JP2006234621A - 半導体測定システムおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者が、目的のアプリケーションを容易に選択し、迅速に必要なパラメータを設定することができる半導体測定システムを提供する。
【解決手段】上記課題は、入力手段と、表示手段と、複数の測定ユニットと、前記測定ユニットの動作手順を規定した複数のアプリケーションと前記アプリケーションと関連付けされた複数のカテゴリが格納された記憶手段と、前記カテゴリを表示し、前記入力手段からの入力に基づいて選択された前記カテゴリに属する前記アプリケーションを前記表示手段に表示し、かつ、表示された前記アプリケーションの中から前記入力手段により選択された前記アプリケーションを実行して前記測定ユニットを制御する機能を有する制御手段とを備えた半導体測定システム等により解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体測定システムおよびその制御方法に関し、特に複数の測定ユニットと当該測定ユニットの動作手順を規定した複数のアプリケーションを備えた測定システムおよびその制御方法に関する。

半導体測定システムは、被測定物である半導体デバイスへの入力信号の生成や出力信号の測定を行う複数の測定ユニットと、それらを制御して所定の測定を実施する制御手段から構成される。同一の測定ユニットを利用しても、被測定物との接続や動作手順を変更することにより、様々な測定が可能となる。例えば、２つの電源、電流計、電圧計の４つの測定ユニットを使って、被測定物のＦＥＴを測定する場合、電源をゲート・ソース間およびドレイン・ソース間に接続し、ゲートに電圧計、ドレインに電流計を接続すれば、ＦＥＴのゲート電圧とドレイン電流の特性を測定することができる。また、電圧計をゲートからドレインに付け替えれば、ＦＥＴのオン抵抗（ドレイン電圧とドレイン電流の特性）を測定することができる。さらに、電源から与える信号を交流信号にして周波数を変化させれば、ＦＥＴの交流特性を測定することができる。

このように、測定ユニットは、被測定物との接続を変更することによって、さまざまな測定に対応することが可能である。このように測定ユニットを複数の測定に効果的に利用するためには、特許文献１に記載された技術のように、複数の測定ユニットを連携させて動作させ、目的の測定を行う制御手段が必要となる。制御手段は、測定手順を容易に変更できるように、測定ユニットの動作手順をソフトウェアを実行する情報処理装置で構成されることが多い。本出願では、このようなソフトウェアをアプリケーションで呼ぶ。測定システムには、通常複数のアプリケーションが格納されていることが多い。

特開２０００−８８９１９号公報

被測定物の種類や測定項目の多様化にともない、アプリケーションの数が飛躍的に増加し、個々の測定ユニットの機能も増えた。このため、測定システムの記憶手段に格納されているアプリケーションのなかから測定目的に適合するアプリケーションや測定ユニットの機能を選択し、アプリケーションの実行に必要なパラメータを設定するためには、使用者が測定システムに関する高度な知識と経験を有することが必要であった。そこで、測定システムに精通していない使用者であっても、容易かつ迅速に測定を行うことができる測定システムが求められていた。

上述した課題は、入力手段と、表示手段と、複数の測定ユニットと、前記測定ユニットの動作手順を規定した複数のアプリケーションと前記アプリケーションと関連付けされた複数のカテゴリが格納された記憶手段と、前記カテゴリを表示し、前記入力手段からの入力に基づいて選択された前記カテゴリに属する前記アプリケーションを前記表示手段に表示し、かつ、表示された前記アプリケーションの中から前記入力手段により選択された前記アプリケーションを実行して前記測定ユニットを制御する機能を有する制御手段とを備えた半導体測定システム等により解決される。

また、上述した課題は、入力手段と、表示手段と、複数の測定ユニットと、前記測定ユニットの動作手順を規定した複数のアプリケーションと前記アプリケーションと関連付けされた前記アプリケーションの実行に必要なパラメータ項目が格納された記憶手段と、前記入力手段により選択されたアプリケーションの実行に必要な前記パラメータ項目を前記表示手段に表示し、かつ、前記入力手段により入力されたパラメータに基づいて決定された実行条件で前記アプリケーションを実行して前記測定ユニットを制御する機能を有する制御手段とを備えた半導体測定システム等により解決される。

