KR102318403B1 - 실시간 두께 모니터링이 가능한 파릴렌층의 제조 장치 및 방법 - Google Patents

실시간 두께 모니터링이 가능한 파릴렌층의 제조 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실시간 두께 모니터링이 가능한 파릴렌층의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
보다 자세하게는, 파릴렌 층의 임피던스 값을 이용하여 증착된 파릴렌층의 두께를 연산하는 실시간 두께 모니터링이 가능한 파릴렌층의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 실시간 두께 모니터링이 가능한 파릴렌층의 제조 장치는 증착 챔버(Deposition Chamber), 상기 증착 챔버 내에 배치되는 센서부, 상기 센서부 를 통해 상기 증착 챔버 내에서 상기 센서부에 증착되는 파릴렌(Parylene)층의 임피던스를 측정하는 임피던스 분석부 및 상기 임피던스 분석부가 측정한 상기 파린 렌층의 임피던스에 대한 정보와 미리 저장된 상기 파릴렌층의 기준 두께에 대한 정 보 및 기준 임피던스에 대한 정보를 기반으로 하여 증착된 상기 파릴렌층의 두께를 연산하는 연산부를 포함할 수 있다.

Description

실시간 두께 모니터링이 가능한 파릴렌층의 제조 장치 및 방법{MANUFACTURING APPARATUS AND METHOD FOR PARYLENE LAYER WITH REAL-TIME MONITORING FOR THICKNESS OF PARYLENE LAYER}
본 발명은 실시간 두께 모니터링이 가능한 파릴렌층의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
보다 자세하게는, 파릴렌층의 임피던스 값을 이용하여 증착된 파릴렌층의 두께를 연산하는 실시간 두께 모니터링이 가능한 파릴렌층의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
파릴렌(Parylene: poly-p-xylene)은 2개의 수소 원자가 메틸렌 계로 치환된 벤젠 고리의 체인으로 이루어진 폴리머이다.
파릴렌은 증착에 의해 기판 등에 코팅할 수 있는 재료로서, 핀-홀(pin-hole)이 없이 기밀성이 우수하고 균일한 박막을 얻을 수 있다. 또한 휘발성 유기 화합물질을 포함하고 있지 않은 친환경적인 소재이기도 하다.
이러한 파릴렌은 신용카드나 주민등록카드 등의 코팅 소재로 사용되며, 그 외에 각종 의료장비, 전자 장비 등에 사용되어 왔다.
종래의 파릴렌 제조 장치를 이용한 파릴렌층 형성 시 증착 챔버에서 증착되는 파릴렌층의 두께를 제어하기 어렵다는 문제점이 있다.
종래의 파릴렌층의 두께를 제어하기 위한 방법으로는 기화부에 도입되는 파릴렌 다이머의 함량을 조절하는 방법이나, 증착 시간을 조절하는 방법이 주로 이용되고 있다.
그러나 파릴렌 다이머의 함량을 동일하게 설정하거나, 증착 시간을 동일하게 설정하더라도 실제로 형성되는 파릴렌층의 두께는 달라질 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래기술로서 대한민국 공개특허공보 제10-2002-0013310호[문헌 1]에서는 쿼츠 크리스탈(Quartz Crystal)을 장착한 두께 측정기를 챔버 내부에 설치하는 기술적 구성을 게시하고 있다.
문헌 1에 따른 기술에서는 쿼츠 크리스탈을 장착한 두께 측정기가 어떠한 방법으로 파릴렌층의 두께를 측정하는지 혹은 쿼츠 크리스탈을 장착한 두께 측정기가 어떠한 구성을 갖는지에 대한 기술적 구성은 전혀 게시하고 있지 않다.
파릴렌층의 두께를 측정하기 위한 또 다른 종래기술로서 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0009957호[문헌 2]에서는 증착 챔버 내부에 QCM(Quartz Crystal Microbalance)센서를 배치하고, 이러한 QCM센서의 공진주파수가 목표치에 도달하는 경우에 증착을 중단하는 기술적 구성을 게시하고 있다.
문헌 1에 따른 기술에서는 증착 과정에서 실시간으로 파릴렌층의 두께를 모니터링하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.
[문헌 1] 대한민국 공개특허공보 제10-2002-0013310호 [문헌 2] 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0009957호
본 발명은 파릴렌층의 임피던스를 측정하고, 측정한 임피던스를 이용하여 파릴렌층의 두께를 연산하는 실시간 두께 모니터링이 가능한 파릴렌층의 제조 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 실시간 두께 모니터링이 가능한 파릴렌층의 제조 장치는 증착 챔버(Deposition Chamber), 상기 증착 챔버 내에 배치되는 센서부, 상기 센서부를 통해 상기 증착 챔버 내에서 상기 센서부에 증착되는 파릴렌(Parylene)층의 임피던스를 측정하는 임피던스 분석부 및 상기 임피던스 분석부가 측정한 상기 파릴렌층의 임피던스에 대한 정보와 미리 저장된 상기 파릴렌층의 기준 두께에 대한 정보 및 기준 임피던스에 대한 정보를 기반으로 하여 증착된 상기 파릴렌층의 두께를 연산하는 연산부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연산부가 연산한 상기 파릴렌층의 두께에 대한 정보를 화면에 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 연산부는 아래와 같은 수학식에 따라 상기 파릴렌층의 두께를 연산할 수 있다.
