JP2014038742A - Ｘ線発生用ターゲットの製造方法、及びｘ線発生用ターゲット - Google Patents

Abstract

【課題】基板の穴底部にＶＯＩＤが形成されるのを抑制する。
【解決手段】Ｘ線発生用ターゲットの製造方法は、基板に有底状の穴を形成する（Ｓ１０２）。続いて、Ｘ線発生用ターゲットの製造方法は、穴の径方向の中央部にイオンビームの照射位置を合わせる（Ｓ１０３）。続いて、Ｘ線発生用ターゲットの製造方法は、イオンビームの照射位置を固定し、イオンビームが照射される箇所にＸ線発生用ターゲットの材料ガスを流しながら、イオンビームを間欠的に照射する（Ｓ１０４）。イオンビームの照射をＯＦＦする時間を設けることにより、材料ガスは穴の底部まで流れるので、穴の底部から金属を堆積することができ、その結果、穴底部にＶＯＩＤが形成されるのを抑制することができる。
【選択図】図９

Description

本発明の種々の側面及び実施形態は、Ｘ線発生用ターゲットの製造方法、及びＸ線発生用ターゲットに関するものである。

Ｘ線発生装置は、例えばＸ線非破壊検査など様々な分野で用いられている。Ｘ線発生装置は、電子を出射するフィラメント部と、フィラメント部から出射された電子が照射されるＸ線発生用ターゲットとを備える。Ｘ線発生装置は、フィラメント部から出射された電子をＸ線発生用ターゲットに衝突させることで、Ｘ線を外部に照射する。

ここで、Ｘ線発生用ターゲットは、基板と、基板に埋設されたターゲット部とを備える。例えば特許文献１には、イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ：ＦＩＢ）加工装置を用いてＸ線発生用ターゲットを製造することが記載されている。

具体的には、特許文献１には、イオンビームを基板に照射してスパッタすることにより、基板に有底状の穴を形成することが記載されている。また、特許文献１には、基板の穴付近にＸ線発生用ターゲットの材料ガスを流しながら基板の穴にイオンビームを照射することにより、穴に金属を堆積させてターゲット部を形成することが記載されている。

特開２０１１−７７０２７号公報

しかしながら、従来技術は、基板の穴底部にＶＯＩＤ（ボイド、空隙）が形成されるのを抑制することについては考慮されていない。

すなわち、従来技術は、イオンビームを基板に照射してスパッタすることにより基板に有底状の穴を形成する。ここで、イオンビームによるスパッタで形成された穴は、微細に加工されているので、穴径が小さく、かつ、穴のアスペクト比（穴の深さ／穴径）が大きい。これにより、材料ガスは穴の内部まで流れ難く、穴の底部ほど材料ガスの濃度が低くなる傾向にある。これに加えて、イオンビームによるスパッタで形成された穴は、底に向かうにしたがって穴径が小さくなり、穴の側壁がテーパー状に形成される場合がある。

このように形成された穴に対して、材料ガスを流しながら例えばイオンビームを穴径方向にスキャンしながら照射すると、イオンビームが穴の底に到達する前にテーパー状の側壁に衝突する場合がある。

すると、穴の底部よりもテーパー状の側壁においてイオンビームが材料ガスと反応することにより、穴の側壁における金属の堆積が先行してしまい、その結果、穴底にＶＯＩＤが形成されるおそれがある。

また、例えばイオンビームをスキャンせず穴の中央部に固定して照射することも考えられる。しかしながらこの場合、穴の底部では材料ガスが存在している際には金属が堆積される一方、底部の材料ガスの濃度が低くなると、堆積した金属がイオンビームによって切削され、その結果、金属の堆積が進まずＸ線発生用ターゲットの製造が行えないおそれがある。

本発明の一側面に係るＸ線発生用ターゲットの製造方法は、有底状の穴が形成された基板の前記穴の径方向の中央部にイオンビームの照射位置を合わせる第１ステップを有する。また、Ｘ線発生用ターゲットの製造方法は、前記イオンビームが照射される箇所にＸ線発生用ターゲットの材料ガスを吹き付ける第２ステップを有する。また、Ｘ線発生用ターゲットの製造方法は、前記第２ステップによって前記材料ガスが吹き付けられている状態で、前記第１ステップによって照射位置が前記穴の径方向の中央部に合わせされたイオンビームを間欠的に照射する第３ステップを有する。

本発明の種々の側面及び実施形態によれば、基板の穴底部にＶＯＩＤが形成されるのを抑制することができるＸ線発生用ターゲットの製造方法、及びＸ線発生用ターゲットを実現することができる。

