KR102550153B1 - 미세입자 표면 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 처리 챔버 내부를 분할하여 설치되는 분산 낙하부에 의하여 미세 입자를 분산 및 낙하시키면서 원자층 증착 공정 방법으로 미세 입자 표면을 균일하게 표면처리할 수 있는 미세입자 표면 처리 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 미세입자 표면 처리 장치는, 내부에 차단 공간이 형성되며, 미세입자 표면 처리 공정이 진행되는 처리 챔버; 상기 처리 챔버의 내부 공간을 가로질러 분할하도록 설치되며, 분할된 일측 공간에 공급된 상기 미세입자를 분산시키면서 분할된 타측 공간으로 낙하시키는 분산 낙하부; 원자층 증착 방법으로 상기 미세입자 표면 처리를 위한 공정 가스를 상기 처리 챔버 내부로 공급하는 가스 공급부; 상기 처리 챔버 내부의 기체 및 상기 공정 가스를 배기하는 배기부;를 포함한다.

Description

미세입자 표면 처리 장치{A APPARATUS FOR TREATING THE TINY PARTICLES}
본 발명은 미세입자 표면 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 처리 챔버 내부를 분할하여 설치되는 분산 낙하부에 의하여 미세 입자를 분산 및 낙하시키면서 원자층 증착 공정 방법으로 미세 입자 표면을 균일하게 표면처리할 수 있는 미세입자 표면 처리 장치에 관한 것이다.
나노(nano) 또는 마이크로(micro) 크기의 파우더인 미세 입자에 안정성, 내마모성 또는 항균성 등의 기능성을 부여하기 위하여 표면에 코팅처리하는 기술이 개발되어 있다.
이러한 미세입자 표면 코팅 처리에는 에어로졸 공정(Aerosol process), 졸겔법(sol-gel method), 화학기상 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition), 원자층 증착법(ALD: Atomic Layer Deposition) 등이 주로 사용된다.
이 중에 원자층 증착(Atomic Layer Deposition)법은 단원자층의 화학적 흡착 및 탈착을 이용한 나노 스케일의 박막 증착기술로서 각 반응물질들을 개별적으로 분리하여 펄스 형태로 챔버에 공급함으로써 기판 표면에 반응물질의 표면 포화(surface saturation) 반응에 의한 화학적 흡착과 탈착을 이용한 박막 증착 기술이다.
이러한 원자층 증착법에 의하여 미세입자를 표면처리하면, 코팅 표면과의 부착성이 우수하고 뛰어난 단차피복성으로 인하여 아무리 복잡한 입체 형상의 파우더에도 균일한 두께로 박막 코팅이 가능한 장점이 있다. 또한 원자층 증착법은 다른 공정에 비하여 낮은 온도에서 공정이 가능하여 폴리머 재질의 미세입자 등 다양한 재질에 대하여 공정이 가능한 장점도 있다.
그런데 종래의 미세입자 표면처리 장치는 미세입자의 효과적으로 분산시키면서 공정을 진행하여 모든 미세입자에 대한 균일한 처리가 가능하고 공정 쓰루풋이 우수한 기술의 개발이 미진하여 이의 개발이 절실하게 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 처리 챔버 내부를 분할하여 설치되는 분산 낙하부에 의하여 미세 입자를 분산 및 낙하시키면서 원자층 증착 공정 방법으로 미세 입자 표면을 균일하게 표면처리할 수 있는 미세입자 표면 처리 장치를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 미세입자 표면 처리 장치는, 내부에 차단 공간이 형성되며, 미세입자 표면 처리 공정이 진행되는 처리 챔버; 상기 처리 챔버의 내부 공간을 가로질러 분할하도록 설치되며, 분할된 일측 공간에 공급된 상기 미세입자를 분산시키면서 분할된 타측 공간으로 낙하시키는 분산 낙하부; 원자층 증착 방법으로 상기 미세입자 표면 처리를 위한 공정 가스를 상기 처리 챔버 내부로 공급하는 가스 공급부; 상기 처리 챔버 내부의 기체 및 상기 공정 가스를 배기하는 배기부;를 포함한다.
