JP6911523B2 - Structure manufacturing method and structure - Google Patents
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Description
本開示は、構造体の製造方法、および構造体に関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing a structure and the structure.
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乃至特許文献3は、このような構造体の製造方法を開示している。 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology is being used not only in electronic devices but also in various fields such as optical devices. MEMS techniques may be used to create structures using substrates with recesses (eg, grooves or bottomed holes). Patent Documents 1 to 3 disclose a method for producing such a structure.
特許文献1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り、溝の側面にシリコン酸化膜を形成することを開示している。特許文献2は、シリコンからなる格子の頂上部から深さ方向に対して、絶縁物である酸化シリコンを斜方蒸着することを開示している。特許文献3は、シリコン基板に形成された凹部の側面および底面に、厚さ5nm以上5000nm以下の絶縁膜を形成し、該凹部の底面に形成されている絶縁膜の少なくとも一部を除去してシリコン層を露出させ、電解めっきで該凹部に金属を充填することを開示している。
Patent Document 1 discloses that a silicon oxide film is formed on the side surface of a groove by introducing oxygen into an inductively coupled plasma processing apparatus.
基板に設けた凹部の側面および底面に絶縁膜を形成した後、該底面の絶縁膜を除去する場合に、該底面以外の絶縁膜も除去されてしまう。このため、特許文献1乃至特許文献3に記載された発明では、絶縁膜が薄くなる部位、または該絶縁膜の奥に存在するシリコン層が露出する部位が現れることがある。この場合、該凹部の底面に向けて電解めっきで金属層を形成するときに、絶縁性が低下した部位からめっきが成長しやすくなる。その結果、金属層内に空隙(ボイド)が発生しやすくなる。このような空隙が存在することは、望ましくない。例えば、X線画像撮像用グリッドが作製された場合、該空隙が、撮像した画像にムラを生じさせる原因となる。 When the insulating film on the bottom surface is removed after forming the insulating film on the side surface and the bottom surface of the recess provided on the substrate, the insulating film other than the bottom surface is also removed. Therefore, in the inventions described in Patent Documents 1 to 3, a portion where the insulating film becomes thin or a portion where the silicon layer existing in the back of the insulating film is exposed may appear. In this case, when the metal layer is formed by electrolytic plating toward the bottom surface of the recess, the plating tends to grow from the portion where the insulating property is deteriorated. As a result, voids are likely to be generated in the metal layer. The presence of such voids is not desirable. For example, when an X-ray image imaging grid is produced, the voids cause unevenness in the captured image.
本発明の一目的は、絶縁性が低下した部位からの異常析出を原因として金属層内に空隙が発生することを抑制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。 An object of the present invention is to provide a method for producing a structure and a structure in which voids are suppressed from being generated in the metal layer due to abnormal precipitation from a portion where the insulating property is deteriorated.
本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法は、シリコンを含む基板の一方の面に、所定の方向に並ぶ複数の凹部を形成し、前記基板を熱酸化することにより、前記複数の凹部の隣接する2つの凹部間に存在する少なくともシリコン全体を酸化し、前記複数の凹部の底面の酸化シリコン層を、異方性エッチングを行うことにより除去する。 In the method for manufacturing a structure according to an embodiment of the present disclosure, a plurality of recesses arranged in a predetermined direction are formed on one surface of a substrate containing silicon, and the substrate is thermally oxidized to cause the plurality of recesses. At least the entire silicon existing between the two adjacent recesses is oxidized, and the silicon oxide layer on the bottom surface of the plurality of recesses is removed by anisotropic etching.
本開示の一実施形態に係る構造体の製造方法は、シリコンを含む基板の一方の面に、所定の方向に並ぶ複数の凹部を形成し、前記基板を熱酸化することにより、前記複数の凹部の隣接する2つの凹部間に形成される酸化シリコン層の前記一方の面からの深さが、少なくとも前記複数の凹部の底面に形成される酸化シリコン層の深さよりも大きくなるように、前記シリコンを酸化し、前記複数の凹部の底面の酸化シリコン層を、異方性エッチングを行うことにより除去する。 In the method for manufacturing a structure according to an embodiment of the present disclosure, a plurality of recesses arranged in a predetermined direction are formed on one surface of a substrate containing silicon, and the substrate is thermally oxidized to cause the plurality of recesses. The silicon oxide is formed so that the depth from one surface of the silicon oxide layer formed between the two adjacent recesses is at least greater than the depth of the silicon oxide layer formed on the bottom surfaces of the plurality of recesses. Is oxidized, and the silicon oxide layer on the bottom surface of the plurality of recesses is removed by performing anisotropic etching.
