WO2024120821A1 - Verfahren zur fehleranalyse und inspektionssystem - Google Patents

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WO2024120821A1
WO2024120821A1 PCT/EP2023/082598 EP2023082598W WO2024120821A1 WO 2024120821 A1 WO2024120821 A1 WO 2024120821A1 EP 2023082598 W EP2023082598 W EP 2023082598W WO 2024120821 A1 WO2024120821 A1 WO 2024120821A1
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product
processing device
camera
reference object
light beam
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PCT/EP2023/082598
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Pavel Linhart
Pavel Krizek
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Witrins S.R.O.
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    • G01N2021/95638—Inspecting patterns on the surface of objects for PCB's

Definitions

  • the invention relates to a method for fault analysis of a product, in particular a circuit board product, semiconductor wafer, galvanic cell or the like, with an inspection system, and to an inspection system, wherein the inspection system comprises a projection device, an optical detection device and a processing device, wherein white light is divided into its spectral components by means of a spectrometer device of the projection device and a monochromatic light beam thus formed from monochromatic light beams is projected onto a product at an angle of incidence ß, wherein the optical detection device has a detection unit with a camera, wherein in a detection plane of the detection unit running transversely, preferably orthogonally to a surface of the product, a multichromatic light beam is reflected on the product, which is detected by means of the camera in an image plane.
  • the inspection system comprises a projection device, an optical detection device and a processing device, wherein white light is divided into its spectral components by means of a spectrometer device of the projection device and a monochromatic light beam thus formed
  • a height profile for example of a semiconductor wafer, a circuit board or of components arranged on a circuit board, is determined using a spectroscopic method.
  • the product to be checked can be a so-called PCB (printed circuit board), a semiconductor wafer, a photovoltaic cell, a galvanic cell or a fuel cell or battery and their components or the like. Since errors can occur during the manufacture of the circuit board product, semiconductor wafer or the like, it is regularly necessary to analyze the product for possible errors. For example, conductor tracks formed on the product or electronic components attached to it may be incomplete or not positioned correctly.
  • Such error analysis is regularly carried out using an inspection system that has a camera for taking images. a surface of the product.
  • the camera can be a so-called line camera with optical sensors arranged in a row or with three rows of different sensors (RGB sensors) or an area camera with more than three rows or lines.
  • EP 2 307 852 B1 discloses an inspection system or a method for fault analysis of PCBs, with which a surface of a PCB can be optically measured.
  • a monochromatic light beam emanating from a white light source is guided through a prism in order to generate a multichromatic light beam that is projected onto the circuit board product at an angle of incidence.
  • the surface appears in a spectral color of the multichromatic light beam directed at this height depending on its height.
  • a monochromatic light beam reflected in this way from the surface in question is captured by an optical detection device, in particular a camera.
  • height information of the surface of the circuit board product in question can be calculated, taking into account the angle of incidence of the multichromatic light beam on the detection plane and the position of the circuit board product relative to the camera.
  • a disadvantage of the known inspection systems or methods is that a surface of the product or a height difference within the surface cannot always be detected reliably and with sufficient accuracy.
  • a sufficiently good resolution of the camera or camera chip is required.
  • the product must then also be completely scanned with the appropriate resolution, which significantly increases the amount of data to be processed with the processing device.
  • several images or scans of the product may be required for a reliable error analysis, or the product may be illuminated with different colored light. Improving the accuracy of a product analysis therefore requires a significantly higher level of greater computing power of the processing device or the data processing means used.
  • the product should be analyzed as quickly as possible, although a detailed analysis can lead to a slowdown of the analysis process due to the increased effort required for data processing.
  • the present invention is therefore based on the object of proposing a method for fault analysis of a product and an inspection system which enables fault analysis with improved accuracy and speed.
  • the inspection system comprises a projection device, an optical detection device and a processing device, wherein white light is split into its spectral components by means of a spectrometer device of the projection device and a multichromatic light beam formed in this way from monochromatic light beams is projected onto a product at an angle of incidence ß, wherein the optical detection device has a detection unit with a camera, wherein in a detection plane of the detection unit running transversely, preferably orthogonally to a surface of the product, a multichromatic light beam is reflected on the product, which is detected by means of the camera in an image plane, wherein in a first step a reference object is measured, wherein the processing device derives height information of a surface of the reference object from color information of the reflected multichromatic light beam in the image plane, a position of the optical detection unit relative to the reference object and the angle of incidence ß and stores
  • the wavelength of the multichromatic light beam directed at the detection plane at the angle of incidence ß shifts, which varies with a height in a detection plane.
  • the multichromatic light beam is understood here to be a light beam that is formed from a bundle of light rays of different wavelengths.
  • the angle of incidence ß of this multichromatic light beam is related to a central axis or optical axis of the multichromatic light beam.
  • the optical axis of the multichromatic light beam runs from the spectrometer device to a point on the surface in the detection plane.
  • the wavelength of the multichromatic light beam which varies with the height of the surface, now means that the relevant reflection image in the image plane of the camera is also imaged relative to the optical axis or detection plane, depending on the wavelength or height.
  • the image in the image plane of the camera then makes it possible to calculate height information about the surface using the processing device. For this purpose, the wavelength or color information of the reflection image is recorded.
  • the processing device then calculates height information for the surface in question from the position of the optical detection unit relative to the reference object or product and the angle of incidence ß.
  • the processing device derives the height information of the surface of the reference object from the color information of the reflected multichromatic light beam in the image plane, the position of the optical detection unit relative to the reference object and the angle of incidence ß.
  • the respective color information and the height information derived therefrom are consequently stored with the reference data set, for example in a storage device of the processing device.
  • the first step can therefore be used to carry out a calibration of the inspection system, wherein the reference object can have a shape and accuracy suitable for calibration. In particular, the reference object can therefore also differ significantly from the product.
  • the second step at least one product is measured, wherein a large number of products can also be measured in a sequence.
  • the processing device determines for the respective product from the color information recorded with the detection unit by means of of the reference data set the height information of the surface of the product. Since height information can already be assigned to each piece of color information in the reference data set, no further, complex data processing or calculation is required. A final inspection of a product or a large number of products can thus be carried out much more accurately and quickly.
  • a camera with a particularly advantageous, high resolution can also be used, since the data volumes generated when measuring the product can be processed much more quickly by the processing device using the reference data set.
  • any errors or inaccuracies in the spectrometer device and the detection unit can be easily recognized or taken into account by measuring the reference object and compensated or corrected using the reference data set, so that an analysis result is more reliable overall. Mixed colors that arise from multiple reflections on the product can therefore be immediately recognized and calculated out.
  • a flat plate preferably a coated glass plate, particularly preferably with a matt surface, can be used as a reference object.
  • the coating can be made of chrome or another metal, for example, so that sufficient reflection of the multichromatic light beam is possible on the surface of the reference object.
  • the surface of the reference object can also be matt. This makes it possible to obtain a diffuse reflection image, which is particularly suitable for obtaining height information.
  • a further reference object can be measured in a further step, whereby a plate with at least two levels with a different height can be used as the further reference object.
  • the further reference object can have levels at different heights, for example at distances of 0.3 to 1.5 mm relative to each other. At least two levels or more than two levels can be formed on the further reference object. This makes it possible to obtain color information that differs greatly from one another and can be clearly assigned to a height, whereby a height difference can be derived from the different color information. which can be compared with an actual height difference of the further reference object or its levels.
  • the further reference object can be designed or constructed like the reference object.
  • the processing device can correct the height information of the surface of the reference object derived in the first step according to the height information of the surface of the further reference object derived in the further step and store it in the reference data set. Since a difference between the different heights of the further reference object is known relatively precisely, the respectively derived height information can be adapted by the processing device to the respective heights of the reference object. The height information corrected in this way allows an even more precise measurement of one or different heights on a product. Alternatively, it can be provided that in the first step a plurality of measurements are carried out at different heights, for example within a range of 10 pm to 1 mm height difference with a resolution of 15 nm height difference.
  • the processing device can process the color information and store it in the reference data set together with the respective associated height information. Consequently, height information can then be assigned to each type of color information by the processing device and stored in the reference data set. A complex calculation of the height information is then no longer necessary, since the processing device can directly assign associated height information to color information obtained from a product. The assignment or comparison of color information can be carried out directly or immediately without further calculations, for example of distances of color information in a color space or the like.
  • the processing device can process color information of at least one surface area with specific optical properties that differ from the optical properties of the rest of the surface of the product and store it in the reference data set together with the respective associated height information of the surface area. If certain materials mix the reflected light by diffusion, a supplementary calibration can be generated that is only relevant for this material (ceramic, paper, glass). If a complete image of the product can also be generated in a scan, the calibration can also be easily assigned to the material. This means that a substrate that consists of several different materials can be detected or measured three-dimensionally with even greater precision.
  • the processing device can store the height information as a mathematical function of the associated color information in the reference data set.
  • a mathematical model can be used which is suitable for describing color information as height information. This makes it possible to significantly reduce the data volume or amount of data in the reference data set. This is particularly advantageous when a data volume in the reference data set can only be processed by the processing device with great effort and with a time delay.
  • the mathematical model or a mathematical function can easily be obtained from the recorded color information and its representative values in a color space, graph or the like, and the associated height information. New color information can then be inserted into the mathematical function and the associated height information can be calculated.
