(57)【要約】【課題】本発明は、超臨界化学堆積法を用いたＸ線用回折格子の製造方法、前記Ｘ線用回折格子およびこのＸ線用回折格子を用いたＸ線撮像装置を提供する。【解決手段】本発明のＸ線用回折格子ＤＧは、第１シリコン層１１と、第１シリコン層１１上に形成され、一方向に線状に延びた複数の第２シリコン部分１２ａと一方向に線状に延びる複数の金属部分１２ｂとが交互に平行に配設された格子１２とを備える。このＸ線用回折格子ＤＧは、格子状に凹凸構造を形成した基板における前記凹凸構造の凹部を、超臨界化学堆積法によって前記Ｘ線に作用する金属で埋める金属埋設工程を備えたＸ線用回折格子の製造方法によって製造され、前記格子状の凹凸構造は、前記金属埋設工程によって前記凹部が前記金属で埋められた場合に、Ｘ線に対する回折条件を満たす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線用に用いられるＸ線用回折格子の製造方法であって、
格子状に凹凸構造を形成した基板における前記凹凸構造の凹部を、超臨界化学堆積法によって前記Ｘ線に作用する金属で埋める金属埋設工程を備え、
前記格子状の凹凸構造は、前記金属埋設工程によって前記凹部が前記金属で埋められた場合に、Ｘ線に対する回折条件を満たすこと
を特徴とするＸ線用回折格子の製造方法。
【請求項２】
前記金属埋設工程は、
溶媒を超臨界流体に相変位させる超臨界流体化工程と、
前記超臨界流体の溶媒に、前記金属の元素を含む金属化合物を溶質として溶解する溶解工程と、
前記超臨界流体の溶媒に溶解した前記金属化合物を前記凹凸構造の凹部内に導入する導入工程と、
前記凹凸構造の凹部内に導入した前記金属化合物から前記金属を析出させる析出工程とを備えること
を特徴とする請求項１に記載のＸ線用回折格子の製造方法。
【請求項３】
前記超臨界流体化される溶媒原料は、二酸化炭素であること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線用回折格子の製造方法。
【請求項４】
前記金属は、金または白金であること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＸ線用回折格子の製造方法。
【請求項５】
前記超臨界流体化された溶媒原料に溶解される溶質原料は、ダイメチルアセチルアセトネート金（Dimethyl(acetylacetonate)gold(III)、[(acac)Au(CH3)2]）または１，５−シクロオクタジエンダイメチルプラチナ（（1,5-cyclooctadiene）Dimethylplatinum(II)(98％)、［(COD)-Pt(CH3)2］）であること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のＸ線用回折格子の製造方法。
【請求項６】
前記基板の元となる元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、
前記レジスト層を前記格子状に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元基板をエッチングして前記凹凸構造の基板を形成するエッチング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５のいずれか１項に記載のＸ線用回折格子の製造方法。
【請求項７】
前記元基板は、シリコン基板であること
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線用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、ＲＩＥであること
を特徴とする請求項６または請求項７に記載のＸ線用回折格子の製造方法。
【請求項９】
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６ないし請求項８のいずれか１項に記載のＸ線用回折格子の製造方法。
【請求項１０】
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Ｘ線用回折格子を製造する請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の回折格子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の回折格子の製造方法によって製造されたＸ線用回折格子。
【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１１に記載のＸ線用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、Ｘ線タルボ干渉計やＸ線タルボ・ロー干渉計等のＸ線干渉光学系に好適に使用することができるＸ線用回折格子を製造するためのＸ線用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Ｘ線用回折格子およびこのＸ線用回折格子を用いた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、回折格子による振幅型回折格子が作製される。可視光用の振幅型回折格子では、金属にアルミニウム（Ａｌ）が用いられる場合、アルミニウムにおける可視光（約４００ｎｍ〜約８００ｎｍ）に対する透過率が０．００１％以下であるので、金属膜は、例えば１００ｎｍ程度の厚さで充分である。
【０００４】
一方、Ｘ線は、周知の通り、一般に、物質による吸収が非常に小さく、位相変化もそれほど大きくはない。比較的良好な金（Ａｕ）でＸ線用の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。例えば、Ｘ線マスクによるＸ線リソグラフィーによって樹脂に深い溝を形成し、この溝に電鋳法によってＸ線吸収部を形成する方法が、特許文献１に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５９２６４号公報
