JP2015028879A

JP2015028879A - Ｘ線発生用ターゲット及びｘ線発生装置

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Publication number: JP2015028879A
Application number: JP2013158130A
Authority: JP
Inventors: 良樹山西; Yoshiki Yamanishi; 克治門沢; Katsuji Kadosawa
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK; Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK; Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2015-02-12
Also published as: WO2015016019A1; US20160189909A1; EP3029708A1; TW201515045A

Abstract

【課題】異なる解像度のＸ線が使用可能とすること。【解決手段】開示するＸ線発生用ターゲットは、実施形態の一例において、基板（１）を有する。また、開示するＸ線発生用ターゲットは、実施形態の一例において、基板（１）の上面に設けられる第１のＸ線ターゲット部（１０−１）を有する。また、開示するＸ線発生用ターゲットは、実施形態の一例において、基板（１）の上面のうち、第１のＸ線ターゲット部（１０−１）を囲む位置に、第１のＸ線ターゲット部（１０−１）の外縁から間隔をおいて設けられる第２のＸ線ターゲット部（１０−２）を有する。【選択図】図１

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及びＸ線発生装置に関するものである。

Ｘ線発生装置は、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、電子ビームを照射する電子ビーム照射部と、電子ビーム照射部から照射された電子ビームが照射されるＸ線発生用ターゲットとを備える。Ｘ線発生装置は、電子ビーム照射部から照射された電子ビームをＸ線発生用ターゲットに衝突させることで、Ｘ線を照射する。

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、イオンビーム（ＦｏｃｕｓｅｄＩｏｎＢｅａｍ：ＦＩＢ）加工装置を用いてＸ線発生用ターゲットを製造する手法がある。

イオンビーム加工装置を用いる場合、イオンビームを基板に照射してスパッタすることで、基板に有底状の穴を形成する。そして、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で、穴に金属を堆積させてターゲット部を形成する。

特開２０１１−７７０２７号公報

しかしながら、上述の従来技術では、ターゲット部の大きさによりＸ線の解像度が一意に決まる結果、異なる解像度のＸ線を使えない。また、Ｘ線発生用ターゲットの基板に大きなターゲット部を設けた上で、ターゲット部に照射する電子ビームの径を大きくしたり小さくしたりする手法が考えられるが、電子ビームを細くするのは技術的に難しい。

開示するＸ線発生用ターゲットは、実施形態の一例において、基板と、前記基板の上面に設けられる第１のＸ線ターゲット部と、前記基板の上面のうち、前記第１のＸ線ターゲット部を囲む位置に、前記第１のＸ線ターゲット部の外縁から間隔をおいて設けられる第２のＸ線ターゲット部とを備える。

開示する１つの実施態様によれば、異なる解像度のＸ線が使用可能となるという効果を奏する。

図１は、第１の実施形態に係る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、第１の実施形態に係るＸ線発生用ターゲットの分解斜視図である。図３は、第１の実施形態に係る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、第１の実施形態におけるＦＩＢ装置の構成の概略の一例を示す図である。図５は、第１の実施形態に係る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フローチャートである。図６は、第１の実施形態に係る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７は、第１の実施形態におけるＸ線発生装置の断面構成を示す図である。図８は、第１の実施形態におけるモールド電源部の構成を示す図である。図９は、Ｘ線発生用ターゲットに照射される電子ビームのビーム径と第１のＸ線ターゲット部と第２のＸ線ターゲット部との関係について示す図である。図１０は、Ｘ線発生用ターゲットに照射される電子ビームのビーム径と第１のＸ線ターゲット部と第２のＸ線ターゲット部との関係について示す図である。図１１は、第２のＸ線ターゲット部が設けられる実施形態におけるＸ線発生用ターゲットの一例を示す図である。図１２は、第２のＸ線ターゲット部の一例について示すための図である。図１３は、第２のＸ線ターゲット部の一例について示すための図である。図１４は、第２のＸ線ターゲット部の一例について示すための図である。図１５は、Ｘ線発生用ターゲットの断面構成の一例を説明するための図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係るＸ線発生装置は、１つの実施形態において、基板と、電子ビーム照射部と、ビーム径制御部とを有する。電子ビーム照射部は、基板の上面に設けられる第１のＸ線ターゲット部と、基板の上面のうち第１のＸ線ターゲット部を囲む位置に第１のＸ線ターゲット部の外縁から間隔をおいて設けられる第２のＸ線ターゲット部とを有するＸ線発生用ターゲットに対して、電子ビームを照射する。ビーム径制御部は、Ｘ線発生用ターゲットに照射される電子ビームのビーム径を制御する。また、ビーム径制御部は、第１のＸ線ターゲット部を含み第２のＸ線ターゲット部を含まない範囲を照射範囲となるビーム径にすることで、第１のＸ線ターゲット部の大きさに相当する解像度を示す第１のＸ線をＸ線発生用ターゲットから照射させ、第１のＸ線ターゲット部と第２のＸ線ターゲット部とを含む範囲を照射範囲となるビーム径にすることで、第１のＸ線よりも解像度の低い第２のＸ線をＸ線発生用ターゲットから照射させる。

