JP2019055437A - 構造体の製造方法、および構造体 - Google Patents
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Abstract
【課題】構造のばらつきを抑えるとともに、取り扱いを容易にすることを可能にした構造体の製造方法、および構造体を提供する。【解決手段】構造体の製造方法は、第１面１０２と第１面に対向する第２面１０４とを有する第１基板１００と、第３面を有し、所定の第１領域１１０の内側の一部の領域と外側とを導通させる導電層３００が第３面に配置された第２基板とを、第１領域の内側で第２面と第３面とを接触させて接合し、第１基板に、第１面に垂直な方向から見て前記第１領域において所定の方向に並び、かつ各々が第１面側に導電層を露出させる複数の凹部１２０を形成する。【選択図】図１１
Description
本開示は、構造体の製造方法、および構造体に関する。
ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術は、電子機器のみならず光学機器等の多様な分野で、利用が進められている。ＭＥＭＳ技術を用いて、凹部（例えば、溝または有底孔）が設けられた基板を用いた構造体が作製されることがある。特許文献１及び特許文献２は、このような構造体の製造方法を開示している。
特許文献１は、基板の一方の面に、同じ深さの複数の凹部を所定の方向に並べて形成し、当該複数の凹部にＸ線吸収金属部を形成することを開示している。特許文献２は、基板の第１面と第１面に対向する第２面とを通じさせる空間を形成し、この空間に、複数の金属構造体を配列させることを開示している。
特許文献１に記載の発明では、複数の凹部の深さを一定にするために、基板のハーフエッチングを行う。このため、複数の基板間または単一の基板内において、凹部の深さにばらつきが生じる場合がある。特許文献２に記載の発明では、隣り合う２つの金属構造体が接触する場合がある。金属構造体は柔らかく、また、金属構造体同士が接触すると剥がれにくい場合がある。このため、特許文献２に記載の発明では、金属構造体間の間隔を一定に維持させることが難しい。
本開示の一目的は、構造のばらつきを抑えるとともに、取り扱いを容易にすることを可能にした構造体の製造方法、および構造体を提供することにある。
本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法は、第１面と前記第１面に対向する第２面とを有する第１基板と、第３面を有し、所定の第１領域の内側の一部の領域と外側とを導通させる導電層が前記第３面に配置された第２基板とを、前記第１領域の内側で前記第２面と前記第３面とを接触させて接合し、前記第１基板に、前記第１面に垂直な方向から見て前記第１領域において所定の方向に並び、かつ各々が前記第１面側に前記導電層を露出させる複数の凹部を形成する。
本開示において、前記複数の凹部の少なくとも一部は、前記第３面および前記導電層を露出させてもよい。
本開示において、前記複数の凹部の少なくとも一部は、前記第１面に垂直な方向から見て前記所定の方向に交差する長手方向を有し、かつ前記長手方向に沿って前記第３面および前記導電層を交互に露出させてもよい。
本開示において、前記導電層は、前記所定の方向と交差する方向に延在している複数の線状のパターンを有してもよい。
本開示において、前記導電層は、前記第２基板の周縁に沿う周縁部を有してもよい。
本開示において、前記導電層に通電し、前記複数の凹部の各々が露出させた前記導電層から金属層を成長させてもよい。さらに、前記複数の凹部の各々において、前記凹部の高さと前記金属層の高さとを同一としてもよい。これらの場合において、前記複数の凹部の各々に前記金属層を形成した後、前記第２基板のうちの前記第１領域に属する領域を除去してもよい。さらに、前記第２基板のうちの前記第１領域に属する領域を除去した後、前記導電層のうちの前記第１領域に属する領域を除去してもよい。
本開示において、前記金属層を形成する前に、前記第１面および前記複数の凹部の各々の側壁に絶縁層を形成してもよい。
本開示において、前記第１基板の抵抗率は、前記導電層の抵抗率よりも高くてもよい。
本開示において、前記第１基板は、シリコン基板であり、前記第２基板は、アルカリ金属を含むガラス基板であり、前記第１基板と前記第２基板とを陽極接合してもよい。
本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法は、第１面と前記第１面に対向する第２面とを有する第１基板と、第３面を有し、前記第３面の一部の領域に第１方向に延在する導電層が配置された第２基板とを、前記第２面と前記第３面とを接触させて接合し、前記第１基板に、前記第１面に垂直な方向から見て前記第１方向に交差する第２方向に並び、かつ各々が前記第１面側に前記第３面および前記導電層を露出させる複数の凹部を形成する。
