KR20080002874A - 중합체의 유전 특성을 위한 특성화 방법 - Google Patents

중합체의 유전 특성을 위한 특성화 방법 Download PDF

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Abstract

넓은 주파수 범위 및 온도 범위에 걸쳐 인가된 DC 전계하에 중합체 특성화를 위한 시험 구조물이 기재되어 있다. 고저항성 규소 기판(40)은 접착 층(30) 상부에존재한다. 중합체 박막(20)은, 접착 층의 상부에 침착되어 있는 패턴화 금속 층 위에 침착되어 있다. 상부 금속(2) 층은 중합체 박막 위에 침착되어 있고, 패턴화되어 CPW 전송 선로를 형성한다. 단일 바이어스 전압은 금속(2) 층 위의 CPW 전송 선로의 중심 도체에 인가되어, 중합체의 유전 특성에 영향을 미친다. 중합체의 유전율 및 손실 탄젠트는 스위프 주파수 산란 파라미터를 측정하고 실험 주파수 응답을 모델 주파수 응답에 매칭시킴으로써 전계 및 온도의 함수로서 유도될 수 있다. 중합체의 전기 전도성은 넓은 온도 범위에 걸쳐 시험 구조물을 사용하여 정확하게 특성화될 수 있다.
주파수 범위, 시험 구조물, 고저항성 규소 기판, 접착 층, 중합체 박막, CPW 전송선

Description

중합체의 유전 특성을 위한 특성화 방법{Characterization technique for dielectric properties of polymers}
본 발명은 일반적으로 중합체 박막 특성화를 위한 시험 구조물, 및 특히 넓은 주파수 범위 및 넓은 온도 범위에 걸쳐 인가된 전계하에 비선형 광학(NLO) 중합체 박막 특성화에 효과적인 시험 구조물에 관한 것이다.
중합체 박막은 이들의 처리능, 낮은 광학 및 마이크로파 손실 및 낮은 비용으로 인해 광학 및 광자학 분야에서 매력적이다. 또한, 넓은 주파수 범위에 걸쳐 중합체의 유전율을 용이하게 측정하는 능력은 고속 광학 변환기 등의 마이크로파 광자 장치의 설계에서 중요하다. 그러나, 신규한 중합체의 유전 특성은 공지되지 않을 수도 있다. 추가로, 특히 광자 분야에서 사용된 비선형 광학 중합체에 있어서는 온도 뿐만 아니라 전계의 함수로서 넓은 주파수 범위에 걸쳐 중합체의 유전 특성을 알고 있는 것이 유리하다.
따라서, 전계 및 온도의 함수로서 넓은 주파수 범위에 걸쳐 중합체 기본 박막의 유전 특성을 측정하는 것이 요구된다.
본 발명은 광자 분야를 위한 비선형 광학 중합체에서 전계 분극화를 제공한다. 한 가지 양태에서, 2개의 단자를 갖는 공평면 도파관 기본 정전용량 시험 구조물은 데옥시리보핵산(DNA)계 중합체 또는 임의의 기타 전기-광학(EO) 중합체의 전기적 분극화의 특성화에 사용될 수 있다. 고저항성 규소 웨이퍼가 기판으로서 사용된다. 접착 층(크롬 또는 티탄)은 고저항성 규소 웨이퍼 위에 직접 도포된다. 하부 금속 층(금속(1) 층)은 접착 층의 상부에 침착되고, 패턴화된다. 중합체 박막은 패턴화 하부 금속 층의 상부에 침착된다. 상부 금속 전극(금속(2) 층)은 쉐도우 마스크를 통해 중합체 박막 층 위에 침착되고, 패턴화되어 공평면 도파관(CPW) 전송 선로를 형성한다. 단일 바이어스 전압은 금속(2) 층 위의 CPW 전송 선로의 중심 도체에 인가되어, 중합체 박막의 유전 특성에 영향을 미친다. 중합체 박막의 유전율 및 손실 탄젠트는 스위프 주파수 산란 파라미터(S-파라미터)를 측정하고 실험 주파수 응답을 모델 주파수 응답과 매칭시킴으로써 전계 및 온도의 함수로서 유도될 수 있다. 또한, 전기 전도성 측정치(즉, 전류 대 전압)은 온도의 함수로서 중합체에 대해 수득할 수 있다.
따라서, 본 발명은, 넓은 주파수 범위에 걸쳐, 중합체 박막의 전기 전도성 뿐만 아니라 중합체 박막의 유전 특성을 전계 및 온도 둘 다의 함수로서 측정할 수 있는 중합체 특성화 시험 구조물을 제공한다.