また、第１の実施形態に係るＸ線発生用ターゲットは、１つの実施形態において、基板と、基板の上面に設けられる第１のＸ線ターゲット部と、基板の上面のうち、第１のＸ線ターゲット部を囲む位置に、第１のＸ線ターゲット部の外縁から間隔をおいて設けられる第２のＸ線ターゲット部とを有する。

また、第１の実施形態に係るＸ線発生用ターゲットは、１つの実施形態において、第２のＸ線ターゲット部が、第１のＸ線ターゲット部が設けられた位置を中心とするリング状に設けられる。

また、第１の実施形態に係るＸ線発生用ターゲットは、１つの実施形態において、第１のＸ線ターゲット部と第２のＸ線ターゲット部とは、基板に設けられた有底状の穴部に埋め込まれる。

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付す。

図１及び図２を参照して、第１の実施形態に係るＸ線発生用ターゲットＴ１について説明する。図１は、第１の実施形態に係る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、第１の実施形態に係る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、第１のＸ線ターゲット部１０−１及び第２のＸ線ターゲット部１０−２とを有する。

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を有する。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良い。基板１の厚みは、例えば、１００μｍ程度に設定される。基板１の外径は、例えば、３ｍｍ程度に設定される。

このように、穴３−１や穴３−２がダイヤモンドに形成されることで、Ｘ線発生用時にでる熱を効率良く拡散することが可能となり、大きな電流をかけることが可能となる。

基板１には、表面１ａ側から有底状の穴３−１や穴３−２が形成される。穴３−１は、底面３−１ａと側壁面３−１ｂとで形成される内側空間を有する。また、穴３−２は、底面３−２ａと側壁面３−２ｂとで形成される内側空間を有する。穴３−２は、基板１の表面１ａにおいて、穴３−１の外側に設けられる。穴３−１の内側空間は、例えば、円柱体形状に形成される。ただし、穴３−１の内側空間は円柱体形状に限定されるものではなく、角柱体形状など任意の形状であっても良い。穴３−２の内側空間は、基板１の上面のうち、穴３−１を囲む位置に、穴３−１の外縁から間隔をおいて設けられる。例えば、穴３−２の内側空間は、穴３−１を中心とするリング状に形成される。

ここで、穴３−１の径と、穴３−２の内径と、Ｘ線発生装置によりＸ線発生用ターゲットＴ１に照射される電子ビームのビーム径あとの関係について説明する。Ｘ線発生装置は、少なくとも２種類のビーム径の電子ビームを線発生用ターゲットＴ１に照射する。Ｘ線発生装置により照射される電子ビームのうち、他の電子ビームと比較してビーム径が小さい電子ビームのビーム径は、穴３−１の径より大きく、穴３−２の内径より小さくなる。また、Ｘ線発生装置により照射される電子ビームのうち、他の電子ビームと比較してビーム径が大きい電子ビームのビーム径は、穴３−２の内径よりも大きくなる。言い換えると、Ｘ線発生装置は、穴３−１の径よりも大きく穴３−２の内径よりも小さいビーム径の電子ビームをＸ線発生用ターゲットＴ１に照射したり、穴３−２の内径よりも大きいビーム径の電子ビームをＸ線発生用ターゲットＴ１に照射したりする。

穴３−１の径は、例えば、１００ｎｍ程度に設定される。穴３−１の深さは、例えば、１μｍ程度に設定される。このように、穴３−１は、径が小さく形成されるとともに、穴のアスペクト比が大きく形成される。また、穴３−２の内径は、例えば、３００ｎｍ程度に設定され、穴３−２の外形は任意の値に設定される。

