JP5860613B2 - Ｘ線干渉計用の回折格子及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線干渉計用の回折格子及びその製造方法に関する。

第１および第２の回折格子と、Ｘ線画像検出器とを備え、第１の回折格子が、該第１回折格子に照射されたＸ線を回折してタルボ効果を生じさせ、第２の回折格子が、第１の回折格子により回折されたＸ線を更に回折し、Ｘ線画像検出器が、第２の回折格子により回折されたＸ線を検出するＸ線撮像装置が開示されている（特許文献１参照）。また、マルチスリット部の機能をＸ線発生装置に組み込んだＸ線撮像装置が開示されている（特許文献２参照）。

更に、Ｘ線干渉計に用いられる振幅型回折格子の製造方法として、該振幅型回折格子のＸ線吸収部を、Ｘ線マスクによるＸ線リソグラフィー（ＬＩＧＡ方式）及び電鋳法によって形成することが開示されている（特許文献３参照）。

国際公開第２００４／０５８０７０号 特開２００８−１４５１１１号公報 特許第４６０８６７９号公報

しかしながら、上記した特許文献３の記載の回折格子では、厚み方向に所定ピッチで形成された格子（Ｘ線吸収部）の間に樹脂層が存在しているため、Ｘ線を回折する際に、該樹脂層においてある程度Ｘ線が吸収されてしまうと考えられる。

本発明は、上記事実を考慮して、Ｘ線干渉計用の回折格子について、格子間でのＸ線に対する透明性と解像性を向上させることを目的とする。

請求項１に記載のＸ線干渉計用の回折格子では、厚み方向に間隔を空けて配置される格子部材が、格子部材の延在方向と交差する方向に延在しＸ線に対し透明な架橋部材により、厚み方向に隣接する該格子部材が互いに支え合うように連結されているので、格子部材同士の間（格子間）でのＸ線に対する透明性を向上させると共に、Ｘ線の直進進行特性を変化させずにより精確に解像性を向上させることができる。

請求項２に記載のＸ線干渉計用の回折格子では、架橋部材が複数の格子部材を貫通しているので、架橋部材の本数を抑制しつつ、各格子部材を安定的に連結することができる。

請求項３に記載のＸ線干渉計用の回折格子の製造方法では、格子間でのＸ線に対する透明性が高い回折格子を容易に製造することができる。

請求項４に記載のＸ線干渉計用の回折格子の製造方法では、複数のレジスト層を積層する際に、架橋部材を該レジスト層の間に配置するので、該架橋部材をレジスト層の積層方向に広く分布させることができる。このため、各格子部材の連結状態をより安定させることができる。

請求項５に記載のＸ線干渉計用の回折格子の製造方法では、架橋部材の延在方向を厚み方向に揃えて配置するので、格子部材の連結強度のばらつきを抑制することができる。

請求項６に記載のＸ線干渉計用の回折格子の製造方法では、Ｘ線レジスト内に、架橋部材をランダムに混合するので、該架橋部材の配置の際の位置決め作業を省略することができ、基板上での該Ｘ線レジストの形成が容易となる。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載のＸ線干渉計用の回折格子によれば、Ｘ線干渉計用の回折格子について、格子間でのＸ線に対する透明性と解像性を向上させることができる、という優れた効果が得られる。

