KR100573931B1 - 면저항 인증표준물질 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저항측정 기기의 정확도를 검증하기 위한 면저항 인증표준물질 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 종류의 면저항 측정기기에서 활용 가능하며 부피가 아주 작아 FPP(Four Point Probe:4탐침)용 정밀기기의 저항측정 정확도의 검증에 적합한 면저항 인증표준물질 제조방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 세척된 원형의 절연기판에 서로 이격되게 다수개소의 전극을 인쇄하는 단계와; 인쇄된 전극이 원형의 절연기판에 고착되도록 소성시키는 단계와; 상기 이격되어 인쇄된 두 개소의 전극별로 단부 간에 전기적으로 연결되도록 저항을 인쇄하는 단계와; 상기 인쇄된 저항이 원형의 절연기판상에 고착되도록 소성시키는 단계와; 상기 원형의 절연기판상에 고착된 저항을 레이저로 깍아 저항값을 조정하여 목적하는 저항값을 가지도록 트리밍하는 단계와; 상기 인쇄된 전극과 저항을 외부로부터 보호하기 위한 보호막을 인쇄하되, 저항측정 정확도를 검증하기 위한 측정기기의 측정단자와 전기적으로 연결되도록 전극의 일정부분이 외부로 노출되도록 인쇄하는 단계와; 상기 보호막상에 목적하는 문자 또는 이미지를 마킹하는 단계와; 상기 전극의 일정부분이 외부로 노출되도록 인쇄한 후에 상기 노출되는 전극의 일정부분 상에는 전극의 산화방지 및 측정 신뢰도 향상을 위해 금속도금하는 단계를 포함하여 이루어진다.

인증표준물질, CRM, PR공정, 전극, 저항

Description

면저항 인증표준물질 제조방법{Manufacture Method of Sheet Resistance CRM}

도 1은 종래 4단자 면저항 측정용 인증표준물질을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 면저항 측정용 인증표준물질의 사용상태도.

도 3는 본 발명에 따른 한쌍의 전극을 가지는 인증표준물질을 나타내는 도면.

도 4은 본 발명에 따른 두쌍의 전극을 가지는 인증표준물질을 나타내는 도면.

도 5은 본 발명에 따라 전극과 트리밍된 저항을 나타내는 도면.

도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 인증표준물질 제조방법을 나타내는 순서도.

도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인증표준물질 제조방법을 나타내는 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 기판 20 : 전극

30 : 저항 40 : 보호막

본 발명은 저항측정 기기의 정확도를 검증하기 위한 면저항 인증표준물질 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 종류의 면저항 측정기기에서 활용 가능하며 부피가 아주 작아 FPP(Four Point Probe:4탐침)용 정밀기기의 저항측정 정확도의 검증에 적합한 면저항 인증표준물질 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 4단자 측정기를 이용하여 물질들의 면저항을 측정할 때 측정정확도를 결정하는 몇 가지 요인이 있는데, 그 중 한 가지가 장비의 노후화에 인한 것으로 이에 따라 내부 회로부품의 특성변화에 따른 측정값의 편차가 발생한다.

이를 보정하기 위해 모든 측정기기는 일정시간(6개월 또는 1년) 단위로 국가 공인 교정기관에서 장비의 측정정확도를 교정하여야 한다.

그러나 이러한 방법은 몇 가지 불편한 점이 발생하는데, 첫째로는 회사의 주요장비를 교정하기 위한 일정시간(1주일 또는 한 달)동안 사용할 수 없으며, 둘째로는 정밀장비 운송 시 파손이나 손상의 위험성이 있으며, 셋째로는 무엇보다 교정 전에 발생할 수 있는 기기의 측정정확도는 확인할 수 없다는 것이다.

이러한 여러 불편한 점을 없애고 간단하게 장비의 측정정확도를 확인하기 위해 사용되는 것이 인증표준물질(Certified Reference Material, CRM)이다.

도 1은 종래 4단자 면저항 측정용 CRM을 나타내는 도면이다.

