DE102023203941A1

DE102023203941A1 - Verfahren zur Nachbearbeitung und zur Handhabung von MEMS-Chips

Info

Publication number: DE102023203941A1
Application number: DE102023203941.9A
Authority: DE
Inventors: David Metz; Yanko Sarov; Fabian Haacker; Johannes Eisenmenger
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2023-04-27
Filing date: 2023-04-27
Publication date: 2024-10-31
Also published as: CN121175262A; WO2024223102A1; KR20260003029A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nachbearbeitung von MEMS-Chips (100) sowie ein Verfahren zur Handhabung von MEMS-Chips (100).Bei dem Verfahren zur Nachbearbeitung von MEMS-Chips (100) umfassend auf einem Trägermaterial (104) angeordneten MEMS-Strukturen (102) mit wenigstens einem seitlich über den mit MEMS-Strukturen (102) versehenden Bereich des MEMS-Chips (100) hinausgehenden Überstandsbereich an überstehendem Material wird wenigstens ein Überstandsbereich (105) durch Abtrennen des überstehenden Materials vom Trägermaterial (104) des MEMS-Chips entfernt.Zur Handhabung von MEMS-Chips (100) ohne über die auf einem Trägermaterial (104) angeordneten MEMS-Strukturen (102) überstehende Bereiche (105), insbesondere nach erfolgter erfindungsgemäßer Nachbearbeitung, ist wenigstens eine seitliche Vertiefung (108) in dem Trägermaterial (104) vorgesehen und die Handhabung der MEMS-Chips (100) erfolgt durch Eingriff eines Werkzeugs (600) in die seitliche(n) Vertiefung(en).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nachbearbeitung von MEMS-Chips sowie ein Verfahren zur Handhabung von MEMS-Chips.
Bei mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) handelt es sich um kleine Bauteile, die mikromechanische Strukturen und elektronische Elemente in einem Chip vereinen. MEMS-Chips lassen sich vergleichbar zu Mikrochips mit integrierten Schaltkreisen herstellen. Ein MEMS-Chip umfasst dabei grundsätzlich ein Trägermaterial, auf dem die eigentlichen MEMS-Strukturen angeordnet sind.
In der Regel werden - erneut vergleichbar zu Mikrochips mit integrierten Schaltkreisen - mehrere MEMS-Chips auf einem gemeinsamen Wafer hergestellt. Der Wafer wird nach erfolgter Herstellung der MEMS-Strukturen geeignet geteilt, sodass einzelne MEMS-Chips entstehen, die dann weiterverwendet und bspw. in größere Baugruppen integriert werden können.
Es ist bekannt, MEMS-Chips mit einer Schutzabdeckung zu versehen, um die MEMS-Strukturen insbesondere während der weiteren Handhabung nach der Herstellung der MEMS-Chips vor Umwelteinflüssen und mechanischer Beschädigung zu schützen.
Eine im Stand der Technik bekannte und bevorzugte Möglichkeit hierfür ist einen mit geeigneten Vertiefungen versehenen Wafer so auf dem mit den MEMS-Strukturen versehenen Wafer aufzubringen, dass der aufgebrachte Wafer in den Bereichen zwischen den Gruppen von MEMS-Strukturen, die jeweils einem MEMS-Chip zugeordnet sind, an dem Trägermaterial der MEMS-Chips anliegt und fest mit diesem verbunden ist. Beim Teilen der so miteinander verbunden Wafer, sodass sich einzelne MEMS-Chips ergeben, ist dann jeder MEMS-Chip mit einer Schutzabdeckung versehen, die sich über die MEMS-Strukturen des MEMS-Chips erstreckt und diese vor Umwelteinflüssen und mechanischer Beschädigung schützt.
Bei bestimmten MEMS-Chips, insbesondere solchen mit optischen Funktionen, kann im Zuge der Herstellung eine Schutzabdeckung vorgesehen werden, um die Handhabung der MEMS-Chips während der Integration in größere Baugruppen, bspw. also der Anordnung von einem oder mehreren MEMS-Chips auf einem Grundplattensubstrat („package substrate“) zu vereinfachen. Spätestens nach abgeschlossener Integration ist die Schutzabdeckung aber regelmäßig wieder zu entfernen, um eine ordnungsgemäße optische Funktion des MEMS-Chips sicherzustellen.
Eine Möglichkeit, eine Schutzabdeckung von MEMS-Chips bei Bedarf wieder zu entfernen, ist bspw. im Konferenzbeitrag „Temporary protective packaging for optical MEMS" von L. Bogaerts und weiteren (44th International Symposium on Microelectronics, 9.-13. Oktober 2011, Long Beach, CA, USA) beschrieben. Zur angesprochenen festen Verbindung zwischen dem letztendlich die eigentlichen MEMS-Chips bildenden Wafer mit den darauf angeordneten MEMS-Strukturen und dem mit Vertiefungen versehen, letztendlich die Schutzabdeckung bildenden Wafer wird ein thermisch zersetzbarer Klebstoff verwendet. Sobald die Schutzabdeckung entfernt werden soll, wird der Klebstoff thermisch zersetzt und die Schutzabdeckung kann abgenommen werden. Die MEMS-Strukturen sind dann wieder frei zugänglich.
Ein Beispiel optischer MEMS-Chips sind MEMS-Spiegelarrays, bei denen eine Vielzahl kleiner Spiegelelemente jeweils individuell bewegbar gegenüber einer gemeinsamen Basis gelagert sind. Für jedes Spiegelelement ist wenigstens ein Aktuator vorgesehen, mit dem sich das Spiegelelement entlang eines jeweils vorgegebenen Freiheitsgrades verstellen lässt. Ja nach Anwendungszweck können Spiegelelemente insbesondere um zwei senkrecht zueinander und parallel zu Basis verlaufenden Achsen verschwenkbar sein, wobei dann auch ausreichend Aktoren vorgesehen sind, um das Spiegelelement um eben diese Achsen unabhängig voneinander verschwenken zu können. Für die einzelnen Spiegelelemente können auch Sensoren vorgesehen sein, mit denen sich die Position des Spiegelelementes gegenüber der Basis ermitteln lässt, um so die Ausrichtung der Spiegel überwachen zu können. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform für die Spiegel eines MEMS-Spiegelarrays sind in DE 10 2015 204 874 A1 beschrieben.
Entsprechende MEMS-Spiegelarrays können bei der Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie bspw. integrierter Schaltkreise, durch Fotolithografie verwendet werden.
Zur Fotolithografie bei der Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente wird eine Projektionsbelichtungsanlage verwendet, die ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem umfasst. Das Bild einer durch das Beleuchtungssystem beleuchteten Maske (auch als Retikel bezeichnet) wird mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, beispielsweise einen Siliziumwafer, verkleinernd projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
In Beleuchtungssystemen, insbesondere von für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsbelichtungsanlagen, d. h. bei Wellenlängen der Belichtung von 5 nm bis 30 nm, insbesondere von 13,5 nm, werden in der Regel zwei Facettenspiegel im Strahlengang zwischen der eigentlichen Belichtungsstrahlungsquelle und der zu beleuchtenden Maske angeordnet, die grundsätzlich vergleichbar zum Prinzip eines Wabenkondensors eine Homogenisierung der Strahlung ermöglichen. Bei dem im Strahlengang der Belichtungsstrahlungsquelle näherliegenden Facettenspiegel handelt es sich häufig um einen sog. Feldfacettenspiegel, bei dem anderen um einen sog. Pupillenfacettenspiegel.
Um verschiedene Intensitäts- und/oder Einfallswinkelverteilungen bei der Beleuchtung der Maske herstellen zu können, können die Facetten wenigstens eines der beiden Facettenspiegel - insbesondere diejenigen des Feldfacettenspiegels - aus mehreren elektromechanisch einzeln verschwenkbaren Mikrospiegeln bzw. entsprechend ausgestalteten MEMS-Chips, insbesondere MEMS-Spiegelarrays, gebildet sein. Entsprechendes ist bspw. in WO 2012/130768 A2 offenbart.
Insbesondere bei einer Belichtungswellenlänge von 13,5 nm sind Schutzabdeckung von MEMS-Chips nach derzeitigem Stand zwingend zu entfernen, da momentan keine für Strahlung dieser Wellenlänge ausreichend transmissive Schutzabdeckung bekannt ist.
Dabei hat sich gezeigt, dass auch nach Entfernen der Schutzabdeckung ein Rahmen um die eigentlichen MEMS-Spiegelarrays verbleibt, aufgrund dessen beim Zusammensetzen eines Facettenspiegels aus mehreren MEMS-Spiegelarrays kein optimaler Füllfaktor erreicht werden kann. Der „Füllfaktor“ ist dabei ein Maß für die Integrationsdichte und gibt den Anteil der durch die einzelnen Spiegel gebildeten Reflexionsfläche der Spiegel der MEMS-Spiegelarrays im Verhältnis zur Gesamtfläche des Facettenspiegels (dem sog. „Füllfaktor“) wieder.
Die vorstehend anhand von Facettenspiegeln beispielhaft beschriebene reduzierte Integrationsdichte kann auch für andere Anwendungsbereiche und andersartige MEMS-Chips relevant sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Verfahren zu schaffen, mit denen MEMS-Chips derart nachbearbeitet und weiterverarbeitet werden können, dass insbesondere der aus dem Stand der Technik bekannte Nachteil der reduzierten Integrationsdichte nicht mehr oder nur noch in vermindertem Umfang auftritt.
