KR20240065056A - 파우더 코팅 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

미세 파우더에 코팅하는 장치에 대해 기술된다. 코팅 방법은, 파우더에 대한 코팅이 이루어지는 공정 챔버의 내부에서 코팅 대상 파우더가 수용된 반응 용기를 위치 시키는 단계, 별도로 마련된 타격 장치로 상기 반응 용기를 상하 소정 행정 거리로 상하 오실레이팅 시켜 상기 반응 용기 내의 파우더를 반응 용기의 상방으로 부양시키는 단계, 그리고 상기 공정 챔버 내에 코팅 물질을 공급하여 부양된 파우더에 상기 코팅 물질을 접촉시켜 파우더에 대한 코팅을 진행하는 단계를 포함한다.

Description

파우더 코팅 방법 및 장치{Method of Coating for powder, and Apparatus adopting the method}
본 발명은 파우더 코팅 방법 및 장치에 관한 것으로 상세하게는 미세 입자의 표면에 타겟 물질 또는 반응물질을 코팅하는 방법 및 이를 적용하는 코팅 장치에 관한 것이다.
미세 입자에 대한 코팅 장치는 공정 챔버 또는 반응 용기 내에서 미세 입자에 CVD(Chemical Vapor Deposition), ALD(Atomic Layer Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition) 등의 코팅을 수행한다. 이러한 코팅 장치는 파우더 상태의 미세 입자 각각 표면에 코팅을 수행하기 위하여 드럼형 회전 반응 용기 내에서 파우더를 반응 용기 내 공간에서 비산 시키거나 진동 반응 용기에서 파우더를 교반하며 코팅을 수행한다.
도1은 회전 드럼을 이용하는 종래의 코팅 장치(특허공개 10-2019-0122068, 특허문헌 2)의 일례를 도시한다.
도1에 도시된 바와 같이, 챔버(10) 내에 코팅 대상 파우더(20)가 수용되는 드럼형 반응 용기(11)가 마련되어 있다. 이 반응 용기(11)는 챔버(10) 외부에 마련된 회전장치(12)에 연결되어 소정의 속도로 회전된다. 한편, 반응 용기(11) 내에는 스퍼터링 타겟(16)이 마련되며 이는 챔버(10) 외부에 마련되는 RF 파워소스(15)에 연결된다. 상기 챔버(10)는 외부 진공 배기장치(13)에 연결되고, 그리고 외부로부터의 반응가스가 주입되는 반응 가스공급부(14)와도 연결되어 있다.
상기 드럼형 반응 용기(11)는 도2에 도시된 바와 같이 수평방향의 회전축을 중심으로 회전되며, 그 내부에는 증착 대상인 파우더(20)가 수용된다.
상기 파우더(20)는 회전하는 반응 용기(11)의 내면을 따라서 상승과 낙하를 반복한다. 파우더(20)는 중력에 의해 반응 용기(11)의 하방에 위치하며, 회전하는 반응 용기(11)의 내면을 따라 상방으로 이송(A)되다가 어느 정도 높이 올라 가면 중력에 의해 그 하방으로 낙하한다. 그런데, 이러한 종래 방식의 한계는 파우더를 반응 용기의 내부 높은 곳으로 끌어올리는 높이의 한계가 존재하며 따라서 공중 체류 시간을 충분하게 확보하기 어렵다.
한편, 일본특허 6199145호(특허문헌 6)는, 반응 용기 자체에 진동을 일으키면서 반응 용기 내의 보조 진동재와 함께 코팅 대상 파우더를 교반 하고, 이러한 상태에서 파우더 입자에 대한 코팅을 진행하는 방법을 제시한다. 도2의 그림은 일본특허 6199145의 특허 공보에 실려있는 한 도면을 부분적으로 발췌한 것이다.
도2에 도시된 바와 같이, 코팅 대상 파우더가 수용되는 반응 용기(14)는 그 하부에 설치되는 진동 장치(15)에 의해 진동이 되어 그 내부의 코팅 대상 파우더가 반응 용기의 진동에 의해 교반이 되도록 되어 있다. 반응 용기의 진동이 수직 또는 수평 방향으로 이루어지면, 코팅 대상 파우더는 상하 또는 수평 방향으로 진동되며, 이때에 반응 용기(14) 내에 수용되는 교반 구체(22)도 같이 진동한다. 교반 구체(22)의 진동은 반응 용기(14)에 의해 교반되는 파우더와 충돌을 일으킨다. 따라서 파우더 입자는 반응 용기의 진동과 함께 교반 구체에 충돌하면서 스퍼터링 타겟을 향하는 파우더 입자의 면이 원활하게 바뀌면서 전면적으로 고른 코팅이 가능하게 된다.
이러한 진동 반응 용기에 의한 파우더 코팅 장치는 파우더를 공중에 부양 시키지 않고, 반응 용기 바닥에서 코팅이 진행되는 구조로서, 반응 용기의 바닥에 쌓인 파우더를 반응 용기의 진동과 교반 구체에 의해 교반 하면서 그 상부에서 공급되는 스퍼터링 입자(28)가 파우더 입자의 표면에 접촉되게 한다.
이러한 방식에 따르면, 진동하는 반응 용기 바닥에서 파우더를 교반하면서 코팅이 이루어지기 때문에 스퍼터링 입자가 반응 용기 바닥으로 충분히 공급되지 않아서 파우더 입자에 대한 코팅이 매우 더디게 진행되어, 대량의 파우더 코팅이 사실상 불가능하다.
미세 파우더 입자에 대한 코팅에 있어서, 입자 전체 코팅면에 대한 고른 코팅이 가능할 뿐 아니라 이를 대량으로 처리할 수 있는 방법에 대한 진전된 연구가 요구된다.
KR10-2014-0006420A KR10-2019-0122068A KR10-2008-0084140A JP03-153864A JP2015-067890A JP6199145B
본 개시는 미세 입자에 대한 코팅 품질을 향상시킬 수 있는 코팅 방법 및 장치를 제안한다.
본 개시는 미세 입자에 대한 코팅 속도를 보다 크게 향상시킬 수 있는 코팅 방법 및 장치를 제안한다.
본 개시는 대량 생산에 적합한 파우더 코팅 방법 및 장치를 제안한다.