図１は、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットの断面構成を説明するための図である。 図２は、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットの分解斜視図である。 図３は、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットの断面構成を説明するための図である。 図４は、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットの断面構成を説明するための図である。 図５は、ＦＩＢ装置の構成の概略を示す図である。 図６は、Ｘ線発生用ターゲットの製造方法の比較例を説明するための図である。 図７は、本実施形態の第１態様のＸ線発生用ターゲットの製造方法を説明するための図である。 図８は、本実施形態のＸ線発生用ターゲットの製造方法におけるイオンビームのＯＮ／ＯＦＦ制御の一例を示す図である。 図９は、第１態様のＸ線発生用ターゲットの製造方法の一例のフローチャートである。 図１０は、図９のＸ線発生用ターゲットの製造方法の一例を説明するための図である。 図１１は、第１態様のＸ線発生用ターゲットの製造方法の一例のフローチャートである。 図１２は、図１１のＸ線発生用ターゲットの製造方法の一例を説明するための図である。 図１３は、本実施形態の第２態様のＸ線発生用ターゲットの製造方法を説明するための図である。 図１４は、第２態様のＸ線発生用ターゲットの製造方法の一例のフローチャートである。 図１５は、第２態様のＸ線発生用ターゲットの製造方法の一例のフローチャートである。 図１６は、基板に複数の穴が形成される例を示す図である。 図１７は、第３態様のＸ線発生用ターゲットの製造方法の一例のフローチャートである。 図１８は、Ｘ線発生装置の断面構成を示す図である。 図１９は、モールド電源部の構成を示す図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

まず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットＴ１について説明する。図１は、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットの断面構成を説明するための図である。図２は、本実施形態に係るＸ線発生用ターゲットの分解斜視図である。

Ｘ線発生用ターゲットＴ１は、図１及び図２に示されるように、基板１と、ターゲット部１０と、を備えている。

基板１は、ダイヤモンドで形成され、円板形状に形成されている。基板１は、板面の一方の表面１ａと、板面の反対側の裏面１ｂを有している。基板１は、円板形状に限られず、他の形状、例えば角板形状に形成されていてもよい。基板１の厚みは、例えば３００μｍ程度に設定されている。基板１の外径は、例えば３ｍｍ程度に設定されている。

基板１には、表面１ａ側から有底状の穴３が形成されている。穴３は、底面３ａと側壁面３ｂとで画成される内側空間を有しており、当該内側空間は円柱体形状に形成されている。穴３の内側空間は、円柱体形状に限られず、他の形状、例えば角柱体形状に形成されていてもよい。穴３の内径は例えば１００ｎｍ程度に設定され、穴３の深さは例えば１μｍ程度に設定されている。このように、穴３は、穴径が小さく形成されるとともに、穴のアスペクト比（穴の深さ／穴径）が大きく形成される。

ターゲット部１０は、基板１に形成されている穴３内に配置されている。ターゲット部１０は、金属で形成され、穴３の内側空間に対応した円柱体形状に形成されている。ターゲット部１０は、第１の端面１０ａ、第２の端面１０ｂ、及び外側面１０ｃを有している。ターゲット部１０を構成する金属としては、例えば、タングステン、金、白金等が挙げられる。

ターゲット部１０は、上記金属が穴３の底面３ａから表面１ａ側に向かって堆積されて構成されている。したがって、ターゲット部１０の第１の端面１０ａは、その全体が穴３の底面３ａと密着している。ターゲット部１０の外側面１０ｃは、その全体が穴３の側壁面３ｂと密着している。

ターゲット部１０は、穴３の内側空間の形状に対応して形成され、円柱形状の軸方向の長さが例えば１μｍ程度となり、径方向の長さが例えば１００ｎｍ程度となる。

ところで、Ｘ線発生用ターゲットＴ１は、図４に示されるように、導電層１２を備えていてもよい。導電層１２は、基板１の表面１ａにＴｉを蒸着させることにより形成されている。導電層１２の厚みは、５０ｎｍ程度である。

図３に示された導電層１２は、基板１の表面１ａ及びターゲット部１０の第２の端面１０ｂを覆うように、表面１ａ上に形成されている。図４に示された導電層１２は、ターゲット部１０の第２の端面１０ｂが露出するように、表面１ａ上に形成されている。

続いて、このようなＸ線発生用ターゲットＴ１を製造するＦＩＢ装置について説明する。図５は、ＦＩＢ装置の構成の概略を示す図である。

図５に示すように、ＦＩＢ装置１００は、第１の筐体１１０内に、液体金属イオン源貯蔵部１１２、ブランカ１１４、アパーチャ１１６、走査電極１１８、及び対物レンズ１２０を備える。また、ＦＩＢ装置１００は、第１の筐体１１０に接続された第２の筐体１３０内に、載置台１３２、及びガス銃１３４を備える。また、ＦＩＢ装置１００は、第２の筐体１３０に接続されたポンプ１３６を備える。

液体金属イオン源貯蔵部１１２は、例えばＧａ液体金属イオン源を貯蔵する。ブランカ１１４は、液体金属イオン源貯蔵部１１２から照射されるイオンビームを偏向させる偏向器である。ブランカ１１４は、例えば後述するようにイオンビームを間欠的に照射する場合に、イオンビームを穴３に照射している状態（ＯＮ状態）からイオンビームを偏向させることによりイオンビームを穴３に照射していない状態（ＯＦＦ状態）に切り替える。

アパーチャ１１６は、液体金属イオン源貯蔵部１１２から照射されたイオンビームの電流を絞り孔によって選択的に制限する。走査電極１１８は、液体金属イオン源貯蔵部１１２から照射されたイオンビームを、例えば基板１の穴３の径に応じてスキャン（走査）する。対物レンズ１２０は、液体金属イオン源貯蔵部１１２から照射されたイオンビームを集束する。