본 발명 양태의 또 다른 특징은 인가된 DC 전계하에 마이크로파 주파수에서 중합체를 특성화하기 위한 정전용량 시험 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명 양태의 다른 특징은 본원에서 구체화된 본 발명의 기재에 비추어 명 백해질 것이다.
본 발명의 구체적인 양태에 대한 하기 상세한 설명은, 유사한 구조가 유사한 참조 번호로 제시되는, 첨부 도면과 결부하여 해독할 때 가장 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 한 가지 양태에 따르는 중합체 특성화 시험 구조물의 다층의 횡단면도를 나타낸다.
도 2a는 본 발명의 한 가지 양태에 따르는 하부 금속 전극의 패턴이다.
도 2b는 본 발명의 한 가지 양태에 따르는 상부 금속 전극의 패턴이다.
도 2c는 본 발명의 한 가지 양태에 따르는 금속 전극의 중첩 영역을 나타내는 중합체 특성화 시험 구조물의 상면도를 나타낸다.
도 2d는 본 발명의 또 다른 양태에 따르는 중합체 특성화 시험 구조물의 정면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 한 가지 양태에 따르는 도 2d의 중합체 특성화 시험 구조물의 전기 회로 모델을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 또 다른 양태에 따르는 중합체 특성화 시험 구조물의 중합체의 다층 삼중 적층체(클래드/코어/클래드)의 횡단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 또 다른 양태에 따르는 중합체 특성화 시험 구조물의 중합체의 다층 삼중 적층체(클래드/코어/클래드)의 정면도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 또 다른 양태에 따르는 3개 시험 구조물의 주파수 응답을 나타낸다.
당해 양태의 하기 상세한 설명에서, 본원의 일부를 형성하는 첨부 도면이 참조되고, 이러한 도면은 설명을 위한 것으로 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 구체적인 양태가 실시될 수도 있다. 다른 양태가 사용될 수도 있고, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고도 논리적, 기계적 및 전기적 변화가 이루어질 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
2개의 중합체가 시험된다: DNA 기본 필름, 데옥시리보핵산-헥사데실트리메틸암모늄 클로라이드(DNA-CTMA) 및 소 혈청 알부민(BSA). 이러한 연구에 사용된 DNA-CTMA는 1백만 분자량의 해양계 DNA를 CTMA에 침전시켜 형성된다. BSA는 소 혈액으로부터 추출된 통상의 단백질이다. 정전용량 시험 구조물을 사용하여 각 중합체를 특성화한다. 당해 특성화는 실온에서 20V DC 바이어스의 존재 또는 부재하에 실시된다. 상업적으로 시판되는 무정형 폴리카보네이트(APC) 중합체는 생물중합체를 순수 중합체와 비교하기 위해 기준으로서 시험된다.
도 1은 중합체 특성화 시험 구조물 다층의 횡단면도를 나타낸다. 중합체 특성화 시험 구조물은, 고저항성 규소(40)의 웨이퍼 위에 제작된 다층 구조물을 갖는 공평면 도파관(CPW) 전송 선로 위에 설계된다. 한 가지 양태에서, 고저항성 규소 웨이퍼(40)는 두께가 약 0.01 내지 약 0.02in(또는 약 0.254mm 내지 약 0.508mm)일 수 있다. 또 다른 양태에 있어서, 이산화규소의 층은 고저항성 규소 웨이퍼(40) 위에 존재할 수 있다. 첫번째 제조 단계로서, 접착 층(35)는 고저항성 규소 웨이퍼(40) 위에 직접 스퍼터링된다. 접착 층(35)은 크롬, 티탄 또는 다른 적합한 재료일 수 있다. 한 가지 양태에 있어서, 접착 층(35)은 두께가 약 100 내지 약 200Å이다.
패턴화 하부 전극(금속(1) 층)(25)은 전자 빔(e-빔) 침착(또는 스퍼터링) 및 리프트-오프 포토리소그래피 기술에 의해 접착 층(35) 위에서 처리된다. 또 다른 양태에서, 금속(1) 층의 패턴화는 쉐도우 마스크를 통해 금속 침착을 실시함으로써 달성할 수 있다. 도 2a는 하부 금속 층(금속(1))(25)의 패턴을 나타낸다. 하부 금속 층(금속(1))(25)은 도체 또는 분로 선로(55)에 의해 함께 분로된 2개의 접지 선로(50)로 구성되어 있다. 한 가지 양태에 있어서, 도체는 폭이 약 100㎛일 수 있다. 하부 금속 층(금속(1))(25)은 백금, 금 또는 기타 적합한 금속일 수 있다. 한 가지 양태에 있어서, 하부 금속 층(금속(1))(25)은 접착 층(35) 위에 스퍼터링된 약 7500 내지 약 10000Å의 금으로 형성된다.
