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WO2024052166A1 - Mikroelektromechanische vorrichtung - Google Patents

Mikroelektromechanische vorrichtung Download PDF

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Publication number
WO2024052166A1
WO2024052166A1 PCT/EP2023/073648 EP2023073648W WO2024052166A1 WO 2024052166 A1 WO2024052166 A1 WO 2024052166A1 EP 2023073648 W EP2023073648 W EP 2023073648W WO 2024052166 A1 WO2024052166 A1 WO 2024052166A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mems
modules
microelectromechanical
base plate
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2023/073648
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Noltemeyer
Tobias HENN
Jan Stiedl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH, Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2024052166A1 publication Critical patent/WO2024052166A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0841—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0009—Structural features, others than packages, for protecting a device against environmental influences
    • B81B7/0019—Protection against thermal alteration or destruction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
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    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
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    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/04—Optical MEMS
    • B81B2201/042—Micromirrors, not used as optical switches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00—Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/01—Microstructural systems or auxiliary parts thereof comprising a micromechanical device connected to control or processing electronics, i.e. Smart-MEMS
    • B81B2207/012—Microstructural systems or auxiliary parts thereof comprising a micromechanical device connected to control or processing electronics, i.e. Smart-MEMS the micromechanical device and the control or processing electronics being separate parts in the same package
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00—Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/05—Arrays
    • B81B2207/053—Arrays of movable structures

Definitions

  • the present invention relates to the field of microelectromechanical devices, in particular micromirror arrays, and relates to a microelectromechanical device, illumination optics, an illumination system for a projection exposure system, a corresponding projection exposure system and a method for producing a microelectromechanical device.
  • micromirror arrays or micromirror actuators
  • devices with movable micromirrors arranged in a matrix so-called micromirror arrays or micromirror actuators
  • micromirror arrays are known, for example, from the documents DE 10 2013 208 446 A1, EP 0 877 272 A1 and WO 2010/049076 A2. Disclosures regarding suitable actuator devices for displacing the individual mirrors of a micromirror array, the micromirrors, are shown, for example, in DE 10 2013 206 529 Al, DE 10 2013 206 531 Al and DE 10 2015 204 874 Al.
  • a microelectromechanical device an illumination optics comprising such a microelectromechanical device as well as an illumination system and a projection exposure system, each with a corresponding illumination optics, as well as a method for producing a microelectromechanical device according to the invention are proposed.
  • a microelectromechanical device comprising a carrier substrate with a substrate surface and several ME MS modules is proposed (MEMS: microelectromechanical system).
  • each of the several MEMS modules comprises one, preferably exactly one, ASIC layer with an ASIC layer front side and an ASIC layer back side opposite this ASIC layer front side, a base plate with a base plate front side and a base plate back side opposite this base plate front side and several microelectromechanical components with a component back.
  • the microelectromechanical components do not have to be identical in structure and/or function, although this can be the case.
  • the base plate is arranged on the ASIC layer front side and the base plate back is connected to the ASIC layer front side.
  • a cohesive connection by means of soldering or preferably sintering or eutectic bonding is suitable for this, through which electrical contacts are formed between the ASIC layer and the base plate.
  • Silver sintering paste for example, can be used as the sintering material.
  • the several microelectromechanical components are further arranged on the front of the base plate and their component backs are connected to the front of the base plate.
  • the ASIC layer of each of the MEMS modules has one or more ASICs (ASIC: application-specific integrated circuit) for controlling the plurality of microelectromechanical components, the one or more ASICs interacting with the microelectromechanical components using at least some of the electrical contacts are electrically connected, the electrical contacts typically being continued in the base plates to the microelectromechanical components by means of electrical connections, for example plated-through holes.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the ASIC layer can optionally also include wiring carriers (interposers) and/or further elements in addition to ASICs.
  • An ASIC layer of a MEMS module can be a continuous ASIC layer or a non-continuous ASIC layer.
  • continuity of an ASIC layer means that all elements of the ASIC layer are mechanically connected to one another via the layer itself. Such a mechanical connection via the ASIC layer between two elements can take place through the elements themselves and/or through other elements of the layer, such as ASICs, wiring carriers, suitable connecting elements, filling materials and/or joining materials.
  • this layer has elements such as ASICS and/or interposers that are not mechanically connected to one another via the layer itself.
  • the ASIC layer therefore has a gap.
  • Electrical connections can be continued using electrical contacts between the ASIC layer and the base plate.
  • silicon-based interposers with electrical connections for example silicon vias (TSV, through-silicon via) such as copper-based vias (Cu vias)
  • TSV silicon vias
  • Cu vias copper-based vias
  • the multiple MEMS modules are arranged on the substrate surface of the carrier substrate and the ASIC layer backsides of the multiple MEMS modules are connected to the substrate surface. This connection is also typically made in a cohesive manner and is preferably carried out by sintering.
  • the further electronics on the carrier substrate can be, for example, further ASICs for controlling the entire electromechanical device, passive components and/or connecting elements (such as plugs, cables), for example for establishing an electrical connection to external control devices such as a computing unit and to the power supply act.
  • the carrier substrate serves overall as a component carrier and can include electrical connections, for example plated-through holes, for conducting electrical signals from one surface of the carrier substrate to another surface of the carrier substrate.
  • electrical connections for example plated-through holes, for conducting electrical signals from one surface of the carrier substrate to another surface of the carrier substrate.
  • a high fill factor i.e.
  • the ASIC layer of a MEMS module can be designed in such a way that it does not protrude laterally beyond the base plate of the MEMS module.
  • the ASIC layer of a MEMS module therefore preferably has dimensions that are identical or smaller than the base plate.
  • Such a microelectromechanical device consequently divides its plurality of microelectromechanical components into individual groups, each of which includes several microelectromechanical components and are referred to as MEMS modules in the context of this invention.
  • the multiple MEMS modules can, for example, each have exactly 2, 3, 4, 5, 6, 9, 12, 16, 20, 25, 30, 36, 42, 49, 56, 64, 72 or 81 of the multiple microelectromechanical components, whereby other numbers > 2 are also conceivable.
  • the several microelectromechanical components can be arranged, for example, in a rectangular grid consisting of columns and rows, for example wise consisting of two columns and two rows, two columns and three rows, three columns and three rows, three columns and four rows, four columns and four rows, four columns and five rows, five columns and five rows, five columns and six rows, six columns and six rows, six columns and seven rows, seven columns and seven rows, seven columns and eight rows, eight columns and eight rows, eight columns, and nine rows or nine columns and nine rows.
  • a hexagonal grid is conceivable, for example.
  • An electromechanical device can, for example, comprise exactly 2, 3, 4, 5, 6, 9, 12, 16, 20, 25, 30, 36, 42, 49, 56, 64, 72 or 81 MEMS modules, including others Numbers > 2 are conceivable.
  • the MEMS modules can also be arranged in a rectangular grid consisting of spades and rows, for example consisting of two columns and two rows, two columns and three rows, three columns and three rows, three columns and four rows, four columns and four rows, four columns and five rows, five columns and five rows, five columns and six rows, six columns and six rows, six columns and seven rows, seven columns and eight rows, eight columns and eight rows, eight columns , and nine rows or nine columns and nine rows.
  • a hexagonal grid is also conceivable here.
  • An advantageous aspect of a microelectromechanical device structured in this way is that the structure is divided into MEMS modules, reducing the complexity and susceptibility to errors of the structure.
  • Multiple MEMS modules with a reduced number of microelectromechanical devices were found to be easier to handle in the production process than a single unit with the same total number of microelectromechanical devices.
  • an approach according to the invention can significantly increase the yield of the production process, since the MEMS modules that only contain fully functional microelectromechanical components can be specifically selected during production.
  • microelectromechanical devices according to the invention are in turn connected to form a higher-level unit, for example in order to cover larger areas than is practicable with a single microelectromechanical device according to the invention.
  • a particularly important embodiment of the invention is the use of micromirrors as microelectromechanical components.
  • the microelectromechanical The device can therefore in particular be a micromirror array.
  • each of the plurality of microelectromechanical components comprises a mirror element with a reflection surface for reflecting light and a displacement device for displacing the mirror element of the respective microelectromechanical component, wherein the one or more ASICs are designed to control the displacement devices.
  • shifting means a movement with regard to at least one degree of freedom. Shifting can include both linear movements and rotations.
  • the mirror element can in particular be or include a Bragg mirror.
  • the displacement devices can be, for example, electrostatic actuators, for example with comb electrodes. For example, actuators as described in the documents DE 10 2013 206529 Al, DE 10 213 206 531 Al and DE 10 2015 204874 Al come into question.
  • a structure according to the invention of a microelectromechanical device into MEMS modules is particularly advantageous if the carrier substrate of the microelectromechanical device according to the invention consists essentially of a first material and the plurality of MEMS modules essentially consist of a second material, the first material having a first coefficient of thermal expansion oi and the second material has a different second thermal expansion coefficient 02.
  • the first material i.e. the material of the carrier substrate, comprises a ceramic, for example an AhOs-based ceramic, or is a ceramic, for example an AhOs-based ceramic.
  • the second material i.e.
  • the material of the MEMS modules typically comprises a semiconductor material, in particular silicon, for example monocrystalline and/or polycrystalline silicon, or is a semiconductor material, in particular silicon, for example monocrystalline and/or polycrystalline silicon.
  • the invention can be used particularly advantageously when the first coefficient of thermal expansion 01 and the second coefficient of thermal expansion 02 have larger differences, for example have a ratio of 01/02 > 1.5 to one another.
  • significantly higher temperatures typically occur, for example due to soldering or sintering, than in a resting state or an operating state of the device.
  • thermal expansion coefficients induced by the different coefficients of thermal expansion may occur mechanical stresses occur, which are also referred to as thermal stresses.
  • thermal stresses are frozen during assembly (i.e. soldering or sintering) and reduced over the life of the device. This can cause deformation and/or damage to the structure of the device, which severely impairs its functionality.
  • the positions of the individual mirrors can be changed unintentionally.
  • microelectromechanical components of a microelectromechanical device By structuring the microelectromechanical components of a microelectromechanical device into spatially smaller MEMS modules made of a second material, which are applied to a carrier substrate made of a first material, these thermal stresses, which arise from the different materials used, can be compared to a corresponding microelectromechanical device from the prior art can be significantly reduced.
  • the plurality of MEMS modules have a substantially rectangular, preferably square base area and are arranged in a rectangular, preferably square grid.
  • the MEMS modules have a substantially hexagonal base area and are arranged in a hexagonal grid.
  • a substantially rectangular or hexagonal base area here means that minor deviations from a strictly rectangular or hexagonal base area are conceivable, for example due to rounded corners and/or indentations or bulges or other irregularities. It is particularly advantageous here if each MEMS module has only the smallest possible distance from its neighboring MEMS modules.
  • each of the plurality of MEMS modules can have a distance of ⁇ 50 pm, preferably ⁇ 10 pm, particularly preferably ⁇ 5 pm to at least one adjacent MEMS module and preferably to all adjacent MEMS modules.
  • An adjacent MEMS module of a MEMS module arranged in a grid is here a MEMS module also arranged in the grid, which is directly adjacent to the MEMS module, in the sense that there is between the MEMS module and the neighboring MEMS module. Module there is no other MEMS module in the grid.
  • MEMS modules lying diagonally to one another are also to be understood as MEMS modules adjacent to one another.
  • a footprint of a MEMS module is typically defined by the carrier substrate of the MEMS module.
  • each of the several microelectromechanical components of each of the several MEMS modules has a substantially rectangular, preferably square or a substantially hexagonal base area.
  • a substantially rectangular or hexagonal base area means that minor deviations from a rectangular or hexagonal base area are conceivable, for example through indentations and/or bulges at corners and/or edges of the base area such as rounded and/or beveled corners of the base area.
  • the MEMS modules can each include at least one, for example two, preferably at least three, particularly preferably four or more handling areas that are not covered by the plurality of microelectromechanical components of the MEMS module.
  • a handling area is an area of a MEMS module that is suitable for being used by a handling device in order to be able to grip, move and/or position the MEMS module without damaging the MEMS module.