본 개시의 한 실시 예에 따른 파우더 코팅 방법:은
파우더에 대한 코팅이 이루어지는 공정 챔버의 내부에서 코팅 대상 파우더를 반응 용기에 공급하는 파우더 공급 단계;
상기 반응 용기를 임의 속도로 소정 행정 거리를 상하 왕복시켜 상기 반응 용기에 저장된 파우더가 반응 용기의 상방으로 부양된 후, 자중에 의해 용기의 바닥으로 낙하하도록 하는 파우더 부양 단계; 그리고
상기 공정 챔버 내에 코팅 물질을 공급하여 부양된 파우더에 상기 코팅 물질을 접촉시켜 파우더에 대한 코팅을 진행하는 파우더 코팅 단계;를 포함한다.
본 개시의 다른 실시 예에 따르면, 상기 반응 용기를 승하강 시키는 과정에서 상기 반응 용기를 타격하는 타격 단계를 더 포함하여, 상기 반응 용기의 타격에 의해 상기 반응 용기 내의 파우더가 1차 타격된 반응 용기의 타격 부분에 의해 2차 타격되어 상기 반응 용기의 상방으로 부양되도록 할 수 있다.
본 개시의 다른 실시 예에 따르면, 상기 코팅 물질의 공급은 스퍼터링 장치 또는 ALD 장치에 의해 수행하며, 상기 장치에 의한 코팅 물질을 상기 공정 챔버 내로 공급할 수 있다.
본 개시의 다른 실시 예에 따르면, 상기 타격 장치는 단속적 충격파를 상기 반응 용기의 바닥에 가하여, 상기 반응 용기의 상방으로 상기 파우더를 연속적으로 부양시킬 수 있다.
본 개시의 한 실시 예에 따른 파우더 코팅 장치:는
외부로부터 격리된 공정 챔버를 형성하는 하우징;
상기 공정 챔버 내의 하부 측에 위치하는 것으로 코팅 대상인 파우더가 수용되는 것으로 그 내부에서 파우더의 부양이 이루어 지는 파우더 반응 용기;
상기 파우더 반응 용기를 임의 진폭으로 상하 방향으로 왕복동 시켜 상기 반응 용기에 수용된 파우더를 반응 용기의 상방으로 부양시키는 반응 용기 오실레이터; 그리고
상기 공정 챔버의 상방에 위치하여 상기 반응 용기의 상방으로 부양된 파우더에 대한 코팅을 진행하는 코팅 물질 공급 장치;를 구비한다.
본 개시의 다른 실시 예에 따르면, 상기 파우더 반응 용기를 충격하여 상기 반응 용기에 수용된 파우더를 반응 용기의 상방으로 부양을 가중하는 반응 용기 타격 장치;를 더 구비할 수 있다.
구체적인 다른 실시 예에 따르면 상기 타격 장치는 상기 반응 용기를 직접 타격하는 회동형 해머를 구비할 수 있다.
구체적인 다른 실시 예에 따르면, 상기 하우징에 의한 공정 챔버는 하나의 중심 영역을 에워싸는 상기 반응 용기의 이송 경로가 마련되며,
상기 이송 경로 상에는 상기 반응 용기 내의 파우더에 대한 임의의 공정이 진행되는 다수의 단위 공정 영역이 배치되며,
상기 챔버의 하부에 상기 반응 용기를 상기 회전 이송 경로를 따라 이송시키는 용기 이송 장치가 마련되고, 그리고
상기 챔버의 상부의 천정에는 해당 공정에 대응하는 단위 공정 모듈이 각각 설치된다.
구체적인 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 이송장치는 상기 챔버의 하부에위치하는 스윙암을 포함하며, 상기 스위암에는 상기 단위 공정 영역에 대응하게 상기 반응 용기 및 반응 용기 오실레이터가 설치될 수 있다.
구체적인 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 공정 챔버의 천정에는 상기 단위 공정 모듈을 선택적으로 상기 공정 챔버 내로 노출시키는 소스 셔터가 마련될 수 있다.
구체적인 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 단위 공정 모듈에는 파우더 공급 장치 및 파우더 회수 장치가 포함될 수 있다.
구체적인 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 단위 공정 모듈에는 파우더에 대한 코팅을 위한 PVD 장치와 ALD 장치 중에 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다.
상기 단위 공정 모듈에는 상기 파우더를 건조하는 예열 장치 또는 예열 모듈(402)가 포함될 수 있다.
상기 단위 공정 모듈에는 상기 파우더에 대한 코팅 상태를 검사하는 모니터링 장치가 포함될 수 있다.
도1는 종래 파우더 코팅 장치를 개략적으로 개시한다.
도2는 진동 반응 용기 및 진동 보조재를 이용하는 종래 다른 코팅 장치를 도시한다.
도3는 본 개시의 한 실시 예에 따른 코팅 방법을 수행하는 코팅 장치의 개략적 구성을 도시한다.
도4는 본 개시의 한 실시 예에 따른 파우더 코팅 장치에서 공정 챔버에서의다수 단위 공정 모듈의 배치 구조를 보인다.
도5는 본 개시의 한 실시 예에 따른 파우더 코팅 장치에서, 공정 챔버의 하부에 설치되는 반응 용기 이송 장치의 위치 및 작동을 설명하는 도면이다.
도6은 본 개시의 한 실시 예에 따른 파우더 코팅 장치에서, 공정 챔버의 수직 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도7은 본 개시의 한 실시 예에 따른 파우더 코팅 장치에서, 예열 모듈에 의한 파우더 건조를 보인다.
도8은 본 개시의 한 실시 예에 따른 파우더 코팅 장치에서 파우더에 대한 PVD 코팅 구조를 도시한다.
도9는 본 개시의 한 실시 예에 따른 파우더 코팅 장치에서, 파우더에 대한ALD 코팅 구조를 도시한다.
도10은 본 개시의 한 실시 예에 따른 파우더 코팅 장치에서, 코팅이 진행된 파우더 입자에 대한 코팅 분석을 위한 박막 모니터링 구조를 도시한다.
도11은 본 개시의 한 실시 예에 따른 파우더 코팅 장치에서, 코팅이 완료된 파우더를 회수하는 파우더 회수 모듈 작동을 도시한다.
도12는 본 개시의 한 실시 예에 따른 파우더 코팅 방법의 공정 흐름도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명 개념의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함한다” 또는 “갖는다” 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.
첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 여기에 사용되는 모든 용어 "및/또는"은 언급된 구성 요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
이하에서 박막 코팅 증착 방법을 적용하는 미세 파우더 입자 코팅 방법 및 이를 적용하는 장치의 여러 실시 예가 설명된다. 본 발명의 코팅 방법 및 장치에는 PVD(Physical Vapor Deposition)의 일종인 스퍼터링 증착, CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 ALD (Atomic Layer Deposition) 코팅 방법 등의 다양한 형태의 박막 형성 방법이 적용될 수 있다.
코팅 대상은 직경 수 십 나노미터에서 수 백 마이크로미터 크기의 미세 입자이며, 여기에는 화장품 기초재료, 촉매의 제조 등에 사용될 수 있으며, 특히 다양한 목적에 의해 미세 입자의 표면 개질에도 코팅이 적용될 수 있다. 일례로서 파우더 재료 입자(파우더 입자)는 탄소, 합성수지 등이 될 수 있으며, 코팅 물질로서는 Pt, Ru 등의 단일 물질 또는 화학적 결합에 의한 화합 물질 등이 이용될 수 있다.
도3은 본 발명의 코팅 증착 방법을 수행하는 코팅 장치에서 파우더의 미세 입자에 대한 코팅 기본 구성을 도시한다.
도3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 코팅 장치(1)는 파우더 상태의 입자에 대한 코팅이 진행되는 공정 챔버(101), 공정 챔버(101)의 내부로 코팅 물질(403')을 공급하는 코팅 물질 공급 장치(403), 그리고 공정 챔버(101)의 하부에는 코팅 대상인 파우더(20)을 수용하는 반응 용기(300)를 구비한다. 그리고 반응 용기(300)를 물리적으로 상하 오실레이팅시켜 반응 용기(300) 내부의 파우더(500)를 상방으로 부양시키도록 반응 용기(300)를 상하 일정 행정 거리(行程距離)를 오실레이팅시키는 반응 용기 오실레이터(200)와 반응 용기(300)의 바닥을 물리적으로 강하게 충격하는 반응 용기 타격 장치(210)가 마련된다.
상기 반응 용기(300)는 부양된 파우더(500)에 대한 코팅이 진행되는 코팅 공간(301)을 상기 공정 챔버(101) 내부에서 일부 고립된 형태로 제공한다. 상기 코팅 공간(301)은 코팅 물질 공급 장치(403)에 의해 ALD 방법의 프리커서 또는 PVD 방법의 입자 또는 파티클 등의 코팅 물질(403')이 공급되는 영역이며, 또한 반응 용기 오실레이터(200) 및 타격 장치(210)에 의해 파우더(500)가 부양된 상태에서 상기 코팅 물질(403')과 물리적으로 접촉되는 코팅 대상 파우더(500)의 부양 공간이기도 하다.
반응 용기(300)의 상부 개구부 안쪽 둘레에는 소정 각도, 예를 들어 45도 기울어진 스커트(300a)가 형성되어 있다. 이 스커트(300a)는 반응 용기(300) 내부에서 부양하는 파우더(500)가 외부로 빠져 나가지 않도록 하는 벽체의 기능을 가지며, 그 내측 가장자리의 선단부인 립(lip)은 후술하는 파우더 회수기의 하단이 기밀하게 접촉되는 부분이다.
상기 반응 용기 오실레이터(200)는 상하 왕복동형 제1액튜에이터(201) 및 이에 의해 승하강 하는 작동로드(202)를 구비한다. 상기 작동 로드(202)의 상단부는 반응 용기(300)의 하부에 고정되며, 따라서 작동 로드(202)의 상하 왕복동(오실레이팅)에 의해 파우더(500)를 저장하고 있는 반응 용기(300)도 같이 상하 왕복동 한다.
상기 반응 용기(300)의 상하 오실레이팅은 파우더(500)를 체질 하듯이 반응 용기(300)의 상방으로 높게 부양시킬 수 있는 정도로 일어난다. 이러한 반응 용기(300)의 상하 오실레이팅에 의해 반응 용기(300) 내의 파우더(500)는 반응 용기(300)의 상방으로 부양되고, 그리고 파우더(500)는 잠시 반응 용기 상방에서 잠시 체류하다가 곧 이어 중력에 의해 반응 용기(300)의 바닥으로 낙하한다.
파우더(500)에 대한 코팅은 상기 반응 용기 오실레이터(200)가 작동하는 동안에 진행된다. 코팅은 코팅 물질 공급 장치(403)에 의해 공급되는 코팅 물질(403')이 반응 용기(300) 상방에 부양된 파우더에 접촉함으로써 이루어지며 이러한 코팅 물질(403')의 접촉은 파우더가 부양 및 낙하 과정에서 지속된다.
상기 작동 로드(202)의 행정 거리는 1~100mm 의 범위로 조절될 수 있다. 파우더(500)의 입자의 크기나 비중에 따라 행정의 조정이 필요하며 이러한 조정은 자동화 레시피를 통해 손쉽게 적용 가능하다.
상기 작동 로드(202)의 작동에 따라 반응 용기(300)에 수용된 입자 전체가 반응 용기(300)의 상방의 공중에 부양하게 되는데, 행정 거리에 길고 짧음에 의해 부양된 파우더 입자의 체공 시간이 상응하여 변화된다. 부양된 파우더 입자의 체공 정점에 도달 후 입자들은 중력에 의해 자유 낙하하게 되는데, 입자의 고른 교반 및 분산 효과를 높이기 위해 완전히 낙하하여 반응 용기(300)의 바닥에 닫기 전에 작동 로드(202)로 반응 용기(300)를 위로 들어 줌으로써 낙하 중인 입자를 효과적으로 다시 부양시킬 수 있다.
