CN110030894B - 标尺及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种标尺,包括:基板;形成在基板上的第一金属层;形成在第一金属层上的第二金属层;以及刻度光栅,其形成在第二金属层上并具有预定间隔的多个金属光栅,其中,所述第一金属层由第一金属制成,其中,所述第二金属层由第二金属制成,其中,所述第一金属与基板的粘附性高于第二金属与基板的粘附性,并且其中所述第二金属相对于所用光的波长的反射率高于第一金属层相对于所用光的波长的反射率。
Description
技术领域
本文描述的实施例的某个方面涉及一种标尺及其制造方法。
背景技术
具有用于反射入射光的刻度光栅的标尺被公开为反射型光电线性标尺(例如参见日本专利申请公开第2005-308718号)。标尺具有相位光栅结构,其使用光栅的上表面和下表面之间的高度差。刻度光栅具有凹凸形状,其相对于基部具有预定的高度差。因此,当通过擦拭等去除附着在标尺上的污染物时,刻度光栅可能会被损坏。在擦拭期间污染物可能留在刻度光栅之间的凹部中。在这种情况下,测量精度可能会降低。当刻度光栅具有微尺寸时,测量精度可能显著降低。因此,公开了一种技术,其中保护层覆盖刻度光栅的凹凸形状(例如,参见日本专利申请公开第2006-178312号)。
发明内容
然而,当提供保护层时,由于在保护层的表面与接地层的金属之间的界面处的反射或吸收,在数学上显而易见的是衍射光弱于未提供保护层的情况。因此,可以想到选择高反射率金属作为构成反射型相位光栅的材料。然而,当考虑与基板的粘附性时,高反射率金属的类型受到限制。
在本发明的一方面,目的是提供一种能够实现高衍射效率并且与基板具有高粘附性的标尺以及该标尺的制造方法。
根据本发明的一方面,提供了一种标尺,包括:基板;形成在基板上的第一金属层;形成在第一金属层上的第二金属层;以及刻度光栅,其形成在第二金属层上并具有预定间隔的多个金属光栅,其中,所述第一金属层由第一金属制成,其中,所述第二金属层由第二金属制成,其中,所述第一金属与基板的粘附性高于第二金属与基板的粘附性,并且其中,所述第二金属相对于所用光的波长的反射率高于第一金属层相对于所用光的波长的反射率。
根据本发明的另一方面,提供了一种标尺的制造方法,包括:在基板上依次形成第一金属层、第二金属层和金属刻度光栅层;和通过蚀刻金属刻度光栅层,形成具有预定间隔的多个金属光栅的刻度光栅,其中,所述第一金属层由第一金属制成,其中,所述第二金属层由第二金属制成,其中,所述第一金属与基板的粘附性高于第二金属与基板的粘附性,并且其中,所述第二金属相对于所用光的波长的反射率高于第一金属层相对于所用光的波长的反射率。
附图说明
图1A示出了第一实施例的标尺的平面图;
图1B示出了沿图1A中的线A-A截取的横截面图;以及
图2A至图2E示出了标尺的制造方法。
具体实施方式
以下是参考附图对实施例的描述。
(第一实施例)图1A示出了根据第一实施例的标尺100的平面图。图1B示出了沿图1A中的线A-A截取的横截面图。如图1A和图1B所示,标尺100具有这样的结构,其中用作第一金属层的粘附层20形成在基板10上,用作第二金属层的高反射层30形成在粘附层20上,具有预定间隔的金属光栅的刻度光栅40形成在高反射层30上,且保护层50覆盖刻度光栅40和高反射层30的暴露部分。
基板10不受限制。基板10例如由除金属之外的材料制成。例如,材料是金属氧化物、有机材料、玻璃等。玻璃可以是低膨胀系数材料,比如石英玻璃(合成熔融石英)。
粘附层20由第一金属制成。高反射层30由第二金属制成。第一金属与基板10的粘附性高于第二金属与基板10的粘附性。多种金属中的“具有高粘附性的金属”是指假定通过相同的沉积方法在基板10上形成多种金属时与基板10具有相对高粘附性的金属。然而,即使通过多种不同的沉积方法来沉积特定金属,所获得的粘附的宽度也很小。因此,即使通过不同的沉积方法来沉积多种金属中的每一种,粘附的顺序也是恒定的。第二金属相对于所用光的波长的反射率高于第一金属相对于所用光的波长的反射率。粘附层20相对于从红光到红外光的波长具有45%或更高的反射率。粘附层20例如是Cr、Ti、Ta、TiSi2中的一种。高反射层30是Ni、Cu、Au、Al和Ag中的一种。
刻度光栅40只须是金属。例如,优选的是,刻度光栅40由与高反射层30不同的金属制成。更优选的是,刻度光栅40由与粘附层20相同的金属制成。保护层50只须是透明材料。保护层50例如是透明树脂材料、无机透明材料等。保护层50的衍射系数为1.3至1.6。
在实施例中,相位光栅由高反射层30和刻度光栅40构成。因此,可以使用标尺100作为反射型标尺。
接下来,高反射层30具有高反射率。因此可以实现高衍射效率。例如,当高反射层30相对于所用光的波长具有80%或更大的反射率时,可以实现高衍射效率。在这种情况下,即使设置保护层50并且发生反射或吸收,也可以实现足够的衍射效率。
