(57)【要約】  有機ＴＦＴアレイ中の断線欠陥を検出し及び／又は各有機ＴＦＴ素子の出力特性、応答速度のばらつきを評価可能な検査装置及びその方法の提供。  有機ＴＦＴ素子のチャネル層を与える有機半導体薄膜におけるキャリアの蓄積の有無を光学的に測定する装置及びその方法である。各有機ＴＦＴにおいてソースとドレインを短絡させこれとゲートとの間に所定周期で電圧をオン・オフさせるとともに、単色光を照射しながら所定周期に同期させて電圧の印加前後の撮像を行ってこの差イメージを得ることを特徴とする。
2016024585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機半導体薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイを光学的に撮像して検査する方法であって、各有機ＴＦＴにおいてソースとドレインを短絡させこれとゲートとの間に所定周期で電圧をオン・オフさせるとともに、単色光を照射しながら前記所定周期に同期させて電圧の印加前後の撮像を行ってこの差イメージを得ることを特徴とする有機ＴＦＴアレイの検査方法。
【請求項２】
前記差イメージの複数を積算処理するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の有機ＴＦＴアレイの検査方法。
【請求項３】
前記有機ＴＦＴに対応する部分毎の前記差イメージのコントラスト差から各有機ＴＦＴの個体差を検査するステップを含むことを特徴とする請求項２記載の有機ＴＦＴアレイの検査方法。
【請求項４】
前記所定周期を変化させて前記差イメージを得て、各有機ＴＦＴの応答速度差を検査するステップを含むことを特徴とする請求項３記載の有機ＴＦＴアレイの検査方法。
【請求項５】
前記撮像は前記電圧のオン及びオフのそれぞれと所定時間だけ経過後に開始させるとともに、前記所定時間を変化させて前記差イメージを得て、各有機ＴＦＴの応答速度差を検査するステップを含むことを特徴とする請求項３記載の有機ＴＦＴアレイの検査方法。
【請求項６】
有機半導体薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイを光学的に撮像して検査する検査装置であって、
各有機ＴＦＴにおいてソースとドレインを短絡させこれとゲートとの間に所定周期で電圧をオン・オフさせるファンクションジェネレータと、
単色光を照射する光源と、
前記所定周期に同期させて電圧の印加前後の撮像を行う撮像装置と、
前記電圧の印加前後の差イメージを得る画像解析装置と、を含むことを特徴とする有機ＴＦＴアレイの検査装置。
【請求項７】
前記画像解析装置は、前記差イメージの複数を積算処理する積算処理手段を含むことを特徴とする請求項６記載の有機ＴＦＴアレイの検査装置。
【請求項８】
前記画像解析装置は、前記有機ＴＦＴに対応する部分毎の前記差イメージのコントラスト差から各有機ＴＦＴの個体差を検査する個体差検査手段を含むことを特徴とする請求項７記載の有機ＴＦＴアレイの検査装置。
【請求項９】
前記ファンクションジェネレータにより前記所定周期を変化させて前記差イメージを与える制御手段をさらに含み、前記画像解析装置は、各有機ＴＦＴの応答速度差を検査する応答速度差検査手段を含むことを特徴とする請求項８記載の有機ＴＦＴアレイの検査装置。
【請求項１０】
前記電圧のオン及びオフのそれぞれと所定時間だけ経過後に前記撮像を開始させて前記差イメージを与える制御手段をさらに含み、前記画像解析装置は、各有機ＴＦＴの応答速度差を検査する応答速度差検査手段を含むことを特徴とする請求項８記載の有機ＴＦＴアレイの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）アレイの検査装置及びその方法に関し、特に、アレイ中の断線欠陥の検出及び各ＴＦＴ素子の出力特性、応答速度のばらつきを評価可能な検査装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイといった画像表示装置として、有機半導体を用いた薄膜トランジスタアレイ（以下、「ＴＦＴアレイ」と称する。）が利用されている。かかるＴＦＴアレイは、画像表示装置の画素に対応させて有機ＴＦＴ素子をマトリクス状に複数並べて回路構成される。ここで、ゲート線Ｇや信号線Ｓの短絡や断線、又は、有機半導体薄膜の不良による欠陥が生じている場合には、対応する有機ＴＦＴ素子が正常に動作せず画素の発光しない、いわゆる画素抜けの状態になってしまう。また、ＴＦＴアレイを構成する各ＴＦＴ素子に出力特性や応答速度のばらつきのある場合には、安定した動画表示ができなくなる。【０００３】
