[发明专利]基于可调制LCD掩模的多码道光栅尺的制造方法

说明书

本发明公开了一种基于可调制LCD掩模的多码道光栅尺的制造方法，包括以下步骤：掩模板的预处理：在长方形LCD掩模板的正面靠近四个角的地方形成带有十字图样和光栅条纹图样的绝对对正标记；曝光前的准备：对整个光栅基材进行清洗、溅射、前烘和涂胶的光刻前的准备工作；掩模图形的调制；单步曝光；多步连续曝光；光栅基材的图形化。本发明工艺简单，成本低廉，可以制造较长的多码道光栅尺。

技术领域

本发明涉及微纳制造技术领域，特别是涉及一种基于可调制LCD掩模的多码道光栅尺的制造方法。

背景技术

精密计量光栅，作为一种测量长度大，分辨率高，抗干扰能力强的位移检测装置，是超精密数控加工机床的核心功能部件之一，其应用领域不断向超精密(光栅结构周期达到亚微米)、大行程(长度达米级以上)定位检测延伸，因而对其制造工艺提出了严重挑战。

目前，用于位移计量的光栅尺，主要包括增量式光栅和绝对式光栅两种。增量式光栅尺具有周期性的光栅结构，栅距可以达到1微米以下，并且具有成熟的细分技术，可以达到1纳米的分辨率，但在掉电后不能马上识别出真实的位置信息。绝对式光栅尺不具有周期性的光栅结构，但其表面图形遵循一定的编码方法，可以通过解码的方式读出位移信息，在掉电后可以识别真实的位置信息，但往往不可细分或细分倍数较低，分辨率不可与增量式光栅相比。因此，在实际应用时，往往将两种光栅尺的优点结合起来，这样，就使得同时包含一个绝对式码道和一个增量式码道的二码道光栅正式走向商用，并且为了进一步提高精度和分辨率，有向三码道甚至更多码道发展的趋势。

LCD（Liquid Crystal Display），即液晶显示器，控制简单，操作方便，可以通过编程，调制任意单个像素上的图形显示，并且可以通过一定的技术手段控制其对某一特定波长光波的透过特性。随着近几年集成电路技术突飞猛进的发展，LCD已经可以达到极高的分辨率：2014年3月，日本JDI公司宣布旗下的5.5英寸2560x1440的显示屏开始出货，该屏幕单个像素的边长约为44微米。虽然到目前为止，大尺寸LCD屏幕单个像素边长还并未达到微米级及以下，但其不断提高的分辨率和可编程调制显示图样的特点，为在光刻工艺中制作特征尺寸较大的微米级结构使用LCD作为掩模提供了可能。

为了制造同时含有连续绝对码道和连续增量码道的多码道光栅尺，现在采用的的方法主要有刻划法和多掩模光刻法。采用刻划法比较费时，且调节对正困难，采用多掩模光刻法则由于需要准备多套掩模板，工艺复杂，成本较高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于可调制LCD掩模的多码道光栅尺的制造方法，工艺简单，成本低廉，可以制造较长的多码道光栅尺。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于可调制LCD掩模的多码道光栅尺的制造方法，包括以下步骤：

（1）掩模板的预处理：在长方形LCD掩模板的正面靠近四个角的地方形成带有十字图样和光栅条纹图样的绝对对正标记；

曝光前的准备：对整个光栅基材进行清洗、溅射、前烘和涂胶的光刻前的准备工作；

（3）掩模图形的调制：利用计算机控制LCD掩模板，使LCD掩模板显示所需的光栅条纹图样，利用高倍数数码光学显微镜观察条纹图样与绝对对正标记的图样，若光栅条纹图样与绝对对正标记的光栅图样栅线方向不一致，则调节LCD掩模板所显示的光栅条纹图样，直到其栅线方向与绝对对正标记的栅线方向一致；

（4）单步曝光：利用调整装置调节好LCD掩模板与光栅基材的相对位置，利用临近式紫外曝光光刻技术，对光栅基材上的抗蚀剂层进行曝光，曝光后，保护好光栅图形区，只对对正标记进行显影；

（5）多步连续曝光：移动曝光光源或光栅基材，重复步骤（3）和（4）多次，直到对整个光栅基材上的抗蚀剂层完成曝光；