載置台１３２は、Ｘ線発生用ターゲットＴ１を載置する。ガス銃１３４は、Ｘ線発生用ターゲットＴ１のターゲット部１０を形成する際に、第２の筐体１３０内の空間に材料ガス（例えばタングステンヘキサカルボニル（Tungsten Hexacarbonyl：Ｗ（ＣＯ）_６））を吹き付ける。ポンプ１３６は、真空排気を行うことにより、第１の筐体１１０及び第２の筐体１３０内を所定の真空状態に保つ。

ＦＩＢ装置１００は、液体金属イオン源貯蔵部１１２から、ブランカ１１４、アパーチャ１１６、走査電極１１８、対物レンズ１２０を介してＸ線発生用ターゲットＴ１へイオンビーム１２２を照射する。

続いて、このようなＦＩＢ装置１００を用いて行われるＸ線発生用ターゲットの製造方法の比較例について説明する。図６は、Ｘ線発生用ターゲットの製造方法の比較例を説明するための図である。

図６に示すように、まず、ＦＩＢ装置１００は、イオンビーム１２２をスキャンしながら基板１に照射してスパッタすることにより、穴３を形成する（ａ）。ここで、イオンビーム１２２によって基板１をスパッタして形成された穴３は、底面３ａに向かうにつれて径が小さくなり、側壁面３ｂがテーパー状に形成される。

続いて、ＦＩＢ装置１００は、ガス銃１３４からイオンビームが照射される箇所に材料ガスを吹き付けている状態で、イオンビーム１２２をスキャンしながら基板１に照射する（ｂ）。すると、イオンビーム１２２が穴３の底面３ａに到達する前にテーパー状の側壁面３ｂに衝突する場合がある。これに加えて、穴３は、微細に加工されているので、穴径が小さく、かつ、穴３のアスペクト比（穴径／穴の深さ）が小さい。これにより、材料ガスは穴３の内部まで流れ難く、穴３の底部ほど材料ガスの濃度が低くなる傾向がある。このため、穴３の底部よりもテーパー状の側壁面３ｂにおいてイオンビーム１２２が材料ガスと反応し易くなることにより、穴３の底に金属が堆積する前にＦＩＢ励起化学気相析出により側壁面３ｂに金属が堆積し（ｃ）、その結果、穴３にＶＯＩＤ１０ｄが形成される場合がある（ｄ）。

（第１の態様）
これに対して、本実施形態のＸ線発生用ターゲットの製造方法について説明する。図７は、本実施形態の第１態様のＸ線発生用ターゲットの製造方法を説明するための図である。

第１態様では、図７に示すように、まず、ＦＩＢ装置１００は、イオンビーム１２２をスキャンしながら基板１に照射してスパッタすることにより、穴３を形成する（ａ）。この点は図６の比較例と同様である。イオンビーム１２２によって基板１をスパッタして形成された穴３は、底面３ａに向かうにつれて径が小さくなり、側壁面３ｂがテーパー状に形成される。

続いて、ＦＩＢ装置１００は、穴３の径方向の中央部にイオンビーム１２２の照射位置を合わせ、かつ、イオンビーム１２２が照射される箇所にガス銃１３４から材料ガスを吹き付けながら、イオンビーム１２２を照射する（ｂ）。ここで、ＦＩＢ装置１００は、イオンビーム１２２のスキャンを行わず、穴３の径方向の中央部にイオンビーム１２２の照射位置を固定したまま、イオンビーム１２２を照射する。

続いて、ＦＩＢ装置１００は、ガス銃１３４から材料ガスの吹き付けを継続したまま、イオンビーム１２２の照射を停止する（ｃ）。続いて、ＦＩＢ装置１００は、イオンビーム１２２の照射を所定時間停止した後、ガス銃１３４から材料ガスの吹き付けを継続したまま、再びイオンビーム１２２を照射する（ｄ）。ここでも、ＦＩＢ装置１００は、イオンビーム１２２のスキャンを行わず、穴３の径方向の中央部にイオンビーム１２２の照射位置を固定したまま、イオンビーム１２２を照射する。イオンビーム１２２の照射位置を固定したままイオンビーム１２２を照射することによって、ＦＩＢ励起化学気相析出により穴３の底部にはターゲット部１０の一部が堆積される。

続いて、ＦＩＢ装置１００は、ガス銃１３４から材料ガスの吹き付けを継続したまま、イオンビーム１２２の照射を停止する（ｅ）。その後、ＦＩＢ装置１００は、（ｄ）の処理と（ｅ）の処理を繰り返す。

ここで、（ｄ）の処理と（ｅ）の処理について詳細に説明する。図８は、本実施形態のＸ線発生用ターゲットの製造方法におけるイオンビームのＯＮ／ＯＦＦ制御の一例を示す図である。

図８に示すように、ＦＩＢ装置１００は、例えば０．１μｓｅｃ程度イオンビーム１２２を穴３に向けて照射し（ビームＯＮ）、その後、例えば１０μｓｅｃ程度イオンビーム１２２の照射を停止する（ビームＯＦＦ）。ＦＩＢ装置１００は、このようにイオンビーム１２２のＯＮ／ＯＦＦを繰り返す。なお、ＦＩＢ装置１００は、イオンビーム１２２の照射を停止する場合、液体金属イオン源貯蔵部１１２からのイオンビーム１２２の照射を停止してもよいし、ブランカ１１４によってイオンビーム１２２を偏向させることにより穴３にイオンビーム１２２が照射されないようにすることもできる。