  • a MEMS module can be provided with a frame on which a suitable handling device can grip the MEMS module (for example by means of suppression) and then move and/or position it.
  • a MEMS module can also be provided with a frame that at least partially encloses the MEMS module, which is used when generating a negative pressure in the area of the frame in conjunction with a corresponding handling device that generates negative pressure.
  • such a frame can also serve to avoid or at least reduce the penetration of dirt into the MEMS module.
  • such a frame could enclose the microelectromechanical components of a MEMS module without the handling areas.
  • Each of the at least one handling areas of a MEMS module can be formed, for example, by a beveled or grooved (providing a groove) lateral edge of one of the plurality of microelectromechanical components of the MEMS module.
  • a groove is to be understood as a recess along an edge.
  • a groove can have any shape, for example round or rectangular.
  • a lateral edge of a MEMS module is to be understood as meaning a vertically extending edge of the MEMS module.
  • a side edge corresponds to a corner of a base area of the MEMS module.
  • Lateral recesses (recesses in a side surface) of any shape (for example semicircular or rectangular) of a microelectromechanical component can also serve as handling areas, with such recesses in a side surface preferably being arranged centrally within the side surface. Due to their known positions within a MEMS module, handling areas can also be used to bring the MEMS module into a defined position in relation to the substrate and in particular also in relation to an adjacent MEMS module.
  • the microelectromechanical device comprises a plurality of flexible elements for reducing mechanical stresses between the plurality of MEMS modules, each of the plurality of flexible elements being part of a MEMS module of the plurality of MEMS modules and on and/or in a side surface thereof MEMS module is arranged.
  • Such flexible elements are particularly advantageous if the MEMS modules are positioned with no or only a small distance from one another during the production process in order to achieve the highest possible proportion of the area of the carrier substrate occupied by the MEMS modules, i.e. a high fill factor. If mechanical tensions arise between the MEMS modules during the production process or later due to this small distance between them, these will be counteracted by the flexible elements.
  • a flexible element for reducing mechanical stresses between at least two of the several MEMS modules therefore corresponds to a spring that counteracts the mechanical stresses with its restoring force.
  • Mechanical stresses can occur in particular in the form of thermal stresses, which are caused by different thermal expansion coefficients of the materials used: If the first material of which the carrier substrate essentially consists (typically a ceramic, such as an Al2O3 ceramic) has a greater heat has a smaller expansion coefficient than the second material from which the MEMS modules essentially consist (typically a semiconductor material such as silicon), both the carrier substrate and the MEMS modules contract when cooling, for example after a step within the which takes place at higher temperatures Manufacturing process such as bonding.
  • a particularly advantageous embodiment of a flexible element is given by the fact that each of the several flexible elements is arranged in a side surface of a MEMS module and comprises a web, the web being part of the side surface of the MEMS module and through a recess in the MEMS module.
  • Module is formed and preferably has an external bulge, which can serve to produce a contact point to an adjacent MEMS module.
  • a flexible element can be realized by a recess in a base plate of a MEMS module. By building up such a base plate in layers during the production process, such flexible elements can be easily realized.
  • the plurality of MEMS modules each have one or more of the plurality of flexible elements, wherein the plurality of MEMS modules are arranged such that the one or more flexible elements of each of the plurality of MEMS modules are each adjacent to another MEMS module of the plurality MEMS modules are arranged.
  • a flexible element of a MEMS module is arranged adjacent to another MEMS module when the other MEMS module is arranged adjacent to the MEMS module of the flexible element and the flexible element is oriented towards the adjacent MEMS module.
  • a particularly preferred embodiment of the invention is given in that a first MEMS module of the plurality of MEMS modules comprises a first base plate with at least a first flexible element of the plurality of flexible elements and a second MEMS module of the plurality of MEMS modules comprises a second base plate with at least one second flexible element of the plurality of flexible elements, wherein the first MEMS module and the second MEMS module are arranged relative to one another such that the at least one first flexible element is adjacent to the second base plate and the at least second flexible element is adjacent to the first base plate is arranged.
  • a flexible element of a MEMS module is arranged adjacent to a base plate of another MEMS module, if the other MEMS module is arranged adjacent to the MEMS module of the flexible element, the flexible element is oriented towards the adjacent MEMS module and the flexible element is at the same height as the base plate of the other MEMS module.
  • the first and second flexible elements are arranged offset from one another. It is conceivable here that the flexible elements are offset from one another horizontally and/or vertically from one another, i.e. not directly opposite one another in mirror symmetry.
  • the flexible elements each comprise bulges which serve to produce a contact point or a contact surface when a MEMS module approaches an adjacent MEMS module, for example caused by a temperature change.
  • the flexible elements can be dimensioned and positioned such that, with such an approach, the bulge of a flexible element of a MEMS module meets a static area of the adjacent MEMS module.
  • a static area is an area of a MEMS module, preferably its base plate, which is not part of a flexible element of the MEMS module.
  • an illumination optics for a microelectromechanical device for guiding illumination radiation to an object field which comprises at least one microelectromechanical device according to the invention, each of the several microelectromechanical components having a mirror element with a reflection surface. ehe and a displacement device for displacing the mirror element of the respective microelectromechanical component, wherein the one or more ASICs are designed to control the displacement devices.
  • An illumination optics according to the invention therefore uses a microelectromechanical device according to the invention as a micromirror array.
  • it can also include several such micromirror arrays according to the invention, for example in order to implement a larger overall micromirror array with an arrangement of this large number of micromirror arrays, which makes it possible to redirect incident light beams with a larger beam diameter.
  • an illumination system for a projection exposure system which comprises illumination optics according to the invention and a radiation source, in particular an EUV radiation source.
  • a projection exposure system for microlithography which comprises illumination optics according to the invention and projection optics for projecting a reticle arranged in an object field into an image field.
  • An illumination optics according to the invention, an illumination system according to the invention and a projection exposure system according to the invention can be part of an EUV lithography system.
  • adjustable optical paths up to a photomask also referred to as a reticle
  • the reflection surfaces of the mirror elements can be provided with a Bragg coating, which reflects the central wavelengths of the light used for exposure particularly well.
  • a method for producing a microelectromechanical device preferably according to the first aspect of the invention, comprising a carrier substrate and a plurality of MEMS modules is provided.
  • Each of the MEMS modules includes one, preferably exactly one, ASIC layer with one or more ASICs (and optionally also other elements such as one or more interposers) and an ASIC layer front and an ASIC layer back, a base plate with a Base plate front and a base plate back and a plurality of microelectromechanical components, wherein the base plate is arranged on the ASIC layer front and the base plate back is connected to the ASIC layer front.
  • the ASICs layers of the MEMS modules can be designed as continuous ASIC layers or as non-continuous ASIC layers. According to the method according to the invention, a MEMS substrate with structures for the microelectromechanical components and the base plates of the several MEMS modules is provided.
  • the MEMS substrate provided therefore includes structures for the microelectromechanical components and for the base plates of the several MEMS modules.
  • a substrate is typically in the form of a wafer (MEMS wafer) and can be produced, for example, using a method as described in DE10 2015 206 996 A1.
  • An AS IC substrate with structures for the ASIC layers is also provided the microelectromechanical device, also typically in the form of a wafer (ASIC wafer).
  • a coupled substrate typically in the form of a coupled wafer, is produced by connecting (in the case of wafers: wafer bonding), in particular cohesive connecting (for example soldering, sintering, for example with a silver sintering paste, or eutectic bonding), whereby for Each of the several MEMS modules has several associated electrical contacts formed between the MEMS substrate and the ASIC substrate.
  • This coupled substrate is then separated along predetermined dividing lines, for example along a lattice structure, in order to obtain the multiple MEMS modules.
  • a carrier substrate is provided, on which further electronics can optionally be attached.
  • the multiple MEMS modules are placed on a substrate surface of the carrier substrate.
  • the ASIC layer backsides of the several MEMS modules are then materially connected, for example by soldering or sintering, for example with a silver sintering paste, to the substrate surface.
  • This method is preferably carried out to produce a microelectromechanical device, the MEMS modules of which are in the handling area. chen for placing the ME MS modules on the substrate surface of the carrier substrate. This allows the MEMS modules to be easily placed on the substrate surface without having to limit the fill factor.
  • testing of the microelectromechanical structures of the ME MS substrate and/or testing of the ASIC structures of the ASIC substrate is carried out to ensure functionality. To ensure functionality, testing of the MEMS modules can preferably also be carried out after the coupled substrate and/or the entire completed microelectromechanical device has been produced after the backsides of the ASIC layer of the several MEMS modules have been cohesively connected to the substrate surface.
  • the invention offers an approach for microelectromechanical devices such as micromirror arrays that include a plurality of microelectromechanical components arranged on the same carrier substrate when the thermal expansion coefficients of the carrier substrate differ from that of the microelectromechanical components.
  • the approach according to the invention counteracts harmful thermal stresses due to this difference.
  • the various embodiments according to the invention can ensure a high filling factor through the microelectromechanical elements.
  • microelectromechanical components according to the invention By structuring the microelectromechanical components according to the invention into individual smaller units (MEMS modules), thermal stresses that are frozen in particular during the production process can be reduced. At the same time, by using action areas and flexible elements between the microelectromechanical components, a high fill factor can be achieved by the MEMS modules and thus also the microelectromechanical components despite this separation.
  • a microelectromechanical device according to the invention is therefore particularly suitable for applications in which high precision combined with a high fill factor are important, for example in special optics such as for EUV lithography.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a part of an exemplary microelectromechanical device according to the invention in a side view
  • Figure 2A shows a schematic representation of a part of a second exemplary microelectromechanical device according to the invention with handling areas in a top view;
  • Figure 2B shows a schematic representation of a part of a variant of the second exemplary microelectromechanical device according to the invention with other handling areas in a top view;
  • Figure 3 shows a schematic representation of a part of a third exemplary microelectromechanical device according to the invention with flexible elements in a side view and a top view;
  • Figure 4 shows a method according to the invention for producing a microelectromechanical device in schematic form as a flow chart.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a part of an exemplary microelectromechanical device 110 according to the invention, a microspy gel arrays, from in a side view.
  • two ME MS modules 120 are arranged on the substrate surface 100a of a carrier substrate 100, each of which comprises several microelectromechanical components 130, four of which are shown in FIG.
  • the microelectromechanical components 130 are micromirrors. These each include a mirror element 134, which in turn has a reflection surface 136 for reflecting light. These mirror elements 134 can be moved by displacement devices 132.
  • ASICs are used to control the displacement devices, which are arranged in the form of dies below the displacement devices in ASIC layers 140 and are also part of the respective MEMS module 120. Further electronics, for example also for controlling the displacement devices, for example in the form of further ASICs, can be arranged, for example, on the back 100b of the carrier substrate 100 (not shown).
  • the microelectromechanical components 130 are arranged on the front side 160a of a base plate 160.
  • This base plate front side 160a is connected to the back sides 130b of the microelectromechanical components 130.
  • two base plates 160 are visible, on which the four microelectromechanical components 130 shown are located.
  • the microelectromechanical components 130 are connected to the ASICs of the respective ASIC layer 140 via electrical contacts 144.
  • the ASICs of the ASIC layers 140 can in turn be connected to further electronics (not shown) via electrical contacts 146, which can be arranged on the carrier substrate 100, for example.
  • silicon vias (TSV, through-silicon via) 142 can also exist in the ASIC layers 140, which can be used, for example, to produce electrical connections between such further electronics on the carrier substrate 100 and the microelectromechanical components 130.
  • Such vias 142 can be implemented, for example, by means of interposers, which can also be part of the ASIC layers 140, or by means of the dies of the ASICs.
  • the MEMS modules 120 shown each have flexible elements 150.
  • the flexible element 150a of the left MEMS module 120a is arranged adjacent to the right MEMS module 120b, i.e. is oriented towards it.
  • the flexible element 150b of the right MEMS module 120b is oriented away from the first MEMS module 120a.
  • the flexible eggs are elements 150 implemented as part of an area of the base plates 160. More specifically, the flexible elements 150 shown each extend over part of the side surface of the base plates 160 of the MEMS modules 120; the upper regions 165 of the base plates 160 are not used for the flexible elements 150.
