DE102023204477A1 - Microelectromechanical system (MEMS) - Google Patents

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Abstract

Ein mikroelektromechanisches System (MEMS) für eine Vorrichtung mit einem oder mehreren Mikrospiegeln (20) umfasst eine Vielzahl integrierter Schaltkreise (ICs; 64, 65, 68) für Aktor-Elektronik und/oder Sensorelektronik und/oder Steuerelektronik, wobei die integrierten Schaltkreise (64, 65, 68) gestapelt angeordnet sind.A microelectromechanical system (MEMS) for a device with one or more micromirrors (20) comprises a large number of integrated circuits (ICs; 64, 65, 68) for actuator electronics and/or sensor electronics and/or control electronics, the integrated circuits (64 , 65, 68) are arranged stacked.

Description

Die Erfindung betrifft ein mikroelektromechanisches System (MEMS), insbesondere ein MEMS für eine Vorrichtung mit einer oder mehreren optischen Bauteilen, insbesondere in Form eines Mikrospiegels. Die Erfindung betrifft ferner einen Mikrospiegel und ein optisches Bauteil, welches ein Array einer Vielzahl von Mikrospiegeln umfasst. Ferner betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsoptik und ein Beleuchtungssystem für ein Lithographiesystem, eine Projektionsoptik für ein Lithographiesystem und ein Lithographiesystem. Schließlich bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauteils.The invention relates to a microelectromechanical system (MEMS), in particular a MEMS for a device with one or more optical components, in particular in the form of a micromirror. The invention further relates to a micromirror and an optical component which comprises an array of a plurality of micromirrors. The invention further relates to illumination optics and an illumination system for a lithography system, to projection optics for a lithography system and to a lithography system. Finally, the invention relates to a method for producing an optical component.

Die ständig steigenden Anforderungen des Halbleitermarktes erfordern die Weiterentwicklung und kontinuierliche Verbesserung von Lithographiesystemen, insbesondere der Beleuchtungsoptiken für die Lithographiesysteme. Derartige Beleuchtungsoptiken können aus einem Facettenmodul mit mehreren hundert dicht gestapelten Spiegelelementen bestehen, die jeweils in zwei Kippachsen verkippbar sind.The constantly increasing demands of the semiconductor market require the further development and continuous improvement of lithography systems, in particular the lighting optics for the lithography systems. Such lighting optics can consist of a facet module with several hundred closely stacked mirror elements, each of which can be tilted in two tilting axes.

Derartige Module mit einer großen Anzahl von einzeln ansteuerbaren Mikrospiegeln sind aus der WO 2012/130 768 A2 und der WO 2015/028 450 A1 bekannt.Such modules with a large number of individually controllable micromirrors are from WO 2012/130 768 A2 and the WO 2015/028 450 A1 known.

Eine elektronische Einheit mit einem ersten Substrat, einem zweiten Substrat und mindestens einem Abstandssubstrat, das zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat angeordnet ist, ist aus US 10,515,886 B2 bekannt.An electronic unit having a first substrate, a second substrate and at least one spacer substrate disposed between the first and second substrates is provided US 10,515,886 B2 known.

Die US 2022 / 0 004 107 A1 betrifft eine Optische Anordnung und Lithographieanlage.The US 2022 / 0 004 107 A1 relates to an optical arrangement and lithography system.

Die DE 10 2011 006 100 A1 betrifft ein Spiegel-Array.The DE 10 2011 006 100 A1 concerns a mirror array.

Die DE 10 2020 120 906 A1 betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Torsionswinkels eines Spiegelkörpers einer MEMS-Vorrichtung.The DE 10 2020 120 906 A1 relates to a method for determining a torsion angle of a mirror body of a MEMS device.

Die US 2019 / 0 018 114 A1 betrifft ein Chip-Scale Lidar mit einem einzelnen Mems-Scanner in einem kompakten Optischen Paket.The US 2019 / 0 018 114 A1 concerns a chip-scale lidar with a single Mems scanner in a compact optical package.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein mikroelektromechanisches System (MEMS) für eine Vorrichtung zu verbessern, welche ein oder mehrere optische Bauteile umfasst, insbesondere einen oder mehrere Mikrospiegel, insbesondere einen oder mehrere kreisförmige kardanische Spiegel.It is the object of the present invention to improve a microelectromechanical system (MEMS) for a device which comprises one or more optical components, in particular one or more micromirrors, in particular one or more circular gimbal mirrors.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.This task is solved by the subject matter of claim 1.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst das mikro-elektromechanische System (MEMS) mehrere integrierte Schaltkreise (ICs) unterschiedlichen Typs und/oder mit unterschiedlichen Typen von Silizium-Durchkontaktierungen (TSVs), wobei die ICs gestapelt angeordnet sind.According to one aspect of the invention, the micro-electromechanical system (MEMS) comprises a plurality of integrated circuits (ICs) of different types and/or with different types of silicon vias (TSVs), the ICs being arranged in a stacked manner.

Die ICs können insbesondere Aktor-Elektronik und/oder Sensorelektronik und/oder Steuerelektronik umfassen.The ICs can in particular include actuator electronics and/or sensor electronics and/or control electronics.

Die Aktor-Elektronik kann insbesondere aus Verstärkern und/oder Treibern bestehen oder diese enthalten.The actuator electronics can in particular consist of or contain amplifiers and/or drivers.

Die Aktor-Elektronik kann insbesondere eine Hochspannungselektronik (HV) umfassen oder daraus bestehen, insbesondere für Spannungen von mindestens 50 V, insbesondere mindestens 100 V, insbesondere mindestens 140 V, insbesondere mindestens 180 V, insbesondere mindestens 200 V.The actuator electronics can in particular comprise or consist of high-voltage electronics (HV), in particular for voltages of at least 50 V, in particular at least 100 V, in particular at least 140 V, in particular at least 180 V, in particular at least 200 V.

Die Aktor-Elektronik kann insbesondere Hochspannungs-ASICs umfassen oder daraus bestehen.The actuator electronics can in particular include or consist of high-voltage ASICs.

Die Sensorelektronik kann insbesondere eine analoge Front-End-Elektronik umfassen oder daraus bestehen.The sensor electronics can in particular include or consist of analog front-end electronics.

Die Sensorelektronik kann insbesondere eine Niederspannungselektronik (NV) umfassen oder daraus bestehen, insbesondere für Spannungen von höchstens 50 V, insbesondere höchstens 36 V.The sensor electronics can in particular comprise or consist of low-voltage electronics (LV), in particular for voltages of at most 50 V, in particular at most 36 V.

Die Sensorelektronik kann insbesondere ASICs mit niedriger Spannung (NV) umfassen oder daraus bestehen.The sensor electronics can in particular include or consist of ASICs with low voltage (NV).

Der Controller kann z. B. einen geschlossenen Regelkreis, eine Feedback- oder Feedforward-Funktion bereitstellen, kann Kalibrierungsdaten speichern und die Ansteuerung auf der Grundlage dieser Daten und mehrerer erfasster externer oder interner Parameter neu berechnen.The controller can e.g. B. Provide a closed loop, feedback or feedforward function, can store calibration data and recalculate the control based on this data and several acquired external or internal parameters.

Die ICs können auch als Chips, Dies oder Wafer bezeichnet werden, insbesondere als Chips mit ICs, Dies mit ICs oder Wafer mit ICs.The ICs can also be referred to as chips, dies or wafers, especially as chips with ICs, dies with ICs or wafers with ICs.

Nachfolgend wird die Erfindung im Hinblick auf einen verlagerbaren Mikrospiegel beschrieben. Dies ist nicht als einschränkend zu verstehen. Der Mikrospiegel dient vor allem als ein explizites Beispiel für ein optisches Bauteil. Anstelle eines Mikrospiegels kann die Erfindung vorteilhaft mit jedem anderen verlagerbaren optischen Bauteil verwendet werden.The invention is described below with regard to a displaceable micromirror. This should not be construed as limiting. The micromirror serves primarily as an explicit example of an optical component. Instead of a microphone mirror, the invention can be used advantageously with any other movable optical component.

Das MEMS kann insbesondere vorteilhaft mit einem kreisförmigen kardanischen Spiegel (CCM) verwendet werden.The MEMS can be used particularly advantageously with a circular gimbal mirror (CCM).

Durch die Anordnung mehrerer integrierter Schaltkreise in gestapelter Form wird der verfügbare Platz für elektronische Schaltkreise innerhalb einer bestimmten Grundfläche eines Mikrospiegels vergrößert. Dies ermöglicht die Erzeugung einer größeren Treiberspannung für einen Aktor zur Verlagerung eines Mikrospiegels und/oder eine Verbesserung der Elektronik zur Erfassung der Verlagerung eines Mikrospiegels und/oder eine Verbesserung der Elektronik einer Steuerlogikvorrichtung.By arranging multiple integrated circuits in a stacked form, the available space for electronic circuits within a given footprint of a micromirror is increased. This enables the generation of a larger drive voltage for an actuator for displacing a micromirror and/or improving the electronics for detecting the displacement of a micromirror and/or improving the electronics of a control logic device.

Darüber hinaus kann die Wärmeableitung von einem Mikrospiegel verbessert werden.In addition, heat dissipation from a micromirror can be improved.

Vorteilhafterweise sind die elektronischen Schaltkreise der Ansteuerungsvorrichtungen und/oder der Sensorvorrichtungen und/oder der Steuerlogik-vorrichtungen für einen einzelnen Mikro-Minus-Spiegel innerhalb der Grundfläche eines solchen Mikro-Spiegels angeordnet. Dadurch kann die Notwendigkeit der individuellen Positionierung jedes Spiegels erfüllt und die dichte Belegung des Arrays mit Spiegeln verbessert werden.Advantageously, the electronic circuits of the control devices and/or the sensor devices and/or the control logic devices for a single micro-minus mirror are arranged within the base area of such a micro-mirror. This can meet the need for individual positioning of each mirror and improve the dense population of the array with mirrors.

Insbesondere kann durch eine gestapelte Anordnung integrierter Schaltkreise eine höhere Treiberspannung bzw. ein stärkeres Kraft-/Drehmoment für eine Verlagerung eines Mikro-Lichtspiegels erreicht werden. Die integrierten Schaltkreise können dreidimensional oder vertikal gestapelt angeordnet sein. Sie können insbesondere in mehreren Schichten hinter dem Mikrospiegel angeordnet sein. Die einzelnen Schichten können schräg, insbesondere senkrecht, zu einer Flächennormalen des Mikrospiegels angeordnet sein. Die Dies können insbesondere so angeordnet werden, dass ihre Oberfläche parallel zu der des Spiegels verläuft.In particular, a higher drive voltage or a stronger force/torque for displacing a micro light mirror can be achieved through a stacked arrangement of integrated circuits. The integrated circuits can be arranged three-dimensionally or stacked vertically. In particular, they can be arranged in several layers behind the micromirror. The individual layers can be arranged obliquely, in particular perpendicularly, to a surface normal of the micromirror. The dies can in particular be arranged so that their surface runs parallel to that of the mirror.

Erfindungsgemäß kann eine starke Kraft zum Kippen eines Spiegels erzeugt werden, obwohl der Raum unterhalb des Spiegels sehr begrenzt ist.According to the invention, a strong force for tilting a mirror can be generated even though the space below the mirror is very limited.

Insbesondere können hohe Treiberspannungen von über 100 V, insbesondere über 140 V, insbesondere über 180 V zur Verlagerung eines Spiegels erzeugt werden, obwohl der Raum unterhalb des Spiegels, in dem die elektronischen Bauteile zur Erzeugung und/oder Verstärkung der Treiberspannung anzuordnen sind, insbesondere dessen Querschnittsfläche, sehr begrenzt ist.In particular, high drive voltages of over 100 V, in particular over 140 V, in particular over 180 V can be generated to move a mirror, although the space below the mirror in which the electronic components are to be arranged to generate and/or amplify the drive voltage, in particular Cross-sectional area is very limited.

Insbesondere die gestapelte Anordnung der ICs ermöglicht es, die notwendigen Treiberspannungen an der Spiegelgrundfläche zu erzeugen und/oder zu steuern.In particular, the stacked arrangement of the ICs makes it possible to generate and/or control the necessary drive voltages on the mirror base.

Zudem können die Sensorsignale verstärkt und so nah wie möglich am Wandler für die Umwandlung der Bewegung in ein elektrisches Signal ausgelesen werden.In addition, the sensor signals can be amplified and read as close as possible to the transducer to convert the movement into an electrical signal.

Außerdem kann ein Regelkreis zwischen den Sensoren und den Aktoren vorgesehen werden, um die Ausrichtung des Spiegels stabil zu halten.In addition, a control loop can be provided between the sensors and the actuators to keep the alignment of the mirror stable.

Es wurde erkannt, dass höhere Treiberspannungen bzw. mehr Kraft und damit die erfolgreiche Realisierung von 2D-kippbaren Spiegeln für Anwendungen mit hoher thermischer Belastung, wie z.B. EUV-Systeme, durch erweiterte 3D- oder vertikale Stapelung der Front-End (FE)-Treiber- und/oder FE-Sensorelektronik und/oder der Back-End (BE)-Regelkreiselektronik erreicht werden können.It was recognized that higher drive voltages or more power and thus the successful realization of 2D tiltable mirrors for applications with high thermal loads, such as EUV systems, through extended 3D or vertical stacking of the front-end (FE) drivers - and/or FE sensor electronics and/or the back-end (BE) control loop electronics can be achieved.

Eine gestapelte Anordnung kann insbesondere bedeuten, dass mindestens zwei integrierte Schaltkreise in verschiedenen Ebenen, insbesondere in parallelen Ebenen, angeordnet sind. Dies schließt nicht aus, dass mehrere integrierte Schaltkreise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.A stacked arrangement can in particular mean that at least two integrated circuits are arranged in different levels, in particular in parallel levels. This does not exclude the possibility of several integrated circuits being arranged in a common plane.

Das mikroelektromechanische System kann mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier, insbesondere mindestens sechs, insbesondere mindestens 12 separate integrierte Schaltkreise umfassen.The microelectromechanical system can comprise at least two, in particular at least three, in particular at least four, in particular at least six, in particular at least 12 separate integrated circuits.

Die integrierten Schaltkreise können in mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier, insbesondere mindestens sechs verschiedenen Schichten oder Ebenen angeordnet sein. Eine große Anzahl von Ebenen ermöglicht eine größere Anzahl von separaten integrierten Schaltkreisen.The integrated circuits can be arranged in at least two, in particular at least three, in particular at least four, in particular at least six different layers or levels. A large number of levels allows for a larger number of separate integrated circuits.

Bei den integrierten Schaltkreisen kann es sich um anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs) handeln.The integrated circuits may be application-specific integrated circuits (ASICs).

Die integrierten Schaltkreise können aus einzelnen integrierten Schaltkreisen und/oder doppelseitigen integrierten Schaltkreisen bestehen. Dies bezieht sich auf die Anordnung von elektronischen Schaltkreisen auf den integrierten Schaltkreisen.The integrated circuits may consist of single integrated circuits and/or double-sided integrated circuits. This refers to the arrangement of electronic circuits on the integrated circuits.

Die verfügbare Grundfläche zur Anordnung der integrierten Schaltkreise kann kleiner als 1 cm × 1 cm, insbesondere kleiner als 0,5 cm × 0,5 cm, insbesondere kleiner als 0,3 cm × 0,3 cm, insbesondere kleiner als 0,2 cm × 0,2 cm, insbesondere höchstens 1 mm2, insbesondere höchstens 0,65 mm2 sein.The available base area for arranging the integrated circuits can be smaller than 1 cm × 1 cm, in particular smaller than 0.5 cm × 0.5 cm, in particular smaller than 0.3 cm × 0.3 cm, in particular be smaller than 0.2 cm × 0.2 cm, in particular at most 1 mm 2 , in particular at most 0.65 mm 2 .

Die verfügbare Grundfläche kann durch die Abmessungen, insbesondere durch eine Querschnittsfläche, eines Mikrospiegels, insbesondere seines Substrats oder seiner Reflexionsfläche, gegeben sein.The available base area can be given by the dimensions, in particular by a cross-sectional area, of a micromirror, in particular its substrate or its reflection surface.

Die integrierten Schaltkreise können alle höchstens so groß wie die verfügbare Grundfläche sein. Sie können insbesondere höchstens halb so groß sein wie die verfügbare Grundfläche. Das Verhältnis zwischen der verfügbaren Grundfläche und der Größe eines einzelnen integrierten Schaltkreises kann mindestens 3, insbesondere mindestens 4, insbesondere mindestens 6 betragen.The integrated circuits can all be at most as large as the available floor space. In particular, they can be at most half the size of the available floor space. The ratio between the available floor space and the size of an individual integrated circuit can be at least 3, in particular at least 4, in particular at least 6.

Es ist auch möglich, dass sich ein oder mehrere ICs über die verfügbare Grundfläche erstrecken, insbesondere über die durch einen Mikrospiegel definierte verfügbare Grundfläche. Ein oder mehrere ICs können insbesondere größer sein als die verfügbare Grundfläche, insbesondere größer als die Querschnittsfläche des Mikrospiegels, insbesondere seines Substrats oder größer als seine Reflexionsfläche. Dies kann insbesondere für elektronische Schaltkreise nützlich sein, die mehr als einen einzelnen Mikrospiegel ansteuern. Zum Beispiel können die ICs auch bis zu doppelt so groß sein wie die Grundfläche, da ein IC 2 Spiegel oder 2x1 Spiegel ansteuern kann, oder bis zu viermal so groß, da ein IC 4 Spiegel, insbesondere 2x2 Spiegel, ansteuern kann, oder bis zu 6 Spiegel, insbesondere 3x2 Spiegel, oder bis zu 9 Spiegel, insbesondere 3x3 Spiegel, oder bis zu 16 Spiegel, insbesondere 4x4 Spiegel oder mehr.It is also possible for one or more ICs to extend over the available footprint, in particular over the available footprint defined by a micromirror. One or more ICs can in particular be larger than the available base area, in particular larger than the cross-sectional area of the micromirror, in particular its substrate, or larger than its reflection surface. This can be particularly useful for electronic circuits that drive more than a single micromirror. For example, the ICs can also be up to twice the size of the footprint, since one IC can drive 2 mirrors or 2x1 mirrors, or up to four times the size, since one IC can drive 4 mirrors, especially 2x2 mirrors, or up to 6 mirrors, especially 3x2 mirrors, or up to 9 mirrors, especially 3x3 mirrors, or up to 16 mirrors, especially 4x4 mirrors or more.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst das MEMS eine Aufhängung für einen Mikrospiegel. Vorzugsweise ist die Aufhängung aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit λ wie kristallinem Silizium, Aluminium, Gold oder Kupfer gebaut. Die Wärmeleitfähigkeit des Materials, aus dem die Aufhängung besteht, kann mindestens 140 W/m.K, insbesondere mindestens 200 W/m.K, insbesondere mindestens 300 W/m.K und insbesondere mindestens 380 W/m.K betragen.According to one aspect of the invention, the MEMS includes a suspension for a micromirror. Preferably, the suspension is made of a material with high thermal conductivity λ such as crystalline silicon, aluminum, gold or copper. The thermal conductivity of the material from which the suspension is made can be at least 140 W/m.K, in particular at least 200 W/m.K, in particular at least 300 W/m.K and in particular at least 380 W/m.K.

Die Aufhängung kann eine oder mehrere Federn, insbesondere Torsionsfedern oder Biegungen, umfassen oder daraus bestehen.The suspension can include or consist of one or more springs, in particular torsion springs or bends.

Die Aufhängung kann als Biegeelement oder Gelenk, insbesondere als Kardangelenk, ausgeführt sein. Die Spiegel werden dementsprechend auch als kardanische Spiegel bezeichnet.The suspension can be designed as a bending element or joint, in particular as a cardan joint. The mirrors are accordingly also referred to as gimbal mirrors.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfassen die elektrischen Verbindungen zwischen verschiedenen ICs und/oder zwischen einem IC und einem Substrat zur Aufhängung eines oder mehrerer Mikrospiegel Silizium-Durchkontaktierungen (Through Silicon Vias, TSVs) und/oder Drahtbonds und/oder Draht- und Bump-Verbindungen. Verschiedene ICs können auch durch Stapeln von gebondeten Dies elektrisch verbunden werden. Unterschiedliche ICs können auch durch gestapelte, elektrisch verbundene Dies elektrisch verbunden werden.According to one aspect of the invention, the electrical connections between different ICs and/or between an IC and a substrate for suspending one or more micromirrors include through silicon vias (TSVs) and/or wire bonds and/or wire and bump connections . Different ICs can also be electrically connected by stacking bonded dies. Different ICs can also be electrically connected through stacked, electrically connected dies.

Silizium-Durchkontaktierungen (TSVs) können insbesondere aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt werden, wie dem oben erwähnten Material für die Aufhängung, z. B. Cu, Si/Poly-Si, Al, Au. TSVs können insbesondere aus Kupfer oder Poly-Si hergestellt werden.In particular, silicon vias (TSVs) can be made from a material with high thermal conductivity, such as the suspension material mentioned above, e.g. B. Cu, Si/Poly-Si, Al, Au. TSVs can in particular be made from copper or poly-Si.

Kupfer-TSVs sind besonders gute thermische und elektrische Leiter, während Poly-Si-TSVs die elektrischen Signale gut und Wärme mäßig gut leiten. Andererseits ermöglichen Poly-Si-TSVs spätere Hochtemperaturprozesse, zum Beispiel für die Implantation und das Annealing von CMOS-Schaltkreisen. Die ICs können als dreidimensionaler gestufter Stapel angeordnet werden. Die Stapelrichtung kann insbesondere senkrecht zur Oberfläche der IC-Chips verlaufen.Copper TSVs are particularly good thermal and electrical conductors, while poly-Si TSVs conduct electrical signals well and heat moderately well. On the other hand, poly-Si TSVs enable later high-temperature processes, for example for the implantation and annealing of CMOS circuits. The ICs can be arranged as a three-dimensional tiered stack. The stacking direction can in particular be perpendicular to the surface of the IC chips.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst das MEMS einen oder mehrere Interposer-Chips. Solche Interposer-Chips können nur elektrische und/oder thermische Verbindungen, aber keinen aktiven elektronischen Schaltkreis aufweisen. Ein Interposer-Chip kann insbesondere als Wafer mit vertikalen Zwischenverbindungen ausgestaltet sein. Die vertikalen Zwischenverbindungen können durch TSVs hergestellt werden.According to one aspect of the invention, the MEMS includes one or more interposer chips. Such interposer chips can only have electrical and/or thermal connections, but no active electronic circuit. An interposer chip can in particular be designed as a wafer with vertical interconnections. The vertical interconnections can be made by TSVs.

Die Interposer-Chips können insbesondere TSVs verschiedener Typen umfassen. Für Einzelheiten wird auf die obige Beschreibung verwiesen.The interposer chips can in particular include TSVs of various types. Please refer to the description above for details.

Es ist insbesondere möglich, dass ein oder mehrere Interposer-Chips TSVs unterschiedlichen Typs umfassen können. Insbesondere ist es auch möglich, dass ein oder mehrere Interposer-Chips nur TSVs eines einzigen Typs umfassen.In particular, it is possible that one or more interposer chips can include TSVs of different types. In particular, it is also possible for one or more interposer chips to only include TSVs of a single type.

Insbesondere können elektrische und/oder thermische Verbindungen von und/oder zu dem optischen Bauteil teilweise oder vollständig durch die TSVs gewährleistet werden. Die TSVs können insbesondere eine Brücke zwischen der Aktor-Elektronik und/oder Sensorelektronik dem optischen Bauteil und einer Schnittstelle zum Anschluss an eine externe Vorrichtung und/oder Quelle bilden. Die elektrische Stromversorgung und mögliche digitale und/oder analoge Eingangs- und/oder Ausgangssignale können von/zu einem rückseitig angeordneten elektrischen Anschluss durch die Controller-Chips, dann durch die FE-Chips und dann durch den Körper/das Substrat des optischen Bauteils zu den Sensoren und Aktoren und zurückgeleitet werden. Thermische Pfade können vom optischen Element durch sein Substrat, durch das FE, durch das Steuergerät zu einem rückseitig angeordneten Kühlkörper führen.In particular, electrical and/or thermal connections from and/or to the optical component can be partially or completely guaranteed by the TSVs. The TSVs can in particular form a bridge between the actuator electronics and/or sensor electronics, the optical component and an interface for connection to an external device and/or source. The electrical power supply and possible digital and/or analog input and/or output signals can be sent from/to an electrical connection on the rear through the controller chips, then through the FE chips and then through the body/substrate of the optical component to the sensors and actuators and back. Thermal paths can lead from the optical element through its substrate, through the FE, through the control unit to a heat sink arranged on the rear.

Die Interposer-Chips können auch integrierte elektronische Schaltkreise auf einer oder beiden Seiten enthalten. Es ist auch möglich, hybride Elektronikchips zu verwenden, die auf einem Die einseitige oder doppelseitige elektronische Schaltkreise und TSVs enthalten. Die TSVs können insbesondere die Funktion haben, elektrische Signale und/oder Wärme zu leiten.The interposer chips may also contain integrated electronic circuits on one or both sides. It is also possible to use hybrid electronic chips containing single-sided or double-sided electronic circuits and TSVs on a die. The TSVs can in particular have the function of conducting electrical signals and/or heat.

Die Elektronikbauteile, insbesondere die ICs, können kaskadiert angeordnet werden.The electronic components, especially the ICs, can be arranged in a cascade.

Die Elektronikbauteile, insbesondere die ICs, können teilweise oder vollständig durch Interposer-Chips mit vertikalen Zwischenverbindungen (TSVs) und/oder Via-Bonds und/oder Via- und Bump-Verbindungen elektrisch und/oder thermisch mit einem Spiegelelement verbunden werden.The electronic components, in particular the ICs, can be partially or completely electrically and/or thermally connected to a mirror element by interposer chips with vertical interconnections (TSVs) and/or via bonds and/or via and bump connections.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind ein oder mehrere Sensor-Auslese-ASICs und/oder ein oder mehrere Aktor-Treiber und/oder ein oder mehrere Steuerlogik-Vorrichtungen auf verschiedenen integrierten Schaltkreisen enthalten, wobei diese verschiedenen integrierten Schaltkreise hintereinander gestapelt angeordnet sind.According to one aspect of the invention, one or more sensor readout ASICs and/or one or more actuator drivers and/or one or more control logic devices are included on different integrated circuits, these different integrated circuits being arranged in a stacked manner.

Hierdurch kann die Größe der einzelnen ICs reduziert werden.This allows the size of the individual ICs to be reduced.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung können die ICs für die Aktor-Elektronik Treibersignale von mindestens 100 V, insbesondere von mindestens 140 V, insbesondere von mindestens 170 V, insbesondere von mindestens 200 V bereitstellen.According to one aspect of the invention, the ICs for the actuator electronics can provide driver signals of at least 100 V, in particular of at least 140 V, in particular of at least 170 V, in particular of at least 200 V.

Für jeden Freiheitsgrad können zwei Treibersignale bereitgestellt werden. Das optische Bauteil kann um zwei unabhängige Kippachsen verkippbar sein.Two driver signals can be provided for each degree of freedom. The optical component can be tilted about two independent tilt axes.

Die ICs für die Aktor-Elektronik können jeweils eine Querschnittsfläche von höchstens 4 mm2, insbesondere von höchstens 2,5 mm2, insbesondere von höchstens 1 mm2, insbesondere von höchstens 0,7 mm2 aufweisen.The ICs for the actuator electronics can each have a cross-sectional area of at most 4 mm 2 , in particular at most 2.5 mm 2 , in particular at most 1 mm 2 , in particular at most 0.7 mm 2 .

Bei den ICs für die Aktor-Elektronik kann es sich insbesondere um Verstärkerschaltkreise und/oder Treiberschaltkreise handeln.The ICs for the actuator electronics can in particular be amplifier circuits and/or driver circuits.

Die ICs für die Aktor-Elektronik können elektrisch mit einem externen Spannungsgenerator verbunden sein.The ICs for the actuator electronics can be electrically connected to an external voltage generator.

Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, dass das MEMS einen Träger aus Niedertemperatur-Einbrand-Keramik (LTCC) mit integrierten ICs umfasst. Diese Technologie ermöglicht eine robuste Montage und Verpackung elektronischer Bauteile. Die keramischen Bauteile werden in einem Mehrschichtverfahren hergestellt. Das Ausgangsmaterial sind rohe Kompositbänder, die aus Keramikpartikeln bestehen, die mit polymeren Bindemitteln gemischt sind. Die Bänder sind flexibel und können bearbeitet werden, z. B. durch Schneiden, Fräsen, Stanzen und Prägen. Den Schichten können Metallstrukturen hinzugefügt werden, was üblicherweise durch Via Filling und Siebdruck geschieht. Hohlräume werden verstärkt. Die einzelnen Bänder werden dann in einem Laminiervorgang miteinander verbunden, bevor die Bauteile in einem Ofen gebrannt werden, wo der Polymeranteil des Bandes verbrennt und die Keramikpartikel zusammensintern, so dass ein hartes und dichtes Keramikbauteil entsteht.One aspect of the invention is that the MEMS comprises a low-temperature single-cement ceramic (LTCC) carrier with integrated ICs. This technology enables robust assembly and packaging of electronic components. The ceramic components are manufactured using a multi-layer process. The starting material is raw composite tapes, which consist of ceramic particles mixed with polymeric binders. The bands are flexible and can be edited, e.g. B. by cutting, milling, punching and embossing. Metal structures can be added to the layers, usually done through via filling and screen printing. Cavities are reinforced. The individual tapes are then bonded together in a lamination process before the components are fired in an oven, where the polymer portion of the tape burns and the ceramic particles sinter together, creating a hard and dense ceramic component.

Der LTCC-Träger kann als Halterung dienen und/oder zur elektrischen und/oder thermischen Leitfähigkeit beitragen.The LTCC carrier can serve as a support and/or contribute to electrical and/or thermal conductivity.

Der LTCC-Träger kann aus verschiedenen Schichten bestehen, insbesondere aus Schichten mit unterschiedlichen Typen von ICs. Für Einzelheiten zu den verschiedenen ICs wird auf die entsprechende Beschreibung verwiesen.The LTCC carrier can consist of different layers, in particular layers with different types of ICs. For details on the various ICs, please refer to the corresponding description.

Verschiedene LTCC- Schichten können horizontal verschoben angeordnet werden, insbesondere so, dass sich die in benachbarten Schichten eingebauten ICs in einer vertikalen Projektion höchstens teilweise überlappen. Insbesondere können verschiedene LTCC- Schichten horizontal verschoben angeordnet werden, so dass sich die in benachbarten Schichten eingebauten ICs in einer vertikalen Projektion nicht überlappen.Different LTCC layers can be arranged horizontally shifted, in particular in such a way that the ICs installed in adjacent layers only partially overlap at most in a vertical projection. In particular, different LTCC layers can be arranged horizontally shifted so that the ICs installed in adjacent layers do not overlap in a vertical projection.

Die ICs können auf die jeweiligen Schichten der LTCC gebondet oder geklebt werden.The ICs can be bonded or glued to the respective layers of the LTCC.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das MEMS einen Aktor und/oder einen Sensor mit einer Kammstruktur, insbesondere mit einer radialen Kammstruktur, umfassen. Zu Einzelheiten einer solchen Kammstruktur wird auf die DE 10 2015 204 874 A1 verwiesen, deren Inhalt hiermit in vollem Umfang in die vorliegende Erfindung aufgenommen wird.According to one aspect of the invention, the MEMS may comprise an actuator and/or a sensor with a comb structure, in particular with a radial comb structure. Details of such a comb structure can be found in the DE 10 2015 204 874 A1 referred to, the content of which is hereby incorporated in its entirety into the present invention.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das MEMS einen Kühlkörper umfassen. Der Kühlkörper steht vorzugsweise in thermischer Verbindung mit dem Mikrospiegel.According to one aspect of the invention, the MEMS may include a heat sink. The cooling core per is preferably in thermal connection with the micromirror.

Der Kühlkörper kann auf einer Seite angeordnet sein, die einer Reflexionsfläche der Mikrospiegel in Bezug auf die Elektronikbauteile gegenüberliegt. Er kann auch zwischen verschiedenen elektronischen Bauteilen, insbesondere zwischen verschiedenen ICs, angeordnet sein.The heat sink can be arranged on a side that is opposite a reflection surface of the micromirrors with respect to the electronic components. It can also be arranged between different electronic components, in particular between different ICs.

Gemäß einem weiteren Aspekt können die Chips, insbesondere der Front-end-Elektronik-Chip und/oder der Controller-Elektronik-Chip, sehr dünn ausgeführt sein. Sie können insbesondere eine Dicke von höchstens 100 µm, insbesondere von höchstens 80 µm, insbesondere von höchstens 60 µm aufweisen. Sie können zum Beispiel eine Dicke im Bereich von 50 µm bis 100 µm aufweisen. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass sie von der Standard-Waferdicke, z. B. 525 µm für einen Wafer mit 100 mm Durchmesser bis zu 775 µm für einen Wafer mit 300 mm Durchmesser, ausgedünnt werden. Die Ausdünnung kann durch Schleifen und optionales anschließendes Polieren erfolgen.According to a further aspect, the chips, in particular the front-end electronics chip and/or the controller electronics chip, can be made very thin. In particular, they can have a thickness of at most 100 μm, in particular at most 80 μm, in particular at most 60 μm. For example, they can have a thickness in the range of 50 µm to 100 µm. This can be achieved in particular by varying the standard wafer thickness, e.g. B. 525 µm for a wafer with a 100 mm diameter up to 775 µm for a wafer with a 300 mm diameter. Thinning can be done by grinding and optional subsequent polishing.

Ausgedünnte Wafer sind sehr biegsam, ähnlich wie dünne Bleche, und passen sich daher leicht den Oberflächen an, auf die sie gebondet werden. Die Substrate, die die Front-End-Elektronik und/oder die Controller-Elektronik enthalten, können insbesondere flexibel sein. Sie können insbesondere reversibel verformbar sein.Thinned wafers are very flexible, similar to thin sheets, and therefore easily conform to the surfaces to which they are bonded. The substrates that contain the front-end electronics and/or the controller electronics can in particular be flexible. In particular, they can be reversibly deformable.

Gemäß einem weiteren Aspekt können benachbarte Substrate, die insbesondere zwischen den Mikrospiegeln und der Trägerstruktur angeordnet sind, durch vollflächige mechanische / thermische Verbindungen verbunden sein; elektrische Verbindungen sind aus naheliegenden Gründen in der Regel nicht vollflächig. Darunter ist zu verstehen, dass die Substrate über eine breite, ebene, im Wesentlichen ununterbrochene Fläche miteinander gebondet sind.According to a further aspect, adjacent substrates, which are arranged in particular between the micromirrors and the support structure, can be connected by full-surface mechanical/thermal connections; For obvious reasons, electrical connections are usually not over the entire surface. This means that the substrates are bonded to one another over a wide, flat, essentially uninterrupted surface.

Dadurch kann der Wärmeübergang zwischen benachbarten Substraten erheblich verbessert werden. Eines oder mehrere, insbesondere alle, der Substrate zwischen den Spiegeln und der Trägerstruktur können eine Auswahl von einer oder mehreren der folgenden Schichten aufweisen:

  • - eine oder mehrere Verbindungsschichten, die insbesondere auf der Vorderseite eines Substrats angeordnet sind,
  • - eine oder mehrere Umverteilungsschichten, die insbesondere auf der Rückseite eines Substrats angeordnet sind,
  • - eine oder mehrere elektronische Bauelementeschichten, insbesondere mit integrierten Schaltkreisen,
  • - mindestens eine Bonding-Interface-Schicht, insbesondere auf seiner Vorderseite und/oder auf seiner Rückseite.
This allows the heat transfer between adjacent substrates to be significantly improved. One or more, in particular all, of the substrates between the mirrors and the support structure can have a selection of one or more of the following layers:
  • - one or more connecting layers, which are arranged in particular on the front side of a substrate,
  • - one or more redistribution layers, which are arranged in particular on the back of a substrate,
  • - one or more electronic component layers, in particular with integrated circuits,
  • - at least one bonding interface layer, in particular on its front and/or on its back.

Dabei ist die „Vorderseite“ die Seite, auf der sich die Bauelementeschicht befindet.The “front” is the side on which the component layer is located.

Die Rückseite bezeichnet die Seite, auf der die Wafer bearbeitet werden.The back is the side on which the wafers are processed.

Durch die großflächige thermische Verbindung zwischen benachbarten Substraten wird der vertikale Wärmewiderstand stark reduziert. Im Falle einer Lot-Bump-Verbindung kann der Wärmewiderstand über die Bondschicht insbesondere zwischen 49 mK/(Wcm2) und 280 mK/(Wcm2) unter den folgenden angenommenen typischen Werten liegen: Die Bump-Höhe liegt zwischen 50 µm und 1000 µm, die Wärmeleitfähigkeit des Lots liegt zwischen 50 W/(m K) und 70 W/(m K), die Wärmeleitfähigkeit des Epoxid-Füllmaterials liegt zwischen 0,3 W/(m K) und 0,7 W/(m K) und die Oberflächenbedeckung des Lotbumps liegt zwischen 0,2 und 0,5. Diese reduziert sich auf praktisch null, was in der Praxis einige mK/(Wcm2) bedeutet.The large-area thermal connection between adjacent substrates greatly reduces the vertical thermal resistance. In the case of a solder bump connection, the thermal resistance across the bonding layer can be between 49 mK/(Wcm 2 ) and 280 mK/(Wcm 2 ) below the following assumed typical values: The bump height is between 50 µm and 1000 µm , the thermal conductivity of the solder is between 50 W/(m K) and 70 W/(m K), the thermal conductivity of the epoxy filler material is between 0.3 W/(m K) and 0.7 W/(m K) and the surface coverage of the solder bump is between 0.2 and 0.5. This reduces to practically zero, which in practice means several mK/(Wcm 2 ).

Außerdem kann der thermische Widerstand über die laterale Ausdehnung der Substrate sehr homogen gehalten werden, da eine Reduzierung der Variation des absoluten thermischen Widerstands um dieselbe Größenordnung zu erwarten ist.In addition, the thermal resistance can be kept very homogeneous over the lateral extent of the substrates, since a reduction in the variation of the absolute thermal resistance by the same order of magnitude can be expected.

Der thermische Widerstand kann über die Bondschicht höchstens um den Faktor 6, insbesondere höchstens um den Faktor 4, insbesondere höchstens um den Faktor 2, variieren.The thermal resistance can vary across the bonding layer by a maximum of a factor of 6, in particular a maximum of a factor of 4, in particular a maximum of a factor of 2.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Mikrospiegel und/oder ein Mikrospiegel-Array und/oder ein optisches Bauteil mit einem Mikrospiegel-Array zu verbessern.A further object of the invention is to improve a micromirror and/or a micromirror array and/or an optical component with a micromirror array.

Diese Aufgabe wird durch einen Mikrospiegel, ein Mikrospiegel-Array und ein optisches Bauteil mit einem Mikrospiegel-Array mit einem MEMS gemäß der vorstehenden Beschreibung gelöst.This task is solved by a micromirror, a micromirror array and an optical component with a micromirror array with a MEMS according to the above description.

Die MEMS können insbesondere vollständig innerhalb der Grundfläche eines einzelnen Spiegelsubstrats angeordnet werden.In particular, the MEMS can be arranged completely within the footprint of a single mirror substrate.

Die MEMS können auch zu einem Array von z.B. 2 × 2, 2 × 3, 3 × 3, 4 × 4 oder mehr Spiegeln verbunden sein.The MEMS can also be connected into an array of, for example, 2x2, 2x3, 3x3, 4x4 or more mirrors.

Die MEMS können eine maximale Querschnittsfläche von höchstens 1 cm2, insbesondere 0,1 cm2, insbesondere höchstens 1 mm2 aufweisen.The MEMS can have a maximum cross-sectional area of at most 1 cm 2 , in particular 0.1 cm 2 , in particular at most 1 mm 2 .

Die integrierten Schaltkreise können Front-End-ASICs mit einer Gesamtgröße von weniger als 9 mm2, insbesondere weniger als 5 mm2, insbesondere weniger als 3 mm2, insbesondere weniger als 1 mm2 umfassen.The integrated circuits can include front-end ASICs with a total size of less than 9 mm 2 , in particular less than 5 mm 2 , in particular less than 3 mm 2 , in particular less than 1 mm 2 .

Die Reflexionsfläche des Spiegelsubstrats kann eine EUV-Reflexionsbeschichtung aufweisen. Die EUV-Reflexionsbeschichtung kann als Si-Mo-Mehrschichtstruktur ausgeführt sein.The reflection surface of the mirror substrate may have an EUV reflection coating. The EUV reflection coating can be designed as a Si-Mo multilayer structure.

Der Mikrospiegel kann einen Kippbereich von mindestens 50 mrad, insbesondere von mindestens 70 mrad, insbesondere von mindestens 100 mrad, insbesondere von mindestens 120 mrad haben. Der Kippbereich kann höchstens 500 mrad betragen.The micromirror can have a tilt range of at least 50 mrad, in particular of at least 70 mrad, in particular of at least 100 mrad, in particular of at least 120 mrad. The tilting range can be a maximum of 500 mrad.

Die Kippgenauigkeit des Mikrospiegels kann besser als 100 µrad, insbesondere besser als 50 µrad, insbesondere besser als 30 µrad und insbesondere besser als 10 µrad sein.The tilting accuracy of the micromirror can be better than 100 µrad, in particular better than 50 µrad, in particular better than 30 µrad and in particular better than 10 µrad.

Der Mikrospiegel kann einen oder mehrere Aktoren, insbesondere elektrostatische Aktoren, umfassen. Die Aktoren können insbesondere Kammstrukturen, insbesondere radiale Kammstrukturen, umfassen.The micromirror can include one or more actuators, in particular electrostatic actuators. The actuators can in particular comprise comb structures, in particular radial comb structures.

Die Aufhängung des Mikrospiegels kann über eine kardanische Aufhängung, insbesondere über ein Kardangelenk erfolgen. Für Einzelheiten wird auf die DE 10 2015 204 874 A1 verwiesen.The micromirror can be suspended via a gimbal suspension, in particular via a cardan joint. For details see the DE 10 2015 204 874 A1 referred.

Mikrospiegel mit einer radialen Elektrodenstruktur und einem Kardangelenk werden auch als kreisförmige kardanische Spiegel (CCM) bezeichnet.Micromirrors with a radial electrode structure and a gimbal are also called circular gimbal mirrors (CCM).

Vorzugsweise werden die Aktoren aus Piezokeramik hergestellt. Vorzugsweise sind die Aktoren als elektrostatische Kämme ausgeführt. Diese können auch aus Piezokeramik bestehen.The actuators are preferably made from piezo ceramics. The actuators are preferably designed as electrostatic combs. These can also be made of piezo ceramics.

Der Mikrospiegel kann einen oder mehrere Sensoren enthalten.The micromirror can contain one or more sensors.

Die Sensoren können die Verlagerung, insbesondere die Verkippung, des Mikrospiegels mit einer Genauigkeit von besser als 100 µrad, insbesondere besser als 50 µrad, insbesondere besser als 30 µrad, insbesondere sogar besser als 10 µrad erfassen.The sensors can detect the displacement, in particular the tilting, of the micromirror with an accuracy of better than 100 µrad, in particular better than 50 µrad, in particular better than 30 µrad, in particular even better than 10 µrad.

Die Sensoren können als elektrostatische Kämme oder als piezoresistive Sensoren ausgeführt sein.The sensors can be designed as electrostatic combs or as piezoresistive sensors.

Die MEMS können vorteilhaft eine Temperaturmessung mit einer Genauigkeit im mK-Bereich umfassen.The MEMS can advantageously include a temperature measurement with an accuracy in the mK range.

Vorzugsweise sind die Spiegel so ausgeführt, dass sie für einen Einsatz in einer Niederdruckumgebung geeignet sind, insbesondere in einer Vakuumumgebung, insbesondere in einer Umgebung mit einem verbleibenden Partialdruck von Wasserstoff von höchstens einigen Pascal, insbesondere höchstens 3 Pa.Preferably, the mirrors are designed so that they are suitable for use in a low-pressure environment, in particular in a vacuum environment, in particular in an environment with a remaining partial pressure of hydrogen of at most a few Pascals, in particular at most 3 Pa.

Der Mikrospiegel kann insbesondere so ausgeführt werden, dass er für eine ionisierte Umgebung geeignet ist, insbesondere für eine EUV-Umgebung.The micromirror can in particular be designed so that it is suitable for an ionized environment, in particular for an EUV environment.

Die vorgenannten Eigenschaften gelten für einen einzelnen Mikrospiegel oder, im Falle eines Spiegel-Arrays, für jeden der Mikrospiegel eines derartigen Arrays.The aforementioned properties apply to a single micromirror or, in the case of a mirror array, to each of the micromirrors of such an array.

Ein optisches Bauteil, das ein derartiges Array von Mikrospiegeln umfasst, kann als Facettenspiegel einer Beleuchtungsoptik für ein Lithographiesystem verwendet werden. Es kann insbesondere als Feldfacettenspiegel oder als Pupillenfacettenspiegel einer solchen Beleuchtungsoptik verwendet werden. Ein solches optisches Bauteil kann auch als Kondensorspiegel verwendet werden.An optical component that includes such an array of micromirrors can be used as a facet mirror of an illumination optics for a lithography system. It can be used in particular as a field facet mirror or as a pupil facet mirror of such lighting optics. Such an optical component can also be used as a condenser mirror.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beleuchtungsoptik für ein Lithographiesystem und ein Beleuchtungssystem für ein Lithographiesystem oder eine Projektionsoptik für ein Lithographiesystem und ein Lithographiesystem mit einer solchen Beleuchtungsoptik und/oder einer solchen Projektionsoptik zu verbessern.A further object of the invention is to improve an illumination optics for a lithography system and an illumination system for a lithography system or a projection optics for a lithography system and a lithography system with such illumination optics and/or such projection optics.

Diese Aufgaben werden durch entsprechende Beleuchtungsoptiken, Beleuchtungssysteme, Projektionsoptiken oder Lithographiesysteme gelöst, die ein oder mehrere optische Bauteile gemäß der vorangegangenen Beschreibung umfassen.These tasks are solved by appropriate lighting optics, lighting systems, projection optics or lithography systems, which include one or more optical components according to the previous description.

Die Beleuchtungsoptik bietet flexible Beleuchtungseinstellungen. Sie kann insbesondere ein kleines Pupillenfüllverhältnis bereitstellen.The lighting optics offer flexible lighting settings. In particular, it can provide a small pupil filling ratio.

Das Pupillenfüllverhältnis kann höchstens 50 %, insbesondere weniger als 25 %, insbesondere weniger als 10 %, insbesondere weniger als 5 % betragen.The pupil filling ratio can be at most 50%, in particular less than 25%, in particular less than 10%, in particular less than 5%.

Die Projektionsoptik kann insbesondere eine objektseitige numerische Apertur von mindestens 0,3, insbesondere von mindestens 0,5 aufweisen. Hierdurch kann eine hohe Auflösung der Projektionsoptik erreicht werden.The projection optics can in particular have an object-side numerical aperture of at least 0.3, in particular at least 0.5. This allows a high resolution of the projection optics to be achieved.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines MEMS für ein optisches Bauteil zu verbessern.Another object of the present invention is to improve a method for producing a MEMS for an optical component.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren erfüllt, welches folgende Schritte umfasst:

  • Bereitstellen einer Vielzahl von separaten integrierten Schaltkreisen (ICs) oder Chips,
  • Anordnen der integrierten Schaltkreise in einer gestapelten Form,
  • wobei mindestens zwei unterschiedliche integrierte Schaltkreise mit unterschiedlichen Technologien hergestellt oder bearbeitet werden und/oder wobei mindestens zwei verschiedene integrierte Schaltkreise TSVs unterschiedlichen Typs aufweisen.
This task is accomplished through a process that includes the following steps:
  • Providing a variety of separate integrated circuits (ICs) or chips,
  • Arranging the integrated circuits in a stacked form,
  • wherein at least two different integrated circuits are manufactured or processed using different technologies and/or at least two different integrated circuits have TSVs of different types.

Mindestens zwei verschiedene Chips können in unterschiedlichen Temperaturbereichen hergestellt oder verarbeitet werden.At least two different chips can be manufactured or processed in different temperature ranges.

Insbesondere ist es möglich, mindestens einen Chip in einem Hochtemperaturprozess zu bearbeiten, insbesondere bei einer Temperatur von mindestens 400 °C, insbesondere bei einer Temperatur von mindestens 500 °C, insbesondere bei einer Temperatur von mindestens 700 °C, insbesondere bei einer Temperatur von mindestens 900 °C.In particular, it is possible to process at least one chip in a high-temperature process, in particular at a temperature of at least 400 ° C, in particular at a temperature of at least 500 ° C, in particular at a temperature of at least 700 ° C, in particular at a temperature of at least 900°C.

Es ist insbesondere möglich, mindestens einen Chip in einem Niedertemperaturverfahren zu bearbeiten, insbesondere bei einer Temperatur von höchstens 400 °C, insbesondere bei einer Temperatur von höchstens 350 °C, insbesondere bei einer Temperatur von höchstens 300 °C, insbesondere bei einer Temperatur von höchstens 250 °C.It is in particular possible to process at least one chip in a low-temperature process, in particular at a temperature of at most 400 ° C, in particular at a temperature of at most 350 ° C, in particular at a temperature of at most 300 ° C, in particular at a temperature of at most 250°C.

Mindestens zwei verschiedene ICs können TSVs unterschiedlichen Typs, insbesondere mit unterschiedlichen Funktionen und/oder aus unterschiedlichen Materialien enthalten.At least two different ICs can contain TSVs of different types, in particular with different functions and/or made of different materials.

The TSVs can in particular fulfil at least two of the following functions:

  • - TSVs, die nur als thermisch leitende Strukturen dienen,
  • - TSVs, die als thermisch leitende Strukturen und zur Übertragung von NV-(digitalen) Signalen dienen,
  • - TSVs, die als thermisch leitende Strukturen und zur Übertragung von HV-(Analog-/Treiber-)Signalen dienen,
  • - TSVs, die nur zur Übertragung von NV-(digitalen) Signalen dienen und
  • - TSVs, die nur zur Übertragung von HV-(Analog-/Treiber-)Signalen dienen.
The TSVs can in particular fulfill at least two of the following functions:
  • - TSVs that only serve as thermally conductive structures,
  • - TSVs, which serve as thermally conductive structures and for transmitting LV (digital) signals,
  • - TSVs, which serve as thermally conductive structures and for transmitting HV (analog/driver) signals,
  • - TSVs, which are only used to transmit NV (digital) signals and
  • - TSVs that are only used to transmit HV (analog/driver) signals.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage und ihrer Bestandteile,
  • 2 eine schematische Darstellung eines optischen Bauteils mit einer Aktorvorrichtung und einer Sensorvorrichtung,
  • 3 eine alternative Darstellung des optischen Bauteils gemäß 2, bei der die Spiegelplatte mit den darauf angeordneten Gegenelektroden oder Abschirmelementen zur Seite geklappt ist,
  • 4 schematisch einen Querschnitt durch einen Mikrospiegel mit einer gestapelten Anordnung von elektronischen Bauteilen,
  • 5 schematisch einen Querschnitt durch einen Mikrospiegel mit einer weiteren gestapelten Anordnung von elektronischen Bauteilen,
  • 6 schematisch einen Querschnitt durch einen Mikrospiegel mit noch einer weiteren gestapelten Anordnung von elektronischen Bauteilen,
  • 7 schematisch einen Querschnitt durch einen Mikrospiegel mit einer weiteren gestapelten Anordnung von elektronischen Bauteilen,
  • 8A bis 8G schematisch die Bearbeitungsschritte zur Herstellung eines LTCC-Trägers mit eingebauten Chips,
  • 9 schematisch einen Querschnitt durch einen Spiegel, der einen Teil des Signalflusses auf dem Array abbildet,
  • 10 schematisch einen Querschnitt durch ein Spiegel-Array, der einige Merkmale der 3D-Architektur der Elektronik veranschaulicht,
  • 11A bis 11G schematisch einen Fertigungsablauf für ein elektronisches Bauteil, bei dem zunächst eine Silizium-Durchkontaktierung und dann ASICs erzeugt werden,
  • 12A bis 12G schematisch einen Fertigungsablauf für ein elektronisches Bauteil, bei dem zunächst ein ASIC bearbeitet wird und dann Silizium-Durchkontaktierungen erzeugt werden,
  • 13A bis 13K schematisch einen Prozessablauf für die Erstellung einer kombinierten Architektur mit ASICs, Poly-Si-Silizium-Durchkontaktierungen und Kupfer-Silizium-Durchkontaktierungen,
  • 14 schematisch einen Querschnitt durch einen Mikrospiegel mit einer weiteren gestapelten Anordnung von elektronischen Bauteilen und
  • 15 eine Explosionsdarstellung der gestapelten Anordnung gemäß 14 zur Hervorhebung der verschiedenen Teilsubstrate.
Further advantages, details and special features of the invention result from the description of exemplary embodiments with reference to the drawings. Show in these:
  • 1 a schematic representation of a projection exposure system and its components,
  • 2 a schematic representation of an optical component with an actuator device and a sensor device,
  • 3 an alternative representation of the optical component according to 2 , in which the mirror plate with the counter electrodes or shielding elements arranged on it is folded to the side,
  • 4 schematically a cross section through a micromirror with a stacked arrangement of electronic components,
  • 5 schematically a cross section through a micromirror with a further stacked arrangement of electronic components,
  • 6 schematically a cross section through a micromirror with yet another stacked arrangement of electronic components,
  • 7 schematically a cross section through a micromirror with a further stacked arrangement of electronic components,
  • 8A until 8G schematically the processing steps for producing an LTCC carrier with built-in chips,
  • 9 schematically a cross section through a mirror that depicts part of the signal flow on the array,
  • 10 schematically a cross section through a mirror array, illustrating some features of the 3D architecture of the electronics,
  • 11A until 11G schematically shows a manufacturing process for an electronic component, in which first a silicon via and then ASICs are produced,
  • 12A until 12G schematically shows a manufacturing process for an electronic component, in which an ASIC is first processed and then silicon vias are created,
  • 13A until 13K schematically shows a process flow for creating a combined architecture with ASICs, poly-Si-silicon vias and copper-silicon vias,
  • 14 schematically a cross section through a micromirror stacked with another th arrangement of electronic components and
  • 15 an exploded view of the stacked arrangement according to 14 to highlight the different sub-substrates.

Zunächst wird der allgemeine Aufbau einer Projektionsbelichtungsanlage 1 (auch Lithographiesystem genannt) und dessen Bestandteile beschrieben. Für Einzelheiten in dieser Hinsicht wird auf die WO 2010/049076 A2 verwiesen, die hiermit vollständig in die vorliegende Anmeldung als Teil derselben aufgenommen wird. Die Beschreibung des allgemeinen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 ist in erster Linie als beispielhaft zu verstehen. Sie dient dazu, eine mögliche Anwendung des Gegenstands der vorliegenden Erfindung zu erläutern. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung kann auch in anderen optischen Systemen verwendet werden, insbesondere in alternativen Varianten von Projektionsbelichtungsanlagen.First, the general structure of a projection exposure system 1 (also called a lithography system) and its components are described. For details in this regard please refer to WO 2010/049076 A2 referred to, which is hereby incorporated in its entirety into the present application as part of the same. The description of the general structure of the projection exposure system 1 is primarily to be understood as an example. It serves to explain a possible application of the subject matter of the present invention. The subject matter of the present invention can also be used in other optical systems, in particular in alternative variants of projection exposure systems.

