KR101529230B1 - 면저항 인증표준물질 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 면저항 인증표준물질 및 그 제조방법으로써, 면저항 측정기의 교정 및 정확도 확인을 위해 사용되는 인증표준물질을 제공할 수 있는 것이다.
이를 위해, 후막저항체를 이용하여 면저항을 측정할 수 있는 면저항 인증표준물질의 제조방법은 목표저항치의 저항 페이스트준비(S10) 과정과 상기 저항 페이스트를 인쇄할 기판 준비(S20) 과정과 상기와 같이 준비된 기판에 저항 인쇄(S30) 과정 상기 저항이 인쇄된 기판(10)에 열을 가하는 소성(S40)과정 및 면저항인증표준물질(CRM)을 완성(S50)하는 과정으로 구성되는 제조방법에 의해, 세라믹 재질로 형성되는 기판(10)과 상기 기판(10) 상에 인쇄된 후 소성된 무패턴의 저항체(20)로 구성되는 면저항 인증표준물질을 제공하게 된다.

Description

면저항 인증표준물질 및 그 제조방법{A Sheet Resistance CRM and Method of Manufacturing it}
본 발명은 면저항 인증표준물질 및 그 제조방법으로써, 면저항 측정기의 교정 및 정확도 확인을 위해 사용되는 인증표준물질을 제공할 수 있는 것이다.
일반적으로 반도체의 면저항을 측정하기 위해서는 도 1에서 보는 바와 같이 4-탐침 프로브로 구성된 저항측정기를 이용하여 물질들의 면저항을 측정하는 방법이 많이 사용된다.
그러나, 이러한 측정기들은 사용시간의 경과에 따라 장비의 노후화 또는 성능저하로 인하여 측정의 정확도가 달라질 수 있다.
이를 확인하기 위하여 대부분의 측정기들은 주기적으로 국가표준기관이나 교정기관에서 장비를 교정하거나 정확도를 확인하여 사용하여야 한다.
그러나 이러한 방법은 몇 가지 불편한 점이 발생하는데, 첫째로는 각 기관의 주요장비를 교정의뢰 기간 동안 사용 할 수 없으며, 둘째로는 측정기 운송시 파손이나 손상의 위험성이 있으며, 셋째로는 교정을 의뢰하기 전에 측정기의 정확도를 확인할 수 없다는 것이다.
이러한 여러 문제점을 해소하고 측정기의 성능과 정확도를 확인하기 위해 사용되는 것이 인증표준물질(Certified Reference Material, CRM)이다.
상기와 같은 인증표준물질(CRM)을 이용하여 측정기의 성능을 확인하는 방법은 면저항 측정기의 측정원리에 따른다. 즉, 그림 1에서 보는 바와 같이 바깥쪽 두 개의 탐침을 통해서 전류를 공급하며, 안쪽 두 개의 탐침이 전압(V)을 측정한다.
이때 시료가 탐침 간격(S)에 비하여 무한한 직경을 가지고 있고 탐침 간의 간격이 S1 = S2 = S3 = S 라면 이 때 측정되는 시료의 면저항 (Rs : Sheet Resistance) 값은 아래와 같이 기술된다.
Rs = 4.5324(V/I)
이러한 방식의 CRM은 지금까지 가장 널리 사용되고 있으나 몇가지 문제점을 가지고 있다. 첫째는 기존 생산되는 실리콘 웨이퍼의 면저항의 범위는 면저항 인증표준물질로 사용시 제한적이어서 요구되는 다양한 면저항 값을 구현하기 힘들다.
둘째는 일반적인 실리콘 웨이퍼는 면저항의 경년변화가 발생한다. 현재 이를 해결하기 위해 실리콘 웨이퍼에 중성자를 주입시키는 방법을 사용하고 있으나 제조비용이 비싸고, 제조시설이 세계적으로 제한적이어서 제작이 쉽지가 않다.
상기와 같은 이유로 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-0573931호(면저항 인증표준물질 제조방법, 이하 '선행기술 1'이라 함)를 제안한 바 있다.
도 2와 도 3에서 보는 바와 같이 요구되는 다양한 범위의 면저항 인증표준물질을 제조하기 위해 세라믹 기판상에 후막저항체를 형성하는 방법을 구현하였다.