前記一方の面は、前記複数の凹部が形成される第1領域と、前記第1領域と隣接する第2領域と、を含み、前記複数の凹部を形成する前に、少なくとも前記第2領域の表面に酸化シリコン層を形成してもよい。 The one surface includes a first region in which the plurality of recesses are formed and a second region adjacent to the first region, and at least the second region is formed before the plurality of recesses are formed. A silicon oxide layer may be formed on the surface.
前記複数の凹部が形成された後、前記第1領域および前記第2領域の表面に酸化シリコン層が存在してもよい。 After the plurality of recesses are formed, a silicon oxide layer may be present on the surfaces of the first region and the second region.
前記複数の凹部が形成された後、前記第2領域の表面に酸化シリコン層が存在し、且つ前記第1領域の表面に酸化シリコン層が存在しなくてもよい。 After the plurality of recesses are formed, the silicon oxide layer may be present on the surface of the second region, and the silicon oxide layer may not be present on the surface of the first region.
前記一方の面は、前記複数の凹部が形成される第1領域と、前記第1領域と隣接する第2領域と、を含み、前記熱酸化をした後、前記第2領域にマスク材を形成し、前記マスク材をマスクとして、前記異方性エッチングを行ってもよい。 The one surface includes a first region in which the plurality of recesses are formed and a second region adjacent to the first region, and after the thermal oxidation, a mask material is formed in the second region. Then, the anisotropic etching may be performed using the mask material as a mask.
前記熱酸化をした後、前記一方の面と対向する面から酸化シリコン層を除去してもよい。 After the thermal oxidation, the silicon oxide layer may be removed from the surface facing the one surface.
前記隣接する2つの凹部間の各領域は、前記所定の方向よりも前記凹部の深さ方向に長くしてもよい。 Each region between the two adjacent recesses may be longer in the depth direction of the recess than in the predetermined direction.
前記隣接する2つの凹部間に存在する酸化シリコン層の前記所定の方向における幅を、16μm以下としてもよい。 The width of the silicon oxide layer existing between the two adjacent recesses in the predetermined direction may be 16 μm or less.
前記複数の凹部の底面の酸化シリコン層を除去した後、該底面に向けて金属層を形成してもよい。 After removing the silicon oxide layer on the bottom surface of the plurality of recesses, a metal layer may be formed toward the bottom surface.
本開示の一実施形態に係る構造体は、シリコン層と、前記シリコン層の上に、所定の方向に互いに間隔を開けて設けられた複数の酸化シリコン層と、前記複数の酸化シリコン層のうちの隣接する2つの酸化シリコン層、および前記シリコン層にそれぞれ接する複数の金属層と、を含む。 The structure according to the embodiment of the present disclosure includes a silicon layer, a plurality of silicon oxide layers provided on the silicon layer at intervals in a predetermined direction, and the plurality of silicon oxide layers. Includes two adjacent silicon oxide layers and a plurality of metal layers, each in contact with the silicon layer.
本発明によると、絶縁性が低下した部位からの異常析出を原因として金属層内に空隙が発生することを抑制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。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a structure and a structure in which voids are suppressed from being generated in the metal layer due to abnormal precipitation from a portion where the insulating property is deteriorated.
以下、図面を参照して、本発明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、本発明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。 Hereinafter, the structure according to the present invention and a method for manufacturing the same will be described with reference to the drawings. However, the structure of the present invention and the method for producing the same can be carried out in many different modes, and are not construed as being limited to the contents of the embodiments shown below.