このように、本実施形態では、ＦＩＢ装置１００は、穴３の径方向の中央部にイオンビーム１２２の照射位置を合わせ、イオンビームが照射される箇所に材料ガスを吹き付けられている状態で、イオンビーム１２２を間欠的に照射する。これにより、穴３には、底部から序々にターゲット部１０が堆積されるので、穴３の底部にＶＯＩＤ１０ｄが形成されずに、穴３の全体にターゲット部１０が形成される（ｆ）。

すなわち、穴３の側壁面３ｂはテーパー状に形成されているが、本実施形態のＦＩＢ装置１００は、穴３の径方向の中央部にイオンビーム１２２の照射位置を合わせ、照射位置を固定したままイオンビーム１２２を照射する。したがって、イオンビーム１２２が穴３の底面３ａに衝突する前にテーパー状の側壁面３ｂに衝突することを抑制することができる。その結果、穴３の底部に先行して側壁面３ｂにターゲット部１０の一部の金属が堆積するのを抑制することができるので、ＶＯＩＤ１０ｄの形成を抑制することができる。

また、本実施形態のＦＩＢ装置１００は、イオンビーム１２２を連続的に照射するのではなく、間欠的に（ＯＮ／ＯＦＦ制御して）照射する。穴３は穴径が小さく、かつ、アスペクト比（穴径／穴の深さ）が小さいので材料ガスが穴底部まで流れ難いが、このようにイオンビーム１２２の照射をＯＦＦする時間を設けることにより、材料ガスはイオンビーム１２２の照射がＯＦＦの間に穴底部まで流れる。したがって、穴３の底部において材料ガスの濃度が低いことに起因して、既に堆積した金属がイオンビーム１２２によって切削され、その結果ターゲット部１０の製造に多大な時間を要するということを抑制することができる。

そして、イオンビーム１２２のＯＦＦの間に穴３の底部まで材料ガスが流れた後に再びイオンビーム１２２をＯＮする処理を繰り返すことにより、ＦＩＢ励起化学気相析出によって穴３に金属を序々に堆積することができる。その結果、本実施形態のＦＩＢ装置１００によれば、穴底にＶＯＩＤ１０ｄが形成されていないターゲット部１０を迅速に形成することができる。

次に、第１態様に係るＸ線発生用ターゲットＴ１の製造方法について説明する。ここでは、図３に示されたＸ線発生用ターゲットＴ１の製造方法について説明する。図９は、第１態様のＸ線発生用ターゲットの製造方法の一例のフローチャートである。図１０は、図９のＸ線発生用ターゲットの製造方法の一例を説明するための図である。

本実施形態のＸ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、まず、載置台１３２の上に基板１を配置する（Ｓ１０１）。続いて、Ｘ線発生用ターゲットの製造方法は、穴３を形成する（Ｓ１０２）。穴３は、上述のＦＩＢ装置１００を用いて、基板１に例えばＧａ^＋のようなイオンビーム１２２を照射して表面１ａ側からスパッタすることにより図１０の（ａ）のように形成される。

続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、穴３の径方向の中央部にイオンビーム１２２の照射位置を合わせる（Ｓ１０３）。続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、イオンビーム１２２の照射位置を固定し、材料ガスを流しながらイオンビーム１２２を間欠的に（ＯＮ／ＯＦＦしながら）照射することにより（Ｓ１０４）、図１０の（ｂ）のようにターゲット部１０を形成する。

ターゲット部１０は、上述したＦＩＢ装置１００を用い、金属蒸気雰囲気中で収束イオンビームを穴３に照射することにより形成される。材料ガスに、タングステンヘキサカルボニル（Tungsten Hexacarbonyl：Ｗ（ＣＯ）_６）を用いることにより、上記金属としてタングステンを堆積させることができる。また、材料ガスとしてトリメチル（メチルシクロペンタジエニル）白金（Trimethyl(Methylcyclopentadienyl)Platinum）を用いることにより、上記金属として白金を堆積させることができる。また、材料ガスとしてジメチルゴールドヘキサフルオロアセチルアセトネート（DimethylGold Hexafluoroacetylacetonate：Ｃ_７Ｈ_７Ｆ_６Ｏ_２Ａｕ）を用いることにより、上記金属として金を堆積させることができる。

次に、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、図１０の（ｃ）に示すように、導電層１２を形成する（Ｓ１０５）。導電層１２は、基板１の表面１ａ及びターゲット部１０の第２の端面１０ｂを覆うように、表面１ａ上に形成される。導電層１２の形成には、例えば、既知のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いることができる。ここでは、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用い、表面１ａ（第２の端面１０ｂ）にマイクロ波プラズマＣＶＤ法により、ボロンをドーピングしながらダイヤモンド粒子を生成及び成長させて導電層１２を形成する。

これらの工程により、図３に示したＸ線発生用ターゲットＴ１を得ることができる。

次に、第１態様に係るＸ線発生用ターゲットＴ１の別の製造方法について説明する。ここでは、図４に示されたＸ線発生用ターゲットＴ１の製造方法について説明する。図１１は、第１態様のＸ線発生用ターゲットの製造方法の一例のフローチャートである。図１２は、図１１のＸ線発生用ターゲットの製造方法の一例を説明するための図である。

Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、まず、載置台１３２の上に基板１を配置する（Ｓ２０１）。続いて、図１２の（ａ）に示すように、配置された基板１の表面１ａに導電層１２を形成する（Ｓ２０２）。導電層１２は、上述したように、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いることにより形成することができる。

