本發(fā)明涉及用于光學(xué)位置測量裝置的量具（ma?verk?rperung）以及具有這種量具的位置測量裝置。在位置測量裝置中，這樣的量具由掃描頭（abtastkopf）借助于光來掃描，以便檢測在量具和掃描頭之間的位移。

背景技術(shù)：

由de10236788a1已知振幅光柵形式的量具。所述振幅光柵（amplitudengitter）包括襯底，反射層布置在所述襯底上。在所述反射層之后是透明的間隔層，部分透明層又沉積在所述間隔層上。所述部分透明層通過部分地移除被結(jié)構(gòu)化。入射到所述部分透明層上的光部分地被反射和被透射（transmittiert）。所反射的光通過與由下面的反射層反射回的所透射的光相消干涉而被消除（ausgel?scht），使得量具這里顯得暗，而在缺少部分透明層的區(qū)域中，量具顯得亮。

透明的間隔層為此（在簡化地假定在空氣-部分透明層、空氣-間隔層以及間隔層-反射層界面處的剛好π的相突變和可忽略的吸收的情況下）必須產(chǎn)生π的相差，也即（在垂直的光入射的情況下）具有厚度，所述厚度與間隔層的折射率相乘地對應(yīng)于為了掃描所使用的光的波長的四分之一部分。當(dāng)然在亮區(qū)域中，光也在一定部分上在空氣與間隔層的界面處被反射，使得所述所反射的光同樣與在反射層處反射的光相消干涉。亮區(qū)域由此顯得不那么亮，振幅光柵的亮暗對比度被降低。附加的是，部分透明層優(yōu)選地由非常薄的（幾納米）金屬層組成，所述金屬層遭受化學(xué)的以及機(jī)械的影響，并且因此可能被損壞或者可能在其光學(xué)特性方面發(fā)生變化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是，在光學(xué)特性和相對于環(huán)境影響的穩(wěn)定性方面進(jìn)一步改善由現(xiàn)有技術(shù)已知的量具和/或裝備有所述量具的位置測量裝置。

通過按照權(quán)利要求1所述的量具和/或通過按照權(quán)利要求7所述的位置測量裝置來解決所述任務(wù)。由從屬權(quán)利要求也得出有利的細(xì)節(jié)。

描述用于具有光學(xué)掃描的位置測量裝置的量具，所述量具具有載體，反射層布置在所述載體上，接著是透明的間隔層，例如結(jié)構(gòu)化成光柵的部分透明層布置在所述間隔層上。部分透明層限定亮暗模式，其中具有部分透明層的區(qū)域顯得暗，而沒有部分透明層的區(qū)域顯得亮。密封層布置在結(jié)構(gòu)化的部分透明層上。在此適用的是，對于間隔層和密封層的光程長度（也即折射率和層厚的乘積）分別近似相同或者相差奇數(shù)倍。

在一種特別優(yōu)選的實施方式中，不僅間隔層而且密封層由相同的材料、也即二氧化硅組成。兩個層因此具有相同的折射率。兩個層可以以相同的層厚被沉積。

在按照本發(fā)明的位置測量裝置中，因此由掃描頭利用單色光來掃描量具。與直接地在密封層的界面處反射的光束相比，在量具的亮區(qū)域中在反射層處所反射的、由掃描頭發(fā)出的光束在兩次穿越間隔層和密封層時遭受到（erf?hrt）2π或者2π的整數(shù)倍的相移。所述光束因此不再如現(xiàn)有技術(shù)中那樣相消干涉，亮區(qū)域的亮度不再被降低，亮暗對比度較大，并且在掃描頭中的信號的分析更簡單和更精確。

