(57)【要約】  本発明のＸ線用金属格子は、複数の第１構造体を周期的に設けた格子領域を備え、前記第１構造体と、前記格子領域における前記複数の第１構造体を除いた第２構造体との間には、空隙が形成される。したがって、上記Ｘ線用金属格子は、平坦性のより高い格子となる。その製造方法は、第１構造体と第２構造体との間に前記空隙を形成する工程を含む。したがって、その製造方法は、平坦性のより高いＸ線用金属格子を製造できる。そして、本発明によれば、このＸ線用金属格子を含むＸ線用金属格子ユニットおよびＸ線撮像装置が提供される。
2015045596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同じ形状の複数の第１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を備え、
前記格子領域は、前記複数の第１構造体と、前記格子領域における前記複数の第１構造体を除いた残余の部分である第２構造体と、前記第１構造体と前記第２構造体との間に形成され、前記格子領域の格子面における所定の面拡がり方向に所定の距離を空けるとともに前記格子領域の前記格子面における法線方向に沿った方向に延びる空隙とを備え、
前記構造体および前記第２構造体は、それぞれ、Ｘ線に対する所定の特性における互いに異なる第１および第２特性値を持つ第１および第２格子領域材料からなり、
前記第１および第２格子領域材料のうちの少なくとも一方は、金属である、
Ｘ線用金属格子。
【請求項２】
導電性を有する材料から成る格子形成母材の一方面に、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形成する格子形成工程と、
前記格子形成母材における前記凹部の底部表面を除く前記凹部の表面に、絶縁層を形成する除底部絶縁層形成工程と、
電鋳法によって、前記格子形成母材に電圧を印加して前記凹部を金属で埋める電鋳工程と、
前記除底部絶縁層形成工程で形成された前記凹部の表面に形成された絶縁層のうち、前記格子形成母材と前記電鋳工程で埋めた前記金属との間における絶縁層、を除去する間部絶縁層除去工程とを備える、
Ｘ線用金属格子の製造方法。
【請求項３】
前記格子形成母材は、シリコンから成る基板である、
請求項２に記載のＸ線用金属格子の製造方法。
【請求項４】
前記シリコンは、ｎ型シリコンである、
請求項３に記載のＸ線用金属格子の製造方法。
【請求項５】
前記間部絶縁層除去工程は、前記格子形成母材をフッ酸溶液に浸漬することによって前記格子形成母材と前記電鋳工程で埋めた前記金属との間における絶縁層を除去する、
請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のＸ線用金属格子の製造方法。
【請求項６】
前記格子形成工程は、ボッシュプロセスのドライエッチング法を用いることによって前記格子形成母材の一方面に前記凹部を形成することで、前記格子領域を形成する、
請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載のＸ線用金属格子の製造方法。
【請求項７】
前記除底部絶縁層形成工程は、熱酸化法または陽極酸化法を用いることによって前記絶縁層を形成する、
請求項２ないし請求項６のいずれか１項に記載のＸ線用金属格子の製造方法。
【請求項８】
前記金属は、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、
請求項２ないし請求項７のいずれか１項に記載のＸ線用金属格子の製造方法。
【請求項９】
請求項２ないし請求項８のいずれか１項に記載のＸ線用金属格子の製造方法によって製造されたＸ線用金属格子。
【請求項１０】
１つの格子面を形成するように配置された複数のＸ線用金属格子を備えたＸ線用金属格子ユニットであって、
前記複数のＸ線用金属格子のうちの少なくとも１つは、請求項１または請求項９に記載のＸ線用金属格子である、
Ｘ線用金属格子ユニット。
【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１に記載のＸ線用金属格子、または、請求項９に記載のＸ線用金属格子を含む、
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Ｘ線用金属格子および該Ｘ線用金属格子を製造するＸ線用金属格子の製造方法に関する。そして、本発明は、前記Ｘ線用金属格子を複数並べたＸ線用金属格子ユニットおよび前記Ｘ線用金属格子や前記Ｘ線用金属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、一次元の場合、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、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および特許文献２に開示されている。これら特許文献１および特許文献２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。【０００６】
ところで、前記特許文献１および特許文献２に開示された金属格子の製造方法によってＸ線用金属格子を製造する際に、前記絶縁層としてシリコン酸化膜（二酸化シリコン（二酸化ケイ素、石英、ＳｉＯ２）の膜（層））が用いられる場合、二酸化シリコンの熱膨張係数は、約０．７×１０−６／Ｋ程度である一方、シリコンの熱膨張係数は、約２．６×１０−６／Ｋである。このため、前記絶縁層として熱酸化法によって高温でシリコン酸化膜がシリコン基板に形成され、その後、このシリコン酸化膜を形成したシリコン基板が常温になると、シリコンと二酸化シリコンとの各熱膨張係数の相違によってシリコン基板から製造されたＸ線用金属格子に熱応力が生じる。この結果、シリコン基板（シリコンウェハ）からＸ線用金属格子を製造する場合に、この熱応力によってＸ線用金属格子に歪みが生じ、前記シリコン基板（シリコンウェハ）の平坦性よりＸ線用金属格子の平坦性が劣化してしまう。【０００７】
さらに、前記特許文献１および特許文献２に開示された金属格子の製造方法は、凹部の底部から電鋳法によって金属を成長させる（ボトムアップ成長）。本件発明者は、この成長の際に、金属は、底部の幅よりも僅かながら頂部（凹部の開口部付近）の幅が広くなるように成長する現象を見出した。そして、この底部の幅と頂部の幅との僅かな差によって、応力（以下、「電鋳応力（メッキ応力）」と適宜に呼称する。）が生じる。この電鋳応力によってもＸ線用金属格子に歪みが生じ、前記シリコン基板（シリコンウェハ）の平坦性よりＸ線用金属格子の平坦性が劣化してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１５０２１９号公報
【特許文献２】国際公開第２０１２／０８６１２１号
【発明の概要】
【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、平坦性（平坦精度）のより高いＸ線用金属格子およびＸ線用金属格子の製造方法を提供することである。本発明は、前記Ｘ線用金属格子を複数並べたＸ線用金属格子ユニットおよび前記Ｘ線用金属格子や前記Ｘ線用金属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。
【００１０】
本発明にかかるＸ線用金属格子は、複数の第１構造体を周期的に設けた格子領域を備え、前記第１構造体と、前記格子領域における前記複数の構造体を除いた第２構造体との間には、空隙が形成される。したがって、本発明にかかるＸ線用金属格子は、平坦性のより高い格子となる。その製造方法は、第１構造体と第２構造体との間に前記空隙を形成する工程を含む。したがって、上記製造方法は、平坦性のより高いＸ線用金属格子を製造できる。そして、本発明によれば、このＸ線用金属格子を含むＸ線用金属格子ユニットおよびＸ線撮像装置が提供される。
【００１１】
上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態におけるＸ線用金属格子の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すＸ線用金属格子の製造方法を説明するための図である。
【図３】図２に続く、図１に示すＸ線用金属格子の製造方法を説明するための図である。
【図４】図３に続く、図１に示すＸ線用金属格子の製造方法を説明するための図である。
【図５】図１に示すＸ線用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】図１に示すＸ線用金属格子の他の製造方法を説明するための図である。