이러한 일련의 과정에서, 작동 로드(202)의 행정 거리와 주파수의 조절에 의해 부양 중 코팅 효과를 크게 향상시킬 수 있는데, 작동 로드(202)의 작동 빈도는 1~60Hz 범위로 정할 수 있으며, 그러나, 전체 시스템의 규모에 따라서 행정 거리와 빈도는 적절히 조정되어야 한다. 상기 오실레이터(200)에 의한 반응 용기의 오실레이션의 패턴 및 속도 등은 코팅 대상 파우더 입자의 크기나 특성에 따라 진동의 패턴 및 속도를 자유롭게 구현 가능하여 파우더의 부양, 교반 및 비산 효과 등을 최적화 할 수 있다. 한편, 상기 오실레이터(200)는 반응 용기(300)의 단순한 승강 장치로서의 기능을 가질 수 있다. 이는 반응 용기(300)에 파우더(500)를 공급할 때에 후술하는 파우더 공급 모듈(401)에서 파우더가 배출되는 파우더 게이트에 근접시키기 위함이며, 파우더(500) 공급이 완료된 후에는 원상태로 하강할 수 있다.
상기 타격 장치(210)는 반응 용기(300)의 바닥을 두드리는 회동형 타격 해머(212) 및 이를 작용하는 제2액튜에이터(211)를 구비한다. 상기 타격 해머(212)가 적절히 조절된 힘에 의해 반응 용기(300)의 바닥을 1차 타격하면, 충격을 받은 반응 용기(300) 바닥이 파우더(500)를 강하게 2차 타격한다. 따라서, 타격된 파우더(500) 입자는 반응 용기(300)의 상방으로 부양하고, 그 후 중력에 의해 낙하한다.
상기 타격 해머(212)에 의한 반응 용기(300) 바닥의 타격은 파우더(500)를 높이 부양시킬 뿐 아니라 코팅 과정에서 엉겨진 파우더 덩어리를 잘게 부수어서 입자 간의 엉김도 풀어 준다. 이러한 타격 장치(210) 에 의한 타격 힘 및 타격 빈도는 제2액튜에이터(211)에 의해 적절히 조절될 수 있다.
본 실시 예에서는 반응 용기를 상하로 움직여 파우더를 높이 부양시키는 반응 용기 오실레이터(200)의 적용이 기본이며, 타격 장치(210)는 선택적으로 적용될 수 있다.
한편, 선택적 요소로 언급된 타격 장치(210)는 코팅이 완료된 파우더를 회수하는 과정에서 반응 용기에 늘어 붙은 파우더 입자를 분리하는 용도로도 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 파우더에 대한 코팅이 진행되면서 반응 용기(300)의 바닥이나 측면을 포함하는 전체 내벽에 파우더(500)가 엉겨 붙을 수 있다. 이렇게 엉겨 붙은 파우더(500)는 오실레이터(200)에 의한 작동 로드(202)의 오실레이션에 의해서도 잘 떨어 지지 않는다. 그러나, 타격 해머(212)에 의해 반응 용기(300)에 가해지는 충격력은 반응 용기의 내벽에 들어 붙은 파우더(500) 덩어리를 용이하게 분리하여 이를 반응 용기(300)내에서 정상적으로 코팅이 진행되는 파우더 흐름(501)에 포함시킬 수 있다.
상기 오실레이터(200)의 제1액튜에이터(201)와 타격 장치(210)의 제2액튜에이터(211)는 기계적, 전기적 또는 전기-기계적 작동 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 전자석 보이스 코일 모터 구조, 또는 전기 모터와 치자, 크랭크 등을 사용하는 일반적 기계적 회전-직선 운동 변환 구조를 상기 제1, 제2액튜에이터에 적용될 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 파우더(500)의 부양을 위한 오실레이터(200)는 반응 용기(300)를 상하의 움직임뿐만 아니라, 좌우로 흔들면서 상하로 움직이는 방식, 또는 반응 용기(300)를 회전시키면서 상하로 움직이는 등의 여러 형태의 오실레이션 발생 방식이 적용될 수 있다.
도4는 본 개시에 따른 파우더 코팅 장치의 한 실시 예를 개략적으로 도시하는 평면도로서, 파우더 코팅을 위한 여러 단위 공정 모듈이 하나의 공정 챔버에 배치되어 있는 구조를 보인다.
공정 챔버(101)의 내부에는 도3의 설명된 반응 용기(300), 반응 용기 오실레이터(200), 타격 장치(210)등의 구성 요소들이 위치하며, 최하위의 공정 챔버(101)의 바닥 가까이에는 반응 용기(300)를 이용하는 용기 이송 장치(407)가 설치되며(도6 참고), 후에 상세히 설명된다.
공정 챔버(101)의 천정에 후술하는 셔터 장치(406)의 한 요소인 셔터 드라이버(405a)를 중심으로 그 둘레에 다수의 단위 공정 모듈(401, 402, 403, 404, 405)이 임의 각도 간격으로 하나의 원형 배치 라인에 설치되어 있다. 반응 용기(300)의 이송 궤적에 일치하는 하나의 원호 상에 배치되는 상기 단위 공정 모듈(401, 402, 403, 404, 405)의 배치 형태를 살펴보면 다음과 같다. 도4에서, 코팅 공정 시작 위치인 9시 방향의 위치에 파우더 공급 모듈(401)이 배치되고 이에 이어 시계 방향으로 예열 모듈(402), 제1 PVD 모듈(403a), 제2PVD 모듈(403b), ALD 모듈(403c), 검사 모듈(404), 그리고 회수 모듈(405)이 원형으로 배치된다.
코팅 물질(403')을 공급하는 코팅 물질 공급 장치(403)에는 상기 제1 소스 모듈(403a), 제2 소스 모듈(403b), 제3 소스 모듈(403c) 등이 포함된다.
이러한 단위 공정 모듈들은 공정 챔버의 위에 배치되며, 공정 챔버(101)의 천정에 마련되는 셔터 장치(406)를 통해 공정 챔버(101)의 내부로 액세스할 수 있도록 되어 있다.
상기 셔터 장치(406)는 공정 챔버(101)의 천정 중앙에 위치하는 셔터 드라이버(405a), 공정 챔버(101)의 내부의 천정 가까이에 배치되는 회전형 소스 셔터(406b)를 구비한다. 상기 소스 셔터(406b)에는 상기 단위 공정 모듈 들에 대응하는 위치에 형성되는 어퍼쳐(406c)를 구비한다. 상기 소스 셔터(406b)는 상기 셔터 드라이버(406a)에 의해 일정한 각도 간격으로 회전하면서, 상기 어퍼쳐(406c)를 상기 단위 공정 모듈들 중의 어느 하나에 대응하게 배치된다. 상기 소스 셔터(406b)는 하나의 어퍼쳐(406c)를 가지며, 공정이 진행되는 특정 단위 공정 모듈에 대응하게 위치하여, 해당 공정 모듈이 공정 챔버 내부에서의 주어진 공정을 수행할 수 있도록 하며, 공정이 진행하지 않는 나머지 단위 공정 모듈은 공정 챔버 내부에 노출이 되지 않도록 차단한다.
