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    Ein Projektionslinearcodierer hat ein SOQ-Substrat, das mit Transmissionsgittern und rasterähnlichen Fotodiodengruppen ausgebildet ist, und eine Reflexionsgitterplatte mit reflektierenden Gittern, die zu diesem gerichtet ausgebildet sind. Ein aus einem Metall-Dünnfilm oder dergleichen aufgebauter lichtblockierender Film ist an einer Oberfläche eines Glassubstrats des SOQ-Substrats ausgebildet, und die Transmissionsgitter sind durch Versehen des lichtblockierenden Films mit einem Muster ausgebildet. Die Fotodioden sind integral durch epitaktisches Wachstum an der Siliciumschicht des SOQ-Substrats gebildet. Transmissionsgitter mit einer hohen mechanischen Festigkeit können kostengünstig gebildet werden im Vergleich zu Fällen, in denen Durchgangslöcher durch Ätzen eines Siliciumsubstrats zum Fertigen von Transmissionsgittern gebildet werden.
    公开号:DE102004022569A1
    申请号:DE200410022569
    申请日:2004-05-07
    公开日:2004-11-25
    发明作者:Kazuhiro Sendai Hane；Yoshinori Ito；Muneo Mitamura
    申请人:Harmonic Drive Systems Inc；
    IPC主号:G01D5-347
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft einen Projektionscodierer basierendauf einem Dreifach-Gitter-Konzept, und insbesondere eine verbesserte Technikzum Steigern der mechanischen Festigkeit und Reduzieren der Fertigungskosteneines integral in einem Halbleitersubstrat ausgebildeten Gitterbereichs.
    [0002] Dervorliegende Anmelder hat bereits in JP-A 2000-321097 einen Projektionscodiererbasierend auf einem Dreifach-Gitter-Konzept vorgeschlagen. Der Projektionscodiererdieses Typs weist eine LED als Lichtquelle, eine bewegbare Platte,die aus einem Halbleitersubstrat aufgebaut ist, auf dem Transmissionsgitterund Fotodetektoren (Fotodioden) mit einer konstanten Teilung (auchteilweise als Perioden- oder Zwischenabstand bezeichnet) integralausgebildet sind, und eine Reflexionsgitterplatte (fixierte Platte),an der reflektierende Gitter mit einer konstanten Teilung ausgebildetsind, auf, wobei die bewegbare Platte zwischen der LED und der Reflexionsgitterplatteangeordnet ist.
    [0003] Beidem Projektionscodierer mit diesem Aufbau ist die bewegbare Plattean dem Messobjekt integriert, und es wird bewirkt, dass sie sichin einer Ebene senkrecht zu der optischen Achse des von der LEDemittierten Lichts in der Richtung, entlang der die Lichttransmissionsgitterund Fotodioden angeordnet sind, bewegt. Von der LED emittiertesLicht trifft zuerst auf die Rückoberfläche derbewegbaren Platte, durchläuftdie Transmissionsgitter an der bewegbaren Platte und beleuchtetdie Oberflächeder Reflexionsgitterplatte in einem Muster aus Gitterstreifen. Reflexionsgittersind auch mit einer konstanten Teilung an der Reflexionsgitterplatteausgebildet, was es möglichmacht, nur diejenigen Komponenten von auf die reflektierende Gitterplattetreffenden Lichts zu reflektieren, die die Reflexionsgitter beleuchten.Es wird bewirkt, dass das Reflexionsgitterbild die bewegbare Plattewieder beleuchtet und von den Fotodioden, die als vertikale Streifenausgeformt und mit einer konstanten Teilung und einer konstantenBreite ausgebildet sind, empfangen wird.
    [0004] DieFotodioden und Transmissionsgitter, die als vertikale Streifen ander bewegbaren Gitterplatte ausgeformt sind, funktionieren als separateGitter. Dementsprechend wird eine Lichtmenge, die von einer Fotodiodeempfangen wird, basierend auf einem Dreifach-Gitter-Konzept derdrei reflektierende Gitter aufweisenden Gitter in eine Sinuswellenformkonvertiert in Übereinstimmungmit der Relativbewegung der Reflexionsgitterplatte und der bewegbarenGitterplatte. Es ist somit möglich,ein Pulssignal zu erhalten, das der relativen Bewegungsgeschwindigkeit entsprichtund auf dem Fotostrom der Fotodioden basiert, und die relative Bewegungsgeschwindigkeitauf der Basis der Pulsrate des Pulssignals zu berechnen.
    [0005] Außerdem wirdes durch Anordnen der Fotodioden derart, dass ein A-Phasensignalund ein B-Phasensignal, welche sich in der Phase um 90° unterscheiden,erhalten werden können,möglich,die Bewegungsrichtung der bewegbaren Gitterplatte auf dieser Basisder Zwei-Phasen-Signale zu bestimmen.
    [0006] DieTransmissionsgitter und Fotodetektoren des in der obigen Publikationoffenbarten optischen Codierers werden somit mittels einer Halbleiterfertigungstechnologiehergestellt, so dass die Genauigkeit der Relativpositionen davonhoch ist und sie mit exzellenter Genauigkeit ausgebildet werdenkönnen. Außerdem funktionierendie Fotodetektoren, die in einem Muster von vertikalen Streifenmit einer konstanten Teilung ausgebildet sind, als ein Gitter, unddas Gitter selbst hat einen Linseneffekt, so dass ein optischesLinsensystem entbehrlich ist und die Vorrichtung kleiner gemachtwerden kann. Ein weiteres Merkmal ist, dass die Verwendung des Dreifach-Gitter-Konzeptsvermeidet, dass die Auflösungdurch die Breite oder Unterschiedlichkeit von Lücken zwischen solchen reflektierendenGittern und Lichttransmissionsgittern negativ beeinflusst wird,so dass Anpassungsvorgänge,welche benötigtwerden, um die benötigteMontagegenauigkeit fürdie mit diesen Gittern vorgesehenen Elemente zu gewährleisten,vereinfacht werden könnenund die Beschränkungen, dieden Montagepositionen auferlegt werden, gemildert werden können. Zusätzlich dazukann das Intervall zwischen den reflektierenden Gittern und den Transmissionsgitternvergrößert werden,was es ermöglicht,Vorteile zu erhalten, wie das Erreichen besserer Umgebungswiderstandsfähigkeitdurch z.B. das Beherbergen der reflektierenden Gittern in einem Schutzgehäuse.
