KR100798831B1

KR100798831B1 - 연마 방법 및 연마 장치

Info

Publication number: KR100798831B1
Application number: KR1020010055935A
Authority: KR
Inventors: 게이이치 기무라; 다카시 미요시
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2008-01-28
Also published as: TW507284B; KR20020023641A; US6638140B2; JP2002100597A; US20020058461A1; JP4379556B2

Abstract

본 발명은 반도체 처리 공정에서의 미세한 요철면에 대한 CMP 평탄화 가공에서, 돌출부를 선택적으로 연마할 수 있는 방법을 제공한다. 피가공물 표면의 미세한 요철 형상에 따라, 피가공물의 표면에 선택적으로 레이저광을 조사하고, 이로 인해 미세 영역의 제거를 제어하며 특히 표면 돌출부를 선택적으로 연마할 수 있다.

연마, 요철, 돌출부, 레이저광, 피가공면, 슬러리, 입자, 조사, 주사

Description

연마 방법 및 연마 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR POLISHING}

도 1은 CMP 가공 방법을 도시하는 정면도.

도 2는 표면에 배선 패턴 및 절연 박막층이 형성된 실리콘웨이퍼의 요부 확대단면도.

도 3은 실리콘웨이퍼의 박막층의 연마를 도시하는 요부 확대단면도.

도 4는 이상적인 박막층의 연마를 도시하는 실리콘웨이퍼의 요부 확대단면도.

도 5는 종래의 박막층의 연마를 도시하는 실리콘웨이퍼의 요부 확대단면도.

도 6은 연마 장치의 정면도.

도 7은 실리콘웨이퍼 상의 박막층에 레이저광을 조사하고 있는 상태를 도시하는 확대단면도.

도 8은 차광 마스크를 사용하는 레이저 광학 시스템의 요부 단면도.

본 명세서는 2000년 9월 22일 일본국 특허청에 출원된 JP 2000-289444호의 우선권 서류에 기초한 것으로, 그 전체 내용이 참조되어 본 명세서의 일부로 구성 되었다.

본 발명은 연마 방법 및 연마 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 가공 목표로 하는 평면 또는 곡면에 대하여 요철을 갖는 피가공면을 입자를 포함하는 슬러리를 사용하여 연마하는 연마 방법 및 연마 장치에 관한 것이다.

일본국 특개평 11-288906호 공보에 기재된 바와 같이, 반도체 웨이퍼 기판의 평탄화 공정에 있어서, 종래에는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 가공 방법이 널리 사용되었다.

도 1에 도시한 바와 같은 종래의 CMP 가공 방법에 따르면, 회전하는 연마판(11) 위에 탄성체인 연마 패드(12)를 접착하여 고정한다. 한편, 실리콘웨이퍼(13)는 연마 헤드(14)의 단부면에 고정하고, 실리콘웨이퍼(13)의 피연마면을 아래로 향하게 하여 연마 패드(12)에 압착시킨다. 이러한 상태에서, 슬러리(15)를 공급하고, 연마판(11) 및 연마 헤드(14)를 각각 회전시킴으로써 실리콘웨이퍼의 표면을 연마한다.

이 때, 연마 패드(12) 및 실리콘웨이퍼(13)는 서로 가압된 상태로 접촉하고 있기 때문에 연마될 부분에 슬러리(15)가 충분히 유입되지 않아서, 연마 상태가 불안정한 경향이 있다. 이러한 불안정한 연마 상태를 방지하기 위해, 연마 패드(12)의 표면을 다이아몬드 공구로 드레싱(dressing)하여 비교적 커다란 요철을 형성하여 슬러리 반죽을 형성하였다. 따라서, 탄성체인 연마 패드(12)의 표면에는 슬러리 반죽의 요철과 드레싱 공구의 긁힘에 의해 발생한 스크래치 때문에 가느다란 보풀이 형성되었다.

도 1에 도시한 CMP 가공법에 의해 연마되는 실리콘웨이퍼(13)는 도 2에 도시한 바와 같이 그 표면층에 배선 패턴(21) 등 규칙적인 요철 및 그 상면에 피복된 절연막인 박막층(22)을 포함한다. 따라서, 배선 패턴(21)의 요철 영향으로 박막층(22)의 표면상에는 복수의 요철(23)이 형성된다. CMP 가공법에 의한 평탄화 공정에서는 그 피막층(22)의 표면 요철(23)의 돌출부만을 선택적으로 연마함으로써 평탄화가 이루어진다.

