(57)【要約】【課題】膜厚のバラつきを抑えた被膜を磁性粒子の表面に形成可能な粒子被覆方法および粒子被覆装置を提供すること。【解決手段】容器内に第１磁性粒子および前記第１磁性粒子より平均粒径が大きい第２磁性粒子を入れる工程と、第１磁力で前記第１磁性粒子を固定し、前記第１磁力よりも鉛直下方において前記第１磁力よりも強い第２磁力で前記第２磁性粒子を固定する工程と、前記第１磁性粒子および前記第２磁性粒子を固定した状態で、原子層堆積法により、前記第１磁性粒子の表面および前記第２磁性粒子の表面に被膜を形成する工程と、を有することを特徴とする粒子被覆方法。また、前記第１磁力で前記第１磁性粒子を固定し、前記第２磁力で前記第２磁性粒子を固定した状態で、前記第１磁性粒子および前記第２磁性粒子を加熱することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に第１磁性粒子および前記第１磁性粒子より平均粒径が大きい第２磁性粒子を入れる工程と、
第１磁力で前記第１磁性粒子を固定し、前記第１磁力よりも鉛直下方において前記第１磁力よりも強い第２磁力で前記第２磁性粒子を固定する工程と、
前記第１磁性粒子および前記第２磁性粒子を固定した状態で、原子層堆積法により、前記第１磁性粒子の表面および前記第２磁性粒子の表面に被膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする粒子被覆方法。
【請求項２】
前記第１磁力で前記第１磁性粒子を固定し、前記第２磁力で前記第２磁性粒子を固定した状態で、前記第１磁性粒子および前記第２磁性粒子を加熱する工程を含む、請求項１に記載の粒子被覆方法。
【請求項３】
前記容器は、透光性を有し、
前記容器の外部から赤外線を照射して前記第１磁性粒子および前記第２磁性粒子を加熱する請求項２に記載の粒子被覆方法。
【請求項４】
前記第１磁力で前記第１磁性粒子を固定し、前記第２磁力で前記第２磁性粒子を固定した状態で、前記第１磁性粒子の表面および前記第２磁性粒子の表面に被膜を形成し、被膜付き第１磁性粒子および被膜付き第２磁性粒子を得る工程と、
前記第１磁力の向きおよび前記第２磁力の向きの少なくとも一方を変えた後、前記被膜付き第１磁性粒子の表面および前記被膜付き第２磁性粒子の表面にさらに被膜を形成する工程と、
を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粒子被覆方法。
【請求項５】
第１磁性粒子および前記第１磁性粒子より粒径が大きい第２磁性粒子を収容する容器と、前記容器内を排気して減圧する排気部と、前記容器内にガスを導入するガス導入部と、を備え、原子層堆積法により、前記第１磁性粒子の表面および前記第２磁性粒子の表面に被膜を形成する成膜装置と、
前記容器内に第１磁力および前記第１磁力よりも強い第２磁力を発生させ、前記第１磁力で前記第１磁性粒子を固定し、前記第２磁力で前記第２磁性粒子を固定する磁力発生部と、
を有することを特徴とする粒子被覆装置。
【請求項６】
前記磁力発生部は、前記容器の外部に設けられている請求項５に記載の粒子被覆装置。
【請求項７】
前記磁力発生部は、前記第１磁力を発生させる第１電磁石と、前記第２磁力を発生させる第２電磁石と、を備えている請求項５または６に記載の粒子被覆装置。
【請求項８】
前記容器は、内面に撥水処理が施されている請求項５ないし７のいずれか１項に記載の粒子被覆装置。
【請求項９】
前記容器は、石英ガラスを主材料とする請求項５ないし８のいずれか１項に記載の粒子被覆装置。
【請求項１０】
前記容器の外部に設けられ、赤外線を照射して前記第１磁性粒子および前記第２磁性粒子を加熱する加熱部を有する請求項９に記載の粒子被覆装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子被覆方法および粒子被覆装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インダクター等に用いられる磁性粉末では、粒子表面に絶縁処理を施し、粒子間に流れる渦電流を抑制する必要がある。このため、各種成膜法を用いて、磁性粉末の粒子表面に絶縁被膜を形成する方法が検討されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、粒子に被覆材料をスパッタすることにより、粒子表面に薄膜をコーティングする方法として、有底円筒形状の粒子容器に粒子を収容し、粒子容器を円筒の軸を回転軸とし、かつ、回転軸を水平方向に対して所定角度傾斜させつつ回転させながら、被覆材料をスパッタする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０４７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、被覆材料を被覆する対象の粒子の粒径に分布がある場合、すなわち、含まれる粒子の粒径にバラつきがある場合、粒子ごとに薄膜の膜厚が大きく異なるおそれがある。例えば、被覆材料がスパッタされる際、被覆材料の飛行方向から見たとき、粒径が大きな粒子の陰に小さな粒子が隠れてしまう場合がある。このような場合、小さい粒子の表面には薄膜が全く形成されない可能性もある。そうすると、その小さな粒子の絶縁性が確保されず、磁性粉末全体の特性が低下するおそれがある。したがって、粒子の粒径に分布がある場合、つまり粒径が大きな粒子と小さな粒子とが混在している場合でも、薄膜の膜厚のバラつきを小さくすることが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の適用例に係る粒子被覆方法は、容器内に第１磁性粒子および前記第１磁性粒子より平均粒径が大きい第２磁性粒子を入れる工程と、第１磁力で前記第１磁性粒子を固定し、前記第１磁力よりも鉛直下方において前記第１磁力よりも強い第２磁力で前記第２磁性粒子を固定する工程と、前記第１磁性粒子および前記第２磁性粒子を固定した状態で、原子層堆積法により、前記第１磁性粒子の表面および前記第２磁性粒子の表面に被膜を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係る粒子被覆装置１を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】被膜を形成する前における、図１に示す磁性粒子の近傍を示す部分拡大図である。
【図４】被膜を形成した後における、図１に示す磁性粒子の近傍を示す部分拡大図である。
【図５】図１のＢ部拡大図である。
【図６】実施形態に係る粒子被覆方法を示す工程図である。
