KR102133922B1 - 마스크 클램프 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 상에 마스크를 클램핑하기 위한 마스크 클램프 장치에 관한 것으로서, 기판 상에 마스크를 클램핑하기 위한 마스크 클램프 장치에 있어서, 클램핑 시 마스크가 체결되고, 모서리에 결합홀이 형성된 체결부와, 상기 체결부의 하측에 위치하며, 상기 결합홀에 결합되는 포스트와, 상기 체결부의 하측에 형성되어 상기 포스트를 수용 결합하여, 상기 체결부와 상단면이 접촉되고, 상기 포스트와 하단면이 접촉되도록 형성된 홀더와, 상기 홀더 내부에 삽입되어, 하단이 상기 홀더를 가압하도록 형성된 탄성부재와, 상기 포스트의 상단부에 결합되어 상기 결합홀에 수용되어 상기 탄성부재의 상단을 가압하도록 형성된 고정부재 및 상기 결합홀에 고정되며 상기 고정부재를 덮도록 형성된 고정캡을 포함하여 구성되는 마스크 클램프 장치를 기술적 요지로 한다. 또한, 마스크가 체결되는 체결부의 하측으로 클램핑 장치의 대부분이 구비되어 체결부에 작용하는 힘을 골고루 분산시켜 마스크 및 기판을 보호하고, 정밀한 마스크 패터닝이 가능한 이점이 있다.

Description

마스크 클램프 장치{Mask clamp apparatus}

본 발명은 기판 상에 마스크를 클램핑하기 위한 마스크 클램프 장치에 관한 것으로서, 마스크가 체결되는 체결부의 하측으로 클램핑 장치가 구비되어 체결부에 작용하는 힘을 골고루 분산시켜 마스크 및 기판을 보호하고, 마스크 패터닝이 용이하도록 하는 마스크 클램프 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 공정 중에 사용되는 클램프(clamp) 장치는 증착 공정이나 식각 공정 등에서 기판을 고정시키거나, 기판과 마스크 간에 일정 거리를 유지하도록 하거나, 기판과 마스크 간의 접촉부에 빈공간이 없도록 기판과 마스크를 기계적으로 고정시켜 공정의 안정성과 효율성을 도모하는 역할을 하는 것이다.

본 발명에서는 상향 증착시 기판 상에 마스크를 클램핑(clamping)하기 위한 클램프 장치에 관한 것으로서, 종래의 클램프 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 마스크가 체결되는 체결부 상측으로 클램프 장치의 중요 구성이 결합되는 구조이다.

도시된 바와 같이, 종래의 클램프 장치는 포스트 챔버에 고정되며, 상기 체결부(10)의 모서리에서 상하로 관통되게 결합되는 포스트(20)와, 상기 체결부(10)의 상측 및 상기 포스트(20)의 상측으로 결합되는 스프링 탄성부재(30), 상기 탄성부재(30) 상하측으로 상기 포스트(20)에 결합되는 스패이서(40), 상기 포스트(20) 상측으로 결합되어 상기 탄성부재(30)를 고정하는 너트부(50), 그리고 상기 체결부(10) 상측으로 결합되어 상기의 너트부(50), 스패이서(40), 탄성부재(30), 포스트(20)를 내부에 수용하는 커버부(60)로 크게 구성된다.

이러한 종래의 클램프 장치를 마스크가 놓여진 방향으로 하강시키면 마스크가 상기 체결부에 끼워지면서 하측의 기판과 클램핑이 이루어지게 된다.

이 경우 기판과 마스크에 과도하게 힘이 가해지게 되면, 기판이 파손되거나 손상될 염려가 있으며, 적당한 클램핑이 가해지지 않으면 기판과 마스크 간에 공간이 생겨 마스크 패턴에 대응하는 정밀 패턴의 제어가 어렵게 된다.

따라서, 일반적으로 클램핑 장치에는 상기와 같이 탄성부재를 구비하여 클램프 장치가 마스크와 기판을 클램핑하는 힘(이하에서는 편의상 '클램핑력'이라고 한다)에 대한 탄성력을 부여하여 마스크 및 기판을 보호하고, 클램핑력이 마스크 전체에 골고루 분산되도록 하도록 한다.

