KR20240009212A - 분말의 표면 처리 장치 - Google Patents

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홍웅표
박정연
김재웅
박형상
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명은 분말의 표면 처리 장치에 관한 것으로서, 공정 후 분말의 로딩 및 언로딩을 위해 메인 챔버를 냉각시키고 다시 승온시키는 과정을 삭제할 수 있고, 공정 완료 후 메인 챔버 냉각 없이 연속적으로 분말의 로딩 및 언로딩이 가능한 분말의 표면 처리 장치를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 각각의 내부공간에 분말이 충전된 상태로 메인 챔버의 수용공간을 따라 다단으로 적층 배치되고 메인 챔버의 수용공간으로 주입된 가스가 통과하도록 된 복수 개의 서브 챔버; 비활성 가스가 충전된 하우징의 밀폐된 내부공간에서 메인 챔버의 수용공간 내에 새로운 서브 챔버를 로딩하는 로딩 장치; 및 비활성 가스가 충전된 하우징의 밀폐된 내부공간에서 메인 챔버의 수용공간에 적층 배치된 복수 개의 서브 챔버들 중 적어도 하나를 수용공간으로부터 배출 및 언로딩하는 언로딩 장치를 포함하는 분말의 표면 처리 장치가 개시된다.

Description

분말의 표면 처리 장치{SURFACE TREATMENT APPARATUS FOR SURFACE-TREATING POWDER}
본 발명은 분말의 표면 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원자층 증착(ALD)을 이용하여 고온에서 분말의 표면을 코팅 처리하는 공정 동안 분말의 산화를 방지할 수 있는 표면 처리 장치에 관한 것이다.
분말의 표면에 특정 물질을 코팅하기 위해 원자층 증착(Atomic Layer Deposition, ALD) 등의 방식이 이용될 수 있다. 도 1은 종래기술에 따른 분말의 표면 처리 장치를 예시한 것으로, 이를 이용하여 분말의 표면에 대한 원자층 증착(이하, 'ALD'라 칭함) 공정을 수행할 수 있다.
구체적으로, 코팅하고자 하는 물질을 가스 증착 챔버(또는 반응 챔버) 내에 삽입한 후 금속 전구체 가스 등을 상기 가스 증착 챔버 내부로 도입하는 방법을 이용하여 수행할 수 있다.
원자층 증착 공정에 따르면, 코팅하고자 하는 물질(특히 분말)의 입자 표면이 금속 전구체 가스에 노출됨에 따라 입자 표면에 금속 전구체가 증착될 수 있다. 또한, ALD 공정과 함께, 증착에 불필요한 공기, 수증기 및 기타 오염물 등을 상기 가스 증착 챔버로부터 제거하는 공정도 함께 수행될 수 있다.
ALD 기술은 일례로 연료전지용 금속/카본 촉매(예, 백금(Pt)/카본(C) 촉매)를 제조하는 데에 이용될 수 있다. 구체적으로, 촉매 제조 공정은 건식 방법 또는 습식 방법으로 수행될 수 있는데, 특히 건식 방법으로 수행되는 ALD 공정은 촉매 제조의 생산 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 건식 방법으로 수행되는 ALD 공정은 습식 방법과 달리 폐수 방출이 없어 보다 환경친화적이다.
한편, 종래기술에 따른 ALD 장비의 경우 나노미터(nm) 크기의 분말에 다양한 물질을 코팅하기 위한 코팅 공정 진행 시 200 ~ 300℃ 이상의 고온에서 공정을 진행하는데, 이때 고온 상태의 분말이 대기 중에 노출될 경우 산소와 수분에 의해 분말이 산화되어 원래 기능을 하지 못하거나 발화 현상이 발생할 위험이 있다.
이에 기존의 ALD를 활용한 분말 코팅 및 표면 처리 공정에서는 공정 후 챔버 온도를 상온으로 냉각한 상태에서 코팅 및 표면 처리가 완료된 분말을 언로딩하고 다시 새로운 분말을 로딩해야 했다.
이와 같이 기존의 분말 코팅 공정에 따르면, 공정 완료 후 분말을 로딩 및 언로딩하기 위해 챔버를 냉각시키고 다시 승온시키는 과정을 반복해야 하므로, 전체 공정에 소요되는 작업시간이 길어질 수밖에 없고, 이는 생산성 및 공정 효율을 크게 떨어뜨리면서 비용을 증가시키는 요인이 된다.
공개특허공보 제10-2020-0100928호(2020.8.27.) 등록특허공보 제10-2173461호(2020.11.03.)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로서, 원자층 증착(ALD)을 이용하여 고온에서 분말의 표면을 코팅 처리하는 공정 동안 분말의 산화를 방지할 수 있는 분말의 표면 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 공정 후 분말의 로딩 및 언로딩을 위해 챔버를 냉각시키고 다시 승온시키는 과정을 삭제할 수 있고, 공정 완료 후 챔버 냉각 없이 연속적으로 분말의 로딩 및 언로딩이 가능하여 공정 시간의 단축, 생산성 증대 및 공정 효율 향상을 도모할 수 있는 분말의 표면 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예에 따르면, 내부공간의 적어도 일부가 밀폐 가능한 하우징; 상기 하우징의 내부공간에 설치되고 원자층 증착에 의한 표면 처리 공정이 수행되는 수용공간이 구비된 메인 챔버; 상기 메인 챔버의 수용공간으로 가스를 주입할 수 있도록 메인 챔버의 일단부에 구비된 주입부; 각각의 내부공간에 분말이 충전된 상태로 상기 메인 챔버의 수용공간을 따라 다단으로 적층 배치되고 상기 메인 챔버의 수용공간으로 주입된 가스가 통과하도록 된 복수 개의 서브 챔버; 상기 메인 챔버의 수용공간으로부터 상기 서브 챔버들을 통과한 가스를 배출할 수 있도록 메인 챔버의 타단부에 구비된 배출부; 비활성 가스가 충전된 상기 하우징의 밀폐된 내부공간에서 상기 메인 챔버의 수용공간 내에 새로운 서브 챔버를 로딩하는 로딩 장치; 및 비활성 가스가 충전된 상기 하우징의 밀폐된 내부공간에서 상기 메인 챔버의 수용공간에 적층 배치된 복수 개의 서브 챔버들 중 적어도 하나를 상기 수용공간으로부터 언로딩하여 외부로 배출하는 언로딩 장치를 포함하는 분말의 표면 처리 장치를 제공한다.
이로써, 본 발명에 따른 분말의 표면 처리 장치에 의하면, 원자층 증착(ALD)을 이용하여 고온에서 분말의 표면을 코팅 처리하는 공정 동안 분말의 산화를 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
특히, 질소나 아르곤과 같은 비활성 가스가 충전된 하우징의 내부공간에서 분말의 로딩 및 언로딩이 이루어질 수 있으므로 분말이 공기 중의 산소나 수분과 접촉하는 것을 막을 수 있다.
또한, 비활성 가스가 충전된 하우징의 내부에서 로딩되기 전의 서브 챔버 및 그 내부의 분말이 예열되고, 공정을 마친 서브 챔버 및 분말이 언로딩된 후 상기 하우징의 내부에서 강제 냉각되도록 함으로써, 온도 안정화 시간을 단축할 수 있는 것은 물론, 냉각으로 인해 지연되는 시간을 줄일 수 있게 된다. 결국, 승온 및 냉각 시간을 줄일 수 있고, 공정을 마친 분말이 상온에 노출되기 전에 냉각되도록 함으로써 분말의 산화를 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 공정 후 분말의 로딩 및 언로딩을 위해 메인 챔버를 냉각시키고 다시 승온시키는 과정을 삭제할 수 있고, 공정 완료 후 메인 챔버의 냉각 없이 연속적으로 분말의 로딩 및 언로딩이 가능하여 공정 시간의 단축, 생산성 증대 및 공정 효율 향상을 도모할 수 있게 된다.
도 1은 종래기술에 따른 분말의 표면 처리 장치를 나타낸 단면 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치에서 검출요소와 제어요소, 작동요소를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치에서 로딩 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치에서 언로딩 장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치에서 메인 챔버의 수용공간 내 서브 챔버의 적층 상태를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치에서 메인 챔버의 메인 공정 구간과 냉각 구간을 다르게 설정한 예를 나타낸 도면이다.
도 8a 내지 도 8g는 본 발명의 실시예에 따른 표면 처리 장치의 언로딩 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 9a 내지 도 9i는 본 발명의 실시예에 따른 표면 처리 장치의 로딩 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 시험예에서 공정 조건을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 시험예에 따른 결과를 나타낸 STEM(Scanning Transmission Electron Microscopy) 이미지이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 의해 발명이 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접촉되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 출원인은 원자층 증착(ALD) 방법을 이용하여 고온에서 분말의 표면을 코팅 처리하는 공정 동안 분말의 산화를 방지할 수 있는 표면 처리 장치 및 방법에 대해 특허 출원한 바 있다(공개특허공보 제10-2020-0100928호(2020.8.27.), "분말의 표면 처리 장치 및 이를 이용한 분말의 표면 처리 방법", 이하 '특허 문헌 1'라 칭함).
상기 특허 문헌 1에는 메인 챔버의 수용공간에 복수 개의 서브 챔버가 배치될 수 있고, 서브 챔버별로 내부에 분말이 충전(充塡)된 상태에서 표면 처리 공정이 수행될 수 있도록 구성된 분말의 표면 처리 장치, 및 이를 이용한 분말의 표면 처리 방법이 개시되어 있다.
본 발명은 본 출원인에 의해 특허 출원되고 공개된 상기 특허 문헌 1의 발명을 개량한 것으로, 공정 완료 후 메인 챔버의 냉각 없이 연속적으로 분말의 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)이 가능한 표면 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 구성에 따르면, 공정 후 분말의 로딩 및 언로딩을 위해 메인 챔버를 냉각시키고 다시 승온시키는 과정을 삭제할 수 있고, 결국 공정 시간의 단축, 생산성 증대 및 공정 효율 향상을 도모할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치를 도시한 구성도로서, 메인 챔버(120) 내에 서브 챔버(140)가 다단으로 로딩(loading, 적재)될 수 있는 표면 처리 장치(100)의 구성을 예시하고 있다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치에서 검출요소와 제어요소, 작동요소를 나타낸 블록도이다.
본 발명에서 로딩과 언로딩은 표면 처리 공정을 거쳐야 하는 분말의 로딩 또는 언로딩을 의미하나, 이하의 설명에서 분말이 넣어진 서브 챔버(140)를 메인 챔버(120) 내부로 투입하는 것을 서브 챔버의 '로딩'이라 칭하기로 하며, 표면 처리 공정을 마친 서브 챔버(140)를 메인 챔버(120)로부터 배출하는 것을 서브챔버의 '언로딩'이라 칭하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치(100)는 서브 챔버(140) 내에 분말(powder)을 충전하고 서브 챔버(140) 내 온도를 고온으로 유지한 상태에서 서브 챔버 내부에 전구체(precursor) 가스, 퍼지가스, 반응가스를 순차적으로 주입 및 통과시켜 서브 챔버 내 분말의 표면을 코팅하는 분말용 원자층 증착(ALD) 장치로서 제공될 수 있는 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치(100)는, 내부공간의 적어도 일부가 밀폐 가능한 하우징(110), 하우징(110)의 내부공간에 설치되고 원자층 증착(ALD)에 의한 표면 처리 공정이 수행되는 수용공간(121)을 가지는 메인 챔버(120), 메인 챔버(120)의 수용공간(121)으로 가스를 주입할 수 있도록 메인 챔버(120)의 일단부에 구비된 주입부(131), 및 메인 챔버(120)의 수용공간(121)으로부터 가스를 배출할 수 있도록 메인 챔버(120)의 타단부에 구비된 배출부(132)를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치(100)는, 메인 챔버(120)의 내부공간인 상기 수용공간(121)에 로딩되어 메인 챔버(120)의 길이방향을 따라, 즉 도면상 상하방향을 따라 다단으로 적층 배치되는 복수 개의 서브 챔버(140), 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에서 새로운 서브 챔버(140)를 투입 및 로딩하는 로딩 장치(150), 및 메인 챔버(120)의 수용공간(121)으로부터 다단으로 적층 배치된 복수 개의 서브 챔버(140) 중 공정이 완료된 서브 챔버(140)를 배출 및 언로딩하는 언로딩 장치(160)를 더 포함한다.
