JP2002039801A - 特性値表示方法および特性値表示装置 - Google Patents

特性値表示方法および特性値表示装置

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JP2002039801A
JP2002039801A JP2000172786A JP2000172786A JP2002039801A JP 2002039801 A JP2002039801 A JP 2002039801A JP 2000172786 A JP2000172786 A JP 2000172786A JP 2000172786 A JP2000172786 A JP 2000172786A JP 2002039801 A JP2002039801 A JP 2002039801A
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Hidekazu Yamamoto
英一 山元
Shin Inuzuka
伸 犬塚
Hideji Umehara
秀司 梅原
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International Business Machines Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の特性に対する特性値間の相関を一つの
マップ上に表示する。 【解決手段】 ウェハWの座標x、yで位置が特定され
たチップC01〜C36ごとの特性値を、赤(R)、緑
(G)または青(B)の原色に割り付け、この原色に割
り付けられた特性値を特定の関数を用いてR値、G値、
B値の色値に変換する。そして、各座標のチップC01
〜C36ごとにRGB値で色表示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特性値表示方法お
よび特性値表示装置に関し、特に、半導体ウェハ等にお
ける特性値の平面内における分布を表示する技術に適用
して有効なものである。
【0002】
【従来の技術】実験や評価の結果として得られる特性値
(測定値)が平面的に分布するような場合、特性値の平
面分布を視覚的に把握したいことがしばしば発生する。
たとえば半導体製品の製造工程においては半導体ウェハ
の位置によって特性値がどのように分布するかを把握す
ることは工程管理、要因解析の観点から重要である。こ
のため各種のウェハマップが利用される。
【0003】たとえば図8に示すようなサーモグラフ状
のマップ手法がある。この手法では、特性値が最小値か
ら最大値に移行するに従って赤(R)から青(B)さら
に緑(G)に色が変化するように特性値と色とを関連付
ける。そしてウェハのある位置をその位置の特性値に対
応する色で表示する。また、図9に示すように、カテゴ
リテキストマップの手法がある。この手法では、特性値
をカテゴリに分類し、そのカテゴリの標識となる文字等
のシンボルと特性値を関連付ける。そしてウェハのある
位置にその位置の特性値に対応するシンボルを表示す
る。あるいは、図10に示すように、測定結果をテキス
トとしてマップする手法がある。この手法では、測定を
行ったウェハの位置にその位置の特性値をテキストとし
て表示する。これら手法を用いてウェハ全体の特性値分
布を把握することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した手
法によってウェハ内の特性値を視覚的にあるいは数値的
に把握できるものの、前記手法では1種類の特性値しか
表示できない問題がある。たとえば半導体製品の製造に
おいては、多数の工程が介在するため1つの特性値(た
とえば歩留まり値)に対しても多数の要因が複雑に関連
する。このため、ある特性の要因分析を行う上では他の
特性値との間の相関関係を把握する必要がある。着目す
る特性値と他の特性値との相関を視覚的に表現するに
は、たとえば、前記サーモグラフ状のマップ手法を用
い、着目する特性値の特に注目する値に相当する領域に
ついてのみ、他の特性値の分布を表示して、着目特性と
他の特性との間の相関関係をある程度は視覚的に把握す
ることが可能である。しかしながら、このような着目特
性に対する他の特性の分布の表示は、あくまでも主因子
についての傾向を見ることができるに過ぎず、着目特性
