(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
堆積法によって、前記シリコン基板における前記凹部を形成した前記主面側の表面全体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ること
を特徴とする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の製造方法。
【請求項２】
前記堆積法は、化学気相成長法、スパッタ法および蒸着法のうちのいずれかであること
を特徴とする請求項１に記載の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の製造方法。
【請求項３】
前記レジスト層は、前記エッチング工程および前記除去工程の後に残留する厚さであること
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の製造方法。
【請求項４】
前記レジスト層は、前記エッチング工程のエッチング処理および除去工程の除去処理に対し耐性を有するとともに、前記電鋳工程で絶縁性を持つ材料で形成されること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の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の製造方法。
【請求項５】
前記レジスト層と前記絶縁層とは、互いに異なる材料によって形成されていること
を特徴とする請求項４に記載の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の製造方法。
【請求項６】
前記レジスト層は、金属酸化膜であること
を特徴とする請求項５に記載の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の製造方法。
【請求項７】
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ないし請求項６のいずれか１項に記載の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の製造方法。
【請求項８】
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ないし請求項７のいずれか１項に記載の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の製造方法。
【請求項９】
前記シリコン基板は、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８のいずれか１項に記載の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の製造方法。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の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の製造方法によって製造された回折格子。
【請求項１１】
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Ｘ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・ロー干渉計と、
前記Ｘ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・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Ｘ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・ロー干渉計は、請求項１０に記載の回折格子を含むこと
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、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回折格子を製造するための回折格子の製造方法に関する。そして、本発明は、この製造方法によって製造された回折格子およびこの回折格子を用いた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および特許文献２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。
【０００６】
また、特許文献２に開示のＸ線タルボ回折格子の製造方法は、誘導結合型プラズマ処理装置においてシリコン基板に対してＦ原子を含むガスによる選択的な反応性イオンエッチングを行うことで凹部を形成するエッチング工程と、誘導結合型プラズマ処理装置においてフルオロカーボン系のガスを導入することによりポリマー膜を前記凹部の底面および側壁面に保護膜として堆積する保護膜堆積工程と、を交互に反復することで溝を形成する溝形成工程と、誘導結合型プラズマ処理装置において酸素ガスを導入することにより、前記溝の底面および側壁面にシリコン酸化膜からなる電気絶縁膜を形成するシリコン酸化膜形成工程と、誘導結合型プラズマ処理装置においてＦ原子を含むガスによる反応性イオンエッチングを行うことで、前記電気絶縁膜のうち前記溝の底面に形成されている部分を除去し、当該底面において前記シリコン基板のシリコンを露出させるシリコン露出工程と、露出した前記シリコンの表面をシード層として電気メッキを行い、前記溝の内部にＸ線吸収金属部を析出させる電気メッキ工程と、を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−０３７０２３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８５７２８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、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。
【０００９】
この点、前記特許文献２に開示されたＸ線タルボ回折格子の製造方法では、このような各工程の繰り返しがないので、比較的簡便である。
【００１０】
しかしながら、前記特許文献２の前記シリコン酸化膜形成工程によって前記溝の底面および側壁面に形成されるシリコン酸化膜からなる電気絶縁膜は、誘導結合型プラズマ処理装置に酸素を導入することによって形成される場合、前記特許文献２で引用する非特許文献「大原淳士、外５名、「二重側壁保護膜を用いた新しいディープＲＩＥ技術の開発」、デンソーテクニカルレビュー、デンソー株式会社、２０００年、Ｖｏｌ．５  Ｎｏ．１  ２０００、ｐ４５−５０」を参照すると、せいぜい２ｎｍ程度であり、プラズマ処理にかかわる放電条件や、酸素の流量、酸素を照射する時間等の条件を変えてもこれよりも厚い膜をつけるのは困難である。このため、前記特許文献２の前記シリコン露出工程における反応性イオンエッチングのマスクとして機能するが、上述の如く膜厚が薄く、そして、実際にはその緻密性に欠けるため、前記特許文献２の前記電気メッキ工程の電気絶縁膜として充分に機能しない場合があり、前記電気メッキ工程における適確な膜とはいえない。したがって、シリコン全体に導電性があるため、前記電気メッキ工程において、Ｘ線吸収金属は、前記溝の側壁面からも成長する可能性が高く、この結果、Ｘ線吸収金属部の内部に空間（ボイド、金属が未充填の部分）が発生してしまう虞があり、前記溝を電気メッキによって前記Ｘ線吸収金属で緻密に埋めることが難しい。
【００１１】
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回折格子の製造方法を提供することである。そして、本発明の他の目的は、この回折格子の製造方法を用いて製造された回折格子およびこの回折格子を用いた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】
【００１２】
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、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、堆積法によって、前記シリコン基板における前記凹部を形成した前記主面側の表面全体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ることを特徴とする。そして、好ましくは、前記堆積法は、化学気相成長法、スパッタ法および蒸着法のうちのいずれかである。