  • the processing device can process the color information as values of an RGB color space, a hue or a hue and a luminance. Values of the RGB color space can be easily processed by the processing device, but lead to a comparatively large reference data set or reference data set with a large amount of data. As has been shown, values of a hue or values of a hue and a luminance can also be advantageously processed as color information by the processing device. The processing of these values is particularly possible when a camera or a camera chip with low noise and sufficiently good color separation is used. The processing speed of the processing device or the analysis speed of the inspection system can thereby be significantly improved.
  • the reference data set can include a conversion table (lookup table). A conversion table can be generated and processed particularly easily using the processing device. Furthermore, the processing speed of the processing device can be optimized even further by using the conversion table.
  • the reference data set can include all points of the surface in their entirety, each with a plurality of color information and associated height information.
  • the reference object or its surface is therefore represented in the reference data set, whereby a plurality of color information with the respective associated height information can be assigned to each point of the surface, which can correspond to a pixel of the camera or a camera chip.
  • the associated height information can therefore be derived directly from the color information obtained from the point.
  • the processing device can also use interpolation to reduce the amount of data in the reference data set, for example for similar points or color information. In this way, the data content of the reference data set can be reduced using theoretical color reproduction. All colors that are not possible, for example brown, are not stored in the reference data set. An envelope can therefore be defined for the reference data set.
  • the reduced reference data set allows any conversion table used to be stored directly in the camera.
  • the camera can then send only 3D values with 16 or 24 bit memory depth to the processing device.
  • the processing device can capture the color information from a plurality of color information of the same points on the surface under different exposure conditions and/or under different lighting conditions. For example, the processing device can calculate an HDR analysis image (high dynamic range analysis image). Obtained analysis image information can be used in particular to analyze the type and distribution of the material, since different materials have different color information. A color space can be selected depending on the materials of the product to be analyzed, whereby an RGB color space can serve as a basis.
  • the HDR analysis image can be generated by the processing device from at least two, three or more images or analysis images. The processing device can select suitable areas and weight them differently. Calibration using the reference object or creation of the reference data set can also be carried out in this way.
  • the HDR analysis image can be generated by different exposure conditions of the camera or camera chip or a corresponding evaluation using the processing device and/or by different lighting conditions, for example by varying an illuminance and/or type and/or exposure time.
  • the processing device can also generate an HDR analysis image directly, with only one illuminance but with, for example, 12-bit grayscales of the individual color lines.
  • the processing device can generate an HDR analysis image from the 12-bit analysis image.
  • the processing device can initially generate two analysis images, one with the upper (brighter) 8 bits and one with the lower (darker) 8 bits of the 12-bit analysis image, whereby the two analysis images then have different brightnesses.
  • the processing device can derive an analysis image of the reference object or the product from a plurality of line images from the camera.
  • the reference object or the product can be completely scanned or optically scanned by the detection device.
  • Line images in the red, green, blue (RGB) wavelength ranges can also be captured simultaneously. This is made possible in particular by using an area camera.
  • the processing device can also be used to analyze the image information or RGB color information separately according to the color value (hue), the color saturation (saturation) and L value (value) in a color space (HSV, HSL, HSB).
  • RGB red, green, blue
  • RGB red, green, blue
  • the processing device can also be used to analyze the image information or RGB color information separately according to the color value (hue), the color saturation (saturation) and L value (value) in a color space (HSV, HSL, HSB).
  • RGB + magenta, cyan, yellow, mixed colors can be filtered out, which can significantly improve the analysis accuracy of the inspection system.
  • the processing device can analyze the analysis image with regard to color space, brightness and/or saturation, wherein the processing device before or pixels of the analysis image can be selected for further processing. For example, areas of the analysis image that are not suitable for further processing can then be discarded. This can mean that areas or pixels that are too bright or too dark are not taken into account.
  • a measuring range in terms of color, brightness and saturation can be scaled, for example 25 to 250 grayscale measuring range.
  • the detection unit can be tilted relative to the surface by an angle y until the maximum possible reflection of the multi-chromatic light beam can be captured by the camera.
  • a corresponding tilt of the detection unit can provide the greatest possible amount of light and thus the greatest possible range of color information. Any tilt of the detection unit relative to the surface can be taken into account by the processing device through triangulation when calculating the height information or deriving it.
  • a relative distance of the optical detection device to the surface can be set by means of a positioning device or an actuator of the inspection system, whereby a relative position of the detection device to a reference point can be determined by means of an encoder of the positioning device, whereby the processing device can take the relative position into account when determining the height information.
  • This makes it possible to set the optical detection device to different heights of surfaces of a reference object or a product.
  • the setting can be easily carried out using the positioning device, which can be formed, for example, by an electric motor with a spindle.
  • a control value of the positioning device can then be determined via the encoder or rotary encoder, which can be used by the processing device to determine the relative position of the detection device to the reference point.
  • the reference point can be a zero point in a coordinate system with the axes x, y and z, which can be used by the processing device to calculate a height or as a reference system.
  • a height can be specified, for example, as a value on a z-axis of the coordinate system.
  • the processing device can, for example, output absolute values as measurement results.
  • the reflected multichromatic light beam can be projected onto the image plane of the camera by means of a dispersive or diffractive element of the detection unit, whereby the color information can be derived from a spatial distribution of saturation values of the reflected multichromatic light beam in the image plane by means of the processing device.
  • the multichromatic light beam which is formed from monochromatic light beams
  • a point or a pixel of the camera in the image plane can detect the light beam, depending on the wavelength of the monochromatic light beam, which represents the height information of the object surface.
  • the respective color information can be determined depending on the position of the point in the image plane.
  • a length offset of the relevant monochromatic light beam can result, which can lead to a blurred image in the image plane for this light beam.
  • the dispersive or diffractive element can be designed in such a way that this longitudinal chromatic aberration of the multichromatic light beam or the relevant monochromatic components is optically corrected for the image plane. This makes it possible to always obtain a substantially sharp image in the image plane and thus clearer or more precise height information, regardless of height information or a wavelength of the relevant monochromatic light beam that is projected onto the image plane. The resolution of a height can thus be significantly improved.
  • line images can be captured simultaneously from at least three, preferably five or six sensor lines of the camera with the highest saturation values.
  • a shift of the reflection image in the image plane is then determined by evaluating a spatial distribution or an image width of saturation values by means of the processing device. The location of the shift is determined from the spatial distribution or image width of the saturation values, since the sensor lines of the camera with the above-average saturation values represent this. It is therefore sufficient to use the processing device alone to determine two sensor lines with above-average saturation values and to display the line images depicted on these sensor lines in the image plane. This not only makes it possible to determine the height or topography, but line images of the surface of the reference object or product can also be captured at the same time.
  • the dispersive or diffractive element which can be positioned directly in front of the camera or camera chip, line images in different color gradations are obtained.
  • the inspection system for fault analysis of a product, in particular a printed circuit board product, semiconductor wafer, galvanic cell or the like, comprises a projection device, an optical detection device and a processing device, wherein the projection device has at least one spectrometer device by means of which white light can be divided into its spectral components and a multichromatic light beam formed in this way from monochromatic light beams can be projected onto a product at an angle of incidence ß, wherein the optical detection device has a detection unit with a camera, wherein in a detection plane of the detection unit running transversely, preferably orthogonally, to a surface of the product, the multichromatic light beam reflected on the product can be detected by means of the camera in an image plane, wherein height information of a surface of the product can be derived from color information detected by means of the processing device from the product by means of the reference data set, wherein the reference data set is formed by measuring a reference object, wherein by means of the processing device, from color information of the reflected multichromatic
  • a line image can be imaged from an object plane of the surface of the product or the reference object into the image plane of the camera, wherein the camera can be arranged transversely, preferably orthogonally, to a direction of movement of a product or the reference object.
  • the camera can have a rectangular sensor surface, whereby a detection width, related to a surface of the product or alternatively a surface of the reference object, can be optimally utilized.
  • the lens is then used to project a line image, which corresponds to a multichromatic light beam reflected from the product or reference object and which can be detected by the lens, in the image plane of the camera.
  • a diameter of the lens can be selected so that a detectable width of the line image or a camera chip is smaller than the diameter of the lens. In this way, possible imaging errors, such as dark edges in the area of the image plane, can be avoided as far as possible. If a dispersive element is arranged between the lens and the camera, a beam path is divergent or the imaging in the image plane occurs due to the light refraction of the dispersive element according to the spectrum of the spectrometer device and the multichromatic light beam reflected from the product with a spectral distribution on the image plane.
  • the camera can be an area camera, which can be formed by an RGB chip or a grayscale chip, which can have 32 to 28 sensor lines, preferably 32 to 64 sensor lines, relatively transversely, preferably orthogonally, to a direction of movement of a product or the reference object.
  • the area camera can have 1024 pixels x 36 sensor lines, 2048 pixels x 72 sensor lines, 4096 pixels x 128 sensor lines, 16384 pixels x 256 sensor lines or more.
  • a higher resolution can be achieved with a grayscale chip, since all sensor lines of the grayscale chip can be used regardless of the wavelength of the light.
  • the projection device can emit light in the wavelength ranges red, green, blue (RGB), infrared (IR) and/or ultraviolet (UV), preferably in a wavelength range of 400 to 700 nm, and the camera can capture this light.
  • the projection device can also have an illumination device, whereby diffuse light can be projected onto the product or the reference object by means of the illumination device, whereby light of the diffuse light reflected on the product or on the reference object of the capture plane can be captured by means of the camera.
