KR20140006420A - 파우더 코팅 장치 및 코팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나노 수준의 파우더에 얇은 박막을 코팅하는 파우더 코팅 장치 및 코팅 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파우더의 균일하고 높은 수준의 박막을 성장시킬 수 있어 코팅 시 고품질의 코팅막을 형성할 수 있으며, 특히 원형을 가진 나노 파우더가 아니더라도 모든 면에 대한 코팅이 가능한 파우더 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내에 회전가능하고 탈착가능하게 설치되며, 파우더를 코팅하는 리액터(reactor); 상기 리액터를 회전 제어하는 회전 유닛; 상기 리액터 내로 공정 가스를 제공하기 위한 공정가스 공급유닛; 상기 리액터 주위에 설치되어 공정 요구 온도를 제공하는 히터 유닛; 및 상기 진공 챔버 내부를 진공 상태로 하며, 상기 공정가스 공급유닛에 의해 제공된 공정가스를 진공 챔버로부터 배기시키기 위한 진공/배기 유닛을 포함하며, 상기 리액터의 내부에는 그 리액터의 회전으로 내부의 파우더를 견인하며, 파우더가 자중 낙하를 통해 교반되도록 하는 교반 수단을 구비하는 파우더 코팅 장치를 제공한다.

Description

파우더 코팅 장치 및 코팅 방법{NANO PARTICLE COATING APPARATUS AND COATING METHOD}

본 발명은 나노 수준의 파우더에 얇은 박막을 코팅하는 파우더 코팅 장치 및 코팅 방법에 관한 것으로, 특히 원형의 파우더뿐만 아니라 다양한 형상의 파우더 면에 대한 코팅이 가능한 파우더 코팅 장치 및 코팅 방법에 관한 것이다.

최근 파우더 관련 시장의 급격한 확장의 따른 높은 수준의 파우더 코팅이 요구되고 있다. 이러한 시장의 요구에 따라 현재 다양한 파우더 코팅 관련 연구가 진행되고 있다.

파우더 코팅이란 코팅을 하고자 하는 피도물(파우더)의 표면에 도막을 형성하는 코팅 방법이다.

파우더에 박막을 코팅하는 것은 적용 목적에 따라서 매우 다양한 종류가 있다. 파우더와 박막을 구성하고 있는 물질을 무기물과 유기물로 구분지어 생각한다면, 파우더/박막을 이루는 성분에 따라서 무기/무기, 무기/유기, 유기/무기, 유기/유기과 같이 4 가지로 나눌 수 있다.

이러한 박막이 코팅된 파우더는 촉매 활성, 전자기적 특성 및 열적 특성 등의 물리적 성질을 기본 파우더보다 향상시킬 수 있어 촉매 및 전자소자로 이용되기도 하고, 약물전달 및 표적 치료, 바이오 이미징, 센서와 인공 조직과 관련한 생물 및 의학 부문에도 활용되고 있다.

최근 초미세 소자의 발달에 따라 파우더 코팅 또한 나노 수준의 파우더를 사용하는 나노 파우더 코팅이 각광을 받고 있다. 현재 나노 파우더 코팅의 나노 파우더는 100nm이하의 크기를 갖는 입자를 파우더로 사용하며, 일반적으로 나노 파우더의 파우더는 분말 그대로 사용되지 않고 파우더에 나노 수준의 얇은 박막을 피도물에 코팅을 하여 나노 파우더 코팅을 진행하게 된다.

이러한 나노 수준의 파우더 표면에 얇은 박막을 코팅하기 위해서는 CVD공정, ALD공정 모두 적용이 가능하다.

ALD는 Atomic Layer Deposition(원자층 증착)의 약어로서, 특히 반도체 산업에서 요구되는 수㎚ 단위의 초미세소자의 세계로 들어서면서 ALD 기술의 필요성이 증대되고 있다.