次に、図１２の（ｂ）に示されるように、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、導電層１２が形成された基板１に有底状の穴３を形成する（Ｓ２０３）。穴３は、上述したように、ＦＩＢ装置１００を用いることにより形成することができる。

次に、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、穴３の径方向の中央部にイオンビーム１２２の照射位置を合わせる（Ｓ２０４）。続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、イオンビーム１２２の照射位置を固定し、材料ガスを流しながらイオンビーム１２２を間欠的に（ＯＮ／ＯＦＦしながら）照射することにより（Ｓ２０５）、図１２の（ｃ）のようにターゲット部１０を形成する。ターゲット部１０は、上述したように、ＦＩＢ装置１００を用いることにより形成することができる。

これらの工程により、図４に示されたＸ線発生用ターゲットＴ１が得られる。

（第２の態様）
次に、本実施形態のＸ線発生用ターゲットの製造方法の第２態様について説明する。図１３は、本実施形態の第２態様のＸ線発生用ターゲットの製造方法を説明するための図である。

図１３において、（ａ）〜（ｅ）までの処理は、図７の（ａ）〜（ｅ）と同様であるので説明を省略する。ＦＩＢ装置１００は、（ｄ）の処理と（ｅ）の処理を繰り返しながら、例えば、イオンビーム１２２の照射回数があらかじめ設定された回数に到達するか、又はイオンビーム１２２の照射時間があらかじめ設定された時間に到達したら、（ｄ）の処理と（ｅ）の実行を停止する。

ここで、あらかじめ設定された回数又はあらかじめ設定された時間とは、穴３の内部にある程度ターゲット部１０の金属が堆積された状態になるように設定される。したがって、ＦＩＢ装置１００は、穴３の内部にある程度ターゲット部１０の金属が堆積された状態で（ｄ）の処理と（ｅ）の繰り返し処理を停止する。

続いて、ＦＩＢ装置１００は、材料ガスの吹き付けを継続した状態で、イオンビーム１２２を穴３の径方向に沿ってスキャンしながら、イオンビーム１２２を連続的に照射する（ｆ）。これにより、穴３の全体にターゲット部１０が形成される（ｇ）。

このように、本実施形態では、ＦＩＢ装置１００は、穴３の内部にある程度金属が堆積された後は、イオンビーム１２２をスキャンしながら連続的に照射するので、穴３の底部にＶＯＩＤ１０ｄが形成されることなく、より迅速に穴３の全体にターゲット部１０を形成することができる。

次に、第２の態様のＸ線発生用ターゲットＴ１の製造方法の一例について説明する。図１４は、第２態様のＸ線発生用ターゲットの製造方法の一例のフローチャートである。

Ｘ線発生用ターゲットの製造方法Ｔ１は、まず、載置台１３２の上に基板１を配置する（Ｓ３０１）。続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、穴３を形成する（Ｓ３０２）。穴３は、上述したように、ＦＩＢ装置１００を用いることにより形成することができる。

続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、穴３の径方向の中央部にイオンビーム１２２の照射位置を合わせる（Ｓ３０３）。続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、イオンビーム１２２の照射位置を固定し、材料ガスを流しながらイオンビーム１２２を間欠的に（ＯＮ／ＯＦＦしながら）照射する（Ｓ３０４）。

続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、イオンビーム１２２の間欠照射を所定回数行ったか、又は所定時間行ったか否かを判定する（Ｓ３０５）。Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、イオンビーム１２２の間欠照射を所定回数又は所定時間行っていないと判定した場合は（Ｓ３０５，Ｎｏ）、Ｓ３０４の処理を繰り返す。

一方、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、イオンビーム１２２の間欠照射を所定回数又は所定時間行ったと判定した場合は（Ｓ３０５，Ｙｅｓ）、イオンビーム１２２を穴３の径方向にスキャンしながらイオンビーム１２２を連続的に照射する（Ｓ３０６）。

続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、導電層１２を形成する（Ｓ３０７）。導電層１２は、上述のように、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置によって形成することができる。以上の工程を行うことにより、図３に示したＸ線発生用ターゲットＴ１を得ることができる。

次に、第２の態様のＸ線発生用ターゲットＴ１の製造方法の別の例について説明する。図１５は、第２態様のＸ線発生用ターゲットの製造方法の一例のフローチャートである。

Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、まず、載置台１３２の上に基板１を配置する（Ｓ４０１）。続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、導電層１２を形成する（Ｓ４０２）。導電層１２は、上述のように、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置によって形成することができる。

続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、穴３を形成する（Ｓ４０３）。穴３は、上述したように、ＦＩＢ装置１００を用いることにより形成することができる。続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、穴３の径方向の中央部にイオンビーム１２２の照射位置を合わせる（Ｓ４０４）。

続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、イオンビーム１２２の照射位置を固定し、材料ガスを流しながらイオンビーム１２２を間欠的に（ＯＮ／ＯＦＦしながら）照射する（Ｓ４０５）。

続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、イオンビーム１２２の間欠照射を所定回数行ったか、又は所定時間行ったか否かを判定する（Ｓ４０６）。Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、イオンビーム１２２の間欠照射を所定回数又は所定時間行っていないと判定した場合は（Ｓ４０６，Ｎｏ）、Ｓ４０５の処理を繰り返す。