【図７】図６に示す粒子被覆方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の粒子被覆方法および粒子被覆装置の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
［粒子被覆装置］
まず、実施形態に係る粒子被覆装置について説明する。
【００１０】
図１は、実施形態に係る粒子被覆装置１を示す断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図３は、被膜９２を形成する前における、図１に示す磁性粒子９１の近傍を示す部分拡大図である。図４は、被膜９２を形成した後における、図１に示す磁性粒子９１の近傍を示す部分拡大図である。図５は、図１のＢ部拡大図である。なお、図１および図２ならびに後述する図では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を設定している。そして、＋Ｚ側を上方、−Ｚ側を下方として説明する。
【００１１】
図１に示す粒子被覆装置１は、磁性粒子９１を収容するチャンバー２２（容器）を備え、原子層堆積法（ALD : Atomic Layer Deposition）により、磁性粒子９１の表面に被膜９２を形成する成膜装置２と、チャンバー２２内に磁力を発生させ、磁性粒子９１を固定する磁力発生部３と、を有している。また、成膜装置２は、前述したチャンバー２２の他、チャンバー２２内に磁性粒子９１を供給する粒子供給部２３と、チャンバー２２内を排気する排気部２４と、チャンバー２２内にガスを導入するガス導入部２６と、加熱部２８と、を備えている。
【００１２】
かかる粒子被覆装置１では、図３に示すように、磁力発生部３により発生させた磁力で磁性粒子９１を固定した状態で、磁性粒子９１の表面に被膜９２を形成する。これにより、磁性粒子９１が自重で落下することなく、磁性粒子９１をチャンバー２２内に固定した状態で被膜９２を形成することができる。これにより、図４に示す被膜付き磁性粒子９３を安定して製造することができる。
【００１３】
それに加え、磁力発生部３は、チャンバー２２内の鉛直方向の互いに異なる位置において、互いに異なる強さの磁界を発生させるように構成されている。これにより、磁性粒子９１には、鉛直方向の異なる位置において互いに異なる強さの磁力が作用する。その結果、磁性粒子９１は、その粒径ごとに、鉛直方向の異なる位置に固定される。具体的には、磁性粒子９１は、後述するように、第１磁性粒子９１１と、第１磁性粒子９１１より粒径が大きい第２磁性粒子９１２と、第２磁性粒子９１２より粒径が大きい第３磁性粒子９１３と、を含んでいる。そして、第１磁性粒子９１１、第２磁性粒子９１２および第３磁性粒子９１３は、図３に示すように、チャンバー２２内において鉛直上方からこの順で互いに異なる位置に固定される。そうすると、粒径をある程度揃えた状態で磁性粒子９１を固定することができるので、従来のような粒径の大きな粒子の陰に小さな粒子が隠れるという事象が発生する確率は低くなる。これにより、磁性粒子９１に形成される被膜９２の膜厚のバラつきを小さく抑えることができる。
【００１４】
以下、粒子被覆装置１の各部について詳述する。
前述したように、図１に示す成膜装置２は、チャンバー２２と、粒子供給部２３と、排気部２４と、ガス導入部２６と、加熱部２８と、を備えている。このような成膜装置２では、粒子供給部２３によってチャンバー２２内に磁性粒子９１を供給し、排気部２４によってチャンバー２２内を排気した後、ガス導入部２６によりガスを導入する。そして、加熱部２８によってチャンバー２２および磁性粒子９１を加熱する。この加熱によりチャンバー２２内に導入された原料ガスが熱分解され、磁性粒子９１の表面に分解物が吸着し、最終的に被膜９２が形成される。
【００１５】
チャンバー２２は、図１および図２に示すように、Ｚ軸方向、すなわち鉛直方向に平行な軸を有する円筒形状をなしている。そして、チャンバー２２は、バルブ８２を介して上下に分割されている。このうち、上方に位置する処理室２２２は、磁性粒子９１の表面に被膜９２を形成する成膜処理を施す空間を形成するチャンバーである。一方、下方に位置する回収室２２４は、被膜付き磁性粒子９３を回収するための空間を形成するチャンバーである。
【００１６】
処理室２２２の構成材料としては、それぞれ、石英ガラスのようなガラス材料、アルミナのようなセラミックス材料、アルミニウム、チタン、パーマロイのような非磁性金属材料等が挙げられる。
【００１７】
一方、回収室２２４の構成材料としては、前述した処理室２２２の構成材料の他、ステンレス鋼のような金属材料も挙げられる。
【００１８】
処理室２２２の下端と回収室２２４の上端との間を隔てるバルブ８２は、真空用ゲートバルブ等で構成され、処理室２２２と回収室２２４との間を開閉することができる。
【００１９】
回収室２２４の下端は、フランジ８４で気密封止されている。このフランジ８４には、貫通孔８４２が設けられ、この貫通孔８４２に排気部２４が接続されている。
【００２０】
粒子供給部２３は、磁性粒子９１を貯留する粒子貯留部２３２と、粒子貯留部２３２の下端と処理室２２２の上端とを接続するフランジ２３４と、フランジ２３４に設けられた貫通孔を開閉するバルブ２３６と、を備えている。バルブ２３６を開くと、粒子貯留部２３２に貯留されている磁性粒子９１がその自重で処理室２２２内に落下するようになっている。
【００２１】
排気部２４は、貫通孔８４２に取り付けられたバルブ２４２と、排気ポンプ２４４と、バルブ２４２と排気ポンプ２４４とを接続する配管２４６と、を備えている。排気部２４によってチャンバー２２内を排気することにより、チャンバー２２内を減圧させ、いわゆる真空状態にすることができる。
【００２２】
バルブ２４２は、閉じられることにより、貫通孔８４２を閉塞し、排気を一時的に停止させることができる。
【００２３】
ガス導入部２６は、処理室２２２の上部に気密接続されている支持部材２６２と、支持部材２６２の内部に設けられたノズル２６３、２６４と、原料ガスを貯留する原料ガス貯留部２６５と、酸化剤を貯留する酸化剤貯留部２６６と、原料ガス貯留部２６５とノズル２６３とを接続する配管２６７と、酸化剤貯留部２６６とノズル２６４とを接続する配管２６８と、を備えている。ガス導入部２６により、被膜９２の形成に必要な原料ガス、酸化剤等がチャンバー２２内に供給される。
【００２４】
支持部材２６２は、Ｘ軸方向に平行な軸を持つ有底の筒状をなしており、その開口部とチャンバー２２とが接続されている。これにより、支持部材２６２の内部とチャンバー２２とで閉空間が形成されている。被膜９２の形成時には、この閉空間が減圧状態になる。
【００２５】