ALD의 가장 큰 특징은 반응물들을 낮은 온도(400°C 이하)에서 주기적으로 반복해서 반응기로 공급하는데 있으며, 이렇게 공급되는 반응물들이 주기적으로 기판 위에서 공급과 배출을 반복함으로써 반응물이 기판과 화학적 반응이 이루어지고 이 반응은 자기포화 표면 반응을 하여 원자층 단위로 박막을 형성하기 때문에 우수한 단차 피복성의 특징을 지니고 있다.

ALD는 CVD와 같이 반응물들을 동시에 공급하는 것이 아니라 반응물들을 순차적으로 공급하기 때문에 기판 위에서 반응만을 가지고 박막을 형성시켜 박막 특성이 우수할 뿐 아니라 파티클(particle)과 같은 불순물 형성을 억제하는 효과가 있다. 그리고 ALD 기판 위에서의 반응에 의해 이루어지기 때문에 낮은 온도에서 증착할 수 있는 장점을 갖는다.

종래 파우더의 코팅 처리를 위한 박막 증착법에는 나노급 파우더 분말의 균일한 박막코팅을 위해서 원자단위의 정확한 두께 조절이 용이한 ALD 방식의 성장 방법이 최근에 도입된 바 있다. 이러한 ALD 방법을 이용하여 나노 파우더 표면에 박막을 증착시키는 방식에는 유동층 반응기(fluidized bed reactor)를 이용하는 방법이 있다.

이러한 유동층 반응기를 이용한 ALD 방법으로 파우더를 코팅하는 방법은 예를 들면 미국특허공개공보 제2011/0200822호에 제안되어 있다.

이러한 유동층 반응기를 이용한 방식은 기계적인 진동을 이용하여 파우더 분말의 유동화를 촉진시키는 방법으로 박막의 코팅 시 분말의 응집을 방지하여 균일한 분말 코팅이 가능하도록 고안된 방식으로서, 챔버 내부의 튜브(금속 소결필터)의 회전을 통하여 내부의 파우더를 교반시키며, 금속 소결필터로 주입되는 가스는 그 몸체에 형성된 다수의 구멍을 통해 배출됨으로써 실행된다.

그러나 이러한 방식의 코팅 장치의 경우, 수평으로 주입되는 가스는 금속 소결 필터의 원통면의 다수의 구멍을 통하여 배출된다. 이때 가스 주입 장치에서 가까운 곳에 위치한 파우더의 경우에는 가스와 반응 확률이 크지만, 반대로 가스 주입 장치에서 떨어진 곳에 위치한 파우더의 경우에는 파우더와 가스의 반응 확률이 적어지게 되어 균일한 코팅의 한계가 존재하는 문제점이 있다.

또한, 금속 소결 필터의 원통면에 위치한 다수의 구멍으로 가스가 배출되는데, 하부 쪽의 배출 구멍은 파우더가 축적되어 막히게 되고, 이로 인하여 주입되는 가스의 기체 흐름은 금속필터의 하부보다는 상부에서 양쪽으로 흐르게 되어 하부 쪽에 축적되어있는 파우더와 기체의 반응 확률이 떨어지게 되며, 하부 구멍과 파우더의 간섭에 의해 파우더 코팅 효율이 감소하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 나노 파우더의 표면에 박막을 균일한 두께로 코팅할 수 있는 파우더 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 구형의 나노파우더가 아니더라도 입체를 지닌 3차원 구조 파우더의 모든 면에 대한 코팅이 가능하여 다양한 형태의 소재에 대한 코팅을 제공할 수 있어 범용성을 향상시킬 수 있는 파우더 코팅 장치 및 코팅 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