Gelöst wird diese Aufgabe durch Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 13. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Nachbearbeitung von MEMS-Chips umfassend auf einem Trägermaterial angeordneten MEMS-Strukturen mit wenigstens einem seitlich über den mit MEMS-Strukturen versehenden Bereich des MEMS-Chips hinausgehenden Überstandsbereich an überstehendem Material, wobei wenigstens ein Überstandsbereich durch Abtrennen des überstehenden Materials vom Trägermaterial des MEMS-Chips entfernt wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Handhabung von MEMS-Chips ohne über die auf einem Trägermaterial angeordneten MEMS-Strukturen überstehende Bereiche, insbesondere nach erfindungsgemäßer Nachbearbeitung, wobei wenigstens eine seitliche Vertiefunge in dem Trägermaterial vorgesehen sind und die Handhabung der MEMS-Chips durch Eingriff eines Werkzeugs in die seitliche(n) Vertiefung(en) erfolgt.
Die Erfindung hat erkannt, dass über den eigentlichen MEMS-Chip seitlich überstehendes Material, welches für die eigentliche Funktionalität des MEMS-Chips keine Auswirkungen hat, negative Auswirkungen auf die Integrationsdichte haben kann, nämlich insbesondere, wenn mehrere MEMS-Chips möglichst dicht gepackt nebeneinander angeordnet werden sollen. Die fraglichen Überstandsbereiche, in denen in der Regel nur funktionsloses Material vorhanden ist, wirken nämlich als unerwünschte Abstandshalter. Entsprechende Überstandsbereiche sind dabei regelmäßig bei MEMS-Chips vorhanden, die während ihrer Herstellung mit einer Schutzabdeckung versehen werden, die dann allerdings vor oder während der Integration wieder entfernt wird, wobei jedoch diejenigen Bereiche, an welcher die Schutzabdeckung originär befestigt war, als Überstand über den eigentlichen MEMS-Chip verbleiben.
Wird bspw. ein Facettenspiegel für ein Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage aus MEMS-Spiegelarrays zusammengesetzt, bei denen grundsätzlich, insbesondere aber bei EUV-Beleuchtung Schutzabdeckungen vor oder während der Integration - insbesondere der Anordnung der MEMS-Spiegelarrays auf einem Grundplattensubstrat („package substrate“) - entfernt werden müssen, entstehen so zwischen den einzelnen MEMS-Spiegelarrays aufgrund der Überständer Abstände zwischen den jeweils benachbarten Spiegel zweier benachbarter MEMS-Spiegelarrays, die größer sind als die Abstände der Spiegel eines der MEMS-Spiegelarrays untereinander. Dies hat nicht nur negative Auswirkungen auf den Füllfaktor eines so aufgebauten Spiegels, bspw. eines Facettenspiegels, sondern kann auch zur Entstehung von unerwünschtem Streulicht beitragen, welches aufgrund von Reflexion bzw. Streuung von eintreffender Strahlung auf dem Material in den Überstandsbereichen entstehen kann. Auch führen Überstandsbereiche regelmäßig dazu, dass die einzeln steuerbaren Spiegel eines Facettenspiegels umfassend eine Vielzahl von MEMS-Spiegelarrays tatsächlich nicht in einem gleichmäßigen Raster angeordnet sind, was die Konfiguration und Ansteuerung eines solchen Facettenspiegels erschwert. Vergleichbare Nachteile können sich auch bei anderen Anwendungen von MEMS-Chips ergeben.
Basierend auf dieser Erkenntnis betrifft die vorliegende Erfindung nicht nur Verfahren, mit dem sich bestehende Überstandsbereiche von MEMS-Chips nachträglich entfernen lassen, sondern auch Verfahren zur Handhabung von MEMS-Chips, die keine Überstandsbereiche aufweisen - sei es, weil sie erfindungsgemäß nachbearbeitet wurden, oder weil sie grundlegend ohne Überstandsbereiche hergestellt wurden.
Das Entfernen von bestehenden, aber unerwünschten Überstandsbereichen wird erfindungsgemäß durch Abtrennen des überstehenden Materials vom Trägermaterial des MEMS-Chips. Das überstehende Material wird also von dem Trägermaterial des MEMS-Chips losgelöst und kann danach problemlos entfernt werden.
Zum Entfernen wenigstens eines Überstandsbereichs kann eine durchgehende Spalte zwischen Überstandsbereich und Trägermaterial des MEMS-Chips geschaffen werden. Durch die Schaffung der durchgehenden Spalte wird das Material im Überstandsbereich unmittelbar und vollständig vom Trägermaterial des MEMS-Chips abgetrennt, wobei in der Regel eine saubere Kante des Trägermaterials erreicht werden kann.
Es ist auch möglich, wenigstens einen Überstandsbereich durch Schaffung einer Sollbruchstelle zwischen Überstandsbereich und Trägermaterial des MEMS-Chips und einem anschließenden Aufbrechen der Sollbruchstelle zu entfernen. Dies bietet den Vorteil, dass das Material in dem Überstandsbereich kontrolliert - nämlich insbesondere durch das Werkzeug o.Ä., mit dem die für das Aufbrechen erforderliche Kraft aufgebracht wird - abgetrennt und dann auch unmittelbar entfernt werden kann. Die Sollbruchstelle kann durch Schwächung der Struktur in diesem Bereich erreicht werden, sei es durch teilweises Entfernen von Material oder durch Schwächung des Materials selbst. Sollte eine zu schaffende Sollbruchstelle in einem Überstandsbereich zu groß oder derart ausgestaltet sein, dass ein sauberes Auftrennen der gesamten Sollbruchstelle auf einmal nicht gesichert ist, dann der Überstandbereich auch in einzelne Sektionen unterteilt werden, die durch Schaffen von Spalten und/oder Sollbruchstellen untereinander so voneinander getrennt sind, dass die Sektionen einzeln durch Aufbrechen der jeweils zugeordneten Sollbruchstellen zwischen überstehendem Material und Trägermaterial abgelöst werden können.
Es ist möglich, die beiden vorstehend genannten Alternativen vom Abtrennen von überstehendem Material zu kombinieren. So kann bspw. bei einem MEMS-Chip mit mehreren Überstandsbereichen ein Teil davon jeweils durch Schaffung einer durchgehenden Spalte, ein anderer Teil durch Schaffung einer Sollbruchstelle und anschließendem Abbrechen entfernt werden.
Auch eine Kombination beider beschriebenen Maßnahmen für einen einzelnen Überstandsbereich ist denkbar: Das Schaffen einer Sollbruchstelle zum Abtrennen eines Überstandsbereichs kann nämlich umfassen, in weiteren Bereichen eine durchgehende Spalte zu schaffen und lediglich in kleinen Bereichen dünne Materialbrücken zu erhalten, die dann als Sollbruchstellen fungieren.
Um Kollisionen des durch die Schaffung einer durchgehenden Spalte oder durch Aufbrechen einer geeignet geschaffenen Sollbruchstelle abgetrennten Materials mit dem Trägermaterial oder insbesondere der MEMS-Strukturen auf dem Trägermaterial, die dadurch beschädigt werden könnten, zu vermeiden, können geeignete Maßnahmen vorgesehen werden. Beispielsweise kann das Material im Überstandsbereich vor dessen Abtrennung vom Trägermaterial mit einem Werkzeug o.Ä. verbunden werden, mit dem es auch nach dem Abtrennen verbunden bleibt und so vom Trägermaterial kontrolliert weggeführt werden kann.
Zur Schaffung einer durchgehenden Spalte und/oder einer Sollbruchstelle kann in dem entsprechenden Bereich angeordnetes und zumindest vom überstehenden Material, in der Regel auch vom Trägermaterial abweichendes Opfermaterial entfernt werden. Das Opfermaterial kann während der Herstellung der MEMS-Chips eingebracht worden sein, sodass sich nach dessen Entfernung im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens nur noch zur Schaffung einer Sollbruchstelle vorgesehene Materialbrücken verbleiben oder aber jegliche strukturelle Verbindung zwischen Trägermaterial und dem Material im Überstandsbereich aufgehoben wird, womit eine durchgehende Spalte geschaffen wird. Es ist aber auch möglich, dass Opfermaterial durch geeignete Strukturierungsverfahren erst nach der Herstellung der MEMS-Chips und ggf. sogar einer wenigstens teilweise erfolgten Integration des MEMS-Chips in einer größeren Baueinheit oder einer Anordnung auf einem Grundplattensubstrat einzubringen.
Das Opfermaterial kann vorzugsweise durch einen Ätzprozess entfernt werden. Bei dieser Ausführungsvariante ist das Opfermaterial vorzugsweise derart gewählt, dass es sich durch ein Ätzverfahren rückstandsfrei entfernen lässt, bei dem insbesondere das Trägermaterial und die MEMS-Strukturen des MEMS-Chips nicht angegriffen werden. Bei Kenntnis der für das Trägermaterial und die MEMS-Strukturen verwendeten Stoffe kann eine Fachperson ein geeignetes Opfermaterial in der Regel ohne weiteren Aufwand ermitteln. Insbesondere wenn ein direktionales Ätzverfahren ausschließlich ausgehend von der von den MEMS-Strukturen abgewandten Seite des Trägermaterials angewandt werden soll, ist es auch möglich, das Trägermaterial zumindest im Bereich des MEMS-Chips durch das Vorsehen geeigneter Schutzschichten vor Beschädigung während des Ätzvorgangs zu schützen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, den MEMS-Chip für die Entfernung von Opfermaterial per Ätzprozess zeitweise in eine Ätzkapselung aufzunehmen, mit welcher das mit einem geeigneten Ätzmedium - also insbesondere Ätzgas oder Ätzflüssigkeit - zu füllende Volumen räumlich begrenzt wird. Die Ätzkapselung weist dabei vorzugsweise einen Einlass und einen Auslass auf, um eine Strömung von Ätzmedium im durch die Ätzkapselung begrenzten Volumen herstellen zu können, welche den Ätzprozess beschleunigen kann. Ist eine Schutzabdeckung vorgesehen und zum Zeitpunkt des vorgesehenen Ätzprozesses auch noch den MEMS-Chip überspannend, kann durch im Vorwege bereits in die Schutzabdeckung eingebrachte Kanäle oder erst kurzfristig darin geschaffene Öffnungen Ätzmedium in den von der Schutzabdeckung eingekapselten Bereich eingebracht und auch wieder entfernt werden. In diesem Fall dient die Schutzabdeckung selbst als Ätzkapselung.
