JP2004037134A - メタルマスク検査方法及びメタルマスク検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面荒れ等により正面から光を照射すると乱反射及び影を生じるようなメタルマスクに対しても、異物を高精度に検出ことができるようにする。
【解決手段】バックライト８によるメタルマスク１の画像を基に、バックライトスリット部検査処理（ステップ２２）により、濃淡膨張処理、濃淡収縮処理を用いて、透過部に影となって映る異物を検出する。斜め上方から照明を当てた斜方照明７によるメタルマスク１の画像を基に、斜方照明領域生成処理（ステップ２４）により、マスク境界線の位置を認識し、透過部とマスク部に分割した上で、それぞれの領域で乱反射して光る異物を検出する。同軸照明４により、メタルマスク１の正面から照明を当て、かつ透過部を反射させた同軸反射画像を基に、同軸反射スリット部検査処理（ステップ２８）により、透過部に影となって映る異物を検出する。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタルマスク検査方法及びメタルマスク検査装置に関し、特に成膜用のシャドウマスクに使用する金属製のマスクパターンの表面上に付着した、或いは、透過部（以下，スリット部と称す）に飛び出した異物を検出するためのメタルマスク検査方法及びメタルマスク検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のシステムの一例が、特開平８−１３７０９３に記載されている。この従来の装置は、図２９に示すように、マスクの透過像及び反射像をそれぞれ受光して第１及び第２の画像信号を得るＣＣＤと、第１及び第２の画像信号をそれぞれ記憶する画像メモリと、予め異物のないマスクに対する第１及び第２の画像信号の２次元ヒストグラムを作成し、この２次元ヒストグラムを２値化して頻度１以上を表すビットパターンを記憶した登録メモリと、被検査マスクに対する第１及び第２の画像信号に対応する画素を２次元座標で表したデータが全ての画素でビットパターンに登録されているか否かをもって異物の有無を判定するデータ変換部とから構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の装置により、エッチング加工等で製造した金属性のマスク等のような表面に無数の荒れを持つマスクを検査する場合、マスク正面に光を照射すると乱反射或いは影が発生する。この場合、得られる反射画像はマスク表面の明るさが均一ではなく、画像の濃淡値に大きなばらつきを生じ、２次元ヒストグラムを２値化したビットパターンは大きな領域を持つ。言換えれば、良品範囲が広くなるので、異物を見落とす可能性が高くなると言う問題点がある。
【０００４】
具体的には、異物のないマスクでもマスク表面上が正反射で光らず影となる部分が生じると、ビットパターンでその部分を良品の範疇とするため、実際に異物があって同じように暗く映った異物を見落とすことになる。また逆に、上記のような異物を検出するためにビットパターンの領域を縮小すれば、表面荒れのため影になった部分を異物として誤って検出することになる。
【０００５】
すなわち、従来の装置では、表面荒れにより反射画像の濃淡値変化が激しいマスクマスクの検査に対しては、２次元ヒストグラム自体の信頼性が低くなり、精度の良い検査に適用できない。また、マスク表面と同じ反射特性を持つ異物が付着している場合、透過画像でも反射画像でも良品マスクと同じ濃淡値をとるため検出できない。
【０００６】
本発明の目的は、表面荒れ等により正面から光を照射すると乱反射及び影を生じるようなメタルマスクに対しても、異物を高精度に検出できるメタルマスク検査方法及びメタルマスク検査装置を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、メタルマスクの表面と同じ反射特性を持つ異物を高精度に検出できるメタルマスク検査方法及びメタルマスク検査装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のメタルマスク検査方法は、バックライトによるメタルマスクの画像を基に異物を検出するバックライト検査ステップと、斜め上方から照明を当てた斜方照明によるメタルマスクの画像を基に異物を検出する斜方照明検査ステップと、メタルマスクの正面から同軸照明による照明を当て、メタルマスクからの同軸反射画像を基に異物を検出する同軸反射検査ステップとを有することを特徴とする。
また、バックライト検査ステップには、下方から照明したメタルマスクを上方から撮影してバックライト画像を得るバックライト画像取得ステップと、このバックライト画像取得ステップで得られたバックライト画像から影となって映る異物を検出するバックライトスリット部検査処理ステップとが含まれ、斜方照明検査ステップには、斜め上方から照明したメタルマスクを上方から撮影して斜方照明画像を得る斜方照明画像取得ステップと、この斜方照明画像取得ステップで得られた斜方照明画像から画面をスリット部領域とワイヤ部領域とに分離する斜方照明領域生成処理ステップと、この斜方照明領域生成処理ステップで得られたスリット部領域の範囲内にあって、斜方照明画像取得ステップで得られた斜方照明画像で明るく映る異物を検出する斜方照明スリット部検査処理ステップと、斜方照明領域生成処理ステップで得られたワイヤ部領域の範囲内にあって、斜方照明画像取得ステップで得られた斜方照明画像で明るく映る異物を検出する斜方照明ワイヤ部検査処理ステップとが含まれ、同軸反射検査ステップには、上方から照明し、かつこの照明を反射させたメタルマスクを撮影して同軸反射画像を得る同軸反射画像取得ステップと、この同軸反射画像取得ステップで得られた同軸反射画像から斜方照明領域生成処理ステップで得られたスリット部領域の範囲内にあり影となって映る異物を検出する同軸反射スリット部検査処理ステップとが含まれるようにすることができる。