【００１３】
このような構成の回折格子の製造方法は、シリコンをドライエッチングするので、例えばスリット溝や柱状穴等の凹部における幅に対する深さの比（凹部のアスペクト比＝深さ／幅）の高い前記凹部を形成することができる。この結果、このような構成の回折格子の製造方法は、この凹部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回折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凹部を金属で埋める際に、まず、絶縁層形成工程で、堆積作用で成膜する堆積法によって、前記凹部を形成した前記主面側の表面全体に絶縁層が形成され、そして、除去工程で、この絶縁層における凹部の底部部分が除去される。したがって、絶縁層形成工程では、緻密性に優れかつその膜厚を比較的制御し易い堆積法によって絶縁層が形成されるので、電鋳工程の電鋳法に対し電気的な絶縁を確保することができる所定膜厚の絶縁層を形成することができ、凹部を構成する壁部であってエッチング工程で残留したシリコン基板の壁部における壁面部分（凹部の内側側面部分）および上面部分（頂部部分）が絶縁層によって絶縁状態となるとともに、凹部の底部が通電可能な状態となる。このため、凹部の壁面（内側側面）から金属がより確実に析出および成長することがなく、凹部の底部から金属がより確実に析出し成長する。したがって、このような構成の回折格子の製造方法は、このように金属が前記凹部の底部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、このような構成の回折格子の製造方法は、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。
【００１４】
また、他の一態様では、この上述の、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の製造方法において、前記レジスト層は、前記エッチング工程および前記除去工程の後に残留する厚さであることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、レジスト層がエッチング工程のエッチング処理や除去工程の除去処理に対し削られる材料によって形成される場合であっても、除去工程後にレジスト層が確実に残留する。このため、このような構成の回折格子の製造方法は、凹部を構成する壁部であってエッチング工程で残留したシリコン基板の壁部の頂部（上面）もレジスト層によって絶縁性を確保することができ、より確実に該壁部の、電鋳法に対する絶縁性を確保することができる。
【００１６】
また、他の一態様では、この上述の、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の製造方法において、前記レジスト層は、前記エッチング工程のエッチング処理および除去工程の除去処理に対し耐性を有するとともに、前記電鋳工程で絶縁性を持つ材料で形成されることを特徴とする。この回折格子の製造方法において、好ましくは、前記レジスト層と前記絶縁層とは、互いに異なる材料によって形成されていることであり、また、好ましくは、前記レジスト層は、金属酸化膜である。
【００１７】
この構成によれば、レジスト層がエッチング工程のエッチング処理および除去工程の除去処理に対し耐性を有する材料であって電鋳工程で絶縁性を持つ材料で形成されるので、除去工程中にレジスト層が露出しても選択的に底部の絶縁層のみを除去することが可能となり、この除去工程後にレジスト層が残留する。このため、このような構成の回折格子の製造方法は、凹部を構成する壁部であってエッチング工程で残留したシリコン基板の壁部の頂部（上面）もレジスト層によって絶縁性を確保することができ、より確実に該壁部の、電鋳法に対する絶縁性を確保することができる。
【００１８】
また、他の一態様では、これら上述の、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。
【００１９】
このような構成の回折格子の製造方法は、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（主面（表面）に垂直な方向）に沿ってシリコン基板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。
【００２０】
また、他の一態様では、これら上述の、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。
【００２１】
このような構成の回折格子の製造方法は、ボッシュプロセスによってシリコン基板がドライエッチングされるので、前記凹部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。
【００２２】
また、他の一態様では、これら上述の、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の製造方法において、前記シリコン基板は、ｎ型シリコンであることを特徴とする。
【００２３】
このような構成の回折格子の製造方法は、前記シリコン基板の導電型がｎ型であるので、電鋳法でシリコン基板を陰極とした場合に、容易に、シリコン基板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。
【００２６】
そして、本発明の他の一態様にかかる、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は、これら上述のいずれかの回折格子の製造方法によって製造される。
【００２７】
これら上述の回折格子の製造方法によって製造される回折格子は、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。
【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Ｘ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・ロー干渉計と、前記Ｘ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・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Ｘ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・ロー干渉計は、上述の回折格子を含むことを特徴とする。
【００２９】
このような構成のＸ線撮像装置は、Ｘ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・ロー干渉計を構成する回折格子に、金属部分がより緻密な上述の回折格子を用いるので、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】
【００３０】
本発明にかかる回折格子の製造方法は、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、このような回折格子の製造方法によって製造される回折格子ならびにこの回折格子を用いたＸ線撮像装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【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第１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第１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第１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シリコン基板を示す斜視図である。
【図６】ボッシュプロセスによってＩＣＰドライエッチングされたシリコン基板の様子を示す図である。
【図７】真空蒸着法における絶縁層の成膜方法を説明するための図である。
【図８】レジスト層および絶縁層がアルミナ膜であって真空蒸着法によってアルミナ膜の絶縁層を成膜した場合におけるシリコン基板の様子を示す図である。
【図９】実施形態における金属格子の第２製造方法を説明するための図（その１）である。
【図１０】実施形態における金属格子の第２製造方法を説明するための図（その２）である。
【図１１】実施形態における金属格子の第２製造方法を説明するための図（その３）である。
