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USB-Einplatinenkameras für Maskenbelichter

Gerade einmal 36x36mm messen die Einplatinenkameras der uEye LE-Serien. Der französische Hersteller Kloé verbaut sie in seinen Maskenbelichtern, die als Desktop-Systeme ausgelegt sind und eine exakte und schnelle Ausrichtung von Fotomasken ermöglichen. Die Kameras lassen sich platzsparend integrieren und liefern dank modernster Sensortechnik eine ausreichend hohe Bildqualität. Zudem bleibt der OEM offen für künftige Funktionserweiterungen seiner Geräte.

 Die Platinenkameras der USB2 uEye LE Serie ohne Objektivhalter sorgen für die richtige Positionierung bei den Maskenbelichtern von Kloé und messen nur 36x36mm. (Bild: IDS Imaging Development Systems GmbH)

Die Platinenkameras der USB2 uEye LE Serie ohne Objektivhalter sorgen für die richtige Positionierung bei den Maskenbelichtern von Kloé und messen nur 36x36mm. (Bild: IDS Imaging Development Systems GmbH)


Kloé mit Sitz im französischen Montpellier entwickelt und fertigt Systeme für die Herstellung von Bauelementen im Bereich der Mikrosystemtechnik. Das Geräteprogramm umfasst u.a. Systeme für die maskenlose Laserlithographie sowie UV-LED-Maskenbelichter (Mask Aligner). Letztere werden insbesondere in der Herstellung von Mikrochips, aber auch in der Mikrooptik sowie Biotechnologie (Lab on Chip) eingesetzt, um Fotomasken exakt auf einem Wafer oder einem Glassubstrat zu positionieren und die darunter liegende Oberfläche zu belichten. Microchips bestehen aus einer Vielzahl übereinander liegender Layer, die zusammen die elektronischen Schaltkreise und somit die gesamte Funktion des Chips bilden. Diese Ebenen müssen bei der Herstellung exakt übereinander positioniert werden, um die elektrischen Verbindungen untereinander sicher zu stellen und die Funktionalität des Chips zu gewährleisten. Die erste Ebene, die auf den Wafer belichtet wird, beinhaltet dazu einen Satz an Positionierungsmarkierungen (Alignment Marks). Diese werden zur weiteren Ausrichtung der nachfolgenden Ebenen benutzt, indem diese Markierungen wiederum mit den Markierungen auf der Fotomaske der nächsten Ebene in Übereinstimmung gebracht werden. Um die Ausrichtung so präzise und so einfach wie möglich zu gestalten, nutzt Kloé die Vorteile von Industriekameras und baut in seinen Maskenbelichtern der neuesten Generation UV-KUB3 jeweils zwei Einplatinenkameras von IDS ein. Die beiden Modelle aus der USB2 uEye LE-Serie sind ca. 36x36mm groß und in der zum Einsatz kommenden Version ohne Objektivhalter nur ca. 5mm hoch. Kloé setzt die Kameras direkt auf eine spezielle Optik auf und spart mit dieser Lösung viel Platz. Angeschlossen sind die beiden Kameras über USB2.0 an einen Linux-Embedded-Computer. Die erfassten Bilder mit den stark vergrößerten Positionierungsmarkierungen werden direkt am Gerät auf einem integrierten Bildschirm visualisiert; mittels eines Joypads kann der Bediener die Fotomasken dann exakt ausrichten. „Es gäbe alternativ auch die Möglichkeit, mit Binokularmikroskopen zu arbeiten, aber die Lösung mit Industriekameras im Platinenformat ist erheblich platzsparender,“ beschreibt Benjamin Rolland, Range Manager für die UV-KUB-Gerätefamilie bei Kloé einen der Vorteile. „Unser System ist als Desktopgerät konzipiert. Bei einer Seitenlänge von ca. 47,5cm erlaubt es die Belichtung von 5″-Fotomasken auf einer Waferfläche von 100mm Durchmesser. Außerdem bietet es in Verbindung mit einem großen Monitor deutlich mehr Bedienkomfort. Mit einfachsten Möglichkeiten der Bildbearbeitung (Kontraststeigerung, HDR) können wir eine Justiergenauigkeit von weniger als 0,2µm erzielen.“ Kloé integriert pro Gerät jeweils zwei Modelle UI-1242LE. Die USB-2.0-Platinenkamera ohne Objektivhalter ist mit einem besonders lichtempfindlichen 1,3MP-CMOS-Sensor von e2v (1.280×1.024Pixel) ausgestattet, wobei der Gerätebauer die Monochrome-Version des Sensors nutzt. Neben der hohen Lichtempfindlichkeit in CCD-Qualität zeichnet sich die Kamera durch eine Reihe von Zusatzfunktionen aus: So bietet der Sensor beispielsweise jeweils zwei, im laufenden Betrieb umschaltbare Global- und Rolling-Shutter-Varianten und dadurch maximale Flexibilität bei wechselnden Anforderungen und Umgebungsbedingungen. Zusätzlich stehen maximal vier Areas of Interest zur Verfügung. Ein Acht-Pin-Konnektor mit 5V Stromversorgung, Trigger und Blitz, zwei GPIOs sowie ein I2C-Bus zur Ansteuerung der Peripherie sorgen für nahezu uneingeschränkte Konnektivität und Flexibilität. Apropos Flexibilität: Dank des für alle Kameras identischen SDKs bleiben OEM-Kunden auch offen für künftige Anpassungen des Funktionsumfangs ihrer Geräte. Über das uEye API kann Kloé alle Sensorfeatures der Boardlevel-Kamera in die eigene Anwendung einbinden. Das API ist Teil der IDS Software Suite, die sowohl für Windows 7, 8 und 10 als auch für Linux und Linux Embedded erhältlich ist. Das SDK ist im Lieferumfang der Kameras enthalten und für alle Modelle – egal ob mit USB3.0, USB2.0 oder GigE Anschluss – einheitlich. Gerätebauer können problemlos von einer USB2.0-Kamera auf ein leistungsstärkeres Modell mit USB3.0- oder GigE-Anschluss wechseln. Die Applikation muss dann nicht neu entwickelt werden, lediglich kameraspezifische Parameter gilt es anzupassen. Die Software Suite beinhaltet darüber hinaus Demo-Programme für die Kameraeinbindung und Bilderfassung mit den zugehörigen Source-Codes in C, C++ und VB.

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