KR102711839B1 - 파우더용 원자층 증착 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 파우더용 원자층 증착 장치는, 내부에 분말이 수용될 수 있는 분말 수용 공간이 형성되는 원통형상의 리액터; 상기 리액터의 중심축을 기준으로 회전가능하도록 형성되는 구동축부와 상기 분말을 교반시킬 수 있도록 상기 구동축부에 형성된 교반부를 포함하는 교반 장치; 상기 분말의 외부 누출을 방지하도록 상기 리액터의 하부에 결합되는 하부 메쉬 구조체; 상기 하부 메쉬 구조체와 소정 거리 이격되어 가스 유동 공간이 형성되도록 상기 하부 메쉬 구조체의 상부에 형성되고, 상기 분말의 다져짐 현상을 방지하도록 상기 구동축부의 하부에 결합되어 상기 구동축부의 회전에 따라 회전되는 보조 메쉬 구조체; 및 상기 하부 메쉬 구조체의 하방에 배치되되, 원료가스, 퍼지가스 및 반응가스 중 어느 하나 이상을 하방에서 상방으로 공급하여 상기 가스 유동 공간에 제공하도록 상기 리액터 하부에 겹합되는 샤워헤드;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 파우더 코팅 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하부의 파우더 응집을 방지할 수 있는 파우더용 원자층 증착 장치에 관한 것이다.
분말 촉매를 비롯한 이차 전지의 전극, 연료 전지 MLCC 등 파우더 코팅 시장의 급격한 발전과 더불어 기존 코팅 대비 고품질의 파우더 코팅을 요구하는 분야가 점차 증가하고 있다. 이러한 수요에 따라 기존 습식 공정 대비 고품질의 박막 제조가 가능한 원자층 증착 공정(Atomic layer deposition, ALD)을 이용한 파우더 코팅이 각광받고 있다.
원자층 증착 공정은 원자층 단위로 증착하는 진공 공정으로 단차 피복 특성이 매우 우수하며 수 nm 단위의 두께 조절이 가능하여 사이즈가 작은 파우더 표면을 코팅하는데 매우 유리한 방법이다.
그러나, 기존의 수직으로 세워진 유동 층상(fluidized bed, FB) 방식의 파우더 코팅용 원자층 증착 장치의 경우, 샤워헤드를 이용한 가스공급만으로는 파우더의 균일한 증착이 용이하지 않았다. 따라서, 균일도 확보를 위한 별도의 진동공정이나 임펠러를 추가하여 균일도를 향상시켰다. 하지만 유동층 층상 방식의 원자층 증착 공정 특성상 임펠러를 이용한 공정에서 임펠러의 압력과 파우더 하중에 의해 하부에 위치한 파우더가 다져지면서 응집되는 현상이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 이러한 하부 파우더 다져짐 현상은 파우더 사이의 공극을 제거하여 하부로부터 유입되는 소스, 반응 가스의 유입을 방해하여 원자층 증착 공정이 이루어지지 않게 되며, 또한, 내부 퍼지가 이루어지지 않으므로 설비의 소스 공급라인이 막히는 문제점들이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 하부 이중 메쉬를 기반으로 메쉬면이 중심축과 동시에 작동하는 구조를 통하여 하부 가스 유입을 방해하는 파우더의 하부 다져짐 현상을 해소하고 파우더 분산을 위한 마찰은 반응 챔버 내부와 상호 작용하여 균일도를 향상시키는 파우더용 원자층 증착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 파우더용 원자층 증착 장치는, 내부에 분말이 수용될 수 있는 분말 수용 공간이 형성되는 원통형상의 리액터; 상기 리액터의 중심축을 기준으로 회전가능하도록 형성되는 구동축부와 상기 분말을 교반시킬 수 있도록 상기 구동축부에 형성된 교반부를 포함하는 교반 장치; 상기 분말의 외부 누출을 방지하도록 상기 리액터의 하부에 결합되는 하부 메쉬 구조체; 상기 하부 메쉬 구조체와 소정 거리 이격되어 가스 유동 공간이 형성되도록 상기 하부 메쉬 구조체의 상부에 형성되고, 상기 분말의 다져짐 현상을 방지하도록 상기 구동축부의 하부에 결합되어 상기 구동축부의 회전에 따라 회전되는 보조 메쉬 구조체; 및 상기 하부 메쉬 구조체의 하방에 배치되되, 원료가스, 퍼지가스 및 반응가스 중 어느 하나 이상을 하방에서 상방으로 공급하여 상기 가스 유동 공간에 제공하도록 