  • FIG. 1 two handling areas 180 per MEMS module 120 are visible in FIG. 1, which are located on two of the four microelectromechanical components 130.
  • the handling areas 180 are areas that can be realized, for example, by grooved lateral edges 190 of the microelectromechanical components 130.
  • a ME MS module 120 is at least partially limited to the outside by a frame 170 in order to simplify the creation of a negative pressure in the bounded area.
  • a frame 170 can serve to protect the MEMS modules 120 from dirt particles.
  • the course of these edges 190 is shown in dashed lines without a groove.
  • FIG. 2A shows a schematic representation of a part of a second exemplary microelectromechanical device 210 according to the invention in a plan view, comprising four mutually adjacent MEMS modules 220a, 220b, 220c, 220d with handling areas 280a, 280b, 280c, 280d.
  • the four MEMS modules 220 each have 16 microelectromechanical components 230 and have four handling areas 280.
  • These handling areas 280 are realized by grooved lateral edges 290 of the MEMS modules 220.
  • the side edges 290 correspond to the corners of the base areas of the MEMS modules, with the course of the square base areas in the area of the handling areas being illustrated by dashed lines.
  • FIG. 2A does not show any flexible areas, but these are conceivable. It is also conceivable that the handling areas 280 have a different shape than that shown, for example an angular shape; for examples of this, see FIG. 2B. Since the MEMS modules 280 collide in the middle, the four handling areas 280 located there form a circular recess.
  • a handling device Device with a manipulator that is cylindrically shaped according to the recess can use such a manipulator to arrange all four MEMS modules in a defined manner relative to one another.
  • a handling device can therefore be designed in such a way that a MEMS module is automatically arranged to match neighboring MEMS modules when it is placed by such a handling device.
  • frames 270 (solid lines) can each protect the MEMS modules 280 from dirt particles and/or assist in generating a negative pressure when gripping the MEMS modules by means of a corresponding negative-pressure generating handling device.
  • Figure 2B is a modification of Figure 2A and shows other options for implementing handling areas 280 using four further adjacent MEMS modules 220e, 220f, 220g, 220h.
  • the handling areas 280e of the MEMS module 220e are implemented as rectangular recesses (also grooves in the sense of this invention) of the side edges 290.
  • the MEMS module 220f uses beveled side edges 290.
  • the neighboring MEMS modules 220g and 220h finally use centrally placed, semicircular recesses in the side surfaces of the MEMS modules. As shown, in the MEMS modules 220g and 220h, the semicircular recesses 280g, 280h on the adjacent side surfaces complement each other to form a circle.
  • lateral handling areas 280g, 280h enable a suitable handling device to arrange the MEMS modules 220 in a defined manner relative to one another.
  • semicircular recesses as handling areas 280g, 280h, other shapes such as rectangular recesses are also conceivable.
  • FIG. 3 shows, in an upper part of FIG. Furthermore, FIG. 3 shows, in a sub-figure B, a schematic representation of a part 320s of the left MEMS module 320a from sub-figure A in a side view.
  • the ASIC layer of the MEMS module 320a and the carrier substrate on whose surface the MEMS module 320a is arranged are not shown in part B for the sake of clarity.
  • the flexible elements 350 are realized by recesses 354 in the base plate 360 and consist of a web with an external vertical bulge 352, the web being part of a side surface of the base plate 360 of the corresponding MEMS module 320.
  • the MEMS modules 320 each consist of 16 microelectromechanical components 330, with the position of the underlying recesses 354 in the upper part of figure A being marked as dashed lines for illustration.
  • the flexible elements 350 do not extend over the full height of the side surface of the respective base plate 360, instead the side surface of a certain area 365 of the base plate 360 is not occupied by flexible elements 350 in order to ensure a stable arrangement of all microelectromechanical components 330 on the To enable top 360a of the base plate 360.
  • the extent of the flexible elements 350 is also indicated by dashed lines 356.
  • the flexible elements 350 can be at least partially spaced from the area 365 (recesses 358), as shown.
  • the flexible elements 350 of the illustrated left MEMS module 320a and the adjacent right MEMS module 230b are arranged in the respective base plates 360 of the two MEMS modules 320 so that they are offset from one another.
  • the flexible elements of the right side surface of the left MEMS module 320a and the flexible elements of the left side surface of the right MEMS module 320b are dimensioned and positioned so that when the left MEMS module 320a approaches the right MEMS module 320b, like For example, it can occur due to a change in temperature, the bulges 352a of the flexible elements of the right side surface of the left MEMS module 320a meet static areas of the right MEMS module 320b.
  • a static area means a part of the base plate 360 that is not part of a flexible element.
  • the arrangement of the flexible elements 352a, 352b shown counteracts thermal stresses due to different materials of MEMS modules 320a, 320b and the carrier substrate without endangering the microelectromechanical components 330.
  • FIG. 4 finally shows in schematic form as a flow chart a method according to the invention for producing a microelectromechanical device 110, 210, 310 comprising a carrier substrate 100 and several MEMS modules 120, 220, 320, each of the MEMS modules 120, 220, 320 being an ASIC - Layer 140 comprising one or more ASICs with an ASIC layer front side 140a and an ASIC layer back side 140b, a base plate 160, 360 with a base plate front side 160a, 360a and a base plate back side 160b and a plurality of microelectromechanical components 130, 230, 330 , wherein the base plate 160, 360 is arranged on the ASIC layer front side 140a and the base plate back 160b is connected to the ASIC layer front side 140a.
  • an ME MS substrate with structures for the microelectromechanical components 130, 230, 330 and the base plates 160, 360 of the several MEMS modules 110, 210, 310.
  • an AS IC substrate with structures is provided 420 for the ASIC layers 140 of the several MEMS modules 120, 220, 320.
  • a coupled substrate is produced from these by material connection, for example soldering, sintering or eutectic bonding, for each of the several MEMS modules 120, 220, 320 several assigned electrical contacts 144 are formed between the MEMS substrate and the ASIC substrate. This coupled substrate is then separated along predetermined dividing lines, such as a lattice structure, to obtain the multiple MEMS modules.
  • a carrier substrate 100 is provided, on which additional electronics and/or other components can optionally be attached.
  • the multiple MEMS modules 120, 220, 320 are placed on the substrate surface 100a of the carrier substrate 100.
  • the ASIC layer backsides 140b of the several MEMS modules 120, 220, 320 are materially connected to the substrate surface 100a in step 470.
  • This method is preferably carried out to produce a microelectromechanical device 110, 210, 310, whose MEMS modules 120, 220, 320 include handling areas 180, 280 for placing the MEMS modules 120, 220, 320 on a substrate surface 100a of the carrier substrate 100.
  • This enables the MEMS modules 120, 220, 320 to be easily placed on the substrate surface 100a without having to seriously restrict the fill factor with respect to the MEMS modules 120, 220, 320.
  • testing 415 of the microelectromechanical structures of the MEMS substrate and/or testing 425 of the ASIC structures of the ASIC substrate is carried out to ensure functionality.
  • testing 445 of the ME MS modules 120, 220, 320 after producing the coupled substrate and/or testing 475 of the entire completed microelectromechanical device 110, 210, 310 after the ASIC layer has been firmly connected can also be carried out - Back sides 140b of the several MEMS modules 120, 220, 320 with the
  • Substrate surface 100a Substrate surface 100a.

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Abstract

Mikroelektromechanische Vorrichtung (110) umfassend ein Trägersubstrat (100) mit einer Substratoberfläche (100a) und mehrere MEMS-Module (120), wobei jedes der mehreren MEMS-Module (120) eine ASIC-Schicht (140) mit einer ASIC-Schicht-Vorderseite (140a) und einer ASIC-Schicht-Rückseite (140b), eine Grundplatte (160) mit einer Grundplattenvorderseite (160a) und einer Grundplattenrückseite (160b) und mehrere mikroelektromechanische Bauelemente (130) mit einer Bauelementrückseite (130b) umfasst, wobei die Grundplatte (160) auf der ASIC-Schicht-Vorderseite (140a) angeordnet und die Grundplattenrückseite (160b) mit der ASIC-Schicht-Vorderseite (140a) verbunden ist und die mehreren mikroelektromechanischen Bauelemente (130) auf der Grundplattenvorderseite (160a) angeordnet und deren Bauelementrückseiten (130b) mit der Grundplattenvorderseite (160a) verbunden sind, wobei die ASIC-Schicht (140) ein ASIC zum Ansteuern der mehreren mikroelektromechanischen Bauelemente (130) aufweist, wobei das ASIC mit den mikroelektromechanischen Bauelementen (130) über elektrische Kontakte (144) verbunden ist, wobei die mehreren MEMS-Module (120) auf der Substratoberfläche (100a) angeordnet sind und die ASIC-Schicht-Rückseiten (140b) der mehreren MEMS-Module (120) mit der Substratoberfläche (100a) verbunden sind.

Description

Beschreibung
Titel
Figure imgf000003_0001
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der mikroelektromechanischen Vorrichtungen, insbesondere der Mikrospiegel-Arrays und betrifft eine mikroelektromechanische Vorrichtung, eine Beleuchtungsoptik, ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage, eine entsprechende Projektionsbelichtungsanlage sowie ein Verfahren zur Herstellung einer mikroelektromechanischen Vorrichtung.