また、バックライトスリット部検査処理ステップ、斜方照明スリット部検査処理ステップ、斜方照明ワイヤ部検査処理ステップ、同軸反射スリット部検査処理ステップによって得られた検出結果の論理和を出力する検査結果出力処理ステップが含まれるようにすることができる。
また、バックライトスリット部検査処理ステップには、バックライト画像取得ステップで得られたバックライト画像から明るい部分を周囲に膨張させて濃淡膨張画像を得る濃淡膨張処理ステップと、この濃淡膨張処理ステップで得られた濃淡膨張画像で明るい部分を周囲から収縮させて濃淡収縮画像を得る濃淡収縮処理ステップと、この濃淡収縮ステップで得られた濃淡収縮画像からバックライト画像取得ステップで得られたバックライト画像を差分して差分画像を得る差分処理ステップと、この差分処理ステップで得られた差分画像を２値化して２値画像を得る２値化ステップと、この２値化ステップで得られた２値画像をラベリングしてラベリング画像を得るラベリングステップと、このラベリングステップで得られたラベリング画像の横方向及び縦方向の大きさに基づいて異物を選択し異物の位置を得る異物選択ステップとが含まれるようにすることができる。
本発明のメタルマスク検査装置は、メタルマスクを下方から照明するバックライトと、メタルマスクを斜め上方から照明する斜方照明と、メタルマスクを上方から照明する同軸照明と、この同軸照明の照射光をメタルマスクの下方から反射させる反射板と、バックライトで照明したメタルマスク、斜方照明で照明したメタルマスク、同軸照明及び反射板で照明したメタルマスクのそれぞれを上方から撮影するカメラと、バックライトによるメタルマスクの画像を基に異物を検出する検査処理と、斜め上方から照明を当てた斜方照明によるメタルマスクの画像を基に異物を検出する検査処理と、同軸照明によるメタルマスクからの同軸反射画像を基に異物を検出する検査処理とを行う検査処理手段とを備えることを特徴とする。
また、検査処理手段は、カメラで撮影したバックライト画像から影となって映る異物を検出するバックライトスリット部検査処理と、カメラで撮影した斜方照明画像から画面をスリット部領域とワイヤ部領域に分離する斜方照明領域生成処理と、この斜方照明領域生成処理部で得られたスリット部領域の範囲内にあって、カメラで撮影した斜方照明画像で明るく映る異物を検出する斜方照明スリット部検査処理と、斜方照明領域生成処理部で得られたワイヤ部領域の範囲内にあって、カメラで撮影した斜方照明画像で明るく映る異物を検出する斜方照明ワイヤ部検査処理と、カメラで撮影した同軸反射画像から斜方照明領域生成処理で得られたスリット部領域の範囲内にあり影となって映る異物を検出する同軸反射スリット部検査処理とを行うようにすることができる。
また、バックライトスリット部検査処理には、バックライト画像取得部で得られたバックライト画像から明るい部分を周囲に膨張させて濃淡膨張画像を得る濃淡膨張処理と、この濃淡膨張処理部で得られた濃淡膨張画像で明るい部分を周囲から収縮させて濃淡収縮画像を得る濃淡収縮処理と、この濃淡収縮部で得られた濃淡収縮画像からバックライト画像を差分して差分画像を得る差分処理と、この差分処理部で得られた差分画像を２値化して２値画像を得る２値化処理と、この２値化処理で得られた２値画像をラベリングしてラベリング画像を得るラベリング処理と、このラベリング処理で得られたラベリング画像の横方向及び縦方向の大きさに基づいて異物を選択し異物の位置を得る異物選択処理とが含まれるようにすることができる。
本発明に係るメタルマスク検査方法及びメタルマスク検査装置においては、得られたバックライト画像、斜方照明画像及び同軸反射画像に対して、２或いは３画像のヒストグラムの組み合わせで異物を認識するのではなく、各画像単独で異物を検出しているので、メタルマスクの表面に乱反射や影が生じても安定して異物が検出できる。また、バックライト画像のみから濃淡膨張処理及び濃淡収縮処理を使って微細な異物を検出することで、反射特性がマスクと同様な異物を高精度に検出できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
（構成の説明）
図１は、本発明に係るメタルマスク検出装置の一実施の形態を示す図である。
図１に示すメタルマスク検出装置は、メタルマスク１を下方から照明するバックライト８と、メタルマスク１を斜め上方から照明する斜方照明７と、メタルマスク１を上方から照明する同軸照明４と、この同軸照明４の照射光をメタルマスク１の下方から反射させる反射板６と、バックライト８で照明したメタルマスク１、斜方照明７で照明したメタルマスク１、同軸照明４及び反射板６で照明したメタルマスク１のそれぞれを上方から撮影するＣＣＤカメラ３と、バックライト８によるメタルマスク１の画像を基に異物を検出する検査処理と、斜め上方から照明を当てた斜方照明７によるメタルマスク１の画像を基に異物を検出する検査処理と、同軸照明４によるメタルマスク１からの同軸反射画像を基に異物を検出する検査処理とを行う検査処理手段としてのＣＰＵ１２とを備えている。
【００１１】
つまり、検査対象となるメタルマスク１はステージ２上に載置され、真上からＣＣＤカメラ３で撮像される。この場合、３種類の照明条件での撮像が行われる。第１は、同軸照明４を点灯させハーフミラー付鏡筒５を通して真上から光を照射する。このとき、メタルマスク１の真下に反射板６を設置することで同時に同軸照明４の光を反射させる。第２は、メタルマスク１の斜め上方２方向に設置した斜方照明７を点灯させ、斜め上方から光を照射する。第３は、メタルマスク１の真下に設置したバックライト８を点灯させると同時に反射板６を取り外し、メタルマスク１の下方から透過光を照射する。
【００１２】
