專利名稱：光柵組件母板的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光柵組件母板的制作方法，特別涉及一種利用光盤片制作技術以制作光柵組件母板的制作方法。
背景技術：
一般而言，在精密的控制系統當中，光學編碼器(optical encoder)經常被使用作為檢測物體的角度、速度及位置的檢測組件，而其精度的高低則是由內部的光柵(optical grating)組件所控制，光柵組件的刻度越精細，其分辨率就越高。
傳統上，光柵組件的制作可以使用塑料注射(injection)、金屬機械加工(mechanical)及半導體的制作技術(semi-conductor process)等方式制作而成。
以塑料注射技術制作光柵組件的方式，雖可進行大量的制作，但由于受限于模具加工的精度，因此，光柵組件的細微刻度尺寸無法制作得很小，所以，此種類型的光學編碼器并不符合高分辨率的要求。
而以金屬機械加工制作光柵組件的方式，由于是屬于機械加工的工藝，因此，所制作出來的光柵組件受限于機械加工的精度，其細微刻度尺寸無法制作得很小，所以，此種類型的光學編碼器的分辨率也不高，且無法進行大量生產。
請參考圖1A至圖1G所示，為以半導體制作技術制作光柵組件的流程示意圖，說明如下首先，如圖1A所示，將一基板(substrate)的表面經過拋光研磨的處理，使其表面平坦化，并進行基板的清洗(clean)，以去除其表面的雜質。
接著，如圖1B所示，于基板的表面涂布上一光阻劑(photo-resist)。如圖1C所示，將此基板進行加熱烤干(baking)，使其表面的光阻劑固化，以緊緊地附著于基板上。
然后，如圖1D所示，將此基板經由一具有光柵組件圖形的掩模(mask)曝光后，再如圖1E所示，經過顯影(developing)過程，將具有光柵組件的掩模圖形轉換到基板上。
接著，如圖1F所示，再將此基板濺鍍(sputtering)或是蒸鍍(evaporation)上一層金屬薄膜，再涂布上一層保護層即形成如圖1G所示的光柵組件。
利用半導體制作技術所制作出的光柵組件可達到非常高的分辨率，但其主要的缺點是價格昂貴，且又不易大量生產，因此，在實際批量生產時有其困難之處。
發明內容
鑒于以上現有技術的問題，本發明的目的在于提供一種光柵組件母板的制作方法，改善傳統的光盤片制作技術(disc technology)以制作出光柵組件母板(stamper)的結構。
之后，即可以此光柵組件母板作為模具，并以注射成型的方式注射光柵組件，即可進行大量生產。且由于此技術中是以微影(Lithography)制作制作出光柵組件的微細結構，因此，可同時達到高精密度的要求，克服了現有技術中光柵組件無法兼具高分辨率的要求及無法進行大量批量生產的兩大困難。
現有的光盤片制作技術的制作流程，是將玻璃或是金屬基板經過拋光研磨(polishing)及清洗的處理后，再涂布上一層光阻層，之后，將此基板進行加熱烤干，使光阻層固化以緊密地附著于基板之上。
然后，將此基板經由一激光束寫入(laser beam recording)特定的圖形，再經過顯影(develop)過程后將此一特殊的圖形轉換到基板上，以作為電鍍時的母模結構。
之后，將此基板濺鍍或是蒸鍍上一層金屬薄膜，并將此基板送至電鍍槽中進行電鍍(electro-forming)，以增加金屬薄膜的厚度，使其形成一具有厚度的金屬板。
然后，再將電鍍完成的金屬板與基板分離，此金屬板上即具有與基板上的圖形相反的結構。最后，將此金屬板經過清洗、拋光研磨其背面，使之光滑平整，并將其送至打孔機將中心打孔(punching)，便形成光盤片的母板(stamper)。
當要制作光盤片時，只需將此母板當作是模具，送至注射機注射光盤片，即可進行大量的生產制作，且其價格相當便宜。
