DE102023132003A1 - Multi-beam microscanner system and method and layer arrangement for its production - Google Patents
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Abstract
Ein mehrstrahliges Mikroscannersystem zum, insbesondere bildgebenden, Projizieren von elektromagnetischer Strahlung auf ein Beobachtungsfeld, insbesondere in einen vom Mikroscannersystem ausgehenden Raumwinkel, weist einen Substratstapel mit einer Mehrzahl von entlang einer Stapelrichtung aufeinandergestapelten Substratschichten auf. In oder an einer ersten Substratschicht des Substratstapels ist eine Strahlungsquelle, insbesondere eine Laserstrahlungsquelle mit einem oder mehreren Lasern, zum Erzeugen der elektromagnetischen Strahlung, insbesondere von einem oder mehreren Laserstrahlen, angeordnet. Eine zweite Substratschicht des Substratstapels weist ein mikro-elektro-mechanisches System, MEMS, mit zumindest einem in einem Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung angeordneten und um zumindest eine Schwingungsachse rotatorisch schwingungsfähig aufgehängten Ablenkelement zum richtungsvariablen Ablenken zumindest eines durch die Strahlungsquelle emittierbaren elektromagnetischen Strahls auf. Das Mikroscannersystem ist durch Vereinzelung aus einer Schichtanordnung erzeugt, sodass die vor dem Vereinzeln erfolgenden Fertigungsschritte für eine Mehrzahl von Mikroscannersystemen auf Ebene der Schichtanordnung erfolgen kann. Ein Bildprojektionsvorrichtung enthält eine Mehrzahl der mehrstrahligen Mikroscannersysteme. A multi-beam microscanner system for projecting, in particular for imaging, electromagnetic radiation onto an observation field, in particular into a solid angle emanating from the microscanner system, comprises a substrate stack with a plurality of substrate layers stacked one on top of the other along a stacking direction. A radiation source, in particular a laser radiation source with one or more lasers, for generating the electromagnetic radiation, in particular one or more laser beams, is arranged in or on a first substrate layer of the substrate stack. A second substrate layer of the substrate stack comprises a micro-electro-mechanical system (MEMS) with at least one deflection element arranged in a beam path of the electromagnetic radiation and suspended so as to be capable of rotational oscillation about at least one oscillation axis for deflecting at least one electromagnetic beam emitted by the radiation source in a directionally variable manner. The microscanner system is produced by singulation from a layer arrangement, so that the manufacturing steps for a plurality of microscanner systems that take place prior to singulation can take place at the level of the layer arrangement. An image projection device contains a plurality of multi-beam micro-scanner systems.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrstrahliges Mikroscannersystem zum, insbesondere bildgebenden, Projizieren von elektromagnetischer Strahlung auf ein Beobachtungsfeld. Sie betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl solcher mehrstrahligen Mikroscannersysteme sowie eine in dem Verfahren als Zwischenprodukt auftretende Schichtanordnung.The present invention relates to a multi-beam microscanner system for projecting electromagnetic radiation onto an observation field, in particular for imaging. It further relates to a method for producing a plurality of such multi-beam microscanner systems and a layer arrangement that occurs as an intermediate product in the method.
Bei Mikroscannern, die in der Fachsprache insbesondere auch als „MEMS-Scanner“, „MEMS-Spiegel“ oder auch „Mikrospiegel“ oder im Englischen insbesondere als „microscanner“ oder „micro-scanning mirror“ oder „MEMS mirror“ bezeichnet werden, handelt es sich um mikro-elektro-mechanische Systeme (MEMS), genauer um mikro-optoelektro-mechanische Systeme (MOEMS), aus der Klasse der Mikrospiegelaktoren zur dynamischen Modulation von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von sichtbarem Licht. Je nach Bauart kann die modulierend wirkende Bewegung eines Einzelspiegels translatorisch oder um zumindest eine Achse rotatorisch erfolgen. Im ersten Fall wird eine phasenschiebende Wirkung, im zweiten Fall eine Ablenkung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung in eine von der momentanen Ausrichtung des Spiegels abhängige Richtung erzielt. Im Weiteren werden Mikroscanner betrachtet, bei denen die modulierend wirkende Bewegung eines Einzelspiegels, zumindest auch, rotatorisch erfolgt.Microscanners, which in technical jargon are also referred to as "MEMS scanners", "MEMS mirrors" or "micromirrors" or in English in particular as "microscanner" or "micro-scanning mirror" or "MEMS mirror", are micro-electromechanical systems (MEMS), more precisely micro-optoelectromechanical systems (MOEMS), from the class of micromirror actuators for the dynamic modulation of electromagnetic radiation, in particular visible light. Depending on the design, the modulating movement of an individual mirror can be translational or rotational about at least one axis. In the first case, a phase-shifting effect is achieved, in the second case a deflection of the incident electromagnetic radiation in a direction dependent on the current orientation of the mirror. In the following, microscanners are considered in which the modulating movement of an individual mirror is, at least partly, rotational.
Mikroscanner können somit insbesondere zur Ablenkung von elektromagnetischer Strahlung eingesetzt werden, um mittels eines Ablenkelements („Spiegel“) einen darauf einfallenden elektromagnetischen Strahl, insbesondere Laserstrahl, bezüglich seiner Ablenkrichtung zu modulieren. Das kann insbesondere dafür genutzt werden, eine Lissajous-Projektion des Strahls in ein Beobachtungsfeld zu bewirken. So lassen sich insbesondere bildgebende, sensorische Aufgaben lösen oder auch Display-Funktionalitäten realisieren. Ferner können solche Mikroscanner auch dazu eingesetzt werden, Materialien in vorteilhafter Weise zu bestrahlen, insbesondere zu deren Bearbeitung. Mögliche andere Anwendungen liegen im Bereich der Beleuchtung oder Ausleuchtung bestimmter offener oder geschlossener Räume oder Raumbereiche mit elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise im Rahmen von Scheinwerferanwendungen.Microscanners can therefore be used in particular to deflect electromagnetic radiation in order to modulate the deflection direction of an incident electromagnetic beam, in particular a laser beam, by means of a deflection element ("mirror"). This can be used in particular to create a Lissajous projection of the beam into an observation field. This allows, in particular, imaging and sensory tasks to be solved or display functionalities to be implemented. Furthermore, such microscanners can also be used to advantageously irradiate materials, in particular for their processing. Other possible applications include the lighting or illuminating of certain open or closed spaces or spatial areas with electromagnetic radiation, for example in the context of spotlight applications.
Mikroscanner bestehen in vielen Fällen aus einer Spiegelplatte (Ablenkplatte), die seitlich an elastisch dehnbaren Federn aufgehängt ist. Man unterscheidet einachsige Spiegel, die vorzugsweise nur um eine einzige Achse drehbar aufgehängt sein sollen, von zweiachsigen und mehrachsigen Spiegeln, bei denen Rotationen, insbesondere rotatorische Oszillationen, um eine entsprechende Anzahl verschiedener Achsen (Schwingungsachsen) möglich sind, insbesondere simultan.Microscanners often consist of a mirror plate (deflection plate) suspended laterally on elastically stretchable springs. A distinction is made between single-axis mirrors, which are preferably mounted so they can rotate around a single axis, and dual-axis and multi-axis mirrors, which allow rotations, particularly rotational oscillations, around a corresponding number of different axes (oscillation axes), especially simultaneously.
Ein Mikroscannersystem zum Ablenken eines elektromagnetischen Strahls kann somit insbesondere einen zweiachsigen Mikroscanner, also einen Mikroscanner mit zwei verschiedenen nicht-parallelen, insbesondere zueinander orthogonalen, Schwingungsachsen aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass das Mikroscannersystem eine Kombination von zwei oder mehr einzelnen Mikroscannern, insbesondere einachsigen, Mikroscannern aufweist, die so im Sinne einer Hintereinanderschaltung angeordnet sind, dass der einfallende Strahl nacheinander durch die verschiedenen einzelnen Mikroscanner des Mikroscannersystems abgelenkt werden kann, um ein zweidimensionales Ablenkungsmuster, wie einen Raster-Scan oder eine Lissajous-Figur, zu erzeugen. Bei einem Mikroscannersystem mit einer Kombination aus zwei oder drei einachsigen Mikroscannern können deren nicht parallele Schwingungsachsen insbesondere paarweise orthogonal zueinander liegen.A microscanner system for deflecting an electromagnetic beam can thus, in particular, comprise a biaxial microscanner, i.e., a microscanner with two different non-parallel, in particular mutually orthogonal, oscillation axes. However, it is also possible for the microscanner system to comprise a combination of two or more individual microscanners, in particular single-axis microscanners, arranged in series such that the incident beam can be deflected successively by the various individual microscanners of the microscanner system to generate a two-dimensional deflection pattern, such as a raster scan or a Lissajous pattern. In a microscanner system with a combination of two or three single-axis microscanners, their non-parallel oscillation axes can, in particular, be orthogonal to one another in pairs.
Sowohl im Falle bildgebender Sensorik als auch im Falle einer Display-Funktion dient ein mehrachsiges Mikroscannersystem dazu, elektromagnetische Strahlung wie einen Laserstrahl oder aber einen geformten Strahl einer beliebigen anderen Quelle elektromagnetischer Strahlung, mindestens zweidimensional, z. B. horizontal und vertikal, abzulenken, um damit eine Objektoberfläche innerhalb eines Beobachtungsfeldes abzutasten oder auszuleuchten. Insbesondere kann dies so erfolgen, dass der gescannte Laserstrahl eine rechteckige Fläche auf einer Projektionsfläche im Beobachtungsfeld überstreicht. Somit kommen bei diesen Anwendungsfällen Mikroscannersysteme mit zumindest zweiachsigem Mikroscanner oder mit mehreren, insbesondere zwei, im optischen Pfad hintereinandergeschalteten ein- oder mehrachsigen Mikroscannern zum Einsatz.In both imaging sensor technology and display functions, a multi-axis microscanner system is used to deflect electromagnetic radiation such as a laser beam or a shaped beam from any other source of electromagnetic radiation at least two-dimensionally, e.g., horizontally and vertically, in order to scan or illuminate an object surface within an observation field. In particular, this can be done by the scanned laser beam sweeping a rectangular area on a projection surface in the observation field. Thus, microscanner systems with at least a two-axis microscanner or with several, in particular two, single- or multi-axis microscanners connected in series in the optical path are used in these applications.
Ein Mikroscannersystem kann insbesondere auch dann eine Mehrzahl von jeweils ein- oder mehrachsigen Mikroscannern aufweisen, wenn diese nicht im o.g. Sinne hintereinandergeschaltet, sondern jeweils einzeln zum Ablenken eines eigenen zugeordneten Strahls vorgesehen sind. Beispielsweise kann ein Mikroscannersystem eine Mehrzahl von simultan betreibbaren, insbesondere mehrachsigen, Mikroscannern aufweisen, die unabhängig voneinander oder gemäß einem definierten Schema koordiniert arbeiten können, und dabei jeweils einen eigenen zugeordneten Strahl ablenken. Ein derartiges Mikroscannersystem wird hierin als „mehrstrahliges Mikroscannersystem“ bezeichnet.A microscanner system can, in particular, comprise a plurality of single- or multi-axis microscanners, even if these are not connected in series in the above-mentioned sense, but are each individually provided to deflect a dedicated beam. For example, a microscanner system can comprise a plurality of simultaneously operable, in particular multi-axis, microscanners, which can operate independently of one another or in a coordinated manner according to a defined scheme, each deflecting a dedicated beam. Such a microscanner system is referred to herein as a "multi-beam microscanner system."
Der Wellenlängenbereich der abzulenkenden Strahlung kann grundsätzlich aus dem gesamten Spektrum von kurzwelliger UV-Strahlung, über den VIS-Bereich, NIR-Bereich, IR-Bereich, FIR-Bereich bis zu langwelliger Terraherz- und Radarstrahlung ausgewählt sein. Die bzw. jede Strahlungsquelle für die elektromagnetische Strahlung kann insbesondere selbst integraler Bestandteil eines, insbesondere mehrstrahligen, Mikroscannersystems sein, wie im Rahmen der vorliegenden Lösung der Fall.The wavelength range of the radiation to be deflected can, in principle, be selected from the entire spectrum, from short-wave UV radiation, through the VIS range, NIR range, IR range, FIR range, to long-wave terahertz and radar radiation. The or each radiation source for the electromagnetic radiation can, in particular, itself be an integral component of a microscanner system, particularly a multi-beam system, as is the case in the present solution.
Für eine Reihe verschiedener Anwendungen von Mikroscanner-Anwendungen, insbesondere für Anwendungen auf dem Gebiet der sog. „Wearables“, also am Körper zu tragender Elektronik, benötigt man sehr kompakte und kostengünstig herzustellende Laser-Projektoren. Eine wichtige Bauform dafür weist einen oder mehrere Mikroscanner zur Strahlablenkung sowie aus eine oder mehrere Laserquellen auf. Als Wearables kommen insbesondere Virtual-Reality (VR) Brillen, Augmented-Reality (AR)-Brillen, Mixed-Reality (MR) Brillen und andere am Körper zu tragende, bildgebende Geräte infrage. Die Farben des von den Lichtquellen erzeugbaren Lichts können im optischen Bereich des Spektrums insbesondere Grundfarben eines Farbmodells für einen Farbraum sein und beispielsweise im Falle eines RGB-Farbmodells durch drei Laserquellen, je eine davon für rotes, gelbes bzw. blaues Licht, gegeben sein.For a range of different microscanner applications, particularly for applications in the field of so-called "wearables", i.e. electronics worn on the body, very compact and cost-effective laser projectors are required. An important design for this purpose features one or more microscanners for beam deflection as well as one or more laser sources. Wearables can particularly include virtual reality (VR) glasses, augmented reality (AR) glasses, mixed reality (MR) glasses and other imaging devices worn on the body. The colors of the light generated by the light sources can, in the optical range of the spectrum, be primary colors of a color model for a color space and, for example, in the case of an RGB color model, be provided by three laser sources, one each for red, yellow and blue light.
Bei einigen bekannten Bauformen von Mikroscannersystemen sind die verschiedenfarbigen Laserbauelemente einer mehrfarbigen Laserquelle (mit mehreren entsprechend verschiedenfarbigen Einzellasern) nach Farbe separiert je in einem eigenen TO-Gehäuse hermetisch verkapselt. Da diese Gehäuse regelmäßig groß und teuer sind, kann nur ein begrenzter Miniaturisierungsgrad erzielt werden.In some known designs of microscanner systems, the differently colored laser components of a multicolor laser source (with several correspondingly differently colored individual lasers) are separated by color and hermetically encapsulated in their own TO packages. Since these packages are usually large and expensive, only a limited degree of miniaturization can be achieved.