  • the lighting device can have a diffuser, by means of which a homogeneous distribution of the light on the surface of the product or the reference object can be achieved while at the same time avoiding strong contrasts.
  • the lighting device can emit light in the wavelength ranges red, green and blue (RGB), infrared (IR) and/or ultraviolet (UV). It can also be provided that color components of the light can be selected as desired in order to mix certain wavelength ranges.
  • the lighting device can be formed from a number of light-emitting diodes (LEDs) in a series arrangement or a matrix arrangement. It can also be provided that the lighting device has a polarization filter.
  • Fig. 1 a simplified schematic diagram of an embodiment of the inspection system in a side view
  • Fig. 2 a flow chart of an embodiment of the method for error analysis.
  • Fig. 1 shows a simplified schematic diagram of an embodiment of an inspection system 26 in a side view.
  • the inspection system 26 has a camera 27 or a camera chip.
  • the projection device 32 has a light source 33 that emits white light, an aperture 34 and a further dispersive element 35.
  • the further dispersive element 35 is designed as a further prism 36, by means of which a multichromatic light beam 37 is projected onto a surface 38 transversely to a direction of movement marked with an arrow 39 of a product (not shown in detail here) or a reference object.
  • the objective 30 comprises a lens arrangement 40, which is shown schematically here, a front lens 41 and an aperture 42 arranged on the image side.
  • the aperture 42 is designed in particular as a slit aperture 43.
  • the front lens 41 is designed in the shape of a circular segment and has two boundary surfaces 45 arranged parallel and coaxially to an optical axis 44.
  • the optical axis 44 runs through a detection plane 46 of the detection unit 29, wherein the detection plane 46 is arranged orthogonally relative to the surface 38, which corresponds to an object plane 47.
  • the multichromatic light beam 37 or a bundle of corresponding light beams thus falls at an angle ß relative to the detection plane 46 onto the surface 38 or the object plane 47 and is reflected from there into the objective 30.
  • the prism 48 disperses the light emerging from the lens 30 and projects it onto the camera 27 or its image plane 49.
  • a correction device (not shown in detail) is also provided here, by means of which a longitudinal chromatic aberration of the reflected multichromatic light beam in the image plane 49 is corrected.
  • the correction device can already be designed in that the image plane 49 is pivoted relative to a main plane of the lens 30 (not shown in detail here) or is not parallel.
  • a further optical element (not shown here) can also be arranged alone or in addition between the lens 30 and the image plane 49 on the optical axis 44, which corrects the longitudinal chromatic aberration accordingly.
  • height information of the surface 38 relative to the camera 27 is derived by means of a processing device (not shown here).
  • sensor lines of the camera 27 (not shown here in detail) that run parallel to the detection plane 46 are evaluated, whereby five sensor lines with the highest or maximum saturation values can be detected.
  • the height information can then be calculated from a position of the sensor lines relative to the detection plane 46 and the angle of incidence ß.
  • the processing device is also used to superimpose the sensor lines or their line images. These line images are in turn put together to form an analysis image of the product or the reference object.
  • Fig. 2 shows a flow chart of an embodiment of a method for error analysis.
  • a reference object is first measured or an analysis image of the reference object is captured by a complete scan of the reference object.
  • the processing device receives color information of the reflected multichromatic light beam in the image plane and calculates height information of a surface of the reference object from a position of the optical detection unit relative to the reference object and the angle of incidence ß in a step 51.
  • the color information and height information are stored in a reference data set by the processing device in a step 52, wherein the reference data set can be formed by a conversion table.
  • a product is measured or an analysis image of the product is created, as described above.
  • the processing device captures color information from a surface of the product and derives height information of the surface of the product from the color information in a step 54. This is done using the reference data set or the conversion table, so that height information with improved measurement quality can be obtained relatively quickly without using large computing capacities of the processing device.
  • the height information of the surface of the product can also be determined online, i.e. parallel to step 53.
  • the processing device outputs a result of the product inspection.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehleranalyse eines Produkts, insbesondere eines Leiterplattenprodukts, Halbleiterwafer, galvanische Zelle oder dergleichen, mit einem Inspektionssystem (26) sowie ein Inspektionssystem, wobei das Inspektionssystem eine Projektionsvorrichtung (32), eine optische Erfassungsvorrichtung (28) und eine Verarbeitungsvorrichtung umfasst, wobei mittels einer Spektrometereinrichtung der Projektionsvorrichtung Weißlicht in seine spektralen Bestandteile aufgeteilt und ein derart aus monochromatischen Lichtstrahlen gebildeter multichromatischer Lichtstrahl (37) unter einem Einfallswinkel β ein Produkt projiziert wird, wobei die optische Erfassungsvorrichtung eine Erfassungseinheit (29) mit einer Kamera (27) aufweist, wobei in einer quer, vorzugsweise orthogonal zu einer Oberfläche (38) des Produkts verlaufenden Erfassungsebene (46) der Erfassungseinheit ein multichromatischer Lichtstrahl (37) am Produkt reflektiert wird, der mittels der Kamera in einer Bildebene (49) erfasst wird, wobei in einem ersten Schritt ein Referenzobjekt gemessen wird, wobei die Verarbeitungsvorrichtung aus Farbinformationen des reflektierten multichromatischen Lichtstrahls in der Bildebene, einer Position der optischen Erfassungseinheit relativ zum Referenzobjekt und dem Einfallswinkel β Höheninformationen einer Oberfläche des Referenzobjekts ableitet und in einem Referenzdatensatz speichert, wobei in einem zweiten Schritt zumindest ein Produkt gemessen wird, wobei die Verarbeitungsvorrichtung aus von dem Produkt erfassten Farbinformationen mittels des Referenzdatensatzes Höheninformationen der Oberfläche des Produkts ableitet.

Description

VERFAHREN ZUR FEHLERANALYSE UND INSPEKTIONSSYSTEM
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehleranalyse eines Produkts, insbesondere eines Leiterplattenprodukts, Halbleiterwafer, galvanische Zelle oder dergleichen, mit einem Inspektionssystem, sowie ein Inspektionssystem, wobei das Inspektionssystem eine Projektionsvorrichtung, eine optische Erfassungsvorrichtung und eine Verarbeitungsvorrichtung umfasst, wobei mittels einer Spektrometereinrichtung der Projektionsvorrichtung Weißlicht in seine spektralen Anteile aufgeteilt und ein derart aus monochromatischen Lichtstrahlen gebildeter monochromatischer Lichtstrahl unter einem Einfallswinkel ß auf ein Produkt projiziert wird, wobei die optische Erfassungsvorrichtung eine Erfassungseinheit mit einer Kamera aufweist, wobei in einer quer, vorzugsweise orthogonal zu einer Oberfläche des Produkts verlaufenden Erfassungsebene der Erfassungseinheit ein multichromatischer Lichtstrahl am Produkt reflektiert wird, der mittels der Kamera in einer Bildebene erfasst wird.
Bei den bekannten Verfahren bzw. Inspektionssystemen zur Fehleranalyse eines Produkts wird ein Höhenprofil, beispielsweise eines Halbleiterwafers, einer Leiterplatte o- der von auf einer Leiterplatte angeordneten Bauteilen, mittels eines spektroskopischen Verfahrens ermittelt. Das zu überprüfende Produkt kann dabei ein sogenannter PCB (printed circuit board - Leiterplatte), ein Halbleiterwafer, eine photovol tai sehe Zelle, eine galvanische Zelle bzw. eine Brennstoffzelle oder Batterie sowie deren Bauteile o- der dergleichen sein. Da bei einer Herstellung des Leiterplattenprodukts, Halbleiterwafers oder dergleichen Fehler auftreten können, ist es regelmäßig erforderlich das Produkt auf eventuelle Fehler hin zu analysieren. So können beispielsweise am Produkt ausgebildete Leiterbahnen oder daran angebrachte elektronische Bauteile unvollständig ausgebildet bzw. nicht lagerichtig positioniert sein. Eine derartige Fehleranalyse erfolgt dabei regelmäßig mit einem Inspektionssystem, welches eine Kamera zur Bildaufnahme einer Oberfläche des Produkts aufweist. Die Kamera kann eine sogenannte Zeilenkamera mit in einer Zeile bzw. in Reihe angeordneten optischen Sensoren bzw. auch mit drei Reihen bzw. Zeilen jeweils unterschiedlichen Sensoren (RGB-Sensoren) oder eine Flächenkamera mit mehr als drei Reihen bzw. Zeilen sein.
Aus der EP 2 307 852 Bl ist ein Inspektionssystem bzw. ein Verfahren zur Fehleranalyse von PCBs bekannt, mit der bzw. dem eine Oberfläche eines PCB 's optisch vermessen werden kann. Dabei wird ein von einer Weißlichtquelle ausgehender, monochromatischer Lichtstrahl durch ein Prisma geleitet, um einen multichromatischen Lichtstrahl zu erzeugen, der unter einem Einfallswinkel auf das Leiterplattenprodukt projiziert wird. Je nach Höhenunterschied einer Oberfläche des Leiterplattenprodukts erscheint die Oberfläche in Abhängigkeit ihrer Höhe in einer auf diese Höhe gerichteten Spektralfarbe des multichromatischen Lichtstrahls. Ein so von der betreffenden Oberfläche reflektierter monochromatischer Lichtstrahl wir mittels einer optischen Erfassungsvorrichtung, insbesondere einer Kamera, erfasst. Mittels einer Verarbeitungsvorrichtung bzw. einer Vorrichtung zur Datenverarbeitung mit einer Software bzw. eines Computers kann unter Einbeziehung des Einfallswinkels des multichromatischen Lichtstrahls auf die Erfassungsebene und der Position des Leiterplattenprodukts relativ zur Kamera eine Höheninformation der betreffenden Oberfläche des Leiterplattenprodukts berechnet werden.
