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4. Sheet 抵抗测量(四探针法)
王晓凤
Sheet 抵抗是判断成膜质量的重要指标之一。金属配线及 ITO 膜的 Sheet 抵抗大小直接影响 TFT 器件的电气特性。Sheet 抵抗分布的均一性则对整个Panel 显示的均一性有重要影响。
成模时 Sheet 抵抗的均一性间接反映了膜厚的均一性,是生产上监测膜质的重要方法。
S1 生产线上使用的 Sheet 抵抗测量设备是日本Napson。
一. 四探针法测定原理
采用四探针法对金属膜和 ITO 膜表面 Sheet 抵抗进行测量。探测器有 4 根探针(Probe) X1,X2,X3,X4,呈一直线排列。每两个探针之间大约相距 1mm。测量时,将探针充分接触被测导电膜表面。给最外侧的探针 X1,X4 之间加恒流源 I,则在导电薄膜表面有电流 I 流过。用电压计测量探针 X2,X3 间的电压值 V。通过I,V 可以计算导电薄膜表面电阻Rs。
Sheet 抵抗: Rs=K(V/I) [单位:Ω / ] K=4.5324
电阻率(体电阻): R=Rs×导电膜膜厚 [单位:μ Ω cm]
系数 K 由 4 探针法本身决定,和导电膜的材质以及使用的测量设备无关。Sheet 抵抗测试对象厚度有一定要求,超过规定范围的导电膜不再表现出面电阻性质。
测量时,探针上附加 50 克砝码用于保证探针和导电膜表面良好接触。
二. 测试步骤
Sheet 抵抗测量设备由 Cassette Stage,测试腔和控制系统三大部分组成。测试腔包括测量平台(采用真空吸附放置玻璃基板,可以在 X,Y 方向移动),测试探头以及除静电装置。该检测设备采用机械手控制基板位置,可以实现自动连续测量。
具体测量步骤如下:
在计算机系统设置测量 Recipe(测量基板位置,测量点数,测量模式等);
测量基板 Cassette 放入Stage;
机械手取出指定基板,进行测量,并自动更换测量位置;
显示测量数据及处理结果(Sheet 抵抗数值 Rs 及均一性百分比Unif)。
三. 测试对象和频度
Sputter 工艺的 ITO,Al-Nd,Mo-Nb,Cr 等薄膜以及 CVD 工艺的 N+-a-Si 膜均需进行
Sheet 抵抗的测量。
生产线投产初期需要对试做玻璃基板进行全数检查,生产正常运行后,每种薄膜每天进行一次 Sheet 抵抗测量,以确定膜质符合生产要求。
Y X15.0
Y X
15.0
145.0
275.0
405.0
535.0
测量位置
2 维 Sheet 抵抗分布
X
Y
以 AlNd 膜 Sheet 抵抗测量为例,基板成膜 220nm 后进行 Sheet 抵抗 25 点自动测量。测量位置,测量数据及分析结果如表 1 所示。
表 1 测量位置(单位:mm)与测量结果(单位:Ω/□)
15.0
0.5184
0.5145
0.5209
0.5281
0.5197
172.5
0.5020
0.5234
0.5317
0.5277
0.5119
330.0
0.5081
0.5335
0.5388
0.5388
0.5130
487.5
0.5034
0.5339
0.5342
0.5184
0.4946
645.0
0.5018
0.4929
0.5006
0.5064
0.5049
Max: 0.5388
Min: 0.4929
Ave: 0.5169
Unif: 4.45%
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