원형 판재상의 세라믹 또는 절연체 기판(10)의 중앙에 약 0.2 mm 간격으로 이격된 전도체 전극(20)을 형성하고 이에 연결되는 후막 저항체(30)를 인쇄하였다. 이것은 도 3과 같은 형태로 구성되며, 면저항 측정기의 4-탐침 프로브를 0.2 mm 전도체 전극에 접촉시켜 후막공정으로 인쇄된 저항체의 면저항 값을 측정하는 방법이다.
이 방법의 장점은 여러 종류의 면저항 값을 가지는 후막 저항체를 용이하게 제조 할 수 있다. 특히 트리밍 후공정을 통하여 요구되는 모든 면저항값을 가지는 면저항 측정용 인증표준물질의 제조가 가능하다.
또한, 면저항 측정기의 4-탐침 프로브의 간격이 일반적으로 1.00 mm 이므로 0.2 mm 전극 간격으로 제조된 인증표준물질의 전극(20)에 4-탐침 프로브를 정확하게 위치시키기가 쉽지 않은 단점이 있었으며, 이에 따라 그 제조공정도 복잡하여 대량생산에 부족한 점이 있었다.
대한민국 특허공보 제95-006315호(1995년 06월 13일 공고) 대한민국 특허공보 특1997-0009996호(1997년 06월 20일 공고) 대한민국 공개특허 특1998-021222호(1998년 06월 25일 공개) 대한민국 공개특허 특2000-0014675호(2000년 03월 15일 공개) 대한민국 등록특허 제10-0795571호(2008년 1월 10일 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해, 기존의 실리콘 웨이퍼의 저항을 이용한 방법과 세라믹 기판상에 형성된 후막저항의 장점을 이용하여 넓은 범위의 면저항값을 가지는 면저항 인증표준물질을 만들어 면저항 측정기의 교정 및 정확도를 확인하는데 사용되는 면저항 인증표준물질 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또다른 목적은 전극패턴의 제조 없이 무패턴의 면저항 인증표준물질을 제조할 수 있는 제조방법함으로써 제조 비용의 절감 및 공정시간을 단축할 수 있으며, 경련변화가 적어 장시간 사용할 수 있는 면저항 인증표준물질을 제공할 수 있는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 후막저항체를 이용하여 면저항을 측정할 수 있는 면저항 인증표준물질의 제조방법은 목표저항치의 저항 페이스트준비(S10) 과정과 상기 저항 페이스트를 인쇄할 기판 준비(S20) 과정과 상기와 같이 준비된 기판에 저항 인쇄(S30) 과정 상기 저항이 인쇄된 기판(10)에 열을 가하는 소성(S40)과정 및 면저항인증표준물질(CRM)을 완성(S50)하는 과정으로 구성된다.
이때, 상기 저항 페이스트준비(S10) 과정에서 적용되는 후막 페이스트는 납루테늄 산화물이나 루테늄 옥사이드 중 1종류 또는 2종류의 페이스트를 혼합하여 준비하고, 상기 후막 페이스트에는 카본블랙분말이나 그라파이트분말 및 구리, 망간 니켈, 크롬 중 어느 하나 이상의 금속분말을 더 혼합할 수 있다.
또한, 상기 저항 페이스트를 인쇄할 기판 준비(S20) 과정은 원형 형상의 세라믹판의 표면을 세척하여 준비하게 되며, 상기 저항이 인쇄된 기판(10)에 열을 가하는 소성(S40) 과정은 기판상에 인쇄된 저항을 굳히기 위해 800~900℃의 온도로 30분 내지 60분간 가열하여 소성시키며, 상기 면저항인증표준물질(CRM)을 완성(S50)하는 과정은 소성(S40) 과정을 거쳐 1차완성된 면저항물질을 측정기를 통하여 구현하고자 하는 면저항값을 측정하여 측정된 값에 의해 합격유무를 판단하여 면저항인증표준물질(CRM)을 완성하는 것을 특징으로 하는 면저항 인증표준물질의 제조방법을 제공하게 된다.