수학식 : 두께 = (표준 임피던스-1)×(박막기준두께/박막기준두께별 표준 임피던스의 변화율)
(단, 표준 임피던스 = 박막증착 시 임피던스/공정전 임피던스)
또한, 상기 센서부는 기판, 상기 기판에 배치되는 제 1 전극(First Electrode)과 제 2 전극(Second Electrode)을 포함하는 메인 전극부(Main Electrode Part), 상기 제 1 전극에 대응되는 제 1 패드 전극(First Pad Electrode)과 상기 제 2 전극에 대응되는 제 2 패드 전극(Second Pad Electrode)을 포함하는 패드 전극부(Pad Electrode Part) 및 상기 제 1 전극과 상기 제 1 패드 전극을 전기적으로 연결하는 제 1 연결 전극(First Connecting Electrode)과 상기 제 2 전극과 상기 제 2 패드 전극을 전기적으로 연결하는 제 2 연결 전극(Second Connecting Electrode)을 포함하는 연결 전극부(Connecting Electrode Part)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극은 상기 제 1 연결 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 제 1 분기 전극(First Branch Electrode)을 포함하고, 상기 제 2 전극은 상기 제 2 연결 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 제 1 분기 전극과 이격된 상태로 맞물리는 제 2 분기 전극(Second Branch Electrode)을 포함할 수 있다.
상기 임피던스 분석부는 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 덮는 형태로 상기 기판에 증착되는 상기 파릴렌층의 임피던스를 측정할 수 있다.
또한, 상기 임피던스 분석부는 정현파를 입력신호로서 상기 제 1 패드 전극을 통해 상기 제 1 전극으로 공급하는 DAC 채널 및 상기 정현파에 대응하는 응답성 전위를 상기 제 2 패드 전극을 통해 상기 제 2 전극으로부터 수신하는 ADC 채널을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 파릴렌층의 제조방법은 증착 챔버(Deposition Chamber) 내에 배치되는 센서부의 표면에 파릴렌층을 증착하는 단계, 상기 센서부로부터 증착 후 임피던스를 획득하는 단계 및 상기 센서부로부터 획득한 임피던스 값과 미리 저장된 상기 파릴렌층의 기준 두께에 대한 정보 및 기준 임피던스에 대한 정보를 기반으로 하여 증착된 상기 파릴렌층의 두께를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 증착된 상기 파릴렌층의 두께에 대한 정보를 화면에 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 증착된 상기 파릴렌층의 두께는 아래와 같은 수학식에 따라 연산될 수 있다.
수학식 : 두께 = (표준 임피던스-1)×(박막기준두께/박막기준두께별 표준 임피던스의 변화율)
(단, 표준 임피던스 = 박막증착시 임피던스/공정전 임피던스)
본 발명은 파릴렌층의 증착 후(혹은 증착 도중)에 파릴렌층의 임피던스를 측정하고, 측정한 임피던스에 대한 정보를 이용하여 파릴렌층의 두께를 연산함으로써, 실시간으로 파릴렌층의 두께를 모니터링할 수 있다는 효과가 있다.
아울러, 본 발명은 파릴렌층의 고유한 특성인 임피던스 값을 이용하여 파릴렌층의 두께를 연산함으로써, 파릴렌층의 두께를 정밀하게 연산할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시간 두께 모니터링이 가능한 파릴렌층의 제조 장치의 구성에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 4는 센서부에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 6은 구동부에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 11은 본 발명에 따른 실시간 두께 모니터링이 가능한 파릴렌층 제조방법에 대해 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시간 두께 모니터링이 가능한 파릴렌층의 제조 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 문서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.
아울러, 본 문서에 개시된 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 문서에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 수 있다.
본 문서에서 설명되는 다양한 실시예들은 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 본 발명의 실시예는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로프로세서(microprocessors), 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
한편, 소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 발명에서 절차나 기능과 같은 실시예들은 적어도 하나의 기능 또는 작동을 수행하게 하는 별개의 소프트웨어 모듈과 함께 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시간 두께 모니터링이 가능한 파릴렌층의 제조 장치의 구성에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명에 따른 실시간 두께 모니터링이 가능한 파릴렌층의 제조 장치(10A)(이하에서는, '제조 장치'라 칭할 수 있다)는 증착 챔버(증착 챔버(Deposition Chamber, 30), 센서부(Sensor Part, 20), 열분해부(40), 기화부(50) 및 구동부(10)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 제조 장치(10A)를 구현하는 것도 가능하다.
기화부(50)는 고체 상태의 파릴렌 이합체(Dimer)를 가열하여 기화시킬 수 있다.
이러한, 기화부(50)는 일례로 내부공간에 파이프 형상의 몸체와, 몸체의 내벽에 가열 코일이 나선형으로 설치된 것일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 파릴렌 이합체를 가열할 수 있는 것이면 어느 것이든 무방할 수 있다.
열분해부(40)는 기화부(50)에 연결될 수 있다.
열분해부(40)는 기화부(50)에서 공급된 기체 상태의 파릴렌을 열분해하여 단량체(Monomer)로 변화시킬 수 있다.
본 발명에 있어서 파릴렌은 파릴렌 N, C, D, VT4, AF4 중 어느 하나일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아닐 수 있다.
센서부(20)는 증착되어 형성되는 파릴렌층의 임피던스를 측정하기 위해 증착 챔버(30) 내에 배치될 수 있다.
증착 챔버(30)는 열분해부(40)에 연결되며, 대상물이 안착되는 내부공간을 포함할 수 있다.
여기서, 대상물은 파릴렌층(파릴렌 박막)을 형성하기 위한 대상으로서, 예를 들면, 카드 등 다양할 수 있다.
증착 과정에서 센서부(20)의 표면에도 파릴렌층이 형성될 수 있다. 이에 따라, 센서부(20)도 대상물의 일종이라고 볼 수 있다.
증착 챔버(30)는 열분해부(40)에서 공급된 파릴렌 단량체를 대상물에 증착할 수 있다.
이러한 증착 챔버(30)는 도면에 도시하지는 않았으나 대상물이 공급되는 입구(미도시)와 대상물이 배출되는 출구(미도시)를 포함하는 것도 가능할 수 있다.