    [0007] EinProjektionscodierer mit diesem Aufbau hat jedoch u.a. die nachfolgendenNachteile. Zunächstsind in einem Projektionscodierer mit diesem Aufbau Transmissionsgitterund Fotodetektoren integral an einem Halbleitersubstrat mit Hilfevon Halbleiterfertigungstechnologie ausgebildet. Der Nachteil ist,dass der Halbleitersubstratbereich, an dem die Transmissionsgitterausgebildet sind, eine Struktur hat, in der eine große Zahlvon Transmissionsgittern mit einer sehr kleinen Teilung in den dünn geätzten Bereichenausgebildet ist, und dass die mechanische Festigkeit daher sehrgering ist.
    [0008] EineDeep-RIE-Vorrichtung oder andere, teure Vorrichtungen, müssen verwendetwerden, um Gitter mit einem solchen, sehr geringer Teilung durch Ätzen auszubilden.Aus diesem Grund gibt es einen Nachteil dahingehend, dass die Fertigungskosten höher sind.
    [0009] Angesichtsdes Obigen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einenProjektionscodierer bereitzustellen, der derart aufgebaut ist, dassdie mecha nische Festigkeit der Transmissionsgitter hoch ist unddass die Codiererkomponenten, in denen die Transmissionsgitter ausgebildetsind, bei geringen Kosten gefertigt werden können.
    [0010] Umdie obige und andere Aufgaben in Übereinstimmung mit der vorliegendenErfindung zu lösen,wird ein Projektionscodierer vorgesehen, aufweisend eine Lichtquelle,bewegungsseitige Gitter, welche mit einer konstanten Teilung angeordnetsind, festseitige Gitter, welche mit einer konstanten Teilung angeordnetsind, eine Rasteranordnung von Fotodetektoren, welche mit einerkonstanten Teilung angeordnet sind, und ein SOQ-Substrat, welchesein Glassubstrat und eine auf einer Oberfläche des Glassubstrats gebildeteSiliciumschicht aufweist; wobei die Rasteranordnung von Fotodetektorenauf der Siliciumschicht des SOQ-Substrats ausgebildet ist; Transmissionsgitterausgebildet sind durch Laminieren eines lichtblockierenden Filmsauf die Frontoberflächeoder die Rückoberfläche desGlassubstrats und durch Versehen des blockierenden Films mit einemMuster; und die Transmissionsgitter entweder die bewegungsseitigenGitter oder die festseitigen Gitter sind.
    [0011] Inder vorliegenden Erfindung sind die Transmissionsgitter ausgebildet,indem der an das Glassubstrat des SOQ-Substrats laminierte, lichtblockierendeFilm mit einem Muster versehen wird. Daher ist die mechanische Festigkeitdes gitterbildenden Bereichs hoch, was sich von dem Fall unterscheidet,bei dem Durchgangslöcherin einem Siliciumsubstrat durch Ätzengebildet werden, um Transmissionsgiter zu bilden. Es reicht aus,lediglich einen Aluminium, Chrom oder ein anderes Metall aufweisendenlichtblockierende Film mit einem Muster zu versehen, und Transmissionsgitterkönnendaher einfach und kostengünstigausgebildet werden im Vergleich mit dem Ätzen des Siliciumsubstrats,um Durchgangslöcher für die Gitterzu bilden. Als Ergebnis kann ein Projektionscodierer bei geringerenKosten gefertigt werden.
    [0012] Hierbeiwird ein lichtblockierender Film an einen Oberflächenbereich des Glassubstrats,der durch Wegätzender Siliciumschicht des SOQ-Substrats freigelegt wurde, laminiert,und der lichtblockierende Film wird mit einem Muster versehen, wodurch dieTransmissionsgitter gebildet werden können. In diesem Fall solltenentweder die bewegungsseitigen Gitter oder die festseitigen Gitterals Transmissionsgitter bezeichnet werden und die anderen als reflektierendeGitter bezeichnet werden.
    [0013] Esist ebenfalls eine Struktur möglich,bei der ein reflektierender Film an der Rückoberfläche des Glassubstrats ausgebildetist und von der Lichtquelle reflektiertes Licht zuerst von den reflektierendenGittern reflektiert wird, es dann den reflektierenden Film über dieTransmissionsgitter und das Glassubstrat erreichen kann, es durchden Reflexionsfilm reflektiert wird und nachfolgend auf die rasterähnliche, lichtempfangendeOberflächegerichtet wird. Gemäß dieserKonfiguration kann das Innere des Glassubstrats als ein Wellenleitereingesetzt werden.
    [0014] Fernersind im Fall eines Projektionscodierers vom Transmissionstyp sowohldie bewegungsseitigen Gitter als auch die festseitigen Gitter Transmissionsgitter.In diesem Fall kann eine der zwei Gruppen von Transmissionsgitterndurch Versehen des an die Rückoberfläche desSOQ-Substrats laminierten, lichtblockierenden Films mit einem Muster ausgebildetsein.
