KR101343288B1

KR101343288B1 - 박막클러스터와 박막입자 및 제조방법

Info

Publication number: KR101343288B1
Application number: KR1020130040697A
Authority: KR
Inventors: 이형곤
Original assignee: 이형곤
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2013-04-13
Publication date: 2013-12-18
Also published as: KR20130117335A; KR20130117358A; WO2013157847A1

Abstract

본 발명은 인시츄(in-situ) 상태에서 혼합된 피코팅재에 의하여 서로 분리된 상태로 존재하는 적어도 두 층 이상의 박막층과 상기 두 층 이상의 박막층 사이에 혼합되어 있는 한 층 이상의 피코팅재를 포함하여 이루어지며, 상기 박막층은 최초로 증착된 상태에서의 최대길이가 박막층두께에 비하여 100배 이상인 것이며, 상기 피코팅재와 혼합된 상태에서의 박막층은길이/두께의 비가 2 이상인 박막클러스터와 상기 박막클러스터 제조방법 및 상기 박막클러스터로부터 상기 피코팅재 일부분 이상을 제거한 후에 추가로 더 분쇄하는 과정을 거쳐서 제조되는 박막입자 및 상기 박막입자 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의하면 선행 기술들에 의한 제조장치 제작문제와 유지 보수문제 및 박막자체의 오염문제, 에너지 낭비문제 등 본서에서 지적한 선행기술들에서의 모든 문제점들을 해결하여 준다.

Description

박막클러스터와 박막입자 및 제조방법{THIN FILM CLUSTER AND THIN FILM AND PRODUCTION METHOD}

본 발명은 물리적증착방법에 의해 생산되는 박막클러스터와 박막입자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

물리적증착방법은 건식도금이라고도 하며 습식방법에 비하여 자연친화적이며 공해를 유발하지 않는 방법이기 때문에 매우 다양한 분야에서 사용되고 있는 박막형성 방법 중의 하나이다.

최근들어 나노입자 또는 미세입자를 사용하여 제품을 제조하는 기술이 매우 다양한 분야에서 전개되고 있다.

미세입자와 그 제조방법이 필요한 분야와 적용되는 제품들을 살펴보면 다음과 같다. 도전성 페이스트를 제조하기 위한 소재로서 은(Ag)이나 동(Cu) 또는 은과 동의 복합층으로 구성되는 미세입자가 사용되고 있을 뿐만 아니라, 녹색 제품이라 일컫는 엘이디 칩의 본딩 페이스트, 페인트와 잉크에 혼합되는 피그먼트, 화장품 원료, 선블록 입자, 색조 입자, 소결입자, 배터리 활물질, 태양전지, 열전소자, 절연소자, 촉매 입자, 나노복합물질 등을 제조하기 위한 매우 중요한 소재와 기술 중의 하나로서 자리매김 하고 있다.

상기 미세입자 또는 나노입자는 그 품질과 순도 및 실현하고자 하는 특성향상을 위해서 물리적증착 공정에 의한 건식도금 방법으로 생산하는 것이 가장 바람직하다. 그러나 상기 물리적증착 공정에 의한 건식도금 방법은 대부분 진공용기 안에서 이루어지기 때문에 생산성이 떨어지게 되며 생산단가가 올라가게 된다. 이러한 이유로 인하여 상기 물리적증착 방법이 아닌 화학적 습식공정에 의한 미세입자 생산방법이 생산현장에서 사용되고 있다.
부득이 특별한 이유로 인하여 물리적증착 방법에 의해 미세입자를 생산하는 경우, 그 생산성이 대단히 낮아 제품의 단가는 매우 고가로 형성되어 있으며, 이로 인하여 그 사용되는 분야나 제품이 극히 제한적일 수 밖에 없다.
대한민국 공개특허공보 제10-2004-0068564호(2004.07.31.)에는 본 발명이 해결하고자 하는 대표적인 과제들을 모두 문제점들로 포함하고 있는 박막입자 제조장치와 제조방법이 소개되고 있다. 상기 인용발명은 대단히 많은 문제점들로 인하여 실제의 생산 현장에서는 실시가 불가능할 정도로 초보적이고 개념적인 아이디어 수준에 불과한 구성이다. 실제로 이러한 구성의 생산장치는 생산현장에 사용되지 못하고 있는 실정이다.

삭제

물리적증착 방법을 이용하여 박막입자를 대량으로 제조하는 선행기술들은 크게 두 부류로 나누어지는데, 두 부류가 모두 공히 인시츄(IN SITU) 상태에서 큰 면적 또는 많은 수의 박막층을 코팅한 후에 이를 분쇄하여 박막클러스터 또는 박막입자로 제조하는 방법으로 기술적 요약이 가능하다.
세분하여 기술적 분석을 해보면 다음과 같다.
먼저 첫째 부류는 Avery Dennison Corporation사에 부여된 미국특허 6,398,999 BI와 같은 양태로서 수득하고자 하는 박막층을 많은 수의 다층 박막층으로 인시츄 상태에서 제조한 후에 이를 이용하여 박막클러스터 또는 박막입자를 수득하는 것인데, 이와 같이 많은 수의 다층 박막을 제조하기 위해서는 박막층과 박막층 사이에 가용성 또는 이형성 박막층을 증착방법에 의해 증착하여 수득하고자 하는 박막층들과 가용성 박막층들이 교번하여 배열된 많은 수의 다층 박막클러스터를 제조한 후에 이 것을 진공용기 외부로 언로드하여 이들을 1차분쇄한 후에 상기 가용성 박막층들을 용해시키기 위하여 용제 또는 용매 안에서 이들을 녹이고 추가로 분쇄하는 방법에 의해 박막입자를 수득하는 방법이다.
둘째 부류는 Polaroid Corporation사에 부여된 미국특허 4,168,986 또는 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0068564호(2004.07.31.)와 같은 양태로서 수득하고자 하는 박막층을 증착하기 전에 먼저 가용성 또는 이형성 박막층을 피코팅기재 위에 진공용기 안에서 증착한 후에 이어서 상기 수득하고자 하는 박막층을 증착하고 상기 박막층을 인시츄 상태에서 피코팅기재로부터 분리하기 위하여 분리챔버로 이송하여 상기 증착된 가용성 또는 이형성 박막층을 용제에 녹여 분리한 후 다시 피코팅기재를 증착챔버 쪽으로 이동시켜 다시 가용성 박막층과 수득하고자 하는 박막층을 증착하는 공정을 반복함으로써 대량의 박막입자를 생산하는 방법이다.
상기 두 부류의 대량생산 방법은 물리적증착방법에 의한 박막입자 생산성을 어느 정도 향상시켜 주고 생산 단가 또한 감소시켜 주는 효과를 제공하지만 다음과 같은 문제점들로 인하여 실제로 생산현장에 적용할 수 없는 정도이거나 심각한 제약을 여전히 해결하지 못하고 있는 실정이다.
선행 기술 중에서 상기 첫째 방법은 상기 수득하고자 하는 박막층과 가용성 박막층을 교번하여 순차적으로 증착하되 한 순환주기 동안 동시에 증착하는 방식이기 때문에 수득하고자 하는 박막층을 증발시키기 위한 증발원(EVAPORATION SOURCE)과는 별도로 가용성 박막층을 증발시키기 위한 별도의 증발원 뿐만 아니라 상기 증발용 에너지를 공급해 주는 증발용전원 장치 및/또는 별도의 증박원에 결합되는 별도의 증발차단 셔터(SHUTTER) 등 부가적인 장치들이 별도로 필요하게 됨으로 진공장치의 제작과 구성이 매우 복잡해지고 대형화되는 것은 물론 공정의 실시와 운용 관리 또한 매우 어려워지게 된다.
더 큰 문제는 상기 수득하고자 하는 박막층 증착과 가용성 박막층 증착을 교번하기 위하여 상기 두 물질을 한 순환주기 내에서 동시에 증발시켜야만 한다. 동시에 두 물질을 증발시킨다는 것은 필연적으로 동일한 진공용기 안에서 상기 두 물질의 증기들이 서로 확산하고 간섭을 일으킴으로써 각 각의 박막층 중에 서로 다른 물질을 포함할 수 밖에 없는 결과를 초래하게 된다. 이 것은 각 박막층의 순도와 품질과 특성을 크게 저하시키게 된다는 점이다.
결정적인 문제점으로서 상기 문제점들에 더하여 상기 가용성 박막층들은 주로 증기압이 높은 유기물들을 이용하여 형성하게 되는데 상기 유기물 증기들에 의한 진공용기 내부와 진공배관 및 특별히 진공 펌프시스템 등의 오염은 시간이 갈수록 점점 더 심각한 문제를 일으키게 되어 시스템 전체에 대한 치명적인 문제를 일으키게 된다.
이와 같은 과정들을 통해 상기 오염원들에 의하여 치명적으로 진공펌프와 시스템을 오염시키게 되면 이는 결국 생산장치의 궁극적인 기능을 완전히 정지시키는 상황에 까지 이르게 하는 결과를 초래하게 된다. 따라서 상기 첫 번째 부류의 방법은 상기 장치와 박막에 대한 오염문제와 박막특성 저하 등에 관련한 지대한 문제점과 해결과제를 안고 있다.
선행 기술 중에서 상기 두 번째 방법은 상기 수득하고자 하는 박막층을 증착하기 전에 먼저 피코팅기재 위에 가용성 박막층을 증착한 후에 상기 가용성 박막층이 증착된 피코팅 기재 위에 수득하고자 하는 박막층을 증착하고, 이를 박막 탈착을 위한 분리용기 영역으로 이송시켜 지정된 용제를 사용하여 상기 수득하고자 하는 박막층을 상기 피코팅기재로부터 탈착한 후, 박막층이 탈착된 후의 피코팅기재를 다시 증착영역으로 이송시켜 증착과 탈착 공정을 반복함으로써 상기 탈착 공정이 이루어지는 분리용기 안에 박막입자들을 대량으로 수집할 수 있는 방법이다. 이와 같은 방법의 박막입자 생산 방법은 그 개념적인 아이디어는 좋으나 실질적으로 실시하는 과정에서는 많은 문제점을 갖고 있어서, 거의 실현이 불가능한 방법이라 할 정도로 장치의 제조나 운용과 제품의 품질 오염 등 매우 많은 점에서 심각한 문제점들을 갖고 있는 것이다.
또한 상기 두 부류의 대량생산 방법은 가용성 박막층을 증기상태로 증착하는 공정을 적용하기 때문에 상기 가용성 물질의 증기압을 높이기 위해서 높은 온도까지의 가열공정이 반드시 필요하다. 상기 가열공정을 실시하기 위해서는 추가의 가열원으로 전력을 공급해 주어야 하며, 이에 따른 에너지 낭비문제가 수반된다.
가장 큰 문제로는 상기 가용성 박막층을 탈착하기 위하여 박막층 증착이 완료된 피코팅기재를 분리용기 영역으로 이송시킬 뿐만 아니라 박막탈착이 완료된 피코팅기재를 다시 증착용기 영역으로 이송시키기 위해서는 상기 증착용기와 탈착용기는 비록 진공도는 다를지라도 대등한 진공 분위기와 동일한 공간을 공유하여야 한다. 따라서 상기 가용성 박막층을 탈착하기 위하여 사용되는 용제의 증기들이 심각한 수준으로 상기 증착용기 영역으로 확산되고 오염원으로 작용하게 되어 매우 다양한 부분과 영역에서 많은 문제들을 발생시키게 된다.
이러한 상기 문제점들을 해결하기 위해 본 발명은 박막클러스터 제조방법과 그에 의하여 제조된 박막클러스터 및 박막입자를 제공함에 있어서, 상기한 문제점들을 일으키지 않는 방법으로 높은 생산성과 품질향상을 제공할 수 있도록 하기 위하여 인시츄 상태에서 대량의 박막클러스터를 제조할 수 있도록 하며 이로 인해 제조된 박막클러스터와 박막을 제공한다. 박막층과 박막층 사이에 피코팅재를 삽입하는 방법은 상기한 각 물질의 높은 증기압으로 인한 오염문제들을 모두 제거한 방법으로 혼합함으로써 상기한 문제들을 야기시키지 않고 박막층들과 피코팅재가 혼합되어 있는 상태의 박막클러스터를 수득할 수 있도록 하는 수단을 제공한다. 본 발명으로 인하여 상기 해결과제들은 모두 해결될 수 있다.

