JP2000193417A - 走査ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
走査ヘッドおよびその製造方法Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
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- G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
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- G01D5/34715—Scale reading or illumination devices
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 発光側格子ができる限り受光側格子に対して
中央に配置されている走査ヘッドおよびその走査ヘッド
を作製する方法を提示する。 【解決手段】 半導体基板72.1から成り、目盛を担持
する目盛板を走査する走査ヘッドにあって、目盛板78
に対向する側面にパターン構造化された多数の光検出器
73を有し、更に一つの袋穴を有し、目盛板78に対向
する側面にパターン構造化された光検出器73に対して
対称に向けた発光側格子74と、この発光側格子74の
目盛板78とは反対の側面に一つの光源71を有する。
フォトダイオードのPN接合を目盛板78の方に向いた
半導体基板72.1の面に拡散させ、次いで、半導体基板
72.1の同じ側で表面に酸化物層75.1を発生させ、次
いで、目盛板78とは反対の側面から始めて非等方エッ
チング方法で半導体基板72.1をエッチングし、これに
より半導体基板72.1を酸化物層75.1までの個所へエ
ッチングする。
中央に配置されている走査ヘッドおよびその走査ヘッド
を作製する方法を提示する。 【解決手段】 半導体基板72.1から成り、目盛を担持
する目盛板を走査する走査ヘッドにあって、目盛板78
に対向する側面にパターン構造化された多数の光検出器
73を有し、更に一つの袋穴を有し、目盛板78に対向
する側面にパターン構造化された光検出器73に対して
対称に向けた発光側格子74と、この発光側格子74の
目盛板78とは反対の側面に一つの光源71を有する。
フォトダイオードのPN接合を目盛板78の方に向いた
半導体基板72.1の面に拡散させ、次いで、半導体基板
72.1の同じ側で表面に酸化物層75.1を発生させ、次
いで、目盛板78とは反対の側面から始めて非等方エッ
チング方法で半導体基板72.1をエッチングし、これに
より半導体基板72.1を酸化物層75.1までの個所へエ
ッチングする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体基板で形
成され、目盛を担持する目盛板を走査する走査ヘッド、
とこの走査ヘッドを作製する方法、およびこの走査ヘッ
ドを使用することに関する。
成され、目盛を担持する目盛板を走査する走査ヘッド、
とこの走査ヘッドを作製する方法、およびこの走査ヘッ
ドを使用することに関する。
【0002】
【従来の技術】英国特許第 1,504,691号明細書および対
応するドイツ特許出願公開第 25 11 350号明細書によ
り、第二組立部品に対する第一組立部品の変位を測定す
る測定システムは周知である。これには、互いに一定の
間隔を保ち、それぞれ一方の組立部品に固定されている
二つの格子が使用されている。第二格子を光源の発散光
で照射すると、第一格子が第二格子の周期的な像を発生
する。その場合、両方の組立部品が相対運動すると、こ
の像が移動する。更に、周期的なパターン構造を持ち、
第二組立部品に接続くしている光検出器が使用されてい
る。その場合、第一の反射格子と、第二格子と、光検出
器はほぼ同一面内にある。光源と第二格子はパターン構
造を付けた光源でも代用でき、この光源は通常の光源や
格子と同じ像を発生する。光検出器の構造は、第一組立
部品と第二組立部品が相対運動すると、光検出器の出力
信号に周期的な変化が生じるように像と反応する。
応するドイツ特許出願公開第 25 11 350号明細書によ
り、第二組立部品に対する第一組立部品の変位を測定す
る測定システムは周知である。これには、互いに一定の
間隔を保ち、それぞれ一方の組立部品に固定されている
二つの格子が使用されている。第二格子を光源の発散光
で照射すると、第一格子が第二格子の周期的な像を発生
する。その場合、両方の組立部品が相対運動すると、こ
の像が移動する。更に、周期的なパターン構造を持ち、
第二組立部品に接続くしている光検出器が使用されてい
る。その場合、第一の反射格子と、第二格子と、光検出
器はほぼ同一面内にある。光源と第二格子はパターン構
造を付けた光源でも代用でき、この光源は通常の光源や
格子と同じ像を発生する。光検出器の構造は、第一組立
部品と第二組立部品が相対運動すると、光検出器の出力
信号に周期的な変化が生じるように像と反応する。
【0003】この場合の難点は、具体的な配置をどのよ
うに実現できるのかが開示されていない。更に、難点と
なるのは光素子が必ず光源の傍の片側に配置されている
ので、走査ヘッドの傾き感度が高くなる点にある。更
に、この公開明細書から、高品質の光学結像を可能する
ため、第二格子とパターン構造を付けた光検出器が第一
格子に対してできる限り同じ間隔を保つ必要があること
が分からない。しかし、これは従来の技術の配置で製造
技術的に非常に実現困難である。
うに実現できるのかが開示されていない。更に、難点と
なるのは光素子が必ず光源の傍の片側に配置されている
ので、走査ヘッドの傾き感度が高くなる点にある。更
に、この公開明細書から、高品質の光学結像を可能する
ため、第二格子とパターン構造を付けた光検出器が第一
格子に対してできる限り同じ間隔を保つ必要があること
が分からない。しかし、これは従来の技術の配置で製造
技術的に非常に実現困難である。
【0004】ドイツ特許出願公開第 197 01 941 号明細
書により、透光性ホルダーの目盛板に対向する側面に走
査格子が配置されていることは周知である。この走査格
子はこの格子の像が目盛板の上に投影されるように光源
から照射される。この目盛板の上には像をパターン構造
を持つ光検出器に反射する第二格子がある。パターン構
造を持つ光検出器を実現した半導体材料を有する第一格
子の透光性ホルダーは、走査格子と光検出器が専ら測定
方向に向けて互いに変位するが、目盛板から同じ距離を
保つように、互いに接続している。ドイツ特許出願公開
第 197 01 941号明細書の第二実施例では、透光性のホ
ルダーの目盛板とは反対の側面に走査格子が配置されて
いる。走査格子と同じ側には、光検出器を有する同じ透
光性のホルダー上に光チップが配置されている。この配
置でも、走査格子とパターン構造化された光検出器が目
盛板からほぼ等しい間隔に配置されている。
書により、透光性ホルダーの目盛板に対向する側面に走
査格子が配置されていることは周知である。この走査格
子はこの格子の像が目盛板の上に投影されるように光源
から照射される。この目盛板の上には像をパターン構造
を持つ光検出器に反射する第二格子がある。パターン構
造を持つ光検出器を実現した半導体材料を有する第一格
子の透光性ホルダーは、走査格子と光検出器が専ら測定
方向に向けて互いに変位するが、目盛板から同じ距離を
保つように、互いに接続している。ドイツ特許出願公開
第 197 01 941号明細書の第二実施例では、透光性のホ
ルダーの目盛板とは反対の側面に走査格子が配置されて
いる。走査格子と同じ側には、光検出器を有する同じ透
光性のホルダー上に光チップが配置されている。この配
置でも、走査格子とパターン構造化された光検出器が目
盛板からほぼ等しい間隔に配置されている。
【0005】第一実施例では、走査格子を取り付けた透
光性のホルダーがパターン構造化された光検出器を実現
する半導体材料に接続させなければならいという難点が
生じる。この接続は、光検出器のパターン構造を格子に
平行に向け、構造と格子が目盛板に対して同じ間隔を保
つように、非常に正確に行う必要がある。それ故、ホル
ダーと半導体材料の間のこの正確な接続を実現するのは
非常に困難である。更に、第二実施例には、光チップを
透光性のホルダー上に固定しなければならず、ガラス上
のチップ技術で固定することにより、光チップとホルダ
ーの間に必ず間隔が生じる。それにより走査格子と目盛
板の間の間隔および光検出器と目盛板の間の間隔が相当
互いにずれていて、この配置の光学特性を著しく悪化さ
せるという難点がある。
光性のホルダーがパターン構造化された光検出器を実現
する半導体材料に接続させなければならいという難点が
生じる。この接続は、光検出器のパターン構造を格子に
平行に向け、構造と格子が目盛板に対して同じ間隔を保
つように、非常に正確に行う必要がある。それ故、ホル
ダーと半導体材料の間のこの正確な接続を実現するのは
非常に困難である。更に、第二実施例には、光チップを
透光性のホルダー上に固定しなければならず、ガラス上
のチップ技術で固定することにより、光チップとホルダ
ーの間に必ず間隔が生じる。それにより走査格子と目盛
板の間の間隔および光検出器と目盛板の間の間隔が相当
互いにずれていて、この配置の光学特性を著しく悪化さ
せるという難点がある。
【0006】ドイツ特許出願公開第 40 91 517号明細書
により、測定システムの走査ヘッドを半導体から成るだ
た一つのブロックで形成することが知られている。この
場合、平坦に形成された発光ダイオードの表面上にこの
発光ダイオードを貫通照射できない格子線として形成さ
れた光素子が設けてある。これによりパターン構造化さ
れた光検出器が生じ、この光検出器の上または下にパタ
ーン構造化された光源が配置されている。こうして、光
源のパターン構造とパターン構造化された光素子は目盛
板に対して同じ間隔になる。
により、測定システムの走査ヘッドを半導体から成るだ
た一つのブロックで形成することが知られている。この
場合、平坦に形成された発光ダイオードの表面上にこの
発光ダイオードを貫通照射できない格子線として形成さ
れた光素子が設けてある。これによりパターン構造化さ
れた光検出器が生じ、この光検出器の上または下にパタ
ーン構造化された光源が配置されている。こうして、光
源のパターン構造とパターン構造化された光素子は目盛
板に対して同じ間隔になる。
【0007】この走査ヘッドには、光検出器のパターン
構造が光源から直接発散照射され、そのため光素子に対
して大きなバックグランドレベルが生じるという難点が
ある。これは、光素子のエッジが更に敏感であるため、
光素子を裏側で金属層により保護する場合に必要にな
る。他の欠点は、光素子を薄膜にしてホルダー基板に付
けなければならい点にある。何故なら、これは非常に経
費の掛かる方法で高品位の光検出器が質的に低下するか
らである。
構造が光源から直接発散照射され、そのため光素子に対
して大きなバックグランドレベルが生じるという難点が
ある。これは、光素子のエッジが更に敏感であるため、
光素子を裏側で金属層により保護する場合に必要にな
る。他の欠点は、光素子を薄膜にしてホルダー基板に付
けなければならい点にある。何故なら、これは非常に経
費の掛かる方法で高品位の光検出器が質的に低下するか
らである。
【0008】本出願人のPCT/ EP 98 - 04658 号明
細書により、周期的な増分信号の外に、目盛板とこれに
対して相対運動する走査ユニットの特定な基準位置で少
なくとも一つの基準パルス信号も発生する測定装置は周
知である。目盛板の上に、少なくとも一つの基準マーク
フィールドが増分目盛内に組込配置され、走査ユニット
には測定方向に隣接配置された少なくも三つの活性検出
領域を持つ検出装置がある。これ等の検出領域の二つは
基準パルス信号検出器として利用され、基準パスル信号
