KR20220086256A - 스핀 척 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 공정 등에서 기판을 지지하며 회전 가능한 스핀 척에 관한 것으로서, 특히, 고속 회전 시 모든 척 핀들이 웨이퍼를 안정적으로 고정할 수 있는 스핀 척에 관한 것이다.

Description

스핀 척{SPIN CHUCK}
본 발명은 반도체 공정 등에서 기판을 지지하며 회전 가능한 스핀 척에 관한 것이다.
반도체 공정은 웨이퍼 상에 박막, 이물질, 파티클 등을 식각하거나 세정하는 공정을 포함한다. 웨이퍼는 패턴 면이 위 또는 아래를 향하도록 스핀 척 상에 구비될 수 있다. 웨이퍼를 세정하는 공정은, 스핀 척 상에 구비된 웨이퍼 상에 처리액을 공급하고 스핀 척을 고속 회전시킴으로써 이루어진다.
스핀 척에는 스핀척 상에 구비된 웨이퍼의 외측을 지지하고, 스핀 척의 회전 시 웨이퍼를 고정시키는 기능을 하는 척 핀들이 설치된다. 웨이퍼는 스핀 척의 고속 회전 시 척 핀에 의해 고정되어 스핀 척 외부로 이탈되는 문제가 방지될 수 있다.
척 핀은 회전 또는 이동될 수 있도록 설치될 수 있다. 척 핀은 스핀 척 상에 웨이퍼가 놓이는 공간을 제공할 수 있도록 회전 또는 이동할 수 있다. 또한, 척 핀은 스핀 척 상에 놓인 웨이퍼를 고정하기 위해 고정 위치로 회전 또는 이동할 수 있다. 다시 말해, 척 핀은 고정 위치에서 공간 제공 위치까지 회전 또는 이동할 수 있고, 공간 제공 위치에서 고정 위치까지 회전 또는 이동할 수 있다. 척 핀은 이와 같이 회전 또는 이동될 때 복수개의 척 핀들이 한꺼번에 회전 또는 이동하는 단일의 구동 방식이 이용될 수 있다.
그런데, 단일의 구동 방식을 이용하여 척 핀들을 한꺼번에 회전 또는 이동시킬 경우, 공간 제공 위치에서 고정 위치로 회전 또는 이동된 척 핀들 중 일부 척 핀이 웨이퍼의 외측과 접촉되지 않는 문제가 발생될 수 있다. 이와 같은 문제는 척 핀 등의 제조시 가공 공차에 의해 야기될 수 있다. 웨이퍼는 외측의 일부가 척 핀에 의해 제대로 고정되지 않을 경우, 스핀 척의 고속 회전 시 웨이퍼의 지지를 불안정하게 하고, 웨이퍼와 접촉된 나머지 일부의 척 핀들에 힘이 집중되어 웨이퍼가 파손될 수 있다.
또한, 고정 위치에서 웨이퍼를 지지하는 척 핀이 스핀 척의 고속 회전에 따른 원심력에 의해 공간 제공 위치를 향하는 방향으로 회전 또는 이동되어 웨이퍼의 고정이 불안정해질 수 있다.
한국등록특허 제10-1388441호
본 발명은 고속 회전 시 모든 척 핀들이 웨이퍼를 안정적으로 고정할 수 있는 스핀 척을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 스핀 척은, 기판의 홀딩 및 회전이 가능한 스핀 척에 있어서, 상기 기판이 안착되는 안착 부재; 상기 안착 부재로부터 상부로 돌출되도록 상기 안착 부재에 설치되는 척 핀; 상기 척 핀을 구동시키는 척 핀 구동부;를 포함하고, 상기 척 핀 구동부는, 상기 척 핀과 연결되는 로드부; 상기 로드부와 이격되어 회전 가능하게 구비되는 캠; 상기 로드부를 일방향으로 직선 운동시키는 자력부; 및 상기 로드부를 타방향으로 직선 운동시키는 탄성 복원부;를 포함하고, 상기 로드부의 직선 운동에 의해 상기 척 핀을 회전시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탄성 복원부는 일단이 상기 로드부에 결합되고 타단이 상기 안착 부재에 결합되어, 상기 척 핀이 위치하는 방향으로 상기 로드부를 이동시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 캠은 외곽부에 가이드홀이 형성되고, 상기 가이드홀의 하부에 트랜치 가이드부가 구비되고, 상기 탄성 복원부는 일단이 상기 로드부에 결합되고 타단이 상기 가이드홀 및 상기 트랜치 가이드부를 관통하여 상기 안착 부재에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 자력부는 서로 다른 극의 한 쌍의 자석으로 구성되어 상기 캠 및 상기 로드부의 일측에 각각 구비되고, 상기 로드부는, 상기 자석간의 간격이 멀어지면 상기 탄성 복원부의 복원력에 의해 상기 척 핀이 위치하는 방향으로 이동하고, 상기 자석간의 간격이 가까워지면 상기 탄성 복원부가 인장되어 캠 측으로 이동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 자력부는 동일한 극의 한 쌍의 자석으로 구성되어 상기 캠 및 상기 로드부의 일측에 각각 구비되고, 상기 로드부는, 상기 자석간의 간격이 멀어지면 상기 탄성 복원부의 복원력에 의해 상기 캠 측으로 이동하고, 상기 자석간의 간격이 가까워지면 상기 탄성 복원부가 인장되어 상기 척 핀이 위치하는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 자력부는 동일한 극의 한 쌍의 자석으로 구성되어 상기 캠 및 상기 로드부의 일측에 각각 구비되고, 상기 로드부는, 상기 자석간의 간격이 멀어지면 상기 탄성 복원부의 복원력에 의해 상기 캠 측으로 이동하고, 상기 자석간의 간격이 가까워지면 상기 탄성 복원부가 수축되어 상기 척 핀이 위치하는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일단이 상기 캠에 결합되고 타단이 상기 안착 부재에 결합되어 복원력을 이용하여 상기 캠의 회전 방향과 반대 방향으로 상기 캠을 회전시키는 캠 복원부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 로드부는 상기 척 핀과 상기 로드부를 연결하는 링크의 돌출 회전부가 이동 가능하게 삽입되는 척 핀 가이드부를 포함하고, 상기 로드부가 상기 척 핀이 위치하는 방향으로 이동할 경우, 상기 돌출 회전부가 상기 척 핀 가이드부의 일단으로 이동하여 상기 척 핀이 상기 기판의 외측을 고정시키는 방향으로 회전되고, 상기 로드부가 상기 캠 측으로 이동할 경우, 상기 돌출 회전부가 상기 척 핀 가이드부의 타단으로 이동하여 상기 척 핀이 상기 기판의 외측을 고정시키지 않는 방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 스핀 척은, 캠과 핀 결합체가 비접촉된 상태로 로드부를 직선 운동시켜 척 핀을 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 각각의 로드부는 동일한 이동 거리를 직선 운동할 수 있고, 척 핀들은 동일한 각도로 회전하여 기판의 외측에 대한 척 핀들의 고정력 및 해제력이 일정하게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 스핀 척은, 자력부를 이용하여 비접촉 방식으로 로드부를 직선 이동시켜 척 핀을 회전시키므로, 형상 가공 오차가 존재하는 구성들이 접촉하는 방식에 의해 척 핀들의 회전 각도가 각각 달라지는 문제를 방지할 수 있다. 이로 인해 기판의 외측에 대한 척 핀들의 고정 지지력이 균일하게 형성되어 기판을 보다 안정적으로 고정할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척을 개략적으로 도시한 도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 스핀 척을 개략적으로 도시한 도.
도 5는 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 스핀 척을 위에서 바라보고 도시한 도.
도 6은 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 스핀 척을 아래에서 바라보고 도시한 도.
도 7은 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 스핀 척을 외측에서 바라보고 확대하여 도시한 도.
도 8은 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 스핀 척의 척 핀 구동부를 아래에서 바라보고 도시한 도.
도 9는 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 스핀 척의 척 핀 구동부의 핀 결합체를 분해하여 도시한 도.
도 10은 척 핀 구동부의 핀 결합체를 도시한 도.
도 11 및 도 12는 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 스핀 척의 척 핀이 공간 제공 위치와 고정 위치 간에 이동될 때 척 핀 구동부의 구성들에 작용하는 힘과 구성들의 이동 방향을 도시한 도.
도 13 및 도 14는 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 스핀 척의 캠의 회전 방향에 따른 로드부의 직선 이동 방향과, 탄성 복원부 및 캠 복원부의 관계를 도시한 도.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시 도인 단면도 및/또는 사시도들을 참고하여 설명될 것이다. 이러한 도면들에 도시된 폭 및 영역들의 두께 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시 예들에 따른 스핀 척은, 자력 및 스프링력의 상대적인 차이를 이용하여 캠과 로드부를 비접촉시킨 상태로 로드부를 직선 운동시킬 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시 예들에 따른 스핀 척은, 스프링력을 구현하는 수단(예를 들어, 이하의 탄성 복원부(S))의 설치 위치와, 자력을 구현하는 수단(예를 들어, 이하의 자력부(MP)의 극성(구체적으로, 이하의 자석(M)간의 서로 다른 극성 또는 동일한 극성)에 따라 로드부를 척 핀이 위치하는 반경 외측 방향으로 이동시키거나, 캠이 위치하는 반경 내측 방향으로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예들에 따른 스핀 척은, 척 핀이 위치하는 반경 외측 방향으로 로드부를 이동시켜 척 핀을 고정 위치로 회전시킬 수 있고, 캠이 위치하는 반경 내측 방향으로 로드부를 이동시켜 척 핀을 공간 제공 위치로 회전시킬 수 있다. 이처럼 본 발명의 바람직한 실시 예들에 따른 스핀 척은, 로드부를 반경 외측 방향으로 이동시킬 때 척 핀이 고정 위치로 회전되도록 하는 구조를 구비함으로써, 고속 회전 시 로드부가 원심력을 받아서 기판을 고정하는 힘을 유지하도록 할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1실시 예
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)을 아래에서 바라보고 개략적으로 도시한 도이다. 도 1 및 도 2에서 자석(M)간에 도시된 화살표는 자석(M)간의 밀어내는 힘의 방향을 의미한다. 또한, 도 1 및 도 2의 척 핀(P)에 도시된 화살표는 척 핀(P)의 회전 방향을 의미한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)은, 기판이 안착되는 안착 부재(1), 안착 부재(1)에 설치되는 척 핀(P), 척 핀(P)을 구동시키는 척 핀 구동부(CP)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)은 안착 부재(1)상에 놓인 기판을 홀딩하고, 스핀 척(SC1)의 중심축을 기준으로 회전시킬 수 있다. 도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)을 아래에서 바라보고 개략적으로 도시한 도이므로, 안착 부재(1)의 하부면이 개략적으로 도시된다.