Bei der konventionellen Herstellung von Mikroscannersystemen werden alle Komponenten des Mikroscannersystems einzeln zu dem Mikroscannersystem zusammengesetzt. Das gilt selbst für solche Komponenten, wie insbesondere integrierte Halbleiterschaltungen, die zuvor auf Halbleiter-Substraten bereits massenhaft parallel nebeneinander prozessiert und hergestellt wurden. Sie werden dabei zunächst in Chips vereinzelt, um dann auf Chip-Ebene präzisionsmontiert auf einer gemeinsamen Trägerkomponente des Mikroscannersystems platziert zu werden. Die Komponenten des Mikroscannersystems, zu denen neben einem oder mehreren MEMS-Spiegeln insbesondere Wärmesenken, Submounts, Optiken, Laser-Chips gehören können, müssen im Rahmen der Herstellung des Mikroscannersystems also alle einzeln gefasst, ausgerichtet, montiert, kontaktiert und fixiert werden.In the conventional manufacturing of microscanner systems, all components of the microscanner system are individually assembled to form the microscanner system. This applies even to components such as integrated semiconductor circuits, which have previously been mass-processed and manufactured in parallel on semiconductor substrates. They are first separated into chips and then precision-assembled at chip level on a common carrier component of the microscanner system. The components of the microscanner system, which may include one or more MEMS mirrors, heat sinks, submounts, optics, and laser chips, must therefore all be individually mounted, aligned, mounted, contacted, and secured during the manufacturing of the microscanner system.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein mehrstrahliges Mikroscannersystem sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, sodass das mehrstrahlige Mikroscannersystem insbesondere effizient herstellbar und stark miniaturisierbar ist.It is an object of the invention to provide a multi-beam micro-scanner system and a method for its production, so that the multi-beam micro-scanner system can be produced in particular efficiently and can be highly miniaturized.
Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Verschiedene Ausführungsformen und Weiterbildungen der Lösung sind Gegenstand der Unteransprüche.This problem is solved according to the teaching of the independent claims. Various embodiments and further developments of the solution are the subject of the subclaims.
Ein erster Aspekt der hier vorgestellten Lösung betrifft ein mehrstrahliges Mikroscannersystem zum, insbesondere bildgebenden, Projizieren von elektromagnetischer Strahlung in ein Beobachtungsfeld, insbesondere in einen vom mehrstrahligen Mikroscannersystem ausgehenden Raumwinkel. Das mehrstrahlige Mikroscannersystem weist einen monolithischen Substratstapel mit einer Mehrzahl von entlang einer Stapelrichtung aufeinandergestapelten Substratschichten auf. In oder an einer ersten Substratschicht des Substratstapels ist eine Anzahl N von Strahlungsquellen, insbesondere Laserstrahlungsquellen, zum Erzeugen der elektromagnetischen Strahlung, etwa mehreren gleich- oder verschiedenfarbigen Laserstrahlen, angeordnet. Hierbei gilt N > 1 und die N Strahlungsquellen jeweils eingerichtet sind, einen jeweiligen elektromagnetischen Strahl als Strahlungskomponente der elektromagnetischen Strahlung zu emittieren. Eine zweite Substratschicht des Substratstapels weist je Strahlungsquelle ein zugeordnetes mikro-elektro-mechanisches System (MEMS) mit zumindest einem im Strahlengang des elektromagnetischen Strahls der jeweiligen Strahlungsquelle angeordneten und um zumindest eine Schwingungsachse rotatorisch schwingungsfähig aufgehängten Ablenkelement zum richtungsvariablen Ablenken des durch die jeweilige Strahlungsquelle emittierbaren elektromagnetischen Strahls auf.A first aspect of the solution presented here relates to a multi-beam microscanner system for projecting, in particular for imaging, electromagnetic radiation into an observation field, in particular into a solid angle emanating from the multi-beam microscanner system. The multi-beam microscanner system comprises a monolithic substrate stack with a plurality of substrate layers stacked one on top of the other along a stacking direction. A number N of radiation sources, in particular laser radiation sources, for generating the electromagnetic radiation, for example, several laser beams of the same or different colors, are arranged in or on a first substrate layer of the substrate stack. Here, N > 1 applies, and the N radiation sources are each configured to emit a respective electromagnetic beam as a radiation component of the electromagnetic radiation. A second substrate layer of the substrate stack has, for each radiation source, an associated micro-electro-mechanical system (MEMS) with at least one deflection element arranged in the beam path of the electromagnetic beam of the respective radiation source and suspended so as to be capable of rotational vibration about at least one oscillation axis for deflecting the electromagnetic beam emitted by the respective radiation source in a directionally variable manner.
Unter dem Begriff „Substratschicht“, wie hierin verwendet, ist eine homogene oder heterogene Materialschicht zu verstehen. In einem für den Einsatz des mehrstrahligen Mikroscannersystems vorgesehenen Temperaturbereich liegt die Materialschicht typischerweise als Festkörper vor. Sie kann insbesondere eine, zumindest abschnittsweise plattenförmige Gestalt aufweisen, und je nach ihrer Funktion insbesondere aus einem Halbleiterwafer oder einem in dem von dem mehrstrahligen Mikroscannersystem zur Projektion genutzten Wellenlängenbereich optisch zumindest teiltransparenten Material, wie aus einem Glaswafer oder einem zumindest teiltransparenten Kunststoffwafer, gefertigt sein.The term "substrate layer," as used herein, refers to a homogeneous or heterogeneous material layer. In a temperature range intended for use with the multi-beam microscanner system, the material layer is typically a solid. It can, in particular, have a plate-like shape, at least in sections, and, depending on its function, can be made, in particular, from a semiconductor wafer or a material that is at least partially optically transparent in the wavelength range used for projection by the multi-beam microscanner system, such as a glass wafer or an at least partially transparent plastic wafer.
Unter dem Begriff „Strahlungsquelle“, wie hierin verwendet, ist eine Quelle von durch das Mikroscannersystem abzulenkender, insbesondere zu scannender, elektromagnetischer Strahlung zu verstehen. Sie kann insbesondere eine Quelle von Laserstrahlung sein. Der Wellenlängenbereich der Strahlung kann grundsätzlich aus dem gesamten Spektrum von kurzwelliger UV-Strahlung, über den VIS-Bereich, NIR-Bereich, IR-Bereich, FIR-Bereich bis zu langwelliger Terraherz- und Radarstrahlung ausgewählt sein. Unter dem Begriff „Ablenkelement“, wie hier verwendet, ist insbesondere ein Körper zu verstehen, der eine reflektierende Fläche (Spiegelfläche) aufweist, die glatt genug ist, dass reflektierte elektromagnetische Strahlung, z. B. sichtbares Licht, nach dem Reflexionsgesetz seine Parallelität behält und somit ein Abbild entstehen kann. Die Rauheit der Spiegelfläche muss dafür kleiner sein als etwa die halbe Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung. Insbesondere sind Rauheiten mit einem Mittenrauhwert Ra ≤ 1000 nm, bevorzugt Ra ≤ 100 nm, besonderes bevorzugt Ra < 5 nm geeignet. Der Mittenrauwert, gibt dabei den mittleren Abstand eines Messpunktes auf der Oberfläche zur Mittellinie an. Der Mittenrauwert entspricht also dem arithmetischen Mittel der betragsmäßigen Abweichung von der Mittellinie und ist insbesondere in der Norm
Unter dem Begriff „monolithisch“, wie hier verwendet, ist in Bezug auf einen Körper (insbesondere einen Substratstapel) zu verstehen, dass der Körper einstückig ausgebildet ist, sodass die verschiedenen Substrate bzw. Schichten des Stapels fest miteinander verbunden sind, sodass der Substratstapel eine Einheit bildet. Gegebenenfalls in dem Substratstapel ausgebildete Bauelemente, insbesondere Strahlungsquelle und MEMS, sind hierbei integral mit dem Substratstapel bzw. als Teil desselben ausgebildet, insbesondere so, dass der Substratstapel diese Bauelemente vollständig definiert. Insbesondere können die den Strahlungsquellen jeweils zugeordneten MEMS insgesamt auch als ein integriertes monolithisches MEMS zusammengefasst sein, in dem je Strahlungsquelle ein zugeordnetes Ablenkelement ausgebildet ist.The term "monolithic", as used here, with reference to a body (in particular a substrate stack), means that the body is formed in one piece, such that the various substrates or layers of the stack are firmly connected to one another, so that the substrate stack forms a single unit. Any components formed in the substrate stack, in particular the radiation source and MEMS, are formed integrally with the substrate stack or as part thereof, in particular such that the substrate stack completely defines these components. In particular, the MEMS assigned to the radiation sources can also be combined as an integrated monolithic MEMS, in which an assigned deflection element is formed for each radiation source.
Die hierein gegebenenfalls verwendeten Begriffe „umfasst“, „beinhaltet“, „schließt ein“, „weist auf“, „hat“, „mit“, oder jede andere Variante davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken. So ist etwa ein Verfahren oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfasst oder aufweist, nicht notwendigerweise auf diese Elemente beschränkt, sondern kann andere Elemente einschließen, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder die einem solchen Verfahren oder einer solchen Vorrichtung inhärent sind.The terms "comprises," "includes," "has," "includes," "has," "has," "having," or any other variation thereof, as used herein, are intended to cover non-exclusive inclusion. For example, a method or apparatus that includes or has a list of elements is not necessarily limited to those elements, but may include other elements not expressly listed or that are inherent in such a method or apparatus.
Ferner bezieht sich „oder“, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, auf ein inklusives oder und nicht auf ein exklusives „oder“. Zum Beispiel wird eine Bedingung A oder B durch eine der folgenden Bedingungen erfüllt: A ist wahr (oder vorhanden) und B ist falsch (oder nicht vorhanden), A ist falsch (oder nicht vorhanden) und B ist wahr (oder vorhanden), und sowohl A als auch B sind wahr (oder vorhanden).Furthermore, unless explicitly stated to the contrary, "or" refers to an inclusive "or" and not an exclusive "or." For example, a condition A or B is satisfied by one of the following conditions: A is true (or present) and B is false (or absent), A is false (or absent) and B is true (or present), and both A and B are true (or present).
Die Begriffe „ein“ oder „eine“, wie sie hier verwendet werden, sind im Sinne von „ein/eine oder mehrere“ definiert. Die Begriffe „ein anderer“ und „ein weiterer“ sowie jede andere Variante davon sind im Sinne von „zumindest ein Weiterer“ zu verstehen.As used herein, the terms "a" or "an" are defined to mean "one or more." The terms "another" and "another," and any other variations thereof, are defined to mean "at least one other."
Der Begriff „Mehrzahl“, wie er hier gegebenenfalls verwendet wird, ist im Sinne von „zwei oder mehr“ zu verstehen.The term “plurality”, as used herein, shall mean “two or more”.
Die Begriffe „erste/r/s“, „zweite/r/s“, „dritte/r/s“ und ähnliche Begriffe in der Beschreibung und in den Ansprüchen werden zur Unterscheidung zwischen ähnlichen oder ansonsten gleich benannten Elementen und nicht unbedingt zur Beschreibung einer sequenziellen, räumlichen oder chronologischen Reihenfolge verwendet. Es versteht sich, dass die so verwendeten Begriffe unter geeigneten Umständen austauschbar sind und die hierin beschriebenen Ausführungsformen der Lösung auch in anderen als den hier beschriebenen oder dargestellten Reihenfolgen funktionieren können.The terms "first," "second," "third," and similar terms in the description and claims are used to distinguish between similar or otherwise similarly named elements and not necessarily to describe a sequential, spatial, or chronological order. It is understood that the terms so used are interchangeable under appropriate circumstances, and the embodiments of the solution described herein may function in orders other than those described or illustrated herein.
Unter dem Begriff „konfiguriert“ oder „eingerichtet“ eine bestimmte Funktion zu erfüllen, (und jeweiligen Abwandlungen davon), wie er hier gegebenenfalls verwendet wird, ist zu verstehen, dass eine diesbezügliche Vorrichtung oder Komponente davon bereits in einer Ausgestaltung oder Einstellung vorliegt, in der sie die Funktion ausführen kann oder sie zumindest so einstellbar - d. h. konfigurierbar - ist, dass sie nach entsprechender Einstellung die Funktion ausführen kann. Die Konfiguration kann dabei beispielsweise über eine entsprechende Einstellung von Parametern eines Prozessablaufs oder von Schaltern oder ähnlichem zur Aktivierung bzw. Deaktivierung von Funktionalitäten bzw. Einstellungen erfolgen. Insbesondere kann die Vorrichtung mehrere vorbestimmte Konfigurationen oder Betriebsmodi aufweisen, sodass das Konfigurieren mittels einer Auswahl einer dieser Konfigurationen bzw. Betriebsmodi erfolgen kann.The term "configured" or "set up" to perform a specific function (and respective variations thereof), as used here where appropriate, is to be understood as meaning that a relevant device or component thereof is already in a configuration or setting in which it can perform the function or is at least adjustable - i.e. configurable - so that it can perform the function after being set accordingly. The configuration can be carried out, for example, by appropriately setting parameters of a process sequence or of switches or the like for activating or deactivating functionalities or settings. In particular, the device can have a plurality of predetermined configurations or operating modes, so that configuration can be carried out by selecting one of these configurations or operating modes.
Ein mehrstrahliges Mikroscannersystem nach dem ersten Aspekt kann insbesondere aufgrund seines stapelförmigen Aufbaus vorteilhaft im Rahmen einer Parallelprozessierung hergestellt werden, bei der eine Schichtanordnung aus zu den Substratschichten des mehrstrahligen Mikroscannersystems korrespondierenden Substraten aufgebaut wird, sodass eine Mehrzahl der mehrstrahligen Mikroscannersysteme gleichzeitig und nebeneinander angeordnet durch den Aufbau der Schichtanordnung gebildet und aus dieser durch nachfolgende Vereinzelung gewinnbar ist. Die mehrstrahligen Mikroscannersysteme lassen sich somit insbesondere im Rahmen der Parallelprozessierung „auf Wafer-Ebene“ (engl. wafer-level processing) herstellen, wobei sämtliche oder jedenfalls eine Untermenge der jeweiligen einzelnen Komponenten der mehrstrahligen Mikroscannersysteme in dem Schichtaufbau der Schichtanordnung ausgebildet werden. Somit kann auch eine individuelle Einhäusung von Komponenten vor einer Integration der Komponenten zum mehrstrahligen Mikroscannersystem entfallen, wodurch sich Platzeinsparungen und somit eine besonders kompakte Bauform und Herstellungseffizienz (insbesondere Integrationsdichte) erreichen lassen. Auch kann so auf eine individuelle Einhäusung von einzelnen Komponenten des mehrstrahligen Mikroscannersystems, wie Laserquellen, verzichtet werden.A multi-beam microscanner system according to the first aspect can be used advantageously in They can be manufactured within the framework of parallel processing, in which a layer arrangement is constructed from substrates corresponding to the substrate layers of the multi-beam microscanner system, such that a plurality of multi-beam microscanner systems are formed simultaneously and adjacently by the construction of the layer arrangement and can be obtained from this by subsequent singulation. The multi-beam microscanner systems can thus be manufactured, in particular, within the framework of parallel processing "at wafer level" (wafer-level processing), with all or at least a subset of the respective individual components of the multi-beam microscanner systems being formed in the layer structure of the layer arrangement. This also eliminates the need for individual packaging of components prior to integration of the components into the multi-beam microscanner system, which saves space and thus achieves a particularly compact design and manufacturing efficiency (particularly integration density). This also makes it possible to dispense with individual packaging of individual components of the multi-beam microscanner system, such as laser sources.
