JP2006145971A

JP2006145971A - ディスプレイ用回路基板の検査装置および検査方法

Info

Publication number: JP2006145971A
Application number: JP2004337489A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Itagaki; 信孝板垣
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】ＴＦＴを非接触で検査する。
【解決手段】半導体画素電極７のエネルギーギャップ以上のエネルギーに相当する第１波長の光を、画素電極７上へと照射する手段２と、前記第１波長の光の照射により発生した電子が薄膜トランジスタ６へと流れるように、画素電極７に非接触で負の電圧を与える手段３と、薄膜トランジスタ６に接続された電流測定手段を用いて、前記電子の量を測定する手段と、測定された電子量から、前記第１波長の光の照射により生じた電子の量を前記負の電圧に基づいて計算する演算手段であって、計算された電子量と前記第１波長の光を前記画素電極に照射した領域の面積から予測された電子の量とを比較することにより、画素電極７または薄膜トランジスタ６に欠陥があるかどうかを判断するものである演算手段とを含んでなる検査装置１とこれを用いた検査方法を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネル等のフラット・パネル・ディスプレイ（以下、「ＦＰＤ」とよぶ）に関し、ＦＰＤ用基板の回路を検査する方法に関する。

従来より、ＦＰＤ用基板では、図４および図５に示すように、画素電極と共に薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」とよぶ）のアレイが透明基板上に作成される。ここで、図４には液晶表示パネルすなわちＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルの各画素の回路構成を、図５には有機ＥＬ表示パネルすなわちＯＬＥＤ（Organic Light Emitting diode）表示パネルの各画素の回路構成をそれぞれ示している。また、図６には、図５のＡ−Ａ断面で切断したときのＯＬＥＤ回路の断面構造を示す。図６の記載によれば、図５に「ＥＬ」で示される有機発光材料が図５に「ＩＴＯ」で示される画素電極（陽極電極）上に形成されており、その有機発光部材上に金属の陰極電極が形成される回路構成が示されている。

液晶材料や有機発光材料等の形成前のＴＦＴ回路基板に対して、透明基板上に形成されたこれらの回路に問題がないかどうかを検査するアレイ・テストが知られている。このような検査では、高価な液晶材料や有機発光材料等を形成する前に、データ線やゲート線が途中で断線して１ラインが表示できない線欠陥や、画素の表示が上手くいかない点欠陥、さらにはムラ等などの検出を行うことができる。欠陥が検査工程で見つけられた場合には、製造会社の基準にも依存するが、多くの場合には、線欠陥については廃棄または修理が行われ、点欠陥についてはある一定以上欠陥が見つけられた場合にのみ廃棄または修理が行われ、その後、液晶材料や有機発光材料を形成して製品とする。

図４に示すＬＣＤの回路の検査においては、液晶形成前の図４の回路に対して、まず容量Ｃｓに電荷をチャージしておき、このチャージされた電荷を図４のゲートラインに電圧を与えて読み出すことができるかどうかによって画素回路が正常に動作していることを、（図４に「液晶」と表示している）液晶部材の形成前に確認することができる。これは、ＬＣＤが電圧駆動であることによるものである。
しかしながら、図５に示す電流駆動であるＯＬＥＤ回路のアレイ・テストにおいては、図５では完成品として図示されている有機発光材料（図５の「ＥＬ」の記載に対応する部分）がまだ形成されていないので、第２のＴＦＴのドレイン領域が回路上、オープン状態となっており、第２のＴＦＴに通電することができない。つまり、この方法では、図５に示す第１のＴＦＴしか検査できず、第２のＴＦＴについては検査できない。そのため、現時点ではＯＬＥＤ駆動回路の有力な検査方法、特に上記の第２のＴＦＴに対応するトランジスタの動作確認に関する検査方法は見つかっておらず、新たな測定方法の開発が求められている。ここで、図６に示すように、透明基板５上にある第２のＴＦＴ６は、（通常、波長が３９０ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲をいう）可視光領域で透明な陽極電極である画素電極７に接続されている。そして、第２のＴＦＴ６は、画素電極７と陰極電極９との間に設けられ、正孔輸送層と電子輸送層と発光層とを含む有機発光材料８（図５の「ＥＬ」に相当するもの）に対して、電源４０からの電流を供給するためのスイッチに相当するものである。