삭제

본 발명은 매우 높은 품질과 특성을 갖으며 친환경적이고 인체에 안전한 박막생산 방법으로서의 물리적증착방법에 의하여 제조되는 박막클러스터와 박막입자를 경제적인 가격으로 다량 공급할 수 있다.

또 다른 효과로서 상기 박막클러스터와 박막입자를 제조하기 위한 진공장치의 크기와 구성 및 설비자체의 제작원가 뿐 아니라 생산에 필요한 공간과 면적을 크게 줄일 수 있기 때문에 초기투자가 줄어든 경제적인 박막생산이 가능하다.

또 다른 효과로서 상기 박막클러스터와 박막입자를 제조함에 있어서, 제품 자체의 품질향상과 사용되는 진공장치의 오염현상과 고장율을 크게 줄여주며, 유지와 보수에 소요되는 인력과 부품 구입경비와 허비시간을 대폭 절감할 수 있다

도1(가); 지지기재(5) 위에 피코팅재(3)과 박막층(1)이 교번적으로 반복 코팅되어 있는 상태
도1(나); 도1(가)의 상태에서 피코팅재(3)을 제거한 상태
도1(다); 도1(나)의 상태에서 박막층(1)이 1회 이상 분쇄된 상태
도2(가); 피코팅재(3)의 한 면 위에 박막층(1)이 1차로 증착된 상태
도2(나); 도2(가)의 것에서 박막층(1)을 피코팅재(3) 안으로 밀어 넣어 혼합시킨 상태
도2(다); 도2(나) 상태의 피코팅재(3) 위에 박막층(1)이 2차로 증착된 상태
도2(라); 도2(다)의 것에서 추가로 증착된 박막층(1)을 피코팅재(3) 안으로 밀어 넣어 추가로 혼합시킨 상태
도2(마); 도2(라) 상태의 피코팅재(3) 위에 박막층(1)이 3차로 증착된 상태
도2(바); 도2(마)의 것에서 추가로 증착된 박막층(1)을 피코팅재(3) 안으로 밀어 넣어 추가로 혼합시킨 상태
도2(사); 도2(바) 상태의 피코팅재(3) 위에 박막층(1)이 4차로 증착된 상태
도3(가); 지지기재(5) 위에 피코팅재(3)가 구비된 후 박막층(1)이 증착된 상태
도3(나); 도3(가)의 것에서 박막층(1)을 분리하여 별도의 공간에서 수집한 상태
도3(다); 도3(나) 상태의 피코팅재(3) 위에 박막층(1)을 다시 증착한 상태
도3(라); 도3(다)의 것에서 박막층(1)을 분리하여 별도의 공간에서 도3(나)에서 수집된 박막층(1)과 함께 추가로 수집한 상태
도3(마); 도3(라) 상태의 피코팅재(3) 위에 박막층(1)을 다시 증착한 상태
도3(바); 도3(마)의 것에서 박막층(1)을 분리하여 별도의 공간에서 도3(나)와 (라)에서 수집된 박막층(1)과 함께 추가로 수집한 상태
도4(가); 피코팅기재(7)이 준비된 상태
도4(나); 피코팅기재의 한 명 위에 박막층(1)이 증착된 상태
도4(다); 증착된 박막층 위에 분리재(9)가 접합된 상태
도4(라); 증착된 박막층과 분리재가 동시에 피코팅기재로부터 분리된 상태
도4(마); 피코팅기재 위에 다시 박막층(1)이 증착된 상태
도4(바); 증착된 박막층 위에 분리재가 접합된 상태
도4(사); 증착된 박막층과 분리재가 동시에 피코팅기재로부터 분리된 상태