と相互に関連する要因間の相関関係を視覚的に把握する
には至らない。特に半導体製品の製造のように多数の要
因が複雑に交錯する場合には、むしろこのような要因間
の相関関係を把握することが重要である。
【0005】本発明の目的は、複数の特性に対する特性
間の相関を一つのマップ上に表示できる手法を提示する
ことにある。
【0006】また、本発明の他の目的は、特性間の相関
関係を視覚的直感的に把握しつつ、好ましい特性値を得
るための実験条件の探索を容易にする手法を提示するこ
とにある。
【0007】さらに、本発明の目的は、特性間の相関関
係を視覚的直感的に把握する手法を提案して、これを半
導体製造工程等の工程管理あるいは品質評価に適用し、
従来法では容易に捕捉できなかった要因や見逃されてい
た因果関係の把握を容易にすることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願の発明の概略を説明
すれば、以下の通りである。すなわち、本発明は、ウェ
ハ等座標で特定された平面区画(たとえばチップ領域)
ごとの特性値を、赤(R)、緑(G)または青(B)の
原色に割り付け、この原色に割り付けられた特性値を特
定の関数を用いてR値、G値、B値の色値に変換する。
そして、その平面区画をRGB値で色表示する。このよ
うに平面区画を色で表示すれば、その色を視覚的に把握
することにより特性値間の相関を直感的かつ容易に把握
できる。たとえば3つの特性が相互にもっとも強く相関
する区画(たとえばウェハマップの場合には各チップ領
域を区画にできる)では白色で表示され、Rに割り当て
られた特性値とGに割り当てられた特性値とが強く相関
し、Bに割り当てられた特性値が他の特性と相関しない
ような場合には、区画が黄色で表示される。同様にRと
Bが相関しGが他と相関しない場合はピンクで表示さ
れ、BとGが相関しRが他と相関しない場合はブルーで
表示される。各々RGBに割り当てられた特性値が相互
に相関しない場合には黒で表示される。そしてこれらの
色は各特性間の相関の度合いにより連続的に変化する。
【0009】なお、ここでは三原色(RGB)の全色に
特性値が割り当てられた場合を説明しているが、特性値
は1つでもあるいは2つでもよい。特性値が1つの場合
にはその特性値の平面内分布が直感的に把握でき、ま
た、後に説明するように特定の関数で変換することによ
り注目する値(中心値)近辺の値をクローズアップして
表示できる。特性値が2つの場合は、各特性値間の相関
を平面内分布において直感的に把握できる。各特性値の
注目する値(中心値)近辺の値をクローズアップできる
ことは勿論である。
【0010】また、特定の関数は、その値が変数に対し
て単調に増加または減少する関数、たとえば1次関数を
例示できる。あるいは、その値が変数に対して少なくと
も1つの極大または極小を示す関数、たとえばガウス関
数を例示できる。これら関数のパラメータを任意に与え
て特性値の注目する値の近辺で表示をクローズアップで
きる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異
なる態様で実施することが可能であり、本実施の形態の
記載内容に限定して解釈すべきではない。なお、実施の
形態の全体を通して同じ要素には同じ番号を付するもの
とする。
【0012】(実施の形態1)本実施の形態の表示方法
に利用できる表示装置には、一般的なコンピュータシス
テムが例示できる。中央演算処理装置(CPU)、主記
憶装置(メインメモリ:RAM(Random Access Memor
y))、不揮発性記憶装置(ROM(Read Only Memory))
等を有し、これらがバスで相互に接続されるコンピュー
タシステムを例示できる。バスには、その他コプロセッ
サ、画像制御装置、キャッシュメモリ、入出力制御装置
(I/O)等が接続される。バスには、適当なインター
フェイスを介して外部記憶装置、データ入力デバイス、
表示デバイス、通信制御装置等が接続されてもよい。そ
の他、一般的にコンピュータシステムに備えられるハー
ドウェア資源を備えることが可能なことは言うまでもな
い。外部記憶装置は代表的にはハードディスク装置が例
示できるが、これに限られず、光磁気記憶装置、光記憶
装置、フラッシュメモリ等半導体記憶装置も含まれる。
データ入力デバイスには、キーボード等の入力装置、マ