그러나, 종래의 기술은 실제 실험 공정에서 쉴드(shield)와 같은 여러 문제 발생 시 셋팅을 다시하여야 하는데, 이 경우 일단 커버부를 벗기고, 너트부, 스패이서 및 탄성부재를 분해한 후 체결부로 부터 마스크를 착탈시키는 것과 같이 셋팅 후 재 조립시 상당히 번거로운 문제점이 있다.

또한, 종래의 클램프 장치의 대부분이 외부(체결부 상측)에 노출되어 있어 공정 진행 중에 열적으로나 기계적으로나 클램핑 장치에 무리한 스트레스가 발생하는 문제점이 있다.

또한, 마스크 측으로(도면 상 아래쪽) 클램핑력이 가해지는 체결부에 대해 탄성력이 상측으로 작용하게 되는데, 이 경우 체결부의 모서리측 상면으로 클램핑력에 대한 반발력이 작용하게 되어 체결부의 비틀림 현상 및 클램핑력의 분산이 제대로 되지 되지 않아, 마스크와 기판의 클램핑이 정밀하게 수행되지 않거나 클램핑력이 분산되지 않아 일부 영역에 과도한 힘이 가해지는 등 마스크 및 기판의 손상을 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 마스크가 체결되는 체결부의 하측으로 클램핑 장치가 구비되어 체결부에 작용하는 힘을 골고루 분산시켜 마스크 및 기판을 보호하고, 마스크 패터닝이 용이하도록 하는 마스크 클램프 장치의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적 달성을 위해 본 발명은, 기판 상에 마스크를 클램핑하기 위한 마스크 클램프 장치에 있어서, 클램핑 시 마스크가 체결되고, 모서리에 결합홀이 형성된 체결부와, 상기 체결부의 하측에 위치하며, 상기 결합홀에 결합되는 포스트와, 상기 체결부의 하측에 형성되어 상기 포스트를 수용 결합하여, 상기 체결부와 상단면이 접촉되고, 상기 포스트와 하단면이 접촉되도록 형성된 홀더와, 상기 홀더 내부에 삽입되어, 하단이 상기 홀더를 가압하도록 형성된 탄성부재와, 상기 포스트의 상단부에 결합되어 상기 결합홀에 수용되어 상기 탄성부재의 상단을 가압하도록 형성된 고정부재 및 상기 결합홀에 고정되며 상기 고정부재를 덮도록 형성된 고정캡을 포함하여 구성되는 마스크 클램프 장치를 기술적 요지로 한다.

또한, 상기 체결부는, 사각 형상으로 형성되며, 중심부에는 마스크와 체결되는 체결홀이 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 포스트는, 상기 포스트는 상기 홀더의 하단면이 접촉되어 가압되도록 지지턱이 형성된 것이 바람직하며, 상기 고정부재가 고정되도록 상단부에 결합홈이 구비된 것이 바람직하다.

또한, 상기 홀더는, 상부에는 상기 체결부를 지지할 수 있는 지지부가 구비되고, 중심부에는 상기 포스트가 관통결합되고 상기 탄성부재가 삽입되는 공간부가 구비된 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 탄성부재는, 스프링인 것이 바람직하며, 상기 탄성부재의 상하측에는, 상기 포스트에 결합되며 상기 탄성부재를 지지하도록 스패이서가 더 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 스패이서는 상기 탄성부재와 접촉면이 링형상으로 형성되며, 상기 포스트에 관통 결합되도록 중공이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고정부재는 상기 포스트와 나사결합되는 것이 바람직하다.

본 발명은 기판 상에 마스크를 클램핑하기 위한 마스크 클램프 장치에 관한 것으로서, 마스크가 체결되는 체결부의 하측으로 클램핑 장치의 대부분이 구비되어 체결부에 작용하는 힘을 골고루 분산시켜 마스크 및 기판을 보호하고, 정밀한 마스크 패터닝이 가능한 효과가 있다.