【特許文献２】特開２００８−７８５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、近年、アスペクト比の高い孔や凹部あるいは溝等の内部に超臨界流体を用いて導電体を選択的に設ける超臨界化学堆積法が開発され、例えば、特許文献２に提案されている。この特許文献２に開示の導電体の選択形成方法は、導電体を設ける凹部が形成された被処理体および前記導電体の主成分となる金属を含む金属化合物を超臨界流体を含む雰囲気下に配置するとともに、前記金属化合物の少なくとも一部を前記超臨界流体中に溶解させ、前記超臨界流体中に溶解した前記金属化合物を前記被処理体の表面に接触させて前記凹部内に選択的に導入するとともに、前記凹部内に導入された前記金属化合物を前記凹部内で凝集させて前記金属化合物から前記金属を析出させ、前記凹部内に析出した前記金属を固化させることにより前記凹部内に前記導電体を設ける方法である。ところで、前記特許文献２に開示の導電体の選択形成方法は、集積回路等のマイクロエレクトロニクス素子における配線形成用溝、プラグ形成用孔あるいは電極形成用凹部等の内部に金属を充填することを想定して開発された技術であり、Ｘ線用として１０μｍオーダー以上あるいは１００μｍオーダー以上の深さを有する高アスペクト比の周期構造を有する格子状の凹凸構造に対する超臨界化学堆積法の適用は、検討されておらず、示唆もされていない。
【０００７】
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、超臨界化学堆積法を用いたＸ線用回折格子の製造方法ならびにこの製造方法によって製造されたＸ線用回折格子およびこのＸ線用回折格子を用いた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】
【０００８】
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線用回折格子の製造方法は、Ｘ線用に用いられるＸ線用回折格子の製造方法であって、格子状に凹凸構造を形成した基板における前記凹凸構造の凹部を、超臨界化学堆積法によって前記Ｘ線に作用する金属で埋める金属埋設工程を備え、前記格子状の凹凸構造は、前記金属埋設工程によって前記凹部が前記金属で埋められた場合に、Ｘ線に対する回折条件を満たすことを特徴とする。そして、このＸ線用回折格子の製造方法において、好ましくは、前記金属埋設工程は、溶媒を超臨界流体に相変位させる超臨界流体化工程と、前記超臨界流体の溶媒に、前記金属の元素を含む金属化合物を溶質として溶解する溶解工程と、前記超臨界流体の溶媒に溶解した前記金属化合物を前記凹凸構造の凹部内に導入する導入工程と、前記前記凹凸構造の凹部内に導入した前記金属化合物から前記金属を析出させる析出工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで、「Ｘ線に作用する」とは、格子を構成する金属の部分と残余の部分とを比較した場合に、残余部分に対し金属部分が当該回折格子の使用目的に応じて有意にＸ線を吸収する吸収作用、当該回折格子の使用目的に応じて有意にＸ線の位相を変化させる位相変化作用、および、当該回折格子の使用目的に応じて有意にＸ線を反射する反射作用をいい、「Ｘ線に作用する金属」とは、当該回折格子の使用目的に応じて吸収作用、位相変化作用および反射作用のうちのいずれかの作用を持つ金属をいう。
【００１０】
この構成によれば、超臨界化学堆積法を用いてＸ線用回折格子を製造することができる。このため、このような構成のＸ線用回折格子の製造方法は、前記凹凸構造の凹部内に、より緻密に金属を埋め込むことができ、いわゆるボイドが生じ難い。特に、前記凹凸構造の凹部が、Ｘ線用として１０μｍオーダー以上、好ましくは１００μｍオーダー以上の深さを有する高アスペクト比であっても、さらには例えばＣＶＤ法や電鋳法（めっき法）によって金属を埋め込み難い微細構造の高アスペクト比であっても、このような構成のＸ線用回折格子の製造方法は、前記凹凸構造の凹部内に、より緻密に金属を埋め込むことができる。
【００１１】
また、他の一態様では、これら上述のＸ線用回折格子の製造方法において、前記超臨界流体化される溶媒原料は、二酸化炭素であることを特徴とする。
【００１２】
このような構成のＸ線用回折格子の製造方法では、前記超臨界流体化される溶媒原料が二酸化炭素（ＣＯ２）であるので、超臨界流体化条件は、温度が約３１℃以上であって圧力が約７．４ＭＰａ以上という比較的達成容易な条件となる。このため、このような構成のＸ線用回折格子の製造方法は、比較的容易に実現することができる。
【００１３】
また、他の一態様では、これら上述のＸ線用回折格子の製造方法において、前記金属は、金または白金であることを特徴とする。そして、好ましくは、これら上述のＸ線用回折格子の製造方法において、前記超臨界流体化された溶媒原料に溶解される溶質原料は、ダイメチルアセチルアセトネート金（Dimethyl(acetylacetonate)gold(III)、[(acac)Au(CH3)2]）、または、１，５−シクロオクタジエンダイメチルプラチナ（（1,5-cyclooctadiene）Dimethylplatinum(II)(98％)、［(COD)-Pt(CH3)2］）である。
【００１４】
このような構成のＸ線用回折格子の製造方法では、Ｘ線用回折格子の金属部分がＸ線に対し好適な金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）となる。このため、このような構成のＸ線用回折格子の製造方法は、Ｘ線用回折格子の金属部分の厚さをより薄くすることができ、高アスペクト比の中でも、他の金属でＸ線用回折格子の金属部分を形成する場合に較べて、アスペクト比をより低くすることができる。このため、このような構成のＸ線用回折格子の製造方法は、比較的容易に実行することができる。
【００１５】
また、他の一態様では、これら上述のＸ線用回折格子の製造方法において、前記基板の元となる元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、前記レジスト層を前記格子状に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元基板をエッチングして前記凹凸構造の基板を形成するエッチング工程とをさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、元基板から、前記凹凸構造を有する前記基板を形成することができる。
【００１７】
また、他の一態様では、これら上述のＸ線用回折格子の製造方法において、前記元基板は、シリコン基板であることを特徴とする。
【００１８】
このような構成のＸ線用回折格子の製造方法は、前記元基板がシリコン基板であるので、技術的に確立された既存のシリコン加工技術を用いることができ、このため、高精度な凹凸構造を形成することができる。
【００１９】
また、他の一態様では、これら上述のＸ線用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。