따라서, 연마 패드(12)의 탄성률을 높임으로써 실리콘웨이퍼(13)의 돌출부(23)만을 접촉시켜서 연마하려는 시도가 있었다 그러나, 실제로는 도 3에 도시한 바와 같이 연마 패드(12)의 표면은 압력 하에서 변형되는 탄성체로 구성되어 있고 연마 패드(12)의 표면에 가느다란 보풀이 형성되어 있는 형상이므로, 연마 패드(12)의 표면은 박막층(22)의 돌출부(23) 뿐만 아니라 오목부와도 접촉을 한다. 즉, 박막층(22)의 돌출부(23)만을 선택적으로 연마할 수 없다.

따라서, 도 4의 제거 부분(24)에 도시한 바와 같이, 돌출부(23)만을 대폭 제거함으로써 돌출부(23)를 선택적으로 제거하는 이상적인 평탄화 작업을 실현하는 것이 곤란하였다. 즉, 현실적으로는 도 5에 도시한 바와 같이 제거 부분(24)은 요철(23)과 관계없이 대략 일정한 두께로 되어 연마가 진행되어도 실리콘웨이퍼(13)의 표면에 형성된 박막층(22)의 요철(23)은 대략 균일하게 연마가 진행되어 평탄화는 그다지 용이하게 진행되지 않는 문제가 있다.

이러한 현상은 비구면(aspherical) 렌즈의 가공에서도 볼 수 있다. 즉, 일반적으로 고정밀도의 연삭 가공에 의해 얻어지는 비구면 형상을 생성하고, 그 후에 손상된 표면층을 제거하는 동시에 광학 소자로서의 표면 거칠기를 확보하는 연마 공정이 실행된다.

그러나, 이러한 연마 공정에 따르면, 사전 측정에 의해 연마 위치 및 그 위치에서의 제거량을 계산하여도 연마 가공에 의한 제거 형상은 임의의 면적을 갖기 때문에 외주부 또한 동시에 가공된다. 그 결과, 의도한 부분 이외의 영역을 가공하게 되어 연삭 공정에서 얻어진 연마 정밀도는 오히려 악화된다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 요철을 갖는 피가공면을 연마할 때, 특히 돌출부의 제거량을 상대적으로 증대시킴으로써 가공 목표로 하는 평면 또는 곡면을 얻기 위한 연마 방법 및 연마 장치를 제공한다.

연마 방법에 관한 주요한 방법은, 가공 목표로 하는 평면 또는 곡면에 대하여 요철을 갖는 피가공면을 입자를 포함하는 슬러리를 사용하여 연마하는 연마 방법에 있어서, 선택적으로 많은 연마 제거량을 얻고자 하는 위치에 레이저광을 조사함으로써 그 위치에서의 연마 제거량을 상대적으로 증대시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 피가공면 상의 요철 형상에 따라 레이저광의 이동 경로 및 스캐닝 위치를 결정함으로써, 피가공면 상에 레이저광에 의해 조사되는 부분의 연마 제거량을 상대적으로 증대시킬 수 있다. 또한, 피가공면 상의 요철 형상에 따른 차광 마스크를 레이저광 경로에 배치하여 이를 통해 노출된 영역인 피가공면 상의 레이저광이 조사된 부분의 연마 제거량을 상대적으로 증대시킬 수 있다.

또한, 피가공면 상의 레이저광의 조사 부분에 레이저광 방사 압력에 의한 레이저 트래핑(trapping) 현상에 의해 슬러리 내의 입자를 포집하고, 레이저광 조사 부분 근방의 슬러리 내의 입자 집중도를 국부적으로 상승시켜서, 피가공면 상의 연마 제거량을 증대시킬 수 있다. 또한, 피가공면 상의 레이저광의 조사 부분에 레이저광의 에너지에 의해 피가공면과 슬러리 액의 화학반응에 의한 화학반응 층을 형성하고, 이 화학반응 층을 슬러리 내의 입자에 의해 연마 제거하여 피가공면 상의 연마 제거량을 증대시킬 수 있다. 또한, 피가공면 상의 레이저광 조사 부분에 레이저광 방사 압력에 의한 레이저 트래핑 현상으로 인해 슬러리 내의 입자를 포집하고, 레이저광 조사 부분 근방의 슬러리 내의 입자 집중도를 국부적으로 상승시키고, 또한 피가공면 상의 레이저광 조사 부분에 레이저광의 에너지에 의해 피가공면과 슬러리 액의 화학반응에 의한 화학반응 층을 형성하고, 이 화학반응 층을 슬러리 내의 입자에 의해 연마 제거함으로써 피가공면 상의 연마 제거량을 증대시킬 수 있다.