上記３つの照明条件に対して同一位置でＣＣＤカメラ３でそれぞれのメタルマスク１の画像を撮像する。撮像信号をＰＣ（パーソナルコンピュータ）９内のＡ／Ｄ（アナログデジタル変換器）１０によりデジタルデータに変換し、メモリ１１に取り込み、取り込んだ画像データを基にＰＣ９のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）１２が画像処理を行う。処理結果は、ディスプレイ１３に表示され、同時にハードディスク等の外部記憶装置１４に記録される。また、ＰＣ９はＣＰＵ１２から照明コントローラ１５を介して同軸照明４、斜方照明７及びバックライト８の点灯、消灯の制御、光量の調整を行う。さらに、ＰＣ９はＣＰＵ１２からモータコントローラ１６を介してステージ２の制御を行う。
【００１３】
（動作の説明）
検査対象となるメタルマスク１は、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ工程等で使用する成膜用のシャドウマスクである。メタルマスク１の一例を、図２８を基に説明する。材質は金属製で、金属表面にはヘアラインと呼ばれる、エッチング加工時に発生する筋状の表面荒れが存在する。透過させる部分、すなわちスリット部とマスクする部分、すなわちワイヤ部とで構成されている。スリット部とワイヤ部との境界をワイヤエッジと称す。スリット部の方向とヘアラインとは垂直となっている。また、図２８においては、左右に位置する端部と中央部とに分けられる。以上のようなメタルマスク１において、スリット部に飛び出した異物の検出及びワイヤ部上にある異物の検出を行うものとする。端部は、図２８の例では、メタルマスク１の左右の位置にあり、ワイヤエッジが曲線状になる部分とする。中央部は、それ以外の中央に位置し、ワイヤエッジが直線状であり、かつスリット部とワイヤ部とが交互に見える部分とする。本発明では、特に中央部の検査について説明する。
【００１４】
図１に示したような構成のメタルマスク検出装置におけるＣＰＵ１２内での画像処理方法、すなわちメタルマスク検査方法について、図２に示すフローチャートに基づき説明する。バックライト画像取得（ステップ２１）は、メタルマスク１の真下に設置したバックライト８を点灯させ、スリット部に光が透過したバックライト画像を取得する。得られるバックライト画像は、スリット部に飛び出した異物が影となって映るので、バックライトスリット部検査処理（ステップ２２）により影となって映る異物が検出される。検査結果、すなわち検出した異物の画像上の座標は検査結果出力処理（ステップ２９）に出力される。処理の詳細については後述する。本処理では、特に微細な異物の検出を行うため、設定したサイズより大きい異物を見落とす可能性がある。また、異物の材質により、光透過性のあるような透明異物や照明光が回り込むような異物は、影が薄く見落とす可能性がある。そのような異物に関しては、後段の処理により他の照明条件の画像を使って検出を補う。
【００１５】
斜方照明画像取得（ステップ２３）では、メタルマスク１の斜め上方から斜方照明を点灯させ、メタルマスク１表面上の異物を乱反射させた斜方照明画像を取得する。ヘアラインを乱反射させないために、斜方照明の光はヘアラインに平行な方向から照射する。図２８の例では、斜方照明を紙面に対して上下２方向から点灯させる。そのため、得られる斜方照明画像は、異物及びワイヤエッジが乱反射して明るく映る。斜方照明領域生成処理（ステップ２４）では、得られた斜方照明画像を基にワイヤエッジの位置を認識し、画面をスリット部領域とワイヤ部領域とに分離する。処理の詳細については後述する。
【００１６】
斜方照明スリット部検査処理（ステップ２５）では、得られた斜方照明画像とスリット部領域とを用いて、スリット部内のワイヤエッジ以外の光っている箇所を異物として検出し、検査結果、すなわち検出した異物の画像上の座標を検査結果出力処理２９に出力する。処理の詳細については後述する。斜方照明ワイヤ部検査処理（ステップ２６）では、得られた斜方照明画像とワイヤ部領域とを用いて、ワイヤ部内のワイヤエッジ以外の光っている箇所を異物として検出し、検査結果、すなわち検出した異物の画像上の座標を検査結果出力処理（ステップ２９）に出力する。処理の詳細については後述する。斜方照明スリット部検査処理（ステップ２５）、及び斜方照明ワイヤ部検査処理（ステップ２６）により、スリット部とワイヤ部とで検査を別々の処理で行っているのは、検査精度を別々に設定できるようにするためである。上記２処理では、異物の材質により、反射指向性の高い異物や低反射な異物では斜方照明画像で明るく光らず見落とす可能性がある。そのような異物に関しては、後段の処理により同軸反射画像を使って検出を補う。
【００１７】
同軸反射画像取得（ステップ２７）は、同軸照明４を点灯させハーフミラー付鏡筒５を通して真上から光を照射すると同時に、メタルマスク１真下の反射板６により同軸照明４の光を反射させスリット部に光が透過した同軸反射画像を取得する。得られた同軸反射画像は、スリット部に飛び出した異物が影となって映るので、斜方照明領域生成処理（ステップ２４）で得たスリット部領域を基に、同軸反射スリット部検査処理（ステップ２８）によりスリット部の影となって映る異物を検出し、検査結果、すなわち検出した異物の画像上の座標を検査結果出力処理（ステップ２９）に出力する。処理の詳細については後述する。検査結果出力処理（ステップ２９）では、バックライトスリット部検査処理（ステップ２２）、斜方照明スリット部検査処理（ステップ２５）、斜方照明ワイヤ部検査処理（ステップ２６）、及び同軸反射スリット部検査処理（ステップ２８）により得られる各処理の検査結果、すなわち検出した異物の画像上での座標を入力し、和（ＯＲ）をとって、図１に示すディスプレイ１３へ表示、或いは外部記憶装置１４へ出力する。
【００１８】
（バックライトスリット部検査処理（ステップ２２）について）
