JP2017116475A - X線遮蔽格子、該x線遮蔽格子の製造方法及び該x線遮蔽格子を備えるx線トールボット干渉計 - Google Patents
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Abstract
Description
この方法では、エッチングにてマスク層の開口幅よりも幅広にシリコン基板をエッチングして凹部を形成し、凹部の稜部(基板表面と凹部側面との境界部分)からのめっきの析出を軽減している。
本実施形態の遮蔽格子の製造方法は、シリコン基板の第1の面に配置された絶縁層をマスクとしてシリコン基板をエッチングすることにより、絶縁層の開口幅(絶縁層の頂面における開口幅とする)以下の開口を有する凹部を形成する。そして、絶縁層の頂面の幅を、シリコン基板のうち凹部に挟まれた部分である凸部の頂面の幅よりも大きくする。これにより、凸部の稜部が第1の面に配置された絶縁層により覆われるため、稜部からのめっきの析出を軽減できる。
尚、本明細書ではシリコン基板に凹部を形成することで凸部を形成することも、シリコン基板に凹部を形成するという。
上記(1)から(5)の工程によって製造されるX線遮蔽格子は、例えば、X線トールボット干渉計に用いることができる。
まず、図1(a)から(b)に示す様に、シリコン基板の第1の面1にパターニングされて配置された絶縁層2をマスクにしてシリコン基板3をエッチングする第1工程について説明する。本工程により、図1(g)に示すように、第1の方向14に複数配列された凹部4が形成される。尚、図1(g)はシリコン基板の上面図であり、図中のa−a’断面が図1(a)〜(f)の断面図に対応する。また、図2(a)に示す様に、第1の方向14において、シリコン基板の凸部7の頂面5に配置された絶縁層2の頂面6の幅をA、凸部7の頂面5の幅をB、とするとき本工程により形成される凹部が形成されたシリコン基板はA≦Bが成り立つ。尚、シリコン基板の凸部7(以下、単に凸部と呼ぶ)とは、シリコン基板の凹部に挟まれた部分のうち、導電性がシリコン基板以上の領域のことを指すものとする。例えば、シリコン基板の酸化や窒化などにより凹部に挟まれた領域に絶縁層が形成された場合、その絶縁層がシリコン基板に由来するものであっても、その絶縁層を凸部とはみなさない。また、凸部7の頂面は、シリコン基板の絶縁層2側の表面であり、絶縁層の頂面6は、絶縁層の、シリコン基板と対向する側の表面である。絶縁層が多層構造を有する場合は、多層構造全体を絶縁層とみなし、複数の層のうち、シリコン基板との距離が最も大きい層の表面を頂面6とする。
尚、ここで凹部4を狭ピッチで高アスペクト比に形成すると、最終的によりいっそう高アスペクト比化されたX線遮蔽格子を製造することができる。
次に、図1(c)に示すように、凸部の頂面の幅を、凸部の頂面に配置された絶縁層の頂面の幅よりも小さくする工程について説明をする。本工程では、絶縁層の頂面の幅以上であるシリコン基板の凸部の頂面の幅を、絶縁層の頂面の幅よりも小さくする。言い換えると、図2(b)に示す様に、第1の方向14において、凸部7の頂面5に配置された絶縁層2の頂面6の幅をA‘、凸部7の頂面5の幅をB’、とするとき、A’>B’とする。
次に、凹部の側壁に絶縁層を形成する工程について説明をする。
上述のように、本工程は第2工程と同時に行うことができる。第2工程において、凹部の側壁10に絶縁層20が形成されない場合、第2工程と独立して本工程を行う必要がある。第2工程と独立して凹部の側壁10に絶縁層を形成する方法としては、CVDや斜方蒸着等の堆積法が挙げられる。
次に、図1(e)に示すように、凹部の底面の露出したシリコン上にシード層を形成する工程について説明する。
次に、図1(f)に示すように、シード層をシードとした電気めっきにより、凹部に金属を充填して金属層を形成する工程について説明する。
本実施形態では、実施形態1に記載の製造方法で製造した1次元および2次元のX線遮蔽格子について説明をする。本実施形態のX線遮蔽格子の一部を拡大した上面図を図3に示す。本発明の1次元のX線遮蔽格子は図3(a)に示すようにライン状にX線遮蔽部15とX線透過部16とが配置された構造である。2次元のX線遮蔽格子は図3(b)に示すようにX線透過部16が2次元状に配置された構造であるがX線透過部16とX線遮蔽部15とが互いに入れ換わった配置であってもよい。
