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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2020-507085(P2020-507085A)
(43)【公表日】2020年3月5日
(54)【発明の名称】放射線窓
(51)【国際特許分類】
G01T 7/00 20060101AFI20200207BHJP
【ＦＩ】
G01T7/00 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2019-559402(P2019-559402)
(86)(22)【出願日】2018年1月17日
(85)【翻訳文提出日】2019年9月12日
(86)【国際出願番号】FI2018050034
(87)【国際公開番号】WO2018134480
(87)【国際公開日】20180726
(31)【優先権主張番号】20175037
(32)【優先日】2017年1月18日
(33)【優先権主張国】FI
(81)【指定国】
AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】519249033
【氏名又は名称】オックスフォード インストゥルメンツ テクノロジーズ オサケユイチア
(74)【代理人】
【識別番号】100107364
【弁理士】
【氏名又は名称】斉藤 達也
(72)【発明者】
【氏名】チェクロブ，ニコライ
【テーマコード（参考）】
2G188
【Ｆターム（参考）】
2G188AA27
2G188BB03
2G188BB15
2G188DD09
2G188DD11
2G188DD17
2G188DD30
2G188DD42
2G188DD43
2G188DD44
(57)【要約】
本発明の一例示的態様によれば、第１の側にマスクを含む第１のシリコンウエハを形成するステップと、第１のシリコンウエハの第１の側に第２のシリコンウエハを貼り付けるステップと、一方のウエハをエッチングして、反対側のシリコンウエハに堆積された窓層の一部を露出させ、窓層を支持するそのマスクによって定義される構造を残すステップと、を含む方法が提供される。【選択図】２Ｅ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の側にマスクを含む第１のシリコンウエハを形成するステップと、
前記第１のシリコンウエハの前記第１の側に第２のシリコンウエハを貼り付けるステップと、
前記ウエハのうちの一方をエッチングして、反対側のシリコンウエハに堆積された窓層の一部を露出させ、前記窓層を支持する前記マスクによって定義される構造を残すステップと、
を含む方法。
前記第１のシリコンウエハの前記第１の側に第２のシリコンウエハを貼り付けるステップと、
前記ウエハのうちの一方をエッチングして、反対側のシリコンウエハに堆積された窓層の一部を露出させ、前記窓層を支持する前記マスクによって定義される構造を残すステップと、
を含む方法。
【請求項2】
前記窓層は、前記シリコンウエハのうちの一方のウエハの貼り付けられていない側に堆積される、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記構造は、前記シリコンウエハのうちの一方のウエハのシリコンから形成される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記マスクの少なくとも一部を除去するステップを更に含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記窓層の、前記構造に面していない側に少なくとも１つの表面層を堆積させるステップを更に含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記少なくとも１つの表面層はアルミニウム層を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記少なくとも１つの表面層はグラフェン層を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項8】
前記第２のシリコンウエハを貼り付ける前記ステップの前に、前記第１のシリコンウエハの前記シリコンの一部が、前記マスクに従って前記第１の側からエッチングされる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記窓層と前記第２のシリコンウエハとの間にエッチングストッパ層が設けられる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記エッチングストッパ層は少なくとも一部が除去される、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