    [0015] AlsNächsteskann ein Laminat, welches ein Glassubstrat und ein Siliciumsubstrataufweist, statt eines SOQ-Substrats verwendet werden. Mit anderenWorten weist der Projektionscodierer der vorliegenden Erfindungauf: eine Lichtquelle, bewegungsseitige Gitter, welche mit einerkonstanten Teilung angeordnet sind, festseitige Gitter, welche beieiner konstanten Teilung angeordnet sind, eine Rasteranordnung vonFotodetektoren, welche mit einer konstanten Teilung angeordnet sind,und ein Laminat, welches ein Glassubstrat und ein an einer Frontoberfläche desGlassubstrats laminiertes Siliciumsubstrat aufweist; wobei die Fotodetektorenintegral in dem Siliciumsubstrat von einer dem Glassubstrat gegenüberliegendenOberflächedavon ausgebildet sind; Transmissionsgitter durch Laminieren eineslichtblockierenden Films an die Frontoberfläche oder eine Rückoberfläche desGlassubstrats und durch Versehen des lichtblockierenden Films miteinem Muster ausgebildet sind; und die Transmissionsgitter entwederdie bewegungsseitigen Gitter oder die festseitigen Gitter sind.
    [0016] Auchin dieser Konfiguration sind die Transmissionsgitter durch Versehendes an das Glassubstrat laminierten, lichtblockierenden Films miteinem Muster ausgebildet anstatt durch Ätzen von Durchgangslöchern für die Transmissionsgitterin dem Siliciumsubstrat. Somit ist die mechanische Festigkeit desTransmissionsgitterbereichs nicht vermindert, und die Gitter können miteiner kostengünstigenVorrichtung gefertigt werden.
    [0017] Wenndie Transmissionsgitter an der Oberfläche des Glassubstrats ausgebildetwerden, die dem Siliciumsubstrat gegenüberliegt, wird hierbei der Bereichdes Siliciumsubstrats, der den Transmissionsgittern gegenüberliegt,in einen Aperturbereich gestaltet.
    [0018] Wenigstensein Fotodetektor, der mit einer lichtempfangenden Oberfläche vorbestimmterBreite vorgesehen ist, kann auch integral an dem Siliciumsubstratanstatt der Rasteranordnung von Fotodetektoren ausgebildet sein.In diesem Fall wird ein lichtblockierender Film an den Oberflächenbereichdes Glassubstrats, der der lichtempfangenden Oberfläche gegenüberliegt,laminiert, und dieser lichtblockierende Film wird mit einem Musterversehen, wodurch mit einer konstanten Teilung angeordnete Transmissionsgitterfenstergebildet werden.
    [0019] Fernerkann eine Konfiguration eingesetzt werden, bei der ein Elektrodenverschaltungsfilman der Oberflächedes Glassubstrats ausgebildet ist, die dem Siliciumsubstrat gegenüberliegt,und der Bereich des Siliciumsubstrats, der dem Elektrodenverschaltungsfilmgegenüberliegt,ist durch Ätzenoder dergleichen entfernt, um den Elektrodenverschaltungsfilm freizulegen.
    [0020] 1 ist ein schematischesDiagramm, welches ein Beispiel eines Projektionscodierers zeigt, aufden die vorliegende Erfindung angewendet wurde;
    [0021] 2 ist ein schematischesDiagramm, welches einen Fertigungsprozess für Fotodioden in dem Projektionscodiereraus 1 zeigt;
    [0022] 3 ist ein schematischesDiagramm, welches einen weiteren Fertigungsprozess für Fotodiodenin dem Projektionscodierer aus 1 zeigt;
    [0023] 4 ist ein schematischesDiagramm, welches ein Laminat zeigt, das aus einem Glassubstrat undeinem Siliciumsubstrat zusammengesetzt ist, die bei der vorliegendenErfindung anwendbar sind;
    [0024] 5 ist ein schematischesDiagramm, welches einen Projektionscodierer zeigt, der unter Verwendungdes Laminats aus 4 aufgebautist;
    [0025] 6 ist ein schematischesDiagramm, welches ein modifiziertes Beispiel des Projektionscodierersaus 5 zeigt; und
    [0026] 7 ist ein schematischesDiagramm, welches einen Projektionscodierer zeigt, welcher unter Verwendungdes Laminats aus 4 aufgebautist.
    [0027] Ausführungsformendes Projektionscodierers, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wurde,werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
    [0028] 1(a) ist ein schematischesDiagramm, welches einen Projektionslinearcodierer vom Reflexionstypzeigt, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wurde. Ein Projektionslinearcodierer 1 hat eineLED 2 als Lichtquelle, ein integral mit einer Mehrzahlvon Transmissionsgittern 3 und einer Mehrzahl von Fotodioden 4 ausgebildetesSOQ-Substrat 5 und eine Reflexionsgitterplatte 7 miteiner Mehrzahl von an der Oberflächedavon ausgebildeten reflek tierenden Gittern 6. Die LED 2 unddas SOQ-Substrat 5 sind in einer festen Position oder auchstationären Positionangeordnet, und die Reflexionsgitterplatte 7 kann bewegtwerden. Dementsprechend sind die Transmissionsgitter 3 diefestseitigen Gitter, und die reflektierenden Gitter 6 sinddie bewegungsseitigen Gitter.