を発生する。その場合、基準パルス信号の検出器の測定
方向の相対配置は目盛板上の基準マークフィールドのパ
ターン構造に応じて行われる。基準パルス信号の検出器
の間のもう一つの検出器は少なくとも一つの増分信号を
発生させるために使用される。更に、基準パルス信号か
ら増分信号成分を濾波する種々の処置が設けてある。
細書により、周期的な増分信号の外に、目盛板とこれに
対して相対運動する走査ユニットの特定な基準位置で少
なくとも一つの基準パルス信号も発生する測定装置は周
知である。目盛板の上に、少なくとも一つの基準マーク
フィールドが増分目盛内に組込配置され、走査ユニット
には測定方向に隣接配置された少なくも三つの活性検出
領域を持つ検出装置がある。これ等の検出領域の二つは
基準パルス信号検出器として利用され、基準パスル信号
を発生する。その場合、基準パルス信号の検出器の測定
方向の相対配置は目盛板上の基準マークフィールドのパ
ターン構造に応じて行われる。基準パルス信号の検出器
の間のもう一つの検出器は少なくとも一つの増分信号を
発生させるために使用される。更に、基準パルス信号か
ら増分信号成分を濾波する種々の処置が設けてある。
【0009】ドイツ特許出願公開第 197 20 300 号明細
書により、チップ上にチップを置く配置で、埋込チップ
をホルダー基板に配置する電子ハイブリッド回路組立部
品が知られている。そのため、ホルダー基板に少なくと
も一つの空洞があり、この中に金属層を上に付けた電気
絶縁層がある。空洞内に入れるチップは金属層に接触
し、これにより金属層が電気導線として使用される。入
れるチップが発光ダイオードであれば、空洞の壁で輻射
を反射させるために金属化層を利用できる。
書により、チップ上にチップを置く配置で、埋込チップ
をホルダー基板に配置する電子ハイブリッド回路組立部
品が知られている。そのため、ホルダー基板に少なくと
も一つの空洞があり、この中に金属層を上に付けた電気
絶縁層がある。空洞内に入れるチップは金属層に接触
し、これにより金属層が電気導線として使用される。入
れるチップが発光ダイオードであれば、空洞の壁で輻射
を反射させるために金属化層を利用できる。
【0010】この配置には、発光ダイオードの発光領域
や電気接触部を半導体基板の一方の側に配置するか、あ
るいはこの一方の側で放出させるという欠点がある。
や電気接触部を半導体基板の一方の側に配置するか、あ
るいはこの一方の側で放出させるという欠点がある。
【0011】欧州特許出願公開第 543 513号明細書によ
り、例えばガリウム砒素、GaAsのような III/IV 族の
半導体材料の共通半導体基板上に、パターン構造を付け
た光検出器やパターン構造を付けた光源も走査ヘッドの
少なくとも一つの発光ダイオードの形にして形成するこ
とが知られている。パターン構造を付けた光源とパター
ン構造を付けた光検出器を共通の半導体材料上に形成す
ることにより、発光パターン構造や受光パターン構造を
できる限り一つの面内に形成するという要請が非常に良
好に満たされている。更に、複数の光素子がα+k* 3
60°(整数のkと主に 90 °, 270 °, 120 °または 2
40°のα)だけずれている単一場走査が行われる。つま
り、多数の光素子を九十度プラス三百六十度の整数倍だ
け測定方向に互いにずらして配置されている。これによ
り走査は特に乱れに鈍感になる。
り、例えばガリウム砒素、GaAsのような III/IV 族の
半導体材料の共通半導体基板上に、パターン構造を付け
た光検出器やパターン構造を付けた光源も走査ヘッドの
少なくとも一つの発光ダイオードの形にして形成するこ
とが知られている。パターン構造を付けた光源とパター
ン構造を付けた光検出器を共通の半導体材料上に形成す
ることにより、発光パターン構造や受光パターン構造を
できる限り一つの面内に形成するという要請が非常に良
好に満たされている。更に、複数の光素子がα+k* 3
60°(整数のkと主に 90 °, 270 °, 120 °または 2
40°のα)だけずれている単一場走査が行われる。つま
り、多数の光素子を九十度プラス三百六十度の整数倍だ
け測定方向に互いにずらして配置されている。これによ
り走査は特に乱れに鈍感になる。
【0012】この場合の難点は、パターン構造を付けた
光検出器やパターン構造を付けた光源をGaAs の共通
の半導体材料上にどのように作製するかが開示されてい
ない点にある。従来の技術により周知の半導体製造技術
を使用すれば、この製造方法は非常に経費がかかり、そ
のため高価になる。何故なら、アルミニウムの量が異な
る厚いエタキシャル層を隣り合わせに、つまりパターン
構造を付けて半導体基板上に付ける必要があるからであ
る。これだけで、それ相当の信号の流れを発生できるよ
うに、発光ダイオードの発光波長を光素子の吸収端に対
してずらすことができる。
光検出器やパターン構造を付けた光源をGaAs の共通
の半導体材料上にどのように作製するかが開示されてい
ない点にある。従来の技術により周知の半導体製造技術
を使用すれば、この製造方法は非常に経費がかかり、そ
のため高価になる。何故なら、アルミニウムの量が異な
る厚いエタキシャル層を隣り合わせに、つまりパターン
構造を付けて半導体基板上に付ける必要があるからであ
る。これだけで、それ相当の信号の流れを発生できるよ
うに、発光ダイオードの発光波長を光素子の吸収端に対
してずらすことができる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】それ故、この発明の課
題は走査ヘッドに設けた発光側格子および受光側格子、
あるいはパターン構造を付けた発光および受光組立部品
が目盛板からできる限り同一な間隔を有し、発光側格子
ができる限り受光側格子に対して中央に配置されている
走査ヘッドおよびその走査ヘッドを作製する方法を提示
することにある。加えて、単一場走査が実現させるべき
である。その場合、走査ヘッドの製造方法はできる限り
低コストであるべきである。この種の走査ヘッドは特に
測角システムや測長システムに使用できるべきである。
題は走査ヘッドに設けた発光側格子および受光側格子、
あるいはパターン構造を付けた発光および受光組立部品
が目盛板からできる限り同一な間隔を有し、発光側格子
ができる限り受光側格子に対して中央に配置されている
走査ヘッドおよびその走査ヘッドを作製する方法を提示
することにある。加えて、単一場走査が実現させるべき
である。その場合、走査ヘッドの製造方法はできる限り
低コストであるべきである。この種の走査ヘッドは特に
測角システムや測長システムに使用できるべきである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、半導体基板2,12,22,32,42,5
2,62,72.1から成り、目盛を担持する目盛板を走
査する走査ヘッドにあって、目盛板8,18,28,3
8,48,58,68,78に対向する側面にパターン
構造化された多数の光検出器3,13,14.2,23,
33,43,53,63,73を有し、更に一つの袋穴
を有し、目盛板8,18,28,38,48,58,6
8,78に対向する側面にパターン構造化された光検出
器3,13,14.2,23,33,43,53,63,
73に対して対称に向けた発光側格子4,14.1,2
4,34,44,52.1,64,74と、この発光側格
子4,14.1,24,34,44,52.1,64,74
の目盛板8,18,28,38,48,58,68,7
8とは反対の側面に一つの光源1,11,21,31,
41,51,61,71を有することによって解決され
ている。
により、半導体基板2,12,22,32,42,5
2,62,72.1から成り、目盛を担持する目盛板を走
査する走査ヘッドにあって、目盛板8,18,28,3
8,48,58,68,78に対向する側面にパターン
構造化された多数の光検出器3,13,14.2,23,
33,43,53,63,73を有し、更に一つの袋穴
を有し、目盛板8,18,28,38,48,58,6
8,78に対向する側面にパターン構造化された光検出
器3,13,14.2,23,33,43,53,63,
73に対して対称に向けた発光側格子4,14.1,2
4,34,44,52.1,64,74と、この発光側格
子4,14.1,24,34,44,52.1,64,74
の目盛板8,18,28,38,48,58,68,7
8とは反対の側面に一つの光源1,11,21,31,
41,51,61,71を有することによって解決され
ている。
【0015】更に、上記の課題は、この発明により、上
記の走査ヘッドを作製する方法にあって、フォトダイオ
ードのPN接合を目盛板8,18,28,38,48,
58,68,78の方に向いた半導体基板2,12,2
2,32,42,52,62,72.1の面に拡散させ、
次いで、半導体基板2,12,22,32,42,5
2,62,72.1の同じ側で表面に酸化物層5,15,
25,35,45,65,75.1を発生させ、次いで、
目盛板8,18,28,38,48,58,68,78
とは反対の側面から始めて非等方エッチング方法で半導
体基板2,12,22,32,42,52,62,7
2.1をエッチングし、これにより半導体基板2,12,
22,32,42,52,62,72.1を酸化物層5,
15,25,35,45,65,75.1までの個所へエ
ッチングすることによって解決されている。
記の走査ヘッドを作製する方法にあって、フォトダイオ
ードのPN接合を目盛板8,18,28,38,48,
58,68,78の方に向いた半導体基板2,12,2
2,32,42,52,62,72.1の面に拡散させ、
次いで、半導体基板2,12,22,32,42,5
2,62,72.1の同じ側で表面に酸化物層5,15,
25,35,45,65,75.1を発生させ、次いで、
目盛板8,18,28,38,48,58,68,78
とは反対の側面から始めて非等方エッチング方法で半導
体基板2,12,22,32,42,52,62,7
2.1をエッチングし、これにより半導体基板2,12,
22,32,42,52,62,72.1を酸化物層5,
15,25,35,45,65,75.1までの個所へエ
ッチングすることによって解決されている。
【0016】この発明による他の有利な構成は特許請求
の範囲の従属請求項に記載されている。
の範囲の従属請求項に記載されている。
【0017】
【0018】
【実施例】以下、測長システムを含む実施例に基づきこ
の発明による走査ヘッドを説明する。しかし、大きな変
更なしに、この発明による走査ヘッドを測角システムあ
るいは二次元測定システムに使用できる可能性がある。
の発明による走査ヘッドを説明する。しかし、大きな変
更なしに、この発明による走査ヘッドを測角システムあ
るいは二次元測定システムに使用できる可能性がある。
【0019】図1には付属する目盛板110と共にこの
発明による走査ヘッド101の原理構造が三次元的に示
してある。走査ヘッド101には目盛板110の目盛1
11を単一場走査が可能となる光検出器102がある。
このため、光検出器102は2πの整数倍を加えたπ/2
だけ測定方向に互いにずらして走査ヘッド上に配置され
ていて、光検出器102の個数は各列で4の整数倍に選
ばれている。こうして、受光信号の全周期を検出するこ
とが保証される。これ等の光検出器102は走査ヘッド
の上で上と下の列に配置されていて、その出力信号も出
力信号の変動が、例えば走査ヘッドの傾きにより保証さ
れるように互いに結合されている。
発明による走査ヘッド101の原理構造が三次元的に示
してある。走査ヘッド101には目盛板110の目盛1
11を単一場走査が可能となる光検出器102がある。
このため、光検出器102は2πの整数倍を加えたπ/2
だけ測定方向に互いにずらして走査ヘッド上に配置され
ていて、光検出器102の個数は各列で4の整数倍に選
ばれている。こうして、受光信号の全周期を検出するこ
