WO2015060093A1

WO2015060093A1 - 湾曲型格子の製造方法、湾曲型格子、格子ユニット、及びｘ線撮像装置

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Publication number: WO2015060093A1
Application number: PCT/JP2014/076460
Authority: WO
Inventors: 光横山
Original assignee: コニカミノルタ株式会社
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2015-04-30
Also published as: US9970119B2; JPWO2015060093A1; JP6436089B2; EP3054455A1; EP3054455A4; US20160265125A1

Abstract

　本発明の一局面は、互いに同じ形状の複数の部材を周期的に設けた格子領域を格子形成母材の一方面に形成する格子形成工程と、前記格子領域の格子面の面上に、応力を生じさせる応力層を形成する応力層形成工程と、前記応力層に支持基板を貼合する貼合工程と、前記支持基板を貼合した前記格子形成母材の前記一方面に対向する他方面を研磨する研磨工程と、前記支持基板を前記応力層から剥離する剥離工程とを備え、前記研磨工程は、前記剥離工程後に前記格子形成母材が前記応力層により生じる応力で湾曲するように研磨する工程である、湾曲型格子の製造方法である。

Description

湾曲型格子の製造方法、湾曲型格子、格子ユニット、及びＸ線撮像装置

　本発明は、湾曲した形状の周期構造を持つ湾曲型格子の製造方法及び前記製造方法により製造される湾曲型格子に関する。そして、本発明は、前記湾曲型格子を複数並べた格子ユニット、及び前記湾曲型格子を用いたＸ線撮像装置に関する。

　回折格子は、多数の平行な部材からな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る。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う。また、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。

　近赤外線用、可視光線用、又は紫外線用の回折格子は、近赤外線、可視光線、及び紫外線が薄い金属であっても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、ガラス等の基板上に、蒸着により形成された金属膜を、格子にパターニングすることによって、振幅型回折格子が作製される。可視光線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線に対する透過率、すなわち、波長が約４００ｎｍ～約８００ｎｍである電磁波に対する透過率が、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。

　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以上必要となる。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）が、５以上の高アスペクト比となる。

　ところで、周期構造を構成する個々の部材が互いに平行である場合、回折格子が上述したように高アスペクト比であり、さらに、Ｘ線を放射するＸ線源が一般に点波源であるため、図１７（Ａ）に示すように、回折格子の周辺領域では、Ｘ線が斜め入射してしまう。この結果、前記周辺領域では、Ｘ線は、回折格子を透過しないため、いわゆるケラレが生じてしまう。このケラレの発生を抑制させるため、点波源から放射された各光線に周期構造の各部材を沿わせる工夫が考えられる。具体的には、図１７（Ｂ）に示すように、回折格子を曲面に沿った形状で形成する等の工夫が考えられる。

　このような湾曲した周期構造を持つ回折格子の製造方法としては、例えば、特許文献１に記載のマイクロ構造体の製造方法が挙げられる。このマイクロ構造体の製造方法は、表側に微細構造とメッキ層を有し、裏側に湾曲した面を有するモールドからなるマイクロ構造体の製造方法であって、異方性エッチングにて深さ方向にエッチングされて形成された微細構造を有し、前記微細構造の連続した隙間の底部に導電性が付与されたモールドを用意する工程と、前記微細構造の底部からメッキして前記微細構造の連続した隙間に第１のメッキ層を形成する工程と、前記第１のメッキ層の上に、応力を発生する第２のメッキ層を形成し、前記第２のメッキ層の応力によりモールドを湾曲させる工程とを少なくとも有する。

　ところで、特許文献１に開示されたマイクロ構造体の製造方法において、前記第２のメッキ層の応力によりモールドを湾曲させる際、前記モールドが厚すぎると、湾曲が不充分になる場合があった。また、充分な湾曲が得られるように、湾曲しやすい薄いモールドを用いたり、前記第２のメッキ層を形成する前に、モールドを研磨等により薄くすると、製造時にモールドが割れる等の不具合が発生しやすい。また、前記モールドが厚すぎて、湾曲が不充分になった場合に、不充分な湾曲状態のモールドを研磨によって薄化させて、大きく湾曲させることは、好適な研磨の実現が困難であり、現実的ではなかった。このような、前記第２のメッキ層等の応力層を用いた製造方法は、曲率半径の小さな大きく湾曲した格子を製造することが困難な場合があったり、製造時に格子の割れが発生しやすい等の製造時の不具合が発生しやすい場合があった。そこで、湾曲型格子を実際に製造する際には、曲率半径の小さな大きく湾曲した格子を製造することができるだけではなく、大きく湾曲した格子を製造する際の不具合の発生が抑制された、いわゆる取扱性の充分に高い製造方法であることが求められている。

特開２０１１－１６２８５４号公報

　本発明は、かかる事情に鑑みてなされた発明であり、曲率半径の小さな大きく湾曲した格子を製造することができ、その製造時の不具合の発生が充分に抑制された取扱性の充分に高い湾曲型格子の製造方法及び前記製造方法により製造される湾曲型格子を提供することを目的とする。また、本発明は、前記湾曲型格子を複数並べた格子ユニット、及び前記湾曲型格子を用いたＸ線撮像装置を提供することを目的とする。

　本発明の一局面は、互いに同じ形状の複数の部材を周期的に設けた格子領域を格子形成母材の一方面に形成する格子形成工程と、前記格子領域の格子面の面上に、応力を生じさせる応力層を形成する応力層形成工程と、前記応力層に支持基板を貼合する貼合工程と、前記支持基板を貼合した前記格子形成母材の前記一方面に対向する他方面を研磨する研磨工程と、前記支持基板を前記応力層から剥離する剥離工程とを備え、前記研磨工程は、前記剥離工程後に前記格子形成母材が前記応力層により生じる応力で湾曲するように研磨する工程であることを特徴とする湾曲型格子の製造方法である。

　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とから明らかになるだろう。

図１は、本発明の第１実施形態に係る湾曲型格子の構成を示す断面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る湾曲型格子の構成を示す斜視図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る湾曲型格子の製造方法を説明するための断面図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る湾曲型格子の製造方法を説明するための斜視図である。図５は、本発明の第１実施形態に係る湾曲型格子の他の製造方法を説明するための断面図である。図６は、本発明の第１実施形態に係る湾曲型格子の他の製造方法を説明するための斜視図である。図７は、本発明の第１実施形態に係る湾曲型格子の他の製造方法を説明するための断面図である。図８は、本発明の第１実施形態に係る湾曲型格子の他の製造方法を説明するための斜視図である。図９は、本発明の第１実施形態における格子形成母材の構成を示す斜視図である。図１０は、本発明の第１実施形態における格子形成母材の製造方法を説明するための図（その１）である。図１１は、本発明の第１実施形態における格子形成母材の製造方法を説明するための図（その２）である。図１２は、本発明の第１実施形態における格子形成母材の製造方法を説明するための図（その３）である。図１３は、本発明の第２実施形態に係る格子ユニットの構成を示す図である。図１４は、本発明の第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、本発明の第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は、本発明の第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１７は、ケラレの発生を説明するための図である。

　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。

　（第１実施形態：湾曲型格子）
　図１は、本発明の第１実施形態に係る湾曲型格子の構成を示す断面図である。また、図２は、本発明の第１実施形態に係る湾曲型格子の構成を示す斜視図である。なお、図２では、作図の都合上、格子形成母材１１及び応力層１２は、応力によって湾曲していない平坦な状態で示されている。実際には、図１に示すように、湾曲型格子ＤＧにおける格子形成母材１１及び応力層１２は、応力によって湾曲している。