本開示の一実施形態に係る構造体は、第１面と前記第１面に対向する第２面とを有し、前記第１面と前記第２面とを通じさせる複数の凹部が、前記第１面に垂直な方向から見て所定の方向に並んでいる第１基板と、第３面を有し、前記第２面のうちの前記複数の凹部の周囲の領域において、前記第２面と前記第３面とが接触するように前記第１基板に接合された第２基板と、前記周囲の領域において前記第２面と前記第３面との間に設けられた導電層と、前記複数の凹部に配置されている複数の金属層と、を備える。
本開示によると、構造のばらつきを抑えるとともに、取り扱いを容易にすることを可能にした構造体の製造方法、および構造体を提供することができる。
以下、図面を参照して、本開示に係る構造体およびその製造方法について説明する。ただし、本開示の構造体およびその製造方法は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後にＡを付しただけの符号）を付す。また、説明の便宜上、上方または下方という語句を用いて説明するが、上下方向が逆転してもよい。また、以下の説明で、例えば第１基板１００の上の第２基板２００という表現は、第１基板１００および第２基板２００の上下関係を説明しているに過ぎず、第１基板１００および第２基板２００の間に他の部材が配置されていてもよい。また、図面の寸法比率は説明の都合上、実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。
［実施形態］
＜構造体１０の構成＞
図１は、本開示の一実施形態に係る構造体１０の概要を示す平面図である。構造体１０は、平面視においてほぼ円形である。ただし、構造体１０は、四角形などの円形でない形状であってもよい。図１には示していないが、構造体１０は、ノッチまたはオリエンテーションフラットを有することが望ましい。構造体１０は、第１基板１００に複数の金属層４００を設けた構成を有する。第１基板１００のうちの一方の面を「第１面１０２」とし、第１面１０２に対向する面を「第２面１０４」とする。
＜構造体１０の構成＞
図１は、本開示の一実施形態に係る構造体１０の概要を示す平面図である。構造体１０は、平面視においてほぼ円形である。ただし、構造体１０は、四角形などの円形でない形状であってもよい。図１には示していないが、構造体１０は、ノッチまたはオリエンテーションフラットを有することが望ましい。構造体１０は、第１基板１００に複数の金属層４００を設けた構成を有する。第１基板１００のうちの一方の面を「第１面１０２」とし、第１面１０２に対向する面を「第２面１０４」とする。
複数の金属層４００は、第１面１０２に垂直な方向（Ｄ３方向）から見て、Ｄ１方向（第１方向）に沿って並んでいる。複数の金属層４００の各々は、Ｄ２方向（第２方向）に長手を有する直線形状である。Ｄ２方向は、Ｄ１方向に交差する方向、本実施形態ではＤ１方向に直交する方向である。また、Ｄ１方向およびＤ２方向は、Ｄ３方向（第３方向）に交差する方向、本実施形態ではＤ３方向に直交する方向である。複数の金属層４００の各々は、第１基板１００に設けられた凹部（後述する凹部１２０）に配置されている。
構造体１０は、第１領域１１０と第２領域１３０とを含む。第１領域１１０は、例えば、構造体１０の有効領域である。有効領域とは、構造体１０において実使用される領域をいう。複数の金属層４００は、第１領域１１０に設けられている。第２領域１３０は、第１領域１１０の周囲の領域である。第２領域１３０は、Ｄ１方向およびＤ２方向において第１領域１１０に隣り合っている。
金属層４００のＤ１方向の幅をＬ、Ｄ１方向に隣り合う２つの金属層４００間の幅をＳ、金属層４００のＤ２方向の幅をＫとする。金属層４００のＬは０．５μｍ以上３０μｍ以下、Ｓは１６μｍ以下、Ｋは６ｃｍ以上１４ｃｍ以下であってもよい。Ｌに対するＫの比（Ｋ／Ｌ）は、例えば、２００以上２８００以下としてもよい。また、Ｌに対するＳの比（Ｓ／Ｌ）は、例えば、２００以上２８００以下としてもよい。一例として、Ｘ線画像撮像用グリッドに用いられる構造体１０において、金属層４００のＬは２．５μｍ以上７．５μｍ以下、Ｓは２．５μｍ以上７．５μｍ以下、Ｋは１０ｃｍ以上１３ｃｍ以下であってもよい。一例として、ＳおよびＬは２．５μｍである。各金属層４００のＬに対するＳの比（Ｓ／Ｌ）は一定であってもよく、一定でなくてもよいが、Ｓ／Ｌの値はほぼ一定であることが望ましい。例えば、Ｓ／Ｌが０．５以上２．０以下の範囲で設定されてもよい。金属層４００は、少なくともＤ１方向に１０００以上、好ましくは６０００以上、より好ましくは２６０００以上並べて配置されている。上記のＬ、Ｓ、およびＫの値は一例であり、上記の値に限定されない。なお、本実施形態の第１領域１１０および第２領域１３０の規定の方法は一例に過ぎない。例えば、複数の金属層４００のうちの少なくとも一部が、第２領域１３０に延在する部分を有してもよい。