第１のＸ線ターゲット部１０−１は、基板１の上面に設けられる。例えば、基板１に設けられた有底状の穴３−１に埋め込まれる。図１及び図２に示す例では、第１のＸ線ターゲット部１０−１は、基板１に形成されている穴３−１内に配置される。第１のＸ線ターゲット部１０−１は、金属で形成され、穴３−１の内側空間に対応した円柱体形状に形成される。第１のＸ線ターゲット部１０−１は、第１の端面１０−１ａ、第２の端面１０−１ｂ、及び外側面１０−１ｃを有する。第１のＸ線ターゲット部１０−１を構成する金属としては、例えば、銅、モリブデン、タングステン、金、白金等である。

第１のＸ線ターゲット部１０−１は、穴３−１の底面３−１ａから表面１ａ側に向かって金属が堆積されることで形成される。この結果、第１のＸ線ターゲット部１０−１の第１の端面１０−１ａは、全体が穴３−１の底面３−１ａと密着している。第１のＸ線ターゲット部１０−１の外側面１０−１ｃは、全体が穴３−１の側壁面３−１ｂと密着している。

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

第２のＸ線ターゲット部１０−２は、基板１の上面のうち、第１のＸ線ターゲット部１０−１を囲む位置に、第１のＸ線ターゲット部１０−１の外縁から間隔をおいて設けられる。例えば、第２のＸ線ターゲット部１０−２は、基板１に設けられた有底状の穴３−２に埋め込まれる。

図１及び図２に示す例では、第２のＸ線ターゲット部１０−２は、基板１に形成されている穴３−２内に配置される。第２のＸ線ターゲット部１０−２は、金属で形成され、穴３−２の内側空間に対応した円柱体形状に形成される。第２のＸ線ターゲット部１０−２は、第２の端面１０−２ａ、第２の端面１０−２ｂ、及び外側面１０−２ｃを有する。第２のＸ線ターゲット部１０−２を構成する金属としては、例えば、タングステン、金、白金等である。

第２のＸ線ターゲット部１０−２は、穴３−２の底面３−２ａから表面１ａ側に向かって金属が堆積されることで形成される。この結果、第２のＸ線ターゲット部１０−２の第２の端面１０−２ａは、全体が穴３−２の底面３−２ａと密着している。第２のＸ線ターゲット部１０−２の外側面１０−２ｃは、全体が穴３−２の側壁面３−２ｂと密着している。

第２のＸ線ターゲット部１０−２は、穴３−２の内側空間の形状に対応して形成される。円柱形状の軸方向の長さは、例えば、１μｍ程度となる。第２のＸ線ターゲット部１０−２の円柱形状の内径の径方向の長さは、例えば、３００ｎｍ程度となる。

ここで、第１のＸ線ターゲット部１０−１と第２のＸ線ターゲット部１０−２とは、同一の金属で形成されても良く、異なる金属で形成されても良い。また、第１のＸ線ターゲット部１０−１と第２のＸ線ターゲット部１０−２とは、同一の手法により形成されても良く、異なる手法により形成されても良い。

図３は、第１の実施形態に係る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３に示されるように、Ｘ線発生用ターゲットＴ１は、導電層１２を備えていても良い。導電層１２は、基板１の表面１ａ側に膜状に形成される。導電層１２は、例えば、不純物（例えば、ボロン等）をドープしたダイヤモンドで形成される。導電層１２の厚みは、例えば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、第１のＸ線ターゲット部１０−１の第２の端面１０−１ｂ、及び、第２のＸ線ターゲット部１０−２の第２の端面１０−２ｂを覆うように、表面１ａ上に形成される。

続いて、Ｘ線発生用ターゲットＴ１を製造するためのＦＩＢ装置の一例について説明する。図４は、ＦＩＢ装置の構成の概略の一例を示す図である。なお、図４に示すＦＩＢ装置は、一例であり、実施形態に係るＸ線発生用ターゲットを製造する上で用いるＦＩＢ装置は、図４に示すＦＩＢ装置に限定されるものではなく、任意のＦＩＢ装置を用いて良い。また、Ｘ線発生用ターゲットＴ１を製造するための装置は、ＦＩＢ装置に限定されるものではなく、任意の装置を用いて良い。