또한, 체결부 하측에 형성되며, 체결부에 의해 클램핑력을 직접적으로 분산시키지 않고, 별도의 홀더를 구비하여 체결부의 상하측으로 탄성력이 제공되도록 하여 마스크의 스트레스를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1 - 종래의 마스크 클램프 장치에 대한 사시도.
도 2 - 종래의 마스크 클램프 장치에 대한 셋팅 완료 단면도(a) 및 조립순서도(b).
도 3 - 본 발명에 따른 마스크 클램프 장치에 대한 사시도 및 단면도.
도 4 - 본 발명에 따른 마스크 클램프 장치에 대한 분해시 단면도.
도 5 - 본 발명에 따른 마스크 클램프 장치에 대한 조립순서도.
도 6 - 본 발명에 따른 마스크 클램프 장치에 대한 작용예시도((a)는 클램핑 전, (b)는 클램핑 후)

본 발명은 기판 상에 마스크를 클램핑하기 위한 마스크 클램프 장치에 관한 것으로서, 마스크가 체결되는 체결부의 하측으로 클램핑 장치가 구비되어 체결부에 작용하는 힘을 골고루 분산시켜 마스크 및 기판을 보호하고, 마스크 패터닝이 용이하도록 하는 것이다.

특히, 체결부 하측에 형성되며, 체결부에 의해 클램핑력을 직접적으로 분산시키지 않고, 별도의 홀더를 구비하여 체결부의 상하측으로 탄성력이 제공되도록 하여 마스크의 스트레스를 최소화하고자 하는 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 2는 종래의 마스크 클램프 장치에 대한 셋팅 완료 단면도(a) 및 조립순서도(b)이고, 도 3은 본 발명에 따른 마스크 클램프 장치에 대한 사시도(a) 및 단면도(b)이고, 도 4는 본 발명에 따른 마스크 클램프 장치에 대한 분해시 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 마스크 클램프 장치에 대한 조립순서도이며, 도 6은 본 발명에 따른 마스크 클램프 장치에 대한 작용예시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 마스크 클램프 장치는, 기판(10) 상에 마스크(20)를 클램핑하기 위한 마스크 클램프 장치에 있어서, 클램핑 시 마스크(20)가 체결되고, 모서리에 결합홀(110)이 형성된 체결부(100)와, 상기 체결부(100)의 하측에 위치하며, 상기 결합홀(110)에 결합되는 포스트(200)와, 상기 체결부(100)의 하측에 형성되어 상기 포스트(200)를 수용 결합하여, 상기 체결부(100)와 상단면이 접촉되고, 상기 포스트(200)와 하단면이 접촉되도록 형성된 홀더(300)와, 상기 홀더(300) 내부에 삽입되어, 하단이 상기 홀더(300)를 하측으로 가압하도록 형성된 탄성부재(400)와, 상기 포스트(200)의 상단부에 결합되어 상기 결합홀(110)에 수용되어 상기 탄성부재(400)의 상단을 가압하도록 형성된 고정부재(500) 및 상기 결합홀(110)에 고정되며 상기 고정부재(500)를 덮도록 형성된 고정캡(600)으로 크게 구성된다.

이와 같이 본 발명은 상향 증착이 이루어지는 반도체 제조 공정 중에 기판(10) 상에 소정 패턴이 형성된 마스크(20)를 안착하고, 마스크(20)와 기판(10)을 클램핑하기 위한 마스크 클램프 장치이다.

먼저, 상기 체결부(100)는 클램핑 시 마스크(20)가 체결되는 것으로서, 마스크(20)의 형상에 대응되게 형성되며, 바람직하게는 사각 형상으로 형성된다. 상기 체결부(100)의 중심부에는 마스크(20)와 체결되는 체결홀(120)이 형성되고, 상기 체결홀(120) 주위의 모서리에는 후술할 포스트(200), 고정부재(500) 및 고정캡(600) 등이 결합되는 결합홀(110)이 형성된다.