1 zeigt schematisch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage 1 in einem Meridianschnitt. Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 weist neben einer Strahlungsquelle 3 (auch Beleuchtungsquelle genannt) eine optische Beleuchtungseinheit 4 (auch Beleuchtungsoptik genannt) zur Belichtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6 auf. Das Objektfeld 5 kann rechteckig oder bogenförmig mit einem x/y-Seitenverhältnis von beispielsweise 13/1 gestaltet sein. In diesem Fall wird eine im Objektfeld 5 angeordnete reflektierende Maske (in 1 nicht dargestellt) belichtet, die eine von der Projektionsbelichtungsanlage 1 zu projizierende Struktur zur Herstellung von mikro- oder nanostrukturierten Halbleiterbauelementen trägt. Eine optische Projektionseinheit 7 (auch Projektionsoptik genannt) dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 8 in einer Bildebene 9. Die Struktur auf der Maske wird auf eine lichtempfindliche Schicht eines Wafers abgebildet, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist und im Bereich des Bildfeldes 8 in der Bildebene 9 angeordnet ist. 1 shows schematically a microlithographic projection exposure system 1 in a meridian section. A lighting system 2 of the projection exposure system 1 has, in addition to a radiation source 3 (also called lighting source), an optical lighting unit 4 (also called lighting optics) for illuminating an object field 5 in an object plane 6. The object field 5 can be designed rectangular or arcuate with an x/y aspect ratio of, for example, 13/1. In this case, a reflective mask (in 1 not shown), which carries a structure to be projected by the projection exposure system 1 for the production of micro- or nanostructured semiconductor components. An optical projection unit 7 (also called projection optics) is used to image the object field 5 into an image field 8 in an image plane 9. The structure on the mask is imaged onto a light-sensitive layer of a wafer, which is not shown in the drawing, and in the area of the image field 8 is arranged in the image plane 9.

Die Maske, die von einem Maskenhalter (nicht dargestellt) gehalten wird, und der Wafer, der von einem Waferhalter (nicht dargestellt) gehalten wird, werden während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage 1 synchron in y-Richtung abgetastet. Je nach Abbildungsmaßstab der optischen Projektionseinheit 7 ist es auch möglich, dass die Maske in umgekehrter Richtung relativ zum Wafer abgetastet wird.The mask, which is held by a mask holder (not shown), and the wafer, which is held by a wafer holder (not shown), are scanned synchronously in the y-direction during operation of the projection exposure system 1. Depending on the imaging scale of the optical projection unit 7, it is also possible for the mask to be scanned in the opposite direction relative to the wafer.

Die Strahlungsquelle 3 ist eine EUV-Strahlungsquelle mit einer emittierten Nutzstrahlung im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Dabei kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, beispielsweise eine GDPP (Gas Discharge Produced Plasma=durch Gasentladung erzeugtes Plasma)-Quelle oder eine LPP (Laser Produced Plasma=durch Laser erzeugtes Plasma)-Quelle. Andere EUV-Strahlungsquellen, beispielsweise auf der Grundlage eines Synchrotrons oder eines Freie-Elektronen-Lasers (FEL), sind ebenfalls möglich.The radiation source 3 is an EUV radiation source with emitted useful radiation in the range between 5 nm and 30 nm. This can be a plasma source, for example a GDPP (Gas Discharge Produced Plasma) source or an LPP ( Laser Produced Plasma source. Other EUV radiation sources, for example based on a synchrotron or a free electron laser (FEL), are also possible.

Die aus der Strahlungsquelle 3 austretende EUV-Strahlung 10 wird durch einen Kollektor 11 gebündelt. Ein entsprechender Kollektor ist zum Beispiel aus der EP 1 225 481 A2 bekannt. Stromabwärts des Kollektors 11 durchläuft die EUV-Strahlung 10 eine Zwischenfokalebene 12, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 13 trifft. Der Feldfacettenspiegel 13 ist in einer Ebene der optischen Beleuchtungseinheit 4 angeordnet, die zur Objektebene 6 optisch konjugiert ist. Der Feldfacettenspiegel 13 kann in einem Abstand von einer zur Objektebene 6 konjugierten Ebene angeordnet sein. In diesem Fall wird er im Allgemeinen als erster Facettenspiegel bezeichnet.The EUV radiation 10 emerging from the radiation source 3 is focused by a collector 11. A corresponding collector is, for example, from the EP 1 225 481 A2 known. Downstream of the collector 11, the EUV radiation 10 passes through an intermediate focal plane 12 before hitting a field facet mirror 13. The field facet mirror 13 is arranged in a plane of the optical illumination unit 4, which is optically conjugate to the object plane 6. The field facet mirror 13 can be arranged at a distance from a plane conjugate to the object plane 6. In this case it is generally referred to as the first facet mirror.

Die EUV-Strahlung 10 wird im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder als Abbildungslicht bezeichnet.The EUV radiation 10 is also referred to below as useful radiation, illumination radiation or as imaging light.

Stromabwärts des Feldfacettenspiegels 13 wird die EUV-Strahlung 10 an einem Pupillenfacettenspiegel 14 reflektiert. Der Pupillenfacettenspiegel 14 liegt entweder in der Eintrittspupillenebene der optischen Projektionseinheit 7 oder in einer dazu optisch konjugierten Ebene. Er kann auch in einem Abstand zu einer solchen Ebene angeordnet sein.Downstream of the field facet mirror 13, the EUV radiation 10 is reflected on a pupil facet mirror 14. The pupil facet mirror 14 lies either in the entrance pupil plane of the optical projection unit 7 or in a plane optically conjugate thereto. It can also be arranged at a distance from such a plane.

Der Feldfacettenspiegel 13 und der Pupillenfacettenspiegel 14 sind aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln aufgebaut, die im Folgenden noch näher beschrieben werden. In diesem Fall kann die Unterteilung des Feldfacettenspiegels 13 in Einzelspiegel so erfolgen, dass jede der Feldfacetten, die das gesamte Objektfeld 5 selbst beleuchten, durch genau einen der Einzelspiegel repräsentiert wird. Alternativ ist es möglich, zumindest einige oder alle der Feldfacetten durch eine Vielzahl solcher Einzelspiegel zu konstruieren. The field facet mirror 13 and the pupil facet mirror 14 are constructed from a large number of individual mirrors, which will be described in more detail below. In this case, the field facet mirror 13 can be divided into individual mirrors in such a way that each of the field facets that illuminate the entire object field 5 itself is represented by exactly one of the individual mirrors. Alternatively, it is possible to construct at least some or all of the field facets using a large number of such individual mirrors.

Entsprechendes gilt für die Ausgestaltung der den Feldfacetten jeweils zugeordneten Pupillenfacetten des Pupillenfacettenspiegels 14, die jeweils durch einen einzelnen Einzelspiegel oder durch eine Mehrzahl solcher Einzelspiegel gebildet werden können.The same applies to the design of the pupil facets of the pupil facet mirror 14 assigned to the field facets, which can each be formed by a single individual mirror or by a plurality of such individual mirrors.

Die EUV-Strahlung 10 trifft auf die beiden Facettenspiegel 13, 14 unter einem definierten Einfallswinkel auf. Insbesondere erfolgt die Beaufschlagung der beiden Facettenspiegel mit EUV-Strahlung 10 im Bereich des Normaleinfalls, d.h. mit einem Einfallswinkel, der kleiner oder gleich 25° zur Spiegelnormalen ist. Auch eine Beaufschlagung mit streifendem Einfall ist möglich. Der Pupillenfacettenspiegel 14 ist in einer Ebene der optischen Beleuchtungseinheit 4 angeordnet, die eine Pupillenebene der optischen Projektionseinheit 7 darstellt oder optisch zu einer Pupillenebene der optischen Projektionseinheit 7 konjugiert ist. Mit Hilfe des Pupillenfacettenspiegels 14 und einer Abbildungsoptik in Form einer optischen Transfereinheit 15 mit Spiegeln 16, 17 und 18, die in der Reihenfolge des Strahlengangs der EUV-Strahlung 10 bezeichnet sind, werden die Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 13 in das Objektfeld 5 überlagernd abgebildet. Der letzte Spiegel 18 der optischen Transfereinheit 15 ist ein Spiegel für streifenden Einfall („grazing incidence mirror“). Die optische Transfereinheit 15 wird zusammen mit dem Pupillenfacettenspiegel 14 auch als sequentielle optische Einheit zur Übertragung der EUV-Strahlung 10 vom Feldfacettenspiegel 13 in das Objektfeld 5 bezeichnet. Das Beleuchtungslicht 10 wird von der Strahlungsquelle 3 über eine Vielzahl von Beleuchtungskanälen zum Objektfeld 5 geführt. Jedem dieser Beleuchtungskanäle ist eine Feldfacette des Feldfacettenspiegels 13 und eine Pupillenfacette des Pupillenfacettenspiegels 14 zugeordnet, wobei die Pupillenfacette stromabwärts der Feldfacette angeordnet ist. Die einzelnen Spiegel des Feldfacettenspiegels 13 und des Pupillenfacettenspiegels 14 sind durch ein Aktorsystem verkippbar, so dass eine Änderung der Zuordnung der Pupillenfacetten zu den Feldfacetten und entsprechend eine veränderte Konfiguration der Beleuchtungskanäle erreicht werden kann. Dadurch ergeben sich unterschiedliche Beleuchtungseinstellungen, die sich in der Verteilung der Beleuchtungswinkel des Beleuchtungslichts 10 über das Objektfeld 5 unterscheiden.The EUV radiation 10 impinges on the two facet mirrors 13, 14 at a defined angle of incidence. In particular, the two facet mirrors are exposed to EUV radiation 10 in the area of normal incidence, ie with an angle of incidence that is less than or equal to 25° to the mirror normal. Also exposure to stripes the idea is possible. The pupil facet mirror 14 is arranged in a plane of the optical illumination unit 4, which represents a pupil plane of the optical projection unit 7 or is optically conjugate to a pupil plane of the optical projection unit 7. With the aid of the pupil facet mirror 14 and imaging optics in the form of an optical transfer unit 15 with mirrors 16, 17 and 18, which are designated in the order of the beam path of the EUV radiation 10, the field facets of the field facet mirror 13 are imaged superimposed on the object field 5. The last mirror 18 of the optical transfer unit 15 is a grazing incidence mirror. The optical transfer unit 15, together with the pupil facet mirror 14, is also referred to as a sequential optical unit for transmitting the EUV radiation 10 from the field facet mirror 13 into the object field 5. The illumination light 10 is guided from the radiation source 3 to the object field 5 via a large number of illumination channels. Each of these illumination channels is assigned a field facet of the field facet mirror 13 and a pupil facet of the pupil facet mirror 14, the pupil facet being arranged downstream of the field facet. The individual mirrors of the field facet mirror 13 and the pupil facet mirror 14 can be tilted by an actuator system, so that a change in the assignment of the pupil facets to the field facets and a corresponding changed configuration of the lighting channels can be achieved. This results in different lighting settings that differ in the distribution of the illumination angles of the illumination light 10 over the object field 5.

Um die Erläuterung der Lagebeziehungen zu erleichtern, wird im Folgenden u. a. ein globales kartesisches xyz-Koordinatensystem verwendet. Die x-Achse verläuft senkrecht zur Zeichenebene in Richtung des Betrachters in 1. Die y-Achse verläuft in 1 nach rechts. Die z-Achse verläuft in 1 nach oben.In order to make it easier to explain the positional relationships, a global Cartesian xyz coordinate system is used below. The x-axis runs perpendicular to the drawing plane in the direction of the viewer 1 . The y-axis runs in 1 To the right. The z-axis runs in 1 up.

Durch eine Verkippung der Einzelspiegel des Feldfacettenspiegels 13 und eine entsprechende Änderung der Zuordnung dieser Einzelspiegel des Feldfacettenspiegels 13 zu den Einzelspiegeln des Pupillenfacettenspiegels 14 können unterschiedliche Beleuchtungssysteme erzielt werden. Je nach Verkippung der Einzelspiegel des Feldfacettenspiegels 13 werden die den Einzelspiegeln neu zugeordneten Einzelspiegel des Pupillenfacettenspiegels 14 durch Verkippung nachgeführt, so dass wieder eine Abbildung der Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 13 in das Objektfeld 5 gewährleistet ist.Different lighting systems can be achieved by tilting the individual mirrors of the field facet mirror 13 and a corresponding change in the assignment of these individual mirrors of the field facet mirror 13 to the individual mirrors of the pupil facet mirror 14. Depending on the tilting of the individual mirrors of the field facet mirror 13, the individual mirrors of the pupil facet mirror 14 newly assigned to the individual mirrors are tracked by tilting, so that an image of the field facets of the field facet mirror 13 in the object field 5 is again ensured.

Weitere Aspekte der optischen Beleuchtungseinheit 4 werden nachfolgend beschrieben.Further aspects of the optical lighting unit 4 are described below.

Der Feldfacettenspiegel 13 in Form eines Multi- oder Mikrospiegelarrays (MMA) bildet ein Beispiel für eine optische Baugruppe zur Führung der Nutzstrahlung 10, d.h. des EUV-Strahls. Der Feldfacettenspiegel 13 ist als mikroelektromechanisches System (MEMS) ausgebildet. Der Feldfacettenspiegel 13 ist aus einigen hundert MEMS MMA (micro mirror array) oder MMA-Bausteinen zusammengesetzt. Jedes MMA weist eine Vielzahl von Einzelspiegeln 20 auf, die matrixartig in Zeilen und Spalten in einem Spiegelarray 19 angeordnet sind. Eine andere Anordnung ist ebenfalls möglich, beispielsweise sechseckig. Die Spiegelarrays 19 können modular ausgeführt sein. Sie können auf einer Tragstruktur angeordnet werden, die als Grundplatte ausgebildet ist. Dabei ist es möglich, im Wesentlichen beliebig viele der Spiegelarrays 19 nebeneinander anzuordnen. Somit ist die Gesamtreflexionsfläche, die durch die Gesamtheit aller Spiegelarrays 19, insbesondere deren Einzelspiegel 20, gebildet wird, beliebig erweiterbar. Insbesondere sind die Spiegelarrays so ausgebildet, dass sie eine im Wesentlichen spaltfreie Tesselierung einer Ebene ermöglichen. Das Verhältnis der Summe der Reflexionsflächen 26 der Einzelspiegel 20 zur Gesamtfläche, die von den Spiegelarrays 19 abgedeckt wird, wird auch als Integrationsdichte oder Füllfaktor bezeichnet. Insbesondere beträgt diese Integrationsdichte mindestens 0,5, insbesondere mindestens 0,6, insbesondere mindestens 0,7, insbesondere mindestens 0,8, insbesondere mindestens 0,9.The field facet mirror 13 in the form of a multi- or micromirror array (MMA) forms an example of an optical assembly for guiding the useful radiation 10, i.e. the EUV beam. The field facet mirror 13 is designed as a microelectromechanical system (MEMS). The field facet mirror 13 is composed of several hundred MEMS MMA (micro mirror array) or MMA components. Each MMA has a plurality of individual mirrors 20, which are arranged in a matrix-like manner in rows and columns in a mirror array 19. Another arrangement is also possible, for example hexagonal. The mirror arrays 19 can be designed to be modular. They can be arranged on a support structure that is designed as a base plate. It is possible to arrange essentially any number of mirror arrays 19 next to each other. The total reflection surface, which is formed by the entirety of all mirror arrays 19, in particular their individual mirrors 20, can therefore be expanded as desired. In particular, the mirror arrays are designed in such a way that they enable a substantially gap-free tessellation of a plane. The ratio of the sum of the reflection surfaces 26 of the individual mirrors 20 to the total area covered by the mirror arrays 19 is also referred to as the integration density or filling factor. In particular, this integration density is at least 0.5, in particular at least 0.6, in particular at least 0.7, in particular at least 0.8, in particular at least 0.9.

Die Spiegelarrays 19 sind mittels Befestigungselementen 29 auf der Grundplatte befestigt. Für Details wird z.B. auf die WO 2012/130768 A2 verwiesen.The mirror arrays 19 are attached to the base plate by means of fastening elements 29. For details please refer to, for example WO 2012/130768 A2 referred.

Die Einzelspiegel 20 sind so gestaltet, dass sie durch ein Aktorsystem verkippt werden können, wie weiter unten noch erläutert wird. Insgesamt verfügt der Feldfacettenspiegel 13 über ca. 100 000 Einzelspiegel 20. Je nach Größe der Einzelspiegel 20 kann der Feldfacettenspiegel 13 auch eine andere Anzahl von Einzelspiegeln 20 aufweisen. Die Anzahl der Einzelspiegel 20 des Feldfacettenspiegels 13 beträgt insbesondere mindestens 1000, insbesondere mindestens 5000, insbesondere mindestens 10 000. Sie kann bis zu 100 000, insbesondere bis zu 300 000, insbesondere bis zu 500 000, insbesondere bis zu 1 000 000 betragen.The individual mirrors 20 are designed so that they can be tilted by an actuator system, as will be explained further below. In total, the field facet mirror 13 has approximately 100,000 individual mirrors 20. Depending on the size of the individual mirrors 20, the field facet mirror 13 can also have a different number of individual mirrors 20. The number of individual mirrors 20 of the field facet mirror 13 is in particular at least 1000, in particular at least 5000, in particular at least 10,000. It can be up to 100,000, in particular up to 300,000, in particular up to 500,000, in particular up to 1,000,000.

Ein Spektralfilter kann vor dem Feldfacettenspiegel 13 angeordnet sein und trennt die Nutzstrahlung 10 von anderen Wellenlängenanteilen der Emission der Strahlungsquelle 3, die für die Projektionsbelichtung nicht nutzbar sind. Der Spektralfilter ist nicht dargestellt.A spectral filter can be arranged in front of the field facet mirror 13 and separates the useful radiation 10 from other wavelength components of the emission from the radiation source 3 that cannot be used for the projection exposure. The spectral filter is not shown.

Der Feldfacettenspiegel 13 wird von Nutzstrahlung 10 mit einer Leistung von beispielsweise 840 W und einer Leistungsdichte von 6,5 kW/m2 beaufschlagt.The field facet mirror 13 is supplied with useful radiation 10 with a power of, for example 840 W and a power density of 6.5 kW/m 2 applied.

Das gesamte Einzelspiegelarray des Facettenspiegels 13 hat beispielsweise einen Durchmesser von 500 mm und ist mit den Einzelspiegeln 20 dicht gepackt ausgeführt. Insofern eine Feldfacette durch jeweils genau einen Einzelspiegel realisiert wird, stellen die Einzelspiegel 20 die Form des Objektfeldes 5 dar, abgesehen vom Skalierungsfaktor. Der Facettenspiegel 13 kann aus 500 Einzelspiegeln 20 gebildet werden, die jeweils eine Feldfacette darstellen und eine Abmessung von etwa 5 mm in y-Richtung und 100 mm in x-Richtung haben. Alternativ zur Realisierung jeder Feldfacette durch genau einen Einzelspiegel 20 kann jede der Feldfacetten durch Gruppen von kleineren Einzelspiegeln 20 angenähert werden. Eine Feldfacette mit Abmessungen von 5 mm in y-Richtung und von 100 mm in x-Richtung kann beispielsweise durch ein 1 × 20 Array von Einzelspiegeln 20 mit Abmessungen von 5 mm × 5 mm bis hin zu einem 10 × 200 Array von Einzelspiegeln 20 mit Abmessungen von 0,5 mm × 0,5 mm aufgebaut werden. The entire individual mirror array of the facet mirror 13 has, for example, a diameter of 500 mm and is densely packed with the individual mirrors 20. Insofar as a field facet is realized by exactly one individual mirror, the individual mirrors 20 represent the shape of the object field 5, apart from the scaling factor. The facet mirror 13 can be formed from 500 individual mirrors 20, each of which represents a field facet and has a dimension of approximately 5 mm in the y-direction and 100 mm in the x-direction. As an alternative to realizing each field facet by exactly one individual mirror 20, each of the field facets can be approximated by groups of smaller individual mirrors 20. A field facet with dimensions of 5 mm in the y-direction and 100 mm in the x-direction can, for example, be formed by a 1 × 20 array of individual mirrors 20 with dimensions of 5 mm × 5 mm up to a 10 × 200 array of individual mirrors 20 Dimensions of 0.5 mm × 0.5 mm can be constructed.

Zur Veränderung der Beleuchtungseinstellungen werden die Kippwinkel der Einzelspiegel 20 eingestellt. Insbesondere haben die Kippwinkel einen Verlagerungsbereich von mindestens ± 50 mrad, insbesondere mindestens ± 100 mrad, insbesondere mindestens ± 120 mrad. Bei der Einstellung der Kippstellung der Einzelspiegel 20 wird eine Genauigkeit von besser als 0,2 mrad, insbesondere besser als 0,1 mrad, erreicht. Bei der Einstellung der Kippstellung der Einzelspiegel 20 ist eine Genauigkeit von besser als 0,1 mrad, insbesondere von besser als 0,05 mrad, insbesondere von besser als 0,02 mrad erforderlich. Die Einzelspiegel 20 des Feldfacettenspiegels 13 und des Pupillenfacettenspiegels 14 tragen in der Ausführungsform der optischen Beleuchtungseinheit 4 gemäß 1 Mehrfachbeschichtungen zur Optimierung ihres Reflexionsvermögens bei der Wellenlänge der Nutzstrahlung 10. Die Temperatur der Mehrfachbeschichtungen sollte während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage 1 425 K nicht überschreiten. Dies wird durch einen geeigneten Aufbau der Einzelspiegel 20 erreicht. Für Details wird auf die DE 10 2013 206 529 A1 verwiesen, die hiermit vollständig in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.To change the lighting settings, the tilt angles of the individual mirrors 20 are adjusted. In particular, the tilt angles have a displacement range of at least ± 50 mrad, in particular at least ± 100 mrad, in particular at least ± 120 mrad. When adjusting the tilt position of the individual mirrors 20, an accuracy of better than 0.2 mrad, in particular better than 0.1 mrad, is achieved. When adjusting the tilt position of the individual mirrors 20, an accuracy of better than 0.1 mrad, in particular better than 0.05 mrad, in particular better than 0.02 mrad is required. The individual mirrors 20 of the field facet mirror 13 and the pupil facet mirror 14 carry in the embodiment of the optical illumination unit 4 according to 1 Multiple coatings to optimize their reflectivity at the wavelength of the useful radiation 10. The temperature of the multiple coatings should not exceed 1 425 K during operation of the projection exposure system. This is achieved by a suitable structure of the individual mirrors 20. For details see the DE 10 2013 206 529 A1 referred to, which is hereby incorporated in its entirety into the present application.

Die Einzelspiegel 20 der optischen Beleuchtungseinheit 4 sind in einer evakuierbaren Kammer 21 untergebracht, deren Begrenzungswand 22 in 2 angedeutet ist. Die Kammer 21 ist über eine Fluidleitung 23, in der ein Absperrventil 24 untergebracht ist, mit einer Vakuumpumpe 25 verbunden. Der Betriebsdruck in der evakuierbaren Kammer 21 beträgt einige Pascal, insbesondere 3 Pa bis 5 Pa (Partialdruck H2). Alle anderen Partialdrücke liegen deutlich unter 1 × 10-7 mbar.The individual mirrors 20 of the optical illumination unit 4 are housed in an evacuable chamber 21, the boundary wall 22 of which is in 2 is indicated. The chamber 21 is connected to a vacuum pump 25 via a fluid line 23 in which a shut-off valve 24 is accommodated. The operating pressure in the evacuable chamber 21 is a few Pascals, in particular 3 Pa to 5 Pa (partial pressure H 2 ). All other partial pressures are well below 1 × 10 -7 mbar.

Der Spiegel mit der Vielzahl von Einzelspiegeln 20 bildet zusammen mit der evakuierbaren Kammer 21 eine optische Baugruppe zur Führung eines Bündels der EUV-Strahlung 10.The mirror with the large number of individual mirrors 20, together with the evacuable chamber 21, forms an optical assembly for guiding a bundle of EUV radiation 10.

Jeder der Einzelspiegel 20 kann eine Reflexionsfläche 26 mit Abmessungen von 0,1 mm × 0,1 mm, 0,5 mm × 0,5 mm, 0,6 mm × 0,6 mm oder auch bis zu 5 mm × 5 mm oder größer aufweisen. Die Reflexionsfläche 26 kann auch kleinere Abmessungen haben. Insbesondere hat sie Seitenlängen im µm-Bereich oder im niedrigen mm-Bereich. Die Einzelspiegel 20 werden daher auch als Mikrospiegel bezeichnet. Die Reflexionsfläche 26 ist Teil eines Spiegelsubstrats 27 des Einzelspiegels 20. Das Spiegelsubstrat 27 trägt die Mehrfachbeschichtung.Each of the individual mirrors 20 can have a reflection surface 26 with dimensions of 0.1 mm × 0.1 mm, 0.5 mm × 0.5 mm, 0.6 mm × 0.6 mm or up to 5 mm × 5 mm or have larger. The reflection surface 26 can also have smaller dimensions. In particular, it has side lengths in the µm range or in the low mm range. The individual mirrors 20 are therefore also referred to as micromirrors. The reflection surface 26 is part of a mirror substrate 27 of the individual mirror 20. The mirror substrate 27 carries the multiple coating.

Mit Hilfe der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird mindestens ein Teil der Maske auf einen Bereich einer lichtempfindlichen Schicht auf dem Wafer zur lithografischen Herstellung eines mikro- oder nanostrukturierten Bauteils, insbesondere eines Halbleiterbauelements, beispielsweise eines Mikrochips, abgebildet. Je nach Ausgestaltung der Projektionsbelichtungsanlage 1 als Scanner oder als Stepper werden die Maske und der Wafer zeitlich synchronisiert in y-Richtung kontinuierlich im Scannerbetrieb oder schrittweise im Stepperbetrieb bewegt.With the help of the projection exposure system 1, at least a part of the mask is imaged onto an area of a light-sensitive layer on the wafer for the lithographic production of a micro- or nanostructured component, in particular a semiconductor component, for example a microchip. Depending on the design of the projection exposure system 1 as a scanner or as a stepper, the mask and the wafer are moved in a time-synchronized manner in the y direction continuously in scanner mode or stepwise in stepper mode.

Nachfolgend werden weitere Details und Aspekte des Spiegelarrays 19, insbesondere der optischen Bauteile, die die Einzelspiegel 20 umfassen, beschrieben.Further details and aspects of the mirror array 19, in particular the optical components that comprise the individual mirrors 20, are described below.

Zunächst wird unter Bezugnahme auf die 2 und 3 eine erste Variante eines optischen Bauteils 30 beschrieben, das einen Einzelspiegel 20 und insbesondere die Verlagerungsvorrichtung 31 zum Verlagern, insbesondere zum Schwenken, des Einzelspiegels 20 umfasst.First, with reference to the 2 and 3 a first variant of an optical component 30 is described, which includes an individual mirror 20 and in particular the displacement device 31 for displacing, in particular for pivoting, the individual mirror 20.

Die Darstellung gemäß 3 entspricht derjenigen gemäß 2, wobei in 3 das Spiegelsubstrat 27 des Einzelspiegels 20 zur Seite weggeklappt ist. Dadurch sind die Strukturen der Verlagerungsvorrichtung 31 und der Sensorvorrichtung besser sichtbar.The representation according to 3 corresponds to that according to 2 , where in 3 the mirror substrate 27 of the individual mirror 20 is folded away to the side. This makes the structures of the displacement device 31 and the sensor device more visible.

Das optische Bauteil umfasst den Einzelspiegel 20, der insbesondere als Mikrospiegel ausgebildet ist. Der Einzelspiegel 20 umfasst das oben beschriebene Spiegelsubstrat 27, auf dessen Vorderseite die Reflexionsfläche 26 ausgebildet ist. Die Reflexionsfläche 26 ist insbesondere durch einen mehrschichtigen Aufbau gebildet. Sie hat insbesondere eine strahlungsreflektierende Eigenschaft für die Beleuchtungsstrahlung 10, insbesondere für EUV-Strahlung.The optical component includes the individual mirror 20, which is designed in particular as a micromirror. The individual mirror 20 includes the mirror substrate 27 described above, on the front of which the reflection surface 26 is formed. The reflection surface 26 is formed in particular by a multi-layer structure. In particular, it has a radiation-reflecting property the lighting radiation 10, in particular for EUV radiation.

