DE19855782A1 - Gauge, for an optical position measuring device, comprises a carrier with diffractive graduations and markings produced by the same process technology - Google Patents
Gauge, for an optical position measuring device, comprises a carrier with diffractive graduations and markings produced by the same process technologyInfo
- Publication number
- DE19855782A1 DE19855782A1 DE1998155782 DE19855782A DE19855782A1 DE 19855782 A1 DE19855782 A1 DE 19855782A1 DE 1998155782 DE1998155782 DE 1998155782 DE 19855782 A DE19855782 A DE 19855782A DE 19855782 A1 DE19855782 A1 DE 19855782A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- scale
- marking
- graduation
- measuring
- structures
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 6
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 4
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 claims description 4
- 239000006094 Zerodur Substances 0.000 claims description 3
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 claims 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000010330 laser marking Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000003631 wet chemical etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/36—Forming the light into pulses
- G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Maßstab für eine optische Positi onsmeßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Ver fahren zur Herstellung desselben nach dem Oberbegriff des Anspruches 10.The present invention relates to a scale for an optical position onsmeßeinrichtung according to the preamble of claim 1 and a Ver drive to manufacture the same according to the preamble of claim 10.
Auf Maßstäben optischer bzw. photoelektrischer Positionsmeßeinrichtungen ist zum einen die eigentliche Meßteilungsstruktur angeordnet, die von einer geeigneten Abtasteinheit zur Erzeugung verschiebungsabhängig modulierter Signale abgetastet wird. Je nach dem optischen Abtastprinzip können hier bei unterschiedlichst ausgebildete Meßteilungsstrukturen vorgesehen sein, wie etwa reine Amplituden-Meßteilungsstrukturen, lichtbeugende Meßtei lungsstrukturen bzw. Phasen-Meßteilungsstrukturen, Mischformen hiervon, im Auflicht oder im Durchlicht genutzte Meßteilungsstrukturen etc.On the scale of optical or photoelectric position measuring devices on the one hand, the actual measuring graduation structure is arranged, which of a suitable scanning unit for generating modulation dependent on displacement Signals is sampled. Depending on the optical scanning principle, here be provided in the case of variously designed measuring graduation structures, such as pure amplitude measuring graduation structures, light diffractive measuring parts structure or phase measurement division structures, mixed forms thereof, Measuring graduation structures etc. used in incident light or in transmitted light
Neben der Meßteilungsstruktur ist in der Regel auf dem Maßstab desweite ren auch eine Markierung aufgebracht, die getrennt von der Meßteilungs struktur angeordnet ist und keine weitere Funktion im Zusammenhang mit der eigentlichen Erzeugung der Abtastsignale hat. Hierbei kann es sich etwa um die Beschriftung des jeweiligen Maßstabes mit verschiedensten maß stabspezifischen Angaben handeln, die Angabe einer Ident-Nummer, Stück- Nr. etc. Desweiteren kann die jeweilige Markierung auch eine graphische Darstellung umfassen, wie z. B. ein Firmenlogo oder dergleichen.In addition to the measuring division structure is usually on the scale wide Ren also applied a mark that is separate from the measuring graduation structure is arranged and no further function in connection with the actual generation of the scanning signals. This can be about around the labeling of the respective scale with different dimensions act on staff-specific information, provide an identification number, No. etc. Furthermore, the respective marking can also be a graphic Representation include such. B. a company logo or the like.
Üblicherweise erfolgt die Fertigung der Maßstäbe dergestalt, daß zunächst in einem ersten Prozeß über eine erste Prozeßtechnologie die erwähnte Meßteilungsstruktur aufgebracht wird. Die in diesem Schritt gewählte, jewei lige Prozeßtechnologie richtet sich dabei selbstverständlich nach der Art der jeweiligen Meßteilungsstruktur, die wie oben angegeben in verschiedensten Ausführungsformen ausgebildet sein kann. Es kann sich bei den verschie denen Prozeßtechnologien etwa um Aufdampfprozesse, Sputtern von Me tallschichten, naßchemische Ätzverfahren, Plasmaätzverfahren oder Struktu rierungstechniken mittels Licht- oder Teilchenstrahlen handeln.The scales are usually manufactured in such a way that initially in a first process about a first process technology that mentioned Measuring division structure is applied. The one selected in this step Process technology naturally depends on the type of respective measuring division structure, which as stated above in various Embodiments can be formed. It can be different process technologies such as evaporation processes, sputtering from Me tallschichten, wet chemical etching, plasma etching or structure act using light or particle beams.
