글래스 코드 디스크의 눈금선에 크롬을 쓰는 이유

글래스 코드 디스크의 검은 눈금선은 두께 약 0.1 μm의 크롬 막입니다. 얇지만 충분히 검고, 단단히 밀착되며, 마모와 부식에 강하고, 포토리소그래피와 에칭으로 마이크로미터급 선을 만들 수 있습니다. 이 글에서는 차광, 밀착, 내구성, 가공성의 네 가지 측면에서 글래스 디스크가 크롬을 널리 채택하는 이유를 설명합니다.

글래스 코드 디스크를 조명에 비춰 보면 눈금선은 검고 슬릿은 투명합니다. 검은 부분은 크롬 막이며 두께는 약 0.1 μm에 불과합니다. 머리카락을 50–100 μm로 보면 머리카락보다 500~1000배 얇습니다. 눈금선을 만들 수 있는 금속은 크롬만이 아닌데, 왜 글래스 디스크에는 널리 크롬이 쓰일까요?

눈금선 재료가 통과해야 할 조건

눈금선으로 쓸 수 있는 막은 적어도 다음 조건을 동시에 만족해야 합니다.

1. 충분히 검을 것: 매우 얇아도 빛을 막는다
2. 단단히 밀착될 것: 유리에서 들뜨거나 벗겨지지 않는다
3. 내구성이 있을 것: 세정, 닦기, 장기 사용을 견딘다
4. 미세하게 만들 수 있을 것: 포토리소그래피와 에칭으로 에지가 깔끔한 마이크로미터급 선을 만들 수 있다

크롬은 이 항목들에서 고루 균형이 잡혀 있으며, 이것이 널리 채택되는 근본적인 이유입니다.

얇은 한 층으로도 충분히 검다

눈금선의 차광 정도는 광학 밀도 OD로 나타냅니다. OD = −lg T이며 T는 투과율입니다.

크롬은 빛의 흡수와 반사가 모두 강해서 백 나노미터 수준의 두께로도 높은 광학 밀도를 얻을 수 있습니다. 비교해 보면, 슬릿의 투과광을 1로 둘 때 OD 3 눈금선에서는 0.001만 남습니다. 변조도 M = (Imax − Imin) ÷ (Imax + Imin) = 0.999 ÷ 1.001 ≈ 0.998로, 거의 이상적인 흑백입니다. 반대로 차광층에 핀홀이 있거나 국부적으로 얇으면 그곳으로 빛이 새어 신호 콘트라스트가 떨어집니다.

막이 얇으면 또 하나의 장점이 있습니다. 에칭 시간이 짧아 측면 식각(언더컷)이 적고 선의 에지가 더 깔끔해집니다.

단단한 밀착과 내구성

크롬은 유리와의 밀착성이 좋습니다. 금이나 은을 성막할 때 먼저 크롬을 바탕층으로 입히는 경우가 많은 것도 이 때문입니다. 크롬 막은 단단하고 긁힘에 강하며, 표면에 치밀한 산화막이 형성되어 습기와 일반 세정제에 비교적 안정적입니다. 디스크는 엔코더에 장착된 뒤 여러 해 사용되므로 이런 점이 중요합니다.

일부 디스크는 크롬 위에 산화크롬 층을 추가해 표면 반사를 낮추고 리드헤드 내부의 미광을 줄입니다.

리소그래피와 에칭이 가능하다

크롬 눈금선의 제작 방법은 그림 1과 같습니다. 유리를 세정하고, 진공에서 스퍼터링 또는 증착으로 크롬 층을 성막하고, 포토레지스트를 스핀 코팅한 뒤 프리베이크합니다. 마스크를 통해 자외광으로 노광하고, 현상하여 제거할 크롬을 노출시킨 다음 에칭액으로 그 부분의 크롬을 녹이고, 마지막으로 레지스트를 박리합니다.

크롬 에칭액(일반적으로 질산세륨암모늄 계열)은 크롬만 부식시키고 유리와 포토레지스트는 손상시키지 않으므로 패턴이 정확하게 ‘복사’됩니다. 포토마스크 업계는 수십 년간 크롬을 차광층으로 사용해 왔으며, 재료·설비·공정이 모두 성숙해 코드 디스크 제조에 그대로 활용할 수 있습니다.

습식 에칭에서는 약간의 측면 식각이 생겨 선폭이 레지스트 패턴보다 조금 좁아지므로, 마스크 설계와 공정 조건에서 보정해야 합니다.

다른 재료와의 비교

정리

크롬이 글래스 코드 디스크의 눈금선 재료가 된 것은 종합적인 성능 덕분입니다. 약 0.1 μm로 충분히 검고, 밀착성이 좋으며, 마모와 부식에 강하고, 성숙한 리소그래피와 에칭 공정으로 깔끔한 미세선을 만들 수 있습니다. 디스크의 차광 품질을 볼 때는 광학 밀도, 핀홀, 선의 에지를 중점적으로 확인하십시오.

중국어 원문 기사 번역 (0014). ENC7 코드 디스크 제조사 (문의) · 기술 자료 · https://enc7.com

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