ここで、特許文献１には、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に使用されるＴＦＴ基板を非接触で検査するＴＦＴ基板検査装置に関し、ＴＦＴ基板上の画素電極に電圧を加え、紫外線ランプからの光をこの画素電極に照射して発生した光電子を検知器１５および計数装置１６により測定し、画素電極への電圧と紫外線ランプからの光の波長とに基づいて画素電極の状態を判断する構成が、第５頁第５行目〜第６頁第６行目および第１図に記載されている。ここで、特許文献１では、上記の光電子によって電離された大気中の酸素Ｏ⁺を検知器１５で検知して電圧パルスに変換し、このパルス数を計数装置１６で計数することにより、光電子の放出強度を検出する旨が記載されている。

しかしながら、この特許文献１では、光電効果を利用した測定方法であるため、トランジスタのオン状態における画素電極の印加電圧を測定している。したがって電流そのものを測定しているものではない。また、光電子によって電離された大気中の酸素Ｏ⁺を検出するための検知器１５および計数装置１６が必要であるため、上記の検査装置のサイズが大きくなる。さらに、酸素Ｏ⁺は広く拡散してしまうことや、発生する光電子を直接測定していないなどの問題があるために、高精度な測定は困難である。
実開平１−１５５０９８号公報（第５〜６頁、第１図）

本発明は、ＯＬＥＤなどのＦＰＤ用基板上の電流駆動回路の欠陥の有無を容易に検査できるようにするものである。

本発明は、半導体画素電極で起こる光吸収により生じた電子をモニタすることにより、回路基板上に形成された画素電極やＴＦＴなどの回路素子の欠陥の有無を容易に検査することができる検査装置を提供する。
具体的には、基板上にマトリクス状に配置された複数の薄膜トランジスタと該薄膜トランジスタのそれぞれに接続された複数の画素電極との特性を評価するための回路基板の検査装置であって、前記画素電極のエネルギーギャップ以上のエネルギーに相当する第１波長の光を、前記画素電極上へと照射する手段と、前記第１波長の光の照射により発生した電子が前記薄膜トランジスタへと流れるように、前記画素電極に非接触で負の電圧を与える手段と、前記薄膜トランジスタに接続された電流測定手段を用いて、前記電子の量を測定する手段と、測定された電子量から、前記第１波長の光の照射により生じた電子の量を前記負の電圧に基づいて計算する演算手段であって、計算された電子量と前記第１波長の光を前記画素電極に照射した領域の面積から予測された電子の量とを比較することにより、前記画素電極または前記薄膜トランジスタに欠陥があるかどうかを判断するものである演算手段とを含んでなる検査装置を提供する。
ここで、前記画素電極の表面の酸素イオンの量を増加させるための光イオン化反応に必要なエネルギーに相当するものである第２波長の光を照射する手段をさらに含む態様や、前記画素電極へと照射される前記第１波長または前記第２波長の光の位置を変更する手段をさらに含む態様や、前記画素電極または前記薄膜トランジスタに欠陥があるかどうかの結果を示す表示手段をさらに含む態様や、前記回路基板は、有機発光部材が前記画素電極に形成される前のものである態様であることが好ましい。

また、本発明は、半導体画素電極で起こる光吸収により生じた電子をモニタすることにより、回路基板上に形成された画素電極やＴＦＴなどの回路素子の欠陥の有無を容易に検査することができる検査方法も提供する。
具体的には、基板上にマトリクス状に配置された複数の薄膜トランジスタと該薄膜トランジスタのそれぞれに接続された複数の画素電極との特性を評価するための回路基板の検査方法であって、前記画素電極のエネルギーギャップ以上のエネルギーに相当する第１波長の光を、前記画素電極上へと照射するステップと、前記第１波長の光の照射により発生した電子が前記薄膜トランジスタへと流れるように、前記画素電極に非接触で負の電圧を与えるステップと、前記薄膜トランジスタに接続された電流測定手段を用いて、前記電子の量を測定するステップと、測定された電子量から、前記第１波長の光の照射により生じた電子の量を前記負の電圧に基づいて計算するステップと、計算された電子量と前記第１波長の光を前記画素電極に照射した領域の面積から予測された電子の量とを比較することにより、前記画素電極または前記薄膜トランジスタに欠陥があるかどうかを判断するステップとを含んでなる検査方法を提供する。
ここで、前記第１波長の光を前記画素電極上へと照射するステップに先立って、前記画素電極の表面の酸素イオンの量を増加させるための光イオン化反応に必要なエネルギーに相当するものである第２波長の光を照射するステップをさらに含む態様や、前記画素電極へと照射される前記第１波長または前記第２波長の光の位置を変更するステップをさらに含む態様や、前記画素電極または前記薄膜トランジスタに欠陥があるかどうかの結果を示すステップをさらに含む態様や、前記回路基板は、有機発光部材が前記画素電極に形成される前のものである態様であることが好ましい。
さらに、上記のいずれかに記載の回路基板の検査方法をコンピュータに実行させるためのプログラムも提供する。