接下来,高反射层30和粘附层20都由金属制成。因此,在高反射层30和粘附层20之间实现高粘附性。刻度光栅40和高反射层30都由金属制成。因此,在刻度光栅40和高反射层30之间实现高粘附性。此外,粘附层20与基板10具有高粘附性。因此,与基板10实现高粘附性。
接下来,当刻度光栅40和高反射层30由不同金属制成时,高反射层30在通过蚀刻形成刻度光栅40期间用作蚀刻停止。特别地,当刻度光栅40和粘附层20由相同的金属制成时,可以减少许多类型的材料。因此,可以抑制沉积装置的沉积成本。例如,即使刻度光栅40和粘附层20由相同的金属制成,通过使用相对于光的波长具有45%或更大的反射率的金属,也可以实现足够的衍射效率。
接下来,当保护层50覆盖高反射层30和刻度光栅40时,可以抑制高反射层30和刻度光栅40的损坏、污染物的粘附等。例如,当保护层50具有1.3至1.6的衍射系数时,实现了足够的衍射效率。
图2A至图2E示出了标尺100的制造方法。如图2A所示,粘附层20、高反射层30和待蚀刻的层60依次形成在基板10的面上。可以通过化学气相沉积方法、物理气相沉积方法等形成粘附层20、高反射层30和待蚀刻的层60。待蚀刻的层60是用于形成刻度光栅40的层。因此,待蚀刻的层60的材料与刻度光栅40的材料相同。
接下来,如图2B所示,形成具有与刻度光栅40相同的图案的抗蚀剂图案70。接下来,如图2C所示,抗蚀剂图案70用作掩模,并且待蚀刻的层60经受蚀刻过程。因此,形成刻度光栅40。
接下来,如图2D所示,去除抗蚀剂图案70。接下来,如图2E所示,形成保护层50以覆盖高反射层30和刻度光栅40的暴露部分。可以通过涂覆形成保护层50。
在该制造方法中,相位光栅由高反射层30和刻度光栅40构成。因此,可以使用标尺100作为反射型标尺。接下来,由于高反射层30具有高反射率,因此可以实现高衍射效率。接下来,在高反射层30和粘附层20之间实现高粘附性,因为高反射层30和粘附层20都由金属制成。由于刻度光栅40和高反射层30都是由金属制成,所以在刻度光栅40和高反射层30之间实现了高粘附性。此外,粘附层20与基板10具有高粘附性。因此,与基板10实现高粘附性。
接下来,当待蚀刻的层60和高反射层30由不同的金属制成时,待蚀刻的层60的蚀刻速率不同于高反射层30的蚀刻速率。因此,可以使用高反射层30作为蚀刻停止。在这种情况下,可以高精度地控制光栅高度。
接下来,当刻度光栅40和粘附层20由相同的金属制成时,可以减少材料类型的数量。在这种情况下,可以减少沉积装置中的目标的数量。因此,可以抑制沉积装置的沉积成本。当使用单个沉积装置时,可以在不破坏真空的情况下形成粘附层20、高反射层30和待蚀刻的层60。
接下来,当保护层50覆盖高反射层30和刻度光栅40时,可以抑制高反射层30和刻度光栅40的损坏、污染物的粘附等。
本发明不限于具体公开的实施例和变型,而是可以包括其他实施例和变型而不脱离本发明的范围。
Claims (8)
1.一种标尺,包括:
基板;
形成在基板上的第一金属层;
形成在第一金属层上的第二金属层;以及
刻度光栅,其形成在第二金属层上并具有预定间隔的多个金属光栅,
其中,所述第一金属层由第一金属制成,
其中,所述第二金属层由第二金属制成,
其中,所述第一金属与基板的粘附性高于第二金属与基板的粘附性,并且
其中,所述第二金属相对于所用光的波长的反射率高于第一金属层相对于所用光的波长的反射率;
其中,所述第二金属层由与金属刻度光栅层不同的金属制成,并且
其中,所述第二金属层在蚀刻期间用作蚀刻停止层。
2.如权利要求1所述的标尺,其中,所述第二金属层相对于从红光到红外光的波长具有80%或更高的反射率。
3.如权利要求1或2所述的标尺,其中,所述第一金属层是Cr、Ti、Ta和TiSi2中的一种。
4.如权利要求1或2所述的标尺,其中,所述第二金属层是Ni、Cu、Au、Al和Ag中的一种。
5.如权利要求1或2所述的标尺,其中,所述刻度光栅由与第二金属层的第二金属不同的金属制成,并且
其中,所述刻度光栅相对于红光到红外光的波长具有45%或更高的反射率。
6.如权利要求5所述的标尺,其中,所述刻度光栅由与第一金属层相同的金属制成。
7.如权利要求1或2所述的标尺,还包括,保护层,其覆盖刻度光栅并具有1.3至1.6的衍射系数。
8.一种标尺的制造方法,包括:
在基板上依次形成第一金属层、第二金属层和金属刻度光栅层;和
通过蚀刻金属刻度光栅层,形成具有预定间隔的多个金属光栅的刻度光栅,
其中,所述第一金属层由第一金属制成,
其中,所述第二金属层由第二金属制成,
其中,所述第一金属与基板的粘附性高于第二金属与基板的粘附性,并且
其中,所述第二金属相对于所用光的波长的反射率高于第一金属层相对于所用光的波长的反射率;
其中,所述第二金属层由与金属刻度光栅层不同的金属制成,并且
其中,所述第二金属层在蚀刻期间用作蚀刻停止层。
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