とが保証される。これ等の光検出器102は走査ヘッド
の上で上と下の列に配置されていて、その出力信号も出
力信号の変動が、例えば走査ヘッドの傾きにより保証さ
れるように互いに結合されている。
【0020】光検出器102は図1に示していないパタ
ーン構造を有する。このパターン構造は、個々の光検出
器102がただ一つのPN接合で形成されている場合、
光検出器102の上に配置されている格子で形成され、
多数のPN接合が一つの光検出器102に接続されてい
るなら、光検出器自体のパターン構造で実現されてい
る。
ーン構造を有する。このパターン構造は、個々の光検出
器102がただ一つのPN接合で形成されている場合、
光検出器102の上に配置されている格子で形成され、
多数のPN接合が一つの光検出器102に接続されてい
るなら、光検出器自体のパターン構造で実現されてい
る。
【0021】光検出器102の中心には、半導体基板が
完全に離れている。これはこれは非等方エッチング処理
または超音波穿孔で可能である。この個所に、好ましく
は発光ダイオード104で形成された光源を設ける。こ
の発光ダイオード104は好ましくは裏側で接触させ
る。発光ダイオード104の上で光検出器102の表面
の高さに発光側格子105を配置するので、この光源1
04と格子105によりパターン構造化された光源が形
成される。走査ヘッド101の縁部分には、接点103
が設けてあり、これ等の接点により光検出器102と、
場合によっては、光源104も接触させることができ
る。発光ダイオード104は光検出器102と同じ半導
体基板内に形成されていないので、発光ダイオード10
4に対して他の半導体材料を使用できる可能性が生じ
る。
完全に離れている。これはこれは非等方エッチング処理
または超音波穿孔で可能である。この個所に、好ましく
は発光ダイオード104で形成された光源を設ける。こ
の発光ダイオード104は好ましくは裏側で接触させ
る。発光ダイオード104の上で光検出器102の表面
の高さに発光側格子105を配置するので、この光源1
04と格子105によりパターン構造化された光源が形
成される。走査ヘッド101の縁部分には、接点103
が設けてあり、これ等の接点により光検出器102と、
場合によっては、光源104も接触させることができ
る。発光ダイオード104は光検出器102と同じ半導
体基板内に形成されていないので、発光ダイオード10
4に対して他の半導体材料を使用できる可能性が生じ
る。
【0022】図2には、図1の線分A−A′から見たこ
の発明による走査ヘッド101の実施例の断面が示して
ある。電気回路のボード9であるベースプレートの上に
走査ヘッドが配置されている。このボード9の上には発
光ダイオード1の形の光源がハンダ付けされている。こ
の光源にはボード9を介して電源電圧が導入される。発
光ダイオード1は独立した回路として形成されているの
で、その半導体材料は走査ヘッドの材料とは一致する必
要はない。発光ダイオード1はフリップチップ技術でボ
ード9への接点を有する。この代わりに、発光ダイオー
ド1はボンディング接続でも基板に接続させてもよい。
更に、ボード9の上には、主にシリコンを使用した半導
体基板2がある。発光ダイオード1を設けている個所で
は、半導体基板が完全に貫通エッチングされているの
で、発光ダイオード1を貫通照射することができる。そ
の場合、この袋穴の側壁は僅かに傾いているので、これ
等の壁は光導体のように働く。こうして、発光ダイオー
ド1の光輻射は発光側格子上に収束させることができ
る。
の発明による走査ヘッド101の実施例の断面が示して
ある。電気回路のボード9であるベースプレートの上に
走査ヘッドが配置されている。このボード9の上には発
光ダイオード1の形の光源がハンダ付けされている。こ
の光源にはボード9を介して電源電圧が導入される。発
光ダイオード1は独立した回路として形成されているの
で、その半導体材料は走査ヘッドの材料とは一致する必
要はない。発光ダイオード1はフリップチップ技術でボ
ード9への接点を有する。この代わりに、発光ダイオー
ド1はボンディング接続でも基板に接続させてもよい。
更に、ボード9の上には、主にシリコンを使用した半導
体基板2がある。発光ダイオード1を設けている個所で
は、半導体基板が完全に貫通エッチングされているの
で、発光ダイオード1を貫通照射することができる。そ
の場合、この袋穴の側壁は僅かに傾いているので、これ
等の壁は光導体のように働く。こうして、発光ダイオー
ド1の光輻射は発光側格子上に収束させることができ
る。
【0023】半導体基板2の目盛板8に対向する側面に
は、測定方向に垂直に細長い形状の多数のフォトダイオ
ード3が設けてある。このように成形されたフォトダイ
オード3により大抵多数の光検出器に結線されているフ
ォトダイオード3のパターン構造が達成される。光検出
器の二つのフォトダイオード3の間の間隔は、フォトダ
イオード3のパターン構造により節約できる通常必要と
する受光側格子の格子定数に一致する必要がある。多数
のフォトダイオード3は一つの光検出器に結線されてい
る。光検出器は、既に説明したように、受光構造の周期
に関してπ/2プラス 2πの整数倍の間隔を有するので、
指状に互いに結線されている。これにより特に有利に単
一場走査が可能になる。光検出器のこの結線により目盛
板8の単一場走査が達成され、この場合π/2以外の間隔
でも単一場走査を実現できる。フォトダイオード3は袋
穴から一定の間隔を有し、この袋穴を通して発光ダイオ
ード1の光が照射するので、この領域で半導体基板に入
射する発光ダイオード1の光がフォトダイオード3の電
流を与えない。
は、測定方向に垂直に細長い形状の多数のフォトダイオ
ード3が設けてある。このように成形されたフォトダイ
オード3により大抵多数の光検出器に結線されているフ
ォトダイオード3のパターン構造が達成される。光検出
器の二つのフォトダイオード3の間の間隔は、フォトダ
イオード3のパターン構造により節約できる通常必要と
する受光側格子の格子定数に一致する必要がある。多数
のフォトダイオード3は一つの光検出器に結線されてい
る。光検出器は、既に説明したように、受光構造の周期
に関してπ/2プラス 2πの整数倍の間隔を有するので、
指状に互いに結線されている。これにより特に有利に単
一場走査が可能になる。光検出器のこの結線により目盛
板8の単一場走査が達成され、この場合π/2以外の間隔
でも単一場走査を実現できる。フォトダイオード3は袋
穴から一定の間隔を有し、この袋穴を通して発光ダイオ
ード1の光が照射するので、この領域で半導体基板に入
射する発光ダイオード1の光がフォトダイオード3の電
流を与えない。
【0024】半導体基板の目盛板8に対向する側面に
は、光に対して透明なシリコン酸化物の酸化物層5が設
けてある。この酸化物層の上には半導体基板2の袋穴の
領域に発光側格子4を含む金属化層6が配置されてい
る。この発光側格子4では発光ダイオード1から放射さ
れ、袋穴の光学開口部を通り抜けた光にパターン構造を
付ける。この金属化層6の上にはパッシベーション層7
が設けてある。全ての層5と7は発光ダイオード1から
放射された輻射に対して透明である。
は、光に対して透明なシリコン酸化物の酸化物層5が設
けてある。この酸化物層の上には半導体基板2の袋穴の
領域に発光側格子4を含む金属化層6が配置されてい
る。この発光側格子4では発光ダイオード1から放射さ
れ、袋穴の光学開口部を通り抜けた光にパターン構造を
付ける。この金属化層6の上にはパッシベーション層7
が設けてある。全ての層5と7は発光ダイオード1から
放射された輻射に対して透明である。
【0025】金属化層6は、光検出器を接触させ、光検
出器のパターン構造化が充分微細に形成されていない場
合、発光側格子および/または受光側格子を実現するた
めにも利用される。その場合、この金属化層6は非透光
性である。
出器のパターン構造化が充分微細に形成されていない場
合、発光側格子および/または受光側格子を実現するた
めにも利用される。その場合、この金属化層6は非透光
性である。
【0026】次に、発光側格子4のところでパターン化
された光は目盛板8に入射し、この目盛により光は一部
光検出器3に反射する。光検出器のところには、光束、
発光側格子および目盛板の間の相互作用により帯状の像
が生じる。この像は走査ヘッドと目盛板8の間の相対移
動で目盛板8のところの反射により光検出器3のところ
で正弦波状に交番する光強度を持っている。この光強度
は正弦波状に交番する光電流を与える。この光電流は光
検出器3から評価回路に導入され、この評価回路がそれ
から移動の値を決定する。
された光は目盛板8に入射し、この目盛により光は一部
光検出器3に反射する。光検出器のところには、光束、
発光側格子および目盛板の間の相互作用により帯状の像
が生じる。この像は走査ヘッドと目盛板8の間の相対移
動で目盛板8のところの反射により光検出器3のところ
で正弦波状に交番する光強度を持っている。この光強度
は正弦波状に交番する光電流を与える。この光電流は光
検出器3から評価回路に導入され、この評価回路がそれ
から移動の値を決定する。
【0027】この発明で使用する走査方法は従来の技術
により既に原理的に知られている。幾何学像および回折
像と称される二つの可能性が存在する。これ等の像への
光学構成は実質上目盛板の格子を選択して区別される。
即ち、幾何学像では、目盛板の格子は振幅格子として構
成され、その格子定数は発光側格子の格子定数の二倍で
ある。この代わりに、振幅格子は、格子定数を変えない
場合、位相差が 90 °の位相格子で置き換えることもで
きる。回折格子では、目盛板の格子は主に位相差が 180
°の位相格子として形成されていて、その格子定数は発
光側格子の格子定数と一致する。幾何学像でも回折像で
も発光側格子と受光側格子の格子定数は同一である。走
査の全ての実施態様に対して、従来の技術で説明したよ
うに、信号の変調が走査間隔に典型的に依存する。従っ
て、望む走査間隔を選ぶべきである。
により既に原理的に知られている。幾何学像および回折
像と称される二つの可能性が存在する。これ等の像への
光学構成は実質上目盛板の格子を選択して区別される。
即ち、幾何学像では、目盛板の格子は振幅格子として構
成され、その格子定数は発光側格子の格子定数の二倍で
ある。この代わりに、振幅格子は、格子定数を変えない
場合、位相差が 90 °の位相格子で置き換えることもで
きる。回折格子では、目盛板の格子は主に位相差が 180
°の位相格子として形成されていて、その格子定数は発
光側格子の格子定数と一致する。幾何学像でも回折像で
も発光側格子と受光側格子の格子定数は同一である。走
査の全ての実施態様に対して、従来の技術で説明したよ
うに、信号の変調が走査間隔に典型的に依存する。従っ
て、望む走査間隔を選ぶべきである。
【0028】基本的には、上に述べた全ての実施態様で
は、発光側格子と目盛板の間の間隔および目盛板と受光
側格子の間の間隔を異なるように選んでもよい。しか
し、反射式のエンコーダーの場合の走査間隔の許容交差
は、同じ間隔の場合、つまり発光側格子と受光側格子が
目盛板から等しい間隔を保っている場合、相当大きくな
る。この要請は、発光側格子と受光側格子の有効面積が
より広くなればそれだけ強くなる。実際には、このこと
は両方の面が± 20 μm 内で、しかし理想的には± 5μ
m 内で揃っていなければならないことを意味する。
は、発光側格子と目盛板の間の間隔および目盛板と受光
側格子の間の間隔を異なるように選んでもよい。しか
し、反射式のエンコーダーの場合の走査間隔の許容交差
は、同じ間隔の場合、つまり発光側格子と受光側格子が
目盛板から等しい間隔を保っている場合、相当大きくな
る。この要請は、発光側格子と受光側格子の有効面積が
より広くなればそれだけ強くなる。実際には、このこと
は両方の面が± 20 μm 内で、しかし理想的には± 5μ
m 内で揃っていなければならないことを意味する。