さらに、上述した課題は、入力手段と、表示手段と、複数の測定ユニットと、前記測定ユニットの動作手順を規定した複数のアプリケーションが格納された記憶手段と、(ａ)前記アプリケーションを実行する機能と、(ｂ)実行した前記アプリケーションと、前記パラメータまたは前記実行条件の一方または両方と、前記アプリケーションの実行結果の一部または全部との組み合わせを前記記憶手段に格納する機能と、(ｃ)前記表示装置に前記組み合わせのリストを表示する機能とを含む制御装置を備えたことを特徴とする半導体測定システム等により解決される。

カテゴリに属するアプリケーションのリストから目的とするアプリケーションを選択できるため、使用者が目的のアプリケーションを迅速かつ容易に選択することができる。また、アプリケーションの実行に必要なパラメータ項目が表示されることから、使用者が必要なパラメータ設定を迅速かつ容易に行うことができる。さらに、過去に測定したアプリケーション、パラメータまたは実行条件、および、実験結果の組み合わせを呼び出すことができるため、同種の測定を行う場合には、迅速かつ容易に設定を行うことができる。

以下、図面参照下に、本発明の代表的な実施例を示す。
図１は本発明に係る測定システム１０の概略構成図である。測定システム１０は、複数の測定ユニット２０、２１、２２と、入力手段であるキーボード１３とマウス１７、表示手段であるモニタ１４、記憶手段であるハードディスク１５、および、それらに接続された制御装置１２により構成される。測定システム１０は、測定時に被測定物１１に接続される。

被測定物１１は、トランジスタ、集積回路、光学センサ、ＴＦＴアレイなどの半導体デバイスである。制御装置１２は、ＭＰＵやＤＳＰなどのコンピュータで構成され、アプリケーションを実行し測定システムの動作を司る機能を有する。測定ユニット２０、２１、２２は、電流計や電圧計などの計量装置だけなく、信号発生装置、基準電源、温度制御装置などの被測定物１１を測定条件に設定するために必要な装置を含む。また、本明細書の測定装置１５には、入力手段としてキーボード１３とマウス１７を備えているが、入力手段はこれらに限られず、スイッチ、タッチパネル、タッチパッド、プッシュボタン、ロータリーノブ、トラックボールなどのポインティングデバイスや、ネットワークを介して外部からの制御信号を受信する装置などを含む。同様に、表示手段は、実施例であげるモニタ１４に限られるものではなく、ランプや、ネットワークを介して外部の装置に表示内容を送信する装置も含む。さらに、記憶手段は、実施例で例示するハードディスク１５のみならず、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのメモリや、フレキシブルディスク、ＣＤ、ＤＶＤなどの記録メディアなどデジタル情報を記録することができる他の媒体を単体でまたは複数を組み合わせて使用してもよい。

さらに、上記構成要素のうち、キーボード１３、マウス１７、およびモニタ１４は、物理的に一体的または近接して配置される必要があるが、測定ユニット２０、２１、２２、制御装置１２、および、ハードディスク１５の各構成は、物理的に近接して配置する必要は無く、ネットワークを介して相互に接続されていてもよい。

ハードディスク１５には、ライブラリ６０が格納されている。ライブラリ６０は、複数のアプリケーション３０、４０、５０と、各アプリケーションを使用する頻度の高い業務分野３１、４１、５１と、実行に必要なパラメータ情報３２、４２、５２とが、相互に関連付けされて構成される。アプリケーション３０、４０、５０は、測定ユニット２０、２１、２２の動作手順を直接的に記述したソフトウェアでもよいし、ハードディスク１５内に格納された他のアプリケーションを参照して動作手順を記述したものでもよい。

業務分野３１、４１、５１は、結線、ジャンクションＦＥＴ、ＭＯＳ−ＦＥＴ、ＴＦＴアレイなどアプリケーションの使用者が属する業務分野である。本実施例では、経験の浅い使用者が目的とするアプリケーションを迅速かつ容易に選択できるように、業務分野をカテゴリとして採用しているが、カテゴリは業務分野に限られず、被測定物の属する技術分野であってもよいし、使用者が属する企業の組織等であってもよい。また、１つのアプリケーションが属するカテゴリは複数であってもよい。例えば、ＦＥＴのスレッショルド電圧を測定するアプリケーションは、ジャンクションＦＥＴ、ＭＯＳ−ＦＥＴ、ＴＦＴアレイの３つの業務分類に属する。かかるアプリケーションは、いずれの業務分類に属する使用者にとっても必要なアプリケーションであるからである。