Im Folgenden wird der Begriff „Schichtanordnung“ für einen Schichtenstapel aus Substraten verwendet, in dem mehrere jeweils mehrstrahlige Mikroscannersysteme ausgebildet sind. Eine Schichtanordnung kann insbesondere anhand von Aufeinanderstapeln von Substraten erzeugt werden, die jeweils Wafer, insbesondere (zumindest vorwiegend) aus einem Halbleitermaterial, wie Silizium, gefertigt sind. Zudem umfasst der Begriff „Schichtanordnung“ jedoch ebenfalls solche Anordnungen, die durch Teilen, insbesondere Schneiden, eines solchen Schichtenstapels hervorgehen und nach dem Teilen zwei oder mehr der Mikroscannersysteme aufweisen. Beispielsweise können aus einem Waferstapel mit kreisförmigem Querschnitt (senkrecht zur Stapelrichtung) rechtwinklige Teile geschnitten werden, die jeweils mehrere Mikroscannersysteme aufweisen. Solche rechtwinkligen Teile sind jeweils insbesondere als „Kachel“ für ein kachelmäßiges Zusammensetzen von Bildprojektionsvorrichtungen durch rasterförmige Anordnung mehrerer solcher Kacheln geeignet. So lassen sich insbesondere selbst großflächige Bildprojektionsvorrichtungen auf effiziente Weise schaffen.In the following, the term "layer arrangement" is used for a layer stack of substrates in which a plurality of multi-beam microscanner systems are formed. A layer arrangement can be produced, in particular, by stacking substrates, each of which is made of wafers, in particular (at least predominantly) from a semiconductor material such as silicon. However, the term "layer arrangement" also encompasses arrangements that result from dividing, in particular cutting, such a layer stack and, after dividing, comprise two or more of the microscanner systems. For example, rectangular pieces, each comprising a plurality of microscanner systems, can be cut from a wafer stack with a circular cross-section (perpendicular to the stacking direction). Such rectangular pieces are each particularly suitable as "tiles" for tiling image projection devices by arranging a plurality of such tiles in a grid. In this way, even large-area image projection devices can be created efficiently.
Der Begriff „Substratstapel“ wird hierin in Abgrenzung zum Begriff „Schichtanordnung“ speziell für den Schichtaufbau innerhalb eines einzelnen Mikroscannersystems verwendet. Im Rahmen der vorgenannten Parallelprozessierung „auf Wafer-Ebene“ kann somit zunächst die Schichtanordnung hergestellt werden, bevor daraus aus Vereinzelung, z. B. mittels eines Sägeprozesses, eine Mehrzahl der Mikroscannersysteme gewonnen wird, deren jeweiliger Schichtaufbau ihren jeweiligen Substratstapel bildet, der wiederum aus übereinandergestapelten Substraten der Schichtanordnung als im Rahmen der Vereinzelung gewonnener Abschnitt der Schichtanordnung gewonnen wurde.The term "substrate stack" is used herein to distinguish it from the term "layer arrangement" specifically for the layer structure within a single microscanner system. Within the framework of the aforementioned parallel processing "at the wafer level," the layer arrangement can thus first be manufactured before a plurality of microscanner systems are obtained from it by singulation, e.g., using a sawing process. Their respective layer structures form their respective substrate stacks, which in turn were obtained from stacked substrates of the layer arrangement as a section of the layer arrangement obtained during singulation.
Da das mehrstrahlige Mikroscannersystem eine Mehrzahl von elektromagnetischen Strahlen, insbesondere simultan, erzeugen und jeweils individuell oder insgesamt koordiniert ablenken kann, lassen sich so insbesondere strahlungsleistungsstarke und bezüglich ihres erzeugbaren Strahlungsmusters stark variierbare Mikroprojektoren realisieren.Since the multi-beam microscanner system can generate a plurality of electromagnetic beams, in particular simultaneously, and deflect each of them individually or in a coordinated manner, microprojectors with particularly high radiation output and highly variable radiation patterns can be realized.
Nachfolgend werden verschiedene beispielhafte Ausführungsformen des mehrstrahligen Mikroscannersystems beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird oder technisch unmöglich ist, beliebig miteinander sowie mit den im Weiteren beschriebenen anderen Aspekten der vorliegenden Lösung kombiniert werden können.Various exemplary embodiments of the multi-beam microscanner system are described below, each of which, unless expressly excluded or technically impossible, can be combined with each other as well as with the other aspects of the present solution described below.
Bei einigen Ausführungsformen ist zumindest eine, insbesondere jede, der Strahlungsquellen oder das mehrstrahlige Mikroscannersystem insgesamt konfiguriert, die von ihr bzw. ihm erzeugte, elektromagnetische Strahlung zumindest überwiegend als gebündelten Strahl mit einer in einem Winkel von maximal 10° von der Stapelrichtung des Substratstapels abweichenden Strahlrichtung auszustrahlen. Die Strahlrichtung kann etwa, zumindest im Wesentlichen, mit der Stapelrichtung zusammenfallen, insbesondere um nicht mehr als 1° davon abweichen. Dies erlaubt besonders kompakte Bauformen, da so der gesamte Strahlenverlauf innerhalb der jeweiligen Mikroscannersysteme durch den Stapelaufbau verläuft. So kann der Stapelaufbau anhand seines Designs, insbesondere durch etwaiges Integrieren von optischen Elementen, auch zur gezielten Strahlführung und Strahlformung genutzt werden. Des Weiteren können so, vor allem im Falle, dass das mehrstrahlige Mikroscannersystem insgesamt konfiguriert ist, die von ihm erzeugte, elektromagnetische Strahlung zumindest überwiegend als einen gebündelten Strahl auszustrahlen, besonders hohe Strahlungsintensitäten und im Falle verschiedenfarbiger Strahlung von zwei oder mehr der Strahlungsquellen auch ein gebündelter Strahl mit entsprechend gemischter Farbe erzeugt werden.In some embodiments, at least one, in particular each, of the radiation sources or the multi-beam microscanner system as a whole is configured to emit the electromagnetic radiation generated by it at least predominantly as a focused beam with a beam direction deviating by an angle of no more than 10° from the stacking direction of the substrate stack. The beam direction can coincide, for example, at least substantially, with the stacking direction, in particular deviate from it by no more than 1°. This allows for particularly compact designs, since the entire beam path within the respective microscanner systems runs through the stack structure. Thus, the stack structure can also be used for targeted beam guidance and beam shaping based on its design, in particular by possibly integrating optical elements. Furthermore, particularly in the case where the multi-beam microscanner system as a whole is configured to emit the electromagnetic radiation generated by it at least predominantly as a focused beam, particularly high radiation intensities and, in the case of differently colored radiation from two or more of the radiation sources, also a focused beam with a correspondingly mixed color can be generated.
Bei einigen Ausführungsformen ist zumindest eine der Strahlungsquellen konfiguriert, ihren jeweiligen elektromagnetischen Strahl in einem Wellenlängenbereich zu emittieren, der sich von einem Wellenlängenbereich des Strahls zumindest einer Strahlungsquelle jedenfalls anteilig unterscheidet, insbesondere damit nicht überlappt. So lässt sich mehrstrahliges Mikroscannersystem realisieren, das je nach Ansteuerung der Strahlungsquellen verschiedene Farben zeitabhängig und/oder als Mischfarbe darstellen kann.In some embodiments, at least one of the radiation sources is configured to emit its respective electromagnetic beam in a wavelength range that differs at least proportionally from a wavelength range of the beam of at least one radiation source, in particular does not overlap therewith. This allows the realization of a multi-beam microscanner system that Depending on the control of the radiation sources, different colors can be displayed time-dependently and/or as a mixed color.
Insbesondere kann das Mikroscannersystem zumindest zwei monochromatische Strahlungsquellen aufweisen, deren Emissionswellenlängen verschieden gewählt sind, sodass sie zusammen einen zumindest zweidimensionalen und sich somit über verschiedene Farben erstreckenden, Farbraum aufspannen. Die einzelnen Farben des Farbraums können dann etwa durch eine entsprechende Ansteuerung der einzelnen Strahlungsquellen und/oder MEMS des Mikroscannersystems gezielt auswählbar sein. Ein solches mehrstrahliges Mikroscannersystem bildet somit einen Mikroprojektor, der in seinem Projektionsbereich verschiedene Farben, insbesondere zeitlich und/oder örtlich variabel, darstellen kann. Das mehrstrahlige Mikroscannersystem kann auf diese Weise z. B. als RBG-Modul zur zumindest ausschnittweisen Darstellung eines Farbraums auf Basis des RGB-Farbmodells ausgebildet sein.In particular, the microscanner system can have at least two monochromatic radiation sources whose emission wavelengths are selected differently so that together they span an at least two-dimensional color space extending across different colors. The individual colors of the color space can then be specifically selected, for example, by appropriately controlling the individual radiation sources and/or MEMS of the microscanner system. Such a multi-beam microscanner system thus forms a microprojector that can display different colors in its projection area, in particular with temporal and/or spatial variability. The multi-beam microscanner system can thus be designed, for example, as an RGB module for at least partially displaying a color space based on the RGB color model.
Bei einigen Ausführungsformen sind die Strahlungsquellen derart ausgebildet, dass die Strahlrichtungen ihrer jeweiligen gebündelten Strahlen parallel und derart benachbart zueinander verlaufen, dass die gebündelten Strahlen der Strahlungsquellen im Beobachtungsfeld als zueinander benachbarte, farbverschiedene Subpixel eines durch die Subpixel insgesamt gebildeten Pixels wahrnehmbar sind. So lassen sich, in Analogie zu einem LCD- oder LED-Display, mehrfarbfähige Pixel im Rahmen der Projektion generieren, bei denen die durch einen Betrachter wahrnehmbare Pixelfarbe durch das Zusammenwirken benachbarter Subpixel verschiedener Wellenlängen bzw. Farben erzielt wird. Die einzelnen jeweils monochromen Subpixel, insbesondere die Strahlungsquellen und ggf. zugehörige Optiken, können somit im Hinblick auf die jeweilige Wellenlänge optimiert ausgelegt sein bzw. werden, während das gesamte Pixel aufgrund der unterschiedlichen Wellenlängen seiner Subpixel mehrfarbfähig ist. Es ist dennoch auch denkbar, dass den Subpixeln auch Elemente gemein sind oder untereinander gleich und dabei für einen breitbandigen und nicht nur monochromen Wellenlängenbereich ausgelegt sind, was auch die Fertigung erleichtern kann. In some embodiments, the radiation sources are configured such that the beam directions of their respective bundled beams run parallel and adjacent to one another in such a way that the bundled beams of the radiation sources are perceivable in the observation field as adjacent, differently colored subpixels of a pixel formed by the subpixels as a whole. Thus, analogous to an LCD or LED display, multicolor-capable pixels can be generated during projection, in which the pixel color perceivable by a viewer is achieved through the interaction of neighboring subpixels of different wavelengths or colors. The individual monochrome subpixels, in particular the radiation sources and any associated optics, can thus be optimized with regard to the respective wavelength, while the entire pixel is multicolor-capable due to the different wavelengths of its subpixels. It is nevertheless also conceivable for the subpixels to share elements or to be identical to one another and designed for a broadband rather than just monochrome wavelength range, which can also facilitate production.
Beispielsweise könnte dies für Antireflexions-Beschichtungen („AR-Beschichtungen“) oder sog. hochreflektive Beschichtungen („HR-Beschichtungen“) gelten, bei denen eine subpixelspezifische Auslegung fertigungstechnisch eher anspruchsvoll wäre. Eine subpixelspezifische und somit bzgl. einer monochromen Wellenlänge optimierte Auslegung könnte dagegen insbesondere für diffraktive (gitterartige) Strukturen zur Strahlformung angewandt werden, da diese in der Regel unproblematisch - auch im Rahmen einer Parallelprozessierung - nebeneinander erzeugt werden können und nur hinsichtlich der „Gitterkonstanten“ auf die jeweilige Subpixel-Wellenlänge angepasst werden müssen.For example, this could apply to anti-reflection coatings ("AR coatings") or so-called highly reflective coatings ("HR coatings"), where a subpixel-specific design would be rather challenging in terms of manufacturing technology. A subpixel-specific design, optimized for a monochrome wavelength, could, however, be particularly useful for diffractive (grating-like) structures for beam shaping, since these can generally be produced side by side without difficulty—even in parallel processing—and only need to be adapted to the respective subpixel wavelength with regard to the "grating constants."
Bei einigen Ausführungsformen sind alle Strahlungsquellen konfiguriert, ihren jeweiligen elektromagnetischen Strahl, insbesondere (bezüglich des Integrals der Strahlungsintensität I(λ) über die Wellenlänge λ) überwiegend oder sogar ausschließlich, in einem für alle Strahlungsquellen gleichen Wellenlängenbereich einer Breite von maximal 100 nm, insbesondere maximal 50 nm, oder monochrom bei einer für alle Strahlungsquellen gleichen Wellenlänge zu emittieren. So lassen sich von allen Strahlungsquellen gespeiste und somit strahlungsleistungsstarke Projektoren für den bestimmten, engen Wellenlängenbereich realisieren. Insbesondere lässt sich im Falle des vorgenannten gebündelten Strahls, eine hohe Strahlungsintensität erreichen. Der Wellenlängenbereich kann insbesondere in einem Spektralbereich einer einzigen Grundfarbe liegen, also in einem Spektralbereich, der so im Spektrum liegt und begrenzt ist, dass alle Einzelfarben in diesem Spektralbereich zu einer selben Grundfarbe, wie blau, grün, gelb, oder rot, gehören. Beispielsweise können sämtliche Strahlungsquellen ihre jeweilige Strahlung in einem einzigen gemeinsame. eng bestimmten Wellenlängenbereichs emittieren (etwa grün: z. B. 515 nm ... 525 nm, blau: z. B. 415 nm ... 435 nm, oder rot: z. B. 625 nm ... 700 nm).In some embodiments, all radiation sources are configured to emit their respective electromagnetic beam, in particular (with respect to the integral of the radiation intensity I(λ) over the wavelength λ) predominantly or even exclusively, in a wavelength range that is the same for all radiation sources and has a width of a maximum of 100 nm, in particular a maximum of 50 nm, or monochromely at a wavelength that is the same for all radiation sources. In this way, projectors fed by all radiation sources and thus with high radiation output can be realized for the specific, narrow wavelength range. In particular, in the case of the aforementioned bundled beam, a high radiation intensity can be achieved. The wavelength range can in particular lie in a spectral range of a single primary color, i.e. in a spectral range that is located in the spectrum and is limited in such a way that all individual colors in this spectral range belong to the same primary color, such as blue, green, yellow, or red. For example, all radiation sources can combine their respective radiation in a single common. emit in a narrowly defined wavelength range (e.g. green: e.g. 515 nm ... 525 nm, blue: e.g. 415 nm ... 435 nm, or red: e.g. 625 nm ... 700 nm).
Bei einigen Ausführungsformen weist der Substratstapel zumindest eine weitere Substratschicht auf, in oder an welcher je Strahlungsquelle eine ihr zugeordnete, insbesondere diffraktive oder refraktive, Strahlformungsoptik zur Strahlformung ausgebildet ist, die konfiguriert ist, den zumindest einen elektromagnetischen Strahl der jeweiligen Strahlungsquelle vor und/oder nach dessen Ablenkung durch das der jeweiligen Strahlungsquelle zugeordnete Ablenkelement zu formen, insbesondere zu kollimieren. Das Vorsehen einer oder mehrerer strahlformender Schichten in dem Substratstapel ermöglicht es, etwaige Anforderungen an das Strahlprofil der von dem Mikroscannersystem in das Beobachtungsfeld zu projizierenden elektromagnetischen Strahlung bereits durch den Substratstapel, insbesondere durch zu ihm und somit zu dem Mikroscannersystem selbst gehörenden Komponenten zu bewirken, sodass auf eine externe Optik für diesen Zweck verzichtet werden kann. Auch dies kann zur Reduktion des insgesamt erforderlichen Platzbedarfs und somit zur Miniaturisierung der Projektionslösung insgesamt genutzt werden. Zudem lässt sich so die Strahlformung in großer räumlicher Nähe, d. h. in geringer Distanz, von der jeweiligen Strahlungsquelle durchführen, was insbesondere zur Verbesserung der optischen Eigenschaften des Mikroscannersystems selbst oder der von ihm in das Beobachtungsfeld projizierbaren Strahlung genutzt werden kann.In some embodiments, the substrate stack has at least one further substrate layer, in or on which, for each radiation source, an associated, in particular diffractive or refractive, beam-shaping optic is formed for beam shaping, which is configured to shape, in particular to collimate, the at least one electromagnetic beam of the respective radiation source before and/or after its deflection by the deflection element associated with the respective radiation source. The provision of one or more beam-shaping layers in the substrate stack makes it possible to implement any requirements regarding the beam profile of the electromagnetic radiation to be projected into the observation field by the microscanner system by the substrate stack itself, in particular by components belonging to it and thus to the microscanner system itself, so that external optics for this purpose can be dispensed with. This can also be used to reduce the overall space requirement and thus to miniaturize the projection solution as a whole. In addition, beam shaping can be carried out in close spatial proximity, i.e. at a short distance, from the respective radiation source, which is particularly useful for improving the optical properties of the microscanner system itself or of the components integrated into the radiation projected into the observation field can be used.