도면을 참조하면 측정기기는 바깥쪽 두 개의 팁을 통해서 전류를 공급하며, 안쪽 두 개의 팁이 전압(V)을 측정한다.

이 때 시료가 팁 간격 S에 비하여 무한한 직경을 가지고 있고 팁 간의 간격이 S1 = S2 = S3 = S 라면 이 때 측정되는 시료의 면저항(Rs : Sheet Resistance) 값은 아래와 같이 기술된다.

Rs = 4.532 × V/I (Ω / square)

이에 따라 도 1의 PCB 뒤에 연결되는 단체저항의 저항값은 아래와 같다.

R = Rs/4.532 ( Ω )

예를 들어 10 kΩ/sq 의 면저항 측정용 CRM(100)을 만들기 위해서는 도 1의 PCB 뒷면에 10 kΩ/4.532 = 2.203 kΩ의 저항을 연결하면 되는 것이다.

이러한 방식의 CRM(100)은 구조가 간단하여 제작이 간편하다는 장점이 있으나 단체저항을 장착하기 위한 케이스 구조를 가지기 위하여 부피가 커지는 문제점이 있다.

이로 인해 웨이퍼나 박막의 면저항을 측정하기 위한 FPP용 정밀기기에는 적용하기에 부적합하며, 저항 선택에 있어서도 상용화된 저항값만을 사용해야 하는 한계가 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 세라믹 또는 웨이퍼형태의 기판상에 전극과 저항을 마련하여 얇고 정확하며 사용이 간편한 구조의 인증표준물질을 제작하기 위하여, 다양한 종류의 면저항 측정기기에서 활용 가능하며 부피가 아주 작아 FPP(Four Point Probe:4탐침)용 정밀기기의 저항측정 정확도의 검증에 적합한 면저항 인증표준물질 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 면저항 측정기기의 측정 정확도를 검증하기 위한 인증표준물질을 제조하는 방법에 있어서, 세척된 원형의 절연기판에 서로 이격되게 다수개소의 전극을 인쇄하는 단계와; 인쇄된 전극이 원형의 절연기판에 고착되도록 소성시키는 단계와; 상기 이격되어 인쇄된 두 개소의 전극별로 단부 간에 전기적으로 연결되도록 저항을 인쇄하는 단계와; 상기 인쇄된 저항이 원형의 절연기판상에 고착되도록 소성시키는 단계와; 상기 원형의 절연기판상에 고착된 저항을 레이저로 깍아 저항값을 조정하여 목적하는 저항값을 가지도록 트리밍하는 단계와; 상기 인쇄된 전극과 저항을 외부로부터 보호하기 위한 보호막을 인쇄하되, 저항측정 정확도를 검증하기 위한 측정기기의 측정단자와 전기적으로 연결되도록 전극의 일정부분이 외부로 노출되도록 인쇄하는 단계와; 상기 보호막상에 목적하는 문자 또는 이미지를 마킹하는 단계와; 상기 전극의 일정부분이 외부로 노출되도록 인쇄한 후에 상기 노출되는 전극의 일정부분 상에는 전극의 산화방지 및 측정 신뢰도 향상을 위해 금속도금하는 단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 인증표준물질의 제조방법은, 원형의 절연기판에 저항을 증착하기 위해 포토리지스트 공정을 수행하는 단계와; 포토리지스트 공정을 수행한 원형의 절연기판에 저항을 증착하는 단계와; 포토리지스트를 제거한 후 다시 전극을 증착하기 위해 포토리지스트 공정을 수행하는 단계와; 상기 포토리지스트 공정을 수행한 원형의 절연기판에 전극을 증착한 뒤 포토리지스트를 제거하는 단계와; 포토리지스트 공정을 수행한 원형의 절연기판에 증착된 저항을 레이저로 깍아 저항값을 조정하여 목적하는 저항값을 가지도록 트리밍하는 단계와; 상기 증착된 전극과 저항을 외부로부터 보호하기 위한 보호막을 인쇄하되, 저항측정 정확도를 검증하기 위한 측정기기의 측정단자와 전기적으로 연결되도록 전극의 일정부분이 외부로 노출되도록 인쇄하는 단계와; 상기 보호막상에 목적하는 문자 또는 이미지를 마킹하는 단계를 포함하여 이루어진다.