Nachteilig bei den bekannten Inspektionssystemen bzw. Verfahren ist, dass eine Oberfläche des Produkts bzw. eine Höhendifferenz innerhalb der Oberfläche nicht immer zuverlässig und hinreichend genau detektiert werden kann. Zur Erstellung eines Höhenprofils und zur Gewinnung eines qualitativ guten Analysebildes der Oberfläche des Produktes ist eine ausreichend gute Auflösung der Kamera bzw. eines Kamerachips erforderlich. Weiter muss das Produkt dann auch vollständig mit der entsprechenden Auflösung gescannt werden, wodurch eine mit der Verarbeitungsvorrichtung zu verarbeitenden Datenmenge wesentlich vergrößert wird. Auch können zu einer verlässlichen Fehleranalyse auch mehrere Bildaufnahmen bzw. Scans des Produkts erforderlich werden, oder das Produkt wird mit unterschiedlich farbigem Licht beleuchtet. Eine Verbesserung einer Genauigkeit einer Analyse des Produkts erfordert daher eine wesentlich ver- größerte Rechenleistung der Verarbeitungsvorrichtung bzw. der dazu verwendeten Mittel zur Datenverarbeitung. Gleichzeitig soll das Produkt möglichst schnell analysiert werden, wobei eine detaillierte Analyse jedoch aufgrund des erhöhten Aufwandes für die Datenverarbeitung zu einer Verlangsamung des Analysevorgangs führen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Fehleranalyse eines Produkts und ein Inspektionssystem vorzuschlagen, welches eine Fehleranalyse mit verbesserter Genauigkeit und Geschwindigkeit ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Inspektionssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Fehleranalyse eines Produkts, insbesondere eines Leiterplattenprodukts, Halbleiterwafer oder dergleichen, mit einem Inspektionssystem, umfasst das Inspektionssystem eine Projektionsvorrichtung, eine optische Erfassungsvorrichtung und eine Verarbeitungsvorrichtung, wobei mittels einer Spektrometereinrichtung der Projektionsvorrichtung Weißlicht in seine spektralen Bestandteile aufgeteilt und ein derart aus monochromatischen Lichtstrahlen gebildeter multichromatischer Lichtstrahl unter einem Einfallswinkel ß auf ein Produkt projiziert wird, wobei die optische Erfassungsvorrichtung eine Erfassungseinheit mit einer Kamera aufweist, wobei in einer quer, vorzugsweise orthogonal zu einer Oberfläche des Produkts verlaufenden Erfassungsebene der Erfassungseinheit ein multichromatischer Lichtstrahl am Produkt reflektiert wird, der mittels der Kamera in einer Bildebene erfasst wird, wobei in einem ersten Schritt ein Referenzobjekt gemessen wird, wobei die Verarbeitungsvorrichtung aus Farbinformationen des reflektierten multichromatischen Lichtstrahls in der Bildebene, einer Position der optischen Erfassungseinheit relativ zum Referenzobjekt und dem Einfallswinkel ß Höheninformationen einer Oberfläche des Referenzobjekts ableitet und in einem Referenzdatensatz speichert, wobei in einem zweiten Schritt zumindest ein Produkt gemessen wird, wobei die Verarbeitungsvorrichtung aus von dem Produkt erfassten Farbinformationen mittels des Referenzdatensatzes Höheninformationen der Oberfläche des Produkts ableitet. Je nach Höhenunterscheid einer Oberfläche des Referenzobjekts oder des Produkts verschiebt sich aufgrund des auf die Erfassungsebene in dem Einfallswinkel ß ausgerichteten multichromatischen Lichtstrahls, dessen Wellenlänge, die mit einer Höhe in einer Erfassungsebene variiert. Unter dem multichromatischen Lichtstrahl wird hier ein Lichtstrahl verstanden, der aus einem Bündel von Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen gebildet ist. Der Einfallswinkel ß dieses multichromatischen Lichtstrahls ist der auf eine Mittelachse bzw. optische Achse des multi chromatischen Lichtstrahls bezogen. Die optische Achse des multichromatischen Lichtstrahls verläuft von der Spektrometereinrichtung bis hin zu einem Punkt der Oberfläche in der Erfassungsebene. Die mit der Höhe der Oberfläche variierende Wellenlänge des multichromatischen Lichtstrahls führt nun dazu, dass das betreffende Reflexionsbild in der Bildebene der Kamera ebenfalls relativ zu der optischen Achse bzw. Erfassungsebene, in Abhängigkeit der Wellenlänge bzw. Höhe abgebildet wird. Durch die Abbildung in der Bildebene der Kamera wird es dann möglich, mittels der Verarbeitungsvorrichtung eine Höheninformation der Oberfläche zu errechnen. Dazu wird die Wellenlänge bzw. Farbinformation des Reflexionsbildes erfasst. Die Verarbeitungsvorrichtung errechnet dann aus der Position der optischen Erfassungseinheit relativ zum Referenzobjekt bzw. Produkt und dem Einfallswinkel ß Höheninformationen für die betreffende Oberfläche.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass in dem ersten Schritt das Referenzobjekt gemessen wird, wobei die Verarbeitungsvorrichtung aus den Farbinformationen des reflektierten multichromatischen Lichtstrahls in der Bildebene, der Position der optischen Erfassungseinheit relativ zum Referenzobjekt und dem Einfallswinkel ß die Höheninformationen der Oberfläche des Referenzobjekts ableitet. Die jeweiligen Farbinformationen und die daraus abgeleiteten Höheninformationen werden folglich mit dem Referenzdatensatz, beispielsweise in einer Speichereinrichtung der Verarbeitungsvorrichtung, gespeichert. Mit dem ersten Schritt kann demnach eine Kalibrierung des Inspektionssystems durchgeführt werden, wobei das Referenzobjekt eine zur Kalibrierung geeignete Gestalt und Genauigkeit aufweisen kann. Insbesondere kann sich das Referenzobjekt daher auch von dem Produkt wesentlich unterscheiden. In dem zweiten Schritt wird zumindest ein Produkt gemessen, wobei auch eine Vielzahl von Produkten in einer Abfolge gemessen werden kann. Die Verarbeitungsvorrichtung ermittelt dann für das jeweilige Produkt aus den mit der Erfassungseinheit erfassten Farbinformationen mittels des Referenzdatensatzes die Höheninformationen der Oberfläche des Produktes. Da in dem Referenzdatensatz jeder Farbinformation eine Höheninformation bereits zugeordnet sein kann, ist keine weitere, aufwändige Datenverarbeitung bzw. Berechnung erforderlich. Eine abschließende Inspektion eines Produkts oder einer Vielzahl von Produkten kann so wesentlich genauer und schneller durchgeführt werden. Auch kann eine Kamera mit einer besonders vorteilhaften, großen Auflösung zum Einsatz kommen, da die dann bei der Messung des Produkts anfallenden Datenmengen mittels des Referenzdatensatzes von der Verarbeitungsvorrichtung wesentlich schneller verarbeitet werden können. Darüber hinaus können eventuelle Fehler bzw. Ungenauigkeiten der Spektrometereinrichtung und der Erfassungseinheit durch die Vermessung des Referenzobjektes leicht erkannt bzw. berücksichtigt und über den Referenzdatensatz kompensiert bzw. korrigiert werden, so dass ein Analyseergebnis insgesamt verlässlicher ist. Somit können Mischfarben, die durch Mehrfachreflexion am Produkt entstehen, sofort erkannt und herausgerechnet werden.
Als Referenzobjekt kann eine ebene Platte, bevorzugt eine beschichtete Glasplatte, besonders bevorzugt mit einer matten Oberfläche, verwendet werden. Die Beschichtung kann beispielsweise aus Chrom oder einem anderen Metall ausgebildet sein, so dass eine ausreichende Reflexion des multichromatischen Lichtstrahls an der Oberfläche des Referenzobjekts möglich ist. Weiter kann die Oberfläche des Referenzobjekts matt ausgebildet sein. So wird es möglich ein diffuses Reflexionsbild zu erhalten, welches sich besonders gut zur Gewinnung von Höheninformationen eignet.
Nach dem ersten Schritt und vor dem zweiten Schritt kann in einem weiteren Schritt ein weiteres Referenzobjekt gemessen werden, wobei als weiteres Referenzobjekt eine Platte mit zumindest zwei Ebenen mit einer voneinander verschiedenen Höhe verwendet werden kann. Das weitere Referenzobjekt kann Ebenen in verschiedenen Höhen, beispielsweise in jeweils Abständen von 0,3 bis 1,5 mm relativ zueinander aufweisen. Dabei können an dem weiteren Referenzobjekt zumindest zwei Ebenen oder auch mehr als zwei Ebenen ausgebildet sein. Dadurch wird es möglich, stark voneinander abweichende Farbinformationen zu erhalten, die eindeutig einer Höhe zugeordnet werden können, wobei sich aus den unterschiedlichen Farbinformationen eine Höhendifferenz ableiten lässt, welche mit einer tatsächlichen Höhendifferenz des weiteren Referenzobjekts bzw. deren Ebenen abgeglichen werden kann. Im Übrigen kann das weitere Referenzobjekt wie das Referenzobjekt ausgebildet bzw. beschaffen sein.