상기 리액터 하부에 겹합되는 샤워헤드;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 리액터의 상부를 덮을 수 있도록 형성되고, 상기 리액터 내부로 공급되는 가스는 외부로 배기하고 상기 리액터 내부에 적재된 상기 분말은 외부로 누출되지 않도록 매쉬가 형성되며, 상기 리액터 외부에 형성된 구동부와 상기 리액터 내부에 형성된 상기 구동축부가 중심영역에서 연결되도록 형성되는 상부 메쉬 구조체;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 상부 메쉬 구조체는, 상기 리액터 내부에 상기 분말을 공급할 수 있도록, 적어도 일부분이 상기 리액터의 내부와 외부를 연통시키는 밸브로 형성되는 분말 주입부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 구동축부가 상기 샤워헤드에 지지되면서 회전될 수 있도록 상기 구동축부와 상기 샤워헤드 사이에 형성되는 지지 베어링;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 구동축부와 상기 상부 메쉬 구조체 사이로 분말이 유입되지 않도록 상기 상부 메쉬 구조체의 하부에 결합되고, 상기 구동축부의 상부 영역을 둘러싸도록 형성되는 분말 유입 방지부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 교반부는 적어도 헬리컬형, 리본형, 리본헬리컬형, 앵커형, 터빈형, 프로펠러형 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 반응 챔버 내 하부 메쉬면이 중심축과 동시에 작동하여 하부 다져짐 효과를 완화하여 소스 및 반응가스의 유동을 원활하게 하며, 파우더 분산을 위한 마찰은 반응 챔버 내부와 상호 작용하여 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한, 반응 챔버 내의 분말의 플루다이징 현상을 개선하여 분말 내부의 희석율을 높이고, 이에 따라, 분말 입자와 분말 입자 사이에서 균일한 증착 특성을 얻을 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 파우더용 원자층 증착 장치를 나타내는 투과도이다.
도 2는 도 1의 파우더용 원자층 증착 장치의 하부를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 파우더용 원자층 증착 장치의 상부를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 파우더용 원자층 증착 장치의 하부를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 파우더용 원자층 증착 장치의 상부를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 파우더용 원자층 증착 장치를 나타내는 투과도이고, 도 2는 도 1의 파우더용 원자층 증착 장치의 하부를 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 1의 파우더용 원자층 증착 장치의 상부를 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 파우더용 원자층 증착 장치는, 크게 리액터(100), 교반 장치(200), 보조 메쉬 구조체(300), 하부 메쉬 구조체(400) 및 샤워헤드(500)를 포함할 수 있다.
리액터(100)는 내부에 분말이 수용될 수 있는 분말 수용 공간(A)이 형성되는
도 1에 도시된 바와 같이, 리액터(100)는 분말이 충진될 수 있는 분말 수용 공간(A)이 형성되고, 분말 수용 공간(A)에 적어도 원료 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 중 어느 하나를 선택하여 이루어지는 가스를 공급하는 일종의 밀폐가 가능한 통 형상의 구조체일 수 있다.
구체적으로, 리액터(100)의 내부에는 분말이 충진될 수 있고, 리액터(100)의 적어도 한면에서 처리 가스가 주입되어 상기 처리 가스가 리액터(100) 내부로 이동하여 충진된 분말에 상기 처리 가스가 접촉되므로서 원자층 증착이 수행될 수 있다.