第３のシリコンウエハが与えられて、前記窓層に貼り付けられ、前記第３のシリコンウエハの上に第２のマスクが設けられ、前記第３のシリコンウエハが前記第２のマスクに従ってエッチングされて、前記窓層の上に第２の構造が形成される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
支持構造上の連続的な窓層であって、前記支持構造は前記窓層の第１の側にあって第２の側にはない、前記窓層を含み、
前記窓層は前記第２の側において連続的に露出しており、前記窓層は前記第１の側において一部が露出しており、
前記支持構造は、第１のシリコン層及び第２のシリコン層を含み、前記第１のシリコン層と前記第２のシリコン層との間にマスク層を含む、
放射線窓構造。
前記窓層は前記第２の側において連続的に露出しており、前記窓層は前記第１の側において一部が露出しており、
前記支持構造は、第１のシリコン層及び第２のシリコン層を含み、前記第１のシリコン層と前記第２のシリコン層との間にマスク層を含む、
放射線窓構造。
【請求項13】
前記マスク層は、前記第２のシリコン層の前記第１の側の露出部分を覆う、請求項１２に記載の放射線窓構造。
【請求項14】
前記窓層は、前記第２の側に少なくとも１つのアルミニウム表面層が設けられる、請求項１２に記載の放射線窓構造。
【請求項15】
前記窓層は、前記第２の側に少なくとも１つのグラフェン表面層が設けられる、請求項１２に記載の放射線窓構造。
【請求項16】
前記マスク層は、前記第２のシリコン層の前記第１の側の露出部分から除去されている、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の放射線窓構造。
【請求項17】
前記窓層は、シリコン窒化物、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、金属炭素窒化物、グラフェン、パイロライトカーボン、及びポリマーのうちの少なくとも１つの材料で構成される、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の放射線窓構造。
【請求項18】
前記窓層は単一平面内に置かれている、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の放射線窓構造。
【請求項19】
シリコン酸化物層をその上に含む第１のシリコンウエハを形成するステップと、
前記第１のシリコンウエハに第２のシリコンウエハを貼り付けるステップであって、前記第２のシリコンウエハの上に窓層が堆積され、前記シリコン酸化物層はキャビティを含み、前記窓層は、前記貼り付けるステップの結果として、前記キャビティに挿入される、前記貼り付けるステップと、
前記第１のシリコンウエハを貫通するエッチングを行って前記窓層を露出させ、マスクに従って前記第２のシリコンウエハを貫通するエッチングを行って前記窓層の支持構造を構築するステップと、
を含む方法。
前記第１のシリコンウエハに第２のシリコンウエハを貼り付けるステップであって、前記第２のシリコンウエハの上に窓層が堆積され、前記シリコン酸化物層はキャビティを含み、前記窓層は、前記貼り付けるステップの結果として、前記キャビティに挿入される、前記貼り付けるステップと、
前記第１のシリコンウエハを貫通するエッチングを行って前記窓層を露出させ、マスクに従って前記第２のシリコンウエハを貫通するエッチングを行って前記窓層の支持構造を構築するステップと、
を含む方法。
【請求項20】
前記第２のシリコンウエハを貫通する前記エッチングによって前記窓層の一部が露出する、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
前記窓層の一方の側に表面層を堆積させるステップを更に含む、請求項１９〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項22】
前記表面層はアルミニウム層を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項23】
前記表面層はグラフェン層を含む、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｘ線などの放射線に対して少なくとも部分的に透明な窓構造に関する。
【背景技術】
【0002】
放射線測定装置は、入射放射線に対する検出装置の応答を測定することによって動作する。例えば、Ｘ線カメラが、Ｘ線を受け、その強度を、２次元電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイ上の位置の関数として測定することが可能である。一方では、スペクトロメータが、入射放射線のスペクトル特性を測定するように構成されることが可能であり、例えば、天体物理学的赤方偏移を測定するように、或いは、元素の特徴的発光ピークを識別して試料の元素組成を分析するように構成されることが可能である。
【0003】