由于附加的密封層，量具此外相對于環(huán)境影響和部分透明層的層厚的生產(chǎn)決定的波動較不敏感。

根據(jù)圖由不同實施方式的隨后描述得出本發(fā)明的其他優(yōu)點和詳情。

附圖說明

在此，圖1示出按照現(xiàn)有技術(shù)的量具，

圖2示出按照本發(fā)明的量具。

具體實施方式

圖1示出開頭所提及的現(xiàn)有技術(shù)。量具mv被構(gòu)建在載體t上，所述載體t例如由具有特別小的熱膨脹系數(shù)的材料組成、例如由在商標(biāo)名zerodur下可得到的玻璃陶瓷組成。其他材料、例如石英玻璃、浮法玻璃或者還有鋼同樣適用于載體t。反射層s被沉積在載體t上，所述反射層s例如可以是氣相沉積的（aufgedampft）鋁層或者也可以是金層。接著是間隔層a，所述間隔層a可以是具有n=1.48折射率的sio2層。在構(gòu)造為振幅光柵的量具mv的暗區(qū)域中，然后接著是部分透明層m，所述部分透明層m可以被構(gòu)造為幾納米厚的鉻層。硅也會是用于部分透明層的適當(dāng)材料。所述部分透明層m在制造量具mv時首先整面地被沉積，并且隨后在亮區(qū)域中被移除。具有隨后蝕刻步驟的光刻工藝（lithographie-prozesse）適用于此。

應(yīng)該根據(jù)示意性地畫入的光束1-4來解釋所述量具mv的亮暗模式（hell-dunkel-muster）的實現(xiàn)。在量具mv的暗區(qū)域中，光不僅在部分透明層m處被反射，而且在反射層s處被反射，其中所述暗區(qū)域在圖1的左側(cè)示出。這示意性地通過兩個光束1和2示出。材料和層厚被選擇，使得所反射的兩個光束1和2的振幅理想地是相同的，其中所述光束1和2再次離開量具mv，并且兩個射束1和2理想地具有π的相位偏移。于是，在兩個射束1和2之間的相消干涉導(dǎo)致所述射線的消除并且因此導(dǎo)致量具mv的暗區(qū)域。振幅的一致性通過部分透明層的層厚和折射率來調(diào)整。基本上通過適當(dāng)?shù)剡x擇間隔層a的厚度獲得π的相位偏移，所述厚度應(yīng)當(dāng)大致對應(yīng)于為了掃描量具mv所使用的波長的四分之一部分（demviertenteil）除以（geteiltdurch）間隔層a的折射率。在此，再次簡化地假設(shè)，在空氣-部分透明層、空氣-間隔層以及間隔層-反射層界面處出現(xiàn)剛好π的相突變，并且吸收是可忽略的。因為也對于π的奇數(shù)倍出現(xiàn)相消干涉，所以此外也可以使用相應(yīng)更厚的間隔層a。

在量具mv的亮區(qū)域中，光的最大部分在反射層s處被反射，示意性地通過光束4表示，其中所述亮區(qū)域在圖1的右側(cè)示出。僅示意性地用光束3表示的較小部分直接地在間隔層a處被反射?？傮w上，該區(qū)域因此將顯得亮。

這樣的層結(jié)構(gòu)的缺點是，為了獲得在光學(xué)范圍中部分透明的金屬層m，所述金屬層m的膜厚度可能為僅幾納米，并且應(yīng)當(dāng)為了高的對比度盡可能精確地滿足（treffen）所述膜厚度。同時，所選擇的金屬的折射率的虛部不應(yīng)當(dāng)太高，以便保持部分透明層m的吸收盡可能小。

鉻對此雖然由于低折射率原則上良好地適用，但是構(gòu)成透明氧化物crxoy。這意味著，部分透明層m的實際層厚可能通過在生產(chǎn)和凈化工藝期間的化學(xué)反應(yīng)或者通過其他環(huán)境影響而改變。但是，亮暗對比度由此同時變化，因為膜厚度不再具有最優(yōu)的部分透明度。于是不再保證光束1和2的盡可能完全的消除，暗區(qū)域顯得稍微較亮。

附加的問題是，在亮區(qū)域中，光束3在與間隔層a的界面處的反射與光束4在反射層s處的反射相消干涉。即使由于明顯不同的振幅遠(yuǎn)遠(yuǎn)不存在光束3和4的完全消除，然而量具mv的亮暗對比度因此總體上被降低。

利用在圖2中示出的量具mv改善，不僅暗區(qū)域的所描繪的問題而且亮區(qū)域的所描繪的問題均能夠被解決，并且因此更耐抗的（best?ndiger）、在亮暗對比度方面優(yōu)化的量具mv被提供。