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、例えばシリコン層100の上の酸化シリコン層200という表現は、シリコン層100および酸化シリコン層200の上下関係を説明しているに過ぎず、シリコン層100および酸化シリコン層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。
In the drawings referred to in the present embodiment, the same parts or parts having similar functions are designated by the same reference numerals or similar reference numerals (signatures in which A is simply added after the numbers). Further, for convenience of explanation, the terms "upper" and "lower" will be used for explanation, but the vertical direction may be reversed. Further, in the following description, for example, the expression of the
〈実施形態1〉
[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。図2は、本開示の一実施形態に係る構造体10のA−A’断面図である。以下で説明する各断面図においては、図面のスペースの関係上、周辺領域130のD2方向の幅を小さくて示してある。
<Embodiment 1>
[Structure of structure 10]
FIG. 1 is a plan view showing an outline of the
構造体10は、ここでは円形状であるが、この構成に限定されない。構造体10は、例えば、四角形等の形状であってもよい。構造体10のうち、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は、第1面102において、少なくとも有効領域110(第1領域)に、複数の凹部120を有している。有効領域とは、構造体10において実使用される領域である。
The
凹部120は、ここでは、線状の溝を構成する。このため、有効領域110は、凹部120が格子状に配置された領域である。周辺領域130(第2領域)は、有効領域110の周辺に存在する領域である。周辺領域130は、有効領域110と隣接している。なお、有効領域110は、構造体10の外形に一致するように設けられてもよい。この場合、周辺領域130は存在しなくてよい。
The
凹部120は、D1方向に長手を有する形状である。凹部120は、複数形成されており、D1方向に交差するD2方向に周期的に並べて形成されている。すなわち、凹部120は、D2方向に一定間隔で配置されている。また、D2方向において、凹部120と、凹部120が設けられていない箇所とが交互に配置されている。図1に示す例では、D2方向はD1方向に直交する方向である。さらに、凹部120のD2方向の幅をL、D2方向に隣接する凹部120のD2方向の幅をS、凹部120のD1方向の幅をKとする。凹部120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、凹部120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。各凹部120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、好ましくはS/Lの値が略一定となるように構成される。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。凹部120は、少なくともD2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、基板600にはノッチ140(ノッチに替えてオリエンテーションフラットである場合もある)が設けられている。
The
平面視において、各凹部120は、少なくとも有効領域110の一対の端部に到達するような直線形状部として構成される。ただし、各凹部120は、直線形状に限定されず、曲線形状であってもよいし、直線形状と曲線形状の組合せであってもよい。また、凹部120は、D1方向およびD2方向に有効領域110を越えて配置されていてもよい。また、複数の凹部120の長さは同一でなくてもよく、一部の凹部120の長さが他の凹部120の長さと異なっていてもよい。
In plan view, each
図2に示すように、構造体10は、シリコン層100、酸化シリコン層200、および金属層300を有する。シリコン層100は、主としてシリコンを含む層である。酸化シリコン層200は、シリコン層100の上に設けられ、主として酸化シリコンを含む層である。酸化シリコン層200は、有効領域110において、複数の凹部120を有する。凹部120は、底面124においてシリコン層100を露出させる。凹部120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、D2方向の凹部120の幅Lに対する凹部120の深さPの比である。凹部120の幅Lは、第1面102と凹部120の開口により規定される。凹部120の深さPは、第1面102から凹部120の底面124までの距離(つまり、D3方向の長さ)により規定される。D3は、D1およびD2に交差する方向、ここではD1およびD2に直交する方向である。Pは、例えば100μmであるが、100μm未満であってもよいし、100μmよりも深くてもよい。
As shown in FIG. 2, the
酸化シリコン層200は、複数の凸部210と、酸化シリコン膜220と、を含む。複数の凸部210は、それぞれ隣接する2つの凹部120間の領域に相当する。複数の凸部210は、有効領域110に設けられている。複数の凸部210は、複数の凹部120と同じく、D2方向において周期的に配置されている。すなわち、複数の凸部210は、シリコン層100の上に、D2方向に互いに間隔を空けて設けられている。これにより、有効領域110では、D2方向において、凸部210と、凹部120とが交互に並ぶ。凸部210の高さは、第1面102から底面124の位置までの凹部120の深さ方向(つまり、D3方向)の距離である。このため、凸部210の高さは、凹部120の深さと実質的に同じ、Pである。凸部210は、D2方向よりもD3方向に長い柱状である(つまり、P>S)。なお、凸部210の全体が酸化シリコン層であるから、Sは隣接する2つの凹部120間に存在する酸化シリコン層のD2方向の幅に等しい。
The
酸化シリコン膜220は、シリコン層100の表面を覆う、膜状の酸化シリコン層である。本実施形態では、酸化シリコン膜220は、例えば周辺領域130において、シリコン層100の表面を覆う。酸化シリコン膜220は、第2面104には設けられていない。よって、第2面104では、酸化シリコン層200よりも導電率の高いシリコン層100が露出する。