Bei einigen Ausführungsformen weist der Substratstapel zumindest eine dritte Substratschicht mit je Strahlungsquelle einer darin ausgebildeten ersten Strahlformungsoptik zur Strahlformung auf, wobei die ersten Strahlformungsoptiken jeweils konfiguriert sind, den elektromagnetischen Strahl der jeweiligen zugeordneten Strahlungsquelle vor dessen Ablenkung durch das der jeweiligen Strahlungsquelle zugeordnete Ablenkelement zu formen.In some embodiments, the substrate stack comprises at least one third substrate layer with, for each radiation source, a first beam-shaping optic formed therein for beam shaping, wherein the first beam-shaping optics are each configured to shape the electromagnetic beam of the respective associated radiation source before it is deflected by the deflection element associated with the respective radiation source.
Bei einigen Ausführungsformen weist der Substratstapel, zusätzlich oder statt der zumindest einen dritten Substratschicht zumindest eine vierte Substratschicht mit je Strahlungsquelle einer darin ausgebildeten zweiten Strahlformungsoptik zur Strahlformung auf, wobei die zweiten Strahlformungsoptiken jeweils konfiguriert sind, den zumindest einen elektromagnetischen Strahl der jeweiligen zugeordneten Strahlungsquelle nach dessen Ablenkung durch das der jeweiligen Strahlungsquelle zugeordnete Ablenkelement zu formen.In some embodiments, the substrate stack, in addition to or instead of the at least one third substrate layer, has at least one fourth substrate layer, each radiation source having a second beam-shaping optics formed therein for beam shaping, wherein the second beam-shaping optics are each configured to shape the at least one electromagnetic beam of the respective associated radiation source after its deflection by the deflection element associated with the respective radiation source.
In beiden Fällen und insbesondere auch im Falle der Kombination von zumindest einer dritten Substratschicht mit zumindest einer vierten Substratschicht, kann die Strahlformung insbesondere ein Kollimieren des jeweiligen Strahls umfassen. So lassen sich die Abbildungseigenschaften, insbesondere die erreichbare Bildschärfe, des Mikroscannersystems optimieren.In both cases, and especially in the case of the combination of at least a third substrate layer with at least a fourth substrate layer, beam shaping can, in particular, comprise collimating the respective beam. This allows the imaging properties, in particular the achievable image sharpness, of the microscanner system to be optimized.
Bei einigen Ausführungsformen weist zumindest eine der einer jeweiligen Strahlungsquelle zugeordneten Strahlformungsoptiken jeweils ein Axicon, einen Parabolspiegel, und/oder einen planaren Umlenkspiegel zur zumindest anteiligen Strahlformung des von der zugeordneten Strahlungsquelle emittierten elektromagnetischen Strahls auf. Im Falle eines Axicons kann dieses insbesondere als spiegelndes Axicon ausgebildet sein. In allen genannten Fällen kann die Strahlformungsoptik derart angeordnet sein, dass es den von der zugeordneten Strahlungsquelle emittierten Strahl mittels Spiegelung an der Strahlformungsoptik auf das Ablenkelement lenkt, insbesondere auf eine Spiegelfläche des Ablenkelements, die auf einer von der Strahlungsquelle abgewandten Seite des Ablenkelements (wenn sich dieses in einer nicht ausgelenkten Ruhelage befindet) angeordnet ist. Das Ablenkelement kann insbesondere eine zentrale Öffnung aufweisen, durch die hindurch der von der zugeordneten Strahlungsquelle emittierte Strahl zumindest anteilig zur Strahlformungsoptik gelangen kann, um dort umgeformt und auf die Spiegelfläche des Ablenkelements gelenkt zu werden. Die Strahlumformung kann insbesondere ein Erzeugen eines ringförmigen Strahlquerschnitts umfassen. Die Verwendung eines oder einer Kombination aus mehreren der vorgenannten Arten von Strahlformungsoptiken kann somit einerseits zur Erzeugung einer gewünschten Strahlform und/oder andererseits zur Erreichung einer besonders kompakten Bauform genutzt werden, da der Strahl nicht lateral um das Ablenkelement herumgeführt werden muss. Es ist allerdings stattdessen auch möglich, in dem Substrat, in dem das Ablenkelement ausgebildet ist, an einem anderen Ort als dem des Ablenkelements eine Strahldurchführung vorzusehen, durch die der Strahl von der zugeordneten Strahlungsquelle zumindest anteilig zur Strahlungsoptik gelangen kann, ohne zuvor das Ablenkelement zu passieren oder darauf zu treffen.In some embodiments, at least one of the beam-shaping optics assigned to a respective radiation source comprises an axicon, a parabolic mirror, and/or a planar deflecting mirror for at least partially shaping the electromagnetic beam emitted by the assigned radiation source. In the case of an axicon, this can in particular be designed as a reflective axicon. In all of the aforementioned cases, the beam-shaping optics can be arranged such that it directs the beam emitted by the assigned radiation source onto the deflection element by means of reflection at the beam-shaping optics, in particular onto a mirror surface of the deflection element, which is arranged on a side of the deflection element facing away from the radiation source (when the deflection element is in a non-deflected rest position). The deflection element can in particular have a central opening through which the beam emitted by the assigned radiation source can at least partially reach the beam-shaping optics, where it can be reshaped and directed onto the mirror surface of the deflection element. Beam shaping can, in particular, comprise generating an annular beam cross-section. The use of one or a combination of several of the aforementioned types of beam-shaping optics can thus be used, on the one hand, to generate a desired beam shape and/or, on the other hand, to achieve a particularly compact design, since the beam does not have to be guided laterally around the deflection element. However, it is also possible, instead, to provide a beam feedthrough in the substrate in which the deflection element is formed, at a location other than that of the deflection element, through which the beam from the associated radiation source can at least partially reach the radiation optics without first passing through or impinging on the deflection element.
Eine oder mehrere der Strahlformungsoptiken können auch als Kollimatoren ausgebildet sein. Die Kollimatoren können insbesondere so ausgestaltet sein, dass sie jeweils nur entlang einer einzigen quer zur Strahlrichtung verlaufenden räumlichen Dimension kollimieren, also z. B. einen kreisförmigen Strahlquerschnitt in einen linienförmigen, insbesondere geradlinigen Strahlquerschnitt umformen. Das kann insbesondere genutzt werden, um je Schwingungsachse des Ablenkelements eine zugehörige Kollimation zu erreichen. In einer anderen Variante können die Kollimatoren so ausgestaltet sein, dass sie einen divergenten elliptischen Strahl in einen kollinearen Strahl mit kreisförmigem Strahlquerschnitt umformen.One or more of the beam-shaping optics can also be designed as collimators. The collimators can, in particular, be configured such that they collimate only along a single spatial dimension running perpendicular to the beam direction, i.e., for example, they transform a circular beam cross-section into a linear, in particular rectilinear, beam cross-section. This can be used, in particular, to achieve a corresponding collimation for each oscillation axis of the deflection element. In another variant, the collimators can be configured such that they transform a divergent elliptical beam into a collinear beam with a circular beam cross-section.
Bei einigen Ausführungsformen weist der Substratstapel zumindest eine fünfte Substratschicht auf, in oder an welcher zumindest eine Treiberschaltung zur elektrischen Ansteuerung einer oder mehrerer, insbesondere sämtlicher, der Strahlungsquellen und/oder zumindest eine Treiberschaltung zur Ansteuerung einer oder mehrerer, insbesondere sämtlicher, Antriebe der rotatorischen Schwingungsbewegungen eines oder mehrerer der Ablenkelemente um deren jeweilige zumindest eine Schwingungsachse ausgebildet ist. Die bzw. jede fünfte Substratschicht kann insbesondere ein Halbleitersubstrat sein, in bzw. an dem die Treiberschaltung(en) als integrierte Schaltung(en) ausgebildet ist bzw. sind. Die fünfte Substratschicht kann insbesondere mit der ersten Substratschicht verschaltet und mit dieser verbunden sein, direkt oder indirekt über eine Verschaltungsebene als weitere Substratschicht, sodass der räumliche Abstand zwischen einer jeweiligen Strahlungsquelle und der jeweiligen Treiberschaltung zu ihrer Ansteuerung und mithin elektrische Widerstände und/oder elektromagnetische Störungen (von extern oder durch Induktion o. Ä.) sehr geringgehalten werden können. Zumindest eine Treiberschaltung kann dabei insbesondere als eine für mehrere, insbesondere sämtliche, Strahlungsquellen bzw. Antriebe dienende Treiberschaltung, etwa als integrierte Schaltung, oder aber als separate Schaltung je Strahlungsquelle bzw. Antrieb aufgeteilt sein, insbesondere auch mittels voneinander separierter integrierter Schaltungen.In some embodiments, the substrate stack has at least a fifth substrate layer, in or on which at least one driver circuit for electrically controlling one or more, in particular all, of the radiation sources and/or at least one driver circuit for controlling one or more, in particular all, drives of the rotational oscillation movements of one or more of the deflection elements about their respective at least one oscillation axis is formed. The or each fifth substrate layer can in particular be a semiconductor substrate in or on which the driver circuit(s) is/are formed as an integrated circuit. The fifth substrate layer can in particular be interconnected to the first substrate layer and connected thereto, directly or indirectly via a wiring level as a further substrate layer, so that the spatial distance between a respective radiation source and the respective driver circuit for its control and thus electrical resistance and/or electromagnetic interference (from outside or through induction or similar) can be kept very low. At least one driver circuit can be used in particular as a driver circuit for several, in particular all, radiation sources or drives, for example as an integrated circuit, or as separate circuit for each radiation source or drive, in particular by means of separate integrated circuits.
Bei einigen Ausführungsformen ist entlang der Stapelrichtung betrachtet die erste Substratschicht zwischen der fünften Substratschicht und der zweiten Substratschicht liegend angeordnet. So kann insbesondere die Abstrahlrichtung für die elektromagnetische Strahlung von sowohl der ersten als auch der fünften Substratschicht weg zeigend definiert werden, sodass die (insbesondere im Falle eines Halbleitermaterials) meist opake fünfte Substratschicht den Strahlengang nicht stört.In some embodiments, the first substrate layer is arranged between the fifth substrate layer and the second substrate layer, viewed along the stacking direction. Thus, in particular, the emission direction for the electromagnetic radiation can be defined as pointing away from both the first and the fifth substrate layer, so that the fifth substrate layer, which is usually opaque (particularly in the case of a semiconductor material), does not interfere with the beam path.
Speziell weisen bei einigen Varianten dieser Ausführungsformen (i) die fünfte Substratschicht je Ablenkelement die zugeordnete Treiberschaltung zur Ansteuerung eines Antriebs der Schwingungsbewegung des jeweiligen Ablenkelements; (ii) die zweite Substratschicht je Ablenkelement zumindest einen Aktuator für den Antrieb der Schwingungsbewegung des jeweiligen Ablenkelements; und (iii) die erste Substratschicht je Aktuator eine durch sie verlaufende elektrische Leitung zum unmittelbaren oder mittelbaren elektrischen Anschluss des Aktuators an die Treiberschaltung zur Ansteuerung des Antriebs auf. Die Leitung kann insbesondere als sogenanntes „Via“, etwa im Falle von einer oder mehreren Silizium-Schichten im Substratstapel als Through-Silicon-Via (TSV) oder im Falle von einer oder mehreren Glasschichten im Schichtenstapel als Through-Glas-Via (TGV), ausgebildet sein. Diese Varianten fördern ebenfalls eine kompakte Bauform insbesondere in lateraler (d. h. in der Schichtebene liegender) Richtung, da die Leitung durch die erste Substratschicht hindurch verläuft.Specifically, in some variants of these embodiments, (i) the fifth substrate layer for each deflection element has the associated driver circuit for controlling a drive for the oscillating movement of the respective deflection element; (ii) the second substrate layer for each deflection element has at least one actuator for driving the oscillating movement of the respective deflection element; and (iii) the first substrate layer for each actuator has an electrical line running through it for the direct or indirect electrical connection of the actuator to the driver circuit for controlling the drive. The line can in particular be designed as a so-called "via", for example, in the case of one or more silicon layers in the substrate stack, as a through-silicon via (TSV) or, in the case of one or more glass layers in the layer stack, as a through-glass via (TGV). These variants also promote a compact design, particularly in the lateral direction (i.e., in the layer plane), since the line runs through the first substrate layer.
Bei einigen Ausführungsformen weist der Substratstapel zumindest eine sechste Substratschicht auf, mittels der eine in dem Substratstapel ausgebildete erste Kavität hermetisch verschlossen ist. Speziell kann dabei insbesondere das Ablenkelement bzw. zumindest eines der Ablenkelemente in der hermetisch verschlossenen Kavität angeordnet und dabei um die zumindest eine Schwingungsachse rotatorisch schwingungsfähig aufgehängt sein. So ist das Ablenkelement zum einen gut gegen unerwünschte externe Einwirkungen, wie chemische oder mechanische Einwirkungen oder störende Strahlungen, geschützt und zum anderen fördert diese Bauweise ebenfalls eine besonders kompakte Bauform des Mikroscannersystems. Die Kavität kann insbesondere evakuiert sein und somit als Vakuumverkapselung dienen, um andernfalls bei der Schwingungsbewegung auftretende Luftreibungswiderstände je nach Qualität des Vakuums zu verringern oder zu minimieren, insbesondere sogar zumindest im Wesentlichen ganz zu vermeiden.In some embodiments, the substrate stack has at least a sixth substrate layer, by means of which a first cavity formed in the substrate stack is hermetically sealed. Specifically, the deflection element or at least one of the deflection elements can be arranged in the hermetically sealed cavity and suspended so as to be capable of rotational vibration about the at least one vibration axis. Thus, on the one hand, the deflection element is well protected against unwanted external influences, such as chemical or mechanical influences or interfering radiation, and on the other hand, this design also promotes a particularly compact design of the microscanner system. The cavity can, in particular, be evacuated and thus serve as a vacuum encapsulation in order to reduce or minimize air frictional resistance that would otherwise occur during the vibrational movement, depending on the quality of the vacuum, or in particular even to at least substantially avoid it entirely.