Nach der Aufbringung der Meßteilungsstruktur erfolgt dann in einem zweiten Prozeß das Aufbringen der jeweiligen Markierung auf dem Maßstab. Hierzu wird in der Regel eine andere Prozeßtechnologie verwendet wie beim Auf bringen der Meßteilungsstruktur. Üblicherweise wird zur Aufbringung der Markierung ein Laser-Beschriftungsverfahren eingesetzt, bei dem mittels eines Laserstrahles die Markierung in den Maßstabträger und/oder die dar auf angeordneten Schichten geschrieben wird.After the application of the measuring graduation structure then takes place in a second Process the application of the respective marking on the scale. For this a different process technology is usually used as for the Auf bring the measuring division structure. Usually, the application of the Marking uses a laser marking process, in which means of a laser beam the marking in the scale carrier and / or the is written on arranged layers.
Ein derartiges Vorgehen zur Aufbringung von Meßteilungsstrukturen und einer Markierung auf dem Maßstab einer optischen Positionsmeßeinrichtung weist bestimmte Nachteile auf. So liefert das Laserbeschriftungsverfahren in der Regel nur eine relativ geringe örtliche Auflösung, d. h. extrem feine Strukturen innerhalb der Markierung lassen sich damit nicht erzeugen. Wei terhin erweist sich als nachteilig, daß bei einem derartigen Vorgehen zwei in der Regel vollkommen unterschiedliche Prozeßtechnologien aufeinanderfol gend eingesetzt werden, was den verfahrenstechnischen Aufwand signifi kant erhöht. So sind zwischen den beiden Prozessen zur Aufbringung der Meßteilungsstruktur und der Markierung etwa zusätzliche Reinigungsschritte nötig. Durch diese Reinigungsschritte wiederum erhöht sich zusätzlich die Gefahr der Beschädigung der Teilungsstruktur durch sich ggf. ablösende Schichten etc.Such a procedure for applying measuring graduation structures and a mark on the scale of an optical position measuring device has certain disadvantages. The laser marking process in usually only a relatively low local resolution, i. H. extremely fine Structures within the marking cannot be created with it. Wei terhin turns out to be disadvantageous that with such an approach two in generally completely different process technologies in succession be used, which signifi the process engineering effort edge raised. So are between the two processes for applying the Measuring division structure and the marking, for example, additional cleaning steps necessary. These cleaning steps in turn increase the Risk of damage to the partition structure due to detachment, if necessary Layers etc.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Maßstab für eine optische Positionsmeßeinrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung des selben anzugeben, bei dem die oben erwähnten Nachteile möglichst ver mieden oder zumindest minimiert werden.The object of the present invention is therefore to establish a scale for optical position measuring device and a method for producing the same to indicate, in which the above-mentioned disadvantages ver avoided or at least minimized.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Maßstab mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.This problem is solved by a scale with the features in characterizing part of claim 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Maßstabes erge ben sich aus den Maßnahmen, die in den von Anspruch 1 abhängigen An sprüchen aufgeführt sind.Advantageous embodiments of the scale according to the invention ben from the measures in the dependent on claim 1 sayings are listed.
Ein Verfahren zur Lösung der obigen Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 10 angegeben.A method for solving the above object is characterized by the features in characterizing part of claim 10 specified.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens erge ben sich aus den Maßnahmen, die in den von Anspruch 10 abhängigen An sprüchen aufgeführt sind.Advantageous embodiments of the method according to the invention are shown ben from the measures in the dependent on claim 10 sayings are listed.
Erfindungsgemäß wird nunmehr im wesentlichen die identische Prozeßtech nologie sowohl für das Herstellen der Meßteilungsstruktur als auch der Mar kierung eingesetzt. Sowohl die Meßteilungsstruktur als auch die Markierung sind hierbei als lichtbeugende Teilungsstrukturen ausgebildet. Vorzugsweise wird zur Strukturierung der Meßteilungsstruktur und der Markierung jeweils ein Elektronenstrahl-Lithographieverfahren verwendet.According to the invention, essentially the identical process tech nology both for the manufacture of the measuring graduation structure and the Mar used. Both the measuring division structure and the marking are designed as light diffractive division structures. Preferably is used to structure the measuring division structure and the marking used an electron beam lithography process.
Diese Maßnahmen bieten zum einen den Vorteil, daß sich auch innerhalb der jeweiligen Markierung eine hohe örtliche Auflösung der Strukturen errei chen läßt. Es resultieren saubere Kanten der Strukturen und damit ein an sprechendes Erscheinungsbild der Markierung. On the one hand, these measures offer the advantage that they are also within the respective marking achieves a high local resolution of the structures lets. The result is clean edges of the structures and thus on speaking appearance of the marking.