ウス等ポインティングデバイスを備えることができる。
表示装置としては、CRT、液晶表示装置、プラズマ表
示装置が例示できる。本実施の形態のコンピュータシス
テムには、パーソナルコンピュータ、ワークステーショ
ン、メインフレームコンピュータ等各種のコンピュータ
が含まれる。
【0013】表示装置の規格は多色表示が可能なもので
あれば何れも選択出来る。ただし、色分解能が高い方が
好ましい。後に説明するように色の変化で特性値の変化
を表示するため、微妙な色変化が表示できる表示装置お
よび規格が好ましい。たとえば1670万色の色表示が
可能なSVGA(super video graphics array)が好ま
しい。
【0014】図1は、本実施の形態で用いるウェハを示
した平面図である。ここでは、1枚のウェハWに36個
のチップC01〜C36が形成されている例を示す。さ
らに多くのチップが形成されていてもよいことは勿論で
ある。
【0015】各チップにはx方向の座標(位置指標)X
Locとy方向の座標(位置指標)YLocが与えられ
る。つまりチップC01にはXLoc=2、YLoc=
0の座標(2,0)が与えられる。他のチップについて
も同様である。このようにウェハWの全体がチップ位置
に対応する区画で区切られ、後に説明するように各区画
が色表示される。
【0016】本実施の形態の表示の対象となる特性値
は、各チップC01〜C36に関連付けられる。つま
り、各チップ位置における測定値がここでいう特性値で
ある。半導体製造プロセスを例にとれば、重要な特性値
として歩留まり値を挙げることができる。一般に半導体
製品の歩留まり値は、ウェハの特定位置で低い値あるい
は高い値を示す。歩留まりを下げる要因を突き止め、こ
れを対策することによって全体の歩留まりを向上させる
ことが半導体プロセス管理の重要なテーマであるが、こ
の要因を突き止める前提として現象を正確に把握するツ
ールが必要である。本表示装置がその有効なツールの1
つになり得る。
【0017】複雑な要因が多数交錯する半導体製造工程
においては、この不良原因の要因を探索する目的で様々
なデータが工程中で取得される。たとえば各チップ領域
(区画)におけるTEG(test equipment group)領域
のデバイスあるいは素子を用いてその電気的特性あるい
は物理的、化学的特性が測定される。たとえば各チップ
領域ごとのTEG領域に形成されたトランジスタのゲー
ト長、トランジスタの閾値電圧等が例示できる。以下、
本実施の形態では特性値として歩留まり値、トランジス
タのゲート長および閾値電圧を例示して説明するが、特
性値がこれら測定値に限られないのは勿論である。ま
た、測定値はTEG領域から取得される必要はなく、チ
ップ領域ごとに採取されるものであればどのような測定
値でも構わない。たとえばゲート酸化膜厚等の各チップ
領域における各種膜厚(膜厚分布)等でもよい。
【0018】表1は、各チップ領域ごとに採取された特
性値の一例を示す表である。
【0019】
【表1】 左側の2つの欄にx座標XLocとy座標YLocが記
入されており、各座標(つまり各チップごと)の測定デ
ータ(元データ)が記入されている。測定データは各々
歩留まり値Yield、ゲート長Delta_L、および、閾値電圧
VTである。なお各データは相対値であり、単位は任意で
ある。
【0020】このような特性、つまり歩留まり値Yiel
d、ゲート長Delta_L、および、閾値電圧VTの各々に3原
色(R、G、B)のいずれかを割り当てる。ここでは、
歩留まり値Yieldに赤(R)を、ゲート長Delta_Lに緑
(G)を、閾値電圧VTに青(B)を割り当てる。
【0021】次に、各特性の座標ごとの元データを特定
の関数を用いて変換する。特定の関数には、たとえば図
2に示すガウス関数が例示できる。図示するグラフの横
軸は変数値であり、縦軸は関数値である。変数として元
データを入力すれば、関数値として色値(明るさあるい
は濃さ)が得られる。色値はその最大値および最小値が
表示装置の入力の最大値および最小値に対応するように
規格化する。たとえばSVGAの場合、各RGB値は0
〜255の範囲で指定(入力)できるので、変換後の最
小値が0に最大値が255になるように計算する。具体
的な計算式は以下の通りである。
【0022】元データをx、中心値(平均値)をμ、幅