상기 하우징(110)은 내부공간이 밀폐된 작은 룸(room) 형태로 되어 있는 구조물로서, 골격을 이루고 있는 프레임(111)에 밀폐된 공간의 외곽 벽을 형성하도록 플레이트 부재(미도시)가 조립되어서 구성될 수 있다. 이때 하우징(110)은 전체적인 형상이 대략 육면체 형상을 가질 수 있고, 하우징(110)의 외곽 벽으로서 상기 육면체 형상의 정면부와 후면부, 양 측면부, 상면부와 하면부를 형성하도록 플레이트 부재가 배치되어 조립될 수 있다.
상기 하우징(110)에서 외곽 벽, 즉 정면부와 후면부, 양 측면부, 상면부와 하면부를 형성하는 플레이트 부재로는 내열성 소재로 제작된 것이 사용될 수 있고, 이러한 플레이트 부재 중 적어도 일부에는 강화유리와 같은 투명 소재가 사용될 수도 있다. 또한, 도면에 나타내지는 않았으나, 하우징(110)의 정면부나 측면부에 하우징(110)의 내부공간을 개폐할 수 있는 도어가 설치될 수 있다.
상기 하우징(110)은 내부공간이 프레임(111) 및 플레이트 부재에 의해 상, 중, 하의 3개 공간, 즉 상부실(112)과 중간실(113), 하부실(114)로 구획된 구조를 가질 수 있다.
이 중에서 내부공간이 밀폐 가능한 하부실(114)에 로딩 장치(150)가, 내부공간이 밀폐 가능한 상부실(112)에 언로딩 장치(160)가 설치되고, 이에 하부실(114)과 상부실(112)이 서브 챔버(140)의 로딩과 언로딩이 수행되는 공간이 된다. 그리고, 상기 하우징(110)에서 상부실(112)과 하부실(114) 사이에 중간실(113)이 위치된다.
상기와 같이 비활성 가스가 충전된 하우징(110)의 밀폐된 내부공간, 즉 상기 하부실(114)의 밀폐된 내부공간에서, 상기 로딩 장치(150)가 메인 챔버(120)의 수용공간(121)에 새로운 서브 챔버(140)를 로딩하게 된다. 이와 더불어 후술하는 제1 캡 이동기구(171)가 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에 적층 배치된 복수 개의 서브 챔버(140)를 상기 수용공간(121)을 따라 이동시킨다.
또한, 비활성 가스가 충전된 하우징(110)의 밀폐된 내부공간, 즉 상기 상부실(112)의 밀폐된 내부공간에서, 상기 언로딩 장치(160)가 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에 적층 배치된 복수 개의 서브 챔버(140) 중 적어도 하나(최상단 서브 챔버)를 상기 수용공간(121)으로부터 배출 및 언로딩하게 된다.
이와 같이 분말의 표면 처리 장치(100)에서 분말 처리 공정을 마친 서브 챔버(140)가 언로딩되고 새로운 서브 챔버가 로딩되고 나면, 상기 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에 적층 배치된 서브 챔버(140)들이 메인 챔버의 하단 개구인 제1 개구로부터 메인 챔버의 상단 제2 개구를 향해 한 간씩 이동한 상태가 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치에서 로딩 장치를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치에서 언로딩 장치를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 하부실(114)에 서브 챔버(140)의 로딩이 수행될 수 있도록 로딩 장치(150)가 설치되고, 상부실(112)에 서브 챔버(140)의 언로딩이 수행될 수 있도록 언로딩 장치(160)가 설치될 수 있다.
이때 하우징(110)의 내부공간 중 서브 챔버(140)의 로딩이 수행되는 하부실(114), 및 서브 챔버(140)의 언로딩이 수행되는 상부실(112)은 밀폐된 공간으로 구성될 수 있다. 이러한 상부실(112)과 하부실(114)에는 표면 처리 공정 동안 미도시된 가스공급부로부터 연결된 가스공급관을 통해 비활성 가스가 공급되어 충전(充塡)될 수 있다. 비활성 가스로는 질소(N2)나 아르곤(Ar) 등이 사용될 수 있다.
이와 같이 서브 챔버(140)의 로딩(분말의 로딩)이 수행되는 하부실(114)과, 서브 챔버(140)의 언로딩(분말의 언로딩)이 수행되는 상부실(112)에 비활성 가스가 충전됨으로써, 로딩 또는 언로딩되는 서브 챔버(140) 내 분말이 공기 중의 산소나 수분과 접촉하는 것을 막을 수 있고, 결국 분말의 산화를 방지할 수 있게 된다.
상기 메인 챔버(120)는, 수용공간(121)이 형성되고 정해진 길이를 가지는 챔버 본체(122), 및 상기 챔버 본체(122)의 내부공간(수용공간)을 밀폐하거나 개방하도록 챔버 본체의 단부와 결합되거나 챔버 본체의 단부로부터 분리되는 제1 엔드캡(125)과 제2 엔드캡(127)을 포함하여 구성된다. 상기 챔버 본체(122)의 내부공간이 서브 챔버(140)가 로딩되고 언로딩되는 메인 챔버(120)의 수용공간(121)이 된다.
상기한 구성 중 메인 챔버(120)의 챔버 본체(122)는 하우징(110)의 내부에서 프레임(111) 또는 플레이트 부재에 고정되도록 설치되는 것으로, 정해진 길이를 가지면서 내부가 비어 있는 관 형상의 구조물일 수 있다. 이때 하우징(110)에서 메인 챔버(120)의 챔버 본체(122)는 그 내부공간인 상기 수용공간(121)이 상하방향을 따라 길게 연장 배치되도록 고정될 수 있다.
또한, 상기 메인 챔버(120)의 챔버 본체(122)는 상부실(112)과 하부실(114) 사이를 연결하는 배치 구조가 되도록 설치될 수 있다. 이때 챔버 본체(122)의 하단부는 하우징(110)의 하부실(114)에, 챔버 본체(122)의 상단부는 하우징(110)의 상부실(112)에 위치된다.
또한, 챔버 본체(122)의 하단 개구(제1 개구)는 하부실(114)에, 챔버 본체(122)의 상단 개구(제2 개구)는 상부실(112)에 위치된다. 이때 챔버 본체(122)의 내부공간(수용공간)이 하단 개구를 통해 하부실(114)에 연통되고, 챔버 본체(122)의 내부공간(수용공간)이 상단 개구를 통해 상부실(112)에 연통된다. 이하의 설명에서 챔버 본체(122)의 하단 개구를 '제1 개구'라 칭하기로 하고, 챔버 본체(122)의 상단 개구를 '제2 개구'라 칭하기로 한다.
본 발명의 실시예에서 메인 챔버(120)의 챔버 본체(122)는 원형 단면을 가지는 관의 형상, 특히 내경이 일정한 원형 관의 형상으로 구비될 수 있다. 이때 메인 챔버(120)의 수용공간(121)은 원형 단면의 형상을 가지면서 상하로 긴 공간이 된다.
또한, 복수 개의 서브 챔버(140)가 메인 챔버(120)의 수용공간(121)을 따라 적층된 상태로 상하 이동될 수 있도록 서브 챔버(140) 또한 단면이 원형인 용기 형상을 가질 수 있다. 이와 같이 메인 챔버(120)의 횡단면 형상과 서브 챔버(140)의 횡단면 형상이 동일한 형상을 가짐으로써 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에 다단으로 적층 배치된 서브 챔버(140)들이 상기 수용공간(121)을 따라 상하로 이동 가능하다.
그 밖에 상기한 원형관 대신, 횡단면적의 크기가 일정한 관의 형상을 가진 것이라면 메인 챔버(120)의 챔버 본체(122)로서 사용 가능하고, 이때 서브 챔버(140) 또한 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에서 상하 이동될 수 있도록 챔버 본체(122)의 횡단면 형상과 동일한 횡단면 형상을 가질 수 있다.
한편, 제1 엔드캡(125)은 챔버 본체(122)의 하단 개구인 제1 개구를 개폐하도록 설치되고, 제1 개구의 개폐를 위해 상하로 이동하여 챔버 본체(122)의 제1 개구에 결합되거나 그로부터 분리될 수 있다.
또한, 제2 엔드캡(127)은 챔버 본체(122)의 상단 개구인 제2 개구를 개폐하도록 설치되고, 제2 개구의 개폐를 위해 상하로 이동하여 챔버 본체(122)의 제2 개구에 결합되거나 그로부터 분리될 수 있다.
이때 챔버 본체(122)의 제1 개구가 하부실(114)에 위치되므로 제1 엔드캡(125) 또한 하우징(110)의 내부공간 중 하부실(114)에서 상하 이동하도록 구비되고, 챔버 본체(122)의 제2 개구가 상부실(112)에 위치되므로 제2 엔드캡(127)은 하우징(110)의 내부공간 중 상부실(112)에서 상하 이동하도록 구비된다.
또한, 제1 엔드캡(125)과 제2 엔드캡(127)이 모두 챔버 본체(122)의 해당 개구를 닫아주게 되면 챔버 본체(122)의 내부공간, 즉 메인 챔버(120)의 수용공간(121)은 밀폐된다.
또한, 챔버 본체(122)의 제1 개구를 통해 서브 챔버(140)가 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 안으로 로딩되므로, 서브 챔버(140)의 로딩 시에는 제1 엔드캡(125)이 하강하여 챔버 본체(122)의 해단 개구를 열게 된다.
반면, 챔버 본체(122)의 제2 개구를 통해 서브 챔버(140)가 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 밖으로 언로딩되므로, 서브 챔버(140)의 언로딩 시에는 제2 엔드캡(127)이 상승하여 챔버 본체(122)의 제2 개구를 열게 된다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치(100)는, 메인 챔버(120)의 수용공간(121)을 선택적으로 밀폐하거나 개방하도록 메인 챔버(120)의 제1 엔드캡(125)과 제2 엔드캡(127)을 상하로 이동시키는 캡 이동기구(170)를 더 포함한다.
상기 캡 이동기구(170)는 제1 엔드캡(125)을 상하로 이동시키는 제1 캡 이동기구(171), 및 제2 엔드캡(127)을 상하로 이동시키는 제2 캡 이동기구(174)를 포함하여 구성된다.
이때 제1 엔드캡(125) 또는 제2 엔드캡(127)을 각각 독립적으로 이동시킬 수 있도록 제1 캡 이동기구(171)의 구동부에는 상기 제1 엔드캡(125)이 결합되고, 제2 캡 이동기구(174)의 구동부에는 상기 제2 엔드캡(127)이 결합된다.