안착 부재(1)는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)의 상부면을 구성하는 위치에 구비될 수 있다. 안착 부재(1)는 일 예로서, 원형 단면을 갖는 형태로 구비될 수 있다.
안착 부재(1)의 외곽부에는 척 핀 삽입홀이 형성될 수 있다. 척 핀 삽입홀에는 척 핀(P)의 상부가 안착 부재(1)의 상부면보다 돌출되도록 위치할 수 있다. 척 핀(P)은 공간 제공 위치에서 고정 위치로 회전할 경우, 돌출된 상부가 기판의 외측과 접촉되면서 기판을 고정시킬 수 있다.
안착 부재(1)에는 안착 부재(1)로부터 상부로 돌출되도록 척 핀(P)이 설치될 수 있다 척 핀(P)은 안착 부재(1)의 외곽부에 안착 부재(1)의 상부면으로부터 상부로 돌출되도록 설치될 수 있다. 척 핀(P)은 적어도 3개 이상이 구비될 수 있다. 일 예로서, 척 핀(P)은 6개가 구비될 수 있다.
척 핀(P)은 스핀 척(SC1)이 고속 회전할 때, 안착 부재(1) 상에 안착된 기판이 원심력에 의해 안착 부재(1)로부터 이탈되지 않도록 기판의 외측을 지지하여 고정시킬 수 있다. 척 핀(P)은 바람직하게는, 타원형 단면 형상을 가질 수 있다. 일 예로서, 척 핀(P)은 타원형 단면을 갖는 형상의 캠 구조로 구비될 수 있다. 이로 인해 척 핀(P)은 회전 방향이 변화함에 따라 기판의 외측을 고정시키거나, 고정 상태를 해제하는 것이 가능할 수 있다. 척 핀(P)은 모두 동일한 높이로 안착 부재(1)의 상부로 돌출되도록 구비될 수 있다.
안착 부재(1)의 하부에는 척 핀 구동부(CP)가 결합될 수 있다. 척 핀 구동부(CP)는 척 핀(P)이 공간 제공 위치와 고정 위치간을 회전하도록 척 핀(P)을 구동시킬 수 있다. 척 핀 구동부(CP)는 안착 부재(1)의 하부 중앙부에 구비되되, 회전 가능하게 구비되는 캠(10)과, 캠(10)과 이격되어 구비되고 척 핀(P)의 개수와 대응되는 개수로 구비되어 척 핀(P)과 결합되는 핀 결합체(PC)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 1에서는 일 예로서, 1개의 척 핀(P)과, 1개의 척 핀(P)와 연결되는 1개의 핀 결합체(PC)만이 개략적으로 도시된다.
척 핀 구동부(CP)는 중앙부에 캠(10)이 구비되고, 복수개의 핀 결합체(PC)가 캠(10)과 이격되어 구비되되 중앙부에 위치하는 캠(10)을 둘러싸는 형태로 구비될 수 있다.
캠(10)은 원형의 링의 단면 형상을 가질 수 있다. 캠(10)은 캠 구동 수단에 의해 일 예로서 제1회전 방향으로 회전할 수 있다. 캠(10)은 캠 복원부(CS)의 복원력에 의해 제1회전 방향과 반대인 제2회전 방향으로 회전할 수 있다.
캠 복원부(CS)는, 복원력을 이용하여 캠(10)의 회전 방향과 반대 방향으로 캠(10)을 회전시키는 기능을 할 수 있다. 이에 따라 캠 복원부(CS)는, 바람직하게는, 탄성 복원력을 갖는 부재로 구성될 수 있다. 예를 들어, 캠 복원부(CS)는 스프링으로 제공될 수 있다.
캠 복원부(CS)는 일 예로서 일단이 캠(10)에 결합되고, 타단이 안착 부재(1)에 결합될 수 있다. 캠 복원부(CS)는 일단 및 타단에 갈고리 형태가 구비되어 캠(10) 및 안착 부재(1)에 결합될 수 있다.
핀 결합체(PC)는, 척 핀(P)과 연결되는 로드부(12), 로드부(12)를 일방향으로 직선 운동시키는 자력부(MP) 및 로드부(12)를 타방향으로 직선 운동시키는 탄성 복원부(S)와, 척 핀(P)과 로드부(12)를 연결시켜 핀 결합체(PC)와 척 핀(P)을 연결하는 링크(L)를 포함하여 구성될 수 있다.
로드부(12)는 척 핀(P)과 동일한 개수로 구비될 수 있다. 로드부(12)는 척 핀 구동부(CP)의 중앙부에 구비된 캠(10)과 이격되어 구비될 수 있다. 로드부(12)는 링크(L)를 통해 척 핀(P)과 연결되어 직선 운동하며 척 핀(P)을 회전시킬 수 있다. 로드부(12)는 핀 결합체(PC)의 각각의 구성들이 하나의 결합체로 형성될 수 있도록 일종의 핀 결합체(PC)의 몸체 역할을 제공할 수 있다.
상세히 설명하면, 로드부(12)는 로드부(12)의 상부에 연결 부재(13)가 배치되는 공간을 제공하는 바닥부(12d)와, 바닥부(12d)의 일단에서 상방향으로 연장되는 벽부(12a)와, 바닥부(12d)의 타단에 형성되어 호 형상의 홀을 포함하는 척 핀 가이드부(12e)를 포함하여 구성될 수 있다.
벽부(12a)는 양측이 바닥부(12d)보다 돌출되게 형성될 수 있다. 벽부(12a)의 돌출된 양측 중 적어도 하나는 안착 부재(1)에 고정 결합되는 스토퍼(14)와 접촉되어 로드부(12)의 직선 운동 거리를 제한하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로서, 벽부(12a)의 돌출된 양측 중 적어도 하나는 스토퍼 접촉부(12b)일 수 있다.
스토퍼(14)는 스토퍼 접촉부(12b)와 대응되는 위치의 핀 결합체(PC)의 주변에 구비될 수 있다.
벽부(12a)의 돌출된 양측 중 나머지 하나는, 탄성 복원부(S)와 로드부(12)를 결합하기 위한 탄성 복원부 결합부(12c)일 수 있다. 탄성 복원부 결합부(12c)에는 탄성 복원부(S)를 결합하기 위한 홀이 형성될 수 있다. 로드부(12)는 탄성 복원부 결합부(12c)를 통해 탄성 복원부(S)와 결합되어 탄성 복원부(S)의 탄성 복원력에 의해 직선 운동에 따라 이동한 방향과 반대 방향으로 이동할 수 있다.
구체적으로, 로드부(12)는 캠(10)의 일방향으로의 회전에 따라 자력부(MP)의 자석(M)간이 서로 마주보도록 위치할 경우, 자석(M)간의 밀어내는 힘에 의해 척 핀(P)이 위치하는 방향(반경 외측 방향)으로 이동할 수 있다. 이 때, 탄성 복원부(S)는 인장될 수 있다.
이와 반대로, 캠 복원부(CS)의 복원력에 의해 캠(10)이 타방향으로 회전할 경우, 자력부(MP)의 자석(M)간은 서로 마주보지 않고 일정 간격을 두고 멀어지게 위치할 수 있다. 자석(M)간이 멀어지는 일정 간격은 캠(10)의 회전 거리에 의해 결정될 수 있다. 이 때, 탄성 복원부(S)는 복원력에 의해 원상태로 복원되고, 이에 따라 로드부(12)는 캠(10)이 위치하는 방향(반경 내측 방향)으로 이동할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(S1)은, 일 예로서, 동일한 극의 한 쌍의 자석으로 구성되는 자력부(MP)를 구비할 수 있다.
자력부(MP)는 로드부(12)의 개수와 동일한 개수로 제공되어 로드부(12)의 일측 및 캠(10)의 일측에 각각 구비될 수 있다. 로드부(12)의 일측 및 캠(10)의 일측에 구비된 각각의 자석은 캠(10)의 회전 방향에 따라 다른 형태로 위치할 수 있다.
일 예로서, 적어도 하나의 자석(M)은 로드부(12)의 벽부(12a)의 외측에 결합될 수 있다. 이 때, 일 예로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 캠(10)이 제2회전 방향(D2)으로 회전할 경우, 캠(10)의 일측에 결합되는 나머지 하나의 자석(M)은, 로드부(12)의 일측(예를 들어, 벽부(12a)의 외측)에 구비된 자석(M)과 서로 마주보고 대응되게 위치할 수 있다.