図２に示したバックライトスリット部検査処理（ステップ２２）の詳細を、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、入力したバックライト画像に濃淡膨張処理（ステップ３１）を行う。濃淡膨張処理（ステップ３１）は、画像の任意の画素を中心とした横ｎ画素×縦ｎ画素の領域の中で、最大の濃淡値を中心画素の出力値とする。この処理を画像全体に渡って行い、得られた濃淡膨張画像を次処理に出力する。すなわち、濃淡画像であるバックライト８による画像で明るい部分を周囲に膨張させる処理である。この処理により、バックライト８による画像で異物が暗く映っている部分が周囲のスリット部の明るい部分の濃淡値に置き換わるので、濃淡膨張画像では異物が消えたように見える。ｎの値は、検出したい異物のサイズに合わせて、上記処理で濃淡膨張処理に異物が消えるように予め設定する。図１０はバックライト画像の例である。画像の中心付近にスリット部から飛び出した異物が暗く映っている。図１０の画像に濃淡膨張処理（ステップ３１）を行って得た濃淡膨張画像を図１１に示す。異物の暗い部分がなくなっている。
【００１９】
次に、濃淡膨張画像に濃淡収縮処理（ステップ３２）を行う。濃淡収縮処理（ステップ３２）では、画像の任意の画素を中心に濃淡膨張処理（ステップ３１）と同サイズの領域を発生させ、その領域内で最小の濃淡値を中心画素の出力値とする。この処理を画像全体に渡って行い、得られた濃淡収縮画像を次処理に出力する。すなわち、濃淡画像である濃淡膨張画像で明るい部分を周囲から収縮させる処理である。この処理により、異物の部分を消したままスリット部の大きさをバックライト画像と同じ大きさに戻している。図１１の画像に濃淡収縮処理（ステップ３２）を行って得た濃淡収縮画像を図１２に示す。
【００２０】
次に、濃淡収縮画像からバックライト８による画像を引いた差分処理（ステップ３３）を行う。すなわち、同一座標の濃淡収縮画像の濃淡値からバックライト８による画像の濃淡値を減算した値を出力する。この処理を画像全体に渡って行い、得られた差分画像を次処理に出力する。バックライト８による画像で暗く映っていた異物箇所が、濃淡収縮画像では消えて明るく映っており、その他の部分には変化がないため、差分画像で明るくなった箇所が異物箇所となる。図１０及び図１２の画像に差分処理（ステップ３３）を行って得た差分画像を図１３に示す。上記、濃淡膨張処理（ステップ３１）で設定した膨張サイズ（ｎ画素×ｎ画素）で消えないような大きな異物を含む場合、濃淡膨張処理（ステップ３１）を行っても異物が消えず、濃淡収縮画像がバックライト８による画像と同一になり、差分画像で明るい部分がないので、異物が検出できない。このような場合は、斜方照明７による画像や同軸照明４による画像を使用した処理により検出を補う。
【００２１】
次に、後段の処理で検出箇所の座標を確定するために、差分画像に２値化（ステップ３４）を行う。差分画像の濃淡値が予め設定した閾値より大きい、すなわち、明るい領域を抽出する。図１３の画像に２値化（ステップ３４）を行って得られた２値画像を図１４に示す。図の白の領域が抽出領域である。異物箇所を抽出している。次に、２値画像にラベリング（ステップ３５）を行う。連結成分毎にラベル付けを行い、ラベリング画像を得る。最後に、異物選択（ステップ３６）を行う。ラベリング画像を用いて、各ラベルの横方向及び縦方向の大きさを計測し、予め設定した値より大きいラベルを選択し、選択したラベルの画像上の座標を検査結果として出力する。
【００２２】
（斜方照明領域生成処理（ステップ２４）について）
図２に示した斜方照明領域生成処理（ステップ２４）の詳細を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、入力した斜方照明画像にスリット方向射影（ステップ４１）を行う。横方向にスリットが空いている場合、画像の同一縦（ｙ）座標の濃淡値を合計し、この処理を全てのｙ座標に対して行い、射影データを次処理に出力する。図１５は斜方照明７による画像の例である。ワイヤエッジが画面全体に渡って横方向に延びているので、ワイヤエッジが位置する付近のｙ座標の射影データは大きな値をとる。
【００２３】
次に、入力した射影データに対し、射影２値化（ステップ４２）を行い、射影２値データを作成する。射影データが予め設定した閾値より大きい場合、射影２値データを１とし、それ以外は０とする。射影２値データで１が連続する座標を１つの領域としてまとめ、ピーク候補領域として次処理に出力する。図８は、射影２値化（ステップ４２）、及び後述するワイヤエッジ粗位置決定（ステップ４３）の処理動作を表す概念図である。射影データが大きい座標付近にワイヤエッジが存在するので、射影２値化により、その周辺の座標のみを抽出する。１つのピーク候補領域には１本のワイヤエッジが存在するようにする。図８に示す最下段のワイヤのように、異物がワイヤ全体に載ってワイヤ全体が光っている場合、１つのピーク候補領域に２本のワイヤエッジを含まないようにするため、予め最大領域幅という値を設定し、ピーク候補領域の座標の長さ、すなわちピーク候補領域の幅が最大領域幅を超えると次の座標の射影２値データを強制的に０とし、ピーク候補領域を分割する処理を行う。
【００２４】
次に、射影データ及びピーク候補領域を基にワイヤエッジ粗位置決定（ステップ４３）を行う。ピーク候補領域の各領域の中でそれぞれ、射影データの最大値をとる座標をワイヤエッジ粗位置とし、次処理へ出力する。図１５の画像に上記処理を行って得たワイヤエッジ粗位置を描画した画像を図１６に示す。メタルマスク１のステージ２への設置ずれ、ステージ搬送時の位置ずれ、マスク製造精度等の理由で、スリット方向が横方向の場合、ワイヤエッジは正確に画像の横方向（ｘ軸）に平行ではなく多少の傾きを持つ可能性がある。そこで以降の処理により、傾きを補正したワイヤエッジの精密な位置を決定するための処理を行う。