상기한 문제점들을 해결하기 위하여 본 발명의 첫 번째 양태와 같이
인시츄 상태에서 혼합된 피코팅재에 의하여 서로 분리된 상태로 존재하는 적어도 두 층 이상의 박막층과 상기 두 층 이상의 박막층 사이에 혼합되어 있는 한 층 이상의 피코팅재를 포함하여 이루어지며, 상기 박막층은 증착된 상태에서의 최대길이가 막층두께에 비하여 100배 이상인 것이며, 상기 피코팅재와 혼합된 상태에서의 박막층은 길이/두께의 비가 2 이상인 박막클러스터 제조방법에 있어서,
상기 제조방법은 일 종 이상의 피코팅재를 준비하는 단계와 일 종 이상의 코팅재를 준비하는 단계와 상기 피코팅재와 코팅재를 진공용기 안으로 로드(load)하는 단계와 상기 피코팅재의 적어도 일부분에 상기 코팅재로 이루어지고 물리적증착 방법에 의해 형성되는 한 층 이상의 박막층을 코팅하는 a단계와, 상기 a단계에서 코팅된 한 층 이상의 박막층 중 적어도 일부분의 윗 면에 추가로 피코팅재를 이동시키거나 형성하는 b단계, 상기 b단계 또는 b2단계에서 추가로 형성된 피코팅재의 적어도 일부분에 상기 코팅재로 이루어지는 한 층 이상의 박막층을 추가로 코팅하는 a2단계, 상기 a2단계에서 코팅된 한 층 이상의 박막층 중 적어도 일부분의 윗 면에 추가로 피코팅재를 이동시키거나 형성하는 b2단계, 상기 a2단계로부터 b2단계까지의 공정을 2회 이상 반복하는 r단계를 포함하여 이루어지는 것으로서, 상기 피코팅재는 유동성물질 또는 가소성물질인 동시에 적어도 한 표면의 물질은 섭씨 25도에서의 포화증기압이 100토르 이하인 동시에 연화점은 섭씨 650도 이하이며, 적어도 상기 b단계 및 b2단계에서 추가로 피코팅재가 이동되거나 형성될 때에 상기 피코팅재는 증기상태로 증착되는 과정을 거치지 않고 피코팅재의 유동성을 유지하는 지정된 범위의 점도를 갖는 상태로 적어도 상기 피코팅재에 물리적인 힘이 작용하여 변위를 일으키며 형성되는 것이며,
상기 a, b, a2, b2 및 r단계는 모두 인시츄 상태에서 이루어지는 것이고, 적어도 상기 두 층 이상의 박막층 사이에 혼합되는 피코팅재의 혼합공정은 상기 박막층 중의 적어도 한 층의 박막층이 상기 피코팅재 표면에 형성된 후 인시츄 상태에서 이루어진 것이며, 상기 인시츄 상태에서 혼합된 피코팅재는 피코팅재를 용매 중에 녹이는 방식이 아니라 용매의 개입 없이 적어도 상기 피코팅재에 물리적인 힘을 가하여 혼합한 것이고, 적어도 상기 박막층 코팅 시점에서의 상기 피코팅재는 상기 박막층의 두께 보다 두껍고, 10 cps 이상의 점도를 유지하는 것임을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법이 제공된다.
본 발명의 두 번째 양태를 따라
인시츄 상태에서 혼합된 피코팅재에 의하여 서로 분리된 상태로 존재하는 적어도 두 층 이상의 박막층과 상기 두 층 이상의 박막층 사이에 혼합되어 있는 한 층 이상의 피코팅재를 포함하여 이루어지며, 상기 박막층은 증착된 상태에서의 최대길이가 박막층두께에 비하여 100배 이상인 것이며, 상기 피코팅재와 혼합된 상태에서의 박막층은 길이/두께의 비가 2 이상인 박막클러스터 제조방법에 있어서,
상기 제조방법은 피코팅재를 준비하는 단계와 일 종 이상의 코팅재를 준비하는 단계와 상기 피코팅재와 코팅재를 진공용기 안으로 로드(load)하는 단계와 상기 피코팅재의 적어도 일부분에 상기 코팅재로 이루어지고 물리적증착 방법에 의해 형성되는 한 층 이상의 박막층을 코팅하는 a단계와, 상기 a단계에서 코팅된 한 층 이상의 박막층과 상기 피코팅재 중의 적어도 일부분을 상기 피코팅재 또는 캐리어로부터 분리시키는 d단계, 상기 d단계 또는 d3단계 후에 남겨진 상기 피코팅재의 잔류부 또는 캐리어로 인시츄 상태에서 추가로 피코팅재를 공급하는 S단계, 상기 S단계에서 추가 공급된 피코팅재의 적어도 일부분에 상기 코팅재로 이루어지는 한 층 이상의 박막층을 코팅하는 a3단계, 상기 a3단계에서 코팅된 한 층 이상의 박막층과 상기 피코팅재 중의 적어도 일부분을 상기 피코팅재 또는 캐리어로부터 분리시키는 d3단계, 상기 S단계로부터 상기a3단계, d3단계까지의 공정을 2회 이상 반복하는 r단계를 포함하여 이루어지는 것으로서, 상기 피코팅재는 유동성물질 또는 가소성물질인 동시에 적어도 한 표면의 물질은 섭씨 25도에서의 포화증기압이 100토르 이하인 동시에 연화점은 섭씨 650도 이하이며, 상기 인시츄 상태에서 박막층들과 혼합된 피코팅재는 인시츄 상태에서 일 회 이상 유동성을 유지하는 상태로 적어도 지정된 기간 동안 이동하여 위치가 변하는 것이고, 상기 S단계에서 추가로 피코팅재가 공급될 때에 상기 피코팅재는 증기상태로 증착되는 과정을 거치지 않고 피코팅재의 유동성을 유지하는 지정된 범위의 점도를 갖는 상태로 적어도 상기 피코팅재에 물리적인 힘이 작용하여 변위를 일으키며 공급되는 것이며,
상기 a, d, S, a3, d3 및 r단계는 모두 인시츄 상태에서 이루어지는 것이고,
적어도 상기 두 층 이상의 박막층 사이에 혼합되는 피코팅재의 혼합공정은 상기 박막층 중의 적어도 한 층의 박막층이 상기 피코팅재 표면에 형성된 후 인시츄 상태에서 이루어진 것이고, 상기 인시츄 상태에서 혼합된 피코팅재는 피코팅재를 용매 중에 녹이는 방식이 아니라 용매의 개입 없이 상기 피코팅재와 상기 박막층에 물리적인 힘을 가하여 상기 박막층들을 적어도 1회 이상 분쇄시키면서 혼합한 것이며, 적어도 상기 박막층 코팅 시점에서의 상기 피코팅재는 상기 박막층의 두께 보다 두껍고, 10 cps 이상의 점도를 유지하는 것임을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법이 제공된다.
본 발명의 첫 번째 양태의 제조방법 중 증착공정과 혼합공정은 비제한적인 예시로서 도1 및 도2를 들어 설명할 수 있다.
먼저 도1(가)와 같이 피코팅재(3) 위에 첫째 박막층(1)을 증착방법에 의해 형성한 후, 상기 박막층 위에 다시 비(非)증착방법으로 두 번째 피코팅재(3)를 형성하고, 그 위에 추가로 두 번째 박막층(1)을 형성하는 식으로 공정을 반복함으로써 두 층 이상의 박막층을 상기 피코팅재에 의해 분리된 형태로 증착공정을 실시하는 방법이 가능하다.
도2를 참조하여 설명하면 상기 피코팅재(3)의 한 면에 첫째 박막층(1)을 증착방법에 의해 도2(가)에서와 같이 형성한 후, 도2(나)에서와 같이 상기 첫째 박막층(1)을 상기 피코팅재(3)의 안쪽으로 밀어 넣는 공정을 실시함으로써 상기 첫째 박막층(1)의 밑쪽에 있던 피코팅재(3)의 일부분을 상기 첫째 박막층(1)의 위쪽으로 이동시킨 후에 도2(다)에서와 같이 다시 두 번째 박막층(1)을 증착방법에 의해 형성한다. 이어서 도2(라)에서와 같이 두 번째 박막층(1)을 같은 방법으로 상기 피코팅재(3)의 안쪽으로 밀어 넣는 공정을 실시한다. 상기와 동일한 방법으로 도2(마), 도2(바)처럼 제3번째 ... 제n번째 박막층 증착공정과 상기 박막층을 피코팅재 안으로 밀어 넣기를 지정된 시간 또는 지정된 횟수만큼 반복함으로써 본 발명의 첫 번째 양태의 박막클러스터 제조를 위한 박막층들을 증착하고 혼합하는 공정을 실시할 수 있다.
도1에서 각 박막층들 사이에 형성되는 피코팅재는 별도로 마련된 피코팅재 공급장치를 통해 공급되는 피코팅재로 형성될 수도 있지만, 박막층의 밑쪽에 있던 피코팅재가 위쪽 표면으로 이동함으로써 형성되는 것일 수도 있으나 특별히 제한을 둘 필요는 없다.
이와 같은 양태의 공정을 통해 본 발명의 박막클러스터 제조공정이 완성될 수 있으나 상기 혼합공정은 이러한 양태로 제한할 필요는 없다. 즉 중력에 의하여 자연스럽게 혼합이 이루어지기 전 단계에서 블레이드(blade), 나이프(knife), 브러쉬(brush) 등과 같이 상기 박막층을 포함한 피코팅재의 위치를 변위시킬 수 있도록 물리적인 힘을 가할 수 있는 혼합기구들을 이용하여 원하는 양태의 혼합공정을 강제적으로 실시할 수도 있으나 이에 특정한 제한을 둘 필요는 없다.
이와 같이 본 발명의 피코팅재는, 상기 박막층이 증착되는 피코팅면을 제공하기 위해 적어도 한 표면을 노출하는 상태로 형성되는 단계에서, 특별히 비(非)증착방법으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
뿐 만 아니라 상기에서 설명한 바와 같이 피코팅재 증착을 위해 증착소스로부터 가열된 피코팅재 증기들과 증착소스로부터 방출되는 복사열 등 진공장치에 치명적인 악영향을 제공하는 요인들을 원천적으로 차단할 수 있으므로 생산품의 품질과 경제성 등에서 대단히 많은 유익을 함께 제공한다.
