JP2019120500A - スケールおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】高い回折効率が得られるとともに、基板との高い密着性が得られるスケールおよびその製造方法を提供する。【解決手段】スケールは、基板１０と、前記基板上に形成された第１金属層と、前記第１金属層上に形成された第２金属層と、前記第２金属層上に形成され、所定の間隔で複数の金属格子が配置された目盛格子４０と、を備え、前記第１金属層は、前記第２金属層よりも基板１０に対して密着性の高い金属によって構成され、前記第２金属層は、前記第１金属層よりも光に対して高い反射率を有する金属によって構成されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本件は、スケールおよびその製造方法に関する。
反射型の光電式リニヤスケールとして、照射された光を反射する目盛格子を有するスケールが開示されている（例えば、特許文献１参照）。このスケールは、格子の上面と下面との段差を利用した位相格子構造を有している。このような目盛格子は、基材に対して所定の段差を持つ凹凸形状を有している。したがって、スケールに付着した汚染物質を拭き取りなどで除去する際に、目盛格子を傷つけることがある。また、拭き取りの際に目盛格子間の凹部に汚染物質が残留するおそれがある。その結果、測定精度が低下するおそれがある。特に微細な目盛格子の場合は、測定精度の低下が顕著となる。そこで、格子の凹凸上に保護膜を形成する手法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−３０８７１８号公報 特開２００６−１７８３１２号公報
しかしながら、保護膜を設けると、保護膜表面と下地の金属との界面における反射・吸収により、回折光が保護膜無しの状態と比較して低下することが計算上明らかとなっている。そこで、反射型の位相格子を構成する材料として、高反射率金属を選択することが考えられる。しかしながら、基板との密着性を考慮すると、高反射率金属の種類が限定されてしまう。
１つの側面では、本発明は、高い回折効率が得られるとともに、基板との高い密着性が得られるスケールおよびその製造方法を提供することを目的とする。
１つの態様では、本発明に係るスケールは、基板と、前記基板上に形成された第１金属層と、前記第１金属層上に形成された第２金属層と、前記第２金属層上に形成され、所定の間隔で複数の金属格子が配置された目盛格子と、を備え、前記第１金属層は、前記第２金属層よりも前記基板に対して密着性の高い金属によって構成され、前記第２金属層は、前記第１金属層よりも光に対して高い反射率を有する金属によって構成されていることを特徴とする。
上記スケールにおいて、前記第２金属層は、可視光から赤外光の波長に対して８０％以上の反射率を有していてもよい。
上記スケールにおいて、前記第１金属層は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔａ、ＴｉＳｉ２のいずれかとしてもよい。
上記スケールにおいて、前記第２金属層は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇのいずれかとしてもよい。
上記スケールにおいて、前記目盛格子は、前記第２金属層とは異なる金属によって構成されており、前記目盛格子は、可視光から赤外光の波長に対して４５％以上の反射率を有していてもよい。
上記スケールにおいて、前記目盛格子は、前記第１金属層と同じ金属によって構成されていてもよい。
上記スケールにおいて、前記目盛格子を覆い、１．３〜１．６の屈折率を有する保護膜を有していてもよい。
本発明に係るスケールの製造方法は、基板上に、第１金属層と、第２金属層と、金属の目盛格子層とをこの順に成膜する工程と、前記目盛格子層に対してエッチングを行うことで、所定の間隔で複数の金属格子が配置された目盛格子を形成する工程と、を含み、前記第１金属層は、前記第２金属層よりも前記基板に対して密着性の高い金属によって構成され、前記第２金属層は、前記第１金属層よりも光に対して高い反射率を有する金属によって構成されていることを特徴とする。
上記スケールの製造方法において、前記第２金属層は、前記目盛格子層とは異なる金属によって構成されており、前記エッチングの際に、前記第２金属層をエッチングストップ層として用いてもよい。
高い回折効率が得られるとともに、基板との高い密着性が得られるスケールおよびその製造方法を提供することができる。
（ａ）は第１実施形態に係るスケールの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）〜（ｅ）はスケールの製造方法を例示する図である。
