Sheet Resistance - Four Point Probe

1. 표면저항 (ohm/sq = Ω/□ = Sheet resistance)이란?
표면저항은 단위 ohm/sq로 표시됩니다. 여기서 Sq는 ㅁ로도 표시되며, 미터법(cm2 등)이 아닌 별도의 단위로서, 무한대의 면적으로 해석하는 것이 일반적입니다. 선저항은 두개의 probe로 임의의 거리에 대한 저항을 측정하지만, 표면저항의 경우에는 동일한 간격의 4개탐침으로 측정하게 됩니다.
이때 쓰이는 Probe가 Four point probe이고, 일반적으로 탐침은 1mm간격으로 일렬구성된 probe를 사용하며, 4개의 탐침으로 전류와 전압을 측정하여, 저항값을 구한 후, 표면저항 단위인 ohm/sq로 계산하기 위해 보정계수(C.F)를 적용합니다. 표면저항값은 Wafer, LCD, 태양전지, 연료전지, OLED 등의 벌크 및 박막의 전도성을 검사하기 위하여 쓰입니다.
V/I = ohm
Ohm × C.F = ohm/sq
2. 비저항(ohm·cm)이란?
비저항은 물질의 고유저항으로서 순수물질의 경우에는 그 비저항값이 알려져 있지만, 혼합물의 경우 여러가지 방법에 의하여 구할 수 있습니다. 4-point probe방식의 표면저항측정기를 이용할 경우 박막의 두께를 알고 있어야 하고, 다음식으로 구할 수 있습니다.
ohm/sq × Thickness(cm) = ohm·cm
3. 금속의 박막두께측정도 가능한가?
금속의 박막두께를 측정하는 데에는 여러가지 방식이 있지만, 면저항값(ohm/sq)을 이용한 금속박막두께 계산법은 위의 비저항(ohm·cm)값을 이용하는 것인데, 이는 이미 비저항값을 알고 있는 순도 높은 재료일 경우에 가능합니다.
Thickness(cm) = ohm·cm ÷ ohm/sq
4. 보정계수(Correction Factor)란?
면저항값을 계산하기 위해서는 4 point probe로 측정한 저항값(ohm)에 보정계수를 적용해야합니다. 보정계수는 Sample size와 박막의 두께, 그리고 측정 시 온도까지 3가지 계수를 이용하여 산출됩니다. Sample size 계수는 40mm이상의 직경의 Sample일 경우 4.532이고, 박막두께계수는 박막두께가 약400um이하 일 때 1이며, 온도는 Sample의 온도계수에 따라 약간의 변화가 있지만 약23°C일 때 1에 가깝습니다. 이 조건으로 보정계수를 계산하여 보면 다음과 같습니다. 물론 위 조건에 적합하지 않을 경우에는 그에 해당하는 적절한 보정계수를 적용해야 하며, CMT시리즈는 S/W를 이용하여 적절한 보정계수를 적용할 수 있습니다.
C.F = cf1 × cf2 × cf3
4.532 = 4.532 × 1 × 1