    [0029] DasSOQ-Substrat 5 ist ein Substrat mit einer Struktur, beider eine Siliciumschicht 9 an die Oberfläche einesGlassubstrats 8 laminiert ist, und ist derart angeordnet,dass die Siliciumschicht 9 zu der LED 2 gerichtetist. Der Bereich der Siliciumschicht 9, der mit durch dieLED 2 emittiertem Licht beleuchtet wird, ist weggeätzt, undein Oberflächenbereich 8a desGlassubstrats 8 ist freigelegt. Ein Aluminium, Chrom oderein anderes Metall aufweisender, lichtblockierender Film 3a istan dem Oberflächenbereich 8a ausgebildet,und der lichtblockierende Film 3a ist mit einem Musterversehen, wodurch Transmissionsgitter 3 mit einer konstantenBreite und einer konstanten Teilung ausgebildet werden. Es sindauch p-n-Übergänge aufweisendeFotodioden 4 integral in einem Rasteranordnungsmuster aneinem die Transmissionsgitter 3 in der Siliciumschicht 9 umgebenden Bereichausgebildet.
    [0030] Vonder LED 2 emittiertes Licht läuft durch die Transmissionsgitter 3 andem SOQ-Substrat 5 und trifft auf die reflektierenden Gitter 6 ander Reflexionsgitterplatte 7. Ein durch die reflektierendenGitter 6 reflektiertes, optisches Reflexionsbild läuft durchdas Glassubstrat 8 in dem SOQ-Substrat 5 und wirddurch die Fotodioden 4 detektiert, und ein detektiertesSignal von den Fotodioden 4 wird einer Steuerschaltung(nicht gezeigt) zugeführt.Die Steuerschaltung bildet ein A-Phasensignal und ein B-Phasensignal,die in der Phase um ein CE λ aufder Basis des detektierten Signals von den Fotodioden versetzt sindund die Bewegungsgeschwindigkeit, Bewegungsrichtung, und andereBewegungsinformation der Reflexionsgitterplatte 7 werdenbasierend auf dem A-Phasen- und dem B-Phasensignal berechnet. DasAnsteuern der LED 2 wird auch durch Rückkopplung gesteuert. Der Aufbauund der Betrieb der im Stand der Technik bekannten Steuerschaltungsowie eine weitergehende Beschreibung werden weggelassen.
    [0031] 1(b) ist ein schematischesDiagramm, welches einen Transmissionsprojektionscodierer zeigt,auf den die vorliegende Erfindung angewendet wurde. Der Projektionscodierer 11 ausdiesem Beispiel hat eine LED 12 als eine Lichtquelle, einmit einer Mehrzahl von Transmissionsgittern 13 und einer Mehrzahlvon Fotodioden 14 integral ausgebildetes SOQ-Substrat 15 undeine mit einer Mehrzahl von Transmissionsgittern 16 anderen Oberflächeausgebildete Transmissionsgitterplatte 17. Die LED 12 und dasSOQ-Substrat 15 sind in festen Positionen angeordnet, unddie Transmissionsgitterplatte 17 kann bewegt werden.
    [0032] DasSOQ-Substrat 15 ist ein Substrat mit einer Struktur, beider eine Siliciumschicht 19 an die Oberfläche einesGlassubstrats 18 laminiert ist, und ist derart angeordnet,dass das Glassubstrat 18 zu der LED 12 gerichtetist. Ein Aluminium, Chrom oder ein anderes Metall aufweisender,lichtblockierender Film 13a ist an einer Oberfläche 18a desGlassubstrats 18, die zu der LED 12 gerichtetist, ausgebildet, und der lichtblockierende Film 13a istmit einem Muster versehen, wodurch die Transmissionsgitter 13 ausgebildetwerden. Fotodioden 14 sind auch integral an der Siliciumschicht 19 ander entgegengesetzten Seite ausgebildet.
    [0033] DieTransmissionsgitterplatte 17 ist zwischen der LED 12 unddem SOQ-Substrat 15 angeordnet undweist ein Glassubstrat 17a und das Transmissionsgitter 16 auf,welches durch Versehen eines an der Oberfläche des Glassubstrats 17a ausgebildeten lichtblockierendenFilms 16a mit einem Muster ausgebildet ist.
    [0034] Vonder LED 12 emittiertes Licht beleuchtet die Transmissionsgitter 13 andem SOQ-Substrat 15 überdie Transmissionsgitter 16 an der Transmissionsgitterplatte 17 undwird dann durch die Fotodioden 14 an der entgegengesetztenSeite überdie Transmissionsgitter 13 und das Glassubstrat 18 empfangen.Ein Codierersignal, welches die Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtungder Transmissionsgitterplatte 17 wiedergibt, wird basierendauf der durch die Fotodioden 14 empfangenen Lichtmengeerzeugt.
    [0035] 1(c) ist ein schematischesDiagramm, welches einen weiteren Reflexionsprojektionscodierer zeigt,auf den die vorliegende Erfindung angewendet wurde. Der Projektionslinearcodierer 21 diesesBeispiels hat eine LED 22 als eine Lichtquelle, ein miteiner Mehrzahl von Transmissionsgittern 23 und einer Mehrzahlvon Fotodioden 24 integral ausgebildetes SOQ-Substrat 25 undeiner mit einer Mehrzahl von reflektierenden Gittern 26 anderen Oberflächeausgebildete Reflexionsgitterplatte 27. Die LED 22 unddas SOQ-Substrat 25 sind in festen Positionen angeordnet,und die Reflexionsgitterplatte 27 kann bewegt werden.