도 1에서는 캠(10)이 일 예로서, 캠 복원부(CS)에 의해 캠(10)이 일 예의 제2회전 방향(D2)으로 회전하고, 척 핀(P)이 고정 위치에 위치하도록 회전한 상태이다. 이 때, 자력부(MP)는 캠(10)의 제2회전 방향(D2)으로의 회전에 따라 서로 마주보고 대응되게 위치할 수 있다.
이와는 달리, 도 2에서는 캠(10)이 일 예로서, 캠 구동 수단에 의해 일 예의 제1회전 방향(D1)으로 회전하고, 척 핀(P)이 공간 제공 위치에 위치하도록 회전한 상태이다. 이 때, 자력부(MP)는 캠(10)의 제1회전 방향(D1)으로의 회전에 따라 서로 마주보지 않고 일정 간격 멀어지게 위치할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)의 척 핀 구동부(CP)에 의해 척 핀(P)이 공간 제공 위치와 고정 위치 간을 회전할 때, 척 핀 구동부(CP)의 구성들에 작용하는 힘과 구성들의 이동 방향에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)에서, 탄성 복원부(S) 및 캠 복원부(CS)는, 일 예로서 변형이 일어나지 않은 원상태의 초기 길이가 X0일 경우, 초기 길이에서 'a'길이만큼 인장된 길이(X1)로 구비될 수 있다. 이는 탄성 복원부(S) 및 캠 복원부(CS)가 탄성 복원력을 구비한 상태를 유지하기 위함일 수 있다. 탄성 복원부(S)는 탄성 복원력이 발생하지 않은 X0의 초기 길이 상태로 구비될 수도 있으나, 바람직하게는, 탄성 복원력을 크게 하여 로드부(12)를 보다 효과적으로 직선 운동시키기 위해 X1의 길이로 구비될 수 있다.
캠(10)의 외곽부(10a)에 경사 돌출부(10c)가 형성된 캠(10)이 구비될 수 있다. 경사 돌출부(10c)는 핀 결합체(PC)와 동일한 개수로 제공될 수 있다.
경사 돌출부(10c)의 외측에는 자력부(MP)의 자석(M) 중 적어도 하나가 결합될 수 있다. 나머지 하나는 일 예로서, 로드부(12)의 벽부(12a)의 외측에 결합될 수 있다. 이 때, 자력부(MP)는 동일한 극의 한 쌍의 자석(M)으로 구성되므로, 캠(10)의 회전에 의해 자석(M)간의 간격이 가까워지면 서로 밀어내는 힘이 발생한다. 이와 반대로 자석(M)간의 간격이 멀어지면 서로 밀어내는 힘이 해제될 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)은, 일 예로서 일단이 경사 돌출부(10c)에 결합되고, 타단이 안착 부재(1)에 결합되는 형태로 캠 복원부(CS)를 구비할 수 있다. 일 예로서, 캠 복원부(CS)는 경사 돌출부(10c)에 결합된 일단을 제외한 나머지 부분이 캠(10)의 외주면 방향에 위치하는 형태일 수 있다. 캠 복원부(CS)는 캠(10)의 회전에 의해 자석(M)간의 간격이 멀어지면 X0의 길이보다는 길고 X1의 길이보다는 짧아지게 변형될 수 있다. 이와 반대로 캠 복원부(CS)는 복원력을 이용하여 X1의 길이로 복원되며 자석(M)간의 간격이 가까워지도록 캠(10)을 회전시킬 수 있다.
캠(10)의 외곽부(10a)에는 가이드홀(GH)이 형성될 수 있다. 일 예로서, 가이드홀(GH)은 경사 돌출부(10c)에 형성될 수 있다. 가이드홀(GH)은 일 예로서 호 형상으로 형성될 수 있다. 가이드홀(GH)의 하부에는 트랜치 가이드부(TG)가 구비될 수 있다. 탄성 복원부(S)는 가이드홀(GH)의 호 형상을 따라 가이드홀(GH)의 일단 및 타단 또는 타단 및 일단으로 이동할 시, 트랜치 가이드부(TG) 내부에서 직선 운동하며 변위가 발생하면서 보다 효율적으로 가이드홀(GH)을 이동할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 스핀 척(SC)은, 일 예로서 일단이 로드부(12)에 결합되고, 타단이 가이드홀(GH)을 관통하여 트랜치 가이드부(TG)에 결합되는 형태로 탄성 복원부(S)를 구비할 수 있다. 로드부(12)에 결합되는 탄성 복원부(S)의 일단은 바람직하게는, 탄성 복원부 결합부(12c)에 결합될 수 있다.
탄성 복원부(S)는, 캠 복원부(CS)에 의해 캠(10)이 회전하여 자석(M)간의 간격이 가까워지면 자석(M)간의 밀어내는 힘이 탄성 복원부(S)의 복원력보다 상대적으로 커짐에 따라 X1의 길이보다 적어도 'b'만큼 인장될 수 있다. 이에 따라 척 핀(P)은 기판의 외측을 고정시키는 방향으로 회전될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 캠 복원부(CS)에 의해 캠(10)이 제2회전 방향(D2)으로 회전하고, 척 핀(P)이 고정 위치에 위치한 경우, 트랜치 가이드부(TG)에 결합된 탄성 복원부(S)의 일단은, 트랜치 가이드부(TG)의 상부에 트랜치 가이드부(TG)와 교차하는 방향으로 구비되는 가이드홀(GH)에 의해 척 핀(P) 방향으로의 위치 이동이 제한될 수 있다.
탄성 복원부(S)는, 캠(10)의 회전에 의해 가이드홀(GH)의 일단에서 타단 또는 타단에서 일단으로 이동되고, 트랜치 가이드(TG)의 내부에서 직선 운동하며 변위가 발생할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 탄성 복원부(S)는, 캠 복원부(CS)에 의해 캠(10)이 회전하여 자석(M)간의 간격이 가까워지면, 일 예로서, 가이드홀(GH)의 일단에 위치되면서 트랜치 가이드부(TG)의 일단으로 변위가 발생할 수 있다. 탄성 복원부(S)는, 자석(M)간의 밀어내는 힘이 복원력보다 크게 발생함에 따라 가이드홀(GH)에 의해 가이드홀(GH)의 일단에 고정된 상태로 척 핀(P)이 위치하는 방향으로 X1의 길이보다 일정만큼(예를 들어, 'b'만큼)인장될 수 있다. 이에 따라 로드부(12)는 척 핀(P)이 위치하는 방향으로 이동하면서, 기판의 외측을 고정시키는 방향으로 척 핀(P)을 회전시킬 수 있다.
이와 반대로, 탄성 복원부(S)는 캠 구동 수단에 의해 캠(10)이 회전하면 가이드홀(GH)의 타단에 위치되고, 자석(M)간의 간격이 멀어짐에 따라 자석(M)간의 밀어내는 힘이 해제되면서 복원력을 이용하여 로드부(12)를 캠(10)측으로 이동시킬 수 있다. 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 캠 구동 수단에 의해 캠(10)이 제1회전 방향(D1)으로 회전하고, 척 핀(P)이 공간 제공 위치에 위치하는 경우, 탄성 복원부(S)는 캠(10)의 회전에 의해 일 예의 가이드홀(GH)의 타단에 위치될 수 있다. 탄성 복원부(S)는 복원력을 이용하여 X1의 길이에서 트랜치 가이드부(TG)에서 발생된 변위(예를 들어, 'c')만큼 캠(10)측으로 인장될 수 있다.(X1+c=X2)
구체적으로, 탄성 복원부(S)는 도 1에 도시된 바와 같이, 가이드홀(GH)의 일단에 위치된 상태에서 캠(10)의 회전에 의해 도 2에 도시된 바와 같이 가이드홀(GH)의 타단으로 위치될 경우, 가이드홀(GH)의 일단에서부터 타단까지의 거리 이동에 따라 트랜치 가이드부(TG) 내부에서 변위가 발생할 수 있다. 이에 따라 발생된 변위를 예를 들어, 'c'라고 한다. 탄성 복원부(S)는 자석(M)간의 밀어내는 힘이 해제됨에 따라 복원력에 의해 로드부(12)를 캠(10)측으로 이동시킬 수 있다. 이 때, 탄성 복원부(S)는 가이드홀(GH)에서의 위치가 타단으로 이동됨에 따라 트랜치 가이드부(TG)의 내부에서 변위가 발생하면서 복원력에 의해 캠(10)측으로 이동하도록 변형될 수 있다. 이로 인해 탄성 복원부(S)는 로드부(12)를 캠(10)측으로 이동시킬 수 있고, 척 핀(P)은 기판에 대한 고정력을 해제시키는 방향으로 회전될 수 있다.
돌출 회전부(LR)는 로드부(12)가 캠(10)측으로 이동함에 따라 척 핀 가이드부(12e)의 일단으로 이동할 수 있다. 이로 인해 척 핀(P)은 기판의 외측을 고정시키지 않는 방향으로 회전할 수 있다.
로드부(12)의 중간부(MI)에는 일 예로서 LM가이드(LM)가 구비될 수 있다. LM가이드(LM)는 로드부(12)의 직선 운동에 따른 이동을 효율적으로 안내하기 위해 구비될 수 있다.
이처럼 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)은 자력부(MP) 및 탄성 복원부(S)를 이용하여 핀 결합체(PC)와 비접촉된 상태로 로드부(12)를 직선 운동시켜 척 핀(P)을 회전시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)은 탄성 복원부(S)를 통해 자력부(MP)에 의해 이동된 로드부(12)의 위치를 복원시켜 척 핀(P)을 회전시킬수 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)과는 달리, 스핀 척은 핀 결합체와 접촉하는 형태로 척 핀의 위치를 이동시켜 기판에 대한 고정력을 제공하거나, 해제시키는 구조를 상정해 볼 수 있다.(이하, '비교 예'라 함.)