Gemäß der in den Figuren dargestellten Variante hat die Reflexionsfläche 26 eine quadratische Ausführung; sie ist jedoch teilweise geschnitten dargestellt, um auch das Aktorsystem zu zeigen. Sie hat im Allgemeinen eine rechteckige Ausgestaltung. Sie kann auch eine dreieckige oder sechseckige Form haben. Insbesondere hat sie eine solche kachelartige Ausgestaltung, dass eine spaltfreie Tesselierung einer Ebene über die Einzelspiegel 20 möglich ist. Die Befestigung des Einzelspiegels 20 erfolgt mittels eines Gelenks 32, das weiter unten noch näher beschrieben wird. Insbesondere ist er so gelagert, dass er zwei Freiheitsgrade der Verkippung aufweist. Insbesondere ermöglicht das Gelenk 32 das Verkippen des Einzelspiegels 20 um zwei Kippachsen 33, 34. Die Kippachsen 33, 34 stehen senkrecht zueinander. Sie schneiden sich in einem zentralen Schnittpunkt, der als effektiver Schwenkpunkt 35 bezeichnet wird.According to the variant shown in the figures, the reflection surface 26 has a square design; However, it is shown partially cut in order to also show the actuator system. It generally has a rectangular design. It can also have a triangular or hexagonal shape. In particular, it has such a tile-like design that a gap-free tessellation of a plane via the individual mirrors 20 is possible. The individual mirror 20 is attached by means of a joint 32, which will be described in more detail below. In particular, it is mounted in such a way that it has two degrees of freedom of tilting. In particular, the joint 32 enables the individual mirror 20 to be tilted about two tilt axes 33, 34. The tilt axes 33, 34 are perpendicular to one another. They intersect at a central intersection called the effective pivot point 35.

Soweit sich der Einzelspiegel 20 in einer nicht verschwenkten Neutralstellung befindet, liegt der effektive Schwenkpunkt 35 auf einer Flächennormalen 36, die durch einen zentralen Punkt, insbesondere den geometrischen Schwerpunkt der Spiegelfläche 26, verläuft.As long as the individual mirror 20 is in a non-pivoted neutral position, the effective pivot point 35 lies on a surface normal 36 which runs through a central point, in particular the geometric center of gravity of the mirror surface 26.

Soweit nicht anders angegeben, ist unter der Richtung der Flächennormalen 36 im folgenden Text stets die Richtung derselben in der nicht verkippten Neutralstellung des Einzelspiegels 20 zu verstehen.Unless otherwise stated, the direction of the surface normal 36 in the following text is always to be understood as the direction of the surface normal in the non-tilted neutral position of the individual mirror 20.

Zunächst wird die Verlagerungsvorrichtung 31 im Folgenden näher beschrieben.First, the displacement device 31 will be described in more detail below.

Die Verlagerungsvorrichtung 31 umfasst eine Elektrodenstruktur mit Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; und Aktor-Wandler-Spiegelelektroden 42. Gemäß der in den 2 und 3 dargestellten Variante umfasst die Elektrodenstruktur vier Aktor-Wandler-Statorelektroden 371, 372, 373 und 374. Im Allgemeinen beträgt die Anzahl der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; mindestens 2, kann aber auch 3, 4 oder mehr betragen.The displacement device 31 comprises an electrode structure with actuator-transducer stator electrodes 37; and actuator-transducer mirror electrodes 42. According to the in the 2 and 3 In the variant shown, the electrode structure comprises four actuator-transducer stator electrodes 37 1 , 37 2 , 37 3 and 37 4 . In general, the number of actuator-transducer stator electrodes is 37; at least 2, but can also be 3, 4 or more.

Alle Aktor-Wandler-Elektroden 37i, 42 sind als Kamm-Elektroden mit einer Vielzahl von Kammfingern 38 ausgestaltet. Die jeweils komplementären Kammfinger von Spiegel und Stator greifen dabei ineinander. Die Kämme der einzelnen Aktor-Elektroden 37; umfassen jeweils 30 Aktor-Wandler-Stator-Kammfinger 38, die im Folgenden auch als Stator-Kammfinger oder lediglich als Kammfinger abgekürzt werden. Eine jeweils andere Anzahl ist ebenfalls möglich. Die Anzahl der Kammfinger 38 der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; beträgt insbesondere mindestens 2, insbesondere mindestens 3, insbesondere mindestens 5, insbesondere mindestens 10. Sie kann bis zu 50, insbesondere bis zu 100 betragen.All actuator-transducer electrodes 37i , 42 are designed as comb electrodes with a large number of comb fingers 38. The complementary comb fingers of the mirror and stator interlock. The combs of the individual actuator electrodes 37; each include 30 actuator-transducer-stator comb fingers 38, which are also abbreviated below as stator comb fingers or simply as comb fingers. A different number is also possible. The number of comb fingers 38 of the actuator-transducer stator electrodes 37; is in particular at least 2, in particular at least 3, in particular at least 5, in particular at least 10. It can be up to 50, in particular up to 100.

Die Kämme der Aktor-Wandler-Spiegelelektroden 42 bestehen dementsprechend aus Aktor-Wandler-Spiegel-Kammfingern 43, die im Folgenden auch als Spiegel-Kammfinger oder lediglich als Kammfinger abgekürzt werden. Die Anzahl der Spiegel-Kammfinger 43 entspricht der Anzahl der Stator-Kammfinger. Sie kann auch jeweils um eins von der Anzahl der Stator-Kammfinger abweichen.The combs of the actuator-transducer-mirror electrodes 42 accordingly consist of actuator-transducer-mirror comb fingers 43, which are also abbreviated below as mirror comb fingers or simply as comb fingers. The number of mirror comb fingers 43 corresponds to the number of stator comb fingers. It can also differ by one from the number of stator comb fingers.

Die Kammfinger 38 sind so angeordnet, dass sie sich in radialer Richtung in Bezug auf die Flächennormale 36 bzw. den effektiven Schwenkpunkt 35 erstrecken. Gemäß einer in den Figuren nicht dargestellten Variante können die Kammfinger 38, 43 auch tangential zu Kreisen um den effektiven Schwenkpunkt 35 angeordnet sein. Sie können auch eine Ausführungsform aufweisen, die Abschnitten von konzentrischen Kreiszylinder-Seitenflächen um die Flächennormale 36 entspricht.The comb fingers 38 are arranged so that they extend in the radial direction with respect to the surface normal 36 or the effective pivot point 35. According to a variant not shown in the figures, the comb fingers 38, 43 can also be arranged tangentially to circles around the effective pivot point 35. They can also have an embodiment that corresponds to sections of concentric circular cylinder side surfaces around the surface normal 36.

Alle Aktor-Wandler-Statorelektroden 37i sind auf einer Trägerstruktur in Form eines Substrats 39 angeordnet. Insbesondere sind sie stationär auf dem Substrat 39 angeordnet. Sie sind insbesondere in einer einzigen Ebene angeordnet, die durch die Vorderseite des Substrats 39 definiert ist. Diese Ebene wird auch als Aktor-Ebene 40 oder als Kamm-Ebene bezeichnet.All actuator-transducer stator electrodes 37i are arranged on a support structure in the form of a substrate 39. In particular, they are arranged stationary on the substrate 39. In particular, they are arranged in a single plane, which is defined by the front of the substrate 39. This level is also referred to as the actuator level 40 or the comb level.

Als Substrat 39 dient insbesondere ein Wafer. Das Substrat 39 wird auch als Grundplatte bezeichnet.A wafer in particular serves as substrate 39. The substrate 39 is also referred to as a base plate.

Die Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; sind jeweils in einem Bereich auf dem Substrat 39 angeordnet, der zum einen eine quadratische Außenkontur und zum anderen eine kreisförmige Innenkontur aufweist. Alternativ dazu können die Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; auch in einem kreisringförmigen Bereich auf dem Substrat 39 angeordnet sein. In diesem Fall ist die Außenkontur ebenfalls kreisförmig ausgebildet. Insbesondere sind die einzelnen Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; jeweils in kreisringsegmentförmigen Bereichen angeordnet. Die Elektrodenstruktur insgesamt, d.h. alle Aktor-Wandler-Statorelektroden 37;, ist in einem Bereich angeordnet, der eine Außenkontur aufweist, die im Wesentlichen derjenigen der Reflexionsfläche des Einzelspiegels 20 entspricht. Sie kann auch in einem etwas kleineren Bereich angeordnet sein, insbesondere in einem Bereich, der um etwa 5 % bis 25 % kleiner ist.The actuator-transducer stator electrodes 37; are each arranged in an area on the substrate 39, which has a square outer contour and a circular inner contour. Alternatively, the actuator-transducer stator electrodes 37; also be arranged in an annular area on the substrate 39. In this case, the outer contour is also circular. In particular, the individual actuator-transducer stator electrodes 37; each arranged in circular ring segment-shaped areas. The electrode structure as a whole, i.e. all actuator-transducer-stator electrodes 37, is arranged in an area that has an outer contour that essentially corresponds to that of the reflection surface of the individual mirror 20. It can also be arranged in a slightly smaller area, in particular in an area that is approximately 5% to 25% smaller.

Die Elektrodenstruktur weist eine radiale Symmetrie auf. Insbesondere weist sie eine vierfache radiale Symmetrie auf. Die Elektrodenstruktur kann auch eine andere radiale Symmetrie aufweisen. Insbesondere kann sie eine dreifache radiale Symmetrie aufweisen. Insbesondere weist sie eine k-fache radiale Symmetrie auf, wobei k die Anzahl der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; angibt. Abgesehen von der Unterteilung der Elektrodenstruktur in die verschiedenen Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; weist die Elektrodenstruktur eine n-fache radiale Symmetrie auf, wobei n genau der Gesamtzahl der Kammfinger 38 aller Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; entspricht.The electrode structure has radial symmetry. In particular, it has fourfold radial symmetry. The electrode structure can also have a different radial symmetry sen. In particular, it can have a threefold radial symmetry. In particular, it has a k-fold radial symmetry, where k is the number of actuator-transducer stator electrodes 37; indicates. Apart from the subdivision of the electrode structure into the various actuator-transducer-stator electrodes 37; the electrode structure has an n-fold radial symmetry, where n is exactly the total number of comb fingers 38 of all actuator-transducer stator electrodes 37; corresponds.

Abgesehen von ihrer unterschiedlichen Anordnung auf dem Substrat 39 sind die einzelnen Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; identisch ausgestaltet. Dies ist nicht unbedingt erforderlich. Sie können auch eine andere Ausgestaltung haben. Insbesondere können sie in Abhängigkeit von den mechanischen Eigenschaften des Gelenks 32 ausgeführt werden.Apart from their different arrangement on the substrate 39, the individual actuator-transducer stator electrodes 37; identically designed. This is not absolutely necessary. They can also have a different design. In particular, they can be carried out depending on the mechanical properties of the joint 32.

Die Kammfinger 38 sind radial in Bezug auf den effektiven Schwenkpunkt 35 oder radial in Bezug auf die Ausrichtung der Flächennormalen 36 im nicht verschwenkten Neutralzustand des Einzelspiegels 20 angeordnet.The comb fingers 38 are arranged radially with respect to the effective pivot point 35 or radially with respect to the alignment of the surface normals 36 in the non-pivoted neutral state of the individual mirror 20.

Bei Einzelspiegeln 20, deren Spiegelsubstrate 27 Abmessungen von 1 mm · 1 mm aufweisen, haben die Kammfinger 38 an ihrem äußeren Ende in radialer Richtung eine Dicke d von höchstens 5 µm. Im Allgemeinen liegt die maximale Dicke d der Kammfinger 38 an ihrem äußeren Ende in radialer Richtung im Bereich von 1 µm bis 20 µm, insbesondere im Bereich von 3 µm bis 10 µm.In the case of individual mirrors 20, the mirror substrates 27 of which have dimensions of 1 mm x 1 mm, the comb fingers 38 have a thickness d of at most 5 μm at their outer end in the radial direction. In general, the maximum thickness d of the comb fingers 38 at their outer end in the radial direction is in the range of 1 μm to 20 μm, in particular in the range of 3 μm to 10 μm.

Die Kammfinger 38 haben eine Höhe h, d.h. eine Ausdehnung in Richtung der Oberflächennormale 36, die im Bereich von 10 µm bis 300 µm, insbesondere im Bereich von 50 µm bis 150 µm liegt. Andere Werte sind ebenfalls denkbar. Die Höhe h ist in radialer Richtung konstant. Sie kann auch in radialer Richtung abnehmen. Dadurch können größere Kippwinkel ermöglicht werden, ohne dass dies zu einem Aufschlagen der Kammfinger der Aktor-Spiegelelektrode 42 auf der Grundplatte führt.The comb fingers 38 have a height h, i.e. an extension in the direction of the surface normal 36, which is in the range from 10 μm to 300 μm, in particular in the range from 50 μm to 150 μm. Other values are also conceivable. The height h is constant in the radial direction. It can also decrease in the radial direction. This makes it possible to make larger tilt angles possible without causing the comb fingers of the actuator mirror electrode 42 to hit the base plate.

Benachbarte Kammfinger 38, 43 der Aktor-Elektroden 37; einerseits und der Aktor-Spiegelelektroden 42 andererseits haben im unverschwenkten Zustand des Einzelspiegels 20 einen Mindestabstand im Bereich von 1 µm bis 20 µm, insbesondere im Bereich von 3 µm bis 10 µm, insbesondere etwa 5 µm. Diese Werte können für Einzelspiegel 20 mit kleineren oder größeren Abmessungen entsprechend skaliert werden.Adjacent comb fingers 38, 43 of the actuator electrodes 37; on the one hand and the actuator mirror electrodes 42 on the other hand, in the non-pivoted state of the individual mirror 20, have a minimum distance in the range of 1 µm to 20 µm, in particular in the range of 3 µm to 10 µm, in particular approximately 5 µm. These values can be scaled accordingly for individual mirrors 20 with smaller or larger dimensions.

Dieser Mindestabstand m ist der Mindestabstand zwischen benachbarten Spiegel-Kammfingern und Stator-Kammfingern, gemessen im neutralen, nicht verschwenkten Zustand des Einzelspiegels 20. Die Kammfinger können sich einander annähern, wenn der Einzelspiegel 20 verkippt wird. Der Mindestabstand m ist so gewählt, dass es auch bei maximaler Verkippung des Einzelspiegels 20 zu keiner Kollision zwischen benachbarten Spiegelkammfingern und Stator-Kammfingern kommt. Dabei sind auch Fertigungstoleranzen berücksichtigt worden. Solche Fertigungstoleranzen liegen bei wenigen Mikrometern, insbesondere bei höchstens 3 µm, insbesondere bei höchstens 2 µm, insbesondere bei höchstens 1 µm.This minimum distance m is the minimum distance between adjacent mirror comb fingers and stator comb fingers, measured in the neutral, non-pivoted state of the individual mirror 20. The comb fingers can approach each other when the individual mirror 20 is tilted. The minimum distance m is chosen so that there is no collision between adjacent mirror comb fingers and stator comb fingers even when the individual mirror 20 is tilted to the maximum. Manufacturing tolerances have also been taken into account. Such manufacturing tolerances are a few micrometers, in particular at most 3 µm, in particular at most 2 µm, in particular at most 1 µm.

Die maximal mögliche Annäherung benachbarter Kammfinger 38, 43 lässt sich leicht aus den geometrischen Details derselben und ihrer Anordnung sowie der maximal möglichen Verkippung des Einzelspiegels 20 bestimmen. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die maximale Annäherung benachbarter Kammfinger 38, 43 bei einer Verkippung des Einzelspiegels 20 um 120 mrad etwa 2 µm. Insbesondere ist die maximale Annäherung kleiner als 10 µm, insbesondere kleiner als 7 µm, insbesondere kleiner als 5 µm, insbesondere kleiner als 3 µm.The maximum possible approach of adjacent comb fingers 38, 43 can be easily determined from the geometric details of the same and their arrangement as well as the maximum possible tilting of the individual mirror 20. In the present embodiment, the maximum approach of adjacent comb fingers 38, 43 is approximately 2 μm when the individual mirror 20 is tilted by 120 mrad. In particular, the maximum approximation is smaller than 10 µm, in particular smaller than 7 µm, in particular smaller than 5 µm, in particular smaller than 3 µm.

Die Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; wirken jeweils mit einer Aktor-Spiegelelektrode 42 zusammen. Die Aktor-Spiegelelektrode 42 ist mit dem Spiegelsubstrat 27 verbunden. Insbesondere ist die Aktor-Spiegelelektrode 42 mechanisch fest mit dem Spiegelsubstrat 27 verbunden. Die Aktor-Spiegelelektroden 42 bilden eine Gegenelektrode zu den Aktor-Wandler-Statorelektroden 37;. Sie werden daher auch einfach als Gegenelektrode bezeichnet.The actuator-transducer stator electrodes 37; each interact with an actuator mirror electrode 42. The actuator mirror electrode 42 is connected to the mirror substrate 27. In particular, the actuator mirror electrode 42 is mechanically firmly connected to the mirror substrate 27. The actuator mirror electrodes 42 form a counter electrode to the actuator transducer stator electrodes 37;. They are therefore also simply referred to as counter electrodes.

Die Aktor-Spiegelelektrode 42 bildet eine passive Elektrodenstruktur. Dies ist so zu verstehen, dass die Aktor-Spiegelelektrode 42 mit einer festen, konstanten Spannung beaufschlagt wird.The actuator mirror electrode 42 forms a passive electrode structure. This should be understood to mean that the actuator mirror electrode 42 is subjected to a fixed, constant voltage.

Die Aktor-Spiegelelektrode 42 ist komplementär zu den Statorelektroden 37i des Aktor-Wandlers ausgestaltet. Sie bildet insbesondere einen Ring mit Aktor-Wandler-Spiegelkammfingern 43, die im Folgenden zur Vereinfachung auch als Spiegelkammfinger oder nur als Kammfinger 43 bezeichnet werden. Die Spiegelkammfinger 43 der Aktor-Spiegelelektrode 42 entsprechen in ihren geometrischen Eigenschaften im Wesentlichen den Statorkammfingern 38 der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37;.The actuator mirror electrode 42 is designed to complement the stator electrodes 37i of the actuator converter. In particular, it forms a ring with actuator-transducer mirror comb fingers 43, which are also referred to below as mirror comb fingers or just as comb fingers 43 for simplicity. The geometric properties of the mirror comb fingers 43 of the actuator mirror electrode 42 essentially correspond to the stator comb fingers 38 of the actuator converter stator electrodes 37;.

Alle Kammfinger 38, 43 können die gleiche Höhe haben, d.h. identische Abmessungen in Richtung der Flächennormale 36. Dies vereinfacht den Herstellungsprozess.All comb fingers 38, 43 can have the same height, i.e. identical dimensions in the direction of the surface normal 36. This simplifies the manufacturing process.

In Richtung der Flächennormalen 36 können die Spiegelkammfinger 43 der Aktor-Spiegelelektrode 42 auch eine andere Höhe haben als die Stator-Kammfinger 38 der aktiven Aktor-Wandler-Statorelektroden 37;.In the direction of the surface normal 36, the mirror comb fingers 43 of the actuator mirror electrode 42 can also have a different height than the height gate comb fingers 38 of the active actuator-transducer stator electrodes 37;.

Die Kammfinger 38, 43 können eine Höhe h aufweisen, die in radialer Richtung abnimmt. Es ist auch möglich, die Kammfinger 38, 43 im Bereich der Ecken des optischen Bauteils 30 kürzer auszuführen als die übrigen Kammfinger 38, 43. Dadurch kann ein größerer Kippwinkel des Einzelspiegels 20 ermöglicht werden.The comb fingers 38, 43 can have a height h that decreases in the radial direction. It is also possible to make the comb fingers 38, 43 shorter in the area of the corners of the optical component 30 than the remaining comb fingers 38, 43. This enables a larger tilt angle of the individual mirror 20.

Insbesondere ist die Aktor-Spiegelelektrode 42 so ausgestaltet, dass jeweils einer der Kammfinger 43 der Aktor-Spiegelelektrode 42 in einen Zwischenraum zwischen zwei der Kammfinger 38 der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; eintauchen kann.In particular, the actuator mirror electrode 42 is designed such that one of the comb fingers 43 of the actuator mirror electrode 42 is inserted into a space between two of the comb fingers 38 of the actuator transducer stator electrodes 37; can immerse.

Die Aktor-Spiegelelektrode 42 ist elektrisch leitend mit dem Spiegelsubstrat 27 verbunden. Ihre Kammfinger 43 sind daher äquipotential. Das Spiegelsubstrat 27 ist über eine elektrisch leitende Gelenkfeder niederohmig mit der Grundplatte verbunden. Prinzipiell ist es auch möglich, das Spiegelsubstrat, d.h. das Spiegelsubstrat 27, die Aktor-Spiegelelektroden 42 und die Sensor-Spiegelelektroden 45, mit separaten Zuleitungen über das Gelenk 32 einzeln elektrisch zu verbinden und so beispielsweise auf unterschiedliche Potentiale zu legen bzw. im Hinblick auf Störungen und/oder Übersprechen zu entkoppeln. Die Grundplatte kann, muss aber nicht, geerdet sein. Alternativ kann der Spiegel über eine leitende Gelenkfeder mit einer Spannungsquelle auf einem anderen Potential verbunden, aber von der Spiegelplatte elektrisch isoliert sein. Dadurch ist es möglich, eine feste oder variable Vorspannung an den Spiegel anzulegen.The actuator mirror electrode 42 is connected to the mirror substrate 27 in an electrically conductive manner. Their comb fingers 43 are therefore equipotential. The mirror substrate 27 is connected to the base plate in a low-resistance manner via an electrically conductive joint spring. In principle, it is also possible to individually electrically connect the mirror substrate, i.e. the mirror substrate 27, the actuator mirror electrodes 42 and the sensor mirror electrodes 45, with separate supply lines via the joint 32 and thus, for example, to set them to different potentials or with regard to To decouple interference and/or crosstalk. The base plate can, but does not have to, be grounded. Alternatively, the mirror can be connected to a voltage source at a different potential via a conductive hinge spring, but electrically isolated from the mirror plate. This makes it possible to apply a fixed or variable bias voltage to the mirror.

An die Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; kann eine Aktorspannung UA angelegt werden, um den Einzelspiegel 20 zu verschwenken. Daher werden die Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; auch als aktive Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; bezeichnet. Zum Anlegen der Aktorspannung UA an die Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; ist eine in den Figuren nicht dargestellte Spannungsquelle vorgesehen. Die Aktorspannung UA kann bis zu 200 Volt oder mehr betragen. Sie kann insbesondere größer als 100 Volt sein. Durch geeignetes Anlegen der Aktorspannung UA an eine Auswahl der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; kann der Einzelspiegel 20 um bis zu 50 mrad, insbesondere um bis zu 100 mrad, insbesondere um bis zu 150 mrad, aus einer Neutralstellung heraus verkippt werden. Alternativ können die Aktoren auch durch eine Ladungsquelle (Stromquelle) angesteuert werden.To the actuator-transducer stator electrodes 37; An actuator voltage U A can be applied in order to pivot the individual mirror 20. Therefore, the actuator-transducer stator electrodes 37; also as active actuator-transducer stator electrodes 37; designated. To apply the actuator voltage U A to the actuator-transducer stator electrodes 37; A voltage source, not shown in the figures, is provided. The actuator voltage U A can be up to 200 volts or more. In particular, it can be greater than 100 volts. By appropriately applying the actuator voltage U A to a selection of the actuator-transducer stator electrodes 37; The individual mirror 20 can be tilted by up to 50 mrad, in particular by up to 100 mrad, in particular by up to 150 mrad, from a neutral position. Alternatively, the actuators can also be controlled by a charge source (current source).

An den verschiedenen Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; können unterschiedliche Aktorspannungen UA; zum Verschwenken des Einzelspiegels 20 angelegt werden. Zur Steuerung der Aktorspannungen UA; ist eine in den Figuren nicht dargestellte Steuervorrichtung vorgesehen.On the various actuator-transducer stator electrodes 37; different actuator voltages U A ; to pivot the individual mirror 20. To control the actuator voltages U A ; A control device (not shown in the figures) is provided.

Zum Verkippen eines der Einzelspiegel 20 wird eine Aktorspannung UA an eine der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; angelegt. Gleichzeitig wird eine davon abweichende Aktorspannung UA2 ≠ UA1 an die in Bezug auf die Flächennormale 36 gegenüberliegende Aktor-Wandler Statorelektrode 37j angelegt. Dabei kann UA2 = 0 Volt sein. Insbesondere ist es möglich, die Aktorspannung UA1 nur an eine der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; anzulegen, während alle anderen Aktor-Wandler-Statorelektroden 37j auf einer Spannung von 0 Volt gehalten werden.To tilt one of the individual mirrors 20, an actuator voltage U A is sent to one of the actuator-transducer stator electrodes 37; created. At the same time, an actuator voltage U A2 ≠ U A1 that deviates from this is applied to the actuator-transducer stator electrode 37 j , which is opposite in relation to the surface normal 36. U A2 can be 0 volts. In particular, it is possible to send the actuator voltage U A1 to only one of the actuator-transducer stator electrodes 37; to be applied, while all other actuator-transducer stator electrodes 37 j are kept at a voltage of 0 volts.

Beim Verkippen des Einzelspiegels 20 tauchen die Kammfinger der Aktor-Spiegelelektrode 47 auf einer Seite tiefer zwischen die Kammfinger 38 der Aktor-Wandler-Statorelektrode 37; ein, insbesondere in dem Bereich dieser Aktor-Wandler-Statorelektrode 37i, an dem die Aktorspannung UA angelegt wurde. Auf der gegenüberliegenden Seite der Kippachse 33 ist die Aktor-Spiegelelektrode 42 weniger tief in die Aktor-Wandler-Statorelektroden 37j eingetaucht. Die Aktor-Spiegelelektrode 42 kann sogar zumindest bereichsweise aus den Aktor-Wandler-Statorelektroden 37j herausragen.When the individual mirror 20 is tilted, the comb fingers of the actuator mirror electrode 47 dip deeper on one side between the comb fingers 38 of the actuator transducer stator electrode 37; a, in particular in the area of this actuator-transducer-stator electrode 37i , to which the actuator voltage U A was applied. On the opposite side of the tilt axis 33, the actuator mirror electrode 42 is immersed less deeply in the actuator transducer stator electrodes 37 j . The actuator mirror electrode 42 can even protrude from the actuator transducer stator electrodes 37 j at least in some areas.

Die Kammüberlappung, d. h. die Eintauchtiefe der Aktor-Spiegelelektrode 42 zwischen den Aktor-Wandler-Statorelektroden 37;, liegt zwischen 0 µm und 50 µm, vorzugsweise zwischen 5 µm und 30 µm, vorzugsweise 10 µm in der Neutralstellung des Einzelspiegels 20 bei einer Spiegelabmessung zwischen 0,5 mm2 × 0,5 mm2 und 1,0 mm2 × 1,0 mm2.The comb overlap, i.e. H. the immersion depth of the actuator mirror electrode 42 between the actuator transducer stator electrodes 37 is between 0 µm and 50 µm, preferably between 5 µm and 30 µm, preferably 10 µm in the neutral position of the individual mirror 20 with a mirror dimension between 0.5 mm2 × 0.5 mm2 and 1.0 mm2 × 1.0 mm2.

Bei einer Verkippung des Spiegels 20 um 120 mrad verringert sich der (seitliche) Abstand zwischen den Kammfingern 43 der Aktor-Spiegelelektrode 42 und den Kammfingern 38 der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; um maximal 1 µm bis 10 µm bzw. 3 µm bis 7 µm gegenüber der Neutralstellung. Somit sind die Kammfinger 43 der Aktor-Spiegelelektrode 42 und die Kammfinger 38 der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37i in jeder Schwenkstellung des Spiegels 20 voneinander beabstandet, insbesondere berührungslos. Insbesondere die Eintauchtiefe, d.h. die Kammüberlappung, ist so gewählt, dass dies gewährleistet ist.When the mirror 20 is tilted by 120 mrad, the (lateral) distance between the comb fingers 43 of the actuator mirror electrode 42 and the comb fingers 38 of the actuator transducer stator electrodes 37 decreases; by a maximum of 1 µm to 10 µm or 3 µm to 7 µm compared to the neutral position. Thus, the comb fingers 43 of the actuator mirror electrode 42 and the comb fingers 38 of the actuator transducer stator electrodes 37i are spaced apart from one another in every pivoting position of the mirror 20, in particular without contact. In particular, the immersion depth, ie the ridge overlap, is chosen to ensure this.