이에 제1 캡 이동기구(171)가 작동하여 구동부(173, 후술하는 피스톤 로드)가 상하로 이동될 때 상기 제1 엔드캡(125)이 구동부와 일체로 이동되면서 챔버 본체(122)의 제1 개구를 개폐하게 되고, 이를 통해 메인 챔버(120)의 수용공간(121)이 제1 엔드캡(125)에 의해 밀폐되거나 개방될 수 있게 된다.
마찬가지로, 제2 캡 이동기구(174)가 작동하여 구동부(176, 후술하는 피스톤 로드)가 상하로 이동될 때 상기 제2 엔드캡(127)이 구동부와 일체로 이동되면서 챔버 본체(122)의 제2 개구를 개폐하게 되고, 이를 통해 메인 챔버(120)의 수용공간(121)이 제2 엔드캡(127)에 의해 밀폐되거나 개방될 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에서 제1 캡 이동기구(171)와 제2 캡 이동기구(174)는 하우징(110) 내에 고정된 실린더 본체(172,175)에서 유압 또는 공압에 의해 피스톤 로드(173,176)가 전후진 동작하는 유압식 또는 공압식 실린더 기구일 수 있다.
상기 실린더 기구에서 전후로 이동되는 피스톤 로드(173,176)가 해당 캡 이동기구(171,174)의 구동부가 되며, 각 피스톤 로드(173,176)의 단부에 해당 엔드캡(125,127)이 장착되는바, 피스톤 로드(173,176)의 전후 이동 시 엔드캡(125,127)이 일체로 이동된다.
본 발명의 실시예에서 제1 캡 이동기구(171)와 제2 캡 이동기구(174)는 하우징(110)의 프레임(111)이나 플레이트 부재에 고정되도록 장착되고, 하우징(110)의 내부공간에서 상하방향으로 길게 연장 배치되도록 설치된다.
또한, 제1 캡 이동기구(171)는 메인 챔버(120)의 하측에, 제2 캡 이동기구(174)는 메인 챔버(120)의 상측에 위치하도록 설치되며, 제1 캡 이동기구(171)는 메인 챔버(120)의 하측에 위치하도록 상기 하우징(110)의 하부실(114)에 설치될 수 있고, 제2 캡 이동기구(174)는 메인 챔버(120)의 상측에 위치하도록 상기 하우징(110)의 상부실(112)에 설치될 수 있다.
이때 제1 캡 이동기구(171)와 제2 캡 이동기구(174)는 하우징(110)의 하부실(114)과 상부실(112)에서 각각 상하방향으로 길게 수직 배치되도록 설치될 수 있고, 각각의 피스톤 로드(173,176)가 하부실(114)과 상부실(112)에서 상하 수직방향으로 전후진 동작하도록 설치될 수 있다.
상기 제1 캡 이동기구(171)에서 피스톤 로드(173)의 상단부에 제1 엔드캡(125)이 장착될 수 있고, 제1 캡 이동기구(171)의 피스톤 로드(173)가 전후진됨에 따라 제1 엔드캡(125)이 상하로 직선 이동될 수 있다.
마찬가지로, 상기 제2 캡 이동기구(174)에서 피스톤 로드(176)의 하단부에 제2 엔드캡(127)이 장착될 수 있고, 제2 캡 이동기구(174)의 피스톤 로드(176)가 전후진됨에 따라 제2 엔드캡(127)이 상하로 직선 이동될 수 있다.
상기 제1 캡 이동기구(171) 및 제2 캡 이동기구(174)의 작동은 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 제어된다(도 3 참조). 이때 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 각 캡 이동기구(170)의 구동부인 피스톤 로드(173,176)가 정해진 스트로크만큼 전후진 동작하도록 제어된다.
결국, 각 피스톤 로드(173,176)가 전진 또는 후진 동작됨에 따라 제1 엔드캡(125) 또는 제2 엔드캡(127)이 상하로 이동되면서 메인 챔버(120)(챔버 본체)의 개구가 개폐되는데, 제1 엔드캡(125)이 상승하여 메인 챔버(120)(챔버 본체)의 제1 개구에 결합되면 제1 개구가 닫히게 되고, 제2 엔드캡(127)이 하강하여 메인 챔버(120)(챔버 본체)의 제2 개구에 결합되면 제2 개구가 닫히게 된다.
반대로, 제1 엔드캡(125)이 하강하여 메인 챔버(120)의 제1 개구로부터 분리되면 제1 개구가 열리게 되고, 제2 엔드캡(127)이 상승하여 메인 챔버(120)의 제2 개구로부터 분리되면 제2 개구가 열리게 된다.
두 엔드캡(125,127)이 동시에 해당 개구를 닫은 상태에서 메인 챔버(120)의 수용공간(121)은 밀폐된 상태가 되고, 두 엔드캡(125,127) 중 적어도 하나가 해당 개구를 열게 되면 메인 챔버(120)의 수용공간(121)은 개방된 상태가 된다.
한편, 제1 엔드캡(125)이 메인 챔버(120)의 일단부이기도 하며, 제1 엔드캡(125)에 메인 챔버(120)의 수용공간(121)으로 가스를 주입할 수 있는 주입부(131)가 형성될 수 있다.
이때 제2 엔드캡(127)이 메인 챔버(120)의 타단부이기도 하며, 제2 엔드캡(127)에 메인 챔버(120)의 수용공간(121)으로부터 가스를 배출시킬 수 있는 배출부(132)가 형성될 수 있다.
상기 제1 엔드캡(125)에 형성된 주입부(131)는 제1 엔드캡(125) 내측으로 구비된 메쉬구조체(mesh structure)(126)와 연통되고, 이 메쉬구조체(126)에는 주입부(131)를 통해 공급되는 원료가스와 퍼지가스, 반응가스가 통과할 수 있는 미세홀(micro-hole)들이 형성된다.
또한, 메인 챔버(120)의 주입부(131)에는 원료가스와 퍼지가스, 반응가스를 서브 챔버(140)에 공급하기 위한 가스공급장치(도 3에서 도면부호 '191'임)의 가스공급관이 연결되고, 상기 가스공급관에는 밸브류 등 가스를 선택적으로 공급하기 위한 부품들이 설치된다.
이와 같이 메인 챔버(120)의 주입부(131)에 원료가스와 퍼지가스, 반응가스를 선택적으로 공급하도록 구성되는 가스공급장치(191)로는 통상의 원자층 증착 장치에서 이용되고 있는 공지의 가스공급장치가 채택 및 적용될 수 있고, 이러한 가스공급장치의 구성에 대해서는 본 명세서에서 상세한 설명을 생략하기로 한다.
또한, 제2 엔드캡(127)의 내부공간은 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에서 최상단에 배치된 서브 챔버(140)가 수용될 수 있는 공간이 된다. 또한, 제2 엔드캡(127)의 내부공간과 최상단 서브 챔버(140)의 내부공간은 가스 유통이 가능하도록 연통된 구조로 되어 있다.
본 발명에서 각 서브 챔버(140)의 하면부 또는 각 서브 챔버(140)의 하면부와 상면부가 가스가 통과할 수 있는 메쉬구조체(mesh structure)(141)로 되어 있다. 본 발명에서 서브 챔버(140)는 상기 특허 문헌 1에 개시되어 있는 것과 동일한 형태나 구성을 가지는 것이 될 수 있다.
메인 챔버(120)의 수용공간(121) 및 이 수용공간(121) 내부의 서브 챔버(140)가 정해진 공정 온도로 유지되는 표면 처리 공정 동안, 서브 챔버(140)의 내부에 충전된 분말에 소스 물질(원료물질)이 포함된 가스, 즉 원료가스를 접촉시킴으로써 원자층 증착(ALD)이 수행될 수 있다.
상기 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에 다단으로 적층 배치된 각 서브 챔버(140)의 내부공간에는, 분말이 충전된 상태에서, 상기 주입부(131)를 통해 메인 챔버(120)의 수용공간(121)으로 주입된 가스가 통과하도록 되어 있다. 또한, 상기 각 서브 챔버(140)의 내부공간을 통과한 가스는 상기 배출부(132)를 통해 메인 챔버 외부로 배출된다.
상기 각 서브 챔버(140)에서 메쉬구조체(141)는 미세홀(micro-hole)들이 형성된 것으로, 미세홀의 크기는 가스에 포함된 입자보다는 크고 분말보다는 작은 크기일 수 있다. 예컨대, 미세홀의 직경은 10㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
그리고, 제2 엔드캡(127)의 배출부(132)에는 메인 챔버(120) 및 서브 챔버(140) 내 가스를 배기하기 위한 배기장치(도 3에서 도면부호 '192'임)가 연결된다.
배출부(132)를 통해 메인 챔버(120) 및 서브 챔버(140) 내 가스를 배기하도록 구성되는 배기장치(192)는, 배기관 및 밸브류, 그리고 가스 배기를 위해 배기관을 통해 가스를 흡입하는 펌프 등을 포함하는 구성을 가질 수 있다.
본 발명에서 배기장치(192)로는 통상의 원자층 증착 장치에 이용되고 있는 공지의 배기장치가 채택 및 적용될 수 있고, 이러한 배기장치의 구성에 대해서는 본 명세서에서 상세한 설명을 생략하기로 한다.
한편, 로딩 장치(150)는 하우징(110)의 하부실(114)에서 표면 처리 공정에 투입될 새로운 서브 챔버(140)를 메인 챔버(120)의 수용공간(121)에 로딩하기 위한 장치이다.
로딩 장치(150)는 제1 엔드캡(125)이 열린 상태에서 메인 챔버(120)의 수용공간(121)에 로딩될 새로운 서브 챔버(140)를 정해진 로딩 위치로 이동시키는데, 제1 엔드캡(125)이 열리고 나면 제1 엔드캡(125) 상측의 로딩 위치로 새로운 서브 챔버(140)를 이동시킨다.
본 발명의 실시예에서 로딩 장치(150)는 하우징(110)에서 메인 챔버(120) 하측의 공간, 즉 하우징(110)의 하부실(114)에 설치되는 베드(bed)(151), 베드(151)에 설정된 경로를 따라 이동할 수 있도록 장착되고 표면 처리 공정에 투입될 서브 챔버(140)를 고정한 상태로 제1 엔드캡(125) 상측의 로딩 위치로 이동시키는 그리핑(gripping) 기구, 및 그리핑 기구(152)를 베드(151)상의 설정된 경로를 따라 이동시키는 이동기구(154)를 포함하여 구성된다.
상기 로딩 장치(150)는 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 작동이 제어될 수 있도록 구비된다. 구체적으로 로딩 장치(150)의 구성 중 그리핑 기구(152) 및 이동기구(154)의 작동이 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 제어된다.
상기 베드(151)는 하우징(110)의 프레임(111) 또는 이 프레임(111)에 고정된 별도 지지대에 장착될 수 있고, 하우징(110)의 하부실(114)에서 메인 챔버(120)의 하측에 배치될 수 있도록 설치된다.
또한, 베드(151)에는 그리핑 기구(152)의 이동 경로가 설정되는데, 그리핑 기구(152)는 표면 처리 공정에 투입될 새로운 서브 챔버(140)를 그리핑(gripping)한 상태로 메인 챔버(120)를 향해 이동되거나, 로딩이 끝나고 나면 그 역방향으로 이동될 수 있다.
