂ  格子
１１  格子形成母材
１１ｂ  構造体
１２  凹部
１３  格子領域
１４  Ｘ線粒子
１５  防止層
１００Ａ  タルボ干渉計
１００Ｂ  タルボ・ロー干渉計
２００  Ｘ線撮像装置
【図１】
2015022203.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図４】
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