그리고 본 발명에 따른 미세입자 표면 처리 장치에는, 상기 분산 낙하부를 진동시키는 진동부가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 분산 낙하부는, 상기 처리 챔버 내부 공간을 가로질러 설치되며, 상기 미세입자가 통과할 수 있는 다수개의 통과홀이 구비되는 분산 통과 부재; 상기 분산 통과 부재를 상기 처리 챔버 내부에 설치하는 프레임;을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 분사 통과 부재는 일정한 메쉬 사이즈를 가지는 메쉬인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 진동부는 상기 프레임에 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 진동부는 상기 처리 챔버의 외부에 상기 프레임과 연결되어 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 미세입자 표면 처리 장치에는, 상기 처리 챔버의 외부에 상기 처리 챔버와 결합되어 설치되며, 상기 처리 챔버의 상하 위치를 변동시키는 위치 변동부가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 위치 변동부는 상기 처리 챔버를 회전시키는 챔버 회전부인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 미세입자 표면 처리 장치에는, 상기 가스 공급부와 배기부와 연결되어 설치되며, 상기 처리 챔버의 회전에도 불구하고 꼬임 현상없이 상기 가스 공급부와 배기부를 연결하는 공급배기 연결부가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 미세입자 표면 처리 장치에는, 상기 처리 챔버의 외면을 감싸도록 설치되어, 상기 처리 챔버를 가열하는 제1 쟈켓 히터가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 미세입자 표면 처리 장치에는, 상기 가스 공급부와 배기부를 감싸도록 설치되며, 상기 가스 공급부와 배기부를 가열하는 제2 쟈켓 히터가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 미세입자 표면 처리 장치에는, 상기 처리 챔버에 설치되며, 상기 처리 챔버를 진동시켜 상기 처리 챔버 내벽에 붙어 있는 미세입자를 떨어뜨리는 챔버 진동부가 더 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명의 미세입자 표면 처리 장치에 의하면 처리 챔버 내부를 분할하여 설치되는 분산 낙하부에 의하여 미세 입자를 분산 및 낙하시키면서 원자층 증착 공정 방법으로 미세 입자 표면을 균일하게 표면처리할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 표면 처리 장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 낙하부와 진동부의 구조를 도시하는 도면들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임의 단면 구조를 도시하는 도면들이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 미세입자 표면 처리 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 처리 챔버(110), 분산 낙하부(120), 가스 공급부(130), 배기부(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 처리 챔버(110)는 내부에 차단 공간(101)이 형성되며, 미세입자 표면 처리 공정이 진행되고 다른 구성요소들이 설치되는 공간을 제공하는 구성요소이다. 따라서 상기 처리 챔버(110)는 내부에 밀폐 공간을 형성할 수 있는 구조를 가지며, 다른 구성요소들과의 결합을 위한 구조를 가진다.
그리고 본 실시예에 따른 미세입자 표면 처리 장치(100)에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 처리 챔버(110)의 외면을 감싸도록 설치되어, 상기 처리 챔버(110)를 가열하는 제1 쟈켓 히터(180)가 더 구비되는 것이, 처리 챔버(110) 내부의 온도를 공정에 적합한 온도로 정확하게 제어할 수 있어서 바람직하다.
다음으로 상기 분산 낙하부(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 처리 챔버(110)의 내부 공간(101)을 가로질러 분할하도록 설치되며, 분할된 일측 공간(102)에 공급된 상기 미세입자를 분산시키면서 분할된 타측 공간(103)으로 낙하시키는 구성요소이다. 즉, 상기 분산 낙하부(120)는 상기 처리 챔버(110)의 내부 공간(101)을 가로질러 설치되어 상기 처리 챔버(110)의 회전 등에 의하여 상기 처리 챔버(110) 내부 중 일측 공간(102)에 공급된 미세 입자를 타측 공간(103)으로 분산시키면서 이동시키는 것이다.
이를 위하여 본 실시예에는 상기 분산 낙하부(120)를 구체적으로 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 분산 통과 부재(122)와 프레임(124)으로 구성할 수 있다. 먼저 상기 분산 통과 부재(122)는 상기 처리 챔버(110) 내부 공간(101)을 가로질러 설치되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 미세입자가 통과할 수 있는 다수개의 통과홀(121)이 구비되는 구성요소이다. 따라서 상기 분산 통과 부재(122)는 일정한 메쉬 사이즈를 가지는 메쉬인 것이 바람직하다.
다음으로 상기 프레임(124)은 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 상기 분산 통과 부재(122)를 상기 처리 챔버(110) 내부에 설치하는 구성요소이며, 상기 분산 통과 부재(122)의 처짐 방지를 위하여 방사형, 원주형 또는 양자가 혼합된 형태로 구성될 수 있다.