상기 로딩 장치(150)에서 그리핑 기구(152)는 서브 챔버(140)를 그리핑하여 고정할 수 있는 로봇암(robot arm) 기구일 수 있다. 이때 로봇암 기구는 제어부(도 3에서 도면부호 '102' 임)가 출력하는 제어신호에 따라 서브 챔버(140)를 그리핑하여 고정하거나 서브 챔버(140)에 대한 그리핑 및 고정 상태를 해제하도록 제어된다. 예컨대, 로봇암 기구는 서브 챔버(140) 중 측면부 표면인 외주면을 가압하여 잡아줄 수 있는 그리퍼(gripper)(153)를 가지는 것일 수 있다.
상기 그리핑 기구(152)가 표면 처리 공정에 투입될 서브 챔버(140)를 고정한 상태로 로딩 위치로 전진하였을 때, 그리핑 기구(152)에 고정된 서브 챔버(140)는, 메인 챔버(120)의 챔버 본체(122) 하단의 제1 개구 하측 높이, 및 메인 챔버(120)의 수용공간(121)을 개방하도록 하측으로 이동된 제1 엔드캡(125)의 상측 높이에 위치하도록 되어 있다.
상기 이동기구(154)는 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 그리핑 기구(152)를 베드(151)상의 설정된 직선 경로를 따라 선형 이동시키도록 구성될 수 있다.
상기 이동기구(154)로는 베드(151)와 그리핑 기구(152) 사이에 개재되도록 설치 및 구성되는 공지의 리니어 액추에이터들 중 하나가 채택될 수 있다. 예를 들면, 이동기구(154)로서 모터(155)와 볼 스크류(미도시), 가이드 레일(미도시)을 포함하는 리니어 모션(linear motion) 기구가 사용될 수 있다.
상기 볼 스크류는 모터(155)에 의해 회전되도록 장착되는 스크류 로드(미도시)와, 상기 스크류 로드에 결합된 이동블록(미도시)을 포함하는 것일 수 있다. 이러한 구성에서 이동블록 또는 이 이동블록에 결합된 별도 슬라이더(156)가 가이드 레일에 결합된다. 상기 가이드 레일은 베드(151)에 그리핑 기구(152)의 이동 경로를 따라 길게 구비된다.
상기 스크류 로드는 베드(151)에 베어링에 의해 지지된 상태로 장착되고, 모터(155)에 의해 회전될 수 있도록 상기 모터의 로터 샤프트와 일체로 회전되도록 구비된다. 상기 모터(155)는 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 정역 회전이 제어된다.
상기 이동블록 또는 슬라이더(156)에 그리핑 기구(152)가 장착되며, 볼 스크류에서 스크류 로드의 회전 시 이동블록 또는 슬라이더(156)가 가이드 레일을 따라 이동된다. 이때 그리핑 기구(152)가 이동블록 또는 슬라이더(156)와 일체로 이동된다.
결국, 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 모터(155)의 구동 및 회전방향이 제어되면서 그리핑 기구(152)가 서브 챔버(140)를 로딩할 수 있는 위치로 전진하거나 로딩 완료 후 후퇴할 수 있게 된다.
또는 상기 이동기구(154)로서 모터와 벨트, 슬라이더, 가이드 레일을 포함하는 리니어 모션 기구가 사용될 수도 있고, 그 밖에 리니어 모터 등이 채택되어 사용될 수 있다.
상기 이동기구(154)에 대해서는 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 그리핑 기구(152)를 베드(151)상에 설정된 경로를 따라 전진 또는 후퇴시킬 수 있는 것이라면, 제한 없이 채택 가능하다.
그리고, 언로딩 장치(160)는 하우징(110)에서의 설치위치와 기능, 용도만 상이할 뿐 로딩 장치(150)와 비교하여 구성 전체가 동일하거나 구성 일부가 동일한 것일 수 있다.
즉, 언로딩 장치(160)는 하우징(110)에서 메인 챔버(120) 상측의 공간, 즉 하우징(110)의 상부실(112)에 설치되는 베드(161), 베드(161)에 설정된 경로를 따라 이동할 수 있도록 장착되고 표면 처리 공정이 완료된 서브 챔버(140)를 고정한 상태로 제2 엔드캡(127) 하측의 그리핑 위치로부터 정해진 대기 위치(언로딩 위치)로 이동시키는 그리핑 기구(162), 및 그리핑 기구(162)를 베드(161)상의 설정된 경로를 따라 이동시키는 이동기구(164)를 포함하여 구성된다.
상기 언로딩 장치(160) 또한 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 작동이 제어될 수 있도록 구비된다(도 3 참조). 구체적으로 언로딩 장치(160)의 구성 중 그리핑 기구(162) 및 이동기구(164)의 작동이 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 제어된다.
상기 언로딩 장치(160)에서 베드(161)는 하우징(110)의 상부실(112)에서 하우징(110)의 프레임(111) 또는 이 프레임(111)에 고정된 별도 지지대에 장착될 수 있다.
또한, 베드(161)에는 그리핑 기구(162)의 이동 경로가 설정되는데, 그리핑 기구(162)는 표면 처리 공정을 마친 서브 챔버(140)를 그리핑(gripping)하기 위해 메인 챔버(120)를 향해 이동하거나, 그리핑 후 정해진 대기 위치(언로딩 위치)까지 역방향으로 이동할 수 있다.
상기 언로딩 장치(160)에서도 그리핑 기구(162)는 서브 챔버(140)를 그리핑하여 고정할 수 있는 로봇암(robot arm) 기구일 수 있다. 이때 로봇암 기구는 제어부(도 3에서 도면부호 '102'임)가 출력하는 제어신호에 따라 서브 챔버(140)를 그리핑하여 고정하거나 서브 챔버(140)에 대한 그리핑 및 고정 상태를 해제하도록 제어된다. 예컨대, 로봇암 기구는 서브 챔버(140) 중 측면부 표면인 외주면을 가압하여 잡아줄 수 있는 그리퍼(gripper)(163)를 가지는 것일 수 있다.
상기 이동기구(164)는 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 그리핑 기구(162)를 베드(161)상의 설정된 직선 경로를 따라 선형 이동시키도록 구성될 수 있다. 상기 이동기구(164)로는 베드(161)와 그리핑 기구(162) 사이에 개재되도록 설치 및 구성되는 공지의 리니어 액추에이터들 중 하나가 채택될 수 있다. 예를 들면, 이동기구(164)로서 모터(155)와 볼 스크류(미도시), 가이드 레일(미도시)을 포함하는 리니어 모션(linear motion) 기구가 사용될 수 있다.
상기 언로딩 장치(160)에서 그리핑 기구(162)가 이동기구(164)에 의해 전진 이동되어 그리핑 기구(162)의 그리퍼(163)가 그리핑 위치에 도달하였을 때, 그리핑 기구(162)의 그리퍼 높이는 챔버 본체(122) 상단의 제2 개구 높이보다 높게 되어 있다. 또한, 그리퍼 높이는 표면 처리 공정이 완료된 후 챔버 본체(122)의 제2 개구를 통해 상측으로 완전히 배출된 최상단 서브 챔버(140)를 그리핑할 수 있는 높이로 설정된다.
이에 그리핑 기구(162)가 전진 이동하여 표면 처리 공정을 완료한 최상단 서브 챔버(140)를 그리퍼(163)를 통해 그리핑한 상태에서 그리핑 기구(162)가 이동기구(164)에 의해 다시 후퇴하게 되면, 그리퍼(163)에 고정된 서브 챔버(140)가 메인 챔버(120)로부터 멀어지게 되고, 하우징(110)의 상부실(112)에서 배출을 위한 대기 위치로 이동될 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치(100)는, 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에 서브 챔버(140)들이 다단으로 적층 배치된 상태에서, 제1 엔드캡(125)이 정해진 높이가 되도록 하강하여 메인 챔버(120)(챔버 본체)의 제1 개구가 개방될 때, 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내 적층된 서브 챔버(140)들이 자중에 의해 낙하하지 않도록 상기 서브 챔버들 중 최하단 서브 챔버를 정해진 높이에서 고정하는 챔버고정장치(180)를 더 포함한다.
상기 챔버고정장치(180)는 하우징(110)의 프레임(111)에 설치된 가이드부에 전후 이동 가능하도록 결합된 한 쌍의 록킹블록(181), 및 상기 한 쌍의 록킹블록(181)을 전후 이동시키는 블록구동기구(미도시)를 포함하여 구성된다.
상기 블록구동기구의 작동 또한 로딩 장치(150) 및 언로딩 장치(160)와 마찬가지로 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 제어되도록 되어 있다. 이에 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 블록구동기구가 해당 록킹블록(181)을 전후진시키게 된다.
상기 하우징(110)의 프레임(111)에서 가이드부는 수평으로 길게 연장되도록 설치되고, 상기 한 쌍의 록킹블록(181)이 상기 가이드부를 따라 이동 가능하도록 구비된다.
상기 록킹블록(181)은 메인 챔버(120)를 사이에 두고 그 양측에 하나씩 배치되고, 상기 가이드부 또한 메인 챔버(120)를 사이에 두고 그 양측의 프레임(111) 부분에 수평으로 길게 연장되도록 설치된다.
그리고, 상기 각 록킹블록(181)을 전후진시키기 위해 록킹블록(181)마다 하나씩의 블록구동기구가 설치될 수 있다. 상기 블록구동기구는 하우징(110)의 프레임(111)에 장착될 수 있다.
상기 블록구동기구는 수평으로 전후진 동작하는 피스톤 로드(미도시)를 가진 공압식 또는 유압식의 실린더 기구일 수 있다. 상기 각 록킹블록(181)이 해당 블록구동기구의 피스톤 로드 단부에 결합될 수 있고, 상기 피스톤 로드의 전후진 시 록킹블록(181)이 일체로 이동되면서 가이드부를 따라 전후진하게 된다.
또한, 상기 각 록킹블록(181)은 해당 블록구동기구에 의해 중앙을 향해 전진하거나 그 역방향으로 후진할 수 있게 되어 있다. 상기 각 록킹블록(181)이 중앙을 향해 전진하였을 때 서브 챔버(140)의 고정(록킹)이 이루어질 수 있다.
즉, 상기 한 쌍의 록킹블록(181)은 그 사이에 위치된 메인 챔버(120)를 향해 가이드부를 따라 이동하여 다단으로 적층된 복수 개의 서브 챔버 중 최하단 서브 챔버(140)를 밀착 상태로 가압함으로써 상기 가압된 서브 챔버(140)가 낙하하지 않고 고정되어 있도록 한다.
이러한 상태로 최하단 서브 챔버(140)가 한 쌍의 록킹블록(181)에 의해 고정(록킹)된 상태일 때, 그 위로 적층된 서브 챔버(140)들이 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에서 낙하하지 않도록 상기 최하단 서브 챔버(140)에 의해 지지되어 있게 된다.
그리고, 상기와 같이 최하단 서브 챔버(140)를 고정하고 있던 한 쌍의 록킹블록(181)이 후진하여 서브 챔버(140)로부터 분리되면, 상기 록킹블록(181) 및 이를 포함하여 구성되는 챔버고정장치(180)에 의한 서브 챔버(140)의 고정이 해제될 수 있게 된다.
