KR101298686B1 - 연마 장치 및 이를 이용한 연마 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 연마 장치는 처리물 표면을 연마하는 연마 패드를 구비하며, 승하강, 수평 이동 및 회전이 가능한 연마 유닛, 처리물 표면의 평균 높이 값에 비해 높이가 높은 영역을 연마 작업 영역으로 설정하고, 상기 연마 유닛을 상기 설정된 연마 작업 영역으로 이동시키는 연마 위치 제어 모듈을 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 연마 장치에 의하면, 처리물 표면을 국부적으로 연마하여, 상기 처리물 표면을 평탄화시킨다. 즉, 종래와 같이 처리물 표면 전체를 연마하지 않고, 국부적으로 연마함으로써 처리물 표면을 평탄화시킨다. 이에, 종래와 같이 중앙 영역 또는 가장 자리 영역이 과도하게 연마되거나, 반대로 중앙 영역 또는 가장 자리 영역이 연마되지 않아, 처리물 표면이 전체적으로 볼록하거나 오목한 형태가 되는 문제를 방지할 수 있다. 따라서, 종래에 비해 처리물의 평탄도를 향상시킬 수 있다. 또한, 국부적으로 연마 작업을 진행하므로, 연마 작업 시간을 줄일 수 있으며, 처리물의 면적에 관계 없이 다양하게 연마를 진행할 수 있다.

Description

연마 장치 및 이를 이용한 연마 방법{POLISHING APPARATUS AND POLISHING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 연마 장치 및 이를 이용한 연마 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연마하고자 하는 처리물 표면의 평탄도를 향상시킬 수 있는 연마 장치에 관한 것이다.
액정디스플레이 장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 유기발광디스플레이 장치(OLED) 등이 점차 소형화 및 고 집적화 됨에 따라, 포토리소그래피(Photolithography)에 사용되는 포토 마스크의 표면 평탄도의 중요성이 커지고 있다.
한편, 제조가 완료된 포토 마스크라 할 지라도, 그 표면의 최고 높이와 최저 높이의 차이가 약 50nm 미만으로 콘트롤 하기가 쉽지 않다. 그리고 최고 높이와 최저 높이의 차이가 약 50nm를 초과하는 평탄도를 가지는 포토 마스크는 미세 패턴을 형성하는데 용이하지 않아, 포토리소그래피 공정에 이용할 수 없다.
이에, 종래에는 별도의 연마 장치로 제작이 완료된 포토 마스크의 표면을 다시 연마하는 작업이 실시되었다. 종래의 연마 장치는 포토 마스크가 안착되는 하정반 및 하정반의 상측에 위치하여 상기 하정반 상에 안착된 포토 마스크를 연마하는 연마 유닛을 포함한다. 여기서 연마 유닛은 승하강 및 회전 가능한 몸체, 몸체의 하부에 연결되며 포토 마스크 상부 표면과 접촉되어 연마하는 연마 패드를 포함한다. 이러한 종래의 연마 장치는 포토 마스크의 상부 표면 전체를 연마하기 때문에, 정밀한 평탄화 작업이 어렵다. 또한, 포토 마스크의 중앙 영역 또는 테두리 영역이 과도하게 연마되거나, 반대로 상기 포토 마스크의 중앙 영역 또는 테두리 영역이 연마되지 않을 수 있다. 이와 같이 연마가 되면 포토 마스크 표면 전체 형상이 볼록하거나 오목한 형태가 된다.
따라서, 종래의 연마 장치를 이용하여 제작이 완료된 포토 마스크의 후처리 연마 작업을 실시하더라도, 상기 포토 마스크의 평탄도가 여전히 좋지 않은 문제가 있다. 또한, 불필요하게 포토 마스크 표면 전체를 연마하여야 하기 때문에, 연마 작업 시간이 길어지고, 장비가 커지는 단점이 있다.
한국공개특허 2010-0130956 한국공개특허 2002-0084143
본 발명의 일 기술적 과제는 처리물 표면의 평탄도를 향상시킬 수 있는 연마 장치 및 이를 이용한 연마 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 일 기술적 과제는 처리물 표면을 국부적으로 연마할 수 있는 연마 장치 및 이를 이용한 연마 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 일 기술적 과제는 평균 표면 높이에 비해 높이가 높은 표면 영역을 자동으로 검출하여 연마 작업 위치로 설정하고, 상기 설정된 연마 작업 위치를 연마하는 연마 장치 및 이를 이용한 연마 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 처리물의 표면을 연마하는 연마 장치로서, 상기 처리물 표면을 연마하는 연마 패드를 구비하며, 승하강, 수평 이동 및 회전이 가능한 연마 유닛, 상기 연마 유닛과 연결되어 상기 처리물 표면의 평균 높이 값에 비해 높이가 높은 영역을 연마 작업 영역으로 설정하고, 상기 연마 유닛을 상기 설정된 연마 작업 영역으로 이동시키는 연마 위치 제어 모듈을 포함한다.