そこで、ＴＦＴアレイの断線欠陥や、各ＴＦＴ素子の出力特性や応答速度のばらつきを検査することが必要となる。かかる検査方法として、１つ１つの素子を電気的に測定する方法や、赤外線サーモグラフィーを用いたイメージング法などが知られている。【０００４】
例えば、特許文献１及び２では、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）や液晶表示ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルにおいて、信号線Ｓを接地させるとともに、ゲート線Ｇに適当な直流電圧を供給し、これを赤外線カメラで撮像する検査方法が開示されている。信号線Ｓ及びゲート線Ｇが短絡すると、当該部分が発熱し赤外線を放射することから、これを赤外線カメラで撮像すると放射点、すなわち短絡箇所が検出できるのである。【０００５】
また、各ＴＦＴ素子の発光状態を検出して、ＴＦＴアレイの断線欠陥だけでなく各ＴＦＴ素子の出力特性なども検査しようとする方法も考慮される。【０００６】
例えば、非特許文献１及び２では、有機ＴＦＴ素子のチャネル層を与える有機半導体薄膜において、ゲート電圧を付加してキャリアの蓄積された状態と、ゲート電圧をかけずにキャリアの空乏した２つの状態では、光透過率と光反射率がごくわずかに変化し、その変化量がキャリア蓄積量、つまり出力電流に比例することを述べている。かかる現象を利用することで、ＴＦＴアレイにおける断線欠陥の検出だけでなく、各ＴＦＴ素子の出力特性や応答速度のばらつきを評価し得ると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００５−５０３５３２号公報
【特許文献２】特表２００６−５０５７６４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】T.Manaka, S.Kawashima, M.Iwamoto:"Charge modulated reflectance topography for probing in-plane carrier distribution in pentacene field-effect transistors", Appl. Phys. Lett. Vol.97, Article No.113302 (2010)
【非特許文献２】T.Manaka, S.Kawashima, M.Iwamoto:"Evaluation of Carrier Density in Organic Field-Effect Transistor by Charge Modulated Spectroscopy", Jpn. J. Appl. Phys. 50(4), 04DK12 (2011)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＴＦＴアレイの信号線Ｓをすべて接地させるとともに、ゲート線Ｇに適当な直流電圧を印加した状態の前後でＴＦＴアレイを撮像し両イメージの差を取得する。ゲート電圧を加えてキャリアの蓄積されたＴＦＴ素子では差イメージが現れ、一方で、信号線Ｓやゲート線Ｇで断線し又はＴＦＴ素子の有機半導体薄膜が不良のとき、対応するＴＦＴ素子は、キャリアの蓄積がなく、差イメージが現れない。これによれば、上記したような断線などを検出できる。また、各ＴＦＴ素子の出力特性のばらつきは、キャリアの蓄積量に反映されるため、各ＴＦＴ素子の差イメージの差として現れる。一方で、キャリアの蓄積による差イメージは繊細でその判別は非常に困難である。【００１０】