Gemäß einer Alternative sind die Kammfinger 38, 43 im äußeren Bereich etwas kürzer und haben daher eine relativ geringe Überlappung, d. h. eine geringere Eintauchtiefe. So kann beispielsweise die Eintauchtiefe im äußersten Bereich etwa halb so tief sein wie die Eintauchtiefe im inneren Bereich. Diese Angaben beziehen sich auch auf die Neutralstellung des Spiegels 20.According to an alternative, the comb fingers 38, 43 are somewhat shorter in the outer region and therefore have a relatively small overlap, ie a smaller immersion depth. For example, the immersion depth in the outermost area can be approximately half as deep as the immersion depth in the inner area. This information also refers to the neutral position of the mirror 20.

Über eine Abhängigkeit der Eintauchtiefe der Kammfinger 38, 43 von deren radialer Position kann auch die Charakteristik, insbesondere die Linearität der Ansteuerung, beeinflusst werden. Da alle Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; in einer einzigen Ebene, der Aktor-Ebene 40, angeordnet sind, kann auf eine komplizierte Reihenkinematik verzichtet werden. Die Verlagerungsvorrichtung 31 zeichnet sich durch eine Parallelkinematik aus. Insbesondere weist die Verlagerungsvorrichtung 31 keine beweglich angeordneten aktiven Komponenten auf. Alle Aktor-Wandler Statorelektroden 37;, an die die Aktorspannung UA angelegt werden kann, sind unbeweglich stationär auf dem Substrat 39 angeordnet. Zur Erfassung der Schwenkposition des Einzelspiegels 20 ist eine Sensorvorrichtung vorgesehen. Die Sensorvorrichtung kann einen Bestandteil der Verlagerungsvorrichtung 31 bilden.The characteristics, in particular the linearity of the control, can also be influenced by depending on the immersion depth of the comb fingers 38, 43 on their radial position. Since all actuator-transducer stator electrodes 37; are arranged in a single level, the actuator level 40, complicated series kinematics can be dispensed with. The displacement device 31 is characterized by parallel kinematics. In particular, the displacement device 31 has no movably arranged active components. All actuator-transducer stator electrodes 37, to which the actuator voltage U A can be applied, are arranged immovably and stationarily on the substrate 39. A sensor device is provided to detect the pivoting position of the individual mirror 20. The sensor device can form part of the displacement device 31.

Die Sensorvorrichtung umfasst Sensor-Wandler-Spiegelelektroden 45 und Sensor-Wandler-Stator-Elektroden 44;.The sensor device includes sensor-transducer mirror electrodes 45 and sensor-transducer stator electrodes 44;.

Die Sensoreinheit besteht aus vier Sensor-Wandler-Statorelektroden 441 bis 444. Zur Vereinfachung werden die Sensor-Wandler-Statorelektroden 44; auch nur als Sensorelektroden bezeichnet. Für die Ansteuerung ist es vorteilhaft, wenn die Anzahl der Sensor-Wandler-Statorelektroden 44; ziemlich genau der Anzahl der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; entspricht. Die Anzahl der Sensor-Wandler-Statorelektroden 44; kann aber auch von der Anzahl der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; abweichen.The sensor unit consists of four sensor-transducer stator electrodes 44 1 to 44 4 . To simplify matters, the sensor-transducer stator electrodes 44; also referred to as sensor electrodes. For the control, it is advantageous if the number of sensor-transducer stator electrodes 44; almost exactly the number of actuator-transducer-stator electrodes 37; corresponds. The number of sensor-transducer stator electrodes 44; but can also depend on the number of actuator-transducer-stator electrodes 37; differ.

Die Sensor-Wandler-Statorelektroden 441 bis 444 sind bei der Variante nach den 2 und 3 jeweils entlang der Diagonale des Substrats 39 angeordnet. Bei der in den 2 und 3 dargestellten Variante sind die Sensor-Wandler-Statorelektroden 441 bis 444 um 45° versetzt zu den Kippachsen 33, 34 des Gelenks 32 angeordnet.The sensor-transducer stator electrodes 44 1 to 44 4 are in the variant according to 2 and 3 each arranged along the diagonal of the substrate 39. At the in the 2 and 3 In the variant shown, the sensor-transducer stator electrodes 44 1 to 44 4 are arranged offset by 45 ° to the tilt axes 33, 34 of the joint 32.

Die Aktor-Wandler-Statorelektroden 37i sind jeweils in Quadranten 541 bis 544 auf dem Substrat 39 angeordnet. Die Sensor-Wandler Statorelektroden 44; sind jeweils in demselben Quadranten 541 bis 544 angeordnet wie jeweils eine der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37;. Die Aktorvorrichtung 31, insbesondere die Anordnung und Ausgestaltung der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37;, weist im Wesentlichen die gleichen Symmetrieeigenschaften auf wie die Reflexionsfläche 26 des Einzelspiegels 20. Die Sensorvorrichtung, insbesondere die Sensor-Wandler-Statorelektroden 44;, hat im Wesentlichen die gleichen Symmetrieeigenschaften wie die Reflexionsfläche 26 des Einzelspiegels 20.The actuator-transducer stator electrodes 37 i are each arranged in quadrants 54 1 to 54 4 on the substrate 39. The sensor-transducer stator electrodes 44; are each arranged in the same quadrant 54 1 to 54 4 as one of the actuator-transducer stator electrodes 37;. The actuator device 31, in particular the arrangement and design of the actuator-transducer stator electrodes 37;, has essentially the same symmetry properties as the reflection surface 26 of the individual mirror 20. The sensor device, in particular the sensor-transducer stator electrodes 44;, essentially has the the same symmetry properties as the reflection surface 26 of the individual mirror 20.

Jeweils zwei Sensor-Wandler Statorelektroden 44;, die sich in Bezug auf den effektiven Schwenkpunkt 35 gegenüberliegen, sind differentiell miteinander verbunden. Eine solche Verschaltung ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Generell ist es vorteilhaft, wenn jeweils zwei in Bezug auf den effektiven Schwenkpunkt 35 einander gegenüberliegende Sensorelektroden 44i so ausgestaltet und angeordnet sind, dass sie differentiell ausgelesen werden können.Two sensor-transducer stator electrodes 44, which lie opposite each other with respect to the effective pivot point 35, are differentially connected to one another. However, such an interconnection is not absolutely necessary. In general, it is advantageous if two sensor electrodes 44i , which are opposite one another with respect to the effective pivot point 35, are designed and arranged in such a way that they can be read out differentially.

Die Sensor-Wandler-Statorelektroden 44; sind als Kamm-Elektroden ausgebildet. Insbesondere können die Sensor-Wandler-Statorelektroden 44; entsprechend den Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; ausgebildet sein, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Die Sensor-Wandler-Statorelektroden 44; umfassen jeweils eine Sensor-Wandler-Stator-Senderelektrode 47, die im Folgenden auch als Senderelektrode abgekürzt wird, und eine Sensor-Wandler-Stator-Empfängerelektrode 48, die im Folgenden auch als Empfängerelektrode abgekürzt wird. Sowohl die Sensor-Wandler-Stator-Senderelektrode 47 als auch die Sensor-Wandler-Stator-Empfängerelektrode 48 weisen eine Kammstruktur auf. Sie bestehen insbesondere aus einer Vielzahl von Kammfingern. Insbesondere sind die Kammfinger der Sensor-Wandler-Stator-Senderelektrode 47 abwechselnd mit den Kammfingern der Sensor-Wandler-Stator-Empfängerelektrode 48 angeordnet.The sensor-transducer stator electrodes 44; are designed as comb electrodes. In particular, the sensor-transducer stator electrodes 44; corresponding to the actuator-transducer stator electrodes 37; be designed, the description of which is hereby referred to. The sensor-transducer stator electrodes 44; each include a sensor-transducer-stator-transmitter electrode 47, which is also abbreviated below as transmitter electrode, and a sensor-transducer-stator-receiver electrode 48, which is also abbreviated below as receiver electrode. Both the sensor-transducer-stator-transmitter electrode 47 and the sensor-transducer-stator-receiver electrode 48 have a comb structure. In particular, they consist of a large number of comb fingers. In particular, the comb fingers of the sensor-transducer-stator-transmitter electrode 47 are arranged alternately with the comb fingers of the sensor-transducer-stator-receiver electrode 48.

Die Sensorvorrichtung umfasst eine Sensor-Wandler-Spiegelelektrode 45 für jede der Sensor-Wandler-Stator-Elektroden 44;. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform bilden die Sensor-Wandler-Spiegelelektroden 45 jeweils eine Abschirmeinheit der Sensor-Wandler-Statorelektroden 44;. Die Sensor-Wandler-Spiegelelektrode 45 umfasst jeweils Kamm-Elemente mit mehreren Kamm-Fingern 46. Die Sensor-Wandler-Spiegelelektrode 45 ist entsprechend einer zu den Sensor-Wandler-Statorelektroden 44; passenden Gegenelektrode ausgebildet. Insbesondere können die Sensor-Wandler-Spiegelelektroden 45 entsprechend den Aktor-Wandler-Spiegelelektroden 42 ausgebildet sein, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird.The sensor device includes a sensor transducer mirror electrode 45 for each of the sensor transducer stator electrodes 44;. According to an advantageous embodiment, the sensor-transducer mirror electrodes 45 each form a shielding unit for the sensor-transducer stator electrodes 44;. The sensor-transducer mirror electrode 45 each comprises comb elements with a plurality of comb fingers 46. The sensor-transducer mirror electrode 45 is corresponding to one of the sensor-transducer stator electrodes 44; suitable counter electrode is formed. In particular, the sensor-transducer mirror electrodes 45 can be designed corresponding to the actuator-transducer mirror electrodes 42, the description of which is hereby referred to.

Die Sensor-Wandler-Spiegelelektroden 45 sind jeweils fest mit dem Spiegelsubstrat 27 verbunden. Sie sind im Bereich der Diagonale des Spiegelsubstrats 27 angeordnet. Beim Verkippen des Einzelspiegels 20 kann die Sensor-Wandler-Spiegelelektrode 45 jeweils unterschiedlich tief zwischen den Kammfingern der Sensor-Wandler-Statorelektroden 44;, insbesondere zwischen der Senderelektrode 47 und der Empfängerelektrode 48, eintauchen. Dadurch ergibt sich eine variable Abschirmung benachbarter Kammfinger, insbesondere eine variable Abschirmung der Empfängerelektrode 48 gegenüber der Senderelektrode 47. Dies führt zu einer Kapazitätsänderung zwischen den benachbarten Kammfingern der Sensor-Wandler-Statorelektroden 44;, wenn der Einzelspiegel 20 verschwenkt wird. Diese Kapazitätsänderung kann gemessen werden. Dazu werden die Eingänge eines Messgerätes abwechselnd mit den Kammfingern der Sensor-Wandler-Statorelektroden 44; verbunden.The sensor-transducer mirror electrodes 45 are each firmly connected to the mirror substrate 27. They are arranged in the area of the diagonal of the mirror substrate 27. When the individual mirror 20 is tilted, the sensor-transducer mirror electrode 45 can dip to different depths between the comb fingers of the sensor-transducer stator electrodes 44, in particular between the transmitter electrode 47 and the receiver electrode 48. This results in variable shielding of adjacent comb fingers, in particular variable shielding of the receiver elect rode 48 relative to the transmitter electrode 47. This leads to a change in capacitance between the adjacent comb fingers of the sensor-transducer stator electrodes 44 when the individual mirror 20 is pivoted. This change in capacity can be measured. For this purpose, the inputs of a measuring device are alternately connected to the comb fingers of the sensor-transducer stator electrodes 44; tied together.

Die anfängliche Eintauchtiefe der Sensor-Wandler-Spiegelelektroden 45 zwischen den Sensor-Wandler-Statorelektroden 44;, insbesondere zwischen den Senderelektroden 47 und den Empfängerelektroden 48, beträgt zwischen 10 µm und 100 µm, insbesondere zwischen 20 µm und 60 µm, bei einem Spiegel mit 1 mm Größe vorzugsweise etwa 40 µm. Damit ist sichergestellt, dass die Kammfinger 46 auch in der maximal verkippten Schwenkstellung überall zwischen den Senderelektroden 47 und den Empfängerelektroden 48 noch eine Rest-Eintauchtiefe haben, d.h. sie treten nie ganz heraus. Damit ist die differentielle Sensorfunktion über den gesamten Kippbereich gewährleistet. Andererseits ist die Eintauchtiefe der Sensor-Wandler-Spiegelelektrode 45 so gewählt, dass es auch in der maximal verkippten Schwenkstellung des Einzelspiegels 20 zu keiner Kollision derselben mit dem Substrat 39 kommt.The initial immersion depth of the sensor-transducer mirror electrodes 45 between the sensor-transducer stator electrodes 44, in particular between the transmitter electrodes 47 and the receiver electrodes 48, is between 10 µm and 100 µm, in particular between 20 µm and 60 µm, for a mirror with 1 mm size preferably about 40 µm. This ensures that the comb fingers 46 still have a residual immersion depth everywhere between the transmitter electrodes 47 and the receiver electrodes 48, even in the maximum tilted pivot position, i.e. they never come out completely. This ensures the differential sensor function over the entire tilting range. On the other hand, the immersion depth of the sensor-transducer-mirror electrode 45 is selected so that there is no collision between the individual mirror 20 and the substrate 39 even in the maximum tilted pivot position.

Zur Messung der Kapazität zwischen der Senderelektrode 47 und der Empfängerelektrode 48 der Sensor-Wandler-Statorelektroden 44; wird eine elektrische Spannung, insbesondere eine Sensorspannung Us, an die Senderelektrode 47 angelegt. Insbesondere dient eine Wechselspannung als Sensorspannung Us.To measure the capacitance between the transmitter electrode 47 and the receiver electrode 48 of the sensor-transducer stator electrodes 44; an electrical voltage, in particular a sensor voltage Us, is applied to the transmitter electrode 47. In particular, an alternating voltage serves as the sensor voltage Us.

Die Sensorvorrichtung ist empfindlich im Hinblick auf die Eintauchtiefe der Kammfinger 46 zwischen benachbarten Kammfingern der Sensor-Wandler-Statorelektroden 44;.The sensor device is sensitive to the immersion depth of the comb fingers 46 between adjacent comb fingers of the sensor-transducer stator electrodes 44;.

Die Sensorvorrichtung ist unempfindlich gegenüber einer reinen Verschwenkung des Kammfingers 46 relativ zur Senderelektrode 47 und zur Empfängerelektrode 48.The sensor device is insensitive to a mere pivoting of the comb finger 46 relative to the transmitter electrode 47 and the receiver electrode 48.

Die Sensorvorrichtung ist unempfindlich gegenüber einer seitlichen Verlagerung des Abschirmelements, die dessen Abstand zur Senderelektrode 47 und zur Empfängerelektrode 48 verändert, aber die Eintauchtiefe des Kammfingers 46 zwischen den benachbarten Sender- und Empfängerelektroden 47, 48 unverändert lässt.The sensor device is insensitive to a lateral displacement of the shielding element, which changes its distance from the transmitter electrode 47 and the receiver electrode 48, but leaves the immersion depth of the comb finger 46 between the adjacent transmitter and receiver electrodes 47, 48 unchanged.

Weitere Einzelheiten der Sensorvorrichtung sind in der WO 2016/146541 A1 beschrieben, auf die hiermit in vollem Umfang Bezug genommen wird.Further details of the sensor device are in the WO 2016/146541 A1 which are hereby incorporated by reference in their entirety.

Die Sensor-Wandler-Statorelektroden 44; sind innerhalb des Rings der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; angeordnet. In diesem Bereich sind die absoluten Bewegungen der Kammfinger 46 in Richtung parallel zur Flächennormalen 36 geringer als außerhalb des Rings der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37;. Der absolute Bewegungsumfang bezieht sich auf den Abstand zum effektiven Schwenkpunkt 35.The sensor-transducer stator electrodes 44; are within the ring of the actuator-transducer-stator electrodes 37; arranged. In this area, the absolute movements of the comb fingers 46 in the direction parallel to the surface normal 36 are smaller than outside the ring of the actuator-transducer-stator electrodes 37;. The absolute range of motion refers to the distance to the effective pivot point 35.

In den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen ragen die Sensor-Wandler-Statorelektroden 44; in radialer Richtung nach innen über die Innenkontur der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; hinaus. Es ist auch möglich, die Sensor-Wandler-Statorelektroden 44; so auszuführen, dass sie nicht über die Innenkontur der Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; herausragen.In the embodiments shown in the figures, the sensor-transducer stator electrodes 44; in the radial direction inwards over the inner contour of the actuator-transducer stator electrodes 37; out. It is also possible to use the sensor-transducer stator electrodes 44; to be carried out in such a way that they do not extend beyond the inner contour of the actuator-transducer-stator electrodes 37; stand out.

Die Sensor-Wandler-Statorelektroden 44; sind radial zum effektiven Schwenkpunkt 35 ausgebildet und angeordnet. Sie weisen insbesondere Kammfinger auf, die sich in radialer Richtung erstrecken. Dadurch wird die Empfindlichkeit gegenüber einer möglichen thermischen Ausdehnung des Einzelspiegels 20 reduziert.The sensor-transducer stator electrodes 44; are designed and arranged radially to the effective pivot point 35. In particular, they have comb fingers that extend in the radial direction. This reduces the sensitivity to possible thermal expansion of the individual mirror 20.

Wie bereits oben erläutert, weist die Sensorvorrichtung aufgrund ihres Aufbaus allenfalls eine geringe Empfindlichkeit gegenüber parasitären Bewegungen des Einzelspiegels 20 auf, insbesondere gegenüber Verlagerungen senkrecht zur Flächennormalen 36 und/oder Drehungen um die Flächennormale 36. Aufgrund des Abschirmungsprinzips der Sensorvorrichtung weist diese zudem bestenfalls eine minimale Empfindlichkeit gegenüber einer möglichen thermischen Ausdehnung des Einzelspiegels 20 auf. Zudem ist das Sensorprinzip wenig empfindlich gegenüber einer thermischen Verformung des Spiegels.As already explained above, due to its structure, the sensor device has at best a low sensitivity to parasitic movements of the individual mirror 20, in particular to displacements perpendicular to the surface normal 36 and / or rotations about the surface normal 36. Due to the shielding principle of the sensor device, it also has a minimal sensitivity at best Sensitivity to possible thermal expansion of the individual mirror 20. In addition, the sensor principle is not very sensitive to thermal deformation of the mirror.

Jeweils zwei in Bezug auf den effektiven Schwenkpunkt 35 gegenüberliegende Sensoreinheiten mit je einer Senderelektrode 47 und einer Empfängerelektrode 48 sind differentiell miteinander verschaltet oder zumindest differentiell auslesbar. Dadurch lassen sich Fehler bei der Messung der Position des Spiegels 20, insbesondere aufgrund von Eigenmoden des Einzelspiegels 20, ausschließen.Two sensor units opposite each other with respect to the effective pivot point 35, each with a transmitter electrode 47 and a receiver electrode 48, are differentially connected to one another or at least can be read out differentially. This makes it possible to exclude errors when measuring the position of the mirror 20, in particular due to intrinsic modes of the individual mirror 20.

Die aktiven Bestandteile der Sensorvorrichtung sind auf dem Substrat 39 angeordnet. Dadurch ist es möglich, den Neigungswinkel des Einzelspiegels 20 direkt relativ zum Substrat 39 zu messen. Außerdem kann durch die Anordnung der Senderelektroden 47 und der Empfängerelektroden 48 auf dem Substrat 39 die Länge der Signalleitung 56 und/oder der Zuleitungen 57 reduziert, insbesondere minimiert werden. Dadurch werden mögliche Störeinflüsse reduziert. Dies gewährleistet konstante Betriebsbedingungen.The active components of the sensor device are arranged on the substrate 39. This makes it possible to measure the angle of inclination of the individual mirror 20 directly relative to the substrate 39. In addition, the length of the signal line 56 and/or the supply lines 57 can be reduced, in particular minimized, by arranging the transmitter electrodes 47 and the receiver electrodes 48 on the substrate 39. This avoids possible disruptions inflows reduced. This ensures constant operating conditions.

Die Senderelektroden 47 sind jeweils als aktive Abschirmung, insbesondere als Abschirmring, um die Empfängerelektroden 48 ausgebildet. Dadurch wird ein kapazitives Übersprechen zwischen den Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; und der Sensorvorrichtung reduziert, insbesondere minimiert, insbesondere verhindert.The transmitter electrodes 47 are each designed as an active shield, in particular as a shielding ring, around the receiver electrodes 48. This causes capacitive crosstalk between the actuator-transducer stator electrodes 37; and the sensor device reduced, in particular minimized, in particular prevented.

An die Senderelektrode 47 kann eine Wechselspannung aus einer Spannungsquelle 48 angelegt werden. Die Spannungsquelle 58 hat eine niedrige Impedanz. Insbesondere weist die Spannungsquelle 58 eine Ausgangsimpedanz auf, die im Bereich der Erregerfrequenz kleiner als 1 Promille der Koppelkapazitäten von den Aktor-Wandler-Statorelektroden 37; zu den Senderelektroden 47 ist. Die Ausgangsimpedanz der Spannungsquelle ist kleiner als 1 Promille der Kapazitäten zwischen den Senderelektroden 47 und den Sensor-Wandler-Spiegelelektroden 45 oder den Empfängerelektroden 48. Damit ist sichergestellt, dass die an den Senderelektroden 47 anliegende Wechselspannung nicht oder zumindest nicht wesentlich von den variablen Aktorspannungen UA oder der variablen Sensorkapazität beeinflusst wird.An alternating voltage from a voltage source 48 can be applied to the transmitter electrode 47. The voltage source 58 has a low impedance. In particular, the voltage source 58 has an output impedance which, in the excitation frequency range, is less than 1 per mille of the coupling capacitances of the actuator-transducer stator electrodes 37; to the transmitter electrodes 47. The output impedance of the voltage source is less than 1 per mille of the capacitances between the transmitter electrodes 47 and the sensor-transducer mirror electrodes 45 or the receiver electrodes 48. This ensures that the alternating voltage applied to the transmitter electrodes 47 does not differ, or at least not significantly, from the variable actuator voltages U A or the variable sensor capacity is influenced.

Zum Auslesen des Sensor-Wandlers kann im Allgemeinen ein Netzwerkanalysator verwendet werden. Mit diesem ist es möglich, die Impedanz des Sensor-Wandlers zu bestimmen und daraus mittels eines Umrechnungsfaktors die Position der Verlagerung des Einzelspiegels 20 zu ermitteln. Ein solcher Netzwerkanalysator besteht in der Regel aus einer Anregungsquelle, beispielsweise der oben beschriebenen Spannungsquelle 58, und einer Antwortmessung, beispielsweise einer Strommessung oder einer Messung der transportierten Ladung während einer Signalperiode. Aus dem Quotienten von Erregerspannung und Strom kann die Netzimpedanz und damit die Sensorkapazität bestimmt werden.A network analyzer can generally be used to read the sensor transducer. With this it is possible to determine the impedance of the sensor transducer and from this to determine the position of the displacement of the individual mirror 20 using a conversion factor. Such a network analyzer usually consists of an excitation source, for example the voltage source 58 described above, and a response measurement, for example a current measurement or a measurement of the transported charge during a signal period. The network impedance and thus the sensor capacity can be determined from the quotient of the excitation voltage and current.

Im Folgenden werden zwei Varianten des Gelenks 32 ausführlicher beschrieben.Two variants of the joint 32 are described in more detail below.

Das Gelenk 32 kann als Kardan-Gelenk ausgeführt sein.The joint 32 can be designed as a cardan joint.

Gemäß einer ersten Variante ist das Gelenk 32 als Torsionsfederelementstruktur ausgeführt. Insbesondere umfasst es zwei Torsionsfedern 50, 51. Die beiden Torsionsfedern 50, 51 sind einstückig ausgebildet. Sie sind insbesondere rechtwinklig zueinander ausgerichtet und bilden eine kreuzförmige Struktur 49.According to a first variant, the joint 32 is designed as a torsion spring element structure. In particular, it includes two torsion springs 50, 51. The two torsion springs 50, 51 are formed in one piece. In particular, they are aligned at right angles to one another and form a cross-shaped structure 49.

Die Torsionsfedern 50, 51 haben eine Länge von etwa 100 µm, eine Breite von etwa 60 µm und eine Dicke von etwa 1 µm bis 5 µm. Solche Torsionsfedern 50, 51 sind als Einzelspiegel 20 mit Abmessungen von 0,6 mm · 0,6 mm geeignet. Die Abmessungen der Torsionsfedern 50, 51 hängen von den Abmessungen der Einzelspiegel 20 ab. Im Allgemeinen erfordern größere Spiegel größere, insbesondere steifere Torsionsfedern 50, 51.The torsion springs 50, 51 have a length of approximately 100 μm, a width of approximately 60 μm and a thickness of approximately 1 μm to 5 μm. Such torsion springs 50, 51 are suitable as individual mirrors 20 with dimensions of 0.6 mm x 0.6 mm. The dimensions of the torsion springs 50, 51 depend on the dimensions of the individual mirrors 20. In general, larger mirrors require larger, in particular stiffer, torsion springs 50, 51.

Die Torsionsfeder 50 erstreckt sich in Richtung der Kippachse 33. Die Torsionsfeder 50 ist mechanisch mit dem Substrat 39 verbunden. Zur Verbindung der Torsionsfeder 50 mit dem Substrat 39 dienen Anschlussblöcke 52. Die Anschlussblöcke 52 haben jeweils eine quaderförmige Ausgestaltung. Sie können auch zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch, ausgebildet sein. Andere geometrische Formen sind ebenfalls möglich.The torsion spring 50 extends in the direction of the tilt axis 33. The torsion spring 50 is mechanically connected to the substrate 39. Connection blocks 52 are used to connect the torsion spring 50 to the substrate 39. The connection blocks 52 each have a cuboid design. They can also be cylindrical, in particular circular cylindrical. Other geometric shapes are also possible.

Die Anschlussblöcke 52 sind jeweils in einem Endbereich der Torsionsfeder 50 angeordnet.The connection blocks 52 are each arranged in an end region of the torsion spring 50.

Neben der Verbindung des Gelenks 32 mit dem Substrat 39 dienen die Anschlussblöcke 52 auch als Abstandshalter zwischen der Torsionsfeder 50 und dem Substrat 39.In addition to connecting the joint 32 to the substrate 39, the connection blocks 52 also serve as spacers between the torsion spring 50 and the substrate 39.

Entsprechend der Verbindung der Torsionsfeder 50 mit dem Substrat 39 ist die Torsionsfeder 51 mechanisch mit dem Spiegelsubstrat 27 des Einzelspiegels 20 verbunden. Zu diesem Zweck sind Anschlussblöcke 53 vorgesehen. Die Anschlussblöcke 53 entsprechen in ihrer Ausgestaltung den Anschlussblöcken 52. Die Anschlussblöcke 53 sind jeweils in einem Endbereich der Torsionsfeder 51 angeordnet.Corresponding to the connection of the torsion spring 50 to the substrate 39, the torsion spring 51 is mechanically connected to the mirror substrate 27 of the individual mirror 20. Connection blocks 53 are provided for this purpose. The connection blocks 53 correspond in their design to the connection blocks 52. The connection blocks 53 are each arranged in an end region of the torsion spring 51.

In Richtung der Flächennormalen 36 sind die Anschlussblöcke 53 und die Anschlussblöcke 52 auf gegenüberliegenden Seiten der kreuzförmigen Struktur 49 angeordnet.In the direction of the surface normal 36, the connection blocks 53 and the connection blocks 52 are arranged on opposite sides of the cross-shaped structure 49.