ノズル２６３は、支持部材２６２の内部に設けられ、配管２６７を介して送られてくる原料ガスをチャンバー２２内に噴霧する。また、ノズル２６４も、支持部材２６２の内部に設けられ、配管２６８を介して送られてくる酸化剤をチャンバー２２内に噴霧する。これにより、チャンバー２２内に原料ガスおよび酸化剤をそれぞれ均一に供給することができ、チャンバー２２内に収容される磁性粒子９１の表面に所定の膜厚の被膜９２を形成することが可能になる。
【００２６】
なお、配管２６７、２６８の途中には、それぞれ原料ガスや酸化剤の流量を調整するバルブが設けられ、チャンバー２２内における原料ガスおよび酸化剤の各分圧を制御することができる。
【００２７】
また、原料ガスおよび酸化剤は、必要に応じて、窒素ガスやアルゴンガスのような不活性ガスを主成分とするキャリアガスとともに供給される。
【００２８】
加熱部２８は、チャンバー２２の外部に設けられている。本実施形態では、図１に示すように、磁力発生部３のチャンバー２２とは反対側に設けられている。このような加熱部２８は、チャンバー２２の内面に固定した磁性粒子９１を、チャンバー２２の外部から加熱して昇温させる。
【００２９】
このような加熱部２８としては、チャンバー２２の内部に収容された磁性粒子９１を加熱可能な部材であれば、加熱原理や配置は特に限定されるものではないが、ヒーター配線を内蔵したヒーターブロック、フィルムヒーター、シートヒーター、シーズヒーター、赤外線を放射する赤外線放射ヒーター等が用いられる。
【００３０】
以上のような成膜装置２では、前述したように、原子層堆積法により被膜９２を形成する。原子層堆積法は、原料ガスと酸化剤という２種類またはそれ以上の種類のガスを交互に導入、排気を繰り返すことにより、被成膜面に吸着させた原料分子を反応させて膜化する方法である。この方法では、形成する被膜９２の膜厚を高精度に制御することができる。このため、特に薄い被膜９２を形成することができる。したがって、磁性粒子９１が軟磁性を有している場合、その表面を被覆する被膜９２の膜厚を薄くすることができれば、磁性粒子９１同士の絶縁性を良好に維持しながら単位体積当たりの磁性粒子９１の密度が高い圧粉磁心を製造することができる。これにより、特に磁束密度や透磁率等の磁気特性が高い圧粉磁心等を製造可能な被膜付き磁性粒子９３を実現することができる。
【００３１】
また、細かな隙間にも原料ガスや酸化剤が回り込んで成膜されるため、成膜されない部分、すなわちピンホールが発生しにくく、均一な膜厚の被膜９２を形成することができる。このため、均一で薄い膜厚の被膜９２で磁性粒子９１の表面が被覆されてなる被膜付き磁性粒子９３を得ることができる。このような被膜付き磁性粒子９３は、粒子間の絶縁性が良好な圧粉磁心の実現に寄与する。
【００３２】
磁力発生部３は、一対の電磁石３２１、３２２で構成され、処理室２２２の上部に対応して設けられた第１電磁石３２と、一対の電磁石３４１、３４２で構成され、処理室２２２の鉛直方向の中央部に対応して設けられた第２電磁石３４と、一対の電磁石３６１、３６２で構成され、処理室２２２の下部に対応して設けられた第３電磁石３６と、これらの第１電磁石３２、第２電磁石３４および第３電磁石３６と電気的に接続されている制御部３８と、を備えている。
【００３３】
第１電磁石３２は、処理室２２２の上部において、処理室２２２の外面に沿って密着するように設けられている。第１電磁石３２は、処理室２２２の外面に沿って湾曲した面を有し、その湾曲面と処理室２２２の外面とが重なるように配置されている。
【００３４】
また、一対の電磁石３２１、３２２は、処理室２２２側の極性が互いに異なるように、その電流方向が設定されている。電磁石３２１の処理室２２２側の極性がＮ極である場合、電磁石３２２の処理室２２２側の極性がＳ極になる。このため、処理室２２２内には、電磁石３２１と電磁石３２２とを結ぶ磁力線に基づく磁界が発生する。そして、この磁界中に磁性粒子９１が入ると、磁性粒子９１に第１磁力が発生し、この第１磁力で処理室２２２の内面の第１電磁石３２と重なる領域に磁性粒子９１を固定する。
【００３５】
第２電磁石３４は、処理室２２２の中央部において、処理室２２２の外面に沿って密着するように設けられている。第２電磁石３４は、処理室２２２の外面に沿って湾曲した面を有し、その湾曲面と処理室２２２の外面とが重なるように配置されている。
【００３６】
また、一対の電磁石３４１、３４２は、処理室２２２側の極性が互いに異なるように、その電流方向が設定されている。電磁石３４１の処理室２２２側の極性がＮ極である場合、電磁石３４２の処理室２２２側の極性がＳ極になる。このため、処理室２２２内には、電磁石３４１と電磁石３４２とを結ぶ磁力線に基づく磁界が発生する。そして、この磁界中に磁性粒子９１が入ると、磁性粒子９１に第２磁力が発生し、この第２磁力で処理室２２２の内面の第２電磁石３４と重なる領域に磁性粒子９１を固定する。なお、この第２磁力は、第１磁力よりも強くなるように設定される。
【００３７】
第３電磁石３６は、処理室２２２の下部において、処理室２２２の外面に沿って密着するように設けられている。第３電磁石３６は、処理室２２２の外面に沿って湾曲した面を有し、その湾曲面と処理室２２２の外面とが重なるように配置されている。
【００３８】
また、一対の電磁石３６１、３６２は、処理室２２２側の極性が互いに異なるように、その電流方向が設定されている。電磁石３６１の処理室２２２側の極性がＮ極である場合、電磁石３６２の処理室２２２側の極性がＳ極になる。このため、処理室２２２内には、電磁石３６１と電磁石３６２とを結ぶ磁力線に基づく磁界が発生する。そして、この磁界中に磁性粒子９１が入ると、磁性粒子９１に第３磁力が発生し、この第３磁力で処理室２２２の内面の第３電磁石３６と重なる領域に磁性粒子９１を固定する。なお、この第３磁力は、第２磁力よりも強くなるように設定される。
【００３９】
制御部３８は、マイコン、ＩＣ等を含む回路で構成され、第１電磁石３２、第２電磁石３４および第３電磁石３６に流れる電流の向きと大きさを制御する。これにより、処理室２２２内の磁性粒子９１に作用する第１磁力、第２磁力および第３磁力の向きと強さを制御する。
【００４０】
以上のような磁力発生部３により、処理室２２２内に磁界を発生させると、磁力線に沿って処理室２２２内に投入された磁性粒子９１を捕捉することができる。具体的には、粒子供給部２３から処理室２２２内に磁性粒子９１が供給されると、磁性粒子９１は自重で処理室２２２内を落下する。このとき、第１電磁石３２では磁性粒子９１に対して第１磁力が発生するような磁界を形成し、第２電磁石３４では磁性粒子９１に対して第２磁力が発生するような磁界を形成し、第３電磁石３６では磁性粒子９１に対して第３磁力が発生するような磁界を形成する。