Zum anderen ergeben sich prozeßtechnische Vorteile aufgrund der erfin dungsgemäßen Maßnahmen, da nunmehr mit Hilfe einer einzigen Prozeß technologie sowohl die Meßteilungsstruktur als auch die Markierung aufge bracht werden kann. Aufwendige Reinigungsschritte etc., die ansonsten zwi schen den unterschiedlichen Prozessen nötig waren, können entfallen. Es resultiert eine enorme fertigungstechnische Vereinfachung bei der Herstel lung der Maßstäbe.On the other hand, there are process engineering advantages due to the inventions measures according to the invention, now using a single process technology both the measurement graduation structure and the marking can be brought. Elaborate cleaning steps etc., which otherwise between the different processes were necessary can be omitted. It the result is an enormous simplification of the manufacturing process at the manufacturer scales.
Desweiteren ist aufzuführen, daß aufgrund der Ausbildung der Markierung als lichtbeugende Teilungsstruktur vielfältigste optische Gestaltungsmöglich keiten im Hinblick auf die jeweilige Markierung resultieren, die deutlich über die Möglichkeiten der üblichen Laserbeschriftung hinausgehen.It should also be mentioned that due to the formation of the marking As a diffractive division structure, a wide variety of optical design options possible with regard to the respective marking result that is clearly above the possibilities of conventional laser marking go beyond.
Wenngleich bislang immer von Maßstäben die Rede war, so sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung selbstverständlich auch in Verbindung mit Teilscheiben für rotatorische Positionsmeßeinrich tungen eingesetzt werden kann.Although there has always been talk of standards so far, this is the case Point out that the present invention is self-evident also in connection with indexing discs for rotary position measuring devices can be used.
Weitere Vorteile sowie Einzelheiten des erfindungsgemäßen Maßstabes sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der nachfol genden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beiliegen den Figuren.Further advantages and details of the scale according to the invention and the method according to the invention result from the following lowing description of an embodiment with reference to the accompanying the figures.
Dabei zeigt:It shows:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel ei nes erfindungsgemäßen Maßstabes für eine li neare optische Positionsmeßeinrichtung; Figure 1 is a plan view of an embodiment of a scale according to the invention for a linear optical position measuring device.
Fig. 2 einen Schnitt durch den Maßstab aus Fig. 1; FIG. 2 shows a section through the scale from FIG. 1;
Fig. 3a-3d jeweils einen Prozeßschritt bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Maßstabes. FIGS. 3a-3d each having a process step in the manufacture of a scale according to the invention.
In Fig. 1 ist eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungs gemäßen Maßstabes 10 gezeigt. Dieser kann beispielsweise in einer opti schen Auflicht-Positionsmeßeinrichtung eingesetzt werden, die nach dem interferentiellen Wirkungsprinzip arbeitet. In Bezug auf eine derartige Positi onsmeßeinrichtung sei z. B. auf die EP 387 520 B1 der Anmelderin verwie sen.In Fig. 1 is a plan view of an embodiment of an inventive scale 10 is shown. This can be used, for example, in an optical incident light position measuring device that works on the interferential principle of action. With respect to such a position measuring device z. B. refer to EP 387 520 B1 of the applicant.
Der erfindungsgemäß ausgebildete Maßstab 10 umfaßt einen Maßstabträ ger 1, auf dem zum einen eine lineare, reflektierende Meßteilungsstruktur 2 angeordnet ist. Zum anderen ist benachbart zur Meßteilungsstruktur 2 eine Markierung 3 in einem Markierungsfeld auf dem Maßstabträger 1 angeord net.The scale 10 designed according to the invention comprises a scale carrier 1 , on which, on the one hand, a linear, reflective measuring graduation structure 2 is arranged. On the other hand, a marking 3 is arranged in a marking field on the scale carrier 1 adjacent to the measuring graduation structure 2 .
Die Meßteilungsstruktur 2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Inkre mentalteilung in Form einer reflektierenden Phasengitterteilung ausgebildet, d. h. als lichtbeugende Teilungsstruktur. Hierbei besteht die Meßteilungs struktur 2 aus einer periodisch in Meßrichtung angeordneten Folge von Ste gen und Lücken, die die darauf auftreffenden Strahlenbündel mit unter schiedlichen Phasenbeziehungen zurückreflektieren bzw. beugen.The measuring graduation structure 2 is formed in the exemplary embodiment shown as an incremental graduation in the form of a reflective phase grating, ie as a light-diffracting graduation structure. Here, the measuring graduation structure 2 consists of a periodically arranged in the measuring direction sequence of webs and gaps, which reflect back or bend the incident light beams with different phase relationships.
Hinsichtlich weiterer Details zur Meßteilungsstruktur 2 sei an dieser Stelle ergänzend auf die EP 742 455 A1 und die EP 849 567 A2 der Anmelderin verwiesen. In diesen Druckschriften sind besonders vorteilhafte Meßtei lungsstrukturen für interferentielle Positionsmeßeinrichtungen beschrieben, die als lichtbeugende Teilungsstrukturen ausgebildet sind.With regard to further details on the measuring graduation structure 2 , reference is also made here to EP 742 455 A1 and EP 849 567 A2 of the applicant. In these publications, particularly advantageous measuring division structures for interferential position measuring devices are described, which are designed as light-diffracting graduation structures.