而本發明的光柵組件母板的制作方法，大致上即是延用光盤片制作技術所制作而成，不過，在曝光(Exposure)的步驟中，現有的光盤片制作技術是利用激光束寫入的方式在光阻層上寫入特定的圖形；而本發明的特點則是利用一具有光柵組件圖形的掩模進行光阻層的曝光，以將掩模的圖形轉換到基板上，而形成所需的光柵組件母板。
而利用光盤片制作技術所制作出的光柵組件母板，再搭配注射成型技術所制作出的微小且精密的光柵組件，可直接搭配現成的光學讀取頭(即光驅上用以讀取光盤片資料的讀取組件)進行訊號的讀取，不需再搭配現有的光學系統(如以透鏡、物鏡、棱鏡...等光學組件所架構出的幾何光學)，對于實際使用上而言，將具有相當大的方便性。
且此光柵組件不僅可供光學編碼器使用，亦可應用于移動平臺的機構上，以作為高精密度控制系統的控制組件。
圖1A至圖1G為以半導體制作技術制作光柵組件的流程示意圖；圖2A至圖2L為以改良現有的光盤片制作技術以制作出光柵組件的母板結構的流程示意圖；圖3A至圖3E為以本發明所公開的方法所制作出的光柵組件母板作為模具，再利用注射成型的方式注射光柵組件的流程示意圖；及圖4A及圖4B分別為用以形成不同光柵組件所使用的掩模圖形。
附圖標記說明10 基板 20 光阻層30 掩模 31 反射區40 金屬板50 光柵組件母板 60 光柵組件結構70 金屬薄膜 80 保護層具體實施方式
為使對本發明的目的、構造特征及其功能有進一步的了解，配合附圖詳細說明如下請參考圖2A至圖2L所示，為以改善現有的光盤片制作技術以制作出光柵組件的母板結構的流程示意圖，說明如下首先，如圖2A所示，提供一基板10，將此基板10經過拋光研磨的處理，使其表面平坦化，并進行基板10的清洗(clean)，以去除其表面的微塵粒子(particle)。而此基板10的材料可選用玻璃或是金屬。
接著，如圖2B所示，在基板10的表面涂布上一層光阻層20。如圖2C所示，烘烤此基板10，以去除光阻層20內溶劑的成份，使光阻層20固化并緊緊地附著于基板10之上。
然后，如圖2D所示，利用一具有光柵組件圖形的掩模30進行光阻層20的曝光；因此，將來所制作出來的光柵組件母板的形狀、分辨率...等即是取決于此掩模30的圖形。
之后，如圖2E所示，進行光阻層20的顯影過程，以將掩模30的圖形轉換到基板10上，而形成如圖2F所示的光柵組件結構。
接著，如圖2G所示，在基板10上形成一層電鍍用的金屬薄膜，此金屬薄膜的制作方式可以采用濺鍍(sputter)或是蒸鍍(evaporation)的方式制作。
然后，如圖2H所示，以上述的金屬薄膜為基礎，將此基板10送至電鍍槽中進行電鍍(electro-forming)，增加金屬薄膜的厚度以形成一具有光柵組件結構的金屬板40。
接著，再將金屬板40與基板10分離，此金屬板40的部分即形成如圖2I所示的光柵組件的母板。而此光柵組件的母板經過清洗后，再經過如圖2J所示的拋光研磨(polishing)的處理，使其背面光滑平整；之后，如圖2K所示，再將基板10送至打孔機將中心打孔(punching)，并去除其外圍不用之處，即可形成如圖2L所示的光柵組件的母板結構。
由于此光柵組件母板是采用微影制作工藝制作而成，因此，利用本發明的光柵組件母板所注射的光柵組件，相比于現有利用塑料注射或是金屬機械加工的方式而言，具有相當高的精密度。
請參考圖3A至圖3E所示，而有了此光柵組件母板之后，即可將其作為模具，以注射成型的方式注射光柵組件，以進行大量生產，說明如下首先，如圖3A所示，提供一利用本發明所公開的制作方法所制作出的光柵組件母板50；接著，如圖3B所示，開始進行注射成型的動作。
然后，如圖3C所示，將光柵組件母板50與注射成型的塑料件脫模，以形成塑料材質的光柵組件結構60。如圖3D所示，于光柵組件結構60的表面形成一金屬薄膜70，最后，如圖3E所示，于此金屬薄膜70之上形成一保護層80，即形成一光柵組件。
而利用本發明所公開的光柵組件母板的制作方法并搭配注射成型技術所制作出的光柵組件，不僅可應用于光學編碼器中，可應用于移動平臺的機構上，以作為高精密度控制系統的控制組件。