혹은, 하나의 출입구를 통하여 대상물의 공급과 배출이 이루어지는 것도 가능할 수 있다.
아울러, 도시하지는 않았지만, 증착 챔버(30)는 대상물을 고정(배치)하기 위한 플레이트(Plate) 등의 고정수단을 더 포함하는 것도 가능할 수 있다.
아울러, 도면에 도시하지는 않았지만, 냉각 트랩(Chiller Trap)이나 진공 펌프(Vacuum Pump) 등이 본 발명에 따른 제조 장치(10A)에 적용될 수도 있다.
구동부(10)는 본 발명에 따른 제조 장치(10A)의 구동을 제어할 수 있다.
예를 들면, 구동부(10)는 열분해부(40), 기회부(50) 및/또는 증착 챔버(30)의 기능 및 동작을 제어할 수 있다.
바람직하게는, 구동부(10)는 센서부(20)를 이용하여 센서부(20)에 증착된 파릴렌층의 임피던스를 측정하고, 측정한 임피던스에 대한 정보를 근거로 하여 파릴렌층의 두께를 연산할 수 있다.
이러한 구동부(10)에 대해서는 이하의 설명을 통해 보다 명확히 하도록 한다.
도 2 내지 도 4는 센서부에 대해 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 이상에서 상세히 설명한 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.
센서부(20)는 증착 챔버(30) 내에서 배치되어 파렐린층의 임피던스를 측정하기 위해 이용될 수 있다.
이러한 센서부(20)는, 도 2에 게시된 바와 같이, 기판(21), 메인 전극부(Main Electrode Part, 23), 패드 전극부(Pad Electrode Part, 22) 및 연결 전극부(Connecting Electrode Part, 24)를 포함할 수 있다.
메인 전극부(23)는 기판(21)에 배치되는 제 1 전극(First Electrode, 23a)과 제 2 전극(Second Electrode, 23b)을 포함할 수 있다.
제 1 전극(23a)은 복수의 제 1 분기 전극(First Branch Electrode, 23a1, 23a2, 23a3......)을 포함하고, 제 2 전극(23b)은 복수의 제 2 분기 전극(Second Branch Electrode, 23b1, 23b2, 23b3......)을 포함할 수 있다.
복수의 제 1 분기 전극(23a1, 23a2, 23a3......)과 복수의 제 2 분기 전극(23b1, 23b2, 23b3......)은 서로 깍지를 끼듯이 서로 맞물릴 수 있다.
이를 고려할 때, 제 1 전극(23a)과 제 2 전극(23b)은 맞물림 전극(Interdigitated Electrode)을 이루는 것으로 볼 수 있다.
제 1 분기 전극(23a1, 23a2, 23a3......)과 제 2 분기 전극(23b1, 23b2, 23b3......)은 소정 이격되면서도, 사이의 간격은 충분히 작은 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 제 1 분기 전극(23a1, 23a2, 23a3......)과 제 2 분기 전극(23b1, 23b2, 23b3......) 사이의 간격은 1 ~ 100㎛(마이크로미터)일 수 있다.
이러한 경우, 메인 전극부(23)의 상부에 형성되는 파릴렌층(PL)의 임피던스를 측정할 수 있다.
센서부(20)에 형성되는 파릴렌층(PL)의 임피던스를 측정한다는 것은 센서부(20)의 메인 전극부(23)의 상부에 형성된 파릴렌층(PL)의 임피던스를 측정하는 것으로 볼 수 있다.
제 1 분기 전극(23a1, 23a2, 23a3......)과 제 2 분기 전극(23b1, 23b2, 23b3......)은 파릴렌층의 임피던스를 보다 용이하게 측정하기 위해 소정의 패턴을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 제 1 분기 전극(23a1, 23a2, 23a3......)과 제 2 분기 전극(23b1, 23b2, 23b3......)은, 도 3에 게시된 바와 같이, 물결 형태를 갖는 것이 가능하다. 이러한 경우, 제 1 전극(23a)과 제 2 전극(23b)을 웨이브 형태의 맞물림 전극(Interdigitated and Wave-Shape Electrode, IWE)이라고 할 수 있다.
도 3의 (A)는 제 1 분기 전극(23a1, 23a2, 23a3......)과 제 2 분기 전극(23b1, 23b2, 23b3......)을 40배 확대한 것이고, (B)는 제 1 분기 전극(23a1, 23a2, 23a3......)과 제 2 분기 전극(23b1, 23b2, 23b3......)을 100배 확대한 것이다.
패드 전극부(22)는 센서부(20)를 구동부(20)와 전기적으로 연결하기 위해 사용될 수 있다. 자세하게는, 패드 전극부(22)는 센서부(20)를 구동부(20)의 임피던스 분석부(미도시)와 전기적으로 연결하기 위해 사용될 수 있다.
이러한 패드 전극부(22)는 제 1 전극(23a)에 대응되는 제 1 패드 전극(First Pad Electrode, 22a)과 제 2 전극(23b)에 대응되는 제 2 패드 전극(Second Pad Electrode, 22b)을 포함할 수 있다.
제 1 패드 전극(22a)은 제 1 전극(23a)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제 2 패드 전극(22b)은 제 2 전극(23b)과 전기적으로 연결될 수 있다.
연결 전극부(24)는 패드 전극부(22)와 메인 전극부(23)을 전기적으로 연결할 수 있다.
이러한 연결 전극부(24)는 제 1 전극(23a)과 제 1 패드 전극(22a)을 전기적으로 연결하는 제 1 연결 전극(First Connecting Electrode, 24a))과 제 2 전극(23b)과 제 2 패드 전극(22b)을 전기적으로 연결하는 제 2 연결 전극(Second Connecting Electrode, 24b)을 포함할 수 있다.