Die Verarbeitungsvorrichtung kann die in dem ersten Schritt abgeleiteten Höheninformationen der Oberfläche des Referenzobjekts nach in dem weiteren Schritt abgeleiteten Höheninformationen der Oberfläche des weiteren Referenzobjekts korrigieren und im Referenzdatensatz speichern. Da eine Differenz der voneinander verschiedenen Höhen des weiteren Referenzobjekts vergleichsweise genau bekannt ist, können die jeweils abgeleiteten Höheninformationen von der Verarbeitungsvorrichtung an die jeweiligen Höhen des Referenzobjekts angepasst werden. Die so korrigierten Höheninformationen erlauben eine noch genauere Messung einer bzw. unterschiedlicher Höhen an einem Produkt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass in dem ersten Schritt eine Mehrzahl von Messungen in unterschiedlichen Höhen durchgeführt wird, beispielsweise innerhalb eines Bereichs von 10 pm bis 1 mm Höhendifferenz mit einer Auflösung von 15 nm Höhendifferenz.
Die Verarbeitungsvorrichtung kann die Farbinformationen verarbeiten und zusammen mit den jeweils zugehörigen Höheninformationen in dem Referenzdatensatz speichern. Folglich kann dann jeder Art von Farbinformation eine Höheninformation von der Verarbeitungsvorrichtung zugeordnet werden und in dem Referenzdatensatz gespeichert werden. Eine aufwändige Berechnung der Höheninformation ist dann nicht mehr erforderlich, da von der Verarbeitungsvorrichtung einer von einem Produkt gewonnenen Farbinformation unmittelbar eine zugehörige Höheninformation zugeordnet werden kann. Die Zuordnung bzw. ein Vergleich von Farbinformationen kann direkt bzw. unmittelbar ohne weitere Berechnungen, beispielsweise von Abständen von Farbinformationen in einem Farbraum oder dergleichen, erfolgen.
Die Verarbeitungsvorrichtung kann Farbinformationen zumindest eines Oberflächenbereichs mit spezifischen optischen Eigenschaften, die von optischen Eigenschaften der übrigen Oberfläche des Produkts abweichen, verarbeiten und zusammen mit den jeweils zugehörigen Höheninformationen des Oberflächenbereichs in dem Referenzdatensatz speichern. Sofern bestimmte Materialien das reflektierte Licht durch Diffusion mischen, kann eine ergänzende Kalibrierung erzeugt werden die nur für dieses Material (Keramik, Papier, Glas) relevant ist. Wenn in einem Scan auch ein vollständiges Bild des Produktes generiert werden kann, kann auch die Kalibrierung einfach dem Material zugeordnet werden. Somit kann auch ein Substrat, welches aus mehreren verschiedenen Materialien besteht, noch genauer dreidimensional detektiert bzw. vermessen werden.
Alternativ oder ergänzend kann die Verarbeitungsvorrichtung die Höheninformation als eine mathematische Funktion der zughörigen Farbinformation in dem Referenzdatensatz speichern. Dabei kann ein mathematisches Modell angewandt werden, welches geeignet ist, eine Farbinformation als Höheninformation zu beschreiben. Dadurch wird es möglich einen Datenumfang bzw. eine Datenmenge des Referenzdatensatzes wesentlich zu verringern. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Datenmenge des Referenzdatensatzes nur noch aufwändig und mit zeitlicher Verzögerung von der Verarbeitungsvorrichtung verarbeitet werden kann. Das mathematische Modell bzw. eine mathematische Funktion kann leicht aus den erfassten Farbinformationen und deren repräsentierenden Werten in einem Farbraum, Graph oder dergleichen, und den zugehörigen Höheninformationen gewonnen werden. Eine neue Farbinformation kann dann in die mathematische Funktion eingesetzt, und die zugehörige Höheninformation berechnet werden.
Die Verarbeitungsvorrichtung kann die Farbinformationen als Werte eines RGB- Farbraums, eines Farbtons (hue) oder eines Farbtons (hue) und einer Luminanz verarbeiten. Werte des RGB-Farbraums sind einfach mittels der Verarbeitungsvorrichtung verarbeitbar, führen jedoch zu einem vergleichsweise großen Referenzdatensatz bzw. Referenzdatensatz mit großer Datenmenge. Wie sich herausgestellt hat, können auch Werte eines Farbtons oder Werte eines Farbtons und einer Luminanz als Farbinformation von der Verarbeitungsvorrichtung vorteilhaft verarbeitet werden. Die Verarbeitung dieser Werte wird insbesondere dann möglich, wenn eine Kamera bzw. ein Kamerachip mit geringem Rauschen und einer ausreichend guten Farbtrennung verwendet wird. Eine Verarbeitungsgeschwindigkeit der Verarbeitungsvorrichtung bzw. eine Analysegeschwindigkeit des Inspektionssystems kann dadurch wesentlich verbessert werden. Der Referenzdatensatz kann eine Umsetzungstabelle (lookup-table) umfassen. Eine Umsetzungstabelle ist besonders einfach mittels der Verarbeitungsvorrichtung erzeugbar und verarbeitbar. Weiter kann durch die Verwendung der Umsetzungstabelle eine Verarbeitungsgeschwindigkeit der Verarbeitungsvorrichtung noch weiter optimiert werden.
Der Referenzdatensatz kann alle Punkte der Oberfläche in ihrer Gesamtheit mit jeweils einer Mehrzahl von Farbinformationen und zugehörigen Höheninformationen umfassen. Das Referenzobjekt bzw. dessen Oberfläche ist demnach im Referenzdatensatz repräsentiert, wobei zu jedem Punkt der Oberfläche, welcher einem Pixel der Kamera bzw. eines Kamerachips entsprechen kann, eine Mehrzahl von Farbinformationen mit den jeweils zugehörigen Höheninformationen zugeordnet sein kann. Für jeden Punkt der Oberfläche kann daher für die aus dem Punkt gewonnene Farbinformation unmittelbar die zugehörige Höheninformation abgeleitet werden. Bei der Ableitung des Referenzdatensatzes kann die Verarbeitungsvorrichtung darüber hinaus durch Interpolation eine Verkleinerung der Datenmenge des Referenzdatensatzes vornehmen, beispielsweise bei gleichartigen Punkten bzw. Farbinformationen. So kann eine Reduktion des Dateninhalts des Referenzdatensatzes mittels theoretischer Farbwiedergabe erfolgen. Dabei werden alle Farbtöne die nicht möglich sind, beispielsweise braun, nicht in dem Referenzdatensatz abgespeichert. Es kann also eine Einhüllende für den Referenzdatensatz definiert werden. Durch den reduzierten Referenzdatensatz kann eine eventuell verwendete Umsetzungstabelle direkt in der Kamera abgespeichert werden. Die Kamera kann dann an die Verarbeitungsvorrichtung beispielsweise alleine 3D-Werte mit 16 oder 24 Bit Speichertiefe senden.
Die Verarbeitungsvorrichtung kann die Farbinformationen aus einer Mehrzahl von Farbinformationen gleicher Punkte der Oberfläche bei unterschiedlichen Belichtungsbedingungen und/oder bei unterschiedlichen Beleuchtungsbedingungen erfassen. So kann die Verarbeitungsvorrichtung beispielsweise ein HDR-Analysebild (High-Dynamic-Range- Analysebild) berechnen. Gewonnene Analysebildinformationen können insbesondere zur Analyse der Materialart und Verteilung verwendet werden, da verschiedene Materialien verschiedene Farbinformationen aufweisen. Eine Auswahl eines Farbraums kann in Abhängigkeit von den zu analysierenden Materialien des Produkts erfolgen, wobei als Basis ein RGB-Farbraum dienen kann. Das HDR-Analysebild kann von der Verarbeitungsvorrichtung aus zumindest zwei, drei oder mehr Bildern bzw. Analysebildem generiert werden. Die Verarbeitungsvorrichtung kann dabei geeignete Bereiche auswählen und unterschiedlich gewichten. Die Kalibrierung mittels des Referenzobjektes bzw. die Erstellung des Referenzdatensatzes kann ebenfalls auf diese Weise erfolgen. Das HDR-Analysebild kann durch unterschiedliche Belichtungsbedingungen der Kamera bzw. des Kamerachips bzw. einer entsprechenden Auswertung mittels der Verarbeitungsvorrichtung und/oder durch unterschiedliche Beleuchtungsbedingungen, beispielsweise durch eine Variation einer Beleuchtungsstärke und/oder -art und/oder Belichtungszeit generiert werden. Es kann von der Verarbeitungsvorrichtung auch unmittelbar ein HDR-Analysebild generiert werden, mit nur einer Beleuchtungsstärke aber mit z. B. 12 Bit Grauskalen der einzelnen Farbzeilen. Die Verarbeitungsvorrichtung kann von dem 12 Bit Analysebild ein HDR-Analysebild generieren. Dabei kann die Verarbeitungsvorrichtung zunächst zwei Analysebilder generieren, eines mit den oberen (helleren) 8 Bits und eines mit den unteren (dunkleren) 8 Bits des 12 Bit Analysebildes, wobei die beiden Analysebilder dann unterschiedliche Helligkeiten aufweisen.