리액터(100)는 원통에만 국한되지 않고 다각통 형상이나 타원통 형상 등 매우 다양한 형상으로 형성된 통형상의 구조체가 모두 적용될 수 있다.
교반 장치(200)는 상기 분말을 교반시킬 수 있도록 리액터(100)의 중심축을 기준으로 회전가능하도록 형성되는 구동축부(210)와 구동축부(210)에 형성된 교반부(220)를 포함할 수 있다.
구동축부(210)는 리액터(100) 내부에 교반부(220)를 회전시킬 수 있도록 형성된 샤프트이다. 구동축부(210)는 리액터(100)의 중심에 형성되어 리액터(100) 외부에 발생되는 회전력을 교반부(220)에 전달할 수 있다.
교반부(220)는 리액터(100) 내부의 분말 수용 공간(A)에 형성되어, 분말 수용 공간(A)에 충진되는 분말들을 교반시킬 수 있다.
교반부(220)는 적어도 헬리컬형, 리본형, 리본헬리컬형, 앵커형, 터빈형, 프로펠러형 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
그러나, 이러한 교반부(220)는 도면이나 언급된 형태 이외에도 상기 분말을 혼합할 수 있도록 구동축부(210)에 설치되는 모든 형태의 날개차들이 모두 적용될 수 있다.
보조 메쉬 구조체(300)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 리액터(100)의 하부에 형성되어 상기 분말의 하방 누출을 방지할 수 있고, 구동축부(210)의 하부에 결합되어 구동축부(210)의 회전에 따라 회전될 수 있다.
보조 메쉬 구조체(300)는 리액터(100) 내부에 형성되어 분말 수용 공간(A)에 수용된 분말을 지지할 수 있다. 즉, 보조 메쉬 구조체(300)의 하방으로 분말이 낙하되지 않도록 형성될 수 있다.
보조 메쉬 구조체(300)는 중심부가 상하 관통되어 구동축부(210)가 중심부에 결합되어 전체적으로 구동축부(210)에 결합된 플랜지 형상의 본체부(310)를 포함할 수 있다.
보조 메쉬 구조체(300)는 적어도 일부에 제 1 메쉬망(320)이 형성될 수 있다. 제 1 메쉬망(320)은 상부에 분말이 적재될 수 있으며, 보조 메쉬 구조체(300) 하부에서 공급되는 가스가 제 1 메쉬망(320) 사이로 유동되어 상부에 적재된 분말에 공급되도록 형성될 수 있다.
제 1 매쉬망(320)은 미세홀(Micro-hole)을 포함할 수 있다. 따라서, 제 1 매쉬망(320)을 통해, 분말 수용 공간(A)에 공급되는 상기 처리 가스가 리액터(100)의 내부로 이동할 수 있다.
보조 메쉬 구조체(300)는 구동축부(210)의 회전과 연동되어 회전하므로, 보조 메쉬 구조체(300)의 상부에 적재된 분말들도 회전될 수 있다. 이때, 보조 메쉬 구조체(300)의 상부에 적재된 분말들의 혼합은 리액터(100) 내벽면과 교반장치(200)의 마찰로 균일한 혼합이 이루어질 수 있다.
제 1 메쉬망(320)은 사용하는 분말의 입도에 따라 개구율을 다양하게 조절하여 사용할 수 있다. 또한, 또한 제 1 메쉬망(320)의 재질은 사용되는 소스가스의 특성에 맞게 스테인레스 스틸 재질에 AlOx, SiOx 등의 반응이 일어나기 어려운 물질로 코팅될 수 있다. 따라서, 상기 처리 가스의 종류에 따라 다양한 재질 및 다양한 코팅을 통하여 증착 방지막을 형성할 수 있다.