또한, 연마 가공 전 또는 연마 가공 중에 피가공면 상의 연마될 부분의 표면 형상을 측정하여 기억하고, 그 측정 데이터로부터 레이저광 조사 위치, 레이저광 조사 조건 및 연마 조건을 산출하고, 그 산출 결과에 따라 레이저광의 조사 및 연마 가공을 할 수 있다.

연마 장치에 관한 주요한 발명은, 가공 목표로 하는 평면 또는 곡면에 대하여 요철을 갖는 피가공면을 입자를 포함하는 슬러리를 사용하여 연마하는 연마 장치에 있어서, 레이저광을 투영 조사하는 레이저 광학 시스템 및 축선 방향의 압력 과 회전 운동을 제공하는 연마 공구 시스템을 포함하며, 레이저 광학 시스템 및 연마 공구 시스템이 가공면과 상대적인 운동을 함으로써 피가공면 상의 동일한 위치에서 레이저광의 조사 및 연마를 동시에 또는 순차적으로 하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 연마 가공 전 또는 연마 가공 중에 피가공면 상의 연마 예정 부분의 표면 형상을 형상 측정 수단에 의해 측정하고, 측정된 형상을 기억 수단에 의해 기억하고, 기억된 측정 데이터로부터 레이저광의 조사 위치, 조사 조건 및 연마 조건을 산출하고, 그 산출 결과에 따라 레이저 광학 시스템이 레이저 조사를 하고 연마 공구 시스템이 연마를 할 수 있다. 또한, 레이저 광학 시스템의 광 경로 내에 차광 마스크가 배치되어 이 차광 마스크에 의해 피가공면 상의 요철 형상에 따라 선택적인 레이저광의 조사를 할 수 있다.

본 발명의 다른 특징 및 장점은 이하의 설명으로부터 더욱 잘 나타날 것이다.

본 발명의 실시예는 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이, 배선층(21) 및 절연층(22)이 그 위에 형성된 실리콘웨이퍼(13)를 도 1에 도시한 CMP 가공법에 의해 연마할 때에, 도 5에 도시한 돌출부(23)가 있는 부분과 없는 부분이 거의 균일한 제거량(24)을 얻는 가공법이 아니라, 도 4에 도시한 바와 같이 돌출부(23)가 있는 부분의 연마량을 상대적으로 증대시켜서 표면을 가공 목표로 하는 평탄한 면으로 하는 것이다.

도 2에 도시한 실리콘웨이퍼(13)의 층간 절연피막(22)은 층간 절연피막 하면의 배선층(21)의 요철의 영향에 의해, 예를 들면 400㎚ 내지 500 ㎚ 정도의 단차를 갖는 미세한 요철을 갖고, 그 간격은 수백 ㎚ 내지 수백 ㎛이다. 이 때의 층간 절연피막(22)의 평탄화를 진행하기 위해서는 도 4에 도시한 이상적인 형태로 연마할 수 있다. 이상적인 형태는 요철이 있는 표면의 돌출부만을 상대적으로 그리고 선택적으로 연마하는 것이다. 그러나 전술한 바와 같이, 종래의 방법에 의하면, 도 3에 도시한 바와 같이 돌출부(23)에만 선택적으로 접촉하여 연마할 수 없다. 따라서 돌출부만을 선택적으로 연마하는 것이 매우 곤란하여 도 5에 도시한 연마밖에 할 수 없다.

본 실시예는 층간 절연피막(22)의 요철이 있는 표면의 돌출부(23)만을 선택적으로 연마하는 방법으로서, 피가공물의 표면에서 상대적으로 커다란 제거량을 얻고자 하는 영역에 레이저광을 조사하고, 그 조사 부분을 연마용 미세 입자를 포함한 슬러리(15)를 사용하여 연마하여 레이저광 조사 부분의 연마 제거량의 증대를 도모하려는 것이다.