【図１２】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１３】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１４】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】
【００３２】
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。
【００３３】
（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シリコン部分１１と、第１シリコン部分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（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。
【００３４】
そして、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１絶縁層１２ｃ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１絶縁層１２ｃ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１絶縁層１２ｃが形成されている。第１絶縁層１２ｃ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、シリコン酸化膜）やアルミナ膜（Ａｌ２Ｏ３膜、酸化アルミニウム膜）等である。
【００３５】
さらに、複数の第２シリコン部分１２ａの上面（頂部）には、第２絶縁層１２ｄがそれぞれさらに備えられている。第２絶縁層１２ｄは、第２シリコン層１２ａを後述の電鋳法において電気的に絶縁するように機能する。この第２絶縁層１２ｄは、例えば、感光性樹脂層（フォトレジスト膜）や酸化膜等によって形成される。酸化膜は、例えば、シリコン酸化膜やアルミナ膜等を挙げることができる。
【００３６】
これら第１シリコン部分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絶縁層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。
【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、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、堆積法によって、前記シリコン基板における前記凹部を形成した前記主面側の表面全体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によって製造される。前記凹部は、１次元格子では、例えば、スリット溝であり、また２次元格子では、柱状穴（柱状孔）等である。以下、前記凹部がスリット溝である前記金属格子ＤＧの製造方法について、以下、この金属格子ＤＧの製造方法について、詳述する。
【００３８】
（第１製造方法）
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シリコン基板を示す斜視図である。図６は、ボッシュプロセスによってＩＣＰドライエッチングされたシリコン基板の様子を示す図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の一部拡大図である。図７は、真空蒸着法における絶縁層の成膜方法を説明するための図である。図７（Ａ）は、１回目の成膜の様子を示し、図７（Ｂ）は、２回目の成膜の様子を示す。図８は、レジスト層および絶縁層がアルミナ膜であって真空蒸着法によってアルミナ膜の絶縁層を成膜した場合におけるシリコン基板の様子を示す図である。図８（Ａ）は、第２シリコン部分１２ａの頂部付近を示し、図８（Ｂ）は、第２シリコン部分１２ａの中部付近を示し、図８（Ｃ）は、第２シリコン部部分１２ａの底部付近（基部付近）を示す。
【００３９】
本実施形態の金属格子ＤＧを製造するために、まず、シリコン基板３０が用意される（図２（Ａ））。好ましくは、シリコン基板３０は、多数キャリアが電子であるｎ型シリコンである。
【００４０】
ここで、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４６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】
次に、シリコン基板３０の主面上にレジスト層３３が形成され（レジスト層形成工程）、このレジスト層３３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３３が除去される（パターニング工程、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）、図３（Ａ）、図３（Ｂ））。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。
【００４２】
例えば、レジスト層３３は、後述の絶縁層３４と同一の材料であってよく、例えば、次のエッチング工程のエッチング処理に対し耐性のある絶縁性のシリコン酸化膜３３ａであってよい。このシリコン酸化膜３３ａが、パターニングされたレジスト層３３として用いられ、このシリコン酸化膜３３ａをパターニングするために、感光性樹脂層（フォトレジスト膜）が用いられる。なお、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。そして、このようにレジスト層３３と絶縁層３４とが同じ材料で形成される場合には、レジスト層３３（この例ではシリコン酸化膜３３ａ）は、次工程のエッチング工程および後述の除去工程の後に残留するように、その膜厚ｔ１が絶縁層３４の膜厚ｔ２よりも厚くなるように形成される。
【００４３】
また例えば、レジスト層３３は、絶縁層３４と異なる材料であってよく、例えば、エッチング工程のエッチング処理に対し耐性を有するとともに除去工程の除去処理に対し耐性を有する絶縁性の金属酸化膜３３ｂであってよい。このような金属酸化膜３３ｂは、例えば、アルミナ膜（Ａｌ２Ｏ３膜）等である。この金属酸化膜３３ｂが、パターニングされたレジスト層３３として用いられ、この金属酸化膜３３ｂをパターニングするために、感光性樹脂層（フォトレジスト膜）が用いられる。この場合には、金属酸化膜３３ｂ自体がエッチング工程および除去工程の各処理に対し耐性を有するので、その膜厚ｔ１は、必ずしも絶縁層３４の膜厚ｔ２よりも厚い必要はなく、電鋳法に対し電気的に絶縁性を有する膜厚でよい。
【００４４】
このようなシリコン酸化膜３３ａおよび金属酸化膜３３ｂは、絶縁性を有するとともに、エッチング工程および除去工程の後に残留可能な層となる。
【００４５】
このようなレジスト層３３は、種々の方法に形成することができる。より具体的には、例えば、レジスト層３３がシリコン酸化膜３３ａである場合には、シリコン基板３０の表面にレジスト層３３としてシリコン酸化膜３３ａが形成される。このシリコン酸化膜３３ａは、その厚さｔ１が後述の絶縁層３４としてのシリコン酸化膜３４の厚さｔ２よりも厚くなるように形成される。このシリコン酸化膜３３ａは、例えば、公知の常套手段である熱酸化法、化学気相成長法（Chemical Vapor Deposition、ＣＶＤ）、陽極酸化法およびスパッタ法等の種々の成膜方法によって形成される。例えば、熱酸化法では、シリコン基板３０が配置された石英管内に酸素雰囲気（不活性ガスを含んでもよい）または水蒸気が導入され、前記酸素雰囲気または前記水蒸気の気体雰囲気中でシリコン基板３０が、前記石英管をヒータによって加熱することで高温加熱され、その表面に所定の厚さ（例えば約２００ｎｍ等）のシリコン酸化膜３３ａが形成される。また例えば、陽極酸化法では、シリコン基板３０に電源の陽極が接続され、電源の陰極に接続された陰極電極およびシリコン基板３０が電解液に浸けられる。そして、通電されると、シリコン基板３０の表面に所定の厚さ（例えば約２００ｎｍ等）のシリコン酸化膜３３ａが形成される。前記電解液は、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。陰極電極は、この電解液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。化学気相成長法やスパッタ法については、後述する。シリコン酸化膜３３ａは、シリコン基板３０の少なくとも上面に形成されるが、裏面や側面にも形成されてもよい。このようにレジスト層３３としてシリコン酸化膜３３ａが用いられるので、公知、常套手段の熱酸化法、化学気相成長法、陽極酸化法およびスパッタ法等の種々の成膜方法を用いることができるから、比較的容易にシリコン酸化膜３３ａを形成することが可能となる。