一方、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、イオンビーム１２２の間欠照射を所定回数又は所定時間行ったと判定した場合は（Ｓ４０６，Ｙｅｓ）、イオンビーム１２２を穴３の径方向にスキャンしながらイオンビーム１２２を連続的に照射する（Ｓ４０７）。以上の工程を行うことにより、図４に示したＸ線発生用ターゲットＴ１を得ることができる。

（第３の態様）
ところで、上述では、基板１に穴３が１つ形成されていることを想定して説明してきた。これに対して、基板１に複数の穴３が形成される場合もある。以下、基板１に複数の穴３が形成されている場合のＸ線発生用ターゲットの製造方法について説明する。

図１６は、基板に複数の穴が形成される例を示す図である。図１６に示すように、基板１には、複数（図１６の例では９つ）の穴３−１，３−２，・・・３−９が形成されている。ＦＩＢ装置１００は、これら複数の穴３それぞれについてターゲット部１０を形成する。

次に、第３態様のＸ線発生用ターゲットＴ１の製造方法について説明する。図１７は、第３態様のＸ線発生用ターゲットの製造方法の一例のフローチャートである。なお、説明の便宜上、図１７に示す例では、穴３が２つある場合について説明するが、これに限定されるものではない。

Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、まず、載置台１３２の上に基板１を配置する（Ｓ５０１）。続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、複数の穴３を形成する（Ｓ５０２）。複数の穴３は、例えば、上述のＦＩＢ装置１００を用いて、イオンビームの照射位置を順次切り替えながらイオンビーム１２２を照射してスパッタすることにより形成することができる。

続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、第１の穴３−１の径方向の中央部にイオンビーム１２２の照射位置を合わせる（Ｓ５０３）。続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、イオンビーム１２２の照射位置を固定し、材料ガスを流しながらイオンビーム１２２を所定時間照射する（Ｓ５０４）。ここで、所定時間とは、例えば図８に示したイオンビーム１２２のＯＮ時間（０．１μｓｅｃ程度）とすることができる。

そして、Ｘ線発生用ターゲットの製造方法は、イオンビーム１２２の照射位置を次の第２の穴３−２の位置へ移動させ（Ｓ５０５）、第２の穴３−２の径方向の中央部にイオンビーム１２２の照射位置を合わせる（Ｓ５０６）。続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の製造方法は、イオンビーム１２２の照射位置を固定し、材料ガスを流しながらイオンビーム１２２を所定時間照射する（Ｓ５０７）。

そして、Ｘ線発生用ターゲットの製造方法は、複数の穴３それぞれについてターゲット部１０が形成されるまでイオンビームの照射を繰り返したかを判定する（Ｓ５０８）。すなわち、第３態様において、所定時間とは、例えば図８に示したイオンビーム１２２のＯＮ時間（０．１μｓｅｃ程度）となり、１回イオンビーム１２２を照射しただけでは、ターゲット部１０の形成は終了しない。この結果、例えば、第１の穴３−１と第２の穴３−２とに１回ずつ照射した場合には、複数の穴３それぞれについてターゲット部１０が形成されるまでイオンビームの照射を繰り返していないと判定することになる。

ここで、Ｘ線発生用ターゲットの製造方法は、繰り返していないと判定した場合には（Ｓ５０８、Ｎｏ）、Ｓ５０３に戻り、Ｓ５０３〜Ｓ５０７を繰り返す。すなわち、再度、穴３−１と穴３−２とにイオンビーム１２２を所定時間照射する（Ｓ５０３〜Ｓ５０７）。ここで、１つの穴３にターゲット部１０が形成されるまで連続してイオンビーム１２２が照射されるのではなく、複数の穴３は、順番に所定時間ずつイオンビーム１２２が照射される。この結果、第３態様におけるＸ線発生用ターゲットの製造方法は、複数の穴３それぞれについてターゲット部１０が形成されるまで、複数の穴３２各々にイオンビーム１２２を間欠的に照射することになる。

また、Ｘ線発生用ターゲットの製造方法は、繰り返していないと判定した場合には（Ｓ５０８、Ｙｅｓ）、処理を終了する。

このように、第３態様のＸ線発生用ターゲットの製造方法は、基板１に複数の穴３が形成されている場合には、各穴３を順次処理対象として切り替えながら、イオンビーム１２２の照射位置を穴の径方向の中央部に位置合わせし、照射位置が穴の径方向の中央部に合わされるごとにイオンビーム１２２を照射する。これによって、図７で説明した第１態様と同様に、各穴３に対してイオンビーム１２２を間欠的に照射することができる。その結果、各穴３には、材料ガスが底部まで高い濃度で流れている状態でイオンビーム１２２が照射されるので、穴３の底部から序々にターゲット部１０が堆積され、穴３の底部にＶＯＩＤ１０ｄが形成されずに、穴３の全体にターゲット部１０を形成することができる。

なお、図１７の例では、複数の穴３についてそれぞれ所定時間イオンビーム１２２を照射しながら照射位置を切り替える例を示したが、これには限られない。例えば複数の穴３の内部にある程度金属が堆積されるまでは図１７のようにイオンビーム１２２の照射を行う。そして、穴３の内部にある程度金属が堆積された後は、各穴３において、材料ガスの吹き付けを継続した状態で、イオンビーム１２２を穴３の径方向に沿ってスキャンしながら、イオンビーム１２２を連続的に照射することもできる。これによれば、複数の穴３が基板１に形成されている場合に、各穴３の底部にＶＯＩＤ１０ｄが形成されることを抑制し、かつ、迅速にＸ線発生用ターゲットを製造することができる。