　本実施形態に係る湾曲型格子ＤＧは、図１及び図２に示すように、基材となる格子形成母材１１と、格子形成母材１１の一方面（一方主面）に形成された格子領域１３と、格子領域１３の表面（格子面）上に形成された応力層１２とを備えている。なお、応力層１２は、格子領域１３の格子面の面上に形成されていればよく、格子領域１３の格子面の面上にのみ形成されていてもよいし、図１及び図２に示すように、格子形成母材１１の一方面の全面に形成されていてもよい。

　格子形成母材１１は、所定の材料から形成され、湾曲した板状部材である。例えば、湾曲型格子ＤＧは、本実施形態では、Ｘ線用に用いられることから、格子形成母材１１は、Ｘ線を透過又は吸収する特性を有する所定の材料から形成される。このように、格子形成母材１１は、湾曲型格子ＤＧの使用用途に応じて適宜な材料で形成されてよい。そして、本実施形態では、微細加工技術が略確立されていることから、格子形成母材１１は、Ｘ線を透過する特性を有する半導体、例えば、シリコン（Ｓｉ）から形成されており、例えば、シリコンウエハ（シリコン基板）である。この格子形成母材１１は、応力層１２との相互作用によって生じる応力で湾曲している。このため、応力が作用していない状態では、格子形成母材１１は、平坦な板状部材である。

　格子領域１３は、格子形成母材１１の主面側に形成され、互いに略同じ形状の複数の部材１４を周期的に設けた領域である。すなわち、格子領域１３は、前記複数の部材１４を備える。また、本実施形態では、湾曲型格子ＤＧをＸ線用の回折格子としても用いるので、格子領域１３は、図１及び図２に示すように、互いに主面を対向させ所定の間隔（ピッチ）Ｐを空けて、互いに略並設するように配置された板状（層状）の複数の部材（構造体）１４と、互いに隣接する各構造体１４に挟まれた残余体１５とを備えている。湾曲型格子ＤＧは、前記複数の部材１４を備えていればよく、その使用用途や回折格子の態様に応じて、残余体を備えていなくてもよい。すなわち、前記残余体が空間であってもよい。また、格子領域１３は、湾曲する格子形成母材１１の主面側に形成されるので、格子形成母材１１の湾曲に応じて湾曲している。

　応力層１２は、例えば、熱応力等の所定の応力を生じさせる層である。格子形成母材１１と応力層１２との界面には、応力層１２によって所定の応力が発生する。このように、応力層１２によって発生した応力によって、格子形成母材１１が湾曲する。具体的には、応力層１２として、紫外線硬化樹脂等の樹脂層等を用いる場合、硬化前の樹脂層を格子形成母材１１に形成し、その後、紫外線照射等によって樹脂層が硬化する際、硬化収縮する。この硬化収縮に伴う応力によって、図１に示すように、格子形成母材１１が湾曲する。また、本実施形態に係る湾曲型格子は、図１に示すように、部材（構造体）のピッチＰが、平坦な格子形成母材１１の場合に比べて小さく（短く）なるように、格子形成母材１１及び格子領域１３が湾曲する。また、本実施形態に係る湾曲型格子は、図１に示す場合とは反対方向に湾曲してもよい。具体的には、部材（構造体）のピッチＰが、平坦な格子形成母材１１の場合に比べて大きく（長く）なるように、格子形成母材１１及び格子領域１３が湾曲してもよい。なお、実際には、本実施形態においては、応力層１２が形成されただけでは、実質的には湾曲せず、後述する、研磨工程や剥離工程の後に、湾曲する。また、応力層１２が熱応力を生じさせる場合、応力層１２は、格子形成母材１１の第１熱膨張係数α１と異なる第２熱膨張係数α２を持つ層である。この熱膨張係数の異なる応力層を形成することで、この応力層１２を形成した温度と、実際に回折格子として使用する温度とに差がある場合、前記応力が発生し、格子形成母材１１が湾曲する。この応力層１２としては、格子形成母材１１の第１熱膨張係数α１と異なる第２熱膨張係数α２を持つ層であればよく、例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）法等によって形成した石英層等が挙げられる。この所定の応力によって、上述のように、格子形成母材１１が湾曲する。なお、格子形成母材１１としては、シリコンを、応力層１２としては、石英層を用いた場合、上述したような、図１に示す場合とは反対側に湾曲する。

　この湾曲は、第１実施形態では、複数の部材（構造体）１４が並設する方向である主方向Ｘに沿う方向に生じている。なお、上記湾曲は、主方向Ｘに直交する方向である副方向Ｙに沿う方向にも湾曲してもよいが、得られた湾曲型格子をタルボ干渉計及びタルボ・ロー干渉計に適用した場合に、影響を与えない程度である。

　このように格子領域１３は、主方向Ｘで所定の曲率半径を持つように湾曲しているが、格子領域１３における構造体１４及び残余体１５の各形状をより詳しく説明するために、格子形成母材１１及び格子領域１３が平坦であると仮定して以下に説明する。

　また、本実施形態における格子領域１３は、上述したように、複数の構造体１４と、前記格子領域１３における前記複数の構造体１４を除いた残余の部分である残余体１５とを備える。そして、上記の仮定の場合における一観点では、より具体的には、図２に示す一次元格子の例では、図２に示すように、ＸＹＺ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ＸＹ面に沿った板状又は層状の部分（基板部分）１１ａ上に、格子領域１３が形成される。この格子領域１３は、所定の厚さＨ（格子面ＸＹに垂直なＺ方向（格子面ＸＹの法線方向）の長さ、深さＨ）を有して一方向のＹ方向に線状に延びる複数の構造体１４と、前記所定の厚さＨを有して前記Ｙ方向に線状に延びる残余体１５とを備える。これらの複数の構造体１４と残余体１５とは、前記Ｙ方向に直交するＸ方向に交互に、前記Ｘ方向を法線とするＸＺ面に平行に配設される。このため、複数の構造体１４は、前記Ｙ方向と直交するＸ方向に所定の間隔（ピッチＰ）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１５は、前記一方向のＹ方向と直交するＸ方向に所定の間隔（ピッチＰ）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１４（複数の残余体１５）は、前記Ｙ方向と直交するＸ方向に等間隔Ｐでそれぞれ配設される。そして、本実施形態では、構造体１４及び残余体１５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特性値及び第２特性値を持つ第１格子領域材料及び第２格子領域材料からなり、前記第１格子領域材料及び前記第２格子領域材料のうちの少なくとも一方は、金属である。

　また他の一観点では、より具体的に、図２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Ｙ方向に線状に延びる複数の構造体１４は、前記所定の厚さＨ（深さＨ）を有して前記Ｙ方向に線状に延びる複数の凹部１１ｂ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（－Ｚ方向）に立設するように形成される。このため、複数の凹部１１ｂは、それぞれ、前記ＸＹ面に直交するＹＺ面に沿った板状または層状であり、そして、複数の構造体１４は、それぞれ、前記ＸＹ面に直交するＹＸ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１１ｂと複数の構造体１４とは、前記Ｙ方向に直交するＸ方向に交互に、前記Ｘ方向を法線とするＹＺ面に平行に、配設される。複数の構造体１４は、前記Ｙ方向と直交するＸ方向に所定の間隔Ｐを空けてそれぞれ配設される。言い換えれば、複数の凹部１１ｂは、前記Ｙ方向と直交するＸ方向に所定の間隔Ｐ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１４（複数の凹部１１ｂ）は、前記Ｙ方向と直交するＸ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１１ｂ内には、それぞれ、格子形成母材１１の材料、すなわち構造体１４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特性値と異なる第２特性値を持つ第２格子領域材料で形成された複数の残余体１５が埋め込まれている。そして、これら前記第１格子領域材料及び前記第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１４とされ、凹部１１ｂ内に配設された各部分が複数の残余体１５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１５とされ、凹部１１ｂ内に配設された部分が複数の構造体１４とされてもよい。