ここで、上記の「照射する手段」は、ランプやレーザやコリメータからの光をレンズやアパーチャなどで成形または収束して、画素電極上に照射するものでありうる。また、上記の「画素電極」の材料は、画素電極または画素電極として用いられる半導体材料であって、ＩＴＯ（酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）にスズ（Ｓｎ）をドープしたもの）やＳｎＯ₂やＺｎＯなどを含みうる。さらに、上記波長は、レーザ光のような単一波長の光だけに限らず、複数の波長を少なくとも含む光でありうる。また、上記の画素電極への光照射は、例えば、集光レンズを用いて、レーザ光などを各画素に照射するような仕方であってもよいし、複数の画素電極に光を照射できるようにＴＦＴ基板全体に光を照射するような仕方であってもよい。
なお、波長λ（ｎｍ）とエネルギーＥ（ｅＶ）との間には、λ（ｎｍ）≒１２４０／Ｅ（ｅＶ）の関係があるので、波長とエネルギーとは１対１に関係付けられる。例えば、ＫｒＦエキシマレーザの波長（２４８ｎｍ）に対応するエネルギーは５ｅＶである。

本発明の効果として、従来のＯＬＥＤにおいて検査が困難であった有機発光材料が形成される前のＴＦＴ回路基板を、画素電流経路に関して、非接触で検査することができる。また、画素電極のピンホール等の特性についても評価・検査することも可能である。
なお、ＯＬＥＤなどの電流駆動回路に限らず電圧駆動回路であるＬＣＤに対しても、本発明の検査装置または検査方法を適用して、液晶材料などが回路基板上に形成される前に、それまでに形成されている回路基板の欠陥の有無を非接触で評価・検査することも可能である。

図１を参照して、本発明によるＴＦＴ回路基板の検査装置１についての第１の実施例を説明する。ここで、被試験対象であるＴＦＴ回路基板には、複数の画素電極７とこれに接続されたＴＦＴ６との集合が透明基板５上にマトリクス状に設けられている。ここで、このＴＦＴ回路基板は、ＯＬＥＤ表示パネル用の回路基板であって、有機発光材料が形成される前であるが、ＩＴＯなどの画素電極が形成された後のものである。画素電極には通常、可視光領域で透明な半導体材料が使用される。
検査装置１は、画素電極７で起こる半導体の光吸収に必要なエネルギー以上の波長を含む光を照射するための照射手段２と、照射により画素電極７で発生した電子をＴＦＴ６へと引き込むために、電極３１を介して電源３０からの負の電圧を画素電極７に非接触で印加するバイアス印加手段３と、ＴＦＴ６に正のバイアスを与える電源４と、ＴＦＴ６に接続された電流計（図示せず）と、ある画素電極７内においてあるいは別の画素電極に照射位置を変更するために、透明基板５に接する移動用ステージ１０と、照射手段２、バイアス印加手段３、前記電流計、および移動用ステージ１０に接続され、照射により発生した電子の量を演算して回路素子の欠陥の有無を判断するための演算手段を備えたコンピュータ（図示せず）とを含んでなる。

ここで、バイアス印加手段３は、画素電極７に接触していない。つまり、バイアス印加手段３の電極３１と画素電極７との間には気体が存在している。ここで、バイアス印加手段３と画素電極７との間の距離は、オーム則（電流と電圧とが比例する関係）が成り立つように、接触しない程度にできる限り近接していることが好ましい。さらにこの工程には酸素などの気体が介在して電荷が移動するメカニズムも含む。また、バイアス印加手段３と画素電極７との間に加えられる電圧については、ＴＦＴ基板に絶縁破壊などの悪影響を与えないようにするために、１００ボルト程度以内であることが好ましい。さらに、バイアス印加手段３と画素電極７との間の距離が比較的に大きい場合にも上記のオーム則が成り立つようにするために、この間に存在する気体は伝導率が高いものであることが好ましいが、通常の空気であってもよい。