리프트-오프 포토리소그래피 공정 후, 층(25)은 특성화되어야 하는 중합체 박막(20)으로 피복된다. 중합체 박막(20)은 스핀 도포에 의해 박막으로서 하부 금속 층(금속(1))(25) 위에 침착된다. 중합체 박막(20)은 두께가 약 100nm 내지 수㎛일 수 있다. 중합체 박막(20)은 임의의 중합체일 수 있고, 통상적으로 비선형 광학 중합체, 예를 들면, DNA계 중합체 또는 기타 NLO/EO 중합체일 수 있다. 한 가지 양태에 있어서, DNA-CTMA 및 BSA가 시험된다.
도 2b는 상부 금속 전극(금속(2))(15)의 패턴을 나타내며, 여기서 상부 금속 전극은 중합체 박막(20)의 상부에 침착되고, 패턴화되어 CPW 전송 선로를 형성한다. 상부 금속 전극(금속(2))(15)는 중심 신호 스트립(100) 및 CPW 전송 선로의 접지 도체(110)으로 이루어진다. 상부 금속 전극(금속(2))(15)은 쉐도우 마스크 또는 리프트 오프 포토리소그래피 공정을 통한 e-빔 침착(또는 스퍼터링)에 의해 제조된다. 이러한 상부 금속 전극(금속(2))(15)은 금, 백금, 금과 백금의 배합물 또는 기타 적합한 금속으로 이루어질 수 있다. 한 가지 양태에 있어서, 상부 금속 전극(금속(2))(15)은 e-빔 침착에 의해 중합체 박막(20) 위에 침착된 약 3500 내지 약 5000Å의 금으로 형성된다.
완성 CPW의 상면도는 도 2c에 제시되어 있다. 도 2c에 있어서, 상부 금속 전극(금속(2))(15)와 하부 금속 층(금속(1))(25)의 중첩 영역(200)은 점선으로 지시되어 있다. 상부 금속 전극(금속(2))(15)의 2개의 접지 도체(110)는 하부 금속 층(금속(1))(25)의 접지 선로(50) 위에 직접 위치하고, 하부 금속 층(금속(1))(25)의 접지 선로(50)과 정확하게 동일한 치수를 가질 수 있다. 중심 신호 스트립(100)은 접지 도체(110)의 중심에 위치하고, 하부 금속 층(금속(1))(25)의 분로 선로(55)에 수직이다. 한 가지 양태에 있어서, 하부 금속 층(금속(1))(25)의 접지 선로(50)는, 시험 구조물의 기능에 현저하게 영향을 미치지 않으면서, 상부 금속 전극(금속(2))(15)의 접지 도체(110)보다 훨씬 클 수 있다.
시험 구조물 정전용량 장치의 활성 영역(200)은 상부 금속 전극(금속(2))(15)의 중심 신호 스트립(100)과 하부 금속 전극(금속(1))(25) 중의 분로 선로(55)의 중첩 영역에 의해 규정된다. 활성 영역(200)은 시험 케퍼시터를 함유한다. 시험 구조물 정전용량 장치는, 하부 금속 층(금속(1))(25)의 접지 선로(50)와 상부 금속 전극(금속(2))(15)의 접지 도체(110)의 중첩으로부터 생성되는, 거대 접지 패드 케퍼시터를 갖는다. 하부 금속 층(금속(1))(25) 중의 접지 선로 도체(50) 및 상부 금속 전극(금속(2))(15)의 접지 도체(110)은, 2개 층 사이의 거대한 정전용량에 기인하여, 효과적으로 단락된다. 시험 케퍼시터는 보다 거대한 접지 패드 케퍼시터와 연속하여 존재하기 때문에, 효과적인 정전용량은 시험 케퍼시터의 것이다. DC 바이어스를 인가하는 경우, DC 전류는 시험 케퍼시터의 누출 전도성, 하부 금속 전극(금속(1))(25) 중의 분로 선로(55) 및 접지 패드 케퍼시터의 누출 전도성을 통과한다. 이는 홀을 통한 하부 금속 전극(금속(1))(25)의 접지 필요성을 제거한다. 거대 접지 패드 케퍼시터는 보다 높은 누출 전도성을 갖기 때문에, 신호 도체에 인가된 DC 바이어스는 시험 케퍼시터를 통해 실질적으로 완전히 강하된다. DC 전압은 시험 케퍼시터를 통한 소량의 DC 전류를 유도한다(중합체 박막의 누출 전도성 때문에).