軟Ｘ線、即ち、例えば、エネルギが約１ｋｅＶを下回るＸ線を測定する場合、放射線を検出器まで到達させることには幾つかの課題がある。例えば、空気が軟Ｘ線を散乱させ、多くの物質が軟Ｘ線を吸収する為、放射線が最も具合よく検出器まで運ばれるのは真空を通してであり、その場合、検出器は真空中に配置されてよい。
【0004】
大気環境中で動作させる場合には、放射線の分析の為に検出器が配置されてよい真空中に軟Ｘ線を通す為に、適切な窓が配置されてよい。そのような窓は、理想的には、軟Ｘ線に対して透明であり、構造的に耐久性があり、検出器を保護する為に空気に対して不透過性であろう。
【0005】
透明度は、窓の厚さを薄くすることにより、高めることが可能である。例えば、ベリリウム窓が使用されてきており、その場合、窓が薄いほど、入射放射線の、窓を通り抜ける割合が大きくなる。一方、実生活環境では、窓は薄いほど壊れやすい。
【0006】
窓の耐久性を高める為には、窓を機械的格子で支持してよく、或いは、窓を支持構造で挟んでよい。支持構造は、窓材料の一部を覆い、一部を露出させる、クモの巣状の支持構造の形態を取ってよい。支持構造によって窓材料が露出する部分では、窓は入射放射線に対して最大限に透明である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
この発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、独立請求項の特徴によって定義される。従属請求項において幾つかの特定の実施形態が定義される。
【0009】
本発明の第１の態様によれば、方法が提供され、方法は、第１の側にマスクを含む第１のシリコンウエハを形成するステップと、第１のシリコンウエハの第１の側に第２のシリコンウエハを貼り付けるステップと、一方のウエハをエッチングして、反対側のシリコンウエハに堆積された窓層の一部を露出させ、窓層を支持するそのマスクによって定義される構造を残すステップと、を含む。
【0010】
第１の態様の様々な実施形態は、以下の箇条書きリストのうちの少なくとも１つの特徴を含んでよい。・窓層は、一方のシリコンウエハの貼り付けられていない側に堆積される
・構造は、一方のシリコンウエハのシリコンから形成される
・窓層は、第２のシリコンウエハの貼り付けられていない側に堆積される
・構造は、第２のシリコンウエハのシリコンから形成される
・方法は更に、マスクの少なくとも一部を除去するステップを含む
・方法は更に、窓層の、構造に面していない側に少なくとも１つの表面層を堆積させるステップを含む
・少なくとも１つの表面層はアルミニウム層を含む
・少なくとも１つの表面層はグラフェン層を含む
・第２のシリコンウエハを貼り付けるステップの前に、第１のシリコンウエハのシリコンの一部が、マスクに従って第１の側からエッチングされる
・窓層と第２のシリコンウエハとの間にエッチングストッパ層が設けられる
・エッチングストッパ層は少なくとも一部が除去される
・第３のシリコンウエハが与えられて、窓層に貼り付けられ、第３のシリコンウエハの上に第２のマスクが設けられ、第３のシリコンウエハが第２のマスクに従ってエッチングされて、窓層の上に第２の構造が形成される
【0011】
本発明の第２の態様によれば、放射線窓構造が提供され、放射線窓構造は、支持構造上の連続的な窓層であって、支持構造は窓層の第１の側にあって第２の側にはない、窓層を含み、窓層は第２の側において連続的に露出しており、窓層は第１の側において一部が露出している。
【0012】
第２の態様の様々な実施形態は、以下の箇条書きリストのうちの少なくとも１つの特徴を含んでよい。・窓層は、第２の側に少なくとも１つの表面層が設けられる
・少なくとも１つの表面層はアルミニウム層を含む
・少なくとも１つの表面層はグラフェン層を含む
・支持構造はシリコンで構成される
・窓層は、シリコン窒化物、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、金属炭素窒化物、グラフェン、パイロライトカーボン、及びポリマーのうちの少なくとも１つの材料で構成される
・窓層は、単一平面内に置かれている
【0013】
本発明の第３の態様によれば、方法が提供され、方法は、キャビティを含むシリコン酸化物層をその上に含む第１のシリコンウエハを形成するステップと、第１のシリコンウエハに第２のシリコンウエハを貼り付けるステップであって、第２のシリコンウエハの上に窓層が堆積され、それによって、窓層がキャビティに挿入される、貼り付けるステップと、第１のシリコンウエハを貫通するエッチングを行って窓層を露出させ、マスクに従って第２のシリコンウエハを貫通するエッチングを行って窓層の支持構造を構築するステップと、を含む。
【0014】
第３の態様の様々な実施形態は、以下の箇条書きリストのうちの少なくとも１つの特徴を含んでよい。・第２のシリコンウエハによって窓層の一部が露出する
・方法は更に、窓層の一方の側に表面層を堆積させるステップを含む
・表面層は、窓層の、支持構造に面していない側に堆積される
・表面層はアルミニウム層を含む
・表面層はグラフェン層を含む