Bei einigen Ausführungsformen ist zumindest eine, der Strahlungsquellen, insbesondere jede Strahlungsquelle, zumindest anteilig innerhalb einer in der ersten Substratschicht je Strahlungsquelle einzeln oder für mehrere, insbesondere sämtliche, der Strahlungsquellen gemeinsam ausgebildeten zweiten Kavität angeordnet. Hiermit lassen sich in Bezug auf die Strahlungsquelle dieselben oder ähnliche Vorteile erreichen, wie bei der ersten Kavität bezüglich des Ablenkelements.In some embodiments, at least one of the radiation sources, in particular each radiation source, is arranged at least partially within a second cavity formed in the first substrate layer for each radiation source individually or for several, in particular all, of the radiation sources jointly. This allows the same or similar advantages to be achieved with respect to the radiation source as with the first cavity with respect to the deflection element.
Speziell weist bei einigen dieser Ausführungsformen ein Oberflächenabschnitt einer Seitenwand wenigstens einer zweiten Kavität zumindest eine elektrisch leitfähige, insbesondere metallische, Schicht zur Herstellung eines jeweiligen elektrischen Anschlusses wenigstens einer in dieser jeweiligen zweiten Kavität zumindest anteilig angeordneten Strahlungsquelle auf. So lässt sich auch ein besonders raumeffizienter elektrischer Anschluss der Strahlungsquelle bewerkstelligen.Specifically, in some of these embodiments, a surface section of a side wall of at least one second cavity has at least one electrically conductive, in particular metallic, layer for establishing a respective electrical connection for at least one radiation source arranged at least partially in this respective second cavity. This also allows for a particularly space-efficient electrical connection of the radiation source.
Unter dem Begriff „elektrischer Leitfähigkeit“ (und Abwandlungen davon), wie verwendet, ist eine physikalische Größe zu verstehen, die angibt, wie stark die Fähigkeit eines Stoffes ist, den elektrischen Strom zu leiten. Unter „elektrisch leitfähig“ oder „elektrisch leitend“ ist hierin eine elektrische Leitfähigkeit zu verstehen, die (bei 25 °C) mindestens 106 S/m beträgt.The term "electrical conductivity" (and variations thereof), as used herein, refers to a physical quantity that indicates the ability of a substance to conduct electrical current. "Electrically conductive" or "electrically conducting" is understood here to mean an electrical conductivity of at least 10 6 S/m (at 25 °C).
Bei einigen Ausführungsformen ist zumindest eine erste Kavität und/oder zweite Kavität evakuiert oder enthält ein unter einem Gasdruck unterhalb des Normaldrucks stehendes, das zumindest überwiegend aus einem Schutzgas besteht. Die zumindest eine erste und/oder zweite Kavität kann bzw. können somit insbesondere evakuiert sein, d. h. ein Gas mit einem Gasdruck von 10 Pa (10-4 bar) oder darunter enthalten (jedes reale Vakuum ist nicht vollkommen materiefrei). Bei der ersten Kavität ist dies vor allem Hinblick auf eine möglichst gasreibungsfreie und somit verlustarme Schwingung des Ablenkelements vorteilhaft. Bei der zweiten Kavität stehen dagegen andere Vorteile im Vordergrund, wie Korrosionsschutz und Schutz vor Verschmutzungen der Strahlungsquelle. Es ist insbesondere auch möglich, dass eine der beiden Kavitäten evakuiert ist (z. B. die erste Kavität), während die andere Kavität (z. B. die zweite Kavität) mit einem Schutzgas (insbesondere unterhalb des Normaldrucks) gefüllt ist.In some embodiments, at least one first cavity and/or second cavity is evacuated or contains a gas at a pressure below normal pressure, which consists at least predominantly of a protective gas. The at least one first and/or second cavity can thus in particular be evacuated, i.e. contain a gas with a gas pressure of 10 Pa (10 -4 bar) or less (every real vacuum is not completely free of matter). In the case of the first cavity, this is particularly advantageous with regard to oscillation of the deflection element that is as free of gas friction and thus with low losses. In the case of the second cavity, however, other advantages are more important, such as corrosion protection and protection against contamination of the radiation source. In particular, it is also possible for one of the two cavities to be evacuated (e.g. the first cavity), while the other cavity (e.g. the second cavity) is filled with a protective gas (in particular below normal pressure).
Bei einigen Ausführungsformen weist das mehrstrahlige Mikroscannersystem des Weiteren auf: (i) eine siebte Schicht, die in den jeweiligen Strahlengängen von zumindest zwei der Strahlungsquellen angeordnet und als Streuscheibe oder Mattscheibe derart ausgebildet ist, dass bei ihrer Bestrahlung mit den Strahlen dieser zumindest zwei Strahlungsquellen an der siebten Schicht ein Zwischenbild entsteht; und (ii) eine Projektionsoptik zum Abbilden des Zwischenbilds in das Beobachtungsfeld. Die siebte Schicht kann insbesondere entlang des Verlaufs der Strahlengänge nach dem jeweiligen Ablenkelement angeordnet sein, sodass das Zwischenbild an der siebten Schicht durch das Auftreffen der jeweils am zugehörigen Ablenkelement zuvor abgelenkten Strahlen erzeugt wird. Die Projektionsoptik, die insbesondere ein Projektionsobjektiv aufweisen kann, ist dann so angeordnet, dass sie das an der siebten Schicht in Transmission oder Reflexion entstandene Zwischenbild, (i) unmittelbar oder (ii) mittelbar durch eine oder mehrere weitere Schichten des Substratstapels hindurch, in das Beobachtungsfeld projiziert.In some embodiments, the multi-beam microscanner system further comprises: (i) a seventh layer arranged in the respective beam paths of at least two of the radiation sources and designed as a diffusing screen or a ground glass screen such that when irradiated with the beams of these at least two radiation sources, a schematic image is created; and (ii) projection optics for projecting the intermediate image into the observation field. The seventh layer can in particular be arranged along the course of the beam paths after the respective deflection element, so that the intermediate image is generated at the seventh layer by the impingement of the rays previously deflected at the associated deflection element. The projection optics, which can in particular have a projection lens, is then arranged such that it projects the intermediate image created at the seventh layer in transmission or reflection into the observation field (i) directly or (ii) indirectly through one or more further layers of the substrate stack.
Bei einigen Ausführungsformen weist zumindest eine, insbesondere jede, der Strahlungsquellen zur zumindest anteiligen Erzeugung ihres jeweiligen elektromagnetischen Strahls einen oder mehrere der folgenden Strahlungsemitter auf: kanten-emittierender Laser, oberflächenemittierender Laser (engl: Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL), Superlumineszenzdiode (SLED), Mini-LED, MikroLED. Diese Strahlungsemitter können insbesondere durch einen geeigneten Transfer-Prozess auf die erste Substratschicht, z. B. ein Silizium-Substrat oder ein anderes mechanisch geeignetes Trägersubstrat, aufgebracht oder eingebracht werden.In some embodiments, at least one, in particular each, of the radiation sources comprises one or more of the following radiation emitters for at least partially generating their respective electromagnetic beam: edge-emitting laser, surface-emitting laser (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL), superluminescent diode (SLED), mini-LED, microLED. These radiation emitters can be applied or incorporated onto the first substrate layer, e.g., a silicon substrate or another mechanically suitable carrier substrate, in particular by a suitable transfer process.
Bei einigen Ausführungsformen weist zumindest ein Ablenkelement eine Rotationssymmetrie bezüglich einer parallel zur Stapelrichtung verlaufenden Symmetrieachse auf und die dem jeweiligen Ablenkelement zugeordnete Strahlungsquelle ist derart ausgestaltet, dass der bei ihrem Betrieb von ihr erzeugte elektromagnetische Strahl entlang der Symmetrieachse des zugeordneten Ablenkelements und durch eine Öffnung darin verläuft. Eine solche Ausgestaltung kann ebenfalls dazu genutzt werden, besonders kompakte Bauformen zu realisieren, da hier eine Strahlumlenkung um das Ablenkelement herum entfallen kann. Zudem lassen sich so auch insgesamt hochsymmetrische Bauformen realisieren.In some embodiments, at least one deflection element has rotational symmetry with respect to an axis of symmetry running parallel to the stacking direction, and the radiation source associated with the respective deflection element is configured such that the electromagnetic beam generated during operation runs along the axis of symmetry of the associated deflection element and through an opening therein. Such a configuration can also be used to realize particularly compact designs, since beam deflection around the deflection element can be omitted. Furthermore, highly symmetrical designs can also be realized overall.
Bei einigen Ausführungsformen weisen eine oder mehrere der Substratschichten, etwa die erste Substratschicht und/oder die zweite Substratschicht, jeweils zumindest eine Justagemarkierung auf, anhand der zumindest zwei der Substratschichten des Mikroscannersystems in einer quer zu Stapelrichtung verlaufenden Dimension aneinander ausgerichtet sind. So lässt sich die Präzision der relativen Ausrichtung der verschiedenen Substratschichten erhöhen, insbesondere auch im Hinblick auf das Erreichen von hochpräzisen Justagen, bei der durch Fehljustagen bewirkte optische Störungen (z. B. Aberrationen) zumindest auf vernachlässigbare Größen reduziert sind.In some embodiments, one or more of the substrate layers, such as the first substrate layer and/or the second substrate layer, each have at least one alignment mark, by means of which at least two of the substrate layers of the microscanner system are aligned with one another in a dimension running transversely to the stacking direction. This allows the precision of the relative alignment of the various substrate layers to be increased, particularly with regard to achieving high-precision alignments in which optical disturbances (e.g., aberrations) caused by misalignments are reduced to at least negligible levels.
Bei einigen Ausführungsformen weisen eine oder mehrere der Substratschichten, etwa die erste Substratschicht und/oder die zweite Substratschicht, jeweils zumindest ein Justagegenauigkeitsmerkmal auf, anhand dessen die Genauigkeit der relativen Ausrichtung von zumindest zwei der Substratschichten des Mikroscannersystems bezüglich zumindest einer räumlichen Dimension (insbesondere orthogonal und/oder entlang der Stapelrichtung) bestimmbar ist. Mithilfe des zumindest einen Justagegenauigkeitsmerkmals lässt sich, insbesondere noch vor der Vereinzelung der Schichtanordnung in einzelne Mikroscannersysteme, die Qualität der Mikroscannersystem oder von Vorstufen davon bewerten. Dies kann insbesondere auch zum Ausselektieren von solchen Stapeln oder (nach der Vereinzelung) solchen Mikroscannersystemen genutzt werden, die ein vorbestimmtes Qualitätskriterium ausweislich dieser Bewertung nicht erfüllen. So lässt sich die Fertigungseffizienz erhöhen, da die ausselektierten Substratstapel bzw. Mikroscannersysteme nicht weiter prozessiert werden müssen. Auch lässt sich so sicherstellen, dass Produkte mit Fehljustagen nicht unerkannt in den Markt geliefert werden. Als Qualitätskriterium (z. B. erlaubter Toleranzbereich) hat sich insbesondere für die laterale Präzision (d. h. quer, insbesondere orthogonal, zur Stapelrichtung) eine Toleranz von maximal 5 µm, vorzugsweise von maximal 1 µm, oder sogar noch besser von maximal nur 0,3 µm bewährt. In der Dimension entlang der Stapelrichtung hat sich bei Tests eine Abstandsgenauigkeit für den Abstand von im Substratstapel aufeinanderfolgenden Substratschichten (bzw. den korrespondierenden Substraten der Schichtanordnung vor der Vereinzelung) von maximal 100 µm, bevorzugt von maximal 10 µm, besonders bevorzugt von maximal 1 µm als Qualitätskriterium bewährt.In some embodiments, one or more of the substrate layers, such as the first substrate layer and/or the second substrate layer, each have at least one alignment accuracy feature, based on which the accuracy of the relative alignment of at least two of the substrate layers of the microscanner system with respect to at least one spatial dimension (in particular orthogonally and/or along the stacking direction) can be determined. Using the at least one alignment accuracy feature, the quality of the microscanner system or precursors thereof can be evaluated, in particular before the layer arrangement is separated into individual microscanner systems. This can also be used, in particular, to select out stacks or (after separation) microscanner systems that do not meet a predetermined quality criterion as evidenced by this evaluation. This increases manufacturing efficiency because the selected substrate stacks or microscanner systems do not need to be further processed. It also ensures that products with misalignments are not delivered to the market undetected. As a quality criterion (e.g., permissible tolerance range), a tolerance of a maximum of 5 µm, preferably a maximum of 1 µm, or even better, a maximum of only 0.3 µm, has proven to be a proven quality criterion, particularly for lateral precision (i.e., across, especially orthogonal, to the stacking direction). In the dimension along the stacking direction, tests have shown a spacing accuracy for the spacing of consecutive substrate layers in the substrate stack (or the corresponding substrates of the layer arrangement before separation) of a maximum of 100 µm, preferably a maximum of 10 µm, and particularly preferably a maximum of 1 µm.
Bei einigen Ausführungsformen weist das Mikroscannersystem des Weiteren ein oder mehrere Kühlelemente auf, die sich jeweils in zumindest zwei der Substratschichten hinein oder durch diese hindurch erstrecken und aus einem Material ausgebildet sind, welches gegenüber seiner jeweiligen unmittelbaren Umgebung im Substratstapel eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit aufweist. Die Kühlelemente können insbesondere metallische Materialfüllungen, je nach Art der verwendeten Substratschichten, in sog. Through-Silicon-Vias (TSV) oder Through-Glas-Vias (TGV) als Wärmesenken aufweisen. So lässt sich effektiv Wärme, insbesondere von der Strahlungsquelle bei ihrem Betrieb erzeugte Wärme, im Mikroscannersystem entlang der durch die Kühlelemente definierten Wärmetransportwege abführen, ohne dass es dazu stapelexterner Kühlelemente bedarf.In some embodiments, the microscanner system further comprises one or more cooling elements, each extending into or through at least two of the substrate layers and made of a material that has increased thermal conductivity compared to its respective immediate surroundings in the substrate stack. The cooling elements can, in particular, comprise metallic material fillings, depending on the type of substrate layers used, in so-called through-silicon vias (TSV) or through-glass vias (TGV) as heat sinks. This allows heat, in particular heat generated by the radiation source during its operation, to be effectively dissipated in the microscanner system along the heat transport paths defined by the cooling elements, without the need for cooling elements external to the stack.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Lösung betrifft eine Schichtanordnung mit einer Mehrzahl von entlang einer Stapelrichtung aufeinander gestapelten Substraten, die an den jeweiligen Grenzflächen jeweils zueinander benachbarter Substrate mittels einer jeweiligen Bond-Verbindung, wie je nach Material der Substrate einer Waferbonding-Verbindung, einer Anodenbonding-Verbindung, oder einer eutektischen Bond-Verbindung, aneinander befestigt sind. In der Schichtanordnung sind mehrere, insbesondere untereinander gleichartige, jeweils mehrstrahlige Mikroscannersysteme nach dem ersten Aspekt derart zueinander benachbart ausgebildet, dass die mehrstrahligen Mikroscannersysteme jeweils durch Vereinzelung, insbesondere Sägen oder Laserschneiden, aus der Schichtanordnung gewinnbar sind. Jedes der mehrstrahligen Mikroscannersysteme enthält einen jeweiligen Abschnitt der Schichtanordnung, sodass die in dem jeweiligen Abschnitt enthaltenen, übereinander gestapelten Bereiche der Substrate der Schichtanordnung jeweils eine der Substratschichten des in dem jeweiligen Abschnitt ausgebildeten Mikroscannersystems bilden.A second aspect of the present solution relates to a layer arrangement with a plurality of stacked layers along a stacking direction. laminated substrates which are fastened to one another at the respective interfaces of adjacent substrates by means of a respective bond, such as a wafer bond, an anode bond, or a eutectic bond, depending on the material of the substrates. In the layer arrangement, a plurality of, in particular mutually similar, multi-beam microscanner systems according to the first aspect are formed adjacent to one another in such a way that the multi-beam microscanner systems can each be obtained from the layer arrangement by singulation, in particular sawing or laser cutting. Each of the multi-beam microscanner systems contains a respective section of the layer arrangement, so that the stacked regions of the substrates of the layer arrangement contained in the respective section each form one of the substrate layers of the microscanner system formed in the respective section.