상기 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따르면, 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내에 회전가능하고 탈착가능하게 설치되며, 파우더를 코팅하는 리액터(reactor); 상기 리액터를 회전 제어하는 회전 유닛; 상기 리액터 내로 공정 가스를 제공하기 위한 공정가스 공급유닛; 상기 리액터 주위에 설치되어 공정 요구 온도를 제공하는 히터 유닛; 및 상기 진공 챔버 내부를 진공 상태로 하며, 상기 공정가스 공급유닛에 의해 제공된 공정가스를 진공 챔버로부터 배기시키기 위한 진공/배기 유닛을 포함하며, 상기 리액터의 내부에는 그 리액터의 회전으로 내부의 파우더를 견인하며, 파우더가 자중 낙하를 통해 교반되도록 하는 교반 수단을 구비하는 파우더 코팅 장치를 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 공정가스 공급유닛과 상기 리액터는 회전가능하게 지지되는 샤프트를 통해 연결되고, 상기 샤프트는 상기 공급가스 공급유닛으로부터 제공되는 공정 가스가 리액터로 제공되도록 중공의 형태를 가지며, 상기 공정가스 공급유닛을 향하는 면에 반대되는 상기 리액터의 면에는 상기 필터 부재를 통과한 공정 가스를 외부로 배출하기 위한 하나 이상의 배출구가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 리액터는 중공 원통형 형태로 형성되며, 그 길이방향 양단부 각각에는 필터 부재가 설치될 수 있다.

본 발명에서, 상기 교반 수단은 상기 리액터 내면에서 길이방향으로 연장되며, 내면으로부터 반경방향으로 소정 길이 돌출하며, 원주 방향으로 간격을 갖고 형성되는 하나 이상의 블레이드로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 교반 수단은 상기 리액터의 내면에서 길이방향으로 소정 간격을 갖고 다수의 단편 블레이드가 형성되며, 상기 단편 블레이드는 상기 리액터의 길이방향을 따라 나선형 형태를 그리면서 배열되게 설치될 수 있다.

본 발명에서, 상기 블레이드는 라운드지게 형성될 수 있으며, 상기 블레이드에는 다수의 관통공이 형성될 수 있으며, 상기 관통공은 상기 블레이드의 길이방향을 따라 장방형으로 형성되는 관통 장공, 또는 상기 블레이드의 길이방향에 직교하는 방향으로 장방형으로 형성되는 관통 장공으로 이루어지거나 이 두 관통 장공이 조합되어 이루어질 수 있다.

본 발명의 제2 관점에 따르면, 원자층 증착 방식을 이용하여 파우더를 코팅하기 위한 파우더 코팅 방법으로서, 코팅할 파우더를 리액터 내부에 위치시키고; 상기 리액터를 회전시키고, 상기 리액터 내부에 구비된 블레이드를 통해 그 리액터의 회전에 따라 리액터 내부의 파우더를 견인한 후, 파우더가 자중 낙하하도록 하여 교반시키며; 상기 리액터의 내부로 공정가스를 순차적으로 제공하여 파우더를 코팅시키는 파우더 코팅 방법을 제공한다.

본 발명에 의한 파우더 코팅 장치 및 코팅 방법에 따르면, 나노 파우더의 표면에 박막을 균일한 두께로 코팅할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 구형의 나노파우더가 아니더라도 입체를 지닌 3차원 구조 파우더의 모든 면에 대한 코팅이 가능하여 다양한 형태의 소재에 대한 코팅을 제공할 수 있어 파우더 소재에 대한 범용성을 향상시킬 수 효과가 있다.

또한, 본 발명은 파우더에 대한 박막 코팅 효율의 감소 없이 장시간 사용이 가능한 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 파우더 코팅 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 파우더 코팅 장치의 챔버부의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 파우더 코팅 장치의 일측 일부의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 파우더 코팅 장치를 구성하는 리액터를 나타내는 측면도이다.
도 5는 발명에 따른 파우더 코팅 장치를 구성하는 교반 수단의 변형 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 교반 수단(610)의 여러 실시 형태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 파우더 공급 장치를 구성하는 교반 수단의 다른 실시 예의 구성을 도시한 것으로, 리액터를 전개하여 도시한 전개도이다.
도 8은 본 발명에 따른 파우더 코팅 장치의 동작을 순차적으로 도시한 설명도이다.
도 9는 도 8의 (b)의 상태를 도시한 정 단면도이다.
도 10은 도 8의 (d)의 상태 이후 낙하하는 상태를 도시한 정 단면도이다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 파우더 코팅 장치를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 설명에 앞서, 아래의 설명에서 본 발명의 파우더 코팅 장치는 ALD(원자층 증착법) 시스템에 적용되는 예를 설명하나, CVD(화학기상증착법) 등의 화학적 증착법 및 스퍼터링(sputtering), 이-베이퍼(e-vapor) 등의 물리적 증착법에도 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 파우더 코팅 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 파우더 코팅 장치의 챔버부의 구성을 나타내는 구성도이다. 도 3은 본 발명에 따른 파우더 코팅 장치의 일측 일부의 구성을 나타내는 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 파우더 코팅 장치를 구성하는 리액터를 나타내는 측면도이다.