　また、Ｘ線に対する前記所定の特性は、例えば、Ｘ線の透過率（又は吸収率）であり、この場合、これら複数の構造体１４及び複数の残余体１５は、互いに異なる透過率（又は吸収率）でＸ線を透過（または吸収）するように機能する。このため、湾曲型格子ＤＧは、本実施形態では、Ｘ線用の回折構成として用いることから、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１４の厚さＨ、複数の残余体１５の厚さＨ及び前記所定の間隔（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。

　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１４及び複数の残余体１５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、湾曲型格子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１４の厚さＨ、複数の残余体１５の厚さＨ及び前記所定の間隔（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。

　構造体１４の第１格子領域材料（格子形成母材１１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、樹脂及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１１ｂ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。

　残余体１５の第２格子領域材料は、任意であってよいが、残余体１５の厚さＨ、すなわち、残余体１５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）、及びロジウム（Ｒｈ）のうちの少なくともいずれかを含むことが好ましい。このような材料で残余体１５を形成することで、残余体１５は、比較的大きくＸ線に作用し、前記残余体１５の深さがより浅くなり、湾曲型格子ＤＧの製造がより容易になる。

　アスペクト比は、残余体１５（又は凹部１１ｂ）における幅Ｗ（図１では残余体１５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１５は、湾曲型格子ＤＧの場合、例えば、５以上の高アスペクト比とされている。残余体１５の幅Ｗは、前記一方向（長尺方向）のＹ方向に直交する方向（幅方向）Ｘにおける残余体１５の長さであり、残余体１５の厚さは、前記Ｙ方向とこれに直交する前記Ｘ方向とで構成される平面の法線方向（深さ方向）Ｚにおける残余体１５の長さである。

　なお、上記格子領域の説明は、上述したように、格子形成母材１１及び格子領域１３が平坦であると仮定したものである。一方で、この仮定の下で説明した上記格子領域１３を備える格子形成母材１１は、湾曲させる前の格子形成母材の形状に相当する。また、格子形成母材１１は、図２に示すように、構造体１４と残余体１５とが接触したものであってもよいし、後述するような、構造体１４と残余体１５との間に空間（空隙）を有するものであってもよい。

　このような第１実施形態に係る湾曲型格子ＤＧの製造方法について説明する。

　本発明の第１実施形態に係る湾曲型格子は、例えば、次の各工程を実施することによって、製造することができる。湾曲型格子の製造方法としては、具体的には、互いに同じ形状の複数の部材を周期的に設けた格子領域を格子形成母材の一方面に形成する格子形成工程と、前記格子領域の格子面の面上に、応力を生じさせる応力層を形成する応力層形成工程と、前記応力層に支持基板を貼合する貼合工程と、前記支持基板を貼合した前記格子形成母材の前記一方面に対向する他方面を研磨する研磨工程と、前記支持基板を前記応力層から剥離する剥離工程とを備える。そして、前記研磨工程は、前記剥離工程後に前記格子形成母材が前記応力層により生じる応力で湾曲するように研磨する工程である。

　このような製造方法によれば、曲率半径の小さな大きく湾曲した格子を製造することができる。そして、この製造方法は、その製造時の不具合の発生が充分に抑制された取扱性の充分に高い方法である。

　上記製造方法としては、例えば、以下の方法等が挙げられる。

　図３は、本発明の第１実施形態に係る湾曲型格子の製造方法を説明するための断面図である。また、図４は、本発明の第１実施形態に係る湾曲型格子の製造方法を説明するための斜視図である。

　まず、図３（Ａ）及び図４（Ａ）に示すように、互いに同じ形状の複数の部材（構造体）１４を周期的に設けた格子領域１３が一方面に形成された格子形成母材１１を用意する。すなわち、互いに同じ形状の複数の部材１４を周期的に設けた格子領域１３を格子形成母材１１の一方面に形成する格子形成工程を施す。この工程については、後述する。本実施形態では、図１及び図２に示すように、格子領域１３は、互いに主面を対向させ所定の間隔（ピッチ）Ｐを空けて、互いに略並設するように配置された板状（層状）の複数の部材（構造体）１４と、互いに隣接する各構造体１４に挟まれた残余体１５とを備えている。また、格子形成工程で形成された部材１４間に、金属を配置する工程を備えていてもよい。具体的には、後述する工程に供する格子形成母材１１としては、以下のような母材が挙げられる。具体的には、残余体が、金属である金で構成されている金属格子を用いることができる。より具体的には、厚さ７２５μｍの８インチシリコン基板に略内接する１辺１３０ｍｍの正方形領域に、間隔（ピッチ）Ｐを５．３μｍで、深さＨが１２５μｍの溝を形成し、溝内を、電鋳法（電気めっき法）で金を埋めた金属格子を用いることができる。また、厚さ６２５μｍの６インチシリコン基板に略内接する１辺１００ｍｍの正方形領域に、間隔（ピッチ）Ｐを２２．８μｍで、深さＨが１５０μｍの溝を形成し、溝内を、電鋳法（電気めっき法）で金を埋めた金属格子を用いることができる。

　次に、図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）に示すように、格子領域１３の表面（格子面）の面上に、応力を生じさせる応力層１２を形成する応力層形成工程を施す。なお、本実施形態では、格子形成母材１１の一方主面に対向する他方主面（他方面）の面上に、応力層１２が前記他方面全面に形成される。

　本実施形態における製造方法では、格子形成母材１１は、格子領域１３の格子面の面上に応力層１２を形成しても、湾曲しない、又は、ほとんど湾曲しないものである。すなわち、研磨工程を施す前の格子形成母材１１は、応力層１２による応力では、実質的には湾曲しない程度に硬いものである。具体的には、研磨工程を施す前の格子形成母材１１は、応力層１２による応力では、実質的には湾曲しない厚みを超える厚みを有する。また、研磨工程前における格子形成母材が応力層による湾曲を充分に抑制できる程厚いほうが、製造時の割れ等の不具合の発生を抑制できる点からも好ましい。

　前記応力層１２は、上述したように、例えば、熱応力等の所定の応力を生じさせる層である。本実施形態では、応力層１２は、格子形成母材１１に対して相対的に縮む層である。応力層１２は、具体的には、紫外線硬化樹脂等の樹脂層等が挙げられる。応力層１２を形成する方法である応力層形成工程としては、具体的には、紫外線硬化樹脂を含有する樹脂組成物を、溝が形成されている面（格子面）上に、所定の厚みとなるように塗布し、紫外線を照射して、塗布した樹脂組成物を硬化させることにより、樹脂層を形成する方法が挙げられる。この方法は、樹脂組成物の硬化の際に、硬化収縮する。この硬化収縮による応力が働く。また、紫外線硬化樹脂が液状であれば、紫外線硬化樹脂のみを塗布してもよい。この紫外線硬化樹脂としては、例えば、株式会社スリーボンド製の紫外線硬化樹脂３０２６Ｅ等を用いることができる。この３０２６Ｅを用いる場合、格子面上に、バーコータで、樹脂の厚みが５０μｍとなるように塗布し、紫外線照射で硬化させる。この硬化の際に、３０２６Ｅは、約７．５体積％縮小する。

　また、その他の応力層形成工程の具体例としては、例えば、３００℃といった高温製膜温度条件で、ＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶＤで、溝が形成されている面（格子面）上に、応力層１２として石英層を、例えば、膜厚が１２μｍとなるように形成する方法が挙げられる。この場合、格子形成母材１１としては、シリコンを用いていると、シリコンの方が、石英よりも熱膨張係数が大きいので、製膜後常温に戻すと、シリコンが石英よりも縮むため、図３（Ｅ）で示す場合とは反対方向に湾曲する。

　なお、樹脂組成物を塗布して樹脂層を形成する方法は、研磨工程後の格子形成母材を湾曲可能とする厚みの応力層を得ることが、ＣＶＤ等で石英層を形成する方法より、短時間で達成できる。