Unter dem Begriff „Substrat“, wie hierin verwendet, ist wie bei dem bereits eingeführten Begriff „Substratschicht“ eine homogene oder heterogene Materialschicht zu verstehen. In einem für den Einsatz des Mikroscannersystems vorgesehenen Temperaturbereich liegt die Materialschicht typischerweise als Festkörper vor. Sie kann insbesondere eine, zumindest abschnittsweise plattenförmige Gestalt aufweisen. „Substrat“ als Begriff wird hierin genutzt, um eine derartige Materialschicht zu benennen, die zugleich anteilig Bestandteil einer Mehrzahl der Mikroscannersysteme (insbesondere aller Mikroscannersysteme) in der Schichtanordnung ist. In Abgrenzung davon wird der Begriff „Substratschicht“ dagegen genutzt, um eine solche Materialschicht zu benennen, die nach dessen Vereinzelung aus der Schichtanordnung nur Teil eines der Mikroscannersysteme ist. Das Vereinzeln kann insbesondere mit bekannten Vereinzelungsmethoden zum Vereinzeln von Chips aus Halbleitersubstrate erfolgen, wie durch Sägen oder Laserschneiden. Insbesondere kann das Vereinzeln durch Auftrennen der Schichtanordnung entlang von Schnittlinien erfolgen, die quer, insbesondere orthogonal, zur Stapelrichtung verlaufen.The term "substrate," as used herein, refers to a homogeneous or heterogeneous material layer, as with the previously introduced term "substrate layer." In a temperature range intended for use with the microscanner system, the material layer is typically present as a solid. In particular, it may have a plate-like shape, at least in sections. "Substrate" as a term is used herein to designate a material layer that is simultaneously a proportional component of a plurality of the microscanner systems (in particular, all microscanner systems) in the layer arrangement. In contrast, the term "substrate layer" is used to designate a material layer that, after being separated from the layer arrangement, is only part of one of the microscanner systems. The separation can be carried out, in particular, using known separation methods for separating chips from semiconductor substrates, such as sawing or laser cutting. In particular, the separation can be carried out by separating the layer arrangement along cutting lines that run transversely, in particular orthogonally, to the stacking direction.
Der Begriff „Substrat“ kann sich insbesondere auf einen Wafer, wie einen Wafer aus Halbleitermaterial oder einem in einem vom Mikroscannersystem zur Projektion genutzten Wellenlängenbereich zumindest teiltransparenten Material, wie einem Glaswerkstoff oder Kunststoff, beziehen. Die Form einer Hauptfläche des Substrats, insbesondere Wafers, kann insbesondere kreisförmig (vgl.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Lösung betrifft eine Bildprojektionsvorrichtung zur Projektion eines Bildes in ein Projektionsfeld, wobei die Bildprojektionsvorrichtung eine Mehrzahl von zur Darstellung jeweils eines Bildpunkts des zu projizierenden Bildes konfigurierten mehrstrahligen Mikroscannersystemen nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Lösung aufweist. Das Projektionsfeld ergibt sich somit als Überlagerung der individuellen Beobachtungsfelder der einzelnen Mikroscannersysteme, wobei diese Beobachtungsfelder überlappend oder voneinander separiert sein können. Auch eine Mischung dieser beiden Alternativen ist denkbar, insbesondere um eine Bilddarstellung zu erreichen, bei der sowohl farbvariable als auch monochrome Bildbereiche vorkommen. Bei einigen Ausführungsformen weist die Bildprojektionsvorrichtung eine oder mehrere Schichtanordnungen nach dem zweiten Aspekt auf, wobei in jeder der Schichtanordnungen eine jeweilige Anzahl von zumindest zwei der Mikroscannersysteme der Bildprojektionsvorrichtung enthalten ist. Auf diese Weise lassen sich besonders effizient selbst große Bildprojektionsvorrichtungen, insbesondere mit verschiedensten Projektionsfeldumrissen, herstellen. Dies kann insbesondere anhand eines kachelmäßigen Zusammensetzens (vgl. oben) der Bildprojektionsvorrichtung durch rasterförmige Anordnung mehrerer Schichtanordnungen (und ggf. weiterer einzelner Mikroscannersysteme), die hierbei jeweils als „Kacheln“ dienen, erfolgen.A third aspect of the present solution relates to an image projection device for projecting an image into a projection field, wherein the image projection device comprises a plurality of multi-beam microscanner systems according to the first aspect of the present solution, each configured to display one pixel of the image to be projected. The projection field thus results from the superposition of the individual observation fields of the individual microscanner systems, wherein these observation fields can be overlapping or separate from one another. A mixture of these two alternatives is also conceivable, in particular to achieve an image display in which both color-variable and monochrome image areas occur. In some embodiments, the image projection device comprises one or more layer arrangements according to the second aspect, wherein each of the layer arrangements contains a respective number of at least two of the microscanner systems of the image projection device. In this way, even large image projection devices, in particular with a wide variety of projection field contours, can be manufactured particularly efficiently. This can be achieved in particular by assembling the image projection device in a tiled manner (see above) by arranging several layer arrangements (and possibly further individual micro-scanner systems) in a grid-like manner, each of which serves as “tiles”.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Lösung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Mikroscannersystemen gemäß dem ersten Aspekt, wobei das Verfahren aufweist: (i) Aufeinanderstapeln einer Mehrzahl von Substraten entlang einer Stapelrichtung, um eine Schichtanordnung nach dem zweiten Aspekt zu erzeugen, wobei jeweils zueinander benachbarte Substrate in der Schichtanordnung an ihrer dazwischenliegenden Grenzfläche, insbesondere mittels einer jeweiligen Bond-Verbindung, aneinander befestigt werden; und (iii) Vereinzeln von zumindest zwei der Mikroscannersysteme aus der Schichtanordnung, um einzelnen Mikroscannersysteme zu erhalten. Insbesondere können zur Erreichung einer besonders hohen Herstellungseffizienz 100 oder mehr, insbesondere sogar 1.000, 10.000 oder mehr Mikroscannersysteme aus der Schichtanordnung vereinzelt werden, wozu diese dann zumindest diese Anzahl von Mikroscannersystemen enthält.A fourth aspect of the present solution relates to a method for producing a plurality of microscanner systems according to the first aspect, the method comprising: (i) stacking a plurality of substrates along a stacking direction to produce a layer arrangement according to the second aspect, wherein adjacent substrates in the layer arrangement are fastened to one another at their interface therebetween, in particular by means of a respective bond; and (iii) separating at least two of the microscanner systems from the layer arrangement to obtain individual microscanner systems. In particular, to achieve particularly high manufacturing efficiency, 100 or more, in particular even 1,000, 10,000 or more microscanner systems can be separated from the layer arrangement, for which purpose the layer arrangement then contains at least this number of microscanner systems.
Die Schichtanordnung nach dem zweiten Aspekt kann somit insbesondere als Zwischenprodukt bei der verfahrensgemäßen parallelisierten Herstellung einer Mehrzahl von Mikroscannersystemen nach dem ersten Aspekt aufgefasst werden.The layer arrangement according to the second aspect can thus be regarded in particular as an intermediate product in the parallelized production of a plurality of microscanner systems according to the first aspect.
Unter dem Begriff „Aufeinanderstapeln“ von Substraten ist hier jede Form der Erzeugung einer Schichtanordnung von entlang der Stapelrichtung aufeinanderfolgen Materialschichten zu verstehen, wobei die Materialschichten hier jeweils als „Substrat“ bezeichnet werden. Es kann sich somit insbesondere um ein Stapeln von Festkörpersubstraten, wie Wafern, handeln. Auch ein Abscheiden von Schichten, etwa durch Flüssigkeitsabscheidung mit anschließender Trocknung oder Aushärtung (Curing), Sputtern oder Gasabscheidungsverfahren (wie chemische Gasphasenabscheidung, CVD) oder Mischformen sind hier je nach Material denkbar.The term "stacking" of substrates refers to any form of creating a layered arrangement of successive material layers along the stacking direction, with each material layer being referred to as a "substrate." This can therefore particularly involve stacking solid substrates, such as wafers. Depending on the material, layer deposition, for example, by liquid deposition followed by drying or curing, sputtering, or gas deposition processes (such as chemical vapor deposition, CVD), or mixed forms, are also conceivable.
Bei einigen Ausführungsformen des Verfahrens weist das Aufeinanderstapeln der Substrate ein Ausbilden von zumindest zwei Teil-Schichtanordnungen durch jeweiliges Aufeinanderstapeln von jeweils zwei oder mehr der Substrate je Teil-Schichtanordnung auf. Dabei werden jeweils zueinander benachbarte Substrate in jeder Teil-Schichtanordnung an ihrer dazwischenliegenden Grenzfläche, insbesondere mittels einer jeweiligen Bond-Verbindung (insbesondere mittels Waferbonding), aneinander befestigt. Die Teil-Schichtanordnungen und optional weitere Substrate werden sodann aufeinandergestapelt und an den Grenzflächen aneinander befestigt, insbesondere wiederum mittels einer jeweiligen Bond-Verbindung, um die Schichtanordnung insgesamt auszubilden. Dabei ist es insbesondere möglich, die miteinander zu verbindenden Substrate und/oder Teilstapel sehr genau gegeneinander auszurichten, um eine optimale Passung zu erreichen. Hier sind insbesondere Passgenauigkeiten im Sub-Mikrometerbereich vorteilhaft und erreichbar. Zudem ist es möglich, auch die Ausbildung von Gehäusen für die Mikroscannersysteme bereits auf Stapelbasis, d. h. vor der Vereinzelung, durchzuführen. Dies kann insbesondere, ähnlich wie bei reinen Halbleiterwafern, im Sinne eines sogenannten Wafer-Level-Packaging (WLP) erfolgen.In some embodiments of the method, stacking the substrates on top of one another involves forming at least two partial layer arrangements by stacking two or more substrates on top of one another in each partial layer arrangement. Adjacent substrates in each partial layer arrangement are fastened to one another at their intermediate interface, in particular by means of a respective bond (in particular by wafer bonding). The partial layer arrangements and optionally further substrates are then stacked on top of one another and fastened to one another at the interfaces, in particular again by means of a respective bond, in order to form the layer arrangement as a whole. In this case, it is particularly possible to align the substrates and/or partial stacks to be connected to one another very precisely in order to achieve an optimal fit. Fitting accuracies in the sub-micrometer range are particularly advantageous and achievable here. Furthermore, it is also possible to form housings for the microscanner systems on a stack basis, i.e., before singulation. This can be done in particular, similar to pure semiconductor wafers, in the sense of so-called wafer-level packaging (WLP).
Eines oder mehrere der optional vorhandenen weiteren Substrate kann bzw. können insbesondere zwischen den Teil-Schichtanordnungen angeordnet sein, sodass das Aufeinanderstapeln der Teil-Schichtanordnungen nicht nur unmittelbar, sondern stattdessen auch mittelbar, nämlich einschließlich eines oder mehrerer zwischen den Teil-Schichtanordnungen liegender weiterer Substrate, erfolgen kann.One or more of the optionally present further substrates can be arranged in particular between the partial layer arrangements, so that the stacking of the partial layer arrangements can take place not only directly, but instead also indirectly, namely including one or more further substrates lying between the partial layer arrangements.
Das Ausbilden von Teil-Schichtanordnungen kann insbesondere vorteilhaft dazu genutzt werden, eine Prozessparallelisierung umzusetzen, bei der zwei oder mehr Teil-Schichtanordnungen gleichzeitig erzeugt werden und somit eine Durchsatzsteigerung ermöglicht wird. So können etwa gleichzeitig verschiedene Stapelstationen in einer Fertigungslinie eingesetzt werden, um die verschiedenen Teil-Schichtanordnungen herzustellen, bevor diese und ggf. die weiteren Substrate zur -Schichtanordnung insgesamt zusammengesetzt werden. Auch lassen sich so leicht Fertigungsunterschiede, wie verschiedene Einzelprozesse oder Prozessführungen für die einzelnen Teil-Schichtanordnungen, implementieren, ohne dass dabei auf andere Teil-Schichtanordnungen bzw. deren Fertigung Rücksicht genommen werden muss, etwa im Hinblick auf nutzbare Prozesse oder Temperatur- oder Druckbereiche.The formation of partial layer arrangements can be used particularly advantageously to implement process parallelization, in which two or more partial layer arrangements are produced simultaneously, thus enabling an increase in throughput. For example, different stacking stations can be used simultaneously in a production line to produce the various partial layer arrangements before these and, if necessary, the other substrates are assembled to form the overall layer arrangement. This also makes it easy to implement manufacturing differences, such as different individual processes or process controls for the individual partial layer arrangements, without having to consider other partial layer arrangements or their production, for example with regard to usable processes or temperature or pressure ranges.
Bei einigen Ausführungsformen wird in oder auf zumindest einem ausgewählten Substrat jeweils eine Justagemarkierung erzeugt und zumindest ein anderes Substrat wird beim Ausbilden der Schichtanordnung bezüglich seiner relativen Lage zu dem oder den ausgewählten Substraten mittels der jeweiligen Justagemarkierung justiert. Insbesondere können sämtliche Substrate mittels solcher Justagemarkierungen relativ zu einem oder zu mehreren der jeweils anderen Substrate justiert werden. So lässt sich eine hochpräzise Ausrichtung der Substrate untereinander und somit insbesondere eine hohe optische Qualität der Mikroscannersysteme erreichen.In some embodiments, an alignment mark is generated in or on at least one selected substrate, and at least one other substrate is aligned with respect to its position relative to the selected substrate(s) using the respective alignment mark during formation of the layer arrangement. In particular, all substrates can be aligned relative to one or more of the other substrates using such alignment marks. This allows for highly precise alignment of the substrates with one another and thus, in particular, high optical quality of the microscanner systems.
Bei einigen Ausführungsformen wird vor dem Vereinzeln: in oder an einem ersten Substrat der Schichtanordnung jeweils für jedes der in der Schichtanordnung ausgebildeten mehrstrahligen Mikroscannersysteme die ihm jeweils zugeordneten Strahlungsquellen, welche jeweils einen oder mehrere Strahlungsemitter aufweisen, in situ ausgebildet oder individuell oder zusammengefasst als vorgefertigtes Bauteil montiert, insbesondere gleichzeitig (und somit hocheffizient) für sämtliche Mikroscannersysteme der Schichtanordnung. Im Rahmen der Herstellung der Schichtanordnung wird sodann das derart mit den Strahlungsquellen der mehrstrahligen Mikroscannersysteme ausgestattete erste Substrat als Ganzes relativ zu einem zweiten Substrat justiert, insbesondere unter Nutzung der Justagemarkierungen der an der Justage beteiligten einzelnen Substrate.In some embodiments, before singulation: in or on a first substrate of the layer arrangement, for each of the multi-beam microscanner systems formed in the layer arrangement, the radiation sources assigned to it, each having one or more radiation emitters, are formed in situ or assembled individually or combined as a prefabricated component, in particular simultaneously (and thus highly efficiently) for all microscanner systems of the layered arrangement. During the production of the layered arrangement, the first substrate thus equipped with the radiation sources of the multi-beam microscanner systems is then aligned as a whole relative to a second substrate, in particular using the alignment markings of the individual substrates involved in the alignment.