Selbstverständlich können auf dem Maßstabträger 1 neben der Inkremen talteilung auch noch andere Elemente einer Meßteilungsstruktur angeordnet sein, etwa Referenzmarken etc.Of course, other elements of a measuring graduation structure can also be arranged on the scale carrier 1 in addition to the incremental graduation, for example reference marks etc.
Die benachbart zur Meßteilungsstruktur 2 angeordnete Markierung 3 umfaßt in diesem Ausführungsbeispiel ein graphisches Symbol 3.1 sowie einen Schriftzug 3.2. Selbstverständlich existieren im Hinblick auf die jeweilige Markierung 3 vielfältigste Ausgestaltungsmöglichkeiten. So können etwa Ident-Nummern, Produktbezeichnungen etc. an dieser Stelle ebenso vorge sehen werden wie beispielsweise verschiedene graphische Symbole, Fir menlogos, Kombinationen hiervon u.v.m. In this exemplary embodiment, the marking 3 arranged adjacent to the measuring graduation structure 2 comprises a graphic symbol 3.1 and a lettering 3.2 . Of course, there are a wide variety of design options with regard to the respective marking 3 . For example, ident numbers, product names, etc. can also be seen here, such as various graphic symbols, company logos, combinations thereof, and much more
Erfindungsgemäß besteht die Markierung 3 wie die Meßteilungsstruktur 2 ebenfalls aus einer lichtbeugenden Teilungsstruktur, d. h. aus einer definier ten Abfolge von Stegen und Lücken mit bestimmten Teilungsparametern, die auf dem Maßstabträger 1 aufgebracht wurden. Im gezeigten Ausführungs beispiel weist dabei die lichtbeugende Teilungsstruktur der Markierung 3 die prinzipiell gleiche Orientierung auf wie die Meßteilungsstruktur 1, d. h. die parallelen Stege und Lücken der lichtbeugenden Teilungsstruktur der Mar kierung 3 erstrecken sich in y-Richtung senkrecht zur Meßrichtung x. Die konkrete Teilungsstruktur der Markierung 3 ist in Fig. 1 selbstverständlich nicht erkennbar, da die üblichen Teilungsperioden dieser Struktur im Bereich von etwa 0,5-1 µm liegen.According to the invention, the marking 3, like the measuring graduation structure 2, also consists of a light-diffracting graduation structure, that is to say from a defined sequence of webs and gaps with certain graduation parameters that were applied to the scale carrier 1 . In the embodiment shown, the light-diffractive graduation structure of the marking 3 has the same orientation in principle as the measuring graduation structure 1 , ie the parallel webs and gaps of the light-diffractive graduation structure of the marking 3 extend in the y direction perpendicular to the measuring direction x. The specific division structure of the marking 3 is of course not recognizable in FIG. 1, since the usual division periods of this structure are in the range of approximately 0.5-1 μm.
Im Hinblick auf die Wahl der Parameter der lichtbeugenden Teilungsstruktur der Markierung 3 gibt es verschiedene Möglichkeiten. So kann z. B. die Tei lungsperiode dieser Teilungsstruktur identisch zur Teilungsperiode der Meßteilungsstruktur 2 gewählt werden. Für den Betrachter des Maßstabes 10 ergibt sich dann ein optisch ähnlicher Eindruck der Meßteilungsstruktur 2 und der Markierung 3. Ebenso kann jedoch auch ein optisch unterschiedli cher Eindruck der Meßteilungsstruktur 2 und der Markierung 3 auf dem Maß stab 10 erwünscht sein; in diesem Fall werden unterschiedliche Teilungspe rioden der jeweiligen lichtbeugenden Teilungsstrukturen gewählt usw.With regard to the choice of the parameters of the light-diffractive division structure of the marking 3, there are various possibilities. So z. B. the Tei period of this division structure identical to the division period of the measuring division structure 2 can be selected. For the viewer of the scale 10, the result is an optically similar impression of the measuring graduation structure 2 and the marking 3 . However, an optically differing impression of the measuring graduation structure 2 and the marking 3 on the measuring rod 10 may also be desired; in this case, different graduation periods of the respective light diffractive graduation structures are selected, etc.
In Bezug auf die Ausgestaltung der Teilungsstrukturen von Meßteilung 2 und Markierung 3 erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn die verschiede nen Strukturen die materialmäßig identische Zusammensetzung aufweisen. In diesem Fall resultiert eine vereinfachte Herstellung des gesamten Maß stabes 10.With regard to the configuration of the graduation structures of measuring graduation 2 and marking 3, it proves to be particularly advantageous if the different structures have the same material composition. In this case, a simplified production of the entire scale 10 results.