【図７】実施例におけるＸ線用金属格子の一部断面図である。
【図８】実施例におけるＸ線用金属格子の裏面の起伏状態を示す等高線図である。
【図９】比較例におけるＸ線用金属格子の一部断面図である。
【図１０】比較例のＸ線用金属格子における絶縁層形成工程後の状態を説明するための図である。
【図１１】比較例のＸ線用金属格子における電鋳工程を実施するために裏面の絶縁層を除去した後の状態を説明するための図である。
【図１２】比較例のＸ線用金属格子における電鋳工程後の状態を説明するための図である。
【図１３】第２実施形態におけるＸ線用金属格子ユニットの構成を示す図である。
【図１４】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１５】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１６】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】
【００１３】
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。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。
【００１４】
（第１実施形態；Ｘ線用金属格子）
図１は、第１実施形態におけるＸ線用金属格子の構成を示す斜視図である。図２ないし図４は、第１実施形態におけるＸ線用金属格子の製造方法を説明するための図である。図５は、第１実施形態におけるＸ線用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、第１実施形態におけるＸ線用金属格子の他の製造方法を説明するための図である。
【００１５】
本実施形態のＸ線用金属格子ＤＧ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、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１４が形成されている。格子領域１４は、複数の構造体１１ｂと、前記格子領域１４における前記複数の構造体１１ｂを除いた残余の部分である残余体１２と、前記構造体１１ｂと前記残余体１２との間に形成され、前記格子領域１４の格子面における所定の面拡がり方向に所定の距離を空けるとともに前記格子領域１４の前記格子面における法線方向（前記面拡がり方向に直交する方向）に沿った方向に延びる空隙１３とを備える。ここで、この構造体１１ｂは、第１構造体の一例に相当し、残余体１２は、第２構造体の一例に相当する。
【００１６】
一観点では、より具体的に、図１に示す一次元格子の例では、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１４が形成される。この格子領域１４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）を有して一方向のＤｘ方向に線状に延びる複数の構造体１１ｂと、前記所定の厚さＨを有して前記Ｄｘ方向に線状に延びる複数の残余体１２と、構造体１１ｂと残余体１２との間に形成され、格子領域１４の格子面ＤｘＤｙにおける所定の面拡がり方向、図１に示す一次元格子の例では、Ｄｙ方向に所定の距離ＳＰを空けるとともに格子領域１４の格子面ＤｘＤｙにおける法線方向に沿ったＤｚ方向に延びる空隙１３とを備え、これら複数の構造体１１ｂと複数の残余体１２とは、空隙１３を介して、前記Ｄｘ方向に直交するＤｙ方向に交互に、前記Ｄｙ方向を法線とするＤｘＤｚ面に平行に、配設される。このため、複数の構造体１１ｂは、前記Ｄｘ方向と直交するＤｙ方向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、複数の残余体１２は、前記一方向のＤｘ方向と直交するＤｙ方向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（複数の残余体１２）は、前記Ｄｘ方向と直交するＤｙ方向に等間隔Ｐでそれぞれ配設されている。そして、本実施形態では、構造体１１ｂおよび残余体１２は、それぞれ、Ｘ線に対する所定の特性における互いに異なる第１および第２特性値を持つ第１および第２格子領域材料からなり、前記第１および第２格子領域材料のうちの少なくとも一方は、金属である。
【００１７】
また他の一観点では、より具体的に、図１に示す一次元格子の例では、所定の厚さＨを有して一方向のＤｘ方向に線状に延びる複数の構造体１１ｂは、前記所定の厚さＨ（深さＨ）を有して前記Ｄｘ方向に線状に延びる複数の凹部１１ｃを格子形成母材１１に設けることによって、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。このため、複数の凹部１１ｃ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１１ｃと複数の構造体１１ｂとは、前記Ｄｘ方向に直交するＤｙ方向に交互に、前記Ｄｙ方向を法線とするＤｘＤｚ面に平行に、配設される。複数の構造体１１ｂは、前記Ｄｘ方向と直交するＤｙ方向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１１ｃは、前記Ｄｘ方向と直交するＤｙ方向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１１ｃ）は、前記Ｄｘ方向と直交するＤｙ方向に等間隔Ｐでそれぞれ配設され、周期構造となっている。そして、本実施形態では、複数の凹部１１ｃ内には、それぞれ、格子形成母材１１の材料、すなわち構造体１１ｂの第１格子領域材料における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格子領域材料で形成された複数の残余体１２が、構造体１１ｂから所定の距離ＳＰを空けて埋め込まれている。これによって構造体１１ｂと残余体１２との間には、格子領域１４の格子面ＤｘＤｙにおける所定の面拡がり方向、図１に示す一次元格子の例では、Ｄｙ方向に所定の距離ＳＰを有するとともに格子領域１４の格子面ＤｘＤｙにおける法線方向に沿ったＤｚ方向に延びる空隙１３が形成される。この空隙１３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る。このように格子領域１４は、一例では、平板状の格子形成母材１１に凹部（凹所）１１ｃによって前記複数の構造体１１ｂを形成し、前記凹部１１ｃ内に、構造体１１ｂに接触しないように隙間１３を空けて前記残余体１２を形成することによって形成される。そして、これら前記第１および第２格子領域材料のうちの少なくとも一方は、金属である。なお、上述の説明では、説明の便宜上、基板部分１１ａから延設される各部分が複数の構造体１１ｂとされ、凹部１１ｃ内に配設された各部分が複数の残余体１２とされたが、逆に、基板部分１１ａから延設される各部分が複数の残余体１２とされ、凹部１１ｃ内に配設された部分が複数の構造体１１ｂとされてもよい。
【００１８】
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および複数の残余体１２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、Ｘ線用金属格子ＤＧは、一態様として、Ｘ線に対する回折条件を満たすように、複数の構造体１１ｂの厚さＨ、複数の残余体１２の厚さＨおよび前記所定の間隔（ピッチ）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。
【００１９】
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および複数の残余体１２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、Ｘ線用金属格子ＤＧは、一態様として、Ｘ線に対する回折条件を満たすように、複数の構造体１１ｂの厚さＨ、複数の残余体１２の厚さＨおよび前記所定の間隔（ピッチ）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。
【００２０】
構造体１１ｂの第１格子領域材料（格子形成母材１の材料）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格子領域材料は、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１１ｃ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格子領域材料は、シリコンが好ましい。シリコンの熱膨張係数は、２．６×１０−６／℃である。