예를 들어, 비교 예에 따르면, 스핀 척은 캠의 외측면에 외주면으로부터 외측 방향으로 돌출된 돌기를 구비하고, 척 핀과 결합되는 이동 로드는 이동 로드에 대해 회전 가능하도록 결합된 구름볼을 구비할 수 있다. 이 때, 돌기 및 구름볼은 척 핀의 개수와 동일하게 제공된다.
비교 예의 구름볼은 캠의 회전에 따라 돌기를 타고 올라갈 수 있다. 이로 인해 척 핀은 돌출된 돌기의 외주면으로부터 외측 방향으로의 길이만큼 이동할 수 있다. 이에 따라 기판이 놓이는 공간이 제공될 수 있다. 반대로, 구름볼이 돌기를 타고 내려오면서 돌기와 멀어지도록 캠이 회전할 경우, 척 핀은 돌출된 돌기의 외측 방향으로의 길이만큼 이동한 거리의 반대 방향으로 이동할 수 있다. 이로 인해 척 핀에 의해 기판의 외측이 지지될 수 있다.
그러나, 이처럼 캠과 구름볼이 접촉시켜 척 핀을 이동시키는 비교 예의 방식은, 각각의 구름볼이 돌기를 타고 올라가거나 내려올 때의 이동 거리가 정확해야 한다. 척 핀은 구름볼이 돌기를 타고 올라가거나 내려올 때의 이동 거리만큼 이동할 수 있다. 따라서, 각각의 위치의 구름볼이 이동하는 거리가 정확하게 일치하지 않는다면, 척 핀들의 이동 거리가 일정하지 않게 된다. 이로 인해 기판에 대한 고정력이 일정하게 형성되지 않는 문제가 야기될 수 있다.
또한, 돌기는 형상 가공되므로 형상 가공 오차가 발생할 수 있다. 이로 인해 척 핀을 정밀하게 위치 이동시키는 것이 어렵고, 척 핀들이 기판의 외측을 지지하는 힘들이 제각각으로 형성될 수 있다. 기판의 외측의 어느 부분에서의 고정력은 과도하게 발생하고, 나머지 어느 부분에서의 고정력은 과소하게 발생할 수 있다. 이에 따라 기판이 불안정하게 고정되는 문제가 발생할 수도 있으며, 때에 따라서는 기판의 파손을 야기할 수 있다.
캠(10)과 로드부(12)의 접촉 방식으로 척 핀을 위치 이동 또는 회전시킬 경우, 위의 비교 예에서는, 일 예로서 척 핀이 일정 거리를 이동하는 것으로 설명하였으나, 척 핀을 회전시키는 경우에도 동일한 문제점이 발생할 수 있다. 다시 말해, 캠(10)과 로드부(12)의 접촉 방식은, 척 핀을 위치 이동 또는 회전시키기 위한 구성의 이동 거리가 정확하지 않으면, 척 핀들의 이동 거리 또는 회전 각도가 다르게 발생할 수 있고, 이는 기판에 대한 일정하지 못한 고정력을 야기할 수 있다. 또한, 구성에 형상 가공 오차가 존재할 경우, 기판에 대한 각각의 척 핀들의 고정력에 차이가 발생하여 기판이 불안정하게 지지될 수 있다.
하지만 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)은, 자력부(MP) 및 탄성 복원부(S)를 통해 캠(10)과 핀 결합체(PC)가 비접촉된 상태로 로드부(12)를 직선 운동시켜 척 핀(P)을 회전시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)은, 캠(10)을 회전시켜 대응되는 자석(M)간의 멀거나 가까운 간격을 일정하게 형성할 수 있다. 이에 따라, 각각의 로드부(12)는 동일한 이동 거리를 직선 운동할 수 있고, 척 핀(P)들은 동일한 각도로 회전할 수 있다. 이로 인해 기판의 외측에 대한 척 핀(P)들의 고정력 및 해제력이 일정하게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)은, 척 핀(P)들을 동일한 회전 각도로 회전시키는 것이 가능할 수 있다. 이는 캠(10)의 회전에 따라 자석(M)간의 간격이 일정하게 형성되어 로드부(12)의 직선 운동이 동일하게 이루어짐에 따라 구현될 수 있다. 따라서 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)은, 형상 가공 오차가 존재하는 구성들이 접촉하는 방식에 의해 척 핀(P)들의 회전 각도가 각각 달라지는 문제를 방지할 수 있다. 이로 인해 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)은, 기판의 외측에 대한 척 핀(P)들의 고정 지지력이 균일하게 형성되어 기판을 보다 안정적으로 고정할 수 있게 된다. 또한, 일부 척 핀(P)들이 기판의 외측과 접촉되지 않는 문제를 방지할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)은, 자력부(MP) 및 탄성 복원부(S)를 이용하여 캠(10)과 로드부(12)가 비접촉된 상태에서 각각의 척 핀(P)과 연결된 로드부(12)를 직선 운동시키기 위한 힘은 동시에 제공하되, 척 핀(P)의 회전은 각각 개별적으로 이루어지는 구조를 구비할 수 있다. 이 때, 캠(10)의 회전에 따라 모든 자력부(MP)의 자석(M)간의 멀거나 가까운 간격이 일정하게 형성되어 복수개의 자력부(MP)의 자기력의 세기도 일정할 수 있다. 이에 따라 각각의 로드부(12)를 직선 운동시키는 힘이 균일하게 제공되고 척 핀(P)들이 회전될 수 있다.
이로 인해 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)은, 접촉 방식을 이용할 경우의 일부 척 핀과 기판이 비접촉되는 문제와, 형상 가공 오차에 의해 기판이 불안정하게 고정되는 문제 및 척 핀들의 기판 지지에 대한 힘의 크기가 불균일하게 형성되는 문제들을 해결할 수 있다.
제2실시 예
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 스핀 척(SC2)의 척 핀 구동부(CP)에 의해 척 핀(P)이 공간 제공 위치와 고정 위치 간을 이동할 때, 척 핀 구동부(CP)의 구성들에 작용하는 힘과 구성들의 이동 방향을 개략적으로 도시한 도이다. 도 3 및 도 4는 일 예로서, 척 핀 구동부(CP)만이 개략적으로 도시된다.
도 3 및 도 4의 자석(M)간에 도시된 화살표는 자석(M)간의 밀어내는 힘의 방향을 의미한다. 또한, 도 3 및 도 4의 척 핀(P)에 도시된 화살표는 척 핀(P)의 회전 방향을 의미한다.
본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 스핀 척(SC2)은, 동일한 극의 한 쌍의 자석으로 구성된 자력부(MP)를 구비할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 캠(10)은 외곽부(10a)에 캠 복원부 결합홀(10b)이 형성될 수 있다. 캠 복원부(CS)는 제1걸림부(11a)에 연결되는 제1걸쇠부(SL)를 제외한 나머지 부분이 캠(10)의 외곽부(10a)상에 위치하는 형태로 구비될 수 있다.
자력부(MP)는 일 예로서 캠 복원부 결합홀(10b)이 형성되지 않은 외곽부(10a)의 외주면에 구비될 수 있다. 자력부(MP)의 자석(M)은 캠 복원부(CS)에 의해 캠(10)이 회전하면 자석(M)간의 간격이 가까워지면서 서로 밀어내는 힘이 발생할 수 있다. 이와 반대로 자석(M)간의 간격이 멀어지면 서로 밀어내는 힘이 해제될 수 있다.
탄성 복원부(S)는 일단이 로드부(12)의 탄성 복원부 결합부(12c)에 결합되고 타단이 안착 부재(1)에 결합되는 형태로 구비될 수 있다. 이 때, 탄성 복원부(S)는, 척 핀(P)이 위치하는 방향이 로드부(12)의 내측이라고 할 경우, 로드부(12)의 내측에 구비되는 형태일 수 있다.
도 3은 척 핀(P)이 고정 위치에 위치하는 경우를 도시한 도이고, 도 4는 척 핀(P)이 공간 제공 위치에 위치하는 경우를 도시한 도이다.
본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 스핀 척(SC2)에서, 탄성 복원부(S) 및 캠 복원부(CS)는, 일 예로서 변형이 일어나지 않은 원상태의 초기 길이가 X0일 경우, 초기 길이에서 'a'길이만큼 인장된 길이(X1)로 구비될 수 있다. 이는 탄성 복원부(S) 및 캠 복원부(CS)가 탄성 복원력을 구비한 상태를 유지하기 위함일 수 있다.
도 3은 캠 구동 수단에 의해 캠(10)이 제1회전 방향(D1)으로 회전한 상태이고, 도 4는 도 3과 반대로 캠 복원부(CS)에 의해 캠(10)이 제2회전 방향(D2)으로 회전한 상태이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 캠(10)이 제1회전 방향(D1)으로 회전함에 따라 캠 복원부(CS)는 복원력에 의해 X0의 길이보다는 길고 X1의 길이보다는 짧아지며 수축되는 형태로 변형될 수 있다. 이 때, 자석(M)간의 간격이 멀어지면서 자석(M)간의 밀어내는 힘이 해제될 수 있다. 이에 따라, 탄성 복원부(S)는 복원력에 의해 X1의 길이로 복원될 수 있다. 로드부(12)는 탄성 복원부(S)의 복원력에 의해 캠(10)측으로 이동할 수 있다.
돌출 회전부(LR)는 로드부(12)가 캠(10)측으로 이동함에 따라 척 핀 가이드부(12e)의 일단으로 이동할 수 있다. 이로 인해 척 핀(P)은 기판의 외측을 고정시키지 않는 방향으로 회전할 수 있다.