そして、図１に示すバイアス印加手段３や電源４などを用いて、画素電極７の電圧をＴＦＴ６の電圧より低くすることで、画素電極７に残された電子（この電子の発生メカニズムについては後述する）をＴＦＴ６の方へと流す。そして、この画素電極７に残された電子の量を、ＴＦＴ６に電気的に接続された電流計（図示せず）を用いて測定することによって、図５に示す第２のＴＦＴの不具合や画素電極のピンホールの有無などを確認することができる。これは、ＴＦＴ６が動作していない場合には、前記第１波長の光の照射により測定される電子の量が予測される電子の量よりも格段に少なくなるためである。また、これは、照射される第１波長の光の面積と同程度の大きさのピンホールが画素電極に存在し、そこに第１波長の光が照射された場合でも同様である。
ここで、集光レンズなどを用いて、画素電極上のピンホールの大きさに応じて照射される光の面積を変更することにより、画素電極上のピンホールの検出感度を向上させることや、ピンホールのサイズを見積もることができる。また、ＴＦＴ基板上の複数の画素電極に対して同時に光照射できるように、光源からの光をいくつかに分離してＴＦＴ基板の各画素電極に照射したりするような仕方や、複数の画素電極に光を照射できるようにＴＦＴ基板全体に光を照射するような仕方であってもよい。
従って、本発明の検査装置１によれば、透明基板５の画素電極７やこれに接続されたＴＦＴ６の状態を検査することができる。

次に、上記の画素電極７に残された電子の発生メカニズムについて説明する。上記の画素電極７に残された電子は、主として、照射手段２から画素電極７に第１波長の光を照射したときに半導体内の光吸収により発生するものを意味する。
ここで、この電子の発生に必要な第１波長の光のエネルギーは、画素電極７の材料に起因するエネルギーギャップに起因する。例えば、画素電極の材料がＩＴＯの場合には、このエネルギーギャップは、通常、約３．８ｅＶであるので、波長に換算すると約３２６ｎｍとなることに留意されたい。

次に、上記の電子の発生メカニズムをより具体的に説明するために、本発明の検査装置に利用される画素電極７の画素電極７の材料としてＩＴＯを適用した場合を例として説明する。まず、ＩＴＯの材料の物性について説明する。ＩＴＯは、スズ（Ｓｎ）を所定量ドープすることにより電気伝導性を備えるｎ型半導体であって、その結晶構造は立方晶である。また、ＩＴＯの伝導帯と価電子帯との間には、製造プロセス条件に依存するが、通常、約３．８ｅＶのエネルギーギャップが存在する。さらに、ＩＴＯは、ｋ空間において伝導帯の底がΓ点（ｋ＝０の点）にあるが価電子帯の頂上はΓ点からわずかにずれているため、間接遷移型の半導体であることが知られている。そして、上記のエネルギーギャップに相当するエネルギー以上のエネルギーを受けると、ＩＴＯの価電子帯にある電子は伝導帯へと励起される。
ここで、ＩＴＯのエネルギーギャップはＩＴＯに含まれる不純物やプロセスにより影響により４ｅＶ以上になる場合もあるため、ＩＴＯの製造においては不純物やプロセスの管理が重要である。また、不純物やプロセスの変化によりＩＴＯのエネルギーギャップが変わった場合には、照射する第１波長の光の波長を前述の効果をもたらすように変えることで対応することができる。
なお、後述するように、スパッタリング等の温度や圧力などの製造プロセス条件にもよるが、ＩＴＯ結晶中にはある程度の酸素欠陥が存在している。

一般に、ＩＴＯなどの間接遷移型の半導体では、光吸収によって生成された電子と正孔との直接再結合はほとんど起こらないと考えられている。その理由は、伝導帯の底にある電子は、価電子帯の上部にある正孔と異なり、運動量がゼロでないためである。すなわち、この電子のエネルギーおよび運動量を保存した遷移を可能にするためには、換言すると、伝導帯に励起された電子がもとの価電子帯に戻るためには、励起により得たエネルギーと同じエネルギーを振動エネルギーなどの形で格子原子に与える必要があるからである。そのため、間接遷移型の半導体では、いったん伝導帯に電子が励起されると、エネルギーを保存した状態での電子と正孔との直接再結合ができないので、電子の寿命は比較的長いものとなる。このことは、画素電極７において後述のように存在する酸素イオンが、光照射後に正孔と結合して酸素として離脱する際に、画素電極７に残される電子についても当てはまる。すなわち、この残された電子の寿命も、正孔と再結合することができないために比較的長い寿命を有することになり、従って、ＴＦＴ６を介し、電流計（図示せず）を用いて、これを測定することができる。