【００２１】
残余体１２の第２格子領域材料は、任意であってよいが、残余体１２の厚さＨ、すなわち、残余体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格子領域材料は、原子量の比較的大きい（重い）元素の金属、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、その熱膨張係数は、１４．２×１０−６／℃である。白金（Ｐｔ）は、原子番号７８の元素であり、その熱膨張係数は、８．８×１０−６／℃である。イリジウム（Ｉｒ）は、原子番号７７の元素であり、その熱膨張係数は、６．４×１０−６／℃である。ロジウム（Ｒｈ）は、原子番号４５の元素であり、その熱膨張係数は、８．２×１０−６／℃である。このような材料で残余体１２を形成することで、残余体１２は、比較的大きくＸ線に作用し、前記残余体１２の深さがより浅くなり、Ｘ線用金属格子ＤＧの製造がより容易になる。
【００２２】
アスペクト比は、残余体１２（または凹部１１ｃ）における幅Ｗ（図１では残余体１２の幅を示す）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、各残余体１２は、Ｘ線用金属格子ＤＧの場合、例えば、５以上の高アスペクト比とされている。なお、構造体１１ｂの幅をｗとすると、図１では、Ｐ＝ｗ＋Ｗ＋２×ＳＰである。残余体１２の幅Ｗは、前記一方向（長尺方向）のＤｘ方向に直交する方向（幅方向）Ｄｙにおける残余体１２の長さであり、残余体１２の厚さは、前記Ｄｘ方向とこれに直交する前記Ｄｙ方向とで構成される平面の法線方向（深さ方向）Ｄｚにおける残余体１２の長さである。構造体１１ｂの幅ｗは、前記一方向（長尺方向）のＤｘ方向に直交する方向（幅方向）Ｄｙにおける構造体１１ｂの長さである。
【００２３】
このようなＸ線用金属格子ＤＧは、構造体１１ｂと残余体１２との間に形成された空隙１３を備えるので、Ｘ線用金属格子ＤＧに生じる応力を前記空隙１３で吸収することができる。このため、このようなＸ線用金属格子ＤＧは、平坦性（平坦精度）のより高い格子となる。
【００２４】
そして、このような高アスペクト比の残余体１２を備えるＸ線用金属格子ＤＧは、導電性を有する材料から成る格子形成母材の一方面に、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形成する格子形成工程と、前記格子形成母材における前記凹部の底部表面を除く前記凹部の表面に、絶縁層を形成する除底部絶縁層形成工程と、電鋳法によって、前記格子形成母材に電圧を印加して前記凹部を金属で埋める電鋳工程と、前記除底部絶縁層形成工程で形成された前記凹部の表面に形成された絶縁層のうち、前記格子形成母材と前記電鋳工程で埋めた前記金属との間における絶縁層、を除去する間部絶縁層除去工程とを備えるＸ線用金属格子の製造方法で製造される。前記凹部１１ｃ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１１ｃ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１１ｃによる残部が構造体１１ｂとなっている。
【００２５】
より具体的には、本実施形態のＸ線用金属格子ＤＧを製造するために、まず、導電性を有する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２Ａ）。例えば、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３０が用意される。格子形成母材１１としてシリコンから成るシリコン基板３０を用いることによって、微細加工技術が略確立されたいわゆるシリコンの加工技術を用いることができ、比較的高精度で微細構造の格子領域１４を製造でき、そして、凹部１１ｃ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。そして、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。ｎ型シリコンは、伝導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すると、後述の電鋳工程では、メッキ液４７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。
【００２６】
次に、凹部１１ｃ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１４がシリコン基板３０の一方主面に形成される（格子形成工程、図２Ｂ〜図３Ｂ）。
【００２７】
この格子形成工程の一例では、まず、シリコン基板３０の主面上にレジスト層３３ａが形成され（レジスト層形成工程）、このレジスト層３３ａ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３３ａが除去される（パターニング工程、図２Ｃ、図２Ｄ、図３Ａ）。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。
【００２８】
例えば、レジスト層３３ａは、例えば、次のシリコン基板３０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（二酸化シリコン膜、石英膜、ＳｉＯ２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３３ａ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）４０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。
【００２９】
より具体的には、まず、シリコン基板３０の表面にレジスト層３３ａ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、例えば、公知の常套手段である熱酸化法、化学気相成長法、陽極酸化法および堆積法（蒸着法やスパッタ法）のうちのいずれか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のシリコン酸化膜３３ａが形成される。また例えば、化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）では、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装置内のシリコン基板３０の表面に所定の厚さのシリコン酸化膜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のシリコン酸化膜３３ａが形成される。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３３ａ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、化学気相成長法および陽極酸化法のうちのいずれか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。
【００３０】
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２Ｂ）。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２Ｃ）、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２Ｄ）。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が押し当てられ、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２Ｄ）。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２Ｄ）。
【００３１】
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３Ａ）。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３３ａ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。
【００３２】