Einen Schnitt durch eine der beiden identisch ausgebildeten lichtbeugenden Teilungsstrukturen zeigt Fig. 2 für den Fall des im Auflicht genutzten Maß stabes 10. Auf dem Maßstabträger 1, z. B. bestehend aus der Glaskeramik Zerodur, ist im Bereich der Meßteilung 2 eine periodische Anordnung von Stegen MS und Lücken ML mit der angedeuteten Teilungsperiode TP vorge sehen. Unmittelbar auf dem Maßstabträger 1 befindet sich eine zumindest im Meßteilungsbereich ganzflächige, erste reflektierende Schicht 3, die vor zugsweise als reflektierende Metallschicht aus Chrom ausgebildet ist. Auf der Chrom-Schicht 3 sind Stege MS periodisch angeordnet. Die Stege MS bestehen aus einer dielektrischen Abstandsschicht 4 aus Siliziumdioxid (SiO2), auf deren Oberseite eine zweite reflektierende Schicht 5 angeordnet ist, die wiederum als Metallschicht aus Chrom ausgebildet ist. FIG. 2 shows a section through one of the two identically designed light diffractive division structures for the case of the measuring rod 10 used in incident light. On the scale support 1 , for. B. consisting of the glass ceramic Zerodur, a periodic arrangement of webs M S and gaps M L with the indicated division period TP is seen in the area of the measuring graduation 2 . Immediately on the scale support 1 is a first reflective layer 3 , which is at least in the measuring graduation area and which is preferably formed as a reflective metal layer made of chromium. Ridges M S are arranged periodically on the chromium layer 3 . The webs M S consist of a dielectric spacer layer 4 made of silicon dioxide (SiO 2 ), on the upper side of which a second reflective layer 5 is arranged, which in turn is designed as a metal layer made of chromium.
Typische Dicken der beiden Metall- bzw. Chromschichten 3, 5 liegen bei einer Teilungsperiode TP von 0,5 µm im Bereich von 30 nm, während die dieelektrische Abstandsschicht 4 etwa eine Dicke von 150 nm aufweist.Typical thicknesses of the two metal or chrome layers 3 , 5 are in the range of 30 nm with a division period TP of 0.5 μm, while the electrical spacer layer 4 has a thickness of approximately 150 nm.
Wie bereits oben angedeutet weist die lichtbeugende Teilungsstruktur der Markierung 3 vorzugsweise den materialmäßig identischen Aufbau auf. Va riationsmöglichkeiten sind beispielsweise im Hinblick auf die vorgesehene Teilungsperiode TP gegeben, ohne daß dabei die Vorteile im Hinblick auf die identische Prozeßtechnologie bei der Fertigung der Meßteilungsstruktur 2 und der Markierung 3 verloren gehen.As already indicated above, the light-diffractive graduation structure of the marking 3 preferably has the same material structure. Variation possibilities are given, for example, with regard to the intended division period TP, without losing the advantages with regard to the identical process technology in the manufacture of the measuring division structure 2 and the marking 3 .
Selbstverständlich zeigt Fig. 2 lediglich ein mögliches Ausführungsbeispiel einer lichtbeugenden Teilungsstruktur, wie sie auf Seiten der Meßteilungs struktur 2 und der Markierung 3 realisiert werden kann. Daneben gibt es jedoch auch bekannte Alternativen, wie die jeweiligen lichtbeugenden Tei lungsstrukturen ausgebildet werden könnten. So wäre etwa auch denkbar, die Teilungsstruktur als reines Chrom-Stufengitter auszubilden, d. h. ohne die dielektrische SiO2-Abstandsschicht 4 aus dem obigen Beispiel. Ferner könnten auch sog. quasiplanare Beugungsstrukturen zum Einsatz kommen, die eine plane Oberfläche aufweisen. Ebenso ist es selbstver ständlich möglich, auch zweidimensional beugende Teilungsstrukturen ein zusetzen, beispielsweise sog. Kreuzgitterstrukturen.Of course, FIG. 2 shows only one possible exemplary embodiment of a light-diffractive graduation structure, as can be implemented on the part of the measurement graduation structure 2 and the marking 3 . In addition, however, there are also known alternatives as to how the respective light diffractive parting structures could be formed. For example, it would also be conceivable to design the division structure as a pure chrome step grating, ie without the dielectric SiO 2 spacer layer 4 from the example above. So-called quasi-planar diffraction structures with a flat surface could also be used. Likewise, it is of course possible to use two-dimensional diffractive division structures, for example so-called cross-lattice structures.