Die Torsionsfedern 50, 51 des Gelenks 32 weisen im Bereich der an den Mittelbereich angrenzenden Schenkel der kreuzförmigen Struktur 49 ein T-förmiges Profil auf. Hierdurch werden die Torsionsfedern 50, 51 insbesondere gegenüber Auslenkungen in Richtung der Flächennormalen 36 versteift. Dadurch wird erreicht, dass die Eigenfrequenz des Spiegels 20 in vertikaler Richtung zu hohen Frequenzen verschoben wird und somit ein Frequenzabstand der geregelten Kippmoden und der parasitären Vertikalschwingungsmoden von mehr als einer Dekade im Frequenzraum erreicht wird, was aus steuerungstheoretischer Sicht vorteilhaft ist. Außerdem kann durch das kreuzförmige Versteifungselement 55 die Wärmeleitfähigkeit des Gelenks 32 erhöht werden.The torsion springs 50, 51 of the joint 32 have a T-shaped profile in the area of the legs of the cross-shaped structure 49 adjacent to the central area. As a result, the torsion springs 50, 51 are stiffened, in particular against deflections in the direction of the surface normal 36. This ensures that the natural frequency of the mirror 20 is shifted in the vertical direction to high frequencies and thus a frequency spacing of the regulated tilting modes and the parasitic vertical oscillation modes of more than a decade in the frequency space is achieved, which is advantageous from a control theory perspective. In addition, the thermal conductivity of the joint 32 can be increased by the cross-shaped stiffening element 55.

Grundsätzlich ist es möglich, ein entsprechendes Versteifungselement 55 auch auf der gegenüberliegenden Seite der kreuzförmigen Struktur 49 anzuordnen. In diesem Fall haben die Schenkel der Torsionsfedern 50, 51 einen kreuzförmigen Querschnitt.In principle, it is possible to have a corresponding stiffening element 55 on the opposite side of the cross-shaped structure door 49 to be arranged. In this case, the legs of the torsion springs 50, 51 have a cross-shaped cross section.

Durch eine gezielte Gestaltung der Versteifungselemente 55 können die mechanischen und/oder thermischen Eigenschaften des Gelenks gezielt beeinflusst werden. Das Profil, insbesondere die Versteifungselemente 55, dienen der Erhöhung der Steifigkeit in der Aktor-Ebene. Sie dienen insbesondere der Realisierung einer Bindungssteifigkeit des Einzelspiegels 20 gegenüber der Grundplatte 39 in den horizontalen Freiheitsgraden, d.h. bei einer horizontalen Verlagerung und einer Drehung um die vertikale Achse. Hierdurch werden die Eigenfrequenzen der parasitären Moden des Einzelspiegels 20 erhöht. Dadurch erhält man einen regelungstheoretisch vorteilhaften Modenabstand zwischen den angesteuerten Kippmoden und den parasitären Moden. Insbesondere liegen die Eigenfrequenzen der parasitären Moden vorzugsweise mindestens eine Dekade über den betätigten Kippmoden.By specifically designing the stiffening elements 55, the mechanical and/or thermal properties of the joint can be specifically influenced. The profile, in particular the stiffening elements 55, serve to increase the rigidity in the actuator level. They serve in particular to realize a binding rigidity of the individual mirror 20 relative to the base plate 39 in the horizontal degrees of freedom, i.e. during a horizontal displacement and a rotation about the vertical axis. This increases the natural frequencies of the parasitic modes of the individual mirror 20. This results in a mode spacing that is advantageous in terms of control theory between the controlled tilting modes and the parasitic modes. In particular, the natural frequencies of the parasitic modes are preferably at least a decade above the activated tilting modes.

Darüber hinaus sollen die zwischen dem Spiegel 20 und den Aktor-Wandler-Stator-Kammfingern 38 wirkenden Kräfte und die dadurch entstehende elektrostatische Erweichung (negative Steifigkeit) durch die hohe horizontale Steifigkeit aufgefangen werden. Insbesondere kann sichergestellt werden, dass aus Sicht der Kammfinger 38 kein transversaler Einzug erfolgt.In addition, the forces acting between the mirror 20 and the actuator-transducer-stator comb fingers 38 and the resulting electrostatic softening (negative rigidity) should be absorbed by the high horizontal rigidity. In particular, it can be ensured that, from the perspective of the comb fingers 38, no transversal retraction occurs.

Die Versteifungselemente 55, die auch als Versteifungsrippen, insbesondere als senkrechte Versteifungsrippen, bezeichnet werden, dienen der Verschiebung der Durchbiegungssteifigkeit und damit der Verschiebung der Eigenfrequenz von vertikalen Schwingungen, d.h. Schwingungen in Richtung der Flächennormalen 36, zu höheren Frequenzen.The stiffening elements 55, which are also referred to as stiffening ribs, in particular as vertical stiffening ribs, serve to shift the deflection stiffness and thus to shift the natural frequency of vertical vibrations, i.e. vibrations in the direction of the surface normal 36, to higher frequencies.

Das Gelenk 32 ist steif im Hinblick auf Drehungen um die Flächennormale 36. Das Gelenk 32 ist steif im Hinblick auf die lineare Verlagerung in Richtung der Flächennormale 36. Steif bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Eigenfrequenz der Drehschwingungen um die Flächennormale 36 und die Eigenfrequenz der Schwingungen in Richtung der Flächennormale um mehr als eine Frequenzdekade über den angesteuerten Moden liegen. Die angesteuerten Kippmoden des Einzelspiegels liegen insbesondere bei Frequenzen unter 1 kHz, insbesondere unter 600 Hz. Die Eigenfrequenz der Drehschwingungen um die Flächennormale 36 liegt bei mehr als 10 kHz, insbesondere bei mehr als 30 kHz.The joint 32 is stiff with regard to rotations about the surface normal 36. The joint 32 is stiff with regard to the linear displacement in the direction of the surface normal 36. In this context, stiff means that the natural frequency of the torsional vibrations about the surface normal 36 and the natural frequency of the Oscillations in the direction of the surface normal are more than a frequency decade above the controlled modes. The controlled tilting modes of the individual mirror are in particular at frequencies below 1 kHz, in particular below 600 Hz. The natural frequency of the torsional vibrations around the surface normal 36 is more than 10 kHz, in particular more than 30 kHz.

Das Gelenk 32 hat eine bekannte Flexibilität im Hinblick auf das Verschwenken um die beiden Kippachsen 33, 34. Die Steifigkeit des Gelenks 32 im Hinblick auf das Verschwenken um die Kippachsen 33, 34 kann durch eine gezielte Ausgestaltung der Torsionsfedern 50, 51 beeinflusst werden.The joint 32 has a known flexibility with regard to pivoting about the two tilting axes 33, 34. The rigidity of the joint 32 with regard to pivoting about the tilting axes 33, 34 can be influenced by a targeted design of the torsion springs 50, 51.

Das Gelenk 32, insbesondere die Anschlussblöcke 52, 53 und die Torsionsfedern 50, 51, dienen der Wärmeabfuhr aus dem Spiegelsubstrat 27. Die Bestandteile des Gelenks 32 bilden Wärmeleitungsabschnitte.The joint 32, in particular the connection blocks 52, 53 and the torsion springs 50, 51, serve to dissipate heat from the mirror substrate 27. The components of the joint 32 form heat conduction sections.

Das Gelenk 32 mit den Anschlussblöcken 52, 53 hat eine Vielzahl von Funktionen. Erstens: die Bindung der nicht angesteuerten Freiheitsgrade, zweitens: der Wärmetransport vom Spiegel 20 zur Grundplatte 39 und drittens: die elektrische Verbindung zwischen dem Spiegel 20 und der Grundplatte 39. Die Blöcke 52, 53 dienen in erster Linie dazu, Raum für die vertikale Bewegung des Gelenkelements zu schaffen. Es versteht sich von selbst, dass die Blöcke 52, 53 dann auch die mechanischen, thermischen und elektrischen Funktionen der Federn 50, 51 übernehmen müssen.The joint 32 with the connection blocks 52, 53 has a variety of functions. First: the binding of the non-controlled degrees of freedom, second: the heat transport from the mirror 20 to the base plate 39 and third: the electrical connection between the mirror 20 and the base plate 39. The blocks 52, 53 primarily serve to provide space for vertical movement of the joint element. It goes without saying that the blocks 52, 53 then also have to take over the mechanical, thermal and electrical functions of the springs 50, 51.

Die Grundplatte 39 kann einen Kühlkörper bilden. Es ist auch möglich, einen separaten Kühlkörper vorzusehen. Ein derartiger Kühlkörper ist vorzugsweise mit der Grundplatte 39, insbesondere mit dem Spiegel 20, thermisch verbunden.The base plate 39 can form a heat sink. It is also possible to provide a separate heat sink. Such a heat sink is preferably thermally connected to the base plate 39, in particular to the mirror 20.

Die Torsionsfedern 50, 51 bestehen aus einem Material mit einem Wärmeleitkoeffizienten von mindestens 50 W/(mK), insbesondere von mindestens 100 W/(mK), insbesondere von mindestens 140 W/(mK).The torsion springs 50, 51 consist of a material with a thermal conductivity coefficient of at least 50 W/(mK), in particular of at least 100 W/(mK), in particular of at least 140 W/(mK).

Die Torsionsfedern 50, 51 können aus Silizium oder einer Siliziumverbindung hergestellt sein. Das Gelenk 32 wird vorzugsweise aus hochdotiertem monokristallinem Silizium hergestellt. Dies eröffnet eine Prozesskompatibilität des Herstellungsverfahrens mit etablierten MEMS-Fertigungsprozessen. Zudem führt dies zu einer vorteilhaft hohen thermischen Leitfähigkeit und einer guten elektrischen Leitfähigkeit.The torsion springs 50, 51 can be made of silicon or a silicon compound. The joint 32 is preferably made from highly doped monocrystalline silicon. This opens up process compatibility of the manufacturing process with established MEMS manufacturing processes. In addition, this leads to an advantageously high thermal conductivity and good electrical conductivity.

Bei einer absorbierten Leistungsdichte von 10 kW/(m2) und Spiegelabmessungen von 600 µm × 600 µm ergibt sich bei den angegebenen Werten der Abmessungen, insbesondere bei einer Dicke der Torsionsfedern 50, 51 von 4 µm, und der Wärmeleitfähigkeit der Torsionsfedern 50, 51 eine Temperaturdifferenz von 11 K zwischen dem Spiegelsubstrat 27 und dem Substrat 39.With an absorbed power density of 10 kW/(m 2 ) and mirror dimensions of 600 µm × 600 µm, the specified values of the dimensions, in particular with a thickness of the torsion springs 50, 51 of 4 µm, and the thermal conductivity of the torsion springs 50, 51 a temperature difference of 11 K between the mirror substrate 27 and the substrate 39.

Die Torsionsfedern 50, 51 können auch eine geringere Dicke haben. Haben die Torsionsfedern 50, 51 eine Dicke von 2,4 µm, so ergibt sich zwischen dem Spiegelsubstrat 27 und dem Substrat 39 - bei sonst gleichen Parameterwerten - eine Temperaturdifferenz von 37 K.The torsion springs 50, 51 can also have a smaller thickness. If the torsion springs 50, 51 have a thickness of 2.4 μm, then there is a temperature difference of 37 K between the mirror substrate 27 and the substrate 39 - with otherwise the same parameter values.

Insbesondere liegt die Wärmeleitfähigkeit der Torsionsfeder im Bereich von 0,5 K/kW/m2 bis 10 K/kW/m2, wobei sich die Wärmeleistungsdichte auf die vom Spiegel absorbierte mittlere Wärmeleistung bezieht. Durch derartige Torsionsfedern könnte erreicht werden, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Spiegelsubstrat 27 und dem Substrat 39 weniger als 50 K, insbesondere weniger als 40 K, insbesondere weniger als 30 K, insbesondere weniger als 20 K beträgt.In particular, the thermal conductivity of the torsion spring is in the range from 0.5 K/kW/m 2 to 10 K/kW/m 2 , where the thermal power density refers to the average thermal power absorbed by the mirror. Such torsion springs could ensure that the temperature difference between the mirror substrate 27 and the substrate 39 is less than 50 K, in particular less than 40 K, in particular less than 30 K, in particular less than 20 K.

In einer anderen Variante des Gelenks 32 sind anstelle der Torsionsfedern 50, 51 Blattfedern vorgesehen. Für weitere Einzelheiten wird auf die WO 2016/146 541 A1 verwiesen, die hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Es wird insbesondere auf die 10 dieser Anmeldung und die zugehörige Beschreibung verwiesen.In another variant of the joint 32, leaf springs are provided instead of the torsion springs 50, 51. For further details please refer to the WO 2016/146 541 A1 referred to, which is hereby incorporated in its entirety by reference into the present application. It will focus in particular on the 10 this application and the associated description are referred to.

Das Gelenk 32 weist auch in dieser Variante eine hohe Steifigkeit in den horizontalen Freiheitsgraden auf. Diesbezüglich wird auf die Beschreibung der vorstehenden Alternative verwiesen. Die konstruktiven Aspekte im Hinblick auf die horizontale Steifigkeit und im Hinblick auf den Frequenzabstand der parasitären Eigenmoden entsprechen ebenfalls dem oben Beschriebenen.The joint 32 also has a high level of rigidity in the horizontal degrees of freedom in this variant. In this regard, reference is made to the description of the alternative above. The design aspects with regard to the horizontal stiffness and with regard to the frequency spacing of the parasitic eigenmodes also correspond to those described above.

Die Variante des Gelenks 32 ist ein Kardan-Gelenk mit orthogonal angeordneten, horizontalen Biegefedern, die als Blattfedern ausgebildet sind. Jeweils zwei der Biegefedern sind über eine plattenförmige Struktur, die auch als Zwischenplatte bezeichnet wird, miteinander verbunden.The variant of the joint 32 is a cardan joint with orthogonally arranged, horizontal bending springs, which are designed as leaf springs. Two of the bending springs are connected to each other via a plate-shaped structure, which is also referred to as an intermediate plate.

Das Gelenk 32 bringt folgende Vorteile mit sich: Es ist weich in der Ansteuerungsrichtung. Es ist sehr steif in den eingeschränkten Freiheitsgraden DoF. Es ermöglicht eine klare Abgrenzung der Eigenmoden. Es führt zu einer praktisch perfekten Trennung der Rx- und Ry-Verkippungen.The joint 32 has the following advantages: It is soft in the control direction. It is very stiff in the restricted DoF degrees of freedom. It enables a clear demarcation of the eigenmodes. It leads to a practically perfect separation of the Rx and Ry tilts.

Horizontale Blattfedern sind aus verfahrenstechnischer Sicht vorteilhaft. Sie vereinfachen insbesondere die Herstellung des Gelenks 32.Horizontal leaf springs are advantageous from a process engineering perspective. In particular, they simplify the production of the joint 32.

In der Variante sind die Anschlussblöcke 52, 53 jeweils langgestreckt und stabförmig ausgebildet. Sie erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Erstreckung des Gelenks 32 in Richtung der Kippachsen 33, 34.In the variant, the connection blocks 52, 53 are each elongated and rod-shaped. They extend essentially over the entire extent of the joint 32 in the direction of the tilt axes 33, 34.

Zwischen zwei der Anschlussblöcke 52, 53 kann jeweils ein Trennschlitz vorgesehen sein. Das Gelenk 32 kann also zweiteilig ausgeführt sein.A separating slot can be provided between two of the connection blocks 52, 53. The joint 32 can therefore be designed in two parts.

Das Gelenk 32 ist vorzugsweise axialsymmetrisch in Bezug auf die Flächennormale 36. Es kann also eine zweifache Rotationssymmetrie aufweisen. Insbesondere die Biegefedern können jeweils spiegelsymmetrisch zur Flächennormalen 36 ausgebildet sein.The joint 32 is preferably axially symmetrical with respect to the surface normal 36. It can therefore have double rotational symmetry. In particular, the spiral springs can each be designed to be mirror-symmetrical to the surface normal 36.

Die verschiedenen Varianten der Verlagerungsvorrichtung 31, der Sensorvorrichtung, des Gelenks 32 und der übrigen Bestandteile des optischen Bauteils 30 sind im Wesentlichen frei miteinander kombinierbar.The different variants of the displacement device 31, the sensor device, the joint 32 and the other components of the optical component 30 can essentially be freely combined with one another.

Gemäß einer weiteren Variante können die Aktoren auch gleichzeitig als Sensoren verwendet werden. Dazu ist vorgesehen, die neigungswinkelabhängige Kapazität des Aktors mit einer Frequenz auszulesen, die deutlich, insbesondere um mindestens eine Dekade, höher ist als die Ansteuerungsfrequenz (Regelbandbreite). In diesem Fall kann auf eine separate Sensorvorrichtung verzichtet werden. Es ist auch möglich, zusätzlich eine gesonderte Sensorvorrichtung vorzusehen, insbesondere gemäß der vorangegangenen Beschreibung.According to a further variant, the actuators can also be used as sensors at the same time. For this purpose, it is intended to read out the tilt angle-dependent capacity of the actuator at a frequency that is significantly higher, in particular by at least a decade, than the control frequency (control bandwidth). In this case, a separate sensor device can be dispensed with. It is also possible to additionally provide a separate sensor device, in particular in accordance with the previous description.

Die Verlagerungsvorrichtung 31 ist vorzugsweise mittels eines MEMS-Verfahrens herstellbar. Insbesondere weist sie einen Aufbau auf, der für eine Herstellung mittels MEMS-Verfahrensschritten ausgelegt ist. Insbesondere weist sie überwiegend, insbesondere ausschließlich, horizontale Schichten auf, die in vertikaler Richtung strukturiert sein können.The displacement device 31 can preferably be produced using a MEMS process. In particular, it has a structure that is designed for production using MEMS process steps. In particular, it has predominantly, in particular exclusively, horizontal layers, which can be structured in a vertical direction.

Insbesondere sind die Elektroden 37;, 42, 44i, 45 mittels MEMS-Verfahrensschritten herstellbar. Das Gelenk 32 ist vorzugsweise ebenfalls mittels MEMS-Verfahrensschritten herstellbar.In particular, the electrodes 37, 42, 44 , 45 can be produced using MEMS process steps. The joint 32 can preferably also be produced using MEMS process steps.

Der Feldfacettenspiegel 13 und/oder der Pupillenfacettenspiegel 14 können aus einem oder mehreren Modulen von MEMS-Multi-Mirror-Array-Bausteinen (MMA) bestehen, von denen jeder z. B. 24x24 Mikrospiegel umfasst, die jeweils über eigene unabhängige elektrostatische Kamm-Aktoren zum Verkippen des Spiegels in zwei orthogonale Richtungen und Kamm-Sensoren zum Auslesen der Ausrichtung verfügen. Jeder Spiegel kann mit zwei, vier oder mehr Aktoren und/oder zwei, vier oder mehr Sensoren ausgestattet sein.The field facet mirror 13 and/or the pupil facet mirror 14 can consist of one or more modules of MEMS multi-mirror array components (MMA), each of which can be, for example, B. includes 24x24 micromirrors, each of which has its own independent electrostatic comb actuators for tilting the mirror in two orthogonal directions and comb sensors for reading the alignment. Each mirror can be equipped with two, four or more actuators and/or two, four or more sensors.

Im Folgenden werden weitere Details der Mikrospiegel, insbesondere der elektronischen Teile der Mikrospiegel, beschrieben. Diese Details können vorteilhaft mit den oben beschriebenen konstruktiven Details kombiniert werden. Sie sind jedoch unabhängig und nicht notwendigerweise mit diesen Details verknüpft. Auch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele dienen der Veranschaulichung verschiedener Aspekte der Erfindung. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Auch beliebige Kombinationen zwischen den Beispielen oder Teilen der dort gezeigten Ausführungsformen sind Gegenstand der vorliegenden Erfindung.Further details of the micromirrors, in particular the electronic parts of the micromirrors, are described below. These details can be advantageously combined with the structural details described above. However, they are independent and not necessarily linked to these details. The following exemplary embodiments also serve to illustrate various aspects of the invention. However, the invention is not limited to these examples. Also any combinations between the examples or parts of the Embodiments shown there are the subject of the present invention.

Im Ausführungsbeispiel von 4 ist ein Spiegel 20 mit seinem Spiegelsubstrat 27 und der reflektierenden Oberfläche 26, dem Kammausrichtungssensor 61, dem Kamm-Aktor 62 und dem Substrat 39 des Spiegels 20 schematisch dargestellt.In the exemplary embodiment of 4 a mirror 20 is shown schematically with its mirror substrate 27 and the reflecting surface 26, the comb alignment sensor 61, the comb actuator 62 and the substrate 39 of the mirror 20.

4 zeigt eine Implementierung der vertikalen Stapelung von Chips mit einer aktiven Fläche. Unter einer aktiven Fläche ist der Bereich zu verstehen, in dem die Elektronik/die integrierten Schaltkreise untergebracht sind. Es handelt sich nicht um den Bereich, in dem sich die Verdrahtung und die Bond-/Bump-/Verbindungspads befinden. 4 shows an implementation of vertical stacking of chips with an active area. An active area is the area in which the electronics/integrated circuits are housed. It is not the area where the wiring and bond/bump/connection pads are located.

Das Substrat 39 umfasst TSVs 63 (Through-Silicon-Vias 63=Silizium-Durchkontaktierungen 63).The substrate 39 includes TSVs 63 (through silicon vias 63 = silicon vias 63).

Auf der Rückseite des Substrats 39 sind zwei Typen von Chips, Typ-1-Chips 64, auch als Chips_1 64 bezeichnet, und Typ-2-Chips 65, auch als Chips _2 65 bezeichnet, angebracht und durch Bumps 66 elektrisch verbunden. Die Bumps 66 können zum Beispiel aus CuSn bestehen.On the back of the substrate 39, two types of chips, type 1 chips 64, also referred to as chips_1 64, and type 2 chips 65, also referred to as chips_2 65, are attached and electrically connected by bumps 66. The bumps 66 can consist of CuSn, for example.

Die Chips können aus Silizium hergestellt sein. Sie weisen ICs (integrated circuits=integrierte Schaltkreise) auf, die durch Ätzen, Abscheiden und lokale Dotierung durch selektive Implantation gebildet werden, und haben eine Auflösung/Merkmale von nur 10 nm bis 100 nm. Die Chips werden auch als ICs, Dies oder Wafer bezeichnet. Die aktive Seite 67 der Chips, auf der insbesondere CMOS-Schaltkreise ausgebildet sind, ist in den Figuren durch eine gestrichelte Kontur hervorgehoben. Beide Chips 64 und 65 haben eine aktive Fläche.The chips can be made of silicon. They feature ICs (integrated circuits) formed by etching, deposition and local doping through selective implantation, and have resolution/features as low as 10nm to 100nm. The chips are also called ICs, dies or wafers designated. The active side 67 of the chips, on which CMOS circuits in particular are formed, is highlighted in the figures by a dashed contour. Both chips 64 and 65 have an active area.

Die Chips_1 64 haben die aktive Seite 67 nach oben (in Richtung des Spiegels 20), die mit dem Aktor TSV 63 durch Bumps verbunden ist. Außerdem haben die Chips_1 64 Durchgangs-TSVs 63, die die elektrischen Signale der Chips _2 65 durch die Chips_1 64 hindurch bis zu den Sensor-TSVs 63 und ggf. zu den Verdrahtungspads für andere Strukturen übertragen und damit eine vertikale Stapelung ermöglichen.The Chips_1 64 has the active side 67 facing up (in the direction of the mirror 20), which is connected to the actuator TSV 63 by bumps. In addition, the Chips_1 64 have pass-through TSVs 63, which transmit the electrical signals from the Chips_2 65 through the Chips_1 64 to the sensor TSVs 63 and, if necessary, to the wiring pads for other structures, thus enabling vertical stacking.

In 5 sind Anschlussmöglichkeiten für die Chips_1 64 mit einer aktiven Fläche und Chips _2 65 ebenfalls mit einer aktiven Seite bzw. Typ-3-Chips 68 mit zwei aktiven Seiten schematisch dargestellt.In 5 Connection options for chips_1 64 with an active area and chips_2 65 also with one active side or type 3 chips 68 with two active sides are shown schematically.

Die Chips_2 64 und Chips_3 68 befinden sich hinter den Chips_1 63. Sie können mit Hilfe von Interposer-Chips 69 verbunden werden. Anders als im vorigen Beispiel sind die Chips _2 und Chips_3 hinter Chips_1 hier nicht durch TSVs in Chips_1 verbunden, sondern mit Hilfe von Interposer-Chips 69.Chips_2 64 and Chips_3 68 are located behind Chips_1 63. They can be connected using interposer chips 69. Unlike in the previous example, the chips _2 and chips_3 behind chips_1 are not connected by TSVs in chips_1, but with the help of interposer chips 69.

Die Interposer-Chips 69 können keine aktiven elektronischen Schaltungen haben, sondern nur TSVs 63, um die Signale durch die Schicht der Chips_1 63 in Richtung des Substrats 39 des Spiegels 20 zu verbinden.The interposer chips 69 may not have active electronic circuits, but only TSVs 63 to connect the signals through the layer of Chips_1 63 towards the substrate 39 of the mirror 20.

Die Elektronik auf der dahinterliegenden zweiten Ebene kann als Einzelchip, aber auch auf einem kompletten Controller/CMOS-Wafer 70 (als schwarz gestricheltes Rechteck dargestellt), ausgeführt und durch die Interposer-Chips 69 verbunden sein.The electronics on the second level behind it can be designed as a single chip, but also on a complete controller/CMOS wafer 70 (shown as a black dashed rectangle) and connected by the interposer chips 69.

Die Interposer-Chips 69 und Chip_4 68 sind der Einfachheit halber mit nur einem Bump 66 dargestellt. Dies würde zu mechanischer Instabilität führen.The interposer chips 69 and Chip_4 68 are shown with only one bump 66 for the sake of simplicity. This would lead to mechanical instability.

Bei allen Metall/Metall-gebondeten oder gebumpten Chips können vorteilhaft zwei Reihen in x/y-Richtung verwendet werden.For all metal/metal bonded or bumped chips, two rows in the x/y direction can advantageously be used.

Vorzugsweise haben die Chips 64, 65, 68, 69 eine Größe, die eine maschinelle Bearbeitung ermöglicht. Kleinere Dies sind von Vorteil für eine höhere Ausbeute, aber es kann besser sein, Chips in einer ähnlichen Größe wie der MEMS-Spiegel 20 zu verwenden. Dies führt zu einer vereinfachten Stapelung (weniger Chips).Preferably, the chips 64, 65, 68, 69 have a size that allows machining. Smaller dies are advantageous for higher yield, but it may be better to use chips of a similar size to the MEMS mirror 20. This results in simplified stacking (fewer chips).

Die TSVs 63 des Substrats 39 des Spiegels 20 und diese von den Chips 64, 65, 68, 69 können neben der elektrischen auch eine andere wichtige Funktion haben: Sie können die an den Spiegeln 20 absorbierte Wärme nach hinten und wegleiten, um die Spiegel 20 auf einer angemessenen Temperatur zu halten, insbesondere unter 200 °C, vorzugsweise unter 100 °C. Dadurch wird sichergestellt, dass das Reflexionsvermögen der Beschichtung nicht abnimmt und die Lebensdauer des Spiegels 20 verlängert wird. Dieser Punkt ist besonders wichtig für EUV-Systeme, bei denen selbst die besten Beschichtungen nur etwa 2/3 der einfallenden Strahlung reflektieren.The TSVs 63 of the substrate 39 of the mirror 20 and these of the chips 64, 65, 68, 69 can also have another important function in addition to the electrical one: They can conduct the heat absorbed on the mirrors 20 backwards and away in order to protect the mirrors 20 to be kept at an appropriate temperature, in particular below 200 °C, preferably below 100 °C. This ensures that the reflectivity of the coating does not decrease and the life of the mirror 20 is extended. This point is particularly important for EUV systems, where even the best coatings only reflect about 2/3 of the incident radiation.