図４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、イオンビームを照射する場合に、イオンビームを穴３−１や穴３−２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でイオンビームを穴３−１や穴３−２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穴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３−１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の第１のＸ線ターゲット部１０−１や第２のＸ線ターゲット部１０−２を形成する際に、第２の筐体１３０内の空間に材料ガスを吹き付ける。材料ガスは、例えば、タングステンヘキサカルボニル（Tungsten Hexacarbonyl：Ｗ（ＣＯ）６）である。ポンプ１３６は、真空排気を行うことで、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。

ここで、ＦＩＢ装置１００は、スキャンしながら基板１にイオンビーム１２２を照射してスパッタすることで、穴３−１や穴３−２を形成する。

（製造方法の流れの一例）
図５は、第１の実施形態に係る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フローチャートである。図６は、第１の実施形態に係る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。以下では、集束イオンビーム（Focused Ion Beam：FIB）加工装置を用いることでＸ線発生用ターゲットを製造する場合を例に説明するが、これに限定されるものではない。

図５に示すように、ＦＩＢ装置１００の載置台１３２の上に基板１を配置する（ステップＳ１０１）。そして、ＦＩＢ装置１００は、基板１に穴３−１及び穴３−２を形成する（ステップＳ１０２）。具体的には、ＦＩＢ装置１００は、基板１に有底状の穴３−１と穴３−２とを形成する。例えば、ＦＩＢ装置１００は、Ｇａ＋のようなイオンビーム１２２を基板１に照射することで表面１ａ側からスパッタし、図６の（ａ）のように穴３−１及び穴３−２を形成する。例えば、ＦＩＢ装置１００は、基板１に、径が１００ｎｍであって深さが６００ｎｍとなる穴３−１を形成し、内径が３００ｎｍであって外形が６００ｎｍとなり深さが６００ｎｍとなるリング状の穴３−２を形成する。ただし、これに限定されるものではなく、穴３−１の径を１００ｎｍより小さくしても良く、穴３−１及び穴３−２の深さを６００ｎｍより深くしても良い。

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３−１及び穴３−２は、それぞれ、底面３−１ａ及び底面３−２ａに向かうにつれて径が小さくなり、側壁面３−１ｂ及び側面３−２ｂがテーパー状に形成されることがある。なお、図６の（ａ）に示す例では、記載の便宜上、側壁面３−１ｂが底面３−１ａから垂直に形成され、側壁面３−２ｂが底面３−２ａから垂直に形成される場合を例に示した。

そして、ターゲット部を形成する（Ｓ１０３）。つまり、図６の（ｂ）に示すように、穴３−１に第１のＸ線ターゲット部１０−１を形成し、穴３−２に第２のＸ線ターゲット部１０−２を形成する。例えば、穴３−１の底面３−１ａから第１主面１ａ側に向かって上述した金属を堆積させることにより、第１のＸ線ターゲット部１０−１を形成する。また、穴３−２の底面３−２ａから第１主面１ａ側に向かって上述した金属を堆積させることにより、第２のＸ線ターゲット部１０−２を形成する。ここで、穴３−１及び穴３−２に直接金属を堆積させる。この結果、第１のＸ線ターゲット部１０−１では、第１端面１０−１ａが穴３−１の底面３−１ａと密着し、外側面１０−１ｃが穴３−１の側壁面３−１ｂと密着する。また、同様に、第２のＸ線ターゲット部１０−２では、第１端面１０−２ａが穴３−２の底面３−２ａと密着し、外側面１０−２ｃが穴３−２の側壁面３−２ｂと密着する。

例えば、ＦＩＢ加工装置を用いて、金属蒸気雰囲気中で収束イオンビームを穴３−１や穴３−２に照射することで金属を堆積させる。ＦＩＢ加工装置では、収束イオンビームの照射箇所に材料ガスを吹き付けることで、ＦＩＢ励起化学気相析出により材料を堆積させる。例えば、材料ガスとして、タングステンヘキサカルボニル（Tungsten Hexacarbonyl：Ｗ（ＣＯ）６）を用いることで、タングステンを堆積させることができる。また、例えば、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）を用いることで、白金を堆積させることができる。また、例えば、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：Ｃ７Ｈ７Ｆ６Ｏ２Ａｕ）を用いることで、金を堆積させることができる。