Alternativ zum Ätzprozess ist es möglich, dass das Opfermaterial thermisch zersetzbar ist. Zum Entfernen des Opfermaterials ist dann der MEMS-Chip auf eine ausreichende Temperatur zu erwärmen, bei der sich das Opfermaterial zersetzt und so eine durchgehende Spalte und/oder eine Sollbruchstelle geschaffen wird.
Zur Schaffung einer durchgehenden Spalte und/oder einer Sollbruchstelle kann auch ein rückstandsfreies Entfernen von Material, vorzugsweise durch energiereiche Strahlung, erfolgen. Dazu kann bspw. ein fokussierter Teilchenstrahl, insbesondere einer fokussierter Ionenstrahl („focussed ion beam“, FIB), vorzugsweise ein fokussierter Gallium-Ionenstrahl, zur Ablation oder zum gasunterstützten Ätzen, oder aber ein energiereicher Laser zur Laserablation genutzt werden. i
Zur Schaffung einer Sollbruchstelle kann auch vorgesehen sein, das Material im Bereich der zu schaffenden Sollbruchstelle, vorzugsweise durch Bestrahlung, gezielt zu schwächen. Die Schwächung kann durch Veränderung der Kristallstruktur, insbesondere durch Auflösung einer vorhandenen mono- und/oder polykristallinen Struktur hin zu einer amorphen Struktur, erfolgen. Hierfür kann bspw. ein Laserstrahl oder durch einen Ionenstrahl eingesetzt werden. Durch geeignete Fokussierung eines Laserstrahls, für den das Material grundsätzlich transparent ist, ist es auch möglich, eine innenliegende Schwächung des Materials durch Auflösung der Struktur zu erreichen.
Eine zumindest zeitweise Schwächung des Materials im Bereich einer Sollbruchstelle kann auch durch eine Reduzierung der Dichte durch lokales Erhitzen des Materials erreicht werden. Ein dafür erforderlicher Wärmeeintrag kann bspw. durch einen geeigneten Laserstrahl erfolgen.
Sämtliche der vorstehenden Verfahren umfassend eine Bestrahlung ist gemein, dass der für die Bestrahlung erforderlicher Strahl, insbesondere Laser- oder Teilchenstrahl, insbesondere Ionenstrahl, in der Regel auf einen Punkt oder eine Linie stark fokussiert ist. Eine entsprechend fokussierte Strahlung weist jedoch eine - wenn auch in der Regel sehr geringe - numerische Apertur auf, die einer Schaffung einer durchgehenden Spalte und/oder einer Sollbruchstelle unmittelbar am Rand des Trägermaterials des MEMS-Chips zumindest dann regelmäßig entgegensteht, wenn die Strahlung ausschließlich senkrecht - also mit einem Einfallswinkel von 0° - zum Trägermaterial eingebracht werden kann. In diesem Fall besteht nämlich ansonsten die Gefahr, dass durch die Weitung des einfallenden Strahls am Rand des MEMS-Chips befindliche Teile der MEMS-Strukturen von diesem getroffen und beschädigt werden. Dieses Risiko lässt sich durch geeignete Wahl des Einfallswinkels - sofern einstellbar - reduzieren oder vollständig vermeiden. Alternativ dazu ist es möglich, eine Strahlungsquelle zu verwenden, die ein kollimiertes Strahlenbündel (also ein Strahlenbündel mit ausschließlich parallelverlaufenden Strahlen) aussendet, wobei die Begrenzung des Strahlenbündels auf den gewünschten Einwirkort durch eine Schattenmaske erreicht wird. Je nach Ausdehnung des Strahlenbündels kann durch geeignete Gestaltung der Schattenmaske insbesondere auch ein sich linienartig erstreckender Einwirkort zeitgleich bestrahlt werden.
Ist eine Sollbruchstelle geschaffen, lässt sich diese durch Einbringen von Scherspannung und/oder Zugspannung aufbrechen, womit das überstehende Material vom Trägermaterial abgetrennt wird und entfernt werden kann. Eine Zugspannung auf die Sollbruchstelle tritt insbesondere dann auf, wenn das überstehende Material in der Ebene des Trägermaterials des MEMS-Chips vom Trägermaterial weggezogen wird; eine Scherspannung tritt insbesondere dann auf, wenn auf das Trägermaterial und das überstehende Material jeweils eine entgegengesetzte Kraft senkrecht zur Ebene des Trägermaterials aufgebracht wird, wobei unerheblich ist, in welche Richtung die Kraft auf das Trägermaterial wirkt. Die Kraft kann unmittelbar auf das Trägermaterial oder das überstehende Material einwirken. Es ist aber auch möglich, die Kraft auf das überstehende Material indirekt durch Einwirkung auf eine zu diesem Zeitpunkt noch vorhandene Schutzabdeckung einzubringen. Es können dafür geeignete Druck- oder Zugwerkzeuge verwendet werden, wobei Zugwerkzeuge vorzugsweise durch Ansaugung mit der zu ziehenden Komponente verbunden werden.
Es ist auch möglich, eine geschaffene Sollbruchstelle durch Veränderung der Temperatur und/oder durch Einbringen eines Temperaturgradienten aufzubrechen. Insbesondere wenn die Sollbruchstelle durch Schwächung des Materials in diesem Bereich geschaffen wurde, kann durch geeignete Veränderung der Temperatur ein Aufbrechen der Sollbruchstelle erreicht werden. Dabei ist lediglich sicherzustellen, dass die Veränderung der Temperatur im Bereich der Sollbruchstelle, dazu benachbart und/oder im gesamten MEMS-Chip weder das Trägersubstrat noch die MEMS-Strukturen schädigt.
Wie bereits verschiedentlich erwähnt, kann wenigstens ein Überstandsbereich, der zu entfernen ist, originär zur Anbindung einer Schutzabdeckung für den MEMS-Chip ausgebildet sein. Die Schutzabdeckung kann vor dem Abtrennen des Materials in einem Überstandsbereich bereits entfernt sein; es ist aber auch möglich, dass die Schutzabdeckung zeitgleich mit dem Überstandsbereich entfernt wird. In anderen Worten soll die Schutzabdeckung also zum Zeitpunkt der Schaffung einer durchgehenden Spalte oder dem Aufbrechen einer geschaffenen Sollbruchstelle noch mit dem abzutrennenden Material verbunden sein. Die Handhabung des abgetrennten Materials und insbesondere das Vermeiden einer Beschädigung der MEMS-Struktur durch Kollision wird so häufig einfacher möglich.
Bei dem MEMS-Chip, von dem wenigstens ein Überstandsbereich entfernt wird, handelt es sich vorzugsweise um ein MEMS-Spiegelarray, weiter vorzugsweise um ein MEMS-Spiegelarray für die Fotolithografie, besonders bevorzugt um ein MEMS-Spiegelarray für die EUV-Fotolithografie. Letztere zeichnet sich insbesondere durch für Strahlung einer Wellenlänge von 13,5 nm reflektierende Spiegeloberflächen aus.
Nach dem vorstehend erläuterten Verfahren zur Nachbearbeitung liegen - sofern sämtliche vorhandene Überstandsbereiche entfernt werden - MEMS-Chips vor, die ausschließlich auf den Bereich der MEMS-Struktur und das diese tragende Trägermaterial begrenzt ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, entsprechende Überstandsbereiche wenigstens teilweise bereits bei der Herstellung von MEMS-Chips zu vermeiden, sodass zumindest die Anzahl der mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren zu entfernenden Überstandsbereiche - ggf. sogar auf null - reduziert werden kann.
So ist es bspw. denkbar, beim Teilen eines Wafers, auf dem MEMS-Strukturen für mehrere MEMS-Chips aufgebracht sind, wenigsten ein Teil der Schnittlinien derart an den MEMS-Strukturen entlang geführt sind, dass nach Ausführung des entsprechenden Schnitts entlang dieser Schnittlinie wenigstens an einem Teil der dazu benachbarten MEMS-Chips keine Überstandsbereiche auftreten.
Alternativ dazu ist es möglich, bereits bei während der Herstellung der MEMS-Strukturen das Trägermaterial des Wafers so zu strukturieren, dass ein einem in der Regel späten Schritt des Herstellungsverfahrens durchgehende Spalten in das Trägermaterial eingebracht werden, mit denen das Trägermaterial unmittelbar in die einzelnen MEMS-Chips geteilt werden, wobei zumindest die Anzahl der Überstandsbereiche reduziert werden kann. Es ist sogar möglich, auf diese Weise MEMS-Chips ohne jegliche Überstandsbereiche herzustellen.