【００２０】
このような構成のＸ線用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）に沿って元基板をエッチングすることができ、比較的容易に前記凹部を形成することができる。
【００２１】
また、他の一態様では、これら上述のＸ線用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。
【００２２】
このような構成のＸ線用回折格子の製造方法は、ボッシュプロセスによって元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Ｘ線用回折格子を形成することができる。
【００２３】
また、他の一態様では、これら上述のＸ線用回折格子の製造方法は、Ｘ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・ロー干渉計に用いられるＸ線用回折格子を製造する場合に用いられる。
【００２４】
上述したように、Ｘ線では、高アスペクト比が求められるが、これら上述のＸ線用回折格子の製造方法を用いることによって、高アスペクト比の金属部分を備えたＸ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・ロー干渉計に用いられる回折格子やマルチスリット板のＸ線用回折格子を製造することができる。
【００２５】
そして、本発明の他の一態様にかかる回折格子は、これら上述のいずれかのＸ線用回折格子の製造方法によって製造される。
【００２６】
これら上述のＸ線用回折格子の製造方法によって製造されるＸ線用回折格子は、高アスペクト比の金属部分を備えることができる。このため、このような構成のＸ線用回折格子は、例えば、Ｘ線タルボ干渉計またはＸ線タルボ・ロー干渉計により好適に用いることができる。
【００２７】
また、本発明の他の一態様にかかるＸ線撮像装置は、Ｘ線を放射するＸ線源と、前記Ｘ線源から放射されたＸ線が照射されるタルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計と、前記タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計によるＸ線の像を撮像するＸ線撮像素子とを備え、前記タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計は、上述のＸ線用回折格子を含むことを特徴とする。
【００２８】
このような構成のＸ線撮像装置は、タルボ干渉計またはタルボ・ロー干渉計を構成する回折格子に、上述のＸ線用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】
【００２９】
本発明におけるＸ線用回折格子の製造方法は、超臨界化学堆積法を用いてＸ線用回折格子を製造することができる。そして、本発明は、この製造方法によって製造されたＸ線用回折格子およびこのＸ線用回折格子を用いたＸ線撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図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】実施形態における、Ｘ線用金属格子を製造するための製造装置の全体構成を示す図である。
【図３】実施形態の製造装置における耐圧反応容器の内部構成を示す断面図である。
【図４】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（その１）である。
【図５】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（その２）である。
【図６】実施形態のＸ線用金属格子の製造方法における超臨界化学堆積工程を説明するための図である。
【図７】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８】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９】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１０】実施形態におけるＸ線用タルボ干渉計を用いたＸ線撮像装置の構成を示す説明図である。
【図１１】実施形態のＸ線撮像装置における形成画像を説明するための図である。
【図１２】実施形態におけるＸ線用タルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮像装置の一部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】
（回折格子）
図１は、実施形態における金属格子の構成を示す斜視図である。本実施形態の金属格子ＤＧは、図１に示すように、第１シリコン層１１と、第１シリコン層１１上に形成された格子１２とを備えて構成される。第１シリコン部分１１は、図１に示すようにＤｘＤｙＤｚの直交座標系を設定した場合に、ＤｘＤｙ面に沿った板状または層状である。格子１２は、所定の厚さＨ（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、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。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、周期構造となっている。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る。
【００３３】
これら第１シリコン層１１および複数の第２シリコン部分１２ａは、Ｘ線を透過するように機能し、複数の金属部分１２ｂは、Ｘ線に作用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、金属部分１２ｂを形成する金属としてＸ線に作用する金属を選択するとともに、Ｘ線に対する回折条件を満たすように、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。
【００３４】
金属部分１２ｂの金属は、一態様として、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）およびプラチナ（白金、Ｐｔ）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における金属部分１２ｂの長さである。
【００３５】