【0015】
本発明の第４の態様によれば、方法が提供され、方法は、シリコン酸化物層が埋め込まれたシリコンウエハを形成するステップと、埋め込まれたシリコン酸化物層をエッチングストッパとして使用して、シリコンウエハの第１の側からエッチングするステップと、シリコンウエハ内の、エッチングによって形成されたキャビティの中に窓層を堆積させるステップと、シリコンウエハの第２の側からエッチングして、窓層の上に支持構造を構築するステップと、を含む。
【0016】
第４の態様の様々な実施形態は、以下の箇条書きリストのうちの少なくとも１つの特徴を含んでよい。・窓層は、シリコン窒化物、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、金属炭素窒化物、グラフェン、パイロライトカーボン、及びポリマーのうちの少なくとも１つの材料で構成される
・方法は更に、シリコンウエハの第２の側に層を堆積させ、その層を、支持構造の形状を定義するマスクにパターニングするステップを含む
・この層はシリコン窒化物層を含む
・方法は更に、窓層を、第１の側が連続的に露出し、第２の側が部分的に露出するように完成させるステップを含む
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の少なくとも幾つかの実施形態で動作可能なシステムの一例を示す図である。
【図2A】乃至
【図2E】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による製造工程の一例を示す図である。
【図3A】乃至
【図4A】乃至
【図4E】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による製造工程の一例を示す図である。
【図5A】乃至
【図5E】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による製造工程の一例を示す図である。
【図6】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による方法のフローグラフである。
【図7】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による方法のフローグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
放射線窓は、その所望の特性を強化する層が表面に有利に堆積されてよく、そのような特性として、例えば、ガス不透過性、光学特性、又はスペクトル選択性があってよい。そのような層の設置を容易にする為に、本発明の少なくとも幾つかの実施形態による放射線窓に支持構造が与えられ、この支持構造は、一方の側で放射線窓の構造的ロバストネスを強化し、他方の側でそれらの層を強化する。放射線窓の、それらの層の側は、連続的且つ高品質の層の作成を容易にするために、ロバストネスを強化する支持構造がないままにされてよい。そのような層の例として、アルミニウム、グラフェン、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、窒化膜（ＡｌＮ等）、シリコン窒化物、ＢＮ、ＴｉＮ、金属炭素窒化物（ＴｉＡｌＣＮ等）、パイロライトカーボン、ポリマー（ポリイミド等）などがある。
【0019】
図１は、本発明の少なくとも幾つかの実施形態で動作可能なシステムの一例を示す。図示されたシステムはＸ線蛍光に関するが、本発明はこれに限定されず、むしろ、本発明に従って構築される窓は、より広い分野で応用されてもよい。
【0020】
図１は分析装置１１０を示しており、これはＸ線検出器１２０を含む。Ｘ線検出器１２０は、この例では、入射Ｘ線のスペクトル特性を測定するように構成されて、例えば、特徴的発光に基づく元素組成分析を可能にする。
【0021】
図１の構成の運用時には、一次Ｘ線源１４０からの一次Ｘ線１０２が試料１３０に照射され、これによって試料１３０に含まれる物質が刺激されて二次Ｘ線放射線１０３が蛍光放射され、そのスペクトル特性の少なくとも一部がＸ線検出器１２０において測定される。
【0022】
Ｘ線検出器１２０は窓領域１１５を含み、窓領域１１５は、Ｘ線をＸ線検出器１２０内に通すように構成されている。図１の下部に窓領域１１５の拡大図１１５Ｅが示されており、そこでは、分析装置１１０の外側ハウジングにあるギャップが示されている。ギャップ内に、窓層１１７が配置された開口部が設けられており、これは、空気が分析装置１１０の外側から分析装置１１０の内側に流入するのを防ぐとともに、（例えば軟Ｘ線等の）Ｘ線が分析装置１１０に入ることを可能にしており、それによって、これらのＸ線がＸ線検出器１２０において分析されることが可能である。窓層１１７は、例えば、シリコン窒化物で構成されてよい。窓層１１７の材料の別の例は、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、ＴｉＯ２、シリコン窒化物、ＴｉＮ、金属炭素窒化物（ＴｉＡｌＣＮ等）、グラフェン、パイロライトカーボン、ポリマー（ポリイミド等）などで構成されてよく、或いはこれらを含んでよい。幾つかの実施形態では、窓領域１１５は、Ｘ線検出器１２０に配置される代わりに分析装置１１０のハウジングに配置されてよい。