제 1 연결 전극(24a)은 복수의 제 1 분기 전극(23a1, 23a2, 23a3......)과 제 1 패드 전극(23b)을 전기적으로 연결할 수 있고, 제 2 연결 전극(24b)은 복수의 제 2 분기 전극(23b1, 23b2, 23b3......)과 제 2 패드 전극(24b)을 전기적으로 연결할 수 있다.
제 1 연결 전극(24a)과 제 2 연결 전극(24b)은 센서부(20)의 길이방향(Longitudinal Direction), 즉 제 1 방향(First Direction, DR1)으로 연장되는 부분을 포함할 수 있다.
아울러, 복수의 제 1 분기 전극(23a1, 23a2, 23a3......)과 복수의 제 2 분기 전극(23b1, 23b2, 23b3......)은 센서부(20)의 폭방향(latitudinal Direction), 즉 제 2 방향(Second Direction, DR2)으로 연장되는 부분을 포함할 수 있다.
센서부(20)의 메인 전극부(23)의 상부에 형성되는 파릴렌층(PL)의 임피던스를 보다 정밀하게 측정하기 위해, 메인 전극부(23)는 패드 전극부(22)과 충분한 거리로 이격되는 것이 바람직할 수 있다.
예를 들면, 제 1 방향(DR1)으로 메인 전극부(23)와 패드 전극부(22) 사이의 간격(G2)은 패드 전극부(22)의 폭(G1) 및 메인 전극부(22)의 폭(G3)보다 더 클 수 있다.
한편, 제 1 전극(23a)과 제 2 전극(23b)은 다층(Multi-Layer) 구조를 갖는 것이 가능하다.
예를 들면, 도 4와 같이, 제 1 전극(23a)과 제 2 전극(23b)은 제 1 층(23a-1, 23b-1), 제 1 층(23a-1, 23b-1)의 상부에 형성되는 제 2 층(23a-2, 23b-2)을 포함할 수 있다.
제 1 층(23a-1, 23b-1)은 기판(21)과 친화력이 높은 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라 제 1 전극(23a)과 제 2 전극(23b)이 기판(21)에 보다 강하게 밀착될 수 있다. 예를 들면, 제 1 층(23a-1, 23b-1)은 티타늄(Ti) 재질을 포함할 수 있다.
제 2 층(23a-2, 23b-2)은 전기전도율이 충분히 높은 재질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 2 층(23a-2, 23b-2)은 금(Au) 재질을 포함할 수 있다.
아울러, 제 1 전극(23a)과 제 2 전극(23b)이 높은 전기전도율을 갖도록 하기 위해 제 2 층(23a-2, 23b-2)의 두께(t2)는 제 1 층(23a-1, 23b-1)의 두께(t1)보다 더 두꺼울 수 있다.
이러한 센서부(20)의 제조방법의 일례에 대해 살펴보면 아래와 같다.
먼저, 길이 63mm, 너비 16mm 및 두께 1.1mm의 유리재질의 기판(21)을 준비하고, 준비한 유리 기판(21)을 70% 메탄올에서 초음파 처리할 수 있다.
이후, 초음파 처리한 유리 기판(21)에 네거티브 포토레지스트(Negative Photoresist)를 스핀 코팅할 수 있다. 여기서는 네거티브 포토레지스트로서 DNR L300-30(Dongjin Semichem co., Hwaseong, Korea)을 사용하였다.
이후, 네거티브 포토레지스트를 제 1 전극(23a)과 제 2 전극(23b)의 형태에 대응하여 패터닝(Patterning)할 수 있다.
이후, 전자빔 증착 방법으로 티타늄(Ti)층과 금(Au)층을 증착하여 형성할 수 있다.
여기서, 티타늄(Ti)층의 두께는 25nm(나노미터)이고, 금(Au)층의 두께는 50nm(나노미터)이고, 제 1 분기 전극(23a1, 23a2, 23a3......)과 제 2 분기 전극(23b1, 23b2, 23b3......)의 폭은 30㎛(마이크로미터)이고, 제 1 분기 전극(23a1, 23a2, 23a3......)과 제 2 분기 전극(23b1, 23b2, 23b3......) 사이의 간격은 30㎛(마이크로미터)이다.
이러한 방법으로 센서부(20)를 형성하는 것이 가능하다.
도 5 내지 도 6은 구동부에 대해 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 이상에서 설명한 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 5를 살펴보면, 구동부(10)는 임피던스 분석부(Impedance Analyze Part, 110), 연산하는 연산부(Calculating Part, 120) 및 제어부(100)를 포함할 수 있다.
또는, 구동부(10)는 디스플레이부(130)를 더 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 구동부(10)를 구현하는 것도 가능하다.
제어부(100)는 구동부(10)의 전반적인 기능 및 동작을 제어할 수 있다.
예를 들면, 제어부(100)는 파릴렌층의 임피던스에 대한 정보, 파릴렌층의 두께에 대한 정보의 디스플레이를 제어할 수 있다.
임피던스 분석부(110), 연산부(120) 및 디스플레이부(130)가 자체적으로 제어 기능을 탑재한 경우에는 제어부(100)는 생략되는 것도 가능할 수 있다.
임피던스 분석부(110)는 센서부(20)를 통해 증착 챔버(30) 내에서 센서부(30)에 증착되는 파릴렌층의 임피던스를 측정할 수 있다.
이러한 임피던스 분석부(110)는 데이터 수집 보드(Data Acquisition, DAQ)를 기반으로 제작될 수 있다. 즉, 임피던스 분석부(110)는 DAQ기반 임피던스 분석부(110)라고 할 수 있다.
예를 들면, 임피던스 분석부(110)로서 USB-4431(National Instruments, Austin, TX, USA)을 사용할 수 있다.