상기와 같은 제조방법에 의해 도 4와 같이 세라믹 재질로 형성되는 기판(10)과 상기 기판(10) 상에 인쇄된 후 소성된 무패턴의 저항체(20)로 구성되는 면저항 인증표준물질을 제공함으로써 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 것이다.
본 발명의 면저항 인증표준물질 및 그 제조방법을 제공함으로써, 세라믹 또는 웨이퍼 형태의 기판상에 후막 저항만을 제조함으로써, 실리콘 웨이퍼 형태와 후막 저항의 다양한 저항값 제조방법의 장점만을 취하므로써 사용이 간편한 구조의 면저항 인증표준물질을 제조할 수 있으며, 면저항 측정기의 교정 및 정확도 확인용으로 적합한 면저항 인증표준물질 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
또한 상용화된 면저항값 만을 사용해야 하는 종래의 실리콘 웨이퍼 CRM에 비해 면저항의 선택에 있어 제한이 없으므로 광범위한 면저항 인증표준물질을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 실리콘 기판을 사용한 면저항 측정방법을 나타내는 예시도이다.
도 2는 기존 후막 저항체를 사용한 면저항 측정용 인증표준물질을 나타내는 예시도이다.
도 3은 기존 후막 저항체를 사용한 면저항 측정용 인증표준물질을 이용한 측정방법을 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 면저항 인증표준물질을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 면저항 인증표준물질의 제조방법에 대한 순서도이다.
이하에서 당업자가 본 발명의 면저항 인증표준물질 제조방법을 용이하게 실시할 수 있도록 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 면저항 인증표준물질을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 면저항 인증표준물질의 제조방법에 대한 순서도이다.
도 4와 도 5를 참조하여 상세하게 설명하면, 본 발명의 면저항 인증표준물질의 제조방법에 의해 제조된 인증표준물질은 후막저항체를 사용하여 제조되는 것으로 기판(10)과 상기 기판에 인쇄된 후 소성된 무패턴의 저항체(20)로 구성된다.
여기서 상기 기판(10)은 내열성이 우수하고 전기적으로 절연체인 세라믹 재질의 원형의 판형상으로 형성된다.
이때, 상기 기판(10)의 형상은 상세한 설명을 위한 한 실시예로 원형으로 설명하고 있으나, 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 기판(10)상에 면저항 측정기의 정확도를 확인하기 위해 면저항값을 가지는 후막저항체를 이용한 저항이 인쇄된 후, 소성하여 저항체(30)가 형성된다.
여기서 상기 후막저항체는 납루테늄 산화물이나 루테늄 옥사이드와 같은 후막 레지스트 조성물, 즉, 후막 저항체용 페이스트를 분산시켜서 인쇄하게 된다.
이때, 상기 저항체(30)를 형성하기 위한 저항은 1개의 후막저항체용 페이스 또는 1개 이상의 후막저항체용 페이스트를 혼합하여 세라믹 재질의 기판(10)에 인쇄하게 된다.
상기와 같이 형성된 인증표준물질의 제조방법은 목표저항치의 저항 페이스트준비(S10) 과정과, 상기 저항 페이스트를 인쇄할 기판 준비(S20) 과정과, 상기와 같이 준비된 기판에 저항 인쇄(S30) 과정과, 상기 저항이 인쇄된 기판(10)에 열을 가하는 소성(S40) 과정 및 면저항인증표준물질(CRM)을 완성(S50)는 과정으로 구성된다.
여기서 상기 목표저항치의 저항 페이스트 준비(S10)과정은 제조하고자 하는 면저항 값을 가지는 후막 페이스트 1종류 또는 2종류의 페이스트를 혼합하여 준비하는 것으로, 납루테늄 산화물이나 루테늄 옥사이드와 같은 후막저항체 용 페이스트 중 선택하여 혼합하게 된다.
또한, 정밀한 저항값을 형성하기 위해, 상기 납루테늄 산화물 또는 루테늄 옥사이드 이외에 전기전도성이 우수하면서도 상대적으로 TcR(Temperature coefficient of Resistance)값이 높은 카본블랙분말이나 그라파이트분말 및 구리, 망간, 니켈, 크롬과 같은 금속분말중 하나 이상의 금속분말을 더 혼합할 수 있다.