더욱이 상기 피코팅재 증착소스와 이를 위한 부속장치들의 생략에 그치지 않고 인시츄 상태에서의 혼합공정에 있어서 용매의 개입을 완전히 차단함으로써 이에 따른 다양한 유익을 추가로 제공하기도 한다.
추가로 본 발명에 따른 상기 박막층과 피코팅재의 물성과 구성은 인용발명들에서 안고 있는 수많은 문제점들을 모두 완벽하게 해결하여 줄 뿐 아니라 더 나아가 인용발명들에서는 불가능했던 실질적인 인시츄 상태에서의 연속 생산공정을 가능하게 함으로써 생산성과 경제성을 크게 향상시켜 줄 수 있는 발명이다.
본 발명의 두 번째 양태를 따른 제조방법은 비제한적인 예시로서 도2와 도3을 들어서 설명할 수 있다.
도2의 그림에서는 상기 박막층(1)을 피코팅재(3)의 안쪽으로 밀어넣을 때에 박막층을 밀어 넣는 방향이나 영역에 따라 본 발명의 다른 양태의 제조방법이 실시될 수 있다.
박막층을 아래 방향으로 밀어넣을 경우에는 본 발명의 첫째 양태의 실시형태가 될 수 있으며, 상기 박막층을 박막층 증착 영역으로부터 벗어나는 곳으로 이동시키며 밀어넣는 경우에는 본 발명의 두 번째 양태와 같은 제조방법이 실시되는 것이다.
도3의 그림에서는 상기 박막층(1)을 피코팅재(3) 위에 증착된 초기의 위치로부터 이동시켜 지정된 지점에서 혼합되면서 모아지도록 함으로써 본 발명의 두 번째 양태에 따른 제조방법을 실시하는 것이다. 여기서 상기 박막층을 이동시키는 과정에서 상기 박막층은 당연히 상기 피코팅재의 일부분이 표면에 묻어 있는 상태로 이동되면서 혼합되어 모아진 상기 박막층과 피코팅재는 다시 박막층 증착영역으로 이동되거나 또는 별도의 독립된 장소에 따로 모아질 수도 있으나, 상기 혼합되면서 모아지는 장소를 특별히 제한할 필요는 없다.
상기 본 발명의 첫 번째 양태와 두 번째 양태의 실시 공정 및 부가설명에서 기술한 바와 같이 상기 a단계, b단계, d단계, S단계 또는 혼합단계 등과 같이 각 단계가 각각 구별되는 것과 같이 설명하였기 때문에 이해하기에 따라서는 각각 실시되는 시점이 시간적으로 따로 구별되는 것 같은 형태로 이해할 수도 있겠으나 각 단계가 순차적으로 배열된 각 단계별 실시 영역에서 동시에 순환 반복적으로 실시되도록 하는 것이 생산성이 크게 향상되므로 더욱 바람직하다.
도1 및 도2를 들어 설명한 제조방법에 있어서도 마찬가지로 각 단계는 시차를 두고 실시될 수도 있겠으나 생산성을 높이는 동시에 생산 장치와 부속 설비들을 가장 경제적인 가격으로 제작하기 위해서는 도2에서 보이듯이 상기 각 단계들 중 적어도 두 공정 단계는 적어도 한 곳 이상에서 동시에 이루어지거나 한 동작으로 두 공정 단계를 겸하여 실시할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 즉 피코팅재를 한 층 이상의 박막층 위에 추가로 공급하는 단계 b 또는 b2단계와 혼합공정이 겸하여 실시되는 양태, 또는 도2나 도3에서와 같이 상기 a단계에서 코팅된 한 층 이상의 박막층을 코팅된 시점에서의 위치와 다른 곳으로 밀어냄으로써 상기 피코팅재 중의 일부분을 상기 피코팅재 또는 캐리어로부터 분리시키는 상기 d단계 또는 d3단계와, 상기 피코팅재의 잔류부 또는 캐리어로 인시츄 상태에서 추가로 피코팅재를 공급하는 S단계가 하나의 공정으로 겸하여 실시되도록 하는 등의 방법이 해당된다.
이 것은 인용발명들에서는 실시가 불가능한 구성들인데, 이러한 효과를 위해서 상기 피코팅재는 충분한 두께와 용량을 갖는 것이 필요하며, 흐름성이 있는 지정된 범위의 점도를 갖는 유동성물질이거나 가소성물질인 것과 지정된 범위의 점도를 갖는 상태에서의 포화증기압이 증착공정에 장애가 되지 않도록 충분히 낮은 것이 요구된다.
본 발명의 세 번째 양태를 따라
인시츄 상태에서 혼합된 분리재에 의하여 서로 분리된 상태로 존재하는 적어도 두 층 이상의 박막층과 상기 두 층 이상의 박막층 사이에 혼합되어 있는 한 층 이상의 분리재를 포함하여 이루어지며, 상기 박막층은 증착된 상태에서의 최대길이가 박막층두께에 비하여 100배 이상인 것이며, 상기 분리재와 혼합된 상태에서의 박막층은 길이/두께의 비가 2 이상인 박막클러스터 제조방법에 있어서,
상기 제조방법은 피코팅기재를 준비하는 단계, 일 종 이상의 코팅재를 준비하는 단계, 일 종 이상의 분리재를 준비하는 단계, 상기 피코팅기재와 코팅재 및 분리재를 진공용기 안으로 설치 또는 로드(load)하는 단계와 상기 피코팅기재의 적어도 일부분에 상기 코팅재로 이루어지고 물리적증착 방법에 의해 형성되는 한 층 이상의 박막층을 코팅하는 a단계와, 상기 a단계에서 코팅된 한 층 이상의 박막층과 상기 분리재를 서로 접합시키는 l단계, 상기 l단계에서 서로 접합된 상기 박막층과 분리재를 피코팅기재로부터 분리시키는 m단계, 상기 m단계 또는 m5단계 후에 적어도 표면의 일부분이 노출된 상기 피코팅기재의 일부분 이상에 다시 상기 코팅재로 이루어지고 물리적증착 방법에 의해 형성되는 한 층 이상의 박막층을 코팅하는 a5단계, 상기 a5단계에서 코팅된 한 층 이상의 박막층과 상기 분리재를 서로 접합시키는 l5단계, 상기 l5단계에서 서로 접합된 상기 박막층과 분리재를 피코팅기재로부터 분리시키는 m5단계, 상기 a5단계로부터 l5단계, m5단계까지를 적어도 2회 이상 반복하는 r단계를 포함하여 이루어지는 것으로서, 상기 a, l, m, a5, l5, m5 및 r단계는 모두 인시츄 상태에서 이루어지는 것이고, 인시츄 상태에서 상기 박막층과 혼합된 상기 분리재는 용매의 개입 없이 물리적인 힘을 가하여 혼합한 것이며, 상기 혼합과정에서 상기 박막층과 상기 분리재는 적어도 1회 이상 분쇄되는 것이고, 상기 박막층과 상기 피코팅기재와의 접착력은 상기 박막층과 상기 분리재와의 접착력 보다 작은 것이며, 상기 분리재는 증기상태로 증착되는 과정을 거치지 않고 인시츄 상태에서 증착공정이 아닌 물리적 힘에 의해 이동하여 상기 박막층과 접합되며, 역시 물리적 힘에 의해 상기 박막층과 함께 상기 피코팅기재로부터 분리되며, 적어도 상기 박막층과 접합되는 시점과 지정된 기간 동안 유동성을 갖도록 지정된 범위의 점도를 갖는 물질이고, 상기 박막층과 상기 피코팅기재와의 접착력은 상기 박막층과 상기 분리재와의 접착력 보다 작은 것이며, 상기 분리재의 평균 두께는 상기 박막층의 평균 두께보다 더 두꺼운 것이고, 상기 박막층의 두께는 0.1나노메타 이상 50미크론 이하인 것이며, 상기 분리재는 유동성물질 또는 가소성물질인 동시에 적어도 한 표면물질은 섭씨 25도에서의 포화증기압이 100토르 이하이고 연화점은 섭씨 650도 이하이며, 상기 박막층과 접합되는 과정과 혼합되는 과정 중 적어도 일부분은 증착공정이 아닌 물리적인 힘이 작용하여 이루어지는 것이고, 상기 박막클러스터에 포함된 박막층들 중 적어도 일부분은 박막증착 공정 단계에서의 크기로부터 1/100 이하의 크기로 분쇄하여 사용되는 것임을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법이 제공된다.
상기 피코팅기재(7)는 피코팅재(3)와는 다른 개념의 것이다.
본 발명의 세 번째 양태는 첫째 둘째 양태와는 차별화된 것으로서 비제한적인 예시로서 도4를 들어서 설명할 수 있다. 이를 실시하기 위해서는 먼저 피코팅재(3)와는 다른 개념의 피코팅기재(7)를 준비하고 박막층(1)을 증착할 때에는 피코팅재(3)가 아닌 상기 피코팅기재(7)의 한 표면 이상에 증착하게 된다. 상기 피코팅기재의 표면에 증착된 박막층은 매우 얇은 두께를 갖으며 상기 피코팅기재의 표면은 견고한 고체재료이기 때문에 나이프나 브러쉬 등의 기구로는 상기 박막층을 상기 피코팅기재의 표면으로부터 용이하게 떼어낼 수가 없다. 따라서 본 발명에서는 지정된 범위 이상의 접착력을 갖는 분리재(9)를 도입하여 상기 피코팅기재 표면에 증착된 박막층(1)의 표면에 접합시키고 상기 분리재와 접합된 박막층과 함께 다시 떼어내는 공정을 반복함으로써 상기 피코팅기재 위에 증착되었다가 떼어지는 분리재와 박막층을 모아 혼합할 수 있으며, 이로써 본 발명의 박막클러스터를 제조할 수 있다. 상기 분리재는 적어도 상기 박막층과 접합되는 기간 동안은 유동성이거나 유연성을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같은 양태의 공정은 제한 없이 사용될 수 있으나 박막층을 증착하는 조건으로서 피코팅기재를 가열할 필요가 있을 때나 미세한 패턴 또는 3차원 패턴으로 박막층을 증착하고자 할 경우 등에도 매우 유용하게 사용될 수 있다.