상기 회전형 소스 셔터(406c)는 셔터 드라이버(406a)의 회전에 의해 진행되는 공정 모듈에 대해 내부 공정 챔버를 개방하는 것으로 해당 공정 모듈 외에는 모두 공정 챔버로부터 격리하고 공정 챔버로부터 유입될 수 있는 소스 입자, 가스 등을 차단하여 다른 공정 모듈을 보호하는 것이다. 즉, 소스 셔터(406c)는 다수의 소스 모듈 중 어느 하나의 소스 모듈을 선택적으로 개방시켜 해당 소스의 기능을 공정에 적용할 수 있도록 한다. 동시에 비사용 소스 모듈들은 차폐시켜 타 소스 공정 시 비사용 소스 모듈의 오염을 방지한다. 오염 방지 효과를 증대시키기 위해 셔터 장치(406)에는 소스 셔터(406c)의 업/다운 기능을 포함할 수 있으며, 부가적인 씰링 부재도 포함할 수 있다.
단위 공정 모듈에는 전술한 바와 같이 공정 챔버(101) 내에 위치하는 반응 용기(300)에 코팅 대상 파우더를 공급하는 파우더 공급 모듈(401), 반응 용기(300) 내의 파우더를 건조하여 수분 등을 제거하는 예열 모듈(402), 파우더에 대해 코팅을 수행하는 PVD, CVD, ALD 등의 다수의 코팅 물질 공급장치(403), 예를 들어 PVD 등의 제1 소스 모듈(403a), PVD 또는 CVD 등의 제2 소스 모듈(403b), 그리고 ALD 등의 제3 소스모듈(403c), 파우더 입자에 대한 코팅 상태 모니터링 모듈(404), 그리고 석션 장치를 갖춘 파우더 회수 모듈(405) 등이 포함될 수 있으며, 이들 단위 공정 모듈들은 선택적 요소들로서 일부가 배제되거나, 다른 유형의 단위 공정 모듈을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 반응 용기(300)는 공정 챔버(101)의 천정 위에 위치가 고정되어 있는 상기 단위 공정 모듈들 각각에 공정에 따라 특허 단위 공정 모듈의 직하방에 위치하도록 위치 이동하며, 이는 후술하는 회전 용기 이송 장치 (407, 도6) 또는 스윙 암(407a, 도6)에 의해 이루어 지며, 이에 대해서는 도6의 설명에서 보다 상세히 설명된다.
회전 용기 이송 장치 또는 스윙 암은 상기 반응 용기(300)가 상기 단위 공정 모듈의 직하부에 위치하도록 반응 용기(300)를 이송하는 구조를 가지며, 공정 챔버(101)의 하부에 상기 셔터 장치와 상하 서로 마주 보게 설치된다.
도5는 본 개시의 한 실시 예에 따른 파우더 코팅 장치의 공정 챔버의 내부를 보이는 개략적 평면도이다.
도5에 도시된 바와 같이 공정 챔버(101) 하부에는 스윙 암(407b)과 이를 구동하는 스윙-암 액튜에이터(407a)를 포함하는 반응 용기 이송 장치(407)가 설치된다. 상기 반응 용기 이송 장치(407)는 전술한 단위 공정 모듈 들이 위치하는 영역으로 반응 용기(300)를 이송한다. 상기 스윙 암(407b)은 360도 회전이 가능하다.
이하에서는 본원 발명에 따른 파우더 코팅 방법의 일 실시 예가 설명되는데, 각 단위 공정 모듈에 의해 단위 공정 및 단위 공정 모듈들 각각의 개략적 구조 및 작동도 같이 설명된다.
도6은 공정 챔버(101)의 수직 구조를 개략적으로 보이는 단면도로서 반응 용기(300)가 스윙 암(407b)에 의해 파우더 공급 모듈(401)의 하부에 위치하여 파우더(500)가 공급되는 상태를 개략적으로 예시한다.
상기 스윙 암(407b)의 외측 단부(도면에서 왼쪽) 가까이에는 반응 용기(300)와 그 하부의 오실레이터(200)가 설치되어 있다. 또한, 스윙 암(407b)에는 반응 용기(300)의 하부 양측에 대응하는 타격 장치(210)가 설치된다. 상기 반응 용기(300)는 스윙 암(407b)의 회전에 의해 전술한 여러 단위 공정 모듈의 배치 라인을 따라 이동하여 파우더 공급 모듈(401)과 같은 하나의 단위 공정 모듈의 직하부에 반응 용기(300)가 위치되도록 한다.
상기 파우더 공급 모듈(401)은 파우더 저장 용기(401a), 그 하부의 파우더 이송 스크류(401c)가 위치하는 파우더 공급관(401d), 그리고 상기 스크류(401c)를 작동시키는 모터(401b), 파우더 공급 노즐(401d) 그리고 파우더 게이트 벨브(401e)를 구비한다.
진공 기능 유지와 함께 오실레이터(200)의 냉각을 위해 냉각수 공급 기능이 추가 될 수 있다. 공정 챔버(101)에는 일반적인 구조에서와 같이 공정 챔버의 배기를 위해 벨브 및 고진공 펌프를 포함한 배기 장치(101b) 등이 설치된다.
공정 챔버의 천정(101a)의 직하부에는 셔터 드라이버(406a)에 의해 구동되는 소스 셔터(406b)가 구비되어 있다. 소스 셔터(406b)는 하나의 소스 모듈을 선택적으로 개방시켜 해당 소스 모듈이 코팅 공정에 적용될 수 있도록 한다.
도7은 할로겐 히터를 가지는 예열 모듈(402)에 의해 예열하여 반응 용기(300)에 담긴 파우더(500)의 습기 등을 제거하는 상태를 보인다.
건조 단계에서, 반응 용기(300)가 파우더 공급 모듈(401)의 하부를 벗어나 스윙 암(407b)에 의해 예열 모듈(402)의 하부로 이송된다. 미세한 입자로 된 파우더(500)는 대기의 수분과 쉽게 반응하여 입자끼리 쉽게 응집되는 특성을 갖는다.
