专利名称：光栅尺双向对接曝光法的制作方法
技术领域：
本发明涉及光刻胶图形的曝光方法，尤其涉及一种利用曝光复制工艺，制作光栅尺的方法。
背景技术：
光栅尺是光栅线位移传感器中的关键部件，直接影响到线位移传感器的测量范围及其精度。目前玻璃光栅尺的复制工艺一般采用光刻复制工艺。光刻复制工艺中的感光胶一般可分为正性和负性感光胶，正性感光胶被曝光的胶层会溶于显影液，未被曝光的胶层则不溶于显影液，这样就在胶层上形成于掩膜版同样的图形；而负性感光胶与之相反，在胶层上形成与掩膜版互补的图形。正性感光胶的分辨率高，曝光出来图形边缘清晰，但价格一般都比较昂贵，成本高，适于制作小面积曝光、高精度的图形结构。负性感光胶的材料成本很低，以聚乙烯醇负性感光胶为例，可以通过购买价格低廉的聚乙烯，在恒温槽内自行熬胶配置，且曝光后可以直接在纯水中显影，操作方便，污染小。因此负性感光胶更适于制作大批量、低成本、大面积曝光的图形。
以聚乙烯醇负性感光胶为例的光刻复制工艺包括匀胶、曝光、显影、真空镀膜、去胶等主要工序。匀胶就是用涮洗悬吊或喷淋等方法，在玻璃基片表面涂覆一层感光胶。曝光就是在感光胶层上加具有光栅图形的掩模，光照后将光栅图形转移到感光胶上。显影就是用纯水显影液溶解除去感光胶上未被曝光的部分，使需要镀金属的玻璃基片表面裸露出来，而感光胶上被曝光的部分保留下来掩蔽不需要镀金属的玻璃基片表面。再通过真空镀金属膜，将显影后裸露出来的玻璃基片表面镀上金属，而将有感光胶掩蔽的区域保护起来。镀膜结束后，最后通过去胶将玻璃基片表面上所有余留的光刻胶和附着在上面的金属膜层一同去掉，即完成玻璃光栅尺的复制过程。
在玻璃光栅尺的光刻复制工艺中，无论是采用负性感光胶还是正性感光胶，曝光方法一般都是单程单向，一次性曝光，即将光栅图形一次性全部经过光照转移到感光胶层上，因此最大曝光范围受限于曝光机的导轨长度。如果需要曝光复制超过其导轨有效行程的光栅尺时，一般的解决方法是相应加长曝光机的导轨。然而加长导轨必然需要对曝光机的结构进行较大的改造，费用高、周期长，而且所加的导轨长度也要受到曝光机自身结构的限制，不能无限加长。
发明内容
本发明的技术解决问题是针对以上传统扩大曝光范围方法的不足之处，提供一种光栅尺双向对接曝光方法，该曝光方法是利用重叠区域的曝光量与其它区域的曝光量相同的原理，对工件进行光刻加工，以解决曝光设备的导轨有效行程过短的问题。
本发明的技术解决方案是光栅尺双向对接曝光法，其特征在于通过对准标记，精确控制曝光重叠区域的曝光量使其与其它部分的曝光量相同，从而达到扩延有效曝光区域之目的，其具体步骤如下1.首先在玻璃基板表面均匀涂覆一层聚乙烯醇负性感光胶；2.分别在曝光机导轨最大行程处的载物台和曝光灯上各作一个对准标记；3.将移动平台退到初始位置，把光栅母尺覆盖在均匀涂有聚乙烯醇感光胶的玻璃尺基板上，并固定在载物台上进行接触曝光；4.从均匀涂有感光胶的玻璃尺基板的一端，开始正向曝光，待曝光至标记处时，立即自动关闭遮光板，停止曝光；5.平移载物台，电机反转，由玻璃尺基板的另一端开始反向曝光；6.待再次曝光至标记处时，立即自动关闭遮光板，停止曝光，曝光过程结束。
本发明与现有技术的比较的优点在于与普通光栅尺曝光机相比，双向对接曝光装置只需要在移动平台上加装一个可以水平移动的载物台，就可以通过采用双向对接曝光法，来解决曝光设备的导轨有效行程过短的问题。操作简单，不需要对原有的曝光机结构进行大的改动，时间短，成本低。本发明的方法除应用于增加光栅尺曝光机的有效曝光范围外，也可应用于增加其它曝光机的曝光范围，具有很高的实用价值。
图1是本发明光栅尺双向对接曝光法第一步的示意图；图2是本发明光栅尺双向对接曝光法第二步的示意图；图3是本发明光栅尺双向对接曝光法第三步的示意图；图4是本发明光栅尺双向对接曝光法第四步的示意图；图5是本发明光栅尺双向对接曝光法第五步的示意图；图6是已有光刻复制技术制作光栅尺的工艺流程图；图7是本发明技术制作光栅尺的工艺流程图。
具体实施例方式