　また、本実施形態では、応力層１２を、格子面上に形成するので、製造された湾曲型格子において格子面が露出せず、損傷の発生が抑制された湾曲型格子が得られる点でも、好ましい。

　次に、図３（Ｃ）及び図４（Ｃ）に示すように、前記応力層１２に支持基板２１を貼合する貼合工程を施す。すなわち、本実施形態における製造方法では、格子領域１３の格子面の面上に応力層１２を形成しても、格子形成母材１１の湾曲が不充分であるにもかかわらず、応力層１２を形成した直後に、格子形成母材１１を研磨等によって薄化させて湾曲させるのではない。本実施形態における製造方法は、むしろ格子形成母材１１の湾曲を阻害する支持基板２１を応力層１２に貼合する。なお、図３（Ｃ）及び図４（Ｃ）は、図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）に示す格子形成母材を上下反転して示している。

　前記支持基板２１は、格子形成母材１１上の応力層１２に貼合することで、後述する研磨工程における研磨中に、格子形成母材１１が湾曲して、好適な研磨を阻害しない程度以上に、格子形成母材１１の湾曲を阻害するものである。また、前記支持基板２１は、後述する研磨工程で、格子形成母材１１を薄化させても、格子形成母材１１上の応力層１２に貼合することで、格子形成母材１１が、応力層１２による応力では、湾曲しない、又は、ほとんど湾曲しないことを実現できるものが好ましい。前記支持基板２１は、具体的には、厚さ３ｍｍのガラス基板等が挙げられる。より具体的には、格子形成母材１１として、８インチシリコン基板を用いた場合は、前記支持基板２１として、８インチガラス基板を用いることができ、格子形成母材１１として、６インチシリコン基板を用いた場合は、前記支持基板２１として、６インチガラス基板を用いることができる。

　また、貼合工程は、前記応力層１２と前記支持基板２１とを、粘着層２２を介して貼合する工程であることが好ましい。そして、この粘着層２２は、格子形成母材１１が湾曲しようとしても、前記応力層１２から前記支持基板２１が剥離しないような粘着性を有している必要がある。また、この粘着層２２は、この粘着層の粘着力を、容易な方法で、低下させることが、後述する剥離工程での剥離を容易にし、剥離時の損傷の発生を抑制できる点でも好ましい。

　具体的には、粘着層２２は、前記支持基板２１上に存在し、前記応力層１２と前記支持基板２１との貼合の際、前記応力層１２と前記支持基板２１との間に介される。そして、この粘着層２２は、具体的には、加熱や紫外線照射によって粘着性が低下する層が挙げられる。また、この粘着層２２として、紫外線照射により粘着性が低下する層を用いた場合、後述する剥離工程において、支持基板２１側から、紫外線を照射することにより、紫外線が粘着層にまで到達し、粘着性が低下させることができる。より具体的には、紫外線照射によって粘着性が低下する粘着層２２としては、例えば、ＵＶ剥離シート（リンテック株式会社製のＡｄｗｉｌｌ（両面粘着タイプ））を用いることができる。また、加熱によって粘着性が低下する粘着層２２としては、例えば、熱剥離シート（日東電工株式会社製のリバアルファ）を用いることができる。

　次に、図３（Ｄ）及び図４（Ｄ）に示すように、支持基板２１を貼合した前記格子形成母材１１の前記一方面に対向する他方面を研磨する研磨工程を施す。すなわち、この研磨工程は、前記格子形成母材１１の格子領域１３の裏面を研磨する。そして、この研磨工程は、後述する剥離工程の後に、格子形成母材１１が応力層１２により生じる応力で湾曲するように研磨する工程である。すなわち、研磨工程は、前記研磨工程を施した後の格子形成母材１１が、応力層１２による応力で、充分に湾曲可能な硬さ（厚さ）になるように研磨する。具体的には、前記研磨工程を施した後の格子形成母材１１は、応力層１２による応力で、充分に湾曲する厚さ以下の厚さを有する。

　また、本実施形態における製造方法では、上述したように、支持基板２１を応力層１２に貼合しているので、研磨中には、格子形成母材１１は、応力層１２による応力では、湾曲しない、又は、ほとんど湾曲しないものである。このため、格子形成母材１１の湾曲による、研磨の阻害を充分に抑制でき、好適な研磨が実現できる。また、この研磨によって、支持基板２１を剥離したら、格子形成母材１１は大きく湾曲するものの、研磨した後であっても、支持基板２１の剥離前では、支持基板２１が貼合されているので、格子形成母材１１の湾曲が抑制される。

　前記研磨工程における研磨方法は、前記格子形成母材１１を研磨することができる方法であれば、特に限定されない。

　次に、前記支持基板２１を前記応力層１２から剥離する剥離工程を施す。そうすることによって、図３（Ｅ）及び図４（Ｅ）に示すように、前記格子形成母材１１が湾曲して、湾曲型格子が得られる。すなわち、前記研磨工程によって、格子形成母材１１が湾曲しやすい薄いものになっており、さらに、その湾曲を阻害していた支持基板２１を剥離するので、格子形成母材１１が大きく湾曲し、曲率半径の小さな大きく湾曲した湾曲型格子が得られる。

　なお、図４（Ｅ）は、作図の都合上、格子形成母材１１及び応力層１２は、応力によって湾曲していない平坦な状態で示されている。実際には、図３（Ｅ）に示すように、湾曲型格子ＤＧにおける格子形成母材１１及び応力層１２は、応力によって湾曲している。

　前記剥離工程における剥離工程は、前記支持基板２１を前記応力層１２から剥離することができれば、特に限定されない。前記支持基板２１を、加熱により粘着力が低下する粘着層で貼合している場合は、加熱処理した後、剥離する方法が挙げられる。また、前記支持基板２１を、紫外線照射により粘着力が低下する粘着層を備えている支持基板を用いた場合は、前記支持基板を介した紫外線照射をした後に、剥離する方法が挙げられる。

　以上の製造方法によれば、上述したように、曲率半径の小さな大きく湾曲した湾曲型格子が得られる。また、上記の製造方法は、上述したように、格子形成母材１１が湾曲する程度まで薄くなるのは、前記研磨工程後であり、さらに、実際に湾曲するのは、前記剥離工程後である。このことから、格子形成母材が薄い状態や湾曲した状態での作業が少なくなり、格子形成母材が製造時に割れる等の不具合の発生を充分に抑制できる。さらに、上記の製造方法は、上述したように、研磨工程において、好適な研磨が実現できる。

　また、以上の製造方法は、各工程での条件を種々選択し、組み合わせることが可能である。例えば、厚さ７２５μｍの８インチシリコン基板に、深さＨが１２５μｍの溝を形成して得られる格子形成母材を用いた場合において、応力層形成工程として、上記ＣＶＤで石英層を、３００℃で厚み１２μｍ形成する方法を適用し、研磨工程として、格子形成母材の厚さが２２５μｍになるまで研磨すると、厚さ１００μｍの基板部分の上に、厚さＨが１２５μｍの構造体及び残余体を形成したものが得られる。そして、このような厚さにした場合、最終的に得られる湾曲型格子は、曲率半径１３５０ｍｍで湾曲した格子となる。また、例えば、厚さ６２５μｍの６インチシリコン基板に、深さＨが１５０μｍの溝を形成して得られる格子形成母材を用いた場合において、応力層形成工程として、上記樹脂層（株式会社スリーボンド製の紫外線硬化樹脂３０２６Ｅ）を５０μｍ形成する方法を適用し、研磨工程として、格子形成母材の厚さが２００μｍになるまで研磨すると、厚さ５０μｍの基板部分の上に、厚さＨが１５０μｍの構造体及び残余体を形成したものが得られる。そして、このような厚さにした場合、最終的に得られる湾曲型格子は、曲率半径６０ｍｍで湾曲した格子となる。その他、応力層の種類、応力層の厚み、及び格子形成母材の厚み等には、曲率半径等にも応じて、種々の組み合わせが考えられる。