絶縁層18がシリコン酸化物である点も共通している。X線が凸部7の高さ方向に入射するように配置して使用することによって、凸部7と側壁の絶縁層18がX線透過部16として機能し、金属層13がX線遮蔽部15として機能する。
続いて、ICP−RIEにて絶縁層2をマスクとした垂直性の高い深堀りエッチングを行い、複数の凹部4を形成する(第1工程、図1(b)、図1(g))。100μmの深堀りエッチングを行ったところでエッチングを停止する。これにより深さ100μmで幅が2.1μmのシリコンの凹部4が複数形成されたシリコン基板3を得ることができる(図1(g))。このとき、凹部4のアスペクト比は100/2.1=47.6である。また、絶縁層2の頂面6の幅Aは0.83μmとなり、凸部の頂面5の幅Bは0.90μmとなる。続いてUVオゾンアッシングし、ハイドロフルオロエーテル、そして硫酸と過酸化水素水の混合液によって洗浄を行う。水洗後、イソプロピルアルコールに浸してシリコン基板3を乾燥させる。
続いて、実施例1と同様に、ICP−RIEにて絶縁層2をマスクとして垂直性の高い深堀エッチングを行い、凹部4を形成する(第1工程、図1(b))。この凹部内には、複数の凸部が第1と第2の方向とに配列されており、凹部4が周期を有する。12μmの深堀エッチングを行ったところでエッチングを停止する。これにより深さ12μmで幅が0.9μmのシリコンの凹部4が形成されたシリコン基板3を得ることができる。このとき、凹部4のアスペクト比は12/0.9=13.3である。但し、本発明及び本明細書において、凹部が第1の方向に周期を有する場合、凹部のアスペクト比とは、凹部の孔が第1の方向に配列している箇所(例えば、図1(h)のb−b‘)で第1の方向に平行な方向に切断したときの切断面におけるアスペクト比とする。このとき、絶縁層の頂面6の幅Aは1.61μmとなり、凸部の頂面5の幅Bは1.70μmとなる。続いてUVオゾンアッシングし、ハイドロフルオロエーテル、そして硫酸と過酸化水素水の混合液によって洗浄を行う。水洗後、イソプロピルアルコールに基板を浸しシリコン基板3を乾燥させる。
金のCMP(Chemical Mechanical Polising)にてはみ出した金を除去する。このとき、シリコン頂面5に配置された絶縁層2も削られシリコンが露出する。
3 シリコン基板
4 凹部
5 凸部の頂面
6 絶縁層の頂面
7 シリコン基板の凸部
8 底面
9 角部
10 側壁
11 テーパー部分
12 シード層
13 金属層
14 第1の方向
15 X線遮蔽部
16 X線透過部
17 シリコン基板
18 絶縁層
Claims (16)
- パターニングされた絶縁層をマスクとしてシリコン基板をエッチングして凹部を形成することで、シリコン基板のうち前記凹部に挟まれた領域である凸部を複数形成する工程と、
前記凸部の頂面の幅を、前記凸部の頂面に配置された前記絶縁層の頂面の幅よりも小さくする工程と、
前記凹部の側壁に絶縁層を形成する工程と、
前記シリコン基板のうち、前記凹部の底面に露出した領域にシード層を形成する工程と、
前記シード層をシードとして電気めっきにより前記凹部に金属層を形成する工程と、を有し、
前記凹部において、複数の前記凸部は第1の方向に複数配列されており、
前記前記凸部の頂面の幅を、前記凸部の頂面に配置された前記絶縁層の頂面の幅よりも小さくする工程は、
前記第1の方向において、
前記絶縁層の頂面の幅以上である前記シリコン基板の凸部の頂面の幅を、前記絶縁層の頂面の幅よりも小さくすることを特徴とするX線遮蔽格子の製造方法。 - パターニングされた絶縁層をマスクとしてシリコン基板をエッチングし、凹部を形成することで、前記シリコン基板のうち前記凹部に挟まれた領域であるシリコン基板の凸部を形成する工程と、
前記凸部の頂面の幅を、前記凸部の頂面に配置された前記絶縁層の頂面の幅よりも小さくする工程と、
前記凹部の側壁に絶縁層を形成する工程と、
前記シリコン基板のうち、前記凹部の底面に露出した領域にシード層を形成する工程と、
前記シード層をシードとした電気めっきにより前記凹部に金属層を形成する工程と、を有し、
前記シリコン基板において、前記凹部は第1の方向に複数配列されており、
前記凸部の頂面の幅を、前記凸部の頂面に配置された前記絶縁層の頂面の幅よりも小さくする工程は、
前記第1の方向において、