    [0036] DasSOQ-Substrat 25 ist ein Substrat mit einer Struktur, beider eine Siliciumschicht 29 an die Oberfläche einesGlassubstrats 28 laminiert ist. Das SOQ-Substrat 25 und die Reflexionsgitterplatte 27 sindderart angeordnet, dass die Siliciumschicht 29 zu der Reflexionsgitterplatte 27 gerichtetist. Die Fotodioden 24 sind integral in der Siliciumschicht 29 ausgebildet.Ein Bereich der Siliciumschicht 29 ist weggeätzt, einOberflächenbereich 28a desGlassubstrats 28 ist freigelegt, und ein an dem Oberflächenbereich 28a ausgebildeter,lichtblockierender Film 23a ist mit einem Muster versehen,wodurch die Transmissionsgitter 23 ausgebildet sind. Fernerist die LED 22 an dem Oberflächenbereich 28a des Glassubstrats 28 angebracht.Ein Reflexionsfilm 28c zum Reflektieren von Licht, welchesdurch die Transmissionsgitter 23 hin zu den Fotodioden 24 eintritt,ist an der Rückoberfläche 28a desGlassubstrats 28 ausgebildet.
    [0037] Vonder LED 22 emittiertes Licht beleuchtet die Reflexionsgitter 26 ander Reflexionsgitterplatte 27. Ein durch die Reflexionsgitter 26 reflektiertes,optisches Reflexionsbild tritt in das Glassubstrat 28 von denTransmissionsgittern 23 an dem SOQ-Substrat 25 ein,wird von dem Reflexionsfilm 28c an der entgegengesetztenSeite reflektiert und tritt in die Fotodioden 24 ein.
    [0038] Beidem Projektionscodierer 21 mit diesem Aufbau sind die LED 22,die Fotodioden 24 und die Transmissionsgitter 23 integralausgebildet, so dass ein kleiner und kompakter Aufbau realisiertwerden kann.
    [0039] Esist hierbei möglich,den Reflexionsfilm 28c wegzulassen und einen Wellenleiter 28d zum Leitenvon einfallendem Licht auf die lichtempfangende Oberfläche derFotodioden 24 in dem Glassubstrat 28 auszubilden,wie in 1(d) gezeigt.Durch Ausbilden des Wellenleiters 28d ist es möglich, eine geeigneteLänge einesLichtwegs unabhängigvon der Dicke des Glassubstrats 28 zu gewährleisten.
    [0040] EinEinsetzen von epitaktischem Aufwachsen als das Verfahren zum integralenAusbilden von Fotodioden in den Siliciumschichten 9, 19 und 29 der SOQ-Substrate 5, 15 und 25 injedem der oben beschriebenen Beispiele erlaubt, dass die Fotodioden integralin sehr kleinen Chips ausgebildet werden können.
    [0041] 2 und 3 stellen zwei Beispiele des Fertigungsprozessesfür Fotodiodendar. In dem in 2 gezeigtenProzess wird zunächstein SOQ-Substrat 35 oder ein Wafer derart vorbereitet,dass die Dicke der p-Typ-Siliciumschicht 39 100 nm bis10 μm ist unddie Dicke des Glassubstrats 38 100 μm bis 2 mm ist (2(a)). Als Nächstes werden Ionen in dieSiliciumschicht 39 dotiert, eine Störstellenkonzentration in einemGrenzschichtbereich mit dem Glassubstrat 38 wird gesteigert,und eine p+-Typ-Siliciumschicht 31 wirdausgebildet ( 2(b)).Dann wird eine n-Typ-Polysiliciumschicht 32 veranlasst,von der Oberflächeder Siliciumschicht 39 durch epitaktisches Aufwachsen zuwachsen, und eine p-n-Übergang-Strukturwird ausgebildet (2(c)).Danach wird ein Ätzenvon der Oberflächeder n-Typ-Polysiliciumschicht 32 bis zu einer Tiefe, diedie p-Typ-Siliciumschicht 39 erreicht, durchgeführt, undein Feld von bei einer konstanten Teilung angeordneten Fotodioden 34 wirdausgebildet ( 2(d)).Abschließend werdenIonen dotiert, und eine p+-Typ-flektrodenschicht 33 wirdan benötigtenStellen ausgebildet (2(e)).
    [0042] ImFall des oben beschriebenen Prozesses wird Genauigkeit bei der Tiefeund Ebenheit des Ätzensbenötigt,und es ist schwierig, die Ätzbedingungenhandzuhaben, weil die durch epitaktisches Wachstum ausgebildetePolysiliciumschicht weggeätztist, um Fotodioden zu bilden. In Anbetracht des oben Ge nannten werdendie bei einer konstanten Teilung angeordneten Fotodioden vorzugsweise durchepitaktisches Wachstum gefertigt, wie in 3 gezeigt. Ein Einsetzen dieses Prozesseshat den Vorteil, dass es ermöglichtist, einen Zwischenphasen-Leckstrom selbst dann zu vermeiden, wenndie Teilung klein gewähltwird, weil benachbarte Fotodioden strukturell voneinander getrenntsind.
    [0043] DenProzess in 3 beschreibendwird zuerst das gleiche SOQ-Substrat 45 wie in dem Fallvon 2 vorbereitet (3(a)), und Ionen werdendotiert, um eine p+-Typ-Siliciumschicht 41 zubilden (3(b)). Ein thermischerOxidationsfilm 46 wird dann an der Oberfläche davongebildet (3(c)). Nachdemder thermische Oxidationsfilm 46 in die Form einer Rasteranordnunggeätztist (3(d)), wird einen-Typ-Polysilicium-Schicht 42 durch epitaktisches Wachstuman einem durch Ätzenentfernten Bereich ausgebildet, und eine p-n-Übergang-Struktur wirdgebildet. Fotodioden 44 werden dadurch bei einer konstantenTeilung gebildet (3(e)).Abschließendwird eine p+-Typ-EIektrodenschicht 43 durchIonendotierung gebildet (3(f)).
    [0044] AlsNächsteskann der Projektionscodierer unter Verwendung eines Laminats 55 konfiguriert sein,welches ein Siliciumsubstrat 59 und ein Glassubstrat 58 aufweist,wie in 4 gezeigt, statteines SOQ-Substrats.