そして、導電層１２を形成する（ステップＳ１０４）。導電層１２は、基板１の表面１ａ、穴３−１及び穴３−２に堆積された金属の上部を覆うように形成される。導電層１２は、例えば、既知のマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いて形成される。より詳細な一例をあげて説明すると、導電層１２は、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用い、表面１ａ及び金属の上部に、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ることで形成される。また、導電層１２は、例えば、既知のＰＶＤ（ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）用いて形成される。より詳細な一例をあげて説明すると、導電層１２は、ＰＶＤ装置を用い、表面１ａ及び金属の上部に、導電性の金属膜を蒸着させることで、形成される。導電性の金属膜は、例えば、チタンやクロムなどの金属で形成され、厚みは、５０ｎｍである。ただし、これに限定される者ではなく、導電性の金属膜を形成する材料は、チタンやクロム以外の材料であっても良く、膜圧が５０ｎｍより薄くても良く、膜圧が５０ｎｍより厚くても良い。この結果、図６の（ｃ）に示すように、基板１の表面１ａに導電層１２が形成される。

なお、図５及び図６を用いて説明した製造方法の処理手順は、上記の順番に限定されるものではなく、処理内容を矛盾させない範囲で適宜変更しても良い。例えば、上記のステップＳ１０４を省略しても良く、ステップＳ１０４をステップＳ１０２の前に行っても良い。

（Ｘ線発生装置の一例）
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７は、第１の実施形態に係るＸ線発生用ターゲットＴ１を用いたＸ線発生装置の断面構成の一例を示す図である。図８は、第１の実施形態に係るＸ線発生用ターゲットＴ１を用いたＸ線発生装置のモールド電源部の一例を示す図である。なお、図７及び図８を用いて説明するＸ線発生装置は、一例であり、これに限定されるものではない。

以下に説明するように、Ｘ線発生装置２１は、電子ビーム照射部と、ビーム径制御部とを有する。電子ビーム照射部は、基板の上面に設けられる第１のＸ線ターゲット部と、基板の上面のうち第１のＸ線ターゲット部を囲む位置に第１のＸ線ターゲット部の外縁から間隔をおいて設けられる第２のＸ線ターゲット部とを有するＸ線発生用ターゲットに対して、電子ビームを照射する。ビーム径制御部は、Ｘ線発生用ターゲットに照射される電子ビームのビーム径を制御する。また、ビーム径制御部は、第１のＸ線ターゲット部を含み第２のＸ線ターゲット部を含まない範囲を照射範囲となるビーム径にすることで、第１のＸ線ターゲット部の大きさに相当する解像度を示す第１のＸ線をＸ線発生用ターゲットから照射させ、第１のＸ線ターゲット部と第２のＸ線ターゲット部とを含む範囲を照射範囲となるビーム径にすることで、第１のＸ線よりも解像度の低いＸ線をＸ線発生用ターゲットから照射させる。なお、Ｘ線発生装置２１により照射される電子ビームは、ビーム径は変化するものの、中心位置は同一となる。

図７の説明に戻る。図７に示す例では、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を有する。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２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。したがって、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線照射窓を形成するＸ線発生用ターゲットＴ１が装着される。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る。したがって、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る。

モールド電源部３４内には、図８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が装着される。

図８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。この結果、フィラメント部Ｆから適切な加速度をもって電子が照射され、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。

このように、Ｘ線発生装置２１では、フィラメント部Ｆは、電子ビームをＸ線発生用ターゲットＴ１に照射する。また、Ｘ線発生装置２１では、コントローラ（不図示）や高電圧制御部４１、電子放出制御部５１によってフィラメント部Ｆから照射されるビーム径が制御され、コイル部２６及び２７によってフィラメント部Ｆから照射されたビーム径が制御される。言い換えると、コントローラ（不図示）や高電圧制御部４１、電子放出制御部５１、コイル部２６及び２７によってビーム径が制御される。

図９及び図１０は、Ｘ線発生用ターゲットＴ１に照射される電子ビームのビーム径と第１のＸ線ターゲット部１０−１と第２のＸ線ターゲット部１０−２との関係について示す図である。図９及び図１０では、フィラメント部Ｆから照射された電子ビームの照射方向を矢印で示す。また、図９及び図１０では、Ｘ線発生用ターゲットＴ１から照射されたＸ線７の解像度は、Ｘ線の幅となる。