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、有機ＴＦＴ素子のチャネル層を与える有機半導体薄膜におけるキャリアの蓄積の有無を光学的に測定し、ＴＦＴアレイ中の断線欠陥を検出し、及び／又は、各ＴＦＴ素子の出力特性、応答速度のばらつきを評価可能な検査装置及びその方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、電荷変調分光（ＣＭＳ）イメージングを利用して、ＴＦＴ素子へのキャリアの蓄積による差イメージを取得し、ＴＦＴアレイ中の断線欠陥を検出し、及び／又は、各ＴＦＴ素子の出力特性、応答速度のばらつきを評価しようとするものである。【００１２】
すなわち、本発明による有機ＴＦＴアレイの検査方法は、有機半導体薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイを光学的に撮像して検査する方法であって、各有機ＴＦＴにおいてソースとドレインを短絡させ、これとゲートとの間に所定周期で電圧をオン・オフさせるとともに、単色光を照射しながら前記所定周期に同期させて電圧の印加前後の撮像を行って、この差イメージを得ることを特徴とする。【００１３】
かかる発明によれば、単色光の照射下において所定周期で変調させてノイズレベルを低減しつつ撮像することで、高い感度で差イメージを取得できて、ＴＦＴアレイ中の断線欠陥を正確に検出できるのである。【００１４】
上記した発明において、前記差イメージの複数を積算処理するステップを含むことを特徴としても良い。かかる発明によれば、差イメージのコントラストを上げることができて、ＴＦＴアレイ中の断線欠陥を正確に検出できるのである。【００１５】
上記した発明において、前記有機ＴＦＴに対応する部分毎の前記差イメージのコントラスト差から各有機ＴＦＴの個体差を検査するステップを含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、各ＴＦＴ素子の出力特性のばらつきを正確に評価できるのである。【００１６】
上記した発明において、前記所定周期を変化させて前記差イメージを得て、各有機ＴＦＴの応答速度差を検査するステップを含むことを特徴としてもよい。また、前記撮像は前記電圧のオン及びオフのそれぞれと所定時間だけ経過後に開始させるとともに、前記所定時間を変化させて前記差イメージを得て、各有機ＴＦＴの応答速度差を検査するステップを含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、各ＴＦＴ素子の応答速度のばらつきを正確に評価できるのである。【００１７】
また、本発明による有機ＴＦＴアレイの検査装置は、有機半導体薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイを光学的に撮像して検査する検査装置であって、各有機ＴＦＴにおいてソースとドレインを短絡させこれとゲートとの間に所定周期で電圧をオン・オフさせるファンクションジェネレータと、単色光を照射する光源と、前記所定周期に同期させて電圧の印加前後の撮像を行う撮像装置と、前記電圧の印加前後の差イメージを得る画像解析装置と、を含むことを特徴とする。【００１８】
かかる発明によれば、単色光の照射下において所定周期で変調させてノイズレベルを低減しつつ撮像することで、高い感度で差イメージを取得できて、ＴＦＴアレイ中の断線欠陥を正確に検出できるのである。【００１９】
上記した発明において、前記画像解析装置は、前記差イメージの複数を積算処理する積算処理手段を含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、差イメージのコントラストを上げることができて、ＴＦＴアレイ中の断線欠陥を正確に検出できるのである。【００２０】
上記した発明において、前記画像解析装置は、前記有機ＴＦＴに対応する部分毎の前記差イメージのコントラスト差から各有機ＴＦＴの個体差を検査する個体差検査手段を含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、各ＴＦＴ素子の出力特性のばらつきを正確に評価できるのである。【００２１】