도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 파우더 코팅 장치는 진공 챔버(100); 상기 진공 챔버(100) 내에 회전가능하고 탈착가능하게 설치되어 파우더를 코팅하는 리액터(reactor)(200); 상기 리액터(200)를 회전 제어하는 회전 유닛(300); 상기 리액터(200) 내로 공정 가스를 제공하기 위한 공정가스 공급유닛(400); 및 상기 리액터(200) 주위에 설치되어 공정에 필요한 온도를 제공하는 히터 유닛(500)을 포함하며, 상기 리액터(200)의 내부에는 그 리액터의 회전으로 내부의 파우더가 함께 회전되도록 견인하고, 파우더가 자중 낙하를 통해 교반되도록 하는 교반 수단(600)을 구비한다. 도면에서 미설명부호 700은 진공 챔버 내부를 진공 상태로 하며, 상기 공정가스 공급유닛(400)에 의해 제공된 공정가스를 배기시키기 위한 진공/배기 유닛이다.

상기 진공 챔버(100)는 리액터(200)의 양측을 샤프트를 통해 회전가능하게 지지하는데, 일측 샤프트(즉, 공급가스 제공유닛(400) 측 샤프트)(110)와 타측 샤프트(회전 유닛(300)과 연결되는 샤프트)(120)의 진공 챔버(100)의 관통부는 도 3에 도시한 바와 같이 기밀 수단(130)에 의해 기밀하게 유지되며, 이에 따라 진공 챔버(100)가 진공 상태에 있을 때 그 진공 상태를 유지시킨다.

또한, 상기 진공 챔버(100)의 내면에는 히터 유닛(500)에 의해 발생한 열이 외부로 발산되는 것을 방지하기 단열판(미도시)이 제공된다.

여기에서, 상기 공급가스 공급유닛(400)에 연결되는 일측 샤프트(110)는 공급가스 제공유닛(400)으로부터 제공되는 가스가 리액터(200)로 제공되도록 중공의 형태를 가지며, 이에 따라 상기 일측 샤프트(110)는 공급가스 유입라인으로서도 기능을 한다.

또한, 상기 진공 챔버(100)는 내부에 리액터(200)를 분리 및 조립할 수 있도록 개폐가능한 구성을 갖고 형성된다. 예를 들면, 일측 면이 캡(cap)을 통해 개폐가능하게 이루어진다.

상기 리액터(200)는 본 발명의 주요 특징부로서 다른 구성요소들의 설명 이후에 상세히 설명한다.

상기 회전 유닛(300)은 상기 리액터(200)를 소정 공정 속도를 회전시키고 그 회전 속도를 제어하기 위한 것으로서, 모터 등의 회전 구동 부재(310) 및 상기 회전 구동 부재(310)의 회전을 제어하기 위한 회전 제어 수단(320)을 포함한다.

상기 공정가스 공급유닛(400)은 리액터(200)의 내부로 공정에 필요한 공정가스, 즉 소스 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스 등을 공급하고 차단하는 것이며, 이 공정가스 공급유닛(400)의 동작은 컨트롤러(미도시)에 의해 제어된다. 공정가스 공급유닛(400)으로는 ALD, CVD, 스퍼터(Sputter) 등에 포함되는 공지의 증착 유닛에 사용되는 것을 채용할 수 있다.