Die Verarbeitungsvorrichtung kann aus einer Mehrzahl von Zeilenbildern der Kamera ein Analysebild des Referenzobjekts oder des Produkts ableiten. Dabei kann das Referenzobjekt oder das Produkt vollständig gescannt bzw. von der Erfassungsvorrichtung optisch abgetastet werden. Auch können gleichzeitig Zeilenbilder in den Wellenlängenbereichen Rot, Grün, Blau (RGB) erfasst werden. Dies wird insbesondere durch die Verwendung einer Flächenkamera möglich. So kann auch mittels der Verarbeitungsvorrichtung eine Analyse der Bildinformation bzw. RGB-Farbinformationen getrennt nach dem Farbwert (hue), der Farbsättigung (saturation) und L-Wert (value) in einem Farbraum (HSV, HSL, HSB) durchgeführt werden. Mit einer Zeilenkamera können mit z. B. 6 einzelnen Zeilen mit unterschiedlichen Farbfiltern, z. B RGB + Magenta, Cyan, Gelb, Mischfarben herausgefiltert werden, wodurch eine Analysegenauigkeit des Inspektionssystems wesentlich verbessert werden kann.
Folglich kann die Verarbeitungsvorrichtung das Analysebild hinsichtlich Farbraum, Helligkeit und/oder Sättigung analysieren, wobei die Verarbeitungsvorrichtung Berei- ehe bzw. Pixel des Analysebildes zur Weiterverarbeitung auswählen kann. Beispielsweise können dann Bereiche des Analysebildes, die sich nicht zur Weiterverarbeitung eignen, verworfen werden. So kann vorgesehen sein, da zu helle oder zu dunkle Bereiche bzw. Pixel nicht berücksichtigt werden. Ein Messbereich in Bezug auf Farbe, Helligkeit und Sättigung kann jeweils skaliert sein, beispielsweise 25 bis 250 Grauskalenmessbereich.
Die Erfassungseinheit kann relativ zur Oberfläche um einen Winkel y geneigt werden, bis eine maximal mögliche Reflexion des multi chromatischen Lichtstrahls mit der Kamera erfasst werden kann. In Abhängigkeit der Art des Referenzobjekts oder des Produkts kann mit einer entsprechenden Neigung der Erfassungseinheit eine möglichst große Lichtmenge und damit Bandbreite an Farbinformationen bereitgestellt werden. Eine eventuelle Neigung der Erfassungseinheit relativ zu der Oberfläche kann durch die Verarbeitungsvorrichtung durch Triangulation bei der Berechnung der Höheninformation bzw. deren Ableitung berücksichtigt werden.
Ein Relativab stand der optischen Erfassungseinrichtung zu der Oberfläche kann mittels einer Positioniervorrichtung bzw. eines Aktors des Inspektionssystems eingestellt werden, wobei mittels eines Encoders der Positioniervorrichtung eine Relativposition der Erfassungsvorrichtung zu einem Referenzpunkt ermittelt werden kann, wobei die Verarbeitungsvorrichtung die Relativposition bei der Bestimmung der Höheninformation berücksichtigen kann. Somit wird es möglich, die optische Erfassungseinrichtung auf unterschiedliche Höhen von Oberflächen eines Referenzobjekts bzw. eines Produkts einzustellen. Die Einstellung kann dabei mittels der Positioniervorrichtung, die beispielsweise durch einen Elektromotor mit einer Spindel ausgebildet sein kann, einfach erfolgen. Über den Encoder bzw. Drehgeber kann dann ein Stellwert der Positioniervorrichtung ermittelt werden, welcher von der Verarbeitungsvorrichtung bei der Bestimmung der Relativposition der Erfassungsvorrichtung zu dem Referenzpunkt verwendet werden kann. Der Referenzpunkt kann ein Nullpunkt in einem Koordinatensystem mit den Achsen x, y und z sein, welches von der Verarbeitungsvorrichtung zur Berechnung einer Höhe bzw. als ein Referenzsystem genutzt werden kann. Eine Höhe kann beispielsweise als ein Wert auf einer z-Achse des Koordinatensystems angegeben werden. Die Verarbeitungsvorrichtung kann beispielsweise Absolutwerte als Messergebnisse ausgeben. Der reflektierte multichromatische Lichtstrahl kann mittels einem dispersiven oder dif- fraktiven Elements der Erfassungseinheit auf die Bildebene der Kamera projiziert werden, wobei mittels der Verarbeitungsvorrichtung aus einer räumlichen Verteilung von Sättigungswerten des reflektierten multichromatischen Lichtstrahls in der Bildebene die Farbinformationen abgeleitet werden können. Wenn der multichromatische Lichtstrahl, der aus monochromatischen Lichtstrahlen gebildet ist, über das dispersive oder diffrak- tive Element auf die Bildebene der Erfassungsvorrichtung bzw. die Kamera projiziert wird, kann je nach Wellenlänge des monochromatischen Lichtstrahls, der die Höheninformation der Objektfläche repräsentiert, ein Punkt bzw. ein Pixel der Kamera in der Bildebene den Lichtstrahl detektieren. Je nach Lage des Punktes in der Bildebene kann die jeweilige Farbinformation bestimmt werden. Weiter kann sich ein Längenversatz des betreffenden monochromatischen Lichtstrahls ergeben, was zu einer unscharfen Abbildung in der Bildebene für diesen Lichtstrahl führen kann. Das dispersive oder dif- fraktive Element kann so ausgebildet sein, dass diese longitudinale chromatische Aberration des multichromatischen Lichtstrahls bzw. der betreffenden monochromatischen Anteile für die Bildebene optisch korrigiert wird. Somit wird es möglich, unabhängig von einer Höheninformation bzw. einer Wellenlänge des betreffenden monochromatischen Lichtstrahls, der auf die Bildebene projiziert wird, stets eine im wesentlichen scharfe Abbildung in der Bildebene und damit eine eindeutigere oder genauere Höheninformation zu erhalten. Eine Auflösung einer Höhe kann so wesentlich verbessert werden.
Mittels der Verarbeitungsvorrichtung können von zumindest drei, vorzugsweise fünf o- der sechs Sensorzeilen der Kamera mit den höchsten Sättigungswerten gleichzeitig Zeilenbilder erfasst werden. Eine Verschiebung des Reflexionsbildes in der Bildebene wird dann dadurch ermittelt, dass eine räumliche Verteilung bzw. eine Abbildungsbreite von Sättigungswerten mittels der Verarbeitungsvorrichtung ausgewertet wird. Aus der räumlichen Verteilung bzw. Abbildungsbreite der Sättigungswerte ergibt sich der Ort der Verschiebung, da die Sensorzeilen der Kamera mit den überdurchschnittlichen Sättigungswerten diesen repräsentieren. Daher ist es bereits ausreichend, mittels der Verarbeitungsvorrichtung alleine zwei Sensorzeilen mit überdurchschnittlichen Sättigungswerten zu ermitteln und die auf diesen Sensorzeilen abgebildeten Zeilenbilder in der Bildebene zu erfassen. Damit wird nicht nur die Bestimmung der Höhe bzw. einer Topographie möglich, sondern es können gleichzeitig Zeilenbilder von der Oberfläche des Referenzobjekts oder des Produkts erfasst werden. Durch den Einsatz des dispersiven oder diffraktiven Elements, welches unmittelbar vor der Kamera bzw. dem Kamerachip angeordnet sein kann, werden Zeilenbilder in unterschiedlichen Farbabstufungen erhalten.
Das erfindungsgemäß Inspektionssystem zur Fehleranalyse eines Produkts, insbesondere eines Leiterplattenprodukts, Halbleiterwafer, galvanische Zelle oder dergleichen, umfasst eine Projektionsvorrichtung, eine optische Erfassungsvorrichtung und eine Verarbeitungsvorrichtung, wobei die Projektionsvorrichtung zumindest eine Spektrometereinrichtung aufweist, mittels der Weißlicht in seine spektralen Bestandteile aufteilbar und ein derart aus monochromatischen Lichtstrahlen gebildeter multichromatischer Lichtstrahl unter einem Einfallswinkel ß auf einem Produkt projizierbar ist, wobei die optische Erfassungsvorrichtung eine Erfassungseinheit mit einer Kamera aufweist, wobei in einer quer vorzugsweise orthogonal zu einer Oberfläche des Produkts verlaufenden Erfassungsebene der Erfassungseinheit der am Produkt reflektierte multichromatische Lichtstrahl mittels der Kamera in einer Bildebene erfassbar ist, wobei mittels der Verarbeitungsvorrichtung von dem Produkt erfassten Farbinformationen mittels des Referenzdatensatzes Höheninformationen einer Oberfläche des Produkts ableitbar sind, wobei der Referenzdatensatz mittels Messung eines Referenzobjektes ausgebildet ist, wobei mittels der Verarbeitungsvorrichtung aus Farbinformationen des reflektierten multichromatischen Lichtstrahls in der Bildebene, einer Position der optischen Erfassungseinheit relativ zum Referenzobjekt und dem Einfallswinkel ß Höheninformationen einer Oberfläche des Referenzobjektes abgeleitet und in dem Referenzdatensatz gespeichert sind. Zu den Vorteilen des erfindungsgemäßen Inspektionssystems wird auf die Vorteilsbeschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen.