このように本実施形態では、シリコン基板３０をエッチングするための第１パターンマスクとなるレジスト層（第１レジスト層）３３ａが形成され、さらに、このレジスト層３３ａをエッチングするための第２パターンマスクとなる感光性樹脂層層（第２レジスト層）４０が形成される。そして、表面から順に、感光性樹脂層４０がリソグラフィーマスク４１を用いることによってパターニングされ、パターニングされた感光性樹脂層をマスクに用いることによってレジスト層３３ａがパターニングされる。
【００３３】
そして、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３３ａを除去した部分に対応するシリコン基板３０が、前記法線方向のＤｚ方向に所定の深さＨまでエッチングされる。これによってスリット溝ＳＤ（凹部１１ｃの一例）が形成される（図３Ｂ、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３Ｂには、図５に示すＩ−Ｉ線でのこのシリコン基板３０の断面が示されている。
【００３４】
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３３ａ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３３ａが若干エッチングされてもよい。
【００３５】
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。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。
【００３６】
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が複数の構造体１１ｂ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が基板部分１１ａとなる。
【００３７】
次に、少なくとも、シリコン基板３０（格子形成母材１１）におけるスリット溝ＳＤ（凹部１１ｃ）の底部表面を除く前記スリット溝ＳＤ（凹部１１ｃ）の表面に、絶縁層が形成される（除底部絶縁層形成工程、図３Ｃ、図３Ｄ）。
【００３８】
より具体的には、まず、少なくとも、シリコン基板３０におけるスリット溝ＳＤの内表面全体に、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３Ｃ、絶縁層形成工程）。この絶縁層３４は、所定の絶縁材料を成膜する蒸着法やスパッタ法等の、公知の常套手段である堆積法によって形成されてもよい。本実施形態では、シリコン基板３０を用いていることから、絶縁層３４は、シリコン酸化膜３４である。このシリコン酸化膜は、例えば、上述の熱酸化法や陽極酸化法を用いて形成される。前記絶縁層３４の形成に熱酸化法を用いる場合には、緻密で密着性に優れたシリコン酸化膜３４が前記絶縁層３４として形成され、しかも、その膜厚を比較的容易に制御できる。また前記絶縁層３４の形成に陽極酸化法を用いる場合には、緻密性、密着性および膜厚の均一性に優れたシリコン酸化膜３４が前記絶縁層３４として形成され、しかも、その膜厚を比較的容易に制御することができる。したがって、このようなＸ線用金属格子ＤＧの製造方法は、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緻密で所定膜厚の絶縁層３４を形成できる。ここで、レジスト層３３ａがシリコン酸化膜３３ａである場合には、この絶縁層形成工程の陽極酸化によってその表面に酸化膜は、略形成されない。一方、レジスト層３３ａがシリコン酸化膜３３ａであってもこの絶縁層形成工程の堆積法による場合には、図３Ｃに破線で示すように、その表面にシリコン酸化膜３４が形成される。
【００３９】
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３Ｃ）。より具体的には、例えばＣＨＦ３ガスを用いた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。
【００４０】
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（シリコン酸化膜）３３ａ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。
【００４１】
次に、電鋳法（電気メッキ法）によって、シリコン基板３０（格子形成母材１１）に電圧を印加して前記スリット溝ＳＤ（凹部１１ｃ）が金属で埋められる（電鋳工程、図４Ａ）。より具体的には、シリコン基板３０に電源４５の陰極が接続され、電源４５の陽極に接続された陽極電極４６およびシリコン基板３０がメッキ液４７に浸けられる。なお、シリコン基板３０における、電源４５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４５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。例えば、前記絶縁層形成工程によってシリコン基板３０における基板部分１１ａの表面にシリコン酸化膜３４が形成されている場合には、電源４５の陰極とシリコン基板３０との電気的な接続を行うために、例えばドライエッチング法を用いることによって、前記シリコン基板３０における基板部分１１ａの表面に形成されたシリコン酸化膜３４が除去される。そして、前記シリコン基板３０における基板部分１１ａの表面に電源４５の陰極が接続される。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。
【００４２】
そして、この金属３５がスリット溝ＳＤを埋めると、電鋳が終了される（図４Ｂ）。これによって金属３５がシリコン基板３０の板状部分３２と略同じ厚さＨだけ成長する。こうしてスリット溝ＳＤに金属３５が埋められ、金属３５から成る残余体１２が形成される。このような金属３５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ものであることが好ましい。このような金属は、比較的大きくＸ線に作用し、前記凹部１１ｃの深さＨをより浅くできる。このため、このようなＸ線用金属格子ＤＧの製造方法は、より容易に格子を製造できる。
【００４３】
次に、前記除底部絶縁層形成工程で形成されたスリット溝ＳＤ（凹部１１ｃ）の内側表面に形成された絶縁層３４のうち、少なくともシリコン基板３０の板状部分３２（格子形成母材１１の構造体１１ｂ）と前記電鋳工程で埋めた前記金属３５（残余体１２）との間における絶縁層３４が、除去される（間部絶縁層除去工程、図４Ｃ）。より具体的には、電鋳工程後のシリコン基板３０（格子形成母材１１）が、シリコン酸化膜３４を溶解可能なフッ酸の溶液に浸漬される。これによって、シリコン基板３０の板状部分３２と前記電鋳工程で埋めた前記金属３５との間における絶縁層３４が除去され、格子領域１４の格子面ＤｘＤｙにおける所定の面拡がり方向、図１に示す一次元格子の例では、Ｄｙ方向に所定の第１間隔を空けるとともに格子領域１４の格子面ＤｘＤｙにおける法線方向に沿ったＤｚ方向に延びる空隙１３となる空隙３６が、リコン基板３０の板状部分３２と前記電鋳工程で埋めた前記金属３５との間に形成される。さらに、これによってシリコン基板３０の板状部分３２の頂部に形成されていたレジスト層３３ａのシリコン酸化膜３３ａも除去される。
【００４４】
なお、上述の製造工程における格子形成工程では、シリコン酸化膜３３ａがレジスト層に用いられたが、感光性樹脂層３３ｂがレジスト層に用いられてもよい。より具体的には、図６Ａに示すように、図２Ａと同様に、導電性を有する所定の材料から成る平板状の格子形成母材１１、例えばシリコン基板３０が用意される。次に、シリコン基板３０の一方の主面上に例えば紫外線硬化型の感光性樹脂層３３ｂがレジスト層３３ｂ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、図６Ｂ）。次に、レジスト層３３ｂにリソグラフィーマスク４１を押し当てて、レジスト層３３ｂ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、レジスト層３３ｂ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３３ｂが除去される（パターニング工程、図６Ｂ、図６Ｃ）。そして、パターニングされたレジスト層３３ｂをマスクとして、エッチングによってレジスト層３３ｂの除去された部分に対応するシリコン基板３０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）。このような格子形成工程によって、凹部１１ｃ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１４がシリコン基板３０の一方主面に形成されてもよい。