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１（ａ）は、第１実施形態に係るスケール１００の平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）で例示するように、スケール１００は、基板１０上に第１金属層として密着層２０が形成され、密着層２０上に第２金属層として高反射層３０が形成され、高反射層３０上に所定の間隔で複数の金属格子が配置された目盛格子４０が形成され、目盛格子４０および高反射層３０の露出部を覆うように形成された保護層５０が形成された構造を有している。
基板１０は、特に限定されるものではない。基板１０は、例えば、金属以外の材料で構成されている。例えば、金属酸化物、有機物、ガラスなどである。ガラスとして、石英ガラス（合成溶融石英）のような低膨張係数材料が用いられることもある。
密着層２０は、高反射層３０よりも基板１０に対して密着性が高い金属によって構成されている。ここで、複数の金属の中で「密着性が高い金属」とは、同一の成膜法によって基板１０上に成膜したと仮定した場合に、基板１０との密着性が相対的に高い金属のことである。ただし、特定の金属について異なる複数の成膜法で成膜しても、得られる密着性の幅は小さい。したがって、複数の金属についてそれぞれ異なる成膜法で成膜しても、得られる密着性の順位に変動は生じない。高反射層３０は、密着層２０よりも光に対して高い反射率を有する金属によって構成されている。密着層２０は、例えば、可視光から赤外光の波長に対して４５％以上の反射率を有している。高反射層３０は、例えば、可視光から赤外光の波長に対して８０％以上の反射率を有している。密着層２０は、例えば、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔａ、ＴｉＳｉ２のいずれかである。高反射層３０は、例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇのいずれかである。
目盛格子４０は、金属材料であれば特に限定されるものではない。例えば、目盛格子４０は、高反射層３０とは異なる金属で構成されていることが好ましく、密着層２０と同じ金属で構成されていることがより好ましい。保護層５０は、透明材料であれば特に限定されるものではない。保護層５０は、例えば、透明樹脂材料、無機透明材料などである。保護層５０は、例えば、１．３〜１．６の屈折率を有している。
本実施形態によれば、高反射層３０と目盛格子４０とによって、位相格子が構成される。それにより、スケール１００を反射型スケールとして用いることができる。
次に、高反射層３０が高い反射率を有していることから、高い回折効率を実現することができる。例えば、高反射層３０が光に対して８０％以上の反射率を有していることで、特に高い回折効率を実現することができる。この場合、保護層５０を設けることで反射・吸収が生じても、十分な回折効率を実現することができる。
次に、高反射層３０と密着層２０とは、両者とも金属によって構成されているため、高い密着性を有している。目盛格子４０と高反射層３０とは、両者とも金属によって構成されているため、高い密着性を有している。さらに、密着層２０は、基板１０と高い密着性を有している。以上のことから、基板１０との高い密着性が得られる。
次に、目盛格子４０が高反射層３０と異なる金属によって構成されていれば、目盛格子４０をエッチングによって形成する際に、高反射層３０をエッチングストップとして用いることができる。特に、目盛格子４０が密着層２０と同じ金属によって構成されていれば、材料の種類を低減することができる。それにより、成膜装置を用いた成膜コストを抑制することができる。例えば、目盛格子４０が密着層２０と同じ金属によって構成されていても、光に対して４５％以上の反射率を有する金属を用いることによって、十分な回折効率を実現することができる。
次に、保護層５０で高反射層３０および目盛格子４０を覆うことで、高反射層３０および目盛格子４０の傷、汚染物質の付着等を抑制することができる。例えば、保護層５０が１．３〜１．６の屈折率を有することで、十分な回折効率を実現することができる。
図２（ａ）〜図２（ｅ）は、スケール１００の製造方法を例示する図である。まず、図２（ａ）で例示するように、基板１０の一面上に、密着層２０、高反射層３０および被エッチング層６０をこの順に形成する。密着層２０、高反射層３０および被エッチング層６０は、例えば、化学蒸着、物理蒸着などによって形成することができる。被エッチング層６０は、目盛格子４０を形成するための層であるため、目盛格子４０と同じ材料からなる。
次に、図２（ｂ）で例示するように、目盛格子４０のパターンを有しているレジストパターン７０を形成する。次に、図２（ｃ）で例示するように、レジストパターン７０をマスクとして用いて、被エッチング層６０に対してエッチングを行う。それにより、目盛格子４０を形成することができる。