【0029】パターン構造を付けた光素子に入射する光
は、波長に依存する一定の侵入深さ内で吸収される。典
型的な値は 5μm 〜 40 μm である。これは、光検出器
をパターン構造化している場合、目盛板までの間隔がそ
の表面と目盛板の間隔より大体2μm 〜 20 μm だけ大
きいことを意味する。これは、上に引用した規則を説明
するように、発光側格子に比べて僅かに大きい受光側格
子の格子定数により配慮されている。この場合、エンコ
ーダの制限された間隔許容公差で計算する必要がある。
しかし、隙間開口がその下にある個々の光検出器の幅よ
り幾分小さい受光側格子をパターン構造化した光検出器
の上に取り付けることは望ましいことである。こうし
て、有効な走査面が受光側格子の面に正確にあり、この
受光側格子は再び正確に発光側格子に揃っている。発散
している光束が受光側格子の広い部分で相当大きい傾斜
角度を持っているので、個々のダイオードは隙間開口の
下でそれに対して外へずれている。これは、受光側格子
に比べてパターン構造化されたフォトダイオードの周期
が僅かに大きいことに対応する。
は、波長に依存する一定の侵入深さ内で吸収される。典
型的な値は 5μm 〜 40 μm である。これは、光検出器
をパターン構造化している場合、目盛板までの間隔がそ
の表面と目盛板の間隔より大体2μm 〜 20 μm だけ大
きいことを意味する。これは、上に引用した規則を説明
するように、発光側格子に比べて僅かに大きい受光側格
子の格子定数により配慮されている。この場合、エンコ
ーダの制限された間隔許容公差で計算する必要がある。
しかし、隙間開口がその下にある個々の光検出器の幅よ
り幾分小さい受光側格子をパターン構造化した光検出器
の上に取り付けることは望ましいことである。こうし
て、有効な走査面が受光側格子の面に正確にあり、この
受光側格子は再び正確に発光側格子に揃っている。発散
している光束が受光側格子の広い部分で相当大きい傾斜
角度を持っているので、個々のダイオードは隙間開口の
下でそれに対して外へずれている。これは、受光側格子
に比べてパターン構造化されたフォトダイオードの周期
が僅かに大きいことに対応する。
【0030】図3には、この発明による検出器の他の実
施例が示してある。受光側格子に必要な格子定数が所要
寸法のために独立したフォトダイオードで実現できない
なら、付加的な受光側格子14.2も設けることができ
る。図2でのように、図3でもベースプレート19の上
には半導体基板が配置されている。この基板には光源で
ある発光ダイオード11を入れた袋穴がある。半導体基
板の目盛板18に対向する側面にはフォトダイオード1
3が配置され、フォトダイオードの幅は必要な受光側格
子の格子定数より広い。それ故、再び透明な酸化物層1
5の上にある金属化層16には発光側格子14.1だけで
なく、フォトダイオード13のために受光側格子が設け
てある。金属化層16の上には、再び透明なパッシベー
ション層17が配置されている。この実施例では、光検
出器は好ましくは一つのPN接合で形成されている。し
かし、多数のPN接合を結線して一つの光検出器にする
可能性もある。その時、受光側格子14.2は各光検出器
に対して測定方向にπ/2だけずらして配置する必要があ
る。
施例が示してある。受光側格子に必要な格子定数が所要
寸法のために独立したフォトダイオードで実現できない
なら、付加的な受光側格子14.2も設けることができ
る。図2でのように、図3でもベースプレート19の上
には半導体基板が配置されている。この基板には光源で
ある発光ダイオード11を入れた袋穴がある。半導体基
板の目盛板18に対向する側面にはフォトダイオード1
3が配置され、フォトダイオードの幅は必要な受光側格
子の格子定数より広い。それ故、再び透明な酸化物層1
5の上にある金属化層16には発光側格子14.1だけで
なく、フォトダイオード13のために受光側格子が設け
てある。金属化層16の上には、再び透明なパッシベー
ション層17が配置されている。この実施例では、光検
出器は好ましくは一つのPN接合で形成されている。し
かし、多数のPN接合を結線して一つの光検出器にする
可能性もある。その時、受光側格子14.2は各光検出器
に対して測定方向にπ/2だけずらして配置する必要があ
る。
【0031】発光ダイオード11から出た光は、先ず図
2のように、発光側格子14.1でパターン構造化され、
目盛板18に入射する。この目盛により光は一部受光側
格子14.2の方に反射する。受光側格子14.2の平面内
で生じた光の強度変化は受光側格子のパターン構造によ
り走査されるので、目盛板18と走査ヘッドの間に相対
運動があると、強度と光電流は相対移動量に応じて変動
する。この相対移動量は電流を評価して求めることがで
きる。
2のように、発光側格子14.1でパターン構造化され、
目盛板18に入射する。この目盛により光は一部受光側
格子14.2の方に反射する。受光側格子14.2の平面内
で生じた光の強度変化は受光側格子のパターン構造によ
り走査されるので、目盛板18と走査ヘッドの間に相対
運動があると、強度と光電流は相対移動量に応じて変動
する。この相対移動量は電流を評価して求めることがで
きる。
【0032】図4には、この発明による走査ヘッドの他
の有利な構成が示してある。図2と異なり、この実施例
では発光ダイオード21の上に付加的な光学部品21.1
がある。これは発光ダイオード21から放射された光を
発光側格子24の方向に収束させる。更に、袋穴の側壁
に光を反射する被覆層22.1が設けてある。この処置に
より、発光ダイオード21から発光側格子24の方向に
直接放射されない光が半導体材料22中で電子空孔対を
発生させ、これにより電流を誘起し、この電流がフォト
ダイオード23の電流に重畳してしまうことが防止され
ている。こうして、走査ヘッドのSN比が改善される。
の有利な構成が示してある。図2と異なり、この実施例
では発光ダイオード21の上に付加的な光学部品21.1
がある。これは発光ダイオード21から放射された光を
発光側格子24の方向に収束させる。更に、袋穴の側壁
に光を反射する被覆層22.1が設けてある。この処置に
より、発光ダイオード21から発光側格子24の方向に
直接放射されない光が半導体材料22中で電子空孔対を
発生させ、これにより電流を誘起し、この電流がフォト
ダイオード23の電流に重畳してしまうことが防止され
ている。こうして、走査ヘッドのSN比が改善される。
【0033】更に、低抵抗の半導体材料22を選べる可
能性があるので、発光ダイオード21の光で発生する電
子空孔対の再結合時間はさしたる数がフォトダイオード
23に拡散することがなく、そこで誤差含む電流を誘起
しない程度に短くなる。
能性があるので、発光ダイオード21の光で発生する電
子空孔対の再結合時間はさしたる数がフォトダイオード
23に拡散することがなく、そこで誤差含む電流を誘起
しない程度に短くなる。
【0034】発光ダイオード31により誘起される擾乱
電流を阻止する他の処置が図5に示してある。ベースプ
レート39の上には半導体基板32が配置されている。
この基板には酸化物層35を含めて袋穴がある。半導体
基板の目盛板38に対向する側面には再びフォトダイオ
ード33が設けてある。今度は、この発光ダイオード3
1は発光ダイオード31から放射された光を散乱させる
のではなく、集束させる光学的に透明な柔らかい接着剤
により酸化物層35の上に接着し、電気導線を介してベ
ースプレート39に接続している。接着後、接着剤3
2.1で充填されていない袋穴の空間には不透明な充填剤
32.2が導入されている。この充填剤32.2は発光ダイ
オード31と半導体基板32の間の光学絶縁作用を与え
る。発光側格子34によりパターン化され、目盛板38
の目盛で一部反射された光だけが半導体基板のフォトダ
イオード33に達する。層35,36と37は、発光側
格子34が光通路に配置されていない限り、再び透明で
ある。この配置でも、発光ダイオード31の非常に僅か
な光のみが半導体基板32に直接放射され擾乱電流とな
ることを保証している。
電流を阻止する他の処置が図5に示してある。ベースプ
レート39の上には半導体基板32が配置されている。
この基板には酸化物層35を含めて袋穴がある。半導体
基板の目盛板38に対向する側面には再びフォトダイオ
ード33が設けてある。今度は、この発光ダイオード3
1は発光ダイオード31から放射された光を散乱させる
のではなく、集束させる光学的に透明な柔らかい接着剤
により酸化物層35の上に接着し、電気導線を介してベ
ースプレート39に接続している。接着後、接着剤3
2.1で充填されていない袋穴の空間には不透明な充填剤
32.2が導入されている。この充填剤32.2は発光ダイ
オード31と半導体基板32の間の光学絶縁作用を与え
る。発光側格子34によりパターン化され、目盛板38
の目盛で一部反射された光だけが半導体基板のフォトダ
イオード33に達する。層35,36と37は、発光側
格子34が光通路に配置されていない限り、再び透明で
ある。この配置でも、発光ダイオード31の非常に僅か
な光のみが半導体基板32に直接放射され擾乱電流とな
ることを保証している。
【0035】発光ダイオード31とボード9の間の導線
の代わりに、発光ダイオード31と発光側格子34の間
の酸化物層35を除去し、導電性接着剤32.1により発
光ダイオード31の電源用接点を導電性材料の発光側格
子34に、あるいは金属化層36の接触個所に固定する
可能性もある。発光側格子34あるいは導入導線との接
触個所は、発光ダイオード31に電力を供給するために
利用され、それに故に、光学的に重要な領域外に導入導
線を保有する。
の代わりに、発光ダイオード31と発光側格子34の間
の酸化物層35を除去し、導電性接着剤32.1により発
光ダイオード31の電源用接点を導電性材料の発光側格
子34に、あるいは金属化層36の接触個所に固定する
可能性もある。発光側格子34あるいは導入導線との接
触個所は、発光ダイオード31に電力を供給するために
利用され、それに故に、光学的に重要な領域外に導入導
線を保有する。
【0036】機械的な安定性に関して改善された実施例
を図6に示す。走査ヘッドの最適な光学品質のため、発
光側格子44やパターン化された受光フォトダイオード
43をそれぞえ目盛板48に対してできる限り同じ間隔
にする努力をべきである。このためには、酸化物層45
を非常に薄く形成する必要がある。酸化物層45の厚さ
の値が約1〜3μm でこれは完全に可能になる。しか
し、その場合、これにより、半導体の場合、電気導線と
して使用される主にアルミニウムのウェブから成る発光
側格子44が更に酸化物層45の機械的な安定性や能力
を受け持つことを考慮すべきである。
を図6に示す。走査ヘッドの最適な光学品質のため、発
光側格子44やパターン化された受光フォトダイオード
43をそれぞえ目盛板48に対してできる限り同じ間隔
にする努力をべきである。このためには、酸化物層45
を非常に薄く形成する必要がある。酸化物層45の厚さ
の値が約1〜3μm でこれは完全に可能になる。しか
し、その場合、これにより、半導体の場合、電気導線と
して使用される主にアルミニウムのウェブから成る発光
側格子44が更に酸化物層45の機械的な安定性や能力
を受け持つことを考慮すべきである。
【0037】酸化物層45やパッシベーション層47を
著しく厚くすることなく、機械的な安定性を高めるた
め、エッチングした時に残っている半導体材料のウェブ
42.1を使用する。これ等のウェブ42.1は、配置の光
学特性をできる限り不変にするように発光側格子44と
発光ダイオード41の間に配置されている。ウェブ4
2.1の位置、幅、方向は、避けがたい信号の低下を別に
すれば、走査信号への光学作用が最小に維持されるよう
に選択される。
著しく厚くすることなく、機械的な安定性を高めるた
め、エッチングした時に残っている半導体材料のウェブ