(標準偏差)をσとすれば、色値Vは、 V = 0.398942 × Exp( -0.5 × U) × M × 100
× 255、 ただし、U = ( x - μ ) / σ 、 M = 1 / 0.399
9、で表せる。
【0023】このような計算式に基づいて計算された各
特性値に対応する色の値(色値)を表2に示す。なおこ
れらの計算は、コンピュータシステムのCPU等の各資
源を用いて実行できることは言うまでもない。また、こ
れら計算式はコンピュータが可読なプログラムコマンド
および引数でプログラムできることも勿論である。
【0024】
【表2】 なお、ガウス関数の前記計算式では、中心値(平均)と
幅(標準偏差(シグマ))はパラメータである。このパ
ラメータを決定する必要があるので、表2では、各々上
段に示した値を用いている。
【0025】次に、この色値を用いてチップ領域に色を
付して表示する。図3は、本実施の形態の混色マッピン
グの表示画面の一例を示す。表示画面には、表示ウィン
ドウ1とパラメータ入力ウィンドウ2が表示されてい
る。図4は、表示ウィンドウ1の画面を拡大して示した
図である。 表示ウィンドウ1には、ウェハWの外形3
と、チップC01〜C36の座標も表示している。
【0026】各チップC01〜C36に相当する区画に
前記表2で示したガウス関数変換後の値を代入したRG
B値での色表示がされている。たとえばチップC01に
相当する区画の色は(R,G,B)=(3,170,
1)である。以下同様に色表示される。
【0027】パラメータ入力ウィンドウ2には、各特性
値(Yield, DeltaL, VT)についてパラメータであるシ
グマ(σ:幅)と平均(μ:中心値)の各々のスライダ
4a〜4fと各パラメータ値を直接入力する入力フィー
ルド5a〜5fとが設けられている。操作者(ユーザ)
は、このスライダをマウス操作等により調節し、あるい
は入力フィールドに値をタイプ入力してパラメータを入
力する。
【0028】本実施の形態ではガウス関数を用いている
ので、シグマ(σ:幅)を狭くすると、平均(μ:中心
値)近傍に該当するチップ領域だけその色が明るく表示
される。たとえば、座標(3,0)では緑(G)が強く
出ているが、表2の元データを参照すれば、Delta_Lの
値が「26」であり、選択した平均(μ:中心値)の値
「27」に近い。一方その他の特性値(色)の元データ
はその平均値から大きく離れている。このため緑以外の
色値が低く、緑のみが強く表示されることになる。逆に
いえば、スライダを移動させてある色(特性値)の平均
を変化させると、その平均の値に一致するチップ領域が
その色を強く(明るく、濃く)表示し、スライダを移動
するにつれて強く表示されるチップ領域が次第に変化す
ることが観察されるであろう。これを応用すれば、ある
特性値(たとえばDelta_L)を固定し、他の特性値(た
とえばVT)の平均(中心値)を変化させて、両色(たと
えばDelta_LとVTとであれば緑(G)と青(B))の混
色(ブルー)が強く(明るく、濃く)表示されるように
調整する。さらにDelta_Lに微調整を加えて、VTの調整
を何度か行えば最もブルーが明るく表示される状態を作
ることができる。図4はこのような状態を実現した時の
表示を示しており、座標(3,2)、(3,3)、
(3,4)、(2,4)の区画が最も明るいブルーに対
応する。表2を参照しても明らかなように、Delta_LとV
Tの色値が共に最大値である255に近い値を示してい
る。これは、Delta_Lの平均値が27、VTの平均値が2
3の時、前記座標で表されるチップ領域で両特性の相関
が非常に強く現れていることを意味する。
【0029】ここで残る特性値(Yield)の平均をスラ
イダ4bを調整することにより変化させる。図5は図4
の状態から残る特性値(Yield)の平均を変化させた時
の表示を示す。図示するように、前記座標の区画で白色
を表示する状態を探し出せる。なお、前記図5の状態の
各特性値の数値を表3に示す。
【0030】
【表3】 すなわち、前記座標(3,2)、(3,3)、(3,
4)、(2,4)の区画に位置するチップ領域では3つ
の特性値が強い相関を示していることを視覚的直感的に
把握できる。たとえば、前記座標の領域で歩留まり(Yi
eld)が高い値を示しているのであれば、ゲート長と閾
値(Delta_LとVT)が強い相関を示す区画で高い歩留ま