【0023】
窓層１１７は、一方の側が支持構造１１９によって支持されている。支持構造１１９は、図ではＸ線検出器１２０の内側に面する、窓層１１７の内側に示されているが、実施形態によっては、外側に面する側にあってもよい。支持構造１１９は、幾つかの実施形態では、一方の側にあって他方の側になくてよく、言い換えると、支持構造１１９は、窓層１１７の一方の側に限定されなくてよい。例えば、支持構造１１９はシリコンで構成されてよい。
【0024】
窓層１１７及び支持構造１１９は、図１ではわずかに離れていて、間に隙間があるように示されているが、これは図解の明確さの為である。本発明の実際の実施形態では、窓層１１７は支持構造１１９に貼り付けられてよく、例えば、支持構造１１９が構築されているウエハに付着することによって貼り付けられてよい。支持構造１１９は、例えば、エッチングによって構築されてよい。
【0025】
支持構造１１９は、その上で窓層１１７を支持することに適する形態及び形状を取ってよく、これは大気圧に耐える為であり、例えば、Ｘ線検出器１２０の内側が低圧、即ち、実際には真空又は近真空に保たれている場合に大気圧に耐える為である。例えば、支持構造１１９は、窓層１１７を覆い隠しすぎることなく窓層１１７を支持する為に、正方形又は長方形のレイアウトであってよく、或いはクモの巣状であってよい。
【0026】
概して、支持構造１１９は、窓層１１７に貼り付けられて、窓層１１７の一部を覆い隠し、一部を露出させる。詳細には、窓層１１７のうちの支持構造１１９に接触している部分が支持構造１１９によって覆い隠される。即ち、それらの場所では、窓層１１７を通り抜けるＸ線の一部が、支持構造１１９によって、Ｘ線検出器１２０への到達を阻止される。窓層１１７のうちの支持構造１１９に接触していない部分では、窓層１１７を透過するＸ線がＸ線検出器１２０までまっすぐ進むことが可能である。窓層１１７のうちの、支持構造１１９に接触していて支持構造１１９に覆い隠されている部分が広いほど、窓層１１７に対する支持が強力であり、窓層１１７を通って入ってくるＸ線に対する支持構造１１９の影響が大きい。従って、支持構造１１９の強度は、窓層１１７の透過率と、窓層１１７及び支持構造１１９で構成される放射線窓構造の強度とのトレードオフであると見なされてよい。概して、窓層１１７は、支持構造が第２の側にあれば、第１の側が完全に露出し、第２の側が部分的に露出することが可能である。即ち、窓層１１７は、完全に露出することによって、或いは連続的に露出することによって、連続的に露出している側では窓層１１７の有効利用される領域が支持構造によって覆い隠されない形で露出する。
【0027】
窓層１１７は、本質的に連続的であってよい。即ち、窓層１１７は、例えば、支持構造に応じて遮られることがない。連続層は、単一平面内に置かれているという意味で平坦であってよい。
【0028】
窓層１１７は、ナノメートル領域の薄さであってよく、一方、サイズにおいては、数ミリメートル又は数センチメートルのオーダーの開口部を覆って延びてよい。
【0029】
窓層１１７は、例えば、支持構造１１９に面していない側に、少なくとも１つの補助層を有してよい。補助層の例として、アルミニウム薄層及びグラフェン層がある。アルミニウム層は、窓層１１７からの可視光の入射を少なくとも部分的に阻止することが可能である。一方、グラフェンは、（例えば、シリコン窒化物で作られた場合の）窓層１１７の、気体分子（空気等）が窓層１１７を透過するのを阻止する能力を高めることが可能である。窓層１１７の一方の側に支持構造がない場合には、そのような補助層の貼り付けがより容易になり、結果として得られる層の欠陥がより少なくなる。これにより、各層がそれぞれの目的においてよりよく機能するという有利な技術的効果が得られる。補助層は、表面層と呼ばれることもある。
【0030】
図２Ａ〜２Ｅは、本発明の少なくとも幾つかの実施形態による製造工程の一例を示す。工程は図２Ａの状態から始まり、そこではシリコンウエハ２１０が形成され、これは、少なくとも第１のシリコン酸化物層２１４と、任意選択で、第２のシリコン酸化物層２１２とを含む。
【0031】
図２Ｂに示された状態まで工程が進むと、支持構造の形状を定義するマスクの裏に、第１のシリコン酸化物層２１４が、その一部を除去されることによりパターニングされて残っている。このパターンは、第１のシリコン酸化物層２１４を完全に貫通しなくてもよい。幾つかの実施形態では、より深い構造を生成する為に、シリコンウエハは酸化前にもパターニングされる。
【0032】