보조 메쉬 구조체(300)는 제 1 메쉬망(320)이 보조 메쉬 구조체(300)의 일부분에 고정될 수 있도록 본체부(310)와 결합되는 고정부(330)를 포함할 수 있다.
고정부(330)는 중심부가 상하 관통되어, 고정부(330)의 중심부를 제외한 영역에는 제 1 메쉬망(320)을 수용할 수 있는 수용부가 형성되고, 고정부(330)의 중심부에는 구동축부(210)가 결합될 수 있다. 이때, 고정부(330)는 구동축부(210)에 결합된 본체부(310)의 하부에 결합되며, 본체부(310)와 고정되도록 체결될 수 있다.
고정부(330)는 하부에 베어링이 결합될 수 있는 베어링 수용부가 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 리액터(100)의 하부에 하부 플랜지부(110)가 결합될 수 있다.
하부 플랜지부(110)는 원판형상으로 형성되고, 내부가 상하로 관통되어 내경을 포함하고, 외면은 단턱부로 형성되어 상기 단턱부 상부의 외면인 상부 외경을 포함할 수 있다.
하부 플랜지부(110)는 리액터(100)의 하부에 결합되어, 상기 상부 외경이 리액터(100) 내경에 접촉하여 결합될 수 있다. 이때, 상기 상부 외경 및 리액터(100) 경 사이에는 실링부가 형성될 수 있다.
하부 플랜지부(110)는 상기 상부 외경이 리액터(100)에 삽입되어 리액터(100)와 보조 메쉬 구조체(300) 사이에 분말 또는 가스가 유동되는 공간을 일부 차단시켜 분말 또는 가스의 누출을 방지할 수 있다.
하부 메쉬 구조체(400)는 리액터(100)의 하부에 결합될 수 있다.
하부 메쉬 구조체(400)는 리액터(100)의 하부에 결합되는 원판형상의 구조체 및 상기 구조체 상부에 결합되는 제 2 메쉬망을 포함할 수 있다.
또한, 하부 메쉬 구조체(400)는 중심부가 관통된 원형의 제 2 메쉬망일 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 메쉬 구조체(400)는 샤워헤드(500)의 상부에 삽입되는 제 2 메쉬망일 수 있다.
이때, 상기 제 2 메쉬망은 사용하는 분말의 입도에 따라 개구율을 다양하게 조절하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 2 메쉬망은 제 1 메쉬망(320)과 서로 다른 개구율의 메쉬를 사용할 수 있다.
상기 제 2 메쉬망의 재질은 사용되는 소스가스의 특성에 맞게 스테인레스 스틸 재질에 AlOx, SiOx 등의 반응이 일어나기 어려운 물질로 코팅될 수 있다. 따라서, 상기 처리 가스의 종류에 따라 다양한 재질 및 다양한 코팅을 통하여 증착 방지막을 형성할 수 있다.
하부 메쉬 구조체(400)는 보조 메쉬 구조체(300)의 하방에서 보조 메쉬 구조체(300)와 소정 거리 이격되어 형성될 수 있다.
구체적으로, 보조 메쉬 구조체(300)는 리액터(100) 내부에 형성되고, 하부 메쉬 구조체(400)는 리액터(100)의 하부의 샤워헤드(500) 상부에 결합되어, 보조 메쉬 구조체(300)와 하부 메쉬 구조체(400) 사이에 공간이 형성될 수 있다.
즉, 하부 메쉬 구조체(400)와 보조 메쉬 구조체(300) 사이에 가스 유동 공간(B)이 형성될 수 있으며, 가스 유동 공간(B)은 하부로부터 유입되는 원료가스, 퍼지가스 및 반응 가스의 유입을 원활하게 할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 샤워헤드(500)는 하부 메쉬 구조체(400)의 하방에 배치되되, 원료가스, 퍼지가스 및 반응가스 중 어느 하나 이상을 하방에서 상방으로 공급하여 가스 유동 공간(B)에 제공하도록 리액터(100) 하부에 겹합될 수 있다.