임피던스 분석부(110)는 정현파를 입력신호로서 제 1 패드 전극(22a)을 통해 제 1 전극(23a)으로 공급하는 DAC(Digital to Analog Converter) 채널(111), 정현파에 대응하는 응답성 전위(응답신호)를 제 2 패드 전극(22b)을 통해 제 2 전극(23b)으로부터 수신하는 제 1 ADC(Analog to Digital Converter) 채널(112)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 진폭이 1Vrms인 사인파(Sine-wave)가 DAC 채널(111)을 통해 생성될 수 있다. 아울러, ADC 채널(112)은 24비트의 분해능(Resolution)과 102kS/s의 샘플 속도(Sample Rate)를 제공할 수 있다.
아울러, 임피던스 분석부(110)는 입력신호를 기준신호(Reference Signal)로서 수신하는 제 2 ADC 채널(113)을 더 포함할 수 있다.
임피던스 분석부(110)의 DAC 채널(111)과 제 1 패드 전극(22a)의 사이에는 저항(R)과 증폭기(Amp)가 차례로 배치될 수 있다.
도 5에 표시된 Zx는 센서부(20)의 부하를 의미할 수 있다. 즉, Zx는 메인 전극부(23)의 상부에 형성된 파릴렌층(PL)에 대응될 수 있다.
연산부(120)는 임피던스 분석부(110)가 측정한 파린렌층의 임피던스에 대한 정보와 파릴렌층의 기준 두께에 대한 정보 및 기준 임피던스에 대한 정보를 기반으로 파릴렌층의 두께를 연산할 수 있다.
파릴렌층의 기준 두께에 대한 정보 및 기준 임피던스에 대한 정보를 기준정보라고 할 수 있다.
파릴렌층의 기준정보는 미리 측정/획득하여 저장할 수 있다. 예를 들면, 제어부(100)가 소정의 메모리수단을 이용하여 기준정보를 미리 획득하여 저장할 수 있다.
연산부(120)는 LabVIEW 프로그래밍을 기반으로 할 수 있다.
이러한 연산부(120)는 파형 시뮬레이터(Wave Simulator, 125), PLL부(Phase Locked Loop, 121), 믹서(Mixer, 122), 저역 필터(Low Pass Filter, 123) 및 임피던스 연산부(124)를 포함할 수 있다.
파형 시뮬레이터(125)는 입력신호로서의 정현파에 대응될 수 있다.
PLL부(121)는 기준신호에 대응될 수 있다. 즉, PLL부(121)는 제 2 ADC 채널(113)에 대응될 수 있다.
믹서(122)는 기준신호와 응답신호를 믹싱(Mixing)할 수 있다.
저역 필터(123)는 고주파 성분의 노이즈를 제거할 수 있다.
임피던스 연산부(124)는 저역 필터(123)가 노이즈를 제거한 신호로부터 임피던스를 연산할 수 있다.
아울러, 임피던스 연산부(124)는 연산한 임피던스에 대한 정보를 근거로 하여 파릴렌층의 두께에 대한 정보를 획득할 수 있다.
이러한 구성의 연산부(120)는 Lock-in Amplifier 방식으로서 측정하고자 하는 신호의 손실을 최소화하고, 노이즈의 간섭을 최소화하고, 신호 대 잡음비를 줄여 파릴렌층의 임피던스를 민감하게 연산할 수 있다.
디스플레이부(130)는 파릴렌층 제조장치(100A)에 대한 다양한 정보를 화면에 표시할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이부(130)는 연산부(120)가 연산한 파릴렌층의 두께에 대한 정보를 화면에 표시할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 파릴렌층 제조장치(100A)에서 파릴렌층의 두께의 연산에 대한 신뢰성을 확보하기 위해 임피던스 분석부(110)의 신뢰성을 검토해보자.
도 6의 (A)와 같이, 저항(R)과 커패시터(C)를 병렬로 연결하여 RC회로를 구성한다. 여기서, 저항(R)의 저항값과 커패시터(C)의 커패시턴스(Capacitance)는 미리 알고 있는 값이다.
이후, 임피던스 분석부(110)를 (A)의 RC회로의 양단에 연결하여 임피던스를 측정하였다.
측정한 결과, 도 6의 (B)와 같이, 입력신호의 주파수가 10Hz, 100Hz, 1000Hz인 경우에 임피던스 분석부(110)가 충분히 정밀하게 임피던스를 측정하였음을 알 수 있다.
이를 근거로 하면, 본 발명에 따른 파릴렌층 제조장치(100A)에서 임피던스 분석부(110)는 충분히 정밀하게 파릴렌층의 임피던스를 측정할 수 있다는 것을 알 수 있다.
이상에서 설명한 파릴렌층 제조장치(100A)를 이용한 파릴렌층 제조방법에 대해 살펴보면 아래와 같다.
도 7 내지 도 11은 본 발명에 따른 실시간 두께 모니터링이 가능한 파릴렌층 제조방법에 대해 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 이상에서 상세히 설명한 부분에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 7을 살펴보면, 먼저 기준정보를 획득할 수 있다(S100).
여기서, 기준정보는 파릴렌층(PL)의 기준두께에 대한 정보 및/또는 파릴렌층(PL)의 기준 임피던즈에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이러한 기준정보에 대해서는 이하에서 설명하기로 한다.
이후, 증착 챔버(30) 내에 센서부(20)를 배치할 수 있다(S110).
이후, 센서부(20)의 표면에 파릴렌층(PL)을 증착하여 형성할 수 있다(S120).
예를 들면, 5g의 파릴렌 이합체를 기화부(50)에 넣고, 기화부(50)에서 150℃의 온도로 파릴렌 이합체를 기화시킬 수 있다.