Stand der Technik
Der Einsatz von Vorrichtungen mit matrixförmig angeordneten verlagerbaren Mikrospiegeln, sogenannte Mikrospiegel -Arrays oder Mikrospiegelaktoren, erfolgt heutzutage in einer Vielzahl von Vorrichtungen, beispielsweise in Smartphones, Projektoren, Head-up-Displays, Barcodelesern, Maskenbelichtern in der Halbleiterfertigung und Mikroskopen. Entsprechende Mikrospiegel-Arrays sind beispielsweise aus den Schriften DE 10 2013 208 446 Al, EP 0 877 272 Al und WO 2010/049076 A2 bekannt. Offenbarungen bezüglich geeigneter Aktuator- Einrichtungen zur Verlagerung der Einzelspiegel eines Mikrospiegel-Arrays, der Mikrospiegel, zeigen beispielsweise die DE 10 2013 206 529 Al, die DE 10 2013 206 531 Al und die DE 10 2015 204 874 Al.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden eine mikroelektromechanische Vorrichtung, eine Beleuchtungsoptik umfassend eine solche mikroelektromechanische Vorrichtung sowie ein Beleuchtungssystem und eine Projektionsbelichtungsanlage, jeweils mit einer entsprechenden Beleuchtungsoptik, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen mikroelektromechanischen Vorrichtung vorgeschlagen. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine mikroelektromechanische Vorrichtung umfassend ein Trägersubstrat mit einer Substratoberfläche und mehrere ME MS- Mod ule vorgeschlagen (MEMS: microelectromechanical system). Hierbei umfasst jedes der mehreren MEMS-Module eine, vorzugsweise genau eine ASIC-Schicht mit einer ASIC-Schicht-Vorderseite und einer dieser ASIC- Schicht-Vorderseite gegenüberliegenden ASIC-Schicht-Rückseite, eine Grundplatte mit einer Grundplattenvorderseite und einer dieser Grundplattenvorderseite gegenüberliegenden Grundplattenrückseite und mehrere mikroelektromechanische Bauelemente mit einer Bauelementrückseite. Die mikroelektromechanischen Bauelemente müssen nicht identisch von ihrem Aufbau und/oder ihrer Funktion sein, dies kann allerdings der Fall sein. Die Grundplatte ist auf der ASIC-Schicht-Vorderseite angeordnet und die Grundplattenrückseite mit der ASIC-Schicht-Vorderseite verbunden. Hierfür kommt insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung mittels Löten oder vorzugsweise Sintern oder eutektischem Bonden in Frage, durch die elektrische Kontakte zwischen ASIC-Schicht und Grundplatte ausgebildet werden. Als Sintermaterial kann beispielsweise Silbersinterpaste eingesetzt werden. Die mehreren mikroelektromechanischen Bauelemente sind weiterhin auf der Grundplattenvorderseite angeordnet und deren Bauelementrückseiten mit der Grundplattenvorderseite verbunden. Die ASIC- Schicht jedes der MEMS-Module weist ein oder mehrere ASICs (ASIC: application-specific integrated circuit) zum Ansteuern der mehreren mikroelektromechanischen Bauelemente auf, wobei das eine oder die mehreren ASICs mit den mikroelektromechanischen Bauelementen unter Benutzung zumindest eines Teils der elektrischen Kontakte elektrisch verbunden sind, wobei die elektrischen Kontakte typischerweise in den Grundplatten zu den mikroelektromechanischen Bauelementen mittels elektrischer Verbindungen, beispielsweise Durchkontaktierungen, weitergeführt sind. Beispielsweise kann zur Herstellung von elektrischen Verbindungen zwischen einer auf dem Trägersubstrat befindlichen weiteren Elektronik und den mikroelektromechanischen Bauelementen die ASIC-Schicht neben ASICs optional auch Verdrahtungsträger (Interposer) und/oder weitere Elemente umfassen. Eine ASIC-Schicht eines MEMS-Moduls kann eine durchgängige ASIC-Schicht oder eine nicht durchgängige ASIC-Schicht sein. Der Begriff der Durchgängigkeit einer ASIC-Schicht meint, dass alle Elemente der ASIC- Schicht über die Schicht selbst mechanisch miteinander verbunden sind. Eine solche mechanische Verbindung über die ASIC-Schicht zwischen zwei Elementen kann durch die Elemente selbst und/oder durch andere Elemente der Schicht, wie beispielsweise ASICs, Verdrahtungsträger, geeignete Verbindungselemente, Füllmaterialien und/oder Fügematerialien, erfolgen. Im Fall einer nicht durchgängigen ASIC-Schicht weist diese Schicht Elemente wie beispielsweise ASICS und/oder Interposer auf, die nicht über die Schicht selbst mechanisch miteinander verbunden sind. Die ASIC-Schicht weist folglich eine Lücke auf. Elektrische Verbindungen können mittels elektrischer Kontakte zwischen ASIC- Schicht und Grundplatte weitergeführt werden. Als Interposer kommen insbesondere siliziumbasierte Interposer mit elektrischen Verbindungen, beispielsweise Silizium-Durchkontaktierungen (TSV, through-silicon via) wie beispielsweise kupferbasierte Durchkontaktierungen (Cu vias), in Frage. Die mehreren MEMS- Module sind auf der Substratoberfläche des Trägersubstrats angeordnet und die ASIC-Schicht-Rückseiten der mehreren MEMS-Module mit der Substratoberfläche verbunden. Auch diese Verbindung ist typischerweise stoffschlüssig ausgeführt und erfolgt vorzugsweise durch Sintern. Bei der weiteren Elektronik auf dem Trägersubstrat kann es sich beispielsweise um weitere ASICs zur Ansteuerung der gesamten elektromechanischen Vorrichtung, um passive Bauelemente und/oder Verbindungselemente (wie Stecker, Kabel), beispielsweise zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zu externen Steuergeräten wie einer Recheneinheit sowie zur Stromversorgung handeln. Das Trägersubstrat dient insgesamt als Bauteilträger und kann elektrische Verbindungen, beispielsweise Durchkontaktierungen, zur Durchleitung von elektrischen Signalen von einer Oberfläche des Trägersubstrats zu einer anderen Oberfläche des Trägersubstrats umfassen. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, die weitere Elektronik auf einer Substratoberfläche des Trägersubstrats anzuordnen, die der Substratoberfläche mit den MEMS-Modulen gegenüberliegt. Weiterhin kann zur Ermöglichung eines hohen Füllfaktors, also einer engen Anordnung der MEMS- Module auf einem Trägersubstrat, die ASIC-Schicht eines MEMS-Moduls so gestaltet sein, dass diese nicht seitlich über die Grundplatte des MEMS-Moduls hinaussteht. Die ASIC-Schicht eines MEMS-Moduls besitzt folglich vorzugsweise zur Grundplatte identische oder geringere Abmessungen.
Eine solche mikroelektromechanische Vorrichtung gliedert folglich ihre Mehrzahl an mikroelektromechanischen Bauelementen in einzelne Gruppen, die jeweils mehrere mikroelektromechanische Bauelemente umfassen und im Rahmen dieser Erfindung als MEMS-Module bezeichnet werden. Die mehreren MEMS- Module können beispielsweise jeweils genau 2, 3, 4, 5, 6, 9, 12, 16, 20, 25, 30, 36, 42, 49, 56, 64, 72 oder 81 der mehreren mikroelektromechanischen Bauelemente aufweisen, wobei auch andere Anzahlen > 2 denkbar sind. Die mehreren mikroelektromechanischen Bauelemente können beispielsweise in einem rechteckigen Raster bestehend aus Spalten und Reihen angeordnet sein, beispiels- weise bestehend zwei Spalten und zwei Reihen, zwei Spalten und drei Reihen, drei Spalten und drei Reihen, drei Spalten und vier Reihen, vier Spalten und vier Reihen, vier Spalten und fünf Reihen, fünf Spalten und fünf Reihen, fünf Spalten und sechs Reihen, sechs Spalten und sechs Reihen, sechs Spalten und sieben Reihen, sieben Spalten und sieben Reihen, sieben Spalten und acht Reihen, acht Spalten und acht Reihen, acht Spalten, und neun Reihen oder neun Spalten und neun Reihen. Alternativ ist beispielsweise ein sechseckiges Raster denkbar. Eine erfindungsgemäße elektromechanische Vorrichtung kann beispielsweise genau 2, 3, 4, 5, 6, 9, 12, 16, 20, 25, 30, 36, 42, 49, 56, 64, 72 oder 81 MEMS- Module umfassen, wobei auch andere Anzahlen > 2 denkbar sind. Auch die MEMS-Module können in einem rechteckigen Raster bestehend aus Spaten und Reihen angeordnet sein, beispielsweise bestehend zwei Spalten und zwei Reihen, zwei Spalten und drei Reihen, drei Spalten und drei Reihen, drei Spalten und vier Reihen, vier Spalten und vier Reihen, vier Spalten und fünf Reihen, fünf Spalten und fünf Reihen, fünf Spalten und sechs Reihen, sechs Spalten und sechs Reihen, sechs Spalten und sieben Reihen, sieben Spalten und sieben Reihen, sieben Spalten und acht Reihen, acht Spalten und acht Reihen, acht Spalten, und neun Reihen oder neun Spalten und neun Reihen. Auch hier ist alternativ beispielsweise ein sechseckiges Raster denkbar.
Ein vorteilhafter Aspekt einer so gegliederten mikroelektromechanischen Vorrichtung ist, dass durch die Gliederung in MEMS-Module eine Reduzierung der Komplexität und Fehleranfälligkeit des Aufbaus erreicht wird. Es wurde festgestellt, dass mehrere MEMS-Module mit einer reduzierten Anzahl von mikroelektromechanischen Bauelementen im Produktionsprozess einfacher zu handhaben sind als eine einzelne Einheit mit derselben Gesamtzahl von mikroelektromechanischen Bauelementen. Insbesondere kann durch einen erfindungsgemäßen Ansatz die Ausbeute des Produktionsprozesses deutlich gesteigert werden, da bei der Produktion gezielt die MEMS-Module ausgewählt werden können, die ausschließlich voll funktionsfähige mikroelektromechanische Bauelemente beinhalten. Weiterhin ist vorstellbar, dass eine Vielzahl solcher erfindungsgemäßen mikroelektromechanischen Vorrichtungen wiederum zu einer übergeordneten Einheit verbunden werden, beispielsweise um größere Flächen abzudecken als mit einer einzelnen erfindungsgemäßen mikroelektromechanischen Vorrichtung praktikabel.
Ein besonders wichtige Ausführungsform der Erfindung ist der Einsatz mit Mikrospiegeln als mikroelektromechanische Bauelemente. Die mikroelektromechani- sehe Vorrichtung kann also insbesondere ein Mikrospiegel-Array sein. In einem solchen Fall umfasst jedes der mehreren mikroelektromechanischen Bauelemente ein Spiegelelement mit einer Reflexionsfläche zur Reflexion von Licht und eine Verlagerungseinrichtung zum Verlagern des Spiegelelements des jeweiligen mikroelektromechanischen Bauelements, wobei das eine oder die mehreren ASICs zum Ansteuern der Verlagerungseinrichtungen ausgebildet sind. Hierbei meint ein Verlagern eine Bewegung im Hinblick auf zumindest einen Freiheitsgrad. Ein Verlagern kann sowohl lineare Bewegungen als auch Drehungen umfassen. Das Spiegelelement kann insbesondere ein Bragg-Spiegel sein oder seinen solchen umfassen. Bei den Verlagerungseinrichtungen kann es sich beispielsweise um elektrostatische Aktuatoren, beispielsweise mit Kammelektroden, handeln. In Frage kommen beispielsweise Aktuatoren wie in den Dokumenten DE 10 2013 206529 Al, DE 10 213 206 531 Al und DE 10 2015 204874 Al beschrieben.
Eine erfindungsgemäße Gliederung einer mikroelektromechanischen Vorrichtung in MEMS-Module ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Trägersubstrat der erfindungsgemäßen mikroelektromechanischen Vorrichtung im Wesentlichen aus einem ersten Material besteht und die mehreren MEMS-Module im Wesentlichen aus einem zweiten Material bestehen, wobei das erste Material einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten oi und das zweite Material einen davon verschiedenen, zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten 02 besitzt. Typischerweise umfasst das erste Material, also das Material des Trägersubstrats, eine Keramik, beispielsweise eine AhOs-basierte Keramik, oder ist eine Keramik, beispielsweise eine AhOs-basierte Keramik. Das zweite Material, also das Material der MEMS- Module, umfasst typischerweise ein Halbleitermaterial, insbesondere Silizium, beispielsweise monokristallines und/oder polykristallines Silizium, oder ist ein Halbleitermaterial, insbesondere Silizium, beispielsweise monokristallines und/oder polykristallines Silizium. Ganz besonders vorteilhaft ist die Erfindung dann einzusetzen, wenn der erste Wärmeausdehnungskoeffizient 01 und der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient 02 größere Unterscheide aufweisen, also beispielsweise ein Verhältnis von 01/ 02 > 1,5 zueinander aufweisen. Im Rahmen des Produktionsprozesses einer mikroelektromechanischen Vorrichtung wie einem Mikrospiegel-Array treten beispielsweise durch ein Löten oder Sintern typischerweise deutlich höhere Temperaturen auf als in einem Ruhezustand oder auch einem Betriebszustand der Vorrichtung. Im Falls, dass solche Vorrichtungen aus unterschiedlichen Materialen gefertigt werden, die unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen (wie einer Keramik und Silizium), können durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten induzierte mechanische Spannungen auftreten, die auch als thermische Spannungen bezeichnet werden. Solche thermischen Spannungen werden während der Montage (also dem Löten oder Sintern) eingefroren und über die Lebenszeit der Vorrichtung abgebaut. Hierdurch können Verformungen und/oder Schädigungen der Struktur der Vorrichtung entstehen, die deren Funktionsfähigkeit stark beeinträchtigt. Beispielsweise kann im Fall eines Mikrospiegel-Arrays die Positionen der einzelnen Spiegel ungewollt verändert werden. Durch Gliederung der mikroelektromechanischen Bauelemente einer mikroelektromechanischen Vorrichtung in räumlich kleinere MEMS-Module aus einem zweiten Material, die auf ein Trägersubstrat aus einem ersten Material aufgebracht sind, können diese thermischen Spannungen, die durch die verschiedenen verwendeten Materialien entstehen, im Vergleich zu einer entsprechenden mikroelektromechanischen Vorrichtung aus dem Stand der Technik deutlich reduziert werden.