　さらに、上記製造方法によれば、格子形成母材１１の格子面の面上に、応力層１２を形成するので、応力層１２を形成した後は、格子面が開放されていない状態となり、製造時における格子領域１３の損傷等を抑制することができる。

　これらのことから、上記製造方法によれば、曲率半径の小さな大きく湾曲した格子を製造することができ、その製造時の不具合の発生が充分に抑制された取扱性の充分に高い湾曲型格子の製造方法を実現できると考えられる。

　また、最終的に得られた湾曲型格子も、その格子面が応力層１２により開放されていない状態であるので、格子の損傷を抑制することができる。

　また、上記製造方法により得られた湾曲型格子ＤＧは、曲率半径の小さな大きく湾曲しているので、点波源を用いる場合でも、上述した、いわゆるケラレを防止又は低減できる。また、このような湾曲型格子は、より湾曲させることにより、点波源との距離をより短くすることができ、装置の小型化が可能となる。

　以上のように、本実施形態に係る製造方法は、曲率半径の小さな大きく湾曲した格子を製造することができ、その製造時の不具合の発生が充分に抑制された取扱性の充分に高い湾曲型格子の製造方法である。

　次に、前記剥離工程後に得られる湾曲型格子が、所望の形状となっているような、取扱性のより優れた製造方法について説明する。上記の製造方法では、得られた湾曲型格子を、場合によっては、所望の形状となるように切断する必要がある。その切断の際、湾曲型格子は、研磨工程によって、薄化しているので、切断の際に、割れ等が発生することもありうる。これに対して、下記製造方法では、剥離工程後に得られる湾曲型格子を、所望の形状とすることもできるため、取扱性のより優れた製造方法である。また、下記製造方法では、剥離工程後の切断による割れの発生を抑制できるので、この点でも、取扱性のより優れた製造方法である。また、下記製造方法は、具体的には、前記研磨工程と前記剥離工程との間に、すなわち、前記剥離工程の前に、前記格子形成母材１１を、前記支持基板２１に貼合された状態で、所望の形状となるように、切り込みを形成する切込工程を備える製造方法である。このような製造方法によれば、前記剥離工程で、前記支持基板から剥離された段階で、所望の形状の湾曲型格子が形成できる。

　図５は、本発明の第１実施形態に係る湾曲型格子の他の製造方法を説明するための断面図である。また、図６は、本発明の第１実施形態に係る湾曲型格子の他の製造方法を説明するための斜視図である。

　この製造方法は、まず、図５（Ａ）～（Ｄ）及び図６（Ａ）～（Ｄ）に示すように、格子形成工程、応力層形成工程、貼合工程、及び研磨工程を施す。これらの各工程は、上記製造方法における、格子形成工程、応力層形成工程、貼合工程、及び研磨工程と同様である。そして、この製造方法は、研磨工程の後、切込工程を施す。また、この切込工程後には、剥離工程を施す。この剥離工程も、上記製造方法における剥離工程と同様である。

　切込工程は、図５（Ｅ）及び図６（Ｅ）に示すように、前記格子形成母材１１の他方面から前記他方面の法線方向への、前記格子形成母材１１及び前記応力層１２の合計厚み以上の深さまでの切り込み２３を形成する。そして、この切り込み２３を形成することによって、格子形成母材１１に切り込み２３で囲まれた部分２４を形成する。すなわち、この切込工程は、格子形成母材１１に、切り込み２３で囲まれた部分２４が所望の形状になるように、切り込み２３を形成する工程である。また、この切り込み２３は、前記格子形成母材１１及び前記応力層１２の合計厚み以上の深さであればよく、前記格子形成母材１１と前記応力層１２と前記支持基板２１と粘着層２２との合計厚み未満の深さであることが好ましい。また、切り込み２３は、前記格子形成母材１１と前記応力層１２と前記支持基板２１と前記粘着層２２の合計厚み以上であってもよいが、そうすると、剥離工程の前に、切り込み２３により、格子形成母材１１が分離してしまう。このため、切り込み２３が、前記格子形成母材と前記応力層と前記支持基板との合計厚み未満の深さであれば、切り込み２３が形成された格子形成母材１１が分離してばらばらにならず、取扱性がより高くなる。

　また、前記切り込み２３の形成方法は、特には限定されない。例えば、ブレードダイサで切り込みを形成する方法等が挙げられる。

　次に、図５（Ｆ）及び図６（Ｆ）に示すように、剥離工程を施す。前記切り込み２３で囲まれた部分２４が格子形成母材１１に形成されているので、剥離工程を施すことによって、格子形成母材１１の、前記切り込み２３で囲まれた部分２４が、支持基板２１から剥離される。この剥離により、所望の形状の湾曲型格子が得られる。

　なお、図６（Ｆ）は、作図の都合上、格子形成母材１１及び応力層１２は、応力によって湾曲していない平坦な状態で示されている。実際には、図５（Ｆ）に示すように、湾曲型格子ＤＧにおける格子形成母材１１及び応力層１２は、応力によって湾曲している。

　以上のように、剥離工程の前に、切込工程を施すことによって、剥離工程後の湾曲型格子の切断等を省略することができる。よって、この製造方法は、取扱性のより高い、湾曲型格子の製造方法である。

　次に、前記切込工程の他の例について説明する。

　前記切込工程は、上記のように、切り込み２３で囲まれた部分２４を１つだけ形成してもよいが、切り込み２３で囲まれた部分２４を複数形成してもよい。そうすることで、所望の形状の小型の湾曲型格子を複数同時に製造することができる。

　上記製造方法としては、具体的には、切込工程として、以下の工程を施す方法等が挙げられる。

　図７は、本発明の第１実施形態に係る湾曲型格子の他の製造方法を説明するための断面図である。また、図８は、本発明の第１実施形態に係る湾曲型格子の他の製造方法を説明するための斜視図である。

　切込工程は、図７（Ａ）及び図８（Ａ）に示すように、格子形成母材１１に、切り込み２３で囲まれた部分２４が複数形成されるように切り込み２３を形成する。そうすることによって、図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）に示すように、所望の形状の小型の湾曲型格子を複数同時に製造することができる。このため、小型の格子を１個ずつ湾曲させる必要がない。これに対して、湾曲する前に小型の格子を得た場合は、得られた小型の格子を、１個ずつ湾曲させる必要があるが、本実施形態に係る方法では、湾曲後に小型の格子を得るため、個々の小型の格子を改めて湾曲させる必要がない。

　これらのことから、よって、この製造方法は、所望の形状の小型湾曲型格子を、同時に複数個製造することができ、その製造における取扱性により優れた製造方法である。さらに、前記切り込みは、前記支持基板が貼合された状態で行うので、切り込み工程を行わずに得られた湾曲型格子を複数個に切断するより、湾曲型格子の損傷が抑制される。

　なお、図８（Ｂ）は、作図の都合上、格子形成母材１１及び応力層１２は、応力によって湾曲していない平坦な状態で示されている。実際には、図７（Ａ）に示すように、湾曲型格子ＤＧにおける格子形成母材１１及び応力層１２は、応力によって湾曲している。