이후, 열분해부(40)가 680℃의 온도에서 기체 상태의 파릴렌을 열분해하여 단량체로 변화시킬 수 있다.
이후, 증착 챔버(30) 내에서 150분 동안 센서부(20)의 표면에 파릴렌 단량체를 증착시킬 수 있다.
이러한 방법을 통해 센서부(20)의 표면, 자세하게는 메인 전극부(23)의 상부에 파릴렌층(PL)을 증착할 수 있다.
이후, 파릴렌층이 형성된 센서부(20)의 임피던스를 측정하고, 그에 대한 정보를 획득할 수 있다(S130).
자세하게는, 임피던스 분석부(110)는, 도 8에 게시된 바와 같이, 제 1 전극(23a), 제 2 전극(23b)을 덮는 형태로 센서부(20)의 기판(21)에 증착되는 파릴렌층(PL)의 임피던스를 측정할 수 있다. 도 8에서는 도시하지는 않았지만, 파릴렌층(PL)은 제 1 패드 전극(22a) 및 제 2 패드 전극(22b)을 덮는 부분을 포함할 수 있다.
임피던스 분석부(110)는 이하의 수학식 1에 따라 센서부(20)의 임피던스를 측정할 수 있다. 수학식 1에서는 입력신호의 진폭이 1V이고, 저항은 1MΩ인 것으로 가정한다.
수학식 1
Vm = Vr+Vi
Iin = 1V/1MΩ
Zm = Vm/Iin = (Vr+iVi)/Iin = Zr+iZi
Phase(Φ) = tan-1(Zi/Zr)
Vr : 측정된 전압의 실수부
Vi : 측정된 전압의 허수부
Iin : 입력 전류
Zr : 총 임피던스의 실수부
Zi : 총 임피던스의 허수부
Φ : 위상(Phase)
이후, 연산부(120)는 임피던스의 변화율을 연산하여 획득할 수 있다(S140).
연산부(120)는 이하의 수학식 2에 따라 임피던스 변화율을 연산하는 것이 가능하다.
수학식 2
Figure 112019067039212-pat00001
Z′ : 임피던스의 실수부
Z″ : 임피던스의 허수부
Z′(0) : 0초에서 임피던스의 실수부
Z″(0) : 0초에서 임피던스의 허수부
연산부(120)가 연산한 임피던스의 변화의 일례를 도 9에 게시하였다.
도 9의 그래프는 150분 동안 2.15kHz의 입력신호에 대응하여 파릴렌층(PL)의 임피던스를 측정한 데이터 이다.
도 9의 데이터는 디스플레이부(130)를 통해 확인 가능하도록 출력될 수 있다.
도 9의 (A)는 임피던스의 실수부의 변화에 대응되고, (B)는 임피던스의 허수부의 변화에 대응될 수 있다.
도 9의 (A), (B)를 살펴보면 센서부(20)의 임피던스의 실수부 및 허수부는 증착 시간에 따라 아크탄젠트(Arctangent) 형태로 증가하는 것을 확인할 수 있다.
도 9를 그래프를 좀 더 살펴보면, 파릴렌층(PL)의 2.15kHz에서의 저항과 리액턴스(Reactance)는 파릴렌층의 유형(C, N, D)에 따라 감소했음을 알 수 있다.
반복 측정으로부터, 저항 변화의 평균 및 표준 편차(n3)는 비교예(파릴렌층 없음, Control)에 대해 0.69±0.70%이고, 파릴렌 C의 경우 17.86±0.23%, 파릴렌 N의 경우 7.22±0.84%, 파릴렌 D의 경우 4.93±0.97%임을 확인할 수 있다.
아울러, 리액턴스의 평균 및 표준 편차(n3)는 비교예(파릴렌층 없음, Control)의 경우 0.31±0.65%이고, 파릴렌 C의 경우 9.73±0.46%이고, 파릴렌 N의 경우 3.95±0.94%이고, 파릴렌 D의 경우 2.74±0.55%임을 확인할 수 있다.
여기서, 파릴렌층의 측정된 저항 또는 리액턴스는 파릴렌 필름의 전기적 특성에 의해 결정될 수 있다.
파릴렌 C, N 또는 D의 표면 저항률은 실온에서 1015, 1015, 5×1015ohm·cm이고, 파릴렌 C, N 또는 D의 유전 상수는 1 kHz에 대해 3.1, 2.65, 2.82이다.
이후, 연산부(120)는 센서부(20)의 임피던스에 대한 정보를 근거로 하여 파 릴렌층(PL)의 두께에 대한 정보를 연산하여 획득할 수 있다(S150).
연산단계(S150)에서는 센서부(20)의 임피던스에 대한 정보뿐만 아니라, 미리 저장된 파릴렌층(PL)의 기준 두께에 대한 정보 및 기준 임피던스에 대한 정보를 기반으로 하여 증착된 파릴렌층(PL)의 두께를 연산할 수 있다.
예를 들면, 연산부(120)는 이하의 수학식 3에 따라 파릴렌층(PL)의 두께를 연산하는 것이 가능하다.
수학식 3
두께 = (표준 임피던스-1)×(박막기준두께/박막기준두께별 표준 임피던스의 변화율)
표준 임피던스 : 박막증착시 임피던스/공정전 임피던스
여기서, 박막기준두께별 임피던스에 대한 정보와 박막기준두께에 대한 정보는 미리 확인된 상태일 수 있다.
박막기준두께는 파릴렌층(PL)의 기준두께에 대한 정보에 대응되고, 박막증착시 임피던스는 파릴렌층(PL)의 기준 임피던스에 대한 정보에 대응될 수 있다.