상기 연마 유닛의 하측에 배치되며, 그 상부에 상기 처리물이 안착되는 스테이지, 상기 스테이지의 상측에서 일 방향으로 연장 설치되며, 상기 연마 유닛이 지지되는 겐트리, 상기 겐트리 하부에 결합되며 수평 이동이 가능한 제 1 이동 블록, 상기 스테이지의 적어도 일측으로 이격되어 상기 겐트리와 교차하는 방향으로 연장 설치되며, 상기 제 1 이동 블록과 체결되어 상기 제 1 이동 블록의 수평 이동을 안내하는 제 1 가이드 레일을 포함하고, 상기 제 1 이동 블록은 상기 연마 위치 제어 모듈에 의해 이동이 제어된다.
상기 겐트리의 일측면 상에서 상기 제 1 가이드 레일과 교차하는 방향으로 연장 설치되며, 상기 연마 유닛과 체결되어 상기 연마 유닛의 수평 이동을 안내하는 제 2 가이드 레일을 포함한다.
상기 연마 유닛은, 상기 겐트리의 일측으로 이격되어 상하 방향으로 연장 설치되는 제 1 지지 부재, 상기 제 1 지지 부재의 배면(背面)에 결합되어, 상기 겐트리에 마련된 제 2 가이드 레일을 따라 수평 방향으로 활주하는 제 2 이동 블록, 상기 제 1 지지 부재의 전면(前面)에서 상하 방향으로 연장되도록 설치되는 제 3 가이드 레일, 상기 제 3 가이드 레일의 전방(前方)에서 상하 방향으로 연장 설치되는 제 2 지지 부재, 상기 제 1 지지 부재의 상부에 설치되어, 승하강력을 제공하는 승하강 동력부, 일단이 상기 승하강 동력부와 연결되고, 다른 일부가 상기 제 2 지지 부재와 결합된 승하강축, 상기 제 2 지지 부재의 배면(背面)에 결합되어, 상기 제 3 가이드 레일을 따라 상하 방향으로 활주하는 제 3 이동 블록 및 상기 제 2 지지 부재 및 승하강축과 연결되며, 상기 처리물을 연마하는 연마 패드를 구비하는 연마부를 포함한다.
상기 제 2 및 제 3 이동 블록은 상기 연마 위치 제어 모듈에 의해 그 이동이 제어된다.
상기 연마부는 일단이 상기 승하강축과 연결되며, 내부에 연마재가 이동할 수 있는 내부 공간이 마련된 회전축, 상기 회전축을 회전시키는 회전 동력부, 상기 회전축의 타단에 연결되어 회전하며, 내부에 상기 연마재가 이동할 수 있는 제 1 유출공이 마련된 회전 디스크, 상기 회전 디스크의 하부에 설치되어 상기 처리물 표면을 연마하며, 내부에 상기 제 1 유출공과 연통되는 제 2 유출공이 마련된 연마 패드 및 일단이 상기 승하강축과 연결되고, 타단이 상기 회전축과 연결되며, 그 내부에 연마재가 이동할 수 있는 내부 공간이 마련된 조인트를 포함하며, 상기 조인트의 내부 공간은 상기 회전축의 내부 공간과 연통된다.
상기 연마 위치 제어 모듈은, 상기 처리물 표면의 평균 높이 값을 산출하는 평균 높이 산출부, 상기 평균 높이 값과 상기 처리물 표면의 영역별 높이를 비교하여, 상기 평균 높이 값에 비해 높이가 높은 영역을 연마 작업 위치로 설정하는 연마 위치 설정부, 상기 연마 유닛이 설정된 연마 작업 위치에 위치하도록 조절하는 연마 유닛 위치 조절부를 포함한다.
상기 처리물 표면 이미지를 획득하고, 상기 처리물 표면 이미지를 이용하여 상기 처리물의 표면의 영역별 표면 높이를 측정하는 표면 높이 계측기를 포함한다.
상기 연마 위치 설정부에서 설정된 연마 작업 위치는 상기 처리물 표면 이미지의 좌표 평면에서 (X, Y) 좌표로 설정되고, 상기 스테이지의 좌표 평면은 상기 처리물 이미지의 좌표 평면과 대응된다.
상기 연마 유닛 위치 조절부는 상기 연마 유닛이 스테이지의 좌표 평면 상측에서 상기 설정된 연마 작업 위치인 (X, Y) 좌표에 대응 위치하도록 조절한다.
상기 연마 유닛 위치 조절부는 상기 제 1 내지 제 3 이동 블록의 이동을 조절하여, 상기 연마 유닛이 설정된 연마 작업 위치에 대응 위치하도록 한다.