【００４１】
一方、粒子供給部２３から供給される磁性粒子９１には、様々な粒径の粒子が含まれている。このような粒径のバラつきは、程度の差はあるものの、一般的な製造方法で製造されたあらゆる粉末において存在する。ここでは、一例として、相対的に小さい磁性粒子９１のことを特に「第１磁性粒子９１１」という。また、第１磁性粒子９１１よりも大きい磁性粒子９１のことを特に「第３磁性粒子９１３」という。さらに、第１磁性粒子９１１より大きく第３磁性粒子９１３より小さい磁性粒子９１のことを特に「第２磁性粒子９１２」という。したがって、第１磁性粒子９１１、第２磁性粒子９１２、第３磁性粒子９１３の順で徐々に粒径が大きくなっている。このような第１磁性粒子９１１、第２磁性粒子９１２および第３磁性粒子９１３が混在した磁性粒子９１が、粒子供給部２３から供給されると、処理室２２２内を落下中の磁性粒子９１に対して、第１磁力、第２磁力、第３磁力がこの順で作用することになる。
【００４２】
なお、前述した「粒径」とは、第１磁性粒子９１１、第２磁性粒子９１２および第３磁性粒子９１３がそれぞれ複数個ある場合には、それらの平均粒径とする。したがって、複数の第２磁性粒子９１２は、その平均粒径が複数の第１磁性粒子９１１の平均粒径よりも大きければよい。同様に、複数の第３磁性粒子９１３は、その平均粒径が複数の第２磁性粒子９１２の平均粒径よりも大きければよい。
【００４３】
また、第１磁性粒子９１１と第２磁性粒子９１２との粒径の差、および、第２磁性粒子９１２と第３磁性粒子９１３との粒径の差は、磁性粒子９１の平均粒径に応じて決まるため、それぞれ特に限定されないが、一例として１μｍ以上３０μｍ以下であるのが好ましく、３μｍ以上２０μｍ以下であるのがより好ましい。このような差が確保されていれば、磁性粒子９１に形成される被膜９２の膜厚のバラつきを小さく抑える、という効果をより顕著に得ることができる。
【００４４】
また、前述したように、第１磁力は、第２磁力および第３磁力よりも弱い。このため、粒子供給部２３から供給され、落下を開始した磁性粒子９１のうち、相対的に小さい第１磁性粒子９１１は、第１磁力に捕捉され、処理室２２２の内面に固定される。一方、第２磁性粒子９１２および第３磁性粒子９１３は第１磁力に捕捉されることなく、引き続き落下する。第２磁性粒子９１２および第３磁性粒子９１３は、質量が相対的に大きいため、これらの重力が第１磁力を上回るためである。換言すれば、このような選択的な捕捉が生じるように、第１磁力の強さを設定する。
【００４５】
その後、第１磁性粒子９１１より大きく第３磁性粒子９１３より小さい第２磁性粒子９１２は、第２磁力に捕捉され、処理室２２２の内面に固定される。一方、第３磁性粒子９１３は第２磁力にも捕捉されることなく、引き続き落下する。第３磁性粒子９１３は、質量が相対的に大きく、その重力が第２磁力を上回るためである。換言すれば、このような選択的な捕捉が生じるように、第２磁力の強さを設定する。
【００４６】
その後、第３磁性粒子９１３は、第３磁力に捕捉され、処理室２２２の内面に固定される。
【００４７】
以上のような磁力発生部３によれば、磁性粒子９１に含まれた様々な粒径の粒子を、粒径ごとに分級しながら、互いに異なる領域に固定することができる。つまり、第１磁性粒子９１１を処理室２２２内の上部に固定し、第２磁性粒子９１２を処理室２２２内の中央部に固定し、第３磁性粒子９１３を処理室２２２内の下部に固定することができる。
【００４８】
そして、その後、成膜装置２において原子層堆積法による成膜処理を施すと、磁性粒子９１の表面に被膜９２が形成される。このとき、互いに粒径が異なる第１磁性粒子９１１、第２磁性粒子９１２および第３磁性粒子９１３は、それぞれ粒径ごとに異なる領域に区分されているため、従来のような、粒径が大きな粒子の陰に小さな粒子が隠れてしまうという問題は発生しにくい。このため、本実施形態に係る粒子被覆装置１によれば、磁性粒子９１の粒径に分布がある場合でも、被膜９２の膜厚のバラつきを小さく抑えることが可能になる。
【００４９】
また、磁力発生部３によって処理室２２２内に磁界を発生させると、磁力線に沿って処理室２２２内に収容されている磁性粒子９１同士が連なる。これにより、多数の磁性粒子９１を固定し、保持することができる。その結果、原子層堆積法により被膜９２を成膜する際、処理室２２２内を排気したとしても、磁性粒子９１が舞い上がることが抑制される。このため、磁性粒子９１が排気部２４に巻き込まれるのを抑制し、排気部２４の故障や磁性粒子９１の逸失を抑制することができる。
【００５０】
さらに、磁力線に沿って磁性粒子９１同士が連なると、図３に示すように針状の磁性粒子９１の集合体が多数形成される。その際、このような集合体は、処理室２２２内に並列するように形成されるため、集合体同士の間には隙間が生じる。このため、各磁性粒子９１の表面の多くが露出することになり、原子層堆積法において供給された原料が磁性粒子９１の表面に堆積して被膜９２を形成する際、磁性粒子９１同士が接している一部を除いて、多くの表面に被膜９２を形成することができる。その結果、被膜９２の被覆率を高めることができる。また、磁性粒子９１同士の連なり方を変えるなどして、複数回に分けて被膜９２を形成することにより、図４に示すように、磁性粒子９１の表面のほぼ全面を被覆する被膜９２を形成することが可能になる。
【００５１】
なお、電磁石３２１、３２２、３４１、３４２、３６１、３６２の配置は、図示した配置とは異なっていてもよい。また、電磁石３２１、３２２、３４１、３４２、３６１、３６２と処理室２２２との間には、必要に応じて任意の介在物が配置されていてもよい。
【００５２】
また、電磁石３２１、３２２、３４１、３４２、３６１、３６２の少なくとも１つは、永久磁石に代替されてもよい。
【００５３】
さらに、本実施形態に係る磁力発生部３は、第１電磁石３２、第２電磁石３４および第３電磁石３６の３つを含んでいるが、この電磁石の数は特に限定されず、２つ、すなわち第１電磁石３２および第２電磁石３４のみであってもよく、４つ以上であってもよい。
【００５４】
以上のように、実施形態に係る粒子被覆装置１は、原子層堆積法により、磁性粒子９１の表面に被膜９２を形成する成膜装置２と、チャンバー２２（容器）内に磁界を発生させ、磁界による磁力で磁性粒子９１を固定する磁力発生部３と、を有する。また、成膜装置２は、磁性粒子９１を収容する容器であるチャンバー２２と、チャンバー２２内を排気して減圧する排気部２４と、チャンバー２２内に原料ガス等を導入するガス導入部２６と、を備えている。さらに、磁力発生部３は、チャンバー２２内に第１磁力、第１磁力よりも強い第２磁力、および第２磁力よりも強い第３磁力を発生させ、第１磁力で第１磁性粒子９１１を固定し、第２磁力で第２磁性粒子９１２を固定し、第３磁力で第３磁性粒子９１３を固定する。