図９に示すように、Ｘ線発生装置２１は、第１のＸ線ターゲット部１０−１を含んで第２のＸ線ターゲット部１０−２を含まない範囲を照射範囲となるビーム径の電子ビーム６−１を照射することで、第１のＸ線ターゲット部１０−１の大きさに相当する解像度を示す第１のＸ線７−１をＸ線発生用ターゲットＴ１から照射する。つまり、Ｘ線発生装置２１は、第１のＸ線ターゲット部１０−１を含んで第２のＸ線ターゲット部１０−２を含まない範囲を照射範囲となるビーム径の電子ビーム７−１を照射したとしても、第１のＸ線ターゲット部１０−１の大きさに相当する解像度を示す第１のＸ線８−１を照射することになる。ここで、第１のＸ線８−１の解像度は幅８−１となる。

また、図１０に示すように、Ｘ線発生装置２１は、第１のＸ線ターゲット部１０−１と第２のＸ線ターゲット部１０−２とを含む範囲を照射範囲となるビーム径の電子ビーム６−２を照射することで、第１のＸ線７−１よりも解像度の低い第２のＸ線７−２をＸ線発生用ターゲットＴ１から照射する。図１０に示す例では、第２のターゲット１０−２の外径よりも大きいビーム径の電子ビームを照射する場合を示した。つまり、Ｘ線発生装置２１は、第１のＸ線ターゲット部１０−１を含んで第２のＸ線ターゲット部１０−２を含まない範囲を照射範囲となるビーム径の電子ビーム７−２を照射したとしても、第１のＸ線ターゲット部１０−１の大きさに相当する解像度を示す第１のＸ線７−１を照射可能となるＸ線発生用ターゲットＴ１を用いて、第１のＸ線７−１よりも解像度の低い第２のＸ線７−２を照射可能となる。第２のＸ線７−２の解像度は、第１のＸ線８−１の解像度は幅８−１よりも低い幅８−２となる。なお、Ｘ線の解像度は、Ｘ線の幅が狭ければ狭いほど高くなる。

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で、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、照射される電子ビームのビーム径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良い。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良い。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おそれが生じてしまう。

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、穴３−１の底面３−１ａと側壁面３−１ｂとに密着した第１のＸ線ターゲット部１０−１、及び、穴３−２の底面３−２ａと側壁面３−２ｂとに密着した第２のＸ線ターゲット部１０−２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、第１のＸ線ターゲット部１０−１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、第１のＸ線ターゲット部１０−１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。言い換えると、ビーム径が第１のＸ線ターゲット部１０−１の径よりも大きくなってしまったとしても、第１のＸ線ターゲット部１０−１の径に相当するＸ線を照射可能となる。また、第１のＸ線ターゲット部１０−１の深さを深くすることで、Ｘ線量を増やすことが可能となる。すなわち、第１のＸ線ターゲット部１０−１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。

また、上述したように、第１の実施形態に係るＸ線発生装置は、１つの実施形態において、基板と、電子ビーム照射部と、ビーム径制御部とを有する。電子ビーム照射部は、基板の上面に設けられる第１のＸ線ターゲット部と、基板の上面のうち第１のＸ線ターゲット部を囲む位置に第１のＸ線ターゲット部の外縁から間隔をおいて設けられる第２のＸ線ターゲット部とを有するＸ線発生用ターゲットに対して、電子ビームを照射する。ビーム径制御部は、Ｘ線発生用ターゲットに照射される電子ビームのビーム径を制御する。また、ビーム径制御部は、第１のＸ線ターゲット部を含み第２のＸ線ターゲット部を含まない範囲を照射範囲となるビーム径にすることで、第１のＸ線ターゲット部の大きさに相当する解像度を示す第１のＸ線をＸ線発生用ターゲットから照射させ、第１のＸ線ターゲット部と第２のＸ線ターゲット部とを含む範囲を照射範囲となるビーム径にすることで、第１のＸ線よりも解像度の低い第２のＸ線をＸ線発生用ターゲットから照射させる。この結果、異なる解像度のＸ線が使用可能となる。

すなわち、第１のＸ線ターゲット部１０−１と、異なる径を有する第２のＸ線ターゲット部１０−２とを基板１に形成し、Ｘ線発生用ターゲットＴ１に照射する電子ビームの焦点をぼやかしたりフィラメント部Ｆから出社されるビーム径を変更したりすることで、Ｘ線発生用ターゲットＴ１において電子ビームが照射される照射範囲を変更することで、異なる解像度のＸ線を簡単に切り替えることが可能となる。