また、前述したように、このＩＴＯ結晶中には、スパッタリング等の温度や圧力などの製造プロセス条件にもよるが、多かれ少なかれ酸素欠陥が発生している。そして、この酸素欠陥は、ＩＴＯ結晶中の伝導電子の振る舞いに大きな影響を与える。それは、このような酸素欠陥は、一般に、電子をドープしたのと同じ効果を与えるからである。このように、通常、画素電極であるＩＴＯの表面には、酸素Ｏ₂が吸着しやすい状態になっており、酸素がイオン化された状態Ｏ₂ ^-で多数存在している。

ここで、図２を参照して、本発明の検査装置１を用いた回路基板の上記の第１実施態様の検査方法を具体的に説明する。まず、ステップ２００では、透明基板５上の画素電極７に対して、バイアス印加手段３を用いてバイアスを印加する。ステップ２０２では、画素電極７であるＩＴＯに光吸収を起こさせるのに必要なＩＴＯのエネルギーギャップ以上のエネルギーに相当する波長である第１波長の光を照射手段２から画素電極７に照射する。ここで、この第１波長は、画素電極７の材料がＩＴＯの場合には、第１波長の光は、約３．８ｅＶ以上のエネルギー（≒３２６ｎｍ以下の波長）のものであれば足りる。なお、このステップ２０２での第１波長の光の照射を、その後のステップ２０４においても引き続き継続することができる。そして、ステップ２０４では、バイアス印加手段３などを用いて、光吸収により生成された電子を画素電極７からＴＦＴ６へと引き込み、このＴＦＴ６へと流れた電子の量（電流）をこれに接続された電流計（図示せず）を用いて測定する。ステップ２０６では、画素電極７への第１波長の光の照射を停止する。このとき、ステップ２０８に示すように、電流計でモニタされる電流値を時間に対して積算することにより画素電極７に残された電子の量の合計を求められるように、コンピュータ（図示せず）などの演算手段を用いて計算するのが好ましい。
ステップ２１０では、上記のステップ２０８で得られた電流値が予測した範囲内の電流値であるかどうか、すなわち、画素電極に残された電子の量が予測した範囲内の電子の量であるかを、上記のコンピュータなどの演算手段を用いて判断する。その際に、この電流値がバイアス印加手段３や電源４による電圧に関連することを踏まえて計算により求められる。
そして、もし、電流値または残された電子の量が予測した範囲内にある場合には、ステップ２１２に進み、その画素電極７およびＴＦＴ６は良品であると判断され、ステップ２１４で次工程に進む。
一方、（例えば、画素電極７のピンホールや酸素欠陥などにより、）電流値または残された電子の量が予測した範囲外にある場合には、ステップ２１６に進み、その画素電極７およびＴＦＴ６の少なくともいずれかに不具合があるとして、不良品であると判断される。そして、不具合の程度に応じて、ステップ２１８において修復または廃棄等の処理がされる。