【００５５】
このような粒子被覆装置１によれば、磁性粒子９１の粒径に分布がある場合でも、被膜９２の膜厚のバラつきを小さく抑えることが可能になる。
【００５６】
また、磁力発生部３である第１電磁石３２、第２電磁石３４および第３電磁石３６は、前述したように、それぞれチャンバー２２の外部に設けられている。このため、第１電磁石３２、第２電磁石３４および第３電磁石３６に磁性粒子９１が直接付着することがなく、被膜９２を形成した後の被膜付き磁性粒子９３を磁力から容易に引き剥がすことができる。これにより、被膜付き磁性粒子９３を容易に回収することができる。
【００５７】
さらに、本実施形態では、磁力発生部３として、第１磁力を発生させる第１電磁石３２、第２磁力を発生させる第２電磁石３４、および第３磁力を発生させる第３電磁石３６を用いている。電磁石とは、電流を流すことで磁界を発生させる部材である。これにより、目的とするタイミングで磁力を発生させることができるので、例えば磁性粒子９１を移送する際には磁力を発生させない一方、排気部２４によりチャンバー２２内を排気する際には磁力を発生させる、といった制御が可能になる。その結果、磁性粒子９１の舞い上がりの抑制と、磁性粒子９１の容易な移送と、を両立させることができる。
【００５８】
また、容器であるチャンバー２２は、その内面に撥水処理が施されているのが好ましい。これにより、磁性粒子９１がチャンバー２２の内面に付着するのを抑制することができる。特に、磁性粒子９１の表面には、後述するような前処理を施して除去したとしても、わずかな水分が残留することがあるが、この水分は、磁性粒子９１がチャンバー２２の内面に付着する原因の１つになり得る。そこで、チャンバー２２の内面に撥水処理が施されることにより、水分が原因となった付着を抑制することができる。
【００５９】
なお、撥水処理としては、フッ素系材料またはシリコーン系材料を含む被膜の形成、フッ素プラズマ処理等が挙げられる。
【００６０】
さらに、容器であるチャンバー２２は、特に石英ガラスを主材料とするのが好ましい。このようなチャンバー２２は、磁性をほとんど有さないので、磁力発生部３で発生させた磁界がチャンバー２２を貫通しやすくなる。このため、チャンバー２２越しに多量の磁性粒子９１を固定することができる。
【００６１】
また、石英ガラスは赤外線を透過するため、石英ガラスを主材料とするチャンバー２２は、透光性、すなわち赤外線透過性を有する。このため、チャンバー２２（容器）の外部から赤外線を照射して第１磁性粒子９１１、第２磁性粒子９１２および第３磁性粒子９１３を加熱することができる。加熱部２８として赤外線放射ヒーターを用いた場合、加熱部２８は、チャンバー２２（容器）の外部から赤外線を照射して第１磁性粒子９１１、第２磁性粒子９１２および第３磁性粒子９１３を加熱する。これにより、処理室２２２内の圧力によらず、第１磁性粒子９１１、第２磁性粒子９１２および第３磁性粒子９１３を効率よく加熱することができる。
【００６２】
なお、排気部２４の配管２４６の途中には、図５に示すような粒子トラップ２４８が設けられていてもよい。粒子トラップ２４８とは、チャンバー２２内を排気する際、意図せず配管２４６に巻き込まれてしまった被膜付き磁性粒子９３を捕捉する機構のことをいう。
【００６３】
図５に示す粒子トラップ２４８は、配管２４６の延在方向を９０°屈曲させてなる屈曲部２４６１と、屈曲部２４６１に設けられた永久磁石２４８１と、で構成される。このような粒子トラップ２４８では、意図せず配管２４６に巻き込まれてしまった被膜付き磁性粒子９３を、永久磁石２４８１の磁力を用いて捕捉する。これにより、被膜付き磁性粒子９３が排気ポンプ２４４にまで達してしまうのを抑制することができ、排気ポンプ２４４に故障が発生するのを抑制することができる。なお、捕捉するのは、磁性粒子９１であってもよい。
【００６４】
また、図５では、配管２４６の途中の２か所に粒子トラップ２４８を設けている。これにより、被膜付き磁性粒子９３をより高い確率で捕捉することができる。なお、粒子トラップ２４８の数は、特に限定されない。
【００６５】
さらに、図５では、配管２４６のうち、屈曲部２４６１における曲線が描く弧の外側に永久磁石２４８１を配置している。これにより、排気の流れに乗って屈曲部２４６１に到達した被膜付き磁性粒子９３が屈曲部２４６１を曲がるとき、遠心力で弧の外側に集まるのを利用し、より高い確率で被膜付き磁性粒子９３を永久磁石２４８１において捕捉することができる。
【００６６】
次に、磁性粒子９１について説明する。
磁性粒子９１としては、硬磁性を有する粒子であってもよいが、好ましくは軟磁性を有する粒子が用いられる。軟磁性を有する粒子は、磁界の有無で粒子の磁化が制御可能であるため、磁力発生部３による磁界発生の有無によって、固定と固定解除とを切り替えることができる。このため、磁性粒子９１や被膜付き磁性粒子９３の搬送等を容易に行うことができる。
【００６７】
磁性粒子９１の構成材料としては、純鉄、ケイ素鋼のようなＦｅ−Ｓｉ系合金、パーマロイのようなＦｅ−Ｎｉ系合金、パーメンジュールのようなＦｅ−Ｃｏ系合金、センダストのようなＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金等の各種Ｆｅ系合金の他、各種Ｎｉ系合金、各種Ｃｏ系合金、各種アモルファス合金等が挙げられる。このうち、アモルファス合金としては、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｃｒ−Ｃ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｐ−Ｃ系、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｎｂ系、Ｆｅ−Ｚｒ−Ｂ系のようなＦｅ系合金、Ｎｉ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｐ−Ｂ系のようなＮｉ系合金、Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ系のようなＣｏ系合金等が挙げられる。
【００６８】
磁性粒子９１の平均粒径は、特に限定されないが、５０μｍ以下であるのが好ましく、１μｍ以上３０μｍ以下であるのがより好ましく、２μｍ以上２０μｍ以下であるのがさらに好ましい。このような比較的微小な磁性粒子９１は、磁性粒子９１が軟磁性である場合、渦電流損失を少なく抑えられることから、圧粉磁心用の磁性粒子として有用である。
【００６９】
［粒子被覆方法］