이와 반대로, 도 3을 참조하면, 캠 복원부(CS)는 복원력에 의해 X1의 길이로 변형되면서 캠(10)을 제2회전 방향(D2)으로 회전시킬 수 있다. 탄성 복원부(S)는 캠(10)의 회전에 따라 자석(M)간의 간격이 가까워지면서 자석(M)간의 서로 밀어내는 힘에 의해 X0의 길이보다는 길고 X1의 길이보다는 짧아지게 변형될 수 있다. 이에 따라 로드부(12)는 척 핀(P)이 위치하는 방향으로 이동할 수 있다. 돌출 회전부(LR)는 로드부(12)의 이동에 따라 척 핀 가이드부(12e)의 타단으로 위치 이동할 수 있다. 이로 인해 척 핀(P)은 기판의 외측을 고정하는 방향으로 회전할 수 있다.
제3실시 예
도 5는 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 스핀 척(SC3)을 위에서 바라보고 도시한 도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 스핀 척(SC3)을 아래에서 바라보고 도시한 도이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 스핀 척(SC3)을 외측에서 바라보고 확대하여 도시한 도이고, 도 8는 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 스핀 척(SC3)의 척 핀 구동부(CP)를 아래에서 바라보고 도시한 이고, 도 9는 척 핀 구동부의 핀 결합체(PC)를 분해하여 도시한 도이고, 도 10은 핀 결합체(PC)를 도시한 도이고, 도 11 및 도 12는 척 핀(P)이 공간 제공 위치와 고정 위치 간에 회전될 때 척 핀 구동부(CP)의 구성들에 작용하는 힘과 구성들의 이동 방향을 도시한 도이다.
이하에서, 도 5 내지 도 11은 일 예로서, 척 핀(P)이 고정 위치에 위치된 상태를 기준으로 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 스핀 척(SC3)의 각각의 구성들을 도시한 도이고, 도 12는 일 예로서, 척 핀(P)이 공간 제공 위치에 위치된 상태를 기준으로 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 다른 스핀 척(SC3)의 일부의 구성들을 도시한 도이다.
도 5 및 도 12를 참조하는 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 스핀 척(SC3)에서는, 도 1, 2를 참조하는 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1) 및 도 3, 4를 참조하는 본 발명의 바람직한 제2실시 예에 따른 스핀 척(SC2) 보다 본 발명의 일 실시 예의 스핀 척의 구조를 보다 상세히 도시하고, 일 예로서 도시된 구성들의 형상에 대해 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 스핀 척(SC3)은, 본 발명의 바람직한 제1, 2실시 예에 따른 스핀 척(SC1, SC2)의 구성들과 동일한 구성들을 포함할 수 있고, 동일한 구성들이 다르게 배치되거나, 일부 구성들이 다르게 구비된다는 점에서 차이가 있다.
본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 스핀 척(SC3)은, 서로 다른 극의 한 쌍의 자석(M)으로 구성된 자력부(MP)를 구비한다는 점에서 본 발명의 바람직한 제1, 2실시 예에 따른 스핀 척(SC1, SC2)과 차이가 있다.
도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 안착 부재(1)는 일 예로서, 중앙에 중심축이 관통되도록 홀(H)이 형성될 수 있다. 안착 부재(1)는 일 예로서 홀(H)의 주변에 연결 부재 삽입홀(LH)이 형성될 수 있다. 연결 부재 삽입홀(LH)에는, 안착 부재(1)의 하부에 구비되는 척 핀 구동부(CP)와 안착 부재(1)를 연결하기 위한 연결 부재(13)의 일부분이 삽입될 수 있다. 일 예로서, 연결 부재 삽입홀(LH)은 척 핀 구동부(CP)의 구비 개수와 동일한 개수로 형성될 수 있다. 안착 부재(1)에는 안착 부재(1)의 하부에 구비되는 척 핀 구동부(CP)를 결합하기 위한 다수의 결합홀(CH)들이 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 결합홀(CH)들의 위치는 일 예로서 도시된 것이므로 이에 한정되지 않는다. 안착 부재(1)의 외곽부에는 척 핀 삽입홀(PH)이 형성될 수 있다. 척 핀 삽입홀(PH)에는 척 핀(P)의 상부가 안착 부재(1)의 상부면보다 돌출되도록 위치할 수 있다. 척 핀(P)은 공간 제공 위치에서 고정 위치로 회전할 경우, 돌출된 상부가 기판의 외측과 접촉되면서 기판을 고정시킬 수 있다.
도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 일 예로서, 척 핀 구동부(CP)는 중앙부에 캠(10)이 구비되고, 복수개의 핀 결합체(PC)가 캠(10)과 이격되어 구비되되 중앙부에 위치하는 캠(10)을 둘러싸는 형태로 구비될 수 있다.
일 예로서 캠(10)은 외곽부(10a)에 캠 복원부 결합홀(10b)이 구비될 수 있다. 캠 복원부 결합홀(10b)에는 제1결합 수단(11)이 구비될 수 있다. 캠 복원부 결합홀(10b)은 타원형 단면 형상을 가질 수 있다. 이로 인해 제1결합 수단(11)은 캠(10)의 회전 시 캠 복원부 결합홀(10b)의 일단 또는 타단에 위치할 수 있다. 캠 복원부 결합홀(10b)은 캠(10)과 캠 복원부(CS)의 결합을 제공하는 제1결합 수단(11)의 구비 위치를 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 캠(10)의 회전시 제1결합 수단(11)이 캠 복원부 결합홀(10b)의 일단 및 타단에 위치하면서 캠(10)의 회전에 따른 이동 거리를 제한하는 기능을 수행할 수 있다. 제1결합 수단(11)은 일 예로서, 하부에 제1걸림부(11a)가 형성될 수 있다. 제1걸림부(11a)는 캠(10)의 하부에 캠 복원부(CS)를 결합하기 위해 형성될 수 있다.
캠 복원부(CS)는 일단 및 타단에 갈고리 형태의 제1걸쇠부(SL)가 구비될 수 있다. 일단의 제1걸쇠부(SL)는 캠(10)의 하면에 구비되는 제1걸림부(11a)를 통해 캠(10)에 결합될 수 있다. 타단의 제1걸쇠부(SL)는 캠 복원부 결합홀(10b)에 구비되는 제1걸림부(11a)를 통해 안착 부재(1)에 결합될 수 있다. 일 예로서, 캠 복원부(CS)는 제1걸림부(11a)에 연결되는 제1걸쇠부(SL)를 제외한 나머지 부분은 캠(10)의 외곽부(10a)상에 위치할 수 있다. 다만, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)에서 캠 복원부(CS) 및 캠 복원부 결합홀(10b)이 구비되는 구조는 일 예로서 도시된 것이므로 이에 한정되지 않는다.
로드부(12)는 척 핀(P)과 동일한 개수로 구비될 수 있다. 로드부(12)는 척 핀 구동부(CP)의 중앙부에 구비된 캠(10)과 이격되어 구비될 수 있다.
벽부(12a)의 돌출된 양측 중 나머지 하나는, 탄성 복원부(S)와 로드부(12)를 결합하기 위한 탄성 복원부 결합부(12c)일 수 있다. 탄성 복원부 결합부(12c)에는 탄성 복원부(S)를 결합하기 위한 홀이 형성될 수 있다. 로드부(12)는 탄성 복원부 결합부(12c)를 통해 탄성 복원부(S)와 결합되어 탄성 복원부(S)의 탄성 복원력에 의해 직선 운동에 따라 이동한 방향과 반대 방향으로 이동할 수 있다.
구체적으로, 로드부(12)는 캠(10)의 일방향으로의 회전에 따라 자력부(MP)의 자석(M)간이 서로 마주보도록 위치할 경우, 자석(M)간의 끌어당기는 힘에 의해 캠(10)측으로 이동할 수 있다. 이 때, 탄성 복원부(S)는 인장될 수 있다.
이와 반대로, 캠(10)이 타방향으로 회전할 경우, 자력부(MP)의 자석(M)간은 서로 마주보지 않고 일정 간격을 두고 멀어지게 위치할 수 있다. 자석(M)간이 멀어지는 일정 간격은 캠(10)의 회전 거리에 의해 결정될 수 있다. 이 때, 탄성 복원부(S)는 복원력에 의해 원상태로 복원되고, 이에 따라 로드부(12)는 척 핀(P)이 위치하는 방향(반경 외측 방향)으로 이동할 수 있다.
일 예로서, 로드부(12)는 도 9에 도시된 바와 같이, 로드부(12)의 일측 하단부에 스토퍼 접촉부(12b)가 구비되고, 타측 상단부에 탄성 복원부 결합부(12c)가 구비될 수 있다.
탄성 복원부 결합부(12c)에는 하부에 제2걸림부(11a')를 포함하는 제2결합 수단(11')이 구비될 수 있다. 제2걸림부(11a')에는 탄성 복원부(S)의 일단 및 타단에 구비되는 일 예의 갈고리 형태의 제2걸쇠부(SL') 중 적어도 하나가 연결될 수 있다. 안착 부재(1)의 하면에는 탄성 복원부 결합부(12c)와 이격되어 구비되는 제2결합 수단(11')이 고정 결합될 수 있다. 탄성 복원부(S)의 제2걸쇠부(SL') 중 나머지 하나는 제2결합 수단(11')에 연결될 수 있다. 이에 따라 탄성 복원부(S)는 일단이 로드부(12)에 결합되고, 타단이 안착 부재(1)에 결합되도록 구비될 수 있다. 탄성 복원부(S)는 복원력을 이용하여 자력부(MP)에 의한 로드부(12)의 적어도 일방향의 이동 방향과 반대 방향의 타방향으로 로드부(12)를 이동시키는 기능을 할 수 있다.