상기 히터 유닛(500)은 리액터(200)에서 파우더 코팅 시 그 리액터의 온도를 공정에 필요한 온도로 상승시키기 위한 것으로서, 히터(510) 및 상기 히터(510)를 제어하는 히터 제어 수단(520)을 포함한다.

다음으로, 본 발명의 주요 특징부인 리액터(200)의 구성에 대하여 상세히 설명한다.

상기 리액터(200)는 중공 원통형 형태로 형성되며, 그 길이방향 양단부(즉, 공급가스 유입부와 배출부) 각각에는 상기 공정가스 공급유닛(400)에 의해 펄스와 퍼지 공정 시 가스의 압력으로 인해 내부의 파우더가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여 필터 부재(210)가 설치된다(도 3 참조). 이에 따라 상기 필터 부재(210)는 파우더의 유출을 막으며, 전구체와 공정 가스의 흐름이 원활하도록 할 수 있다.

또한, 공정가스의 흐름에 대한 상기 리액터(200)의 하류 면(길이방향에 대하여 직교하는 면)에는 필터 부재(210)를 통과한 공정 가스를 리액터 외부로 배출하기 위한 배출구(220)가 하나 이상, 바람직하게는 둘 이상 형성된다(도 3 참조).

다음으로, 상기 교반 수단(600)은 리액터(200)의 길이방향으로 연장되며, 내면으로부터 소정 길이 돌출하며, 원주 방향으로 간격을 갖고 형성되는 하나 이상의 블레이드(blade)(610)로 이루어진다. 도 4에서 교반 수단(600)은 4개의 블레이드로 형성되는 경우를 나타내고 있다.

도 5는 발명에 따른 파우더 코팅 장치를 구성하는 교반 수단의 변형 예를 나타내는 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 교반 수단(600)은 앞서 설명한 바와 같이 블레이드(610)로 이루어지되, 라운드지게 형성될 수 있다. 도 5에서 (a)는 2개의 블레이드, (b)는 3개의 블레이드, (c)는 4개의 블레이드로 각각 구성되는 경우를 도시하고 있다.

또한, 본 발명에 따른 교반 수단(600)은 블레이드로 이루어지며 다수의 관통공을 갖도록 형성될 수 있다. 도 6은 본 발명에 따른 교반 수단(610)의 여러 실시 형태를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 교반 수단(600)인 블레이드(610)는 도 6에 도시된 바와 같이 다수의 관통공(611) 또는 관통 장공(612, 613)이 형성될 수 있는데, 도 6의 (a)는 다수의 원형 관통공(611)이 형성되는 경우이고, 도 6의 (b)는 블레이드의 길이방향을 따라 관통 장공(612)이 형성되는 경우이며, 도 6의 (c)는 블레이드의 길이방향에 직교하는 방향으로 관통 장공(613)이 형성되는 경우이다.

여기에서 상기 관통공(611) 또는 관통 장공(612, 613)은 조합되어 형성될 수도 있다.

한편, 도 7은 본 발명에 따른 파우더 공급 장치를 구성하는 교반 수단의 다른 실시 예의 구성을 도시한 것으로, 리액터를 전개하여 도시한 전개도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 교반 수단의 다른 실시 형태는 리액터(200)의 내면에서 길이방향으로 소정 간격을 갖고 다수의 단편 블레이드(620)가 형성되며, 상기 단편 블레이드(620)는 리액터의 길이방향을 따라 나선형 형태를 그리면서 배열되게 설치된다.