따라서 파우더에 대한 코팅 전에, 고온의 가열을 통해 파우더 내의 수분을 제거하고 응집된 파우더를 분리시킨다. 이때에, 스탠바이 상태에서 빠르게 고온 상태로 가열시킬 수 있는 할로겐 램프 등을 적용할 수 있다. 할로겐 램프 등을 작동하여 파우더의 건조를 수행하는 동안에, 오실레이터(200)를 이용해 반응 용기(300)를 상하로 오실레이팅 시켜 반응 용기(300) 내의 파우더(500)를 용기 위로 부양하여 건조 효과를 증대함과 아울러 타격 장치(210)를 작동하여 엉겨 붙은 입자를 분리함과 동시에 반응 용기(300)의 표면에 들어 붙은 파우더 입자를 분리한다.
건조가 진행되는 과정에 상기 오실레이터(200)의 작동은 지속되며, 따라서 파우더는 반응 용기(300)의 상방으로 부양된 후 잠시 시간 공중에 체류한 후 중력에 의해 낙하하게 되고, 이 과정에서 파우더 입자에 열에너지가 충분하고 신속하게, 그리고 골고루 공급되어 신속하고 효과적인 파우더의 건조가 가능하게 된다.
도8은 반응 용기(300)가 소스 모듈인 PVD 장치의 하부로 이송된 후의 파우더 입자에 대한 코팅 방법을 시각적으로 보인다.
파우더에 박막을 코팅하기 위해 스퍼터링법이 적용될 수 있다. 이를 위해 공정 챔버(101) 내의 반응 용기(300)가 용기 이송 장치(407)의 작동에 의해 소스 모듈(403a, 403b)이 스퍼터 캐소드의 하부에 위치한다. 오실레이터(200)가 작동하여 반응 용기(300) 내의 파우더는 용기의 상방으로 높게 부양된 후 잠시 체류하다가 곧이어 용기의 바닥으로 낙하하는 파우더의 흐름(501)을 한다. 반응 용기(300)가 상하 오실레이팅 하는 동안 파우더 입자에 대한 소스 물질의 스퍼터링이 진행된다. 파우더 입자에 대한 박막 형성은 스퍼터링 타겟의 종류에 따라 파우더 입자의 표면에 금속이나 비금속 박막이 형성된다.
본 개시에서는 여러 물질의 타겟이 장착된 스퍼터 캐소드를 소스 모듈로 이용함으로써 금속 및 비금속 물질에 구애 받지 않고 원하는 목적에 맞는 멀티레이어 스퍼터 층을 형성할 수 있다.
도9는 반응 용기(300)가 소스 모듈인 ALD 장치의 하부로 이송된 후의 파우더 코팅 단계를 도식적으로 보인다.
파우더에 박막을 코팅하기 위한 또 다른 방법으로 ALD 증착법이 사용된다. 이를 위해 공정 챔버(101) 내의 반응 용기(300)가 용기 이송 장치(407)의 작동에 의해 소스 모듈(403c)인 ALD 모듈 하부로 이송된다.
오실레이터(200)가 작동하여 반응 용기(300) 내의 파우더는 용기의 상방으로 높게 부양된 후 잠시 체류하다가 곧이어 용기의 바닥으로 낙하하는 파우더의 흐름(501)이 형성되는 동안, 상기 ALD는 프리커서를 교번적으로 공급하여 ALD 박막을 파우더 입자의 표면에 형성된다.
ALD 증착법은 금속 산화막 및 다양한 형태의 화학결합적 박막을 미세파우더 입자에 정밀한 두께로 고르게 박막 쉘을 코팅할 수 있다. 본 실시예 에서와 같이 스퍼터링과 ALD를 복합적으로 적용시켜 응용분야에 적합한 다양한 코어/쉘 구조를 만들 수 있다.
도10은 코팅이 완료된 파우더 입자에 대한 코팅 분석을 위한 박막 모니터링을 보여 준다.
PVD나 ALD에 의해 코팅 과정을 거친 파우더는 코팅막 균일도 평가의 과정을 거친다.
코팅을 마친 파우더는 반응 용기(300)에 담긴 채, 용기 이송 장치(407)에 의해 모니터링 모듈(404)의 하부로 이송된다.
모니터링 모듈(404)은 박막 분석 장치 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 파우더 입자 표면에 얼마나 고르게 박막이 증착 되었는지 확인할 수 있는 LIBS(Laser Induced Breakdown Spectroscopy) 분석기가 모니터링 모듈로 이용된다.
도10에 도시된 바와 같이 모니터링 모듈(404)에 의한 코팅 파우더의 분석은 반응 용기(300)의 상하 오실레이팅을 통해 반응 용기(300)의 파우더를 반응 용기(300) 위로 높이 부양을 시키면서 진행된다.
코팅막의 균일도 모니터링을 위해 모니터링 모듈(404)의 LIBS 분석기를 가동하여 고출력 레이저 빔이 반응 용기(300) 상부로 부양하여 비산되고 있는 파우더 입자에 조사된다. 고출력 레이저 빔이 충돌한 파우더 입자에서 국부적 방전 현상에 따른 플라즈마가 발생되고 플라즈마에 의해서 생성된 빛은 프로브의 수집 렌즈를 통해 검출된다. 검출된 빛은 스펙트럼 분석기에서 분석되어 코팅막의 구성 물질, 즉, 원소를 분석한다. 검출된 해당 원소의 분석량 설정 치에 따라 추가 증착공정을 진행하거나 충분한 증착이 이루어져 설정 값 이상 도달하였다면 그 다음 박막을 증착하거나 증착공정을 완료하여 파우더를 회수하는 단계로 넘어 간다.
도11은 코팅이 완료된 파우더를 회수하는 파우더 회수 모듈을 작동을 도식적으로 보여 설명한다.
코팅 공정이 완료된 파우더(500)는 반응 용기(300)에 의해 파우더 회수 모듈(405)로 이동한다. 파우더 회수 모듈(405)은 진공 흡입에 의해 싸이클론 회수 탱크(Cyclone Collection Tank, 405c)로 파우더(500)를 반응 용기(300)로부터 회수한다.
