数显卡尺容栅定栅母板的研制

　　1前言

　　容栅作为测量基准，已在生产中得以利用并充分显示了其优越性。容栅式测量系统具有重复性好，精度高，抗干扰能力强，对环境要求不苛刻，实现数字化等优点;而且相对光栅测量系统而言，具有体积小，安装调试方便的优越性，因此广泛应用于国内外相关领域。但是，目前国内尚无定点容栅生产厂家。

　　为满足研制开发容栅式数显卡尺的需要，我们采用接近式光刻原理，以激光干涉仪分度修正的方法，研制了高精度玻璃体铬层容栅母板，并应用于生产中，取得了可观的经济效益。

　　2容栅定栅母板的研制

　　2.1容栅定栅母板的技术指标(见图1)

　　2.2容栅定栅母板的光刻原理

　　从曝光系统发出的平行光通过含有一个容栅单元的掩模板对涂有光刻胶的毛坯进行接近式光刻，毛坯移过一个栅距(分度)，进行足够的曝光，再移过一个栅距，再进行曝光，如此重复，每个单元衔接起来，就成为一个完整的容栅母板的基体。

　　根据定栅母板的技术指标，采用负性光刻胶接近式光刻，即采用一个容栅单元的掩模板与待刻毛坯有一定间隙进行间歇分度光刻，完成整个毛坯46个单元的刻制。这样，只需要卜1掩模板。与成像法比较，它具有制板容易，精度高，不需要昂贵的高级微缩镜头，光学系统简单，光源能量得以充分利用等优点。与接触式光刻相比，避免了复印时由于灰尘杂质等引起掩模板与待刻毛坯接触不良所造成的栅线质量下降，且容易损坏掩模板及由于复印时光刻头的抬起落下引起重复性不好而带来的刻划误差，因而避免了因成像投影光刻所要求的严格的掩模板与光学缩放比调整而带来的调试困难等问题。

　　2.3精密光刻设备

　　2.3.1曝光系统

　　为了保证容栅定栅母板的精度，掩模上要求有高均匀的照明，为此采用复眼柱面透镜系统(见图2);反射镜1将光源2发出的光进行汇聚，经非球面体透镜3及负柱面透镜4汇为平行光，平行光经柱面体复眼透镜5，其成像成为第二光源，即每个柱面体复眼透镜的像均起光源的作用。并以2o的照射角度的柱面平行光照亮整个掩模板，光经过这样的变换达到均匀的照明，克服了光在光刻表面8发生的驻波现象，使容栅定栅母板光刻质量得到提高。灯源2采用脉冲频闪氮灯。

　　从理论上分析，曝光系统汇聚成的2o角平行光经掩模板与毛坯间隙后，将会在光刻面上引起栅线宽度的变化，设间隙量为0.05mm，则变化量为:

　　足以满足容栅定栅母板的精度要求。