구체적으로, 샤워헤드(500)는 가스 공급 라인을 통해 공급된 처리 가스가 골고루 분배될 수 있도록 리액터(100)의 하부에 설치될 수 있으며, 샤워헤드(500)는 다수의 노즐 또는 분사홀을 포함할 수 있다. 이때, 상기 가스 공급 라인을 통해 공급된 상기 처리 가스는 샤워헤드(500)를 통과하고, 샤워헤드(500)를 통과한 상기 처리 가스가 상승되면서 분말의 입자 표면에 원자층을 증착시킬 수 있다
상기 가스 공급 라인은 샤워헤드(500)에 연결되고, 상기 처리 가스를 분말 수용 공간(A)에 수용된 분말에 순차적으로 공급할 수 있는 가스 공급 유로를 형성하는 가스 공급관 등의 파이프나 튜브 라인일 수 있다. 이때, 상기 처리 가스는 원료가스, 퍼지가스, 반응가스를 포함할 수 있다.
따라서, 샤워헤드(500) 및 상기 가스 공급 라인를 이용하여 기본적으로 원료가스, 퍼지가스, 반응가스, 퍼지가스 등의 순차적인 가스 공급 사이클을 반복하면서 분말 입자에 원자층을 시분할적으로 증착시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 구동축부(210)가 샤워헤드(500)에 지지되면서 회전될 수 있도록 구동축부(210)와 샤워헤드(500) 사이에 지지 베어링(700)이 형성될 수 있다.
예컨대, 지지 베어링(700)은 레디얼 베어링으로 형성되어, 외륜은 보조 메쉬 구조체(300)의 하부에 결합되고, 내륜은 샤워헤드(500)의 중심부에 연결된 연결부(510)에 결합될 수 있다. 구체적으로, 지지 베어링(700)은 고정부(330)의 하부에 형성된 상기 베어링 수용부에 결합될 수 있다.
이때, 지지 베어링(700)의 외륜은 샤워헤드(500)에 접촉하지 않고, 내륜은 샤워헤드(500)에 접촉할 수 있다. 따라서, 지지 베어링(700)의 내륜에 연결부(510)를 통하여 결합된 샤워헤드(500)는 고정되고, 지지 베어링(700)의 외륜에 고정부(330)를 통하여 결합된 보조 메쉬 구조체(300) 및 교반장치(200)는 회전될 수 있다.
또한, 지지 베어링(700)은 스러스트 베어링으로 형성될 수 있다.
연결부(510)는 지지 베어링(700)에 결합되는 원기둥형상의 연결축이다. 연결부(510)의 외면은 단차를 가지고 형성되어 중간부에 형성된 베어링 결합영역에 지지 베어링(700)이 결합될 수 있다. 이때, 지지 베어링(700)은 연결부(510)의 단차에 의해 연결부(510)의 일측 방향에서 삽입되고, 타측 방향은 차단될 수 있다.
연결부(510)의 타측은 샤워헤드(500)의 중심부에 결합되어, 샤워헤드(500)에 고정될 수 있다. 따라서, 샤워헤드(500) 및 샤워헤드(500)에 결합된 하부 메쉬 구조체(400)는 고정되고, 보조 메쉬 구조체(300)는 회전할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 파우더용 원자층 증착 장치는 상부 메쉬 구조체(600)를 포함할 수 있다.
상부 메쉬 구조체(600)는 리액터(100)의 상부를 덮을 수 있도록 형성되고, 리액터(100) 내부로 공급되는 가스는 외부로 배기하고 리액터(100) 내부에 적재된 상기 분말은 외부로 누출되지 않도록 매쉬가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상부 메쉬 구조체(600)는 리액터(100)를 덮을 수 있는 덮개부(630)가 형성되어 리액터(100)의 상부에 결합될 수 있다.