図２は、構造体１０のＡ−Ａ断面図である。すなわち、図２は、構造体１０をＤ１方向に沿って切断したときの断面を示す。図３は、構造体１０のＢ−Ｂ断面図である。すなわち、図４は、構造体１０を、金属層４００を通過する位置でＤ２方向に沿って切断したときの断面を示す。構造体１０は、第１基板１００と、第２基板２００と、シード層３００と、複数の金属層４００とを備える。第１基板１００は、シリコンを含む基板（すなわち、シリコン基板）である。第２基板２００は、アルカリ金属を含むガラス基板である。第２基板２００は、第１基板１００のうちの第２領域１３０に対向する領域に接合されている。すなわち、第２基板２００は、第２面１０４のうちの複数の金属層４００の周囲の領域で第２面１０４と第３面２０２とを接触させて、第１基板１００と接合されている。第１基板１００と第２基板２００とは、陽極接合されている。第２基板２００のうちの一方の面を「第３面２０２」とし、第３面２０２に対向する面を「第４面２０４」とする。第２基板２００の第３面２０２と、第１基板１００の第２面１０４とが接触する。
第２基板２００は、第３面２０２にシード層３００が配置されている。シード層３００は、第２基板２００の第３面２０２の一部の領域を覆う所定のパターンを有する導電層である。具体的には、シード層３００は、第２領域１３０に設けられているが、第１領域１１０に設けられていない。シード層３００のパターンについては、後述する。以下の説明において、「第３面２０２」という場合は、シード層３００が配置されていない領域を指す。第１基板１００および第２基板２００は、シード層３００よりも抵抗率が高い。シード層３００は、例えば、銅、ニッケルまたはクロムなどを材料として形成されるが、導電性を有していればどのような材料で形成されてもよい。
複数の金属層４００の各々は、第１領域１１０において、第１面１０２と第２面１０４とを通じさせる。金属層４００は、例えば、そのアスペクト比が１０以上の高アスペクト比である。アスペクト比は、幅Ｌに対する第１基板１００の深さＰの比である。本実施形態では、深さＰは、第１基板１００の厚さ（Ｄ３方向の長さ）に等しい。Ｐは、例えば１００μｍであるが、１００μｍ以外であってもよい。
金属層４００の材料は、回折させる波長帯の電磁波に応じて選択される。対象の波長帯の電磁波に対する金属層４００の透過率は、第１基板１００および第２基板２００の透過率よりも低い。例えば、金属層４００の材料として、金属層４００のＸ線（放射線）に対する透過率が、第１基板１００および第２基板２００のＸ線に対する透過率よりも低い材料が用いられる。なお、構造体１０は、Ｘ線以外にもα線、β線、γ線、中性子線、宇宙線などの放射線に対して用いられてもよい。また、金属層４００の材料は、白金、金、銀、銅、およびニッケル等の金属材料であってもよい。金属層４００は、上記の材料のほかにロジウム、ルテニウム、およびイリジウム等を含んでもよい。
各金属層４００は、本実施形態では直方体状であるが、直方体状でなくてもよい。金属層４００は、例えば、第１面１０２に近いほど幅が広い逆テーパー形状、または第１面１０２に近いほど幅が狭い順テーパー形状であってもよい。
図４は、シード層３００のパターンを説明する図である。図４は、シード層３００を、Ｄ３方向に見た図が示されている。説明の便宜のため、図４には、第１領域１１０および第２領域１３０の範囲が示してある。
シード層３００は、周縁部３１０と、複数の延在部３２０とを含む。周縁部３１０は、第２領域１３０に配置されている。周縁部３１０は、第２基板２００の周縁に沿っている。すなわち、周縁部３１０は環状である。複数の延在部３２０の各々は、Ｄ１方向に延在した直線形状部である。各延在部３２０は、例えば、Ｄ２方向の幅は、例えば金属層４００のＤ１方向の幅Ｌと同じであるが、幅Ｌと異なっていてもよい。また、Ｄ２方向に隣り合う２つの金属層４００間の幅は、例えば金属層４００のＤ１方向の幅Ｓと同じであるが、幅Ｓと異なっていてもよい。
複数の延在部３２０は、第２領域１３０に配置されている。具体的には、複数の延在部３２０の各々は、一端が周縁部３１０と接続され、他端が第１領域１１０と第２領域１３０との境界に位置する。延在部３２０の当該他端は、当該境界において開放端である。また、複数の延在部３２０は、Ｄ２方向に所定の間隔を空けて設けられている。延在部３２０の間隔は、ここでは一定であるが、一定でなくてもよい。
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、構造体１０のＣ−Ｃ断面図の一例である。図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、第２基板２００および延在部３２０をＤ２方向に沿って切断したときの断面を示す。
延在部３２０は、第２基板２００の第３面２０２に形成された凹部に配置されている。凹部の深さは、第２基板２００の厚さよりも小さい。延在部３２０は、図５Ａに示すように、凹部の全体に配置されてもよい。延在部３２０は、図５Ｂに示すように、凹部の一部であって、凹部の底部および側壁の全体に接するように配置されてもよい。延在部３２０は、図５Ｃに示すように、凹部の一部であって、凹部の底部および側壁の一部に接するように配置されてもよい。ここでは、延在部３２０の構成を説明したが、周縁部３１０も延在部３２０と同じく、第２基板２００の第３面２０２に形成された凹部に配置されている。
［構造体１０の製造方法］