Je nach dem Material des TSV 63 und seiner Isolierung vom Substrat des Chips können die TSVs 63 thermische, elektrische oder beide Leitfunktionen haben.Depending on the material of the TSV 63 and its isolation from the substrate of the chip, the TSVs 63 may have thermal, electrical, or both conductive functions.

Dementsprechend können die Bumps 66 oder die Verbindungsbereiche aus thermisch, elektrisch oder thermisch und elektrisch leitendem Material hergestellt werden.Accordingly, the bumps 66 or the connection areas can be made from thermally, electrically or thermally and electrically conductive material.

Im Ausführungsbeispiel nach 5 sind beide Möglichkeiten schematisch dargestellt, indem die TSVs 63 und die entsprechenden Bumps 66_1 als elektrisch leitend betrachtet werden, um die elektrischen Signale von der Rückseite auf die Vorderseite der Chips _2 64 zu übertragen, während die TSVs 63 und die Bumps 66 2 vorgesehen sind, um die Wärme an einen Kühlkörper 71 (oder ein anderes großes thermisches Reservoir) zu übertragen.In the exemplary embodiment according to 5 Both possibilities are shown schematically by considering the TSVs 63 and the corresponding bumps 66_1 as electrically conductive in order to transfer the electrical signals from the back to the front side of the chips _2 64, while the TSVs 63 and the bumps 66 2 are provided to transfer the heat to a heat sink 71 (or other large thermal reservoir).

Der Wärmeleitungsaufbau ist nur schematisch dargestellt. Zwischen den Chips_2 65, den Chips_3 68 und dem Kühlkörper 71 können weitere Elemente wie Umverdrahtungsplatten, Halteplatten, Controller usw. angeordnet werden, wobei auf die korrekte Ausbreitung der elektrischen und thermischen Pfade zu achten ist.The heat conduction structure is only shown schematically. Additional elements such as rewiring plates, holding plates, controllers, etc. can be arranged between the chips_2 65, the chips_3 68 and the heat sink 71, paying attention to the correct propagation of the electrical and thermal paths.

Die TSVs 63 können aus Kupfer, Poly-Si oder anderen Stoffen bestehen oder diese enthalten. Kupfer-TSVs sind besonders gute thermische und elektrische Leiter, während Poly-Si-TSVs gut elektrische Signale und mäßig gut Wärme leiten. Auf der anderen Seite erlauben Poly-Si-TSVs spätere Hochtemperaturprozesse, beispielsweise für die Implantation und das Annealing von CMOS-Schaltkreisen.The TSVs 63 can be made of or contain copper, poly-Si or other materials. Copper TSVs are particularly good thermal and electrical conductors, while poly-Si TSVs conduct electrical signals well and conduct heat moderately well. On the other hand, poly-Si TSVs allow later high-temperature processes, for example for the implantation and annealing of CMOS circuits.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Qualität der seitlichen Isolierung der TSVs 63, wenn sie eine elektrische Funktion haben. Die TSVs 63 können in drei Hauptschritten hergestellt werden: Ätzen des Lochs durch DRIE (deep reactive ion etching=reaktives Ionenätzen), Isolierung der Seitenwände und Auffüllen (insbesondere mit Cu/Poly-Si).Another important aspect is the quality of the lateral insulation of the TSVs 63 if they have an electrical function. The TSVs 63 can be fabricated in three main steps: etching the hole by DRIE (deep reactive ion etching), insulating the sidewalls, and filling (particularly with Cu/Poly-Si).

Wenn ein Die sowohl Elektronik als auch TSVs 63 enthält, müssen die Prozesse mit dem thermischen Gesamtbudget übereinstimmen, was erfordert, dass die höchsten thermischen Schritte wie beispielsweise trockene thermische Oxidation (Hochspannungs-(HV)-Isolation) und hochdotierte Implantation und Annealing (bei Temperaturen im Bereich von etwa 1000 °C bis 1100 °C) zu Beginn durchgeführt werden. Danach folgen Prozesse mit niedrigeren Temperaturen, beispielsweise die Nassoxidation, die Implantation und das Annealing von (Piezo)-Widerständen usw., bei ca. 950 °C, dann die LPCVD-Beschichtung (Low Pressure Chemical Vapor Deposition=chemische Niederdruck-Gasphasenabscheidung) bei 650-800 °C für die Isolierung mittlerer Qualität bei moderaten Temperaturen. Die Abscheidung und das Annealing von A1 für Kontakte und Verdrahtung erfolgt bei 420 °C bis 450 °C. Die PECVD-Abscheidung (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition=plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung) von Dielektrika erfolgt auch bei niedrigeren Temperaturen von etwa 250 °C bis 400 °C und wird zur Passivierung und Niederspannungsisolierung (bis zu 200 V) verwendet. Je niedriger die Abscheidetemperatur der Isolierung ist, desto schlechter ist ihre dielektrische Festigkeit (die Durchschlagsspannung). Daher besitzen TSVs, die nach dem CMOS-Teil hergestellt werden, eine geringere Isolationsfähigkeit und sind für die Niederspannung (Digitalteil) und die Wärmeleitfähigkeit geeignet. Die Hochspannungstreiber sollten besser auf der den Spiegeln 20 zugewandten Seite der Chips platziert werden (z. B. auf Typ-1-Chips 64) und nicht durch Hybridchips mit CMOS und TSVs geleitet werden. Die Speisung für die HV-Digital-Analog-Konverter (DACs) kann von der Rückseite über Poly-Si-TSVs angeschlossen werden oder auf dem Chip durch eine Kaskade niedrigerer Spannungen erzeugt werden.When a die contains both electronics and TSVs 63, the processes must comply with the overall thermal budget, which requires the highest thermal steps such as dry thermal oxidation (high voltage (HV) isolation) and highly doped implantation and annealing (at temperatures in the range of approximately 1000 °C to 1100 °C) can be carried out at the beginning. This is followed by processes with lower temperatures, such as wet oxidation, implantation and annealing of (piezo) resistors, etc., at approx. 950 °C, then the LPCVD coating (Low Pressure Chemical Vapor Deposition). 650-800°C for medium quality insulation at moderate temperatures. The deposition and annealing of A1 for contacts and wiring takes place at 420 °C to 450 °C. PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) deposition of dielectrics also occurs at lower temperatures, around 250°C to 400°C, and is used for passivation and low voltage insulation (up to 200V). The lower the deposition temperature of the insulation, the worse its dielectric strength (the breakdown voltage). Therefore, TSVs manufactured after the CMOS part have lower insulation ability and are suitable for low voltage (digital part) and thermal conductivity. The high voltage drivers would be better placed on the side of the chips facing the mirrors 20 (e.g. on Type 1 chips 64) and not routed through hybrid chips with CMOS and TSVs. Power for the HV digital-to-analog converters (DACs) can be connected from the rear via poly-Si TSVs or generated on-chip through a cascade of lower voltages.

Die in 5 dargestellten Chips _3 68 haben beide Seiten als aktive elektrische Fläche 67. Die Signale, die von der Rückseite der Chips_3 68 gebildet werden, werden zur Vorderseite durch die TSVs in den gleichen Chips_3 68 - die elektrischen TSVs (66_1) - geleitet. Dann verläuft der elektrische Pfad durch die Interposer-Chips 69 und die TSVs im Spiegelsubstrat.In the 5 Chips_3 68 shown have both sides as active electrical surface 67. The signals formed by the back of the Chips_3 68 are routed to the front through the TSVs in the same Chips_3 68 - the electrical TSVs (66_1). The electrical path then runs through the interposer chips 69 and the TSVs in the mirror substrate.

Chips _3 68 mit doppelseitiger aktiver elektrischer Fläche/Elektronik können durch doppelseitige CMOS-Bearbeitung der Si-Wafer oder durch Rücken-an-Rücken-Verbindung zweier einseitiger Chips, z. B. durch Kleber oder Klebeband, umgesetzt werden.Chips _3 68 with double-sided active electrical area/electronics can be produced by double-sided CMOS processing of the Si wafers or by connecting two single-sided chips back-to-back, e.g. B. can be implemented using glue or adhesive tape.

Eine weitere Lösung zur Verbindung von Chips ist in 6 dargestellt. Hier wird ein Teil der auf der Rückseite der Chips _3 68 gebildeten Signale durch Drahtbonds 72 mit der Rückseite der Chips_1 64 verbunden, wo sie verarbeitet und/oder weiter übertragen werden können, z. B. auf die Oberseite der Chips_1 64 zur Weiterverarbeitung oder auf das Spiegelsubstrat 27.Another solution for connecting chips is in 6 shown. Here, part of the signals formed on the back of the chips_3 68 are connected by wire bonds 72 to the back of the chips_1 64, where they can be processed and/or further transmitted, e.g. B. on the top of the chips_1 64 for further processing or on the mirror substrate 27.

Die elektrischen Verbindungen können so beschaffen sein, dass das Signal durch TSVs und Bumps und Drahtbonding durch die Chips zu einer oder mehreren Verdrahtungs-/Stacking-Ebenen geleitet werden kann.The electrical connections may be such that the signal can be routed through TSVs and bumps and wire bonding through the chips to one or more wiring/stacking levels.

Andere Kontakte der Rückseite der Chips_3 68 sind mit den dafür vorgesehenen Pads 73 auf dem Spiegelsubstrat 27 drahtverbunden. Die Signale von der Vorderseite der Chips_3 68 können mit der Rückseite der Chips_1 64 verbunden oder durch die Chips_1 64 geleitet werden, wie in 6 schematisch dargestellt ist.Other contacts on the back of the chips_3 68 are wire-connected to the pads 73 provided for this purpose on the mirror substrate 27. The signals from the front of Chips_3 68 can be connected to the back of Chips_1 64 or routed through Chips_1 64, as in 6 is shown schematically.

In dem in 6 dargestellten Beispiel haben die Chips_1 64 ebenfalls zwei aktive Seiten 67.In the in 6 In the example shown, Chips_1 64 also has two active pages 67.

Die Strukturen von der Oberseite werden auf das Spiegelsubstrat 27 mit Bumps aufgebracht.The structures from the top are applied to the mirror substrate 27 with bumps.

Die Strukturen von der Rückseite werden über TSVs 63 auf die gegenüberliegende Chipseite geleitet.The structures from the back are routed to the opposite side of the chip via TSVs 63.

Ein Chip_4 74 ist als einseitig aktiver Flip-Chip dargestellt, der über Bumps 66 oder durch Metall-Metall-Bonding mit dem Substrat 27 des Spiegelelements verbunden ist.A Chip_4 74 is shown as a one-sided active flip chip, which is connected to the substrate 27 of the mirror element via bumps 66 or by metal-metal bonding.

Ein weiteres Beispiel ist in 7 dargestellt. Hier sind die Chips 75 in einen Träger 76 eingebaut.Another example is in 7 shown. Here the chips 75 are installed in a carrier 76.

Der Träger 76 kann z. B. aus Keramik, z. B. Niedertemperatur-Einbrand-Keramik (LTCC), hergestellt werden. Dies kann für die robuste Montage und das Packaging von elektronischen Komponenten, insbesondere für das Multilayer-Packaging, verwendet werden.The carrier 76 can z. B. made of ceramic, e.g. B. low-temperature single-firing ceramic (LTCC). This can be used for robust assembly and packaging of electronic components, especially for multilayer packaging.

Einbrand-Keramikbauelemente werden mit Hilfe eines Mehrschichtverfahrens hergestellt. Das Ausgangsmaterial sind grüne Kompositbänder, die aus Keramikpartikeln in Verbindung mit polymeren Bindemitteln bestehen. Die Bänder sind flexibel und können bearbeitet werden, zum Beispiel durch Schneiden, Fräsen, Stanzen und Prägen. Den Schichten können Metallstrukturen hinzugefügt werden, was üblicherweise durch Via Filling und Siebdruck geschieht. Hohlräume werden verstärkt. Die einzelnen Bänder werden dann in einem Laminiervorgang miteinander verbunden, bevor die Bauteile in einem Ofen gebrannt werden, wo der Polymeranteil des Bandes verbrennt und die Keramikpartikel zusammensintern, so dass ein hartes und dichtes Keramikbauteil entsteht.Single-firing ceramic components are manufactured using a multi-layer process. The starting material is green composite tapes, which consist of ceramic particles in combination with polymeric binders. The bands are flexible and can be processed, for example by cutting, milling, punching and embossing. Metal structures can be added to the layers, usually done through via filling and screen printing. Cavities are reinforced. The individual tapes are then bonded together in a lamination process before the components are fired in an oven, where the polymer portion of the tape burns and the ceramic particles sinter together, creating a hard and dense ceramic component.

Die Schritte zur Herstellung eines solchen LTCC-Trägers 76 mit eingebauten Chips 75 sind in den 8A bis 8G schematisch dargestellt.The steps for producing such an LTCC carrier 76 with built-in chips 75 are in the 8A until 8G shown schematically.

Zunächst wird eine erste Schale 81 des LTCC 76 mit Kontaktlöchern 77 und drahtgespreizten Schichten 78 sowie Hohlräumen 79 für die erste Reihe 80 der Elektronikchips 75 erstellt (vgl. 8A).First, a first shell 81 of the LTCC 76 with contact holes 77 and wire-spread layers 78 as well as cavities 79 is created for the first row 80 of the electronic chips 75 (cf. 8A) .

Die Chips 75 sind gebondet oder mit Bumps 66 versehen („bumped“).The chips 75 are bonded or provided with bumps 66 (“bumped”).

Anschließend wird eine zweite LTCC-Schale 82 mit Kontaktlöchern 77, Verdrahtungsschichten 78 und Hohlräumen 79 angebracht und durch Laminierung über der ersten Schale 81 oder durch Face-to-Face-Bonding, Bumps usw. elektrisch verbunden (vgl. 8B).A second LTCC shell 82 with contact holes 77, wiring layers 78 and cavities 79 is then attached and electrically connected by lamination over the first shell 81 or by face-to-face bonding, bumps, etc. (cf. 8B) .

Das Feindrahtbonden mit kleinen Drahtschleifen ist ebenfalls eine Option, da in diesem Fall die Bondpads der Chips auf ihrer Rückseite liegen müssen und somit bis zu den entsprechenden Pads in den LTCC-Hohlräumen gebondet werden müssen.Fine wire bonding with small wire loops is also an option, as in this case the bond pads of the chips must be on their back and therefore must be bonded up to the corresponding pads in the LTCC cavities.

Die 2. und 3. Reihe von Chips werden angebracht und F2F (face-to-face) gebondet (vgl. 8C), gefolgt von der Verbindung der nächsten Schale 83 (vgl. 8D), erneutem Bumping/Bonden von Chips (vgl. 8E), usw. Schließlich kann eine LTCC-Kappe 84 angebracht werden (vgl. 8F und 8G).The 2nd and 3rd rows of chips are attached and bonded F2F (face-to-face) (cf. 8C ), followed by the connection of the next shell 83 (cf. 8D ), renewed bumping/bonding of chips (cf. 8E) , etc. Finally, an LTCC cap 84 can be attached (cf. 8F and 8G) .

Es wurde erkannt, dass eine höhere On-Die-Integration durch die Kombination von TSVs 63 und ASICs oder anderen CMOS-Schaltkreisen auf demselben Die (Chip) erreicht werden kann.It has been recognized that higher on-die integration can be achieved by combining TSVs 63 and ASICs or other CMOS circuits on the same die (chip).

Vorzugsweise werden die einzelnen Prozessschritte in der Reihenfolge der abnehmenden Prozesstemperatur durchgeführt.The individual process steps are preferably carried out in the order of decreasing process temperature.

TSVs 63 können durch die folgende Prozessfolge hergestellt werden:

  • 1) - Ätzen von Kontaktlöchern (DRIE),
  • 2) - Seitenisolierung,
  • 3) - Auffüllen und
  • 4) - Planarisierung, insbesondere durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP).
TSVs 63 can be manufactured through the following process sequence:
  • 1) - etching of contact holes (DRIE),
  • 2) - side insulation,
  • 3) - Fill up and
  • 4) - Planarization, especially by chemical mechanical polishing (CMP).

Die TSVs 63 können zunächst mit SiO2 isoliert und dann mit dotiertem Poly-Si oder mit Metall, insbesondere Cu, aufgefüllt werden.The TSVs 63 can first be isolated with SiO2 and then filled with doped poly-Si or with metal, especially Cu.

Eine Kompatibilität der Ausrichtungsmarkierungen ist möglich. Vor oder zusammen mit der Herstellung der TSVs werden auf dem Wafer Markierungen für die Ausrichtung der verschiedenen Lithographieschritte erstellt. Diese Markierungen gewährleisten die Kompatibilität und die Feinausrichtung des TSV-Prozesses mit der nachfolgenden MEMS- oder CMOS-Bearbeitung.Alignment mark compatibility is possible. Before or together with the fabrication of the TSVs, markings are created on the wafer for the alignment of the various lithography steps. These markings ensure compatibility and fine alignment of the TSV process with subsequent MEMS or CMOS processing.

Die dielektrische Festigkeit (Kurzschlussspannung) der TSVs 63 Seitenisolierung kann auf folgende Weise erreicht werden:

  1. a) durch nasse thermische Oxidation bei 1100 °C: -400V @ 1µm thermisches SiO2
  2. b) durch PECVD (plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung) von SiO2 bei 300 °C bis 350 °C: <~100V @ 1µm PECVD SiO2
The dielectric strength (short circuit voltage) of TSVs 63 side insulation can be achieved in the following ways:
  1. a) by wet thermal oxidation at 1100 °C: -400V @ 1µm thermal SiO2
  2. b) by PECVD (plasma-assisted chemical vapor deposition) of SiO2 at 300 °C to 350 °C: <~100V @ 1µm PECVD SiO2

Es wurde herausgefunden, dass ASICs die Wärmebelastung und die elektromagnetischen HF- und MW-Felder während des DRIE-Prozesses (deep RIE / reactive ion etching) überstehen können.It has been found that ASICs can survive the thermal stress and RF and MW electromagnetic fields during the DRIE (deep RIE / reactive ion etching) process.

Die oben erwähnten TSVs 63 lassen sich nach ihrer Struktur und ihrem Verfahren einteilen:

  1. a) TSVs als rein thermisch leitende Strukturen. Keine Anforderungen an die Seitenisolation. Material: z.B. Cu.
  2. b) TSVs als thermisch leitende Strukturen und Übertragung von Niederspannungs- (digitalen) Signalen. Geringe Anforderungen an die Seitenisolation. Material: z.B. Cu.
  3. c) TSVs als thermisch leitende Strukturen und Übertragung von HV-(Analog-/Treiber-) Signalen. Hohe Anforderungen an die Seitenisolation. Eine mögliche Lösung umfasst: Poly-Si-TSVs vor CMOS für die HV-Signale und separate Cu-TSVs vor/nach CMOS für die thermische Verbindung. Material: Poly-Si und Cu.
  4. d) TSVs nur zur Übertragung von NV (digitalen) Signalen. Geringe Anforderungen an die Seitenisolation. Material: z.B. Cu oder Poly-Si.
  5. e) TSVs nur zur Übertragung von HV-(Analog-/Treiber-)Signalen. Hohe Anforderungen an die Seitenisolation (nur thermische Oxidation, 1 µm SiO2 -400V). Material: z.B. Cu oder Poly-Si. Die ASICs müssen als nächstes kommen.
The TSVs 63 mentioned above can be classified according to their structure and procedure:
  1. a) TSVs as purely thermally conductive structures. No side isolation requirements. Material: e.g. Cu.
  2. b) TSVs as thermally conductive structures and transmission of low voltage (digital) signals. Low side isolation requirements. Material: e.g. Cu.
  3. c) TSVs as thermally conductive structures and transmission of HV (analog/driver) signals. High demands on side insulation. A possible solution includes: Poly-Si TSVs before CMOS for the HV signals and separate Cu TSVs before/after CMOS for the thermal connection. Material: Poly-Si and Cu.
  4. d) TSVs only for transmitting LV (digital) signals. Low side isolation requirements. Material: e.g. Cu or Poly-Si.
  5. e) TSVs only for transmitting HV (analog/driver) signals. High requirements for side insulation (thermal oxidation only, 1 µm SiO2 -400V). Material: e.g. Cu or Poly-Si. The ASICs have to come next.

Hinsichtlich der Reihenfolge der Bearbeitung wird erfindungsgemäß Folgendes vorgeschlagen:

  • Wenn die TSVs zuerst bearbeitet werden und dann die ASICs:
    • Isolierung der TSV bis 400V, aber TSV muss alle folgenden Hochtemperatur-CMOS-Prozesse überstehen TSV-Material: zum Beispiel Poly-Si.
    • Wenn zuerst ASICs und dann TSVs bearbeitet werden. Eine Herausforderung ist das direkte Testen der ASICs nach der CMOS-Gießerei. Die ICs können nicht an der Oberfläche mit Verdrahtung und Pads fertiggestellt werden, da eine CMP-Planarisierung (chemisch-mechanisches Polieren) für die TSVs, die später erforderlich ist, diese zerstören würde. Daher sind zusätzliche Maßnahmen notwendig: Bearbeitung eines Teils der Wafer, um die Ausbeute der ASICs zu testen, oder Einbeziehung von komplett fertigen Test-ASICs neben den funktionalen Chips, die für Zwischentests verwendet und durch die TSV-Bearbeitung verkratzt werden. Vorzugsweise werden keine Hochtemperaturprozesse, z.B. thermische Oxidation für die TSVs verwendet, um die Isolation der TSVs nicht zu verschlechtern, was zu Kurzschlüssen der HVs führen könnte. ASICs müssen den TSV-Prozess überstehen; DRIE mit MW- und RF-Feldern, Plasma, Hitze, Gase, späteres Bonden, etc.
With regard to the order of processing, the following is proposed according to the invention:
  • If the TSVs are processed first and then the ASICs:
    • Isolation of the TSV up to 400V, but TSV must survive all the following high temperature CMOS processes TSV material: for example Poly-Si.
    • If ASICs are processed first and then TSVs. One challenge is testing the ASICs directly after the CMOS foundry. The ICs cannot be surface finished with wiring and pads as CMP (chemical mechanical polishing) planarization for the TSVs, required later, would destroy them. Therefore, additional measures are necessary: processing part of the wafers to test the yield of the ASICs, or including completely finished test ASICs alongside the functional chips used for intermediate tests and scratched by TSV processing. Preferably, no high-temperature processes, such as thermal oxidation, are used for the TSVs in order not to deteriorate the insulation of the TSVs, which could lead to short circuits in the HVs. ASICs must survive the TSV process; DRIE with MW and RF fields, plasma, heat, gases, later bonding, etc.

Drei bevorzugte Lösungen gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen die folgende Abfolge von Bearbeitungsschritten:

  1. 1. zuerst werden Poly-Si-TSVs bearbeitet und dann ASICs
  2. 2. Poly-Si-TSVs werden für die HV-Speisung für die HV-/Treibersignale, dann CMOS-ASICs und schließlich Cu-TSVs für NV und für die thermische Leitfähigkeit vorgesehen.
  3. 3. ASICs und dann PECVD-SiO2/Cu-TSVs sind für die NV-Signale (digital) und als thermisch leitende Strukturen vorgesehen. HV-Signale werden durch eine Kaskade von NV-Speisungen erzeugt.
Three preferred solutions according to the present invention include the following sequence of processing steps:
  1. 1. Poly-Si TSVs are processed first and then ASICs
  2. 2. Poly-Si TSVs are intended for HV power for the HV/driver signals, then CMOS ASICs and finally Cu TSVs for NV and for thermal conductivity.
  3. 3. ASICs and then PECVD SiO2/Cu TSVs are intended for the NV signals (digital) and as thermal conductive structures. HV signals are generated by a cascade of LV supplies.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist in 9 und 10 dargestellt. 9 zeigt eine schematische Darstellung der Signale auf dem Array für einen Einzelspiegel 20.A particularly advantageous embodiment is in 9 and 10 shown. 9 shows a schematic representation of the signals on the array for a single mirror 20.

10 zeigt schematisch eine beispielhafte 3D-Architektur der Elektronik für ein Array oder einen Teil davon. 10 schematically shows an exemplary 3D architecture of the electronics for an array or part of it.

Aus 9 und 10 ist ersichtlich, dass das einzige Hochspannungssignal 88 (HVacti; HVsetj), das durch den Stapel von Elektronikchips (die TSVs 63*) geleitet werden muss, die Hochspannungsspeisung 85 (HVsup) für die analogen ASICs ist, die zum Aufbau der Treiberspannungen für die Aktoren verwendet wird (HV-Treiber 86).Out of 9 and 10 It can be seen that the only high voltage signal 88 (HVacti; HVset j ) that needs to be passed through the stack of electronic chips (the TSVs 63*) is the high voltage supply 85 (HVsup) for the analog ASICs used to establish the drive voltages for the Actuators are used (HV driver 86).

Die TSVs 63 können für jeden Aktor für jeden Spiegel aus dem Array über Bumps 66 direkt mit dem MMA-Chip 87 und innerhalb des MMA-Chips über Poly-Si-TSVs verbunden werden.The TSVs 63 can be connected directly to the MMA chip 87 via bumps 66 and within the MMA chip via poly-Si TSVs for each actuator for each mirror from the array.

Auf der Oberseite des mittleren Wafers befinden sich die Cores (Ausgänge der ADCs), die die Ansteuerspannungen bilden.On the top of the middle wafer are the cores (outputs of the ADCs), which form the drive voltages.

Bei 4 Aktoren für einen synthetischen Spiegel sind 4 Ansteuerspannungen erforderlich. Für 24 × 24 Spiegel werden 4 × 24 × 24 Ansteuersignale benötigt. Sie werden über Bumps mit dem Spiegelsubstrat und den TSVs HVactj verbunden. Es sind keine zusätzlichen HV-TSVs in den Front-End-ASICs erforderlich.With 4 actuators for a synthetic mirror, 4 control voltages are required. For 24 × 24 mirrors, 4 × 24 × 24 control signals are required. They are connected to the mirror substrate and the TSVs HVact j via bumps. No additional HV-TSVs are required in the front-end ASICs.

Aber diese ADCs benötigen eine HV-Speisung, oder zwei: links und rechts, für mehr Sicherheit - bereitgestellt durch TSVs 63*. Nur diese 2x2 oder 2x1 TSVs müssen HV-kompatibel sein. Die übrigen HV-Signale werden über die Bumps direkt an das Spiegelelement geleitet.But these ADCs require an HV supply, or two: left and right, for greater safety - provided by TSVs 63*. Only these 2x2 or 2x1 TSVs need to be HV compatible. The remaining HV signals are routed directly to the mirror element via the bumps.

Die restlichen TSVs 63 bestehen aus Cu, um die verstärkten Sensor-NV-Signale 89 (sens;; sensj) zu leiten.The remaining TSVs 63 are made of Cu to conduct the amplified sensor NV signals 89 (sens; sens j ).

Sie können auch eine Verbindungsfunktion zwischen der Frontend-Elektronik 91 und der Backend-Elektronik 92, insbesondere dem Controller 90, haben.They can also have a connection function between the front-end electronics 91 and the back-end electronics 92, in particular the controller 90.

Sie können auch Dummy-TSVs bilden, die nur eine Wärmeleitfunktion (thermisch) haben.You can also form dummy TSVs that only have a heat conduction (thermal) function.

Im Folgenden wird ein vereinfachter Fertigungsablauf für Chips mit TSVs und CMOS-Schaltkreisen unter Bezugnahme auf die 11A bis 11G und 12A bis 12G beschrieben.Below is a simplified manufacturing flow for chips with TSVs and CMOS circuits with reference to the 11A until 11G and 12A until 12G described.

Die 11A bis 11G zeigen schematisch einen vereinfachten und verkürzten Fertigungsablauf zunächst für TSVs und dann für ASICs in einer beispielhaften Variante.The 11A until 11G show schematically a simplified and shortened manufacturing process, first for TSVs and then for ASICs in an exemplary variant.

Die Herstellung von 11A beginnt mit einem Init-Si-Wafer 100.The production of 11A starts with an Init-Si wafer 100.