Unabhängig davon, ob ggf. noch bestehende Überstandsbereiche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wie zuvor erläutert entfernt werden, erfordert ein spätestens daraus resultierendes Vorliegen eines MEMS-Chips ohne jegliche Überstandbereiche eine gegenüber dem Stand der Technik veränderte Handhabung von MEMS-Chips. Entsprechende Überstandbereiche sind - wie bereits erwähnt - regelmäßig zur Befestigung von Schutzabdeckungen erforderlich, welche im Stand der Technik wiederum zu Markierungszwecken genutzt werden, insbesondere als Orientierungs- und Ausrichtungshilfe für einen MEMS-Chip. Weiterhin werden die Überstandsbereich regelmäßig als Angriffspunkte für die Handhabung, bspw. durch Werkzeug, genutzt. Mit Wegfall der Überstandsbereiche, insbesondere aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens, sind alternative Verfahren zur Handhabung von MEMS-Chips ohne über die auf einem Trägermaterial angeordneten MEMS-Strukturen überstehende Bereiche erforderlich.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Handhabung von MEMS-Chips ohne über die auf einem Trägermaterial angeordneten MEMS-Strukturen überstehende Bereiche. Dabei kann ein entsprechender MEMS-Chip durch eine erfindungsgemäße Nachbearbeitung geschaffen sein; erforderlich ist dies jedoch nicht.
Die Handhabung entsprechender „rahmenloser“ MEMS-Chips erfolgt erfindungsgemäß durch den Eingriff eines geeigneten Werkzeugs in eine oder mehrere seitliche Vertiefungen in dem Trägermaterial. „Seitliche Vertiefungen“ bezeichnen dabei Vertiefungen an den Stirnseiten des Trägermaterials. Insbesondere die Seite des Trägermaterials, auf der die MEMS-Strukturen angeordnet sind, sowie deren gegenüberliegende Seite sind also frei von den genannten, für den Eingriff von Werkzeugen zur Handhabung vorgesehenen Vertiefungen.
Es ist bevorzugt, wenn wenigstens zwei seitliche Vertiefungen an zwei zueinander benachbarten Seiten des Trägermaterials vorgesehen sind. Das Trägermaterial bzw. der MEMS-Chip lassen sich dann so ergreifen und handhaben, dass die übrigen Seiten des Trägermaterials frei sind, was geringe Abstände zu benachbarten MEMS-Chips bei der Integration ermöglicht, da keine Abstände zwischen den MEMS-Chips erforderlich sind, in denen ein Handhabungswerkzeug zwischen den MEMS-Chips geführt werden müsste. Um Relativbewegungen zwischen dem MEMS-Chip und dem Handhabungswerkzeug, insbesondere ein Verkippen, zu vermeiden, kann es bevorzugt sein, drei seitliche Vertiefungen vorzusehen, wobei zwei Vertiefungen davon an derselben Seite des Trägermaterials vorgesehen sein können.
Sind Vertiefungen nur an zwei benachbarten Seiten des Trägermaterials vorgesehen, zumindest aber eine Seite des Trägermaterials vertiefungsfrei, lässt sich anhand der Anordnung der Vertiefungen die Orientierung der MEMS-Strukturen des MEMS-Chips gegenüber dem Trägermaterial ablesen, womit die korrekte Ausrichtung des MEMS-Chips bei dessen Integration sichergestellt werden kann.
Alternativ oder zusätzlich können seitlich auf dem Trägermaterial Markierungen angeordnet sein. Neben Referenzmarkierungen, die der korrekten Orientierung der MEMS-Chips bei der Integration dienen, können auch Kennzeichnungen, bspw. in Form ähnlich eines Barcodes, seitlich an dem Trägermaterial angeordnet sein. Die Markierungen können auch als Vertiefungen oder Gruppe von Vertiefungen ausgebildet sein.
Sowohl die seitlichen Vertiefungen zum Eingriff eines Werkzeugs, als auch Markierung - sofern diese als Vertiefung vorgesehen sind - können nachträglich nach der Herstellung eines MEMS-Chips eingebracht werden. Es ist aber auch möglich, das Trägermaterial mit Opfermaterial in den als Vertiefung vorgesehenen Bereichen zu versehen. Insbesondere kann das Trägermaterial bereits im Wafer-Zustand mit dann innen liegendem Opfermaterial versehen sein, welches durch Auftrennen des Wafers in einzelne MEMS-Chips dann freigelegt und anschließend entfernt wird.
Alternativ zur Handhabung eines MEMS-Chips durch Eingriff in seitliche Vertiefungen des Trägermaterials kann - abhängig von der Ausgestaltung des MEMS-Chips - auch eine Handhabung erfolgen, indem unmittelbar an den MEMS-Strukturen angegriffen wird. Handelt es sich bei dem MEMS-Chip bspw. um ein Spiegelarray, kann durch eine Saugplatte mit entsprechend der Anzahl und Anordnung der einzelnen Spiegel entsprechende Anzahl an Ansaugöffnungen eine feste Verbindung zwischen jedem einzelnen Spiegel des Spiegelarrays und der Saugplatte geschaffen werden, sodass - sofern die MEMS-Strukturen ausreichend belastbar sind - eine Handhabung allein durch Angreifen an den MEMS-Strukturen möglich ist.
Es ist auch möglich, zur Handhabung von MEMS-Chips durch Angriff an den MEMS-Strukturen auf elektrostatische Greifer, Van-der-Waals-Greifer, Vakuumgreifer, Bernoulli-Greifer und Ultraschallgreifer zurückzugreifen. Bei Bernoulli-Greifern muss der Abstand, unterhalb dessen der Gasstrom eingeschaltet wird, so gewählt werden, dass eine ausreichende Greifkraft vorhanden ist und - im Falle eines MEMS-Spiegelarrays als MEMS-Chip - die Schwingungsanregungen der Spiegel durch den Luftstrom in einem akzeptablen Bereich bleiben.
Die Erfindung wird nun anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage für die Fotolithografie umfassend erfindungsgemäße hergestellte MEMS-Spiegelarrays;
2a-e: eine schematische Darstellung erfindungsgemäßer Verfahren zur Nachbearbeitung von MEMS-Chips;
3a-d: eine schematische Darstellung möglicher Ausgestaltungsvarianten der Abtrennbereiche aus 2;
4a, b: eine schematische Darstellung zur Einbringung von energiereicher Strahlung in einen Abtrennbereich gemäß 2;
5a-c: eine schematische Darstellung zur Auftrennung von als Sollbruchstellen ausgebildeten Abtrennbereichen aus 2;
6a-c: eine schematische Darstellung von Werkzeugen zum Auftrennen von Sollbruchstellen gemäß 5;
7a, b: eine schematische Darstellung zum Entfernen von Opfermaterial aus Abtrennbereichen gemäß 2;
8a-c: eine schematische Darstellung zur Herstellung von MEMS-Chips mit und ohne Überstandsbereichen; und
9a, b: eine schematische Darstellung zur Handhabung von MEMS-Chips ohne Überstandsbereiche.

In 1 ist eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Fotolithografie in einem schematischen Meridionalschnitt dargestellt. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst dabei ein Beleuchtungssystem 10 und ein Projektionssystem 20.
Mithilfe des Beleuchtungssystems 10 wird ein Objektfeld 11 in einer Objektebene bzw. Retikelebene 12 beleuchtet. Das Beleuchtungssystem 10 umfasst dazu eine Belichtungsstrahlungsquelle 13, die im dargestellten Ausführungsbeispiel Beleuchtungsstrahlung zumindest umfassend Nutzlicht im EUV-Bereich, also insbesondere mit einer Wellenlänge zwischen 5 nm und 30 nm, abgibt. Bei der Belichtungsstrahlungsquelle 13 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharge Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Belichtungsstrahlungsquelle 13 kann es sich auch um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.
Die von der Belichtungsstrahlungsquelle 13 ausgehende Beleuchtungsstrahlung wird zunächst in einem Kollektor 14 gebündelt. Bei dem Kollektor 14 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 14 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung beaufschlagt werden. Der Kollektor 14 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflexivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 14 propagiert die Beleuchtungsstrahlung durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 15. Sollte das Beleuchtungssystem 10 in modularer Bauweise aufgebaut werden, kann die Zwischenfokusebene 15 grundsätzlich für die - auch strukturelle - Trennung des Beleuchtungssystems 10 in ein Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Belichtungsstrahlungsquelle 13 und den Kollektor 14, und der nachfolgend beschriebenen Beleuchtungsoptik 16 herangezogen werden. Bei einer entsprechenden Trennung bilden Strahlungsquellenmodul und Beleuchtungsoptik 16 dann gemeinsam ein modular aufgebautes Beleuchtungssystem 10.
Die Beleuchtungsoptik 16 umfasst einen Umlenkspiegel 17. Bei dem Umlenkspiegel 17 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 17 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt.
Mit dem Umlenkspiegel 17 wird die von der Belichtungsstrahlungsquelle 13 stammende Strahlung auf einen ersten Facettenspiegel 18 umgelenkt. Sofern der erste Facettenspiegel 18 dabei - wie vorliegend - in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 16 angeordnet ist, die zur Retikelebene 12 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet.
Der erste Facettenspiegel 18 umfasst eine Vielzahl von individuell um jeweils zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen verschwenkbaren Mikrospiegeln 18' zur steuerbaren Bildung von Facetten, die jeweils vorzugsweise mit einem Orientierungssensor (nicht dargestellt) zur Ermittlung der Orientierung des Mikrospiegels 18' ausgestaltet sind. Bei dem ersten Facettenspiegel 18 handelt es sich somit um ein mikroelektromechanisches System (MEMS-System), wie es bspw. auch in der DE 10 2008 009 600 A1 beschrieben ist.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 16 ist dem ersten Facettenspiegel 18 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 19, sodass sich ein doppelt facettiertes System ergibt, dessen Grundprinzip auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet wird. Sofern der zweite Facettenspiegel 19 - wie im dargestellten Ausführungsbeispiel - in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 16 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 19 kann aber auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 16 angeordnet sein, womit sich aus der Kombination aus dem ersten und dem zweiten Facettenspiegel 18, 19 ein spekularer Reflektor ergibt, wie er bspw. in der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 beschrieben ist.