上記した発明において、前記ファンクションジェネレータにより前記所定周期を変化させて前記差イメージを与える制御手段をさらに含み、前記画像解析装置は、各有機ＴＦＴの応答速度差を検査する応答速度差検査手段を含むことを特徴としてもよい。また、前記電圧のオン及びオフのそれぞれと所定時間だけ経過後に前記撮像を開始させて前記差イメージを与える制御手段をさらに含み、前記画像解析装置は、各有機ＴＦＴの応答速度差を検査する応答速度差検査手段を含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、各ＴＦＴ素子の応答速度のばらつきを正確に評価できるのである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ＴＦＴアレイの平面図である。
【図２】ＴＦＴアレイを示す回路図である。
【図３】ＣＭＳイメージング法の図である。
【図４】ゲート電圧、撮影トリガ及び素子の応答のタイミング図である。
【図５】ゲート電圧、撮影トリガ及び素子の応答のタイミング図である。
【図６】有機半導体膜における光透過率の変化率（−ΔＴ／Ｔ）の波長依存性を示すグラフである。
【図７】回路図とその状態を示す図である。
【図８】有機ＴＦＴの構造を示す断面図である。
【図９】本発明による装置を示す図である。
【図１０】有機ＴＦＴの結線状態を示す図である。
【図１１】ゲート電圧と撮影トリガの繰返し周期を示す図である。
【図１２】本発明の方法によるＴＦＴアレイの撮影像である。
【図１３】本発明の方法によるＴＦＴアレイの撮影像におけるＲＭＳを示すグラフである。
【図１４】ＴＦＴアレイの光学顕微鏡像と本発明の方法による撮影像である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の１つの実施例によるＴＦＴアレイの検査方法について述べる。まず、電荷変調分光（Charge Modulation Spectroscopy）イメージングによるＴＦＴアレイ中の断線欠陥の検出、及び／又は、各ＴＦＴ素子の出力特性、応答速度のばらつきの評価について説明する。
【００２４】
図１及び図２に示すように、ＴＦＴアレイ１は、画素数に対応した有機ＴＦＴ素子１０を含む。各有機ＴＦＴ素子１０の有機半導体薄膜１０ａ（図８を参照）には、ゲート線Ｇや信号線Ｓが電気的に接続されている。ここで、有機半導体薄膜１０ａやゲート線Ｇ、信号線Ｓに短絡Ｌ１や断線Ｌ２などの欠陥がある場合、これに関連する有機ＴＦＴ素子１０が動作せず、対応する画素を発光させることができない。
【００２５】
図２に示すように、ＴＦＴアレイ１の信号線Ｓをすべて接地し、ゲート線Ｇに電圧を付加した状態と付加しない状態において、光源１５から光を照射しながらカメラ２０でＴＦＴアレイ１を撮像する。この電圧の付加前後のイメージの差を取ると、ゲート線Ｇに電圧を付加したことでキャリアが蓄積されたＴＦＴ素子１０のみに差（ＣＭＳ）イメージが現れる。もし、ゲート線Ｇ、信号線Ｓ、有機半導体薄膜１０ａ（図８参照）のいずれか１つでも断線（例えば、Ｌ２）又は不良（例えば、Ｌ１。ここでは「短絡」）を生じていると、対応するＴＦＴ素子１０にはキャリアが蓄積されず、差イメージが現れない。すなわち、本方法では、差イメージが現れなかった部位から欠陥を特定するのである。
【００２６】
また、差イメージに現れたＴＦＴ素子１０のコントラストの強さは、キャリア蓄積量（つまり、出力電流）に比例することから、各ＴＦＴ素子１０のコントラストの強さを比較することで、ＴＦＴアレイ１に含まれる各ＴＦＴ素子１０の間での出力電流のばらつきを評価できるのである。
【００２７】
また、ＣＭＳイメージング法では、有機半導体薄膜１０ａ（図８参照）の光透過率及び／又は反射率がキャリアの蓄積状態と空乏状態でわずかに変化することを利用して、欠陥を検出する。そして、この光透過率・反射率の変化率は、蓄積キャリア量に比例する。一般的なＴＦＴ素子の駆動条件では、この変化率は１０-3程度と非常に低く、かかる小さな変化率を検出するためには積算処理を用いる。
【００２８】