도 6은 이러한 연마 방법을 실현하기 위한 장치의 개요를 도시한다. 이 장치는 프레임(29) 및 스테이(30)를 구비하고, 그 하부가 베이스(31)로 구성되어 있다. 베이스(31) 상에는 X-Y 테이블로 이루어지는 이동대(32)가 배치되어 있다. 이동대(32) 상에는 흡착 고정 장치(33)가 구비되어 이 흡착 고정 장치(33)에 의해 실리콘웨이퍼(13)를 흡착 유지한다.

흡착 고정 장치(33)의 비스듬한 상방 위치에는 막 두께 측정 장치(35)가 배 치되어 있다. 또한 이 장치는 YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 레이저(37)를 구비하며, 광 화이버(38)에 의해 YAG 레이저(37)가 레이저광 투영 광학 시스템(39)에 접속되어 있다. 또한 이 광학 시스템(39)의 측부에는 연마 공구(40)가 배치되어 있으며, 연마 공구(40)는 공압 실린더(41)에 연결되어 부착되어 있다. 또한 공압 실린더(41)의 출력 측에는 전동 모터(42)가 배치되어 있다. 또한 연마 공구(40)의 측부에는 슬러리 공급 장치(16)가 부착되어서 이 장치에 의해 슬러리(15)가 공급된다.

막 두께 측정 장치(35)는 막 두께 측정 데이터 처리 회로(44)에 접속되어 있다. 또한 막 두께 측정 데이터 처리 회로(44)는 연산 제어 유닛(45)에 접속되어 있다. 더욱이 연산 제어 유닛(45)이 X-Y 테이블 제어 회로(46)와 접속되어 있어서 이 제어 회로(46)에 의해 X-Y 테이블로 구성되는 이동대(32)의 구동 제어를 할 수 있다.

다음에, 이러한 장치에 의한 연마의 동작에 대하여 설명한다. 피가공물인 실리콘웨이퍼(13)는 수평 평면 내의 X-Y 방향으로 이동 가능한 X-Y 테이블로 구성되는 이동대(32) 상에 흡착 고정 장치(33)를 통해 진공 흡착되어 부착된다.

그 후, X-Y 테이블 제어 회로(46)의 지령에 따라 이동대(32)가 도면의 좌측, 즉 막 두께 측정 장치(35)의 하방으로 이동하고, 피가공물(13)의 상방에 설치된 다중 간섭계로 구성되는 막 두께 측정 장치(35)에 의해 피가공물(13) 표면의 막 두께가 측정된다. 이러한 막 두께의 데이터는 이동대(32)의 X-Y 평면상에서 좌표 값과 함께 막 두께 측정 데이터 처리 회로(44)로 보내지고, 이 처리 회로(44)에서 처리 된 후 연산 제어 유닛(45)에 보내져 여기에 기억된다. 이러한 막 두께의 측정을 피가공물(13)의 표면 전체에 걸쳐서 미세한 간격으로 함으로써 피가공물(13) 표면의 요철 형상을 측정하게 된다.

다음에, 슬러리 공급 장치(16)에 의해 피가공물(13)의 표면에 연마용 미세 입자 및 연마용 약품을 포함한 슬러리(15)를 공급한다. 그 후에 제어 회로(46)의 지시에 따라 이동대(32)가 레이저광 투영 광학 시스템(39)의 하방으로 이동된다. YAG 레이저(37)로부터 방사된 레이저 광속(光束)은 광 섬유(38)를 통과하고, 피가공물(13) 상방에 설치된 투영 광학 시스템(39)을 경유하여 피가공물(13)의 표면에 조사된다.

이 때, 미리 측정된 피가공물(13)의 표면 형상에 따라 레이저광은 도 2에 도시한 실리콘웨이퍼(13)의 배선(21) 상부 표면의 돌출부(23)에만 조사된다. 이 레이저광은 단일 광속으로서 조사되는데, 이동대(32)의 이동에 의해 피가공물(13)의 표면을 주사하는 방식으로 조사를 행한다. 한편, 투영 광학 시스템에 주사 광학 시스템을 통합할 수도 있다.