Der zweite Facettenspiegel 19 muss grundsätzlich nicht aus verschwenkbaren Mikrospiegeln aufgebaut sein, sondern kann vielmehr einzelne aus einem oder einer überschaubaren Anzahl an im Verhältnis zu Mikrospiegeln deutlich größeren Spiegeln gebildete Facetten umfassen, die entweder feststehend oder nur zwischen zwei definierten Endpositionen verkippbar sind. Es ist aber - wie dargestellt - ebenso möglich, bei dem zweiten Facettenspiegel 19 ein mikroelektromechanisches System mit einer Vielzahl von individuell um jeweils zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen verschwenkbaren Mikrospiegeln 19', jeweils vorzugsweise umfassend einen Orientierungssensor, vorzusehen.
Mithilfe des zweiten Facettenspiegels 19 werden die einzelnen Facetten des ersten Facettenspiegels 18 in das Objektfeld 11 abgebildet, wobei es sich regelmäßig nur um eine näherungsweise Abbildung handelt. Der zweite Facettenspiegel 19 kann der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung im Strahlengang vor dem Objektfeld 11 sein.
Jeweils eine der Facetten des zweiten Facettenspiegels 19 ist genau einer der Facetten des ersten Facettenspiegels 18 zur Ausbildung eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 11 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem köhlerschen Prinzip ergeben.
Die Facetten des ersten Facettenspiegels 18 werden jeweils von einer zugeordneten Facette des zweiten Facettenspiegels 19 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 11 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 11 ist dabei möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch Auswahl der letztendlich verwendeten Beleuchtungskanäle, was durch geeignete Einstellung der Mikrospiegel 18' des ersten Facettenspiegels 18 problemlos möglich ist, kann weiterhin die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille des nachfolgend beschriebenen Projektionssystems 20 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet. Dabei kann es im Übrigen vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 19 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene des Projektionssystems 20 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der Pupillenfacettenspiegel 19 gegenüber einer Pupillenebene des Projektionssystems 20 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 16 ist der zweite Facettenspiegel 19 aber in einer zur Eintrittspupille des Projektionssystems 20 konjugierten Fläche angeordnet. Umlenkspiegel 17 sowie die beiden Facettenspiegel 18, 19 sind sowohl gegenüber der Objektebene 12 als auch zueinander jeweils verkippt angeordnet.
Bei einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform der Beleuchtungsoptik 16 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 19 und dem Objektfeld 11 noch eine Übertragungsoptik umfassend einen oder mehrere Spiegel vorgesehen sein. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (GI-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen. Mit einer zusätzlichen Übertragungsoptik können insbesondere unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang des nachfolgend beschriebenen Projektionssystems 20 berücksichtigt werden.
Es ist alternativ möglich, dass auf den in 1 dargestellten Umlenkspiegel 17 verzichtet wird, wozu dann die Facettenspiegel 18, 19 gegenüber der Strahlungsquelle 13 und dem Kollektor 14 geeignet anzuordnen sind.
Mithilfe des Projektionssystems 20 wird das Objektfeld 11 in der Retikelebene 12 auf das Bildfeld 21 in der Bildebene 22 übertragen.
Das Projektionssystem 20 umfasst dafür eine Mehrzahl von Spiegeln M_i, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst das Projektionssystem 20 sechs Spiegel M₁ bis M₆. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln M_i sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M₅ und der letzte Spiegel M₆ haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung, womit es sich bei dem dargestellten Projektionssystem 20 um eine doppelt obskurierte Optik handelt. Das Projektionssystem 20 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,3 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Die Reflexionsflächen der Spiegel M_i können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel M_i aber auch als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel M_i können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 16, hoch Reflexionsbeschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung aufweisen. Diese Reflexionsbeschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Das Projektionssystem 20 hat einen großen Objekt-Bild-versatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 11 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 21. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 12 und der Bildebene 22.
Das Projektionssystem 20 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein, d. h. es weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe β_x, β_y in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe β_x, β_y des Projektionssystems 20 liegen bevorzugt bei (β_x, β_y) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein Abbildungsmaßstab β von 0,25 entspricht dabei einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1, während ein Abbildungsmaßstab β von 0,125 in eine Verkleinerung im Verhältnis 8:1 resultiert. Ein positives Vorzeichen beim Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr, ein negatives Vorzeichen eine Abbildung mit Bildumkehr.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe β_x, β_y in x- und y-Richtung sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 11 und dem Bildfeld 21 kann, je nach Ausführung des Projektionssystems 20, gleich oder unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionssysteme 20 mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Das Projektionssystem 20 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann aber auch unzugänglich sein.
Durch das Beleuchtungssystem 10 belichtet und durch das Projektionssystem 20 auf die Bildebene 21 übertragen wird ein im Objektfeld 11 angeordnetes Retikel 30 (auch Maske genannt). Das Retikel 30 ist von einem Retikelhalter 31 gehalten. Der Retikelhalter 31 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 32 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Scanrichtung in y-Richtung.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 30 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 21 in der Bildebene 22 angeordneten Wafers 35. Der Wafer 35 wird von einem Waferhalter 36 gehalten. Der Waferhalter 36 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 37 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 30 über den Retikelverlagerungsantrieb 32 und andererseits des Wafers 35 über den Waferverlagerungsantrieb 37 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Die in 1 dargestellte Projektionsbelichtungsanlage 1 bzw. deren Beleuchtungssystem 10, deren vorstehende Beschreibung im wesentlichen bekannten Stand der Technik widerspiegelt, zeichnet sich dadurch aus, der erste und/oder zweite Facettenspiegel 18, 19 einen oder mehrere erfindungsgemäß nachbearbeiteter MEMS-Chips 100 (vgl. u.a. 2), nämlich insbesondere MEMS-Spiegelarrays 101 umfassen. Jeder der MEMS-Chips 100 weist dabei eine Vielzahl einzelner unabhängig um jeweils zwei Rotationsfreiheitsgrade verstellbare Spiegel 103 als Teile einer MEMS-Struktur 102 auf, die in einem zweidimensionalen Raster angeordnet sind. Jeder der Facettenspiegel 18, 19 kann durch einen einzelnen oder mehrere nebeneinander angeordnete MEMS-Chips 100 bzw. MEMS-Spiegelarrays 101 gebildet sein.
Entsprechende MEMS-Spiegelarrays 101 werden bekanntermaßen gemeinsam mit einer Vielzahl anderer MEMS-Spiegelarrays 100 oder anderer MEMS-Chips 100 auf einem gemeinsamen Wafer hergestellt und mit weiteren, mit geeigneten Vertiefungen versehenen Wafer abgedeckt, sodass beim anschließenden Aufteilen des Wafers in einzelne MEMS-Spiegelarrays 101 bzw. MEMS-Chips 100 jeweils eine Schutzabdeckung 106 für jedes einzelne MEMS-Spiegelarray 100 erhalten bleibt.
In 2a sind zwei Beispiele für MEMS-Chips 100 bzw. MEMS-Spiegelarrays 101 schematisch in einer Schnittdarstellung gezeigt, wie sie nach dem Aufteilen eines Wafers vorliegen grundsätzlich. Bei den MEMS-Chips 100 bzw. MEMS-Spiegelarrays 101 ist die eigentliche MEMS-Struktur 102 - also die einzelnen Spiegel 103 sowie sämtliche zum planvollen Verschwenken erforderlichen Komponenten - auf einem Trägermaterial 104 angeordnet.
Das Trägermaterial 104 erstreckt sich dabei seitlich über den Bereich, in dem die MEMS-Strukturen 102 angeordnet sind, hinaus und bildet so einen Überstandsbereich 105 aus überstehendem Material. Diese Überstandsbereiche 105 dienen der Anbindung der Schutzabdeckung 106, die sich über die MEMS-Strukturen 102 erstreckt. Die Schutzabdeckung 106 kann bspw. mithilfe eines Klebstoffs fest mit den Überstandsbereichen 105 verbunden sein. Andere Fügeverfahren, wie bspw. ein anodisches Bondverfahren, sind zur Verbindung von Schutzabdeckung 106 mit den Überstandsbereichen 105 ebenfalls möglich.
In der in 2a, links dargestellten Ausführungsvariante ist zwischen dem Trägermaterial 104 in dem mit MEMS-Strukturen 102 versehenen Bereich und den Überstandbereichen 105 bereits ein Abtrennbereich 200 ausgebildet, der nachfolgend in Zusammenhang mit 3 noch näher erläutert werden wird. Bei der in 2b, rechts dargestellten Ausführungsvariante ist ein entsprechender Abtrennbereich 200 (noch) nicht vorgesehen.
In 2a ebenfalls dargestellt ist ein Grundplattensubstrat 150 („package substrate“) auf welches der MEMS-Chip 100 bzw. das MEMS-Spiegelarray 101 angeordnet werden soll bzw. angeordnet wird. Das Grundplattensubstrat 150 kann dabei in seiner Ausdehnung an die Ausdehnung mit MEMS-Strukturen 102 versehenen Bereichs des Trägermaterials 104 angepasst sein. Es ist aber auch möglich, dass das Grundplattensubstrat 150 deutlich größer ist als der fragliche Bereich, was in 2 durch die gestrichelt dargestellten Teile des Grundplattensubstrats 150 angedeutet ist.
Auch wenn in 2 grundsätzlich gezeigt, lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch ohne das Vorsehen eines Grundplattensubstrats 150, also allein mit dem eigentlichen MEMS-Chip 100 durchführen. In diesem Fall ist der in 2b dargestellte Schritt zu überspringen und in den nachfolgenden Figuren jeweils das Grundplattensubstrat 150 zu vernachlässigen.