このような金属部分１２ｂを備える金属格子ＤＧは、Ｘ線用の金属格子ＤＧを製造するための製造装置を用い、格子状に凹凸構造を形成した基板における前記凹凸構造の凹部を、超臨界化学堆積法によって前記Ｘ線に作用する金属で埋める金属埋設工程を備えるＸ線用回折格子の製造方法で製造される。前記凹部は、１次元格子では、例えば、周期的に配列されたスリット溝であり、また２次元格子では、周期的に配列された柱状穴（柱状孔）等である。
【００３６】
以下、まず、Ｘ線用金属格子の製造装置について説明し、次に、前記凹部がスリット溝である前記Ｘ線用金属格子ＤＧの製造方法について、詳述する。なお、凹部が例えば柱状穴等の他の形状であっても同様である。
【００３７】
図２は、実施形態における、Ｘ線用金属格子を製造するための製造装置の全体構成を示す図である。図３は、図２に示す実施形態の製造装置における耐圧反応容器の内部構成を示す断面図である。
【００３８】
図２および図３において、本実施形態におけるＸ線用金属格子の製造装置Ｓは、第１および第２ボンベ２１、２４と、送液用ポンプ２２と、第１および第２圧力調整機構付きバルブ２３、２５と、耐圧反応容器２６と、第１ないし第３バルブ２７、２８、２９とを備えている。
【００３９】
第１ボンベ２１は、超臨界流体化される超臨界流体の原料を貯蔵する容器である。第１ボンベ２１は、送液用ポンプ２２、圧力調整機構付きバルブ２３、第１バルブ２７および第２バルブ２８を介設した第１供給系統を介して耐圧反応容器２６に接続される。
【００４０】
超臨界流体（supercritical fluid）は、臨界点（critical point）以上の温度および圧力下にある物質の状態であって、気液の差がなくなり液体でも気体でもない流体の状態である。超臨界流体は、気体の拡散性および液体の溶解性を持つ。超臨界流体の原料は、例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）等である。ＣＯ２は、超臨界流体になると、表面張力がほぼ０となり、高拡散性を持ち、また、他の物質を溶解する能力（溶媒能）が高く、様々な物質をよく溶解する。しかも、臨界点以下にすると、ＣＯ２は、気化するため、溶質のみが残る。このため、Ｘ線用金属格子を製造する際の超臨界化学堆積法の溶媒として、ＣＯ２は、好適である。そして、ＣＯ２の臨界点は、臨界温度が３０４．１Ｋであって、臨界圧力が７．３８ＭＰａ（７２．８ａｔｍ）である。このため、ＣＯ２は、温度が約３１℃以上であって圧力が約７．４ＭＰａ以上で超臨界流体となり、ＣＯ２の臨界流体化条件（物質を超臨界流体化させる条件）は、常温に近く比較的低圧であり、比較的達成容易な条件となる。
【００４１】
第２ボンベ２４は、後述する金属化合物Ｍから金属を析出させる作用を促進するための原料（析出促進原料）を貯蔵する容器である。第２ボンベ２４は、圧力調整機構付きバルブ２５、第１バルブ２７および第２バルブ２８を介設した第２供給系統を介して耐圧反応容器２６に接続される。なお、第１バルブ２７および第２バルブ２８を介設した系統部分は、第１および第２供給系統で共通に用いられている。
【００４２】
析出促進原料は、金属化合物Ｍに応じて適宜に選択される。本実施形態では、後述するように、前記金属として金（Ａｕ）が用いられる場合には、金属化合物Ｍとして、ダイメチルアセチルアセトネート金（Dimethyl(acetylacetonate)gold(III)、[(acac)Au(CH3)2]）が用いられ、また、前記金属として白金（Ｐｔ）が用いられる場合には、金属化合物Ｍとして、１，５−シクロオクタジエンダイメチルプラチナ（（1,5-cyclooctadiene）Dimethylplatinum(II)(98％)、［(COD)-Pt(CH3)2］）が用いられる。このため、本実施形態では、析出促進原料は、例えば、還元作用を持つ水素（Ｈ２）等である。なお、Ｈ２は、この析出促進作用を持つだけでなく、超臨界流体に対する金属化合物の飽和溶解度を高める作用（エントレーナ効果）も持つ。
【００４３】
送液用ポンプ２２は、第１ボンベ２１から流出する超臨界流体の原料を超臨界流体となる圧力まで昇圧し、圧力調整機構付きバルブ２３、第１バルブ２７および第２バルブ２８を介して耐圧反応容器２６へ送るためのポンプである。圧力調整機構付きバルブ２３、２５は、流体の通過または遮断するように流体の流通を制御し、流通する流体の圧力を調整するためのバルブである。第１ないし第３バルブ２７、２８、２９は、流体の通過または遮断するように流体の流通を制御するためのバルブである。第３バルブ２９は、第１バルブ２７および第２バルブ２８に接続され、排気系統に用いられている。
【００４４】
なお、第１および第２ボンベ２１、２４は、上述したように、ボンベで供給される、本製造装置で用いられる原料を貯蔵する容器であり、本実施形態では、このような原料が超臨界流体の原料および析出促進原料の２個であることから、本実施形態の製造装置は、２個の第１および第２ボンベ２１、２４を備えたが、ボンベで供給される、本製造装置で用いられる原料の個数に応じた適宜な個数のボンベおよびそれに付属する供給系統を備えてよい。
【００４５】
耐圧反応容器２６は、超臨界流体の原料に対応した臨界点以上の耐圧性能および耐熱性能を持ち、格子状に凹凸構造を形成した基板における凹凸構造の凹部を、超臨界化学堆積法によってＸ線に作用する金属で埋める金属埋設工程を行うための容器である。このような耐圧反応容器２６は、例えば、図３に示すように、容器本体２６１と、前記基板ＳＢを支持する台座２６２と、容器本体２６１内を加熱する図略のヒータとを備えている。台座２６２は、容器本体２６１内に設けられる。前記金属埋設工程を行う場合には、前記金属化合物Ｍは、容器本体２６１内に収容され、基板ＳＢは、前記凹凸構造の凹部における開口を開放するように、かつ、前記凹凸構造の凹部における開口から底に向かう方向に重量が作用するように、台座２６２に載置され、容器本体２６１内に収容される。
【００４６】
次に、Ｘ線用金属格子の製造方法について説明する。図４および図５は、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６は、実施形態のＸ線用金属格子の製造方法における超臨界化学堆積工程を説明するための図である。
【００４７】