Um eine besonders hohe Abdeckung der verfügbaren Fläche durch die mikroelektromechanischen Bauelemente zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn die mehreren MEMS-Module eine im Wesentlichen rechteckige, vorzugsweise quadratische Grundfläche aufweisen und in einem rechteckigen, vorzugsweise quadratischen Raster angeordnet sind. Alternativ ist es auch vorteilhaft, wenn die MEMS- Module eine im Wesentlichen sechseckige Grundfläche aufweisen und in einem sechseckigen Raster angeordnet sind. Eine im Wesentlichen rechteckige beziehungsweise sechseckige Grundfläche bedeutet hier, dass geringfügige Abweichungen von einer strickten rechteckigen beziehungsweise sechseckigen Grundfläche denkbar sind, beispielsweise durch abgerundete Ecken und/oder Ein- oder Ausbuchtungen oder sonstige Unregelmäßigkeiten. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn jedes MEMS-Modul nur einen möglichst geringen Abstand zu seinen benachbarten MEMS-Modulen aufweist. Beispielsweise kann jedes der mehreren MEMS-Module einen Abstand von < 50 pm, vorzugsweise < 10 pm, besonders vorzugsweise < 5 pm zu zumindest einem benachbarten MEMS-Modul und vorzugsweise zu allen benachbarten MEMS-Modulen aufweisen. Ein benachbartes MEMS-Modul eines in einem Raster angeordneten MEMS-Moduls ist hierbei ein ebenfalls in dem Raster angeordnetes MEMS-Modul, das direkt an das MEMS-Modul angrenzt, in dem Sinne, dass sich zwischen dem MEMS-Modul und dem benachbarten MEMS-Modul kein weiteres MEMS-Modul in dem Raster befindet. Bei in einem rechteckigen Raster angeordnete MEMS-Module sind auch diagonal zueinander liegende MEMS-Module als zueinander benachbarte MEMS-Module zu verstehen. Eine Grundfläche eines MEMS-Moduls wird typischerweise durch das Trägersubstrat des MEMS-Moduls definiert. Entsprechend ist es ebenfalls besonders vorteilhaft, wenn jedes der mehreren mikroelektromechanischen Bauelemente von jedem der mehreren MEMS- Module eine im Wesentlichen rechteckige, vorzugsweise quadratische oder eine im Wesentlichen sechseckige Grundfläche besitzt. Eine im Wesentlichen rechteckige beziehungsweise sechseckige Grundfläche meint, dass geringfügige Abweichungen von einer rechteckigen beziehungsweise sechseckigen Grundfläche denkbar sind, beispielsweise durch Ein- und/oder Ausbuchtungen an Ecken und/oder Kanten der Grundfläche wie abgerundete und/oder abgeschrägte Ecken der Grundfläche.
Um die ME MS -Mod ule während des Produktionsprozesses auf der Substratoberfläche mittels einer geeigneten Vorrichtung platzieren, also greifen, bewegen und/oder positionieren zu können (Handhabungsvorrichtung), müssen die MEMS-Module ergriffen werden können, ohne diese zu beschädigen und insbesondere ohne besonders empfindliche Bereiche wie Reflexionsflächen zu berühren. Hierzu können die MEMS-Module jeweils mindestens einen, beispielsweise zwei, vorzugsweise mindestens drei, besonders bevorzugt vier oder mehr nicht durch die mehreren mikroelektromechanischen Bauelemente des MEMS-Moduls abgedeckte Handhabungsbereiche umfassen. Hierbei ist ein Handhabungsbereich ein Bereich eines MEMS-Moduls, der dazu geeignet ist, von einer Handhabungsvorrichtung verwendet zu werden, um das MEMS-Modul greifen, bewegen und/oder positionieren zu können, ohne dabei das MEMS-Modul zu beschädigen. Alternativ oder zusätzlich zu Handhabungsbereichen kann ein MEMS-Modul mit einem Rahmen versehen sein, an dem eine geeignete Handhabungsvorrichtung (beispielsweise mittels Unterdrück) das MEMS-Modul ergreifen und anschließend bewegen und/oder positionieren kann. Ein MEMS-Modul kann weiterhin auch mit einem das MEMS-Modul zumindest teilweise umschließenden Rahmen versehen sein, der bei einer Erzeugung eines Unterdrucks im Bereich des Rahmens im Zusammenspiel mit einer entsprechenden Unterdrück erzeugenden Handhabungsvorrichtung verwendet wird. Ein solcher Rahmen kann alternativ oder zusätzlich auch dazu dienen, das Eindringen von Schmutz in das MEMS-Modul zu vermeiden oder zumindest zu verringern. Beispielsweise könnte ein solcher Rahmen die mikroelektromechanischen Bauelemente eines MEMS- Modul ohne die Handhabungsbereiche umschließen. Ein solcher Rahmen kann weiterhin dünner ausgeprägt sein als ein Rahmen, der ausgelegt ist, dass über diesen das MEMS-Moduls ergriffen werden kann. Jeder der mindestens einen Handhabungsbereiche eines MEMS-Moduls kann beispielsweise durch eine abgeschrägte oder ausgekehlte (mit einer Auskehlung versehende) seitliche Kante eines der mehreren mikroelektromechanischen Bauelemente des MEMS-Moduls gebildet werden. Unter einer Auskehlung ist im Rahmen dieser Erfindung eine Aussparung entlang einer Kante zu verstehen. Eine Auskehlung kann eine beliebige Form haben, also beispielsweise rund oder rechteckig sein. Unter einer seitlichen Kante eines MEMS-Moduls ist im Rahmen dieser Erfindung eine vertikal verlaufende Kante des MEMS-Moduls zu verstehen. Eine seitliche Kante entspricht einer Ecke einer Grundfläche des MEMS- Moduls. Auch seitliche Aussparungen (Aussparungen einer Seitenfläche) beliebiger Form (beispielsweise halbkreisförmig oder rechteckig) eines mikroelektromechanischen Bauelements können als Handhabungsbereiche dienen, wobei solche Aussparungen in einer Seitenfläche vorzugsweise mittig innerhalb der Seitenfläche angeordnet sind. Handhabungsbereiche können auf Grund ihrer bekannten Positionen innerhalb eines MEMS-Moduls auch dazu verwendet werden, das MEMS-Modul in eine definierte Position in Relation zum Substrat und insbesondere auch in Relation zu einem benachbarten MEMS-Modul zu bringen.
Gemäß einer weiteren präferierten Ausführungsform umfasst die mikroelektromechanische Vorrichtung mehrere flexible Elemente zum Reduzieren von mechanischen Spannungen zwischen den mehreren MEMS-Modulen, wobei jedes der mehreren flexiblen Elemente Teil eines MEMS-Moduls der mehreren MEMS- Module ist und an und/oder in einer Seitenfläche dieses MEMS-Moduls angeordnet ist. Solche flexiblen Elemente sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn die MEMS-Module während des Produktionsprozesses mit keinem oder nur geringem Abstand zueinander positioniert werden, um eine möglichst hohen Anteil an durch die MEMS-Module belegter Fläche des Trägersubstrats, also einen hohen Füllfaktor, zu erreichen. Sollten im Rahmen des Produktionsprozesses oder später auf Grund dieses geringen Abstands der MEMS-Module mechanische Spannungen zwischen diesen auftreten, so wird diesen durch die flexiblen Elemente entgegengewirkt. Ein flexibles Element zum Reduzieren von mechanischen Spannungen zwischen zumindest zwei der mehreren MEMS-Modulen entspricht folglich einer Feder, die mit ihrer Rückstellkraft den mechanischen Spannungen entgegenwirkt. Mechanische Spannungen können insbesondere in Form von thermischen Spannungen auftreten, die durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien bedingt sind: Falls das erste Material, aus dem das Trägersubstrat im Wesentlichen besteht (typischerweise eine Keramik, wie beispielsweise eine AI2O3- Keramik) einen größeren Wär- meausdehnungskoeffizienten besitzt als das zweite Material, aus dem die MEMS-Module im Wesentlichen bestehen (typischerweise ein Halbleitermaterial wie Silizium), ziehen sich sowohl das Trägersubstrat als auch die MEMS-Module bei einem Abkühlen zusammen, beispielsweise nach einem bei höheren Temperaturen stattfinden Schritt innerhalb des Herstellungsverfahrens wie beispielsweise einem Bonden. Dieses Zusammenziehen geschieht allerdings auf Grund des geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten des zweiten Materials für die MEMS-Module in geringerem Maße als für das Trägersubstrat. Infolgedessen besteht die Gefahr, dass zwei benachbarte MEMS-Module gegeneinandergedrückt werden, falls diese in keinem oder nur geringem Abstand zueinander angeordnet worden sind. Es wird also eine thermische Spannung zwischen den MEMS-Modulen aufgebaut, die zur Schädigung der mikroelektromechanischen Vorrichtung führen kann. Einer solchen thermischen Spannung kann durch ein flexibles Element entgegengewirkt werden. Insgesamt kann so die mechanische Stabilität bei einem gleichzeitig hohen Füllfaktor gewährleistet werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausprägung eines flexiblen Elements ist dadurch gegeben, dass jedes der mehreren flexiblen Elemente in einer Seitenfläche eines MEMS-Moduls angeordnet ist und einen Steg umfasst, wobei der Steg ein Teil der Seitenfläche des MEMS-Moduls ist und durch eine Ausnehmung des MEMS- Moduls gebildet ist und vorzugsweise eine außenliegende Auswölbung aufweist, die der Herstellung eines Kontaktpunktes zu einem benachbarten MEMS-Modul dienen kann. Insbesondere kann ein solches flexibles Element durch eine Ausnehmung in einer Grundplatte eines MEMS-Moduls realisiert sein. Durch einen schichtweisen Aufbau einer solchen Grundplatte während des Produktionsprozesses können solche flexiblen Elemente einfach realisiert werden.
Bevorzugt weisen die mehreren MEMS-Module jeweils ein oder mehrere der mehreren flexiblen Elemente auf, wobei die mehreren MEMS-Module so angeordnet sind, dass die ein oder mehreren flexiblen Elemente jedes der mehreren MEMS-Module jeweils benachbart zu einem anderen MEMS-Modul der mehreren MEMS-Module angeordnet sind. Ein flexibles Element eines MEMS-Moduls ist benachbart angeordnet zu einem anderen MEMS-Modul, wenn das andere MEMS-Modul benachbart zu dem MEMS-Modul des flexiblen Elements angeordnet ist und das flexible Element zu dem benachbarten MEMS-Modul hin orientiert ist. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gegeben, dass ein erstes ME MS- Modul der mehreren MEMS-Module eine erste Grundplatte mit zumindest einem ersten flexiblen Element der mehreren flexiblen Elemente umfasst und ein zweites MEMS-Modul der mehreren MEMS-Module eine zweite Grundplatte mit mindestens einem zweiten flexiblen Element der mehreren flexiblen Elemente umfasst, wobei das erste MEMS-Modul und das zweite MEMS- Modul so zueinander angeordnet sind, dass das zumindest eine erste flexible Element benachbart zu der zweiten Grundplatte und das zumindest zweite flexible Element benachbart zu der ersten Grundplatte angeordnet ist. Hierbei ist ein flexibles Element eines MEMS-Moduls benachbart angeordnet zu einer Grundplatte eines anderen MEMS-Moduls, wenn das andere MEMS-Modul benachbart zu dem MEMS-Modul des flexiblen Elements angeordnet ist, das flexible Element zu dem benachbarten MEMS-Modul hin orientiert ist und sich das flexible Element in einer Höhe mit der Grundplatte des anderen MEMS-Moduls befindet. Vorzugsweise sind das erste und das zweite flexible Element hierbei versetzt zueinander angeordnet. Hierbei ist es vorstellbar, dass die flexiblen Elemente zueinander horizontal und/oder vertikal zueinander versetzt sind, also sich nicht direkt spiegelsymmetrisch gegenüberliegen. Vorzugsweise umfassen die flexiblen Elemente jeweils Auswölbungen, die zur Herstellung eines Kontaktpunktes oder einer Kontaktfläche bei Annäherung eines MEMS-Moduls an ein benachbartes MEMS-Modul, beispielsweise hervorgerufen durch eine Temperaturänderung, dienen. Die flexiblen Elemente können so dimensioniert und positioniert sind, dass bei einer solchen Annäherung die Auswölbung eines flexiblen Elements eines MEMS-Moduls auf einen statischen Bereich des benachbarten MEMS- Moduls treffen. Ein statischer Bereich ist hierbei ein Bereich eines MEMS- Moduls, vorzugsweise seiner Grundplatte, der kein Teil eines flexiblen Elements des MEMS-Moduls ist. Eine solche Ausgestaltung und Positionierung von flexiblen Elementen ermöglicht es, auf Grund von unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien von MEMS-Modulen und Trägersubstrat auftretenden thermischen Spannungen besonders effizient entgegenzuwirken ohne die strukturelle Integrität der mikroelektromechanischen Elemente der MEMS-Module zu gefährden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Beleuchtungsoptik für eine mikroelektromechanische Vorrichtung zur Führung von Beleuchtungsstrahlung zu einem Objektfeld vorgeschlagen, die mindestens eine erfindungsgemäße mikroelektromechanische Vorrichtung umfasst, wobei jedes der mehreren mikroelektromechanischen Bauelemente ein Spiegelelement mit einer Reflexionsflä- ehe und eine Verlagerungseinrichtung zum Verlagern des Spiegelelements des jeweiligen mikroelektromechanisches Bauelements umfasst, wobei das eine oder die mehreren ASICs zum Ansteuern der Verlagerungseinrichtungen ausgebildet sind. Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik setzt also eine erfindungsgemäße mikroelektromechanische Vorrichtung als Mikrospiegel-Array ein. Sie kann insbesondere auch mehrere solcher erfindungsgemäßer Mikrospiegel-Arrays umfassen, beispielsweise, um mit einer Anordnung dieser Vielzahl von Mikrospiegel-Arrays einen größeren Gesamt- Mikrospiegel-Array umzusetzen mit dem es ermöglicht wird, einfallende Lichtstrahlen mit einem größeren Strahldurchmesser umzulenken.