In 2b ist nämlich dargestellt, dass der MEMS-Chip 100 bzw. das MEMS-Spiegelarray 101 mit dem Grundplattensubstrat 150 fest verbunden wird. Erstreckt sich Grundplattensubstrat 150 über den Bereich des Trägermaterials 104, der mit MEMS-Strukturen 102 versehen ist, hinaus, sollten die Überstandsbereiche 105 und ggf. der Abtrennbereich 200 wenn möglich nicht mit dem Grundplattensubstrat 150 verbunden werden.
In einem nächsten Schritt kann optional die Schutzabdeckung 106 entfernt werden, weshalb sie in 2c lediglich gestrichelt dargestellt ist. Zum Entfernen der Schutzabdeckung 106 kann die Klebstoffverbindung zwischen Schutzabdeckung 106 und Überstandsbereich 105 gelöst werden. Handelt es sich bei dem verwendeten Klebstoff um thermisch zersetzbaren Klebstoff, kann bspw. die Temperatur zumindest lokal geeignet erhöht werden. Andere Trennverfahren sind selbstverständlich auch möglich. Ob die Schutzabdeckung 106 tatsächlich entfernt werden muss oder nicht, hängt maßgeblich von der Ausgestaltung des bereits bestehenden Abtrennbereichs 200 (2c, links) bzw. des nachfolgend noch zu schaffenden Abtrennbereichs 200 (2c, rechts) ab. Hierbei ist insbesondere relevant, ob der Abtrennbereich 200 von der durch die Schutzabdeckung 106 verdeckten Bereiche zugänglich sein muss, was insbesondere im Falle einer bereits erfolgten Anordnung auf einem Grundplattensubstrat 150 in der Regel der Fall sein wird; ist (noch) kein Grundplattensubstrat 150 vorhanden, ist der Abtrennbereich 200 von der von dem MEMS-Strukturen 102 abgewandten Seite des Trägermaterials 104 zugänglich, sodass die Schutzabdeckung 106 in dem in 2c dargestellten Schritt möglicherweise nicht entfernt werden muss.
Ist der Abtrennbereich 200 noch nicht ausgebildet ( 2c, rechts), hat dies im nächsten Schritt zu erfolgen ( 2d, rechts). Möglichkeiten zur Ausgestaltung des Abtrennbereichs 200 werden nachfolgend in Zusammenhang mit 3 näher beschrieben.
Abschließend werden die Überstandsbereiche 105 an den Abtrennbereichen 200 abgetrennt und entfernt (2e). War die Schutzabdeckung 106 noch fest mit den Überstandsbereichen 105 verbunden, können Überstandsbereiche 105 und Schutzabdeckung 106 als Einheit entfernt werden. Einige mögliche Verfahren zum tatsächlichen Entfernen der Überstandsbereiche 105 und Schutzabdeckung 106 werden in Zusammenhang mit 5 bis 7 diskutiert.
Sollte der MEMS-Chip 100 nicht bereits zuvor auf einem Grundplattensubstrat 150 angeordnet worden sein, kann der MEMS-Chip 100 spätestens zu diesem Zeitpunkt auf einem Grundplattensubstrat angeordnet werden, was in Zusammenhang mit 9 weiter erläutert wird.
In 3 sind verschiedene Ausgestaltungen von Abtrennbereichen 200 bzw. Verfahren zum Abtrennen von überstehendem Material in Überstandsbereichen 105 skizziert.
In 3a ist der Abtrennbereich 200 im Ausgangszustand (3a, links) nicht besonders ausgestaltet. Vielmehr erstreckt sich das Trägermaterial 104 über den Abtrennbereich 200 in den Überstandsbereich 105. Zur Abtrennung des Überstandsbereichs 105 ist vorgesehen, eine durchgehende Spalte 201 zwischen Überstandsbereich 105 und Trägermaterial 104 des MEMS-Chips 100 zu schaffen, indem das dort im Ausgangszustand befindliche Material rückstandsfrei entfernt wird (3a, rechts). Die Entfernung kann dabei insbesondere durch energiereiche Strahlung, wie bspw. Ionenstrahlung oder Laserstrahlung, erfolgen. Mögliche Ausführungsvarianten hierfür werden nachfolgend anhand der 4 beschrieben.
Die energiereiche Strahlung kann von der mit MEMS-Strukturen 102 versehenden Seite des Trägermaterials 104 und/oder der davon gegenüberliegenden Seite auf den Abtrennbereich 200 aufgebracht werden. Ist die durchgehende Spalte 201 fertiggestellt, ist der Überstandbereich 105 und eine damit ggf. noch verbundene Schutzabdeckung 106 unmittelbar von dem Trägermaterial 104 abgetrennt und kann direkt entfernt werden.
In 3b ist eine alternative Vorgehensweise zur Schaffung einer durchgehenden Spalte 201 zwischen Trägermaterial 104 und Überstandbereich 105 gezeigt. Hier ist im Ausgangszustand (3b, links) im Abtrennbereich 200 ein Opfermaterial 202 vorgesehen, welches sich sowohl vom Trägermaterial 104 als auch vom überstehenden Material im Überstandsbereich 105 unterscheidet. Das Opfermaterial 202 kann insbesondere bei der Herstellung der MEMS-Strukturen 102 in das Trägermaterial 104 eingebracht werden oder zu diesem Zeitpunkt bereit eingebracht worden sein.
Um eine durchgehende Spalte 201 zu schaffen, muss lediglich das Opfermaterial 202 entfernt werden. Das Opfermaterial 202 kann dabei insbesondere durch einen Ätzprozess entfernt werden, wobei durch geeignete Wahl von Opfermaterial 202 und Ätzstoffen sichergestellt werden kann, dass weder das Trägermaterial noch die MEMS-Strukturen 102 Schaden neben. Alternativ kann das Opfermaterial 202 thermisch zersetzbar sein und die durchgehende Spalte 201 durch ausreichendes Erwärmen zumindest des Opfermaterials 202 geschaffen wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Opfermaterial 202 durch geeignete energiereiche Strahlung zu entfernen.
Nach vollständiger Entfernung des Opfermaterials 202 ist die durchgehende Spalte 201 geschaffen, womit der Überstandbereich 105 und eine damit ggf. noch verbundene Schutzabdeckung 106 unmittelbar von dem Trägermaterial 104 abgetrennt ist. Überstandbereich 105 und/oder Schutzabdeckung 106 können dann unmittelbar entfernt werden.
Bei der Ausführungsvariante gemäß 3c wird keine durchgehende Spalte 201 (vgl. 3a, b), sondern vielmehr eine Sollbuchstelle 203 geschaffen, bei der das Material im Abtrennbereich 200 auf eine dünne und leicht zu brechende Materialbrücke 204 reduziert wird. Die Position und sonstige Ausgestaltung der Materialbrücke 204 innerhalb des Abtrennbereichs 200 kann dabei beliebig gewählt sein, wobei sich eine Randposition gegenüber dem Trägermaterial 104, wie sie beispielhaft in 3c, Mitte, dargestellt ist, vorteilhaft ist, da sie zu ihrer Schaffung nur eine einseitige Bearbeitung des MEMS-Chips 100 erfordert.
Zur Schaffung der Sollbruchstelle 203 kann auf die in Zusammenhang mit 3a und 3b beschriebenen Prozesse zurückgegriffen werden, nämlich das rückstandsfreie Entfernen von Material im Abtrennbereich 200 durch energiereiche Strahlung oder durch Entfernung von bereits zuvor in diesem Bereich eingebrachtes Opfermaterial 202. Zur Erläuterung dieser Prozesse wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen. Wesentlich ist dabei lediglich, dass bei der Ausführungsvariante gemäß 3c die Materialbrücke 204 verbleibt.
Nach Schaffung der Sollbruchstelle 203 lässt sich der Überstandsbereich 105 und eine damit ggf. noch verbundene Schutzabdeckung 106 durch Aufbrechen der Sollbruchstelle 203 von dem Trägermaterial 104 lösen und anschließend entfernen. Varianten zum Aufbrechen der Sollbruchstelle 203 werden noch anhand der 5 bis 7 erläutert.
In 3d ist eine weitere Alternative zur Schaffung einer Sollbruchstelle 203 dargestellt. Ausgehend von einem Abtrennbereich 200, über den sich das Trägermaterial 104 bis in den Überstandsbereich 105 erstreckt (3d, links), wird Material im Bereich der zu schaffenden Sollbruchstelle 203 gezielt geschwächt. Dargestellt ist dies in 3d, Mitte, durch Schwächungsbereiche 205. So kann bspw. durch geeignete Strahlung die Kristallstruktur des Trägermaterials 104 in dem Schwächungsbereiche 205 aufgelöst werden, also bspw. von einer mono- und/oder polykristallinen Struktur zu einer amorphen Struktur transformiert werden. Auch kann eine lokale Erhitzung zu einer Reduzierung der Dichte in den Schwächungsbereichen 205 und somit einer Schwächung des Materials führen.
Nach erfolgter Schwächung kann die so geschaffene Sollbruchstelle 203 aufgebrochen werden, womit der Überstandsbereich 105 sowie eine damit evtl. noch verbundene Schutzkappe 106 vom Trägermaterial 104 abgetrennt sind und entfernt werden können.
Bei sämtlich vorstehend anhand von 3 beschriebenen Vorgängen, bei denen energiereiche Strahlung genutzt wird, um eine durchgehende Spalte 201 oder eine Sollbruchstelle 203 zu schaffen, ist zu beachten, dass entsprechende Strahlung 300 (vgl. 4a), selbst wenn sie stark fokussiert ist, eine - wenn auch in der Regel sehr geringe - numerische Apertur aufweist, die eine Bestrahlung insbesondere auf der Seite des Trägermaterials 104 mit der darauf angeordneten MEMS-Struktur 102 erschweren kann. Aufgrund der numerischen Apertur - zumindest, wenn der Einfallswinkel für die Strahlung auf 0° festgelegt ist, was jedoch regelmäßig der Fall ist - ist es kaum möglich, bei Bestrahlung der Seite des Trägermaterials 104 mit der darauf angeordneten MEMS-Struktur 102 eine durchgehende Spalte 201 oder eine Sollbruchstelle 203 unmittelbar benachbart zu dem tatsächlich mit der MEMS-Struktur 102 versehenen Bereich des Trägermaterials 104 zu schaffen. Bei einem entsprechenden Vorgehen würde die MEMS-Struktur 102 praktisch unweigerlich von der fokussierten Strahlung 300 getroffen und in Mitleidenschaft gezogen werden.