위에서 블록구동기구로서 실린더 기구가 사용될 수 있음을 설명하였으나, 블록구동기구가 각 록킹블록(181)을 선형 이동시키는 기구이므로, 상기 블록구동기구에도 로딩 장치(150) 및 언로딩 장치(160)의 이동기구(154,164), 즉 상기 그리핑 기구(152,162)를 전후진시키는 이동기구와 마찬가지로 공지의 리니어 액추에이터들 중 하나가 채택되어 사용될 수 있다.
예를 들면, 이동장치로서 모터와 볼 스크류, 가이드 레일을 포함하는 리니어 모션(linear motion) 기구가 사용될 수 있고, 여기서 가이드 레일이 상기 가이드부가 된다. 또한, 상기 볼 스크류는 모터에 의해 회전되도록 장착되는 스크류 로드와, 상기 스크류 로드에 결합된 이동블록을 포함하는 것일 수 있다.
이러한 구성에서 이동블록 또는 이 이동블록에 결합된 별도 슬라이더가 상기 가이드부인 가이드 레일에 결합된다. 상기 가이드 레일은 프레임(111)에 록킹블록(181)의 정해진 이동 경로를 따라 길게 구비된다.
상기 스크류 로드는 프레임(111)에 베어링에 의해 지지된 상태로 장착되고, 모터에 의해 회전될 수 있도록 모터의 로터 샤프트와 일체로 회전되도록 구비된다. 상기 모터는 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 정역 회전이 제어된다.
상기 이동블록 또는 슬라이더에 록킹블록(181)이 장착되며, 볼 스크류에서 스크류 로드의 회전 시 이동블록 또는 슬라이더가 상기 가이드부인 가이드 레일을 따라 이동된다. 이때 록킹블록(181)이 이동블록 또는 슬라이더와 일체로 이동된다.
결국, 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 모터의 구동 및 회전방향이 제어되면서 록킹블록(181)이 최하단 서브 챔버(140)를 고정(록킹)할 수 있는 위치로 전진하거나 고정 해제(언록킹)할 수 있는 위치로 후퇴할 수 있게 된다.
또는 상기 블록구동기구 및 가이드부로서 모터와 벨트, 슬라이더, 가이드 레일을 포함하는 리니어 모션 기구가 사용될 수도 있고, 그 밖에 리니어 모터 등이 채택되어 사용될 수 있다.
상기 블록구동기구에 대해서는 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 록킹블록(181)을 프레임(111)상에 설정된 경로를 따라 전진 또는 후퇴시킬 수 있는 것이라면, 제한 없이 채택 가능하다.
한편, 하우징(110)의 하부실(114)과 상부실(112)에는 서브 챔버(140)의 온도를 설정온도로 제어할 수 있는 온도조절장치(도 3에서 도면부호 '193','194' 임)가 구비되고, 메인 챔버(120)에도 수용공간(121)의 온도를 설정온도로 제어할 수 있는 온도조절장치(도 3에서 도면부호 '195'임)가 구비된다.
이하의 설명에서 하부실(114)의 온도조절장치(193)는 '제1 온도조절장치'라 칭하고, 메인 챔버(120)의 온도조절장치(194)는 '제2 온도조절장치', 상부실(112)의 온도조절장치(195)는 '제3 온도조절장치'라 칭하기로 한다.
본 발명에서 분말 및 서브 챔버(140)의 로딩이 수행되는 하우징(110)의 하부실(114)은 제1 온도조절장치(193)에 의해 내부 온도가 미리 설정된 고온으로 유지되어 프리 히팅 존(pre-heating zone)으로 이용될 수 있다.
하부실(114) 내부의 제1 온도조절장치(193)는 로딩 직전의 서브 챔버(140) 및 그 내부의 분말을 예열(프리 히팅)하기 위한 것이고, 상부실(112) 내부의 제3 온도조절장치(195)는 언로딩 후의 서브 챔버(140) 및 그 내부의 분말을 냉각하기 위한 것이다.
상부실(112)과 하부실(114)에서 이루어지는 과정들은 모두 비활성 가스 분위기에서 수행된다. 구체적으로 상부실(112)에서는 비활성 가스 분위기에서 예열(프리 히팅)과 로딩 과정이 수행되고, 하부실(114) 또한 비활성 가스 분위기에서 언로딩 및 냉각 과정 수행된다.
본 발명의 실시예에서 예열(프리 히팅)을 위한 하부실(114)의 제1온도조절장치(193)는 히터를 포함하고, 상기 히터는 자켓 히터 또는 카트리지 히터일 수 있다.
또한, 상기 히터는 하우징(110)의 하부실(114) 내측에 설치될 수 있는데, 예컨대 로딩 장치(150)에 설치될 수 있다. 구체적으로 히터는 표면 처리 공정에 새로이 투입될 서브 챔버(140)가 로딩 직전에 고정되어 있게 되는 로딩 장치(150)의 그리핑 기구(152)에 설치될 수 있다.
또한, 하부실(114)에는 센서류(101), 즉 하부실 내부 온도 또는 로딩 장치(150)의 온도(예, 그리핑 기구의 온도) 또는 이 로딩 장치(150)에 고정된 서브 챔버(140)의 온도를 검출하기 위한 온도센서(101)가 설치될 수 있고, 제어부(102)가 온도센서(101)에 의해 검출된 온도가 미리 설정된 목표 온도로 유지될 수 있도록 상기 히터의 작동을 제어한다.
그리고, 서브 챔버(140) 및 분말의 언로딩이 수행되는 상부실(112)에는 표면 처리 공정 후 메인 챔버(120)의 수용공간(121)으로부터 배출된 서브 챔버(140)가 위치하게 된다. 상부실(112)에서 언로딩된 서브 챔버(140)는 표면 처리 공정 동안에는 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내 최상단에 위치해 있던 서브 챔버(140)이다.
상기 상부실(112)의 내부공간은 제3 온도조절장치(195)에 의해 메인 챔버(120)의 내부공간(수용공간(121))의 공정 온도보다 상대적으로 저온으로 유지되어 쿨링 존(cooling zone)으로 이용될 수 있다.
이에 언로딩된 서브 챔버(140)는 상부실(112)에서 냉각될 수 있고, 상부실(112)이 실온으로 유지된 상태에서 서브 챔버(140)가 상부실(112) 내에서 실온까지 냉각될 수 있다.
또는 상부실(112) 내에 설치된 제3 온도조절장치(195)에 의해 언로딩된 서브 챔버(140)의 냉각이 이루어지도록 할 수 있다. 이때 제3 온도조절장치(195)는 서브 챔버(140)를 강제 냉각하기 위한 냉각장치일 수 있다.
상기 상부실(112)에서 언로딩된 서브 챔버(140)를 강제 냉각하는 냉각장치는 냉각수를 이용하여 서브 챔버(140)를 냉각하는 수냉식 냉각장치일 수 있고, 또는 상부실(112)에 설치된 쿨링팬(미도시)을 이용하여 서브 챔버(140)를 냉각하는 냉각장치일 수 있다.
본 발명의 실시예에서 상부실(112)의 수냉식 냉각장치는 하우징(110)의 상부실(112) 내측에 구비되는 냉각수 통로(미도시)를 포함하고, 구체적으로 상기 냉각수 통로는 언로딩 장치(160)에 설치될 수 있다.
구체적으로 상기 냉각수 통로는 언로딩 장치(160)의 구성요소 중 언로딩된 서브 챔버(140)가 고정되어 있게 되는 그리핑 기구(162)에 설치될 수 있다. 이때 냉각수 통로는 냉각수가 유동 및 통과할 수 있도록 그리핑 기구(162)에 설치된 냉각수 쉴드 또는 워터 자켓일 수 있다.
이와 같이 하부실(114)에서는 표면 처리 공정에 로딩될 서브 챔버(140) 및 그 내부의 분말을 예열(프리 히팅)해줌으로써 로딩되는 분말의 온도 안정화 시간을 단축시키며, 상부실(112)에서는 표면 처리 공정 후 언로딩된 서브 챔버(140) 내 분말을 강제 냉각하여 냉각으로 인해 지연되는 시간을 단축시킨다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치에서 메인 챔버의 수용공간 내 서브 챔버의 적층 상태를 보여주는 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에서 증착될 물질(원료 물질)의 소스 활용률을 최대화할 수 있도록 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에 서브 챔버(140)가 다단으로 적층 배치되며, 이때 적층되는 서브 챔버(140)의 개수는 설비의 환경 및 조건에 따라 2 ~ 10개로 구성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 메인 챔버(120)의 수용공간(121)에 서브 챔버(140)가 수직으로 길게 배치 및 적층되도록 설치됨으로써 서브 챔버(140)의 온도 균일도를 향상시킬 수 있고, 공정에 따른 온도 조절이 가능하도록 메인 챔버(120) 내 수용공간(121) 중 일부가 복수 개(예, 3~ 5개)의 히팅 구간으로 구성될 수 있다.
본 발명에서 메인 챔버(120)에는 상기 수용공간을 따라 정해진 구간별로 메인 챔버의 각 부분 온도를 조절하는 제3 온도조절장치(도 3에서 도면부호 '195'임)가 설치된다.
상기 제3 온도조절장치(195)는 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 메인 챔버(120)의 온도 조절 작동을 수행하도록 구비되며, 이는 히터 등의 가열장치를 포함하는 것일 수 있고, 상기 가열장치와 함께 냉각장치를 더 포함하는 것일 수 있다. 이때 냉각장치는 메인 챔버에서 상기 정해진 구간 중 상부 구간에 설치될 수 있고, 상기 가열장치는 메인 챔버에서 상기 정해진 구간 중 나머지 하부 구간에 설치될 수 있다.
상세하게는, 본 발명의 실시예에서 메인 챔버(120)의 하부가 가열장치에 의해 서브 챔버(140)에 대한 히팅이 이루어지는 히팅 구간으로 구성될 수 있고, 이 히팅 구간 전체 또는 그 일부가 분말의 히팅 상태에서 실질적인 표면 처리 공정이 수행되는 메인 공정 구간으로 이용될 수 있다.
도 6의 실시예에서는 메인 공정 구간이 최하단인 1단에서 5단까지의 구간으로 설정되고 있다. 메인 공정 구간은 소스의 공정 온도에 맞게 100 ~ 300℃ 이상으로 온도 조절될 수 있다.
그리고, 메인 챔버(120)의 상부, 즉 메인 챔버(120)에서 메인 공정 구간 상측의 부분은 냉각장치에 의해 분말의 냉각이 이루어지는 냉각 구간으로 구성될 수 있다. 이 냉각 구간에서 메인 챔버(120)에는 워터 자켓이 구비될 수 있고, 이 워터 자켓을 통과하여 흐르는 100℃ 이하 또는 저온의 냉각수에 의해 메인 챔버(120) 내 냉각 구간의 서브 챔버(140), 그리고 냉각 구간의 서브 챔버(140) 내 분말의 냉각이 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표면 처리 장치(100)에서 메인 공정 구간과 냉각 구간을 각각 구성하는 서브 챔버(140)들의 개수(다단 개수)는 사용 분말 및 분말의 표면에 코팅되는 소스 물질(원료 물질)에 따라 달라질 수 있다.
또한, 기본적으로 메인 공정 구간을 통과한 소스의 경우 냉각 구간에서 반응을 하지 않으며, 냉각 구간을 구성하는 서브 챔버(140)들의 개수(다단 개수)는 공정 부산물에 의해 특성이 저하되지 않는 범위에서 설정될 수 있다.