図２Ｃに示された状態まで工程が進むと、マスク層２１４の上に第２のシリコンウエハ２２０が貼り付けられている。第２のシリコンウエハ２２０の上に窓層２２２が堆積され、窓層２２２は、例えば、シリコン窒化物を含んでよい。第１のシリコンウエハ２１０の反対側に、任意選択のシリコン窒化物層２１６が堆積されてよい。第２のシリコン酸化物層２１２が存在する場合、これは、図２Ｃに示された状態に達する前に除去されてよい。
【0033】
この工程の変形体として、第２のシリコンウエハ２２０に酸化物層が設けられてもよく、この酸化物層がパターニングされてマスクが形成される。その後、第１のシリコンウエハ２１０が第２のシリコンウエハ２２０に貼り付けられて、マスクが覆われてよい。その後、第１のシリコンウエハ２１０は、後述のようにエッチングされてよい。第２のシリコンウエハ２２０上にマスクを設けることには、貼り付け誤差がエッチングに影響しないという利点がある。
【0034】
図２Ｄに示された状態まで工程が進むと、第１のシリコンウエハ２１０がエッチングされてマスク２１４が露出しており、一部では、マスク２１４でマスクされた第２のシリコンウエハ２２０が露出している。
【0035】
図２Ｅに示された状態まで工程が進むと、エッチングが続行されて、窓層２２２の一部が、第１のシリコンウエハ２１０の側で露出する。この工程では、第２のシリコンウエハ２２０から支持構造が構築され、これは窓層２２２を支持する。任意選択で、その後の段階では、マスク２１４から露出したシリコン酸化物が除去されてよい。
【0036】
従って、全体として、図２Ａ〜２Ｅの工程では、第１のシリコンウエハ２１０にマスク２１４が与えられ、第２のシリコンウエハ２２０が第１のシリコンウエハ２１０の第１の側に貼り付けられて、それらのウエハの間にマスク２１４が残り、その後、第１のシリコンウエハ２１０及び第２のシリコンウエハ２２０が、第１の側と異なる第２の側からエッチングされて、窓層２２２の一部が露出する。それによって、窓層２２２の第２の側に、第２のシリコンウエハ２２０から支持構造が形成される。
【0037】
上述の工程の一修正形態として、第２のシリコンウエハ２２０と窓層２２２との間に犠牲的エッチングストッパ層、例えば、１マイクロメートルのＰＥＣＶＤ ＳｉＯ２又は多層構造が設けられてよく、これは、損傷しやすい場合がある窓層２２２を、工程のシリコンエッチング段階での化学的且つ／又は機械的ストレスの間に保護する為である。
【0039】
図３Ｂは図２Ｂの状態に対応し、異なるのは、後で他方の側からエッチングしやすくするために、マスク２１４を使用して、第１のシリコンウエハ２１０の一部がエッチングされていることである。結果として得られるキャビティが、図３Ｂに参照符号３１０で示されている。図２Ｃに示された状態まで進んだ場合と同様に、図３Ｃに示された状態まで進むと、マスク層２１４の上に第２のシリコンウエハ２２０が貼り付けられている。第２のシリコンウエハ２２０の上に窓層２２２が堆積され、窓層２２２は、例えば、シリコン窒化物を含んでよい。第１のシリコンウエハ２１０の反対側に、任意選択のシリコン窒化物層２１６が堆積されてよい。第２のシリコン酸化物層２１２が存在する場合、これは、図２Ｃに示された状態に達する前に除去されてよい。
【0040】
図３Ｄの段階では、第１のシリコンウエハ２１０の多量のシリコンが残っていて、マスク２１４の一部を覆っている。これは、キャビティ３１０が先に形成されたことによる。残っているシリコンは、図３Ｄに参照符号３２０で示されている。このシリコンは、工程の後続の段階で除去されてよい。
【0041】
従って、全体として、図３Ａ〜３Ｅの工程では、第１のシリコンウエハ２１０が第１の側からエッチングされ、第２のシリコンウエハ２２０が第１のシリコンウエハ２１０の第１の側に貼り付けられて、それらのウエハの間にマスク２１４が残り、その後、第１のシリコンウエハ２１０及び第２のシリコンウエハ２２０が、第１の側と異なる第２の側からエッチングされて、窓層２２２の一部が露出する。それによって、窓層２２２の第２の側に、第２のシリコンウエハ２２０から支持構造が形成される。
【0042】
図２Ａ〜２Ｅ又は図３Ａ〜３Ｅの工程の別の修正形態として、窓層２２２の他方の側に第２の支持構造が構築されてよい。第２の支持構造があると、窓層２２２に更なる層を堆積させることがより困難になる可能性があるが、窓層２２２の両側に支持構造があることにより、結果として得られる窓構造が格段に強固になる。そのような構造は、図２Ａ〜２Ｅ又は図３Ａ〜３Ｅに関連して上述されたように構築されてよく、窓層２２２の他方の側に更なる第３のシリコンウエハが貼り付けられ、第３のシリコンウエハの上にシリコン酸化物層が与えられ、これがパターニングされて第２のマスクが生成され、その後のエッチングにより、第２のマスクによる第２の支持構造が形成され、その上側からも窓層２２２の一部が露出する。他方の支持構造は、図２Ａ〜２Ｅ又は図３Ａ〜３Ｅに関連して上述されたように生成されてよい。
【0043】
図４Ａ〜４Ｅは、本発明の少なくとも幾つかの実施形態による製造工程の一例を示す。図４Ａ及び４Ｂでは、第１のシリコンウエハ４１０に、第１のシリコン酸化物層４１４と、任意選択で第２のシリコン酸化物層４１２とが取り付けられている。第１のシリコン酸化物層は、その中にキャビティが形成されるように働く。第２のシリコンウエハ４２０の上に窓層４２２が堆積され、窓層４２２は、例えば、シリコン窒化物を含んでよい。