중합체 특성화 시험 구조물의 횡단면도에서, 도 2d에 설명된 바와 같이, 시험 구조물 케퍼시터는 하부 금속 층(금속(1))(25) 중의 접지 전극(50) 및 상부 금속 전극(금속(2))(15) 중의 접지 도체(110)에 의해 규정된 보다 큰 정전용량과 연속으로 존재하여, 시험 구조물 케퍼시터의 효과적인 정전용량을 생성한다는 것이 명백하다. NLO 중합체는 CPW의 중심 신호 스트립(100)(예를 들면, CPW 프로브를 사용하여)과 접지 도체(110) 사이에 DC 전압을 인가함으로써 DC 전계로 처리된다. DC 전계 또는 온도는 중합체 박막의 상대 전송율을 변화시키고, 따라서 시험 구조물의 정전용량을 변화시킬 수 있다. DC 전계 또는 온도는 또한 단층 중합체 필름 또는 다층 중합체 필름의 손실 탄젠트에 영향을 미칠 수 있다.
한 가지 양태에 있어서, CPW의 중심 단일 스트립(100)의 폭 및 중심 신호 스트립(100)과 접지 도체(110) 사이의 공간은, 특성화 임피던스가 약 50Ω이고 선로 손실이 최소화되도록 선택된다. CPW 선로는 고저항성 규소 기판(35)의 DC-20 GHz에서 접지-신호-접지의 치수가 300㎛/100㎛/300㎛이다. 중심 신호 스트립(100)과 접지 도체(110)의 공간(S)은 100㎛로 간주하고, CPW 선로(k=W/(W+2S))의 기하 비는 0.333에 상응한다. 장치 영역은 약 1000㎛ ×500㎛이다. 상부 금속 전극(금속(2))(15)과 하부 금속 층(금속(1))(25)의 중첩 영역은 25㎛2 내지 1000㎛2일 수 있다.
한 가지 양태에 있어서, 네트워크 분석기 및 웨이퍼상 마이크로파 프로브 스테이션을 사용하여 정전용량 시험 구조물의 산란 파라미터(S 파라미터)를 측정한다. S 파라미터의 측정에 사용된 설정은 2개 포트 네트워크이고, 하나의 포트는 상부 금속 전극(금속(2))(15)의 단일 선로(100)의 각 말단에 존재한다. 2개 포트 네크워크는 반사파(또는 전압)를 입사파(또는 전압)과 관련시키는 S 파라미터의 2 ×2 매트릭스를 생성한다. S 파라미터의 실험 측정의 공정은 다음 단계를 사용하였다. 먼저, 네트워크 분석기 및 프로브 스테이션은 당해 기술분야에 공지된 바와 같은 라인-반사-반사-매칭(LRRM) 보정을 사용하여 목적하는 주파수 범위(1 내지 20GHz)에 걸쳐 당해 장치에 대해 보정되었다. 이어서, DC 바이어스 전압을 프로브의 단일 유도(적용가능한 경우)에 적용하였다. 마지막으로, S 파라미터를 기록하여 저장하였다. 이들 S 파라미터는 전기 모델에서 정확한 값의 측정을 보조한다. 측정치는 약 100GHz 이하의 보다 높은 주파수로 연장시킬 수 있다. 또한, 측정은 열 척을 사용하여 다양한 샘플 온도에서 실시할 수 있다.
이어서, 측정된 S 파라미터는 어플라이드 웨이브 리써치 인코포레이티드(Applied Wave Research, Inc.; AWR)의 마이크로파 오피스 시뮬레이션 팩키지 또는 마이크로소프트 엑셀 워크쉬트에 이입한다. 시험 구조물에 대한 전기 모델을 사용하여, 도 3에 제시된 바와 같이, 전기 파라미터를 측정한다. 먼저, 정전용량 시험 구조물의 전기 모델에 대한 초기 값의 측정을 실시한다. 이어서, 전기 모델을 최적화하여 주파수 범위에 걸쳐 실험 결과를 매칭한다. 이러한 공정을 모든 바이어스 전압 및 모든 온도에서 각 정전용량 시험 구조물에 대해 반복하여, 전기 모델에 대한 특정한 값을 수득한다.