上記の第１実施態様の検査方法は、画素電極の材料のエネルギーギャップ以上のエネルギーに相当する第１波長の光を照射したときの光吸収により発生した電子を測定するものである。しかしながら、本発明において測定される電子は、上記のような第１波長の光の光吸収による電子だけではなく、画素電極の表面にある酸素イオン（Ｏ₂ ^-）がその表面から酸素として離脱することに起因する電子も含みうる。ここで、第１波長を照射する前に、ＩＴＯ表面にある酸素イオン（Ｏ₂ ^-）の量にばらつきがある場合には、測定される電子の量にもばらつきが生じることになるので定常的に検査を行うことが困難になる場合がある。
そのため、次に、画素電極であるＩＴＯ表面における酸素の光イオン化反応を利用して、ＩＴＯの表面に予め一定量の酸素イオン（Ｏ₂ ^-）を供給することによりＩＴＯ表面の初期状態をほぼ一定にして、第１波長の光照射中に発生する電子の量の変動を抑制するという、第２実施態様の検査方法について説明する。この第２実施態様の検査方法は、ＩＴＯ表面での光イオン化反応を促進するエネルギーに相当する第２波長の光をＩＴＯ表面に照射してＩＴＯ表面に十分な量の酸素イオンを設けてから、第１波長の光を照射して測定を行うというものである。この第２実施態様の検査方法によれば、第１実施態様の検査方法と比較して、ＩＴＯ表面にある酸素イオンの量を予め増加させているので、第１波長の光をＩＴＯに照射している間に発生する電子量の変動を抑制することができ、この電子量に起因する電流の測定信頼性が向上するという利点がある。
すなわち、第２実施態様の検査方法によれば、ＩＴＯ表面での酸素のイオン化を促進する第２波長の光照射により、そのイオン化された酸素はｎ型半導体であるＩＴＯ表面に多数存在する電子を把捉し、さらにＩＴＯ表面に吸着されるので、
Ｏ₂＋ｅ^- → Ｏ₂ ^-（ａ）
の反応がＩＴＯ表面において進行する。ここで、ｅ^-は電子を示し、添字（ａ）は表面に吸着した状態を示す。通常、上記のＯ₂＋ｅ^- → Ｏ^-（ａ）の反応に必要なエネルギーは、酸素の第１イオン化エネルギーに相当する約４ｅＶであり、これは光の波長に換算すると約３１０ｎｍに相当する。つまり、画素電極７の表面上に吸着する酸素イオンＯ^-（ａ）の量を増加させるためには、第２波長として約３１０ｎｍ以下の波長を含む光を照射手段２から画素電極７に照射する必要がある。ただし、ＩＴＯに対してあまりにエネルギーの高い光を照射すると、ＩＴＯそのもの自体が破損または除去されてしまう可能性があるので、ＩＴＯへの照射される光のエネルギー強度は、適切なレベル（好ましくは、４ｅＶ近傍）であることが好ましいことに留意されたい。

次に、図３を参照して、本発明の検査装置１を用いた回路基板の第２実施態様の検査方法を説明する。ここで、図２の第１実施態様の検査方法と比較すると、図３の第２実施態様の検査方法は、第２波長の光を画素電極７に照射するステップ３０２と第２波長の光の照射を停止するステップ３０４とが第１波長の光を画素電極７に照射する前に施される点において異なる。
まず、ステップ３００では、透明基板５上の画素電極７に対して、バイアス印加手段３を用いてバイアスを印加する。ステップ３０２では、上記に説明した光イオン化反応により画素電極７の表面に酸素イオンを設けるために必要なエネルギーに相当する第２波長の光を、照射手段２または別の照射手段（図示せず）から画素電極７へと照射する。そして、画素電極７に所定の時間だけ第２波長の光を照射した後に、ステップ３０４においてこの第２波長の光の照射を停止する。このステップ３０２での第２波長の光の照射により、このような光照射を行わない通常の画素電極７のものと比較して、画素電極７の表面にある酸素イオンの量が増加する。そのため、後続する第１波長の光の照射において発生する電子の量が多くなるので、測定精度が向上する。
ステップ３０６以降は、基本的には、図２において説明したステップと同じ内容である。すなわち、ステップ３０６では、画素電極７であるＩＴＯに光吸収を起こさせるのに必要なＩＴＯのエネルギーギャップ以上のエネルギーに相当する第１波長の光を照射手段２から画素電極７に照射する。ここで、この第１波長は、画素電極７の材料がＩＴＯの場合には約３．８ｅＶ≒３２６ｎｍ以上の波長であれば足りる。なお、このステップ３０６の第１波長の光の照射を、その後のステップ３０８においても引き続き継続することができる。そして、ステップ３０８では、バイアス印加手段３などを用いて、光吸収により生成された電子を画素電極７からＴＦＴ６へと引き込み、このＴＦＴ６へと流れた電子の量（電流）をこれに接続された電流計（図示せず）を用いて測定する。ステップ３１０では、画素電極７への第１波長の光の照射を停止する。このとき、ステップ３１２に示すように、電流計でモニタされる電流値を時間に対して積算することにより画素電極７に残された電子の量の合計を求められるように、コンピュータ（図示せず）などの演算手段を用いて計算するのが好ましい。
ステップ３１４では、上記のステップ３１２で得られた電流値が予測した範囲内の電流値であるかどうか、すなわち、画素電極に残された電子の量が予測した範囲内の電子の量であるかを、上記のコンピュータなどの演算手段を用いて判断する。その際に、この電流値がバイアス印加手段３や電源４による電圧に関連することを踏まえて計算により求められる。
そして、もし、電流値または残された電子の量が予測した範囲内にある場合には、ステップ３１６に進み、その画素電極７およびＴＦＴ６は良品であると判断され、ステップ３１８で次工程に進む。
一方、（例えば、画素電極７のピンホールや酸素欠陥などにより、）電流値または残された電子の量が予測した範囲外にある場合には、ステップ３２０に進み、その画素電極７およびＴＦＴ６の少なくともいずれかに不具合があるとして、不良品であると判断される。そして、不具合の程度に応じて、ステップ３２２において修復または廃棄等の処理がされる。