상기와 같이 제조하고자 하는 면저항값을 구현할 수 있는 후막 페이스트를 준비하는 목표저항치의 저항 페이스트 준비(S10)과정 후, 저항 페이스트를 인쇄할 기판 준비(S20)과정은 원형 형상의 세라믹판의 표면을 세척하게 된다.
이때, 상기 세라믹판의 형상은 본 발명의 실시를 위해 원형으로 설명하나 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 기판 준비(S20)과정을 거친 세라믹 판에 준비된 페이스트를 인쇄하는 기판에 저항 인쇄(S30)과정을 거치게 된다.
이때, 상기 저항 인쇄(S30)과정에서 저항 페이스트를 인쇄하는 방법은 당업자라면 누구나 알 수 있는 공지기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 저항 인쇄(S30)과정을 거친 후 소성하는 과정은 800~900℃의 온도로 30분 내지 60분간 소성시키는 소성(S40)과정을 거치게 된다.
이는 인쇄 후 기판(10)상에 인쇄된 저항을 굳히기 위해 소성시키는 것이다.
상기 소성(S40)과정을 거친 후 면저항인증표준물질(CRM)이 1차완성되고, 상기와 같이 1차완성된 면저항물질은 측정기를 통하여 구현하고자 하는 면저항값을 측정하게 되고, 상기와 같이 측정된 값에 의해 합격유무를 판단하는 면저항인증표준물질(CRM)완성(S50)하게 된다.
상기와 같은 일련의 과정을 통하여 본 발명의 면저항 인증표준물질을 완성할 수 있는 것이다.
10 : 기판 20 : 저항체

Claims (8)

  1. 후막저항체를 이용하여 면저항을 측정할 수 있는 면저항 인증표준물질의 제조방법에 있어서,
    목표저항치의 저항 페이스트준비(S10) 과정;
    상기 저항 페이스트를 인쇄할 기판 준비(S20) 과정;
    상기와 같이 준비된 기판에 저항 페이스트 인쇄(S30) 과정;
    상기 저항이 인쇄된 기판(10)에 열을 가하는 소성(S40); 과정 및
    면저항 인증표준물질(CRM)을 완성(S50)하는 과정으로 구성되되,
    상기 저항 페이스트는 무패턴의 저항체인 것을 특징으로 하는 면저항 인증표준물질의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 저항 페이스트준비(S10) 과정에서 적용되는 후막 페이스트는 납루테늄 산화물이나 루테늄 옥사이드 중 1종류 또는 2종류의 페이스트를 혼합하여 준비하는 것을 특징으로 하는 면저항 인증표준물질의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 후막 페이스트에는 카본블랙분말이나 그라파이트분말 및 구리, 망간 니켈, 크롬 중 어느 하나 이상의 금속분말을 더 혼합할 수 있는 것을 특징으로 하는 면저항 인증표준물질의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 저항 페이스트를 인쇄할 기판 준비(S20) 과정은 원형 형상의 세라믹판의 표면을 세척하여 준비하는 것을 특징으로 하는 면저항 인증표준물질의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 저항이 인쇄된 기판(10)에 열을 가하는 소성(S40) 과정은 기판상에 인쇄된 저항을 굳히기 위해 800~900℃의 온도로 30분 내지 60분간 가열하여 소성시키는 것을 특징으로 하는 면저항 인증표준물질의 제조방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 면저항인증표준물질(CRM)을 완성(S50)하는 과정은 소성(S40) 과정을 거쳐 1차완성된 면저항물질을 측정기를 통하여 구현하고자 하는 면저항값을 측정하여 측정된 값에 의해 합격유무를 판단하여 면저항인증표준물질(CRM)을 완성하는 것을 특징으로 하는 면저항 인증표준물질의 제조방법.
  7. 후막저항체를 이용하여 제조되어 면저항을 측정할 수 있는 면저항 인증표준물질에 있어서,
    상기 청구항 제 6항의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 면저항 인증표준물질.
  8. 제 7항에 있어서,
    세라믹 재질로 형성되는 기판(10)과
    상기 기판(10)상에 인쇄된 후 소성된 무패턴의 저항체(20)로 구성되는 것을 특징으로 하는 면저항 인증표준물질.
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