【0044】
図４Ｃの状態まで進むと、第１のシリコンウエハ４１０に第２のシリコンウエハ４２０が貼り付けられている。この貼り付けは、例えば、酸化物だけをベースとしてよい。この貼り付けに伴って、窓層４２２が第１のシリコン酸化物層４１４のキャビティに挿入される。窓層４２２とキャビティの底との間には隙間が残っていてよい。更に、第２のシリコンウエハ４２０の上に上部シリコン酸化物層４２４が形成される。
【0045】
図４Ｄの状態まで進むと、上部シリコン酸化物層４２３がパターニングされて、その上に支持構造の形状が与えられ、上部シリコン酸化物層４２３のそれ以外の部分はマスクを形成している。上側からエッチングが行われて、窓層４２２の上に支持構造が構築され、その形状はマスク４２４によって定義される。この工程では、窓層４２２の一部が上側に露出しており、窓層４２２の非露出部分は、支持構造と接触している。更に、下側からエッチングが行われて、第１のシリコン酸化物層４１４が露出する。
【0046】
最後に、第１のシリコン酸化物層４１４が除去されて、窓層４２２が下方に露出し、図４Ｅに示された結果が得られる。結果として、窓層４２２は、下側が連続的に露出しており、上側が支持構造によって支持されており、窓層４２２の下側に少なくとも１つの層を貼り付けることが容易になっている。適切な層の例として、上述のように、アルミニウム及びグラフェンがある。
【0047】
図５Ａ〜５Ｅは、本発明の少なくとも幾つかの実施形態による製造工程の一例を示す。
【0048】
まず、図５Ａに示された状態では、シリコン酸化物層５１６が埋め込まれたシリコンウエハ５１０が形成されており、更に、図示されるようにシリコン酸化物層５１２及び５１４が形成されている。これは、例えば、２つのウエハを互いに貼り合わせて、これらのうちの一方のウエハにあるシリコン酸化物層がそれらの間に残るようにすることによって形成可能である。更に、シリコンウエハ５１０が下側からエッチングされており、埋め込まれたシリコン酸化物層５１６がエッチングストッパとして使用されている。
【0049】
図５Ｂに示された状態まで工程が進むと、埋め込まれたシリコン酸化物層５１６がエッチングされ、その箇所が露出する。更に、シリコン酸化物層５１２及び５１４が除去される。
【0050】
図５Ｃに示された状態まで工程が進むと、窓層／マスク層（例えば、シリコン窒化物）が両側に堆積される。そのような層は、層５２０及び５２２として示されている。
【0051】
図５Ｄに示された状態まで工程が進むと、上部マスク層５２０が支持構造（例えば、支持格子やクモの巣構造等）の形状にパターニングされる。
【0052】
図５Ｅに示された状態まで工程が進むと、シリコンウエハ５１０が上側からエッチングされて、窓層５２２の一部が上側に露出する。このエッチングの結果として、シリコンウエハ５１０から支持構造が構築される。マスク層５２０は、その支持構造の上に残ってよい。
【0053】
窓層５２２が下側に連続的に露出している為、その上に、上述のように、１つ以上の補助層が堆積されてよい。
【0054】
図６は、本発明の少なくとも幾つかの実施形態による方法のフローグラフである。
【0055】
段階６１０は、第１の側にマスクを含む第１のシリコンウエハを形成するステップを含む。段階６２０は、第１のシリコンウエハの第１の側に第２のシリコンウエハを貼り付けるステップを含む。最後に、段階６３０は、第１のシリコンウエハの第２の側からエッチングして、第２のシリコンウエハに堆積されたシリコン窒化物層の一部を露出させ、シリコン窒化物層を支持するマスクによって定義される構造を残すステップを含む。シリコン窒化物層は、第２のシリコンウエハの貼り付けられていない側、即ち、第１のシリコンウエハに面していない側に堆積される。
【0056】
図７は、本発明の少なくとも幾つかの実施形態による方法のフローグラフである。
【0057】
段階７１０は、キャビティを含むシリコン酸化物層をその上に含む第１のシリコンウエハを形成するステップを含む。段階７２０は、第１のシリコンウエハに第２のシリコンウエハを貼り付けるステップであって、第２のシリコンウエハの上にシリコン窒化物層が堆積され、シリコン窒化物層は、それによってキャビティに挿入される、貼り付けるステップを含む。最後に、段階７３０は、第１のシリコンウエハを貫通するエッチングを行ってシリコン窒化物層を露出させ、マスクに従って第２のシリコンウエハを貫通するエッチングを行ってシリコン窒化物層の支持構造を構築するステップを含む。
【0058】
当然のことながら、開示された本発明の実施形態は、本明細書で開示された特定の構造、処理手順、又は材料に限定されず、当業者であれば理解されるであろう、その等価物まで拡張される。更に、当然のことながら、本明細書で使用された術語は、特定の実施形態の説明の為にのみ使用されており、限定的であることを意図されていない。