図６乃至図１８を用いて、構造体１０の製造方法について説明する。図６は、構造体１０の製造方法の流れを示す図である。図７および図１２は、構造体１０の構成要素をＤ３方向に見た図を示す。図８、図９、図１１、図１４、図１６、図１７、及び図１８は、構造体１０の各製造工程を、構造体１０の構成要素をＤ１方向に沿って切断したときの断面図を用いて説明する図である。図１０、図１３および図１５は、構造体１０の各製造工程を、構造体１０の構成要素をＤ２方向に沿って切断したときの断面図を用いて説明する図である。
図６乃至図１８を用いて、構造体１０の製造方法について説明する。図６は、構造体１０の製造方法の流れを示す図である。図７および図１２は、構造体１０の構成要素をＤ３方向に見た図を示す。図８、図９、図１１、図１４、図１６、図１７、及び図１８は、構造体１０の各製造工程を、構造体１０の構成要素をＤ１方向に沿って切断したときの断面図を用いて説明する図である。図１０、図１３および図１５は、構造体１０の各製造工程を、構造体１０の構成要素をＤ２方向に沿って切断したときの断面図を用いて説明する図である。
図７および図８は、ステップＳ１１０の工程を説明する図である。ステップＳ１１０の工程は、第２基板２００にシード層３００を形成する工程である。図７に示すように、シード層３００は、周縁部３１０と、複数の延在部３２０Ｆとを含む。周縁部３１０は、図２乃至図４で説明した構成と同じである。複数の延在部３２０Ｆの各々は、Ｄ１方向に延在した直線形状部である。複数の延在部３２０Ｆは、第１領域１１０および第２領域１３０において延在することにより、第１領域１１０の内側と外側とを導通させる。複数の延在部３２０Ｆの各々は、一端および他端が周縁部３１０と接続されている。周縁部３１０、および複数の延在部３２０Ｆは、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃで説明した方法により、第２基板２００の第３面２０２に配置されている。ステップＳ１１０の工程は、例えばダマシン法により、シード層３００を形成する。
図９および図１０は、ステップＳ１２０の工程を説明する図である。ステップＳ１２０の工程は、第１基板１００と第２基板２００とを、第１基板１００の第２面１０４と第２基板２００の第３面２０２とを接触させて接合する工程である。ステップＳ１２０の工程は、陽極接合を行う。図１０に示すように、周縁部３１０および複数の延在部３２０Ｆが設けられていない領域では、第１基板１００と第２基板２００とが直接接触する。よって、ステップＳ１２０の工程において陽極接合が採用される。
ステップＳ１３０の工程は、第１基板１００を薄くする工程である。ステップＳ１３０の工程は、例えば研磨により、第１基板１００を所望の厚さとなるように調整する。なお、ステップＳ１３０の工程が行われなくてもよい。
図１１、図１２および図１３は、ステップＳ１４０の工程を説明する図である。図１３は、図１２のＤ−Ｄ断面図である。すなわち、図１３は、Ｄ２方向に沿って凹部１２０を通過する領域を切断したときの断面を示す。ステップＳ１４０の工程は、第１基板１００に、複数の凹部１２０を形成する。複数の凹部１２０は、第１領域１１０に形成される。本実施形態では、ステップＳ１４０の工程は、凹部１２０のＤ１方向の幅をＬ、Ｄ１方向に隣り合う２つの凹部１２０間の幅をＳ、凹部１２０のＤ２方向の幅をＫ、凹部１２０の深さをＰとする。ステップＳ１４０の工程後の断面は、図１１および図１３に示すとおりである。図１２および図１３に示すように、凹部１２０は、凹部１２０の長手方向であるＤ２方向に沿って第３面２０２およびシード層３００が交互に露出させる。
複数の凹部１２０は、第１領域１１０において、第１基板１００の第１面１０２と第２面１０４とを通じさせる。すなわち、複数の凹部１２０は、第１基板１００をその厚さ方向に貫く貫通孔である。このように複数の凹部１２０の各々は、シード層３００の位置まで達していることにより、シード層３００を第１面１０２側に露出させる。
ステップＳ１４０の工程は、例えば、凹部１２０を形成する領域に対応した領域にマスク材を配置し、そのマスク材をマスクとして、第１面１０２側から第１基板１００のエッチングを行う。エッチングは、例えば、ボッシュプロセスまたは反応性イオンエッチングを用いた深掘りエッチングである。エッチングが行われると、マスク材が形成されていない領域に、複数の凹部１２０が形成される。マスク材は、例えば、フォトレジストである。
図１２に示すように、複数の凹部１２０と、複数の延在部３２０とは互いに直交している。複数の凹部１２０は、Ｄ２方向における一端及び他端のそれぞれが、複数の延在部３２０のＤ２方向における端部と重なっている。ただし、複数の凹部１２０は、Ｄ２方向においてさらに長くてもよい。図１３に示すように、凹部１２０の底部１２４においては、第２基板２００の第３面２０２及びシード層３００が露出する。なお、底部１２４は、凹部１２０のうちの第２面１０４側の開口部に相当する。図１３に示す「コンタクト材６００」については後で説明する。