42.1を使用する。これ等のウェブ42.1は、配置の光
学特性をできる限り不変にするように発光側格子44と
発光ダイオード41の間に配置されている。ウェブ4
2.1の位置、幅、方向は、避けがたい信号の低下を別に
すれば、走査信号への光学作用が最小に維持されるよう
に選択される。
【0038】ウェブ42.1を形成するのに必要なマスク
は、好ましくは裏側の袋穴のエッチングのマスクに含ま
れているので、余分なリソグラフィー工程は不要であ
る。
は、好ましくは裏側の袋穴のエッチングのマスクに含ま
れているので、余分なリソグラフィー工程は不要であ
る。
【0039】既に説明した実施例の図7の有利な構成で
は、発光ダイオード51から放射された光の通路を提供
するため、半導体基板52の完全な袋穴を形成するので
なく、半導体基板52の目盛板58に対向する側面に発
光側格子を形成するウェブ52.1をそのままにしてお
く。これにより、第一酸化物層55に加えて、前記実施
例でのように、発光側格子に対する他の金属化層や他の
パッシベーション層を設けることが不要である。この場
合、ウェブ52.1は発光側格子に望ましい格子定数の間
隔でエッチング処理により除去する必要がある。このよ
うに発生する発光側格子の外に、再びパターン化された
フォトダイオード53を受光側格子に望ましい間隔にし
て配置し、結線して光検出器にする。
は、発光ダイオード51から放射された光の通路を提供
するため、半導体基板52の完全な袋穴を形成するので
なく、半導体基板52の目盛板58に対向する側面に発
光側格子を形成するウェブ52.1をそのままにしてお
く。これにより、第一酸化物層55に加えて、前記実施
例でのように、発光側格子に対する他の金属化層や他の
パッシベーション層を設けることが不要である。この場
合、ウェブ52.1は発光側格子に望ましい格子定数の間
隔でエッチング処理により除去する必要がある。このよ
うに発生する発光側格子の外に、再びパターン化された
フォトダイオード53を受光側格子に望ましい間隔にし
て配置し、結線して光検出器にする。
【0040】ベースプレート59の上に配置された発光
ダイオード51は袋穴に残っているウェブ52.1の方向
に放射する。このウェブ52.1は発光側格子として働
き、光にパターン構造を付ける。パターン化された光は
目盛板58の目盛のところで一部反射され、パターン構
造化されているフォトダイオード53に入射する。ここ
では、目盛板58と走査ヘッドの間の相対運動に応じ
て、パルス化された電流が誘起する。
ダイオード51は袋穴に残っているウェブ52.1の方向
に放射する。このウェブ52.1は発光側格子として働
き、光にパターン構造を付ける。パターン化された光は
目盛板58の目盛のところで一部反射され、パターン構
造化されているフォトダイオード53に入射する。ここ
では、目盛板58と走査ヘッドの間の相対運動に応じ
て、パルス化された電流が誘起する。
【0041】この実現化には、パターン構造化されたフ
ォトダイオード53とエッチング時に残ったウェブ5
2.1が目盛板58に対して正確に同じ間隔を有し、この
配置の最適な光学品質を可能にする利点がある。
ォトダイオード53とエッチング時に残ったウェブ5
2.1が目盛板58に対して正確に同じ間隔を有し、この
配置の最適な光学品質を可能にする利点がある。
【0042】他の構成では、発光ダイオード61が直接
袋穴の中に半導体基板62により位置決めされるのでな
く、特別な空洞69.1の中に位置決めされている。これ
は、ベースプレート69を適当に構成することにより実
現する。場合によっては、発光ダイオード61を位置決
めするため、ベースプレートからフライス研削すること
も充分である。これにより、発光ダイオード61として
通常のSMD組立部品を利用できる。既に説明したよう
に、発光ダイオード61の輻射が達しない面を適当に被
覆すると有利である。この被覆層69.2を反射材料で形
成すると、これにより、擾乱電流の発生を防止するだけ
でなく、更に発光側格子64に放射される発光ダイオー
ド61の光出力を高める。
袋穴の中に半導体基板62により位置決めされるのでな
く、特別な空洞69.1の中に位置決めされている。これ
は、ベースプレート69を適当に構成することにより実
現する。場合によっては、発光ダイオード61を位置決
めするため、ベースプレートからフライス研削すること
も充分である。これにより、発光ダイオード61として
通常のSMD組立部品を利用できる。既に説明したよう
に、発光ダイオード61の輻射が達しない面を適当に被
覆すると有利である。この被覆層69.2を反射材料で形
成すると、これにより、擾乱電流の発生を防止するだけ
でなく、更に発光側格子64に放射される発光ダイオー
ド61の光出力を高める。
【0043】図9には、特にフォトダイオード73の出
力信号を処理する他の組立部品を持つこの発明による走
査ヘッドの構成が示してある。前記実施例のように、半
導体基板72.1には発光ダイオード71を置く袋穴があ
る。半導体基板72.1の目盛板78に対向する側面で
は、パターン構造化されたフォトダイオード73を受光
側格子の格子定数に対応する相互間隔でもって半導体基
板72.1に組み込まれている。半導体基板72.1の目盛
板78に対向する側面の上には、発光ダイオード71の
輻射に対して透明な酸化物層75.1が付けてある。この
酸化物層75.1上には、発光側格子74を含み、この発
光側格子を通して発光ダイオード71の輻射を通過して
そこでパターン化される金属化層75.2が設けてある。
この金属層の後には、輻射を同じように通す透明なパッ
シベーション層75.3が続く。
力信号を処理する他の組立部品を持つこの発明による走
査ヘッドの構成が示してある。前記実施例のように、半
導体基板72.1には発光ダイオード71を置く袋穴があ
る。半導体基板72.1の目盛板78に対向する側面で
は、パターン構造化されたフォトダイオード73を受光
側格子の格子定数に対応する相互間隔でもって半導体基
板72.1に組み込まれている。半導体基板72.1の目盛
板78に対向する側面の上には、発光ダイオード71の
輻射に対して透明な酸化物層75.1が付けてある。この
酸化物層75.1上には、発光側格子74を含み、この発
光側格子を通して発光ダイオード71の輻射を通過して
そこでパターン化される金属化層75.2が設けてある。
この金属層の後には、輻射を同じように通す透明なパッ
シベーション層75.3が続く。
【0044】直接隣接する半導体基板72.2上の他の組
立部品を目盛板78で反射された発光ダイオード71の
光に対して保護し、発光側格子74の機械的な安定性を
高めるため、半導体基板72.1,72.2と目盛板78の
間に平坦な組立部品が設けてあり、この組立部品は発光
側格子74やフォトダイオード73の領域で透明で、他
の領域では非透光性に被覆されている。この組立部品は
好ましくはガラス板76.1であり、このガラス板は走査
ヘッドに対向する側面にクロムの層76.2を担持してい
る。更に、ガラス板76.1にはパターン構造があるの
で、4格子エンコーダが形成される。これにより、目盛
板78から反射された光だけでなく、周囲の光でもある
散乱光が隣接する半導体基板72.2の組立部品に作用す
ることが防止される。更に、付加的な前記組立部品7
6.1,76.2は走査ヘッドを接触させるために利用され
る。このため、ガラス板には非透光性の層76.2に加え
て、図1に示す接点103をフリップ・チップ組み立て
により接触させるためパターン導線が設けてある。ガラ
ス板76.1上の非透光性の被覆層76.2とパターン導線
は同じ材料で作製されていると好ましい。付加的な組立
部品は硬化しない透明な接着剤により自由選択的に接続
することができる。
立部品を目盛板78で反射された発光ダイオード71の
光に対して保護し、発光側格子74の機械的な安定性を
高めるため、半導体基板72.1,72.2と目盛板78の
間に平坦な組立部品が設けてあり、この組立部品は発光
側格子74やフォトダイオード73の領域で透明で、他
の領域では非透光性に被覆されている。この組立部品は
好ましくはガラス板76.1であり、このガラス板は走査
ヘッドに対向する側面にクロムの層76.2を担持してい
る。更に、ガラス板76.1にはパターン構造があるの
で、4格子エンコーダが形成される。これにより、目盛
板78から反射された光だけでなく、周囲の光でもある
散乱光が隣接する半導体基板72.2の組立部品に作用す
ることが防止される。更に、付加的な前記組立部品7
6.1,76.2は走査ヘッドを接触させるために利用され
る。このため、ガラス板には非透光性の層76.2に加え
て、図1に示す接点103をフリップ・チップ組み立て
により接触させるためパターン導線が設けてある。ガラ
ス板76.1上の非透光性の被覆層76.2とパターン導線
は同じ材料で作製されていると好ましい。付加的な組立
部品は硬化しない透明な接着剤により自由選択的に接続
することができる。
【0045】以下、この発明による走査ヘッドを作製す
る主要処理工程を説明する。基本材料として、半導体、
主にシリコンが使用されているので、この処理工程は集
積回路を製造する場合に使用されるものと少なくとも似
ているものである。
る主要処理工程を説明する。基本材料として、半導体、
主にシリコンが使用されているので、この処理工程は集
積回路を製造する場合に使用されるものと少なくとも似
ているものである。
【0046】第一工程では、半導体は、特に純度、表面
の良さ等に関して集積回路の製造に必要な品質であるこ
とを前提としている。
の良さ等に関して集積回路の製造に必要な品質であるこ
とを前提としている。
【0047】次いで、図2のフォトダイオード3のPN
接合を半導体材料2に拡散させるので、フォトダイオー
ド3と、この配置による図1のパターン構造化された光
検出器102が生じる。図2のフォトダイオード3の幅
や間隔は受光側格子に望ましい格子定数に合わせて選択
される。
接合を半導体材料2に拡散させるので、フォトダイオー
ド3と、この配置による図1のパターン構造化された光
検出器102が生じる。図2のフォトダイオード3の幅
や間隔は受光側格子に望ましい格子定数に合わせて選択
される。
【0048】第三工程では、半導体基板2のフォトダイ
オード3の存在する側に厚さが約1〜3μm のSiO2
の酸化物層5を形成する。
オード3の存在する側に厚さが約1〜3μm のSiO2
の酸化物層5を形成する。
【0049】次いで、第四工程では、酸化物層の上に金
属化層を付ける。この金属化層は、所望の格子定数を持
つ発光側格子4が生じるように、半導体製造で周知の光
化学処理で加工される。
属化層を付ける。この金属化層は、所望の格子定数を持
つ発光側格子4が生じるように、半導体製造で周知の光
化学処理で加工される。
【0050】次いで、第五工程では厚さが約 0.5〜3μ
m のパッシベーション層7も付ける。このパッシベーシ
ョン層7は表面を保護し、特に発光側格子4に更に機械
的な安定性を与える。このパッシベーション層7は主に
窒化シリコン窒化、Si3N4で構成されている。
m のパッシベーション層7も付ける。このパッシベーシ
ョン層7は表面を保護し、特に発光側格子4に更に機械
的な安定性を与える。このパッシベーション層7は主に
窒化シリコン窒化、Si3N4で構成されている。
【0051】半導体基板2の目盛板8に対向する側面を
そのように処理した後、今度は半導体の裏側を発光側格
子4の領域で非等方にエッチングするので、発光側格子
4の領域には半導体基板2が残っていない。等方の湿式
エッチングあるいは乾式エッチングのような他のエッチ
ング方法も使用できる。
そのように処理した後、今度は半導体の裏側を発光側格
子4の領域で非等方にエッチングするので、発光側格子
4の領域には半導体基板2が残っていない。等方の湿式
エッチングあるいは乾式エッチングのような他のエッチ
ング方法も使用できる。
【0052】第七で最後の工程では、発光ダイオード1