    [0045] 5 zeigt ein Beispiel einesReflexionsprojektionscodierers, der mit einem Laminat 55 aufgebautist. Wie in 5(a) gezeigt,hat ein Projektionscodierer 51, eine LED 52 alseine Lichtquelle, ein mit einer Mehrzahl von Transmissionsgittern 53 undeiner Mehrzahl von Fotodioden 54 integral ausgebildetesLaminat 55 und eine mit einer Mehrzahl von reflektierendenGittern 56 an der Oberfläche davon ausgebildete Reflexionsgitterplatte 57.Die LED 52 und das Laminat 55 sind in festen Positionenangeordnet, und die Transmissionsgitterplatte 57 kann bewegtwerden.
    [0046] DasLaminat 55 ist aus einem Glassubstrat 58 und einemSiliciumsubstrat 59 aufgebaut, wie in 4 gezeigt, und ist derart angeordnet,dass eine Seite mit dem Siliciumsubstrat 59 zu der LED 52 gerichtetist. Die Transmissionsgitter 53, welche durch Verseheneines lichtblockierenden Films 53a mit einem Muster ausgebildetsind, sind an einer Oberfläche(B Oberfläche)des Glassubstrats 58 ausgebildet, die zu dem Siliciumsubstrat 59 gerichtetist, wie in 5(c) gezeigt.Es sind auch Elektrodenverschaltungsschichten 58c an derlinken und der rechten Seite der Transmissionsgitter 53 ausgebildet.
    [0047] EinAperturbereich 59a mit einer Größe, die ausreicht, die Bildungsregionder Transmissionsgitter 53 einzuschließen, ist in dem Siliciumsubstrat 59 ausgebildet,wie in 5(b) gezeigt,und ein Bereich der Transmissionsgitter 53 ist durch diesehindurch zu der LED 52 freigelegt. Rechteckige Ausnehmungen 59b sindebenfalls an der linken und der rechten Seite des Siliciumsubstrats 59 ausgebildet,und in dem Glassubstrat 58 ausgebildete Elektrodenverschaltungsschichten 58c sinddadurch freigelegt.
    [0048] A-und B-Phasen-Fotodioden 54A und 54B und Z-Phasen-Fotodioden 54Z sindintegral an einer Oberfläche(A Oberfläche)des Siliciumsubstrats 59 ausgebildet, welche zu dem Glassubstratin den Bereichen oberhalb und unterhalb des Aperturbereichs 59a gerichtetsind. Es sind auch Elektrodenanschlussflächen 59d in den Bereichenan der linken und an der rechten Seite des Aperturbereichs 59a ausgebildet.Die Elektrodenanschlussflächen 59d werdenmit den korrespondierenden Elektrodenverschaltungsschichten 58c,welche an dem Glassubstrat 58 ausgebildet sind, in einemStadium verbunden, in dem das Glassubstrat 58 und das Siliciumsubstrat 59 zusammenlaminiertwerden.
    [0049] Indem Projektionscodierer 51 mit diesem Aufbau läuft vonder LED 52 emittiertes Licht durch die an dem Glassubstrat 58 desLaminats 55 ausgebildeten Transmissionsgitter 53 undbeleuchtet die reflektierenden Gitter 56 an der Reflexionsgitterplatte 57.Ein durch die reflektierenden Gitter 56 reflektiertes,optisches Reflexionsbild läuftdurch das Glassubstrat 58 des Laminats 55 undwird durch die Fotodioden 54 detektiert.
    [0050] Indem Projektionscodierer 51 mit diesem Aufbau wird ein Metall-Dünnfilm oderein anderer, lichtblockierender Film an das Glassubstrat 58 gasabgeschiedenoder gesputtert, um die Transmissionsgitter 53 zu bilden.Daher könnendie Transmissionsgitter kostengünstiggebildet werden im Vergleich zu Fällen, bei denen Transmissionsgitterdurch Öffnungsdurchgangslöcher indem Siliciumsubstrat durch Trockenätzen oder dergleichen gebildetwerden. Die Transmissionsgitter können auch mit einer besserenStoß-und Vibrationswiderstandsfähigkeit ausgebildetwerden im Vergleich mit Transmissionsgittern, die an einem Siliciumsubstratausgebildet sind.
    [0051] AlsNächstesist 6 ein schematischesDiagramm, welches ein modifiziertes Beispiel des in 5 gezeigten Projektionscodierers 51 zeigt.Der grundlegende Aufbau des Projektionscodierers 61 diesesBeispiels ist der gleiche wie bei dem oben beschriebenen Projektionscodierer 51,so dass dieselben Symbole entsprechenden Stellen zugeordnet wurdenund eine Beschreibung davon weggelassen wurde.
    [0052] Indem Projektionscodierer 61 dieses Beispiels sind eine breiteA-Phasen-Fotodiode 64A,eine breite A'-Phasen-Fotodiode 64A', eine breiteB-Phasen-Fotodiode 64B, eine breite B'-Phasen-Fotodiode 64B', Z-Phasen-Fotodioden 64Z undZ'-Phasen-Fotodioden 64Z' an der Oberfläche (A Oberfläche) des Siliciumsubstrats 59 desLaminats 55 ausgebildet. An der Oberfläche (B Oberfläche) desGlassubstrats 58, welche zu diesen Fotodioden gerichtetist, sind Transmissionsgitterfenster 65A, 65A', 65B, 65B', 65Z und 65Z' ausgebildet,die mit einer konstanten Teilung angeordnet sind mit einer schmalerenBreite als die Fotodioden. Die Transmissionsgitterfenster sind durchVersehen eines an die Glassubstratoberfläche laminierten, lichtblockierendenFilms mit einem Muster ausgebildet.