바닥부(12d)에는 안착 부재(1)에 대한 로드부(12)의 직선 운동을 구현할 수 있는 연결 부재(13)가 구비될 수 있다. 로드부(12)는 벽부(12a)의 상면이 안착 부재(1)의 하면과 접촉되되, 슬라이딩하는 형태로 직선 운동 가능할 수 있다.
상세히 설명하면, 연결 부재(13)는 연결 부재 삽입홀(LH)에 삽입되는 제1연결 부재(13a)와, 로드부(12)의 바닥부(12d)에 결합되는 제2연결 부재(13b) 및 제1연결 부재(13a)와 제2연결 부재(13b) 사이에 구비되는 제3연결 부재(13c)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1연결 부재(13a)는, 연결 부재 삽입홀(LH)에 삽입되는 삽입부(I)와, 삽입부(I)의 일측으로부터 연장되어 안착 부재(1)와 제1연결 부재(13a)를 결합하는 고정 결합 수단(BT)이 삽입되는 결합부(CB)를 포함할 수 있다. 제1연결 부재(13a)는 결합부(CB)에 형성된 결합 수단 삽입홀(BH)과, 이에 대응되는 안착 부재(1)의 결합홀(CH)에 고정 결합 수단(BT)이 삽입되어 위치함으로써 안착 부재(1)와 결합될 수 있다.
제1연결 부재(13a)의 하부에는 제3연결 부재(13c)가 고정 결합될 수 있다. 제3연결 부재(13c)는 제1연결 부재(13a)의 삽입부(I) 하면에 접촉되어 고정 결합 수단(BT)에 의해 결합될 수 있다. 이 때, 삽입부(I)에는 삽입홀(IH)이 형성되고, 제3연결 부재(13c)에는 삽입홀(IH)과 대응되는 위치에 고정 수단 삽입홀(FH)이 형성될 수 있다.
제2연결 부재(13b)는 바닥면 및 바닥면의 양측에서 상방향으로 연장되는 벽면을 포함할 수 있다. 제2연결 부재(13b)는 바닥면의 양측 벽면에 의해 제3연결 부재(13c)를 수용할 수 있는 공간이 형성될 수 있다.
제2연결 부재(13b)의 바닥면에는 제1고정 결합홀(XH1)이 형성될 수 있다.
로드부(12)는 바닥부(12d)에 제2연결 부재(13b)가 배치되어 결합될 수 있다. 로드부(12)의 바닥부(12d)에는 제2연결 부재(13b)의 제1고정 결합홀(XH1)과 대응되도록 제2고정 결합홀(XH2)이 형성될 수 있다. 로드부(12)는 제2고정 결합홀(XH2) 및 제1고정 결합홀(XH1)을 관통하여 위치하는 고정 결합 수단(BT)에 의해 고정 결합될 수 있다.
로드부(12)는 제2연결 부재(13b)와 결합된 상태로 제2연결 부재(13b)를 통해 안착 부재(1)의 하면에서 슬라이딩하는 형태로 직선 운동을 구현할 수 있게 된다. 구체적으로, 로드부(12)는 제2연결 부재(13b)의 벽면 사이의 공간에 수용된 제3연결 부재(13c)의 외측면을 따라 슬라이딩하는 형태로 움직일 수 있다. 다시 말해, 제3연결 부재(13c)가 제1연결 부재(13a)를 통해 안착 부재(1)에 연결된 상태로, 로드부(12)의 직선 운동을 가능하게 하는 일종의 슬라이딩 레일 기능을 제공할 수 있다.
로드부(12)는 제2연결 부재(13)의 벽면을 이용하여 제3연결 부재(13c)의 외측면을 따라 움직이면서 반경 내측 방향 또는 반경 외측 방향으로 직선 운동이 이루어질 수 있다.
척 핀 가이드부(12e)는 로드부(12)의 직선 운동에 따라 척 핀(P)을 일정 각도 범위만큼 회전시키기 위해 구비될 수 있다. 상세히 설명하면, 척 핀 가이드부(12e)는 일 예로서, 호 형상으로 형성될 수 있다. 척 핀 가이드부(12e)에는 링크(L)의 일단부에 구비된 돌출 회전부(LR)가 이동 가능하게 삽입될 수 있다. 링크(L)의 타단부에는 척 핀(P)이 결합될 수 있다. 돌출 회전부(LR)는 로드부(12)의 직선 운동에 따라 척 핀 가이드부(12e)의 일단 및 타단으로 위치 이동할 수 있다. 이에 따라 척 핀(P)은 척 핀 가이드부(12e)의 호 형상에 따른 일정 각도 범위만큼 회전하도록 회전 각도 범위가 형성될 수 있다. 다시 말해, 척 핀 가이드부(12e)의 호 형상은 척 핀(P)의 회전 각도 범위를 결정할 수 있다. 따라서, 척 핀(P)은 로드부(12)의 직선 운동시 돌출 회전부(LR)가 척 핀 가이드부(12e)의 일단 및 타단에 위치함에 따라 일정 각도로 회전할 수 있다.
척 핀(P)은 핀 고정 부재(15)를 통해 안착 부재(1)에 연결될 수 있다. 핀 고정 부재(15)는 중앙부에 척 핀(P)이 위치하는 핀 삽입홀(15a)이 형성될 수 있다. 핀 삽입홀(15a)의 양측에는, 안착 부재(1)의 하면에 직접 접촉되어 핀 고정 부재(15)와 안착 부재(1)를 결합하는 부재 결합 수단(15b)이 삽입되는 부재 결합부(15c)가 형성될 수 있다. 핀 고정 부재(15)는, 안착 부재(1)의 척 핀 삽입홀(PH) 주변에 형성된 결합홀(CH)과 부재 결합부(15c)의 홀이 대응되도록 위치하고, 부재 결합 수단(15b)이 결합홀(CH) 및 부재 결합부(15c)의 홀에 삽입됨으로써, 안착 부재(1)에 고정 결합될 수 있다.
핀 고정 부재(15)는 핀 삽입홀(15a)에 척 핀(P) 회전을 위한 회전 수단으로서 일 예의 베어링(B)이 삽입될 수 있다. 핀 삽입홀(15a)에 위치한 베어링(B)에는 척 핀(P)의 하부가 위치할 수 있다. 이 때, 척 핀(P)의 상부에 위치하는 베어링(B)은 척 핀 삽입홀(PH)에 위치할 수 있다. 척 핀 삽입홀(PH)에 위치하는 베어링(B)에는 척 핀(P)의 상부 중 안착 부재(1)의 상부면으로부터 돌출되지 않은 부분이 위치할 수 있다.
도 6 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 스핀 척(SC3)은 일 예로서 서로 다른 극의 한 쌍의 자석으로 구성되는 자력부(MP)를 구비할 수 있다. 자력부(MP)는 로드부(12)를 일방향으로 직선 운동시킬 수 있다.
일 예로서, 적어도 하나의 자석(M)은 로드부(12)의 벽부(12a)의 외측에 결합될 수 있다. 이 때, 일 예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 캠(10)이 제1회전 방향(D1)으로 회전할 경우, 캠(10)의 일측에 결합되는 나머지 하나의 자석(M)은, 로드부(12)의 일측(예를 들어, 벽부(12a)의 외측)에 구비된 자석(M)과 서로 마주보지 않고 일정 간격만큼 멀어지게 위치할 수 있다.
도 6, 7, 8, 및 11은, 일 예로서, 캠(10)이 캠 복원부(CS)에 의해 일 예의 제1회전 방향(D1)으로 회전한 상태이다. 이 때, 자력부(MP)는 캠(10)의 제1회전 방향(D1)으로의 회전에 따라 서로 마주보지 않고 일정 간격만큼 멀리 위치한 형태일 수 있다.
이와는 달리, 도 12는 일 예로서 캠(10)이 캠 구동 수단(RG)에 의해 제1회전 방향(D1)의 반대 방향인 제2회전 방향(D2)으로 회전한 상태이다. 이 때, 자력부(MP)는 캠(10)의 제2회전 방향(D2)으로의 회전에 따라 서로 마주보고 대응되게 위치한 형태일 수 있다.
도 11 및 도 12는 캠(10)의 회전 방향과, 캠(10)의 회전 방향에 따른 로드부(12)의 직선 이동 방향과, 탄성 복원부(S) 및 캠 복원부(CS)의 관계를 도시한 도이다. 이하에서는 탄성 복원부(S) 및 캠 복원부(CS)의 변형이 일어나지 않은 원 상태의 초기 길이를 일 예로서, X0 라고 한다.
도 11은 척 핀(P)이 고정 위치에 위치하는 경우를 도시한 도이다. 이 때, 캠(10)은 일 예로서, 캠 복원부(CS)의 복원력에 의해 제1회전 방향(D1)으로 회전한 상태일 수 있다. 따라서, 캠 복원부(CS)는 초기 길이를 유지할 수 있다.
캠(10)의 일측에 구비된 자석(M)은, 캠(10)의 회전에 따른 이동 거리만큼 로드부(12)의 일측에 구비된 자석(M)과 간격을 두고 멀어질 수 있다. 로드부(12)는 자석(M)간의 거리가 멀어짐에 따라 탄성 복원부(S)의 복원력에 의해 척 핀(P)이 위치하는 방향으로 이동할 수 있다. 탄성 복원부(S)는 X0의 길이를 유지할 수 있다.
상세히 설명하면, 캠(10)이 일 예의 제1회전 방향(D1)으로 회점함에 따라 캠(10)의 일측에 구비된 자석(M)과 로드부(12)의 일측에 구비된 자석(M)간의 간격이 멀어질 수 있다. 한 쌍의 자석(M)은 서로 다른 극으로 구성되므로, 간격이 멀어짐에 따라 자석(M)간의 끌어당기는 힘이 약화될 수 있다. 자석(M)간의 끌어당기는 힘이 작아짐에 따라 탄성 복원부(S)의 복원력이 상대적으로 커질 수 있다. 이로 인해 로드부(12)는 탄성 복원부(S)의 복원력이 작용하는 방향으로 이동할 수 있다. 이는 일 예로서 척 핀(P)이 위치하는 방향일 수 있다.