【００２５】
左端部分射影（ステップ４４）を行う。斜方照明７による画像の左端部分のみの射影を行う。射影方向は、スリット方向射影（ステップ４１）と同様、スリット方向と同一である。射影範囲、すなわち左端から何画素分の領域で射影をとるかは予め設定する。同様に、右端部分射影（ステップ４５）を行う。斜方照明７による画像の右端部分のみの射影を行う。射影方向、射影範囲の設定は左端部分射影（ステップ４４）と同様である。
【００２６】
次に、直線近似（ステップ４６）を行う。図９に示す左端部分射影（ステップ４４）、右端部分射影（ステップ４５）、及び直線近似（ステップ４６）の処理動作の概念図を基に説明する。左端部分射影（ステップ４４）で得た射影データを用いてピーク値を検出する。ピーク値の検索範囲は、ワイヤエッジ粗位置を中心として上下に予め設定した画素数の範囲をとる。各検索範囲それぞれにピーク値を検出する。左端部分射影（ステップ４４）の射影範囲の中心点のｘ座標と、検出したピーク値のｙ座標をセットとする点を画像にプロットする。右端部分射影（ステップ４５）で得た射影データも同様にピーク値を検出し、射影範囲の中心点のｘ座標とピーク値のｙ座標をセットとする点をプロットする。同一のワイヤエッジ粗位置付近にある左右のプロット点を直線で結び、これを全てのワイヤエッジ粗位置に対して行う。得られた直線の座標をワイヤエッジ精位置として次処理へ出力する。
【００２７】
最後に、スリット・ワイヤ領域生成（ステップ４７）を行う。スリット方向が横方向の画像の場合で説明する。ワイヤエッジ粗位置からスリット部とワイヤ部との切り分けを行う。画像の上端がスリット部から始まるか、ワイヤ部から始まるか認識する。ワイヤエッジ粗位置の座標を使って、上から１本目のワイヤエッジと２本目のワイヤエッジとのｙ座標の距離を算出し、距離がワイヤ部の幅に近い場合、上端の領域はスリット部であると判断し、そうでない場合、上端の領域はワイヤ部と判断する。その後は、ワイヤエッジを境界にして、スリット部とワイヤ部とを交互に切り換える。下端の領域はワイヤエッジの本数が奇数か偶数かで判断する。スリット部、ワイヤ部の切り分けができたので、境界線は直線近似（ステップ４６）で得たワイヤエッジ精位置を用いて、スリット部領域及びワイヤ部領域を作成し、出力する。図１５の画像に上記処理を行って得たスリット部領域を描画した画像を図１７に示す。白線で囲まれた領域がスリット部領域である。
【００２８】
（斜方照明スリット部検査処理（ステップ２５）について）
図２に示した斜方照明スリット部検査処理（ステップ２５）の詳細を、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、入力した斜方照明画像に２値化（ステップ５１）を行い、２値画像を出力する。斜方照明画像の全画素に対し、濃淡値が設定した閾値より大きい場合は１を出力し、それ以外は０を出力する。斜方照明７による画像では異物が明るく映るので、２値画像で値が１の領域に異物がある。図１５の斜方照明７による画像に２値化（ステップ５１）を行って得た２値画像を図１８に示す。図の白の領域が、値が１の領域である。
【００２９】
次に、スリット部領域切り出し（ステップ５２）を行う。２値画像から、図２の斜方照明領域生成処理（ステップ２４）で得たスリット部領域内の部分のみを抽出する。スリット部領域以外の２値画像の値を０として出力する。図１８の画像にスリット部領域切り出し（ステップ５２）を行って得た画像を図１９に示す。次に、スリット部領域切り出し（ステップ５２）で得た画像に２値収縮処理（ステップ５３）を行う。２値収縮処理（ステップ５３）は、画像の任意の画素を中心とした横ｍ画素×縦ｎ画素の領域の中で、１画素でも０が存在すれば中心画素の値に０を出力し、それ以外は１を出力する。この処理を画像全体に渡って行い、得られた２値収縮画像を次処理に出力する。すなわち、２値画像の値が１の領域を周囲から収縮させる処理である。この処理により、ワイヤエッジが光って抽出された領域を削除する。ｍ及びｎの値は、ワイヤエッジを削除するように予め設定する。残った部分が異物となる。図１９の画像に２値収縮処理（ステップ５３）を行って得た２値収縮画像を図２０に示す。最後に、異物箇所の座標を確定するために、ラベリング（ステップ５４）を行う。連結成分毎にラベル付けを行い、各ラベルの画像上の座標を検査結果として出力する。
【００３０】
（斜方照明ワイヤ部検査処理（ステップ２６）について）
図２に示した斜方照明ワイヤ部検査処理（ステップ２６）の詳細を、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、入力した斜方照明画像に２値化（ステップ６１）を行い、２値画像を出力する。斜方照明スリット部検査処理（ステップ５６）の２値化（ステップ５１）と同様に、斜方照明７による画像の濃淡値が予め設定した閾値より大きい画素に１を出力する。次に、ワイヤ部領域切り出し（ステップ６２）を行う。２値画像から、図２の斜方照明領域生成処理（ステップ２４）で得たワイヤ部領域内の部分のみを抽出する。ワイヤ部領域以外の２値画像の値を０として出力する。図１８の画像にワイヤ部領域切り出し（ステップ６２）を行って得た画像を図２１に示す。
【００３１】
次に、ワイヤ部領域切り出し（ステップ６２）で得た画像に２値収縮処理（ステップ６３）を行い、２値収縮画像を得る。斜方照明スリット部検査処理（ステップ５６）の２値収縮処理（ステップ５３）と同様に、２値画像の値が１の領域を周囲から収縮させ、ワイヤエッジを削除する。収縮サイズ（ｍ画素×ｎ画素）を図５の２値収縮処理（ステップ５３）とは別に設定する。図２１の画像に２値収縮処理（ステップ６３）を行って得た２値収縮画像を図２２に示す。次に、２値収縮画像にラベリング（ステップ６４）を行う。連結成分毎にラベル付けを行い、ラベリング画像を得る。最後に、異物選択（ステップ６５）を行う。ラベリング画像を用いて、各ラベルの面積を計測し、予め設定した値より大きいラベルを選択し、選択したラベルの画像上の座標を検査結果として出力する。