例えば、上記した非特許文献１では、シリコン酸化膜（誘電率３.８、厚さ１００ｎｍ）をゲート絶縁膜に用いて有機半導体層（ペンタセン）に４×１０12ｃｍ-2の濃度のキャリアを蓄積した場合に、反射率の変化率は４×１０-3であったことを述べている。塗布プロセスによって製膜可能なポリマーをゲート絶縁膜に用いたＴＦＴアレイでは、例えば、フッ素系ポリマーのＣＹＴＯＰ（旭硝子社製、誘電率１.９、厚さ１μｍ）を用いた場合、蓄積キャリア量は非特許文献１の１／１０（４×１０11ｃｍ-2）程度であり、その変化率は４×１０-4とさらに小さくなってしまう。
【００２９】
ところで、図３（ａ）に示すよう、ＣＭＳイメージング法により得られる画像の信号強度には、光源１５の強度やカメラ２０の感度の時間的な揺らぎが含まれている。検出しようとする光透過率及び／又は反射率の変化率が１０-4オーダーである場合、この揺らぎよりも小さく、キャリア蓄積状態と空乏状態でそれぞれ積算して、これらの画像（イメージ）の差をとっても、時間的な揺らぎに打ち消されて検出できない。
【００３０】
一方、図３（ｂ）に示すように、ＣＭＳイメージング法において、光源１５の強度やカメラ２０の揺らぎよりも早い時間スケールでキャリア蓄積状態と空乏状態のスイッチング（変調）を繰り返し、各周期でキャリア蓄積状態と空乏状態の画像を撮影して差分を求め、差イメージを積算する。これにより、上記した揺らぎの影響を取り除くことができる。
【００３１】
キャリア蓄積状態と空乏状態、すなわち、後述するように、ゲート電圧を付加した状態と解除した状態での変調は、ファンクションジェネレータ３０を使用して行い得る。かかる変調周波数は、１５Ｈｚ〜１ＭＨｚ、より好ましくは、２００Ｈｚ〜１ＭＨｚである。
これは、高変調周波数の方が低周波数の揺らぎの影響を受けにくく、画像の撮影回数を増やして積算回数を上げることが可能となるからである。
【００３２】
さらに、変調周波数可変によるＴＦＴ素子１０の応答速度評価のためには、ＣＭＳイメージングの変調周波数を所定の周波数範囲、例えば、１５Ｈｚ〜１ＭＨｚ、より好ましくは、２００Ｈｚ〜１ＭＨｚの範囲で可変として測定を行うことが好ましい。ディスプレイとしての動画表示では、素子応答速度が５ｍｓよりも遅くなると人間の視覚では、ぼやけを感じるようになる。このため、変調周波数を可変として、５ｍｓよりも応答速度が遅い不良素子を検出するのである。
【００３３】
例として、応答速度１ｍｓ（つまり、応答可能な周波数の上限が１ｋＨｚ）の有機ＴＦＴ素子１０からなるＴＦＴアレイ１の中に、１つだけ応答速度１０ｍｓ（つまり、応答可能な周波数の上限が１００Ｈｚ）の素子が混ざっている場合を考える。変調周波数が１００Ｈｚ以下の場合には、全ＴＦＴ素子１０が差イメージに現れる。一方、１００Ｈｚを超えると、応答速度１０ｍｓのＴＦＴ素子１０は差イメージに現れなくなる。さらに周波数を上げて１ｋＨｚを超えると、全ＴＦＴ素子が差イメージに現れなくなる。このように、差イメージに現れなくなる周波数から、ＴＦＴ素子１０の応答速度のばらつきを求めることができるのである。
【００３４】
また、ＴＦＴ素子１０の応答速度評価について、電圧のオン・オフのタイミングと撮像のタイミングを可変としてもよい。上記した電圧のオン及びオフのそれぞれの開始に対して、撮像の開始を１ｍｓ〜１００ｍｓ、より好ましくは、１μs〜１００ｍｓの範囲で任意に遅らせて測定を行うのである。
【００３５】
ここで、上記同様に、応答速度１ｍｓの有機ＴＦＴ素子１０からなるＴＦＴアレイ１の中に、応答速度１０ｍｓのＴＦＴ素子１０が混ざっている場合を考える。
【００３６】
例えば、図４に示すように、撮像のタイミングを電圧のオン及びオフのタイミングのそれぞれよりも１０ｍｓ以上遅らせた場合には、全ＴＦＴ素子１０が差イメージに現れる。このとき、差イメージ（Ｓ２−Ｓ１）は負のイメージとなる。
【００３７】
一方、図５に示すように、タイミングの遅れを１０ｍｓ以下にすると、応答速度１０ｍｓのＴＦＴ素子１０ではＣＭＳイメージのコントラストが反転する。すなわち、差イメージ（Ｓ２−Ｓ１）は正となるのである。
【００３８】
さらに、図示しないが、タイミングの遅れを１ｍｓ以下にすると、全ＴＦＴ素子のＣＭＳイメージのコントラストが反転する。このように、差イメージのコントラストが反転するタイミングの遅れから、ＴＦＴ素子１０の応答速度のばらつきを求めることができるのである。