상기 히팅 구간의 히팅 영역은 챔버의 길이에 따라 3개 이상으로 구성될 수 있고, 이 히팅 영역에서는 상온에서 400℃까지의 온도 범위로 온도 조절이 가능하도록 구성됨이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치에서 메인 챔버의 메인 공정 구간과 냉각 구간을 다르게 설정한 예를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 메인 챔버(120)의 전체 길이 구간 중 가열장치인 히터가 설치되는 히팅 구간이 복수 개의 구간으로 나뉘어질 수 있다. 이때 히팅 구간이 메인 챔버(120)의 하부서부터 서브 히팅 구간, 하부 히팅 구간, 중간 히팅 구간, 상부 히팅 구간의 총 4개 구간으로 나뉘어질 수 있다.
상기 총 4개의 히팅 구간 중 하부 히팅 구간, 중간 히팅 구간, 상부 히팅 구간이 메인 히팅 구간이 된다. 또한, 상기 히팅 구간 상측의 부분, 즉 메인 챔버(120)의 상부도 도 6의 실시예와 달리 냉각 구간 대신 히터가 설치된 열 보전 구간으로 구성될 수 있다.
메인 챔버(120)에서 최하단의 서브 히팅 구간에 설치되는 서브 히터로는 카트리지 히터가 사용될 수 있다. 서브 히팅 구간은 메인 챔버(120)의 열손실을 최소화하여 메인 히팅 구간의 온도 상승 및 균일도를 유지할 수 있도록 돕는 역할을 한다.
메인 히팅 구간에 설치되는 메인 히터로는 주로 밴드(band) 타입의 세라믹 히터가 사용될 수 있고, 이러한 메인 히팅 구간은 챔버의 길이 및 공정에 따라 최소 3구간 이상으로 구성될 수 있다.
이러한 구성을 통해 챔버의 온도 균일도를 확보하는 동시에 요구되는 온도가 유지될 수 있도록 한다. 도 7의 실시예에서는 메인 히팅 구간이 하부 히팅 구간, 중간 히팅 구간, 상부 히팅 구간의 3구간으로 구성되고 있다.
메인 히팅 구간 중 하부 히팅 구간의 경우 주로 공정이 진행 되는 구간으로 원자층 적층(ALD) 공정의 윈도우 내 온도를 기준으로 설정한다. 중간 히팅 구간의 경우 하부 히팅 구간에서의 공정에 이어 지속적인 공정이 진행될 수 있도록 온도를 설정하며. 상부 히팅 구간의 경우 중간 히팅 구간의 열손실을 막기 위한 최소 온도로 설정하여 서브 챔버(140)의 온도 하강을 유도한다.
최상단의 열 보전 구간의 경우 러버(rubber) 히터나 밴드(band) 히터가 사용될 수 있고, 반응 후 퍼지 시 펌프로 빠져나가는 리간드(ligand)의 흡착 방지를 위한 최소 온도만 설정하여 서브 챔버(140)의 냉각을 유도한다.
이와 같이 본 발명에서는 공정에 따라 중간 히팅 구간을 달리하여 공정 구간과 냉각 구간을 구분할 수 있다. 이때 냉각 구간에서는 상온까지 유도하는 냉각이 아닌 약 100℃ 부근의 온도로 냉각이 이루어지며, 이러한 냉각 구간의 온도는 상온까지의 온도가 아닌 메인 공정 구간 대비 상대적으로 낮은 온도를 의미한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 분말의 표면 처리 장치의 작동 상태 및 이에 의해 수행되는 분말의 표면 처리 공정에 대해 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 분말의 표면 처리 공정은 상기 특허 문헌 1(공개특허공보 제10-2020-0100928호)에 개시되어 있는 것과 크게 차이는 없으나, 분말이 충전된 서브 챔버(140)의 로딩과 언로딩이 자동으로 수행되는 점에서 차이가 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 표면 처리 장치(100)의 구성요소 중 로딩 장치(150)와 언로딩 장치(160), 가스공급장치(191), 배기장치(192), 제1 캡 이동기구(171), 제2 캡 이동기구(174), 챔버고정장치(180), 온도조절장치(193,194,195) 등의 작동요소는 제어부(102)의 제어신호에 따라 작동이 제어될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 표면 처리 공정의 대상이 되는 분말은 예로서 카본(C)을 포함하는 것일 수 있고, 원료가스에 포함된 원료물질(소스 물질)은 전구체(precursor), 구체적으로는 금속 전구체(metal precursor)일 수 있고, 더 구제적인 예로서 상기 금속 전구체는 백금(Pt) 전구체일 수 있다.
그리고, 퍼지가스는 질소, 아르곤 등의 비활성 가스일 수 있고, 반응가스는 산소 또는 오존일 수 있으며, 표면 처리 공정 동안 메인 챔버(120)의 주입부(131)를 통해 원료가스, 퍼지가스, 반응가스, 퍼지가스가 순차적으로 공급된다. 또한, 표면 처리 공정 동안 서브 챔버(140)의 내부는 정해진 진공 상태로 유지되며, 서브 챔버(140)의 내부 온도 또한 정해진 공정 온도로 유지된다.
상기 메인 챔버(120) 하단부에 구비된 주입부(131)를 통해 공급된 가스는 최하단 서브 챔버(140)를 통과한 뒤 그 상측의 서브 챔버(140)를 순차적으로 통과하고, 이후 배기시에는 최상단 서브 챔버(140)를 통과한 가스가 메인 챔버(120) 상단부에 구비된 배출부(132)를 통해 외부로 배출된다.
표면 처리 공정 후에는 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에 다단으로 적층 배치된 서브 챔버(140) 중 최상단 서브 챔버(140)를 메인 챔버(120)의 수용공간(121)으로부터 배출하는 언로딩 과정이 수행된다.
도면을 참조로 더 상세히 설명하면, 도 8a 내지 도 8g는 본 발명의 실시예에 따른 표면 처리 장치(100)의 언로딩 작동 상태를 나타낸 도면으로서, 표면 처리 공정 후 메인 챔버(120)의 수용공간(121)으로부터 최상단 서브 챔버(140)가 외부로 배출되는 언로딩 과정을 단계적으로 보여주고 있다.
도 8a는 최상단 서브 챔버(140)가 언로딩을 위해 대기 중인 상태를 보여주고 있으며, 표면 처리 공정이 완료되고 나면 배기장치(도 3에서 도면부호 '192'임)를 의해 메인 챔버(120) 및 서브 챔버(140) 내 가스가 배기(vent)되고, 이어 최상단 서브 챔버(140)는 언로딩 전에 대기 상태로 있게 된다.
도시된 바와 같이, 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에 서브 챔버(140)들이 다단으로 적층 배치된 상태일 때 최상단 서브 챔버(140)는 메인 챔버(120)(챔버 본체)의 제2 개구를 닫고 있는 제2 엔드캡(127)의 내부공간에 위치해 있게 된다.
도 8b는 하우징(도 2에서 도면부호 '110'임)의 상부실(112) 내에서 제2 캡 이동기구(174)에 의해 제2 엔드캡(127)이 상승하여 메인 챔버(120)의 챔버 본체(122)로부터 분리된 상태를 보여주고 있으며, 제2 엔드캡(127)이 상승하여 분리됨에 따라 챔버 본체(122)(메인 본체)의 상단 개구인 제2 개구가 열리게 된다.
도시된 바와 같이, 제2 엔드캡(127)이 상승하여 메인 챔버(120)의 챔버 본체(122)로부터 분리되고 나면, 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에 다단으로 적층 배치된 서브 챔버(140)들 중 최상단 서브 챔버(140) 전체 또는 그 일부가 제2 개구를 통해 챔버 본체(122) 외측의 상부실(112)로 노출되어 있게 된다.
도 8c는 상부실(112)에서 언로딩 장치(160)의 그리핑 기구(162)가 이동기구(도 2에서 도면부호 '164'임)에 의해 전방 이동되어 챔버 본체(122) 외측으로 노출되어 있는 최상단 서브 챔버(140)를 그리핑(gripping)한 상태를 보여주고 있다. 이와 같이 그리핑 기구(162)에 의해 최상단 서브 챔버(140)가 그리핑되면 최상단 서브 챔버(140)의 위치는 고정된다.
도 8d는 최상단 서브 챔버(140)가 그리핑 기구(162)에 의해 고정된 상태에서 제2 엔드캡(127)이 하강한 상태를 보여주고 있다. 도시된 바와 같이, 최상단 서브 챔버(140)가 그리핑 기구(162)에 의해 고정된 상태에서 제2 캡 이동기구(174)가 작동하여 제1 엔드캡(125)을 하강시키면, 제1 엔드캡(125)이 메인 챔버(120)의 챔버 본체(122)로부터 분리되며, 이에 챔버 본체(122)의 하단 개구인 제1 개구가 열리게 된다.
또한, 도시된 바와 같이, 그리핑 기구(162)에 의해 고정된 최상단 서브 챔버(140)를 제외한 나머지 서브 챔버(140)들이 제1 엔드캡(125)과 함께 하강하게 된다. 이때 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에 다단으로 적층 배치된 서브 챔버(140)들 중 최상단 서브 챔버(140)를 제외한 나머지 서브 챔버(140)들, 즉 제1 엔드캡(125) 및 제1 캡 이동기구(171)에 의해 지지되고 있는 나머지 서브 챔버(140)들이 모두 하강하게 된다.
도 8e는 언로딩 장치(160)의 그리핑 기구(162)가 언로딩 위치로 이동된 상태를 보여주고 있으며, 하우징(도 2에서 도면부호 '110'임)의 상부실(112)에서 그리핑 기구(162)가 최상단 서브 챔버(140)를 그리핑한 상태로 이동기구(164)에 의해 후방 이동되고 있다.
도시된 바와 같이, 그리핑 기구(162)가 이동기구(164)에 의해 언로딩 위치로 후방 이동되면, 하우징(110)의 상부실(112)에서 최상단 서브 챔버(140) 또한 그리핑 기구(162)와 함께 언로딩 위치로 이동된다.
도 8f는 최상단 서브 챔버(140)가 언로딩된 상태에서 제1 캡 이동기구(171)에 의해 제1 엔드캡(125)이 상승하여 챔버 본체(122)의 하단 개구인 제2 개구를 닫아준 상태를 보여주고 있다.
도시된 바와 같이, 제1 엔드캡(125)이 상승하는 동안 제1 엔드캡(125)에 의해 지지되고 있는 서브 챔버(140)들이 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에서 제1 엔드캡(125)과 함께 상승하게 된다. 이어 제1 엔드캡(125)은 챔버 본체(122)(메인 챔버(120))의 하단 개구인 제1 개구를 닫아주게 된다.
도 8g는 하우징(110)의 상부실(112) 내에서 제2 캡 이동기구(174)에 의해 제2 엔드캡(127)이 하강하여 메인 챔버(120)의 챔버 본체(122)와 결합된 상태를 보여주고 있으며, 제2 엔드캡(127)이 하강하여 챔버 본체(122)와 결합됨에 따라 챔버 본체(122)(메인 본체)의 상단 개구인 제2 개구가 다시 닫히게 된다.
이로써 최상단 서브 챔버(140)의 언로딩 과정이 모두 완료된다.