삭제

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 인증표준물질을 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명에 따른 면저항 측정용 인증표준물질의 사용상태도이고, 도 4은 본 발명에 따른 두쌍의 전극을 가지는 인증표준물질을 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명에 따라 전극과 트리밍된 저항을 나타내는 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 인증표준물질(CRM)은 크게 기판(10)과, 상기 기판에 인쇄 후 소성되는 다수개소의 전극(20)과, 상기 다수개소의 전극(20)간에 전기적으로 연결되도록 인쇄 후 소성되며 목적하는 저항값을 가지도록 트리밍되는 저항(30)으로 구성된다.

본 실시예의 상기 기판(10)은 내열성이 우수하며 전기적으로 절연체인 세라믹 재질이 바람직하며, 본 실시예에서는 원형 판상 형태로 제작하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않음은 물론이다.

여기서 상기 기판(10) 상에는 저항 측정기기의 정확도를 검증하기 위해 다수개소의 전극(20)과 상기 다수개소의 전극(20)이 각 쌍간에 전기적으로 연결되도록 저항(30)이 인쇄된다.

상기 전극(20) 및 저항(30)은 인쇄 후 기판(10) 상에 굳히기 위해 소성시키는 공정을 거치는데, 800℃ ~ 900℃ 의 온도에서 30분 내지 60분 정도의 시간으로 소성시키는 것이 바람직하다.

여기서 상기 전극(20)은 한 쌍의 이격된 전극으로 구성될 수 있으며, 두 쌍이상으로 구성될 수도 있고, 상기 전극(20)의 형태 또한 본 발명의 일실시예에서는 한 쌍의 이격된 전극 간에 '┏'과 '┓'의 형태로 대향되게 형성하였으나 다양한 형태로 형성될 수 있음은 물론이다.

한편 상기 저항(30)은 일반적인 후막저항물질인 루테늄옥사이드(RuO₂)가 사용되며 기판(10) 상에 소성된 후에 목적하는 저항값을 정확히 가지도록 레이져로 긁어 저항을 조정하는 트리밍공정을 거친다.

이에 따라 인쇄 후 소성되며 트리밍된 저항(30) 및 전극(20)은 외부로의 노출에 의한 손상을 방지하기 위해 보호막(40)을 인쇄된 저항(30) 및 전극(20)을 포함한 기판(10) 상에 도포하는데, 상기 보호막(40)을 도포시키는 공정은 폴리머 인쇄를 통해 이루어짐이 바람직하다.

여기서 상기 폴리머 인쇄공정을 함에 있어 측정기기의 프루브핀 또는 측정단자가 전극(20)과 접촉하여야 함에 따라 전극(20)의 일정부분은 외부로 노출되도록 하여 인쇄하여야 하며 전극의 산화 방지 및 측정 신뢰도 향상을 위해 상기 노출된 전극(20)에는 금(Au)으로 도금처리함이 바람직하다.

또한 상기 폴리머 인쇄된 기판(10) 상에 이미지 또는 문자를 마킹하는 공정을 추가할 수 있음은 물론이다.

한편 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극(20)과 저항(30)은 기판(10) 상에 포토리지스트(PhotoResist, 이하 'PR'이라 한다) 공정을 통하여 저항(30)을 증착하고 PR을 제거한 후 전극을 증착하고 다시 PR을 제거함으로써 마련되는데, 본 실시예는 박막공정에 의해 제조된 인증표준물질로서 세라믹 기판을 사용하는 후막공정과는 달리 세라믹과 웨이퍼를 같이 사용할 수 있다.

상기 PR공정은 DI Water Cleaning 공정과 PR spin coating 공정과 Soft Bake 공정과, Alingment and Exposure 공정과, Development 공정과, Hard bake 공정이 순차적으로 이루어지는 일련의 공정을 말한다.