그러고 나서, 이동대(32)가 X-Y 테이블 제어 회로(46)의 출력 신호에 따라 연마 공구(40)의 하방으로 이동하고, 연마 공구(40)가 공압 실린더(41) 및 전동 모터(42)의 작용에 의해 동시에 가압 및 회전 운동을 하면서 이동대(32)의 이송 운동에 의해 연마를 진행하게 된다.

이 때, 도 7에 도시하는 바와 같이, 피가공물(13)의 표면에 대하여 레이저광을 조사함으로써 피가공물(13)의 표면에 레이저 트래핑 현상에 의해 슬러리(15) 내 의 미세 입자(51)가 돌출부(23)의 상부에 응집 및 축적된다.

미세 입자(51)를 포함하는 슬러리(15)에 레이저광을 조사하면, 그 레이저광 방사 압력에 의해 미세 입자(51)가 레이저 광속에 포획된다. 이러한 현상은 레이저 트래핑 현상으로 공지되어 있다. 이 경우, 슬러리(15)가 공급된 실리콘웨이퍼(13)의 표면을 레이저 광속에 의해 주사하면, 도 7에 도시한 바와 같이 주사 궤적 상에 미세 입자(51)가 집적되어 고화(固化)하는 현상이 나타난다. 이 현상이 레이저 트래핑 현상이다. 이러한 미세 입자(51)의 집적 흔적을 실리콘웨이퍼(13)의 돌출부(23) 상에 형성한 후에 연마를 함으로써 미세 입자(51)의 집적 흔적 주변만이 국부적으로 연마되어 미세한 배선 패턴(21)과 대응하는 표면 돌출부(23)만이 제거되도록 가공된다.

동시에, 박막층(22)과 슬러리 내의 약품의 화학반응에 의해 피가공물(23)의 표면에 비교적 연질의 화학반응 층(52)이 도 7에 도시한 바와 같이 형성되고, 특히 레이저광 조사 부분에서는 활발한 화학반응에 의해 급속한 화학반응 층(52)이 형성된다.

즉, 슬러리(15)가 공급된 실리콘웨이퍼(13)에 레이저 광속을 조사하면, 그 조사 부분의 온도 상승 등에 의해 표면에 화학반응 층이 활발하게 형성된다. 이 화학반응 층(52)은 수화 층(hydration layer)으로 간주된다. 레이저광의 조사에 의해 수화 층을 활발하게 형성한 후에, 이 수화 층을 제거하는 슬러리(15)에 의한 연마 가공에 의해 특히 표면의 돌출부(23)를 제거하는 속도가 증대된다.

한편, 연마에 사용되는 슬러리(15)의 조성은 다음과 같은 조합이 이용될 수 있다.

연마 입자(미세 입자) 분산도

SiO₂ KOH

CeO₂ H₂O

SiO₂ NH₄OH

Al₂O₃ KOH

레이저광 투영 광학 시스템(39)은 레이저 광속을 용이하게 요철 폭의 치수 범위로 축소시킬 수 있으므로, 미세한 폭을 갖는 돌출부(23)에 대하여 선택적인 연마가 가능하다. 이러한 과정을 통해 미세한 요철 형상을 갖는 실리콘웨이퍼(13) 상의 층간 절연막(22) 등에 대하여 고정밀도의 평탄화 가공이 가능하게 되고, 이로 인해 매우 높은 평탄도를 가진 이상적인 연마 가공이 가능하게 된다.

본 가공 방법은 실리콘웨이퍼(13) 상의 층간 절연피막(22) 뿐만 아니라 실리콘웨이퍼(13) 상에 형성되는 금속막, 예를 들면 듀얼 다마신(dual damascene) 공정에서의 구리 등의 금속막에 대하여도 마찬가지의 작용에 의해 고정밀도의 평탄화를 실현할 수 있다. 또한 비구면 렌즈의 연마와 같이 피가공물의 특정 위치를 소형 연마 공구로 연마하는 경우에도 마찬가지로 적용 가능하여서 가공면 내의 위치 분해능이 향상됨으로써 고정밀도의 가공이 실현된다.

본 실시예의 특히 도 6에 도시한 장치 및 그 장치에 의한 연마 가공 방법에 의하면, 실리콘웨이퍼(13) 등의 피가공물의 특정 위치를 소형 공구(15)에 의해 연 마하는 경우에 고정밀도의 위치 분해능으로 연마 가공이 이루어진다. 또한 반도체 처리 공정에서의 미세한 요철면에 대한 CMP 평탄화 가공에서 돌출부(23)의 선택적인 연마가 가능하게 된다. 이에 따라 도 4에 도시한 바와 같은 이상적인 고정도의 평탄도를 얻을 수 있다.