상기와 같이 최상단 서브 챔버(140)가 메인 챔버(120)의 수용공간(121)으로부터 외부로 배출되어 언로딩되고 나면, 이어 새로운 서브 챔버(140)가 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에 로딩되어 표면 처리 공정에 투입된다.
전술한 바와 같이, 표면 처리 공정 후 언로딩 과정에서는 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내 최상단 서브 챔버(140)가 외부로 배출되고, 로딩 과정에서는 표면 처리 공정에 새로이 투입되는 서브 챔버(140)가 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 중 최하단 영역으로 로딩된다.
언로딩 시에는 제2 엔드캡(127)이 열리고 난 뒤 메인 챔버(120)(챔버 본체)의 상단 개구인 제2 개구를 통해 수용공간(121) 내 최상단 서브 챔버(140)가 외부로 배출되며, 로딩 시에는 제1 엔드캡(125)이 열리고 난 뒤 메인 챔버(120)(챔버 본체)의 하단 개구인 제1 개구를 통해 새로운 서브 챔버(140)가 수용공간(121) 내부로 진입하여 로딩된다.
따라서, 표면 처리 공정 후 언로딩 과정과 로딩 과정이 모두 수행되고 나면, 기존의 최상단 서브 챔버(140)가 외부로 배출된 상태이므로, 최상단 서브 챔버(140) 바로 아래의 서브 챔버(140)가 최상단 영역으로 이동되어 위치하게 된다.
마찬가지로, 상측으로부터 세 번째 영역에 있던 서브 챔버(140)는 두 번째 영역으로, 네 번째 영역에 있던 서브 챔버(140)는 세 번째 영역으로 이동되어 위치하게 된다. 또한 기존 최하단 서브 챔브는 하측으로부터 두 번째 영역으로 이동되고, 새로이 투입 및 로딩된 서브 챔버(140)가 이후 최하단 서브 챔버(140)가 된다.
이와 같이 언로딩 및 로딩이 모두 끝나고 나면, 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내 서브 챔버(140)들은 모두 한 칸씩(한 영역씩) 상측으로 이동하여 위치하게 되며, 이렇게 이동한 상태에서 다시 표면 처리 공정이 수행된다.
이하에서는 새로운 서브 챔버가 로딩되는 과정에 대해 설명하기로 한다.
도 9a 내지 도 9i는 본 발명의 실시예에 따른 표면 처리 장치(100)의 로딩 작동 상태를 나타낸 도면으로서, 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에 새로운 서브 챔버(140)가 투입되는 로딩 과정을 단계적으로 보여주고 있다.
먼저, 도 9a는 새로운 서브 챔버(140)를 로딩하기 위한 준비 상태를 보여주고 있으며, 준비 상태에서 투입될 새로운 서브 챔버(140)는 내부에 분말이 충전된 상태로 하우징(도 2에서 도면부호 '110'임)의 하부실(114)에 위치해 있게 된다.
이때 새로운 서브 챔버(140)는 로딩 장치(150)에 고정된 상태로 있게 되며, 로딩 장치(150)의 구성요소 중 그리핑 기구(152)의 그리퍼(153)에 그리핑되어 있게 된다. 또한, 하우징(110)의 하부실(114)은 제1 온도조절장치(193)에 의해 정해진 온도로 유지된다.
이에 서브 챔버(140) 및 그 내부의 분말이 예열된(pre-heated) 상태로 있게 된다. 또한, 하부실(114)에는 질소나 아르곤 등의 비활성 가스가 공급되어 충전된 상태이다. 하부실(114)의 예열 시 온도는 분말이 산화되지 않는 온도 범위로 설정되며, 예열 상태에서의 대기 시간은 약 30분 이상으로 설정될 수 있다.
이 상태에서 서브 챔버(140)의 로딩 준비가 완료되면, 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내 진공 상태가 해제되도록 주입부(131)를 통해 질소 또는 아르곤 등의 비활성 가스를 메인 챔버(120) 내부로 주입한다.
이때 메인 챔버(120)의 제1 개구와 제2 개구는 모두 닫힌 상태이며, 상기와 같이 비활성 가스의 주입이 완료되면, 제1 개구의 개방이 가능하도록 하부실(114) 등 하우징(110) 내부공간의 압력과 메인 챔버(120) 내부공간(수용공간(121))의 압력이 동일하게 유지될 수 있다.
도 9b는 제어부(도 3에서 도면부호 '102'임)가 출력하는 제어신호에 따라 제1 캡 이동기구(171)가 작동하여 제1 엔드캡(125)이 하강한 상태를 보여주고 있으며, 새로운 서브 챔버(140)의 로딩을 위해 메인 챔버(120)의 제1 개구가 열리도록 제1 엔드캡(125)이 제1 캡 이동기구(171)에 의해 정해진 높이가 되도록 하강하여 메인 챔버(120)의 챔버 본체(122)로부터 분리된다.
이때 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내 서브 챔버(140)들도 제1 엔드캡(125)에 의해 지지된 상태로 상기 제1 엔드캡(125)과 함께 동시에 하강하게 되는데, 최하단 서브 챔버(140)가 챔버고정장치(180)에 의해 고정될 수 있는 높이까지 하강한다.
도 9c는 챔버고정장치(180)에 의해 최하단 서브 챔버(140)가 고정된 상태를 보여주고 있으며, 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 챔버고정장치(180)의 블록구동기구가 작동하여 좌우 한 쌍의 록킹블록(181)을 모두 전진시키고, 이로써 상기 두 록킹블록(181)이 최하단 서브 챔버(140)의 외주면을 밀착 상태로 가압하여 고정하게 된다.
이와 같이 최하단 서브 챔버(140)가 고정되고 나면, 이 최하단 서브 챔버(140)를 포함하여 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에 다단으로 적층 배치되어 있는 전체 서브 챔버(140)들 모두가 고정된 상태로 낙하하지 않게 된다.
도 9d는 최하단 서브 챔버(140)가 챔버고정장치(180)에 의해 고정된 상태에서 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 제1 캡 이동기구(171)가 작동하여 제1 엔드캡(125)이 추가로 더 하강한 상태를 보여주고 있다.
도 9e는 제1 엔드캡(125)이 최대 하강 위치에 있는 동안 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 로딩 장치(150)의 이동기구(154)가 작동하여, 새로운 서브 챔버(140)를 그리핑하고 있는 그리퍼(153) 기구를 전진시킨다. 이때 표면 처리 공정에 투입될 새로운 서브 챔버(140)를 제1 엔드캡(125)의 상측에 위치되도록 이동시킨다.
도 9f는 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 제1 캡 이동기구(171)가 작동하여 제1 엔드캡(125)이 상승한 상태를 보여주고 있으며, 이때 상승한 제1 엔드캡(125)이 상측의 서브 챔버(140)에 접촉한 상태로 이 서브 챔버(140)를 지지할 수 있게 된다.
도 9g는 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 제1 캡 이동기구(171)가 작동하여 제1 엔드캡(125)이 추가로 상승한 상태를 보여주고 있으며, 이때 제1 엔드캡(125)이 상측의 서브 챔버(140)를 지지한 상태로 상승시켜 챔버고정장치(180)에 의해 고정된 최하단 서브 챔버(140)에 접촉시킨다.
이때 제1 엔드캡(125)과 그 상측의 새로운 서브 챔버(140), 그리고 그 상측의 최하단 서브 챔버(140)가 모두 제1 엔드캡(125)에 의해 지지된 상태가 되며, 제1 엔드캡(125)이 상승하는 동안 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 로딩 장치(150)의 이동기구(164)(154)가 작동하여 그리퍼(153) 기구를 다시 대기 위치로 후퇴시킨다.
도 9h는 챔버고정장치(180)에 의한 서브 챔버(140)의 고정이 해제된 상태를 보여주고 있으며, 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 챔버고정장치(180)의 블록구동기구가 작동하여 록킹블록(181)이 다시 대기 위치로 후퇴된 상태를 나타내고 있다.
이 상태에서는 이전의 최하단 서브 챔버(140) 하측에 추가로 새로이 표면 처리 공정에 투입될 서브 챔버(140)가 위치되는 상태이며, 이후에는 새로이 투입된 서브 챔버(140)가 최하단 서브 챔버(140)가 된다.
또한, 도 9h에 도시된 상태는 챔버고정장치(180)에 의한 서브 챔버(140)의 고정, 즉 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내 서브 챔버(140) 전체의 고정이 완전 해제된 상태이며, 서브 챔버(140)들이 모두 제1 엔드캡(125)에 의해 지지되고 있는 상태이기도 하다.
도 9i는 새로운 서브 챔버(140)가 최종 로딩된 상태를 보여주고 있으며, 도 9h의 상태에서 제어부(102)가 출력하는 제어신호에 따라 제1 캡 이동기구(171)가 작동하여 제1 엔드캡(125)을 추가로 상승시킨다.
이때 제1 엔드캡(125)이 메인 챔버(120)(챔버 본체)의 제1 개구를 닫아주게 되며, 메인 챔버(120)의 수용공간(121)은 다시 밀폐된 상태가 된다. 결국, 새로운 서브 챔버(140)가 메인 챔버(120)의 수용공간(121) 내에 최종 로딩된 상태가 된다.
도 9i의 상태에서 표면 처리 공정이 다시 수행될 수 있도록 제어부(102)는 배기장치(도 3에서 도면부호 '192'임)의 펌프를 작동시켜 메인 챔버(120) 내부공간의 압력 상태를 다시 진공 상태로 만들어주게 된다.
이하, 실시예 및 시험예를 통해 본 발명을 더 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 예시적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
도 10은 본 발명의 시험예에서 공정 조건을 나타낸 도면이다.
카본 블랙에 백금 나노 입자를 증착하여 고분자 전해질막 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC)용 촉매를 제조할 수 있다.
도 10을 참조하면, 메인 챔버(120)(유동층 반응기(Fluidized bed reactor, FBR))는 수용공간(121) 내에 총 8개(총 8단)의 서브 챔버(140)를 상하 적층된 상태로 수용하도록 구비되고 있다. 메인 챔버(120)의 수용공간(121)이 주입부(131)로부터 배출부(132) 방향으로 차례대로 제1 ~ 8 영역으로 구획되고, 이때 각 영역에 서브 챔버(140)가 위치될 수 있도록 되어 있는 것이다.
증착을 위해 카본 블랙을 직경 200㎛ 내지 500㎛로 선별하였고, 각 서브 챔버(140)의 내부에 선별된 카본 블랙 3g을 로딩하였다. 이때 메인 챔버(120) 및 서브 챔버(140)의 내부 압력은 1torr가 되도록 진공을 유지하였다.
또한, 로딩이 이루어지는 하우징(110)의 하부실(114) 내 예열 온도를 160℃로 설정하여 하부실(114) 내에 예열 분위기를 조정하였고, 이를 통해 하부실(114)에서 표면 처리 공정에 투입될 서브 챔버(140) 및 그 내부의 분말을 예열하였다.
또한, 메인 챔버(120)에 3개의 히팅 구간을 설정해두고, 3개 히팅 구간 중 하부 히팅 구간의 온도를 310℃, 중간 히팅 구간의 온도를 240℃, 상부 히팅 구간의 온도를 280℃으로 설정하였다. 이렇게 각 히팅 구간의 온도를 설정한 뒤 제2 온도조절장치(194)를 작동시켰을 때 실제 온도는 도 10에 나타낸 바와 같다.