    [0053] Beidem Projektionscodierer 61 mit diesem Aufbau gibt es einenVorteil dahingehend, dass Fotodioden nicht integral mit einer sehrkleinen Teilung in dem Siliciumsubstrat 59 ausgebildetzu werden brauchen.
    [0054] AlsNächstesist ein Beispiel eines Transmissionsprojektionscodierers in 7 gezeigt. Wie in 7(a) gezeigt, hat der Projektionscodierer 71 eine LED 72 alseine Lichtquelle, ein mit einer Mehrzahl von Transmissionsgittern 73 undeiner Mehrzahl von Fotodioden 74 integral ausgebildetesLaminat 75 und eine mit einer Mehrzahl von Transmissionsgittern 76 ander Oberflächedavon ausgebildete Transmissionsgitterplatte 77. Die LED 72 unddas Laminat 75 sind in festen Positionen angeordnet, unddie Transmissionsgitterplatte 77 kann bewegt werden.
    [0055] DasLaminat 75 ist aus einem Glassubstrat 78 und einemSiliciumsubstrat 79 aufgebaut und ist derart angeordnet,dass eine Seite mit dem Glassubstrat 78 zu der LED 72 gerichtetist. Elektrodenverschaltungsschichten 78c sind an einerOberfläche(B Oberfläche)des Glassubstrats 78 ausgebildet, die zu dem Siliciumsubstrat 79 ander linken und der rechten Seite davon gerichtet ist, wie in 7(c) gezeigt. Die A-Phasen-und B-Phasen-Transmissionsgitter 73 sind an einer entgegengesetztenOberfläche(C Oberfläche)ausgebildet, wie in 7(d) gezeigt.Die Transmissionsgitter 73 sind durch Versehen eines lichtblockierendenFilms 73a mit einem Muster ausgebildet.
    [0056] A-und B-Phasen-Fotodioden 74A und 74B sind integralan einer Oberfläche(A Oberfläche)des Siliciumsubstrats 79 in einem Bereich ausgebildet, derzu den Transmissionsgittern 73 gerichtet ist, wie in 7(b) gezeigt. Z-Phasen-Fotodioden 74Z sind ebenfallsintegral daran ausgebildet. Elektrodenanschlussflächen 79d sindan der linken und der rechten Seite der Fotodioden ausgebildet.Rechteckige Ausnehmungen 79b sind ebenfalls an der linkenund der rechten Seite des Siliciumsubstrats 79 ausgebildet,und die in dem Glassubstrat 78 ausgebildeten Elektrodenverschaltungsschichten 78c sinddadurch freigelegt. Die Elektrodenanschlussflächen 79d werden mitden an dem Glassubstrat 78 ausgebildeten, korrespondierendenElektrodenfelderverschaltungsschichten 78c in einem Stadiumverbunden, in dem das Glassubstrat 78 und das Siliciumsubstrat 79 zusammenlaminiertwerden.
    [0057] Indem Projektionscodierer 71 mit diesem Aufbau läuft vonder LED 72 emittiertes Licht zuerst durch die Transmissionsgitter 76 ander Transmissionsgit terplatte 77, verläuft dann durch das an der Glassubstratoberfläche desLaminats 75 ausgebildete Transmissionsgitter 73 undwird schließlichdurch die in dem Siliciumsubstrat 79 des Laminats 75 ausgebildetenFotodioden 74 empfangen.
    [0058] Wieoben beschrieben, wird bei dem Projektionscodierer der vorliegendenErfindung ein SOQ-Substrat oder ein aus einem Glassubstrat und einemSiliciumsubstrat zusammengesetzter Laminatkörper verwendet, und Transmissionsgitterwerden durch Versehen eines an der Oberfläche des Glassubstrats ausgebildeten,lichtblockierenden Films mit einem Muster gebildet. Transmissionsgitterkönnen daherkostengünstiggebildet werden im Vergleich mit Fällen, bei denen Transmissionsgitterdurch Öffnenvon Durchgangslöchernin einem Siliciumsubstrat durch Ätzengebildet werden. Es könnenauch Transmissionsgitter mit einer exzellenten Stoßwiderstandsfähigkeit,Vibrationswiderstandsfähigkeitund dergleichen erhalten werden.
    [0059] Eswird ein Projektionslinearcodierer bereitgestellt mit einem SOQ-Substrat,das mit Transmissionsgittern und rasterähnlichen Fotodiodengruppen ausgebildetist, und einer Reflexionsgitterplatte mit Reflexionsgittern, diezu diesem gerichtet ausgebildet sind. Ein aus einem Metall-Dünnfilm oderdergleichen aufgebauter lichtblockierender Film ist an einer Oberfläche einesGlassubstrats des SOQ-Substrats ausgebildet, und die Transmissionsgittersind durch Versehen des lichtblockierenden Films mit einem Musterausgebildet. Die Fotodioden sind integral durch epitaktisches Wachstuman der Siliciumschicht des SOQ-Substrats gebildet. Transmissionsgittermit einer hohen mechanischen Festigkeit können kostengünstig gebildetwerden im Vergleich zu Fällen,in denen Durchgangslöcherdurch Ätzeneines Siliciumsubstrats zum Fertigen von Transmissionsgittern gebildetwerden.