【００４６】
続いて、シリコン基板３０に形成されたシリコン酸化膜３３ａ上に感光性樹脂層４０が例えばスピンコート等によって形成される（図２（Ｂ））。ここで、感光性樹脂層４０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。なお、これに限定されるものではなく、例えば、感光性樹脂層４０に代え、電子線露光用のレジスト層であってもよい。続いて、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４０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４０が除去される（図３（Ａ））。より具体的には、感光性樹脂層４０にリソグラフィーマスク４１を押し当てて、感光性樹脂層４０にリソグラフィーマスク４１を介して紫外線４２が照射され、感光性樹脂層４０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４０が除去される（図３（Ａ））。
【００４７】
続いて、パターニングされた感光性樹脂層４０をマスクに、エッチングによって感光性樹脂層４０の除去された部分のシリコン酸化膜３３ａが除去されてシリコン酸化膜３３ａがパターニングされる（図３（Ｂ））。より具体的には、例えば、ＣＨＦ３ガスの反応性リアクティブエッチング（ＲＩＥ）によってシリコン酸化膜３３ａがパターニングされる。また例えば、フッ酸のウェットエッチングによってシリコン酸化膜３３ａがパターニングされる。このパターニング工程におけるレジスト層３３としてのシリコン酸化膜３３ａのエッチングは、他のエッチング方法であってもよい。
【００４８】
なお、上述のシリコン酸化膜３３ａの場合において、レジスト層３３としてのシリコン酸化膜３３ａに代え、金属酸化膜３３ｂを用いる場合には、金属酸化膜３３ｂは、例えば、化学気相成長法、スパッタ法および蒸着法等の種々の成膜方法によって成膜される。また、前記パターニング工程における金属酸化膜３３ｂのパターニングには、適宜な反応性ガスを用いたＲＩＥが用いられる。
【００４９】
そして、次に、ドライエッチング法によって感光性樹脂層４０およびレジスト層３３を除去した部分に対応するシリコン基板３０が、前記法線方向Ｄｚに所定の深さＨまでエッチングされる。これによってスリット溝ＳＤが形成される（図３（Ｃ）、エッチング工程）。なお、図５には、エッチング工程後におけるシリコン基板３０の一構造例が示されており、この場合では、図３（Ｃ）には、図５に示すＡＡ’線でのこのシリコン基板３０の断面が示されている。
【００５０】
より具体的には、パターニングされた感光性樹脂層４０およびレジスト層３３をマスクとして、シリコン基板３０における表面から所定の深さＨまで、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ドライエッチングでシリコン基板３０がエッチングされる。なお、このＩＣＰドライエッチングによって感光性樹脂層４０は、除去される。なお、レジスト層３３が若干エッチングされてもよい。
【００５１】
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。このようなボッシュプロセスによってエッチングしたシリコン基板３０の様子を図６に示す。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。
【００５２】
このエッチングされてＤｘＤｚ面に沿って残ったシリコン基板３０の板状部分（層状部分、壁部）３２が第２シリコン部分１２ａとなり、このエッチングされてＤｘＤｙ面に沿って残ったシリコン基板３０の板状部分（基部）３１が第１シリコン部分１１となる。
【００５３】
次に、シリコン基板３０におけるスリット溝ＳＤを形成した主面側の表面全体に、堆積法によって、後述の電鋳工程の電鋳法に対し絶縁性を有するように所定の厚さの絶縁層３４が形成される（図４（Ａ）、絶縁層形成工程）。堆積法は、絶縁層３４を堆積作用によって成膜する手法であり、例えば、化学気相成長法、スパッタ法および真空蒸着法等である。このような堆積法によって成膜される絶縁層３４には、例えば、シリコン酸化膜３４ａおよび金属酸化膜３４ｂ等が挙げられる。そして、金属酸化膜３４ｂには、例えば、アルミナ膜３４ｂが挙げられる。この絶縁層３４は、シリコン基板３０におけるスリット溝ＳＤを形成した主面側から堆積法によって形成されるので、前記主面側の表面全体に亘って形成される。すなわち、絶縁層３４は、スリット溝ＳＤの内表面全体（スリット溝ＳＤの壁面（内側側面）および底面）、および、スリット溝ＳＤを構成する壁部であってエッチング工程で残留したシリコン基板３０の壁部の上面部分（頂部部分）に形成される。なお、この絶縁層３４は、シリコン基板３０の裏面や側面にも形成されてもよい。
【００５４】
この堆積法は、堆積作用によって成膜するので、緻密な膜を形成することができる。したがって、電鋳工程の電鋳法における絶縁膜３４を形成する方法として、この堆積法は、好適である。
【００５５】
より具体的には、シリコン基板３０におけるスリット溝ＳＤを形成した主面側の表面全体に、化学気相成長法によって絶縁層３４を堆積して形成する場合には、例えば、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装置内のシリコン基板３０の表面に所定の厚さ（例えば約４０ｎｍ等）のシリコン酸化膜３４ａが形成される。ここで、テトラエトキシシランの代わりに、アルミニウムイソプロポキシド（Aluminium isopropoxide）を用いることによって、絶縁層３４として所定の厚さ（例えば約３０ｎｍ等）のアルミナ膜３４ｂがＣＶＤによって成膜される。このＣＶＤは、原料ガスの表面化学反応であるため、特別な工夫を行うことなく、構造物内壁（本実施形態ではスリット溝ＳＤの内表面）に緻密な膜を形成することができ、その膜厚も数ｎｍ〜数μｍまで比較的容易に成膜することができる。
【００５６】
また、シリコン基板３０におけるスリット溝ＳＤを形成した主面側の表面全体に、スパッタ法によって絶縁層３４を堆積して形成する場合には、例えば、真空チャンバー内に絶縁層３４として成膜させたい物質(例えば石英やアルミナ等)のターゲットが設置され、高電圧を印加することによってイオン化されたアルゴン等の希ガス元素（普通はアルゴンを用いる）が前記ターゲットに照射および衝突される。この衝突によって前記ターゲットの表面の原子がはじき飛ばされる(スパッタリングされる)。このはじき飛ばされた原子（スパッタリング粒子）が、前記主面側の表面に到達することで、前記主面側の表面に前記スパッタリング粒子が降り積もって堆積し成膜される。なお、前記スパッタリング粒子を底部ＢＴに到達させて高アスペクトなスリット溝ＳＤの内表面に均一かつ緻密に製膜するために、前記ターゲットとシリコン基板３０とを１００ｍｍ程度の所定の距離まで離間することによって、前記スパッタリング粒子の指向性を向上させることが好ましい。また、イオン化されたガスであるアルゴン等の希ガス中に、例えば微量の窒素ガスを混合すると、スリット溝ＳＤの開口付近に窒素による薄い潤滑層のようなものが形成され、その結果、前記スパッタリング粒子を滑り込ませてスリット溝ＳＤの底部ＢＴまでより到達させ易くすることができ、より好ましい。このスパッタ法は、成膜時間を長くしたり、希ガスをイオン化させるための電圧を高くすること等によって、前記スパッタリング粒子の個数を増加させたり、条件を適宜に設定することによって、構造物内壁（本実施形態ではスリット溝ＳＤの内表面）に緻密な膜を形成することができ、その膜厚も数ｎｍ〜数μｍまで比較的容易に成膜することができる。
【００５７】