The
金属層300は、複数の凹部120の各々の内部に配置されている。構造体10は、複数の凸部210のうちの隣接する2つの凸部210、およびシリコン層100にそれぞれ接する複数の金属層300を有する。有効領域110では、D2方向において、凸部210と、金属層300とが交互に並ぶ。
The
金属層300は、金属を含む材料を用いて形成される。金属層300の材料は、回折させる波長帯の電磁波に応じて選択することができる。対象の波長帯の電磁波に対する金属層300の透過率は、シリコン層100および酸化シリコン層200の透過率よりも低い。例えば、金属層300の材料として、金属層300のX線(放射線)に対する透過率が、シリコン層100および酸化シリコン層200のX線に対する透過率よりも低い材料を用いることができる。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300として、白金、金、銀、銅、およびニッケル等の金属材料を用いることができる。金属層300として、上記の材料の他にロジウム、ルテニウム、およびイリジウム等を含む材料を用いることができる。
The
図2に示す断面視において、凹部120の側面122が第1面102と略直交する関係にあるが、これに限定されない。例えば、断面視において、凹部120の側面122が第1面102と直交ではない角度で交差する関係(いわゆる順テーパー状または逆テーパー状)にあってもよい。
In the cross-sectional view shown in FIG. 2, the
[構造体10の製造方法]
図3乃至図12を用いて、実施形態1に係る構造体10の製造方法について説明する。図3は、実施形態1に係る構造体10の製造方法の流れを示す図である。図4は、ステップS110の工程を説明する図である。
[Manufacturing method of structure 10]
A method for manufacturing the
ステップS110の工程は、主としてシリコンを含む基板(つまり、シリコン基板)600の表面に、酸化シリコン膜220を形成する工程である。ステップS110の工程は、例えば、基板600を熱酸化することにより、基板600の表面全体に、酸化シリコン膜220を形成する。なお、熱酸化法以外に、プラズマCVD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。
The step of step S110 is a step of forming a
図5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、ステップS110の工程後の基板600の第1面102のうち、複数の凹部120に対応した領域に、マスク材420を形成する工程である。本実施形態では、ステップS120の工程は、第1面102の全体にマスク材420を形成した後、凹部120が形成される領域から、マスク材420および酸化シリコン膜220を除去する。マスク材420は、例えば、フォトレジストである。なお、第1面102のうちの凹部120が形成されない領域は、マスク材420により覆われている。
FIG. 5 is a diagram illustrating the process of step S120. The step S120 is a step of forming the
図6は、ステップS130の工程を説明する図である。ステップS130の工程は、基板600に複数の凹部120を形成する工程である。換言すると、ステップS130の工程は、基板600に複数の凸部210を形成する工程である。具体的には、ステップS130の工程は、マスク材420をマスクとして、基板600の第1面102側からエッチングを行う。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420が形成されていない領域に、複数の凹部120が形成される。
FIG. 6 is a diagram illustrating the process of step S130. The step of step S130 is a step of forming a plurality of
図7は、ステップS140の工程を説明する図である。ステップS140の工程は、複数の凹部120が形成された後、基板600の第1面102から、マスク材420を除去する工程である。
FIG. 7 is a diagram illustrating the process of step S140. The step of step S140 is a step of removing the
図8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、基板600を熱酸化することにより、複数の凸部210に酸化シリコン層を形成する工程である。ステップS150の工程は、複数の凸部210の各凸部210に存在する少なくともシリコン全体を酸化する。これにより、複数の凸部210の各凸部210が酸化シリコン層となる。よって、各凸部210の酸化シリコン層の第1面102からの深さ(つまり、D3方向の長さ)は、凸部210のD3方向の長さと同じ、Pである。また、ステップS150の工程により、各凹部120の底面124に、酸化シリコン層230が形成される。酸化シリコン層230の深さをp1とすると、P>p1の関係を満たす。
FIG. 8 is a diagram illustrating the process of step S150. The step of step S150 is a step of forming a silicon oxide layer on the plurality of
例えば、深さ8μmまで熱酸化する能力を有する装置を用いて、各凸部210のD2方向における両側の側面122から熱酸化を行う場合、各凸部210のD2方向の幅が16μm以下であれば、凸部210の全体が酸化シリコン層に変化する。そこで、ステップS120の工程は、ステップS150の熱酸化後に凸部210に存在する酸化シリコン層のD2方向の幅(つまり、距離S)が16μmとなるように、マスク材420を形成する。ステップS120の工程は、凹部120の形成後における隣接する2つの凹部間の距離を、例えば7.04μm(理論値)とすればよい。ステップS120の工程は、ステップS150の熱酸化後に凸部210に存在する酸化シリコン層のD2方向の幅が、最大でも16μm以下となるように、マスク材420を形成してもよい。凸部210の全体を酸化シリコン層とするする理由については、後述する。また、周辺領域130には、厚さp2の酸化シリコン膜220が形成されている。周辺領域130の酸化シリコン膜220は、ステップS110およびステップS150の工程によって形成されたものである。
For example, when thermal oxidation is performed from the side surfaces 122 on both sides of each