本実施形態におけるＸ線用回折格子の製造方法は、大略、格子状に凹凸構造を形成した基板を作製する基板作製工程と、前記基板作製工程によって作製された前記基板における前記凹凸構造の凹部を、超臨界化学堆積法によって前記Ｘ線に作用する金属で埋める金属埋設工程とを備えている。前記基板作製工程は、前記基板の元になる元基板（ブランク基板）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、前記レジスト層を前記格子状に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元基板をエッチングして前記凹凸構造の基板を形成するエッチング工程と備えている。そして、前記金属埋設工程は、溶媒を超臨界流体に相変位させる超臨界流体化工程と、前記超臨界流体の溶媒に、前記金属の元素を含む金属化合物を溶質として溶解する溶解工程と、前記超臨界流体の溶媒に溶解した前記金属化合物を前記凹凸構造の凹部内に導入する導入工程と、前記前記凹凸構造の凹部内に導入した前記金属化合物から前記金属を析出させる析出工程とを備えている。
【００４８】
基板作製工程について、より具体的に説明すると、本実施形態の金属格子ＤＧを製造するために、まず、元基板（ブランク基板）として、シリコン基板３０が用意される（図４（Ａ））。このように元基板としてシリコン基板３０を用いることによって、技術的に確立された既存のシリコン加工技術を用いることができ、このため、高精度な高アスペクト比のスリット溝ＳＤを比較的容易に形成することができる。
【００４９】
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、図４（Ｂ））、このレジスト層４０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４０が除去される（パターニング工程、図４（Ｃ）、図５（Ａ））。
【００５０】
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４０は、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。
【００５１】
このようなレジスト層４０は、例えば、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り、例えば、感光性樹脂や電子線露光用樹脂等である。
【００５２】
本実施形態では、例えば、レジスト層４０に、感光性樹脂層４０ａが用いられる。この場合では、より具体的には、まず、レジスト層形成工程として、シリコン基板３０の主面上に感光性樹脂層４０ａが例えばスピンコート等によって形成される（図４（Ｂ））。次に、フォトリソグラフィー工程として、感光性樹脂層４０ａにリソグラフィーマスク４１を押し当てて、感光性樹脂層４０ａ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４０ａがパターン露光され、現像される（図４（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４０ａが除去される（図５（Ａ））。
【００５３】
なお、上述では、レジスト層４０は、感光性樹脂層４０ａであったが、他の材料で形成された層であってもよい。例えば、レジスト層４０は、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を有するシリコン酸化膜（二酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜）４０ｂ、金属酸化膜４０ｃおよび金属膜４０ｄ等であってよい。このような金属酸化膜４０ｃは、例えば、アルミナ膜（Ａｌ２Ｏ３膜）等であり、また、このような金属膜４０ｄは、例えば、アルミニウム膜（Ａｌ膜）等である。
【００５４】
このようなレジスト層４０（４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）は、種々の方法によって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４０がシリコン酸化膜４０ｂである場合には、このシリコン酸化膜４０ｂ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。また例えば、レジスト層４０が金属酸化膜４０ｃである場合には、この金属酸化膜４０ｃは、例えば、化学気相成長法およびスパッタ法等の成膜方法によって成膜される。また例えば、レジスト層４０が金属膜４０ｄである場合には、この金属膜４０ｄは、例えば、真空蒸着法およびスパッタ法等の成膜方法によって成膜される。
【００５５】
これらシリコン酸化膜４０ｂ、金属酸化膜４０ｃおよび金属膜４０ｄ等がパターニングされたレジスト層４０として用いられる場合には、これらシリコン酸化膜４０ｂ、金属酸化膜４０ｃおよび金属膜４０ｄ等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。すなわち、まず、シリコン基板３０に形成されたシリコン酸化膜４０ｂ、金属酸化膜４０ｃおよび金属膜４０ｄ等のレジスト層４０上に感光性樹脂層が例えばスピンコート等によって形成され、続いて、フォトリソグラフィー工程として、前記感光性樹脂層にリソグラフィーマスクが押し当てられ、前記感光性樹脂層に前記リソグラフィーマスクを介して紫外線が照射され、前記感光性樹脂層がパターン露光され、現像される。そして、露光されなかった部分（あるいは露光された部分）の前記感光性樹脂層が除去される。そして、パターニングされた前記感光性樹脂層をマスクに、エッチングによって前記感光性樹脂層の除去された部分における、シリコン酸化膜４０ｂ、金属酸化膜４０ｃおよび金属膜４０ｄ等のレジスト層４０が除去されてこのレジスト層４０がパターニングされる。
【００５６】
例えば、レジスト層４０がシリコン酸化膜４０ｂである場合には、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４０ｂ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４０ｂ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４０としてのシリコン酸化膜４０ｂのエッチングは、他のエッチング方法であってもよい。また例えば、レジスト層４０が金属酸化膜４０ｃの一例のアルミナ膜４０ｃである場合には、塩素ガスを用いたＲＩＥによってこのアルミナ膜４０ｃがパターニングされる。また例えば、レジスト層４０が金属膜４０ｄの一例のアルミニウム膜４０ｄである場合には、塩素ガスを用いたＲＩＥによってこのアルミニウム膜４０ｄがパターニングされる。
【００５７】
