Signatone四点探针与电阻率测试设备

Signatone四点探针与电阻率测试设备

    Signatone 公司生产制造的QuadPro 制程发展电阻率测量系统包含了手动和自动的测量系统。手动系统包含一个滚珠轴承的四点探针机台，为因应使用的需要，手动机台往后可以升级增加自动机台的功能．自动机台系统是由计算机控制马达带动的，在测量100毫米、125 毫米、150 毫米、200 毫米、300 毫米的待测样品时，可设定自动测量9、25、49、或121 个测试点．系统使用四点探针，双架构测试方式，并整合了目前最佳的测量仪表可达到在1mΩ/□至2MΩ/□间小于1% 的误差．系统的准确度(Accuracy)与校准(Calibration)可追朔至美国国家标准局(NIST)。

其它特点：

• 平均电阻率(Resitivity)、电阻率标准差(Standard Deviation)、平均片电阻(Sheet Resistance)、片电阻标准差

• 电阻温度系数(TCR, Temperature Coefficient of Resistance)

• 使用自动温度控制器与温控待测样品载台(选用)及仪表测量电阻温度系数

• 测量结果可以用二维(2D)或三维(3D)方式图形表示

• 采用双架构测试方式(Dual Configuration)以达到最佳的系统准确性(Accuracy)与重复性(Repeatability)

• 待测样品大小可由10 毫米到300 毫米

• 在每个待测样品可上可自动测量高达49个可追朔至美国国家标准局的测试点

QuadPro Automatic System (自动系统)

自动的QuadPro 系统包括计算器、歩进马达控制单元、机台本体、200 毫米或者300 毫米隔离的待测样品载台(Isolated Chuck)。

系统软件的设计让使用者可针对测量需求选择在每个待测样品上测量1、5、9、25 或者49 个自动测试点，并可自动绘图显示测量结果。使用者并可设定测试点在待测样品上的分布为方型或圆性。

为提升测量数据的准确性与统计的有效性，软件可定义待测样品边缘的测量数据是否被采用。

在测量开始时，系统软件自动搜集阻值范围，并据以作最佳的仪表设定。系统采用的双架构测试方式可消除因四点探针头结构误差所产生的测量误差，以提升系统测量的重复性和准确度。

系统软件会控制并纪录每个测量点的位置与测量值，测量的结果如片电阻、电阻率和V /I(电压/电流)可在同一个测量结果的表格中表示。

在完成全部测试点测量时，系统会用等高线图展示测量结果，此等高线图可在二维图与三维图间轻易的切换观看．

电阻率与片电阻的平均值及标准差都会显示在等高线图上

QuadPro TCR Option (电阻温度系数测量选用项)

电阻温度系数量测选用项整合了待测样品温度控制、仪表控制与温度系数运算的能力以完成电阻温度系数量测的功能。

Signatone 提供了多种温度范围的温控待测样品载台系统供使用者选用。使用者可依测量需要设定开始温度、截止温度与在每个温度点停留多少时间后在开始量测。

温度与量测得到的电阻值会存在同一个表格或图表内，以方便后续的分析使用。

一般最常被采用的温控待测样品载台系统为室温至350°C。但是除了350°C 温控待测样品载台系统之外，Signatone 也提供低至-55°C 与高至600°C 的温控待测样品载台系统。

一般QuadPro 的系统架构包括一台吉时利(Keithley)的2400 仪表(Source Measurement Meter)。吉时利2400 可测量的电阻范围为1mΩ至2MΩ。若使用者要测量更高电阻的材料，QuadPro 的系统架构将包括安捷伦(Agilent)的4156 参数分析仪，并采用隔离式的三轴系统架构，如此架构的QuodPro 系统的电阻测量范围为100mΩ 至10GΩ。

为达到最佳的量测准确度，QuadPro 采用了美国ASTM 标准F84-99 测试方法的双架构测试方式以补偿因为四点探针头间距可能不精确或量测接近导电层边缘而造成的量测误差．Signatone 同时也提供准确度可追朔至美国国家标准局(NIST)的校准片，适当的使用校准片和QuadPro 提供的校准程序，可确保系统的准确性优于1%．

Four Point Probe Head (四点探针头)

Signatone 提供了两大系列的四点探针头供使用者选用；SP4 系列和HT4

系列．SP4 系列四点探针头是被大多数应用所采用的四点探针头，它是由直线排列的塑钢探针所组成．SP4 系列四点探针头提供了下列选项以适应各种应用：

• 探针间距：0.040、0.050、0.0625 英寸

• 探针针压：45、85、180 克

• 探针材质：碳化钨(Tungsten Carbide)、锇(Osmium)