【００３９】
ここで、１５Ｈｚ〜１ＭＨｚ、より好ましくは２００Ｈｚ〜１ＭＨｚの高変調周波数での撮影を行うためには、カメラ２０は、高フレームレートであること、具体的には、３０ｆｐｓ〜２,０００ｆｐｓ、より好ましくは４００ｆｐｓ〜２,０００,０００ｆｐｓのＣＣＤ、若しくは、ＣＭＯＳカメラであることが好ましい。なお、かかるカメラ２０はノイズレベルが可能な限り低く、ダイナミックレンジが広く、感度を有する波長領域が広く、デジタル出力が１６ｂｉｔ以上であるものが好ましい。例えば、ＰＣＯ社製ＰＣＯ ｅｄｇｅ、浜松ホトニクス社製Ｃ１１４４０−２２ＣＵ、及び、ビットラン社製ＢＵ−５０ＬＮが用い得る。
【００４０】
さらに、高繰り返し周期で画像撮影を行う場合、情報処理手段であるコンピュータへの画像データの転送を確実にする必要があり、撮影速度と同速度で画像の高速保存が可能なバッファメモリ、例えば、３０ｆｐｓなら、１秒間に３０枚の画像保存ができるバッファメモリを用いるべきである。
【００４１】
さらに、キャリア蓄積による有機半導体薄膜１０ａ（図８参照）の光透過率・反射率の変化率は、波長域によって変化する。
【００４２】
図６に示すように、例えば、Ｐ３ＨＴ[ポリ(３−ヘキシルチオフェン−２，５−ジイル)]の光透過率の変化率（−ΔＴ／Ｔ）は、波長域に依存して光透過率の符合と絶対値を大きく変化させる。このため、例えば、１５００ｎｍの単色光をこれに照射した場合には変化を検出できないし、３００〜１０００ｎｍの波長範囲に光強度を有する白色光を照射した場合には正と負の変化で相殺してしまう。そこで、光源１５には、ハロゲンランプやキセノンランプからの白色光をバンドパスフィルタや色ガラスフィルタ、分光器などによって分光したものを使用する。若しくは、光源１５には特定波長のレーザーを用いて、−ΔＴ／Ｔの絶対値が大きな波長域の光のみ、例えば６３０〜１５００ｎｍの波長域の光を照射して測定するのである。
【００４３】
次に、差イメージから断線欠陥の位置を推定する方法について説明する。
【００４４】
図７（ａ）に示すように、欠陥が疑われる範囲の信号線Ｓとゲート線Ｇをそれぞれ短絡し、その間にファンクションジェネレータ３０を用いて周期的に電圧をかける。図７（ｂ）に示すように、信号線Ｓの箇所Ｓ１が断線していた場合には、ＴＦＴ素子１０−１を除く全てのＴＦＴ素子１０の差イメージが現れる。また、図７（ｃ）に示すように、信号線Ｓの箇所Ｓ２が断線していた場合には、ＴＦＴ素子１０−１〜４の列を除く、全てのＴＦＴ素子１０が差イメージに現れる。
【００４５】
また、図７（ｄ）に示すように、ゲート線Ｇの箇所Ｇ１が断線していた場合には、ＴＦＴ素子１０−１を除く、全てのＴＦＴ素子１０が差イメージに現れる。図７（ｅ）に示すように、ゲート線Ｇの箇所Ｇ２が断線していた場合には、ＴＦＴ素子１０−１〜４の列を除く、全てのＴＦＴ素子１０が差イメージに現れるのである。また、図７（ｆ）に示すように、ＴＦＴ素子１０−１について、有機半導体薄膜１０ａ（図８参照）がない、若しくは、有機半導体薄膜１０ａがあっても信号線Ｓ及び／又はゲート線Ｇと電気的に接触していない場合には、ＴＦＴ素子１０−１を除く、全てのＴＦＴ素子１０が差イメージに現れるのである。
【００４６】
なお、図８（ａ）〜（ｆ）に示すように、ＴＦＴ素子の構造には、基板１１の上に有機半導体薄膜１０ａ、ソース・ドレイン電極１２ａ、ゲート電極１２ｂ、ゲート絶縁膜１３を設けてなる。それぞれ（ａ）ＢＧＢＣ：ボトムゲートボトムコンタクト、（ｂ）ＢＧＴＣ：ボトムゲートトップコンタクト、（ｃ）ＴＧＢＣ：トップゲートボトムコンタクト、（ｄ）ＴＧＴＣ：トップゲートトップコンタクト、（ｅ）ＢＧ−Ｔ＆ＢＣ：ボトムゲート−トップ＆ボトムコンタクト、（ｆ）静電誘導型などがある。
【００４７】
このうち、反射光によるＣＭＳイメージングが可能なのは、ＴＦＴ素子の最表面に有機半導体薄膜１０ａが露出しているものに限られる。つまり、図８（ａ）、（ｂ）、（ｅ）となる。
【００４８】