パラメータ情報３２、４２、５２には、アプリケーションの実行に必要なパラメータ項目や、アプリケーション３０、４０、５０のパラメータのデフォルト値、モニタ１４に表示する測定回路の回路図情報などアプリケーションの実行条件が格納されている。

ここで、上述したパラメータ項目について、簡単に説明する。
測定ユニットの動作条件を入力するにあたり、従来の測定システムでは、使用者が、「測定ユニット２０の出力電圧」などのように、各測定ユニットの構成に基づいて動作条件を設定していた。このような設定方法では、使用者が測定ユニット内部を理解している必要がある。このため、経験の浅い使用者や測定ユニットの知識に乏しい使用者にとっては、パラメータ設定作業は容易でなかった。本発明の測定システム１０では、アプリケーション実行に必要なパラメータ項目を「ゲート電圧」や「ドレイン電圧」等のように、被測定物の構成に基づいた表記としているため、使用者は測定ユニットの内部を気にせずにパラメータ設定作業が行うことができる。

なお、パラメータ項目には、上述した被測定物の構成に基づくパラメータに関する項目のほか、被測定物に接続された測定ユニット名や、繰返測定回数などの測定手順に関するパラメータに関する項目も含まれる。

次に、測定システム１０の動作を、ＣＭＯＳ−ＦＥＴのスレッショルド電圧測定を例に、図面を参照しながら説明する。図２はモニタ１４の表示画面、図３は被測定物１１であるＦＥＴ１６と測定ユニット２０、２１、２２，２３の接続であり、図４は測定システム１０の動作フローチャートである。

まず、使用者が、マウス１７により、カテゴリ選択エリア１００に表示されたカテゴリのなかからＣＭＯＳの表示をクリックする。すると制御装置１２はＣＭＯＳカテゴリを選択し（ステップ３００）、ライブラリ６０に格納されている業務分野３１、４１、５１の項目のフィルタリング作業を行い、選択された技術分野に属するアプリケーションを選び出す。選択されたアプリケーションは、モニタ１４のアプリケーション選択エリア１０１にアプリケーションのリストで表示される（ステップ３０１）。次に、使用者は、マウス１７で、アプリケーション選択エリア１０１のなかから目的とするアプリケーションであるスレッショルド電圧測定（Ｖｔｈ）の表示をクリックする。すると制御装置１２はスレッショルド電圧測定のアプリケーションを選択し（ステップ３０２）、ライブラリ６０から対応するパラメータ情報３２を読み出し、パラメータ設定エリア１０３に接続回路図とパラメータ項目を表示する（ステップ３０３）。使用者は表示された回路図を参照しながら、ＦＥＴ１６と測定ユニット２０、２１、２２、２３を接続する（ステップ３０４）。

なお、対象となるアプリケーションが、十分な知識と経験を有する使用者のみを対象としたものであったり、使用者自身が作成したものである場合には、パラメータ表示エリア１０３に回路図を表示せずに、アプリケーションの実行に必要なパラメータ項目にリストのみを表示してもよい。また、アプリケーションの実行に適したパラメータや、使用頻度の高いパラメータが予めわかっている場合には、パラメータ情報に当該パラメータのデフォルト値を格納しておき、パラメータ項目ともに当該パラメータを表示することにより、使用者がより迅速かつ容易にパラメータ設定作業を行うことができる。

ここで、本実施例におけるＦＥＴ１６と測定ユニット２０、２１、２２、２３の接続について、図３と図５を参照しながら説明を行う。測定システム１０は、図５(ａ)と（ｂ）に示すような２種類の測定ユニットを２つずつ有する。測定ユニット２０、２１は、電流計２５０と可変電圧源２５１が直列に接続され、一端が接地されている。測定ユニット２２、２３は、定電圧源２６０で構成され、一端が接地されている。

