码盘制造工艺
掩模版：码盘图形的“底片”
码盘上的每一条刻线，都是从掩模版上复制下来的。掩模怎样做出来，它的精度和缺陷怎样传给每一片码盘，为什么要分母版和工作版，怎样延长掩模寿命，本文一一说明。
一款码盘量产时，可能要做成千上万片，但它们的刻线其实都出自同一个源头：掩模版。掩模就像照相的底片，底片上有什么，洗出来的照片上就有什么，好的和坏的都一样。
掩模是什么
掩模是一块平整的玻璃板，表面用铬做出图形，结构和玻璃码盘本身很像。用于码盘这种 1:1 复制的场合，掩模上的图形和码盘一样大，一块板上常常排着多个码盘图形，一次曝光就能做出多片。
基板材料常见的有钠钙玻璃和石英玻璃。石英的线膨胀系数约 0.5 × 10⁻⁶/K，钠钙玻璃约 9 × 10⁻⁶/K。温度变化 1 K、半径 20 mm 处，钠钙玻璃掩模的尺寸变化约 0.18 μm，石英只有约 0.01 μm。整体按比例胀缩不会改变刻线的角度位置，固定半径处的节距也不变，但码道半径会跟着变，印到码盘上就是码道偏离设计半径；掩模温度不均匀时，各处胀缩不一致，还会直接带来角度误差。所以精度要求高的场合常用石英掩模，并控制曝光时的温度。
掩模是怎样做出来的
最初的那一块掩模没有“底片”可以复制，只能按设计数据直接“画”出来。常见的方式是用激光或电子束直写：设备按数据逐点、逐行扫描，在涂了胶的铬板上曝光，再经过显影、蚀刻、去胶，得到铬图形。针对圆形图形，也有让基板在精密转台上旋转、按极坐标逐线写入的方式，刻线的角度精度取决于转台和测角系统。
做好的掩模要逐项检测：线宽、刻线位置、图形与对心圈的同心度，以及缺陷。多余的铬点和缺失的铬可以用专门的设备修补，修补后再检查。
掩模的误差会怎样传给码盘
光刻是“复印”，掩模上的问题会原样出现在每一片码盘上（见图2）：
- 刻线位置误差 → 码盘的刻划误差，每一片都一样。
- 线宽偏差 → 占空比偏差。
- 刻线圈和对心圈不同心 → 码盘按对心圈装配后仍然偏心。
- 缺陷和颗粒 → 每一片同一位置都出现缺陷，见图1。
这既是优点也是要求。优点是一致性：同一块掩模做出的码盘，误差规律几乎一样。要求是掩模本身的精度要明显高于码盘的要求，因为后面的曝光、蚀刻只会再叠加误差，不会把它变好。
母版、工作版和掩模寿命
接触式曝光时，掩模每用一次都要和胶面贴合，难免沾上胶、颗粒，甚至被划伤。如果直接拿直写出来的掩模去量产，一旦损坏就要重新制版。
常见的做法是分两级：直写出来的作为母版，检测合格后妥善保存，只用来复制；从母版复制出若干工作版，日常生产用工作版，用旧了再从母版复制。
掩模的维护可以归纳为一张清单：
- 按规定次数或周期清洗，去掉胶迹和颗粒；
- 定期在灯箱或显微镜下检查缺陷和划伤；
- 存放在专用的洁净盒里，避免叠放和手触；
- 新缺陷超出允许范围时，停用并更换工作版。
掩模的寿命不按时间算，主要看使用次数和检查结果。
小结
掩模是码盘图形的源头：它的精度决定了码盘精度的上限，它的缺陷会在每一片上重复出现。用低膨胀的基材、严格的制版检测、母版和工作版分级使用、定期清洗检查，是让一批批码盘稳定一致的基础。
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