Alternativ dazu ist - wie in 4b skizziert - aber möglich, ein kollimiertes Strahlenbündel 301 (also ein Strahlenbündel mit ausschließlich parallelverlaufenden Strahlen) zu nutzen, wobei die Begrenzung des Strahlenbündels 301 auf den Abtrennbereich 200 durch eine geeignete Schattenmaske 302 erreicht wird. In diesem Fall weist die im Abtrennbereich 200 auftreffende Strahlung einen Einfallswinkel von 0° auf, sodass auch bei Bestrahlung auf der mit MEMS-Strukturen 102 versehenen Seite des Trägermaterials 104 das rückstandslose Entfernen von Material unmittelbar benachbart zu dem mit MEMS-Strukturen 102 versehenen Bereich des Trägermaterials 104 möglich ist.
Ist im Abtrennbereich 200 eine Sollbruchstelle 203 geschaffen (vgl. 3c, d), sind in 5 drei mögliche Arten des Aufbrechens einer solchen Sollbruchstelle 203 skizziert. Dabei ist es grundsätzlich beliebig, wie die Sollbruchstelle 203 geschaffen oder ausgebildet ist.
Gemäß 5a wird die Sollbruchstelle 203 aufgetrennt, indem eine Scherspannung in die Sollbruchstelle 203 eingebracht wird. Eine solche Scherspannung lässt sich erreichen, indem entgegengesetzte Kräfte auf das Trägermaterial 104 und den Überstandsbereich 105 aufgebracht werden. Dies ist durch die Pfeile 90 in 5a angedeutet, wobei die Orientierung der Pfeile 90 auch umgekehrt sein kann.
Alternativ dazu kann - wie in 5a - skizziert, eine Sollbruchstelle 203 auch aufgebrochen werden, indem eine ausreichende Zugspannung darauf aufgebracht wird, was durch die Pfeile 91 angedeutet ist.
Bei dem Aufbrechen der Sollbruchstelle 203 gemäß 5a, die insbesondere für die Ausführungsvarianten von Sollbruchstellen 203 relevant ist, bei dem das Material im Abtrennbereich 200 teilweise geschwächt ist (vgl. 3d), wird eine Temperatur oder ein Temperaturgradient in die Sollbruchstelle 203 eingebracht (angedeutet durch das Heizelement 92, wobei aber auch eine Kühlung vorgesehen sein kann). Durch unterschiedliche Wärmeausdehnung von Schwächungsbereichen 205 gegenüber dem nicht veränderten Material kann bspw. ein Aufbrechen der Sollbruchstelle hervorgerufen werden.
In 6 sind verschiedene Varianten bzw. Werkzeuge 400 gezeigt, wie sich die bereits anhand der 5a erwähnte Scherspannung in eine Sollbruchstelle 203 einbringen lässt.
In 6a wird davon ausgegangen, dass die Schutzabdeckung 106 noch fest mit dem Überstandsbereichen 105 verbunden sind, die ihrerseits allerdings - anders als das Trägermaterial 104 im Bereich mit MEMS-Strukturen 102 - nicht mit der Grundsubstratplatte 150 verbunden ist.
Das Werkzeug 400 zum Aufbrechen der Sollbruchstelle 203 ist in diesem Fall ein Saugstempel 401, der sich durch Schaffung eines Vakuums zwischen dem Saugstempel 401 und der Schutzabdeckung 106 fest mit dieser verbinden lässt. Durch Ziehen am Saugstempel 401 in Richtung Weg von der Grundsubstratplatte 150 bei gleichzeitiger Fixierung derselben wird eine Scherspannung in der Sollbruchstelle 203 erzeugt, die in deren Aufbrechen resultierten kann, woraufhin die Schutzabdeckung 106 und die damit fest verbundenen Überstandsbereiche 105 durch den Saugstempel 401 von dem MEMS-Chip 100 entfernt werden können. Alternativ zu einem Saugstempel 401 kann ein vergleichbares Werkzeug 400 auch durch Klebung fest mit der Schutzabdeckung 106 verbunden werden.
Das Werkzeug 400 in 6b eignet sich insbesondere für eine Anwendung bei MEMS-Chips 100, die auf einer Grundsubstratplatte 150 angeordnet sind, welche sich nicht über den mit MEMS-Strukturen 102 versehenen Bereich des Trägermaterials 104 hinaus erstreckt. Bei dem Werkzeug 400 handelt es sich um verfahrbare Backen 402, die, wie in 6b gezeigt, benachbart zur Grundsubstratplatte 150 positioniert werden. Durch vertikales Verfahren der Backen 402 können bei festgehaltener Grundsubstratplatte 150 die Sollbruchstellen 203, über welche die an einer Backe 402 anliegende Überstandsbereiche 105 mit dem Trägermaterial 104 verbunden sind, aufgebrochen werden und das abgetrennte Material kann entfernt werden. Dabei ist unerheblich, ob zum Zeitpunkt des Aufbrechens eine Schutzabdeckung 106 mit dem oder Überstandsbereichen 105 verbunden ist oder nicht.
In 6c wird erneut das Werkzeug 400 auf 6b verwendet, allerdings werden hier die Backen 402 derart über den Überstandsbereichen 105 positioniert, dass ein vertikales Verfahren der Backen 402 in Richtung der Grundsubstratplatte 150 die Überstandsbereiche 105 entsprechend in Richtung der Grundsubstratplatte 150 an der jeweiligen Sollbruchstelle 203 abgebrochen werden. Vorteilhaft an dieser Ausführungsvariante ist, dass keine Kollisionsgefahr von abgetrenntem Material und MEMS-Struktur 102 besteht. Allerdings muss bei dieser Ausführungsvariante zwingend eine ggf. vorhandene Schutzabdeckung 106 entfernt werden, bevor die erste Sollbruchstelle 203 aufgebrochen wird.
Ist im Abtrennbereich 200 ein Opfermaterial 202 vorgesehen (vgl. 3b, c), welches zur Schaffung einer durchgehenden Spalte 201 oder einer Sollbruchstelle 203 entfernt werden muss, kann dies bspw. durch einen Ätzprozess mit Ätzmedium, beispielsweise mit Ätzgas, erfolgen.
Um das mit Ätzmedium zu beschickende Volumen möglichst gering zu halten und von dem MEMS-Chip 100 entfernte Bereiche vor Ätzmedium zu schützen, können in eine zu diesem Zeitpunkt noch vorhandene Schutzabdeckung 106 Ein- und Auslasskanäle 107 eingebracht sein oder bei Bedarf eingebracht werden, durch die ein zur Auflösung des Opfermaterials 202 im Abtrennbereich 200 geeignetes Ätzmedium eingebracht und verbrauchtes Ätzmedium etc. auch wieder entfern werden kann (vgl. 7a). Die Ablösung von Schutzabdeckung 106 und damit verbundenen Überstandsbereichen 105 nach erfolgtem Entfernen des Opfermaterials 202 - gleich, ob dadurch eine durchgehenden Spalte 201 oder eine Sollbruchstelle 203 geschaffen wird - kann dann bspw. gemäß 6a erfolgen.
In 7b ist eine Variante dargestellt, bei welcher der MEMS-Chip 100 mit oder ohne Schutzabdeckung 106 (daher nur gestrichelt dargestellt) in einem gesonderten Ätzraum 450 aufgenommen ist, der den MEMS-Chip 100 samt evtl. vorhandener Grundsubstratplatte 150 umschließt oder - wie dargestellt - dichtend an der Grundsubstratplatte 150 anliegt, und durch dessen Ein- und Auslässe 451 Ätzmedium eingebracht wird. Insbesondere lässt sich so auch ausschließlich von der von den MEMS-Strukturen 102 abgewandten Seite zugängliches Opfermaterial 202 in den Abtrennbereichen 200 entfernen. Zum letztendlichen Entfernen der Überstandsbereiche 105 und/oder der Schutzabdeckung 106, ggf. inkl. dem Aufbrechen eine geschaffene Sollbruchstelle, wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
Auch wenn durch das vorstehende beschrieben Verfahren zur Nachbearbeitung von MEMS-Chips 100 vorhandene Überstandsbereiche 105 entfernt werden können, lassen sich bereits bei der Herstellung von entsprechenden MEMS-Chips 100 Überstandsbereiche 105 reduzieren oder gar ganz vermeiden, womit auch der Aufwand für eine entsprechende Nachbearbeitung reduziert oder vollständig entfallen kann.
In 8a ist eine typische Herstellung MEMS-Chips 100 skizziert: Auf einem Wafer 500 werden mehrere Gruppen an MEMS-Strukturen 102 geschaffen, wobei jede Gruppe später die MEMS-Strukturen 102 eines einzelnen MEMS-Chips 100 bilden ( 8a, links). Zwischen den Gruppen an MEMS-Strukturen 102 ist jeweils ein Freiraum 501 vorgesehen, der - wie aus dem Stand der Technik bekannt - bspw. dazu genutzt werden kann, einen Wafer mit Vertiefungen (nicht dargestellt) mit dem dargestellten Wafer 500 zu verbinden, um so nach dem erfolgten Trennen des Wafers 500 mittig durch die Freiräume Schutzabdeckungen 106 für die MEMS-Chips 100 geschaffen werden können. Die Situation nach einem solchen Aufteilen des Wafers 500 ist in 8a, rechts, dargestellt. Nach dem Auftrennen des Wafers 500 verfügt jeder MEMS-Chip 100 über einen umlaufenden Überstandsbereich 105, an dem insbesondere individuelle Schutzabdeckungen 106 befestigt sein können (vgl. 2).