如图6所示，现有光刻复制技术制作光栅尺的方法，是在清洗玻璃基片，匀胶之后，采用单向曝光和显影，在感光胶上形成光栅图形，再经过镀膜、去胶等工序，复制出光栅尺。
如图1所示，本发明光栅尺双向对接曝光法第一步，即在曝光机导轨最大行程处的载物台和曝光灯上各作一对准标记。图中1是标记，2是曝光灯，3是曝光灯支架。
如图2所示，本发明光栅尺双向对接曝光法第二步，即将移动平台退到初始位置，把光栅母尺覆盖在均匀涂有聚乙烯醇感光胶的玻璃基板上，并固定在载物台上进行接触曝光。图中4是光栅母尺，5是玻璃基板，6是载物台，7是移动平台。
如图3所示，本发明光栅尺双向对接曝光法第三步，即从均匀涂有感光胶的玻璃基板的一端，开始正向曝光，待曝光至标记处时，立即自动关闭遮光板，停止曝光。
如图4所示，本发明光栅尺双向对接曝光法第四步，即水平移动载物台，电机反转，由玻璃尺基板的另一端开始反向曝光；如图5所示，本发明光栅尺双向对接曝光法第五步，即当再次曝光至标记处时，立即自动关闭遮光板，停止曝光。
如图7所示，本发明技术制作光栅尺的方法，是在清洗玻璃基片，匀胶之后，采用双向对接曝光和显影，在感光胶上形成光栅图形，再经过镀膜、去胶等工序，复制出光栅尺。
本发明的一个典型实施例，是利用导轨有效行程为1.6米的曝光设备光刻复制出2.2米的光栅尺，其制作过程如下(1)将长为2.2m，宽为2.0cm的玻璃基片表面抛光，并清洗干净；(2)在清洗后的玻璃基片表面均匀涂覆一层聚乙烯醇负性感光胶，胶层厚度约0.5μm；(3)分别在曝光机导轨最大行程处的载物台和曝光灯上各作一个对准标记；(4)将移动平台退到初始位置，把光栅周期为20μm，长为2.2m的光栅母尺覆盖在均匀涂有聚乙烯醇感光胶的玻璃尺基板上，并固定在载物台上进行接触曝光；(5)从均匀涂有感光胶的玻璃尺基板的一端，开始正向曝光，待曝光至标记处时，立即自动关闭遮光板，停止曝光；(6)平移载物台，电机反转，由玻璃尺基板的另一端开始反向曝光；(7)当再次曝光至标记处时，立即自动关闭遮光板，停止曝光，曝光过程结束；(8)用纯水显影液溶解除去感光胶层未被曝光的部分，在聚乙烯醇感光胶层上形成光栅图形；(9)真空镀金属膜，在带有光栅图形感光胶的玻璃基片表面均匀镀上一层金属膜层，膜层厚度约120nm；(10)通过去胶清洗将玻璃基片表面上所有余留的光刻胶和附着在光刻胶上面的金属膜层一同去掉，即完成玻璃光栅尺的复制过程。
利用本发明的曝光方法，可以制作出长度超过曝光机导轨行程范围的光栅尺。通过本实施例制，利用导轨有效行程为1.6米的曝光设备光刻复制出2.2米的光栅尺，光栅周期为20μm，最大线性误差为±17.0μm，光栅线条清晰，完全满足测量要求。
权利要求
1.光栅尺双向对接曝光法，其特征在于包括以下步骤(1)首先分别在曝光机导轨最大行程处的载物台和曝光灯上各作一个对准标记；(2)将移动平台退到初始位置，把光栅母尺覆盖在均匀涂有聚乙烯醇感光胶的玻璃尺基板上，并固定在载物台上进行接触曝光；(3)从均匀涂有感光胶的玻璃尺基板的一端，开始正向曝光，待曝光至标记处时，立即自动关闭遮光板，停止曝光；(4)平移载物台，电机反转，由玻璃尺基板的另一端开始反向曝光；(5)待再次曝光至标记处时，立即自动关闭遮光板，停止曝光，曝光过程结束。
全文摘要
光栅尺双向对接曝光法，其基本原理就是通过精确控制对接重叠区域的曝光量，使得该区域的曝光量与其它区域的曝光量相同，从而达到扩延有效曝光区域之目的。因此采用双向对接曝光法可以解决曝光机的导轨过短，曝光行程不足的问题。实验表明采用双向对接曝光技术，曝光重合处的光栅线条完全满足测量要求，并大幅度提高了曝光设备的有效行程，解决了曝光机导轨行程短的问题。本发明方法操作简单，不需要对原有的曝光机结构进行大的改动，时间短，成本低，具有很高的实用推广价值。
文档编号G01B11/00GK1760759SQ20041000966
公开日2006年4月19日 申请日期2004年10月14日 优先权日2004年10月14日
发明者赵泽宇 申请人:中国科学院光电技术研究所