【００３２】
（同軸反射スリット部検査処理（ステップ２８）について）
図２に示した同軸反射スリット部検査処理（ステップ２８）の詳細を、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、濃淡平均値算出（ステップ７１）を行う。入力した同軸反射画像において、図２の斜方照明領域生成処理（ステップ２４）で得たスリット部領域内にある全画素の濃淡値の平均値を算出し、次処理へ出力する。上記平均値は、次処理の２値化（ステップ７２）において閾値を設定するために使用する。
【００３３】
次に、同軸反射画像及びスリット部領域を基に２値化（ステップ７２）を行い、２値画像を出力する。濃淡平均値算出（ステップ７１）で得た平均値から予め設定した値で減算した値を、閾値として算出する。スリット部領域内では、同軸反射画像の各画素に対し、濃淡値が上記閾値より小さい、すなわち暗い場合は１を出力し、それ以外は０を出力する。同軸反射画像ではスリット部に飛び出した異物は暗く映るので、２値画像で値が１の領域に異物がある。さらに、スリット部領域外では、０を出力する。図２３は同軸反射画像の例である。図１５の斜方照明７による画像と同一位置で撮像した画像である。図２３の画像にスリット部領域を描画した画像を図２４に示す。黒線で囲まれた領域がスリット部領域である。斜方照明画像と同軸反射画像の撮像位置が同一であるため、同軸反射画像でスリット部とワイヤ部とを切り分けるのに、斜方照明領域生成処理（ステップ２４）で得たスリット部領域を使うことが可能となっている。図２３の画像に上記処理を行って得た２値化画像を図２５に示す。図の白の領域が、値が１の領域である。次に、２値画像にラベリング（ステップ７３）を行う。連結成分毎にラベル付けを行い、ラベリング画像を得る。最後に、異物選択（ステップ７４）を行う。ラベリング画像を用いて、各ラベルの横方向及び縦方向の大きさを計測し、予め設定した値より大きいラベルを選択し、選択したラベルの画像上の座標を検査結果として出力する。
【００３４】
このように、本実施の形態では、透過部に光を透過したバックライト８によるメタルマスク１の画像を基に、バックライトスリット部検査処理（ステップ２２）により、濃淡膨張処理、濃淡収縮処理を用いて、透過部に影となって映る異物を検出する。また、斜め上方から照明を当てた斜方照明７によるメタルマスク１の画像を基に、斜方照明領域生成処理（ステップ２４）により、マスク境界線の位置を認識し、透過部とマスク部に分割した上で、それぞれの領域で乱反射して光る異物を検出する。さらに、同軸照明４により、メタルマスク１の正面から照明を当て、かつ透過部を反射させた同軸反射画像を基に、同軸反射スリット部検査処理（ステップ２８）により、透過部に影となって映る異物を検出する。
【００３５】
このような３つの検査によって、図２８に示したヘアライン等の表面荒れにより、正面から光を照射すると乱反射及び影を生じるようなメタルマスク１に対しても、異物を安定かつ高精度に検出することができる。安定して異物が検出できる理由は、得られたバックライト８による画像（バックライト検査）、斜方照明７による画像（斜方照明検査）、及び同軸照明４による画像（同軸反射検査）に対して、各画像単独で異物を検出しているためである。高精度に異物が検出できる理由は、斜方照明７による画像からメタルマスク１のワイヤエッジを高精度に認識した上で、ワイヤ部とスリット部とを領域分割し、それぞれに対して、斜方照明７による画像からワイヤ部上の異物を、またバックライト８による画像、斜方照明７による画像及び同軸照明７による画像からスリット部に飛び出した異物を検出しているためである。
【００３６】
ちなみに、バックライト検査だけでは，以下のような異物を見落とす可能性があるが、他の照明検査（斜方照明検査，同軸反射検査）で検出を補うことができる。
・膨張，収縮のマスクサイズより大きい異物
・光透過性のある材質を持つ透明異物
・照明光が回り込むような異物
また、斜方照明検査だけでは，以下のような異物を見落とす可能性があるが、他の照明検査（バックライト検査，同軸反射検査）で検出を補うことができる。
・反射指向性の高い異物
・低反射な異物
また、同軸反射検査だけでは，ワイヤ上の異物を検出できないが、斜方照明検査で検出を補うことができる。
【００３７】
また、本実施の形態では、マスク表面と同じ反射特性を持つ異物を高精度に検出できることである。その理由は、得られたバックライト８によるメタルマスク１の画像のみから濃淡膨張処理及び濃淡収縮処理を使って微細な異物を検出するためである。
【００３８】
（他の実施の形態）
図２６に斜方照明領域生成処理（ステップ２４）の他の実施の形態によるフローチャートを示す。スリット方向射影（ステップ４１）、射影２値化（ステップ４２）、ワイヤエッジ粗位置決定（ステップ４３）までは、上述した通りである。次に、分割射影（ステップ２６１）を行う。図２７に示すように、斜方照明７による画像をスリットの空いている方向と垂直な方向にｎ等分する。ｎは予め設定する。分割した各画像に対してスリットと同じ方向に射影を行い、それぞれ射影データを作成し、次処理へ出力する。図２７は、分割射影（ステップ２６１）及び後述するワイヤエッジ精位置決定（ステップ２６２）の処理動作を表す概念図である。図２７の例では、斜方照明７による画像を縦に４等分し、第１の射影範囲で射影して得た第１の射影データをグラフ化したものを斜方照明７による画像の左側に示し、また、第４の射影範囲で射影して得た第４の射影データをグラフ化したものを斜方照明７による画像の右側に示している。
【００３９】