図１４は、ステップＳ１５０の工程を説明する図である。ステップＳ１５０の工程は、第１基板１００に絶縁層１２２を形成する工程である。図１４に示すように、絶縁層１２２は、複数の凹部１２０の側壁、および第１面１０２に形成されている。一方、凹部１２０の底部１２４には、絶縁層１２２は形成されていない。ステップＳ１５０の工程は、例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて絶縁層１２２を形成する。ただし、ステップＳ１５０の工程において、プラズマＣＶＤ法以外に、熱酸化法、熱ＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法（Ｃａｔ（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ）−ＣＶＤ法またはホットワイヤＣＶＤ法）などが採用されてもよい。ステップＳ１５０の工程は、絶縁層１２２を形成する際に底部１２４に絶縁層が形成された場合には、底部１２４の絶縁層を除去するための異方性エッチングを行う。これにより、底部１２４においてシード層３００が露出する。なお、第１基板１００の抵抗が十分高い場合などには、ステップＳ１５０の工程が行われなくてもよい。
図１５、図１６および図１７は、ステップＳ１６０の工程を説明する図である。ステップＳ１６０の工程は、複数の凹部１２０に複数の金属層４００を形成する工程である。具体的には、ステップＳ１６０の工程は、シード層３００に通電し、複数の凹部１２０の底部１２４から、電解めっき法によって金属層４００を成長させる。この際、コンタクト材６００がシード層３００のうちの周縁部３１０に接触する（図１３参照）。コンタクト材６００は、周縁部３１０を介して複数の延在部３２０の各々に通電を行う。コンタクト材６００は、例えば、第２基板２００をＤ２方向（またはＤ１方向）における両側端部を挟むが、コンタクト材６００とシード層３００との接触の態様は問わない。
図１５に示すように、金属層４００の成長の初期段階では、底部１２４のうちの延在部３２０が露出した領域から、ドーム状の金属層４００が形成される。金属層４００がさらに成長すると、底部１２４のうちの延在部３２０が露出した領域に加え、第３面２０２を覆う。図１６に示すように、ステップＳ１６０の工程は、電解めっき法によって、底部１２４から上方に向かって金属層４００を成長させる。ステップＳ１６０の工程後の断面は、図１７に示すとおりである。
図１７に示すように、ステップＳ１６０の工程は、複数の金属層４００および複数の凹部１２０の深さがＰとなるように、複数の金属層４００を形成する。このため、複数の金属層４００の上端は第１面１０２に一致する。ステップＳ１６０の工程は、金属層４００を形成する過程で、複数の凹部１２０から金属材料が溢れ出た場合は、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）などの方法を用いて、その溢れ出た分を除去する。複数の金属層４００の下端はシード層３００によって規定される。なお、複数の金属層４００は、一定の高さで形成されているのであれば、その上端が第１面１０２よりも下方に位置してもよい。すなわち、複数の凹部１２０の高さはＰよりも小さくてもよい。
図１８は、ステップＳ１７０の工程を説明する図である。ステップＳ１７０の工程は、第２基板２００のうちの第１領域１１０に属する領域を除去する工程である。ステップＳ１７０の工程は、第２基板２００を、第４面２０４側からエッチングする。このエッチングの方法は、例えば、フッ酸（ＨＦ）、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）、界面活性剤添加バッファードフッ酸（ＬＡＬ（登録商標））などである。
ステップＳ１８０の工程は、シード層３００のうちの第１領域１１０に属する領域を除去する工程である。ステップＳ１８０の工程は、シード層３００を除去するためのエッチング剤を用いて、第２基板２００の第４面２０４側からエッチングを行う。例えば、シード層３００が銅で形成されている場合、硫酸系の銅エッチング剤、例えば硫酸・過酸化水素系のエッチング剤が用いられる。ステップＳ１８０の工程は、第１基板１００および金属層４００に対して高い選択性がある方法でエッチングを行うことが望ましい。ステップＳ１８０の工程後の断面は、図２および図３に示すとおりである。すなわち、図７で説明した延在部３２０Ｆから、第１領域１１０に属する領域が除去されることにより、図４で説明した延在部３２０が構成される。なお、第１領域１１０にシード層３００が残存しても、構造体１０の使用上の問題がない場合は、ステップＳ１８０の工程が行われなくてもよい。以上の製造方法により、構造体１０が作製される。
以上説明した構造体１０の製造方法では、第１基板１００に第１面１０２と第２面１０４とを通じさせる複数の凹部１２０を形成し、当該複数の凹部１２０に複数の金属層４００を形成する。このように、構造体１０の製造工程においてハーフエッチングが採用されなくてよいので、複数の構造体１０間または単一の構造体１０内において、構造のばらつきを抑えることができる。特に、複数の凹部１２０の各々において、凹部１２０の高さと金属層４００の高さとが同一であることにより、その効果がより顕著になる。一例として、構造体１０をＸ線画像撮像用グリッドに適用された場合、Ｘ線の所望する透過率を得やすくなる。