なお、上記の画素電極７の表面への光イオン化反応に必要な第２波長の光のエネルギーが４ｅＶであり、これは光吸収を起こす際の画素電極７の材料のエネルギーギャップである約３．８ｅＶに近い値であるが、光吸収を起こすために画素電極７に照射する第１波長の光を３１０ｎｍ以上３２６ｎｍ以下にすることによって、光イオン化反応が同時に起こってしまうことによる影響を十分に軽減することができる。そのため、上記の光イオン化反応に必要なエネルギーに相当する第２波長を含む光を照射手段２から画素電極７に十分に照射した後にこの第２波長の光照射を停止し、その後、画素電極７での光吸収を促進するために第１波長（３１０ｎｍ以上３２６ｎｍ以下）の光を照射する。その結果、第１波長の光の吸収により電子・正孔対が生成され、そのうちの正孔は電極表面でイオン化されている酸素に吸着されて画素電極７の表面から酸素として離脱する。そして、画素電極７に残された電子の量を上記の電流計（図示せず）で測定することにより、上記の画素電極７で光吸収により発生した酸素イオンの量に起因する電子の量を計算することができる。または、上記の電流計で単位時間当りの電子の量の変化をモニタし、それから全電子量を計算してもよい。
また、例えば、第１波長の光を画素電極７であるＩＴＯにパルス状に照射すること、つまり酸素がＩＴＯから離脱した後にＩＴＯ内の酸素欠陥に酸素が新たに吸着されるだけの時間を取ることにより、上記の第２波長の光を予め照射しておくという工程を省略することもできる。

さらに、ＵＶ−オゾン処理やプラズマ処理などのドライプロセス処理を画素電極７であるＩＴＯに施すと、ＩＴＯ表面の酸化が進行してＩＴＯのエネルギーギャップを変化させることができる。通常のＩＴＯのエネルギーギャップは３．８ｅＶ近傍（≒３２６ｎｍ）であるが、例えば、ＩＰＡ洗浄などの脱脂処理のみを行ったＩＴＯのエネルギーギャップは４．６ｅＶ程度（≒２７０ｎｍ）になり、上記のＵＶオゾン処理などのドライプロセス処理を行ったＩＴＯでは５．０ｅＶ（＝２４８ｎｍ）以上に達する。つまり、上記のドライプロセスを画素電極であるＩＴＯに施すことにより、ＩＴＯのエネルギーギャップを大きくすることができる。この場合には、第１波長を第２波長よりも短くする必要がある。

なお、上記のエネルギーギャップに相当するエネルギーは、上記のドライプロセス処理以外にも、ＩＴＯの製造プロセス条件により、ＩＴＯの酸素欠損やスズのドープ量などの変化によっても変動することに留意されたい。そのため、ＵＶ−オゾン処理等のドライプロセス処理によっては、ＩＴＯ表面の酸化状態が影響を受け、酸素欠陥の状態が変化するので、プロセスの最適化が必要となることがある。

以上のように、電流駆動回路であるＯＬＥＤ表示パネル用の有機発光材料を形成する前の回路基板の検査を例として本発明の検査装置および検査方法を説明してきた。しかしながら、本発明の検査装置および検査方法は、このようなＯＬＥＤ表示パネル用の回路の検査に限らず、例えば、図５以外の別のＯＬＥＤ駆動回路や、ＬＥＤ駆動回路や、ＬＥＤ回路などにも適用することができる。
また、画素電極７の材料としてＩＴＯの場合を説明してきたが、この材料に限らず、例えば、ＳｎＯやＺｎＯなどであっても、可視光領域（通常、波長範囲が３９０ｎｍ〜７５０ｎｍ）において所定の透過率を備えて導電性を有する半導体材料であれば本発明の検査装置や検査方法を適用することができる。