そして、次に、ドライエッチング法によってレジスト層４０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に第１の所定の深さ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５（Ｂ）、エッチング工程）。なお、図７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５（Ｂ）には、図７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。
【００５８】
より具体的には、パターニングされた感光性樹脂層４０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。
【００５９】
このＩＣＰドライエッチングは、好ましくは、ＩＣＰ装置によるＡＳＥプロセスである。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。
【００６０】
このような各工程を実施することによって、前記基板ＳＢとして、格子状に凹凸構造を形成したシリコン基板３０が作製される。
【００６１】
なお、Ｘ線用回折格子としてＸ線用回折格子ＤＧを製造する場合には、前記格子状の凹凸構造は、次の金属埋設工程によってスリット溝ＳＤが所定の金属で埋められた場合にＸ線に対する回折条件を満たすように、Ｘ線の波長に応じて適宜に設定される。一例を挙げると、スリット溝ＳＤの幅Ｗが２μｍで、その深さが１００μｍで、そして、ピッチＰが４μｍである周期的な凹凸構造を持つシリコン基板３０（ＳＢ）が作製された。ここで、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。
【００６２】
次に、金属埋設工程が実施される。この金属埋設工程では、まず、耐圧反応容器２６の容器本体２６１内における台座２６２上に、格子状に凹凸構造を形成したシリコン基板３０が載置され、そして、金属化合物Ｍが容器本体２６１内に配置される。
【００６３】
金属化合物Ｍは、金属部分１２ｂを形成する金属を含む化合物であって、超臨界流体化された溶媒原料（本実施形態ではＣＯ２）に溶解される溶質原料であり、金属部分１２ｂの元になる。金属化合物Ｍは、製造装置の簡易化や低コスト化の観点から、融点が比較的低温であって製造工程を比較的低温で実施することができることが好ましい。例えば、金属部分１２ｂを金で形成する場合には、金属化合物Ｍは、例えば、比較的低温の約６０℃以上で製造工程を実施可能であるダイメチルアセチルアセトネート金[(acac)Au(CH3)2]等の、金を含む化合物である。また例えば、金属部分１２ｂを白金で形成する場合には、金属化合物Ｍは、例えば、比較的低温の約６０℃以上で製造工程を実施可能である約６０℃である１，５−シクロオクタジエンダイメチルプラチナ［(COD)-Pt(CH3)2］等の、白金を含む化合物である。
【００６４】
次に、超臨界流体の原料、本実施形態では、ＣＯ２が第１ボンベ２１から前記第１供給系統を介して耐圧反応容器２６内に供給されるとともに、析出促進原料、本実施形態では、Ｈ２が第２ボンベ２４から前記第２供給系統を介して耐圧反応容器２６内に供給される。この場合において、送液用ポンプ２２は、第１ボンベ２１から放出されたＣＯ２を臨界圧力以上の圧力になるまで昇圧し、第１および第２圧力制御機構付きバルブ２３、２５、ならびに、第１および第２バルブ２７、２８は、開操作され、第３バルブ２９は、閉操作される。そして、圧力制御機能付きバルブ２３、２５の圧力制御機構によって、耐圧反応容器２６の容器本体２６１内におけるＣＯ２およびＨ２は、ＣＯ２の臨界圧力以上である約７．４ＭＰａ以上に維持される。そして、図略の前記ヒータによって耐圧反応容器２６の容器本体２６１内が臨界温度以上である約３１℃以上に加熱される。これによって耐圧反応容器２６の容器本体２６１内が超臨界流体化条件、例えば圧力約７．４ＭＰａおよび温度約３１℃になると、ＣＯ２は、超臨界流体に相変位する（超臨界流体化工程）。
【００６５】
次に、図略の前記ヒータによって耐圧反応容器２６の容器本体２６１内が金属化合物Ｍの融点温度以上に加熱される。これによって耐圧反応容器２６の容器本体２６１内では、金属化合物Ｍが融解し、固体から液体へ相変位する。そして、この液体化した金属化合物Ｍが溶質として超臨界流体化した溶媒原料に溶解し、混合する（溶解工程）。本実施形態では、耐圧反応容器２６の容器本体２６１内は、前記ヒータによって(acac)Au(CH3)2に対応する約６０℃以上に加熱され、これによって固体(acac)Au(CH3)2が液体(acac)Au(CH3)2となり、この液体(acac)Au(CH3)2の一部が分子状となって超臨界流体のＣＯ２中に溶解し、超臨界流体のＣＯ２と混合する。
【００６６】
ここで、Ｈ２のエントレーナ効果によって金属化合物Ｍは、過飽和状態となっているが、次の析出工程に金属をより容易に析出されるために、この溶解工程では、金属化合物Ｍがさらに過飽和状態になるまで超臨界流体化した溶媒原料に溶解することが好ましい。例えば、耐圧反応容器２６の容器本体２６１内の圧力や温度を適宜に揺動させることによって、超臨界流体化したＣＯ２の密度にゆらぎが生じ、金属化合物Ｍの溶解度を増加させることができる。すなわち、さらなる前記過飽和状態が実現できる。これによって、溶質の金属化合物Ｍがより高い過飽和状態で溶媒の超臨界流体化ＣＯ２中に溶解されるので、次の析出工程で金属をより容易に析出させることができる。
【００６７】
そして、このような金属化合物Ｍが超臨界流体の溶媒原料に溶解した状態では、この溶解した金属化合物Ｍは、超臨界流体の高拡散性により、スリット溝ＳＤが周期構造を有し微細な高アスペクト比であっても、さらには、スリット溝ＳＤが周期構造を有しＸ線用として１０μｍオーダー以上あるいは１００μｍオーダー以上の深さを有する微細な高アスペクト比であっても、シリコン基板３０（基板ＳＢ）のスリット溝ＳＤ内に導入される（導入工程）。より具体的には、本実施形態では、前記状態では、分子化した(acac)Au(CH3)2、超臨界流体のＣＯ２およびＨ２が共存する雰囲気中に、異質な物体としてシリコン基板３０が存在すると、その親和力によって(acac)Au(CH3)2は、シリコン基板３０に引き寄せられ、シリコン基板３０の表面に接触し、吸着または付着する。ここで、(acac)Au(CH3)2は、表面張力が略０である超臨界流体のＣＯ２に溶解しているため、流動性に富んだ高密度な状態となっており、シリコン基板３０の表面に沿って滑らかに流動し、スリット溝ＳＤが周期構造を有し微細な高アスペクト比であっても、前記表面より低い位置にあるスリット溝ＳＤの内部に入り込む。