Das Justieren kann hierzu insbesondere (i) ein Aktivieren der jeweiligen Strahlungsquellen von zumindest zwei in der Schichtanordnung nicht unmittelbar benachbarten, vorzugsweise weit voneinander entfernten, Mikroscannersystemen und (ii) ein Ausrichten des ersten Substrats an zumindest einem weiteren der Substrate (oder umgekehrt) anhand eines durch die aktivierten Strahlungsquellen insgesamt erzeugten Strahlungsmusters aufweisen. Je weiter die aktivierten Strahlungsquellen voneinander entfernt sind, desto höher ist in der Regel die erreichbare Justagegenauigkeit.For this purpose, the adjustment may, in particular, comprise (i) activating the respective radiation sources of at least two microscanner systems that are not directly adjacent in the layer arrangement and are preferably far apart from each other, and (ii) aligning the first substrate with at least one other of the substrates (or vice versa) based on a radiation pattern generated overall by the activated radiation sources. The further the activated radiation sources are from each other, the higher the achievable adjustment accuracy is generally.
Bei einigen Ausführungsformen weist das Verfahren des Weiteren auf: (i) Messen einer Dicke der erzeugten Schichtanordnung vor dem Vereinzeln; (ii) Abgleichen der gemessenen Dicke mit einem diesbezüglich definierten Toleranzkriterium; (iii) wenn die gemessene Dicke einen jenseits einer durch das Toleranzkriterium als tolerabel eingestuften Wert aufweist, Ausselektieren der Schichtanordnung unter Wegfall des Vereinzelns; und (iv) andernfalls Ausführen des Vereinzelns. Auch auf diese Weise lässt sich eine Qualität der Mikroscannersystem oder von Vorstufen davon bewerten und zur Effizienzsteigerung des Herstellungsprozesses und zur Qualitätssicherung nutzenIn some embodiments, the method further comprises: (i) measuring a thickness of the produced layer arrangement prior to singulation; (ii) comparing the measured thickness with a tolerance criterion defined for this purpose; (iii) if the measured thickness exceeds a value classified as tolerable by the tolerance criterion, selecting the layer arrangement and omitting singulation; and (iv) otherwise performing singulation. This also allows the quality of the microscanner system or precursors thereof to be evaluated and used to increase the efficiency of the manufacturing process and for quality assurance.
Die in Bezug auf den ersten Aspekt der Lösung erläuterten Merkmale und Vorteile gelten entsprechend auch für die weiteren Aspekte der Lösung.The features and benefits explained with regard to the first aspect of the solution also apply to the other aspects of the solution.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Lösung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.Further advantages, features and possible applications of the present solution will become apparent from the following detailed description in conjunction with the figures.
Dabei zeigt:
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1A und1B schematisch gemäß zweier beispielhafter Ausführungsformen je eine Querschnittansicht durch einen einzelnen MEMS-Projektor innerhalb eines Mikroscannersystems sowie ein daraus zusammengesetztes mehrstrahliges Mikroscannersystem; -
2 schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer Schichtanordnung mit einer Mehrzahl von jeweils mehrstrahligen Mikroscannersystemen, z. B. nach1A oder1B ; -
3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Mikroscannersystemen, z. B. nach1A oder1B ; -
4 eine schematische Darstellung einer Bildprojektionsvorrichtung mit einer Projektionseinheit auf Basis einer Mehrzahl mehrstrahliger Mikroscannersysteme; -
5 eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsform der Projektionseinheit aus4 , bei der je Mikroscannersystem verschiedenfarbige MEMS-Projektoren vorgesehen sind; und -
6 eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform der Projektionseinheit aus4 , bei der jedes Mikroscannersystem für sich nur gleichfarbige MEMS-Projektoren aufweist.
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1A and1B schematically, according to two exemplary embodiments, a cross-sectional view through a single MEMS projector within a microscanner system and a multi-beam microscanner system composed thereof; -
2 schematically an exemplary embodiment of a layer arrangement with a plurality of multi-beam microscanner systems, e.g. according to1A or1B ; -
3 a flowchart illustrating an exemplary embodiment of a method for producing a plurality of microscanner systems, e.g. according to1A or1B ; -
4 a schematic representation of an image projection device with a projection unit based on a plurality of multi-beam micro-scanner systems; -
5 a plan view of a first embodiment of the projection unit from4 , in which different colored MEMS projectors are provided for each microscanner system; and -
6 a plan view of a second embodiment of the projection unit from4 , in which each microscanner system has only MEMS projectors of the same color.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche, ähnliche oder einander entsprechende Elemente. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich werden. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können, soweit nicht ausdrücklich anders angegeben, auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden.In the figures, like reference numerals designate like, similar, or corresponding elements. Elements shown in the figures are not necessarily drawn to scale. Rather, the various elements shown in the figures are depicted in such a way that their function and general purpose will be understood by those skilled in the art. Connections and couplings between functional units and elements shown in the figures may also be implemented as indirect connections or couplings, unless expressly stated otherwise.
Die
Der MEMS-Projektor 100a weist (anteilig) einen Substratstapel aus einer Mehrzahl von entlang einer Stapelrichtung 101 aufeinander gestapelten Substratschichten 102 bis 118 auf, die jeweils eine zumindest näherungsweise bzw. abschnittsweise plattenförmige Gestalt aufweisen. Jeweils benachbarte Substratschichten sind miteinander mechanisch verbunden, was je nach Material der jeweils zu verbindenden Substratschichten insbesondere mittels eines bekannten Waferbondverfahrens, wie direktem Bonden, anodischem Bonden, eutektischem Bonden, Glas-Frit-Bonden oder adhäsivem Bonden, ausgeführt sein kann.The
Als Grundsubstrat des Substratstapels dient eine plattenförmige Halbleitersubstratschicht 102, insbesondere einen Halbleiterchip mit einer (insbesondere je MEMS-Projektor einer) darin integrierten Schaltung. Im vorliegenden Beispiel enthält die Halbleitersubstratschicht 102 einerseits eine erste Treiberschaltung 102a für eine Antriebsvorrichtung mit zumindest einem Aktuator (z. B. Piezoaktuator) zum Antrieb einer Oszillationsbewegung eines Ablenkelements 112a des MEMS-Projektors 100a, sowie eine zweite Treiberschaltung 102b, die als Treiberschaltung für eine als Strahlungsquelle dienende Laservorrichtung 120 des MEMS-Projektors 100a konfiguriert ist.The base substrate of the substrate stack is a plate-shaped
Die Laservorrichtung 120 kann, einen Laser (
In dem Substratstapel folgt auf die Substratschicht 102 eine weitere Substratschicht 104, wobei sich zwischen den beiden Schichten eine Anschlussschicht mit elektrischen Kontakten 124a bis 124c zur elektrischen Verbindung von Anschlüssen der Treiberschaltungen 102a und 102b mit elektrischen Leitungen 126 bzw. 122 zur Verbindung mit der Antriebsvorrichtung für das Ablenkelement 112a bzw. mit der Laservorrichtung 120 befindet. Die Laservorrichtung 120 ist zumindest anteilig in einer Kavität 104a der Substratschicht 104 untergebracht. Die Substratschicht 104 entspricht hier somit der o.g. „ersten“ Substratschicht.In the substrate stack,
Die Anschlussschicht kann durchgängig sein, etwa als durchgängige Verdrahtungsebene, oder stellenweise vorhanden sein, insbesondere in Form nur der elektrischen Kontakte 124a bis 124c, die insbesondere durch Lötverbindungen oder über eutektische Bondverbindungen gebildet sein können. Insbesondere können eine oder mehrere dieser Verbindungen speziell so ausgestaltet sein bzw. werden, dass sie sowohl als mechanische Verbindung (ggf. mit hermetischer Abdichtung) als auch als eine elektrische Verbindung wirken. Es kann auch zusätzlich zu den elektrischen Kontakten 124a bis 124c ein elektrisch isolierendes Material, insbesondere eine Unterfüllung (sog. „Underfill“; nicht dargestellt), vorhanden sein, um die mechanische Verbindung zwischen den Substratschichten 102 und 104 zu festigen, beispielsweise im Rahmen einer stoffschlüssigen Verbindung (Klebeverbindung). Die Unterfüllung kann insbesondere auch dazu ausgelegt sein, Unterschiede in thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den beiden Substratschichten 102 und 104 zumindest teilweise zu kompensieren, um die Temperaturfestigkeit des Substratstapels und somit die Zuverlässigkeit des Mikroscannersystems 100 zu erhöhen.The connection layer can be continuous, for example as a continuous wiring layer, or present in places, in particular in the form of only the
Zusätzlich können zur Kühlung in einer oder mehreren Substratschichten des Substratstapels, insbesondere in der Substratschicht 104, ein oder mehrere Kühlelemente 136 angeordnet sein. Sie können insbesondere als mit einem gut wärmeleitenden Material, insbesondere einem Metall, gefüllte Kanäle, z. B. vom Typ TSV oder TGV, ausgebildet sein, sodass sie als Wärmesenke gegenüber ihrer Umgebung wirken können. Ihr Verlauf kann insbesondere parallel zur Stapelrichtung 101 ausgerichtet sein. Zusätzlich können sie an eine andere, stärkere Wärmesenke, wie einen Kühlkörper (nicht gezeichnet) wärmeleitend angeschlossen sein, um die von ihnen aufgenommene Wärme besser abführen zu können.In addition, one or
Im weiteren Aufbau des Substratstapels folgt auf die Substratschicht 104 eine weitere Substratschicht 106, die aus einem im Wellenlängenbereich der Laserquelle 120, im Falle von mehreren Lasern in deren insgesamt genutzten Wellenlängenbereich) zumindest teiltransparenten Material gebildet ist, insbesondere aus Glas oder einem transparenten Kunststoff. Die Substratschicht 106 ist konfiguriert, von der Laserquelle 120 ausgesandte elektromagnetische Strahlung mittels einer Strahlformungsoptik zu kollimieren (z. B. mittels Fast-Axis-Kollimation, engl.: „fast axis collimation“, FAC) oder zu fokussieren, jeweils insbesondere in einer durch die Stapelrichtung und eine dazu orthogonal liegende Richtung aufgespannte Strahlungsebene, in der eine (erste) Schwingungsachse des Ablenkelements 112a verläuft. Bei einem zwei Schwingungsachsen für das Ablenkelement aufweisenden Mikroscannersystem kann die erste Schwingungsachse insbesondere so gewählt sein, dass ihre zugeordnete Eigen- und/oder Resonanzfrequenz größer ist als diejenige zur anderen Schwingungsachse. Die Substratschicht 106 kann insbesondere zugleich, so ausgebildet sein, dass sie die oben genannte optisch wirksame Substratschicht zur Strahlvereinigung bildet.In the further construction of the substrate stack, the
Nach einer weiteren Substratschicht 108, die als Spacer dient und eine zentrale Öffnung aufweist, durch die hindurch der Strahlengang der von der Substratschicht 106 kollimierten Strahlung 130 verläuft, folgt im Stapelaufbau eine weitere Substratschicht 110. Sie ist, ähnlich der Substratschicht 106, aus einem im Wellenlängenbereich der Laserquelle 120 zumindest teiltransparenten Material gebildet, insbesondere aus Glas oder einem transparenten Kunststoff. Sie dient dazu, die Strahlung 130 mittels einer Strahlformungsoptik (weiter) zu kollimieren (z. B. mittels Slow-Axis-Kollimation, engl.: „slow axis collimation“, SAC) oder zu fokussieren, jeweils in einer durch die Stapelrichtung und eine dazu orthogonal liegende Richtung aufgespannten weiteren Strahlungsebene, in der eine zweite, zur ersten Schwingungsachse orthogonal verlaufende Schwingungsachse des Ablenkelements 112a verläuft. Durch die Kombination der beiden Substratschichten 106 und 110 kann somit die Strahlung in ihrem gesamten Querschnitt kollimiert werden, sodass sie nach dem Durchlaufen der Substratschicht 110 als ein paralleles Strahlenbündel beschrieben werden kann. Die Substratschichten 106 und 110 entsprechen hier somit jeweils einer o.g. „dritten“ Substratschicht. Optional ist jedoch auch ein Stapelaufbau möglich, bei dem die Substratschichten 108 und 110 entfallen.After a
Es folgt im Stapelaufbau eine weitere Substratschicht 112, in der zentral eine Kavität 112b ausgebildet ist, in der sich das Ablenkelement 112a befindet. Es ist jeweils in
Um eine, insbesondere mehrdimensionale, Projektion erzeugen zu können, ist das Ablenkelement 112a derart über eine Aufhängung mit einer oder mehreren Federn an einem es umgebenden rahmenförmigen Abschnitt der Substratschicht 112 befestigt, dass es simultan um jede der Schwingungsachsen eine rotatorische Oszillation ausführen kann. Die Aufhängung kann dabei insbesondere so konfiguriert sein, dass jede der rotatorischen Oszillationen in einem Winkelbereich bis zu einem maximalen Auslenkungswinkel, wenn sie als freie Schwingung verläuft, harmonisch ist, d. h., dass die rücktreibende Kraft der Federn bezüglich der jeweiligen Schwingungsachse also zumindest in guter Näherung dem Hook'schen Gesetz gehorchen. Es ist auch denkbar, dass die Aufhängung derart konfiguriert ist, dass das Ablenkelement 112a mit seiner Aufhängung einen Duffing-Oszillator bildet.In order to be able to generate a projection, in particular a multi-dimensional one, the deflection element 112a is attached to a frame-shaped section of the
Zum Antrieb der Oszillationen ist am Ablenkelement 112a eine (nicht dargestellte) Antriebsvorrichtung vorgesehen. Sie kann die insbesondere einen oder mehrere Piezoaktuatoren aufweisen, die beispielsweise auf einer oder mehreren der Federn angebracht sind, um diese bei entsprechender Ansteuerung durch die Treiberschaltung 102a mittels Krafteinwirkung verformen. Durch diese Verformung kann eine Auslenkung des Ablenkelements 112a aus seiner Ruhelage bewirkt werden, um eine ein- oder mehrdimensionale Oszillation des Ablenkelements 112a in Gang zu bringen und/oder kontinuierlich fortzuführen. Für den o. g. Fall, dass die Substratschichten 108 und 110 entfallen, kann die Substratschicht 112 im Stapelaufbau unmittelbar auf die Substratschicht 106 folgen. Die Substratschicht 112 bildet zusammen mit der Antriebsvorrichtung ein MEMS, welches wiederum einen Bestandteil des MEMS-Projektors insgesamt bildet.To drive the oscillations, a drive device (not shown) is provided on the deflection element 112a. It can, in particular, comprise one or more piezo actuators, which are mounted, for example, on one or more of the springs in order to deform them by applying force when appropriately controlled by the
Die Antriebsvorrichtung ist mit der Treiberschaltung 102a über durch den darunterliegenden Teil des Substratstapels geführte Anschlussleitungen, von denen in
Für die Anschluss-Bondverbindungen 128 kommen insbesondere metall-eutektische Verbindungen, wie Gold-Zinn-Verbindungen, oder Metalldirektbondverfahren, wie Gold-Gold-Verbindungen, infrage. Für die vertikalen elektrischen Leitungsabschnitte der Leitung(en) 126 im Substratstapel werden elektrisch leitende Durchkontakte in die jeweiligen Substratschichten eingebracht, zum Beispiel im Falle einer Glas-Substratschicht ein sog. Through-Glas-Via (TGV) oder im Falle einer Silizium-Substratschicht ein sog. Through-Silicon-Via (TSV). Neben der elektrischen Leitung können die elektrischen Leitungen 126 einschließlich der jeweils zugehörigen Anschluss-Bondverbindungen 128 auch zur thermischen Ableitung verwendet werden, was insbesondere für die Substratschicht 104 mit der typischerweise wärmeerzeugenden Laservorrichtung 120 von Bedeutung ist.For the
Auf die Substratschicht 112 folgt eine weitere Substratschicht 114, die zusammen mit in Substratschichten 110 und 112 die Kavität 112b mit dem Ablenkelement 112a allseitig hermetisch abschließt. Dementsprechend kann die Kavität 112b evakuiert oder zumindest mit einem unter Unterdruck stehenden Gas gefüllt sein, sodass Gasreibungsverluste bei der Oszillation des Ablenkelements 112a (fast) vollständig vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden können. Auch eine oder mehrere, insbesondere sämtliche, weitere gegebenenfalls vorhandene Kavitäten im Substratstapel können hermetisch abgeschlossen und evakuiert sein oder unter Unterdruck stehen. Dies kann insbesondere für einen Hohlraum zwischen den beiden Kollimator-Substratschichten 106 und 110 und/oder für die Kavität 104a in der Substratschicht 104 gelten, in der sich die Laservorrichtung 120 befindet.The
Im Stapelaufbau folgt auf die Substratschicht 114 eine weitere strahlformende Substratschicht 116, in der ein transmittierendes Axicon 116a mit einer darauf aufgebrachten, als zusätzliches reflektierendes Axicon wirkenden zentralen Reflexionsfläche 116b ausgebildet ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Substratschichten 114 und 116 zusammenfallen, d. h. eine einzige, zur Ausbildung des Axicons strukturierte Substratschicht bilden.In the stacked structure, the
Darüber kann sich in beiden Fällen, wie in
Die Substratschichten 114, 116 und 118 sind folglich, zumindest im Bereich des Strahlengangs der Strahlung 130, jeweils aus einem im Wellenlängenbereich der Laserquelle 120 zumindest teiltransparenten Material gebildet (mit Ausnahme der Reflexionsflächen 116a und 116b). Das Material kann ein Glas oder ein transparenter Kunststoff sein und die Materialien der verschiedenen genannten Substratschichten 114 bis 118 können auch untereinander unterschiedlich sein. Die Substratschichten 116 und 118 entsprechen hier jeweils einer o.g. „vierten“ Substratschicht.The substrate layers 114, 116, and 118 are therefore each formed, at least in the region of the beam path of the
Anstelle des Axicons sind auch andere Strahlformungsoptiken denkbar, wie ein Parabolspiegel oder ein planarer Umlenkspiegel.Instead of the axicon, other beam shaping optics are also conceivable, such as a parabolic mirror or a planar deflection mirror.