また、隣り合う２つの金属層４００の間には、第１基板１００が存在するため、金属層４００同士が接触することはなく、金属層４００間の幅を一定に維持することができる。また、第２基板２００は、第２領域１３０において、第１基板１００に接合されている。これにより、第１基板１００に第２基板２００が接合されていない場合に比べて、構造体１０の強度が高くなる。以上により、構造体１０の取り扱いが容易になる。また、構造体１０において、第２基板２００は、第２領域１３０において第１基板１００と接合されるが、第１領域１１０においては接合されていないので、第２基板２００が構造体１０を使用する際に悪影響を及ぼさない。
図１２で説明したように、複数の延在部３２０Ｆの延在方向はＤ１方向で、複数の凹部１２０の延在方向はＤ２方向であり、互いに交差する。これにより、構造体１０を製造する過程で、複数の延在部３２０Ｆと複数の凹部１２０とが何らかの原因によりＤ１方向にずれた場合でも、すべての凹部１２０の底部１２４においてシード層３００が露出するため、金属層４００を形成することが可能となる。また、図１９に示すように、第１基板１００とシード層３００とに回転方向のずれが生じた場合でも、すべての凹部１２０の底部１２４においてシード層３００が露出するため、金属層４００を形成することが可能となる。
ステップＳ１６０の工程において第１基板１００に絶縁層１２２が形成されることで、第１面１０２または凹部１２０の側壁からの金属層の成長は起こりにくい。したがって、第１面１０２または凹部１２０の側壁からの異常析出を原因として、金属層４００内に空隙（ボイド）が発生することが抑制される。
ステップＳ１８０の工程において、第２基板２００のうちの第１領域１１０に属する領域からシード層３００が除去されることにより、所定の電磁波の透過率のさらなる向上が期待できる。
［変形例］
上述した実施形態は、互いに組み合わせたり、置換したりして適用することが可能である。また、上述した実施形態では、以下の通り変形して実施することも可能である。
上述した実施形態は、互いに組み合わせたり、置換したりして適用することが可能である。また、上述した実施形態では、以下の通り変形して実施することも可能である。
シード層３００は、複数の凹部１２０の底部１２４に通電し得るように構成されていれば、上述した実施形態で説明したパターン以外のパターンを有してもよい。図２０に示すように、シード層３００の複数の延在部３２０Ｆと複数の凹部１２０とが平行またはほぼ平行に延びていてもよい。ここでは、複数の延在部３２０と複数の凹部１２０とはいずれもＤ２方向に延びている。この例では、複数の凹部１２０の各々おいて、底部１２４の全体で延在部３２０Ｆが露出する。また、複数の延在部３２０の各々は、図２０に示すように、複数の凹部１２０よりもＤ１方向に長い幅で形成されていてもよい。これにより、複数の延在部３２０Ｆと複数の凹部１２０とが何らかの原因によりＤ１方向にずれた場合でも、すべての凹部１２０の底部１２４においてシード層３００が露出する。また、複数の延在部３２０の各々は、複数の凹部１２０の延在方向に対して斜め方向に延在していてもよい。延在部３２０と金属層４００とは、少なくとも一部がＤ３方向において重なり合っていればよい。
シード層３００は、例えば、図２１に示すパターンを有してもよい。図２１は、当該シード層３００をＤ３方向に見た図を示す。
この変形例のシード層３００の周縁部は、周縁部３１０Ａと周縁部３１０Ｂとの２つに分離されている。周縁部３１０Ａと周縁部３１０Ｂとは互いに対向し、かつ第２基板２００の周縁の約半分に沿って配置されている。また、複数の延在部３２０Ａは、第１領域１１０および第２領域１３０においてＤ１方向に延在しており、第１領域１１０の内側と外側とを導通させる。複数の延在部３２０Ａは、一端が周縁部３１０Ａと接続され、他端は開放している。複数の延在部３２０Ｂは、第１領域１１０および第２領域１３０においてＤ１方向に延在しており、第１領域１１０の内側と外側とを導通させる。複数の延在部３２０Ｂは、一端が周縁部３１０Ｂと接続され、他端が開放している。また、Ｄ２方向において、延在部３２０Ａと延在部３２０Ｂとが交互に並んでいる。この変形例においては、周縁部３１０Ａおよび周縁部３１０Ｂを介して通電が行われてもよいし、周縁部３１０Ａまたは周縁部３１０Ｂの一方を介して通電が行われてもよい。すなわち、シード層３００は、金属層４００を形成するときに通電されない導電層を含んでもよい。
この変形例において、ステップＳ１７０の工程後は、シード層３００は図２２に示すパターンを有する。すなわち、シード層３００における複数の延在部３２０Ａ，３２０Ｂの各々は、一端が周縁部３１０Ａまたは３１０Ｂと接続され、他端が第１領域１１０と第２領域１３０との境界に位置する。なお、シード層３００の周縁部は３つ以上に分離されていてもよい。