　次に、格子形成母材及び格子形成工程について説明する。

　格子形成工程は、上述したように、互いに同じ形状の複数の部材１４を周期的に設けた格子領域１３を格子形成母材１１の一方面に形成する工程であればよい。

　また、格子形成工程により得られた格子形成母材としては、例えば、図２において、格子形成母材１１及び格子領域１３が平坦であると仮定した場合に示す、上記格子領域１３を備える格子形成母材１１等が挙げられる。すなわち、格子形成母材１１は、図２に示すように、構造体１４と残余体１５とが接触したものであってもよい。また、図９に示すような、構造体１４と残余体１５との間に空間（空隙）１６を有するものであってもよい。なお、図９は、格子形成母材の他の一例を示す斜視図である。すなわち、この空間（空隙）１６を有する格子形成母材１１は、複数の構造体１４、残余体１５、及び前記構造体１４と残余体１５との間に形成され、前記格子領域１３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１３の前記格子面における法線方向（前記面拡がり方向）に沿った方向に延びる空隙１６を備える。つまり、格子形成母材１１の格子領域１３には、図９に示す一次元格子の例では、Ｘ方向に所定の距離ＳＰを空ける空隙１６を備える。また、この場合のアスペクト比は、構造体１４の幅をｗとし、残余体１５の幅をＷとすると、図９では、Ｐ＝ｗ＋Ｗ＋２×ＳＰである。また、構造体１４の幅ｗは、前記一方向（長尺方向）のＹ方向に直交する方向（幅方向）Ｘ方向における構造体１４の長さである。このような構造体１４と残余体１５との間に空間（空隙）１６を有する格子形成母材１１は、格子面の平坦性、すなわち表面精度の高い金属格子である。このことは、以下のことによると考えられる。まず、格子形成工程で、構造体１４間に、残余体１５として金属を備えた金属格子にした場合、電鋳工程で、金属を成長させると、金属は、底部の幅より頂部である凹部の開口部付近の幅がわずかに広くなり、このわずかな差によって、電鋳応力が発生することを本発明者は見出した。従って、めっき後に上記のような構造体１４と残余体１５との間に空間（空隙）１６を形成した格子形成母材１１は、この空間１６で、発生した電鋳応力を吸収することができることにより、格子面の平坦性の高めることができると考えられる。

　湾曲する前の格子形成母材として、上記のような隙間１６を備える格子形成母材を用いると、その格子形成母材１１が、上述のように、格子面の平坦性、すなわち表面精度の高い金属格子であるので、湾曲型格子としても、格子面の平坦性、すなわち表面精度の高い湾曲した金属格子を製造することができると考えられる。また、前記部材１４と、前記残余体（金属）１５との間に前記隙間１６が形成された格子形成母材１１を湾曲させるので、湾曲時に、前記部材１４間に金属１５が存在することによる、湾曲を阻害する反発力も、前記空隙１６で吸収される。このことからも、湾曲型格子として、格子面の平坦性、すなわち表面精度の高い金属格子を製造することができると考えられる。

　そして、格子形成母材の製造方法、例えば、格子形成工程等としては、上記各構成を備える格子形成母材を製造することができれば、特に限定されない。ここでは、上記のような隙間１６を有し、残余体として、金属を有する格子形成母材である金属格子１１を製造する方法について説明する。この金属格子１１は、例えば、以下のような製造方法で製造することができる。具体的には、まず、格子形成工程として、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工程を備える。この格子形成工程と前記応力層形成工程との間に、少なくとも、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、少なくとも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絶縁層除去工程とを備える。

　前記凹部１１ｂ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１１ｂは、複数の構造体１４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９に示す例では、凹部１１ｂによる残部が構造体１４となっている。

　より具体的には、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１０（Ａ））。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１３を製造でき、そして、凹部１１ｂ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、伝導体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。

　次に、凹部１１ｂ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１４を周期的に設けた格子領域１３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１０（Ｂ）～図１１（Ｂ））。

　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１０（Ｃ）、図１０（Ｄ）、図１１（Ａ））。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、ＳｉＯ_２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。

　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、及び堆積法（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、及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。

　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１０（Ｂ））。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１０（Ｃ））、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１０（Ｄ））。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１０（Ｄ））。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１０（Ｄ））。

　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１１（Ａ））。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。

　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。

　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Ｚ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１１ｂの一例）が形成される（図１１（Ｂ）、エッチング工程）。

　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。

　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、ＳＦ_６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、Ｃ_４Ｆ_８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、ＳＦ_６プラズマがリッチな状態と、Ｃ_４Ｆ_８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。

　このエッチングされてＹＺ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１４となり、このエッチングされてＸＹ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。

　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１１ｂ）の底部表面を除く前記スリット溝ＳＤ（凹部１１ｂ）の表面に、絶縁層が形成される（絶縁層形成工程、図１１（Ｃ）、図１１（Ｄ））。

　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１１（Ｃ）、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１１（Ｃ）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。

　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１１Ｃ））。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。

　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。

　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１１ｂ）が金属で埋められる（電鋳工程、図１２（Ａ））。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。

　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１２（Ｂ））。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１５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１１ｂの深さＨをより浅くできる。このため、このような金属格子の製造方法は、より容易に格子を製造できる。

　次に、前記絶縁層形成工程で形成されたスリット溝ＳＤ（凹部１１ｂ）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１４）と前記電鋳工程で埋めた前記金属３５（残余体１５）との間における絶縁層３４、が除去される（絶縁層除去工程、図１２（Ｃ））。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１３の格子面ＸＹにおける所定の面拡がり方向、図９に示す一次元格子の例では、Ｘ方向に所定の第１間隔を空けるとともに格子領域１３の格子面ＸＹにおける法線方向に沿ったＺ方向に延びる空隙１６となる空隙３６が、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。

　以上説明した各製造工程を経ることによって、図９に示す構成の金属格子が製造される。

　次に、別の実施形態について説明する。

　（第２実施形態：格子ユニット）
　湾曲型格子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湾曲型格子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。

　図１３は、本発明の第２実施形態に係る格子ユニットの構成を示す図である。なお、図１３では、作図の都合上、湾曲型格子ＤＧは、湾曲していない平坦な状態で示されている。実際には、図１に示すように、湾曲型格子ＤＧは、応力によって湾曲している。

　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湾曲型格子ＤＧを備えた格子ユニットＤＧＵであって、前記複数の湾曲型格子ＤＧのうちの少なくとも１つは、第１実施形態における湾曲型格子ＤＧである。

　より具体的には、図１３に示す例では、格子ユニットＤＧＵは、４個の第１実施形態の湾曲型格子ＤＧ－１～ＤＧ－４を備える。これら４個の第１実施形態の湾曲型格子ＤＧ－１～ＤＧ－４は、各格子領域１３－１～１３－４の各格子面が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湾曲型格子ＤＧ－１の一方向（Ｘ方向）には、互いに周面の一側面（Ｘ方向の側端）を当接させて湾曲型格子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、この湾曲型格子ＤＧ－１における前記一方向（Ｘ方向）に直交する他方向（Ｙ方向）には、互いに周面の一側面（Ｙ方向の側端）を当接させて湾曲型格子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、湾曲型格子ＤＧ－１の対角方向には、湾曲型格子ＤＧ－２における周面の一側面（Ｙ方向の側端）を当接させるとともに湾曲型格子ＤＧ－４における周面の一側面（Ｘ方向の側端）を当接させて湾曲型格子ＤＧ－３が湾曲型格子ＤＧ－２及び湾曲型格子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。

　このような第２実施形態によれば、第１実施形態における湾曲型格子ＤＧを含む格子ユニットＤＧＵが提供され、この第２実施形態における格子ユニットＤＧＵでは、１個の湾曲型格子ＤＧの格子面よりも広い格子面が得られる。特に、湾曲型格子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実施形態における格子ユニット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。すなわち、このような格子ユニットＤＧＵは、湾曲した格子である湾曲型格子ＤＧを、曲面に沿って配置することが可能であるので、上述した、いわゆるケラレを低減しつつ、１個の湾曲型格子ＤＧの格子面よりも広い格子面が得られる。