로드부(12)가 척 핀(P)이 위치하는 방향으로 이동할 경우, 돌출 회전부(LR)는 척 핀 가이드부(12e)의 일단으로 이동할 수 있다. 이에 따라 척 핀(P)은 기판의 외측을 고정시키는 방향으로 회전할 수 있다.
도 12는 척 핀(P)이 공간 제공 위치에 위치하는 경우를 도시한 도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 캠(10)은 캠 구동 수단(RG)에 의해 일 예의 제2회전 방향(D2)으로 회전할 수 있다. 캠 구동 수단(RG)은 일 예로서 로터리 기어로 구성될 수 있다. 캠 구동 수단(RG)은 캠(10)의 일측에 구비되되, 캠(10)의 외측면에 형성된 기어부(GE)와 대응되는 주변에 구비될 수 있다. 기어부(GE)는 일 예로서, 캠(10)의 외측면 중 적어도 일부에 톱니 형상으로 형성될 수 있다. 캠(10)은 캠 구동 수단(RG)의 회전에 의해 캠 구동 수단(RG)과 기어부(GE)가 맞물리면서 적어도 일방향으로 회전할 수 있다. 이 경우, 일 예로서 캠(10)은 캠 구동 수단(RG)에 의해 제2회전 방향(D2)으로 회전될 수 있다. 제2회전 방향(D2)은, 제1회전 방향(D1)과 반대 방향으로서, 캠 복원부(CS)의 복원력의 반대 방향일 수 있다.
캠 복원부(CS)는 캠(10)의 제1회전 방향(D1)에 따른 회전에 의해 X0의 길이보다 길게 변형될 수 있다. 캠(10)이 제2회전 방향(D2)으로 회전함에 따라, 캠(10)의 일측에 구비된 자석(M)과 로드부(12)의 일측에 구비된 자석(M)간의 간격이 가까워질 수 있다. 이에 따라 자석(M)간의 끌어당기는 힘이 상대적으로 커지면서 로드부(12)는 캠(10)측으로 이동할 수 있다. 탄성 복원부(S)는 자석(M)간의 끌어당기는 힘이 탄성 복원력보다 상대적으로 커짐에 따라 인장될 수 있다. 이 경우, 탄성 복원부(S)는, X0의 길이보다 일 예로서 'b'만큼 더 인장될 수 있다.
로드부(12)가 캠(10) 측으로 이동할 경우, 돌출 회전부(LR)는 척 핀 가이드부(12e)의 타단으로 이동할 수 있다. 이에 따라 척 핀(P)은 기판의 외측을 고정시키지 않는 방향으로 회전할 수 있다.
이처럼 본 발명의 바람직한 제3실시 예에 따른 스핀 척(SC3)은 자력부(MP) 및 탄성 복원부(S)를 이용하여 핀 결합체(PC)와 비접촉된 상태로 로드부(12)를 직선 운동시켜 척 핀(P)을 회전시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 제1실시 예에 따른 스핀 척(SC1)은 탄성 복원부(S)를 통해 자력부(MP)에 의해 이동된 로드부(12)의 위치를 복원시켜 척 핀(P)을 회전시킬 수 있다.
제4실시 예
도 13 및 도 14는 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 스핀 척(SC4)의 캠(10)의 회전 방향에 따른 로드부(12)의 직선 이동 방향과, 탄성 복원부(S) 및 캠 복원부(CS)의 관계를 도시한 도이다.
본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 스핀 척(SC4)은, 동일한 극의 한 쌍의 자석(M)으로 구성된 자력부(MP)를 구비할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 스핀 척(SC4)은, 바닥부(12d)의 일단 및 타단에 바닥부(12d)보다 양측으로 돌출되는 벽부(12a)를 포함하는 로드부(12)를 구비할 수 있다. 이 경우, 일 예의 일단의 벽부(12a)의 양측 중 적어도 하나는 스토퍼 접촉부(12b)로 기능하여 스토퍼(14)와 접촉될 수 있다. 이를 통해 로드부(12)는 직선 운동 거리가 제한될 수 있다. 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 스핀 척(SC4)은, 일 예로서, 스토퍼(14)가 로드부(12)의 일단의 벽부(12a)의 내측에 위치하도록 구비할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 스핀 척(SC4)은, 안착 부재(1)의 외곽부에 일 예의 호 형상의 척 핀 가이드부(12e)를 구비할 수 있다. 이로 인해 캠(10)과 척 핀(P) 사이에 구비되는 로드부(12)의 부피를 최소화할 수 있고, 최적 설계된 척 핀 구동부(CP)를 구비할 수 있다.
척 핀 가이드부(12e)에는 링크(L)의 일단부의 상부에 결합되는 척 핀 회전부(PR)가 이동 가능하게 삽입될 수 있다. 척 핀 회전부(LR)는 링크(L)의 일단부에서 상부로 돌출되도록 결합되어 돌출된 부분이 척 핀 가이드부(12e)에 삽입될 수 있다. 척 핀 회전부(LR)는, 일 예로서 수평 단면 형상이 원형 단면 형상을 갖도록 구비되어 일 예의 호 형상의 척 핀 가이드부(12e)의 내측면을 따라 쉽게 이동 가능할 수 있다.
링크(L)의 일단부에서 하부로 돌출되도록 결합된 돌출 회전부(LR)에는 탄성 복원부(S)의 제2걸쇠부(SL') 중 적어도 하나가 연결될 수 있다. 나머지 하나의 제2걸쇠부(SL')는, 타단의 벽부(12a)의 외측에 일정 간격 이격되어 안착 부재(1)에 고정 결합된 제2결합 수단(11')에 연결될 수 있다. 이에 따라 탄성 복원부(S)는, 척 핀 가이드부(12e)에서의 척 핀 회전부(PR)의 이동에 따라 변형이 일어나지 않은 원상태의 초기 길이 X0를 유지하거나, X0보다 긴 길이로 인장되는 형태로 변형될 수 있다.
척 핀 회전부(PR)의 하부의 적어도 일부는, 로드부(12)의 타단의 벽부(12a)의 외측면과 접촉될 수 있다. 척 핀 회전부(PR)는 로드부(12)의 직선 이동에 따라 벽부(12a)의 외측면의 접촉 부분이 이동하면서 로드부(12)에 의해 척 핀 가이드부(12e)의 일단 또는 타단에 위치하도록 이동할 수 있다.
상세히 설명하면, 도 13은 척 핀(P)이 고정 위치에 위치하는 경우를 도시한 도이다. 캠(10)은, 일 예로서 캠 복원부(CS)의 복원력에 의해 일 예의 제2회전 방향(D2)으로 회전한 상태일 수 있다. 이 때, 캠 복원부(CS)는 일 예로서 변형이 일어나지 않은 원상태의 초기 길이가 X0일 경우, 초기 길이로 유지될 수 있다.
캠 복원부(CS)는 일 예로서, 일단이 캠(10)의 외곽부(10a)에 고정 결합되고, 타단이 안착 부재(1)에 구비되는 제1결합 수단(11)의 제1걸림부(11a)에 고정 결합될 수 있다. 이 때, 제1결합 수단(11)의 주변에 캠(10)의 회전 거리를 제한하는 적어도 한 개 이상의 캠 스토퍼(14')가 안착 부재(1)에 고정 결합되어 구비될 수 있다. 캠 스토퍼(14')는, 일 예로서 2개가 구비될 수 있다. 각각의 캠 스토퍼(14')는, 제1결합 수단(11)을 사이에 두고 일정한 간격의 이격 거리를 두고 구비될 수 있다. 각각의 캠 스토퍼(14')는, 일 예로서 캠(10)의 외측면에 반경 외측 방향으로 돌출되게 구비되는 외곽 돌출부(10a')의 일측면과 접촉될 수 있다. 일 예로서, 제1결합 수단(11)으로부터 제2회전 방향(D2)으로 제1결합 수단(11)의 주변에 구비된 캠 스토퍼(14')는, 캠(10)의 제1회전 방향(D1)으로의 회전시, 제1회전 방향(D1)으로의 외곽 돌출부(10a')의 내측면과 접촉될 수 있다. 이와 반대로, 제1결합 수단(11)으로부터 제1회전 방향(D1)으로 제1결합 수단(11)과 일정한 간격을 두고 구비된 캠 스토퍼(14')는, 캠(10)의 제2회전 방향(D2)으로의 회전시, 제2회전 방향(D2)으로의 외곽 돌출부(10a')의 내측면과 접촉될 수 있다. 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 스핀 척(SC4)은, 캠(10)의 일측이면서 일 예의 외곽 돌출부(10a')의 외측면에 결합되는 자석(M)과 동일한 개수로 한 쌍의 캠 스토퍼(14')가 구비되어 제1결합 수단(11)의 주변에 결합될 수 있다.
캠(10)이 캠 복원부(CS)에 의해 제2회전 방향(D2)으로 회전할 때, 캠 구동 수단(RG)도 캠(10)을 제2회전 방향(D2)으로 회전시키기 위해 회전할 수 있다. 캠 구동 수단(RG)은 캠 복원부(CS)에 의한 캠(10)의 제2회전 방향(D2)으로의 회전시 작동할 경우, 보다 효과적으로 캠(10)을 회전시키기 위한 보조적인 회전력을 제공하는 역할을 할 수 있다.