図9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、基板600の第1面102側から異方性エッチングを行うことにより、複数の凹部120の底面124から、酸化シリコン層230を除去する工程である。ステップS160の工程により、凹部120の底面124において、シリコン層100が露出する。
FIG. 9 is a diagram illustrating the process of step S160. The step S160 is a step of removing the
図10は、底面124の酸化シリコン層230の除去の様子を示す図である。図10には、基板600の一部分の拡大断面図が示されている。
FIG. 10 is a diagram showing a state of removal of the
ステップS160の工程によれば、酸化シリコン層230だけでなく、各凸部210の上面からも酸化シリコン層の一部が除去される。しかし、ステップS150の工程により、各凸部210には、P>p1の関係を満たす酸化シリコン層が形成されているので、凸部210からシリコン層100は露出しない。また、ステップS160の工程によれば、酸化シリコン膜220の一部も除去される。しかし、ステップS110およびステップS150の工程により、周辺領域130には厚さp2の酸化シリコン膜220が形成されている。少なくともp2>p1の関係を満たすので、周辺領域130からシリコン層100が露出することは考えにくい。これにより、ステップS160の工程後において、第1面102では、底面124においてシリコン層100が露出するが、底面124以外の領域においてはシリコン層100を露出しない。
According to the step S160, a part of the silicon oxide layer is removed not only from the
図11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面104から酸化シリコン膜220を除去する工程である。ステップS170の工程は、例えば、第2面104の全体から酸化シリコン膜220を除去する。これにより、第2面104を介した全面給電が可能となる。ステップS170の工程は、例えば、第2面104側から基板600のエッチングを行うことにより、酸化シリコン膜220を除去する。
FIG. 11 is a diagram illustrating the process of step S170. The step of step S170 is a step of removing the
エッチングは、例えば、ウェットエッチングまたはドライエッチングである。ドライエッチングを用いる場合、トリフルオロメタン(CHF3)ガスや六フッ化エタン(C2F6)ガスを使用したドライエッチングを行うことができる。ウェットエッチングを用いる場合、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))などを使用することができる。なお、ウェットエッチングは、第1面102側をマスクして行われる。これにより、図11に示すような、構造体10の作製に用いられる構造体700が得られる。なお、ステップS170の工程は、第2面104のうちの一部の領域から、酸化シリコン膜220を除去する工程であってもよい。または、本開示による構造体の製造方法は、ステップS170の工程を含まなくてもよい。
The etching is, for example, wet etching or dry etching. When dry etching is used, dry etching can be performed using trifluoromethane (CHF 3 ) gas or ethane hexafluoroethane (C 2 F 6 ) gas. When wet etching is used, hydrofluoric acid (HF), buffered hydrofluoric acid (BHF), surfactant-added buffered hydrofluoric acid (LAL®) and the like can be used. The wet etching is performed by masking the
図12は、ステップS180の工程を説明する図である。ステップS180の工程は、基板600(構造体700)の複数の凹部120の底面124に向けて、金属層300を形成する工程である。ステップS170の工程は、具体的には、基板600に通電する電解めっき法によって、底面124から上方に向かって金属層300を成長させる。金属層300の形成が完了すると、図2に示す構造体10が得られる。
FIG. 12 is a diagram illustrating the process of step S180. The step S180 is a step of forming the
上述したように、実施形態1に係る構造体10の製造方法によれば、凸部210の酸化シリコン層が薄くなる、または該酸化シリコン層の奥に存在するシリコン層100が露出しない。よって、ステップS180の工程において、凸部210の絶縁性が低下した部位からの金属層の成長は起こりにくい。したがって、実施形態1に係る構造体10の製造方法によれば、凸部210の絶縁性が低下した部位からの異常析出を原因として、金属層300内に空隙(ボイド)が発生することを抑制することができる。また、周辺領域130の表面が酸化シリコン膜220で覆われている。よって、周辺領域130から金属層が成長することを原因として、有効領域110と周辺領域130との境界付近での異常析出が発生することも抑えられる。
As described above, according to the method for manufacturing the
さらに、構造体10の有効領域110では、酸化シリコン層を構成する凸部210と金属層300とがD2方向に交互に並ぶので、シリコンと酸化シリコンとのX線に対する吸収率の差異を原因とした撮像画像の変化も抑制される。例えば、撮像画像のコントラストの低下が抑制される。
Further, in the
〈実施形態2〉
図13乃至図19を用いて、実施形態2に係る構造体10の製造方法について説明する。図13は、実施形態2に係る構造体10の製造方法の流れを示す図である。図14は、ステップS210の工程を説明する図である。ステップS210の工程は、ステップS110の工程により酸化シリコン膜220が形成された後の基板600の周辺領域130に、マスク材440を形成する工程である。マスク材440は、有効領域110内には形成されない。マスク材440は、例えばフォトレジストである。
<
A method for manufacturing the
図15は、ステップS220の工程を説明する図である。ステップS220の工程は、有効領域110から酸化シリコン膜220を除去する工程である。ステップS220は、具体的には、第1面102側からエッチングを行うことにより、酸化シリコン膜220を除去する。なお、図15の例では、第2面104側に酸化シリコン膜220が残されているが、除去されてもよい。