이러한 연마 장치 및 연마 방법은 전술한 바와 같이, SiO₂계 재료를 주재료로 한 실리콘웨이퍼(13) 상의 층간 절연피막을 평탄화 할 수 있다. 또한 구리 등의 금속막을 평탄화 할 수 있다. 또한 비구면 렌즈 등의 표면 연마에 응용되는 경우, 고정밀도의 연마가 가능해진다.

전술한 실시예에서는 레이저 광학 시스템(39)이 레이저광의 초점을 맞춰서 실리콘웨이퍼(13)의 박막층(22) 상의 돌출부(23)에 선택적으로 레이저광을 조사하고 있다. 이러한 경우에는 X-Y 테이블(32)을 이용하여 주사함으로써 레이저광의 조사가 이루어진다. 이러한 구성 대신에, 주사를 하지 않고도 레이저광을 조사하기 위해 차광 마스크(58)를 사용할 수도 있다.

도 8은 이러한 장치를 도시하며, 오목 렌즈(56), 볼록 렌즈(57), 차광 마스크(58), 볼록 렌즈(59) 및 오목 렌즈(60)가 레이저 광학 시스템에 배치된다.

오목 렌즈(56)에 의해 레이저광을 확산시키고 확산된 레이저광을 볼록 렌즈(57)에 의해 평행광으로 변환하고, 평행광으로 된 레이저광을 차광 마스크(58)를 통과시키고, 그 후에 볼록 렌즈(59)로 초점을 맞추고 오목 렌즈(60)로 평행광으로 하여 실리콘웨이퍼(13)의 표면에 투사한다. 이러한 레이저광의 투사에 의하면, 차광 마스크(58)의 패턴 형상에 따라 실리콘웨이퍼(13)의 표면에 레이저광이 조사된다. 따라서, X-Y 테이블(32)과 레이저광 투영 광학 시스템(39)을 이용한 주사에 의한 레이저 조사를 하지 않고도 실리콘웨이퍼(13) 표면 박막층(22)의 특히 표면 돌출부(23)에만 선택적으로 레이저광을 조사할 수 있게 된다.

가공 방법에 관한 주요한 발명은, 가공 목표로 하는 평면 또는 곡면에 대하여 요철을 갖는 피가공면을 입자를 포함하는 슬러리를 사용하여 연마하는 연마 방법으로서, 선택적으로 많은 연마 제거량을 얻고자 하는 위치에 레이저광을 조사함으로써 그 위치의 연마 제거량을 상대적으로 증대시키고자 하는 것이다.

따라서, 레이저광이 조사되는 부분이 특히 다른 부분에 비해 상대적으로 많은 연마량으로 연마가 이루어져서, 선택적으로 연마량을 조정할 수 있고 표면의 요철 중에서 돌출부의 영역에 레이저광을 미리 조사함으로써 돌출부의 선택적인 연마가 가능하게 된다.

연마 장치에 관한 주요한 발명은, 가공 목표로 하는 평면 또는 곡면에 대하여 요철을 갖는 피가공물을 입자를 포함하는 슬러리를 사용하여 연마하는 연마 장치로서, 레이저광을 투영 조사하는 레이저 광학 시스템과, 축선 방향으로 가압 및 회전 운동하는 연마 공구 시스템을 가지며, 레이저 광학 시스템 및 연마 공구 시스템이 피가공면과의 사이에서 상대적인 운동을 함으로써 피가공면 상의 동일한 위치에서 레이저광의 조사 및 연마를 동시에 또는 순차적으로 하고자 하는 것이다.

따라서, 이러한 연마 장치에 의하면, 피가공면의 소정의 위치에 레이저광을 조사하고 연마를 동시에 또는 순차적으로 하는 것이 가능하여 이로 인한 피가공면 상의 소정의 영역에 대한 선택적인 연마가 가능한 연마 장치를 제공할 수 있게 된다.

본 발명을 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 이것은 단지 예시적인 목적이며, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 변경 및 변형이 가능하다.