また、シリコン基板３０におけるスリット溝ＳＤを形成した主面側の表面全体に、真空蒸着法によって絶縁層３４を堆積して形成する場合には、真空チャンバー内で絶縁層３４として成膜させたい物質 (蒸着源)と対面させるようにシリコン基板３０が配置され、蒸着源を加熱することによって発生した気体状態の成膜物質（蒸着物質）が前記主面側の表面に照射される。この蒸着物質が、前記主面側の表面に到達することで、前記主面側の表面に前記蒸着物質が降り積もって堆積し成膜される。真空蒸着法は、通常、１０−２〜１０−４Ｐａ程度の低気圧下で実施されるため、蒸着物質の平均自由行程は、数１０ｃｍ〜数１０ｍ程度と長く、ほとんど衝突することなくシリコン基板３０に到達するため蒸着源から気化した蒸着物質は、極めて良い指向性を有している。このため、比較的高アスペクトなスリット溝ＳＤの内表面を、スリット溝ＳＤの奥深くまで、均一かつ緻密に製することができる。また、真空蒸着法では、蒸着物質の指向性が極めて高いため、スリット溝ＳＤの内側面に成膜し難い場合には、図７（Ａ）に示すように、シリコン基板３０を蒸着源に対しやや斜めに傾けて側面を含めて１回目の成膜を行い、続けて、図７（Ｂ）に示すように、前記１回目の成膜とは反対にシリコン基板３０を傾けて２回目の成膜を行うことで、スリット溝ＳＤの両側面を成膜することができる。レジスト層３３および絶縁層３４がアルミナ膜３３ｂ、３４ｂであって真空蒸着法によってアルミナ膜３４ｂの絶縁層３４を成膜した場合におけるシリコン基板３０の様子を図８に示す。図８に示すように、異なる方向に斜めに傾けて２回の蒸着を実施することによってスリット溝ＳＤの両側面全体に略均一な緻密な膜が成膜されている。なお、２回蒸着されるので、第２シリコン部分１２ａの頂部およびスリット溝ＳＤの底部ＢＴの膜厚は、両側面の膜厚よりも厚くなっている。また、さらに緻密で強度の高い絶縁層３４を形成するために、真空蒸着中にイオン銃で、数１００ｅＶ程度のガスイオンを基板に照射するイオンビームアシスト蒸着(Ion-beam Assisted Deposition：ＩＡＤ )が用いられてもよい。このように真空蒸着法も構造物内壁（本実施形態ではスリット溝ＳＤの内表面）に緻密な膜を形成することができ、その膜厚も数ｎｍ〜数μｍまで比較的容易に成膜することができる。
【００５８】
ここで、レジスト層３３と絶縁層３４との材質の点における具体的な組み合わせは、一例として、第１に、レジスト層３３がシリコン酸化膜３３ａであって絶縁層３４もシリコン酸化膜３４ａである第１ケース、第２に、レジスト層３３がシリコン酸化膜３３ａであって絶縁層３４が金属酸化膜（例えばアルミナ膜等）３４ｂである第２ケース、第３に、レジスト層３３が金属酸化膜（例えばアルミナ膜等）３３ｂであって絶縁層３４がシリコン酸化膜３４ａである第３ケース、そして、第４に、レジスト層３３が金属酸化膜（例えばアルミナ膜等）３３ｂであって絶縁層３４も金属酸化膜（例えばアルミナ膜等）３４ｂである第４ケースである。
【００５９】
次に、スリット溝ＳＤの底部ＢＴに形成された絶縁層３４の部分が除去される（除去工程、図４（Ｂ））。より具体的には、ドライエッチング法のＩＣＰドライエッチングによってスリット溝ＳＤの底部ＢＴに形成された絶縁層３４の部分が除去される。
【００６０】
ここで、ＩＣＰドライエッチングは、垂直指向性の高いので、スリット溝ＳＤの内側側面に形成された絶縁層３４（シリコン基板３０の板状部分３２の両壁面（両側面）に形成された絶縁層３４）は、スリット溝ＳＤの底部ＢＴに形成された絶縁層３４の部分が除去された時点では、絶縁層として機能するために充分な厚さで残る。スリット溝ＳＤの内側側面に形成された絶縁層３４は、絶縁性を持つレジスト層３３（シリコン酸化膜３３ａ、金属酸化膜３３ｂ）と協働することによって、次の電鋳工程においてシリコン基板３０の板状部分３２に掛かる電圧を遮断する機能（この板状部分３２を電気的に絶縁する機能）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。これら各スリット溝ＳＤの内側側面にそれぞれ形成された各絶縁層３４（シリコン基板３０の各板状部分３２の両壁面（両側面）にそれぞれ形成された各絶縁層３４）は、複数の第２シリコン部分１２ａと複数の金属部分１２ｂとの各間における複数の第１絶縁層１２ｃとなる。
【００６１】
ここで、レジスト層３３および絶縁層３４が同一の材料で形成される前記第１ケースである場合には、スリット溝ＳＤの底部ＢＴに形成された絶縁層３４をエッチングするために、石英をエッチングすることができるＣＨＦ３のＩＣＰドライエッチングによって、また、前記第４ケースである場合には、スリット溝ＳＤの底部ＢＴに形成された絶縁層３４をエッチングするために、アルミナをエッチングすることができるＢＣｌ３等のホウ素を含んだ塩素系のガスのＩＣＰドライエッチングによって、第２シリコン部分１２ａに相当するシリコン基板の板状部分３２上では、レジスト層３３もエッチングされ、より強くプラズマにさらされる分、スリット溝ＳＤの底部ＢＴに形成された絶縁層３４よりもエッチングされ易いが、パターニング後のレジスト層３３の厚さｔ１は、絶縁層３４の厚さｔ２よりも厚いので（ｔ１＞ｔ２）、スリット溝ＳＤの底部ＢＴに形成された絶縁層３４の部分が除去された時点では、レジスト層３３は、残留する。具体例については、後述する。
【００６２】
また、レジスト層３３および絶縁層３４が互いに異なる材料で形成される前記第２ケースおよび前記第３ケースである場合には、材料が異なることを利用して、底部のみを選択的に除去することができるガスを用いてドライエッチングすることで、前記底部の絶縁層のみを除去することができる。例えば、前記第２ケースである場合では、レジスト層３３は、主にシリコン酸化膜３３ａであり、底部および側面の絶縁層３４は、アルミナ膜３４ｂであるので、石英をエッチングせず、かつ、アルミナをエッチングする塩素系のガスを用いたＩＣＰドライエッチングによって、底部のアルミナ膜３４ｂのみを選択的に除去することができる。また例えば、前記第３ケースである場合では、レジスト層３３は、主にアルミナ膜３３ｂであり、底部および側面の絶縁層３４は、石英膜３４ａであるので、アルミナをエッチングせず、かつ、石英をエッチングするＣＨＦ３を用いたＩＣＰドライエッチングによって、底部のアルミナ膜３４ｂのみを選択的に除去することができる。いずれのケースも、結果として、スリット溝ＳＤの底部ＢＴに形成された絶縁層３４の部分が除去された時点では、レジスト層３３は、残留する。具体例については、後述する。
【００６３】
この除去工程後に残留している、複数の第２シリコン部分１２ａの各上面（頂部）におけるレジスト層３３は、複数の第２絶縁層１２ｄとなる。
【００６４】
ここで、上述の図２（Ａ）に示す工程から図４（Ｂ）に示す工程間の各工程における一具体例について説明する。
【００６５】
まず、レジスト層３３がシリコン酸化膜３３ａであって絶縁層３４もシリコン酸化膜３４ａである第１ケースでは、前記レジスト層形成工程では、任意の形成方法でシリコン酸化膜３３ａは、形成されてもよいが、例えば、熱酸化法によって形成される。より具体的には、例えば、１リットル／分の割合で導入される水蒸気の雰囲気中で、１１５０℃、２０分間、加熱することによって、約２００ｎｍのシリコン酸化膜３３ａが形成される。続いて、前記パターニング工程では、ＣＨＦ３ガスのＲＩＥによってシリコン酸化膜３３ａがパターニングされる。続いて、前記エッチング工程では、前記シリコン酸化膜３３ａによるレジスト層３３をいわゆるマスクにボッシュプロセスによりシリコンを高アスペクト比で加工する。この結果、前記シリコン酸化膜３３ａは、約１７０ｎｍに目減りする。続いて、前記絶縁層形成工程では、化学気相成長法、スパッタ法および真空蒸着法等の堆積法によってシリコン酸化膜３４ａが形成される。より具体的には、上述したＴＥＯＳガスを用いた化学気相成長法によって約４０ｎｍのシリコン酸化膜３４ａが形成される。これによってスリット溝ＳＤの内側表面（側面および底面）には、約４０ｎｍのシリコン酸化膜３４ａが形成され、第２シリコン部１２ａの頂部（上面）には、約２１０ｎｍ（＝約１７０ｎｍ＋約４０ｎｍ）のシリコン酸化膜３３ａ、３４ａが形成されている。続いて、前記除去工程では、ＣＨＦ３ガスを用いたＩＣＰドライエッチングによって底部ＢＴの絶縁層としてのシリコン酸化膜３４ａが除去される。この除去工程後では、第２シリコン部１２ａの頂部（上面）には、約１３０ｎｍに目減りするが、シリコン酸化膜は、残留している。
【００６６】
また、レジスト層３３がシリコン酸化膜３３ａであって絶縁層３４が金属酸化膜（例えばアルミナ膜等）３４ｂである第２ケースでは、前記レジスト層形成工程、前記パターニング工程および前記エッチング工程は、他の方法によって実行されてもよいが、例えば、前記第１ケースにおける前記レジスト層形成工程、前記パターニング工程および前記エッチング工程と同様である。続いて、前記絶縁層形成工程では、化学気相成長法、スパッタ法および真空蒸着法等の堆積法によってアルミナ膜３４ｂが形成される。より具体的には、アルミナターゲットを用いたスパッタ法によって約３０ｎｍのアルミナ膜３４ｂが形成される。これによってスリット溝ＳＤの内側表面（側面および底面）には、約３０ｎｍのアルミナ膜３４ｂが形成され、第２シリコン部１２ａの頂部（上面）には、約２００ｎｍ（＝約１７０ｎｍ＋約３０ｎｍ）のシリコン酸化膜３３ａおよびアルミナ膜３４ｂが形成されている。続いて、前記除去工程では、塩素系のガスを用いたＩＣＰドライエッチングによって底部ＢＴの絶縁層としてのアルミナ膜３４ｂが除去される。この除去工程後には、第２シリコン部１２ａの頂部（上面）には、シリコン酸化膜も若干削られて約１６５ｎｍに目減りするが、シリコン酸化膜は、エッチングレートの差によりほとんど残留している。