FIG. 15 is a diagram illustrating the process of step S220. The step of step S220 is a step of removing the
図16は、ステップS230の工程を説明する図である。ステップS230の工程は、有効領域110内の複数の凹部120に対応した領域に、マスク材460を形成する工程である。ステップS230の工程は、例えば、第1面102にマスク材460を形成した後、凹部120が形成される領域から、マスク材460を除去する。これにより、凹部120が形成される領域において、シリコン層100が露出する。マスク材460は、例えば、フォトレジストである。第1面102の凹部120が形成されない領域は、マスク材440またはマスク材460により覆われている。なお、本開示による構造体の製造方法は、ステップS210の工程後にマスク材440を除去する工程を含んでもよい。この場合、ステップS230の工程が、マスク材440が除去された部分に、マスク材460を形成してもよい。
FIG. 16 is a diagram illustrating the process of step S230. The step of step S230 is a step of forming the
図17は、ステップS240の工程を説明する図である。ステップS240工程は、マスク材440およびマスク材460をマスクとして、基板600を第1面102側からエッチングすることにより、複数の凹部120を形成する工程である。ステップS240の工程により、有効領域110のうち、マスク材440またはマスク材460が形成されておらず、シリコン層100が露出した領域に、複数の凹部120が形成される。エッチングの方法は、実施形態1のステップS130の工程と同じでよい。
FIG. 17 is a diagram illustrating the process of step S240. The step S240 step is a step of forming a plurality of
図18は、ステップS250の工程を説明する図である。ステップS250の工程は、基板600からマスク材440およびマスク材460を除去する工程である。
FIG. 18 is a diagram illustrating the process of step S250. The step of step S250 is a step of removing the
図19は、ステップS260の工程を説明する図である。ステップS260の工程は、基板600を熱酸化することにより、複数の凸部210に、酸化シリコン層を形成する工程である。ステップS260の工程は、ステップS150の工程と同様、複数の凸部210の各凸部210に存在する少なくともシリコン全体を酸化する。これにより、複数の凸部210の各凸部210が酸化シリコン層となる。また、ステップS260の工程により、各凹部120の底面124に、酸化シリコン層230が形成される。各凸部210の酸化シリコン層の第1面102からの深さ(つまり、D3方向の長さ)は、凸部210のD3方向の長さと同じ、Pである(つまり、P>p1)。
FIG. 19 is a diagram illustrating the process of step S260. The step of step S260 is a step of forming a silicon oxide layer on the plurality of
深さ8μmまで熱酸化する能力を有する装置を用いる場合、ステップS230の工程は、ステップS260の熱酸化後に凸部210に存在する酸化シリコン層のD2方向の幅(つまり、距離S)が16μmとなるように、マスク材460を形成する。ステップS230の工程は、凹部120の形成後における隣接する2つの凹部間の距離を、例えば7.04μm(理論値)とすればよい。ステップS230の工程は、ステップS260の熱酸化後に凸部210に存在する酸化シリコン層のD2方向の幅が、最大でも16μm以下となるように、マスク材460を形成してもよい。
When using an apparatus capable of thermally oxidizing to a depth of 8 μm, in the step S230, the width (that is, the distance S) of the silicon oxide layer existing in the
ステップS160の工程後、上述した実施形態1と同様、ステップS160、ステップS170、およびステップS180の各工程が行われることで、図2に示す構造体10が得られる。
After the step S160, the
以上説明した実施形態2においても、実施形態1における構造体10、または構造体10の製造方法と同様の効果を奏する。
Also in the second embodiment described above, the same effect as that of the
〈実施形態3〉
図20乃至図25を用いて、実施形態3に係る構造体10の製造方法について説明する。実施形態3に係る構造体10の製造方法は、ステップS110の基板600を熱酸化する工程を含まない点で、実施形態1および実施形態2と大きく異なる。図20は、構造体10の製造方法の流れを示す図である。
<Embodiment 3>
A method for manufacturing the
図21は、ステップS310の工程を説明する図である。ステップS310の工程は、酸化シリコン膜220が形成されていない基板600に、複数の凹部120を形成する工程である。ステップS310の工程は、例えば、フォトリソグラフィー法を用いて、複数の凹部120を形成するためのエッチングを行う。
FIG. 21 is a diagram illustrating the process of step S310. The step of step S310 is a step of forming a plurality of
図22は、ステップS320の工程を説明する図である。ステップS320の工程は、基板600を熱酸化することにより、複数の凸部210に、酸化シリコン層を形成する工程である。ステップS320の工程は、ステップS150およびステップS260の工程と同様、複数の凸部210の各凸部210に存在する少なくともシリコン全体を酸化する。これにより、複数の凸部210の各凸部210が酸化シリコン層となる。また、ステップS320の工程により、各凹部120の底面124に、酸化シリコン層230が形成される。各凸部210の酸化シリコン層の第1面102からの深さ(つまり、D3方向の長さ)は、凸部210のD3方向の長さと同じ、Pである(つまり、P>p1)。また、ステップS320の工程により、基板600の表面に酸化シリコン膜220が形成される。