Es wird gemäß einem dritten Aspekt auch ein Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage vorgeschlagen, das eine erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik und eine Strahlungsquelle, insbesondere eine EUV- Strahlungsquelle, umfasst.
Gemäß einem vierten Aspekt wird eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie vorgeschlagen, die eine erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik und eine Projektionsoptik zur Projizierung eines in einem Objektfeld angeordneten Retikels in ein Bildfeld umfasst.
Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsoptik, ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem und eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage können Teil einer EUV-Lithographie-Anlage sein. Für solche sind verstellbare optische Pfade bis zu einer Fotomaske (auch als Retikel bezeichnet) vorteilhaft, die durch ein Mikrospiegel-Array als erfindungsgemäße mikroelektromechanische Vorrichtung im optischen Pfad verwirklicht werden kann. Die Reflexionsflächen der Spiegelelemente können mit einer Bragg- Beschichtung versehen sein, die die Zentralwellenlängen des zur Belichtung eingesetzten Lichts besonders gut reflektiert.
Für weitere Details bezüglich des allgemeinen Aufbaus einer entsprechenden Projektionsbelichtungsanlage und einer zugehörigen Beleuchtungsoptik und eines zugehörigen Beleuchtungssystems sei auf die DE 10 2015 204 874 Al und die DE 10 2016 213 026 Al verwiesen, die hiermit vollständig als Bestandteil der vorliegenden Anmeldung in diese integriert sind. Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer mikroelektromechanischen Vorrichtung, vorzugsweise gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, umfassend ein Trägersubstrat und mehrere ME MS -Mod ule vorgesehen. Jedes der MEMS-Module umfasst eine, vorzugsweise genau eine ASIC-Schicht mit einem oder mehreren ASICs (und optional auch anderen Elementen wie einem oder mehreren Interposern) und einer ASIC-Schicht- Vorderseite und einer ASIC-Schicht-Rückseite, eine Grundplatte mit einer Grundplattenvorderseite und einer Grundplattenrückseite und mehrere mikroelektromechanische Bauelemente umfasst, wobei die Grundplatte auf der ASIC- Schicht-Vorderseite angeordnet und die Grundplattenrückseite mit der ASIC- Schicht-Vorderseite verbunden ist. Die ASICs-Schichten der MEMS-Module können als durchgängige ASIC-Schichten oder als nicht durchgängige ASIC- Schichten ausgebildet sein. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt ein Bereitstellen eines ME MS-Substrats mit Strukturen für die mikroelektromechanischen Bauelemente und die Grundplatten der mehreren MEMS-Module. Das bereitgestellte MEMS-Substrat umfasst folglich Strukturen für die mikroelektromechanischen Bauelemente und für die Grundplatten der mehreren MEMS- Module. Ein solches Substrat liegt typischerweise in der Form eines Wafers vor (MEMS-Wafer) und kann beispielsweise mittels eines Verfahrens wie in der DE10 2015 206 996 A1 beschrieben hergestellt werden, Ebenso erfolgt ein Bereitstellen eines AS IC- Substrats mit Strukturen für die ASIC-Schichten der mikroelektromechanischen Vorrichtung, ebenfalls typischerweise in Form eines Wafers (ASIC-Wafer). Aus diesen beiden Substraten wird ein gekoppeltes Substrat, typischerweise in Form eines gekoppelten Wafers, durch Verbinden (im Fall von Wafern: Waferbonden), insbesondere stoffschlüssiges Verbinden (beispielsweise Löten, Sintern, beispielsweise mit einer Silbersinterpaste, oder eutektischem Bonden), hergestellt, wobei für jedes der mehreren MEMS-Modul mehrere zugeordnete elektrische Kontakte zwischen MEMS-Substrat und ASIC-Substrat ausgebildet werden. Anschließend wird dieses gekoppelte Substrat entlang vorgegebener Trennlinien, beispielsweise entlang einer Gitterstruktur, vereinzelt um die mehreren MEMS-Module zu erhalten. Weiterhin wird ein Trägersubstrat bereitgestellt, auf dem gegebenenfalls bereits weitere Elektronik angebracht sein kann. Die mehreren MEMS-Module werden auf einer Substratoberfläche des Trägersubstrats platziert. Anschließend erfolgt ein stoffschlüssiges Verbinden, beispielsweise mittels Löten oder Sintern, beispielsweise mit einer Silbersinterpaste, der ASIC-Schicht-Rückseiten der mehreren MEMS-Module mit der Substratoberfläche. Vorzugsweise erfolgt dieses Verfahren zur Herstellung einer mikroelektromechanischen Vorrichtung, deren MEMS-Module Handhabungsberei- chen zum Platzieren der ME MS -Mod ule auf der Substratoberfläche des Trägersubstrats umfassen. Dies ermöglicht ein einfaches Platzieren der MEMS- Module auf der Substratoberfläche ohne den Füllfaktor einschränken zu müssen. Ebenfalls vorzugsweise erfolgt vor dem Herstellen des gekoppelten Substrats ein Testen der mikroelektromechanischen Strukturen des ME MS-Substrats und/oder ein Testen der ASIC-Strukturen des ASIC-Substrats um die Funktionsfähigkeit sicherzustellen. Vorzugsweise kann zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit auch ein Testen der MEMS-Module nach dem Herstellen des gekoppelten Substrats und/oder der gesamten fertiggestellten mikroelektromechanischen Vorrichtung nach dem stoffschlüssigen Verbinden der ASIC-Schicht-Rückseiten der mehreren MEMS-Module mit der Substratoberfläche erfolgen.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung bietet einen Ansatz für mikroelektromechanische Vorrichtungen wie beispielsweise Mikrospiegel-Arrays, die eine Mehrzahl von mikroelektromechanischen Bauelemente umfassen, die auf demselben Trägersubstrat angeordnet sind, wenn sich die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Trägersubstrats von dem der mikroelektromechanischen Bauteile unterscheiden. Durch den erfindungsgemäßen Ansatz wird schädlichen thermischen Spannungen auf Grund dieses Unterschieds entgegengewirkt. Gleichzeitig kann durch die verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungen ein hoher Füllfaktor durch die mikroelektromechanischen Elemente sichergestellt werden.
Durch die erfindungsgemäße Gliederung der mikroelektromechanischen Bauelemente in einzelne kleinere Einheiten (MEMS-Module) können insbesondere beim Produktionsprozess eingefrorene thermische Spannungen reduziert werden. Gleichzeitig kann durch Einsatz von Handlungsbereichen und flexiblen Elementen zwischen den mikroelektromechanischen Bauelementen trotz dieser Trennung eine hohe Füllfaktor durch die MEMS-Module und damit auch der mikroelektromechanischen Bauelemente erreicht werden. Somit bietet sich eine erfindungsgemäße mikroelektromechanische Vorrichtung insbesondere für Anwendungen an, bei denen aus auf eine hohe Präzision bei gleichzeitig einem hohen Füllfaktor ankommt, beispielsweise bei speziellen Optiken wie für die EUV- Lithographie.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Teils einer beispielhaften erfindungsgemäßen mikroelektromechanischen Vorrichtung in einer Seitenansicht;
Figur 2A eine schematische Darstellung eines Teils einer zweiten beispielhaften erfindungsgemäßen mikroelektromechanischen Vorrichtung mit Handhabungsbereichen in einer Draufsicht;
Figur 2B eine schematische Darstellung eines Teils einer Variante der zweiten beispielhaften erfindungsgemäßen mikroelektromechanischen Vorrichtung mit anderen Handhabungsbereichen in einer Draufsicht;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Teils einer dritten beispielhaften erfindungsgemäßen mikroelektromechanischen Vorrichtung mit flexiblen Elementen in einer Seitenansicht und einer Draufsicht; und
Figur 4 in schematischer Form als Flussdiagramm ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer mikroelektromechanischen Vorrichtung.
Ausführungsformen der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Der Übersichtlichkeit halber sind bei einer Vielzahl von gleichen oder ähnlichen Elementen nur eine rein beispielhafte Auswahl dieser Elemente mit Bezugszeichen versehen, wenn sich die Gleichheit beziehungsweise Ähnlichkeit dieser Elemente aus den Figuren und/oder der Figurenbeschreibung erschließt. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer beispielhaften erfindungsgemäßen mikroelektromechanischen Vorrichtung 110, eines Mikrospie- gel-Arrays, von in einer Seitenansicht. Auf der Substratoberfläche 100a eines Trägersubstrat 100 sind im dargestellten Beispiel zwei ME MS- Module 120 angeordnet, die jeweils mehrere mikroelektromechanische Bauelemente 130 umfassen, wovon in der Figur 1 jeweils vier dargestellt sind. Bei den mikroelektromechanischen Bauelementen 130 handelt es sich im gezeigten Fall um Mikrospiegel. Diese umfassen jeweils ein Spiegelelement 134, das wiederum über eine Reflexionsfläche 136 zur Reflexion von Licht verfügt. Diese Spiegelelemente 134 können durch Verlagerungseinrichtungen 132 bewegt werden. Zum Ansteuern der Verlagerungseinrichtungen dienen ASICs, die in Form von Dies unterhalb der Verlagerungseinrichtungen in ASIC-Schichten 140 angeordnet sind und ebenfalls Teil des jeweiligen MEMS-Moduls 120 sind. Weitere Elektronik, zum Beispiel ebenfalls zur Steuerung der Verlagerungseinrichtungen, beispielsweise in Form weiterer ASICs, kann beispielsweise auf der Rückseite 100b des Trägersubstrats 100 angeordnet sein (nicht dargestellt).
Innerhalb eines MEMS-Moduls 120 sind die mikroelektromechanischen Bauelemente 130 auf der Vorderseite 160a einer Grundplatte 160 angeordnet. Hierbei ist diese Grundplattenvorderseite 160a mit den Rückseiten 130b der mikroelektromechanischen Bauelementen 130 verbunden. In dem dargestellten Beispiel sind zwei Grundplatten 160 sichtbar, auf denen sich die jeweils vier dargestellten mikroelektromechanischen Bauelemente 130 befinden. Die mikroelektromechanischen Bauelemente 130 sind über elektrische Kontakte 144 mit den ASICs der jeweiligen ASIC-Schicht 140 verbunden. Die ASICs der ASIC-Schichten 140 wiederum können über elektrische Kontakte 146 mit weiterer Elektronik (nicht dargestellt) verbunden sein, die beispielsweise auf dem Trägersubstrat 100 angeordnet sein kann. Auch können beispielsweise Silizium-Durchkontaktierungen (TSV, through-silicon via) 142 in den ASIC-Schichten 140 existieren, die beispielsweise zur Herstellung von elektrischen Verbindungen zwischen einer solchen weiteren Elektronik auf dem Trägersubstrat 100 und den mikroelektromechanischen Bauelementen 130 dienen können. Solche Durchkontaktierungen 142 können beispielsweise mittels Interposer, die ebenfalls Teil der ASIC- Schichten 140 sein können, oder mittels der Dies der ASICs umgesetzt sein.