が既に配置されているベースプレート9の上に半導体を
固定する。
が既に配置されているベースプレート9の上に半導体を
固定する。
【0053】図3と7の実施例では、方法に必然的に僅
かな変更がある。図3の実施例では発光側格子14.1と
同時に受光側格子14.2を作製する。
かな変更がある。図3の実施例では発光側格子14.1と
同時に受光側格子14.2を作製する。
【0054】図7の実施例では加工工程4と5を省略で
きる。非等方エッチングの場合、発光側格子の望む格子
定数による間隔を保有するウェブ52.1が半導体基板5
2の目盛板58に対向する側面の領域に残っているよう
に、加工工程6を修正する。
きる。非等方エッチングの場合、発光側格子の望む格子
定数による間隔を保有するウェブ52.1が半導体基板5
2の目盛板58に対向する側面の領域に残っているよう
に、加工工程6を修正する。
【0055】機械的な強度を高めるため、金属化層の
上、またはパッシベーション層の上に厚さが約 100μm
までのより厚い付加的な透明層を付ける。材料としては
これにはシリコン酸化物、硼素・燐珪酸塩ガラスあるい
はソル・ゲレ(Solgele)が適する。
上、またはパッシベーション層の上に厚さが約 100μm
までのより厚い付加的な透明層を付ける。材料としては
これにはシリコン酸化物、硼素・燐珪酸塩ガラスあるい
はソル・ゲレ(Solgele)が適する。
【0056】この発明による走査ヘッドを利用する測定
システムは、測長システムおよび測角システムのような
一次元測定システムや、目盛板として交差線格子あるい
は市松模様格子を有する交差格子測定システムのような
二次元測定システムであってもよい。これに必要な走査
システムには、向きを主に互いに直交させたこの発明に
よる二つの走査ヘッドである。この代わりに、走査ヘッ
ド中に一次元のパターン構造を持つ二グループの光素子
を組み込むこともでき、その向きは測定方向に一致する
か、あるいは互いに直交している。この時、発光側格子
は二次元格子、例えば交差線格子あるいは市松模様格子
として構成され、従ってただ簡単に必要なだけである。
システムは、測長システムおよび測角システムのような
一次元測定システムや、目盛板として交差線格子あるい
は市松模様格子を有する交差格子測定システムのような
二次元測定システムであってもよい。これに必要な走査
システムには、向きを主に互いに直交させたこの発明に
よる二つの走査ヘッドである。この代わりに、走査ヘッ
ド中に一次元のパターン構造を持つ二グループの光素子
を組み込むこともでき、その向きは測定方向に一致する
か、あるいは互いに直交している。この時、発光側格子
は二次元格子、例えば交差線格子あるいは市松模様格子
として構成され、従ってただ簡単に必要なだけである。
【0057】種々の実施例に基づき説明したこの発明の
走査ヘッドの構成を任意に互いに組み合わせ得ることは
当業者には明らかである。
走査ヘッドの構成を任意に互いに組み合わせ得ることは
当業者には明らかである。
【0058】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明の装置
には、光検出器のパターン構造あるいは受光側格子が光
源のパターン構造あるいは発光側格子と同じように走査
すべき目盛板から少なくともほぼ同じ間隔を有するとい
う利点がある。こうして、走査ヘッドの最適な光学特性
を保証できる。更に、パターン構造化と格子は半導体技
術で非常に良く知られている製造工程で作製できるとい
う利点がある。こうして、この製法は非常に高い精度
で、しかも僅かな不良品で非常に低コストで行える。他
の利点は、光検出器と、光源として利用する発光ダイオ
ードとを種々の半導体材料から作製できる点にある。好
ましくは数値制御される機械で使用する角度や長さを測
定する精密測定システムにこの発明による走査ヘッドを
使用すると特に有利である。
には、光検出器のパターン構造あるいは受光側格子が光
源のパターン構造あるいは発光側格子と同じように走査
すべき目盛板から少なくともほぼ同じ間隔を有するとい
う利点がある。こうして、走査ヘッドの最適な光学特性
を保証できる。更に、パターン構造化と格子は半導体技
術で非常に良く知られている製造工程で作製できるとい
う利点がある。こうして、この製法は非常に高い精度
で、しかも僅かな不良品で非常に低コストで行える。他
の利点は、光検出器と、光源として利用する発光ダイオ
ードとを種々の半導体材料から作製できる点にある。好
ましくは数値制御される機械で使用する角度や長さを測
定する精密測定システムにこの発明による走査ヘッドを
使用すると特に有利である。
【図1】 目盛板を伴うこの発明による走査ヘッドの斜
視図、
視図、
【図2】 第一実施例による図1のこの発明の走査ヘッ
ドのA−A′から見た縦断面図、
ドのA−A′から見た縦断面図、
【図3】 図1の走査ヘッドのこの発明による可能な第
二実施例の断面図、
二実施例の断面図、
【図4】 図1の走査ヘッドのこの発明による可能な第
三実施例の断面図、
三実施例の断面図、
【図5】 図1の走査ヘッドのこの発明による可能な第
四実施例の断面図、
四実施例の断面図、
【図6】 図1の走査ヘッドのこの発明による可能な第
五実施例の断面図、
五実施例の断面図、
【図7】 図1の走査ヘッドのこの発明による可能な第
六実施例の断面図、
六実施例の断面図、
【図8】 図1の走査ヘッドのこの発明による可能な第
七実施例の断面図、
七実施例の断面図、
【図9】 図1の走査ヘッドのこの発明による可能な第
七実施例の断面図である。
七実施例の断面図である。
1,11,21,31,41,51,61,71
発光ダイオード 21.1 光学部品 2,12,22,32,42,52,62,72
半導体基板 22.1 被覆層 32.1 接着剤 32.2 充填剤 42.1,52.1 ウェブ 72.1 半導体基板 72.2 隣接半導体基板 3,13,23,33,43,53,63,73
フォトダイオード 4,24,34,44,64,74
発光側格子 14.1 発光側格子 14.2 受光側格子 5,15,25,35,45,55,65
酸化物層 75.1 酸化物層 75.2 金属化層 75.3 パッシベーション層 6,16,26,36,46,66
金属化層 76.1 ガラス板 76.2 非透光性の被覆層 7,17,27,37,47,67
パッシベーション層 8,18,28,38,48,58,68,78
目盛板 9,19,29,39,49,59,69,79
ボード(ベースプレート) 69.1 空洞 69.2 被覆層 101 走査ヘッド 102 光検出器 103 接触部 104 光源(発光ダイオード) 105 発光側格子 110 目盛板 111 目盛
発光ダイオード 21.1 光学部品 2,12,22,32,42,52,62,72
半導体基板 22.1 被覆層 32.1 接着剤 32.2 充填剤 42.1,52.1 ウェブ 72.1 半導体基板 72.2 隣接半導体基板 3,13,23,33,43,53,63,73
フォトダイオード 4,24,34,44,64,74
発光側格子 14.1 発光側格子 14.2 受光側格子 5,15,25,35,45,55,65
酸化物層 75.1 酸化物層 75.2 金属化層 75.3 パッシベーション層 6,16,26,36,46,66
金属化層 76.1 ガラス板 76.2 非透光性の被覆層 7,17,27,37,47,67
パッシベーション層 8,18,28,38,48,58,68,78
目盛板 9,19,29,39,49,59,69,79
ボード(ベースプレート) 69.1 空洞 69.2 被覆層 101 走査ヘッド 102 光検出器 103 接触部 104 光源(発光ダイオード) 105 発光側格子 110 目盛板 111 目盛
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴオルフガング・ホルツアプフエル ドイツ連邦共和国、83119オービング、グ ローテンヴエーク、2 (72)発明者 エルマール・マイヤー ドイツ連邦共和国、83342タヒエルテイン グ/ライト、フルールストラーセ、3
Claims (22)
- 【請求項1】 半導体基板(2,12,22,32,4
2,52,62,72.1)から成り、目盛を担持する目
盛板を走査する走査ヘッドにおいて、目盛板(8,1
8,28,38,48,58,68,78)に対向する
側面にパターン構造化された多数の光検出器(3,1
3,14.2,23,33,43,53,63,73)を
有し、更に一つの袋穴を有し、目盛板(8,18,2
8,38,48,58,68,78)に対向する側面に
パターン構造化された光検出器(3,13,14.2,2
3,33,43,53,63,73)に対して対称に向
けた発光側格子(4,14.1,24,34,44,5
2.1,64,74)と、この発光側格子(4,14.1,
24,34,44,52.1,64,74)の目盛板
(8,18,28,38,48,58,68,78)と
は反対の側面に一つの光源(1,11,21,31,4
1,51,61,71)を有することを特徴とする走査
ヘッド。 - 【請求項2】 光源(1,11,21,31,41,5
1,61,71)は発散性であり、発光ダイオードで形
成されていることを特徴とする請求項1に記載の走査ヘ
ッド。 - 【請求項3】 発光側格子(4,14.1,24,34,
44,52.1,64,74)はパターン構造化された光
検出器(3,13,14.2,23,33,43,53,
63,73)に対して対称に配置されていることを特徴
とする請求項1または2に記載の走査ヘッド。 - 【請求項4】 半導体基板(2,12,22,32,4
2,52,62,72.1)の目盛板(8,18,28,
38,48,58,68,78)に対向する側面には、
光源(1,11,21,31,41,51,61,7
1)に対して少なくとも部分的に透明な少なくとも一つ
の層(5,6,7,15,16,17,25,26,2
7,35,36,37,45,46,47,55,6
5,66,67,75.1,75.2,75.3,76.1)が
設けてあることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項
に記載の走査ヘッド。 - 【請求項5】 半導体基板(2,12,22,32,4
2,52,62,72.1)はシリコンで形成され、光源
(1,11,21,31,41,51,61,71)に
対して透明な層(5,6,7,15,16,17,2
5,26,27,35,36,37,45,46,4
7,55,65,66,67,75.1,75.2,75.
3,76.1)は酸化シリコンで形成されていることを特
徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の走査ヘッ
ド。 - 【請求項6】 発光側格子(4,14.1,24,34,
44,52.1,64,74)は袋穴を付ける時に残って
しまった半導体基板(2,12,22,32,42,5
2,62,72.1)のウェブ(52.1)で形成される
か、あるいは付加的に取り付けた金属化層(6,16,
26,35,46,66,75.2)の金属ウェブで形成
されていることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項
に記載の走査ヘッド。 - 【請求項7】 金属化層と酸化物層(5,15,25,
35,45,65,75.1)の上にはパッシベーション
層(7,17,27,37,47,55,67,75.
3)が設けてあることを特徴とする請求項1〜6の何れ
か1項に記載の走査ヘッド。 - 【請求項8】 パターン構造化された光検出器(3,2
3,33,43,53,63,73)はフォトダイオー
ドで形成され、それ等の幅と間隔は受光側格子に対して
望む格子定数に合わせて形成されていることを特徴とす