FIG. 22 is a diagram illustrating the process of step S320. The step of step S320 is a step of forming a silicon oxide layer on the plurality of
図23は、ステップS330の工程を説明する図である。ステップS330の工程は、基板600の周辺領域130に、マスク材480を形成する工程である。図23に示すように、有効領域110内にはマスク材480は形成されない。マスク材480は、例えばフォトレジストである。
FIG. 23 is a diagram illustrating the process of step S330. The step of step S330 is a step of forming the
図24は、ステップS340の工程を説明する図である。ステップS340の工程は、基板600の第1面102側から異方性エッチングを行うことにより、複数の凹部120の底面124から、酸化シリコン層230を除去する工程である。ステップS340の工程により、凹部120の底面124において、シリコン層100が露出する。各凸部210には、P>p1の関係を満たす酸化シリコン層が形成されているので、凸部210の奥のシリコン層100は露出しない。また、本実施形態ではステップS110の工程が行われないが、周辺領域130の表面にマスク材480が形成されているので、ステップS340の工程を原因として、周辺領域130からシリコン層100が露出することも考えにくい。これにより、ステップS340の工程後、第1面102では、底面124においてシリコン層100が露出し、底面124以外の領域においてはシリコン層100を露出しない。
FIG. 24 is a diagram illustrating the process of step S340. The step S340 is a step of removing the
図25は、ステップS350の工程を説明する図である。ステップS350の工程は、基板600からマスク材480を除去する工程である。
そして、上述した実施形態1と同様、ステップS170,S180の工程が行われることで、図2に示す構造体10が得られる。
FIG. 25 is a diagram illustrating the process of step S350. The step of step S350 is a step of removing the
Then, as in the first embodiment described above, the steps S170 and S180 are performed to obtain the
実施形態3においても、実施形態1における構造体10、または構造体10の製造方法と同様の効果を奏する。また、ステップS340の工程が行われるときには、周辺領域130にマスク材480が形成されている。よって、周辺領域130からシリコン層100が露出することは考えにくい。よって、周辺領域130からシリコン層100が露出することによる異常析出の発生が抑制される。
Also in the third embodiment, the same effect as that of the
〈実施形態4〉
図26乃至図27を用いて、実施形態4に係る構造体10Aの製造方法について説明する。図26は、底面124の酸化シリコン層230が除去される前の基板600を示す断面図である。図27は、底面124の酸化シリコン層230が除去された後の構造体10Aを示す断面図である。
<Embodiment 4>
A method for manufacturing the
実施形態4に係る構造体10Aの製造方法は、第1面102から底面124に向けて徐々に径が小さくなる(つまり、テーパー状の)、複数の凹部120Aを形成する。この場合、複数の凸部210Aに酸化シリコン層を形成する工程(ステップS150,S240,S320の工程)の熱酸化時間によっては、各凸部210Aの一部にシリコンが残存することがある。このような場合でも、各凸部210Aの酸化シリコン層の第1面102からの深さ(つまり、D3方向の長さ)p3が、底面124に形成される酸化シリコン層の深さp1よりも大きい(つまり、p3>p1)という条件を満たしていれば、第1面102からのシリコン層100の露出は起こりにくい。また、構造体10Aにおいても、隣接する2つの凹部120A間に存在する酸化シリコン層のD2方向の幅を、最大でも16μm以下としてもよい。
In the method for manufacturing the
よって、本実施形態に係る構造体10Aの製造方法によっても、実施形態1乃至実施形態3と同様、底面124から酸化シリコン層230を除去するための異方性エッチングに起因して、凸部210からシリコン層100が露出しない。よって、凸部210の絶縁性が低下した部位からの異常析出を原因として金属層300A内に空隙が発生することを抑制することができる。以上説明したように、凸部210Aの一部にシリコンが残存した場合でも、絶縁性が低下した部位からの異常析出を抑えることができる。
Therefore, even in the manufacturing method of the
[回折格子20の応用方法]
図28を用いて、実施形態1乃至実施形態3に係る構造体10、および実施形態4に係る構造体10A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28は、本開示の一実施形態に係る回折格子の応用方法を示す図である。図28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によって拡散され、拡散X線555として位相格子545および回折格子20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500の側面510の向きとが平行になるように、位相格子545および回折格子20は屈曲している。回折格子20を図28に示す形状に屈曲させるために、回折格子20の第1面102側には切り欠き505が設けられている。切り欠き505は、金属層500が凹部120に形成された後に形成される。位相格子545についても同様である。位相格子545の形状は回折格子20の形状に類似しているが、回折格子20の凹部に金属層500が配置されていない。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。このタルボ像が回折格子20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。
[Application method of diffraction grating 20]
A method of applying the
拡散部材540と回折格子20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、回折格子20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。