여기서 DI Water Cleaning 공정은 물 속에 녹아 있는 무기이온을 제거하여 세척에 사용하는 탈 이온수인 DI Water로 기판(10)을 세척하는 공정을 말하며, PR spin coating 공정은 기판(10) 상을 감광제를 도포시키되 기판을 회전시켜 균일하게 도포되도록 수행하는 공정을 말한다.

또한 Soft Bake 공정과 Hard bake 공정은 감광제 도포 후 열에 굽는 것으로 etching이나 development공정시 감광제의 접착력을 증가시키기 위함이며 굽는 열의 온도나 시간에 따라 Soft Bake 공정과 Hard bake 공정으로 나뉜다.

Alingment and Exposure 공정은 스테퍼 등에서 전마스크 패턴과 현 마스크 패턴을 정확하게 중첩하여 마스크 상이 웨이퍼에 옮겨지도록 자외선에 노출시키는 공정을 말하며 일반적으로 정렬(Alingment)과 노광(Exposure)을 동시작업으로 진행한다.

Development 공정은 마스킹과 노출 스텝으로 정의되지 않은 부분의 PR을 제거하는 PR공정이며, 이러한 상기 PR공정은 일반적으로 공지된 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.

이하에서는 본 발명에 따른 인증표준물질(CRM)을 제작하는 방법을 단계에 따라 자세히 설명하도록 한다.

(실시예 1)

도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 인증표준물질 제조방법을 나타내는 순서도이다.

도면을 참조하면, 우선 세라믹 재질의 기판(10)을 준비하고 이를 세척한 후 전극(본 실시예에서는 2개)을 인쇄한다(S10).

그런 다음 인쇄된 전극(20)을 기판(10) 상에 고착시키기 위해 800℃ ~ 900℃ 의 온도에서 30분 내지 60분 정도의 시간으로 소성시키고(S20), 이에 따라 소성된 한 쌍의 전극(20) 간에 전기적으로 연결되도록 저항(30)을 인쇄한다(S30).

상기 전극(20)과 마찬가지로 인쇄된 저항(30)을 800℃ ~ 900℃ 의 온도에서 30분 내지 60분 정도의 시간으로 소성시키고(S40), 소성된 저항(30)은 목적하는 저항값을 가지도록 레이져로 가공하여 저항값을 조정하는 트리밍공정을 거친다(S50).

그런 다음 전극(20)과 저항(30)을 보호하기 위해 보호막(40)을 인쇄하는데(S60), 상기 전극(20)의 일정부분은 측정기기의 프루브핀과 접촉할 수 있도록 보호막(40)이 인쇄되지 않는다.

보호막(40)이 인쇄된 기판(10) 상에 이미지 또는 문자를 마킹하며(S70), 외부로 노출되는 전극(20)의 일정부분에 전극 산화방지 및 측정 신뢰도 향상을 위해 금(Au)으로 도금처리한다(S80).

(실시예 2)

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인증표준물질 제조방법을 나타내는 순서도이다.

도면을 참조하면, 우선 세라믹 또는 웨이퍼 형태의 기판(10)에 DI Water Cleaning 공정과 PR spin coating 공정과 Soft Bake 공정과, Alingment and Exposure 공정과, Development 공정과, Hard bake 공정이 순차적으로 이루어지는 PR공정을 수행한다(S110).

그런 다음 포토리지스트 공정을 수행한 기판(10)에 저항(30)을 증착(Sputtering)하고(S120), 전극(20)을 증착하기 위해 PR을 제거한 후 다시 상기 PR공정을 수행한다(S130).

이어 상기 포토리지스트 공정을 수행한 기판(10)에 전극(20)을 증착한 뒤 포토리지스트를 제거하고(S140), 상기 증착된 저항(30)이 목적하는 저항값을 가지도록 레이져로 가공하여 저항값을 조정하는 트리밍공정을 거친다(S150).