Die Substratschicht 114 kann zudem insbesondere als Mattscheibe oder Streuscheibe ausgebildet sein, sodass an ihr bei Bestrahlung mit den vom Ablenkelement abgelenkten Strahlen ein Zwischenbild entsteht, welches sodann durch die hierbei als Projektionsoptik fungierenden Substratschichten 116 und 118 in das Beobachtungsfeld projiziert wird.The
Der Stapelaufbau des MEMS-Projektors 100a kann des Weiteren Umverdrahtungen (nicht dargestellt) für elektrische Verbindungen aufweisen, wobei die Umverdrahtungen insbesondere als Umverdrahtungsebenen an oder nahe den Grenzflächen zwischen benachbarten Substratschichten ausgebildet sein können, insbesondere in oder an den Substratschichten 102, 104 und/oder 112.The stack structure of the
Insbesondere können mehrere, insbesondere sogar sämtliche, Substratschichten des MEMS-Projektors 100a bezüglich der Symmetrieachse 112c eine Rotationssymmetrie aufweisen, etwa eine Kreissymmetrie oder bei quadratischem Grundriss eine vierzählige Rotationssymmetrie.In particular, several, in particular even all, substrate layers of the
Auf die weiteren Bezugszeichen 201 bis 203 und 200 wird erst im Weiteren unter Bezugnahme auf die
Bei dem Verfahren 300 wird zunächst in Prozessen 305 bis 320 eine Schichtanordnung 200 gemäß
Konkret wird im Prozess 305 die Teil-Schichtanordnung 201 erzeugt, indem zu den Substratschichten 106 bis 110 korrespondierende Substrate miteinander verbunden werden. Dies kann insbesondere in einer evakuierten oder unter Unterdruck stehenden Kammer erfolgen, sodass später in jedem der entstehenden Mikroscannersysteme 100 je MEMS-Projektor 100a eine jeweilige durch Substratschichten 106 bis 110 hermetisch eingeschlossene Kavität evakuiert ist oder unter Unterdruck steht. Soweit die Substrate nicht bereits fertig zugeliefert werden, kann der Prozess 305 auch die Herstellung dieser Substrate umfassen. die Teil-Schichtanordnung 201 bildet für jeden in der Schichtanordnung 200 auszubildenden MEMS-Projektor 100a jeweils einen Kollimator oder eine Fokussieroptik für die Strahlung 130, wie vorausgehend unter Bezugnahme auf
Im Prozess 310 wird die Teil-Schichtanordnung 201 um die zu den Substratschichten 112 mit dem Ablenkelement 112a und der Substratschicht 114 korrespondierenden Substrate zur Teil-Schichtanordnung 202 ergänzt. Falls oder soweit diese Substrate nicht bereits fertig zugeliefert werden, kann der Prozess 310 auch die Herstellung dieser Substrate umfassen.In
Im Prozess 315 wird die Teil-Schichtanordnung 203 erzeugt, wobei insbesondere die bereits als Vorprodukt strukturierte Schicht 104 mit der Strahlungsquelle 120 bestückt wird. Zudem werden zu den Substratschichten 102 und 104 korrespondierende Substrate einschließlich der Anschlussschicht 124 miteinander verbunden. Falls oder soweit diese Substrate nicht bereits als Vorprodukte fertig zugeliefert werden, kann der Prozess 315 auch die Herstellung dieser Substrate (als Vorprodukte) umfassen. Die Strahlungsquelle wird mittels der Anschlussschicht 124 kontaktiert.In
Im Prozess 320 werden zur Ausbildung der gesamten Schichtanordnung 200 die zuvor hergestellten Teilstapel 202 und 203 zusammengesetzt und durch zu den Substratschichten 116 und 118 korrespondierende Substrate ergänzt. Zum Verbinden der jeweils benachbarten Substrate und darauffolgend auch der Teil-Schichtanordnungen 201, 202 bzw. 203 sowie der Schichtanordnung 200 insgesamt können insbesondere die bereits oben angesprochenen verschiedenen Waferbonding-Verfahren, je nach Art der zu verbindenden Substrate, genutzt werden. Zur vor oder während dem jeweiligen Verbinden erfolgenden relativen Ausrichtung der zu verbindenden Substratschichten der jeweiligen Teilstapel 201 bis 203 untereinander sowie nachfolgend der Teil-Schichtanordnungen 202 und 203 untereinander können Justagemarkierungen 132 auf einer oder mehrerer der Substrate vorgesehen werden. Zusätzlich könne zur Erhöhung der Genauigkeit der Justage und/oder zur späteren Bewertung der erzeugten Schichtanordnung oder der daraus vereinzelten Mikroscannersysteme 100 ein oder mehrere Justagegenauigkeitsmerkmale 134, etwa in Skalenform, auf relevanten Substraten bzw. Substratschichten, z. B. wie illustriert auf Substratschicht 104, ausgebildet werden oder zuvor ausgebildet worden sein.In
Die Justage kann stattdessen oder zusätzlich ein Aktivieren von zumindest zwei in der Schichtanordnung nicht unmittelbar benachbarten Mikroscannersystemen umfassen, wobei das zur ersten Substratschicht korrespondierende („erste“) Substrat und somit die Strahlungsquellen 120 gegenüber zumindest einem, insbesondere sämtlichen, weiteren der Substrate anhand eines durch die aktivierten Strahlungsquellen insgesamt erzeugten Strahlungsmusters ausgerichtet werden. Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit der gegenseitigen Ausrichtung von Teilstapeln 201 bis 203 eine vorteilhafte Methode, um eine besonders hohe Präzision der Justage zu erreichen.Instead or additionally, the alignment may comprise activating at least two microscanner systems that are not directly adjacent in the layer arrangement, wherein the substrate corresponding to the first substrate layer ("first") and thus the
Wenn die Schichtanordnung fertiggestellt ist, kann er in einem Prüfprozess 325 als Ganzes getestet werden. Hierzu wird seine Dicke, insbesondere seine maximale Dicke, gemessen und mit einem zuvor festgelegten Toleranzkriterium, etwa einem erlaubten Toleranzbereich für die Dicke, verglichen. Ist das Toleranzkriterium nicht erfüllt (330 - nein) so wird die Schichtanordnung als Ganzes als defekt ausselektiert (350).Once the layer arrangement is complete, it can be tested as a whole in a
Andernfalls (330 - ja) wird das Verfahren mit einem Testprozess 335 fortgeführt, bei dem die in der Schichtanordnung ausgebildeten Mikroscannersysteme 100 noch auf Ebene der Schichtanordnung (also im Falle von Wafern auf Wafer-Ebene, engl.: „wafer-level“) individuell, vorzugsweise aber gleichzeitig, getestet werden. Soweit dabei Defekte an bestimmten Mikroscannersystemen 100 festgestellt werden, können diese insbesondere als fehlerhaft markiert und/oder in zugeordneten Datenstrukturen als defekt klassifiziert werden.Otherwise (330 - yes), the method continues with a
Sodann wird in einem Vereinzelungsprozess 340 die fertiggestellte Schichtanordnung 200 in die einzelnen darin enthaltenen und bereits getesteten Mikroscannersysteme 100 vereinzelt. Dies kann insbesondere anhand eines Sägeprozesses erfolgen. Solche Sägeprozesse, z. B. unter Nutzung von diamantbeschichteten Sägen, können insbesondere solchen entsprechen, wie sie aus der Halbleitertechnik zum Vereinzeln von Halbleiterwafern in einzelne Chips bekannt sind.Then, in a
Zuvor als defekt markierte bzw. klassifizierte Mikroscannersystem könne sodann in einem nachfolgenden Selektionsprozess 345 individuell ausselektiert, insbesondere ausgeschleust, werden.Microscanner systems previously marked or classified as defective can then be individually selected, in particular rejected, in a
In
In beiden Ausführungsformen 500 und 600 können die einzelnen Mikroscannersysteme 100 als separate Komponenten vorliegen, die zu der Anordnung im Sinne einer Baugruppe kombiniert wurden. Es ist jedoch auch möglich, dass sämtliche oder zumindest eine Untermenge aus zwei oder mehr der Mikroscannersysteme 100 noch monolithisch integriert innerhalb einer Schichtanordnung 200 vorliegen, sie also nicht daraus vereinzelt wurden.In both embodiments 500 and 600, the
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS
- 100100
- MikroscannersystemMicro scanner system
- 100a100a
- MEMS-ProjektorMEMS projector
- 100a-R100a-R
- MEMS-Projektor zur Emission roter StrahlungMEMS projector for emitting red radiation
- 100a-G100a-G
- MEMS-Projektor zur Emission gelber StrahlungMEMS projector for emitting yellow radiation
- 100a-B100a-B
- MEMS-Projektor zur Emission blauer StrahlungMEMS projector for emitting blue radiation
- 101101
- StapelrichtungStacking direction
- 102102
- Substratschicht mit TreiberschaltungenSubstrate layer with driver circuits
- 102a102a
- Treiberschaltung für Antrieb des AblenkelementsDriver circuit for driving the deflection element
- 102b102b
- Treiberschaltung für LaservorrichtungDriver circuit for laser device
- 104104
- „erste“ Substratschicht mit Laservorrichtung“first” substrate layer with laser device
- 104a104a
- Kavität zur Aufnahme der LaservorrichtungCavity for holding the laser device
- 106106
- Substratschicht mit Kollimator für erste SchwingungsachseSubstrate layer with collimator for first oscillation axis
- 108108
- Substratschicht als SpacerschichtSubstrate layer as spacer layer
- 110110
- Substratschicht mit Kollimator für eine zweite SchwingungsachseSubstrate layer with collimator for a second oscillation axis
- 112112
- „zweite“ Substratschicht mit Ablenkelement“second” substrate layer with deflection element
- 112a112a
- Ablenkelementdeflection element
- 112b112b
- Kavität zur Aufnahme des AblenkelementsCavity for accommodating the deflection element
- 112c112c
- Symmetrieachseaxis of symmetry
- 112d112d
- Öffnung im AblenkelementOpening in the deflection element
- 114114
- Substratschicht als Deckel für die Kavität mit AblenkelementSubstrate layer as a lid for the cavity with deflection element
- 116116
- Substratschicht mit erstem und zweiten AxiconSubstrate layer with first and second axicon
- 118118
- Substratschicht mit drittem Axicon oder SammellinseSubstrate layer with third axicon or convex lens
- 120120
- Strahlungsquelle, insbesondere LaservorrichtungRadiation source, in particular laser device
- 120a120a
- Strahlungsemitter, insbesondere LaserdiodenRadiation emitters, especially laser diodes
- 120b120b
- optische Leiteroptical conductors
- 122122
- elektrische Leitung zum Anschluss der Laservorrichtungelectrical cable for connecting the laser device
- 124a-c124a-c
- elektrische Kontakteelectrical contacts
- 126126
- elektrische Leitung zum Anschluss einer Antriebsvorrichtung für das Ablenkelementelectrical cable for connecting a drive device for the deflection element
- 128128
- elektrisch leitende Anschluss-Bondverbindungenelectrically conductive connection bonds
- 130130
- elektromagnetische Strahlung, insbesondere (Laser-)strahlungelectromagnetic radiation, especially (laser) radiation
- 130-i130-i
- elektromagnetischer Strahl der i-ten Strahlungsquelleelectromagnetic beam of the i-th radiation source
- 132132
- JustagemarkierungenAdjustment markings
- 134134
- JustagegenauigkeitsmerkmalAdjustment accuracy feature
- 136136
- KühlelementCooling element
- 200200
- Schichtanordnung, insbesondere Waferstapel (Waferstack)Layer arrangement, in particular wafer stacks
- 201-203201-203
- Teil-SchichtanordnungenPartial layer arrangements
- 300300
- Herstellungsverfahren für Mikroscannersysteme mit einer Schichtanordnung als ZwischenproduktManufacturing process for microscanner systems with a layer arrangement as an intermediate product
- 305-350305-350
-
Prozesse im Rahmen des Verfahrens 300Processes under
Procedure 300 - 400400
- BildprojektionsvorrichtungImage projection device
- 405405
- ProjektionseinheitProjection unit
- 405a, b405a, b
-
verschiedene Ausführungsformen der Projektionseinheit 405various embodiments of the
projection unit 405 - 410410
- GehäuseHousing
- 415415
- SignalverarbeitungseinheitSignal processing unit
- 420420
- Projektionsfeld, Überlagerung der Beobachtungsfelder der einzelnen Mikroscannersysteme der BildprojektionsvorrichtungProjection field, superposition of the observation fields of the individual microscanner systems of the image projection device
- 500500
-
erste Ausführungsform der Projektionseinheit 405first embodiment of the
projection unit 405 - 600600
-
zweite Ausführungsform der Projektionseinheit 405second embodiment of the
projection unit 405
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- DIN EN ISO 4287:2010 [0016]DIN EN ISO 4287:2010 [0016]
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