而且，此光柵組件可搭配現成的光學讀取頭(即光驅上用以讀取光盤片資料的讀取組件)進行訊號的讀取，不需再搭配現有的光學系統(如以透鏡、物鏡、棱鏡...等光學組件所架構出的幾何光學)，對于實際使用上而言，將具有相當大的方便性。除此之外，光學讀取頭內的聚焦透鏡(focal lens)還可以經由致動器(actuator)來微調至最佳的聚焦點，將可有效克服光柵組件不平整或是晃動所造成的訊號不佳的問題。
請參考圖4A及圖4B所示，分別為用以形成不同光柵組件所使用的掩模30圖形。如圖4A所示，為單一尺寸的掩模30圖形。而如圖4B所示，為具有多種不同尺寸區域的掩模30圖形，而以此掩模30圖形所制作出來的光柵組件同樣的會有多種不同尺寸區域，使用者可以視測量需求的不同，而選用不同尺寸的區域，此設計將有利于擴增光學編碼器的用途。
而在圖4A及圖4B所示的掩模30圖形中，其內環處皆設計有一反射區31，因此，在所制作出來的光柵組件上會形成一相對應的反射率校正區，此反射率校正區是用以檢測光學讀取頭內的激光二極管(Laser Diode；LD)其衰減的程度，當其能量太低時即需要進行更換，此保持光學編碼器的正常運作，如此一來，便不需再以額外的組件來校正光源的能量。當然，此反射區31并不一定是設置于掩模30圖形中央的位置，亦可設置于掩模30圖形中其它的位置(如最外圍之處)。
以上所述僅為本發明中的較佳實施例而已，并非用來限定本發明的實施范圍；即凡是根據本發明申請所作的等效變化與修改，皆為本發明所涵蓋。
權利要求
1.一種光柵組件母板的制作方法，其特征在于，包括下列步驟提供一基板；于該基板的表面涂布一光阻層；烘烤該基板；以一具有光柵組件圖形的掩模進行該光阻層的曝光；進行該光阻層的顯影，以于該基板上形成一光柵組件的結構；于該基板上形成一電鍍用的金屬薄膜；以該金屬薄膜為基礎進行電鍍，以形成一具有光柵組件結構的金屬板；將該金屬板與該基板分離，使該金屬板形成該光柵組件的母板。
2.如權利要求1所述的光柵組件母板的制作方法，其特征在于，所述基板的材料選自由玻璃及金屬所成組合之一。
3.如權利要求1所述的光柵組件母板的制作方法，其特征在于，所述于該光阻層上形成一電鍍用的種子層的步驟，是于該基板上濺鍍上一層金屬薄膜。
4.如權利要求1所述的光柵組件母板的制作方法，其特征在于，所述于該光阻層上形成一電鍍用的種子層的步驟，是于該基板上蒸鍍上一層金屬薄膜。
5.如權利要求1所述的光柵組件母板的制作方法，其特征在于，所述將該金屬板與該基板分離，則該金屬板即為該光柵組件的母板的步驟之后，還包括拋光研磨該金屬板不具光柵組件結構的表面的步驟。
6.如權利要求5所述的光柵組件母板的制作方法，其特征在于，該拋光研磨該金屬板不具光柵組件結構的表面的步驟之后，還包括將該金屬板打孔的步驟。
7.如權利要求1所述的光柵組件母板的制作方法，其特征在于，以一具有光柵組件圖形的掩模進行該光阻層的曝光的步驟，該掩模中還包括有一反射區。
8.如權利要求1所述的光柵組件母板的制作方法，其特征在于，以一具有光柵組件圖形的掩模進行該光阻層的曝光的步驟，該掩模中具有不同尺寸的光柵組件圖形，以于該金屬板上形成不同尺寸的光柵組件結構。
全文摘要
本發明涉及一種光柵組件母板的制作方法，是利用光盤片制作技術以制作出光柵組件母板的結構，然而，在光阻層曝光的過程中，利用一具有光柵組件圖形的掩模進行光阻層的曝光，以將掩模的圖形轉換到基板上，之后，再進行該光阻層的顯影，以于該基板上形成一光柵組件的結構；于該基板上形成一電鍍用的金屬薄膜；以該金屬薄膜為基礎進行電鍍，以形成一具有光柵組件結構的金屬板；將該金屬板與該基板分離，使該金屬板形成該光柵組件的母板。本發明使光柵組件母板既達到高精密度的要求又能進行大量批量生產。
文檔編號G11B7/1353GK1624784SQ200310117160
公開日2005年6月8日 申請日期2003年12月2日 優先權日2003年12月2日
發明者邱國基 申請人:財團法人工業技術研究院