【００６７】
また、レジスト層３３が金属酸化膜（例えばアルミナ膜等）３３ｂであって絶縁層３４がシリコン酸化膜３３ａである第３ケースでは、前記レジスト層形成工程では、任意の形成方法でアルミナ膜３３ｂは、形成されてもよいが、例えば、アルミナターゲットを用いたスパッタ法によって約１５０ｎｍのアルミナ膜３３ｂが形成される。続いて、前記パターニング工程では、塩素系のガスのＲＩＥによってアルミナ膜３３ｂがパターニングされる。続いて、前記エッチング工程では、前記アルミナ膜３３ｂによるレジスト層３３をいわゆるマスクにボッシュプロセスによりシリコンを高アスペクト比で加工する。この結果、前記アルミナ膜３３ｂは、約１３０ｎｍに目減りする。続いて、前記絶縁層形成工程では、化学気相成長法、スパッタ法および真空蒸着法等の堆積法によってシリコン酸化膜３４ａが形成される。より具体的には、石英を用いたスパッタ法によって約４０ｎｍのシリコン酸化膜３４ａが形成される。これによってスリット溝ＳＤの内側表面（側面および底面）には、約４０ｎｍのシリコン酸化膜３４ａが形成され、第２シリコン部１２ａの頂部（上面）には、約１７０ｎｍ（＝約１３０ｎｍ＋約４０ｎｍ）のアルミナ膜３３ｂおよびシリコン酸化膜３４ａが形成されている。続いて、前記除去工程では、ＣＨＦ３ガスを用いたＩＣＰドライエッチングによって底部ＢＴの絶縁層としてのシリコン酸化膜３４ａが除去される。この除去工程後では、第２シリコン部１２ａの頂部（上面）には、アルミナ膜も若干削られて約１２５ｎｍに目減りするが、アルミナ膜３３ｂは、エッチングレートの差によりほとんど残留している。
【００６８】
そして、レジスト層３３が金属酸化膜（例えばアルミナ膜等）３３ｂであって絶縁層３４も金属酸化膜（例えばアルミナ膜等）３４ｂである第４ケースでは、前記レジスト層形成工程では、任意の形成方法でアルミナ膜３３ｂは、形成されてもよいが、例えば、アルミナターゲットを用いたスパッタ法によって約２００ｎｍのアルミナ膜３３ｂが形成される。続いて、前記パターニング工程では、塩素系のガスのＲＩＥによってアルミナ膜３３ｂがパターニングされる。続いて、前記エッチング工程では、前記アルミナ膜３３ｂによるレジスト層３３をいわゆるマスクにボッシュプロセスによりシリコンを高アスペクト比で加工する。この結果、前記アルミナ膜３３ｂは、約１８０ｎｍに目減りする。続いて、前記絶縁層形成工程では、化学気相成長法、スパッタ法および真空蒸着法等の堆積法によってアルミナ膜３４ｂが形成される。より具体的には、アルミナを用いた真空蒸着法によってアルミナ膜３４ｂが形成される。これによってスリット溝ＳＤの内側側面には、約１３０ｎｍのアルミナ膜３４ｂが形成され、その底面ＢＴには、約１６０ｎｍのアルミナ膜３４ｂが形成され、第２シリコン部１２ａの頂部（上面）には、約３２０ｎｍ（＝約１８０ｎｍ＋約１４０ｎｍ）のアルミナ膜３３ｂ、３４ｂが形成されている。続いて、前記除去工程では、塩素ガス系のガスを用いたＩＣＰドライエッチングによって底部ＢＴの絶縁層としてのシリコン酸化膜３４ａが除去される。この除去工程後では、第２シリコン部１２ａの頂部（上面）には、アルミナ膜も削られて約１４０ｎｍに目減りするが、アルミナ膜３３ｂは、残留している。
【００６９】
図４に戻って、次に、電鋳法（電気メッキ法）によって、シリコン基板３０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（Ｃ））。より具体的には、シリコン基板３０に電源４４の陰極が接続され、電源４４の陽極に接続された陽極電極４５およびシリコン基板３０がメッキ液４６に浸けられる。なお、シリコン基板３０における、電源４４の陰極に接続される部分にシリコン酸化膜が形成されている場合には、電源４４の陰極とシリコン基板３０との導通を図るために、その部分が除去される。これによって電鋳によりスリット溝ＳＤの底部におけるシリコン基板３０（板状部分３１）側から金属が析出し、成長する。
【００７０】
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シリコン基板３０の板状部分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。
【００７１】
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。
【００７２】
このような構成の金属格子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ＳＤ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、堆積法によって、絶縁層３４が少なくともスリット溝ＳＤの内表面に形成され、そして、除去工程で、スリット溝ＳＤの底部部分ＢＴに形成された絶縁層３４の部分が除去される。したがって、絶縁層形成工程では、緻密性に優れかつその膜厚を比較的制御し易い堆積法によって絶縁層３４が形成されるので、電鋳工程の電鋳法に対し電気的な絶縁を確保することができる所定膜厚の例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）３４ａやアルミナ膜（Ａｌ２Ｏ３膜）３４ｂ等の絶縁層３４を形成することができ、スリット溝ＳＤを構成する壁部であってエッチング工程で残留したシリコン基板３０の壁部（シリコン基板３０の各板状部分３２）における壁面部分（スリット溝ＳＤの壁面部分（内側側面部分））が絶縁層３４によって絶縁状態となるとともに、スリット溝ＳＤの底部が通電可能な状態となる。このため、スリット溝ＳＤの壁面（内側側面）から金属がより確実に析出および成長することがなく、スリット溝ＳＤの底部から金属がより確実に析出し成長する。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の底部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１２ｂ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。
【００７３】
また、本実施形態における金属格子ＤＧの製造方法は、レジスト層３３および絶縁層３４が同じ材料、例えばシリコン酸化膜３３ａ、３４ａやアルミナ膜３３ｂ、３４ｂで形成されている場合（例えば前記第１および第４ケース）でも、レジスト層３３は、エッチング工程および除去工程の後に残留するように、レジスト層３３の厚さが絶縁層３４の厚さより厚く形成されているので、除去工程の除去処理に対し削られるレジスト層３３であっても、除去工程後にレジスト層３３が残留する。このため、このような構成の金属格子ＤＧの製造方法は、スリット溝ＳＤを構成する壁部であってエッチング工程で残留したシリコン基板３０の壁部（シリコン基板３０の各板状部分３２）における頂部（上面）も電鋳工程の電鋳法において絶縁されるので、絶縁層３４は、この残留したレジスト層３３と協働することによって、該壁部の、電鋳法に対する絶縁性をより確実に確保することができる。
【００７４】
一方、本実施形態における金属格子ＤＧの製造方法は、レジスト層３３および絶縁層３４が互いに異なる材料、すなわち、レジスト層３３が、エッチング工程のエッチング処理に耐性を有し、かつ、除去工程の除去処理に対し耐性を有するとともに、電鋳工程で絶縁性を持つ、絶縁層３４と異なる材料で形成される場合（例えば前記第２および第３ケース）には、除去工程で選択的に絶縁層３４のみを除去することが可能となり、この除去工程後にレジスト層３３が残留する。このようにレジスト層３３と絶縁層３４とを互いに異なる材料で形成することにより、レジスト層３３と絶縁層３４とは、そのエッチングレートの異なる材料で形成することが可能となり、スリット溝ＳＤの底部に形成された絶縁層３４の部分ＢＴだけをより選択的に除去することができる。このため、このような構成の金属格子ＤＧの製造方法は、スリット溝ＳＤを構成する壁部であってエッチング工程で残留したシリコン基板３０の壁部（シリコン基板３０の各板状部分３２）における頂部（上面）も電鋳工程の電鋳法において絶縁されるので、絶縁層３４は、この残留したレジスト層３３と協働することによって、該壁部の、電鋳法に対する絶縁性をより確実に確保することができる。