상부 메쉬 구조체(600)는 분말 수용 공간(A)에 수용된 분말이 처리 가스를 통하여 처리 공정이 이루어진 후에 상기 처리 가스를 배기하는 배기부와 연결될 수 있다.
상부 메쉬 구조체(600)는 상기 분말이 리액터(100) 외측으로 비산되지 않도록 제 2 매쉬망(620)을 포함할 수 있다.
제 2 매쉬망(620)은 미세홀을 포함할 수 있다. 따라서, 공정 처리가 수행된 가스나 미반응 가스는 제 2 매쉬망(620)을 통해 외부로 배기될 수 있다.
상기 미세홀의 크기는, 공급되는 가스에 포함되는 입자보다 클 수 있고, 리액터(100)의 내부에 충진되는 분말 보다 작을 수 있다. 이에 따라, 펌핑 수행이나 공정 처리가 수행된 가스, 미반응 가스 배출 시, 나노 크기 또는 마이크로 크기의 분말이 분말 수용 공간(A)을 부유함으로써 발생되는 분말의 소실을 방지할 수 있다.
상부 메쉬 구조체(600)는 리액터(100) 외부에 형성된 구동부와 리액터(100) 내부에 형성된 구동축부(210)가 중심영역에서 연결되도록 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 구동부는 구동축부(210)를 회전시킬 수 있는 모터일 수 있으며, 상기 구동부가 회전력을 상부 메쉬 구조체(600)의 상부에서 상부 메쉬 구조체(600)의 중심부를 통과하여 상부 메쉬 구조체(600) 하부에 결합된 구동축부(210)에 전달하여 구동축부(210)를 회전시킬 수 있다.
상부 메쉬 구조체(600)는 분말 주입부(610)를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 분말 주입부(610)는 리액터(100) 내부에 상기 분말을 공급할 수 있도록, 적어도 일부분이 리액터(100)의 내부와 외부를 연통시키는 밸브로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 파우더용 원자층 증착 장치는 분말 유입 방지부(800)를 포함할 수 있다.
분말 유입 방지부(800)는 구동축부(210)와 상부 메쉬 구조체(600) 사이로 분말이 유입되지 않도록 상부 메쉬 구조체(600)의 하부에 결합되고, 구동축부(210)의 상부 영역을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 분말 유입 방지부(800)는 보호부(810), 상부 밀폐형 베어링(820), 하부 밀폐형 베어링(830) 및 피드스루(840)를 포함할 수 있다.
보호부(810)는 원통형상으로 형성되어 상부 메쉬 구조체(600)의 중심부 하부에 결합될 수 있다.
보호부(810)의 내부에는 상부 밀폐형 베어링(820) 및 하부 밀폐형 베어링(830)이 결합된 구동축부(210)가 삽입될 수 있다. 따라서, 상부 메쉬 구조체(600)에 결합된 보호부(810)는 고정되어 있으며, 보호부(810)와 상부 밀폐형 베어링(820) 및 하부 밀폐형 베어링(830)으로 결합된 구동축부(210)는 회전구동 될 수 있다.
보호부(810)의 하부에는 피드스루(840)가 결합될 수 있다.