When the subject is placed between the
なお、本発明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。例えば、凸部210または凸部210Aに形成される酸化シリコン層が厚いほど、凸部210または凸部210Aの酸化シリコン層が薄くなったり、該酸化シリコン層の奥に存在するシリコン層100が露出したりする可能性は低くなる。よって、凸部210または凸部210Aに16μmよりも厚い酸化シリコン層が存在してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the spirit. For example, the thicker the silicon oxide layer formed on the
10,10A:構造体、 20:回折格子、 100:シリコン層、 102:第1面、 104:第2面、 110:有効領域、 120,120A:凹部、 122:側面、 124:底面、 130:周辺領域、 140:ノッチ、 200:酸化シリコン層、 210,210A:凸部、 220:酸化シリコン膜、 230:酸化シリコン層、 300,300A:金属層、 420:マスク材、 440:マスク材、 460:マスク材、 480:マスク材、 500:金属層、 510:側面、 530:線光源、 540:拡散部材、 550:X線、 555:拡散X線、 600:基板、 700:構造体 10, 10A: Structure, 20: Diffraction grating, 100: Silicon layer, 102: First surface, 104: Second surface, 110: Effective area, 120, 120A: Recessed, 122: Side surface, 124: Bottom surface, 130: Peripheral area, 140: Notch, 200: Silicon oxide layer, 210, 210A: Convex part, 220: Silicon oxide film, 230: Silicon oxide layer, 300, 300A: Metal layer, 420: Mask material, 440: Mask material, 460 : Mask material, 480: Mask material, 500: Metal layer, 510: Side surface, 530: Line light source, 540: Diffusing member, 550: X-ray, 555: Diffusing X-ray, 600: Substrate, 700: Structure
Claims (10)
前記基板を熱酸化することにより、前記複数の凹部の隣接する2つの凹部間に存在する少なくともシリコン全体を酸化し、
前記複数の凹部の底面の酸化シリコン層を、異方性エッチングを行うことにより除去する、
構造体の製造方法。 A plurality of recesses arranged in a predetermined direction are formed on one surface of a substrate containing silicon.
By thermally oxidizing the substrate, at least the entire silicon existing between the two adjacent recesses of the plurality of recesses is oxidized.
The silicon oxide layer on the bottom surface of the plurality of recesses is removed by performing anisotropic etching.
Method of manufacturing the structure.
前記複数の凹部を形成する前に、少なくとも前記第2領域の表面に酸化シリコン層を形成する、請求項1に記載の構造体の製造方法。 The one surface includes a first region in which the plurality of recesses are formed and a second region adjacent to the first region.
The method for producing a structure according to claim 1, wherein a silicon oxide layer is formed on the surface of at least the second region before forming the plurality of recesses.
前記熱酸化をした後、前記第2領域にマスク材を形成し、
前記マスク材をマスクとして、前記異方性エッチングを行う、請求項1に記載の構造体の製造方法。 The one surface includes a first region in which the plurality of recesses are formed and a second region adjacent to the first region.
After the thermal oxidation, a mask material is formed in the second region.
The method for producing a structure according to claim 1, wherein the anisotropic etching is performed using the mask material as a mask.
前記シリコン層に対する凸部である酸化シリコン層であって、所定の方向に互いに間隔を開けて設けられた複数の前記酸化シリコン層と、
前記複数の酸化シリコン層のうちの隣接する2つの酸化シリコン層、および前記シリコン層にそれぞれ接する複数の金属層と、
を含む構造体。 Silicon layer and
A silicon oxide layer is a convex portion with respect to the silicon layer, and a plurality of the silicon oxide layer provided spaced intervals to each other in a predetermined direction,
Two adjacent silicon oxide layers among the plurality of silicon oxide layers, and a plurality of metal layers in contact with the silicon layers, respectively.
Structure containing.
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