본격적인 파릴렌층(PL)의 증착공정 이전에 센서부(20)에 소정 시간 단위로 파릴렌층(PL)을 시험적으로 증착하고, 증착한 파릴렌층(PL)의 임피던스와 두께를 측정하여 파릴렌층(PL)의 두께와 임피던스사이의 상관관계에 대한 정보를 미리 확인할 수 있다.
예를 들어, 센서부(20)의 표면에 파릴렌을 10분, 20분......150분 동안 시험 증착하여 각각 파릴렌층(PL)을 형성하고, 형성한 파릴렌층(PL)에 대한 두께를 실측 하고 아울러 임피던스를 측정하여 그에 대한 데이터를 저장하고, 파릴렌층(PL)의 두께와 임피던스사이의 상관관계에 대한 정보를 도출할 수 있다.
여기서, 각각의 증착 시간에 대해 실측한 파릴렌층(PL)의 두께가 기준두께(박막기준두께)에 대응되고, 각각의 증착 시간에 대해 실측한 파릴렌층(PL)의 임피던스가 기준 임피던스(박막증착시 임피던스)에 대응될 수 있다.
아울러, 각각의 기준두께(박막기준두께)에 대해 증착시간 동안의 표준 임피던스의 변화율이 박막기준두께별 표준 임피던스의 변화율에 대응될 수 있다.
파릴렌층(PL)의 두께의 실측은 알파스텝(Alpha-Step), 원자 현미경(Atomic Force Microscope), 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope), 푸리에 변환 적외선 분광법(Fourier-Transform Infrared Spectroscopy) 또는 투과 전자 현미경(Transmission Electron Microscope)을 사용하여 수행될 수 있다.
공정전 임피던스는 센서부(20)에 파릴렌층(PL)을 형성하지 않은 상태에서 측정한 센서부(20)의 임피던스를 의미할 수 있다.
여기서, 센서부(20)의 제 1 전극(23a)의 제 1 분기 전극(23a1, 23a2, 23a3......)과 제 2 전극(23b)의 제 2 분기 전극(23b1, 23b2, 23b3......)은 충분히 가깝게 위치하지만, 제 1 분기 전극(23a1, 23a2, 23a3......)과 제 2 분기 전극(23b1, 23b2, 23b3......)은 서로 이격되어 있기 때문에 센서부(20)의 공정전 임피던스는 상당히 큰 값을 가질 수 있다.
시험 증착 이후에, 본격적으로 파릴렌 층(PL)을 증착하는 과정에서, t1(50분)시점에서 파릴렌층(PL)의 두께를 측정하는 경우를 가정하여 보자. 증착 공정은 t0시점에서 시작한 것으로 가정한다.
시험 증착 과정에서 50분 동안의 시험 증착에 따라 형성된 파릴렌층(PL)의 임피던스가 기준 임피던스(박막증착시 임피던스(t1))에 대응될 수 있다.
시험 증착 과정에서 50분 동안의 시험 증착에 따라 형성된 파릴렌층(PL)의 두께를 원자 현미경 등을 이용하여 실측한 것이 기준 두께(박막기준두께(t1))에 대응될 수 있다.
아울러, 50분 동안의 표준 임피던스의 변화율이 박막기준두께별 표준 임피던스의 변화율에 대응될 수 있다.
자세하게는, 시험 증착을 실시하기 전에 센서부(20)의 임피던스(공정전 임피던스(X1))를 측정한다.
아울러, 공전전 임피던스(X1)를 50분 동안의 시험 증착에 따라 형성된 파릴렌층(PL)의 임피던스, 즉 박막증착 임피던스(t1)의 값으로 나눈 값이 박막기준두께별 표준 임피던스에 대응될 수 있다.
아울러, 박막기준두께별 표준 임피던스를 시간의 값(50분)으로 나눈 것을 박막기준두께별 표준 임피던스의 변화율이라고 할 수 있다.
이를 고려하면, t1(50분)시점에서의 파릴렌층(PL)의 두께는 아래 수학식 4와 같은 방법으로 연산될 수 있다.
수학식 4
두께(t1) = (표준 임피던스-1)×(박막기준두께(t1)/박막기준두께별 표준 임피던스의 변화율(0-t1))
표준 임피던스 : 박막증착시 임피던스(t1)/공정전 임피던스(0)
여기서는, 50분의 경우를 예로 들었지만, 증착시작시점부터 증착 완료시점까지의 어느 시점이라도 가능할 수 있다.
연산부(120)가 연산한 파릴렌층(PL)의 두께 변화의 일례를 도 10에 게시하였다.
도 10의 그래프는 500분 동안 파릴렌층(PL)의 두께 변화를 연산한 데이터이다.
도 10을 살펴보면 센서부(20)에 증착되는 파릴렌층(PL)의 두께는 증착 시간에 따라 아크탄젠트(Arctangent) 형태로 증가하는 것을 확인할 수 있다.
파릴렌층(PL)의 시간에 따른 두께의 변화는 앞선 도 9에서 설명한 시간에 따른 임피던스의 변화와 유사한 패턴을 가질 수 있다.
이처럼, 파릴렌층(PL)의 임피던스에 대한 정보를 이용하여 파릴렌층(PL)의 두께를 연산하게 되면, 파릴렌층(PL)의 두께를 실시간으로 정밀하게 모니터링할 수 있다. 이에 따라, 파릴렌층(PL)을 코팅막으로 갖는 제품들의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 품질관리가 용이해질 수 있다.
한편, 본격적인 파릴렌층(PL)의 증착공정에서는 증착챔버(30) 내에 대상물과 함께 센서부(20)를 배치하는 것이 가능하다.
예를 들면, 도 11의 경우와 같이, 증착 챔버(30) 내에 메인 플레이트(60)를 배치하고, 메인 플레이트(60)에 적어도 하나의 대상물(61)을 배치하는 것이 가능하다. 여기서, 메인 플레이트(60)는 생략될 수 있다.