• 探针半径：0.0016、0.005、0.010 英寸

HT4 系列四点探针头表面看起来与SP4 系列四点探针头类似，但是HT4系列四点探针头适用陶瓷做的，故适用于高温与高电阻的测量，HT4 系列四点探针头可工作至650oC，而且HT4 系列四点探针头的耐高温同轴接线设计使其可测量的电阻值高达10GΩ．

• 探针间距：0.050、0.0625 英寸

• 探针针压：180 克

• 探针材质：碳化钨(Tungsten Carbide)、锇(Osmium)

• 探针半径：0.0016、0.005、0.010 英寸

QuadPro Test & Calibration (测试与校准)

Pro4-440N configuration (系统架构)电压与电流(V/I)的量测结果会记录在软件内．系统采用了美国ASTM 标准F84-99 测试方法的双架构测试方式以补偿因为四点探针头间距可能不精确或量测接近导电层边缘而造成的量测误差．Signatone 同时也提供准确度可追朔至美国国家标准局(NIST)的校准片，适当的使用校准片和QuadPro 提供的校准程序，可确保系统的准确性优于1%．Pro4-440N 系统的标准范围是1mΩ/□至800KΩ/□．

Pro4 Manual Four-Point Probe with Computerized Measurement System

(Pro4 手动四点探针台与测量软件)

Signatone 自1968 年就已经开始提供业界四点探针电阻率量测系统，其中的Pro4 系列手动四点探针台提供了简易且方便量测片电阻率(Sheet Resistivity)与体电阻率(Bulk Resistivity)的有效方法。使用者只要手动下针并操作软件上的量测按键，软件会自动控制吉时利仪表做最佳的电流设定并得到准确的量测。

Pro4-440N configuration (系统架构)电压与电流(V/I)的量测结果会记录在软件内．系统采用了美国ASTM 标准F84-99 测试方法的双架构测试方式以补偿因为四点探针头间距可能不精确或量测接近导电层边缘而造成的量测误差．Signatone 同时也提供准确度可追朔至美国国家标准局(NIST)的校准片，适当的使用校准片和QuadPro 提供的校准程序，可确保系统的准确性优于1%．Pro4-440N 系统的标准范围是1mΩ/□至800KΩ/□．

Pro4 Software (软件)使用者只需输入待测样品的大小、形状、待测样品边缘不包括部分的大小与测量点数，Pro4 软件会控制系统的测量、测量资料的撷取、显示、打印与资料的输出(Export)，使用者可设定要显示的参数(如电阻、片电阻或电压/电流)，也可以定义良品/不良品(Pass/Fail)的条件．测量点会在软件上以图样标示出来，同时提醒使用者将探针移至待测点．测量结束，测量数据的平均值、标准差、最大值与最小值会被标示出来，同时可打印测量数据含良品/不良品的报表．

Pro4-4400 configuration (系统架构)

Pro4-4400 系统与Pro4-440N 相同，但是不含计算器．使用者需自备计算器，计算器需含窗口软件与一个RS-232 接口．Pro4 用于测量芯片或其它材料的电阻率或片电阻． Pro4 使用双架构测试方式和自动设定仪表以保证测量的准确性．系统包括手动四点探针台、二个四点探针头、吉时利仪表(Keithley 2400)与软件．

Pro4-4000 configuration (系统架构)

Pro4-4000 不包括计算器与仪表，但是包含软件．使用者需自备计算器与吉时利仪表(Keithley 2400)系统包括手动四点探针台、二个四点探针头与软件．

Manual Four-Point Probes (手动四点探针台)

Signatone 生产各式电阻率测量设备，包括简易型四点探针台与四点探针头．

 S-302-4

右图是四吋的四点探针台，可测量大至四吋的芯片，含四吋铁氟龙(Teflon)待测样品载台。四点探针台也有6"、8”与12”的．

Four Point Probe Heads (四点探针头)

除了四点探针台之外，Signatone 也生产四点探针头。

SP4 系列四点探针头是设计给在室温使用的。

HT4 系列四点探针头是设计给在高温使用的。

一般四点探针头是由四支直线排列的探针组成，但是Signatone 也提供不同排列方式的订制探针头，例如四支针成矩形排列．