Wie bereits mehrfach angedeutet resultieren entscheidende Vorteile des erfindungsgemäß ausgebildeten Maßstabes inbesondere bei der Fertigung desselben. Wichtige, erforderliche Verfahrensschritte zur Herstellung einer geeigneten lichtbeugenden Teilungsstrukturen seien nachfolgend anhand der Fig. 3a-3d erläutert. Hierbei wird eine lichtbeugende Teilungs struktur hergestellt, die dem Beispiel in Fig. 2 entspricht. As already indicated several times, there are decisive advantages of the scale designed according to the invention, particularly in the manufacture of the same. Important process steps required for producing a suitable light diffractive graduation structure are explained below with reference to FIGS . 3a-3d. Here, a light diffractive division structure is produced, which corresponds to the example in FIG. 2.
Zunächst wird ein Trägersubstrat 1, vorzugsweise die Glaskeramik Zerodur, mit einem Schichtpakt aus mehreren einzelnen Schichten 3-5 versehen. Duch geeignete Aufdampfprozesse erfolgt das Aufbringen einer ersten Me tallschicht 3 auf dem Trägersubstrat 1, einer darüber angeordneten dielektri schen SiO2-Schicht 4, über der wiederum eine zweite Metallschicht 5 aus Chrom aufgebracht wird. Es resultiert das mit dem Schichtpaket bedampfte Trägersubstrat 1 gemäß Fig. 3a. Zumindest im Bereich der jeweiligen licht beugenden Teilungsstruktur ist das Trägersubstrat 1 hierbei ganzflächig mit den entsprechenden Schichtmaterialien 3-5 bedeckt.First of all, a carrier substrate 1 , preferably the glass ceramic Zerodur, is provided with a layer package of several individual layers 3-5 . By means of suitable vapor deposition processes, a first metal layer 3 is applied to the carrier substrate 1 , a dielectric SiO 2 layer 4 arranged above it, over which a second metal layer 5 made of chromium is in turn applied. The result is the carrier substrate 1 vapor-coated with the layer package as shown in FIG. 3a. At least in the area of the respective light-diffractive division structure, the carrier substrate 1 is covered over the entire area with the corresponding layer materials 3-5 .
Anschließend wird das Schichtpaket auf der Oberfläche ganzflächig mit ei nem Resist versehen, der zur Elektronenstrahllithographie geeignet ist. In diesem Ausführungsbeispiel werden durch die nachfolgende Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl die beaufschlagten Bereiche des Resists vernetzt und verbleiben beim eigentlichen Resist-Entwickeln auf dem Schichtpaket, während die anderen Bereiche des Resists entfernt werden. Über das Be strahlen mit dem fein fokussierbaren Elektronenstrahl erfolgt demzufolge die gewünschte Strukturierung der jeweiligen lichtbeugenden Teilungs struktur. Fig. 3b zeigt den Maßstabträger 1 mit dem darauf angeordneten Schichtpaket und den nach dem Strukturieren und Entwickeln verbleibenden Stegen aus dem Resistmaterial 6.The layer package is then provided over the entire surface with a resist which is suitable for electron beam lithography. In this exemplary embodiment, the exposed areas of the resist are crosslinked by the subsequent irradiation with an electron beam and remain on the layer package during the actual resist development, while the other areas of the resist are removed. The desired structuring of the respective light-diffractive division structure is consequently carried out by irradiating with the finely focusable electron beam. FIG. 3b shows the scale carrier 1 with the layer thereon package and the remaining after the patterning and developing the resist webs of material 6.
Daraufhin wird durch reaktives Ionenätzen in den Lücken-Bereichen zwi schen den Stegen aus Resistmaterial 6 die oberste Chrom-Metallschicht 3 sowie die SiO2-Abstandsschicht 4 entfernt. Es verbleibt eine Steg-Lücke- Struktur gemäß Fig. 3c.Then the top chromium metal layer 3 and the SiO 2 spacer layer 4 are removed by reactive ion etching in the gap regions between the webs of resist material 6 . A web-gap structure according to FIG. 3c remains.
Im letzten Prozeßschritt wird noch das auf den Stegbereichen befindliche Resistmaterial 6 entfernt, so daß letztlich die in Fig. 3d dargestellte licht beugende Teilungsstruktur resultiert, wie sie bereits in Fig. 2 beschrieben wurde.In the last process step, the resist material 6 located on the web regions is also removed, so that the light-diffractive division structure shown in FIG. 3d ultimately results, as has already been described in FIG. 2.
Besonders vorteilhaft erweist sich innerhalb dieses Ausführungsbeispieles, daß die Erzeugung sehr feiner Strukturen mit Hilfe des gewählten Elektro nenstrahllithographie-Verfahrens problemlos möglich ist. So können damit nunmehr auch komplexe Beugungsstrukturen, z. B. innerhalb von Markie rungen, problemlos gefertigt werden. Within this exemplary embodiment, it proves to be particularly advantageous that the creation of very fine structures with the help of the chosen electro NEN beam lithography process is easily possible. So you can now also complex diffraction structures, e.g. B. within Markie stanchions, can be easily manufactured.