次に、実施形態に係る粒子被覆方法として、図１に示す粒子被覆装置１を用いて磁性粒子９１の表面に被膜９２を形成する方法について説明する。
【００７０】
図６は、実施形態に係る粒子被覆方法を示す工程図である。図７は、図６に示す粒子被覆方法を説明するための図である。
【００７１】
（Ｓ０１）磁性粒子の投入
まず、粒子貯留部２３２に磁性粒子９１を投入する。磁性粒子９１には、相対的に小径の第１磁性粒子９１１、相対的に中径の第２磁性粒子９１２、および相対的に大径の第３磁性粒子９１３が含まれている。このとき、粒子貯留部２３２の下端を開閉するバルブ２３６を閉じておく。
【００７２】
（Ｓ０２）磁性粒子の固定
次に、バルブ８２を閉じた後、第１電磁石３２、第２電磁石３４および第３電磁石３６にそれぞれ通電して処理室２２２内に磁界を発生させる。その後、バルブ２３６を開いて、磁性粒子９１を処理室２２２内に徐々に落下させる。そうすると、落下中の磁性粒子９１は、まず、第１電磁石３２によって発生した磁界を通過する。このとき、磁性粒子９１には第１磁力が作用する。一方、磁性粒子９１には、継続的に重力も作用する。その結果、重力よりも第１磁力が上回った場合、磁性粒子９１を処理室２２２の内面の第１電磁石３２に対応する領域に固定することができる。なお、重力は磁性粒子９１の質量に比例するため、磁性粒子９１の質量、すなわち磁性粒子９１の粒径に応じて、磁性粒子９１が固定されるか否かが決まることとなる。
【００７３】
本実施形態では、第１磁性粒子９１１が第１電磁石３２に対応する領域に固定され、第２磁性粒子９１２および第３磁性粒子９１３はこの領域を通過する。このため、この領域には、主に第１磁性粒子９１１が選択的に固定されることとなる。
【００７４】
続いて、第２磁性粒子９１２および第３磁性粒子９１３は、第２電磁石３４によって発生した磁界を通過する。このとき、第２磁性粒子９１２および第３磁性粒子９１３には第２磁力および重力が作用する。本実施形態では、第２磁性粒子９１２が第２電磁石３４に対応する領域に固定され、第３磁性粒子９１３はこの領域を通過する。このため、この領域には、主に第２磁性粒子９１２が選択的に固定されることとなる。
【００７５】
続いて、第３磁性粒子９１３は、第３電磁石３６によって発生した磁界を通過する。このとき、第３磁性粒子９１３には第３磁力および重力が作用する。本実施形態では、第３磁性粒子９１３が第３電磁石３６に対応する領域に固定される。このため、この領域には、主に第３磁性粒子９１３が選択的に固定されることとなる。
【００７６】
以上のようにして、第１磁性粒子９１１、第２磁性粒子９１２および第３磁性粒子９１３が、互いに異なる領域に固定される。なお、このとき、どの領域にも固定されなかった磁性粒子９１については、処理室２２２から除去するようにしてもよい。これにより、著しく粗大な磁性粒子９１を排除することができ、粒径を揃えることができる。
【００７７】
なお、第１磁力、第２磁力および第３磁力の強さは、磁界の強さを適宜変えることによって調整可能である。したがって、本工程では、第１電磁石３２で発生させる磁界よりも第２電磁石３４で発生させる磁界を強くし、第２電磁石３４で発生させる磁界よりも第３電磁石３６で発生させる磁界を強くすればよい。
【００７８】
磁界の強さの差は、前述したような分級が可能になるように適宜設定されるが、一例として、第２電磁石３４で発生させる磁界は、第１電磁石３２で発生させる磁界よりも１０％以上強いことが好ましく、第３電磁石３６で発生させる磁界は、第２電磁石３４で発生させる磁界よりも１０％以上強いことが好ましい。このようにすれば、磁性粒子９１をより確実に分級することができる。
【００７９】
また、第１電磁石３２の表面における磁束密度は、１０００ｍＴ以上であるのが好ましい。これにより、第１電磁石３２で発生させる磁界の強さを十分な強さにして、前述したような作用を奏することができる。
【００８０】
（Ｓ０３）チャンバー内の減圧
次に、バルブ２３６を閉じた後、バルブ８２を開け、排気ポンプ２４４により、チャンバー２２内を排気する。これにより、チャンバー２２内が減圧され、真空状態となる。この際、特に排気ポンプ２４４の稼働時には、チャンバー２２内の空気が急激に撹拌されるため、磁性粒子９１の舞い上がりが懸念される。しかしながら、本実施形態では、磁性粒子９１を磁力で固定しているため、この舞い上がりを抑制することができる。このため、磁性粒子９１の舞い上がりに伴う、排気ポンプ２４４の故障や磁性粒子９１の逸失等を抑制することができる。
排気によりチャンバー２２内が目的の圧力に達したら、バルブ８２を閉じる。
【００８１】
（Ｓ０４）前処理
次に、処理室２２２の内面に固定した磁性粒子９１に前処理を施す。前処理としては、オゾン処理、ラジカル処理、紫外線処理、プラズマ処理、コロナ処理、加熱処理、乾燥処理、溶剤処理等が挙げられる。
【００８２】
このうち、前処理は、磁性粒子９１の表面を酸化させる処理、または、磁性粒子９１を乾燥させる処理を含むのが好ましい。磁性粒子９１の表面を酸化させる処理では、磁性粒子９１の表面の酸化膜を増強することができる。これにより、後述する被膜９２の形成において、原料ガスの吸着が促進されるため、被膜９２をより均一に形成することができる。
【００８３】
磁性粒子９１の表面を酸化させる処理としては、オゾン処理、ラジカル処理等が挙げられる。オゾン処理では、チャンバー２２内にオゾンガスを導入する。オゾンガスに接触した磁性粒子９１では、表面の酸化膜が増強される。また、ラジカル処理では、チャンバー２２内に過酸化水素を導入することにより、ヒドロキシラジカルを発生させ、磁性粒子９１の表面の酸化膜が増強される。
【００８４】
磁性粒子９１を乾燥させる処理では、磁性粒子９１の表面に吸着している水分を除去する。このような水分は、後述する被膜９２の形成を阻害する原因となる。このため、前処理において水分を除去することにより、被膜９２の密着性を高めることができる。磁性粒子９１を乾燥させる処理としては、磁性粒子９１を加熱する加熱処理、脱水したガスに曝す乾燥処理、アルコール等の水溶性の溶剤に曝す溶剤処理等が挙げられる。
【００８５】
なお、前述したように磁力で固定した磁性粒子９１は、複数が連なるように分布し、いわゆる針状に整列する。このため、各磁性粒子９１の周囲には隙間が多く存在することになる。その結果、その隙間を介して前処理を均一かつ効率よく行うことができる。
【００８６】
また、その際、一対の電磁石３２１、３２２、一対の電磁石３４１、３４２、および一対の電磁石３６１、３６２において、流す電流の向きをそれぞれ切り替えながら前処理を施すようにしてもよい。つまり、電磁石３２１と電磁石３２２とで、処理室２２２側の面の極性を互いに入れ替えるようにしてもよい。これにより、磁力線の向きが変化するため、磁化した各磁性粒子９１の姿勢を変化させることができる。そして、その状態で再び前処理が施されることにより、各磁性粒子９１の表面全体に対して前処理をムラなく施すことができるので、後述する被膜９２の密着性をさらに高めることができる。