【００４５】
以上説明した各製造工程を経ることによって、図１に示す構成のＸ線用金属格子ＤＧが製造される。このようなＸ線用金属格子ＤＧの製造方法は、前記間部絶縁層除去工程によって構造体１１ｂ（上述の例ではシリコン基板３０の板状部分３２）と残余体１２（上述の例では金属３５）との間に空隙１３（上述の例では空隙３６）を形成するので、製造後にＸ線用金属格子ＤＧに生じる応力を前記空隙１３で吸収することができる。このため、このようなＸ線用金属格子ＤＧの製造方法は、平坦性（平坦精度）のより高いＸ線用金属格子ＤＧを製造できる。
【００４６】
そして、本実施形態におけるＸ線用金属格子ＤＧおよびその製造方法は、前記空隙１３の形成によって、次の長所を有する。
【００４７】
第１の長所は、Ｘ線用金属格子ＤＧを曲げ易くなることである。格子領域１４に形成された複数の空隙１３は、板に形成された切り込みと同様に作用し、Ｘ線用金属格子ＤＧは、曲がり易くなる。あるいは、格子領域１４に形成された複数の空隙１３によって、Ｘ線用金属格子ＤＧの実効的な厚さが基板部分１１ａの厚さとなり、より薄くなることから、Ｘ線用金属格子ＤＧは、曲がり易くなる。例えば、Ｘ線用金属格子ＤＧをＸ線撮像装置に適用した場合、Ｘ線撮像装置のＸ線源は、点光源のようにＸ線を放射状に放射する。このため、Ｘ線金属格子ＤＧが平板であると、アスペクト比が高いために、Ｘ線用金属格子ＤＧの端部付近では、格子面に対しＸ線が斜めに入射することとなり、構造体１１ｂを透過するはずのＸ線の全部または一部が金属の残余体１２によって吸収され、いわゆるケラレが生じてしまう。このため、曲げ易いＸ線用金属格子ＤＧは、Ｘ線撮像装置に好適である。なお、Ｘ線用金属格子ＤＧを曲げる場合、格子面が外側に突出するように曲げる方が曲げ易いが、格子面が内側に凹むように曲げても、後述するタルボ干渉計における第２回折格子に要求される曲率、例えば、曲率半径約１ｍは、充分に実現できる。
【００４８】
第２の長所は、環境温度によるＸ線用金属格子ＤＧの変形を防止できることである。上述したように、シリコンの熱膨張係数は、約２．６×１０−６／℃であり、金の熱膨張係数は、１４．２×１０−６／℃である。このため、Ｘ線用金属格子ＤＧにおける構造体１１ｂをシリコンで形成し、残余体１２を金で形成し、Ｘ線用金属格子ＤＧの環境温度が例えば１００℃変化した場合、残余体１２の底部の膨張は、基板部分１１ａによって主にシリコンの膨張で決まり、残余体１２の底部は、２．６５＋２．６５×２．６×１０−６×１００＝２．６５１μｍとなる。一方、残余体１２の頂部の膨張は、主に金の膨張で決まり、残余体１２の頂部は、２．６５＋２．６５×１４．２×１０−６×１００＝２．６５４μｍとなる。したがって、残余体の底部と頂部との幅方向（Ｄｙ方向）の差は、２．６５４−２．６５１＝０．００３μｍ（３ｎｍ）となる。このため、本実施形態のＸ線用金属格子ＤＧのような空隙１３が無く、構造体１１ｂと残余体１２とが互いに当接している場合、残余体１２における頂部の相対的に大きい前記膨張によって、応力が生じ、Ｘ線用金属格子ＤＧには、反るような変形が生じてしまう。この変形は、環境温度の変化によってＸ線用金属格子ＤＧにおける平坦性あるいは形状の安定性を劣化させる。また、Ｘ線用金属格子ＤＧが治具によって固定している場合、この変形は、Ｘ線用金属格子ＤＧを破損させる虞もある。本実施形態のＸ線用金属格子ＤＧは、構造体１１ｂと残余体１２との間に、前記空隙１３を備えるので、残余体１２における頂部の相対的に大きい前記膨張を吸収でき、このような環境温度の変化によるＸ線金属格子ＤＧの変形を防止できる。
【００４９】
また、上述のＸ線用金属格子ＤＧの製造方法は、ボッシュプロセスのドライエッチング法を用いることによって格子形成母材１１（上述の例ではシリコン基板３０）をエッチングするので、前記凹部１１ｃの側面（上述の例ではシリコン基板３０の板状部分３２の側面）がより平坦となり、高精度にＸ線用金属格子ＤＧを形成できる。
【００５０】
なお、上述のＸ線用金属格子ＤＧの製造方法において、電鋳法によって各スリット溝ＳＤ内にそれぞれ成長される金属３５の成長長（複数の残余体１２の厚さＨ）を略揃えるために、前記除去工程で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ことによって露出した前記凹部の底部における前記シリコン基板をさらにエッチングすることによって前記凹部の底部分の表面積を該エッチング前より広くする広表面積化工程をさらに備えてもよい。
【００５１】
次に、実施例およびその比較例について説明する。
【００５２】
（実施例および比較例）
図７は、実施例におけるＸ線用金属格子の一部断面図である。図８は、実施例におけるＸ線用金属格子の裏面の起伏状態を示す等高線図である。図９は、比較例におけるＸ線用金属格子の一部断面図である。図１０は、比較例のＸ線用金属格子における絶縁層形成工程後の状態を説明するための図である。図１１は、比較例のＸ線用金属格子における電鋳工程を実施するために裏面の絶縁層を除去した後の状態を説明するための図である。図１２は、比較例のＸ線用金属格子における電鋳工程後の状態を説明するための図である。これら図１０ないし図１２において、それらの図Ａは、裏面の起伏状体を示す等高線図であり、それらの図Ｂは、製造工程中における比較例のＸ線用金属格子の構成を示す。
【００５３】
実施例および比較例のＸ線用金属格子ＤＧ１；ＤＧ２は、図７および図９にそれぞれ示すように、シリコンの構造体５１ｂ；５１ｂと金の残余体５２；５２との周期構造を持つ格子領域５５；５５’を備える。格子領域５５；５５’は、ピッチＰが約５．３μｍで厚さ（深さ）が約１００μｍである。シリコンの構造体５１ｂ；５１ｂの幅は、約２．６５μｍであり、金の残余体５２；５２の幅は、約２．６５μｍである。そして、比較例のＸ線用金属格子ＤＧ２は、シリコンの構造体５１ｂと金の残余体５２との間に、厚さ約１００ｎｍの絶縁膜（シリコン酸化膜）５３ａを有する一方、実施例のＸ線用金属格子ＤＧ１は、比較例のＸ線用金属格子ＤＧ２におけるこの厚さ約１００ｎｍの絶縁膜（シリコン酸化膜）５３ａを除去することによって形成され、シリコンの構造体５１ｂと金の残余体５２との間には約１００ｎｍ以下の空隙５４を備える。
【００５４】
このような比較例のＸ線用金属格子ＤＧ２は、上述した特許文献１や特許文献２に開示された製造方法によって形成されたものである。すなわち、まず、シリコン基板５１として直径６インチ（φ６インチ）のシリコンウェハ５１が用意され、次に、前記シリコン基板５１の主面上にレジスト層が形成され（レジスト層形成工程）、次に、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が除去され（パターニング工程）、次に、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５１がエッチングされ、これによって所定の深さの凹部５１ｃが形成され（エッチング工程）、次に、前記シリコン基板５１における前記凹部５１ｃの内表面に絶縁層５３ａが形成され（絶縁層形成工程）、前記凹部５１ｃの底部に形成された前記絶縁層５３ａの部分が除去され（除去工程）、次に、電鋳法によって、前記シリコン基板５１に電圧を印加して前記凹部５１ｃが金５２で埋められる（電鋳工程）。なお、前記電鋳工程では、電鋳法を実施する前に、電源と前記シリコン基板５１との電気的な接続（導通）を図るために、前記除去工程後のシリコン基板５１における裏面に形成された絶縁層５３ｂがドライエッチング法によって除去された。前記裏面は、前記レジスト層形成工程ないし前記除去工程を施したシリコン基板５１；５１の面に対向する面、すなわち、格子領域５５；５５’を形成するシリコン基板５１；５１の面に対向する面である。
【００５５】
このような上述の製造工程の絶縁層形成工程後において、比較例のＸ線用金属格子ＤＧ２における中間製造物である格子ＤＧ２−１は、図１０Ｂに示すように、ＤｘＤｙ面に沿った板状または層状の基板部分５１ａと、前記ＤｘＤｙ面に直交するＤｘＤｚ面に沿った板状または層状の複数の凹部５１ｃをシリコン基板５１に設けることによって基板部分５１ａ上に形成された、前記ＤｘＤｚ面に沿った板状または層状の複数の構造体（壁部）５１ｂと、前記複数の凹部５１ｃにおける各内表面および基板部分５１ａの面（シリコン基板５１の裏面）にそれぞれ形成された絶縁膜（絶縁層）５３ａ、５３ｂとを備える。
【００５６】