도 3은 도 2d에 설명된 중합체 박막 특성화 시험 구조물의 단순한 등가의 전기 회로 모델을 나타낸다. 활성 영역 중의 중합체의 시험 정전용량은 C(V)(420)으로 나타낸다. 시험 케퍼시터의 누출 전도성을 모델화하는 분로 저항은 R(V)(430)으로 나타낸다. 시험 케퍼시터에 대한 기생 유도계수는 각각 L(400) 및 Rs(410)로 나타내어진다. 특정한 값은 위에 기재한 바와 같이 회로 모델을 실험 결과에 부합시켜 결정한다. 전기 모델 및 측정된 S 파라미터를 사용하여 중합체 박막(20)의 유전 상수 및 손실 탄젠트를 계산한다.
전기 회로 모델은 케퍼시터를 분로하여 수득한다. 케퍼시터의 분로 저항 R(430)은 중합체 박막(20)을 통해 전도성을 특성화하고, 이는 중합체 박막(20)의 손실 탄젠트에 의해 측정되고 또한 전계 및 온도의 함수이다. 정전용량 C(V)(420)은, 특성화되는 중합체 박막(20)의 유전율, 및 중심 단일 스트립(100)과 분로 선로(55)의 중첩 영역(200)과 함께, 기준 평행 플레이트 정전용량 계산에 의해 수득할 수 있다. 중합체 박막(20)의 유전 상수는 전계 및 온도의 함수이다. 장치 정전용량 C(V)(420)은 다음과 같이 제공된다:
Figure 112007076479138-PCT00001
위의 수학식 1에서, ε0은 자유 공간의 유전율이고, εr은 특성화되는 중합체 박막(20)의 유전율이며, A는 상부 중심 신호 스트립(100)과 정전용량 시험 구조물 내의 분로 도체(55)의 중첩 영역(200)이고, tp는 중합체 박막(20)의 두께이다.
수학식 1은, 활성 영역 중의 중합체 박막(20)으로 이루어진 평행 플레이트 케퍼시터의 정전용량으로부터 유전 상수(εr)을 직접 계산하기 위해 다음 수학식 2로 다시 고쳐쓸 수 있다.
Figure 112007076479138-PCT00002
신호가 접지로 분로되는 경우, 하부 금속 층(금속(1))(25)에서 분로 도체 선로의 일련의 저항(Rs)(410)은 다음 수학식 3을 사용하여 계산된다.
Figure 112007076479138-PCT00003
위의 수학식 3에서, σ은 상부 금속 전극(금속(2))(25)에 사용된 금속의 전도성이고, w는 도체의 폭이며, l은 접지로 분로하는 선로의 길이이고, t는 도체의 두께이다.
선로의 유도계수(400)(L)는 다음 수학식 4를 사용하여 계산된다.
Figure 112007076479138-PCT00004
위의 수학식 4에서, Z0는 CPW 전송 선로의 특징적인 임피던스이고, f는 작동 주파수이며, λg는 도파관 파장이다.
시험 구조물의 분로 저항(430)(R(V))는 다음 수학식 5를 사용하여 계산할 수 있다.
Figure 112007076479138-PCT00005
위의 수학식 5에서, C(V)(420)은 단일 바이어스 전압에서 도 3에 도시된 정전용량이고, ω은 각 주파수이며, tanδ는 특성화되는 중합체 박막(20)의 손실 탄젠트이다.
수학식 5는, 정전용량 시험 구조물의 전기 모델로부터 손실 탄젠트(tanδ)를 직접 계산하기 위해, 수학식 6으로 다시 고쳐쓸 수 있다.
Figure 112007076479138-PCT00006
실험 주파수 응답을 모델 주파수 응답에 매칭시킴으로써, 전기 분극화의 효과는 전계 및 온도 둘 다의 함수로서 정확하게 특성화시킬 수 있다.
위에 요약된 공정은 S21(데시벨, dB로), 전송 전력 대 투입 전력의 비를 각 샘플에 대한 주파수의 함수로서 제공한다. 2개의 시험 구조물에 대한 S21 값의 예는 도 6에 도시되어 있다. 하나의 시험 구조물은 BSA 중합체 필름의 2.1㎛ 두께 층을 갖고, 다른 시험 구조물은 저밀도 DNA-CTMA(LDNA)의 1.7㎛ 두께 층을 갖는다. 비교를 위해, 순수한 APC 중합체 층을 갖는 시험 구조물에 대한 주파수 응답을 또한 도시한다. 수득된 데이타로부터, 손실 탄젠트 및 유전 상수를 컴퓨터 처리한다. 개개 웨이퍼 상의 측정된 정전용량 시험 구조물에 대한 마이크로파 파라미터의 평균 및 표준편차는 각 조건 세트에서 계산한다. DNA-CTMA 샘플 하나, BSA 샘플 하나 및 APC 샘플 하나로부터의 결과는 표 1에 요약되어 있다. 표 1은, DNA-CTMA의 웨이퍼 하나 및 BSA의 웨이퍼 하나로부터 계산된 마이크로파 유전 특성을 설명하며, 여기서 유전 특성은 3개 샘플 세트에 대해 평균 ± 표준편차로서 기재한다.