りが得られるという実験事実の知見が得られる。この知
見を基礎に工程を改善することができる。逆に前記座標
の領域で歩留まりが低い値を示しているのであれば、ゲ
ート長と閾値が相関を示すような工程を洗い出しこれを
対策することができる。
【0031】以上説明したように、本実施の形態の特性
値の表示方法を用いれば、互いに相関する特性値間の相
関関係を簡単に探し出すことができる。また、探し出し
た相関性と他の特性値との相関を探索することができ
る。しかもこれらの探索操作をGUI(graphic user i
nterface)を用いて視覚的かつ直感的に把握しながら行
える。このため、半導体製造工程のように工程数、特性
値が多い工程でも、複雑に交錯した要因間の相関を視覚
的に簡便に認識でき、従来法では容易に認識、捕捉でき
なかった要因や見逃されていた要因を特定できる。これ
により工程改善、不良等対策の糸口、知見を得ることが
できる。
【0032】(実施の形態2)図6は、表1に示す元デ
ータを変換する他の関数の例を示した図である。図示す
る関数は1次関数である。この場合、変換の計算式は、
傾きをA、切片をB、その他を実施の形態1と同じとし
て、 V = A × x - B、 ただし、A = 255 / (元データの最大値−元データの
最小値)、B = A × 元データの最小値、で表せる。
【0033】この変換式で変換した後のデータを表4に
示す。
【0034】
【表4】 前記変換式での変換では、特性値が大きいほど色値が大
きくなり、明るく表示される。図7は、表4のデータで
色表示した画面図である。本実施の形態では、特性値
(元データ)に対して比例的に色値(RGB値)が変化
するので、ウェハ全体の特性の分布傾向を把握するのに
都合がよい。
【0035】本実施の形態では、元データの最大値と最
小値とからパラメータA,Bを計算により求めて、元デ
ータの最小値が最も暗く、最大値が最も明るくなるよう
に表示している。しかし、パラメータA,Bを任意に変
化させて実施の形態1と同様に特性値のある領域を強調
して表示できる。たとえば、歩留まりの高い領域あるい
は低い領域のみを詳細に表示するようにAの値を大きく
し、B値を調整できる。
【0036】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【0037】たとえば、前記実施の形態1では、ガウス
関数を用いた例を説明したが、変数に対して極大あるい
は極小を有する関数であれば他の関数を適用できる。た
とえばスプライン関数、2次関数、4次関数、正規分
布、χ分布、t分布等の確率密度関数、cos(x|
−π/2<x<π/2)等である。
【0038】また、前記実施の形態2では、1次関数を
用いた例を示したが、単調増加または単調減少する関数
であれば他の関数を適用できる。たとえばlog
(x)、3次関数、x(x>0)、e、tan
(x)等である。
【0039】また、前記実施の形態では3原色の全てを
使用した例を説明したが、2種類の色の混色、あるいは
単色で本発明を適用してもよい。単色の場合であって
も、特定の特性値領域を強調して表示できる本発明特有
の効果を有する。
【0040】また、前記実施の形態ではSVGAを用い
て表示した例を説明したが、その他の色表示方式を用い
てもよい。たとえばCGA(color graphics adapter)、
EGA(enhanced graphics adapter)、VGA(video gr
aphics array)その他のグラフィックス機能を用いても
よい。
【0041】
【発明の効果】本願で開示される発明のうち、代表的な
ものによって得られる効果は、以下の通りである。本発
明によれば、複数の特性に対する特性間の相関を一つの
マップ上に表示できる。また、特性間の相関関係を視覚
的直感的に把握しつつ、好ましい特性値を得るための実
験条件の探索を容易にすることができる。また、特性間
の相関関係を視覚的直感的に把握する手法を用いて、こ
れを半導体製造工程等の工程管理あるいは品質評価に適
用し、従来法では容易に捕捉できなかった要因や見逃さ
れていた因果関係の把握を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態(実施の形態1)で用い
るウェハを示した平面図である。
【図2】実施の形態1の特性値を変換する関数の一例を
示す図である。