그리고 상기 프레임(124)의 단면 형상은 상기 미세 입자의 분산 과정에서 상기 프레임 상면에 미세 입자가 쌓이는 현상을 방지하기 위하여 도 5에 도시된 바와 같이, 원형(a), 타원형(b) 또는 마름모 형상(c) 등 상측 및/또는 하측에 평면이 없는 형상이 바람직하다.
한편 본 실시예에 따른 미세입자 표면 처리 장치(100)에는 상기 분산 낙하부(120)를 진동시키는 진동부(150)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 미세 입자를 반대편 공간으로 낙하시키는 과정에서 상기 분산 낙하부(120)를 진동시키면 상기 미세 입자가 뭉쳐서 걸리는 등의 현상을 방지하고 더욱 빠르게 분산 및 낙하시킬 수 있기 때문이다.
따라서 상기 진동부(150)는 상기 프레임(124)에 설치되어, 상기 프레임(124) 및 이에 설치되어 있는 분산 통과 부재(122)를 진동시키는 다양한 구조를 가질 수 있다. 이때 상기 진동부(150)는 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 상기 프레임(124) 상에 설치될 수도 있고, 상기 프레임(124) 내부에 설치될 수도 있다.
또한 본 실시예에서 상기 진동부(150)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 처리 챔버(110)의 외부에 상기 프레임(124)과 연결되어 설치되는 구조를 가질 수도 있다.
다음으로 상기 가스 공급부(130)는 원자층 증착 방법으로 상기 미세입자 표면 처리를 위한 공정 가스를 상기 처리 챔버(110) 내부로 공급하는 구성요소이다. 즉, 상기 가스 공급부(130)는 상기 처리 챔버(110) 내부 공간(101)에서 원자층 증착 방법으로 이루어지는 미세 입자의 표면 처리에 필요한 소스 가스 및 반응 가스를 공급하는 것이다. 따라서 상기 가스 공급부(130)는 도 1에 도시된 바와 같이, 소스 가스와 반응 가스를 별도로 공급하기 위하여 개별적인 공급 배관을 가질 수도 있다.
다음으로 상기 배기부(140)는 상기 처리 챔버(110) 내부의 기체 및 상기 공정 가스를 배기하는 구성요소이다. 따라서 상기 배기부(140)는 일단이 상기 처리 챔버(110)에 연결되고, 타단은 외부에 설치되는 진공 펌프(도면에 미도시)에 연결되어 상기 처리 챔버(110) 내부의 기체를 배기할 수 있는 구조를 가진다.
다음으로 본 실시예에 따른 미세입자 표면 처리 장치(100)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 위치 변동부(160)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 위치 변동부(160)는 상기 처리 챔버(110)의 외부에 상기 처리 챔버(110)와 결합되어 설치되며, 상기 처리 챔버(110)의 상하 위치를 변동시키는 구성요소이다. 이렇게 상기 위치 변동부(160)에 의하여 상기 처리 챔버(110)의 상하 위치가 변동되면, 상기 처리 챔버(110)의 내부에 공급된 미세 입자가 상기 분산 낙하부(120)를 기준으로 반복 이동하면서 표면 처리 공정을 효과적으로 진행할 수 있는 장점이 있다.
따라서 상기 위치 변동부(160)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 처리 챔버(110)를 회전시키는 챔버 회전부인 것이 바람직하며, 구체적으로 상기 처리 챔버(110) 중앙에 연결되어 설치되는 회전축(162)과 상기 회전축(162)을 회전시키는 모터(164)로 구성될 수 있다.
한편 상기 위치 변동부(160)가 본 실시예에 따른 미세입자 표면 처리장치(100)에 구비되는 경우에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 공급배기 연결부(170)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 공급배기 연결부(170)는 상기 가스 공급부(130)와 배기부(140)와 연결되어 설치되며, 상기 처리 챔버(110)의 회전에도 불구하고 꼬임 현상없이 상기 가스 공급부(130)와 배기부(140)를 연결하는 구성요소이다.
따라서 상기 공급배기 연결부(170)는 전체적으로 원기둥 형상을 가지며, 상기 공급배기 연결부(170)의 측단에는 상기 가스 공급부(130)와 배기부(140)의 외부 연결 배관이 설치되고, 상기 공급배기 연결부(170)의 외주면에는 상기 처리 챔버(110)의 회전에 따라 함께 회전하면서 상기 처리 챔버(110)에 가스 공급부와 배기부의 내부 연결 배관이 설치되는 구조를 가진다.