請求項２に記載のＸ線干渉計用の回折格子によれば、架橋部材の本数を抑制しつつ、各格子部材を安定的に連結することができる、という優れた効果が得られる。

請求項３に記載のＸ線干渉計用の回折格子の製造方法によれば、格子間でのＸ線に対する透明性が高い回折格子を容易に製造することができる、という優れた効果が得られる。

請求項４に記載のＸ線干渉計用の回折格子によれば、各格子部材の連結状態をより安定させることができる、という優れた効果が得られる。

請求項５に記載のＸ線干渉計用の回折格子によれば、各格子部材の連結強度のばらつきを抑制することができる、という優れた効果が得られる。

請求項６に記載のＸ線干渉計用の回折格子によれば、基板上でのＸ線レジストの形成が容易となる、という優れた効果が得られる。

Ｘ線レジストを形成する際に、各レジスト層の間に、該Ｘ線レジストの厚み方向の長さと対応する長さの架橋部材を配置して行く状態を示す斜視図である。 図１に対応するＸ線レジストを示す部分破断斜視図である。 Ｘ線リソグラフィーによって、回折格子の厚み方向となる方向に間隔を空けて溝を形成した状態を示す断面図である。 Ｘ線レジストの溝に、Ｘ線を回折するための複数の格子部材を電鋳によって形成した状態を示す断面図である。 Ｘ線干渉計用の回折格子を示す断面図である。 Ｘ線レジスト内に、比較的短い架橋部材を、厚み方向に揃えて断続的に配置した例を示す部分破断拡大斜視図である。 図６に記載のＸ線レジストを用いて製造された回折格子を示す断面図である。 Ｘ線レジスト内に、架橋部材を平面的、かつランダムな向きに配置した例を示す部分破断拡大斜視図である。 Ｘ線レジスト内に、架橋部材を立体的にランダムに混合した例を示す部分破断拡大斜視図である。 図９に記載のＸ線レジストを用いて製造された回折格子を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。

（回折格子の製造方法）
図１，図２において、本実施形態に係るＸ線干渉計用の回折格子の製造方法は、まず、例えばステンレス製の基板１２上に、Ｘ線に対し透明な架橋部材１４を含むＸ線レジスト１６を形成する。

Ｘ線に対し透明な架橋部材１４とは、Ｘ線の吸収が少なくなるように、例えば原子量の小さい元素により構成された硬質の繊維（ファイバー等）、断面が円、楕円、或いは四角形等の多角形の棒状部材又は板状部材であって、後述する格子部材２０を保持可能な強度及び剛性を有するものである。従って、架橋部材１４の素材としては、例えば、炭素やホウ素が好適である。また架橋部材１４の素材として、ポリイミドやチタン、アルミナウィスカー等を用いることも可能である。炭素製の架橋部材１４の場合、外径は、例えば０．１〜１５μｍである。

Ｘ線レジスト１６は、例えば複数のレジスト層２２からなる積層構造とされる。Ｘ線レジスト１６には、液体レジストやフィルムレジスト等が用いられる。液体レジストを用いる場合、各レジスト層２２の境界は必ずしも明確ではない。従って、架橋部材１４は、液体レジストを塗り重ねて行く合間に適宜配置される。フィルムレジストを用いる場合、架橋部材１４は、レジスト層２２を重ねて行く際に、該レジスト層２２の間に適宜配置される。各レジスト層２２は、例えば接着剤を用いて接着される。

なお、図１，図２では、レジスト層２２が４層となっているが、層数はこれに限られない。また、図１では、積層方向Ｌに重なるレジスト層２２の間に夫々架橋部材１４が配置されているが、層間に架橋部材１４が配置されない部分があってもよい。

次に、図３に示されるように、Ｘ線レジスト１６に、Ｘ線マスク１８を用いたＸ線リソグラフィーによって、後述する回折格子１０（図５）の厚み方向Ｔとなる方向に間隔を空けて溝１６Ａを形成する。このとき、厚み方向Ｔに隣接する該溝１６Ａ間のＸ線レジスト１６を架橋部材１４が貫くようにする。図１から図３に示される例では、架橋部材１４の長さが、Ｘ線レジスト１６の厚み方向Ｔの長さと対応している。また架橋部材１４は、例えば厚み方向Ｔに揃えて配置される。従って、各架橋部材１４が、溝１６Ａ間のＸ線レジスト１６と、該厚み方向Ｔの両側のＸ線レジスト１６とを、串刺し状に貫いた状態となる。

次に、図４に示されるように、溝１６Ａに、Ｘ線を回折するための複数の格子部材２０を電鋳によって形成する。そして、図５に示されるように、基板１２上に残存するＸ線レジスト１６を除去することで、Ｘ線干渉計用の回折格子１０を得る。

このように、本実施形態に係るＸ線干渉計用の回折格子の製造方法では、厚み方向Ｔに隣接する格子部材２０が互いに支え合うように、架橋部材１４により該格子部材２０同士を連結した状態とするものである。これにより、格子間でのＸ線に対する透明性が高い回折格子１０を容易に製造することができる。

また複数のレジスト層２２を積層する際に、架橋部材１４を該レジスト層２２の間に配置するので、該架橋部材１４をレジスト層２２の積層方向に広く分布させることができる。このため、各格子部材２０の連結状態をより安定させることができる。また架橋部材１４を厚み方向Ｔに揃えて配置するので、格子部材２０の連結強度のばらつきを抑制することができる。