Anschließend werden Ausrichtungsmarkierungen 101 für verschiedene Strukturierungsebenen gebildet: Abscheidung von Fotolack (PR), Lithographie, Entwicklung, Ätzen (RIE) der Markierungen im Silizium und PR-Strippen (vgl. 11B).Alignment marks 101 are then formed for various structuring levels: deposition of photoresist (PR), lithography, development, etching (RIE) of the markings in the silicon and PR stripping (cf. 11B) .

In Schritt 3 (vgl. 11C) werden Kontaktlöcher 102 lithographisch definiert und mittels DRIE durchgeätzt. Dazu kann der Wafer auf einem Klebeband fixiert werden oder Teil eines SOI (silicon on isolator=Silizium auf Isolator)-Halterwafers sein, der dann wegpoliert wird (hier nicht dargestellt).In step 3 (cf. 11C ) contact holes 102 are defined lithographically and etched through using DRIE. To do this, the wafer can be fixed on an adhesive tape or be part of an SOI (silicon on insulator) holder wafer, which is then polished away (not shown here).

Weiterhin wird der Wafer 100 mit den Kontaktlöchern 102 zur TSV-Isolation oxidiert (Bildung einer thermischen SiO2-Schicht 103 bei 1100 °C (vgl. 11D).Furthermore, the wafer 100 with the contact holes 102 is oxidized for TSV insulation (formation of a thermal SiO2 layer 103 at 1100 ° C (cf. 11D ).

Dann werden die TSVs durch (mehrfache) Abscheidung eines Füllstoffs 104 aufgefüllt, der z. B. aus hochdotiertem Poly-Si und CMP mit Polierstopp auf dem Oxid besteht (vgl. 11E).Then the TSVs are filled by (multiple) deposition of a filler 104, which e.g. B. consists of highly doped poly-Si and CMP with a polishing stop on the oxide (cf. 11E) .

Im nächsten Schritt (vgl. 11F) wird auf beiden Oberflächen eine thermische Isolation 105 aufgebracht. Die thermische Isolation 105 kann als eine bei 1100 °C abgeschiedene SiO2-Schicht ausgebildet werden.In the next step (cf. 11F) thermal insulation 105 is applied to both surfaces. The thermal insulation 105 can be formed as a SiO2 layer deposited at 1100 °C.

Danach folgt die CMOS-Bearbeitung für die ASICs 106, die mit einer Oberflächenpassivierung aus PECVD-SiO2 bei 350 °C abgeschlossen wird (vgl. 11G).This is followed by CMOS processing for the ASICs 106, which is completed with a surface passivation made of PECVD-SiO2 at 350 °C (cf. 11G) .

Die 12A bis 12G zeigen schematisch einen vereinfachten und verkürzten Fertigungsablauf zunächst für ASICs und dann für TSVs in einer beispielhaften Variante.The 12A until 12G show schematically a simplified and shortened manufacturing process, first for ASICs and then for TSVs in an exemplary variant.

Der Fertigungsablauf in 12 beginnt mit den gleichen ersten beiden Schritten wie in 11: Init-Wafer 100 (vgl. 12A) und Lithographie-Ausrichtungsmarken 101, die mit RIE in Si geätzt werden (vgl. 12B).The manufacturing process in 12 starts with the same first two steps as in 11 : Init wafer 100 (cf. 12A) and lithography alignment marks 101 etched in Si with RIE (cf. 12B) .

Danach (vgl. 12C) wird die Oberfläche durch thermische Oxidation (thermisches SiO2 103 bei 1100 °C) isoliert, und die CMOS-Schaltkreise (ASICs 106) werden hergestellt, gefolgt von einer weiteren Oberflächenisolierung, insbesondere durch Niedertemperatur-PECVD-SiO2 bei 350 °C.Afterwards (cf. 12C ), the surface is insulated by thermal oxidation (thermal SiO2 103 at 1100 °C) and the CMOS circuits (ASICs 106) are fabricated, followed by further surface insulation, in particular by low-temperature PECVD SiO2 at 350 °C.

Nun sind die Wafer bereit für die Ausbildung von Kontaktlöchern 102 (vgl. 12D) TSV-Lithographie + DRIE durch den Wafer. Dazu kann der Wafer 100 auf einem Klebeband fixiert werden oder ist Teil eines SOI (Silizium auf Isolator)-Halterwafers, der wegpoliert wird (hier nicht dargestellt).Now the wafers are ready for the formation of contact holes 102 (cf. 12D ) TSV lithography + DRIE through the wafer. For this purpose, the wafer 100 can be fixed on an adhesive tape or is part of an SOI (silicon on insulator) holder wafer that is polished away (not shown here).

Die TSVs müssen im nächsten Prozess isoliert werden (vgl. 12E). Dazu wird ein PECVD SiO2 bei 350 °C durchgeführt. Dabei bleiben die CMOS-Schaltkreise (ASICs 106) unversehrt.The TSVs must be isolated in the next process (cf. 12E) . For this purpose, a PECVD SiO2 is carried out at 350 °C. The CMOS circuits (ASICs 106) remain intact.

Ferner werden die TSVs durch einen Füllstoff 107 aufgefüllt, insbesondere durch galvanische Abscheidung von Cu und Cu CMP mit Stopp auf dem Oxid (vgl. 12F).Furthermore, the TSVs are filled by a filler 107, in particular by galvanic deposition of Cu and Cu CMP with a stop on the oxide (cf. 12F) .

Schließlich wird die Oberfläche durch PECVD von SiO2 bei 350 °C wieder passiviert (vgl. 12G).Finally, the surface is passivated again by PECVD of SiO2 at 350 °C (cf. 12G) .

Beide Abläufe sind verkürzt und vereinfacht dargestellt. Was nicht gezeigt wird, sind Schritte wie die Bildung der Kontakte und planaren Zwischenverbindungen, Bonding / Bumping Pads usw.Both processes are shortened and simplified. What is not shown are steps such as forming the contacts and planar interconnects, bonding/bumping pads, etc.

Die 13A bis 13K zeigen schematisch die Ausführung einer kombinierten Lösung mit ASICs 106, Poly-Si-TSVs 104 für die HV-Signale und Cu-TSVs 107 für die NV-Signale und die thermische Leitfähigkeit.The 13A until 13K show schematically the implementation of a combined solution with ASICs 106, Poly-Si-TSVs 104 for the HV signals and Cu-TSVs 107 for the NV signals and thermal conductivity.

Die Bearbeitung beginnt wie in 11A zunächst für Poly-Si-TSVs und dann für CMOS-ASICs: Init-Wafer 100 (vgl. 13A), Ausrichtungsmarkierungen 101 (vgl. 13B), DRIE für die Kontaktlöcher 102 (vgl. 13C), Hochtemperatur-Isolation (vgl. 13D), Auffüllen mit hochdotiertem Poly-Si 104 und CMP (vgl. 13E), Oberflächen-Hochtemperatur-Oxidation (vgl. 13F) und Bildung des CMOS-Teils (ASIC 106) (vgl. 13G). Anschließend wird die Bearbeitung mit den Schritten 8 bis 11 fortgesetzt, die den in 12D bis 12G beschriebenen Schritten entsprechen, nämlich Lithographie und DRIE der NV- oder thermalen TSVs (vgl. 13H), PECVD-Oxid-Seitenisolierung bei niedriger Temperatur (vgl. 13I), Auffüllen und CMP von Cu (vgl. 13J) und abschließende Oberflächenpassivierung bei niedriger Temperatur durch PECVD von SiO2 bei 350 °C (vgl. 13K).Processing begins as in 11A first for Poly-Si-TSVs and then for CMOS ASICs: Init-Wafer 100 (cf. 13A) , Alignment Marks 101 (cf. 13B) , DRIE for the contact holes 102 (cf. 13C ), high-temperature insulation (cf. 13D ), filling with highly doped Poly-Si 104 and CMP (cf. 13E) , surface high-temperature oxidation (cf. 13F) and formation of the CMOS part (ASIC 106) (cf. 13G) . Processing then continues with steps 8 to 11, which follow the steps in 12D until 12G correspond to the steps described, namely lithography and DRIE of the NV or thermal TSVs (cf. 13H) , PECVD oxide side insulation at low temperature (cf. 13I ), filling and CMP of Cu (cf. 13y) and final surface passivation at low temperature by PECVD of SiO2 at 350 °C (cf. 13K) .

Im Folgenden wird ein weiteres Beispiel für die Anordnung der elektronischen Bauteile der Mikrospiegel 20, insbesondere der Frontend-Elektronik 91 und der Controller-Elektronik 92, unter Bezugnahme auf die 14 und 15 beschrieben.Below is another example of the arrangement of the electronic components of the microphone rospiegel 20, in particular the front-end electronics 91 and the controller electronics 92, with reference to the 14 and 15 described.

Die allgemeinen Details entsprechen denen der oben beschriebenen Varianten, auf die verwiesen wird.The general details correspond to those of the variants described above and referred to.

In der in den 14 und 15 schematisch dargestellten Ausführungsform sind benachbarte Chips 205, 206; 206, 207; 207, 208 durch Bonding-Interface-Schichten 209, 210, 211, 212, 213, 214 miteinander verbunden. Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen benachbarten Chips 205, 206; 206, 207; 207, 208, insbesondere die Kontaktfläche zwischen dem MEMS-Spiegel-Chip 205 und dem Front-End-Elektronik-Chip 206 und/oder die Kontaktfläche zwischen dem Front-End-Elektronik-Chip 206 und dem Controller-Elektronik-Chip 207 und/oder die Kontaktfläche zwischen dem Controller-Elektronik-Chip 207 und einem Interposer-Chip 208 stark vergrößert.In the in the 14 and 15 schematically illustrated embodiment are adjacent chips 205, 206; 206, 207; 207, 208 connected to one another by bonding interface layers 209, 210, 211, 212, 213, 214. This increases the contact area between adjacent chips 205, 206; 206, 207; 207, 208, in particular the contact surface between the MEMS mirror chip 205 and the front-end electronics chip 206 and / or the contact surface between the front-end electronics chip 206 and the controller electronics chip 207 and / or the contact area between the controller electronics chip 207 and an interposer chip 208 is greatly increased.

Die Kontaktfläche zwischen jeweils zwei dieser benachbarten Strukturen kann mindestens 50 %, insbesondere mindestens 70 %, insbesondere mindestens 90 % ihrer Querschnittsfläche betragen.The contact area between two of these adjacent structures can be at least 50%, in particular at least 70%, in particular at least 90% of their cross-sectional area.

Zur Abgrenzung zwischen dem Interposer-Chip 69 und dem Interposer-Chip 208 wird letzterer im Folgenden auch lediglich als Interposer 208 bezeichnet.To differentiate between the interposer chip 69 and the interposer chip 208, the latter is also referred to below as interposer 208.

Die Chips 205, 206, 207 zwischen dem Spiegelsubstrat 27 und dem Interposer 208 sind vorzugsweise dünn. Sie können insbesondere eine Dicke von höchstens 100 µm aufweisen. Ihre Dicke kann zum Beispiel im Bereich von 50 µm bis 200 µm liegen.The chips 205, 206, 207 between the mirror substrate 27 and the interposer 208 are preferably thin. In particular, they can have a thickness of at most 100 μm. Their thickness can, for example, be in the range from 50 µm to 200 µm.

Die Chips 205, 206, 207, 208 können flexibel sein, um sich außerhalb der Ebene biegen und verdrehen zu können. Sie können insbesondere reversibel verformbar sein.The chips 205, 206, 207, 208 can be flexible to allow for out-of-plane bending and twisting. In particular, they can be reversibly deformable.

Diese Chips 205, 206, 207, 208 sind durch Hybridbonding miteinander verbunden. Sie können insbesondere eine oder mehrere vollflächige Verbindungen aufweisen.These chips 205, 206, 207, 208 are connected to each other using hybrid bonding. In particular, they can have one or more full-surface connections.

Dadurch wird der vertikale thermische Widerstand stark reduziert. Die Hauptfunktion der TSVs und der elektrischen Bondpads besteht darin, einen elektrischen Kontakt und einen vertikalen Pfad für den Signalfluss zu bilden. Die mechanische und/oder thermische Verbindung zwischen benachbarten Chips 205, 206, 207, 208 kann über die gesamte seitliche Ausdehnung der Chips 205, 206, 207, 208 hergestellt werden. Insbesondere können auch die dielektrischen Bereiche zur mechanischen und/oder thermischen Verbindung von benachbarten Chips beitragen. Hierdurch kann ein sehr geringer thermischer Widerstand erreicht werden. Zudem kann der thermische Widerstand über die laterale Ausdehnung der Chips 205, 206, 207, 208 sehr homogen gehalten werden.This greatly reduces the vertical thermal resistance. The main function of the TSVs and the electrical bond pads is to form an electrical contact and a vertical path for signal flow. The mechanical and/or thermal connection between adjacent chips 205, 206, 207, 208 can be established over the entire lateral extent of the chips 205, 206, 207, 208. In particular, the dielectric areas can also contribute to the mechanical and/or thermal connection of adjacent chips. This allows a very low thermal resistance to be achieved. In addition, the thermal resistance can be kept very homogeneous over the lateral extent of the chips 205, 206, 207, 208.

Hinsichtlich der mechanischen Stabilität der Mikrospiegel 20, insbesondere ihrer genauen Positionierung, insbesondere relativ zu den Kippachsen, sind sie auf die darunterliegende Trägerstruktur 60 bezogen.With regard to the mechanical stability of the micromirrors 20, in particular their precise positioning, in particular relative to the tilting axes, they are related to the underlying support structure 60.

Die Anordnung der gestapelten Chips kann mittels des Interposers 208 zumindest teilweise, insbesondere überwiegend, insbesondere vollständig, von der Trägerstruktur 60 entkoppelt werden.The arrangement of the stacked chips can be at least partially, in particular predominantly, in particular completely, decoupled from the carrier structure 60 by means of the interposer 208.

Zu Einzelheiten des Interposers 208 wird auf die DE 10 2022 209 935.4 verwiesen, die in vollem Umfang durch Bezugnahme aufgenommen wird. Die Details des Interposers 208 können auch vorteilhaft mit den Details anderer Varianten der vorliegenden Anmeldung, insbesondere anderer Varianten der gestapelten Anordnung von elektronischen Bauteilen, kombiniert werden.Details of the interposer 208 can be found in the DE 10 2022 209 935.4 referred to, which is incorporated by reference in its entirety. The details of the interposer 208 can also be advantageously combined with the details of other variants of the present application, in particular other variants of the stacked arrangement of electronic components.

Wie in den 14 und 15 schematisch dargestellt, kann jedes Substrat (Chip) mit einer oder mehreren Verbindungsschichten 201 und seiner Vorderseite versehen sein. Die Verbindungsschichten 201 können für den lateralen Fluss elektrischer Signale und/oder für die Verbindung der elektrischen Bauteile und der TSVs dienen.Like in the 14 and 15 shown schematically, each substrate (chip) can be provided with one or more connection layers 201 and its front side. The connection layers 201 can serve for the lateral flow of electrical signals and/or for connecting the electrical components and the TSVs.

Jedes der Substrate (Chips) kann mindestens eine Umverteilungsschicht 202 aufweisen. Die Umverteilungsschicht 202 kann auf der Rückseite des Substrats (Chips) angebracht werden. Die Umverteilungsschichten 202 ermöglichen eine von der Positionierung der TSVs unabhängige Platzierung von elektrischen Bondstellen. Im Gegensatz zu den 14 und 15 müssen die Bondstellen, insbesondere die Cu-Cu-Bondstellen, nicht über den Bereichen angeordnet sein, in denen die elektronischen Bauelemente positioniert sind. Insbesondere können die Bondstellen seitlich in Bezug auf die Bereiche, in denen die elektronischen Bauelemente angeordnet sind, verschoben werden.Each of the substrates (chips) may have at least one redistribution layer 202. The redistribution layer 202 can be attached to the back of the substrate (chip). The redistribution layers 202 enable placement of electrical bonding points independent of the positioning of the TSVs. In contrast to the 14 and 15 The bonding points, in particular the Cu-Cu bonding points, do not have to be arranged above the areas in which the electronic components are positioned. In particular, the bonding points can be moved laterally with respect to the areas in which the electronic components are arranged.

Vorzugsweise sind die Cu-Cu-Bondstellen seitlich versetzt zu den elektronischen Bauelementen der elektronischen Bauelementeschichten 203 angeordnet.The Cu-Cu bonding points are preferably arranged laterally offset from the electronic components of the electronic component layers 203.

Dadurch werden die Robustheit und Zuverlässigkeit der Anordnung erhöht.This increases the robustness and reliability of the arrangement.

Die Substrate (Chips) können ferner eine oder mehrere elektronische Bauelementeschichten 203 enthalten.The substrates (chips) may further contain one or more electronic component layers 203.

Die elektronischen Schaltkreise der Controller-Elektronik 92 können in den Controller-Elektronik-Chip 207 integriert werden. Sie können insbesondere in den elektronischen Bauelementeschichten 203 des Controller-Elektronik-Chips 207 enthalten sein.The electronic circuits of the controller electronics 92 can be integrated into the controller electronics chip 207. They can be contained in particular in the electronic component layers 203 of the controller electronics chip 207.

Die elektronischen Schaltkreise der Frontend-Elektronik 91 können in den Frontend-Elektronik-Chip 206 integriert sein. Sie können insbesondere in den elektronischen Bauelementeschichten 203 des Frontend-ElektronikChips 206 enthalten sein.The electronic circuits of the front-end electronics 91 can be integrated into the front-end electronics chip 206. They can be contained in particular in the electronic component layers 203 of the front-end electronic chip 206.

Weitere elektronische Schaltkreise können in den Interposer 69 integriert sein. Sie können insbesondere in das Layout der elektronischen Bauelemente 203 des Interposers 69 integriert werden.Additional electronic circuits can be integrated into the interposer 69. In particular, they can be integrated into the layout of the electronic components 203 of the interposer 69.

Die Verbindungsschichten 201 können für eine laterale Verteilung von Signalen innerhalb eines Substrats (Chips) sorgen.The connection layers 201 can ensure a lateral distribution of signals within a substrate (chip).

Die Chips können die Fläche eines Arrays von Spiegeln 20 überspannen. Insbesondere können die Chips seitliche Abmessungen aufweisen, die mindestens dem zweifachen, insbesondere mindestens dem vierfachen, insbesondere mindestens dem sechsfachen, insbesondere mindestens dem zehnfachen Durchmesser eines Einzelspiegelsubstrats 27 entsprechen.The chips can span the area of an array of mirrors 20. In particular, the chips can have lateral dimensions that correspond to at least twice, in particular at least four times, in particular at least six times, in particular at least ten times the diameter of an individual mirror substrate 27.

Auch wenn die flächige Verbindung zwischen benachbarten Substraten zu Vorteilen in Bezug auf die mechanische und/oder thermische Leitfähigkeit benachbarter Substrate führen kann, sind neben einer oder mehreren flächigen Verbindungen auch Verbindungen durch Bumps 66 und/oder Drahtverbindungen 72 wie oben beschrieben möglich.Even if the flat connection between adjacent substrates can lead to advantages with regard to the mechanical and/or thermal conductivity of neighboring substrates, in addition to one or more flat connections, connections through bumps 66 and/or wire connections 72 as described above are also possible.

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Claims (16)

Mikroelektromechanisches System (MEMS) für eine Vorrichtung mit einem oder mehreren optischen Bauteilen (20) mit 1.1. einer Aufhängung für ein optisches Bauteil (20), 1.2. einem oder mehreren Aktor-Elementen (62) zum Verlagern des optischen Bauteils (20) und/oder einem oder mehreren Sensorelementen (61) zum Erfassen einer Verlagerung des optischen Bauteils (20) und 1.3. einer Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (ICs) (64, 65, 68), 1.4. wobei die integrierten Schaltkreise (64, 65, 68) gestapelt angeordnet sind und 1.5. wobei die integrierten Schaltkreise (64, 65, 68) 1.5.1. mindestens zwei verschiedene Arten aus folgender Liste: Aktor-Elektronik, Sensorelektronik und Steuerelektronik und/oder 1.5.2. mindestens zwei verschiedene Arten von Silizium-Durchkontaktierungen (TSVs) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass es verschiedene Arten von elektrischen Verbindungen zwischen verschiedenen ICs (64, 65, 68) umfasst, wobei die Arten der elektrischen Verbindungen aus der Liste von Silizium-Durchkontaktierungen (63), Drahtbonds (72) und Draht- und Bump-Verbindungen (66) ausgewählt sind.Microelectromechanical system (MEMS) for a device with one or more optical components (20) with 1.1. a suspension for an optical component (20), 1.2. one or more actuator elements (62) for displacing the optical component (20) and/or one or more sensor elements (61) for detecting a displacement of the optical component (20) and 1.3. a variety of integrated circuits (ICs) (64, 65, 68), 1.4. wherein the integrated circuits (64, 65, 68) are arranged in a stacked manner and 1.5. where the integrated circuits (64, 65, 68) 1.5.1. at least two different types from the following list: actuator electronics, sensor electronics and control electronics and/or 1.5.2. at least two different types of silicon vias (TSVs), characterized in that it includes different types of electrical connections between different ICs (64, 65, 68), the types of electrical connections from the list of silicon vias (63 ), wire bonds (72) and wire and bump connections (66) are selected. Mikroelektromechanisches System (MEMS) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es verschiedene ICs (64, 65, 68) umfasst, die mindestens zwei verschiedene Arten von Silizium-Durchkontaktierungen (TSVs) aufweisen, die aus der Liste von - TSVs, die nur als thermisch leitende Strukturen dienen, - TSVs, die als thermisch leitende Strukturen und zur Übertragung von NV-(digitalen) Signalen dienen, - TSVs, die als thermisch leitende Strukturen und zur Übertragung von HV-(Analog-/Treiber-) Signalen dienen, - TSVs, die nur zur Übertragung von NV-(digitalen) Signalen dienen und - TSVs, die nur zur Übertragung von HV-(Analog-/Treiber-) Signalen dienen, ausgewählt sind.Microelectromechanical system (MEMS). Claim 1 , characterized in that it comprises various ICs (64, 65, 68) having at least two different types of silicon vias (TSVs) selected from the list of - TSVs that serve only as thermally conductive structures - TSVs, which serve as thermally conductive structures and for transmitting LV (digital) signals, - TSVs which serve as thermally conductive structures and for transmitting HV (analog/driver) signals, - TSVs which only serve to transmit NV - (digital) signals and - TSVs, which only serve to transmit HV (analog/driver) signals, are selected. Mikroelektromechanisches System (MEMS) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es verschiedene ICs (64, 65, 68) mit mindestens zwei verschiedenen Arten von Silizium-Durchkontaktierungen (TSVs) aus unterschiedlichen Materialien und/oder mit unterschiedlichen Technologien umfasst.Microelectromechanical system (MEMS). Claim 1 or 2 , characterized in that it comprises different ICs (64, 65, 68) with at least two different types of silicon vias (TSVs) made of different materials and / or with different technologies. Mikroelektromechanisches System (MEMS) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem oder mehreren Interposer-Chips (69), die nur Verbindungen, aber keinen aktiven elektronischen Schaltkreis enthalten.Microelectromechanical system (MEMS) according to one of the preceding claims, with one or more interposer chips (69) which only contain connections but no active electronic circuit. Mikroelektromechanisches System (MEMS) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Sensor-Auslese-ASICs und/oder ein oder mehrere Aktor-Treiber (86) und/oder ein oder mehrere Steuerlogik-Vorrichtungen (90) jeweils auf verschiedenen integrierten Schaltkreisen enthalten sind, wobei diese verschiedenen integrierten Schaltkreise hintereinander gestapelt angeordnet sind.Microelectromechanical system (MEMS) according to one of the preceding claims, characterized in that one or more sensor readout ASICs and / or one or more actuator drivers (86) and / or one or more control logic devices (90) are each on different integrated circuits are included, these different integrated circuits being arranged stacked one behind the other. Mikroelektromechanisches System (MEMS) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein IC für die Aktor-Elektronik Treibersignale von mindestens 100 V liefern kann.Microelectromechanical system (MEMS) according to one of the preceding claims, characterized in that an IC for the actuator electronics can supply driver signals of at least 100 V. Mikroelektromechanisches System (MEMS) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Niedertemperatur-Einbrand-Keramik (LTCC)-Träger (76) aus mehreren Schalen (81, 82, 83) mit Kontaktlöchem 77 und/oder Verdrahtungsschichten 78 und/oder Hohlräumen 79, die als Taschen für die Anordnung von Chips 75 dienen, wobei die Schalen (81, 82, 83) aufeinander gestapelt sind.Microelectromechanical system (MEMS) according to one of the preceding claims, with a low-temperature penetration ceramic (LTCC) carrier (76) made of several shells (81, 82, 83) with contact holes 77 and/or wiring layers 78 and/or cavities 79, which serve as pockets for the arrangement of chips 75, the shells (81, 82, 83) being stacked on top of each other. Optisches Bauteil (20) mit 8.1. einem mikroelektromechanischen System (MEMS) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8.2. wobei das MEMS vollständig innerhalb einer Grundfläche des optischen Bauteils (20) angeordnet ist.Optical component (20). 8.1. a microelectromechanical system (MEMS) according to one of the preceding claims, 8.2. wherein the MEMS is arranged completely within a base area of the optical component (20). Optisches Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Spiegelsubstrat (27), welches eine Reflexionsfläche (26) definiert, umfasst, wobei die Reflexionsfläche (26) eine EUV-reflektierende Beschichtung aufweist.Optical component Claim 8 , characterized in that it comprises a mirror substrate (27) defining a reflection surface (26), the reflection surface (26) having an EUV-reflective coating. Optisches Bauteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Elektrodenstruktur mit einer Vielzahl von radial angeordneten Kammfingern aufweist und/oder das Spiegelsubstrat (27) an einem Kardangelenk aufgehängt ist.Optical component Claim 9 , characterized in that it has an electrode structure with a plurality of radially arranged comb fingers and / or the mirror substrate (27) is suspended on a cardan joint. Optisches Bauteil nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Array aus einer Vielzahl von Mikrospiegeln (20) umfasst.Optical component according to one of the Claims 8 until 10 , characterized in that it comprises an array of a plurality of micromirrors (20). Beleuchtungsoptik (4) für ein Lithographiesystem (1) mit einem oder mehreren optischen Bauteilen nach Anspruch 9.Illumination optics (4) for a lithography system (1) with one or more optical components Claim 9 . Beleuchtungssystem (2) mit 13.1. einer Beleuchtungsquelle (3) und 13.2. einer Beleuchtungsoptik (4) nach Anspruch 10.Lighting system (2) with 13.1. a lighting source (3) and 13.2. a lighting optics (4). Claim 10 . Projektionsoptik (7) für ein Lithographiesystem (1) mit einem oder mehreren optischen Bauteilen nach Anspruch 9.Projection optics (7) for a lithography system (1) with one or more optical components Claim 9 . Lithographiesystem (1) mit einem oder mehreren optischen Bauteilen nach einem der Ansprüche 9 bis 11.Lithography system (1) with one or more optical components according to one of Claims 9 until 11 . Verfahren zur Herstellung eines MEMS nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit folgenden Schritten: 16.1. Bereitstellen einer Vielzahl von separaten integrierten Schaltkreisen (64, 65, 68), 16.2. Anordnen der integrierten Schaltkreise (64, 65, 68) in gestapelter Form, 16.3. wobei mindestens zwei unterschiedliche integrierte Schaltkreise (64, 65, 68) mit unterschiedlichen Technologien hergestellt und/oder mit unterschiedlichen Verfahren bearbeitet werden und/oder wobei mindestens zwei unterschiedliche integrierte Schaltkreise (64, 65, 68) TSVs unterschiedlichen Typs aufweisen.Method for producing a MEMS according to one of Claims 1 until 7 with the following steps: 16.1. Providing a plurality of separate integrated circuits (64, 65, 68), 16.2. Arranging the integrated circuits (64, 65, 68) in stacked form, 16.3. wherein at least two different integrated circuits (64, 65, 68) are manufactured using different technologies and/or processed using different methods and/or wherein at least two different integrated circuits (64, 65, 68) have TSVs of different types.
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