この絶縁膜５３ａ、５３ｂは、例えば、シリコン酸化膜であり、例えば熱酸化法によって形成される。ここで、シリコンの熱膨張係数は、上述したように、約２．６×１０−６／℃（／Ｋ）程度である一方、シリコン酸化膜の熱膨張係数は、シリコンの熱膨張係数よりも小さく約０．７×１０−６／℃（／Ｋ）程度である。熱酸化法では、凹部５１ｃおよび構造体（壁部）５１ｂを形成したシリコン基板５１は、非常に高い温度（例えば、約８００℃〜１１００℃）で熱酸化され、熱酸化後、常温に戻される。このため、シリコンとシリコン酸化膜との間における熱膨張係数の差から、シリコン酸化膜よりもシリコンの方がより大きく縮むことになる。この結果、定性的には、以下の変形が生じる。したがって、図１０Ａ、図１１Ａおよび図１２Ａは、平面性の測定結果を示し、各工程に応じた変形の傾向を概略的に説明するための図である。
【００５７】
このような図１０Ｂに示す格子ＤＧ２−１では、ＤｘＤｚ面で見ると、シリコン酸化膜は、Ｄｘ方向では連続膜であるので、絶縁膜５３ｂにおけるＤｚ方向の厚さと絶縁膜５３ａにおけるＤｚ方向の厚さ（構造体（壁部）５１ｂの側面に形成された絶縁膜５３ａにおけるＤｚ方向の厚さ＝高さＨ）との関係で変形に寄与する。絶縁膜５３ａにおけるＤｚ方向の厚さ（＝高さＨ）は、絶縁膜５３ｂにおけるＤｚ方向の厚さに対し著しく厚いので（絶縁膜５３ａにおけるＤｚ方向の厚さ≫絶縁膜５３ｂにおけるＤｚ方向の厚さ）、基板部分５１ａは、Ｄｚ方向に相対的に厚い絶縁膜５３ａを持つ構造体５１ａを形成した面側が縮み難く（厚いシリコン酸化膜の絶縁層５３ａがシリコンの縮みを妨げる）、一方、Ｄｚ方向に相対的に薄い絶縁膜５３ｂを形成した面側が縮み易く、結果、Ｄｚ方向に凹む。
【００５８】
一方、ＤｙＤｚ面で見ると、絶縁膜５３ｂにおけるＤｚ方向の厚さと絶縁膜５３ａにおけるＤｚ方向の厚さ（構造体（壁部）５１ｂの頂部に形成された絶縁膜５３ａにおけるＤｚ方向の厚さ）とは、略同一であるが、Ｄｙ方向において、絶縁膜５３ｂが連続膜である一方、絶縁膜５３ａが不連続膜であるので（絶縁膜５３ａにおける、各構造体（壁部）５１ｂの各頂部に形成された各部分は、とびとびで不連続）、基板部分５１ａは、不連続な各頂部の各絶縁膜５３ａを持つ構造体５１ａを形成した面側が連続膜の絶縁膜５３ｂを形成した面側よりも、シリコンの縮みを妨げる力が弱いので、結果、−Ｄｚ方向に凹む。
【００５９】
したがって、格子ＤＧ２−１の裏面（シリコン基板５１の裏面）は、図１０Ａに示すように、鞍状に起伏し、Ｄｚ＝０の基準面から最も高い部分と最も低い部分との差は、約１２０μｍとなり、格子ＤＧ２−１（シリコン基板５１）の平坦性は、劣化する。
【００６０】
上述の製造工程の電鋳工程の電鋳法を実施する前において、電源とシリコン基板５１とを電気的に接続（導通）するために、前記格子ＤＧ２−１からその基板部分５１ａの裏面上に形成されたシリコン酸化膜５３ｂが除去される。これによって図１０Ｂに示す前記格子ＤＧ２−１は、図１１Ｂに示す、比較例のＸ線用金属格子ＤＧ２における中間製造物である格子ＤＧ２−２となる。このため、上述した、基板部分５１ａの裏面に形成されたシリコン酸化膜５３ｂによって生じていた、Ｄｚ方向に膨らむ（または−Ｄｚ方向に凹む）応力が解消される。したがって、格子ＤＧ２−２の裏面（シリコン基板５１の裏面）は、図１１Ａに示すように、円筒面の一部のような−Ｄｚ方向に凹む曲面状に起伏し、Ｄｚ＝０の基準面から最も高い部分と最も低い部分との差は、約１００μｍとなる。図１０Ｂに示す格子ＤＧ２−１より格子ＤＧ２−２の平坦性は、改善する。
【００６１】
上述の製造工程の電鋳工程では、金５２は、各凹部５１ｃの底から凹部５１ｃの開口部へ向けて成長する（ボトムアップ成長）。この成長過程において、金５２は、電鋳法によって充填される予定の空間である凹部５１ｃの幅よりも幅方向（Ｄｙ方向）に僅かながら拡がって成長し、底部の幅よりも僅かながら頂部（凹部の開口部付近）の幅が広くなるように成長する現象を、本件発明者は、見出した。このような電鋳工程後では、前記格子ＤＧ２−２における各凹部５１ｃ内に金５２を成長させることによって、図１１Ｂに示す前記格子ＤＧ２−２は、図１２Ｂに示す格子ＤＧ２−３、すなわち、比較例のＸ線用金属格子ＤＧ２となる。この格子ＤＧ２（格子ＤＧ２−３）には、上述した金５２の幅方向の拡がりによって、Ｄｚ方向の変形が格子ＤＧ２−２よりさらに大きくなり、図１２Ａに示すように変形する。この結果、格子ＤＧ２の裏面（シリコン基板５１の裏面）は、図１２Ａに示すように、椀状（ティーカップ状）に起伏し、Ｄｚ＝０の基準面から最も高い部分と最も低い部分との差は、約３５０μｍとなり、格子ＤＧ２（シリコン基板５１）の平坦性は、より劣化する。また、前記格子ＤＧ２−１における歪みの最大値は、上述したように、約１２０μｍである一方、この格子ＤＧ２における歪みの最大値は、上述したように、約３５０μｍであることから、金５２の幅方向の拡がりによる応力（電鋳応力）は、シリコン酸化膜５３ａ、５３ｂによる応力（熱応力）より大きい。この電鋳応力を見積もると、熱応力を無視すると共に上述の諸元の場合、電鋳応力による約２５０μｍの歪み（図１２Ａを見ると、一辺１００ｍｍの四角形における対角方向では、最大で約３５０μｍ程度の歪みを生じているが、前記四角形における辺方向では、最大で約２５０μｍ程度の歪み）は、図９に示すように、約２．６５μｍの底部の幅に対し、その頂部の幅が約２．６５０１μｍで生じ得る。すなわち、電鋳応力による約２５０μｍの歪みを生じさせるためには、金５２の幅方向において、その底部と頂部との差は、わずか１００ｐｍでよい。
【００６２】
このように比較例のＸ線用金属格子ＤＧ２は、複数の構造体５１ｂそれぞれの表面に形成されたシリコン酸化膜５３ａによる熱応力と、複数の凹部５１ｃそれぞれの中に形成された金５２による電鋳応力とによって、図１２Ａに示すように歪み、その平坦性が劣化している。
【００６３】
そして、図７に示す実施例のＸ線用金属格子ＤＧ１では、図９および図１２Ｂに示す比較例のＸ線用金属格子ＤＧ２に対し、少なくとも前記複数の凹部５１ｃにおける各内表面（複数の構造体５１ｂそれぞれの壁面（側面））に形成されたシリコン酸化膜５３ａが、除去される。本実施例のＸ線用金属格子ＤＧ１では、複数の構造体５１ｂそれぞれの頂部に形成されたシリコン酸化膜５３ａも除去される。これによって複数の構造体５１ｂそれぞれの表面に形成されたシリコン酸化膜５３ａによる熱応力が、まず解消される。そして、シリコン酸化膜５３ａの厚さが金５２の幅方向の拡がりより大きいため（例えばシリコン酸化膜５３ａの厚さ約１００ｎｍに対し金５２の幅方向の拡がり約１００ｐｍであって、”シリコン酸化膜５３ａの厚さ”＞” 金５２の幅方向の拡がり”）、複数の凹部５１ｃそれぞれの中に形成された金５２による電鋳応力も、シリコン酸化膜５３ａを除去することによって構造体５１ｂと金５２との間に形成された空隙５４によって吸収される。この結果、実施例のＸ線用金属格子ＤＧ１の裏面（シリコン基板５１の裏面）は、図８に示すように、円筒面の一部のような−Ｄｚ方向に緩やかに凹む曲面状であるが、最大の歪み約３５０μｍ程度から最大の歪み約３０μｍ程度に、比較例のＸ線用金属格子ＤＧ２の平坦性に較べてその平坦性が改善され、ほぼ平坦となる。
【００６４】
次に、別の実施形態について説明する。
【００６５】
（第２実施形態；Ｘ線用金属格子ユニット）
Ｘ線用金属格子ＤＧは、上述したように微細加工技術が比較的確立されているシリコンウェハ（シリコン基板）を用いて製造されることが多い。このシリコンウェハは、その調達の容易性や調達コスト性等の観点から、一般的に多用される直径６インチ（φ６インチ）であることが好ましい。このようなφ６インチのシリコンウェハから製作可能なＸ線用金属格子ＤＧは、一辺が約１０ｃｍの正方形（□約１０ｃｍ）となり、格子面積が□１０ｃｍ以下となる。第２実施形態におけるＸ線用金属格子ユニットＤＧＵは、この格子面積の制約を解消したものである。
【００６６】
図１３は、第２実施形態におけるＸ線用金属格子ユニットの構成を示す図である。この第２実施形態におけるＸ線用金属格子ユニットＤＧＵは、図１３に示すように、１つの格子面を形成するように配置された複数のＸ線用金属格子ＤＧを備えたＸ線用金属格子ユニットＤＧＵであって、前記複数のＸ線用金属格子ＤＧのうちの少なくとも１つは、第１実施形態におけるＸ線用金属格子ＤＧである。
【００６７】