本実施例の測定（ＦＥＴ１６のスレッショルド電圧の測定）では、ＦＥＴ１６のゲート端子１１０に測定ユニット２０を、ドレイン端子１１１に測定ユニット２１を、サブストレート端子１１２を測定ユニット２２を、ソース電極１１３に測定ユニット２３を、それぞれ接続する。
測定ユニット２０は、電流計２５０と可変電圧源２５１を有するが、アプリケーション３０の実行に必要な機能は可変電圧源２００としての機能のみである。このため、パラメータ設定エリア１０３の回路図には可変電圧源として表示される。また、パラメータ項目も、ゲート端子１１０が接続されたユニット名と、可変電圧源のパラメータ項目（開始電圧、終了電圧、電圧変化量）のみが表示される。前述したように、パラメータ項目は、「測定ユニット２０の開始電圧」、「測定ユニット２０の終了電圧」といった測定ユニット２０の構成に基づいた表記でなく、初期ゲート電圧「Ｖｇ ｓｔａｒｔ」、終期ゲート電圧「Ｖｇ Ｓｔｏｐ」等のように、被測定物１１の構成に基づいた表記となっている。

同様に、測定ユニット２１も、電流計２５０と可変電圧源２５１を有するが、アプリケーション３０の実行に必要な機能は電流計２１０および定電圧電源２１１であるため、パラメータ設定エリア１０３の回路図には電流計と定電圧電源として表示される。また、パラメータ項目には、ドレイン端子１１１が接続されたユニット名と、定電圧電源としてのパラメータ項目（電圧、最大電流値）のみが表示される。パラメータ項目の表記は、端子に接続された測定ユニット名「Ｄｒａｉｎ」と、被測定物１１であるＦＥＴ１６の構成に基づいた表記「Ｖｄ」、「Ｉｄ Ｍａｘ」となっている。

サブストレート端子１１２とソース端子１１３に接続されたユニット２２、２３は、定電圧電源２６０としてのユニットの機能をそのまま利用する。パラメータ項目の表記は、「ユニット２２の設定電圧」といったユニットの構成に基づいた表記ではなく、それぞれの端子に接続されたユニット名「Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」、「Ｓｏｕｒｃｅ」と、被測定物１１であるＦＥＴ１６の構成に基づいた表記「Ｖｓｕｂ」となっている。
まお、ソース端子にあたえる電圧がパラメータ項目として挙がっていないのは、アプリケーション３０で固定値が設定されているからである。このように、既定値を用いれば十分である設定パラメータに関しては、あらかじめその値がアプリケーション内で定数として設定され、使用者に対しては隠蔽されるため、使用者は、かかるパラメータの設定に煩わされることなく、必要なパラメータ項目を迅速に設定することができる。

測定システム１０の動作の説明に戻る。使用者は、ＦＥＴ１６と測定ユニット２０、２１、２２、２３の接続を完了した後に（ステップ３０４）、モニタ１４に表示されたパラメータ項目に従って、必要なパラメータをキーボード１３から入力する。制御装置１２は、キーボード１３からパラメータを受信して（ステップ３０５）、アプリケーション３０にパラメータを受け渡してアプリケーション３０を実行する。

アプリケーション３０が実行されると、制御装置１２は、所定の変換式により受け渡されたパラメータを、測定ユニットの内部設定値に変換する（ステップ３０６）。例えば、測定ユニット２０の場合、０Ｖの電圧を得るために測定ユニット２０内部のＤＡコンバータに与える設定値は０、分解能（ＤＡコンバータ1ステップに対応する電圧）は１０ｍＶであるため、入力されたパラメータ（開始電圧０Ｖ、終了電圧２Ｖ、電圧変化量１０ｍＶ）を、設定値（開始電圧０、終了電圧２００、電圧変化量１）に変換する。パラメータと設定値が同じ場合には、特に変換を行う必要はないため、入力されたパラメータを設定値として取り扱う。なお、本出願では、使用者が入力する物理量などの値を「パラメータ」と、変換された測定ユニットの内部設定やアプリケーションの実行条件を「設定値」と呼ぶ。