상기 분리재(9)를 상기 박막층에 접합할 때와 분리재에 접합된 상기 박막층을 상기 피코팅기재로부터 분리할 때는 분리재를 증착시키는 방법이 아니라 물리적인 힘을 상기 분리재에 가할 수 있는 기구들을 사용하여 실시할 수 있다. 물리적인 힘을 상기 분리재에 가하여 박막층과 접합시키거나 분리할 수 있는 기구들은 특별히 제한할 필요는 없지만 비제한적 예시로서 블레이드, 나이프, 브러쉬, 롤러(Roller) 등의 형태로 구성된 것일 수 있다.
상기에서 적어도 피코팅재나 분리재의 일부분에 물리적인 힘을 가하여 상기 박막층들과 혼합하는 공정과 증착영역으로 이동시키는 공정 중 적어도 일부분은 진공챔버 안의 인시츄 상태에서 실시되는 것이 요구된다.
본 발명의 제조방법에 의해 제공되는 박막클러스터는 적어도 두 층 이상의 박막층과 상기 박막층들을 분리된 상태로 유지시켜 주는 피코팅재 또는 분리재를 포함하는 형태로 얻어진다.
상기 진공용기는 비제한적인 일 예로서 진공 증착챔버일 수 있으나 이에 제한되지 않고 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적증착(physical vapor deposition) 공정의 실시가 가능한 진공 장치라면 상기 진공용기로 간주할 수 있다.
상기 피코팅재의 형태는 특정한 조건이나 모양으로 제한할 이유는 없으며, 적어도 한 표면에 물리적증착에 의한 박막층 형성이 가능한 형태와 물성을 갖는 것이라야 한다.
본 발명의 제조방법을 설명함에 있어서, a단계, b단계, d단계 등과 같이 각 단계가 구별되는 것과 같이 설명하였기 때문에 이해하기에 따라서는 각각 실시되는 시점이 시간적으로 따로 구별되는 것 같은 형태로 이해할 수도 있겠으나 각 단계가 순차적으로 배열된 각 단계별 실시 영역에서 동시에 순환 반복적으로 실시되도록 하는 것이 생산성이 크게 향상되므로 더욱 바람직하다. 이러한 공정을 실시하기 위한 한 가지 형태로서 상기된 형태와 같이 상기 피코팅재가 지정된 캐리어의 한 면 이상에 구비된 상태이고, 상기 캐리어는 긴 필름형태나, 반복회전하는 롤 또는 순환밸트 형태의 것을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 박막클러스터나 박막입자 및 상기 2층 이상의 다른 물질을 포함하는 다층구조를 갖는 것이거나 3차원적으로 형성된 박막클러스터 또는 박막입자는 화장품재료, 안료, 도료, 의학재료, 전자재료, 촉매입자나 배터리 활물질, 인쇄전자용 잉크재료 등 매우 다양한 분야에서 적용될 수 있는 구조이다. 뿐만 아니라 상기 박막의 매우 유용한 형태로서 적어도 한 층의 전기전도도 또는 열전도도가 다른 한 층의 전기전도도나 열전도도 보다 큰 것임을 특징으로 하는 박막클러스터 또는 박막입자가 제공될 수 있다. 이러한 구조는 전자 전기부품들의 실장이나 배선 등 매우 다양한 전기연결 수단으로 적용될 수 있다.
본 발명에서 제공되는 박막클러스터 또는 박막입자는 피코팅재가 유동물질이거나 가소성물질이기 때문에 지정된 시점의 지정된 기간 동안 상기 각 박막층 중 적어도 일부분은 별도의 용매 없이 서로 분리되어 상호 간의 상대적 위치가 변동될 수 있는 것이다. 상기에서 설명한 바와 같이 피코팅재는 유동성물질 또는 가소성물질 중에서 선택하여 사용할 수 있으며, 포화증기압은 물리적증착 박막의 형성에 장해가 되지 않도록 충분히 낮은 것을 사용한다.
상기에서 혼합이라는 단어의 의미는 박막층과 피코팅재와 추가로 형성된 한 층 이상의 박막층을 포함하는 물질들이 도1(가)와 같이 가지런히 적층되어 있는 상태와 도2(사) 및 도3(바)와 같이 무질서한 상태로 서로 섞여 있는 상태 모두를 포함하는 의미로 사용된다. 상기 박막층이 최초로 증착된 상태에서의 최대길이가 박막층 두께에 비하여 100배 이하로 증착될 경우에는 품질은 향상될 수 있으나 지나치게 생산성이 떨어지게 되어 경제성이 없으며, 상기 피코팅재와 혼합된 상태에서의 박막층의 길이/두께의 비가 2 미만인 경우에는 박막(THIN FILM)형태가 아니라 거의나노입자(NANO PARTICLE)형태가 되기 때문에 본 발명에서 제공하고자 하는 박막입자를 생산할 수가 없게 된다.
또한 습식박막도금법에 의하여 생산되는 박막은 친환경적이지 못할 뿐만 아니라 박막자체의 순도 역시 문제가 되므로 박막층은 물리적증착방법에 의해 형성하는 것이 요구된다. 박막증착은 박막(THIN FILM)형태를 유지하기 위하여 피코팅재 표면 형상에 의지하여 형성하는 것이 요구된다.
지정된 두께를 갖는 대량의 박막층들을 생산하기 위하여 인시츄 상태에서 상기 박막층과 박막층 사이를 구분하는 피코팅재의 혼합이 필요하지만 피코팅재의 혼합은 증기상태를 거치지 않는 것이 중요하다. 왜나하면 증기상태를 만들어 박막층과 박막층 사이에 증착시키는 방법으로 혼합시킬 경우에는 상기 각 각 다른 물질의 증기들이 상호 확산 혼합되며 서로에 대한 오염물질로서 작용하여 박막의 순도와 품질에 대하여 심각한 저하를 초래할 뿐 만 아니라 상기한 바와 같이 진공장치와 부품들에 대한 오염과 제작비 향상 등의 대단히 많은 문제들을 일으키게 되기 때문이다.
따라서 증기상태를 거치지 않고 상기 박막층과 박막층들 사이에 피코팅재를 혼합시키기 위하여 본 발명에서는 피코팅재는 유동성물질 또는 가소성물질을 사용하고 이러한 물질 특성을 적절히 잘 이용하여 상기 박막층과 박막층을 서로 분리된 상태로 증착되도록 유도한다. 상기 피코팅재가 유동성물질, 특히 상온 유동성물질일 경우에는 가열이 전혀 필요치 않으므로 매우 편리한 공정을 실시할 수 있다.
그러나 상기 박막층이 3차원적 형상이거나 지정된 형상을 갖도록 하기 위해서는 상기 피코팅재가 유동성물질일 경우에는 정밀한 형상 조절이 제약을 받을 수 있다. 이러한 경우에는 가열유동성물질 또는 열가소성물질을 사용하여 임프린팅 방법을 사용하면 가열된 금형(MOLD)를 사용하여 상기 피코팅재의 표면에 제조하고자 하는 박막의 3차원적 형상을 임프린팅 할 수 있기 때문에 연속적으로 상기 금형에 마련된 3차원적 형상과 대응하는 박막을 생산할 수 있다.
이와 같이 유동할 수 있는 피코팅재를 사용하면 증발시키는 공정을 사용하여 증기상태를 거쳐 증착하는 공정없이 상기 박막층들 사이에 피코팅재를 기계적인 힘을 이용하여 혼합시킬 수 있으므로 상기에서 지적한 증기분자들에 의한 상호 오염문제나 부가적으로 발생되는 모든 문제들이 해결된 상태로 제조된 박막클러스터를 제공할 수 있다. 이러한 양태의 제조방법은 본 발명의 세 번째 양태와 같이 피코팅기재를 사용하여 제조하는 박막클러스터와는 차별화된 또 다른 제조방법이다.
본 발명에서의 혼합 공정은 상기 박막층 중의 적어도 한 층의 박막이 피코팅재 표면에 형성된 후에 실시되어야만 적어도 상기 한 층의 박막층과 혼합이 이루어지게 됨은 당연한 일이고, 인시츄 상태에서 이루어져야 높은 생산성이 유지된다.
상기 박막층들 중에서 적어도 한 층 이상은 상기 피코팅재가 적어도 한 층의 박막층 위에 인시츄 상태에서 추가로 형성된 후 상기 피코팅재 표면에 형성된 것이라야 대량의 박막층이 생산될 수 있다는 것은 자명한 일이며, 이 역시 물리적증착방법에 의해 형성된 것이라야 상기한 바와 같이 본 발명의 목적을 만족할 수 있는 것이다.
상기 피코팅재는 가열에 의해 증발시키는 공정을 사용하지 않지만 적어도 진공장치 내의 상온상태에서 포화증기압이 낮은 것일수록 바람직하다. 적어도 진공장치 내의 상온상태에서 포화증기압이 100토르 이하인 물질 중에서도 포화증기압이 작을수록 바람직하다. 100토르를 초과하는 물질을 피코팅재로 사용할 경우에는 물리적증착장치의 구성과 특성에 따라 차이는 있지만 피코팅재의 증기들이 박막층 형성을 방해하거나 오염시키는 영향으로 인해 치명적인 문제를 일으킬 수 있다.
상기 피코팅재는 인시츄 상태에서 적어도 지정된 기간 동안 물리적인 힘을 가하여 이동시키는 공정이 필요하기 때문에 유동성물질을 사용하거나 가소성물질을 사용하는 것이 필요하며 상기 피코팅재가 이동이 가능한 상태로 연화되는 연화점은 낮을수록 바람직하다.
그러나 피코팅재 물질 선택의 범위를 넓히기 위해서 상기 연화점은 섭씨 650도 이하인 것이 바람직하다. 이보다 더 높은 연화점을 갖는 피코팅재를 사용할 경우에는 상기 연화점까지 온도를 올리기 위해 많은 에너지를 소모하게 될 뿐 아니라 물리적증착장치의 구성 또한 고온의 피코팅재를 다루기 위해 매우 복잡하고 까다로운 구조와 재료를 필요로 하게 되기 때문이다.