次に、図２（ｄ）で例示するように、レジストパターン７０を除去する。次に、図２（ｅ）で例示するように、高反射層３０および目盛格子４０の露出部分を覆うように、保護層５０を形成する。保護層５０は、例えば、コーティングによって形成することができる。
本実施形態に係る製造方法によれば、高反射層３０と目盛格子４０とによって、位相格子が構成される。それにより、スケール１００を反射型スケールとして用いることができる。次に、高反射層３０が高い反射率を有していることから、高い回折効率を実現することができる。次に、高反射層３０と密着層２０とは、両者とも金属によって構成されているため、高い密着性を有している。目盛格子４０と高反射層３０とは、両者とも金属によって構成されているため、高い密着性を有している。さらに、密着層２０は、基板１０と高い密着性を有している。以上のことから、基板１０との高い密着性が得られる。
次に、被エッチング層６０と高反射層３０と異なる金属によって構成されていれば、エッチングレートが異なることになる。したがって、高反射層３０をエッチングストップとして用いることができる。この場合、格子高さを精密に制御することができる。
次に、目盛格子４０が密着層２０と同じ金属によって構成されていれば、材料の種類を低減することができる。この場合、成膜装置におけるターゲット数が低減される。それにより、成膜装置を用いた成膜コストを抑制することができる。また、同一の成膜装置を用いれば、真空を破らずに密着層２０、高反射層３０および被エッチング層６０を形成することができる。
次に、保護層５０で高反射層３０および目盛格子４０を覆うことで、高反射層３０および目盛格子４０の傷、汚染物質の付着等を抑制することができる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ 基板
２０ 密着層
３０ 高反射層
４０ 目盛格子
５０ 保護層
６０ 被エッチング層
７０ レジストパターン
１００ スケール

Claims (9)

  1. 基板と、
    前記基板上に形成された第１金属層と、
    前記第１金属層上に形成された第２金属層と、
    前記第２金属層上に形成され、所定の間隔で複数の金属格子が配置された目盛格子と、を備え、
    前記第１金属層は、前記第２金属層よりも前記基板に対して密着性の高い金属によって構成され、
    前記第２金属層は、前記第１金属層よりも光に対して高い反射率を有する金属によって構成されていることを特徴とするスケール。
  2. 前記第２金属層は、可視光から赤外光の波長に対して８０％以上の反射率を有することを特徴とする請求項１記載のスケール。
  3. 前記第１金属層は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔａ、ＴｉＳｉ２のいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載のスケール。
  4. 前記第２金属層は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇのいずれかであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスケール。
  5. 前記目盛格子は、前記第２金属層とは異なる金属によって構成されており、
    前記目盛格子は、可視光から赤外光の波長に対して４５％以上の反射率を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスケール。
  6. 前記目盛格子は、前記第１金属層と同じ金属によって構成されていることを特徴とする請求項５記載のスケール。
  7. 前記目盛格子を覆い、１．３〜１．６の屈折率を有する保護膜を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のスケール。
  8. 基板上に、第１金属層と、第２金属層と、金属の目盛格子層とをこの順に成膜する工程と、
    前記目盛格子層に対してエッチングを行うことで、所定の間隔で複数の金属格子が配置された目盛格子を形成する工程と、を含み、
    前記第１金属層は、前記第２金属層よりも前記基板に対して密着性の高い金属によって構成され、
    前記第２金属層は、前記第１金属層よりも光に対して高い反射率を有する金属によって構成されていることを特徴とするスケールの製造方法。
  9. 前記第２金属層は、前記目盛格子層とは異なる金属によって構成されており、
    前記エッチングの際に、前記第２金属層をエッチングストップ層として用いることを特徴とする請求項８記載のスケールの製造方法。
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