【0059】
本明細書を通しての一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）又は一実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）への参照は、その実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書全体の様々な場所での「一実施形態では（ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「一実施形態では（ｉｎ ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」という語句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を参照しているわけではない。例えば、約（ａｂｏｕｔ）又は大体（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）等の語句を使用して数値が参照された場合は、厳密な数値も開示されている。
【0060】
本明細書で使用されている複数のアイテム、構造要素、組成要素、及び／又は材料は、便宜上、一般的なリストに存在してよい。しかしながら、これらのリストは、リストの各要素が別個且つ固有の要素として個別に識別されるかのように解釈されるべきである。従って、そのようなリストの個々の要素は、反対の意味で示されているのでない限り、それらが一般的なグループに存在することに基づいて、同じリストの他の任意の要素の事実上の等価物としてのみ解釈されるべきである。更に、本明細書では、本発明の様々な実施形態及び実施例は、それらの様々な構成要素に関しては代替形態と併せて参照されてよい。当然のことながら、そのような実施形態、実施例、及び代替形態は、互いの事実上の等価物として解釈されるべきではなく、本発明の別個且つ独立の表現と見なされるべきである。
【0061】
更に、記載の特徴、構造、又は特性は、１つ以上の実施形態において任意の適切な様式で組み合わされてよい。ここまでの説明では、本発明の実施形態が十分理解されるように、長さ、幅、形状等の例など、様々な具体的詳細を示されている。しかしながら、当業者であれば理解されるように、本発明は、これらの具体的詳細のうちの１つ以上がなくても、或いは、他の方法、構成要素、材料等によっても実施可能である。他の例では、よく知られている構造、材料、又は動作が詳しく図示又は説明されていないが、これは、本発明の態様が曖昧にならないようにする為である。
【0062】
上述の各実施例は、本発明の原理を１つ以上の特定用途において例示したものであるが、当業者であれば明らかなように、発明的能力を行使することなく、且つ、本発明の原理及び概念から逸脱しない限り、実施態様の形式、用法、及び細部の様々な変更が行われてよい。従って、本発明は、後述の特許請求項によって限定される場合を除いて限定されないものとする。
【0063】
本文書では「含む（ｔｏ ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「含む（ｔｏ ｉｎｃｌｕｄｅ）」という動詞は、記載されていない特徴を排除することも、記載されていない特徴も存在することを必要とすることもない開放的限定（ｏｐｅｎ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ）として使用されている。従属請求項に記載された特徴は、特に別段に明記されない限りは、相互に自由に組み合わされてよい。更に、当然のことながら、「ａ」又は「ａｎ」、即ち、単数形の使用は、本文書全体を通して複数性を排除しない。
【産業上の利用可能性】
【0064】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、例えば、軟Ｘ線測定装置などの測定装置において産業的に利用される。
【0065】
頭字語リストＣＣＤ 電荷結合素子
【符号の説明】
【0066】
１１０ 分析装置１２０ Ｘ線検出器
１１５ 窓領域
１１５Ｅ 窓領域（拡大図）
１１７ 窓層
１１９ 支持構造
１３０ 試料
１４０ 一次Ｘ線源
１０２、１０３ 一次Ｘ線、二次Ｘ線
２１０ 第１のシリコンウエハ
２１２ 第２のシリコン酸化物層
２１４ 第１のシリコン酸化物層
２２０ 第２のシリコンウエハ
２２２ 窓層
２１６ シリコン窒化物層
３１０ キャビティ
３２０ 残っているシリコン
４１０ 第１のシリコンウエハ
４２０ 第２のシリコンウエハ
４２２ 窓層
４１２ 第２のシリコン酸化物層
４１４ 第１のシリコン酸化物層
４２４ 上部シリコン酸化物層
５１０ シリコンウエハ
５１２、５１４ シリコン酸化物層（ＳｉＯ２）
５１６ 埋め込まれたシリコン酸化物層
５２０ マスク層
５２２ 窓層
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】