상기 박막층 코팅 시점에서의 상기 피코팅재는 상기 박막층 두께보다 두껍게 구성되는 것이 요구된다. 피코팅재의 두께가 상기 박막층 두께보다 얇은 상태로 형성하기 위해서는 물리적증착 방법을 사용하여야 하는데 이러한 물리적증착 방법을 사용하여 피코팅재층을 형성하는 것은 본 발명의 범주를 벗어나는 방법일 뿐 아니라 이를 실행하기 위한 물리적증착 장치의 구성이 매우 복잡해지고 까다로운 공정을 요구하게 되기 때문이다.
인시츄 상태에서는 상기 혼합된 피코팅재는 용매를 포함하지 않는 것이 요구된다. 대부분의 용매물질은 증기압이 지나치게 높아서 진공장치 안의 진공분위기를 오염시키는 요인이될 뿐 아니라 진공펌프를 비롯한 많은 부품들에 악영향을 미치게 될 가능성이 있기 때문이다. 따라서 상기 피코팅재는 용매의 개입이 없는 상태로 변위를 일으키며 이동하고 상기 박막층들과 혼합하는 공정이 요구된다.
최종적으로 상기 박막클러스터에 포함된 박막층들 중 적어도 일부분 이상은 증착공정 단계에서의 크기로부터 1/100 이하의 크기로 분쇄하여 사용하게 되는데, 이와 같은 분쇄과정의 일부분은 인시츄과정에서 실시될 수 있지만 필요에 따라서는 진공용기 밖으로 꺼낸 후에 분쇄 및 선별 전용장치를 이용하여 실시될 수도 있다.
상기 피코팅재의 점도가 10 cps 이하일 경우에는 상기 박막층은 증착된 상태에서 지정된 조건의 박막형태를 유지하기 어렵게 되므로 바람직하지 않으며, 피코팅재의 그 두께 또한 혼합공정의 용이한 실시를 위해서 일정한 범위에 드는 것 또한 필요하다.
박막층 두께가 0.1나노메타 이하일 경우에는 박막층 형태로 유지되기가 어려우며 50미크론 이상일 경우에는 상기 박막층은 미세한 박막으로 분쇄하기 까다로울 뿐만 아니라 재료의 낭비가 심해지고 박막증착비용이 과다해지게 되므로 바람직하지 않다. 이러한 조건으로 수득된 박막클러스터는 인시츄상태에서 또는 진공용기 밖으로 언로드(unload)된 상태에서 증착되는 시점에서의 면적에 비하여 1/100 이하의 크기로 분쇄된 상태의 박막입자를 생산하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라
상기 피코팅재는 상온 유동성재료인 것을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법이 제공된다. 또한 상기 피코팅재는 열가소성재료이며, 인시츄 상태에서 지정된 기간 동안 유동성 부여를 위해 가열에 의하여 용융된 상태인 것이라도 본 발명의 한 양태가 될 수 있다. 상기 피코팅재는 적어도 일부분이 지지기재 위에 구비된 상태인 것일 수 있으며, 열가소성 물질로서 프리스탠딩(free-standing)상태로서 지정된 형상을 갖도록 제조된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라
상기 b단계, b2단계, S단계에 있어서 추가로 공급되는 상기 피코팅재 중의 적어도 일부분은 다른 장소로부터 이송 및 공급되는 것이 아니라 상기 코팅된 박막층들이 변위를 일으키면서 상기 박막층들 보다 밑부분에 있던 피코팅재의 일부분이 노출되면서 새롭게 공급되는 피코팅재인 것임을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법이 제공된다. 본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 b단계에서 피코팅재를 추가로 형성하는 방법은 상기 a단계에서 코팅된 박막층 위에 피코팅재를 추가하는 방법과 상기 a단계에서 코팅된 박막층 하부에 존재하던 피코팅재 중의 일부분을 a단계에서 코팅된 박막층 상부로 이동시키는 방법 중에서 선택된 한 가지 이상의 방법인 것을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라
상기 분쇄 공정은 인시츄 상태에서 이루어지는 것이며, 상기 분쇄 공정의 시작부터 끝까지의 기간 중 지정된 기간 동안 상기 분쇄된 박막층과 혼합된 피코팅재 위에 적어도 한 층 이상의 박막층이 추가로 더 형성되는 것임을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법이 제공된다. 본 서에서 인시츄 상태라 함은 박막공정이 진행되는 진공용기 안에서 이루어지는 상태, 즉 대기압 상태로 상기 피코팅재나 박막층들이 꺼내지기 전 진공용기 안에 머무르는 상태를 의미한다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라
상기 박막클러스터로부터 상기 피코팅재 일부분 이상을 제거하고 지정된 크기까지 추가로 더 분쇄함으로써 얻어진 것임을 특징으로 하는 박막입자가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라
상기 박막클러스터 제조방법에서 상기 박막클러스터를 진공용기 외부로 언로드하는 단계와 상기 피코팅재 일부분 이상을 제거하는 단계와 지정된 크기까지 추가로 더 분쇄하는 단계를 추가로 더 실시하여 이루어짐을 특징으로 하는 박막입자 제조방법이 제공된다. 물론 본 발명에서 수득된 모든 박막입자들은 공지기술에 따라서 입자의 크기에 따른 분석과 분류 단계를 더 거쳐서 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라 상기 박막층 중 일부분 이상은 적어도 2층 이상의 다른 물질을 포함하는 다층구조의 박막층임을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법이 제공된다. 예를 들면, 상기 박막층에 포함된 적어도 한 층의 화학적 안정성이 다른 한 층의 화학적 안정성 보다 큰 것임을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라
상기 박막층이 증착되는 시점에서 상기 피코팅재의 표면이 지정된 형상으로 적어도 두 곳 이상에 3차원적으로 형성된 함몰부 및/또는 돌출부를 포함하는 형태로서 상기 박막층들 중 적어도 일부분 이상은 3차원 형상으로 형성되는 것임을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태를 따라
상기 피코팅재는 지정된 캐리어 또는 지지기재의 한 면 이상에 구비된 것이며, 상기 캐리어 또는 지지기재는 필름이나 롤 또는 순환밸트인 것임을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법이 제공된다.
본 발명의 제조방법을 설명함에 있어서, a단계, b단계, d단계 등과 같이 각 단계가 구별되는 것과 같이 설명하였기 때문에 이해하기에 따라서는 각각 실시되는 시점이 시간적으로 따로 구별되는 것 같은 형태로 이해할 수도 있겠으나 각 단계가 순차적으로 배열된 각 단계별 실시 영역에서 동시에 순환 반복적으로 실시되도록 하는 것이 생산성이 크게 향상되므로 더욱 바람직하다. 이러한 공정을 실시하기 위한 한 가지 형태로서 상기된 형태와 같이 상기 피코팅재가 지정된 캐리어의 한 면이상에 구비된 상태이고, 상기 캐리어는 긴 필름형태나, 반복회전하는 롤 또는 순환밸트 형태가 도입될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 박막클러스터나 박막입자 및 상기 2층 이상의 다른 물질을 포함하는 다층구조를 갖는 것이거나 3차원적으로 형성된 박막클러스터 또는 박막입자는 화장품재료, 안료, 도료, 의학재료, 전자재료, 촉매입자나 배터리 활물질 등 매우 다양한 분야에서 적용될 수 있는 구조이다. 뿐만 아니라 상기 박막의 매우 유용한 형태로서 적어도 한 층의 전기전도도 또는 열전도도가 다른 한 층의 전기전도도나 열전도도 보다 큰 것임을 특징으로 하는 박막클러스터 또는 박막입자가 제공될 수 있다. 이러한 구조는 전자 전기부품들의 실장이나 배선 등 매우 다양한 전기연결 수단으로 적용될 수 있다.
본 발명에서 제공되는 박막클러스터 또는 박막입자는 피코팅재가 유동물질이거나 가소성물질이기 때문에 지정된 시점의 지정된 기간 동안 상기 각 박막층 중 적어도 일부분은 별도의 용매 없이 서로 분리되어 상호 간의 상대적 위치가 변동될 수 있는 것이다. 상기에서 설명한 바와 같이 피코팅재는 유동성물질 또는 가소성물질 중에서 선택하여 사용할 수 있으며, 포화증기압은 물리적증착 박막의 형성에 장해가 되지 않도록 충분히 낮은 것을 사용한다.