Um das Entfernen der Überstandbereiche 105 zu erleichtern, kann vorgesehen sein, beim Aufteilen des Wafers 500 oder zu einem späteren Zeitpunkt die Überstandsbereiche 105 durch Schaffung von Spalten oder geschwächten Bereichen 502 in einzelne Sektionen zu unterteilen, die grundsätzlich auch einzeln entfernt werden können.
Insbesondere sofern keine Schutzabdeckung 106 während der weiteren Handhabung der MEMS-Chips 100 erforderlich sein sollte, können die MEMS-Strukturen 102 jeweils paarweise in einer Richtung benachbarte unmittelbar aneinander angrenzend auf dem Wafer 500 angeordnet werden (8b, links). Nach dem Aufteilen des Wafers 500 ergeben sich dann einzelne MEMS-Chips 100, bei denen die Überstandsbereiche 105 nicht mehr umlaufend (vgl. 8a, rechts), sondern lediglich an zwei der vier Seiten jedes MEMS-Chips 100 vorhanden sind (8b, rechts). Entsprechend reduziert sich der Aufwand für die Nachbearbeitung, nämlich für das Entfernen der verbliebenen Überstandsbereiche 105. Auch hier können die Überstandsbereiche 105 geeignet in Sektionen unterteilt werden, die sich einzeln entfernen lassen.
Alternativ dazu ist es selbstverständlich auch möglich, die MEMS-Strukturen 102 gänzlich ohne Freiraum 501 (vgl. 8a, b) auf dem Wafer 500 anzuordnen (vgl. 8c, links), sodass sich nach dem Teilen des Wafers 500 unmittelbar MEMS-Chips 100 ohne jegliche Überstandsbereiche 105 ergeben (8c, rechts). Dabei kann das Teilen des Wafers 500 durch beliebige bekannte Prozesse realisiert werden. Insbesondere ist auch möglich, dass die Teilung durch geeignetes Entfernen von Trägermaterial im Zuge der Herstellung der MEMS-Struktur durchgeführt wird. Dabei kann ein aus der Herstellung von MEMS-Strukturen bekannter Prozess zum selektiven Entfernen von Material - bspw. ein Ätzprozess - unmittelbar auf das Trägermaterial angewandt werden, um so die Teilung zu erreichen. Ein solcher Ätzprozess kann als gesonderter Schritt im Zuge der der Herstellung der MEMS-Strukturen vorgesehen werden. Es ist aber auch möglich, in einem zu Herstellung von MEMS-Strukturen vorgesehenen Verfahrensschritt „mit zu entfernen“.
Liegen MEMS-Chips 100 ohne jegliche Überstandsbereiche 105 vor - unabhängig davon, ob sie durch ein erfindungsgemäßes Nachbearbeitungsverfahren von originär vorhandenen Überstandsbereichen 105 befreit wurden (vgl. 2 bis 7) oder bereits ohne Überstandsbereiche 105 gefertigt wurden (vgl. 8c) - lassen sie sich, sofern noch nicht geschehen, mit sehr geringem Abstand zueinander auf einer Grundsubstratplatte 150 anordnen, wie dies in 9a skizziert ist.
Zur Handhabung der MEMS-Chips 100 ist ein Werkzeug 600 vorgesehen, mit dem sich die einzelnen MEMS-Chips 100 an zwei benachbarten Seiten des Trägermaterials 104 ergreifen lassen, sodass der MEMS-Chips 100 mit den anderen beiden Seiten des Trägermaterials 104 unmittelbar benachbart zu bereits auf der Grundsubstratplatte 150 angeordneten MEMS-Chips 100 anordnen lassen. Das Werkzeug 600 und dessen Zusammenspiel mit einem MEMS-Chip 100 ist in 9b in zwei Draufsichten und zwei dazugehörigen Teilschnitten gezeigt, wobei die rechten Darstellungen jeweils das Werkzeug 600 in Eingriff zeigen, während in den linken Darstellungen das Werkzeug 600 noch getrennt vom MEMS-Chip 100 ist.
Damit die MEMS-Chips 100 sicher und präzise vom Werkzeug 600 gegriffen werden können, weisen die MEMS-Chips 100 im Bereich des Trägermaterials 104 seitliche Vertiefungen 108 auf, in welche entsprechende Vorsprünge 601 an dem im Übrigen zangenähnlich ausgebildeten Werkzeug 600 formschlüssig eingreifen können.
Zusätzlich zu den beiden Vertiefungen 108, an denen sich auch die Orientierung der MEMS-Strukturen des MEMS-Chips gegenüber dem Trägermaterial ablesen.
Sind Vertiefungen zum Eingriff eines Handhabungswerkzeugs 600 nur an zwei benachbarten Seiten des Trägermaterials vorgesehen, ist zumindest aber eine Seite des Trägermaterials vertiefungsfrei, lässt sich anhand der Anordnung der Vertiefungen die Orientierung der MEMS-Strukturen 102 des MEMS-Chips 100 gegenüber dem Trägermaterial 104 ablesen, womit die korrekte Ausrichtung eines jeden MEMS-Chips 100 bei dessen Integration sichergestellt werden kann. Es können am Trägermaterial 100 noch weitere Vertiefungen in einer Form und Anordnung vergleichbar zu einem Barcode als Markierung 109 vorgesehen sein, in dem Chargen- oder Seriennummern des jeweiligen MEMS-Chips 100 hinterlegt ist.
Die Vertiefungen 108 sowie die Markierung 109 lassen sich bei der Herstellung des MEMS-Chips 100 in das Trägermaterial 104 integrieren. Insbesondere können die fraglichen, regelmäßig zumindest zeitweise innen liegende Bereiche zunächst mit Opfermaterial entsprechend einem Opfermaterial 202 im Abtrennbereich 200 gefüllt sein, welches im Zuge der Entfernung vom Opfermaterial 202 im Abtrennbereich 200 entfernt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015204874 A1 [0008]
WO 2012130768 A2 [0012]
DE 102008009600 A1 [0060]
US 20060132747 A1 [0061]
EP 1614008 B1 [0061]
US 6573978 [0061]
US 20180074303 A1 [0077]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Temporary protective packaging for optical MEMS“ von L. Bogaerts und weiteren (44th International Symposium on Microelectronics, 9.-13. Oktober 2011, Long Beach, CA, USA [0007]

Claims

Verfahren zur Nachbearbeitung von MEMS-Chips (100) umfassend auf einem Trägermaterial (104) angeordneten MEMS-Strukturen (102) mit wenigstens einem seitlich über den mit MEMS-Strukturen (102) versehenden Bereich des MEMS-Chips (100) hinausgehenden Überstandsbereich (105) an überstehendem Material, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Überstandsbereich (105) durch Abtrennen des überstehenden Materials vom Trägermaterial (104) des MEMS-Chips entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Überstandsbereich (105) durch Schaffung einer durchgehenden Spalte (201) zwischen Überstandsbereich (105) und Trägermaterial (104) des MEMS-Chips (100) entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Überstandsbereich (105) durch Schaffung einer Sollbruchstelle (203) zwischen Überstandsbereich (105) und Trägermaterial (104) des MEMS-Chips (100) und anschließendem Aufbrechen der Sollbruchstelle (203) entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schaffung einer durchgehenden Spalte (201) und/oder einer Sollbruchstelle ein in diesem Bereich angeordnetes, vom überstehenden Material abweichendes Opfermaterial (202) entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Opfermaterial (202) durch einen Ätzprozess entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schaffung einer durchgehenden Spalte (201) und/oder einer Sollbruchstelle (203) ein rückstandsfreies Entfernen von Material, vorzugsweise durch energiereiche Strahlung, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schaffung einer Sollbruchstelle (203) Material im Bereich der zu schaffenden Sollbruchstelle (203), vorzugsweise durch energiereiche Strahlung, gezielt geschwächt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schattenmaske (302) zur Strahlformung der energiereichen Strahlung verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine geschaffene Sollbruchstelle (203) durch Einbringen von Scherspannung (90) und/oder Zugspannung (91) aufgebrochen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine geschaffene Sollbruchstelle (203) durch Veränderung der Temperatur und/oder durch Einbringen eines Temperaturgradienten aufgebrochen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Überstandsbereich (105) zur Anbindung einer Schutzabdeckung (106) für den MEMS-Chip (100) ausgebildet ist und die Schutzabdeckung (106) vorzugsweise zeitgleich mit dem Überstandsbereich (105) entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der MEMS-Chip (100) ein MEMS-Spiegelarray (101), vorzugsweise für die Fotolithografie, weiter vorzugsweise für die EUV-Fotolithografie ist.
Verfahren zur Handhabung von MEMS-Chips (100) ohne über die auf einem Trägermaterial (104) angeordneten MEMS-Strukturen (102) überstehende Bereiche (105), insbesondere nach Nachbearbeitung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine seitliche Vertiefung (108) in dem Trägermaterial (104) vorgesehen ist und die Handhabung der MEMS-Chips (100) durch Eingriff eines Werkzeugs (600) in die seitliche(n) Vertiefung(en) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei seitliche Vertiefungen (108) an zwei zueinander benachbarten Seiten des Trägermaterials (104) vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich auf dem Trägermaterial (104) Markierungen (109) angeordnet sind.