그런 다음 전극(20)과 저항(30)을 보호하기 위해 보호막(40)을 인쇄하는데(S160), 상기 전극(20)의 일정부분은 측정기기의 프루브핀과 접촉할 수 있도록 보호막(40)이 인쇄되지 않는다.

보호막(40)이 인쇄된 기판(10) 상에 이미지 또는 문자를 마킹한다(S170) ,

상기에서 기술된 바와 같이 본 발명은 세라믹 또는 웨이퍼형태의 기판상에 전극과 저항을 마련하여 얇고 정확하며 사용이 간편한 구조의 인증표준물질을 제작할 수 있는 제조방법을 제공함으로써, 다양한 종류의 면저항 측정기기에서 활용 가능하며 부피가 아주 작아 FPP용 정밀기기의 저항측정 정확도의 검증에 적합하며, 상용화된 저항값만을 사용해야 하는 종래 CRM에 비해 저항의 선택에 있어 제한이 없으므로 필요한 어떠한 저항값도 구현 할 수 있다.

삭제

Claims (13)

1. 면저항 측정기기의 측정 정확도를 검증하기 위한 인증표준물질을 제조하는 방법에 있어서,

   세척된 원형의 절연기판(10)에 서로 이격되게 다수개소의 전극(20)을 인쇄하는 단계(S10)와;

   인쇄된 전극(20)이 원형의 절연기판(10)에 고착되도록 소성시키는 단계(S20)와;

   상기 이격되어 인쇄된 두 개소의 전극별로 단부 간에 전기적으로 연결되도록 저항(30)을 인쇄하는 단계(S30)와;

   상기 인쇄된 저항(30)이 원형의 절연기판(10)상에 고착되도록 소성시키는 단계(S40)와;

   상기 원형의 절연기판(10)상에 고착된 저항(30)을 레이저로 깍아 저항값을 조정하여 목적하는 저항값을 가지도록 트리밍하는 단계(S50)와;

   상기 인쇄된 전극(20)과 저항(30)을 외부로부터 보호하기 위한 보호막(40)을 인쇄하되, 저항측정 정확도를 검증하기 위한 측정기기의 측정단자와 전기적으로 연결되도록 전극(20)의 일정부분이 외부로 노출되도록 인쇄하는 단계(S60)와;

   상기 보호막(40)상에 목적하는 문자 또는 이미지를 마킹하는 단계(S70)와;

   상기 전극(20)의 일정부분이 외부로 노출되도록 인쇄한 후에 상기 노출되는 전극(20)의 일정부분 상에는 전극의 산화방지 및 측정 신뢰도 향상을 위해 금속도금하는 단계(S80);

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면저항 인증표준물질 제조방법.
2. 면저항 측정기기의 측정 정확도를 검증하기 위한 인증표준물질을 제조하는 방법에 있어서,

   원형의 절연기판(10)에 저항을 증착하기 위해 포토리지스트 공정을 수행하는 단계(S110)와;

   포토리지스트 공정을 수행한 원형의 절연기판에 저항(30)을 증착하는 단계(S120)와;

   포토리지스트를 제거한 후 다시 전극(20)을 증착하기 위해 포토리지스트 공정을 수행하는 단계(S130)와;

   상기 포토리지스트 공정을 수행한 원형의 절연기판에 전극(20)을 증착한 뒤 포토리지스트를 제거하는 단계(S140)와;

   포토리지스트 공정을 수행한 원형의 절연기판에 증착된 저항(30)을 레이저로 깍아 저항값을 조정하여 목적하는 저항값을 가지도록 트리밍하는 단계(S150)와;

   상기 증착된 전극(20)과 저항(30)을 외부로부터 보호하기 위한 보호막(40)을 인쇄하되, 저항측정 정확도를 검증하기 위한 측정기기의 측정단자와 전기적으로 연결되도록 전극(20)의 일정부분이 외부로 노출되도록 인쇄하는 단계(S160)와;

   상기 보호막(40)상에 목적하는 문자 또는 이미지를 마킹하는 단계(S170);

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면저항 인증표준물질 제조방법.
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