따라서, 분말 유입 방지부(800)는 상부 밀폐형 베어링(820) 및 하부 밀폐형 베어링(830)을 통하여 구동축부(210)가 회전될 수 있으며, 분말 유입 방지부(800) 내부로 분말이 누출되지 않도록 하고, 이에 따라, 구동축부(210)를 따라 리액터(100) 외부로 분말이 누출되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우더용 원자층 증착 장치는, 하부 메쉬부와 교반장치가 동시에 구동할 수 있도록 형성하여 리액터 하부에 위치한 분말이 다져지는 현상을 방지할 수 있으며, 이로 인해 발생되는 처리 가스들의 유입 문제를 해결하여 높은 균일도를 유지하면서 분말 코팅 공정이 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명을 통해 기존에 뭉침 현상으로 인해 혼합 및 공정이 어려웠던 파우더의 공정을 원활하게 하여 본 설비와 같은 ALD 뿐만 아니라 CVD나 파우더 혼합 공정에 적용이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
A: 분말 수용 공간
B: 가스 유동 공간
100: 리액터
110: 하부 플랜지부
200: 교반장치
210: 구동축부
220: 교반부
300: 보조 메쉬 구조체
400: 하부 메쉬 구조체
500: 샤워헤드
510: 연결부
600: 상부 메쉬 구조체
610: 분말 주입부
700: 지지 베어링
800: 분말 유입 방지부
B: 가스 유동 공간
100: 리액터
110: 하부 플랜지부
200: 교반장치
210: 구동축부
220: 교반부
300: 보조 메쉬 구조체
400: 하부 메쉬 구조체
500: 샤워헤드
510: 연결부
600: 상부 메쉬 구조체
610: 분말 주입부
700: 지지 베어링
800: 분말 유입 방지부
Claims (6)
- 내부에 분말이 수용될 수 있는 분말 수용 공간이 형성되는 원통형상의 리액터;
상기 리액터의 중심축을 기준으로 회전가능하도록 형성되는 구동축부와 상기 분말을 교반시킬 수 있도록 상기 구동축부에 형성된 교반부를 포함하는 교반 장치;
상기 분말의 외부 누출을 방지하도록 상기 리액터의 하부에 결합되는 하부 메쉬 구조체;
상기 하부 메쉬 구조체와 소정 거리 이격되어 가스 유동 공간이 형성되도록 상기 하부 메쉬 구조체의 상부에 형성되고, 상기 분말의 다져짐 현상을 방지하도록 상기 구동축부의 하부에 결합되어 상기 구동축부의 회전에 따라 회전되는 보조 메쉬 구조체; 및
상기 하부 메쉬 구조체의 하방에 배치되되, 원료가스, 퍼지가스 및 반응가스 중 어느 하나 이상을 하방에서 상방으로 공급하여 상기 가스 유동 공간에 제공하도록 상기 리액터 하부에 겹합되는 샤워헤드;
를 포함하는, 파우더용 원자층 증착 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 리액터의 상부를 덮을 수 있도록 형성되고, 상기 리액터 내부로 공급되는 가스는 외부로 배기하고 상기 리액터 내부에 적재된 상기 분말은 외부로 누출되지 않도록 매쉬가 형성되며, 상기 리액터 외부에 형성된 구동부와 상기 리액터 내부에 형성된 상기 구동축부가 중심영역에서 연결되도록 형성되는 상부 메쉬 구조체;
를 더 포함하는, 파우더용 원자층 증착 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 상부 메쉬 구조체는,
상기 리액터 내부에 상기 분말을 공급할 수 있도록, 적어도 일부분이 상기 리액터의 내부와 외부를 연통시키는 밸브로 형성되는 분말 주입부;
를 포함하는, 파우더용 원자층 증착 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 구동축부가 상기 샤워헤드에 지지되면서 회전될 수 있도록 상기 구동축부와 상기 샤워헤드 사이에 형성되는 지지 베어링;
을 포함하는, 파우더용 원자층 증착 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 구동축부와 상기 상부 메쉬 구조체 사이로 분말이 유입되지 않도록 상기 상부 메쉬 구조체의 하부에 결합되고, 상기 구동축부의 상부 영역을 둘러싸도록 형성되는 분말 유입 방지부;
를 더 포함하는, 파우더용 원자층 증착 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 교반부는 적어도 헬리컬형, 리본형, 리본헬리컬형, 앵커형, 터빈형, 프로펠러형 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는, 파우더용 원자층 증착 장치.
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| US11242599B2 (en) * | 2018-07-19 | 2022-02-08 | Applied Materials, Inc. | Particle coating methods and apparatus |
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| KR20200095082A (ko) * | 2019-01-31 | 2020-08-10 | 주식회사 엘지화학 | 원자층 증착 장치 |
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