【図3】実施の形態1の混色マッピングの表示画面の一
例を示す。
【図4】図3の表示ウィンドウの画面を拡大して示した
図である。
【図5】図4の状態から特性値(Yield)の平均を変化
させた時の表示を示す図である。
【図6】実施の形態2の特性値を変換する関数の一例を
示した図である。
【図7】表4のデータで色表示した画面図である。
【図8】従来の技術を示す表示図である。
【図9】従来の他の技術を示す表示図である。
【図10】従来のさらに他の技術を示す表示図である。
【符号の説明】
1…表示ウィンドウ、2…パラメータ入力ウィンドウ、
3…ウェハの外形、4a〜4f…スライダ、5a〜5f
…入力フィールド、C01〜C36…チップ、W…ウェ
ハ、XLoc…x座標、YLoc…y座標。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山元 英一 滋賀県野洲郡野洲町大字市三宅800番地 日本アイ・ビー・エム株式会社 野洲事業 所内 (72)発明者 犬塚 伸 滋賀県野洲郡野洲町大字市三宅800番地 日本アイ・ビー・エム株式会社 野洲事業 所内 (72)発明者 梅原 秀司 滋賀県野洲郡野洲町大字市三宅800番地 日本アイ・ビー・エム株式会社 野洲事業 所内 Fターム(参考) 4M106 AA01 AB18 BA14 CA01 DA15 DJ21 DJ23 DJ24

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 座標値で特定される平面区画に関連付け
    られ、赤(R)、緑(G)または青(B)の何れかの原
    色に割り付けられた1乃至3種類の特性値を、特定の関
    数を用いて色値に変換するステップと、 前記平面区画を前記色値に対応する色で表示するステッ
    プと、 を備えた特性値表示方法。
  2. 【請求項2】 前記特性値が2種以上の場合、前記特性
    値毎の前記色値に対応する前記原色を混色し、前記平面
    区画を前記混色された色で表示する請求項1記載の特性
    値表示方法。
  3. 【請求項3】 前記特定の関数は、その値が変数に対し
    て単調に増加または減少する第1関数、または、その値
    が変数に対して少なくとも1つの極大または極小を示す
    第2関数の何れかの関数である請求項1または2記載の
    特性値表示方法。
  4. 【請求項4】 前記第1関数は、切片および傾きをパラ
    メータとする1次関数である請求項3記載の特性値表示
    方法。
  5. 【請求項5】 前記第2関数は、中心値および幅をパラ
    メータとするガウス関数である請求項3記載の特性値表
    示方法。
  6. 【請求項6】 前記平面区画の表示中に、前記パラメー
    タを変更するステップを含む請求項4または5記載の特
    性値表示装置。
  7. 【請求項7】 座標値で特定される平面区画に関連付け
    られ、赤(R)、緑(G)または青(B)の何れかの原
    色に割り付けられた1乃至3種類の特性値を、特定の関
    数を用いて色値に変換する手段と、 前記平面区画を前記色値に対応する色で表示する手段
    と、 を備えた特性値表示装置。
  8. 【請求項8】 前記特性値が2種以上の場合、前記特性
    値毎の前記色値に対応する前記原色を混色し、前記平面
    区画を前記混色された色で表示する請求項7記載の特性
    値表示装置。
  9. 【請求項9】 前記特定の関数は、その値が変数に対し
    て単調に増加または減少する第1関数、または、その値
    が変数に対して少なくとも1つの極大または極小を示す
    第2関数の何れかの関数である請求項7または8記載の
    特性値表示装置。
  10. 【請求項10】 前記第1関数は、切片および傾きをパ
    ラメータとする1次関数である請求項9記載の特性値表
    示装置。
  11. 【請求項11】 前記第2関数は、中心値および幅をパ
    ラメータとするガウス関数である請求項9記載の特性値
    表示装置。
  12. 【請求項12】 前記平面区画の表示中に、前記パラメ
    ータを変更する手段を有する請求項10または11記載
    の特性値表示装置。
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