도 7에 나타낸 바와 같은 교반 수단을 구비하는 경우, 리액터(200)가 회전할 때 그 단편 블레이드(620)에 의해 각각 파우더가 견인되어 회전되고 낙하하는데, 단편 블레이드(620)가 나선형 형태를 그리면서 배열되어 있기 때문에 회전 시 견인되는 시간 간격을 갖고 되고 이에 따라 낙하시에도 순차적으로 낙하하여 코팅 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

다음으로 본 발명에 따른 파우더 코팅 장치의 동작에 대하여 도 8 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명한다. 도 8은 본 발명에 따른 파우더 코팅 장치의 동작을 순차적으로 도시한 설명도이고, 도 9는 도 8의 (b)의 상태를 도시한 정 단면도이며, 도 10은 도 8의 (d)의 상태 이후 낙하하는 상태를 도시한 정 단면도이다.

먼저, 진공 챔버(100)를 개방하여 그 내부에서 리액터(200)를 분리한 후, 리액터(200) 내부에 파우더를 넣은 후, 다시 리액터(200)를 진공 챔버(100)에 결합시킨 후 진공 챔버(100)를 폐쇄한다.

상기 파우더가 들어있는 리액터(200)가 결합된 진공 챔버(100)는 진공/배기 유닛(700)에 의해 진공 챔버(100) 내부는 진공 상태로 유지시킨다.

그런 다음, 히터 유닛(500)의 히터 제어 수단(520)을 통해 히터(510)를 컨트롤하여 공정 시 요구되는 공정 온도로 제어한다.

이후, 공정가스 공급유닛(400)에 의해 일측 샤프트(110)를 통하여 리액터(200) 내부로 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스, 퍼지 가스의 공급 공정을 주기적으로 반복하여 제공하여 리액터(200) 내부의 파우더에 박막을 코팅시킨다.

여기에서, 이러한 공급가스 공급 과정에서, 리액터(200)는 타측 샤프트(120)에 연결된 회전 구동 부재(310)에 의해 도 8에 도시한 바와 같이 주기적으로 회전 운동을 하게 된다.

이와 같이 리액터(200)가 회전 운동을 하게 되면, 도 8의 (b) 내지 (c)에 도시한 바와 같이 블레이드(610)는 파우더를 회전 방향으로 견인하게 되고, 상기 리액터(200)가 회전함에 따라 블레이드(610)가 거의 수직하게 위치되는 시점에서 파우더는 도 10에 도시한 바와 같이 자중 낙하하게 되고, 이러한 과정이 반복됨으로써 파우더는 균일하게 교반된다.

특히, 도 7과 같은 실시 예의 블레이드를 갖는 경우에는 일정 간격을 갖고 낙하하는 시점을 달리함으로써 그 파우더의 교반은 더욱 균일하게 이루어질 수 있다.

또한, 공정가스가 제공되는 과정에서, 공정가스는 리액터의 일단의 일측 샤프트(110)로부터 타단의 복수의 배출공(120)을 통해 배출되는데, 이와 같이 공정가스가 배출되는 경로의 양단 사이에 파우더가 위치하여 파우더 전반적인 반응 확률을 증가시키게 된다. 또한, 리액터(200)의 양단부에 필터 부재(210)가 위치되기 때문에, 필터 부재(210)로 인해 그 필터 부재와 파우더 간의 간섭을 최소화하여 코팅 효율의 감소를 방지할 수 있다.

특히, 상기 블레이드(610)가 도 6에 도시된 바와 같이 관통공(611) 또는 관통 장공(612, 613)을 구비하는 경우에는 블레이드(610)에 의해 파우더가 견인되는 과정에서 리액터(200)로 공급되는 공정가스가 블레이드(610)의 관통공(611) 또는 관통 장공(612, 613) 측으로 제공될 수 있어 파우더의 교반 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.

이와 같이 리액터(200)의 회전에 따라 블레이드에 의하여 견인되고 자중 낙하되어 파우더는 균일하게 교반되는 상태에서 전반적인 박막 성장이 이루어진다.

실제 파우더 코팅 시 박막 코팅의 원리는 일반적인 ALD 박막 성장을 기초로 하여 동일한 성장 메커니즘에 의해 파우더의 외면에 박막의 코팅이 가능하게 된다.

