[发明专利]表面反射编码器标尺和使用该标尺的表面反射编码器

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面反射编码器标尺和使用该标尺的表面反射编码器，更具体地，涉及一种相栅(phase grating)的改进。

背景技术

迄今为止，已经使用表面反射编码器来检测进行相对移动的构件的位移量。该表面反射编码器包括设置有反射相栅的标尺和检测机构。在该表面反射编码器中，检测机构使得相干光入射到标尺的相栅上，使标尺上的反射衍射光相互干涉，并使用光的干涉来检测反射衍射光随标尺移动变化的相位改变，从而提供标尺的移动量。

顺便提及，表面反射编码器要求高信号效率和高可靠性，为了满足这些要求，已经开发了各种标尺。(例如，参考专利文件1到3。)表面反射编码器标尺要求高反射系数以在相栅的凹凸(asperity)(凹面和凸面)上反射光。为了满足这个要求，迄今为止，相栅的凹凸由具有高反射系数的金属单独或组合地形成。

[专利文件1]日本专利申请公开No.平7-113905

[专利文件1]日本专利申请公开No.平8-286020

[专利文件1]日本专利申请公开No.平10-318793

然而，尽管在背景技术中有改进可靠性的余地，然而迄今为止仍然未知损害可靠性的原因，而且还不存在可以解决这个问题的合适的技术。

发明内容

因此本发明的目的之一是提供一种能够提供高可靠性的表面反射编码器标尺以及使用该标尺的表面反射编码器。

虽然损害表面反射编码器可靠性的原因之前是未知的，但是作为本发明者对上述问题的考察的结果，本发明者发现其原因是相栅表面的氧化。

也就是，在相栅中，为了提供稳定的衍射光栅和高的可靠性，需要精确控制相栅的形状，特别是要控制高度。因此，考察了在标尺中具有可靠性的铬和在蚀刻处理中作为蚀刻停止件(stopper)的金属的组合。

然而，在此种组合中，在苛刻的条件例如高湿度环境下，相栅表面上容易发生氧化。因为在该部分中衍射效率急剧降低，所以编码器的可靠性受到损害。

为了解决这样的缺陷条件，经本发明者进一步研究发现，在大量材料中金属硅化物(特别是硅化钛)和铬的材料组合非常有效。

也就是，按照金属硅化物和铬的组合，提供了高的可靠性而没有降低光反射系数。

因此，本发明者基于损害表面反射编码器可靠性的未知原因是标尺表面的氧化所引起的衍射效率降低这样的发现，找到了金属硅化物和铬的材料组合。

本发明者发现根据金属硅化物和铬的材料组合表面反射编码器的可靠性可以进一步提高，并完成了本发明。

为了选择反射相栅的材料，通常的实践是仅仅关注于光反射系数而选择一种金属或者不同金属的组合。相反地，本发明者从大量材料中选择金属硅化物，目的是提供相栅上的高的光反射系数以及稳定性。本发明的金属硅化物直到同时关注高的光反射系数和稳定性时才被获得；如果仅仅关注高反射系数，该解决手段是不容易得到的。

<标尺>

也就是说，为了实现上述目的，根据本发明，提供了表面反射编码器使用的表面反射编码器标尺，该表面反射编码器用于检测进行相对移动的构件的相对位移量，该表面反射编码器标尺包括该构件的基板或者设置在该构件上的基板，以及提供在该基板上的反射相栅，该反射相栅在其表面上具有用于改变反射衍射光的相位的凹凸，其中该相栅的凹凸由金属硅化物和铬的沉积膜形成。

在本发明中，特别优选的金属硅化物是硅化钛。

<沉积顺序>

本发明中，优选将铬膜设置在基板上以使相栅的每个凹入部分由铬膜形成，而且

预定间距的金属硅化物膜设置在铬膜上以使相栅的凸出部分由金属硅化物膜形成。

在此述及的凹面或凹入部分指凹槽的底部。

<表面涂覆>

在本发明中，优选相栅的整个表面由金的薄膜均匀涂覆。

<编码器>

为了实现上述目的，根据本发明，提供了包括根据本发明的表面反射编码器标尺和检测机构的表面反射编码器。提供该检测机构以允许相干光入射到相栅上，产生反射衍射光，用光的干涉来检测相栅中反射衍射光随构件的相对移动变化的相位变化，并提供构件的相对位移量。

作为本发明的检测机构，例如可以提到日本专利申请公开No.2005-308718中描述的装置。

根据本发明的表面反射编码器标尺，反射相栅由金属硅化物(特别是硅化钛)和铬的沉积膜形成，从而可以获得迄今为止难以获得的高可靠性而没有降低光的反射系数。

本发明中，铬膜和金属硅化物膜从基板侧依次沉积以形成相栅，从而可以进一步改善标尺的可靠性。