또한, 상기 체결부(100)는 마스크(20)를 고정하고 안정적인 클램핑을 위한 다수개의 결합구가 더 형성될 수 있다.

그리고, 상기 포스트(200)는 길이 방향으로 길게 형성되어 상기 체결부(100)의 하측에 위치하며, 상기 체결부(100)의 결합홀(110)에 상단부가 결합되게 되며, 하단부는 포스트(200) 챔버에 고정되게 된다. 즉, 상기 포스트(200)는 상기 체결부(100)의 하측에 위치하게 되며, 상단부만 상기 결합홀(110)의 내측에 위치하게 되는 것이다.

또한, 상기 포스트(200)는 후술할 홀더(300)의 하단면이 접촉되어 가압되도록 상측부의 직경이 좁고 하측부의 직경이 넓도록 홀더(300)의 하단면의 위치에 대응되어 지지턱(210)이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 포스트(200)는 후술할 고정부재(500)가 고정될 수 있도록 결합홈(220)이 더 형성되는 것이 바람직하며, 상기 결합홈(220)은 나사산이 더 형성되어 상기 포스트(200)와 고정부재(500)가 나사결합될 수 있도록 한다.

여기에서, 상기 포스트(200)는 후술할 탄성부재(400)에 의해 홀더(300)에 탄성력이 작용하면 홀더(300)에 의해 가압되게 되어 탄성력을 받게 되고 클램프 장치 자체에 탄성력이 가해지면서, 체결부(100)에 작용하는 힘이 골고루 분산되도록 한다.

그리고, 상기 홀더(300)는 상기 체결부(100)의 하측에 형성되어 상기 포스트(200)를 수용 결합하여, 상기 체결부(100)와는 상단면이 접촉되고, 상기 포스트(200)와는 하단면이 접촉되도록 형성된 것이다.

즉, 상기 체결부(100)에 마스크(20)가 클램핑 시 체결부(100)의 하측으로 과도하게 힘이 작용하게 되면, 홀더(300)의 상단면이 체결부(100)를 탄성력에 의해 상측으로 가압하게 되어 체결부(100) 자체가 위쪽으로 올라가도록 하여 전체적으로 체결부(100)가 수평을 유지하면서 스트레스가 없도록 한다.

또한, 상기 체결부(100)에 마스크(20)가 클램핑 시 체결부(100)의 상측으로 과도하게 힘이 작용하게 되면, 홀더(300)의 하단면이 상기 포스트(200)를 가압하게 되어 체결부(100) 자체가 아래로 내려오도록 하여 전체적으로 체결부(100)가 수평을 유지하면서 스트레스가 없도록 하는 것이다.

이를 위해 상기 홀더(300)는 상부에는 상기 체결부(100)에 접촉되어 상기 체결부(100)를 지지할 수 있는 지지부(310)가 구비되고, 중심부에는 상기 포스트(200)가 관통결합되고 후술할 탄성부재(400)가 삽입되는 공간부(320)가 구비되는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명은 상기 홀더(300)의 지지부(310)에 의해 탄성력이 상기 체결부(100)에 전달되도록 하여 상기 체결부(100)의 스트레스를 최소화하기 위한 것으로서, 종래의 클램프 장치는 체결부(100) 자체에 직접적으로 탄성력이 작용하도록 하여 체결부(100)의 스트레스를 더욱 효율적으로 완화하도록 한 것이다.

특히, 상기 홀더(300)의 지지부(310)는 단면적이 다른 부분보다 더욱 넓도록 형성되어, 상기 체결부(100)에 안정적으로 접촉되어, 상기 체결부(100)에 더욱 고르게 탄성력을 전달하여 체결부(100)의 스트레스를 더욱 효율적으로 완화할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 상기 홀더(300)의 중심부에는 상기 포스트(200)가 관통결합되고, 탄성부재(400)가 삽입될 수 있도록 공간부(320)가 더 형성되는 것이 바람직한데, 상기 탄성부재(400)의 탄성력이 상기 홀더(300)를 가압하면 그에 따라 상기 포스트(200)가 상하로 움직이게 되고, 그 거리만큼 체결부(100)의 유격이 존재하여 스트레스가 완화되어 마스크(20) 및 기판(10)을 클램핑함과 동시에 클램핑력이 골고루 분산되어 마스크(20) 및 기판(10)의 손상을 방지하고, 기판(10) 상에 정밀 패터닝이 가능하게 된다.