【００６８】
そして、前記溶解した金属化合物Ｍは、図６に示すように、シリコン基板３０のスリット溝ＳＤ内に導入されると（図６（Ａ））、超臨界流体のＣＯ２に溶解していた金属化合物Ｍが遊離し（図６（Ｂ））、液体の金属化合物Ｍがスリット溝ＳＤの底部に析出する。そして、析出促進原料の析出促進作用により、この析出した液体の金属化合物から金属が析出する（図６（Ｃ））（析出工程）。より具体的には、本実施形態では、前記溶解した(acac)Au(CH3)2は、シリコン基板３０のスリット溝ＳＤ内に導入されると、シリコン基板３０の表面付近において、耐圧反応容器２６の容器本体２６１内の雰囲気に密度のゆらぎが生じ、超臨界流体のＣＯ２の密度は、容器本体２６１内の上部では高く、その下部では低い状態となる。このような状態になると、超臨界流体のＣＯ２に過飽和状態で溶解、好ましくはより高い過飽和状態で溶解していた、前記分子化した分子化した(acac)Au(CH3)2は、液化して液体の(acac)Au(CH3)2となり、液体の(acac)Au(CH3)2がスリット溝ＳＤの底部に析出する。この析出した液体の(acac)Au(CH3)2は、析出促進原料のＨ２の還元作用により、還元され、金（Ａｕ）がスリット溝ＳＤの底部に析出する。このような金の析出は、スリット溝ＳＤの底部から開口に向けて順次に隙間無く液体の(acac)Au(CH3)2が充填され満たされることに平行して、スリット溝ＳＤの底部から開口に向けて順次に隙間無く進行する。このため、シリコン基板３０のスリット溝ＳＤには、いわゆるボイドの発生が防止されつつ、より緻密な金属が形成される。
【００６９】
そして、シリコン基板３０のスリット溝ＳＤの開口まで金属が析出した頃合いを見計らって、図略の前記ヒータによる加熱が停止され、第１および第２圧力制御機構付きバルブ２３、２５、ならびに、第１および第２バルブ２７、２８は、閉操作され、第１および第２圧力制御機構付きバルブ２３、２５の圧力制御機構が操作される。これによって耐圧反応容器２６の容器本体２６１内の温度または圧力が低下し、容器本体２６１内は、超臨界流体化条件を満たさなくなり、金属の析出が終了する。その後、第３バルブ２９が開操作され、容器本体２６１内のＣＯ２やＨ２が排気される。
【００７０】
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。
【００７１】
このような製造方法は、超臨界化学堆積法を用いてＸ線用金属格子ＤＧを製造することができる。このため、このような製造方法は、シリコン基板３０（基板ＳＢ）のスリット溝ＳＤ内に、より緻密に金属を埋め込むことができ、いわゆるボイドが生じ難い。スリット溝ＳＤが周期構造を有し高アスペクト比であっても、特に、スリット溝ＳＤがＸ線用として１０μｍオーダー以上、好ましくは１００μｍオーダー以上の深さを有する微細な高アスペクト比であっても、さらには例えばＣＶＤ法や電鋳法（めっき法）によって金属を埋め込み難い微細構造の高アスペクト比であっても、超臨界流体の高拡散性により、このような製造方法は、スリット溝ＳＤ内に、より緻密に金属を埋め込むことができる。
【００７２】
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の高いアスペクト比が求められるが、本実施形態の製造方法は、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、上述の製造方法は、溶質の金属化合物Ｍ、本実施形態では(acac)Au(CH3)2や(COD)-Pt(CH3)2がより高い過飽和状体で溶媒の超臨界流体化ＣＯ２に溶解されるので、前記析出工程で金属化合物をより容易に析出させることができる。
【００７４】
また、上述の製造方法では、前記超臨界流体化される溶媒原料が二酸化炭素（ＣＯ２）であるので、超臨界流体化条件は、温度が約３１℃以上であって圧力が約７．４ＭＰａ以上という比較的達成容易な条件となる。このため、このような製造方法は、比較的容易に実現することができる。
【００７５】
また、上述の製造方法では、金属部分１２ｂは、金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）であり、そのために、上述の製造方法では、前記超臨界流体化された溶媒原料に溶解される溶質原料は、ダイメチルアセチルアセトネート金（Dimethyl(acetylacetonate)gold(III)、[(acac)Au(CH3)2]）、または、１，５−シクロオクタジエンダイメチルプラチナ）（1,5-cyclooctadiene）Dimethylplatinum(II)(98％)、［(COD)-Pt(CH3)2］）である。したがって、このような製造方法では、Ｘ線用金属格子ＤＧの金属部分１２ｂがＸ線に対し好適な金（Ａｕ）または白金（Ｐｔ）となる。このため、このような製造方法は、Ｘ線用金属格子ＤＧの金属部分１２ｂの厚さをより薄くすることができ、高アスペクト比の中でも、他の金属でＸ線用金属格子ＤＧの金属部分１２ｂを形成する場合に較べて、アスペクト比をより低くすることができる。この結果、このような製造方法は、比較的容易に実行することができる。さらに、上記の溶媒原料では、比較的低温で金属埋設工程を実現することができ、この観点からも、このような製造方法は、比較的容易に実行することができる。
【００７６】
また、上述の製造方法は、前記元基板がシリコン基板３０であるので、技術的に確立された既存のシリコン加工技術を用いることができ、このため、高精度なスリット溝ＳＤを形成することができ、高精度な凹凸構造を形成することができる。
【００７７】
また、上述の製造方法は、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）に沿って元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ＳＤを形成することができる。
【００７８】
また、上述の製造方法は、ボッシュプロセスによって元基板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Ｘ線用金属格子ＤＧを形成することができる。特に、Ｘ線用金属格子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。
【００７９】