る請求項1〜7の何れか1項に記載の走査ヘッド。 - 【請求項9】 パターン構造化された光検出器(13,
14.2)はフォトダイオード(13)で形成され、この
フォトダイオード(13)の上に、金属化層(16)の
金属ウェブで形成されている受光側格子(14.2)が配
置されていることを特徴とする請求項1〜8の何れか1
項に記載の走査ヘッド。 - 【請求項10】 半導体基板(2,12,22,32,
42,52,62,72.1)の境界面および/またはベ
ースプレート(9,19,29,39,49,59,6
9,69.1,79)の領域は袋穴の領域に、発光ダイオ
ードから放出された光に対して非透光性であるおよび/
または発光ダイオードから放出した光を反射する被覆層
(22.1,69.2)を有することを特徴とする請求項1
〜9の何れか1項に記載の走査ヘッド。 - 【請求項11】 袋穴の領域には多数の光学的に不透明
なウェブ(42.1)があり、これ等のウェブは酸化物層
(5,15,25,35,45,65,75.1)との接
続部を有し、発光側格子(4,41.1,24,34,4
4,52.1,64,74)に比べて相互の間隔が大きい
ことを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の
走査ヘッド。 - 【請求項12】 発光ダイオードは、半導体基板(2,
12,22,32,42,52,62,72.1)の目盛
板(8,18,28,38,48,58,68,78)
とは反対の側面に設けてあるベースプレート(9,1
9,29,39,49,59,69,69.1,79)の
上に配置されている、および/または発光ダイオードは
発光ダイオードの光ビームを発光側格子(4,14.1,
24,34,44,52.1,64,74)に導く接着剤
(32.1)により発光側格子(4,14.1,24,3
4,44,52.1,64,74)に接続され、袋穴の残
りの空間は不透明な充填物(32.2)でほぼ完全に充填
されていることを特徴とする請求項1または2に記載の
走査ヘッド。 - 【請求項13】 発光ダイオードはベースプレート(6
9)の余白部分(69.1)に配置されていることを特徴
とする請求項1〜12の何れか1項に記載の走査ヘッ
ド。 - 【請求項14】 パッシベーション層(7,17,2
7,37,47,55,67,75.3)の目盛板(8,
18,28,38,48,58,68,78)に対向す
る側面には、一部の領域で非透光性の被覆層(76.2)
を有するホルダー(76.1)が配置されていることを特
徴とする請求項1〜13の何れか1項に記載の走査ヘッ
ド。 - 【請求項15】 ホルダー(76.1)はガラスから成
り、被覆層(76.2)は導電性材料から成り、被覆層
(76.2)は少なくとも一部走査ヘッドの電気信号の導
入排出用のパターン導線として利用されていることを特
徴とする請求項1〜14の何れか1項に記載の走査ヘッ
ド。 - 【請求項16】 光検出器(3,13,23,33,4
3,53,63,73)は少なくとも一つのフォトダイ
オードで形成され、これ等の光検出器(3,13,2
3,33,43,53,63,73)は受光側格子、ま
たはパターン構造化された光検出器(3,13,23,
33,43,53,63,73)のパターン構造の四分
の一周期だけ互いに測定方向にずらして配置されている
ことを特徴とする請求項1〜15の何れか1項に記載の
走査ヘッド。 - 【請求項17】 走査ヘッドには多数の列の光検出器
(3,13,23,33,43,53,63,73)が
あり、各列の光検出器(3,13,23,33,43,
53,63,73)の個数は光検出器(3,13,2
3,33,43,53,63,73)の相互にずれに依
存していることを特徴とする請求項1〜16の何れか1
項に記載の走査ヘッド。 - 【請求項18】 請求項1〜17の何れか1項の走査ヘ
ッドを作製する方法において、フォトダイオードのPN
接合を目盛板(8,18,28,38,48,58,6
8,78)の方に向いた半導体基板(2,12,22,
32,42,52,62,72.1)の面に拡散させ、次
いで、半導体基板(2,12,22,32,42,5
2,62,72.1)の同じ側で表面に酸化物層(5,1
5,25,35,45,65,75.1)を発生させ、次
いで、目盛板(8,18,28,38,48,58,6
8,78)とは反対の側面から始めて非等方エッチング
方法で半導体基板(2,12,22,32,42,5
2,62,72.1)をエッチングし、これにより半導体
基板(2,12,22,32,42,52,62,7
2.1)を酸化物層(5,15,25,35,45,6
5,75.1)までの個所へエッチングすることを特徴と
する方法。 - 【請求項19】 酸化物層(5,15,25,35,4
5,65,75.1)の上に金属化層(6,16,26,
36,46,66,75.2)を配置し、次いで金属化層
(6,16,26,36,46,66,75.2)にパタ
ーン構造を付け、その上にパッシベーション層(7,1
7,27,37,47,55,67,75.3)を取り付
けることを特徴とする請求項18に記載の方法。 - 【請求項20】 目盛板(8,18,28,38,4
8,58,68,78)とは反対の側面から非等方エン
チングする場合、目盛板(8,18,28,38,4
8,58,68,78)に対向する側面にシリコンの薄
いウェブ(52.1)を残し、これ等のウェブは発光側格
子(4,14.1,24,34,44,52.1,64,7
4)に対して望む格子定数に相当する相互間隔を有し、
パターン構造化された光検出器(3,13,23,3
3,43,53,63,73)に平行に向いていること
を特徴とする請求項18に記載の方法。 - 【請求項21】 酸化物層(5,15,25,35,4
5,65,75.1)はSiO2 から成り、厚さが約1μm
であり、パッシベーション層(7,17,27,3
7,47,55,67,75.3)はSi3N4 から成り、
厚さが約 0.7μm であることを特徴とする請求項18〜
20の何れか1項に記載の方法。 - 【請求項22】 請求項1〜17の何れか1項の走査ヘ
ッドを含むか、請求項18〜21の何れか1項により作
製された走査ヘッドを含むことを特徴とする測定システ
ム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19859670:7 | 1998-12-23 | ||
DE19859670A DE19859670A1 (de) | 1998-12-23 | 1998-12-23 | Abtastkopf und Verfahren zu dessen Herstellung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000193417A true JP2000193417A (ja) | 2000-07-14 |
Family
ID=7892391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34365899A Withdrawn JP2000193417A (ja) | 1998-12-23 | 1999-12-02 | 走査ヘッドおよびその製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6603114B1 (ja) |
EP (1) | EP1014043B1 (ja) |
JP (1) | JP2000193417A (ja) |
AT (1) | ATE227419T1 (ja) |
DE (2) | DE19859670A1 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005156549A (ja) * | 2003-11-05 | 2005-06-16 | Sendai Nikon:Kk | 光学式エンコーダ |
JP2006317244A (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Olympus Corp | 光学式エンコーダ |
US7220960B2 (en) | 2003-07-28 | 2007-05-22 | Olympus Corporation | Optical encoder having a light source scale and photodetector and an optical lens module using the optical encoder |
JP2010066272A (ja) * | 2009-11-13 | 2010-03-25 | Nikon Corp | アブソリュートエンコーダ |
JP2012159518A (ja) * | 2012-05-28 | 2012-08-23 | Olympus Corp | 反射型光学式エンコーダー |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19917950A1 (de) | 1999-04-21 | 2000-10-26 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Integrierter optoelektronischer Dünnschichtsensor und Verfahren zu dessen Herstellung |
JP3589621B2 (ja) * | 2000-07-03 | 2004-11-17 | 株式会社ミツトヨ | 光電式エンコーダ及びそのセンサヘッドの製造方法 |
DE10118796B4 (de) * | 2001-04-05 | 2013-02-14 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Abtasteinheit eines Positionsmeßsystems mit einem optoelektronischen Strahlungsemfänger und Positionsmeßsystem |
DE10130938A1 (de) | 2001-06-27 | 2003-01-23 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Positionsmesseinrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Positionsmesseinrichtung |
JP3993475B2 (ja) * | 2002-06-20 | 2007-10-17 | ローム株式会社 | Ledチップの実装構造、およびこれを備えた画像読み取り装置 |
JP3963885B2 (ja) | 2003-10-27 | 2007-08-22 | オリンパス株式会社 | 反射型光学式エンコーダーのセンサヘッド |
DE10352285A1 (de) * | 2003-11-08 | 2005-06-09 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Optoelektronische Bauelementanordnung |
DE10357654A1 (de) | 2003-12-10 | 2005-07-14 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Abtastkopf für optische Positionsmeßsysteme |
DE102004006067B4 (de) * | 2004-01-30 | 2014-08-28 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Abtasteinrichtung zur Abtastung einer Maßverkörperung |