여기에서 상기 탄성부재(400)는 탄성이 있는 재질로 상기 홀더(300) 내부에 삽입되어, 하단이 상기 홀더(300)를 가압하도록 형성된다. 즉, 상기 탄성부재(400)는 상기 홀더(300) 및 후술할 고정부재(500)에 탄성접촉되도록 형성되어, 체결부(100)에 가해지는 힘에 따라 체결부(100)의 스트레스를 최소화하기 위하여 일정한 탄성력이 전달되도록 하는 것으로서, 스프링으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 탄성부재(400)가 스프링으로 형성된 경우에는, 상기 탄성부재(400)는 상기 홀더(300) 내부에 삽입되고 상기 포스트(200)의 외주변으로 감싸도록 결합형성되며, 상기 탄성부재(400)의 하단부는 상기 홀더(300)의 하단의 내측면에 접하게 되고, 상기 탄성부재(400)의 상단부는 후술할 고정부재(500)의 하단면에 접하게 된다.

이에 의해 상기 탄성부재(400)는 상기 체결부(100)에 가해지는 힘에 따라 상기 홀더(300) 및 고정부재(500)에 탄성력을 전달하여 체결부(100)의 스트레스를 최소화하는 방향으로 고정되게 된다.

또한, 상기 탄성부재(400)의 상하측에는 상기 포스트(200)에 결합되며 상기 탄성부재(400)를 지지하도록 스패이서(410)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

상기 스패이서(410)는 상기 탄성부재(400)의 탄성력을 보다 골고루 상기 홀더(300)에 전달하기 위한 것으로서, 상기 탄성부재(400)와 접촉면이 링형상으로 형성되며, 상기 포스트(200)에 관통하여 결합되도록 중공이 형성되는 것이 더욱 바람직하다.

그리고, 상기 고정부재(500)는 상기 포스트(200)의 상단부에 결합되어 상기 결합홀(110)에 수용되어 상기 탄성부재(400)의 상단을 가압하도록 형성된다.

즉, 상기 고정부재(500)는 상기 포스트(200)의 상단부를 수용하도록 형성되며, 상기 포스트(200)와 나사결합되도록 나사공이 형성되어, 상기 포스트(200)에 형성된 결합홈(220)과 연통되어 나사결합되어 고정되게 된다.

상기 고정부재(500)는 상기 탄성부재(400)가 홀더(300) 내부에서 이탈하는 것을 방지하고, 상기 탄성부재(400)의 상단과 상기 고정부재(500)의 하단면 사이에 탄성부재(400)가 삽입되어 탄성력을 상기 홀더(300)로 전달하게 된다.

그리고, 상기 고정캡(600)은 상기 결합홀(110)에 고정되며 상기 고정부재(500)를 덮도록 형성된다. 즉, 상기 고정캡(600)은 상기 결합홀(110)의 상측 내경과 비슷하게 형성되어, 상기 결합홀(110) 상측에 끼움고정되며, 그 내부에는 상기 고정부재(500)가 삽입될 수 있도록 공간이 형성되어 상기 고정부재(500)를 완전히 덮도록 형성되어, 클램프 장치를 보호할 수 있도록 한 것이다.

여기에서, 상기 체결부(100)의 상측으로는 고정캡(600)이 노출되고, 상기 고정캡(600)의 내부에 고정부재(500) 및 상기 포스트(200)의 상단부만 상기 체결부(100)의 상측에 형성되고, 나머지 구성요소들은 모두 체결부(100)의 하측에 형성된다.