（その他の実施形態）
さて、これまで、第１の実施形態について説明したが、上述した実施形態以外にも、その他の実施形態にて実施されても良い。そこで、以下では、その他の実施形態について説明する。

（製造方法）
例えば、上述した実施形態では、ＦＩＢを用いて第１のＸ線ターゲット部１０−１と第２のＸ線ターゲット部１０−２とを作成する場合を例に示したが、これに限定されるものではなく、任意の手法を用いて良い。

（第２のＸ線ターゲット部）
また、上述した実施形態では、Ｘ線発生用ターゲットＴ１に１つの第２のＸ線ターゲット部１０−２が設けられる場合を例に示したが、これに限定されるものではなく、第２のＸ線ターゲット部１０−２が複数設けられても良い。言い換えると、第１のＸ線ターゲット部１０−１とは別に、異なる径を有する複数の第２のＸ線ターゲット部１０−２を設けても良い。

図１１は、第２のＸ線ターゲット部が設けられる実施形態におけるＸ線発生用ターゲットＴ１の一例を示す図である。図１１に示す例では、第２のＸ線ターゲット部１０−２ａと第２のＸ線ターゲット部１０−２ｂとが設けられる場合を示した。ただし、これに限定されるものではなく、第２のＸ線ターゲット部１０−２の数は任意であって良い。なお、図１１では、説明の便宜上、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の上面図を示した。

このように、第２のＸ線ターゲット部１０−２が複数設けられることで、第１のＸ線と比較して解像度の低いＸ線を段階的に複数簡単に切り替えて用いることが可能となる。例えば、図１１に示す例では、第２のＸ線ターゲット部１０−２ａの外径よりも大きく第２のＸ線ターゲット部１０−２ｂの内径よりも小さいビーム径の電子ビームを照射することで、第２のＸ線ターゲット部１０−２ａの外径に相当するＸ線を照射可能となり、第２のＸ線ターゲット部１０−２ｂの外径よりも大きいビーム径の電子ビームを照射することで、第２のＸ線ターゲット部１０−２ｂの外径に相当するＸ線を照射可能となる。言い換えると、第１のＸ線と比較して低解像度のＸ線として、第２のＸ線ターゲット部１０−２の外径に相当するＸ線と第２のＸ線ターゲット部１０−２ｂの外径に相当するＸ線とを簡単に切り替え可能となる。

（電子ビームのビーム径）
また、上述した実施形態では、第１のＸ線ターゲット部１０−１と第２のＸ線ターゲット部１０−２とを含む範囲を照射範囲となるビーム径の電子ビームとして、第２のＸ線ターゲット部１０−２の全範囲が含まれるビーム径の電子ビームを用い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、第２のＸ線ターゲット部１０−２の全範囲が含まれるのではなく、一部のみが含まれるビーム径の電子ビームを用いても良い。この場合、Ｘ線発生用ターゲットＴ１から照射されるＸ線の解像度は、第２のＸ線ターゲット部１０−２の外径ではなく、Ｘ線発生用ターゲットＴ１に照射された電子ビームのビーム径に相当することになる。

（第２のＸ線ターゲット部）
また、例えば、図１２に示すように、Ｘ線発生用ターゲットＴ１の上面のうち、第１のＸ線ターゲット部１０−１を囲む位置であって第１のＸ線ターゲット部１０−１の外縁から間隔をおいた位置以降のすべての領域に第２のＸ線ターゲット部１０−２が設けられても良い。図１２は、第２のＸ線ターゲット部の一例について示すための図である。

（第１のＸ線ターゲット部と第２のＸ線ターゲット部）
また、上述した実施形態では、第１のＸ線ターゲット部１０−１と第２のＸ線ターゲット部１０−２とが基板１に埋め込まれ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、第１のＸ線ターゲット部１０−１は、基板１に設けられた有底状の穴３−１に埋め込まれてり、第２のＸ線ターゲット部１０−２は、基板１の表面上に設けられても良い。この場合、例えば、第１のＸ線ターゲット部１０−１と比較して第２のＸ線ターゲット部１０−２が基板１の上面に広範囲に設けられる場合に、第２のＸ線ターゲット部１０−２を簡単に形成可能となる。

（第２のＸ線ターゲット部）
例えば、上述した実施形態では、図２に示されるように、穴３−２が設けられる表面１ａ上の配置が、リング状とな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、図１３に示すように、楕円状に配置しても良く、図１４に示すように、１つ又は複数の角を有する形状に配置しても良く、任意の形状に配置して良い。図１３及び図１４は、第２のＸ線ターゲット部の一例について示すための図である。