また、図１７の例では、複数の穴３それぞれについて一通り所定時間イオンビーム１２２を照射した場合に、複数の穴３それぞれについてターゲット部１０が形成されるまでイオンビームの照射を繰り返したかを判定する場合を例に示したが、これに限定されるものではない。例えば、１つの穴３にイオンビーム１２２を照射するごとに判定しても良い。

次に、Ｘ線発生用ターゲットＴ１を用いたＸ線発生装置について説明する。図１８は、本実施形態に係るＸ線発生装置の断面構成を示す図である。図１９は、図１８に示されたＸ線発生装置のモールド電源部を示す図である。

図１８に示されるように、Ｘ線発生装置２１は、開放型であり、使い捨てに供される閉鎖型と異なり、真空状態を任意に作り出すことができ、消耗品であるフィラメント部ＦやＸ線発生用ターゲットＴ１の交換を可能にしている。Ｘ線発生装置２１は、動作時に真空状態になる円筒形状のステンレス製の筒状部２２を有している。筒状部２２は、下側に位置する固定部２３と上側に位置する着脱部２４とで二分割され、着脱部２４はヒンジ部２５を介して固定部２３に取り付けられている。従って、着脱部２４が、ヒンジ部２５を介して横倒しになるように回動することで、固定部２３の上部を開放させることができ、固定部２３内に収容されているフィラメント部（カソード）Ｆへのアクセスを可能にする。

着脱部２４内には、電磁偏向レンズとして機能する上下一対の筒状のコイル部２６，２７が設けられると共に、コイル部２６，２７の中心を通るよう、筒状部２２の長手方向に電子通路２８が延在し、電子通路２８はコイル部２６，２７で包囲される。着脱部２４の下端にはディスク板２９が蓋をするように固定され、ディスク板２９の中心には、電子通路２８の下端側に一致させる電子導入孔２９ａが形成されている。

着脱部２４の上端は円錐台に形成され、頂部には、電子通路２８の上端側に位置して電子透過型のＸ線出射窓を形成するＸ線発生用ターゲットＴ１が装着されている。Ｘ線発生用ターゲットＴ１は、着脱自在な回転式キャップ部３１内にアースさせた状態で収容されている。従って、回転式キャップ部３１の取り外しによって、消耗品であるＸ線発生用ターゲットＴ１の交換も可能になる。また、フィラメント部Ｆは、着脱自在なキャップ部３０内に収容され、キャップ部３０の取り外しによって、フィラメント部Ｆの交換も可能になる。

固定部２３には真空ポンプ３２が固定されている。真空ポンプ３２は筒状部２２内全体を高真空状態にするためのものである。すなわち、Ｘ線発生装置２１が真空ポンプ３２を装備することによって、消耗品であるフィラメント部ＦやＸ線発生用ターゲットＴ１の交換が可能になっている。

筒状部２２の基端側には、電子銃３６との一体化が図られたモールド電源部３４が固定されている。モールド電源部３４は、電気絶縁性の樹脂（例えば、エポキシ樹脂）でモールド成形させたものであると共に、金属製のケース４０内に収容されている。そして、筒状部２２の固定部２３の下端（基端）は、ケース４０の上板４０ｂに対し、シールさせた状態でネジ止め等によりしっかりと固定されている。

モールド電源部３４内には、図１９に示されるように、高電圧（例えば、Ｘ線発生用ターゲットＴ１をアースさせる場合には最大−１６０ｋＶ）を発生させるようなトランスを構成させた高圧発生部３５が封入されている。具体的に、モールド電源部３４は、下側に位置して直方体形状をなすブロック状の電源本体部３４ａと、電源本体部３４ａから上方に向けて固定部２３内に突出する円柱状のネック部３４ｂとからなる。高圧発生部３５は、重い部品であるから電源本体部３４ａ内に封入され、Ｘ線発生装置２１全体の重量バランスから、できるだけ下側に配置させることが好ましい。

ネック部３４ｂの先端部には、電子通路２８を挟むように、Ｘ線発生用ターゲットＴ１に対峙させるよう配置させた電子銃３６が装着されている。

図１９に示されるように、モールド電源部３４の電源本体部３４ａ内には、高圧発生部３５に電気的に接続させた電子放出制御部５１が封入され、電子放出制御部５１によって、電子の放出のタイミングや管電流などを制御している。電子放出制御部５１が、グリッド用端子３８及びフィラメント用端子５０に対し、グリッド接続配線５２及びフィラメント接続配線５３を介してそれぞれ接続され、各接続配線５２，５３は、供に高電圧に印加されるゆえにネック部３４ｂ内に封入される。

電源本体部３４ａは、金属製のケース４０内に収容されている。電源本体部３４ａとケース４０との間に、高電圧制御部４１が配置されている。ケース４０には、外部電源に接続させるための電源用端子４３が固定され、高電圧制御部４１は電源用端子４３に接続されると共に、モールド電源部３４内の高圧発生部３５及び電子放出制御部５１に対してそれぞれ配線４４，４５を介して接続されている。外部からの制御信号に基づき、高電圧制御部４１によって、トランスを構成する高圧発生部３５で発生させ得る電圧を、高電圧（例えば１６０ｋＶ）から低電圧（０Ｖ）までコントロールしている。電子放出制御部５１により、電子の放出のタイミングや管電流などをコントロールする。