Die dargestellten MEMS-Module 120 verfügen jeweils über flexible Elemente 150. Das flexible Element 150a des linken MEMS-Modul 120a ist hierbei benachbart zu dem rechten MEMS-Modul 120b angeordnet, also zu diesem hin orientiert ist. Das flexible Element 150b des rechten MEMS-Moduls 120b ist dem ersten MEMS-Modul 120a abgewandt orientiert. Hierbei sind die flexiblen Eie- mente 150 als Teil eines Bereichs der Grundplatten 160 umgesetzt. Genauer erstrecken sich die gezeigten flexiblen Elemente 150 jeweils über einen Teil der Seitenfläche der Grundplatten 160 der MEMS-Module 120, die oberen Bereiche 165 der Grundplatten 160 werden nicht für die flexiblen Elemente 150 verwendet.
Weiterhin sind in der Figur 1 jeweils zwei Handhabungsbereiche 180 pro MEMS- Modul 120 sichtbar, die sich an jeweils zwei der vier mikroelektromechanischen Bauelemente 130 befinden. Im dargestellten Fall handelt es sich bei den Handhabungsbereichen 180 um Bereiche, die beispielsweise durch ausgekehlte seitliche Kanten 190 der mikroelektromechanischen Bauelementen 130 realisiert sein können. Bei Verwendung einer geeigneten unterdruckbasierten Handhabungsvorrichtung kann es vorteilhaft sein, wenn ein ME MS -Mod ul 120 zumindest teilweise durch einen Rahmen 170 nach außen hin begrenzt ist, um die Herstellung eines Unterdrucks in dem umgrenzten Bereich zu vereinfachen. Gleichzeitig kann so ein Rahmen 170 dazu dienen, die MEMS-Module 120 vor Schmutzpartikeln zu schützen. Zur Verdeutlichung ist der Verlauf dieser Kanten 190 ohne Auskehlung gestrichelt eingezeichnet. Mittels dieser Handhabungsbereiche 180 können die MEMS-Module 120 auf dem Trägersubstrat 100 platziert werden, ohne Beschädigungen der MEMS-Module 120 und insbesondere deren mikroelektromechanischer Bauelemente 130 mit den empfindlichen Reflexionsflächen 136 zu riskieren.
Figur 2A zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer zweiten beispielhaften erfindungsgemäßen mikroelektromechanischen Vorrichtung 210 in einer Draufsicht umfassend vier zueinander benachbarte MEMS-Module 220a, 220b, 220c, 220d mit Handhabungsbereichen 280a, 280b, 280c, 280d. Hierbei haben die vier MEMS-Module 220 jeweils 16 mikroelektromechanische Bauelemente 230 und weisen vier Handhabungsbereiche 280 auf. Diese Handhabungsbereiche 280 sind durch ausgekehlte seitliche Kanten 290 der MEMS-Module 220 realisiert. Hierbei entsprechen die seitlichen Kanten 290 den Ecken der Grundflächen der MEMS-Module, wobei der Verlauf der quadratischen Grundflächen im Gebiet der Handhabungsbereiche durch gestrichelte Linien verdeutlicht ist. Die mikroelektromechanische Vorrichtung 210 in der Figur 2A zeigt keine flexiblen Bereiche, diese sind aber denkbar. Ebenso ist es denkbar, dass die Handhabungsbereiche 280 eine andere Form haben als die dargestellte, beispielsweise eine eckige Form, für Beispiele hierfür sei auf Figur 2B verwiesen. Da die MEMS- Module 280 in der Mitte Zusammenstößen, bilden die dort liegenden vier Handhabungsbereiche 280 eine kreisförmige Aussparung. Eine Handhabungsvorrich- tung mit einem entsprechend der Aussparung zylinderförmig geformten Manipulator kann mit einem solchen Manipulator alle vier MEMS-Module definiert zueinander anordnen. Eine Handhabungsvorrichtung kann also so gestaltet sein, dass ein MEMS-Modul bei seiner Platzierung durch eine solche Handhabungsvorrichtung automatisch passend zu benachbarten MEMS-Modulen angeordnet wird. Weiterhin können Rahmen 270 (durchgezogene Linien) die MEMS-Module 280 jeweils vor Schmutzpartikeln schützen und/oder bei der Erzeugung eines Unterdrucks beim Greifen der MEMS-Module mittels einer entsprechenden Unterdrück erzeugenden Handhabungsvorrichtung unterstützen.
Figur 2B ist eine Abwandlung der Figur 2A und zeigt anhand vier weiterer benachbarter MEMS-Module 220e, 220f, 220g, 220h andere Möglichkeiten, Handhabungsbereiche 280 umzusetzen. Die Handhabungsbereiche 280e des MEMS- Moduls 220e sind als rechteckige Aussparungen (im Sinne dieser Erfindung ebenfalls Auskehlungen) der seitlichen Kanten 290 umgesetzt. Das MEMS- Modul 220f verwendet hingegen abgeschrägte seitliche Kanten 290. Die benachbarten MEMS-Module 220g und 220h schließlich setzen mittig platzierte, halbkreisförmige Aussparungen in den Seitenflächen der MEMS-Module ein. Wie gezeigt ergänzen sich bei den MEMS-Modulen 220g und 220h die halbkreisförmigen Aussparungen 280g, 280h bei den aneinanderliegenden Seitenflächen zu einem Kreis. Seitliche Handhabungsbereiche 280g, 280h ermöglichen also ähnlich wie bei in den Ecken angeordneten Handhabungsbereichen 280a, 280b, 280c, 280d, 280e, 280f, dass eine geeignete Handhabungsvorrichtung die MEMS-Module 220 definiert zueinander anordnet. Statt halbkreisförmiger Aussparungen als Handhabungsbereiche 280g, 280h sind auch andere Formen wie rechteckförmige Aussparungen denkbar.
Figur 3 schließlich zeigt in einer oberen Teilfigur A eine schematische Darstellung eines Teils einer dritten beispielhaften erfindungsgemäßen mikroelektromechanischen Vorrichtung 310 mit flexiblen Elementen 350 in einer Draufsicht, wobei zwei benachbarte MEMS-Module 320 dargestellt sind. Weiterhin zeigt die Figur 3 in einer Teilfigur B eine schematische Darstellung eines Teils 320s des linken MEMS-Moduls 320a aus Teilfigur A in einer Seitenansicht. Nicht dargestellt sind in Teilfigur B der besseren Übersichtlichkeit halber die ASIC-Schicht des MEMS-Moduls 320a sowie das Trägersubstrat, auf dessen Oberfläche das MEMS-Modul 320a angeordnet ist. In der dargestellten mikroelektromechanischen Vorrichtung 310 sind die flexiblen Elemente 350 durch Ausnehmungen 354 in der Grundplatte 360 realisiert und bestehen aus einem Steg mit einer außenliegenden vertikal verlaufenden Auswölbung 352, wobei der Steg Teil einer Seitenfläche der Grundplatte 360 des entsprechenden MEMS-Moduls 320 ist. Die MEMS-Module 320 bestehen jeweils aus 16 mikroelektromechanischen Bauelementen 330, wobei die Lage der darunterliegenden Ausnehmungen 354 in der oberen Teilfigur A zur Veranschaulichung als gestrichelte Linien gekennzeichnet ist. Wie in Teilfigur B gezeigt erstrecken sich die flexiblen Elemente 350 nicht über die volle Höhe der Seitenfläche der jeweiligen Grundplatte 360, stattdessen wird die Seitenfläche eines bestimmten Bereichs 365 der Grundplatte 360 nicht durch flexible Elemente 350 eingenommen um eine stabile Anordnung aller mikroelektromechanischen Bauelemente 330 auf der Oberseite 360a der Grundplatte 360 zu ermöglichen. In der Teilfigur B ist die Ausdehnung der flexiblen Elemente 350 ebenfalls durch gestrichelte Linien 356 kenntlich gemacht. Um eine ausreichende Beweglichkeit der flexiblen Elemente 350 sicherzustellen, können die flexiblen Elemente 350 wie dargestellt zumindest teilweise von dem Bereich 365 beabstandet sein (Aussparungen 358).
Die flexiblen Elemente 350 des dargestellten linken ME MS- Modul 320a und des benachbarten rechten MEMS-Modul 230b sind so in den jeweiligen Grundplatten 360 der zwei MEMS Module 320 angeordnet, dass sie versetzt zueinander angeordnet sind. Hierbei sind die flexiblen Elemente der rechten Seitenfläche des linken MEMS-Moduls 320a und die flexiblen Elemente der linken Seitenfläche des rechten MEMS-Moduls 320b so dimensioniert und positioniert, dass bei Annäherung des linken MEMS-Moduls 320a an das rechte MEMS-Modul 320b, wie sie beispielsweise durch eine Temperaturänderung erfolgen kann, die Auswölbungen 352a der flexiblen Elemente der rechten Seitenfläche des linken MEMS- Moduls 320a auf statische Bereiche des rechten MEMS-Moduls 320b treffen. Andersherum treffen die Auswölbungen 352b der flexiblen Elemente der linken Seitenfläche des rechten MEMS-Moduls 320b auf statische Bereiche des linken MEMS-Moduls 230a. Hierbei ist mit einem statischen Bereich ein Teil der Grundplatte 360 gemeint, der nicht Teil eines flexiblen Elements ist. Durch die gezeigte Anordnung der flexiblen Elemente 352a, 352b wird thermischen Spannungen auf Grund unterschiedlicher Materialien von MEMS-Modulen 320a, 320b und Trägersubstrat entgegengewirkt, ohne die mikroelektromechanischen Bauelemente 330 zu gefährden. Figur 4 schließlich zeigt in schematischer Form als Flussdiagramm ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer mikroelektromechanischen Vorrichtung 110, 210, 310 umfassend ein Trägersubstrat 100 und mehrere MEMS- Module 120, 220, 320, wobei jedes der MEMS-Module 120, 220, 320 eine ASIC- Schicht 140 umfassend ein oder mehrere ASICs mit einer ASIC-Schicht- Vorderseite 140a und einer ASIC-Schicht-Rückseite 140b, eine Grundplatte 160, 360 mit einer Grundplattenvorderseite 160a, 360a und einer Grundplattenrückseite 160b und mehrere mikroelektromechanische Bauelemente 130, 230, 330 umfasst, wobei die Grundplatte 160, 360 auf der ASIC-Schicht-Vorderseite 140a angeordnet und die Grundplattenrückseite 160b mit der ASIC-Schicht- Vorderseite 140a verbunden ist. Hierbei erfolgt ein Bereitstellen 410 eines ME MS-Substrats mit Strukturen für die mikroelektromechanischen Bauelemente 130, 230, 330 und die Grundplatten 160, 360 der mehreren MEMS-Module 110, 210, 310. Ebenso erfolgt ein Bereitstellen 420 eines AS IC- Substrats mit Strukturen für die ASIC-Schichten 140 der mehreren MEMS-Module 120, 220, 320. Aus diesen wird ein gekoppeltes Substrat durch stoffschlüssiges Verbinden, beispielsweise Löten, Sintern oder eutektischem Bonden, hergestellt, wobei für jedes der mehreren MEMS-Modul 120, 220, 320 mehrere zugeordnete elektrische Kontakte 144 zwischen MEMS-Substrat und ASIC-Substrat ausgebildet werden. Anschließend wird dieses gekoppelten Substrats entlang vorgegebener Trennlinien wie beispielsweise einer Gitterstruktur vereinzelt um die mehreren MEMS- Module zu erhalten. Weiterhin wird ein Trägersubstrat 100 bereitgestellt, auf dem gegebenenfalls weitere Elektronik und/oder andere Komponenten angebracht sein können. Die mehreren MEMS-Module 120, 220, 320 werden auf der Substratoberfläche 100a des Trägersubstrats 100 platziert. Schließlich werden die ASIC-Schicht-Rückseiten 140b der mehreren MEMS-Module 120, 220, 320 stoffschlüssig in Schritt 470 mit der Substratoberfläche 100a verbunden.