그리고, 백금 전구체가 들어 있는 캐니스터의 주입구를 열어 메인 챔버(120) 및 서브 챔버(140)의 내부로 백금 전구체가 들어가도록 하였다. 이때 백금 전구체 가스가 메인 챔버(120) 하단의 주입부(131)를 통해 주입되도록 하여 백금 전구체가 모두 반응에 참여할 수 있도록 하였으며, 백금 전구체로서 메틸시클로펜타디에닐 트리-메틸 플래티넘(methyl-cyclopentadienyl tri-methyl platinum)을 사용하였다.
또한, 반응가스로 산소(O2)를 사용하였고, 퍼지가스인 불활성 가스(질소)로 퍼징하여 미반응 물질을 제거하였다. 이때 반응가스의 주입속도를 200sccm로, 퍼지가스의 주입속도를 1000sccm로 하였고, 표면 처리 공정(ALD 공정)으로서 '백금 전구체 가스(600초) - 퍼지가스(180초) - 반응가스(180초) - 퍼지가스(180초)'를 1 사이클(cycle) 공정으로 하여 20 사이클을 진행하였다. 또한, 하우징(110)의 상부실(112)에서 언로딩시 온도를 100℃ 이하가 되도록 하여 반응이 완료된 분말이 상온에 노출되기 전에 서서히 냉각되도록 하였다.
도 11은 본 발명에 따른 분말의 표면 처리 장치(100)를 이용하여 백금 나노 입자를 증착한 카본 블랙 분말의 SEM(Scanning Electron Microscope) 이미지이다. 백금 나노 입자가 뭉침 없이 카본 블랙의 표면에 고르게 증착된 것을 확인할 수 있다(백금 증착량 15.25 wt%)
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
100 : 표면 처리 장치 101 : 센서류(온도센서 등)
102 : 제어부 110 : 하우징
111 : 프레임 112 : 상부실
113 : 중간실 114 : 하부실
120 : 메인 챔버 121 : 수용공간
122 : 챔버 본체 125 : 제1 엔드캡
126 : 메쉬구조체 127 : 제2 엔드캡
131 : 주입부 132 : 배출부
140 : 서브 챔버 141 : 메쉬구조체
150 : 로딩 장치 151 : 베드
152 : 그리핑 기구 153 : 그리퍼
154 : 이동기구 155 : 모터
156 : 슬라이더 160 : 언로딩 장치
161 : 베드 162 : 그리핑 기구
163 : 그리퍼 164 : 이동기구
165 : 모터 166 : 슬라이더
170 : 캡 이동기구 171 : 제1 캡 이동기구
172 : 실린더 본체 173 : 피스톤 로드
174 : 제2 캡 이동기구 175 : 실린더 본체
176 : 피스톤 로드 180 : 챔버고정장치
181 : 록킹블록 191 : 가스공급장치
192 : 배기장치
193 : 제1 온도조절장치(히터 등)
194 : 제2 온도조절장치(히터 등)
195 : 제3 온도조절장치(냉각장치 등)

Claims (20)

  1. 내부공간의 적어도 일부가 밀폐 가능한 하우징;
    상기 하우징의 내부공간에 설치되고 원자층 증착에 의한 표면 처리 공정이 수행되는 수용공간이 구비된 메인 챔버;
    상기 메인 챔버의 수용공간으로 가스를 주입할 수 있도록 메인 챔버의 일단부에 구비된 주입부;
    각각의 내부공간에 분말이 충전된 상태로 상기 메인 챔버의 수용공간을 따라 다단으로 적층 배치되고 상기 메인 챔버의 수용공간으로 주입된 가스가 통과하도록 된 복수 개의 서브 챔버;
    상기 메인 챔버의 수용공간으로부터 상기 서브 챔버들을 통과한 가스를 배출할 수 있도록 메인 챔버의 타단부에 구비된 배출부;
    비활성 가스가 충전된 상기 하우징의 밀폐된 내부공간에서 상기 메인 챔버의 수용공간 내에 새로운 서브 챔버를 로딩하는 로딩 장치; 및
    비활성 가스가 충전된 상기 하우징의 밀폐된 내부공간에서 상기 메인 챔버의 수용공간에 적층 배치된 복수 개의 서브 챔버들 중 적어도 하나를 상기 수용공간으로부터 언로딩하여 외부로 배출하는 언로딩 장치를 포함하는 분말의 표면 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 주입부를 통해 상기 메인 챔버의 수용공간으로 주입된 가스가 상기 다단으로 적층 배치된 상기 복수 개의 서브 챔버의 내부공간을 차례로 통과할 수 있도록, 상기 각 서브 챔버의 하면부 또는 상면부와 하면부는 메쉬구조체로 구성된 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징의 밀폐된 내부공간에는 상기 로딩 장치의 로딩 및 상기 언로딩 장치의 언로딩 작동 동안 비활성 가스가 충전되는 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 챔버의 수용공간이 상하방향으로 길게 연장 배치되도록 구비되고,
    상기 로딩 장치에 의해 로딩된 상기 새로운 서브 챔버가 상기 메인 챔버의 하단 개구인 제1 개구를 통해 상기 수용공간으로 투입되며,
    표면 처리 공정을 마친 서브 챔버가 상기 언로딩 장치에 의해 상기 메인 챔버의 상단 개구인 제2 개구를 통해 배출 및 언로딩되도록 구성된 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 메인 챔버에는 상기 수용공간을 따라 정해진 구간별로 메인 챔버의 각 부분 온도를 조절하는 온도조절장치가 설치된 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 온도조절장치는,
    상기 메인 챔버에서 상기 정해진 구간 중 상부 구간을 냉각하도록 설치된 냉각장치; 및
    상기 메인 챔버에서 상기 정해진 구간 중 나머지 하부 구간을 가열하도록 설치된 가열장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 하우징은,
    내부공간이 각각 비활성 가스가 충전된 상태로 밀폐 가능한 상부실과 하부실을 포함하고,
    상기 로딩 장치 및 상기 메인 챔버의 제1 개구는 상기 하부실의 내부공간에 위치되며,
    상기 언로딩 장치 및 상기 메인 챔버의 제2 개구는 상기 상부실의 내부공간에 위치되는 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 하부실에는 상기 로딩 장치에 결합된 로딩 전 서브 챔버를 예열시키기 위한 온도조절장치가 구비된 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 상부실에는 상기 언로딩 장치에 결합된 언로딩 후 서브 챔버를 냉각하기 위한 온도조절장치가 구비된 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 표면 처리 공정을 마친 서브 챔버가 언로딩되고 상기 새로운 서브 챔버가 로딩될 때마다, 상기 메인 챔버의 수용공간 내에 적층 배치된 서브 챔버들은 제1 개구로부터 제2 개구를 향해 한 칸씩 이동하도록 된 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  11. 청구항 4에 있어서,
    상기 메인 챔버는,
    상기 수용공간이 형성되고 상기 하단 개구인 제1 개구와 상기 상단 개구인 제2 개구를 가지는 챔버 본체;
    상기 챔버 본체의 제1 개구를 개폐하는 제1 엔드캡; 및
    상기 챔버 본체의 제2 개구를 개폐하는 제2 엔드캡을 포함하고,
    상기 제1 엔드캡 및 제2 엔드캡을 각각 개폐 작동시키는 캡 이동기구가 설치된 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 캡 이동기구는,
    상기 챔버 본체의 제1 개구를 개폐하도록 상기 제1 엔드캡을 상하로 이동시키는 제1 캡 이동기구; 및
    상기 챔버 본체의 제2 개구를 개폐하도록 상기 제2 엔드캡을 상하로 이동시키는 제2 캡 이동기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 캡 이동기구와 제2 캡 이동기구는 실린더 본체에서 상하로 전후진 동작하는 피스톤 로드를 가지는 실린더 기구이고,
    상기 제1 엔드캡이 상기 제1 캡 이동기구인 실린더 기구의 피스톤 로드에 일체로 장착되며,
    상기 제2 엔드캡이 상기 제2 캡 이동기구인 실린더 기구의 피스톤 로드에 일체로 장착된 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 엔드캡이 상기 캡 이동기구에 의해 하강하여 상기 챔버 본체의 제1 개구를 열어준 상태에서, 상기 로딩 장치가 투입될 새로운 서브 챔버를 상기 제1 엔드캡 상측으로 로딩하고,
    상기 제1 엔드캡이 상승하여 상기 챔버 본체의 제1 개구를 닫아줄 때, 상기 엔드캡 상측으로 로딩된 새로운 서브 챔버가 상기 제1 엔드캡에 의해 지지된 상태로 상기 챔버 본체의 수용공간 내측으로 이동하도록 된 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 엔드캡이 챔버 본체의 하단부에 결합되어 상기 제1 개구를 닫고 있는 상태일 때, 상기 메인 챔버의 수용공간을 따라 다단으로 적층 배치된 복수 개의 서브 챔버가 상기 제1 엔드캡에 의해 지지되고,
    상기 제1 엔드캡이 상기 제1 개구를 열어주도록 챔버 본체로부터 분리되어 하강할 때, 상기 복수 개의 서브 챔버가 상기 제1 엔드캡에 의해 지지된 상태로 메인 챔버의 수용공간을 따라 하강할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 하우징에는,
    상기 제1 엔드캡이 상기 챔버 본체로부터 분리되어 정해진 높이가 되도록 하강한 상태일 때, 상기 메인 챔버의 수용공간을 따라 다단으로 적층 배치된 상태로 상기 제1 엔드캡과 함께 하강한 복수 개의 서브 챔버 중 최하단 서브 챔버를 선택적으로 고정하거나 해제해주는 챔버고정장치가 설치된 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 챔버고정장치는,
    상기 하우징에 설치된 가이드부에 전후 이동 가능하도록 결합된 한 쌍의 록킹블록; 및
    상기 한 쌍의 록킹블록을 전후 이동시키는 블록구동기구를 포함하고,
    상기 한 쌍의 록킹블록이 상기 블록구동기구에 의해 전방 이동된 상태에서 상기 최하단 서브 챔버를 가압하여 고정하도록 된 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  18. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 엔드캡이 상기 챔버 본채의 제2 개구를 닫고 있는 상태에서, 상기 메인 챔버의 수용공간을 따라 다단으로 적층 배치된 복수 개의 서브 챔버 중 최상단 서브 챔버는 상기 제2 엔드캡의 내부공간에 위치되고,
    상기 제2 엔드캡이 상승하여 상기 챔버 본체의 제2 개구를 열고 있는 상태에서, 상기 언로딩 장치가 상기 제2 개구를 통해 상기 챔버 본체 외부로 노출된 상기 최상단 서브 챔버를 언로딩하도록 된 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 로딩 장치는,
    상기 하우징의 내부공간에 설치된 베드;
    상기 베드에 설정된 경로를 따라 이동할 수 있도록 장착되고 상기 새로운 서브 챔버를 고정한 상태로 정해진 로딩 위치로 이동시키는 그리핑 기구; 및
    상기 그리핑 기구를 베드상의 설정된 경로를 따라 이동시키는 이동기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 언로딩 장치는,
    상기 하우징의 내부공간에 설치된 베드;
    상기 베드에 설정된 경로를 따라 이동할 수 있도록 장착되고 표면 처리 공정을 마친 서브 챔버를 고정한 상태로 상기 수용공간 외부로 이동시키는 그리핑 기구; 및
    상기 그리핑 기구를 베드상의 설정된 경로를 따라 이동시키는 이동기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말의 표면 처리 장치.



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