次に、制御装置１２は、ＦＥＴ１６の測定を開始する（ステップ３０７）。制御装置１２は、アプリケーション３０の記述に従い、まず測定ユニット２０、２１、２２、２３に設定値を送信し、測定初期条件に設定する。その後、ユニット２０のゲート電圧を１０ｍＶずつ増加させていき、ドレイン電極に流れる電流をユニット２１の電流計２１０で測定する。ゲート電圧−ドレイン電流特性の測定が終了すると、制御装置１２は、アプリケーション３０の記述に従い、ゲート電圧−ドレイン電流特性のグラフを表示するとともに、測定結果を分析してスレッショルド電圧を求め、表示する（ステップ３０８）。

測定結果は、アプリケーションの名称とパラメータの組み合わせ（セットアップ）と関連付けされて自動的にハードディスク１５に格納され、そのリストがデータエリア１０２に表示される。これにより、使用者が手動でファイル保存作業を行う必要がなくなり、効率的な測定作業が可能となる。ここで、アプリケーションの「名称」とは、アプリケーションファイル名やアプリケーションごとに与えられた識別番号など、アプリケーションを識別することができる情報をいう。格納された測定結果はリストから選択して呼び出すことができる。

また、測定システム１０は、データエリア１０２に表示されるリストを、所定のアプリケーションの名称と関連付けされた測定結果のみに限定することもできる。さらに、測定結果を、測定を行なった日時や、被測定物の記録やコメントと関連付けしてハードディスク１５に格納して、データエリア１０２に表示されるリストを、所定の測定日時や被測定物と関連付けされた測定結果のみに限定して表示することも可能である。これにより、使用者は、大量の測定結果の管理と、比較検討などの分析作業をより容易に行うことができる。

さらに、測定システム１０は、入力したパラメータをアプリケーションの名称と関連付けしてハードディスク１５に保存することができる。保存されたアプリケーションの名称とパラメータの組み合わせのリストは、モニタ１４のオンハンドセットアップエリア１０４に表示される。使用者は、リストから組み合わせを選択することにより、目的のアプリケーションとパラメータの組み合わせを一回の操作で呼び出すことができる。これにより、同様なパラメータで何度も測定を行う場合に、測定のたびにパラメータを設定する手間が省け、迅速な測定が可能となる。

なお、上述した制御を制御装置１２に実行させるための動作手順は、アプリケーション２０、２１、２２、２３と同様に、プログラムで記述される。制御方法を規定したプログラムは、記憶手段であるハードディスク１５内に格納されている。

以上、本発明に係る技術的思想を特定の実施例を参照しつつ詳細にわたり説明したが、本発明の属する分野における当業者には、請求項の趣旨及び範囲から離れることなく様々な変更及び改変を加えることが出来ることは明らかである。

本発明の実施例の測定システムの概略構成図である。 本発明の実施例における、測定システムのモニタ画面である。 本発明の実施例における、被測定物と測定ユニットの接続構成図である。 本発明の実施例の測定システムの動作フローチャートである。 本発明の実施例の測定システムの測定ユニットの構成図である。

符号の説明

１０ 測定システム
１１ 被測定物
１２ 制御装置
１３ キーボード
１４ モニタ
１５ ハードディスク
２０、２１、２２、２３ 測定ユニット
３０，４０，５０ アプリケーション

Claims (12)