　次に、別の実施形態について説明する。

　（第３及び第４実施形態：タルボ干渉計及びタルボ・ロー干渉計）
　上述の湾曲型格子ＤＧ、及び格子ユニットＤＧＵは、一適用例として、Ｘ線用のタルボ干渉計及びタルボ・ロー干渉計に好適に用いることができる。Ｘ線用のタルボ干渉計、又はタルボ・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実施形態における湾曲型格子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湾曲型格子ＤＧや、この湾曲型格子ＤＧを複数備えた第２実施形態におけるＸ線用格子ユニットＤＧＵを用いたＸ線用タルボ干渉計及びＸ線用タルボ・ロー干渉計について以下に説明する。

　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。

　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回折格子１０２及び第２回折格子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及び第２回折格子１０３の少なくとも一方は、前記湾曲型格子ＤＧ（その変形形態を含む）又は格子ユニットＤＧＵであることによって、前記一方は、上述したいわゆるケラレを低減可能な、点波源による球面波に沿うように湾曲した格子となる。または、前記一方を前記格子ユニットＤＧＵで構成した場合、前記格子ユニットＤＧＵは、湾曲型格子ＤＧを含むので、複数の格子を曲面に沿って配置することができ、上述したいわゆるケラレを低減しつつ、より大きな格子面を形成できる。

　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。

　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。

　タルボ効果とは、回折格子に光が入射されると、あ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。

　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。

　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。

　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。

　このマルチスリット板１０４は、前記湾曲型格子ＤＧ又は前記格子ユニットＤＧＵであってよい。マルチスリット板１０４として、前記湾曲型格子ＤＧを用いることによって、上述したいわゆるケラレを低減可能な、点波源による球面波に沿うように湾曲した格子となる。特にマルチスリット板１０４は、第１回折格子１０２や第２回折格子１０３より、より波源に距離的に近いので、マルチスリット板１０４は、第１回折格子１０２や第２回折格子１０３より曲率半径の小さな大きく湾曲した格子にするものである。または、マルチスリット板１０４を前記格子ユニットＤＧＵで構成した場合、前記格子ユニットＤＧＵは、湾曲型格子ＤＧを含むので、複数の格子を曲面に沿って配置することができ、上述したいわゆるケラレを低減しつつ、より大きな格子面を形成できる。

　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。

　次に、別の実施形態について説明する。

　（第５実施形態：Ｘ線撮像装置）
　前記湾曲型格子ＤＧ及び前記格子ユニット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。

　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。

　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。

　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、前記格子ユニット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。

　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、上述の前記格子ユニットＤＧＵである。

　第１回折格子２０３において、第１回折格子２０３を構成する複数の湾曲型格子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。

　なお、第１回折格子２０３は、上述の前記湾曲型格子ＤＧであってもよく、また、第２回折格子２０２は、上述の前記湾曲型格子ＤＧであってもよい。

　そして、これら第１回折格子２０３及び第２回折格子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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　また、格子ユニットＤＧＵの湾曲型格子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。

　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。

　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。

　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。

　本明細書は、上述したように、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。

　本発明の一局面は、互いに同じ形状の複数の部材を周期的に設けた格子領域を格子形成母材の一方面に形成する格子形成工程と、前記格子領域の格子面の面上に、応力を生じさせる応力層を形成する応力層形成工程と、前記応力層に支持基板を貼合する貼合工程と、前記格子形成母材の前記一方面に対向する他方面を研磨する研磨工程と、前記支持基板を前記応力層から剥離する剥離工程とを備え、前記研磨工程は、前記剥離工程後に前記格子形成母材が前記応力層により生じる応力で湾曲するように研磨する工程であることを特徴とする湾曲型格子の製造方法である。

　このような構成によれば、曲率半径の小さな大きく湾曲した格子を製造することができ、その製造時の不具合の発生が充分に抑制された取扱性の充分に高い湾曲型格子の製造方法を提供することができる。

　このことは、以下のことによると考えられる。

　上記の製造方法は、まず、前記格子形成母材における一方面に格子領域を形成し、その格子領域の格子面の面上に前記応力層を形成する。その後、前記応力層に支持基板を貼合する。すなわち、前記応力層を形成しても、前記格子形成母材が厚すぎる等の理由により前記格子形成母材の湾曲が不充分な場合に、前記応力層を形成した直後に、前記格子形成母材を研磨等によって薄化させて湾曲させるのではなく、前記応力層に支持基板を貼合する。そして、前記応力層を形成した後、前記支持基板を剥離した後に前記応力層により生じる応力で前記格子形成母材が湾曲するように、前記格子形成母材の前記一方面に対向する他方面を研磨する。この研磨した後であっても支持基材の剥離前では、前記支持基板が貼合されているので、湾曲が抑制される。そして、その後、前記支持基板を前記応力層から剥離すると、前記格子形成母材が大きく湾曲し、曲率半径の小さな大きく湾曲した湾曲型格子が得られる。

　また、その格子形成母材が湾曲する程度まで薄くなるのは、前記研磨工程後であり、さらに実際に湾曲するのは、前記剥離工程後である。このことから、格子形成母材が薄い状態や湾曲した状態での作業が少なくなり、格子形成母材が製造時に割れる等の不具合の発生を充分に抑制できる。よって、上記製造方法によれば、製造時の取扱性を向上させることができる。よって、上記製造方法によれば、製造時の取扱性を向上させることができる。

　さらに、前記研磨時には、前記格子形成母材に前記支持基板が貼合されているので、湾曲が抑制されている。このため、前記格子形成母材が不要な湾曲をしていない状態での研磨を実現できる。このような好適な研磨を実現できるので、製造時の取扱性を向上させることができる。

　また、上記製造方法によれば、格子形成母材の格子面の面上に、応力層を形成するので、応力層を形成した後は、格子面が開放されていない状態となり、製造時における格子領域の損傷等を抑制することができる。また、得られた湾曲型格子も、その格子面が応力層により開放されていない状態であるので、格子の損傷の抑制されたものとなる。

　また、上記製造方法により得られた湾曲型格子は、曲率半径の小さな大きく湾曲しているので、点波源を用いる場合でも、上述した、いわゆるケラレを防止又は低減できる。また、このような湾曲型格子は、より湾曲させることにより、点波源との距離をより短くすることができ、装置の小型化が可能となる。

　以上のことから、上記製造方法によれば、曲率半径の小さな大きく湾曲した格子を製造することができ、その製造時の不具合の発生が充分に抑制された取扱性の充分に高い湾曲型格子の製造方法を実現できると考えられる。

　また、前記湾曲型格子の製造方法において、前記研磨工程と前記剥離工程との間に、前記格子形成母材の他方面から前記他方面の法線方向への、前記格子形成母材及び前記応力層の合計厚み以上の深さまでの切り込みを形成することによって、前記格子形成母材に前記切り込みで囲まれた部分を形成する切込工程を備えることが好ましい。

　このような構成によれば、前記切込工程で形成する前記切り込みで囲まれた部分の形状が、製造する湾曲型格子の所望の形状であれば、前記剥離工程の前に、前記切り込みを形成することで、前記剥離工程によって、所望の形状の湾曲型格子を得ることができる。また、前記支持基板が貼合された状態で、前記切り込みを行うので、前記切込工程を行わずに得られた湾曲型格子を所望の形状に切断するより、格子等の損傷が抑制される。これらのことから、上記構成によれば、所望の形状の湾曲型格子を製造することができ、その製造における取扱性の高い製造方法を提供することができる。