Mittels eines Objektivs der Erfassungseinheit kann ein Zeilenbild von einer Objektebene der Oberfläche des Produkts bzw. des Referenzobjekts in die Bildebene der Kamera abbildbar sein, wobei die Kamera quer, vorzugsweise orthogonal, zu einer Bewegungsrichtung eines Produkts bzw. des Referenzobjekts angeordnet sein kann. Beispielsweise kann die Kamera eine rechteckige Sensorfläche aufweisen, wodurch dann eine Erfassungsbreite, bezogen auf eine Oberfläche des Produkts oder alternativ eine Oberfläche des Referenzobjekts, optimal ausgenutzt werden kann. Das Objektiv dient dann dazu, ein Zeilenbild, welches einem am Produkt bzw. Referenzobjekt reflektierten multichromatischen Lichtstrahls, der von dem Objektiv erfassbar ist, entspricht, in der Bildebene der Kamera abzubilden. Ein Durchmesser des Objektivs kann so gewählt sein, dass eine erfassbare Breite des Zeilenbildes bzw. ein Kamerachip kleiner ist als der Durchmesser des Objektivs. So können eventuelle Abbildungsfehler, beispielsweise dunkle Ränder im Bereich der Bildebene, weitestgehend vermieden werden. Sofern zwischen dem Objektiv und der Kamera ein dispersives Element angeordnet ist, ist ein Strahlengang divergent bzw. erfolgt die Abbildung in der Bildebene aufgrund der Lichtbrechung des dispersiven Elements entsprechend dem Spektrum der Spektrometereinrichtung und dem am Produkt reflektierten multi chromatischen Lichtstrahl mit einer spektralen Verteilung auf der Bildebene.
Die Kamera kann eine Flächenkamera sein, die durch einen RGB-Chip oder einen Grauskalenchip ausgebildet sein kann, der relativ quer, vorzugsweise orthogonal, zu einer Bewegungsrichtung eines Produkts bzw. des Referenzobjekts 32 bis 28 Sensorzeilen, vorzugsweise 32 bis 64 Sensorzeilen aufweisen kann. Beispielsweise kann die Flächenkamera 1024 Pixel x 36 Sensorzeilen, 2048 Pixel x 72 Sensorzeilen, 4096 Pixel x 128 Sensorzeilen, 16384 Pixel x 256 Sensorzeilen oder mehr aufweisen. Mit einem Grauskalenchip kann prinzipiell eine höhere Auflösung erzielt werden, da hier alle Sensorzeilen des Grauskalenchips unabhängig von einer Wellenlänge des Lichts nutzbar sind. Gleichwohl ist es auch möglich einen RGB-Chip oder einen Chip mit mehreren, z. B. 6, unterschiedlichenFarbfiltem zu nutzen.
Die Projektionsvorrichtung kann Licht der Wellenlängenbereiche Rot, Grün, Blau (RGB), Infrarot (IR) und/oder Ultraviolett (UV), vorzugsweise in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm emittieren und die Kamera kann dieses Licht erfassen. Weiter kann die Projektionsvorrichtung eine Beleuchtungsvorrichtung aufweisen, wobei mittels der Beleuchtungseinrichtung diffuses Licht auf das Produkt oder das Referenzobjekt projizierbar sein kann, wobei am Produkt oder am Referenzobjekt der Erfassungsebene reflektiertes Licht des diffusen Lichts mittels der Kamera erfassbar sein kann. Die Beleuchtungseinrichtung kann einen Diffusor aufweisen, mittels dem eine homogene Verteilung des Lichts auf der Oberfläche des Produkts oder des Referenzobjekts bei gleichzeitiger Vermeidung starker Kontraste erzielt werden kann. Die Beleuchtungseinrichtung kann Licht der Wellenlängenbereiche Rot, Grün und Blau (RGB), Infrarot (IR) und/oder Ultraviolett (UV) emittieren. Auch kann vorgesehen sein, Farbanteile des Lichts beliebig auszuwählen, um bestimmte Wellenlängenbereiche zu mischen. Die Beleuchtungseinrichtung kann jeweils aus einer Anzahl von Leuchtdioden (LED) in einer Reihenanordnung oder einer Matrixanordnung ausgebildet sein. Weiter kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungseinrichtung einen Polarisationsfilter aufweist.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen eines Inspektionssystems ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Verfahrensanspruch 1 zurückbezogenen Unteransprüche.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig- 1 : eine vereinfachte Prinzipdarstellung einer Ausführungsform des Inspektionssystems in einer Seitenansicht;
Fig- 2 : ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zur Fehleranalyse.
Die Fig. 1 zeigt eine vereinfachte Prinzipdarstellung einer Ausführungsform eines Inspektionssystems 26 in einer Seitenansicht. Das Inspektionssystem 26 weist eine Kamera 27 bzw. einen Kamerachip auf. Weiter ist eine Erfassungsvorrichtung 28 mit einer Erfassungseinheit 29, umfassend die Kamera 27, ein Objektiv 30 und ein dispersives Element 31, zusammen mit einer Projektionsvorrichtung 32 dargestellt. Die Projektionsvorrichtung 32 weist eine Lichtquelle 33, die Weißlicht emittiert, eine Blende 34 und ein weiteres dispersives Element 35 auf. Das weitere dispersive Element 35 ist als ein weiteres Prisma 36 ausgebildet, mittels dem ein multichromatischer Lichtstrahl 37 auf eine Oberfläche 38 quer zu einer mit einem Pfeil 39 gekennzeichneten Bewegungsrichtung eines hier nicht näher dargestellten Produkts oder eines Referenzobjekts, projiziert wird. Das Objektiv 30 umfasst eine Linsenanordnung 40, die hier schematisch dargestellt ist, eine Frontlinse 41 sowie eine bildseitig angeordnete Blende 42. Die Blende 42 ist insbesondere als eine Spaltblende 43 ausgebildet. Die Frontlinse 41 ist kreissegmentförmig ausgebildet und weist zwei parallele und koaxial zu einer optischen Achse 44 angeordnete Begrenzungsflächen 45 auf. Die optische Achse 44 verläuft durch eine Erfassungsebene 46 der Erfassungseinheit 29, wobei die Erfassungsebene 46 relativ zu der Oberfläche 38, welche einer Objektebene 47 entspricht, orthogonal angeordnet ist. Der multichromatische Lichtstrahl 37 bzw. ein Bündel entsprechender Lichtstrahlen fällt somit unter einem Winkel ß relativ zu der Erfassungsebene 46 auf die Oberfläche 38 bzw. die Objektebene 47 und wird von dort in das Objektiv 30 reflektiert. Zwischen dem Objektiv 30 und der Kamera 27 ist das dispersive Element 31 angeordnet, welches als ein Prisma 48 ausgebildet ist. Das Prisma 48 dispergiert das aus dem Objektiv 30 austretende Licht und projiziert es auf die Kamera 27 bzw. deren Bildebene 49. Weiter ist hier eine nicht näher dargestellte Korrekturvorrichtung vorgesehen, mittels der eine longitudinale chromatische Aberration des reflektierten multichromatischen Lichtstrahls in der Bildebene 49 korrigiert wird. Die Korrektorvorrichtung kann bereits dadurch ausgebildet sein, dass die Bildebene 49 relativ zu einer hier nicht näher dargestellten Hauptebene des Objektivs 30 verschwenkt bzw. nicht parallel ist. Alternativ kann auch allein oder ergänzend ein weiteres optisches Element, welches hier nicht dargestellt ist, zwischen dem Objektiv 30 und der Bildebene 49 auf der optischen Achse 44 angeordnet sein, welches die longitudinale chromatische Aberration entsprechend korrigiert.
Aufgrund einer räumlichen Verteilung des reflektierten multichromatischen Lichtstrahls 37 auf der Kamera 27 bzw. dem Kamerachip wird mittels einer hier nicht dargestellten Verarbeitungsvorrichtung eine Höheninformation der Oberfläche 38 relativ zu der Kamera 27 abgeleitet. Dazu werden hier nicht näher dargestellte Sensorzeilen der Kamera 27, die parallel zu der Erfassungsebene 46 verlaufen, ausgewertet, wobei fünf Sensorzeilen mit den höchsten bzw. maximalen Sättigungswerten erfasst werden können. Aus einer Lage der Sensorzeilen relativ zu der Erfassungsebene 46 und dem Einfallswinkel ß kann dann die Höheninformation errechnet werden. Weiter wird mittels der Verarbeitungsvorrichtung eine Überlagerung der Sensorzeilen bzw. deren Zeilenbilder durchgeführt. Diese Zeilenbilder werden wiederum zu einem Analysebild des Produkts bzw. des Referenzobjekts zusammengesetzt. Die Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Fehleranalyse. Das Verfahren zur Fehleranalyse kann mit dem zuvor beschriebenen Inspektionssystem durchgeführt werden. Gemäß dem Verfahren wird in einem ersten Schritt 50 zunächst ein Referenzobjekt gemessen bzw. ein Analysebild des Referenzobjekts durch einen vollständigen Scan des Referenzobjekts erfasst. Die Verarbeitungsvorrichtung erhält dabei Farbinformationen des reflektierten multichromatischen Lichtstrahls in der Bildebene und errechnet aus einer Position der optischen Erfassungseinheit relativ zum Referenzobjekt und dem Einfallswinkel ß in einem Schritt 51 Höheninformationen einer Oberfläche des Referenzobjekts. Die Farbinformationen und Höheninformationen werden in einem Schritt 52 von der Verarbeitungsvorrichtung in einem Referenzdatensatz gespeichert, wobei der Referenzdatensatz durch eine Umsetzungstabelle ausgebildet sein kann. In einem Schritt 53 wird ein Produkt gemessen bzw. ein Analysebild des Produkts, wie zuvor beschrieben, erstellt. Dabei erfasst die Verarbeitungsvorrichtung von einer Oberfläche des Produkts Farbinformationen und leitet in einem Schritt 54 Höheninformationen der Oberfläche des Produkts aus den Farbinformationen ab. Dies geschieht unter Verwendung des Referenzdatensatzes bzw. der Umsetzungstabelle, so dass ohne Nutzung großer Rechenkapazitäten der Verarbeitungsvorrichtung Höheninformationen mit verbesserter Messqualität relativ schnell gewonnen werden können.