상기에서 혼합이라는 단어의 의미는 박막층과 피코팅재와 추가로 형성된 한 층 이상의 박막층을 포함하는 물질들이 도1(가)와 같이 가지런히 적층되어 있는 상태와 도2(사) 및 도3(바)와 같이 무질서한 상태로 서로 섞여 있는 상태 모두를 포함하는 의미로 사용된다. 상기 박막층이 최초로 증착된 상태에서의 최대길이가 박막층 두께에 비하여 100배 이하로 증착될 경우에는 품질은 향상될 수 있으나 지나치게 생산성이 떨어지게 되어 경제성이 없으며, 상기 피코팅재와 혼합된 상태에서의 박막층의 길이/두께의 비가 2 미만인 경우에는 박막(THIN FILM)형태가 아니라 거의 나노입자(NANO PARTICLE)형태가 되기 때문에 본 발명에서 제공하고자 하는 박막입자를 생산할 수가 없게 된다.
또한 습식박막도금법에 의하여 생산되는 박막은 친환경적이지 못할 뿐만 아니라 박막자체의 순도 역시 문제가 되므로 박막층은 물리적증착방법에 의해 형성하는 것이 요구된다. 박막증착은 박막(THIN FILM)형태를 유지하기 위하여 피코팅재 표면 형상에 의지하여 형성하는 것이 요구된다.
지정된 두께를 갖는 대량의 박막층들을 생산하기 위하여 인시츄 상태에서 상기 박막층과 박막층 사이를 구분하는 피코팅재의 혼합이 필요하지만 피코팅재의 혼합은 증기상태를 거치지 않는 것이 중요하다. 왜나하면 증기상태를 만들어 박막층과 박막층 사이에 증착시키는 방법으로 혼합시킬 경우에는 상기 각 각 다른 물질의 증기들이 상호 확산 혼합되며 서로에 대한 오염물질로서 작용하여 박막의 순도와 품질에 대하여 심각한 저하를 초래할 뿐 만 아니라 상기한 바와 같이 진공장치와 부품들에 대한 오염과 제작비 향상 등의 대단히 많은 문제들을 일으키게 되기 때문이다.
따라서 증기상태를 거치지 않고 상기 박막층과 박막층들 사이에 피코팅재를 혼합시키기 위하여 본 발명에서는 피코팅재는 유동성물질 또는 가소성물질을 사용하고 이러한 물질 특성을 적절히 잘 이용하여 상기 박막층과 박막층을 서로 분리된 상태로 증착되도록 유도한다. 상기 피코팅재가 유동성물질, 특히 상온 유동성물질일 경우에는 가열이 전혀 필요치 않으므로 매우 편리한 공정을 실시할 수 있다.
그러나 상기 박막층이 3차원적 형상이거나 지정된 형상을 갖도록 하기 위해서는 상기 피코팅재가 유동성물질일 경우에는 정밀한 형상 조절이 제약을 받을 수 있다. 이러한 경우에는 가열유동성물질 또는 열가소성물질을 사용하여 임프린팅 방법을 사용하면 가열된 금형(MOLD)를 사용하여 상기 피코팅재의 표면에 제조하고자 하는 박막의 3차원적 형상을 임프린팅 할 수 있기 때문에 연속적으로 상기 금형에 마련된 3차원적 형상과 대응하는 박막을 생산할 수 있다.
이와 같이 유동할 수 있는 피코팅재를 사용하면 증발시키는 공정을 사용하여 증기상태를 거쳐 증착하는 공정없이 상기 박막층들 사이에 피코팅재를 기계적인 힘을 이용하여 혼합시킬 수 있으므로 상기에서 지적한 증기분자들에 의한 상호 오염문제나 부가적으로 발생되는 모든 문제들이 해결된 상태로 제조된 박막클러스터를 제공할 수 있다.
이 공정은 상기 박막층 중의 적어도 한 층의 박막이 피코팅재 표면에 형성된 후에 실시되어야만 적어도 상기 한 층의 박막층과 혼합이 이루어지게 됨은 당연한 일이고, 인시츄 상태에서 이루어져야 높은 생산성이 유지된다.
상기 박막층들 중에서 적어도 한 층 이상은 상기 피코팅재가 적어도 한 층의 박막층 위에 인시츄 상태에서 추가로 형성된 후 상기 피코팅재 표면에 형성된 것이라야 대량의 박막층이 생산될 수 있다는 것은 자명한 일이며, 이 역시 물리적증착방법에 의해 형성된 것이라야 상기한 바와 같이 본 발명의 목적을 만족할 수 있는 것이다.
상기 피코팅재는 가열에 의해 증발시키는 공정을 사용하지 않지만 적어도 진공장치 내의 상온상태에서 포화증기압이 낮은 것일수록 바람직하다. 적어도 진공장치 내의 상온상태에서 포화증기압이 100토르 이하인 물질 중에서도 포화증기압이 작을수록 바람직하다. 100토르를 초과하는 물질을 피코팅재로 사용할 경우에는 물리적증착장치의 구성과 특성에 따라 차이는 있지만 피코팅재의 증기들이 박막층 형성을 방해하거나 오염시키는 영향으로 인해 치명적인 문제를 일으킬 수 있다.
상기 피코팅재는 인시츄 상태에서 적어도 지정된 기간 동안 물리적인 힘을 가하여 이동시키는 공정이 필요하기 때문에 유동성물질을 사용하거나 가소성물질을 사용하는 것이 필요하며 상기 피코팅재가 이동이 가능한 상태로 연화되는 연화점은 낮을수록 바람직하다.
그러나 피코팅재 물질 선택의 범위를 넓히기 위해서 상기 연화점은 섭씨 650도 이하인 것이 바람직하다. 이보다 더 높은 연화점을 갖는 피코팅재를 사용할 경우에는 상기 연화점까지 온도를 올리기 위해 많은 에너지를 소모하게 될 뿐 아니라 물리적증착장치의 구성 또한 고온의 피코팅재를 다루기 위해 매우 복잡하고 까다로운 구조와 재료를 필요로 하게 되기 때문이다.
상기 박막층 코팅 시점에서의 상기 피코팅재는 상기 박막층 두께보다 두껍게 구성되는 것이 요구된다. 피코팅재의 두께가 상기 박막층 두께보다 얇은 상태로 형성하기 위해서는 물리적증착 방법을 사용하여야 하는데 이러한 물리적증착 방법을 사용하여 피코팅재층을 형성하는 것은 본 발명의 범주를 벗어나는 방법일 뿐 아니라 이를 실행하기 위한 물리적증착 장치의 구성이 매우 복잡해지고 까다로운 공정을 요구하게 되기 때문이다.
인시츄 상태에서는 상기 혼합된 피코팅재는 용매를 포함하지 않는 것이 요구된다. 대부분의 용매물질은 증기압이 지나치게 높아서 진공장치 안의 진공분위기를 오염시키는 요인이될 뿐 아니라 진공펌프를 비롯한 많은 부품들에 악영향을 미치게 될 가능성이 있기 때문이다. 따라서 상기 피코팅재는 용매의 개입이 없는 상태로 변위를 일으키며 이동하고 상기 박막층들과 혼합하는 공정이 요구된다.
최종적으로 상기 박막클러스터에 포함된 박막층들 중 적어도 일부분 이상은 증착공정 단계에서의 크기로부터 1/100 이하의 크기로 분쇄하여 사용하게 되는데, 이와 같은 분쇄과정의 일부분은 인시츄 상태에서 상기 혼합공정과 동시에 실시될 수 있지만 필요에 따라서는 진공용기 밖으로 꺼낸 후에 분쇄 및 선별 전용장치를 이용하여 실시될 수도 있다. 비제한적인 일 실시예로서 인시츄 상태에서 모터(motor)로 구동되는 회전식 브러쉬를 이용해 상기 피코팅재와 박막층에 물리적인 힘을 가하여 혼합하며 분쇄한 결과, 박막층 증착 시의 면적이 약 1평방메타(m²)로 넓은 쉬트형태의 박막층을 1 내지 100 평방미크론 단위의 면적을 갖는 미세 박막층들로 분쇄할 수 있었다. 이를 위해 사용되는 상기 회전식 브러쉬의 적어도 일부분은 상기 피코팅재와 박막층의 적어도 일부분과 중첩되는 상태로 설치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 상기 피코팅재는 유동성 물질이거나 가소성 물질이기 때문에 상기 브러쉬와 같은 혼합 기구를 이용하면 용매의 개입을 완전히 배제한 상태로 상기 박막층들과 피코팅재를 물리적인 힘으로 충분히 혼합할 수 있을 뿐 아니라 상기 혼합 공정에 의하여, 한 층 이상의 박막층 위쪽이나 또는 박막층 증착소스와 대면하는 증착영역 면쪽으로, 상기 피코팅재 물질을 이동시키거나 새롭게 공급할 수 있는 것이다.
상기 피코팅재의 점도가 10 cps 이하일 경우에는 상기 박막층은 증착된 상태에서 지정된 조건의 박막형태를 유지하기 어렵게 되므로 바람직하지 않으며, 혼합공정을 용이하게 실시하기 위해서는 그 두께 또한 일정한 범위에 드는 것이 필요하다.
박막층 두께가 0.1나노메타 이하일 경우에는 박막층 형태로 유지되기가 어려우며 50미크론 이상일 경우에는 상기 박막층은 미세한 박막으로 분쇄하기 까다로울 뿐만 아니라 재료의 낭비가 심해지고 박막증착비용이 과다해지게 되므로 바람직하지 않다. 이러한 조건으로 수득된 박막클러스터는 인시츄상태에서 또는 진공용기 밖으로 언로드(unload)된 상태에서 증착되는 시점에서의 면적에 비하여 1/100 이하의 크기로 분쇄된 상태의 박막입자를 생산하기 위한 것이다.
참고로 상기 r단계를 마치는 시점은 r단계에서 실시되는 모든 단계를 2회 이상 실시한 후에 마치게 되지만 r단계를 구성하는 모든 단계 중 마지막 단계까지 실시한 후에 마쳐야할 필요는 없다. 일 예로서 본 발명의 첫 번째 양태에서의 r단계는 a2단계로부터 b2단계까지의 공정을 2회 이상 반복한 후에 마치게 되지만 지정된 횟수만큼의 a2단계와 b2단계를 반복한 후의 시점이라면 r단계를 마치기 전에 반드시 b2단계까지 실시한 후에 마쳐야할 필요는 없으며, b2단계를 실시하기 전 단계인 a2단계를 실시한 직후에 마칠 수도 있는 것이다.
아울러 본 발명에서 피코팅재는 점도, 포화증기압, 연화점 등 물리적 특성을 조절하기 위하여 두 종류 이상의 물질을 혼합하여 사용하는 방법도 가능하다.