【００７５】
ここで、前記特許文献２では、エッチング工程（溝形成工程）に用いられるエッチングマスクは、フォトレジストマスク（特許文献２の００４４段落参照）であるため、溝の側壁面を構成するシリコン基板の壁部（エッチングで残ったシリコン基板の部分）の頂部上（シリコン基板の一側の面上）に、エッチング工程後に残留する前記フォトレジストマスクは、シリコン酸化膜形成工程における酸素と反応し、電気メッキ工程では、残留していない可能性が高い。この結果、シリコン全体に導電性があるため、前記電気メッキ工程において、Ｘ線吸収金属は、前記シリコン基板の壁部の頂部からも成長する可能性が高く、この結果、Ｘ線吸収金属部の内部に空間（ボイド、金属が未充填の部分）が発生してしまう虞がある。しかしながら、本実施形態における金属格子ＤＧの製造方法では、上述したように、電鋳工程の電鋳法の実施の際に、絶縁性を持つレジスト層３３が残留しているので、前記壁部は、絶縁層３４と残留したレジスト層３３とで被覆され、絶縁層３４と残留したレジスト層３３と協働してより確実に絶縁される。したがって、本実施形態における金属格子ＤＧの製造方法は、この観点からも、電鋳工程の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。
【００７６】
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）に沿ってシリコン基板３０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。
【００７７】
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シリコン基板３０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。
【００７８】
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。
【００７９】
（第２製造方法）
上述の第１製造方法では、レジスト層３３には、シリコン酸化膜３３ａまたは金属酸化膜（例えばアルミナ膜）３３ｂが用いられたが、第２製造方法では、前記エッチング工程および前記除去工程の後に残留する厚さの感光性樹脂層（フォトレジスト層）がレジスト層３３として用いられる。
【００８０】
図９ないし図１１は、実施形態における金属格子の第２製造方法を説明するための図である。本実施形態の金属格子ＤＧを製造するために、まず、シリコン基板３０が用意される（図９（Ａ））。好ましくは、シリコン基板３０は、多数キャリアが電子であるｎ型シリコンである。
【００８１】
次に、シリコン基板３０の主面上にレジスト層３３が形成され（レジスト層形成工程）、前記レジスト層３３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が除去される（パターニング工程）。本実施形態では、前記レジスト層３３として感光性樹脂層（フォトレジスト層）３３ｃが用いられる。
【００８２】
より具体的には、シリコン基板３０上に感光性樹脂層３３ｃが例えばスピンコート等によって形成される（図９（Ｂ））。この感光性樹脂層３３ｃは、後述のエッチング工程のエッチング処理（図１０（Ｂ））および除去工程の除去処理（図１１（Ｂ））に対しシリコン基板３０の板状部分３２（第２シリコン部分１２ａ、図１１（Ｂ））を保護する保護膜として機能する所定の膜厚、例えば約２μｍで形成される。ここで、感光性樹脂層３３ｃ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。なお、これに限定されるものではなく、例えば、感光性樹脂層３３ｃに代え、電子線露光用のレジスト層３３ｃであってもよい。続いて、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３３ｃがパターニングされ（図９（Ｃ））、このパターニングした部分の感光性樹脂層３３ｃが除去される（図１０（Ａ））。より具体的には、感光性樹脂層３３ｃにリソグラフィーマスク４１を押し当てて、感光性樹脂層３３ｃにリソグラフィーマスク４１を介して紫外線４２が照射され、感光性樹脂層３３ｃがパターン露光され、現像される（図９（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３３ｃが除去される（図１０（Ａ））。
【００８３】
次に、ドライエッチング法によって感光性樹脂層３３ｃを除去した部分に対応するシリコン基板３０が、前記法線方向Ｄｚに所定の深さＨまでエッチングされる。これによってスリット溝ＳＤが形成される（図１０（Ｂ）、エッチング工程）。より具体的には、パターニングされた感光性樹脂層３３ｃをマスクとして、シリコン基板３０における表面から所定の深さＨまで、ＩＣＰプラズマドライエッチングでシリコン基板３０がエッチングされる。なお、このＩＣＰプラズマドライエッチングによって感光性樹脂層３３ｃは、目減りするが、後述の除去工程（図１１（Ｂ））に対しシリコン基板３０の板状部分３２（第２シリコン部分１２ａ）を保護する保護膜として機能する所定の膜厚で残留する。例えば、上述の例では、感光性樹脂層３３ｄは、約２μｍから約１μｍへ目減りし、約１μｍ残留する。
【００８４】
このＩＣＰプラズマエッチングは、好ましくは、ＩＣＰ装置によるＡＳＥプロセスである。また、より好ましくは、ボッシュ（Bosch）プロセスである。なお、ドライエッチング法は、ＩＣＰプラズマエッチングに限定するものではなく、上述した他の手法であってもよい。
【００８５】
このエッチングされてＤｘＤｚ面に沿って残ったシリコン基板３０の板状部分（層状部分）３２が第２シリコン部分１２ａとなり、このエッチングされてＤｘＤｙ面に沿って残ったシリコン基板３０の板状部分３１が第１シリコン部分１１となる。
【００８６】
次に、シリコン基板３０におけるスリット溝ＳＤを形成した主面側の表面全体に、堆積作用によって成膜する堆積法によって、後述の電鋳工程の電鋳法に対し絶縁性を有するように所定の厚さの絶縁層３４が形成される（図１１（Ａ）、絶縁層形成工程）。この絶縁層３４には、上述のシリコン酸化膜３４ａおよび金属酸化膜（例えばアルミナ膜）３４ｂが挙げられる。
【００８７】
ここで、レジスト層３３と絶縁層３４との材質の点における組み合わせは、第１に、レジスト層３３が感光性樹脂層３３ｃであって絶縁層３４がシリコン酸化膜３４ａである第５ケース、そして、第４に、レジスト層３３が感光性樹脂層３３ｃであって絶縁層３４が金属酸化膜（例えばアルミナ膜等）３４ｂである第６ケースである。
【００８８】
次に、スリット溝ＳＤの底部ＢＴに形成された絶縁層３４の部分が除去される（除去工程、図１１（Ｂ））。より具体的には、ドライエッチング法のＩＣＰプラズマエッチングによってスリット溝ＳＤの底部ＢＴに形成された絶縁層３４の部分が除去される。
【００８９】
ここで、ＩＣＰプラズマエッチングは、垂直指向性の高いので、スリット溝ＳＤの内側側面に形成された絶縁層３４（シリコン基板３０の板状部分３２の両壁面（両側面）に形成された絶縁層３４）は、スリット溝ＳＤの底部ＢＴに形成された絶縁層３４の部分が除去された時点では、絶縁層として機能するために充分な厚さで残る。スリット溝ＳＤの内側側面に形成された絶縁層３４は、絶縁性を持つ感光性樹脂層３３ｃと協働することによって、次の電鋳工程においてシリコン基板３０の板状部分３２に掛かる電圧を遮断する機能（この板状部分３２を電気的に絶縁する機能）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。これら各スリット溝ＳＤの内側側面にそれぞれ形成された各絶縁層３４（シリコン基板３０の各板状部分３２の両壁面（両側面）にそれぞれ形成された各絶縁層３４）は、複数の第２シリコン部分１２ａと複数の金属部分１２ｂとの各間における複数の第１絶縁層１２ｃとなる。
【００９０】