상기 연마 유닛과 연결되어, 연마 작업 중인 영역의 표면 높이 변화를 실시간으로 검출하고, 상기 연마 작업 중인 영역의 표면 높이와 상기 처리물 표면의 평균 높이 값을 비교하여 연마 작업 진행 여부를 결정하는 연마 작업 제어 유닛을 포함한다.
상기 연마 작업 제어 유닛은, 연마 작업중 승하강하는 제 2 지지 부재의 이동 거리에 따라 상기 연마 작업 중인 영역의 표면 높이를 실시간으로 측정하는 표면 높이 측정기, 상기 표면 높이 측정기와 연결되어 상기 연마 작업 중인 영역의 표면 높이와 상기 처리물 표면의 평균 높이를 비교하는 비교부 및 상기 연마 작업 중인 영역의 표면 높이가 상기 처리물 표면의 평균 높이에 도달하거나 평균 높이 허용 오차 범위에 포함되는 경우 연마 작업을 중지하는 연마 작업 판단부를 포함한다.
상기 표면 높이 측정기는 상기 제 1 지지 부재의 상부에 결합되는 본체, 일단이 본체에 연결되고 타단이 상기 제 2 지지 부재의 상부와 접촉되도록 설치되며, 상기 제 2 지지 부재의 승하강에 따라 함께 승하강하는 팁 및 상기 팁의 승하강 거리를 상기 제 2 지지 부재의 승하강 거리로 환산하고, 상기 제 2 지지 부재의 승하강 거리를 연마 작업 중인 처리물 영역의 표면 높이로 환산하는 연산부를 포함한다.
본 발명에 따른 연마 방법은 연마하고자 하는 처리물 표면 이미지를 획득하고, 상기 처리물 표면의 영역별 높이를 측정하는 과정, 상기 처리물 표면의 평균 높이를 산출하는 과정, 상기 평균 높이와 영역별 높이를 비교하는 과정, 상기 평균 높이에 비해 높이가 높은 영역을 연마 작업 위치로 설정하는 과정, 상기 설정된 연마 작업 위치로 상기 연마 유닛을 이동시킨 후, 연마를 시작하는 과정을 포함한다.
상기 연마 작업 위치는 상기 처리물 표면의 이미지의 좌표 평면의 (X, Y) 좌표이고, 상기 처리물이 안치되는 스테이지는 상기 처리물 이미지의 좌표 평면과 대응된다.
상기 연마 유닛을 X축 및 Y축 방향으로 이동시킨 후, 상기 연마 유닛의 하부가 처리물 표면과 접촉되도록 Z축으로 이동시킨다.
상기 연마 유닛을 이용한 상기 처리물의 연마 작업 중에, 상기 연마 작업중인 영역의 표면 높이를 상기 처리물 표면의 평균 높이와 비교하여 연마 작업 진행 여부를 결정한다.
상기 작업 중인 영역의 표면 높이가 상기 평균 높이에 도달하거나, 평균 높이 허용 오차 범위에 포함되는 경우 연마 작업을 중지한다.
상기 처리물은 포토리소그래피(Photolithography) 공정을 위해 사용되는 포토 마스크(Photo mask) 이다.
본 발명의 실시예에 따른 연마 장치는 처리물 표면을 국부적으로 연마하여, 상기 처리물 표면을 평탄화시킨다. 즉, 종래와 같이 처리물 표면 전체를 연마하지 않고, 국부적으로 연마하여 처리물 표면을 평탄화시킨다. 이에, 종래와 같이 중앙 영역 또는 가장 자리 영역이 과도하게 연마되거나, 반대로 중앙 영역 또는 가장 자리 영역이 연마되지 않아, 처리물 표면이 전체적으로 볼록하거나 오목한 형태가 되는 문제를 방지할 수 있다. 따라서, 종래에 비해 처리물의 평탄도를 향상시킬 수 있다. 또한, 국부적으로 연마 작업을 진행하므로, 연마 작업 시간을 줄일 수 있으며, 처리물의 면적에 관계 없이 다양하게 연마를 진행할 수 있다. 그리고, 종래와 같이 처리물 전체를 연마하는 것에 비해 연마 장치의 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치를 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스테이지를 도시한 도면
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연마 유닛을 도시한 도면
도 5는 처리물 표면의 높이 측정을 위해 촬영된 이미지를 도시한 도면
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치를 이용하여 처리물을 연마하는 방법을 순서적으로 나타낸 순서도
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스테이지를 도시한 도면이다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연마 유닛을 도시한 도면이다. 도 5는 처리물 표면의 높이 측정을 위해 촬영된 이미지를 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 연마 장치는 테이블(100), 테이블(100) 상에 설치되어 그 상부에 연마 대상물인 처리물(S)이 안치되는 스테이지(200), 스테이지(200) 상에 안치된 처리물(S)을 연마하는 연마 유닛(400)을 구비하는 연마 모듈(700), 연마 유닛(400)의 위치를 제어하는 연마 위치 제어 모듈(900), 테이블(100) 상에서 X축 방향으로 연장 설치되어 연마 모듈(700)을 X축 방향으로 수평 이동시키는 제 1 가이드 레일(800)을 포함한다. 실시예에 따른 처리물(S)은 사각형 형상의 포토 마스크(photo mask) 일 수 있으며, 상기 포토 마스크는 웨이퍼(Wafer) 상에 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피(photolithography) 공정 중에 사용된다. 하지만 처리물(S)은 포토 마스크에 한정되지 않고, 표면의 평탄도를 위해 연마하고자 하는 다양한 형상의 대상물이 적용될 수 있다.