一方、透過光によるＣＭＳイメージングは、どのタイプのものについても適用できる。但し、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の場合には、基板１１、ゲート電極１２ｂ、ゲート絶縁膜１３が照射光に対して半透明（好ましくは、透明）でなければならない。このため、ゲート電極１２ｂは、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）やポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホン酸塩）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）のような透明導電膜か、極薄で半透明な金属薄膜でなければならない。また、ゲート絶縁膜１３は、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ＣＹＴＯＰ（旭硝子社製）、ＴＥＦＬＯＮ−ＡＦ（デュポン社製）、パリレンのような透明絶縁膜でなければならない。さらに、基板１１は、ガラス、石英ガラス、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）のような透明基板でなければならない。なお、図８（ｆ）の場合には、ソース電極・ドレイン電極１２ａは、ＩＴＯやＰＥＤＯＴ：ＰＳＳのような透明導電膜か、極薄で半透明な金属薄膜でなければならない。
【００４９】
次に、検査の実施例について説明する。
【００５０】
［実施例］
図９に示すように、検査装置としてのＣＭＳイメージング装置４０は、ハロゲン光源１５と、光ファイバ１６と、色ガラスフィルタ１７と、光学レンズ系１８と、ＣＣＤカメラ（モノクロ）２０と、ＣＣＤカメラの撮影画像を一時保存するバッファメモリ２１と、制御用ＰＣ２２と、ファンクションジェネレータ３０とから構成される。光学系の切り替えにより、反射イメージと透過イメージの両方の撮影が可能である。
【００５１】
ＣＣＤカメラ２０は、３００〜１１００ｎｍの波長範囲に感度を有し、フレームレートが３０ｆｐｓであり、デジタル出力が１６ｂｉｔである。
【００５２】
バッファメモリ２１は、カメラ２０の撮影速度と同速度で画像の高速保存が可能であり、容量は４ＧＢである。
【００５３】
ここで用いた有機薄膜トランジスタ１０は、ＢＧＢＣ型であり、図８（ａ）を適宜、参照しながら、以下のように作成された。すなわち、１０ｍｍ角の石英ガラス基板１１に密着層としてクロムを０.３ｎｍ蒸着したのち、金とアルミをそれぞれ６ｎｍと１ｎｍ蒸着して半透明なゲート電極１２ｂを形成する。この上に、スピンコートによりフッ素系ポリマーのＣＹＴＯＰ（旭硝子社製）４００ｎｍをゲート絶縁膜１３として与え、１２０度で３０分間加熱して溶剤を揮発させた。次に、密着層としてクロムを０.３ｎｍ蒸着したのち、金を３０ｎｍ蒸着してソース・ドレイン電極１２ａを形成した。さらに、窒素雰囲気化で、ポリマー型半導体のＰ３ＨＴをトリクロロベンゼンに溶かした溶液（濃度０.１ｗｔ％）を１５μｌ滴下し、その上からポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）のシートをかぶせることで溶液を均一に濡れ広がらせ、ＰＤＭＳシートがトリクロロベンゼンを吸収したのちにＰＤＭＳシートをはがすことにより、均一なＰ３ＨＴからなる有機半導体薄膜１０ａを形成した。最後に、１００度で３０分間加熱した。かかる手順により、単一素子の有機ＴＦＴ素子１０と、５×５個のＴＦＴ素子１０からなるＴＦＴアレイ１の２種類を作製した。
【００５４】
［ＣＭＳイメージング測定］
次の手順でＣＭＳイメージング測定を行った。すなわち、図９に示すように、ＴＦＴアレイ１、又は、有機ＴＦＴ素子１０（断りのない限り、便宜的に、単に「有機ＴＦＴ素子１０」と称する。）を光学レンズ系１８の手前に配置し、光学レンズ系１８を調節して有機ＴＦＴ素子１０の有機半導体薄膜１０ａにピントを合わせ、有機ＴＦＴ素子１０の背面からハロゲン光源１５からの光を照射した。このとき、図６に示したように、Ｐ３ＨＴは６２０ｎｍを境に−ΔＴ／Ｔの符合が逆転するため、色ガラスフィルタ１７を用いて６３０ｎｍ以上の近赤外光のみを照射し、−ΔＴ／Ｔを相殺させないようにした。
【００５５】