    权利要求:
    Claims (8)
    [1] Projektionscodierer (1; 11; 21),aufweisend: eine Lichtquelle (2; 12; 22), bewegungsseitigeGitter, welche mit einer konstanten Teilung angeordnet sind, festseitigeGitter, welche mit einer konstanten Teilung angeordnet sind, eineRasteranordnung von Fotodetektoren (4; 14; 24),welche mit einer konstanten Teilung angeordnet sind, und einSOQ-Substrat (5; 15; 25), welches einGlassubstrat (8; 18; 28) und eine aufeiner Oberflächedes Glassubstrats (8; 18; 28) gebildeteSiliciumschicht (9, 19; 29) aufweist;wobei die Rasteranordnung von Fotodetektoren (4; 14; 24) integralauf der Siliciumschicht (9; 19; 29) des SOQ-Substrats(5; 15; 25) ausgebildet ist; Transmissionsgitter(3; 13; 23) ausgebildet sind durch Laminiereneines lichtblockierenden Films (3a; 13a; 23a)auf eine Frontoberflächeoder eine Rückoberfläche desGlassubstrats (8; 18; 28) und durch Versehendes blockierenden Films (3a; 13a; 23a)mit einem Muster; und die Transmissionsgitter (3; 13; 23)entweder die bewegungsseitigen Gitter oder die festseitigen Gitter sind.
    [2] Projektionscodierer (1; 21) nachAnspruch 1, wobei: der lichtblockierende Film (3a; 23a)an einen Oberflächenbereichdes Glasstubstrats (8; 28) laminiert ist, derdurch Wegätzender Siliciumschicht (9; 29) des SOQ-Substrats 6; 25)exponiert wurde, und die Transmissionsgitter (3; 23)durch Versehen des lichtblockierenden Films (3a; 23a)mit einem Muster ausgebildet sind; und entweder die bewegungsseitigenGitter oder die festseitigen Gitter die Transmissionsgitter 3; 23)sind und die anderen reflektierende Gitter (7; 27)sind.
    [3] Projektionscodierer (21) nach Anspruch 2,wobei: ein reflektierender Film (28c) an der Rückoberfläche desGlassubstrats (28) ausgebildet ist; und von der Lichtquelle(22) emittiertes Licht zuerst von den reflektierenden Gittern(26) reflektiert wird, es dann den reflektierenden Film(28c) überdie Transmissionsgitter (23) und das Glassubstrat (28)erreichen kann, es durch den reflektierenden Film (28c) reflektiertwird und es nachfolgend auf die Rasteranordnung von Fotodetektoren(24) gerichtet wird.
    [4] Projektionscodierer (11) nach Anspruch 1,wobei: sowohl die bewegungsseitigen Gitter als auch die festseitigenGitter Transmissionsgitter (13, 16) sind; und eineder zwei Gruppen von Transmissionsgittern (13, 16)ausgebildet ist durch Laminieren eines lichtblockierenden Films(13a, 16a) an die Rückoberfläche des SOQ-Substrats (15)und Versehen des lichtblockierenden Films (13a, 16a)mit einem Muster.
    [5] Projektionscodierer (51; 61; 71),aufweisend: eine Lichtquelle (52; 62; 72), bewegungsseitigeGitter, welche bei einer konstanten Teilung angeordnet sind, festseitigeGitter, welche bei einer konstanten Teilung angeordnet sind, eineRasteranordnung von Fotodetektoren (54; 64; 74),welche bei einer konstanten Teilung angeordnet sind, und einLaminat (55; 75), welches ein Glassubstrat (58; 78)und ein an eine Frontoberflächedes Glassubstrats laminiertes Siliciumsubstrat (59; 79)aufweist; wobei die Fotodetektoren (54; 64; 74)integral in dem Siliciumsubstrat (59; 79) voneiner dem Glassubstrat (58; 78) gegenüberliegendenOberflächedavon ausgebildet sind; Transmissionsgitter (53; 73)durch Laminieren eines lichtblockierenden Films an die Frontoberfläche oder eineRückoberfläche desGlassubstrats (58; 78) und durch Versehen deslichtblockierenden Films mit einem Muster ausgebildet sind; und dieTransmissionsgitter (53; 73) entweder die bewegungsseitigenGitter oder die festseitigen Gitter sind.
    [6] Projektionscodierer (51) nach Anspruch 5,wobei: die Transmissionsgitter (53) an einer Oberfläche des Glassubstrats(58) ausgebildet sind, welche dem Siliciumsubstrat (59)gegenüberliegt;und ein Bereich des Siliciumsubstrats (59), welcherden Transmissionsgittern (53) gegenüberliegt, in einen Aperturbereich(59a) gestaltet ist.
    [7] Projektionscodierer (61) nach Anspruch 5oder 6, wobei: mindestens ein Fotodetektor (64), dermit einer Lichtempfangsoberflächeeiner vorbestimmten Breite vorgesehen ist, integral an dem Siliciumsubstrat(59) anstatt der Rasteranordnung von Fotodetektoren (64) ausgebildetist; und ein lichtblockierender Film an einen Oberflächenbereichdes Glassubstrats (58) laminiert ist, der der Lichtempfangsoberfläche gegenüberliegt,und der lichtblockierende Film mit einem Muster versehen ist, wobeiTransmissionsgitterfenster (65), die mit einer konstantenTeilung angeordnet sind, ausgebildet sind.
    [8] Projektionscodierer (51; 61; 71)nach einem der Ansprüche5 bis 7, wobei: ein Elektrodenverschaltungsfilm (58c; 78c)an einer Oberflächedes Glassubstrats (58; 78), die dem Siliciumsubstrat(59; 79) gegenüberliegt,ausgebildet ist; und ein Bereich des Siliciumsubstrats (59; 79),welcher dem Elektrodenverschaltungsfilm (58c; 78c)gegenüberliegt,entfernt ist, um den Elektrodenverschaltungsfilm (58c; 78c)freizulegen.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    JP2004333342A|2004-11-25|
    US7053361B2|2006-05-30|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-09-22| R005| Application deemed withdrawn due to failure to request examination|Effective date: 20110509 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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