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1;박막층 3;피코팅재 5;캐리어(지지기재)
7;피코팅기재 9;분리재

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인시츄 상태에서 혼합된 피코팅재에 의하여 서로 분리된 상태로 존재하는 적어도 두 층 이상의 박막층과 상기 두 층 이상의 박막층 사이에 혼합되어 있는 한 층 이상의 피코팅재를 포함하여 이루어지며, 상기 박막층은 증착된 상태에서의 최대길이가 막층두께에 비하여 100배 이상인 것이며, 상기 피코팅재와 혼합된 상태에서의 박막층은 길이/두께의 비가 2 이상인 박막클러스터 제조방법에 있어서,
상기 제조방법은 일 종 이상의 피코팅재를 준비하는 단계와 일 종 이상의 코팅재를 준비하는 단계와 상기 피코팅재와 코팅재를 진공용기 안으로 로드(load)하는 단계와 상기 피코팅재의 적어도 일부분에 상기 코팅재로 이루어지고 물리적증착 방법에 의해 형성되는 한 층 이상의 박막층을 코팅하는 a단계와, 상기 a단계에서 코팅된 한 층 이상의 박막층 중 적어도 일부분의 윗 면에 추가로 피코팅재를 이동시키거나 형성하는 b단계, 상기 b단계 또는 한 층 이상의 박막층 중 적어도 일부분의 윗 면에 추가로 피코팅재를 이동시키거나 형성하는 단계에서 추가로 형성된 피코팅재의 적어도 일부분에 상기 코팅재로 이루어지는 한 층 이상의 박막층을 추가로 코팅하는 a2단계, 상기 a2단계에서 코팅된 한 층 이상의 박막층 중 적어도 일부분의 윗 면에 추가로 피코팅재를 이동시키거나 형성하는 b2단계, 상기 a2단계로부터 b2단계까지의 공정을 적어도 2회 이상 반복하는 r단계를 포함하여 이루어지는 것으로서, 상기 피코팅재는 유동성물질 또는 가소성물질인 동시에 적어도 한 표면의 물질은 섭씨 25도에서의 포화증기압이 100토르 이하인 동시에 연화점은 섭씨 650도 이하이며, 적어도 상기 b단계 및 b2단계에서 추가로 피코팅재가 이동되거나 형성될 때에 상기 피코팅재는 증기상태로 증착되는 과정을 거치지 않고 피코팅재의 유동성을 유지하는 지정된 범위의 점도를 갖는 상태로 적어도 상기 피코팅재에 물리적인 힘이 작용하여 변위를 일으키며 형성되는 것이며,
상기 a, b, a2, b2 및 r단계는 모두 인시츄 상태에서 이루어지는 것이고, 적어도 상기 두 층 이상의 박막층 사이에 혼합되는 피코팅재의 혼합공정은 상기 박막층 중의 적어도 한 층의 박막층이 상기 피코팅재 표면에 형성된 후 인시츄 상태에서 이루어진 것이며, 상기 인시츄 상태에서 혼합된 피코팅재는 피코팅재를 용매 중에 녹이는 방식이 아니라 용매의 개입 없이 적어도 상기 피코팅재에 물리적인 힘을 가하여 혼합한 것이고, 적어도 상기 박막층 코팅 시점에서의 상기 피코팅재는 상기 박막층의 두께 보다 두껍고, 10 cps 이상의 점도를 유지하는 것임을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법
인시츄 상태에서 혼합된 피코팅재에 의하여 서로 분리된 상태로 존재하는 적어도 두 층 이상의 박막층과 상기 두 층 이상의 박막층 사이에 혼합되어 있는 한 층 이상의 피코팅재를 포함하여 이루어지며, 상기 박막층은 증착된 상태에서의 최대길이가 박막층두께에 비하여 100배 이상인 것이며, 상기 피코팅재와 혼합된 상태에서의 박막층은 길이/두께의 비가 2 이상인 박막클러스터 제조방법에 있어서,
상기 제조방법은 피코팅재를 준비하는 단계와 일 종 이상의 코팅재를 준비하는 단계와 상기 피코팅재와 코팅재를 진공용기 안으로 로드(load)하는 단계와 상기 피코팅재의 적어도 일부분에 상기 코팅재로 이루어지고 물리적증착 방법에 의해 형성되는 한 층 이상의 박막층을 코팅하는 a단계와, 상기 a단계에서 코팅된 한 층 이상의 박막층과 상기 피코팅재 중의 적어도 일부분을 상기 피코팅재 또는 캐리어로부터 분리시키는 d단계, 상기 d단계 또는 한 층 이상의 박막층과 피코팅재 중의 적어도 일부분을 피코팅재 또는 캐리어로부터 분리시키는 단계 후에 남겨진 상기 피코팅재의 잔류부 또는 캐리어로 인시츄 상태에서 추가로 피코팅재를 공급하는 S단계, 상기 S단계에서 추가 공급된 피코팅재의 적어도 일부분에 상기 코팅재로 이루어지는 한 층 이상의 박막층을 코팅하는 a3단계, 상기 a3단계에서 코팅된 한 층 이상의 박막층과 피코팅재 중의 적어도 일부분을 상기 피코팅재 또는 캐리어로부터 분리시키는 d3단계, 상기 S단계로부터 상기a3단계, d3단계까지의 공정을 적어도 2회 이상 반복하는 r단계를 포함하여 이루어지는 것으로서, 상기 피코팅재는 유동성물질 또는 가소성물질인 동시에 적어도 한 표면의 물질은 섭씨 25도에서의 포화증기압이 100토르 이하인 동시에 연화점은 섭씨 650도 이하이며, 상기 인시츄 상태에서 박막층들과 혼합된 피코팅재는 인시츄 상태에서 일 회 이상 유동성을 유지하는 상태로 적어도 지정된 기간 동안 이동하여 위치가 변하는 것이고, 상기 S단계에서 추가로 피코팅재가 공급될 때에 상기 피코팅재는 증기상태로 증착되는 과정을 거치지 않고 피코팅재의 유동성을 유지하는 지정된 범위의 점도를 갖는 상태로 적어도 상기 피코팅재에 물리적인 힘이 작용하여 변위를 일으키며 공급되는 것이며,
상기 a, d, S, a3, d3 및 r단계는 모두 인시츄 상태에서 이루어지는 것이고,
적어도 상기 두 층 이상의 박막층 사이에 혼합되는 피코팅재의 혼합공정은 상기 박막층 중의 적어도 한 층의 박막층이 상기 피코팅재 표면에 형성된 후 인시츄 상태에서 이루어진 것이고, 상기 인시츄 상태에서 혼합된 피코팅재는 피코팅재를 용매 중에 녹이는 방식이 아니라 용매의 개입 없이 상기 피코팅재와 상기 박막층에 물리적인 힘을 가하여 상기 박막층들을 적어도 1회 이상 분쇄시키면서 혼합한 것이며, 적어도 상기 박막층 코팅 시점에서의 상기 피코팅재는 상기 박막층의 두께 보다 두껍고, 10 cps 이상의 점도를 유지하는 것임을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법
인시츄 상태에서 혼합된 분리재에 의하여 서로 분리된 상태로 존재하는 적어도 두 층 이상의 박막층과 상기 두 층 이상의 박막층 사이에 혼합되어 있는 한 층 이상의 분리재를 포함하여 이루어지며, 상기 박막층은 증착된 상태에서의 최대길이가 박막층두께에 비하여 100배 이상인 것이며, 상기 분리재와 혼합된 상태에서의 박막층은 길이/두께의 비가 2 이상인 박막클러스터 제조방법에 있어서,
상기 제조방법은 피코팅기재를 준비하는 단계, 일 종 이상의 코팅재를 준비하는 단계, 일 종 이상의 분리재를 준비하는 단계, 상기 피코팅기재와 코팅재 및 분리재를 진공용기 안으로 설치 또는 로드(load)하는 단계와 상기 피코팅기재의 적어도 일부분에 상기 코팅재로 이루어지고 물리적증착 방법에 의해 형성되는 한 층 이상의 박막층을 코팅하는 a단계와, 상기 a단계에서 코팅된 한 층 이상의 박막층과 상기 분리재를 서로 접합시키는 l단계, 상기 l단계에서 서로 접합된 상기 박막층과 분리재를 피코팅기재로부터 분리시키는 m단계, 상기 m단계 또는 서로 접합된 박막층과 분리재를 피코팅기재로부터 분리시키는 단계 후에 적어도 표면의 일부분이 노출된 상기 피코팅기재의 일부분 이상에 다시 상기 코팅재로 이루어지고 물리적증착 방법에 의해 형성되는 한 층 이상의 박막층을 코팅하는 a5단계, 상기 a5단계에서 코팅된 한 층 이상의 박막층과 상기 분리재를 서로 접합시키는 l5단계, 상기 l5단계에서 서로 접합된 상기 박막층과 분리재를 피코팅기재로부터 분리시키는 m5단계, 상기 a5단계로부터 l5단계, m5단계까지를 적어도 2회 이상 반복하는 r단계를 포함하여 이루어지는 것으로서, 상기 a, l, m, a5, l5, m5 및 r단계는 모두 인시츄 상태에서 이루어지는 것이고, 인시츄 상태에서 상기 박막층과 혼합된 상기 분리재는 용매의 개입 없이 물리적인 힘을 가하여 혼합한 것이며, 상기 혼합과정에서 상기 박막층과 상기 분리재는 적어도 1회 이상 분쇄되는 것이고, 상기 분리재는 증기상태로 증착되는 과정을 거치지 않고 인시츄 상태에서 증착공정이 아닌 물리적 힘에 의해 이동하여 상기 박막층과 접합되며, 역시 물리적 힘에 의해 상기 박막층과 함께 상기 피코팅기재로부터 분리되며, 적어도 상기 박막층과 접합되는 시점과 지정된 기간 동안 유동성을 갖도록 지정된 범위의 점도를 갖는 물질이고, 상기 박막층과 상기 피코팅기재와의 접착력은 상기 박막층과 상기 분리재와의 접착력 보다 작은 것이며, 상기 분리재의 평균 두께는 상기 박막층의 평균 두께보다 더 두꺼운 것이고, 상기 박막층의 두께는 0.1나노메타 이상 50미크론 이하인 것이며, 상기 분리재는 유동성물질 또는 가소성물질인 동시에 적어도 한 표면물질은 섭씨 25도에서의 포화증기압이 100토르 이하이고 연화점은 섭씨 650도 이하이며, 상기 박막층과 접합되는 과정과 혼합되는 과정 중 적어도 일부분은 증착공정이 아닌 물리적인 힘이 작용하여 이루어지는 것이고, 상기 박막클러스터에 포함된 박막층들 중 적어도 일부분은 박막증착 공정 단계에서의 크기로부터 1/100 이하의 크기로 분쇄하여 사용되는 것임을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서 상기 피코팅재 또는 상기 분리재는 상온에서 유동성재료인 것을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법
제4항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서 제4항의 b단계, b2단계 또는 제5항의 S단계에서 추가로 공급되는 상기 피코팅재 중의 적어도 일부분은 다른 장소로부터 이송 및 공급되는 것이 아니라 상기 코팅된 박막층들이 변위를 일으키면서 상기 박막층들 보다 밑부분에 있던 피코팅재의 일부분이 노출되면서 새롭게 공급되는 피코팅재인 것임을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법
제5항에 있어서 상기 분쇄 공정은 인시츄 상태에서 이루어지는 것이며, 상기 분쇄 공정의 시작부터 끝까지의 기간 중 지정된 기간 동안 상기 분쇄된 박막층과 혼합된 피코팅재 위에 적어도 한 층 이상의 박막층이 추가로 더 형성되는 것임을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법
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제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서 상기 박막클러스터 제조방법에 의해 제조된 상기 박막클러스터를 진공용기 외부로 언로드하는 단계와 상기 피코팅재 또는 분리재의 적어도 일부분 이상을 제거하는 단계와 지정된 크기까지 추가로 더 분쇄하는 단계를 더 실시하여 이루어짐을 특징으로 하는 박막입자 제조방법
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서 상기 박막층 중 일부분 이상은 적어도 2층 이상의 다른 물질을 포함하는 다층구조의 박막층임을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서 상기 박막층이 증착되는 시점에서 피코팅재 또는 피코팅기재의 표면이 지정된 형상으로 적어도 두 곳 이상에 3차원적으로 형성된 함몰부 및/또는 돌출부를 포함하는 형태로서 상기 박막층들 중 적어도 일부분 이상은 3차원 형상으로 형성되는 것임을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법
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제4항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서 상기 피코팅재는 지정된 캐리어 또는 지지기재의 한 면 이상에 구비된 것이며, 상기 캐리어 또는 지지기재는 필름, 롤, 순환밸트 중에서 선택된 1종 이상의 형태인 것임을 특징으로 하는 박막클러스터 제조방법