此外，在圖2中示意性地示出掃描頭ak，所述掃描頭ak發(fā)出光用于掃描量具mv并且再次接收所述光。掃描頭ak中的光電探測器產(chǎn)生電信號，其中位置值可以由所述電信號以已知的方式導(dǎo)出。

所述改善在于附加的密封層v，所述密封層v一方面負(fù)責(zé)保護(hù)部分透明層m，并且在適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)設(shè)計情況下也負(fù)責(zé)在亮區(qū)域中的較大亮度，并且因此總體上負(fù)責(zé)所改善的亮暗對比度。

密封層v可以由與間隔層a相同的材料組成，也即例如由濺射的sio2組成，但是也由其他材料、例如以濕化學(xué)方式涂敷的化學(xué)物質(zhì)、例如旋涂玻璃（spin-on-glass）或者光刻膠（例如在品牌名稱cyclotene、hsq或su-8下可得到的漆）組成。

決定性的是，密封層v引起與間隔層a相同的π（或者π的奇數(shù)倍）的相移。為此，相應(yīng)的層a、v的層厚da、dv和折射率na、nv的乘積必須是相同的，或者相差奇數(shù)倍。也即于是光束4相對于光束3具有2π（或者π的其他偶數(shù)倍）的相位偏移，并且與光束3相長干涉（interferiertkonstruktiv）——如在現(xiàn)有技術(shù)中的亮度的輕微降低取消，亮暗對比度升高。

如果由具有相同折射率的材料、尤其由相同的材料構(gòu)成間隔層a和密封層v，那么兩個層的厚度da、dv優(yōu)選地是相同的。但是，只要一個層厚相對另一層厚的奇數(shù)倍僅同樣導(dǎo)致π的附加相位偏移，因此總計導(dǎo)致2π的偏移，所述奇數(shù)倍也再次是可能的。換句話說，層厚da、dv必須是相同的或者相差奇數(shù)倍。

密封層v在暗區(qū)域中保護(hù)部分透明層m免受環(huán)境影響，并且例如可以預(yù)防薄的鉻層m氧化并且因此預(yù)防量具mv的亮暗對比度可能惡化。此外，通過密封層v保護(hù)特別薄的部分透明層m免受機(jī)械損壞。

部分透明層m由于密封層v也可以總體上結(jié)果是稍微更厚，這有助于附加的工藝安全性。也即如果考慮在圖2的左半部中量具mv的暗區(qū)域，那么看出，光束2和5在離開量具mv時具有2π的相位差，并且因此相長地（konstruktiv）疊加。同時地（zusammen），所述光束2和5必須與光束1相消干涉，所述光束1因此必須具有比在按照圖1的現(xiàn)有技術(shù)中更高的強度。但是，針對光束1的更高的強度意味著在部分透明層m處的更強的反射，并且因此意味著針對所述層m的更大的層厚。利用455nm波長的光、分別由sio2（n=1.48）組成的具有大約65nm厚度的間隔層a和密封層v的理論計算和實驗已經(jīng)得出：部分透明鉻層m的最優(yōu)厚度處于將近5nm處，而按照現(xiàn)有技術(shù)（也即在沒有密封層v的情況下）的最優(yōu)值處于大約2.5nm處。用于部分透明層m的層厚（也即在暗區(qū)域中在0.1的最大反射情況下層m的所允許的層厚變動（schichtdickenvariation））的工藝窗口（prozessfenster）此外由于密封層v按照計算變成大約兩倍寬。

所述計算和實驗此外在應(yīng)用優(yōu)化的密封層v的情況下得到了亮暗對比度（也即沒有層m的區(qū)域的反射減去具有層m的區(qū)域的反射）從0.7到0.8的改善。

應(yīng)當(dāng)如所描述的那樣根據(jù)（auf）為了掃描量具mv所使用的光的波長來優(yōu)化不同的層厚。在此，例如通過計算確定出，在光的波長與為了優(yōu)化所使用的波長偏離的情況下，由于密封層而得到加寬的波長范圍，對于所述波長范圍可以獲得足夠好的對比度。因此，本發(fā)明也導(dǎo)致可更廣泛地應(yīng)用的量具，所述量具適用于具有不同波長的光或者具有不同的掃描頭ak的使用（einsatz）。