前記絶縁層の頂面の幅以上である前記シリコン基板の凸部の頂面の幅を、前記絶縁層の頂面の幅よりも小さくすることを特徴とするX線遮蔽格子の製造方法。 - 前記凸部の頂面の幅を、前記凸部の頂面に配置された前記絶縁層の頂面の幅よりも小さくする工程と、前記凹部の側壁に絶縁層を形成する工程とを同時に行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のX線遮蔽格子の製造方法。
- 前記凸部の頂面の幅を、前記凸部の頂面に配置された前記絶縁層の頂面の幅よりも小さくする工程と、前記凹部の側壁に絶縁層を形成する工程とは、
前記凹部が形成された前記シリコン基板を酸化することにより行われることを特徴とする請求項3に記載のX線遮蔽格子の製造方法。 - 前記シリコン基板の酸化は、前記シリコン基板を熱酸化することにより行われることを特徴とする請求項4に記載のX線遮蔽格子の製造方法。
- 前記凹部の側壁に絶縁層を形成する工程により形成された、前記凹部の底面の絶縁層の少なくとも一部を除去し、前記底面の少なくとも一部にシリコン基板を露出する工程を有し、
前記シード層を形成する工程は、前記シリコン基板のうち、前記シリコン基板を露出する工程において露出された領域に前記シード層を形成することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のX線遮蔽格子の製造方法。 - 前記パターニングされた絶縁層は、シリコン酸化物であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のX線遮蔽格子の製造方法。
- 前記凹部の側壁に絶縁層を形成する工程により、前記第1の方向における凹部のアスペクト比が1.1倍以上に増加することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のX線遮蔽格子の製造方法。
- 前記凹部の側壁に絶縁層を形成する工程によって、
前記第1の方向における凹部の幅が2μmより小さくなることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のX線遮蔽格子の製造方法。 - 前記凹部の深さは12μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のX線遮蔽格子の製造方法。
- 凹部と、前記凹部に挟まれた凸部とを有するシリコン基板と、
前記凸部の側壁に配置される絶縁層と、
前記凹部に配置された金属層と、
を備え、
前記凸部は、前記シリコン基板の第1の方向において周期的に配置されており、
前記第1の方向において、前記絶縁層の幅は、前記凸部の幅の10%以上であることを特徴とするX線遮蔽格子。 - 複数の凹部と、前記複数の凹部に挟まれた凸部とを有するシリコン基板と、
前記凸部の側壁に配置される絶縁層と、
前記凹部に配置された金属層と、
を備え、
前記複数の凹部は、前記シリコン基板の第1の方向において周期的に配置されており、
前記第1の方向において、前記絶縁層の幅は、前記凸部の幅の10%以上であることを特徴とするX線遮蔽格子。 - 前記第1の方向において、前記金属層の幅が2μmより小さいことを特徴とする請求項11または12に記載のX線遮蔽格子。
- 前記第1の方向において、前記金属層のアスペクト比が6より大きいことを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載のX線遮蔽格子。
- X線源からのX線を回折して干渉パターンを形成するX線回折格子と、
前記干渉パターンを形成するX線の一部を遮蔽する分析格子と、
前記分析格子を透過したX線を検出する検出器と、を備え、
前記分析格子は、請求項11乃至14のいずれか1項に記載のX線遮蔽格子であることを特徴とするX線トールボット干渉計。 - X線源からのX線を空間的に分割する線源格子と、
前記線源格子により分割されたX線を回折して干渉パターンを形成するX線回折格子と、
前記干渉パターンを形成するX線の少なくとも一部を検出する検出器と、を備え、
前記線源格子は、請求項11乃至14のいずれか1項に記載のX線遮蔽格子であることを特徴とするX線トールボット干渉計。
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