Vorzugsweise erfolgt dieses Verfahren zur Herstellung einer mikroelektromechanischen Vorrichtung 110, 210, 310, deren MEMS-Module 120, 220, 320 Handhabungsbereiche 180, 280 zum Platzieren der MEMS-Module 120, 220, 320 auf einer Substratoberfläche 100a des Trägersubstrats 100 umfassen. Dies ermöglicht ein einfaches Platzieren der MEMS-Module 120, 220, 320 auf der Substratoberfläche 100a ohne den Füllfaktor bezüglich der MEMS-Module 120, 220, 320 gravierend einschränken zu müssen. Ebenfalls vorzugsweise erfolgt vor dem Herstellen des gekoppelten Substrats ein Testen 415 der mikroelektromechanischen Strukturen des MEMS-Substrats und/oder ein Testen 425 der ASIC-Strukturen des ASIC-Substrats um die Funktionsfähigkeit sicherzustellen. Zusätzlich oder al- ternativ kann zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit auch ein Testen 445 der ME MS- Module 120, 220, 320 nach dem Herstellen des gekoppelten Substrats und/oder ein Testen 475 der gesamten fertiggestellten mikroelektromechanischen Vorrichtung 110, 210, 310 nach dem stoffschlüssigen Verbinden der ASIC- Schicht- Rückseiten 140b der mehreren MEMS-Module 120, 220, 320 mit der
Substratoberfläche 100a erfolgen.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

Ansprüche
1. Mikroelektromechanische Vorrichtung (110, 210, 310) umfassend ein Trägersubstrat (100) mit einer Substratoberfläche (100a) und mehrere MEMS-Module (120, 220, 320), wobei jedes der mehreren MEMS-Module (120, 220, 320) eine ASIC- Schicht (140) mit einer ASIC-Schicht-Vorderseite (140a) und einer ASIC- Schicht- Rückseite (140b), eine Grundplatte (160, 360) mit einer Grundplattenvorderseite (160a, 360a) und einer Grundplattenrückseite (160b) und mehrere mikroelektromechanische Bauelemente (130, 230, 330) mit einer Bauelementrückseite (130b) umfasst, wobei die Grundplatte (160, 360) auf der ASIC-Schicht-Vorderseite (140a) angeordnet und die Grundplattenrückseite (160b) mit der ASIC- Schicht-Vorderseite (140a) verbunden ist und die mehreren mikroelektromechanischen Bauelemente (130, 230, 330) auf der Grundplattenvorderseite (160a, 360a) angeordnet und deren Bauelementrückseiten (130b) mit der Grundplattenvorderseite (160a, 360a) verbunden sind, wobei die ASIC-Schicht (140) ein oder mehrere ASICs zum Ansteuern der mehreren mikroelektromechanischen Bauelemente (130, 230, 330) aufweist, wobei das eine oder die mehreren ASICs mit den mikroelektromechanischen Bauelementen (130, 230) über elektrische Kontakte (144) verbunden sind, wobei die mehreren MEMS-Module (120, 220, 320) auf der Substratoberfläche (100a) angeordnet sind und die ASIC-Schicht-Rückseiten (140b) der mehreren MEMS-Module (120, 220, 320) mit der Substratoberfläche (100a) verbunden sind.
2. Mikroelektromechanische Vorrichtung (110, 210, 310) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der mehreren mikroelektromechanischen Bauelemente (130, 230, 330) ein Spiegelelement (134) mit einer Reflexionsfläche (136) und eine Verlagerungseinrichtung (132) zum Verlagern des Spiegelelements (134) des jeweiligen mikroelektromechanisches Bauelements (130, 230, 330) umfasst, wobei das eine oder die mehreren ASICs zum Ansteuern der Verlagerungseinrichtungen (132) ausgebildet sind. Mikroelektromechanische Vorrichtung (110, 210, 310) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat (100) im Wesentlichen aus einem ersten Material, vorzugsweise umfassend einer Keramik, besteht und die mehreren MEMS-Module (120, 220, 320) im Wesentlichen aus einem zweiten Material, vorzugsweise umfassend Si, bestehen, wobei das erste Material einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten oi und das zweite Material einen vom ersten verschiedenen, zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten 02 besitzt, wobei der erste Wärmeausdehnungskoeffizient 01 und der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient 02 vorzugsweise ein Verhältnis von 01/02 > 1,5 zueinander aufweisen. Mikroelektromechanische Vorrichtung (110, 210, 310) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren MEMS-Module (120, 220, 320) eine im Wesentlichen rechteckige, vorzugsweise quadratische Grundfläche aufweisen und in einem rechteckigen, vorzugsweisen quadratischen Raster angeordnet sind oder eine im Wesentlichen sechseckige Grundfläche aufweisen und in einem sechseckigen Raster angeordnet sind, wobei vorzugsweise jedes der mehreren MEMS-Module (120) einen Abstand von < 50 pm, vorzugsweise < 10 pm, besonders vorzugsweise < 10 pm zu zumindest einem benachbarten MEMS-Modul (120) und besonders vorzugsweise zu allen benachbarten MEMS-Modulen (120) besitzt. Mikroelektromechanische Vorrichtung (110, 210, 310) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der mehreren mikroelektromechanisches Bauelemente (30, 230) von jedem der mehreren MEMS-Module (120, 220) eine im Wesentlichen rechteckige, vorzugsweise quadratische oder eine im Wesentlichen sechseckige Grundfläche besitzt. Mikroelektromechanische Vorrichtung (110, 210, 310) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die MEMS-Module (120, 220, 320) jeweils mindestens einen, vorzugsweise mindestens drei, besonders bevorzugt vier oder mehr nicht durch die mehreren Mikroelektromechani- sches Bauelemente (130, 230, 330) des MEMS-Moduls (120, 220, 320) abgedeckte Handhabungsbereiche (180) zum Platzieren der MEMS- Module (120, 220, 320) auf der Substratoberfläche (100a) umfassen. Mikroelektromechanische Vorrichtung (110, 210, 310), nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mindestens einen Handhabungsbereiche (180, 280) jedes MEMS-Moduls (120, 220, 320) durch eine abgeschrägte oder eine ausgekehlte seitliche Kante (190, 290) o- der eine Aussparung (280h, 280g) einer Seitenfläche eines der mehreren mikroelektromechanischen Bauelemente (130, 230, 330) des MEMS-Moduls (120, 220, 320) gebildet wird. Mikroelektromechanische Vorrichtung (110, 210, 310) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroelektromechanische Vorrichtung (110, 210, 310) mehrere flexible Elemente (150, 350) zum Reduzieren von mechanischen Spannungen zwischen zumindest zwei der mehreren MEMS-Modulen (120, 220, 320) umfasst, wobei jedes der mehreren flexiblen Elemente (150, 350) Teil eines MEMS- Moduls (120, 220, 320) der mehreren MEMS-Module (120, 220, 320) ist und an und/oder in einer Seitenfläche dieses MEMS-Moduls (120, 220, 320) angeordnet ist. Mikroelektromechanische Vorrichtung (110, 210, 310) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der mehreren flexiblen Elemente (150, 350) in einer Seitenfläche eines MEMS-Moduls (120, 220, 320) angeordnet ist und einen Steg umfasst, wobei der Steg ein Teil der Seitenfläche des MEMS-Moduls (120, 220, 320) ist und durch eine Ausnehmung (354) des MEMS-Moduls (120, 220, 320), vorzugsweise einer Grundplatte (160, 360) des MEMS-Moduls (120, 220, 320), gebildet ist und vorzugsweise eine außenliegende Auswölbung (352) aufweist. Mikroelektromechanische Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der mehreren MEMS-Module (120, 220, 320) ein oder mehrere der mehreren flexiblen Elemente (150, 350) aufweist, wobei die mehreren MEMS-Module (120, 220, 320) so angeordnet sind, dass die ein oder mehreren flexiblen Elemente (150, 350) jedes der mehreren MEMS-Module (120, 220, 320) jeweils benachbart zu ei- nem anderen MEMS-Modul (120, 220, 320) der mehreren MEMS- Module (120, 220, 320) angeordnet sind. Mikroelektromechanische Vorrichtung (110, 210, 310) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes MEMS- Modul (120a, 320a) der mehreren MEMS-Module (120, 220, 320) eine erste Grundplatte (160, 360) mit zumindest einem ersten flexiblen Element (350a) der mehreren flexiblen Elemente (150, 250) umfasst und ein zweites MEMS-Modul (120b, 320b) der mehreren MEMS-Module (120, 220, 320) eine zweite Grundplatte (160, 360) mit mindestens einem zweiten flexiblen Element (350b) der mehreren flexiblen Elemente (150, 250) umfasst, wobei das erste MEMS-Modul (120a, 320a) und das zweite MEMS-Modul (120b, 320b) so zueinander angeordnet sind, dass das zumindest eine erste flexible Element (350a) benachbart zu der zweiten Grundplatte (160, 360) und das zumindest zweite flexible Element (350b) benachbart zu der ersten Grundplatte (160, 360) angeordnet und vorzugsweise versetzt zueinander angeordnet sind. Beleuchtungsoptik für eine Projektionsbelichtungsanlage zur Führung von Beleuchtungsstrahlung zu einem Objektfeld umfassend eine oder mehrere mikroelektromechanische Vorrichtungen (110, 210, 310) nach Anspruch 2 und vorzugsweise einem der Ansprüche 3 bis 11. Beleuchtungssystem für eine Projektionsbelichtungsanlage umfassend eine Beleuchtungsoptik nach Anspruch 12 und eine Strahlungsquelle, insbesondere eine EUV-Strahlungsquelle. Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie umfassend eine Beleuchtungsoptik nach Anspruch 12 und eine Projektionsoptik zur Projizierung eines in einem Objektfeld angeordneten Retikels in ein Bildfeld. Verfahren zur Herstellung einer mikroelektromechanischen Vorrichtung (110, 210, 310) vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend ein Trägersubstrat (100) und mehrere MEMS-Module (120, 220, 320), wobei jedes der MEMS-Module (120, 220, 320) eine ASIC-Schicht (140) umfassend ein oder mehrere ASICs mit einer ASIC-Schicht- Vorderseite (140a) und einer ASIC-Schicht-Rückseite (140b), eine Grundplatte (160, 360) mit einer Grundplattenvorderseite (160a, 360a) und einer Grundplattenrückseite (160b) und mehrere mikroelektromechanische Bauelemente (130, 230, 330) umfasst, wobei die Grundplatte (160, 360) auf der ASIC-Schicht-Vorderseite (140a) angeordnet und die Grundplattenrückseite (160b) mit der ASIC-Schicht-Vorderseite (140a) verbunden ist, umfassend die folgenden Schritte: a. Bereitstellen (410) eines ME MS -Substrats mit Strukturen für die mikroelektromechanischen Bauelemente (130, 230, 330) und für die Grundplatten (160, 360) der mehreren MEMS-Module (110, 210, 310); b. Bereitstellen (420) eines AS IC- Substrats mit Strukturen für die ASIC- Schichten (140) der mehreren MEMS-Module (120, 220, 320); c. Herstellen (430) eines gekoppelten Substrats durch Verbinden des ME MS-Substrats mit dem ASIC-Substrat, wobei für jedes der mehreren MEMS-Modul (120, 220, 320) mehrere zugeordnete elektrische Kontakte (144) zwischen MEMS-Substrat und ASIC-Substrat ausgebildet werden; d. Vereinzeln (440) des gekoppelten Substrats entlang vorgegebener Trennlinien zum Erhalt der mehreren MEMS-Module (120, 220, 320); e. Bereitstellen (450) des Trägersubstrats (100); f. Platzieren (460) der mehreren MEMS-Module (120, 220, 320) auf einer Substratoberfläche (100a) des Trägersubstrats (100); und g. stoffschlüssiges Verbinden (470) der ASIC-Schicht-Rückseiten (140b) der mehreren MEMS-Module (120, 200) mit der Substratoberfläche (100a).
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