なお、図１３に示す例では、第２のＸ線ターゲット部１０−２の外側の形状が楕円であり、内側の形状が円であ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、第２のＸ線ターゲット部１０−２の外側の形状と内側の形状とのうち、任意の一方又は両方が楕円であっても良い。

また、図１４に示す例では、第２のＸ線ターゲット部１０−２の外側の形状が四角である場合を例に示したが、これに限定されるものではなく、第２のＸ線ターゲット部１０−２外側の形状が、１〜３つの角を有する形状であっても良く、５つ以上の角を有する形状であっても良い。また、図１４に示す例では、第２のＸ線ターゲット部１０−２の外側の形状が四角であり、内側の形状が円であ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、第２のＸ線ターゲット部１０−２の外側の形状と内側の形状とのうち、任意の一方又は両方が１つ以上の角を有する形状であっても良い。

（イオンドープ）
また、第１の実施形態では、基板１にライナー層４を形成する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ライナー層４を形成しなくても良く、ライナー層４の代わりにイオンドープを行っても良い。

（導電層）
また、例えば、上述した実施形態では、図３に示されるように、導電層１２が、基板１の表面１ａ、第１のＸ線ターゲット部１０−１の第２の端面１０−１ｂ、及び、第２のＸ線ターゲット部１０−２の第２の端面１０−２ｂを覆うように形成され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、図１５に示すように、導電層１２が、第１のＸ線ターゲット部１０−１の第２の端面１０−１ｂ、及び、第２のＸ線ターゲット部１０−２の第２の端面１０−２ｂが露出するように、表面１ａ上に形成されても良い。図１５は、Ｘ線発生用ターゲットの断面構成の一例を説明するための図である。この場合、Ｘ線発生用ターゲットを製造する際には、基板を配置すると、穴を空ける前に導電層１２を形成し、その後、穴を形成してターゲットを形成することで、Ｘ線発生用ターゲットを製造する。

１基板
１ａ表面
１ｂ裏面
１０−１第１のＸ線ターゲット部
１０−２第２のＸ線ターゲット部
１２導電層
Ｔ１Ｘ線発生用ターゲット

Claims

基板と、
前記基板の上面に設けられる第１のＸ線ターゲット部と、
前記基板の上面のうち、前記第１のＸ線ターゲット部を囲む位置に、前記第１のＸ線ターゲット部の外縁から間隔をおいて設けられる第２のＸ線ターゲット部と
を備えたことを特徴とするＸ線発生用ターゲット。
前記第２のＸ線ターゲット部は、前記第１のＸ線ターゲット部が設けられた位置を中心とするリング状に設けられ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。
前記第２のＸ線ターゲット部が複数設けられ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。
前記第１のＸ線ターゲット部と前記第２のＸ線ターゲット部とは、前記基板に設けられた有底状の穴部に埋め込まれ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。
前記第１のＸ線ターゲット部は、前記基板に設けられた有底状の穴部に埋め込まれており、
前記第２のＸ線ターゲット部は、前記基板の表面上に設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＸ線発生用ターゲット。
前記基板の上面に導電層を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＸ線発生用ターゲット。
基板と、前記基板の上面に設けられる第１のＸ線ターゲット部と、前記基板の上面のうち前記第１のＸ線ターゲット部を囲む位置に前記第１のＸ線ターゲット部の外縁から間隔をおいて設けられる第２のＸ線ターゲット部とを有するＸ線発生用ターゲットに対して、電子ビームを照射する電子ビーム照射部と、
前記Ｘ線発生用ターゲットに照射される電子ビームのビーム径を制御するビーム径制御部とを有し、
前記ビーム径制御部は、前記第１のＸ線ターゲット部を含み前記第２のＸ線ターゲット部を含まない範囲を照射範囲となるビーム径にすることで、前記第１のＸ線ターゲット部の大きさに相当する解像度を示す第１のＸ線を前記Ｘ線発生用ターゲットから照射させ、前記第１のＸ線ターゲット部と前記第２のＸ線ターゲット部とを含む範囲を照射範囲となるビーム径にすることで、前記第１のＸ線よりも解像度の低い第２のＸ線を前記Ｘ線発生用ターゲットから照射させることを特徴とするＸ線発生装置。