Claims

입자를 포함하는 슬러리를 사용하여 피가공면을 연마하는 방법에 있어서,

선택적으로 많은 연마 제거량을 얻고자 하는 표면 위치에 레이저광을 조사하는 단계, 및

상기 레이저광이 조사된 표면 위치를 상기 슬러리로 연마하는 단계

를 포함하는 연마 방법.
제1항에 있어서,

상기 피가공면 상에 형성된 요철의 형상에 의해 결정되는 이동 경로를 따라 상기 피가공면 상에 상기 레이저광을 주사하는 단계를 추가로 포함하는, 연마 방법.
제1항에 있어서,

레이저광 경로 내에 상기 피가공면 상의 요철의 형상에 대응하여 형성되는 차광 마스크를 배치하는 단계,

상기 피가공면 상에 상기 차광 마스크를 통해 상기 레이저광이 조사되는 단계, 및

상기 차광 마스크를 통해 상기 레이저광이 조사된 표면 위치를 연마하는 단계

를 추가로 포함하는, 연마 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피가공면 상의 레이저광 조사 부분에서 레이저광 방사 압력에 의한 레이저 트래핑 현상을 통해 슬러리 내의 입자를 포획 및 수집 함으로써 상기 레이저광 조사 부분 근방의 슬러리 내의 입자 집중도를 국부적으로 상승시키는, 연마 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피가공면 상의 레이저광 조사 부분에 상기 레이저광의 에너지에 의한 상기 피가공면과 상기 슬러리 액 사이의 화학반응에 의해 제공되는 화학반응 층을 형성하는 단계, 및

상기 슬러리 내의 입자에 의해 상기 화학반응 층을 연마하여 제거하는 단계

를 추가로 포함하는, 연마 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피가공면 상의 레이저광 조사 부분에서 레이저광 방사 압력에 의한 레이저 트래핑 현상을 통해 상기 슬러리 내의 입자를 포획 및 수집하는 단계,

상기 레이저광 조사 부분 근방의 상기 슬러리 내의 입자 집중도를 국부적으로 상승시키는 단계,

상기 피가공면 상의 레이저광 조사 부분에 상기 레이저광 에너지에 의한 상기 피가공면과 상기 슬러리 액 사이의 상기 화학반응에 의해 제공되는 화학반응 층을 형성하는 단계, 및

상기 슬러리 내의 입자에 의해 상기 화학반응 층을 연마하여 제거하는 단계를 포함하는, 연마 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

연마 가공 전 또는 연마 가공 중에 상기 피가공면 상의 연마될 부분의 표면 형상을 측정하고 기억하는 단계,

상기 측정된 데이터로부터 레이저광의 조사 위치, 레이저광의 조사 조건 및 연마 조건을 산출하는 단계, 및

상기 산출 결과에 따라 레이저광의 조사 및 연마 가공을 하는 단계

를 추가로 포함하는, 연마 방법.
입자를 포함하는 슬러리를 사용하여 가공 목표로 하는 평면 또는 곡면에 대하여 요철을 갖는 피가공면을 연마하는 장치에 있어서,

레이저광을 투영 조사하는 레이저 광학 시스템, 및

축선 방향으로의 가압 및 회전 운동을 제공하는 연마 공구 시스템을

포함하며,

상기 레이저 광학 시스템 및 상기 연마 공구 시스템이 상기 피가공면과의 사이에서 상대적인 운동을 함으로써 상기 피가공면 상의 동일한 위치에서 레이저광의 조사 및 연마가 동시에 또는 순차적으로 이루어지는, 연마 장치.
제8항에 있어서,

연마 가공 전 또는 연마 가공 중에 형상 측정 수단에 의해 피가공면의 형상이 측정되고,

상기 측정된 형상은 기억 수단에 기억되고,

상기 측정된 데이터로부터 상기 레이저광의 조사 위치, 조사 조건 및 연마 조건이 산출되며,

상기 산출 결과에 따라, 상기 레이저 광학 시스템이 레이저광을 조사하거나 상기 연마 공구 시스템이 연마를 하는, 연마 장치.
제8항에 있어서,

상기 레이저 광학 시스템의 광 경로에 상기 차광 마스크가 배치되고,

상기 차광 마스크를 통해 상기 피가공면 상의 요철 형상에 따라 선택적인 레이저광의 조사가 이루어지는, 연마 장치.