중합체 및 바이어스 εr tanδ(20GHz)
DNA-CTMA - 0V 6.639±0.355 0.189±0.024
DNA-CTMA - 20V 6.639±0.355 0.200±0.017
BSA - 0V 7.019±0.531 0.234±0.021
BSA - 20V 6.234+0.488 0.274±0.042
APC 5.18±0.03 0.18±0.02
도 6은 또한 0 바이어스 및 실온에서 인가된 20V에 있어서 저밀도 DNA-CTMA 및 BSA에 대한 S21의 주파수 응답의 측정된 바이어스 의존성을 설명한다. 당해 응답은 BSA 중합체 박막의 유전 특성이 인가된 DC 바이어스에 의해 전환될 수 있음을 나타낸다. 이 결과는 유전 상수 및 손실 탄젠트가 실온에서 전압에 의존한다는 것을 나타낸다. 그러나, DNA-CTMA는 실온에서 유전 전환성을 나타내지 않았다. 바이어스되지 않은 APC 중합체에 대한 주파수 응답은 또한 기준점으로서 도 6에 도시되어 있다.
따라서, 신규한 정전용량 시험 구조물은 넓은 주파수 범위 및 온도 범위에 걸쳐 인가된 전계하에 중합체 박막의 특성화를 위해 개발되었다. 전계를 중합체 박막에 인가하는 효과는 이러한 신규한 정전용량 시험 구조 장치를 사용하여 측정되었다. 실험된 결과는 중합체 박막의 유전 특성이 광범위한 주파수 범위에 걸쳐 정확하게 특성화될 수 있음을 나타낸다. 또한, 시험 구조물은 각 바이어스 전압에 대한 누출 전류를 측정함으로써 중합체 박막의 전기 전도성을 온도의 함수로서 수득하는 데 유용하다.
다른 시험 구조물, 예를 들면, 공평면 전송 선로도 가능하며, 이는 중합체 박막의 면내 분극화 특성의 특성화에 사용될 수 있다. 예를 들면, 평행 플레이트 정전용량 시험 구조물은 중합체 박막 다층 적층체에 대한 전기 분극화의 연구에 사용될 수 있다. 이러한 중합체 박막 다층 적층체는 도 4 및 5에 설명되어 있다. 중합체의 삼중 적층체(클래드/코어/클래드)의 적용 가능한 전기 모델을 또한 수득할 수 있다.
"바람직하게는", "통상적으로" 및 "전형적으로" 등의 용어는, 청구된 발명의 범위를 한정하거나, 특정한 양태가 청구된 발명의 구조 또는 기능에 불가결하거나 필수적이거나 중요함을 의미하기 위해 본원에서 사용된 것은 아니다. 오히려, 이들 용어는 본 발명의 특정한 양태에 사용되거나 사용될 않을 수 있는 대체 또는 추가 양태를 강조하기 위한 것일 뿐이다.
본 발명은 이의 특정한 양태와 관련하여 상세하게 기재되었지만, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 변형 및 변화가 가능함은 명백할 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 몇몇 양태가 바람직하거나 특히 유리한 것으로 본원에서 확인되더라도, 이는 본 발명이 이들 본 발명의 바람직한 양태로 반드시 한정되는 것은 아닌 것으로 이해된다.

Claims (33)

  1. 기판,
    기판 위에 침착된 패턴화 하부 금속 층(여기서, 패턴화 하부 금속 층 위에는 중합체 박막이 침착되어 있다) 및
    중합체 박막 위에 침착된 상부 금속 전극(여기서, 상부 금속 전극은 패턴화되어 공평면 도파관 전송 선로를 형성한다)을 포함하는, 중합체 박막의 유전 특성을 측정하기 위한 정전용량 시험 구조물.
  2. 제1항에 있어서, 중합체 박막의 유전 특성이 유전율, 손실 탄젠트 및 이들의 조합을 포함하는, 정전용량 시험 구조물.
  3. 제1항에 있어서, 중합체 박막이 비선형 광학 중합체를 포함하는, 정전용량 시험 구조물.