코팅 공정이 완료되면, 히터 유닛(500)과 진공/배기 유닛(700)을 통해 진공 챔버의 온도와 압력을 상온 상태와 대기압으로 제어한 후, 리액터(200)를 진공 챔버(100)로부터 분리시킨다. 분리된 리액터(200)의 내부에는 코팅이 완료된 파우더가 존재한다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 진공 챔버
110: 일측 샤프트(공정가스 공급유닛 측 샤프트)
120: 타측 샤프트(회전유닛 측 샤프트)
200: 리액터
210: 필터 부재
220: 배출구
300: 회전 유닛
310: 회전 구동 부재
320: 회전 제어 수단
400: 공정가스 공급유닛
500: 히터 유닛
510: 히터
520: 히터 제어 수단
600: 교반 수단
610: 블레이드
611: 관통공
612, 613: 관통 장공
700: 진공/배기 유닛

Claims (9)

1. 진공 챔버;
   상기 진공 챔버 내에 회전가능하고 탈착가능하게 설치되며, 파우더를 코팅하는 리액터(reactor);
   상기 리액터를 회전 제어하는 회전 유닛;
   상기 리액터 내로 공정 가스를 제공하기 위한 공정가스 공급유닛;
   상기 리액터 주위에 설치되어 공정 요구 온도를 제공하는 히터 유닛; 및
   상기 진공 챔버 내부를 진공 상태로 하며, 상기 공정가스 공급유닛에 의해 제공된 공정가스를 진공 챔버로부터 배기시키기 위한 진공/배기 유닛을 포함하며,
   상기 리액터의 내부에는 그 리액터의 회전으로 내부의 파우더를 견인하며, 파우더가 자중 낙하를 통해 교반되도록 하는 교반 수단을 구비하는
   파우더 코팅 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 공정가스 공급유닛과 상기 리액터는 회전가능하게 지지되는 샤프트를 통해 연결되고,
   상기 샤프트는 상기 공급가스 공급유닛으로부터 제공되는 공정 가스가 리액터로 제공되도록 중공의 형태를 가지며,
   상기 공정가스 공급유닛을 향하는 면에 반대되는 상기 리액터의 면에는 상기 필터 부재를 통과한 공정 가스를 외부로 배출하기 위한 하나 이상의 배출구가 형성되는
   파우더 코팅 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 리액터는 중공 원통형 형태로 형성되며, 그 길이방향 양단부 각각에는 필터 부재가 설치되는
   파우더 코팅 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 교반 수단은 상기 리액터 내면에서 길이방향으로 연장되며, 내면으로부터 반경방향으로 소정 길이 돌출하며, 원주 방향으로 간격을 갖고 형성되는 하나 이상의 블레이드로 이루어지는
   파우더 코팅 장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 교반 수단은 상기 리액터의 내면에서 길이방향으로 소정 간격을 갖고 다수의 단편 블레이드가 형성되며, 상기 단편 블레이드는 상기 리액터의 길이방향을 따라 나선형 형태를 그리면서 배열되게 설치되는
   파우더 코팅 장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 블레이드는 라운드지게 형성되는
   파우더 코팅 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 블레이드에는 다수의 관통공이 형성되는
   파우더 코팅 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 관통공은 상기 블레이드의 길이방향을 따라 장방형으로 형성되는 관통 장공, 또는 상기 블레이드의 길이방향에 직교하는 방향으로 장방형으로 형성되는 관통 장공으로 이루어지거나 이 두 관통 장공이 조합되어 이루어지는
   파우더 코팅 장치.
9. 원자층 증착 방식을 이용하여 파우더를 코팅하기 위한 파우더 코팅 방법으로서,
   코팅할 파우더를 리액터 내부에 위치시키고;
   상기 리액터를 회전시키고, 상기 리액터 내부에 구비된 블레이드를 통해 그 리액터의 회전에 따라 리액터 내부의 파우더를 견인한 후, 파우더가 자중 낙하하도록 하여 교반시키며;
   상기 리액터의 내부로 공정가스를 순차적으로 제공하여 파우더를 코팅시키는
   파우더 코팅 방법.

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