なお、架橋部材１４は、図１から図５に示されるような、Ｘ線レジスト１６を串刺し状に貫くような長いものに限らない。例えば、図６に示されるように、比較的短い架橋部材１４を、厚み方向Ｔに揃えて断続的に配置してもよい。この場合、図７に示されるように、完成した回折格子１０において、架橋部材１４は格子部材２０を貫通していないが、厚み方向Ｔに隣接する格子部材２０を、各架橋部材１４により連結することができる。

また図８に示されるように、レジスト層２２を積層する際に、各レジスト層２２の間に、架橋部材１４を平面的、かつランダムな向きに配置してもよい。この場合、厚み方向Ｔに隣接する格子部材２０を、該格子部材２０の間に延びる一部の架橋部材１４により確率的に連結することができる。

更に、図９に示されるように、Ｘ線レジスト１６内に、架橋部材１４を立体的にランダムに混合しておいてもよい。この場合、架橋部材１４の配置が立体的にランダムとなるので、図１０に示されるように、厚み方向Ｔに隣接する格子部材２０を、該格子部材２０の間に延びる一部の架橋部材１４により確率的に連結することができる。またこの場合、架橋部材１４の配置の際の位置決め作業を省略することができるので、基板１２上でのＸ線レジスト１６の形成が容易となり、製造コストの低減を図ることができる。

なお、図８，図９に示されるように、架橋部材１４をランダムに配置する例では、隣接する格子部材２０に届かず格子部材２０の間で終端する架橋部材１４が存在し得るが、該架橋部材１４はＸ線に対して透明であり、実用上問題はない。

（回折格子）
図５において、本実施形態に係るＸ線干渉計用の回折格子１０は、厚み方向Ｔに間隔を空けて配置されＸ線を回折可能に構成された複数の格子部材２０と、Ｘ線に対し透明であり、厚み方向Ｔに隣接する格子部材２０が互いに支え合うように、該格子部材２０同士を連結する架橋部材１４と、を有している。これにより、格子部材２０同士の間（格子間）でのＸ線に対する透明性を向上させることができる。また、Ｘ線の直進進行特性を変化させずにより精確に解像性を向上させることができる。図７及び図１０に示される回折格子１０についても同様である。従って、本実施形態に係る回折格子１０は、何れも、Ｘ線位相画像撮像装置に用いられる位相格子や吸収格子として好適である。

なお、図５に示される回折格子１０では、架橋部材１４が、複数の格子部材２０を貫通している。このため、架橋部材１４の本数を抑制しつつ、各格子部材２０を安定的に連結することができる。

１０ Ｘ線干渉計用の回折格子
１２ 基板
１４ 架橋部材
１６ Ｘ線レジスト
１６Ａ 溝
１８ Ｘ線マスク
２０ 格子部材
２２ レジスト層
Ｌ 積層方向
Ｔ 厚み方向

Claims (6)

1. 厚み方向に間隔を空けて配置されＸ線を回折可能に構成された複数の格子部材と、
   Ｘ線に対し透明であり、隣接する前記格子部材が互いに支え合うように、前記格子部材の延在方向と交差する方向に延在し、該格子部材同士を連結する架橋部材と、
   を有するＸ線干渉計用の回折格子。
2. 前記架橋部材は、複数の前記格子部材を貫通している請求項１に記載のＸ線干渉計用の回折格子。
3. 基板上に、Ｘ線に対し透明な架橋部材を含むＸ線レジストを形成し、
   該Ｘ線レジストに、Ｘ線マスクを用いたＸ線リソグラフィーによって、格子部材の厚み方向となる方向に間隔を空けて溝を形成し、このとき該厚み方向に隣接する該溝間の前記Ｘ線レジストを前記架橋部材が貫くようにし、
   該溝にＸ線を回折するための複数の前記格子部材を電鋳によって形成し、
   前記基板上に残存する前記Ｘ線レジストを除去し、前記厚み方向に隣接する前記格子部材が互いに支え合うように、前記格子部材の延在方向と交差する方向に延在する前記架橋部材により該格子部材同士を連結した状態とするＸ線干渉計用の回折格子の製造方法。
4. 前記Ｘ線レジストを複数のレジスト層からなる積層構造とし、該レジスト層を積層する際に、前記架橋部材を該レジスト層の間に配置する請求項３に記載のＸ線干渉計用の回折格子の製造方法。
5. 前記架橋部材の延在方向を前記厚み方向に揃えて配置する請求項３又は請求項４に記載のＸ線干渉計用の回折格子の製造方法。
6. 前記Ｘ線レジスト内に、前記架橋部材をランダムに混合する請求項３に記載のＸ線干渉計用の回折格子の製造方法。

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