次に、図１０（ａ）に示すように、単一の有機ＴＦＴ素子１０の場合には、ソースとドレインを短絡させ、この電極１２ａとゲート電極１２ｂとの間にファンクションジェネレータ３０を用いて１５Ｈｚの繰返し周期で−３０Ｖと０Ｖの電圧をかける。これにより、キャリア蓄積状態（キャリア密度＝８×１０11ｃｍ-2）とキャリア空乏状態を繰り返し生じさせた。
【００５６】
一方、図１０（ｂ）に示すように、５×５のＴＦＴアレイ１の場合には、全ＴＦＴ素子１０のソースとドレインとを短絡させた電極１２ａと、全ＴＦＴ素子１０のゲートを短絡させた電極１２ｂとの間に、ファンクションジェネレータ３０を用いて１５Ｈｚの繰返し周期で−３０Ｖと０Ｖの電圧をかけた。
【００５７】
図１１に示すように、ファクションジェネレータ３０からゲート電圧の２倍の繰返し周期（３０Ｈｚ）のトリガをＣＣＤカメラ２０に入力し、ゲート電圧が−３０Ｖと０Ｖの状態でそれぞれ撮影を行った。露光時間は１ｍｓとした。
【００５８】
各周期で撮影された画像をバッファメモリ２１に保存し、測定終了後、バッファメモリ２１の画像をＰＣ２２に転送した。ＰＣ２２上で、各周期で撮影したゲート電圧が−３０Ｖと０Ｖの状態の画像の差分をとり、その差分を全周期に亘って積算、平均化することで差（ＣＭＳ）イメージを得た。
【００５９】
図１２（ａ）にはＴＦＴ素子１０の光学顕微鏡像、（ｂ）には１０分間の画像積算により得た差イメージを示した。ゲート電極１２ｂの上にのみ、蓄積キャリアによる透過率の変化が見られる。これは、ゲート電極１２ｂの上側にある有機半導体薄膜１０ａのみにキャリアが蓄積されるためである。
【００６０】
なお、図１２（ｃ）にはファンクションジェネレータ３０からの出力電圧を小さくした場合（ゲート電圧が−０.０１Ｖと０Ｖの状態の画像の差分）の差イメージを示した。コントラストが消失していることから、図１２（ｂ）で蓄積キャリアが検出できていることが確認できる。
【００６１】
さらに、図１３に示すように、差イメージのＲＭＳノイズは、積算回数を増やす毎に低下し、１０分以上の積算で２×１０-4まで低下する。これは、１０分程の積算で、１０-4オーダーの光透過率の変化率−ΔＴ／Ｔを検出することができることを意味する。
【００６２】
かかる実施例では、１５Ｈｚの繰返し周期で測定を行ったが、より早い繰り返し周期で測定を行えば、より短い時間で鮮明な差イメージを得ることができる。
【００６３】
図１４（ａ）には５×５のＴＦＴアレイ１の光学顕微鏡像、（ｂ）には１０分間の画像積算により得た差イメージを示した。Ｐ１及びＰ２の２つのＴＦＴ素子１０において差イメージが現れていない。これは、かかる２つのＴＦＴ素子１０に欠陥があることを意味している。実際に、図１４（ａ）の光学顕微鏡像から２つのＴＦＴ素子１０にはゲートの配線に断線があった。
【００６４】
以上のように、イメージング装置４０を用いることで、ＴＦＴ素子１０だけでなく、ＴＦＴアレイ１に含まれるＴＦＴ素子１０についても断線欠陥を迅速に検出することが可能となる。
【００６５】
本実施例では、蓄積キャリア密度の低い、例えば、１０11ｃｍ-2オーダーであっても、ＴＦＴアレイ１について、高速・高感度に欠陥のあるＴＦＴ素子１０を検出することが可能になる。さらに、ＴＦＴアレイ１を構成する各ＴＦＴ素子１０の出力特性・応答速度のばらつきをもイメージングすることが可能になる。
【００６６】
以上、本発明による実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
【符号の説明】
【００６７】
１        ＴＦＴアレイ
１０      有機ＴＦＴ素子
１０ａ    有機半導体薄膜
１２ａ    ソース・ドレイン電極
１２ｂ    ゲート電極
１３      ゲート絶縁膜
１５      光源
１６      光ファイバ
１７      色ガラスフィルタ
１８      光学レンズ系
２０      カメラ
２１      バッファメモリ
２２      コンピュータ
３０      ファンクションジェネレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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