　また、前記湾曲型格子の製造方法において、前記切込工程は、前記切り込みで囲まれた部分を複数形成する工程であることが好ましい。

　このような構成によれば、前記切込工程で形成する前記切り込みで囲まれた部分の形状が、製造する湾曲型格子の所望の形状であれば、前記切込工程で、前記切り込みで囲まれた部分を複数形成することにより、所望の形状の湾曲型格子を複数個、一度に製造することができる。また、湾曲させずに得られた場合、得られた小型の格子を、湾曲型格子にする場合、１個ずつ湾曲させる必要があるが、上記構成によれば、小型の格子を１個ずつ湾曲させる必要がない。また、前記切り込みは、前記支持基板が貼合された状態で行うので、切り込み工程を行わずに得られた湾曲型格子を複数個に切断するより、湾曲型格子の損傷が抑制される。また、所望の形状の湾曲型格子を複数個、一度に製造することができるので、切り込み工程を行わずに得られた湾曲型格子を複数個に切断するより、小型の湾曲型格子を効率的に製造することができる。これらのことから、所望の形状の小型湾曲型格子を、同時に複数個製造することができ、その製造における取扱性の高い製造方法を提供することができる。

　また、前記湾曲型格子の製造方法において、前記格子形成工程は、凹部を形成することによって前記格子領域を形成し、前記格子形成工程と前記応力層形成工程との間に、少なくとも、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、少なくとも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絶縁層除去工程とを備えることが好ましい。

　このような構成によれば、湾曲型格子として、格子面の平坦性、すなわち表面精度の高い金属格子を製造することができる。

　具体的には、まず、前記格子形成工程において、前記部材間に金属を備えた金属格子にした場合、前記電鋳工程で、金属を成長させると、金属は、底部の幅より頂部である凹部の開口部付近の幅がわずかに広くなる現象を本発明者は見出した。そして、この底部の幅と頂部の幅とのわずかな差によって、電鋳応力が生じる。この電鋳応力によって、金属格子に歪みが生じ、格子面の平坦性が低下してしまうことを本発明者は見出した。そこで、上記の製造方法によれば、前記部材と、前記部材間の凹部に形成される金属との間に空隙が形成されるので、格子に生じる電鋳応力を前記空隙で吸収することができる。このため、湾曲前の格子の格子面の平坦性が高いものとなる。このような格子面の平坦性が高い格子を湾曲させるので、得られる湾曲型格子として、格子面の平坦性、すなわち表面精度の高い金属格子が得られると考えられる。

　また、前記部材と、前記金属との間に前記隙間が形成された格子形成母材を湾曲させるので、湾曲時に、前記部材間に金属が存在することによる、湾曲を阻害する反発力も、前記空隙で吸収される。

　以上のことから、上記製造方法によれば、湾曲型格子として、格子面の平坦性、すなわち表面精度の高い金属格子を製造することができると考えられる。

　また、前記貼合工程は、前記応力層と前記支持基板とを、粘着層を介して貼合する工程であり、前記剥離工程は、加熱又は前記支持基材を介した紫外線照射によって、前記粘着層の粘着力を低下させる工程であることが好ましい。

　このような構成によれば、剥離工程より前の工程では、前記応力層と前記支持基板との粘着力が高くても、前記剥離工程で、加熱又は前記支持基材を介した紫外線照射によって、前記粘着層の粘着力を低下させることによって、前記支持基板を前記応力層から容易に剥離することができる。このことから、剥離時における格子の損傷の発生も抑制され、湾曲型格子の製造における取扱性のより高い製造方法を提供することができる。

　また、本発明の他の一局面は、前記湾曲型格子の製造方法によって製造されることを特徴とする湾曲型格子である。

　このような構成によれば、前記湾曲型格子の製造方法によって製造された湾曲型格子が提供される。すなわち、製造時の損傷等の不具合の発生が充分に抑制された、曲率半径の小さな大きく湾曲した湾曲型格子を提供することができる。

　また、本発明の他の一局面は、１つの格子面を形成するように配置された複数の格子を備える格子ユニットであって、前記複数の格子のうちの少なくとも１つは、前記湾曲型格子であることを特徴とする格子ユニットである。

　このような構成によれば、前記湾曲型格子を含む格子ユニットが提供される。すなわち、このような格子ユニットは、湾曲した格子である湾曲型格子を、曲面に沿って配置することが可能であるので、上述した、いわゆるケラレを低減しつつ、１個の湾曲型格子の格子面よりも広い格子面が得られる。

　また、本発明の他の一局面は、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又はタルボ・ロー干渉計と、前記タルボ干渉計又はタルボ・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、前記タルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計は、前記湾曲型格子を含むことを特徴とするＸ線撮像装置である。

　このような構成によれば、前記湾曲型格子を含むＸ線撮像装置が提供される。このようなＸ線撮像装置は、前記湾曲型格子を含むので、前記湾曲型格子を曲面に沿って配置することができ、上述した、いわゆるケラレを低減することができる。また、前記湾曲型格子として、複数の湾曲型格子を備えた前記格子ユニットを含む場合、１個の湾曲型格子の格子面よりも広い格子面が得られるので、より大きな診断面積のＸ線撮像装置を実現できる。

　この出願は、２０１３年１０月２５日に出願された日本国特許出願特願２０１３－２２１９８６号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。

　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。

　本発明によれば、曲率半径の小さな大きく湾曲した格子を製造することができ、その製造時の不具合の発生が充分に抑制された取扱性の充分に高い湾曲型格子の製造方法及び前記製造方法により製造される湾曲型格子が提供される。また、本発明によれば、前記湾曲型格子を複数並べた格子ユニット、及び前記湾曲型格子を用いたＸ線撮像装置が提供される。

　１１　格子形成母材
　１２　応力層
　１３　格子領域
　１４　部材（構造体）
　１５　残余体（金属）
　１６　空隙（隙間）
　２１　支持基板
　２２　粘着層

Claims

　互いに同じ形状の複数の部材を周期的に設けた格子領域を格子形成母材の一方面に形成する格子形成工程と、
　前記格子領域の格子面の面上に、応力を生じさせる応力層を形成する応力層形成工程と、
　前記応力層に支持基板を貼合する貼合工程と、
　前記支持基板を貼合した前記格子形成母材の前記一方面に対向する他方面を研磨する研磨工程と、
　前記支持基板を前記応力層から剥離する剥離工程とを備え、
　前記研磨工程は、前記剥離工程後に前記格子形成母材が前記応力層により生じる応力で湾曲するように研磨する工程であることを特徴とする湾曲型格子の製造方法。
　前記研磨工程と前記剥離工程との間に、前記格子形成母材の他方面から前記他方面の法線方向への、前記格子形成母材及び前記応力層の合計厚み以上の深さまでの切り込みを形成することによって、前記格子形成母材に前記切り込みで囲まれた部分を形成する切込工程を備える請求項１に記載の湾曲型格子の製造方法。
　前記切込工程は、前記切り込みで囲まれた部分を複数形成する工程である請求項２に記載の湾曲型格子の製造方法。
　前記格子形成工程は、凹部を形成することによって前記格子領域を形成し、
　前記格子形成工程と前記応力層形成工程との間に、
　少なくとも、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、少なくとも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絶縁層除去工程とを備える請求項１～３のいずれか１項に記載の湾曲型格子の製造方法。
　前記貼合工程は、前記応力層と前記支持基板とを、粘着層を介して貼合する工程であり、
　前記剥離工程は、加熱又は前記支持基材を介した紫外線照射によって、前記粘着層の粘着力を低下させる工程である請求項１～４のいずれか１項に記載の湾曲型格子の製造方法。
　請求項１～５のいずれか１項に記載の湾曲型格子の製造方法によって製造されることを特徴とする湾曲型格子。
　１つの格子面を形成するように配置された複数の格子を備える格子ユニットであって、
　前記複数の格子のうちの少なくとも１つは、請求項６に記載の湾曲型格子であることを特徴とする格子ユニット。
　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又はタルボ・ロー干渉計と、
　前記タルボ干渉計又はタルボ・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、
　前記タルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計は、請求項６に記載の湾曲型格子を含むことを特徴とするＸ線撮像装置。