また、上述の実施形態では、Ｘ線用金属格子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。Ｘ線用金属格子ＤＧは、例えば、二次元周期構造の金属格子であってもよい。例えば、二次元周期構造のＸ線用金属格子ＤＧは、格子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金属格子は、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。
【００８０】
（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１２ｂ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。
【００８１】
図８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９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。
【００８２】
実施形態のＸ線用タルボ干渉計１００Ａは、図８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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
このような図８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。
【００８８】
一方、タルボ・ロー干渉計１００Ｂは、図９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８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。
【００８９】
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、マルチスリット板１０４は、Ｘ線源１０１から放射されたＸ線を、より確実にマルチ光源とすることができる。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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１．１ｍ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１．４ｍである場合では、第１回折格子１０２は、そのピッチＰが５．０μｍであり、その金属部分１２ｂの厚さが６μｍであり、第２回折格子１０３は、そのピッチＰが３．０μｍ（＝１．５μｍ×２）であり、その金属部分１２ｂの厚さが１００μｍであり（アスペクト比＝１００／１．５）、そして、マルチスリット板１０４は、そのピッチＰが１２．９μｍであり、その金属部分１２ｂの厚さが１００μｍである。
【００９３】
本実施形態の製造方法は、このような微細なＸ線用金属格子ＤＧも製造可能であり、この結果、タルボ干渉計１００Ａやタルボ・ロー干渉計１００Ｂにおけるより一層の小型化が可能となる。
【００９４】
（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、前記金属格子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。
【００９５】
図１０は、実施形態におけるＸ線用タルボ干渉計を用いたＸ線撮像装置の構成を示す説明図である。図１１は、実施形態のＸ線撮像装置における形成画像を説明するための図である。図１２は、実施形態におけるＸ線用タルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮像装置の一部構成を示す説明図である。
【００９６】
図１０において、Ｘ線用タルボ干渉計を用いたＸ線撮像装置２００Ａ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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
ここで、図１１に示すように、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、検出画像を得ることができる。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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
なお、上述のＸ線用タルボ干渉計を用いた線撮像装置２００Ａ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、図１２に示すように、Ｘ線源２０４のＸ線放射側にマルチスリット２０９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。なお、図１２では、Ｘ線電源部２０５、カメラ制御部２０６、処理部２０７およびＸ線制御部２０８は、その図示が省略されている。このようなＸ線用タルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮像装置２００Ｂ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。
【０１１３】
また、上述のＸ線撮像装置２００Ａ、２００Ｂ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。
【０１１４】
また、上述のＸ線撮像装置２００Ａ、２００Ｂ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。
【０１１５】
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】
【０１１６】
ＤＧ  Ｘ線用回折格子
ＳＤ  スリット溝
ＳＢ  基板
１１  第１シリコン層
１２ａ  第２シリコン部分
１２ｂ  金属部分
２１、２４  ボンベ
２２  送液用ポンプ
２３、２５  圧力制御機構付きバルブ
２６  耐圧反応容器
２７、２８、２９  バルブ
３０  シリコン基板
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、２０９  マルチスリット板
２００Ａ、２００Ｂ  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１２】
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【図１１】
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