より具体的には、図１３に示す例では、Ｘ線用金属格子ユニットＤＧＵは、４個の第１実施形態のＸ線用金属格子ＤＧ−１〜ＤＧ−４を備える。これら４個の第１実施形態のＸ線用金属格子ＤＧ−１〜ＤＧ−４は、各格子面１４−１〜１４−４が１つの格子面を形成するように、線形独立な２方向に、図１３に示す例では互いに直交する２方向に、２行２列でマトリクス状に配置される。すなわち、１行１列の位置に配置されるＸ線用金属格子ＤＧ−１の一方向（Ｄｙ方向）には、互いに周面の一側面（Ｄｙ方向の側端）を当接させてＸ線用金属格子ＤＧ−２が互いに隣接するように１行２列の位置に配置され、このＸ線用金属格子ＤＧ−１における前記一方向（Ｄｙ方向）に直交する他方向（Ｄｘ方向）には、互いに周面の一側面（Ｄｘ方向の側端）を当接させてＸ線用金属格子ＤＧ−４が互いに隣接するように２行１列の位置に配置され、そして、Ｘ線用金属格子ＤＧ−１の対角方向には、Ｘ線用金属格子ＤＧ−２における周面の一側面（Ｄｘ方向の側端）を当接させるとともにＸ線用金属格子ＤＧ−４における周面の一側面（Ｄｙ方向の側端）を当接させてＸ線用金属格子ＤＧ−３がＸ線用金属格子ＤＧ−２およびＸ線用金属格子ＤＧ−４それぞれに互いに隣接するように２行２列の位置に配置される。
【００６８】
このような第２実施形態によれば、第１実施形態におけるＸ線用金属格子ＤＧを含むＸ線用金属格子ユニットＤＧＵが提供され、この第２実施形態におけるＸ線用金属格子ユニットＤＧＵでは、１個のＸ線用金属格子ＤＧの格子面よりも広い格子面が得られる。特に、Ｘ線用金属格子ＤＧをＸ線診断装置に用いる場合、一度に診断する診断面積の都合上、或る程度の大きさ、例えば一辺が２０ｃｍ以上の正方形（□２０ｃｍ以上）の大きさが必要であるが、第２実施形態におけるＸ線用金属格子ＤＧＵは、このようなＸ線診断装置の要求に応じることができる。
【００６９】
次に、別の実施形態について説明する。
【００７０】
（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、上述の第１実施形態におけるＸ線用金属格子ＤＧ（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金属格子の製造に好適である。上述の製造方法によって製造されたＸ線用金属格子ＤＧや、このＸ線用金属格子ＤＧを複数備えた第２実施形態におけるＸ線用金属格子ユニットＤＧＵ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。
【００７１】
図１４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１５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。
【００７２】
第３実施形態のＸ線用タルボ干渉計１００Ａは、図１４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。
【００７３】
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Ｘ線用金属格子ＤＧ（その変形形態を含む）またはＸ線用金属格子ユニットＤＧＵ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、Ｘ線用タルボ干渉計１００Ａに用いられる、より平坦な回折格子を製造できる。
【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。
【００７５】
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。
【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。
【００７８】
このような図１４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。
【００７９】
一方、タルボ・ロー干渉計１００Ｂは、図１５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１４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、上述の製造方法によって製造されたＸ線用金属格子ＤＧまたはＸ線用金属格子ユニットＤＧＵ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、Ｘ線用タルボ・ロー干渉計１００Ｂに用いられる、より平坦な回折格子を製造できる。
【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】
次に、別の実施形態について説明する。
【００８３】
（第５実施形態；Ｘ線撮像装置）
Ｘ線用金属格子ＤＧおよび前記Ｘ線用金属格子ユニットＤＧＵ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Ｘ線用金属格子ユニットＤＧＵ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。
【００８４】
図１６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１６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。
【００８５】
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。
【００８６】
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、より広い面積で被写体Ｓを撮像するために、例えば、上述の前記Ｘ線用金属格子ユニットＤＧＵ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。
【００８７】
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Ｘ線用金属格子ユニットＤＧＵである。
【００８８】
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Ｘ線用金属格子ＤＧのそれぞれは、受光面（格子面）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（格子面）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Ｘ線用金属格子ＤＧのそれぞれは、受光面（格子面）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（格子面）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。
【００８９】
さらに、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Ｘ線用金属格子ＤＧのそれぞれは、受光面（格子面）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（格子面）が沿うように、湾曲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Ｘ線用金属格子ＤＧのそれぞれは、受光面（格子面）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（格子面）が沿うように、湾曲されることが好ましい。このようにＸ線用金属格子ＤＧ自体も湾曲させることによって、Ｘ線源２０４から放射されたＸ線がＸ線用金属格子ＤＧの縁部（側部近傍の格子）でいわゆるケラレることを低減できる。そして、このようにＸ線用金属格子ＤＧ自体を湾曲させる場合に、本実施形態のＸ線用金属格子ＤＧは、平坦性（平坦精度）のより高い格子を湾曲させることになるので、例えばうねりを生じている等の平坦性の比較的低いＸ線用金属格子を湾曲させる場合に較べて、滑らかな湾曲面（湾曲面上の各所における曲率が略一定）にできる。
【００９０】
なお、第１回折格子２０３は、上述の前記Ｘ線用金属格子ＤＧであってもよく、また、第２回折格子２０２は、上述の前記Ｘ線用金属格子ＤＧであってもよい。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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Ｘ線用金属格子ＤＧを備えて構成されたＸ線用金属格子ユニットＤＧＵ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。
【０１０２】
また、Ｘ線用金属格子ユニットＤＧＵのＸ線用金属格子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面となり、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のＸ線用金属格子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】