  4. 제1항에 있어서, 중합체 박막의 두께가 약 100nm 내지 약 수㎛인, 정전용량 시험 구조물.
  5. 제1항에 있어서, 기판이 고저항성 규소를 포함하는, 정전용량 시험 구조물.
  6. 제1항에 있어서, 기판의 두께가 약 0.01 내지 약 0.02in인, 정전용량 시험 구조물.
  7. 제1항에 있어서, 기판에 적용된 접착 층을 추가로 포함하는, 정전용량 시험 구조물.
  8. 제7항에 있어서, 접착 층이 크롬, 티탄 또는 이들의 배합물을 포함하는, 정전용량 시험 구조물.
  9. 제7항에 있어서, 접착 층이 크롬을 포함하는, 정전용량 시험 구조물.
  10. 제7항에 있어서, 접착 층이 티탄을 포함하는, 정전용량 시험 구조물.
  11. 제7항에 있어서, 접착 층의 두께가 약 100 내지 약 200Å인, 정전용량 시험 구조물.
  12. 제1항에 있어서, 패턴화 하부 금속 층이 백금, 금 또는 이들의 배합물을 포함하는, 정전용량 시험 구조물.
  13. 제1항에 있어서, 패턴화 하부 금속 층이 금을 포함하는, 정전용량 시험 구조 물.
  14. 제1항에 있어서, 패턴화 하부 금속 층의 두께가 약 7500 내지 약 10000Å인, 정전용량 시험 구조물.
  15. 제1항에 있어서, 패턴화 하부 금속 층이 2개 이상의 접지 선로 및 분로 도체(shunt conductor)(여기서, 분로 도체는 2개 이상의 접지 선로와 함께 분로한다)를 포함하는, 정전용량 시험 구조물.
  16. 제15항에 있어서, 상부 금속 전극이
    2개 이상의 접지 도체(여기서, 2개 이상의 접지 도체는 패턴화 하부 금속 층의 2개 이상의 접지 선로 바로 위에 존재한다) 및
    중심 신호 스트립(여기서, 중심 신호 스트립은 2개 이상의 접지 도체의 중심에 위치하고, 패턴화 하부 금속 층의 분로 도체에 수직으로 존재한다)을 포함하는, 정전용량 시험 구조물.
  17. 제16항에 있어서, 시험 케퍼시터가 상부 금속 전극의 중심 신호 스트립 및 패턴화 하부 금속 층의 분로 도체의 중첩 영역에 의해 한정되는, 정전용량 시험 구조물.
  18. 제16항에 있어서, 상부 금속 전극의 2개 이상의 접지 도체와 패턴화 하부 금속 층의 2개 이상의 접지 선로의 중첩 영역이 거대 접지 패드 케퍼시터를 생성하는, 정전용량 시험 구조물.
  19. 제1항에 있어서, 상부 금속 전극이 금, 백금 또는 이들의 배합물을 포함하는, 정전용량 시험 구조물.
  20. 제1항에 있어서, 상부 금속 전극이 금을 포함하는, 정전용량 시험 구조물.
  21. 제1항에 있어서, 상부 금속 전극의 두께가 약 3500 내지 약 5000Å인, 정전용량 시험 구조물.
  22. 제1항에 있어서, 상부 금속 전극이
    2개 이상의 접지 도체 및
    중심 신호 스트립(여기서, 중심 신호 스트립은 2개 이상의 접지 선로의 중심에 위치한다)를 포함하는, 정전용량 시험 스트립.
  23. 기판,
    기판에 적용된 접착 층,
    접착 층 위에 침착된 패턴화 하부 금속 층[여기서, 패턴화 하부 금속 층 위 에는 중합체 박막이 침착되어 있고, 패턴화 하부 금속 층은 2개 이상의 접지 선로 및 분로 도체(여기서, 분로 도체는 2개 이상의 접지 선로와 함께 분로한다)를 포함한다] 및
    중합체 박막 위에 침착된 상부 금속 전극[여기서, 상부 금속 전극은 패턴화되어 공평면 도파관 전송 선로를 형성하고, 공평면 도파관 전송 선로는 2개 이상의 접지 도체(여기서, 2개 이상의 접지 도체는 패턴화 하부 금속 층의 2개 이상의 접지 선로 바로 위에 존재한다) 및 중심 신호 스트립(여기서, 중심 신호 스트립은 2개 이상의 접지 도체의 중심에 위치하고, 패턴화 하부 금속 층의 분로 도체에 수직으로 존재한다)을 포함한다]을 포함하는, 중합체 박막의 유전 특성을 측정하기 위한 정전용량 시험 구조물.
