方阻测量仪R50 | 续写KLA产品创新的光辉历史

‍‍‍‍薄膜方块电阻和厚度测量‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍—KLA45年电阻测量技术创新的桌面型解决方案‍‍‍‍‍‍

对于半导体、PCB、平板显示器、太阳能应用和研发等不同行业，对各种金属层（包括导电薄膜、粘附层和其他导电层）都有各种各样的电阻和厚度的量测需求，KLA Instruments™ Filmetrics® 事业部能够提供先进的薄膜电阻测量解决方案。

金属薄膜的电阻测量主要包括两种技术：四探针法和涡流法。两种测量技术各有其优势，适用于不同的应用场景。

我们先来了解一下这两种技术的测量原理。

四探针测量技术已经存在了 100 多年，由于其操作简单以及固有的准确性，一直备受青睐。如下图所示，四探针与导电表面接触，电流在两个引脚之间流过，同时测量另外两个引脚之间的电压。

标准的（左）和备用的（右）四探针测量原理图。R50具有双配置测量方法，通常用于薄膜边缘出现电流集聚或引脚间距变化需要校正的情况。

涡流 (EC) 技术是指线圈中的交变电流会在导电层中产生交变涡流。这些交变涡流反过来会产生一个磁场，从而改变驱动线圈的阻抗，这与该层的方块电阻成正比。

无论是四探针法还是涡流法，方块电阻 (Rs) 测量完成后， 用户根据自己需求，可以直接导出方块电阻值，也可以使用 RsMapper 软件中的转换功能，将数据直接转换为薄膜厚度：

Rs = ρ/t

其中 ρ 是电阻率，t 是薄膜厚度。

R50 分成2个型号：R50-4PP 是接触式四探针测量系统 ；R50-EC是非接触式涡流测量系统。

R50-4PP能测量的最大方块电阻为 200MΩ/sq.，因而非常适合比较薄的金属薄膜。对于非常厚的金属薄膜，电压差值变得非常小，这会限制四探针技术的测量。它只能测量厚度小于几个微米的金属膜，具体还要取决于金属的电阻率。

由于非常薄的金属薄膜产生的涡流很小，加上R50-EC 的探头尺寸非常小，所以使用涡流方法测量方块电阻时，金属厚度最薄的极限大约在 100 nm （或约10 Ω/sq.，与金属材料性质有关）。

对于非常厚的金属薄膜，涡流信号会增加，因此对可测量的金属薄膜的最大厚度实际上没有限制。

在四探针和涡流技术都可使用的情况下，一个决定因素就是避免因引脚接触样品而造成损伤或污染。对于这类样品，建议使用涡流技术。对于可能会产生额外涡流信号的衬底样品，并且在底部有绝缘层的情况下，则建议使用四探针技术。