즉, 상기 체결부(100) 상측으로는 최소한의 구성요소만 노출되어, 클램프 장치를 보호할 수 있도록 하며, 체결부(100)에 직접적으로 탄성력이 전달되지 않고, 상기 홀더(300)에 의해 간접적으로 탄성력이 전달되도록 하여 체결부(100)에 작용하는 힘이 안정적으로 골고루 분산되도록 한 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 마스크 클램프 장치에 대한 작용예시도를 나타낸 것으로서, 도 6(a)는 클램핑 전의 상태를 나타낸 것이고, 도 6(b)는 클램핑 후의 상태를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 체결부(100) 하측으로 포스트(200), 홀더(300) 및 탄성부재(400)와 같은 중요 구성요소가 결합되어 기판(10)이 놓여진 곳으로 하강하게 되면 마스크(20)가 상기 체결부(100)의 체결홀(120)에 결합되면서, 기판(10)과 마스크(20)가 클램핑되게 된다.

이 경우 체결부(100)에 과도한 힘이 가해지면 마스크(20)와 기판(10)의 접촉면 사이에 공간이 형성되어 마스크 패터닝이 이루어지지 않게 되며, 기판(10) 및 마스크(20)의 손상을 초래할 염려가 있으나, 상기 탄성부재(400)에 의해 홀더(300)에 탄성력이 전달되고, 이에 의해 체결부(100)에 작용하는 힘이 골고루 분산됨으로써, 기판(10) 및 마스크(20)를 보호할 수 있게 되는 것이다.

10 : 기판 20 : 마스크
100 : 체결부 110 : 결합홀
120 : 체결홀 200 : 포스트
210 : 지지턱 220 : 결합홈
300 : 홀더 310 : 지지부
320 : 공간부 400 : 탄성부재
410 : 스패이서 500 : 고정부재
600 : 고정캡

Claims (9)

1. 기판 상에 마스크를 클램핑하기 위한 마스크 클램프 장치에 있어서,
   클램핑 시 마스크가 체결되고, 모서리에 결합홀이 형성된 체결부;
   상기 체결부의 하측에 위치하며, 상기 결합홀에 결합되는 포스트;
   상기 체결부의 하측에 형성되어 상기 포스트를 수용 결합하여, 상기 체결부와 상단면이 접촉되고, 상기 포스트와 하단면이 접촉되도록 형성된 홀더;
   상기 홀더 내부에 삽입되어, 하단이 상기 홀더를 가압하도록 형성된 탄성부재;
   상기 포스트의 상단부에 결합되어 상기 결합홀에 수용되어 상기 탄성부재의 상단을 가압하도록 형성된 고정부재; 및
   상기 결합홀에 고정되며 상기 고정부재를 덮도록 형성된 고정캡;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마스크 클램프 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 체결부는,
   사각 형상으로 형성되며, 중심부에는 마스크와 체결되는 체결홀이 형성된 것을 특징으로 하는 마스크 클램프 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 포스트는
   상기 홀더의 하단면이 접촉되어 가압되도록 지지턱이 형성된 것을 특징으로 하는 마스크 클램프 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 포스트는,
   상기 고정부재가 고정되도록 상단부에 결합홈이 구비된 것을 특징으로 하는 마스크 클램프 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 홀더는,
   상부에는 상기 체결부를 지지할 수 있는 지지부가 구비되고, 중심부에는 상기 포스트가 관통결합되고 상기 탄성부재가 삽입되는 공간부가 구비된 것을 특징으로 하는 마스크 클램프 장치
6. 제 1항에 있어서, 상기 탄성부재는,
   스프링인 것을 특징으로 하는 마스크 클램프 장치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 탄성부재의 상하측에는,
   상기 포스트에 결합되며 상기 탄성부재를 지지하도록 스패이서가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 마스크 클램프 장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 스패이서는 상기 탄성부재와 접촉면이 링형상으로 형성되며, 상기 포스트에 관통 결합되도록 중공이 형성된 것을 특징으로 하는 마스크 클램프 장치.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 고정부재는 포스트와 나사결합되는 것을 특징으로 하는 마스크 클램프 장치.

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