本発明のＴＦＴ回路基板の検査装置を示す概略図である。図１の検査装置を用いたＴＦＴ回路基板の第１実施態様である検査方法を示すフローチャートである。図１の検査装置を用いたＴＦＴ回路基板の第２実施態様である検査方法を示すフローチャートである。従来のＬＣＤパネルの画素の構成を示す回路構成図である。従来のＯＬＥＤ表示パネルの画素の構成を示す回路構成図である。図５のＯＬＥＤをＡ−Ａ断面で切断したときの構造を示す断面図である。

符号の説明

１検査装置
２照射手段
３バイアス印加手段
３０電源
３１電極
４、４０電源
５透明基板
６ＴＦＴ
７画素電極
８有機発光材料（有機ＥＬ材料）
９金属電極
１０移動用ステージ

Claims

基板上にマトリクス状に配置された複数の薄膜トランジスタと該薄膜トランジスタのそれぞれに接続された複数の半導体画素電極との特性を評価するための回路基板の検査装置であって、
前記画素電極のエネルギーギャップ以上のエネルギーに相当する第１波長の光を、前記画素電極上へと照射する手段と、
前記第１波長の光の照射により発生した電子が前記薄膜トランジスタへと流れるように、前記画素電極に非接触で負の電圧を与える手段と、
前記薄膜トランジスタに接続された電流測定手段を用いて、前記電子の量を測定する手段と、
測定された電子量から、前記第１波長の光の照射により生じた電子の量を前記負の電圧に基づいて計算する演算手段であって、計算された電子量と前記第１波長の光を前記画素電極に照射した領域の面積から予測された電子の量とを比較することにより、前記画素電極または前記薄膜トランジスタに欠陥があるかどうかを判断するものである演算手段と
を含んでなる検査装置。
前記画素電極の表面の酸素イオンの量を増加させるための光イオン化反応に必要なエネルギーに相当するものである第２波長の光を照射する手段をさらに含む請求項１に記載の検査装置。
前記画素電極へと照射される前記第１波長または前記第２波長の光の位置を変更する手段をさらに含む請求項１または２に記載の検査装置。
前記画素電極または前記薄膜トランジスタに欠陥があるかどうかの結果を示す表示手段をさらに含む請求項１から３のいずれかに記載の検査装置。
前記回路基板は、有機発光部材が前記画素電極に形成される前のものである請求項１から４のいずれかに記載の検査装置。
基板上にマトリクス状に配置された複数の薄膜トランジスタと該薄膜トランジスタのそれぞれに接続された複数の画素電極との特性を評価するための回路基板の検査方法であって、
前記画素電極のエネルギーギャップ以上のエネルギーに相当する第１波長の光を、前記画素電極上へと照射するステップと、
前記第１波長の光の照射により発生した電子が前記薄膜トランジスタへと流れるように、前記画素電極に非接触で負の電圧を与えるステップと、
前記薄膜トランジスタに接続された電流測定手段を用いて、前記電子の量を測定するステップと、
測定された電子量から、前記第１波長の光の照射により生じた電子の量を前記負の電圧に基づいて計算するステップと、
計算された電子量と前記第１波長の光を前記画素電極に照射した領域の面積から予測された電子の量とを比較することにより、前記画素電極または前記薄膜トランジスタに欠陥があるかどうかを判断するステップと
を含んでなる検査方法。
前記第１波長の光を前記画素電極上へと照射するステップに先立って、前記画素電極の表面の酸素イオンの量を増加させるための光イオン化反応に必要なエネルギーに相当するものである第２波長の光を照射するステップをさらに含む請求項６に記載の検査方法。
前記画素電極へと照射される前記第１波長または前記第２波長の光の位置を変更するステップをさらに含む請求項６または７に記載の検査方法。
前記画素電極または前記薄膜トランジスタに欠陥があるかどうかの結果を示すステップをさらに含む請求項６から８のいずれかに記載の検査方法。
前記回路基板は、有機発光部材が前記画素電極に形成される前のものである請求項６から９のいずれかに記載の検査方法。
請求項６から９のいずれかに記載の回路基板の検査方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。