次に、ワイヤエッジ精位置決定（ステップ２６２）を行う。図２７を基に説明する。分割射影（ステップ２６１）で得た各射影データを用いてピーク値を検出する。ピーク値の検索範囲は、ワイヤエッジ粗位置を中心として上下に予め設定した画素数の範囲をとる。各検索範囲それぞれにピーク値を検出する。各射影データにおいて、ピーク値をとるｙ座標に位置しｘ軸に平行な直線を、該当する射影範囲内で作成する。作成した直線の座標をワイヤエッジ精位置として次処理へ出力する。
【００４０】
スリット・ワイヤ領域生成（ステップ４７）は、上述した通りである。画像上端の領域がスリット部かワイヤ部かを認識する方法については、上端から最初のワイヤエッジまでの領域において、バックライト画像の濃淡値の平均をとり、予め設定した値より大きい場合、画像上端の領域はスリット部領域、それ以外の場合はワイヤ部領域とするという処理でも良い。
【００４１】
図４に示した左端部分射影（ステップ４４）、及び右端部分射影（ステップ４５）は局部的な射影なので画面の左右端に大きな異物がある場合、ワイヤエッジの位置精度が悪くなるのに対して、分割射影（ステップ２６１）で左右端以外の部分も射影をとることにより、左右端等に大きな異物がある場合にも、精度の良い位置検出ができ、検査精度をさらに向上させる効果が追加される。
【００４２】
また、分割射影（ステップ２６１）、及びワイヤエッジ精位置決定（ステップ２６２）でワイヤを１本の直線で近似するのではなく、部分的に直線のセグメントでつないでいくことにより、一画面内で１本のワイヤの幅が途中で変化するような場合、正確にワイヤエッジを追従できるので、精度の良い位置検出ができ、検査精度をさらに向上させる効果が追加される。
【００４３】
【発明の効果】
以上の如く本発明に係るメタルマスク検査方法及びメタルマスク検査装置によれば、表面荒れ等により正面から光を照射すると乱反射及び影を生じるようなメタルマスクに対しても、異物を高精度に検出することができる。また、メタルマスクの表面と同じ反射特性を持つ異物を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るメタルマスク検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るメタルマスク検査方法のフローチャートである。
【図３】図２のバックライトスリット部検査処理（ステップ２２）のフローチャートである。
【図４】図２の斜方照明領域生成処理（ステップ２４）のフローチャートである。
【図５】図２の斜方照明スリット部検査処理（ステップ２５）のフローチャートである。
【図６】図２の斜方照明ワイヤ部検査処理（ステップ２６）のフローチャートである。
【図７】図２の同軸反射スリット部検査処理（ステップ２８）のフローチャートである。
【図８】図４の射影２値化（ステップ４２）及び、ワイヤエッジ粗位置決定（ステップ４３）の処理動作を表す概念図である。
【図９】図４の左端部分射影（ステップ４４）、右端部分射影（ステップ４５）及び、直線近似（ステップ４６）の処理動作を表す概念図である。
【図１０】図２のバックライト画像取得（ステップ２１）で得られるバックライト画像例を示す図である。
【図１１】図３の濃淡膨張処理（ステップ３１）で得られる濃淡膨張画像例を示す図である。
【図１２】図３の濃淡収縮処理（ステップ３２）で得られる濃淡収縮画像例を示す図である。
【図１３】図３の差分処理（ステップ３３）で得られる差分画像例を示す図である。
【図１４】図３の２値化（ステップ３４）で得られる２値画像例を示す図である。
【図１５】図２の斜方照明画像取得（ステップ２３）で得られる斜方照明画像例を示す図である。
【図１６】図４のワイヤエッジ粗位置決定（ステップ４３）で得られるワイヤエッジ粗位置を描画した図である。
【図１７】図４のスリット・ワイヤ領域生成（ステップ４７）で得られるスリット領域を描画した図である。
【図１８】図５の２値化（ステップ５１）で得られる２値画像例を示す図である。
【図１９】図５のスリット部領域切り出し（ステップ５２）で得られる画像例を示す図である。
【図２０】図５の２値収縮処理（ステップ５３）で得られる２値収縮画像例を示す図である。
【図２１】図６のワイヤ部領域切り出し（ステップ６２）で得られる画像例を示す図である。
【図２２】図６の２値収縮処理（ステップ６３）で得られる２値収縮画像例を示す図である。
【図２３】図２の同軸反射画像取得（ステップ２７）で得られる同軸反射画像例を示す図である。
【図２４】図４のスリット・ワイヤ領域生成（ステップ４７）で得られるスリット領域を描画した図である。
【図２５】図７の２値化（ステップ７２）で得られる２値画像例を示す図である。
【図２６】図２の斜方照明領域生成処理（ステップ２４）の他の実施例によるフローチャートである。
【図２７】図２６の分割射影（ステップ２６１）、及びワイヤエッジ精位置決定（ステップ２６２）の処理動作を表す概念図である。
【図２８】検査対象物の構造を示す図である。
【図２９】従来のマスク検査装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　メタルマスク
２　ステージ
３　ＣＣＤカメラ
４　同軸照明
５　ハーフミラー付鏡筒
６　反射板
７　斜方照明
８　バックライト
９　ＰＣ
１０　Ａ／Ｄ
１１　メモリ
１２　ＣＰＵ
１３　ディスプレイ
１４　外部記憶装置
１５　照明コントローラ
１６　モータコントローラ

Claims (7)

1. バックライトによるメタルマスクの画像を基に異物を検出するバックライト検査ステップと、
   斜め上方から照明を当てた斜方照明による前記メタルマスクの画像を基に異物を検出する斜方照明検査ステップと、
   前記メタルマスクの正面から同軸照明による照明を当て、前記メタルマスクからの同軸反射画像を基に異物を検出する同軸反射検査ステップと