Ｘ線発生装置２１では、コントローラ（不図示）の制御に基づき、ケース４０内の高電圧制御部４１から、モールド電源部３４の高圧発生部３５及び電子放出制御部５１に電力及び制御信号がそれぞれ供給される。それと同時に、コイル部２６，２７にも給電される。その結果、フィラメント部Ｆから適切な加速度をもって電子が出射され、制御させたコイル部２６，２７で電子を適切に収束させ、Ｘ線発生用ターゲットＴ１に電子が照射される。照射された電子がＸ線発生用ターゲットＴ１に衝突することで、Ｘ線が外部に照射されることになる。

ところで、Ｘ線発生装置において、高い分解能は、電子を高い電圧（例えば、５０〜１５０ｋｅＶ程度）で加速し、ターゲット上で微小な焦点へフォーカスすることにより、得ることができる。電子がターゲット中でエネルギーを失う際に、Ｘ線、いわゆる制動放射Ｘ線が発生する。この際、焦点サイズは、照射される電子の大きさでほぼ決まることとなる。

Ｘ線の微細な焦点サイズを得るためには、電子を小さなスポットに収束させればよい。発生するＸ線の量を増やすためには、電子の量を増やせばよい。しかしながら、空間電荷効果により、電子のスポットサイズと電流量は相反する関係にあり、小さなスポットに大きな電流を流すことはできない。そして、小さなスポットに大きな電流を流すと発熱によりターゲットが消耗しやすくなる懼れが生じてしまう。

本実施形態では、上述したように、Ｘ線発生用ターゲットＴ１は、ダイヤモンドからなる基板１と、穴３の底面３ａと側壁面３ｂとに密着したターゲット部１０とを備えていることから、放熱性に極めて優れており、上述した状況下においても、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の消耗を防ぐことができる。

また、ターゲット部１０がナノサイズとされていることから、上述した高い加速電圧（例えば、５０〜１５０ｋｅＶ程度）で電子を照射して、ターゲット部１０付近で電子が拡がってしまった場合でも、Ｘ線焦点径が拡がるようなことはなく、分解能の劣化が抑制される。すなわち、ターゲット部１０のサイズで決まる分解能が得られることとなる。したがって、Ｘ線発生用ターゲットＴ１を用いたＸ線発生装置２１では、Ｘ線量を増やしつつ、ナノオーダー（数十〜数百ｎｍ）での分解能を得ることができる。

１ 基板
３ 穴
１０ ターゲット部
１００ ＦＩＢ装置
１１２ 液体金属イオン源貯蔵部
１１４ ブランカ
１１６ アパーチャ
１１８ 走査電極
１２０ 対物レンズ
１２２ イオンビーム
１３２ 載置台
１３４ ガス銃
１３６ ポンプ

Claims (5)

1. 有底状の穴が形成された基板の前記穴の径方向の中央部にイオンビームの照射位置を合わせる第１ステップと、
   前記イオンビームが照射される箇所にＸ線発生用ターゲットの材料ガスを吹き付ける第２ステップと、
   前記第２ステップによって前記材料ガスが吹き付けられている状態で、前記第１ステップによって照射位置が前記穴の径方向の中央部に合わせされたイオンビームを間欠的に照射する第３ステップと、
   を有することを特徴とするＸ線発生用ターゲットの製造方法。
2. 前記第３ステップは、前記イオンビームの照射位置を前記穴の径方向の中央部に固定した状態で、前記イオンビームを間欠的に照射する
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生用ターゲットの製造方法。
3. 前記基板に前記穴が複数形成されている場合、
   前記第１ステップは、前記イオンビームの照射位置を順次前記複数の穴の径方向の中央部に位置合わせし、
   前記第３ステップは、前記第１ステップによって照射位置が順次前記複数の穴の径方向の中央部に合わされるごとに前記イオンビームを照射することにより各穴に前記イオンビームを間欠的に照射する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線発生用ターゲットの製造方法。
4. 前記第３ステップにおいてあらかじめ設定された回数又はあらかじめ設定した時間前記穴に対して前記イオンビームの照射を行ったか否かを判定する第４ステップと、
   前記第４ステップにおいてあらかじめ設定された回数又はあらかじめ設定した時間前記穴に対して前記イオンビームの照射を行ったと判定されたら、前記第２ステップによって前記材料ガスが前記イオンビームが照射される箇所に吹き付けられている状態で、前記イオンビームを前記穴の径方向に沿ってスキャンしながら連続的に照射する第５ステップと、
   をさらに有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線発生用ターゲットの製造方法。
5. 有底状の穴が形成された基板の前記穴の径方向の中央部にイオンビームの照射位置を合わせる第１ステップと、
   前記イオンビームが照射される箇所にＸ線発生用ターゲットの材料ガスを吹き付ける第２ステップと、
   前記第２ステップによって前記材料ガスが吹き付けられている状態で、前記第１ステップによって照射位置が前記穴の径方向の中央部に合わせされたイオンビームを間欠的に照射する第３ステップと、
   を有する方法によって製造されたＸ線発生用ターゲット。

Images