シード層３００は、例えば、図２３に示すパターンを有してもよい。図２３は、当該シード層３００をＤ３方向に見た図を示す。図２３に示すように、シード層３００は、一端及び他端が周縁部３１０と接続された単一の延在部３２０Ｃを有している。すなわち、延在部３２０Ｃは、第２領域１３０においては、単一の給電経路を構成する。延在部３２０Ｃは、第１領域１１０の内側と外側とを導通させる。延在部３２０Ｆは、第１領域１１０においては、複数の給電経路に分岐している。これにより、複数の凹部１２０の各々において、底部１２４においてシード層３００を露出させることができる。
この変形例において、ステップＳ１７０の工程後は、シード層３００は図２４に示すパターンを有する。すなわち、周縁部３１０には、２本の延在部３２０Ｃが接続された状態となる。そして、各延在部３２０Ｃは、一端が周縁部３１０と接続され、他端が第１領域１１０と第２領域１３０との境界に位置する。
シード層３００は直線形状でなくてよく、例えば曲線形状でもよい。シード層３００は、例えば、図２５に示すパターンを有してもよい。図２５は、当該シード層３００をＤ３方向に見た図を示す。図２５では、シード層３００は、周縁部３１０と、複数の延在部３２０Ｄとを備える。複数の延在部３２０Ｄの各々は、波線形状である。複数の延在部３２０Ｄの各々は、一端及び他端が周縁部３１０と接続されており、第１領域１１０の内側と外側とを導通させる。ステップＳ１７０の工程後は、シード層３００は、図２６に示すパターンを有する。すなわち、複数の延在部３２０Ｄの各々は、一端が周縁部３１０と接続され、他端が第１領域１１０と第２領域１３０との境界に位置する。
シード層３００は、例えば、図２７に示すパターンを有してもよい。図２７は、当該シード層３００をＤ３方向に見た図を示す。図２７では、シード層３００は渦巻き形状のパターンを有する。ステップＳ１７０の工程後は、シード層３００は、図２８に示すパターンを有する。すなわち、シード層３００は、少なくとも一端が第１領域１１０と第２領域１３０との境界に位置するパターンを複数有する。
各金属層４００は、直線形状に限定されず、曲線形状を有してもよいし、直線形状と曲線形状との組み合わせを有してもよい。また、複数の金属層４００の長さは同一でなくてもよく、一部の金属層４００の長さが他の金属層４００の長さと異なっていてもよい。
第１基板１００は、シリコンを含む基板でなくてもよい。第２基板２００は、アルカリ金属を含む基板でなくてもよい。また、第１基板１００と第２基板２００との接合は陽極接合でなくてもよい。このように構造体１０の構成要素の材料および製造工程については種々の変形が可能である。
［回折格子の応用方法］
図２９を用いて、実施形態に係る構造体１０のＸ線画像撮像用グリッドへの応用方法について説明する。図２９は、本開示の一実施形態に係る構造体１０の応用方法を示す図である。ここでは、構造体１０は、回折格子として使用される。図２９に示すように、Ｘ線画像を撮像するためのＸ線光源５３０として、焦点サイズが大きいＸ線管が用いられる。Ｘ線光源５３０から出射したＸ線５５０は、可干渉性を有することができる拡散部材５４０によって拡散し、拡散Ｘ線５５５として位相格子５４５および回折格子である構造体１０に入射する。拡散Ｘ線５５５は拡散部材５４０から放射状に広がる。拡散Ｘ線５５５の進行方向と金属層４００の側面の向きとが平行になるように、位相格子５４５および構造体１０は屈曲していてもよい。位相格子５４５についても同様である。位相格子５４５の形状は構造体１０の形状に類似しているが、構造体１０の複数の凹部１２０のすべてに金属層４００が配置されていない構成に等しい。拡散Ｘ線５５５は、位相格子５４５でタルボ効果を生じ、タルボ像を形成する。このタルボ像が構造体１０で作用を受け、モアレ縞の画像コントラストを形成する。このモアレ縞を解析することで、Ｘ線の吸収、散乱、および微分位相などの情報を得ることができる。
図２９を用いて、実施形態に係る構造体１０のＸ線画像撮像用グリッドへの応用方法について説明する。図２９は、本開示の一実施形態に係る構造体１０の応用方法を示す図である。ここでは、構造体１０は、回折格子として使用される。図２９に示すように、Ｘ線画像を撮像するためのＸ線光源５３０として、焦点サイズが大きいＸ線管が用いられる。Ｘ線光源５３０から出射したＸ線５５０は、可干渉性を有することができる拡散部材５４０によって拡散し、拡散Ｘ線５５５として位相格子５４５および回折格子である構造体１０に入射する。拡散Ｘ線５５５は拡散部材５４０から放射状に広がる。拡散Ｘ線５５５の進行方向と金属層４００の側面の向きとが平行になるように、位相格子５４５および構造体１０は屈曲していてもよい。位相格子５４５についても同様である。位相格子５４５の形状は構造体１０の形状に類似しているが、構造体１０の複数の凹部１２０のすべてに金属層４００が配置されていない構成に等しい。拡散Ｘ線５５５は、位相格子５４５でタルボ効果を生じ、タルボ像を形成する。このタルボ像が構造体１０で作用を受け、モアレ縞の画像コントラストを形成する。このモアレ縞を解析することで、Ｘ線の吸収、散乱、および微分位相などの情報を得ることができる。