1. 入力手段と、
   表示手段と、
   複数の測定ユニットと、
   前記測定ユニットの動作手順を規定した複数のアプリケーションと前記アプリケーションと関連付けされた複数のカテゴリが格納された記憶手段と、
   前記アプリケーションを実行して前記測定ユニットを制御する制御手段とを備えた半導体測定システムの制御方法であって、
   前記入力手段からの入力に基づき、１つまたは複数の前記カテゴリを選択する第１のステップと、
   前記カテゴリに属するアプリケーションを選択し、選択された前記アプリケーションを前記表示手段に表示する第２のステップと、
   前記入力手段からの入力に基づき、表示された前記アプリケーションの中から実行するアプリケーションを選択する第３のステップと、
   前記測定ユニットによる測定を実施する第４のステップとを含むことを特徴とする制御方法。
2. 前記カテゴリが、業務分野により分類されていることを特徴とする請求項１記載の制御方法。
3. 入力手段と、
   表示手段と、
   複数の測定ユニットと、
   前記測定ユニットの動作手順を規定した複数のアプリケーションと前記アプリケーションと関連付けされた前記アプリケーションの実行に必要なパラメータ項目が格納された記憶手段と、
   前記アプリケーションを実行して前記測定ユニットを制御する制御手段とを備えた半導体測定システムの制御方法であって、
   前記入力手段からの入力に基づき、前記アプリケーションの中から実行するアプリケーションを選択する第３のステップと、
   前記第３のステップにより選択されたアプリケーションの実行に必要な前記パラメータ項目を表示手段に表示する第５のステップと、
   前記入力手段から入力されたパラメータに基づき、前記アプリケーションの実行条件を決定する第６のステップと、
   前記測定ユニットによる測定を実施する第４のステップとを含むことを特徴とする制御方法。
4. 前記第５のステップにおいて、前記パラメータ項目が、前記被測定物の構成に基づいた表記で前記表示手段に表示されることを特徴とする請求項３に記載の制御方法。
5. 前記第５のステップにおいて、予め設定されたパラメータが、前記パラメータ項目とともに表示されることを特徴とする請求項３または４に記載の制御方法。
6. 入力手段と、
   表示手段と、
   複数の測定ユニットと、
   前記測定ユニットの動作手順を規定した複数のアプリケーションが格納された記憶手段と、
   前記アプリケーションを実行して前記測定ユニットを制御する制御手段とを備えた半導体測定システムの制御方法であって、
   前記入力手段からの入力に基づき、前記アプリケーションの中から実行するアプリケーションを選択する第３のステップと、
   前記入力手段から入力されたパラメータに基づき、前記アプリケーションの実行条件を決定する第６のステップと、
   前記測定ユニットによる測定を実施する第４のステップと、
   前記第６のステップで入力された前記パラメータと前記実行条件の一方または両方、前記第４のステップを実行することにより得られたアプリケーションの実行結果の一部または全部、および、前記第３にステップで選択された前記アプリケーションの名称の組み合わせを前記記憶手段に格納する第７のステップと、
   前記表示装置に前記組み合わせのリストを表示する第８のステップとを含むことを特徴とする制御方法。
7. 前記第８のステップが、さらに、前記組み合わせの一部または全部と所定の条件と一致するか否かを判断する第９のステップと、一致する前記組み合わせのリストのみを前記表示装置に表示を行う第１０のステップとを含むことを特徴とする制御方法。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の半導体測定システムの制御方法をコンピュータで機能させるためのプログラム。
9. 請求項８記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
10. 入力手段と、
    表示手段と、
    複数の測定ユニットと、
    前記測定ユニットの動作手順を規定した複数のアプリケーションと前記アプリケーションと関連付けされた複数のカテゴリが格納された記憶手段と、
    前記カテゴリを表示し、前記入力手段からの入力に基づいて選択された前記カテゴリに属する前記アプリケーションを前記表示手段に表示し、かつ、表示された前記アプリケーションの中から前記入力手段により選択された前記アプリケーションを実行して前記測定ユニットを制御する機能を有する制御手段とを備えた半導体測定システム。
11. 入力手段と、
    表示手段と、
    複数の測定ユニットと、
    前記測定ユニットの動作手順を規定した複数のアプリケーションと前記アプリケーションと関連付けされた前記アプリケーションの実行に必要なパラメータ項目が格納された記憶手段と、
    前記入力手段により選択されたアプリケーションの実行に必要な前記パラメータ項目を前記表示手段に表示し、かつ、前記入力手段により入力されたパラメータに基づいて決定された実行条件で前記アプリケーションを実行して前記測定ユニットを制御する機能を有する制御手段とを備えた半導体測定システム。
12. 入力手段と、
    表示手段と、
    複数の測定ユニットと、
    前記測定ユニットの動作手順を規定した複数のアプリケーションが格納された記憶手段とを備えた制御装置であって、さらに
    (ａ)前記アプリケーションを実行する機能と、
    (ｂ)実行した前記アプリケーションの名称と、前記パラメータまたは前記実行条件の一方または両方と、前記アプリケーションの実行結果の一部または全部との組み合わせを前記記憶手段に格納する機能と、
    (ｃ)前記表示装置に前記組み合わせのリストを表示する機能と、
    を含む制御装置を備えたことを特徴とする半導体測定システム。
    

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