Desweiteren gewährleistet der beschriebene Prozeß zur Herstellung der lichtbeugenden Teilungsstrukturen, daß Strukturkanten sehr exakt übertra gen werden können und damit saubere Kanten innerhalb der Markierung bzw. Teilungsstruktur resultieren.Furthermore, the process described for the production of light diffractive division structures that transfer structural edges very precisely and clean edges within the marking or division structure result.
Das beschriebene Vorgehen zur Erzeugung lichtbeugender Teilungsstruktu ren stellt jedoch lediglich ein mögliches Ausführungsbeispiel dar. So sind sowohl innerhalb dieses Verfahrens im Rahmen der vorliegenden Erfindung Abwandlungen möglich wie auch grundsätzliche andere Varianten denkbar. Beispielsweise könnte auch eine Steg-Lücke-Struktur in einer entsprechend dicken Chromschicht erzeugt werden etc.The procedure described for generating light diffractive division structure However, ren is only one possible embodiment. So are both within this process within the scope of the present invention Modifications are possible, as are other possible variants. For example, a web-gap structure could also be used in a corresponding manner thick chrome layer can be generated etc.
Wie bereits oben angedeutet, gibt es auch im Zusammenhang mit der jewei ligen lichtbeugenden Teilungsstruktur verschiedene Ausführungsformen, die allesamt im Rahmen der vorliegenden Erfindung realisierbar sind.As already indicated above, there are also in connection with the jewei light diffractive division structure different embodiments, the are all realizable within the scope of the present invention.
Claims (13)
- - eine auf dem Maßstabträger aufgebrachte erste, reflektierende Me tallschicht (3),
- - auf der ersten Metallschicht (3) periodisch angeordnete Stege (MS), die jeweils aus einer einer dielektrischen Abstandsschicht (4) bestehen, auf deren Oberseite eine zweite reflektierende Metallschicht (5) ange ordnet ist.
- - A first, reflective metal layer ( 3 ) applied to the scale support,
- - On the first metal layer ( 3 ) periodically arranged webs (M S ), each consisting of a dielectric spacer layer ( 4 ), on the top of which a second reflective metal layer ( 5 ) is arranged.
- a) Aufbringen einer ersten reflektierenden Metallschicht (3) auf einem Maßstabträger (1) aus einer Glaskeramik,
- b) Aufbringen einer dielektrischen Abstandsschicht (4) auf der ersten Metallschicht (3),
- c) Aufbringen einer zweiten reflektierenden Metallschicht (5) auf der dielektrischen Abstandsschicht (4),
- d) Aufbringen eines Resists (6), der zur Elektronenstrahllithographie geeignet ist, auf der zweiten Metallschicht (5),
- e) Strukturieren des Resists (6) mit Hilfe eines Elektronenstrahllithogra phieverfahrens,
- f) Entfernen der nicht vom Elektronenstrahl beaufschlagten Bereiche des Resists (6),
- g) Entfernen der zweiten Metallschicht (5) und der dielektrischen Ab standsschicht (4) in den im Schritt f) freigegelegten Bereichen,
- h) Entfernen des Resist (6) in den resultierenden Stegbereichen.
- a) applying a first reflective metal layer ( 3 ) on a scale support ( 1 ) made of a glass ceramic,
- b) applying a dielectric spacer layer ( 4 ) on the first metal layer ( 3 ),
- c) applying a second reflective metal layer ( 5 ) on the dielectric spacer layer ( 4 ),
- d) applying a resist ( 6 ) which is suitable for electron beam lithography to the second metal layer ( 5 ),
- e) structuring the resist ( 6 ) using an electron beam lithography method,
- f) removing the areas of the resist ( 6 ) which are not exposed to the electron beam,
- g) removing the second metal layer ( 5 ) and the dielectric spacer layer ( 4 ) in the areas exposed in step f),
- h) removing the resist ( 6 ) in the resulting land areas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1998155782 DE19855782A1 (en) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | Gauge, for an optical position measuring device, comprises a carrier with diffractive graduations and markings produced by the same process technology |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1998155782 DE19855782A1 (en) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | Gauge, for an optical position measuring device, comprises a carrier with diffractive graduations and markings produced by the same process technology |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19855782A1 true DE19855782A1 (en) | 2000-06-08 |
Family
ID=7889841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1998155782 Ceased DE19855782A1 (en) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | Gauge, for an optical position measuring device, comprises a carrier with diffractive graduations and markings produced by the same process technology |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19855782A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10353808A1 (en) * | 2003-11-14 | 2005-06-23 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Gauging scale division for a position-gauging device on machine tools has longish scale divisions arranged consecutively along a direction of measurement |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4118457A1 (en) * | 1991-06-05 | 1992-12-10 | Max Planck Gesellschaft | METHOD FOR STORING INFORMATION IN AN OPTICALLY READABLE DATA STORAGE |