회수 과정에서 회수 모듈(405)의 헤드(405a)가 공정 챔버(101) 내에서 반응 용기(300)의 스커트(300a)에 고정된다. 상기 헤드(405a)는 상기 반응 용기(300)의 개구부를 밀폐할 수 있는 캡의 형태를 가지며, 이때에 반응 용기(300)의 스커트(300a)는 상기 헤드(405a)와 밀착하여 기밀상태를 보다 확고히 유지할 수 있도록 한다.
상기 헤드(405a)에는 반응 용기(300) 내부로 질소를 공급하는 노즐(405f)도 포함될 수 있다.
파우더(500)를 회수하기 위하여, 먼저 회수 헤드(405a)의 노즐(405f)에서 고순도 N2가 분사됨과 동시에 헤드(405a)가 연결되어 있는 배출관(405b) 에 마련되는 진공 흡입기(405e)가 작동된다. 분사된 N2가스에 의해 파우더(500)는 반응 용기(300) 내에서의 비산하게 되며 공중으로 부양하게 된다. 이때 진공흡입기(405e)에 의해 낮은 압력(진공 상태)를 유지하는 헤드(405a)에 의해 파우더가 흡입되어 싸이클론 회수 탱크(405c)로 보내 지고, 반응 용기 내의 파우더는 완전하게 제거된다. 헤드(405a)를 통해 흡입된 미세분말은 회수 탱크(405c)로 보내져 수집되고, N2 가스는 배기관(405d)을 통해 외부로 배출된다.
싸이클론 회수 용기(405c)를 통해 가스는 배기구를 통해 빠져나가고 증착된 미세분말 입자는 회수탱크에 수집된다. 회수된 미세분말 입자는 탱크단위로 교체 될 수도 있고 주기적으로 회수 될 수도 있다.
도11은 본 발명에 따른 파우더 코팅 공정 단계의 전체 흐름도이다.
제1단계(S1): 먼저 공정 챔버 내의 반응 용기에 파우더를 공급한다. 파우더 공급은 공정 챔버 외부에 마련되는 파우더 공급 모듈을 통해 이루어진다.
제2단계(S2): 반응 용기에 수용된 파우더를 가열하여 파우더에 함유된 습기 등을 제거 한다.
제3단계(S3): 반응 용기에 파우더가 공급된 이후 반응 용기를 오실레이터에 의해 상하 소정 행정 거리를 상하 반복적으로 상하 오실레이팅 시켜, 반응 용기 내의 파우더가 반응 용기의 상방으로 부양되게 한다.
제4단계(S4): 반응 용기의 상방으로 파우더가 부양되는 상태에서 반응 용기의 상방으로 PVD 스퍼터링 입자나 CVD 소스 가스, ALD 전구체를 공급하여 부양된 파우더 입자에 대한 코팅을 수행하며, 상기 제2단계와 제3단계를 반복하여 소정 기간 동안 소정회수(N) 반복한다. 이 과정에서는 PVD, CVD, ALD 등의 제1~제3소스 모듈 중 어느 하나 가 선택되어 파우더에 대한 코팅 공정이 수행된다.
제5단계(S5): 파우더 입자에 대한 코팅막을 검사하여 코팅 성공여부를 판단하고, 코팅이 더 필요하면, 상기 제3단계로 이행하고, 코팅이 완료된 경우는 다음의 제6단계(S6)로 이행한다.
제6단계(S6); 코팅이 완료된 파우더를 진공 흡입 모듈 등을 이용해 공정 챔버의 외부로 회수한다.
위의 과정은 본 발명에 따른 파우더 코팅 방법의 대략적인 과정이며, 아래에 보다 구체적이고 세밀한 시퀀스는 다음과 같다.
시퀀스 1: 공정 챔버 내부를 N2로 대기압까지 충전하여 산소, 수분 등의 코팅 방해 물질을 모두 퍼지함과 동시에 파우더 공급장치와 공정 챔버간 압력차에 의해 발생할 수 있는 충격을 방지하여 안정된 파우더 공급이 이루어 질 수 있는 분위기를 만든다.
시퀀스 2: N2로 공정 챔버를 완전히 퍼지한 후, 이송장치의 스윙 암을 파우더 공급 위치로 회전시켜 용기를 파우더 공급 모듈의 하부로 이송한다.
시퀀스 3: 소스 셔터의 어퍼쳐를 파우더 공급 위치에 맞추어 파우더 공급 모듈을 공정 챔버 내의 반응 용기에 직접 마주 대하도록 한다.
시퀀스 4: 파우더 공급 모듈의 파우더 게이트 벨브를 오픈하여 파우더 공급이 가능하도록 한다.
시퀀스 5: 반응 용기를 하부에서 지지하고 있는 오실레이터의 리니어 모션(상승 작동)으로 반응 용기를 파우더 공급 노즐에 근접 시킨다.
시퀀스 6: 파우더 공급 모듈의 모터를 작동시켜 반응 용기에 기설정된 분량의 파우더를 공급한다.
시퀀스 7: 파우더 공급이 완료되면 파우더 공급장치 케이트 벨브를 닫는다.
시퀀스 8: 공정 챔버를 배기하여 PVD, CVD, ALD 등을 위한 기설정된 진공 압력까지 낮춘다.
시퀀스 9: 용기 이송 장치를 회전시켜 용기를 예열 모듈의 하부로 이송하고,소스 셔터의 어퍼쳐를 예열 모듈에 일치시켜 예열 모듈과 용기가 직접 마주 대하도록 오픈한다.
시퀀스 10: 오실레이터를 작동시켜 용기의 상방으로 파우더를 반복적으로 부양-낙하를 유도하고, 이와 동시에 예열 모듈을 작동하여 부양된 파우더를 건조 시킨다.
시퀀스 11: 박막 코팅을 위한 사용될 소스 모듈에 소스 셔터의 어퍼쳐를 일치시켜, 해당 소스 모듈이 어퍼쳐를 통해 공정 챔버의 내부를 직접 바라볼 수 있도록 한다.
시퀀스 12: 용기 이송 장치를 움직여 반응 용기는 해당 소스 모듈의 직하부로 이송시킨다.
시퀀스 13: 시퀀스 11, 12에서 해당 소스모듈을 통해 파우더 입자에 대한 코팅을 수행한다. 이때에 복수의 소스 모듈을 통해 스퍼터링/ALD, ALD/스퍼터링, 스퍼터링A/스퍼터링B/스퍼터링C 등 레시피에 따라 파우더에의 입자에 대한 멀티레이어 증착을 수행한다.