本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。
【０１０７】
一態様にかかるＸ線用金属格子は、互いに同じ形状の複数の第１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を備え、前記格子領域は、前記複数の第１構造体と、前記格子領域における前記複数の第１構造体を除いた残余の部分である第２構造体と、前記第１構造体と前記第２構造体との間に形成され、前記格子領域の格子面における所定の面拡がり方向に所定の距離を空けるとともに前記格子領域の前記格子面における法線方向に沿った方向に延びる空隙とを備え、前記構造体および前記第２構造体は、それぞれ、Ｘ線に対する所定の特性における互いに異なる第１および第２特性値を持つ第１および第２格子領域材料からなり、前記第１および第２格子領域材料のうちの少なくとも一方は、金属である。
【０１０８】
このようなＸ線用金属格子は、前記第１構造体と前記第２構造との間に形成された前記空隙を備えるので、Ｘ線用金属格子に生じる応力を前記空隙で吸収することができる。このため、このようなＸ線用金属格子は、平坦性（平坦精度）のより高い格子となる。
【０１０９】
他の一態様にかかるＸ線用金属格子の製造方法は、導電性を有する材料から成る格子形成母材の一方面に、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形成する格子形成工程と、前記格子形成母材における前記凹部の底部表面を除く前記凹部の表面に、絶縁層を形成する除底部絶縁層形成工程と、電鋳法によって、前記格子形成母材に電圧を印加して前記凹部を金属で埋める電鋳工程と、前記除底部絶縁層形成工程で形成された前記凹部の表面に形成された絶縁層のうち、前記格子形成母材と前記電鋳工程で埋めた前記金属との間における絶縁層、を除去する間部絶縁層除去工程とを備える。そして、このような上述のＸ線用金属格子の製造方法において、前記格子形成工程は、好ましくは、前記格子形成母材の一方面上にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、前記格子領域に応じたマスクパターンを用いること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格子形成母材をエッチングして所定の深さで前記凹部を形成するエッチング工程とを備える。また、これら上述のＸ線用金属格子の製造方法において、前記除底部絶縁層形成工程は、好ましくは、前記格子形成母材における前記凹部の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を備える。上述のＸ線用金属格子の製造方法において、前記除底部絶縁層形成工程は、より好ましくは、前記除去工程で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ことによって露出した前記凹部の底部における前記シリコン基板をさらにエッチングすることによって前記凹部の底部分の表面積を該エッチング前より広くする広表面積化工程をさらに備える。
【０１１０】
このようなＸ線用金属格子の製造方法は、前記間部絶縁層除去工程によって前記第１構造体と前記第２構造体との間に空隙を形成するので、製造後にＸ線用金属格子に生じる応力を前記空隙で吸収することができる。このため、このようなＸ線用金属格子の製造方法は、平坦性（平坦精度）のより高いＸ線用金属格子を製造できる。
【０１１１】
他の一態様では、これら上述のＸ線用金属格子の製造方法において、好ましくは、前記格子形成母材は、シリコンから成る基板である。このようなＸ線用金属格子の製造方法は、前記格子形成母材としてシリコンから成る基板を用いるので、いわゆるシリコンの加工技術を用いることができ、比較的高精度で微細構造の格子領域を製造できる。
【０１１２】
他の一態様では、上述のＸ線用金属格子の製造方法において、好ましくは、前記シリコンは、ｎ型シリコンである。このようなＸ線用金属格子の製造方法は、前記シリコンの導電型が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。
【０１１３】
他の一態様では、これら上述のＸ線用金属格子の製造方法において、好ましくは、前記間部絶縁層除去工程は、前記格子形成母材をフッ酸溶液に浸漬することによって前記格子形成母材と前記電鋳工程で埋めた前記金属との間における絶縁層を除去する。このようなＸ線用金属格子の製造方法は、フッ酸溶液を用いるので、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の絶縁層を確実に除去できる。
【０１１４】
他の一態様では、これら上述のＸ線用金属格子の製造方法において、好ましくは、前記格子形成工程は、ボッシュプロセスのドライエッチング法を用いることによって前記格子形成母材の一方面に前記凹部を形成することで、前記格子領域を形成する。このようなＸ線用金属格子の製造方法は、ボッシュプロセスのドライエッチング法を用いることによって格子形成母材をエッチングするので、前記凹部の側面がより平坦となり、高精度にＸ線用金属格子を形成できる。
【０１１５】
他の一態様では、これら上述のＸ線用金属格子の製造方法において、好ましくは、前記除底部絶縁層形成工程は、熱酸化法または陽極酸化法を用いることによって前記絶縁層を形成する。このようなＸ線用金属格子の製造方法は、前記絶縁層の形成に熱酸化法を用いる場合には、緻密で密着性に優れた酸化膜が前記絶縁層として形成され、しかも、その膜厚を比較的容易に制御できる。前記絶縁層の形成に陽極酸化法を用いる場合には、緻密性、密着性および膜厚の均一性に優れた酸化膜が前記絶縁層として形成され、しかも、その膜厚を比較的容易に制御することができる。したがって、このようなＸ線用金属格子の製造方法は、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緻密で所定膜厚の絶縁層を形成できる。
【０１１６】
他の一態様では、これら上述のＸ線用金属格子の製造方法において、前記金属は、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。このようなＸ線用金属格子の製造方法では、前記金属は、比較的原子量の大きい金属の好例である、金、白金、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Ｘ線用金属格子の製造方法は、より容易に格子を製造できる。
【０１１７】
他の一態様では、これら上述のいずれかのＸ線用金属格子の製造方法によって製造されたＸ線用金属格子である。これによれば、これら上述のいずれかのＸ線用金属格子の製造方法によって製造されたＸ線用金属格子が提供される。
【０１１８】
他の一態様にかかるＸ線用金属格子ユニットは、１つの格子面を形成するように配置された複数のＸ線用金属格子を備えた金属格子ユニットであって、前記複数のＸ線用金属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Ｘ線用金属格子である。これによれば、これら上述のいずれかのＸ線用金属格子を含むＸ線用金属格子ユニットが提供され、１個のＸ線用金属格子の格子面よりも広い格子面が得られる。
【０１１９】
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、これら上述のいずれかのＸ線用金属格子を含む。これによれば、これら上述のいずれかのＸ線用金属格子を含むＸ線撮像装置が提供される。
【０１２０】
この出願は、２０１３年９月２６日に出願された日本国特許出願特願２０１３−１９９９６８を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
【０１２１】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明によれば、Ｘ線用金属格子、Ｘ線用金属格子の製造方法、Ｘ線用金属格子ユニットおよびＸ線撮像装置を提供できる。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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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１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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