   を有することを特徴とするメタルマスク検査方法。
2. 前記バックライト検査ステップには、
   下方から照明した前記メタルマスクを上方から撮影してバックライト画像を得るバックライト画像取得ステップと、
   このバックライト画像取得ステップで得られたバックライト画像から影となって映る異物を検出するバックライトスリット部検査処理ステップとが含まれ、
   前記斜方照明検査ステップには、
   斜め上方から照明した前記メタルマスクを上方から撮影して斜方照明画像を得る斜方照明画像取得ステップと、
   この斜方照明画像取得ステップで得られた斜方照明画像から画面をスリット部領域とワイヤ部領域とに分離する斜方照明領域生成処理ステップと、
   この斜方照明領域生成処理ステップで得られたスリット部領域の範囲内にあって、前記斜方照明画像取得ステップで得られた斜方照明画像で明るく映る異物を検出する斜方照明スリット部検査処理ステップと、
   前記斜方照明領域生成処理ステップで得られたワイヤ部領域の範囲内にあって、前記斜方照明画像取得ステップで得られた斜方照明画像で明るく映る異物を検出する斜方照明ワイヤ部検査処理ステップとが含まれ、
   前記同軸反射検査ステップには、
   上方から照明し、かつこの照明を反射させた前記メタルマスクを撮影して同軸反射画像を得る同軸反射画像取得ステップと、
   この同軸反射画像取得ステップで得られた同軸反射画像から前記斜方照明領域生成処理ステップで得られたスリット部領域の範囲内にあり影となって映る異物を検出する同軸反射スリット部検査処理ステップとが含まれる
   ことを特徴とする請求項１に記載のメタルマスク検査方法。
3. 前記バックライトスリット部検査処理ステップ、斜方照明スリット部検査処理ステップ、斜方照明ワイヤ部検査処理ステップ、同軸反射スリット部検査処理ステップによって得られた検出結果の論理和を出力する検査結果出力処理ステップが含まれることを特徴とする請求項２に記載のメタルマスク検査方法。
4. 前記バックライトスリット部検査処理ステップには、
   前記バックライト画像取得ステップで得られたバックライト画像から明るい部分を周囲に膨張させて濃淡膨張画像を得る濃淡膨張処理ステップと、
   この濃淡膨張処理ステップで得られた濃淡膨張画像で明るい部分を周囲から収縮させて濃淡収縮画像を得る濃淡収縮処理ステップと、
   この濃淡収縮ステップで得られた濃淡収縮画像から前記バックライト画像取得ステップで得られたバックライト画像を差分して差分画像を得る差分処理ステップと、
   この差分処理ステップで得られた差分画像を２値化して２値画像を得る２値化ステップと、
   この２値化ステップで得られた２値画像をラベリングしてラベリング画像を得るラベリングステップと、
   このラベリングステップで得られたラベリング画像の横方向及び縦方向の大きさに基づいて異物を選択し異物の位置を得る異物選択ステップとが含まれる
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のメタルマスク検査方法。
5. メタルマスクを下方から照明するバックライトと、
   前記メタルマスクを斜め上方から照明する斜方照明と、
   前記メタルマスクを上方から照明する同軸照明と、
   この同軸照明の照射光を前記メタルマスクの下方から反射させる反射板と、
   前記バックライトで照明した前記メタルマスク、前記斜方照明で照明した前記メタルマスク、前記同軸照明及び前記反射板で照明した前記メタルマスクのそれぞれを上方から撮影するカメラと、
   前記バックライトによるメタルマスクの画像を基に異物を検出する検査処理と、前記斜め上方から照明を当てた斜方照明による前記メタルマスクの画像を基に異物を検出する検査処理と、前記同軸照明による前記メタルマスクからの同軸反射画像を基に異物を検出する検査処理とを行う検査処理手段とを備える
   ことを特徴とするメタルマスク検査装置。
6. 前記検査処理手段は、
   前記カメラで撮影したバックライト画像から影となって映る異物を検出するバックライトスリット部検査処理と、
   前記カメラで撮影した斜方照明画像から画面をスリット部領域とワイヤ部領域に分離する斜方照明領域生成処理と、
   この斜方照明領域生成処理部で得られたスリット部領域の範囲内にあって、前記カメラで撮影した斜方照明画像で明るく映る異物を検出する斜方照明スリット部検査処理と、
   前記斜方照明領域生成処理部で得られたワイヤ部領域の範囲内にあって、前記カメラで撮影した斜方照明画像で明るく映る異物を検出する斜方照明ワイヤ部検査処理と、
   前記カメラで撮影した同軸反射画像から前記斜方照明領域生成処理で得られたスリット部領域の範囲内にあり影となって映る異物を検出する同軸反射スリット部検査処理とを行う
   ことを特徴とする請求項５に記載のメタルマスク検査装置。
7. 前記バックライトスリット部検査処理には、
   前記バックライト画像取得部で得られたバックライト画像から明るい部分を周囲に膨張させて濃淡膨張画像を得る濃淡膨張処理と、
   この濃淡膨張処理部で得られた濃淡膨張画像で明るい部分を周囲から収縮させて濃淡収縮画像を得る濃淡収縮処理と、
   この濃淡収縮部で得られた濃淡収縮画像から前記バックライト画像を差分して差分画像を得る差分処理と、
   この差分処理部で得られた差分画像を２値化して２値画像を得る２値化処理と、
   この２値化処理で得られた２値画像をラベリングしてラベリング画像を得るラベリング処理と、
   このラベリング処理で得られたラベリング画像の横方向及び縦方向の大きさに基づいて異物を選択し異物の位置を得る異物選択処理とが含まれる
   ことを特徴とする請求項６に記載のメタルマスク検査装置。

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