拡散部材５４０と構造体１０との間に被検体が配置されると、被検体によってＸ線の位相がシフトする。Ｘ線の位相シフトはモアレとして、構造体１０に対して被検体とは反対側に配置された検出器によって検出される。当該モアレを検出することで被検体が撮像される。このようにして検出された情報に対して、フーリエ変換等の位相回復処理を行うことで、被検体の位相像を得ることができる。
なお、本開示は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。本開示における第１領域は、少なくとも一つの凹部が形成される領域を含んでいればよい。
１０：構造体、１００：第１基板、１０２：第１面、１０４：第２面、１１０：第１領域、１２０：凹部、１２２：絶縁層、１２４：底部、１３０：第２領域、２００：第２基板、２０２：第３面、２０４：第４面、３００：シード層、３１０：周縁部、３１０Ａ：周縁部、３１０Ｂ：周縁部、３２０：延在部、３２０Ａ：延在部、３２０Ｂ：延在部、３２０Ｃ：延在部、３２０Ｄ：延在部、３２０Ｆ：延在部、４００：金属層、５３０：Ｘ線光源、５４０：拡散部材、５４５：位相格子、５５０：Ｘ線、５５５：拡散Ｘ線、６００：コンタクト材
Claims (14)
- 第１面と前記第１面に対向する第２面とを有する第１基板と、第３面を有し、所定の第１領域の内側の一部の領域と外側とを導通させる導電層が前記第３面に配置された第２基板とを、前記第１領域の内側で前記第２面と前記第３面とを接触させて接合し、
前記第１基板に、前記第１面に垂直な方向から見て前記第１領域において所定の方向に並び、かつ各々が前記第１面側に前記導電層を露出させる複数の凹部を形成する
構造体の製造方法。 - 前記複数の凹部の少なくとも一部は、前記第３面および前記導電層を露出させる
請求項１に記載の構造体の製造方法。 - 前記複数の凹部の少なくとも一部は、前記第１面に垂直な方向から見て前記所定の方向に交差する長手方向を有し、かつ前記長手方向に沿って前記第３面および前記導電層を交互に露出させる
請求項１または請求項２に記載の構造体の製造方法。 - 前記導電層は、前記所定の方向と交差する方向に延在している複数の線状のパターンを有する
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。 - 前記導電層は、前記第２基板の周縁に沿う周縁部を有する
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。 - 前記導電層に通電し、前記複数の凹部の各々が露出させた前記導電層から金属層を成長させる
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。 - 前記複数の凹部の各々において、前記凹部の高さと前記金属層の高さとを同一とする
請求項６に記載の構造体の製造方法。 - 前記複数の凹部の各々に前記金属層を形成した後、前記第２基板のうちの前記第１領域に属する領域を除去する
請求項６または請求項７に記載の構造体の製造方法。 - 前記第２基板のうちの前記第１領域に属する領域を除去した後、前記導電層のうちの前記第１領域に属する領域を除去する
請求項８に記載の構造体の製造方法。 - 前記金属層を形成する前に、前記第１面および前記複数の凹部の各々の側壁に絶縁層を形成する
請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。 - 前記第１基板の抵抗率は、前記導電層の抵抗率よりも高い
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。 - 前記第１基板は、シリコン基板であり、
前記第２基板は、アルカリ金属を含むガラス基板であり、
前記第１基板と前記第２基板とを陽極接合する
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の構造体の製造方法。 - 第１面と前記第１面に対向する第２面とを有する第１基板と、第３面を有し、前記第３面の一部の領域に第１方向に延在する導電層が配置された第２基板とを、前記第２面と前記第３面とを接触させて接合し、
前記第１基板に、前記第１面に垂直な方向から見て前記第１方向に交差する第２方向に並び、かつ各々が前記第１面側に前記第３面および前記導電層を露出させる複数の凹部を形成する
構造体の製造方法。 - 第１面と前記第１面に対向する第２面とを有し、前記第１面と前記第２面とを通じさせる複数の凹部が、前記第１面に垂直な方向から見て所定の方向に並んでいる第１基板と、
第３面を有し、前記第２面のうちの前記複数の凹部の周囲の領域において、前記第２面と前記第３面とが接触するように前記第１基板に接合された第２基板と、
前記周囲の領域において前記第２面と前記第３面との間に設けられた導電層と、
前記複数の凹部に配置されている複数の金属層と、
を備える構造体。
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- 2017-09-20 JP JP2017180272A patent/JP7059545B2/ja active Active
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