【００８７】
その後、必要に応じてチャンバー２２内を窒素ガス、アルゴンガスのような不活性ガス等で置換した後、再び排気ポンプ２４４により、チャンバー２２内を排気する。
なお、前処理は、必要に応じて行えばよく、省略してもよい。
【００８８】
（Ｓ０５）被膜の形成
次に、バルブ８２を閉じ、処理室２２２内を封じ切った状態で、処理室２２２内に原料ガス、すなわちプリカーサーを導入する。原料ガスは、磁性粒子９１の表面に吸着する。このとき、原料ガスは、磁性粒子９１の表面に吸着すると、それ以上、多層には吸着しにくい。このため、最終的に得られる被膜９２の膜厚を高精度に制御することが可能である。また、原料ガスは、陰や隙間になる部分にも回り込んで吸着するため、最終的に被膜９２を高アスペクト比でも均一に形成することができる。
【００８９】
処理室２２２内の温度は、原料ガスや酸化剤の組成等に応じて適宜設定されるが、一例として、５０℃以上５００℃以下であるのが好ましく、１００℃以上４００℃以下であるのがより好ましい。
また、処理室２２２の圧力は、１００Ｐａ以下に設定される。
【００９０】
原料ガスとしては、被膜９２の前駆体を含むガスが挙げられる。具体的には、ケイ素系の被膜９２を形成する場合には、原料ガスとして、ジメチルアミン、メチルエチルアミン、ジエチルアミンのような第二級アミン、トリスジメチルアミノシラン、ビスジエチルアミノシラン、ビスターシャリブチルアミノシランのような、第二級アミンとトリハロシランとの反応物等が挙げられる。
【００９１】
次に、バルブ８２を開いて原料ガスを排出した後、必要に応じて不活性ガスを導入する。これにより、原料ガスを置換する。
【００９２】
次に、バルブ８２を閉じた後、処理室２２２内に酸化剤を導入する。酸化剤としては、オゾン、プラズマ酸素、水蒸気等が挙げられる。
【００９３】
酸化剤は、磁性粒子９１の表面に吸着している原料ガスと反応し、被膜９２が形成される。酸化剤も、原料ガスと同様、陰や隙間になる部分にも回り込むため、被膜９２の膜厚を高精度にかつ均一に制御することができる。
【００９４】
次に、バルブ８２を開いて酸化剤を排出した後、必要に応じて不活性ガスを導入し、酸化剤を置換する。
【００９５】
以上のようにして図４に示すような被膜付き磁性粒子９３が得られる。すなわち、第１磁性粒子９１１の表面の被膜９２が形成されてなる被膜付き第１磁性粒子９３１、第２磁性粒子９１２の表面に被膜９２が形成されてなる被膜付き第２磁性粒子９３２、および第３磁性粒子９１３の表面に被膜９２が形成されてなる被膜付き第３磁性粒子９３３が得られる。
【００９６】
なお、形成される被膜９２の例としては、酸化ケイ素、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化チタンのような酸化物、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化タンタルのような窒化物等が挙げられる。
【００９７】
被膜９２の膜厚は、特に限定されないが、一例として、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であるのが好ましく、２ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるのがより好ましい。このような膜厚であれば、比較的短時間で均一に形成することができる。
【００９８】
また、原料ガスの導入や排出、酸化剤の導入や排出、不活性ガスの導入や排出等の各処理は、一対の電磁石３２１、３２２、一対の電磁石３４１、３４２、および一対の電磁石３６１、３６２において、流す電流の向きをそれぞれ切り替えながら行うようにしてもよい。これにより、各磁性粒子９１の表面全体に対して各処理をムラなく施すことができる。
【００９９】
（Ｓ０６）後処理
次に、処理室２２２内の被膜付き磁性粒子９３に対して後処理を施す。後処理としては、除電処理、ラジカル処理等が挙げられる。
【０１００】
このうち、除電処理は、被膜付き磁性粒子９３の帯電による電荷量を減少させる処理である。このような除電処理を施すことにより、被膜付き磁性粒子９３の帯電に伴う凝集、付着を抑制することができる。このため、後述するようにして被膜付き磁性粒子９３に対して再度被膜９２を形成する場合、意図しない凝集による成膜不良の発生を抑制することができる。除電処理には、イオナイザーが用いられる。
【０１０１】
また、以上のような後処理は、磁性粒子９１の表面に被膜９２を形成した後に施す処理であって、磁力発生部３から発生した磁界による磁力で被膜付き磁性粒子９３を固定した状態で行うのが好ましい。これにより、各被膜付き磁性粒子９３の周囲には隙間が多く存在することになり、その隙間を介して後処理を均一かつ効率よく行うことができる。
【０１０２】
なお、その際、一対の電磁石３２１、３２２、一対の電磁石３４１、３４２、および一対の電磁石３６１、３６２において、流す電流の向きをそれぞれ切り替えながら後処理を施すようにしてもよい。つまり、電磁石３２１と電磁石３２２とで、処理室２２２側の面の極性を互いに入れ替えるようにしてもよい。これにより、磁力線の向きが変化するため、磁化した各被膜付き磁性粒子９３の姿勢を変化させることができる。そして、その状態で再び後処理が施されることにより、各被膜付き磁性粒子９３の表面全体に対して後処理をムラなく施すことができる。
なお、後処理は、必要に応じて行えばよく、省略してもよい。
【０１０３】
また、被膜９２の膜厚が不十分であれば、被膜付き磁性粒子９３に対して再度被膜９２を形成する。そして、被膜９２を複数層積み重ねることにより、目的とする膜厚を満たす被膜９２を形成することができる。
【０１０４】
つまり、上記のようにして、第１磁力で第１磁性粒子９１１を固定し、第２磁力で第２磁性粒子９１２を固定し、第３磁力で第３磁性粒子９１３を固定した状態で、第１磁性粒子９１１の表面、第２磁性粒子９１２の表面および第３磁性粒子９１３の表面に被膜９２を形成し、被膜付き第１磁性粒子９３１、被膜付き第２磁性粒子９３２および被膜付き第３磁性粒子９３３を得る工程と、その後、第１磁力の向き、第２磁力の向きおよび第３磁力の向きの少なくとも１つまたは全てを変えた後、被膜付き第１磁性粒子９３１、被膜付き第２磁性粒子９３２および被膜付き第３磁性粒子９３３の表面にさらに被膜９２を形成する工程と、を行うようにしてもよい。
【０１０５】