DE102005019225B4 (de) * | 2005-04-20 | 2009-12-31 | Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh | Heterokontaktsolarzelle mit invertierter Schichtstrukturgeometrie |
GB0621487D0 (en) | 2006-10-28 | 2006-12-06 | Renishaw Plc | Opto-electronic read head |
EP2174259A4 (en) * | 2007-08-01 | 2013-03-13 | Silverbrook Res Pty Ltd | TWO-DIMENSIONAL CONTACT IMAGE SENSOR WITH BACKLIGHT |
DE102007053137A1 (de) * | 2007-11-08 | 2009-05-14 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Abtasteinheit einer optischen Positionsmesseinrichtung und Positionsmesseinrichtung mit dieser Abtasteinheit |
US8378842B2 (en) * | 2008-06-19 | 2013-02-19 | Schlumberger Technology Corporation | Downhole component with an electrical device in a blind-hole |
JP2010181181A (ja) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Canon Inc | スケール、それを有する変位検出装置、及びそれを有する撮像装置 |
JP2010230409A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Olympus Corp | 光学式エンコーダ |
DE102010003904A1 (de) * | 2010-04-13 | 2011-10-13 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Abtastbaueinheit einer Positionsmesseinrichtung |
EP2606316A1 (de) * | 2010-08-19 | 2013-06-26 | ELESTA relays GmbH | Sensorkopfhalter |
KR101298682B1 (ko) * | 2011-07-29 | 2013-08-21 | 주식회사 져스텍 | 광학식 엔코더 |
EP2741056B1 (de) | 2012-12-10 | 2016-04-20 | SICK STEGMANN GmbH | Sende- und Empfangseinheit und Drehgeber mit einer solchen |
EP2860497B2 (de) * | 2013-10-09 | 2019-04-10 | SICK STEGMANN GmbH | Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Herstellung eines solchen |
TW201741618A (zh) | 2016-05-23 | 2017-12-01 | 國立交通大學 | 光學感測裝置 |
JP7140495B2 (ja) * | 2017-12-28 | 2022-09-21 | 株式会社ミツトヨ | スケールおよびその製造方法 |
US20210181521A1 (en) * | 2019-12-13 | 2021-06-17 | Lumileds Holding B.V. | Near field line pattern generator |
WO2024033812A1 (en) * | 2022-08-08 | 2024-02-15 | Hengstler Gmbh | Optoelectronic device comprising light processing device with a through-opening |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE7508197U (de) * | 1974-03-15 | 1976-02-05 | National Research Development Corp. London | Vorrichtung zum messen der verschiebung eines ersten elementes bezueglich eines zweiten |
GB1504691A (en) * | 1974-03-15 | 1978-03-22 | Nat Res Dev | Measurement apparatus |
JPH0656304B2 (ja) * | 1989-09-05 | 1994-07-27 | 株式会社ミツトヨ | 光電型エンコーダ |
DE4006789A1 (de) * | 1990-03-03 | 1991-09-05 | Zeiss Carl Fa | Optisches abtastsystem fuer rasterteilungen |
US5204524A (en) * | 1991-03-22 | 1993-04-20 | Mitutoyo Corporation | Two-dimensional optical encoder with three gratings in each dimension |
US5155355A (en) * | 1991-04-25 | 1992-10-13 | Mitutoyo Corporation | Photoelectric encoder having a grating substrate with integral light emitting elements |
DE69227009T3 (de) * | 1991-11-06 | 2008-05-29 | Renishaw Plc, Wotton-Under-Edge | Opto-elektronischer Skalenleseapparat |
US5283434A (en) * | 1991-12-20 | 1994-02-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Displacement detecting device with integral optics |
JP3082516B2 (ja) * | 1993-05-31 | 2000-08-28 | キヤノン株式会社 | 光学式変位センサおよび該光学式変位センサを用いた駆動システム |
JPH0727543A (ja) * | 1993-07-12 | 1995-01-27 | Canon Inc | 光学式変位センサー |
DE4323712C2 (de) * | 1993-07-15 | 1997-12-11 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Lichtelektrische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung |
DE4425636C2 (de) * | 1994-07-20 | 2001-10-18 | Daimlerchrysler Aerospace Ag | Einrichtung mit einer optischen Komponente zur Integration in batch-processierte dreidimensionale Mikrosysteme |
JP2695623B2 (ja) * | 1994-11-25 | 1998-01-14 | 株式会社ミツトヨ | 光学式エンコーダ |
JPH08178702A (ja) * | 1994-12-27 | 1996-07-12 | Canon Inc | 光学式センサ |
JP3631551B2 (ja) * | 1996-01-23 | 2005-03-23 | 株式会社ミツトヨ | 光学式エンコーダ |
DE19720300B4 (de) * | 1996-06-03 | 2006-05-04 | CiS Institut für Mikrosensorik gGmbH | Elektronisches Hybrid-Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung |
AU3654897A (en) * | 1996-07-25 | 1998-02-20 | Henkel Corporation | Base stocks for transmission/gear lubricants |
DE19752511A1 (de) * | 1996-12-07 | 1998-06-10 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Abtasteinheit für eine optische Positionsmeßeinrichtung |
EP0896206B1 (de) | 1997-08-07 | 2002-12-11 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Abtasteinheit für eine optische Positionsmesseinrichtung |
JPH11101660A (ja) * | 1997-09-26 | 1999-04-13 | Mitsutoyo Corp | 光学式変位検出装置 |
-
1998
- 1998-12-23 DE DE19859670A patent/DE19859670A1/de not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-12-02 JP JP34365899A patent/JP2000193417A/ja not_active Withdrawn
- 1999-12-11 AT AT99124695T patent/ATE227419T1/de not_active IP Right Cessation
- 1999-12-11 EP EP99124695A patent/EP1014043B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-11 DE DE59903312T patent/DE59903312D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-23 US US09/471,454 patent/US6603114B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7220960B2 (en) | 2003-07-28 | 2007-05-22 | Olympus Corporation | Optical encoder having a light source scale and photodetector and an optical lens module using the optical encoder |
JP2005156549A (ja) * | 2003-11-05 | 2005-06-16 | Sendai Nikon:Kk | 光学式エンコーダ |
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