도 13은, 캠 복원부(CS)의 복원력에 의해 일 예의 제2회전 방향(D2)으로 회전한 상태이고, 캠 구동 수단(RG)이 캠(10)의 제2회전 방향(D2)으로의 회전력에 대한 보조 회전력을 제공할 수 있다.
캠(10)이 제2회전 방향(D2)으로 회전하면, 자석(M)간의 간격이 가까워질 수 있다. 이 때, 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 스핀 척(SC4)의 자력부(MP)는 동일한 극의 한 쌍의 자석(M)으로 구성되므로 자석(M)간의 간격이 가까워짐에 따라 서로 밀어내는 힘이 발생한다.
자석(M)간의 밀어내는 힘에 의해 로드부(12)는 척 핀(P)이 위치하는 반경 외측 방향으로 이동할 수 있다. 로드부(12)는 척 핀(P)이 위치하는 방향으로 이동하면서, 로드부(12)의 타단의 벽부(12a)의 외측면에 접촉된 척 핀 회전부(PR)의 적어도 일부를 통해, 척 핀 회전부(PR)가 척 핀 가이드부(12e)의 일 예의 일단으로 이동하도록 밀수 있다. 이 때, 척 핀 회전부(PR)는 로드부(12)의 외측면에 접촉되는 적어도 일부에 의해 로드부(12)의 외측면을 타고 이동할 수 있다. 일 예로서, 척 핀 회전부(PR)는, 로드부(12)의 타단의 벽부(12a)의 외측면에 접촉된 적어도 일부의 접촉 위치가 로드부(12)의 일 예의 타단의 벽부(12a)의 외측면 중 제2회전 방향(D2)으로 위치하는 단부이도록 외측면을 타고 위치 이동할 수 있다
탄성 복원부(S)는, 척 핀 회전부(PR)가 척 핀 가이드부(12e)의 일단에 위치하여 돌출 회전부(LR)와 제2결합 수단(11')간의 거리가 멀어지면서 초기 길이 X0보다 긴 길이로 인장되는 형태로 변형될 수 있다. 이에 따라 척 핀(P)은 기판의 외측을 고정시키는 방향으로 회전될 수 있다.
이와 반대로, 도 14에 도시된 바와 같이, 캠(10)은 캠 구동 수단(RG)에 의해 일 예의 제1회전 방향(D1)으로 회전할 수 있다. 이 때, 캠(10)은, 제1결합 수단(11)으로부터 제2회전 방향(D2)으로 제1결합 수단(11)의 주변에 구비된 캠 스토퍼(14')에 외곽 돌출부(10a')의 제1회전 방향(D1)으로의 내측면이 접촉되면서 회전 거리가 제한될 수 있다.
캠 복원부(CS)는, 일 예로서 변형이 일어나지 않은 원상태의 초기 길이를 X0라고 할 경우, X0보다 길게 인장되는 형태로 변형될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 캠(10)이 제1회전 방향(D1)으로 회전하면, 자석(M)간의 간격이 멀어질 수 있다. 이 때, 본 발명의 바람직한 제4실시 예에 따른 스핀 척(SC4)의 자력부(MP)는 동일한 극의 한 쌍의 자석(M)으로 구성되므로, 자석(M)간의 간격이 멀어짐에 따라 서로 밀어내는 힘이 해제될 수 있다. 이에 따라 탄성 복원부(S)의 복원력이 자석(M)간의 밀어내는 힘보다 크게 발생할 수 있다.
탄성 복원부(S)는 복원력에 의해 초기 길이 X0로 복원되면서 척 핀 가이드부(12e)의 일 예의 타단으로 위치 이동할 수 있다. 이 때, 로드부(12)는, 탄성 복원부(S)의 복원력에 의해 척 핀 회전부(PR)가 척 핀 가이드부(12e)의 일 예의 타단으로 위치 이동하면서 로드부(12)의 외측면과 접촉되어 미는 힘에 의해 캠(10)측과 가까운 방향으로 이동된 상태일 수 있다.
척 핀 회전부(PR)는 탄성 복원부(S)의 복원력에 의해 척 핀 가이드부(12e)의 일 예의 타단으로 위치 이동하면서 척 핀(P)을 공간 제공 위치로 회전시킬 수 있다. 이에 따라 척 핀(P)의 기판에 대한 고정력이 해제될 수 있다.
위와 같이 본 발명의 바람직한 제1실시 예 내지 제4실시 예의 스핀 척(SC1, SC2, SC3, SC4)은, 자력부(MP) 및 탄성 복원부(S)를 이용하여 캠(10)과 로드부(12)를 접촉시키지 않은 상태로 로드부(12)의 직선 운동이 이루어지도록 할 수 있다. 이로 인해 캠(10)과 로드부(12)를 접촉시키는 방식에서 형상 가공 오차에 의해 척 핀(P)들을 동일한 회전 각도로 회전시키지 못하는 문제를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 제1실시 예 내지 제4실시 예에 따른 스핀 척(SC1, SC2, SC3, SC4)은, 캠(10)을 회전시켜 자석(M)간의 거리를 멀거나 가깝게 조절하여 자력부(MP)들의 자석(M)간의 자기력의 세기를 일정하게 형성할 수 있다. 이로 인해 자기력에 의해 이동하는 각각의 로드부(12)가 일정한 거리를 동일하게 이동하여 척 핀(P)들을 동일한 각도로 회전시킬 수 있다. 그 결과 본 발명의 바람직한 제1실시 예 내지 제4실시 예에 따른 스핀 척(SC1, SC2, SC3, SC4)은 기판에 대한 고정력이 보다 안정적으로 형성될 수 있다. 나아가 본 발명의 바람직한 제1실시 예 내지 제4실시 예에 따른 스핀 척(SC1, SC2, SC3, SC4)은 기판 세정 공정 시 스핀 척으로부터 기판이 이탈되지 않음으로써 기판 세정 공정의 효율이 향상될 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
SC1, SC2, SC3, SC4: 스핀 척
1: 안착 부재
CP: 척 핀 구동부
10: 캠 PC: 핀 결합체
12: 로드부 MP: 자력부
S: 탄성 복원부 CS: 캠 복원부

Claims (8)

  1. 기판의 홀딩 및 회전이 가능한 스핀 척에 있어서,
    상기 기판이 안착되는 안착 부재;
    상기 안착 부재로부터 상부로 돌출되도록 상기 안착 부재에 설치되는 척 핀;
    상기 척 핀을 구동시키는 척 핀 구동부;를 포함하고,
    상기 척 핀 구동부는,
    상기 척 핀과 연결되는 로드부;
    상기 로드부와 이격되어 회전 가능하게 구비되는 캠;
    상기 로드부를 일방향으로 직선 운동시키는 자력부; 및
    상기 로드부를 타방향으로 직선 운동시키는 탄성 복원부;를 포함하고,
    상기 로드부의 직선 운동에 의해 상기 척 핀을 회전시키는, 스핀 척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 복원부는 일단이 상기 로드부에 결합되고 타단이 상기 안착 부재에 결합되어, 상기 척 핀이 위치하는 방향으로 상기 로드부를 이동시키는, 스핀 척.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캠은 외곽부에 가이드 홀이 형성되고,
    상기 가이드 홀의 하부에 트랜치 가이드부가 구비되고,
    상기 탄성 복원부는 일단이 상기 로드부에 결합되고 타단이 상기 가이드홀을 관통하여 트랜치 가이드부에 결합되는, 스핀 척.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자력부는 서로 다른 극의 한 쌍의 자석으로 구성되어 상기 캠 및 상기 로드부의 일측에 각각 구비되고,
    상기 로드부는,
    상기 자석간의 간격이 멀어지면 상기 탄성 복원부의 복원력에 의해 상기 척 핀이 위치하는 방향으로 이동하고,
    상기 자석간의 간격이 가까워지면 상기 탄성 복원부가 인장되어 상기 캠 측으로 이동하는, 스핀 척.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자력부는 동일한 극의 한 쌍의 자석으로 구성되어 상기 캠 및 상기 로드부의 일측에 각각 구비되고,
    상기 로드부는,
    상기 자석간의 간격이 멀어지면 상기 탄성 복원부의 복원력에 의해 상기 캠 측으로 이동하고,
    상기 자석간의 간격이 가까워지면 상기 탄성 복원부가 인장되어 상기 척 핀이 위치하는 방향으로 이동하는, 스핀 척.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자력부는 동일한 극의 한 쌍의 자석으로 구성되어 상기 캠 및 상기 로드부의 일측에 각각 구비되고,
    상기 로드부는,
    상기 자석간의 간격이 멀어지면 상기 탄성 복원부의 복원력에 의해 상기 캠 측으로 이동하고,
    상기 자석간의 간격이 가까워지면 상기 탄성 복원부가 수축되어 상기 척 핀이 위치하는 방향으로 이동하는, 스핀 척.
  7. 제1항에 있어서,
    일단이 상기 캠에 결합되고 타단이 상기 안착 부재에 결합되어 복원력을 이용하여 상기 캠의 회전 방향과 반대 방향으로 상기 캠을 회전시키는 캠 복원부;를 포함하는, 스핀 척.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 로드부는 상기 척 핀과 상기 로드부를 연결하는 링크의 돌출 회전부가 이동 가능하게 삽입되는 척 핀 가이드부를 포함하고,
    상기 로드부가 상기 척 핀이 위치하는 방향으로 이동할 경우, 상기 돌출 회전부가 상기 척 핀 가이드부의 일단으로 이동하여 상기 척 핀이 상기 기판의 외측을 고정시키는 방향으로 회전되고,
    상기 로드부가 상기 캠 측으로 이동할 경우, 상기 돌출 회전부가 상기 척 핀 가이드부의 타단으로 이동하여 상기 척 핀이 상기 기판의 외측을 고정시키지 않는 방향으로 회전하는, 스핀 척.
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