그리고 상기 공급배기 연결부(170)의 내부에는 상기 외주면이 회전하더라도 기체의 이동이 가능하게 연결하는 구조가 형성된다.
또한 본 실시예에 따른 미세입자 표면 처리 장치(100)에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 가스 공급부(130)와 배기부(140)를 감싸도록 설치되며, 상기 가스 공급부와 배기부를 가열하는 제2 쟈켓 히터(도면에 미도시)가 더 구비되는 것이, 최적의 공정 조건을 유지할 수 있어서 바람직하다.
한편 본 실시예에 따른 미세입자 표면 처리 장치(100)에는 챔버 진동부(도면에 미도시)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 챔버 진동부는 상기 처리 챔버(110)에 설치되며, 상기 처리 챔버를 진동시켜 상기 처리 챔버 내벽에 붙어 있는 미세입자를 떨어뜨리는 구성요소이다.
상기 위치 변동부(160)에 의하여 상기 처리 챔버(110)의 상하 위치를 반복적으로 변동시키면서 공정을 진행하는 경우, 상기 처리 챔버(110)의 내벽에 일부 미세입자들이 부착되어 공정이 진행되지 않는 경우가 발생할 수 있으므로, 일측 공간에 존재하는 미세입자 전부를 타측 공간으로 이동시키기 위하여 상기 챔버 진동부가 상기 처리 챔버를 진동시켜 미세입자를 떨어뜨리는 것이다.
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 표면 처리 장치
110 : 처리 챔버 120 : 분산 낙하부
130 : 가스 공급부 140 : 배기부
150 : 진동부 160 : 위치 변동부
170 : 공급배기 연결부 180 : 제1 쟈켓 히터

Claims (13)

  1. 내부에 차단 공간이 형성되며, 미세입자 표면 처리 공정이 진행되는 처리 챔버;
    상기 처리 챔버의 내부 공간을 가로질러 분할하도록 설치되며, 분할된 일측 공간에 공급된 상기 미세입자를 분산시키면서 분할된 타측 공간으로 낙하시키는 분산 낙하부;
    원자층 증착 방법으로 상기 미세입자 표면 처리를 위한 공정 가스를 상기 처리 챔버 내부로 공급하는 가스 공급부;
    상기 처리 챔버 내부의 기체 및 상기 공정 가스를 배기하는 배기부;
    상기 처리 챔버의 외부에 상기 처리 챔버와 결합되어 설치되며, 상기 처리 챔버를 회전시키는 위치 변동부;
    상기 가스 공급부와 배기부와 연결되어 설치되며, 상기 처리 챔버의 회전에도 불구하고 꼬임 현상없이 상기 가스 공급부와 배기부를 연결하는 공급배기 연결부;
    상기 가스 공급부와 배기부를 감싸도록 설치되며, 상기 가스 공급부와 배기부를 가열하는 제2 쟈켓 히터;를 포함하는 미세입자 표면 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분산 낙하부를 진동시키는 진동부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 미세입자 표면 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 분산 낙하부는,
    상기 처리 챔버 내부 공간을 가로질러 설치되며, 상기 미세입자가 통과할 수 있는 다수개의 통과홀이 구비되는 분산 통과 부재;
    상기 분산 통과 부재를 상기 처리 챔버 내부에 설치하는 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세입자 표면 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 분산 통과 부재는,
    일정한 메쉬 사이즈를 가지는 메쉬인 것을 특징으로 하는 미세입자 표면 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 진동부는,
    상기 프레임에 설치되는 것을 특징으로 하는 미세입자 표면 처리 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 진동부는,
    상기 처리 챔버의 외부에 상기 프레임과 연결되어 설치되는 것을 특징으로 하는 미세입자 표면 처리 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 프레임의 단면 형상은 원형, 타원형 또는 마름모 형상으로 상측 및/또는 하측에 평면이 배제된 형상인 것을 특징으로 하는 미세입자 표면 처리 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 처리 챔버의 외면을 감싸도록 설치되어, 상기 처리 챔버를 가열하는 제1 쟈켓 히터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 미세입자 표면 처리 장치.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 처리 챔버에 설치되며, 상기 처리 챔버를 진동시켜 상기 처리 챔버 내벽에 붙어 있는 미세입자를 떨어뜨리는 챔버 진동부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 미세입자 표면 처리 장치.
KR1020200159592A 2020-11-25 2020-11-25 미세입자 표면 처리 장치 KR102550153B1 (ko)

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