[发明专利]用于制作圆光栅码盘的逐点光刻划方法及其系统

说明书

本发明涉及光栅制作技术，尤其涉及一种制作圆光栅码盘的逐点光刻划方法及其系统。

圆光栅码盘是精确测定角位移的传感元件。通常采用码盘形成的莫尔效应仅能测到角位移的相对变化量，若在码盘上增加一组零光栅，才可测定角位置的绝对值。但使用很不方便，尤其是在测量过程中如遇电子控制器电源被切断后重新启动，或受到外部干扰使电子控制器内部状态记忆触发器发生错误翻转，则只有在测量头通过零光栅参考点后，才能继续正确地进行绝对位置的测量。为了克服上述缺点，在现代仪器设备中使用了绝对编码的圆光栅码盘。绝对编码圆光栅上的栅线宽度是变化的。

目前，有二种刻划圆光栅码盘的系统。一种是金刚刀机刻系统，另一种是掩膜光刻系统。金刚刀机刻系统不适宜刻划栅线宽度变化的图案，尤其不适宜刻划在同一角度不同半径位置处栅线宽度变化的线条，而且因为在刻划过程中，金刚刀有停止状态，因而刻划速度慢;掩膜光刻系统对光栅宽度变化的适应能力虽然比金刚刀机刻系统要强，但也不适宜制作图案复杂的特殊编码的圆光栅码盘。

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能制作具有同一半径不同角度或同一角度不同半径处栅线宽度不相同的复杂编码的圆光栅码盘的逐点光刻划方法及其系统。

本发明的逐点光刻划方法包括：使待刻划码盘匀速旋转;产生与待刻划码盘角位置锁定且与该待刻划码盘要求的编码图形相应的编码信号;产生受所述编码信号控制的、直径为微米级或亚微米级的刻划光斑;使刻划光斑会聚于待刻划码盘的待刻划区域并使所述刻划光斑在所述待刻划码盘旋转过程中沿该码盘径向直线进给，从而形成平面螺旋线的刻划轨迹。

待刻划码盘每旋转一周，刻划光斑沿该码盘径向进给距离最好为刻划光斑直径的四分之一至四分之三。

本发明的光刻划系统包括：用于使待刻划码盘匀速旋转的回转台装置;用于产生与所述待刻划码盘角位置锁定且与待刻划码盘要求的编码图形相应的编码信号的编码信号产生装置;受所述编码信号控制，用于在所述码盘的待刻划区域中形成直径为微米或亚微米级光斑的刻划光斑产生装置;用于在回转台旋转过程中，使所述刻划光斑产生装置的刻划光斑和回转台装置在回转台径向作相对移动的径向直线进给装置。

本发明的逐点光刻划方法及其系统，由于是连续动态刻划，因而具有刻划速度快，刻划精度高的优点;尤其是，通过选择不同的编码信号可以在码盘上形成与之相应的编码图形，因而本发明完满地解决了现有技术在刻划栅线宽度变化、图案复杂的圆光栅码盘时所存在的困难。

本发明除可用于刻划圆光栅码盘，特别是刻划例如码盘格值为1（角）分的绝对编码圆光栅码盘外，还可能应用于制作特大象素的图案。

下面参照附图叙述本发明的实施例，通过叙述，本发明所具有的优点和效果将会更加清楚，但这种叙述不限定本发明的范围。

图1是本发明的逐点光刻划系统的框图;

图2是刻划光斑产生装置的构成示意图;

图3是调焦伺服环路的组成框图;

图4是回转台装置的构成示意图;

图5是径向直线进给装置组成示意图;

图6是编码信号产生装置的组成框图;

图7是说明栅线图案与编码信号之间关系的图;

图8是说明刻划途径的图。

参见图1，本发明的逐点光刻划系统包括：刻划光斑产生装置（1），回转台装置（2）、径向直线进给装置（3）和编码信号产生装置（4）。刻划光斑产生装置（1）在置于回转台装置（2）上的待刻划码盘上形成直径为微米级或亚微米级的刻划光斑，但该刻划光斑输出与否受编码信号产生装置（4）产生的编码信号控制;回转台装置（2）使置于其上的待刻划码盘匀速旋转，且由径向直线进给装置（3）使之在旋转过程中与刻划光斑产生装置（1）在径向发生相对位移。当回转台旋转一圈时。刻划光斑就完成对待刻划码盘某一半径位置处的刻划，在径向直线进给装置（3）的作用下，刻划光斑沿着回转台半径方向匀速移动并使同一角度位置不同半径处的记录光点精密连接，从而形成码盘栅线图案;回转台装置（2）向编码信号发生装置（4）输出高精度角度位置电脉冲信号，以使编码装置（4）产生的编码信号与待刻划盘的角位置相关;编码信号产生装置（4）产生与待刻划码盘角位置锁定且与待刻划编码图形相应的编码信号，该编码信号用于控制刻划光斑产生装置（1）产生刻划光斑。