また、レジスト層３３および絶縁層３４が互いに異なる材料で形成されるので（前記第５ケースおよび前記第６ケース）、ＩＣＰドライエッチング（例えば前記第５ケースではＣＨＦ３のＩＣＰドライエッチング、また例えば前記第６ケースでは塩素系のガスのＩＣＰドライエッチング）によって、第２シリコン部分１２ａに相当するシリコン基板の板状部分３２上では、レジスト層３３のエッチングレートが絶縁層３４のエッチングレートより遅くなるように、エッチング処理やレジスト層３３および絶縁層３４の各材料を適宜に選択することによって、スリット溝ＳＤの底部ＢＴに形成された絶縁層３４の部分が除去された時点では、レジスト層３３は、残留する。あるいは、レジスト層３３および絶縁層３４が互いに異なる材料で形成される前記第５ケースおよび前記第６ケースの場合に、第２シリコン部分１２ａに相当するシリコン基板の板状部分３２上では、ＩＣＰドライエッチングによって、本来ほとんどエッチングされないがそれでもレジスト層３３の感光性樹脂層３３ｃが削られる場合には、パターニング後の感光性樹脂層３３ｃは、スリット溝ＳＤの底部ＢＴに形成された絶縁層３４の部分が除去されるまで、シリコン基板３０の板状部分３２を保護するために充分な厚さとなるように形成されてもよい。すなわち、パターニング後の感光性樹脂層３３ｃの厚さｔ１は、スリット溝ＳＤの底部ＢＴに形成された絶縁層３４の部分が除去された時点でも残留する厚さであってもよい。
【００９１】
ここで、上述の図９（Ａ）に示す工程から図１１（Ｂ）に示す工程間の各工程における具体例について説明する。
【００９２】
まず、レジスト層３３が感光性樹脂層３３ｃであって絶縁層３４がシリコン酸化膜３４ａである第５ケースでは、前記レジスト層形成工程、前記パターニング工程および前記エッチング工程は、上述のように実施され、レジスト層形成工程後では、感光性樹脂層３３ｃは、約２μｍ（＝約２０００ｎｍ）であり、エッチング工程後では、感光性樹脂層３３ｃは、約１μｍ（＝約１０００ｎｍ）である。続いて、前記絶縁層形成工程では、化学気相成長法、スパッタ法および真空蒸着法等の堆積法によってシリコン酸化膜３４ａが形成される。より具体的には、石英を用いたスパッタ法によって約４０ｎｍのシリコン酸化膜３４ａが形成される。これによってスリット溝ＳＤの内側側面には、約４０ｎｍのシリコン酸化膜３４ａが形成され、スリット溝ＳＤの内側底面には、約３５ｎｍのシリコン酸化膜３４ａが形成され、第２シリコン部１２ａの頂部（上面）には、約１０４０ｎｍ（＝約１０００ｎｍ＋約４０ｎｍ）の感光性樹脂層３３ｃおよびシリコン酸化膜３４ａが形成されている。続いて、前記除去工程では、ＣＨＦ３ガスを用いたＩＣＰドライエッチングによって底部ＢＴの絶縁層としてのシリコン酸化膜３４ａが除去される。この除去工程後では、第２シリコン部１２ａの頂部（上面）には、感光性樹脂層３３ｃも削られて約８００ｎｍに目減りするが、レジスト層３３としての感光性樹脂層３３ｃは、残留している。
【００９３】
そして、レジスト層３３が感光性樹脂層３３ｃであって絶縁層３４が金属酸化膜（例えばアルミナ膜等）３４ｂである第６ケースでは、前記レジスト層形成工程、前記パターニング工程およびエッチング工程は、上述のように実施され、レジスト層形成工程後では、感光性樹脂層３３ｃは、約２μｍ（＝約２０００ｎｍ）であり、エッチング工程後では、感光性樹脂層３３ｃは、約１μｍ（＝約１０００ｎｍ）である。続いて、前記絶縁層形成工程では、化学気相成長法、スパッタ法および真空蒸着法等の堆積法によってアルミナ膜３４ｂが形成される。より具体的には、アルミナを用いた真空蒸着法によってアルミナ膜３４ｂが形成される。これによってスリット溝ＳＤの内側側面には、約１００ｎｍのアルミナ膜３４ｂが形成され、その底面ＢＴには、約１２０ｎｍのアルミナ膜３４ｂが形成され、第２シリコン部１２ａの頂部（上面）には、約１１１０ｎｍ（＝約１００ｎｍ＋約１１０ｎｍ）の感光性樹脂層３３ｃおよびアルミナ膜３４ｂが形成されている。続いて、前記除去工程では、塩素系のガスを用いたＩＣＰドライエッチングによって底部ＢＴの絶縁層としてのシリコン酸化膜３４ａが除去される。この除去工程後では、第２シリコン部１２ａの頂部（上面）には、感光性樹脂層３３ｃも削られて約７００ｎｍに目減りするが、レジスト層３３としての感光性樹脂層３３ｃは、残留している。
【００９４】
図１１に戻って、次に、電鋳法（電気メッキ法）によって、シリコン基板３０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１１（Ｃ））。より具体的には、シリコン基板３０に電源４４の陰極が接続され、電源４４の陽極に接続された陽極電極４５およびシリコン基板３０がメッキ液４６に浸けられる。なお、シリコン基板３０における、電源４４の陰極に接続される部分にシリコン酸化膜が形成されている場合には、電源４４の陰極とシリコン基板３０との導通を図るために、その部分が除去される。これによって電鋳によりスリット溝ＳＤの底部におけるシリコン基板３０（板状部分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シリコン基板３０の板状部分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。
【００９５】
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。
【００９６】
このような第２製造方法によっても、堆積法によって格子の前記金属部分１２ｂをより緻密に形成することができる。
【００９７】
（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。
【００９８】
図１２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１３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。
【００９９】
実施形態のＸ線用タルボ干渉計１００Ａは、図１２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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
このような図１２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。
【０１０５】
一方、タルボ・ロー干渉計１００Ｂは、図１３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１２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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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２回折格子１０３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。
【０１１０】
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２回折格子１０３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。
【０１１１】
（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。
【０１１２】
図１４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１４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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
また、金属格子ＤＧがボッシュプロセスによってシリコン基板３０の板状部分３２（第２シリコン部分１２ａ）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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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】
【０１３２】
ＤＧ  金属格子
ＳＤ  スリット溝
１１  第１シリコン部分
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  シリコン基板の基部
３２  シリコン基板の壁部
３３、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ  レジスト層
３４、３４ａ、３４ｂ  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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図６】
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【図８】
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