  24. 제23항에 있어서, 시험 케퍼시터가 상부 금속 전극의 중심 신호 스트립 및 패턴화 하부 금속 층의 분로 도체의 중첩 영역에 의해 한정되는, 정전용량 시험 구조물.
  25. 제23항에 있어서, 상부 금속 전극의 2개 이상의 접지 도체와 패턴화 하부 금속 층의 2개 이상의 접지 선로의 중첩 영역이 거대 접지 패드 케퍼시터를 생성하는, 정전용량 시험 구조물.
  26. 제23항에 있어서, 중합체 박막의 유전 특성이 중합체 박막의 유전율(여기서, 유전율은 정전용량 시험 구조물의 정전용량을 중합체 박막의 두께와 곱한 다음, 당해 산출 값을 자유 공간과, 상부 금속 전극의 중심 신호 스트립 및 패턴화 하부 금속 층의 분로 도체의 상부 영역의 산출 값으로 나눔으로써 계산된다)을 포함하는, 정전용량 시험 구조물.
  27. 제23항에 있어서, 중합체 박막의 유전 특성이 중합체 박막의 손실 탄젠트(여기서, 손실 탄젠트는 각 주파수, 정전용량 시험 구조물의 분로 저항 및 정전용량 시험 구조물의 정전용량의 산출 값의 역수를 취하여 계산된다)를 포함하는, 정전용량 시험 구조물.
  28. 기판,
    기판 위에 침착된 패턴화 하부 금속 층[여기서, 패턴화 하부 금속 층 위에는 복수의 중합체 박막이 침착되어 있고, 복수의 중합체 박막은 패턴화 하부 금속 층 위에 침착된 제1 클래딩 중합체 박막, 제1 클래딩 중합체 박막 위에 침착된 코어 중합체 박막 및 코어 중합체 박막 위에 침착된 제2 클래딩 중합체 박막을 포함한다] 및
    복수의 중합체 박막 위에 침착된 상부 금속 전극[여기서, 상부 금속 전극은 패턴화되어 공평면 도파관 전송 선로를 형성한다]을 포함하는, 복수의 중합체 박막의 유전 특성을 측정하기 위한 정전용량 시험 구조물.
  29. 접착 층을 기판 위에 침착시키는 단계,
    패턴 하부 금속 층을 접착 층 위에 침착시키는 단계,
    패턴 하부 금속 층을 중합체 박막 층으로 피복하는 단계(여기서, 패턴 하부 금속 층은 2개 이상의 접지 도체 및 분로 도체를 포함한다) 및
    중합체 박막 층을 상부 금속 전극으로 톱핑하는 단계(여기서, 상부 금속 전극은 2개 이상의 접지 도체 및 중심 신호 스트립을 포함한다)를 포함하는, 중합체 박막의 유전 특성을 측정하기 위한 정전용량 시험 구조물의 제조방법.
  30. 제29항에 있어서, 단일 DC 바이어스 전압을 상부 금속 전극의 중심 신호 스트립에 인가하여 중합체 박막의 유전 특성에 영향을 주는 단계를 추가로 포함하는, 정전용량 시험 구조물의 제조방법.
  31. 제29항에 있어서, 패턴화된 하부 금속 층과, 상부 금속 전극과 당해 상부 금속 전극의 중심 신호 스트립의 2개 이상의 접지 도체의 2개 이상의 접지 선로 사이에 DC 전계를 인가함으로써 정전용량 시험 구조물의 정전용량을 전환시키는 단계를 추가로 포함하는, 정전용량 시험 구조물의 제조방법.
  32. 제29항에 있어서, 중합체 박막의 유전 특성을 측정하는 단계가, 정전용량 시험 구조물의 정전용량을 중합체 박막의 두께와 곱한 다음, 당해 산출 값을 자유 공간과, 상부 금속 전극의 중심 신호 스트립 및 패턴화 하부 금속 층의 분로 도체의 상부 영역의 유전율 산출 값으로 나눔으로써 중합체 박막의 유전율을 측정하는 것을 포함하는, 정전용량 시험 구조물의 제조방법.
  33. 제29항에 있어서, 중합체 박막의 유전율을 측정하는 단계가, 각 주파수, 정전용량 시험 구조물의 분로 저항 및 정전용량 시험 구조물의 정전용량의 산출 값의 역수를 취함으로써 중합체 박막의 손실 탄젠트를 측정하는 것을 포함하는, 정전용량 시험 구조물의 제조방법.
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