| DE4311683A1 (en) * | 1993-04-08 | 1994-10-13 | Sonopress Prod | Disc-shaped optical memory and method for its production |
| GB2277827A (en) * | 1990-11-17 | 1994-11-09 | Taiyo Yuden Kk | Making an optical information record substrate |
| US5398231A (en) * | 1990-11-17 | 1995-03-14 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Optical information recording substrate and method of making thereof |
| WO1996000446A1 (en) * | 1994-06-24 | 1996-01-04 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Marking of optical disc for customized identification |
| DE4436192C1 (en) * | 1994-10-11 | 1996-03-21 | Kurz Leonhard Fa | Structure arrangement, in particular for a security element |
| EP0742455A1 (en) * | 1995-04-13 | 1996-11-13 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Phase grating and method of fabricating a phase grating |
| EP0849567A2 (en) * | 1996-12-17 | 1998-06-24 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Light-electrical position measuring device |
-
1998
- 1998-12-03 DE DE1998155782 patent/DE19855782A1/en not_active Ceased
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2277827A (en) * | 1990-11-17 | 1994-11-09 | Taiyo Yuden Kk | Making an optical information record substrate |
| US5398231A (en) * | 1990-11-17 | 1995-03-14 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Optical information recording substrate and method of making thereof |
| DE4118457A1 (en) * | 1991-06-05 | 1992-12-10 | Max Planck Gesellschaft | METHOD FOR STORING INFORMATION IN AN OPTICALLY READABLE DATA STORAGE |
| DE4311683A1 (en) * | 1993-04-08 | 1994-10-13 | Sonopress Prod | Disc-shaped optical memory and method for its production |
| WO1996000446A1 (en) * | 1994-06-24 | 1996-01-04 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Marking of optical disc for customized identification |
| DE4436192C1 (en) * | 1994-10-11 | 1996-03-21 | Kurz Leonhard Fa | Structure arrangement, in particular for a security element |
| EP0742455A1 (en) * | 1995-04-13 | 1996-11-13 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Phase grating and method of fabricating a phase grating |
| EP0849567A2 (en) * | 1996-12-17 | 1998-06-24 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Light-electrical position measuring device |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Lieferübersicht der Fa. HEIDENHAIN, Okt. 1988, 20832215 80 10/88 E * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10353808A1 (en) * | 2003-11-14 | 2005-06-23 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Gauging scale division for a position-gauging device on machine tools has longish scale divisions arranged consecutively along a direction of measurement |
| CN100357700C (en) * | 2003-11-14 | 2007-12-26 | 约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司 | Scaling mechanism for position measurer |
| DE10353808B4 (en) * | 2003-11-14 | 2015-09-03 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Measuring graduation for a position measuring device and position measuring device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE10059268C1 (en) | Method and device for producing a coupling grating for a waveguide | |
| DE3611852C2 (en) | ||
| DE19608978A1 (en) | Phase grating and method for producing a phase grating | |
| EP0451307B1 (en) | Phase mask for photolithographic projection and process for its preparation | |
| DE2260229C3 (en) | ||
| WO2004025335A1 (en) | Binary blazed diffractive optical element | |
| EP3423288B1 (en) | Embossing plate, production method, and embossed security element | |
| EP1611466B1 (en) | Method for producing two overlaying microstructures | |
| DE112004002561T5 (en) | Method, apparatus and diffraction grating for separating semiconductor elements formed on a substrate by changing said diffraction grating | |
| DE19957542A1 (en) | Alternating phase mask | |
| DE3412980C2 (en) | ||
| EP1436647B1 (en) | Method for producing a scale, scale produced according to said method and a position measuring device | |
| DE19623352C2 (en) | Process for producing printing or embossing cylinders with a spatially patterned surface | |
| DE19727261B4 (en) | Method for producing a phase shift mask | |
| WO2001011320A1 (en) | Reflection material measure and method for producing a reflection material measure | |
| DE19855782A1 (en) | Gauge, for an optical position measuring device, comprises a carrier with diffractive graduations and markings produced by the same process technology | |
| DE10313548B4 (en) | Binary blazed diffractive optical element and lens containing such an element | |
| EP3362854B1 (en) | Method for producing a microstructure in a photolithography technique | |
| DE10318105B4 (en) | Process for the production of microstructures | |
| DE102005009805A1 (en) | Lithographic mask and method for producing a lithographic mask | |
| DE102007022109A1 (en) | Device for generating a reflection hologram of high resolution | |
| DE19506880A1 (en) | Optical grating structure inscription by electron beam lithography | |
| DE3129164A1 (en) | DEVICE FOR MEASURING LIGHT INTO AN OPTICAL SYSTEM | |
| DE102018133062A1 (en) | Method for producing a linearly variable optical filter | |
| DE2325598A1 (en) | DURABLE, CLEAR PHOTOMASK |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8131 | Rejection |