第１磁力の向きを変えるには、一対の電磁石３２１、３２２において、処理室２２２側の面の極性を互いに入れ替えるようにすればよく、第２磁力の向きを変えるには、一対の電磁石３４１、３４２において、処理室２２２側の面の極性を互いに入れ替えるようにすればよく、第３磁力の向きを変えるには、一対の電磁石３６１、３６２において、処理室２２２側の面の極性を互いに入れ替えるようにすればよい。これにより、磁力線の向きが変化するため、磁化した被膜付き第１磁性粒子９３１、被膜付き第２磁性粒子９３２および被膜付き第３磁性粒子９３３のそれぞれの姿勢を変化させることができる。そして、その状態で再び被膜９２が形成されることにより、より均一に被膜９２を形成することができる。
【０１０６】
（Ｓ０７）固定の解除
その後、被膜９２の膜厚が十分であれば、バルブ８２を閉じた後、第１電磁石３２、第２電磁石３４および第３電磁石３６への通電を停止する。これにより、磁力が消失するので、被膜付き磁性粒子９３の固定が解除される。その結果、被膜付き磁性粒子９３が回収室２２４に落下する。
【０１０７】
（Ｓ０８）被膜付き磁性粒子の回収
次に、被膜付き磁性粒子９３をチャンバー２２から取り出して回収する。回収室２２４にアクセスドアを設け、このアクセスドアを介して被膜付き磁性粒子９３を回収するようにすればよい。
【０１０８】
以上のように、本実施形態に係る粒子被覆方法は、容器であるチャンバー２２内に第１磁性粒子９１１、第１磁性粒子９１１より粒径が大きい第２磁性粒子９１２、および第２磁性粒子９１２より粒径が大きい第３磁性粒子９１３を入れる工程Ｓ０１と、第１磁力で第１磁性粒子９１１を固定し、第１磁力よりも鉛直下方において第１磁力よりも強い第２磁力で第２磁性粒子９１２を固定し、第２磁力よりも鉛直下方において第２磁力よりも強い第３磁力で第３磁性粒子９１３を固定する工程Ｓ０２と、第１磁性粒子９１１、第２磁性粒子９１２および第３磁性粒子９１３を固定した状態で、原子層堆積法により、第１磁性粒子９１１の表面、第２磁性粒子９１２の表面および第３磁性粒子９１３の表面に被膜９２を形成する工程Ｓ０５と、を有する方法である。
【０１０９】
このような方法によれば、互いに粒径の異なる第１磁性粒子９１１、第２磁性粒子９１２および第３磁性粒子９１３を、粒径ごとに揃えながら、互いに異なる領域に固定することができる。つまり、第１磁性粒子９１１を処理室２２２の上部に第１磁力で固定し、第２磁性粒子９１２を処理室２２２の中央部に第２磁力で固定し、第３磁性粒子９１３を処理室２２２の下部に第３磁力で固定する。
【０１１０】
そして、その後、成膜装置２において原子層堆積法による成膜処理を施すと、磁性粒子９１の表面に被膜９２が形成される。このとき、互いに粒径が異なる第１磁性粒子９１１、第２磁性粒子９１２および第３磁性粒子９１３は、それぞれ粒径ごとに異なる領域に区分されているため、従来のような、粒径が大きな粒子の陰に小さな粒子が隠れてしまうという問題は発生しにくい。このため、本実施形態に係る粒子被覆方法によれば、磁性粒子９１の粒径に分布がある場合でも、被膜９２の膜厚のバラつきを小さく抑えることが可能になる。
【０１１１】
また、磁力で多数の磁性粒子９１を固定し、保持するため、原子層堆積法により被膜９２を成膜する際、処理室２２２内を排気したとしても、磁性粒子９１が舞い上がることが抑制される。このため、磁性粒子９１が排気部２４に巻き込まれるのを抑制し、排気部２４の故障や磁性粒子９１の逸失を抑制することができる。
【０１１２】
さらに、図３に示すように針状の磁性粒子９１の集合体が多数形成された際、このような集合体は、処理室２２２内に並列するように形成されるため、集合体同士の間には隙間が生じる。このため、各磁性粒子９１の表面の多くが露出することになり、原子層堆積法において供給された原料が磁性粒子９１の表面に堆積して被膜９２を形成する際、磁性粒子９１同士が接している一部を除いて、多くの表面に被膜９２を形成することができる。したがって、磁性粒子９１同士の連なり方を変えるなどして、複数回に分けて被膜９２を形成することにより、図４に示すように、磁性粒子９１の表面のほぼ全面を被覆する被膜９２を形成することが可能になる。
【０１１３】
また、被膜９２を形成する際には、第１磁力で第１磁性粒子９１１を固定し、第２磁力で第２磁性粒子９１２を固定し、第３磁力で第３磁性粒子９１３を固定した状態で、第１磁性粒子９１１、第２磁性粒子９１２および第３磁性粒子９１３を加熱する。これにより、チャンバー２２内に導入された原料ガスを熱分解させ、表面に分解物を吸着させることにより、最終的に被膜９２を均一に形成することができる。
【０１１４】
このときの加熱温度は、原料ガスの組成等に応じて適宜設定されるが、一例として、５０℃以上５００℃以下であるのが好ましく、１００℃以上４００℃以下であるのがより好ましい。
【０１１５】
以上、本発明の粒子被覆方法および粒子被覆装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の粒子被覆方法は、前記実施形態に任意の目的の工程が追加された方法であってもよい。また、前記実施形態の各工程の順序を入れ替えてもよく、複数の工程を同時または時間的に重複して行うようにしてもよい。さらに、本発明の粒子被覆装置では、前記実施形態の各部の構成が、同様の機能を有する任意の構成に置換されていてもよい。また、本発明の粒子被覆装置では、前記実施形態に他の任意の構成物が付加されていてもよい。
【符号の説明】
【０１１６】
１…粒子被覆装置、２…成膜装置、３…磁力発生部、２２…チャンバー、２３…粒子供給部、２４…排気部、２６…ガス導入部、２８…加熱部、３２…第１電磁石、３４…第２電磁石、３６…第３電磁石、３８…制御部、８２…バルブ、８４…フランジ、９１…磁性粒子、９２…被膜、９３…被膜付き磁性粒子、２２２…処理室、２２４…回収室、２３２…粒子貯留部、２３４…フランジ、２３６…バルブ、２４２…バルブ、２４４…排気ポンプ、２４６…配管、２４８…粒子トラップ、２６２…支持部材、２６３…ノズル、２６４…ノズル、２６５…原料ガス貯留部、２６６…酸化剤貯留部、２６７…配管、２６８…配管、３２１…電磁石、３２２…電磁石、３４１…電磁石、３４２…電磁石、３６１…電磁石、３６２…電磁石、８４２…貫通孔、９１１…第１磁性粒子、９１２…第２磁性粒子、９１３…第３磁性粒子、９３１…被膜付き第１磁性粒子、９３２…被膜付き第２磁性粒子、９３３…被膜付き第３磁性粒子、２４６１…屈曲部、２４８１…永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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