이러한 경우, 대상물(61)에 코팅되는 파릴렌층(PL)의 두께를 직접 측정하지 않고, 센서부(20)에 코팅된 파릴렌층(PL)의 임피던스에 대한 정보를 근거로 하여 대상물(61)에 코팅되는 파릴렌 층(PL)의 두께를 간접적으로 측정하는 것이 가능할 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체 적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 증착 챔버(Deposition Chamber);
    상기 증착 챔버 내에 배치되되, 메인 전극부, 패드 전극부 및 상기 메인 전극부와 상기 패드 전극부를 서로 전기적으로 연결하는 연결 전극부를 포함하는 센서부;
    상기 메인 전극부를 덮는 형태로 상기 센서부의 기판에 증착되어, 상기 센서부를 통해 상기 증착 챔버 내에서 상기 센서부에 증착되는 파릴렌(Parylene)층의 임피던스를 전기적으로 측정하는 임피던스 분석부; 및
    상기 임피던스 분석부가 측정한 상기 파릴렌층의 임피던스에 대한 정보와 미리 저장된 상기 파릴렌층의 기준 두께에 대한 정보 및 기준 임피던스에 대한 정보를 기반으로 하여 증착된 상기 파릴렌층의 두께를 연산하는 연산부;
    를 포함하는 파릴렌층의 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산부가 연산한 상기 파릴렌층의 두께에 대한 정보를 화면에 표시하는 표시부를 더 포함 하는 파릴렌층의 제조장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산부는 아래와 같은 수학식에 따라 상기 파릴렌층의 두께를 연산하는 파릴렌층의 제조장치.
    수학식 : 두께 = (표준 임피던스-1)×(박막기준두께/박막기준두께별 표준 임피던스의 변화율)
    (단, 표준 임피던스 = 박막증착시 임피던스/공정전 임피던스)
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서부는
    기판;
    상기 기판에 배치되는 제 1 전극(First Electrode)과 제 2 전극(Second Electrode)을 포함하는 메인 전극부(Main Electrode Part);
    상기 제 1 전극에 대응되는 제 1 패드 전극(First Pad Electrode)과 상기 제 2 전극에 대응되는 제 2 패드 전극(Second Pad Electrode)을 포함하는 패드 전극부(Pad Electrode Part); 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 1 패드 전극을 전기적으로 연결하는 제 1 연결 전극(First Connecting Electrode)과 상기 제 2 전극과 상기 제 2 패드 전극을 전기적으로 연결하는 제 2 연결 전극(Second Connecting Electrode)을 포함하는 연결 전극부(Connecting Electrode Part);
    를 포함하는 파릴렌층의 제조장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은
    상기 제 1 연결 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 제 1 분기 전극(First Branch Electrode)을 포함하고,
    상기 제 2 전극은
    상기 제 2 연결 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 제 1 분기 전극과 이격된 상태로 맞물리는 제 2 분기 전극(Second Branch Electrode)을 포함하는 파릴렌층의 제조장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 임피던스 분석부는
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극을 덮는 형태로 상기 기판에 증착되는 상 기 파릴렌층의 임피던스를 측정하는 파릴렌층의 제조장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 임피던스 분석부는
    정현파를 입력신호로서 상기 제 1 패드 전극을 통해 상기 제 1 전극으로 공급 하는 DAC 채널; 및
    상기 정현파에 대응하는 응답성 전위를 상기 제 2 패드 전극을 통해 상기 제 2 전극으로부터 수신하는 ADC 채널;
    을 포함하는 파릴렌층의 제조장치.
  8. 증착 챔버(Deposition Chamber) 내에 배치되되, 메인 전극부, 패드 전극부 및 상기 메인 전극부와 상기 패드 전극부를 서로 전기적으로 연결하는 연결 전극부를 포함하는 센서부의 표면에 파릴렌층을 증착하는 단계;
    상기 메인 전극부를 덮는 형태로 상기 센서부의 기판에 증착된 임피던스 분석부에 의해 상기 센서부로부터 증착 후 임피던스를 전기적으로 획득하는 단계; 및
    상기 센서부로부터 획득한 임피던스 값과 미리 저장된 상기 파릴렌층 의 기준 두께에 대한 정보 및 기준 임피던스에 대한 정보를 기반으로 하여 증착된 상기 파릴렌층의 두께를 연산하는 단계;
    를 포함하는 파릴렌층의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    증착된 상기 파릴렌층의 두께에 대한 정보를 화면에 표시하는 단계를 포함하는 파릴렌층의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    증착된 상기 파릴렌층의 두께는 아래와 같은 수학식에 따라 연산되는 파릴렌 층의 제조방법.
    수학식 : 두께 = (표준 임피던스-1)×(박막기준두께/박막기준두께별 표준 임피던스의 변화율)
    (단, 표준 임피던스 = 박막증착시 임피던스/공정전 임피던스)
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JPH01229902A (ja) * 1988-03-10 1989-09-13 Toshiba Corp 厚み測定装置
JP3476301B2 (ja) * 1996-02-26 2003-12-10 三井化学株式会社 透明ガスバリヤー性フィルム
KR20020013310A (ko) 2000-08-14 2002-02-20 여배규 소규모 기업용 화상회의 시스템 및 그 제어 방법
US9042791B2 (en) 2012-03-27 2015-05-26 Fuji Xerox Co., Ltd. Powder accommodation container, image forming apparatus and manufacturing method of the image forming apparatus
KR20140009951A (ko) * 2013-12-09 2014-01-23 연세대학교 산학협력단 파릴렌 박막 형성 장치 및 상기 파릴렌 박막 형성 장치를 이용한 파릴렌 박막 형성 방법

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