Die Bestimmung der Höheninformationen der Oberfläche des Produkts kann prinzipiell auch online, d.h. parallel zum Schritt 53 erfolgen. Abschließend gibt die Verarbeitungsvorrichtung im Schritt 55 ein Ergebnis der Prüfung des Produkts aus.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Fehleranalyse eines Produkts, insbesondere eines Leiterplattenprodukts, Halbleiterwafer, galvanische Zelle oder dergleichen, mit einem Inspektionssystem (26), wobei das Inspektionssystem eine Projektionsvorrichtung (32), eine optische Erfassungsvorrichtung (28) und eine Verarbeitungsvorrichtung umfasst, wobei mittels einer Spektrometereinrichtung der Projektionsvorrichtung Weißlicht in seine spektralen Bestandteile aufgeteilt und ein derart aus monochromatischen Lichtstahlen gebildeter multichromatischer Lichtstrahl (37) unter einem Einfallswinkel ß auf ein Produkt projiziert wird, wobei die optische Erfassungsvorrichtung eine Erfassungseinheit (29) mit einer Kamera (27) aufweist, wobei in einer quer, vorzugsweise orthogonal zu einer Oberfläche (38) des Produkts verlaufenden Erfassungsebene (46) der Erfassungseinheit ein multichromatischer Lichtstrahl (37) am Produkt reflektiert wird, der mittels der Kamera in einer Bildebene (49) erfasst wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass in einem ersten Schritt (50) ein Referenzobj ekt gemessen wird, wobei die Verarbeitungsvorrichtung aus Farbinformationen des reflektierten multichromatischen Lichtstrahls in der Bildebene, einer Position der optischen Erfassungseinheit relativ zum Referenzobj ekt und dem Einfall swinkel ß Höheninformationen einer Oberfläche des Referenzobj ekts ableitet und in einem Referenzdatensatz speichert, wobei in einem zweiten Schritt (53) zumindest ein Produkt gemessen wird, wobei die Verarbeitungsvorrichtung aus von dem Produkt erfassten Farbinformationen mittels des Referenzdatensatzes Höheninformationen der Oberfläche des Produkts ableitet. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass als Referenzobjekt eine ebene Platte, bevorzugt eine beschichtetet Glasplatte, besonders bevorzugt mit einer matten Oberfläche (38), verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass nach dem ersten Schritt (50) und vor dem zweiten Schritt (53) in einem weiteren Schritt ein weiteres Referenzobjekt gemessen wird, wobei als weiteres Referenzobjekt eine Platte mit zumindest zwei Ebenen mit einer voneinander verschiedenen Höhe verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verarbeitungsvorrichtung die in dem ersten Schritt (50) abgeleiteten Höheninformationen der Oberfläche (38) des Referenzobjekts nach in dem weiteren Schritt (53) ableiteten Höheninformationen der Oberfläche des weiteren Referenzobjekts korrigiert und in dem Referenzdatensatz speichert. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verarbeitungsvorrichtung die Farbinformationen verarbeitet und zusammen mit den jeweils zugehörigen Höheninformationen in dem Referenzdatensatz speichert. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verarbeitungsvorrichtung Farbinformationen zumindest eines Oberflächenbereichs mit spezifischen optischen Eigenschaften, die von optischen Eigenschaften der übrigen Oberfläche des Produkts abweichen, verarbeitet und zusammen mit den jeweils zugehörigen Höheninformationen des Oberflächenbereichs in dem Referenzdatensatz speichert. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verarbeitungsvorrichtung die Höheninformationen als eine mathematische Funktion der zugehörigen Farbinformation in dem Referenzdatensatz speichert. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verarbeitungsvorrichtung die Farbinformationen als Werte eines RGB-Farbraums, eines Farbtons oder eines Farbtons und einer Luminanz verarbeitet. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Referenzdatensatz eine Umsetzungstabelle umfasst. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Referenzdatensatz alle Punkte der Oberfläche (38) in ihrer Gesamtheit mit jeweils einer Mehrzahl von Farbinformationen und zugehörigen Höheninformationen umfasst. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verarbeitungsvorrichtung die Farbinformationen aus einer Mehrzahl von Farbinformationen gleicher Punkte der Oberfläche (38) bei unterschiedlichen Belichtungsbedingungen und/oder bei unterschiedlichen Beleuchtungsbedingungen erfasst. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verarbeitungsvorrichtung aus einer Mehrzahl von Zeilenbildern der Kamera (27) ein Analysebild des Referenzobjekts oder des Produkts ableitet. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verarbeitungsvorrichtung das Analysebild hinsichtlich Farbton, Helligkeit und/oder Sättigung analysiert, wobei die Verarbeitungsvorrichtung Bereiche des Analysebildes zur Weiterverarbeitung auswählt. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass Erfassungseinheit (29) relativ zu der Oberfläche (38) um einen Winkel y geneigt wird, bis eine maximal mögliche Reflexion des multichromatischen Lichtstrahls (37) mit der Kamera (27) erfasst wird. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Relativabstand der optischen Erfassungsvorrichtung (28) zu der Oberfläche (38) mittels einer Positioniervorrichtung des Inspektionssystems (26) eingestellt wird, wobei mittels eines Encoders der Positioniervorrichtung eine Relativposition der Erfassungsvorrichtung zu einem Referenzpunkt ermittelt wird, wobei die Verarbeitungsvorrichtung die Relativposition bei der Bestimmung der Höheninformationen berücksichtigt. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der reflektierte multichromatische Lichtstrahl (37) mittels eines dispersiven oder diffraktiven Elements (3 1 ) der Erfassungseinheit (29) auf die Bildebene (49) der Kamera (27) proj iziert wird, wobei mittels der Verarbeitungsvorrichtung aus einer räumlichen Verteilung von Sättigungswerten des reflektierten multichromatischen Lichtstrahls in der Bildebene die Farbinformationen abgeleitet werden. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass mittels der Verarbeitungsvorrichtung von zumindest drei, vorzugsweise fünf oder sechs Sensorzeilen der Kamera (27) mit den höchsten Sättigungswerten gleichzeitig Zeilenbilder erfasst werden. Inspektionssystem (26) zur Fehleranalyse eines Produkts, insbesondere eines Leiterplattenprodukts, Halbleiterwafer oder dergleichen, wobei das Inspektionssystem eine Projektionsvorrichtung (32), eine optische Erfassungsvorrichtung (28) und eine Verarbeitungsvorrichtung umfasst, wobei die Projektionsvorrichtung zumindest eine Spektrometereinrichtung aufweist, mittels der Weißlicht in seine spektralen Bestandteile aufteilbar und ein derart aus monochromatischen Lichtstahlen gebildeter multichromatischer Lichtstrahl (37) unter einem Einfallswinkel ß auf ein Produkt proj izierbar ist, wobei die optische Erfassungsvorrichtung eine Erfassungseinheit (29) mit einer Kamera (27) aufweist, wobei in einer quer, vorzugsweise orthogonal zu einer Oberfläche (38) des Produkts verlaufenden Erfassungsebene (46) der Erfassungseinheit der am Produkt reflektierte multichromatische Lichtstrahl (37) mittels der Kamera in einer Bildebene (49) erfassbar ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass mittels der Verarbeitungsvorrichtung aus von dem Produkt erfassten Farbinformationen mittels eines Referenzdatensatzes Höheninformationen einer Oberfläche des Produkts ableitbar sind, wobei der Referenzdatensatz mittels Messung eines Referenzobjektes ausgebildet ist, wobei mittels der Verarbeitungsvorrichtung aus Farbinformationen des reflektierten multichromatischen Lichtstrahls in der Bildebene, einer Position der optischen Erfassungseinheit relativ zum Referenzobjekt und dem Einfallswinkel ß Höheninformationen einer Oberfläche des Referenzobjekts abgeleitet und in dem Referenzdatensatz gespeichert sind. Inspektionssystem nach Anspruch 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass mittels eines Objektivs (28) der Erfassungseinheit (29) ein Zeilenbild von einer Objektebene (47) der Oberfläche (38) des Produkts in die Bildebene (49) der Kamera (27) abbildbar ist, wobei die Kamera quer, vorzugsweise orthogonal zu einer Bewegungsrichtung (39) eines Produkts angeordnet ist. Inspektionssystem Anspruch 18 oder 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kamera (27) eine Flächenkamera ist, die durch einen RGB- Chip oder einen Grauskalenchip ausgebildet ist, der relativ quer, vorzugsweise orthogonal zu einer Bewegungsrichtung (39) eines Produkts 32 bis 128 Sensorzeilen, vorzugsweise 32 bis 64 Sensorzeilen aufweist. Inspektionssystem nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Projektionsvorrichtung (32) Licht der Wellenlängenbereiche Rot, Grün, Blau (RGB), Infrarot (IR) und/oder Ultraviolett (UV), vorzugsweise in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm emittieren und die Kamera (27) dieses Licht erfassen kann.
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