시퀀스 14: 코팅 공정 진행 중 또는 완료 후 코팅막 균일도 모니터링 모듈로 이동하여 현재 박막 균일도 분석하여, 추가 코팅이 필요하면 해당 소스에서 추가 코팅 공정 진행하고, 설정 값 이상의 균일한 코팅이 확인되며, 다음의 시퀀스15로 이행한다.
시퀀스 15: 공정 챔버 내부를 N2로 대기압까지 충전한다.
시퀀스 16: 용기 이송 장치의 스윙 암으로 반응 용기를 파우더 회수 위치로 이송한다.
시퀀스 17: 소스 셔터의 어퍼쳐를 파우더 회수 위치로 옮겨 파우더 회수 모듈을 공정 챔버에 대해 오픈한다.
시퀀스 18: 오실레이터를 작용하여 반응용기를 파우더 회수 모듈의 헤드로 근접시킨다.
시퀀스 19: 파우더 회수 모듈의 헤드를 다운시켜 상기 용기의 개구부에 기밀하게 밀착시킨다.
시퀀스 20: 파우더 회수기의 헤드가 마련된 노즐을 이용해 N2를 반응 용기로 분사하여 파우더를 부양시키고, 진공 흡입기를 이용해 코팅이 완료된 파우더를 회수한다.
시퀀스 21: 파우더 회수 완료 후, 파우더 회수 헤드를 올려 반응용기로부터 분리함과 아울러 오실레이터의 작동 로드를 하강시켜 반응 용기를 정상 위치로 복귀시킨다.
시퀀스 24: 자동화를 통한 위의 시퀀스를 진행 반복한다.
본 개시의 코팅 방법 및 장치에 따르면, 수 십 나노미터에서 수 백 마이크로미터 크기의 입세 입자의 표면 개질을 위한 입자 표면에 대한 다양한 물질로 코팅이 가능하다.
본 개시에 따른, 장치는 하나의 공정 챔버에서 코팅에 관련된 일련의 과정이연속적으로 이루어지며, 특히 PVD, CVD, ALD등의 여러 유형의 코팅 방법에 의해 미세 입자의 표면에 금속 및 금속산화막, 세라믹 절연막 등 파우더의 표면 개질에 필요한 해당 물질을 다양하게 코팅할 수 있다.
또한, 각 코팅 방식의 단일 공정뿐 만아니라 스퍼터링과 ALD의 복합공정이 한 챔버 내에서 가능하여 미세입자 파우더 코어에 금속, 비금속, 금속산화막, 실리콘산화막 등의 쉘을 복합층으로 구성하기에 매우 용이하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 공정 챔버의 내부에서 코팅 대상 파우더가 공급된 반응 용기를 좌우로 흔들거나 회전 시키면서 ALD 장치에 의해 상기 공정 챔버 내에 코팅 물질을 공급하여 상기 파우더에 상기 코팅 물질을 접촉시켜 파우더에 대한 코팅을 진행하는 파우더 코팅 단계; 그리고
    코팅 대상 파우더가 공급된 반응 용기를 좌우로 흔들거나 회전시키면서 스퍼터링 타겟을 가지는 스퍼터링 장치에 의해 상기 파우더에 대한 코팅을 진행하는 파우더 코팅 단계;를 포함하여, 하나의 상기 공정 챔버 내에서 스퍼터링 또는 ALD 공정이 복합적으로 수행되는, 파우더 코팅 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응 용기를 좌우로 흔들거나 회전 시키는 단계에서, 상기 반응 용기를 하부에서 타격하여, 반응 용기 내의 파우더가 반응 용기의 타격 부분에 의해 2차 타격되어 상기 반응 용기의 상방으로 부양되도록 하는, 파우더 코팅 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나의 공정 챔버에 파우더 공급 모듈, 진공 흡입기에 의한 파우더 회수 모듈 및 이들 사이에 복수의 코팅 소스의 코팅 물질 공급장치를 설치하여, 하나의 공정 챔버 내에서 복합적 코팅을 수행하는, 파우더 코팅 방법.
  4. 외부로부터 격리된 하나의 공정 챔버를 형성하는 하우징;
    상기 공정 챔버 내의 하부 측에 하나의 중심 영역을 에워싸게 이송 경로 상에 마련되는 것으로 코팅 대상인 파우더가 수용되는 파우더 반응 용기;
    상기 이송 경로 상에 각각 마련되는 상기 파우더에 대한 ALD 코팅을 위한 단위 공정 모듈과 스퍼터링 증착을 위한 단위 공정 모듈;
    상기 이송 경로 상에서 상기 반응 용기를 이송 경로를 따라 ALD 코팅 공정 모듈 또는 스퍼터링 증착 공정 모듈 방향으로 이송시키는 용기 이송 장치; 그리고
    상기 용기 이송 장치에 마련되어 파우더 반응 용기를 좌우로 흔들거나 회전시키는 반응 용기 오실레이터; 를 구비하는 파우더 코팅 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 파우더 반응 용기를 충격하여 상기 반응 용기에 수용된 파우더를 반응 용기의 상방으로 부양을 가중하는 반응 용기 타격 장치;를 더 구비하는 파우더 코팅 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    타격 장치는 상기 반응 용기를 직접 타격하는 회동형 해머를 구비하는, 파우더 코팅 장치.
  7. 제4항에 있어서
    상기 용기 이송 장치는 상기 공정 챔버의 하부에 위치하는 스윙암을 포함하며, 상기 스윙암에는 상기 반응 용기 및 반응 용기 오실레이터가 설치되는, 파우더 코팅 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 공정 챔버의 천정에 상기 단위 공정 모듈을 선택적으로 상기 공정 챔버 내로 노출시키는 어퍼쳐를 갖는 셔터 장치가 마련되어 있는, 파우더 코팅 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    단위 공정 모듈에는 상기 파우더를 건조하는 예열 장치 또는 예열 모듈(402)가 포함되는, 파우더 코팅 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    단위 공정 모듈에는 상기 파우더에 대한 코팅 상태를 검사하는 모니터링 모듈이 포함되어 있는, 파우더 코팅 장치.
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