스테이지(200)는 그 상부에 처리물(S)을 안착 고정시키는 수단으로, 그 내측에 처리물(S)이 삽입될 수 있는 안착홈(210)이 마련된다. 실시예에 따른 스테이지(200)는 사각형의 플레이트 형상으로 제작되나, 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 그리고 안착홈(210)은 사각형의 처리물(S)이 용이하게 삽입될 수 있도록 그 단면이 사각형이며, 처리물(S)에 비해 크거나 동일한 크기로 제작되는 것이 바람직하다. 물론 안착홈(210)의 형상은 처리물(S)의 형상에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 이러한 스테이지(200)에는 연마 유닛(400)의 위치 조절을 위해 'O(제로)'점을 설정할 필요가 있다. 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 안착홈(210)의 하나의 코너 즉, 꼭지점을 '0 '점으로 지정한다. 물론 이에 한정되지 않고 임의의 하나의 지점을 '0'점으로 저정할 수 있다. 또한, 스테이지(200)에는 도시되지는 않았지만, 처리물(S)을 안착 고정시키기 위한 별도의 안착 수단을 구비할 수 있다. 여기서 안착 수단은 예컨데, 정전기력을 이용하는 정전척 또는 진공 흡착력을 이용하는 진공홀일 수 있다. 물론 상기에서 설명한 안착 수단에 한정되지 않고 처리물(S)을 스테이지(200) 상에 안착 고정시킬 수 있는 다양한 수단을 이용할 수 있다.
제 1 가이드 레일(800)은 연마 유닛(400)이 수평 이동하는 방향과 교차하는 방향 예컨데, X축 방향으로 겐트리(300)를 가이드 한다. 실시예에서는 상호 마주보도록 이격 배치된 한 쌍의 제 1 가이드 레일(800)을 마련한다. 여기서 한 쌍의 제 1 가이드 레일(800)은 테이블(100) 상부에서 나란하게 이격되어 평행하게 설치되되, 스테이지(200)의 이격 일측 및 타측에 이격 설치된다. 실시예에 따른 한 쌍의 제 1 가이드 레일(800)은 예컨데 LM 가이드이나, 이에 한정되지 않고 후술되는 제 1 이동 블록(600)이 수평 이동할 수 있는 다양한 수단을 이용할 수 있다.
연마 모듈(700)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 스테이지(200) 상측에서 제 1 가이드 레일(800)과 교차하는 방향으로 연장 설치된 겐트리(300), 상기 겐트리(300) 상에 설치되어 수평 이동 및 승하강이 가능하며, 처리물(S)을 연마하는 연마 유닛(400), 겐트리(300) 상에서 제 1 가이드 레일(800)과 교차하는 방향으로 연장 설치되어 연마 유닛(400)의 이동을 가이드하는 제 2 가이드 레일(500), 겐트리(300)와 제 1 가이드 레일(800) 사이를 연결하도록 설치되어 상기 제 1 가이드 레일(800)을 따라 활주하는 한 쌍의 제 1 이동 블록(600)을 포함한다.
겐트리(300)는 제 1 가이드 레일(800)과 교차하는 방향 예컨데, Y축 방향으로 연장되며, 하단부가 제 1 이동 블록(600)과 연결된다. 실시예에 따른 겐트리(300)는 예컨데, Y축 방향으로 연장 설치된 제 1 연장 부재, 일단이 제 1 연장 부재의 하부와 연결되고 타단이 한 쌍의 제 1 가이드 레일(800)과 각기 연결되는 한 쌍의 제 2 연장 부재로 이루어진다. 즉, 실시예에 따른 겐트리(300)는 한글 자음의 'ㄷ'이 뒤집어진 형상으로 제작되나, 이에 한정되지 않고 연마 유닛(400)을 지지할 수 있으며 수평 이동할 수 있는 다양한 형상으로 제작될 수 있다. 그리고, 겐트리(300)의 일측면에는 연마 유닛(400)을 수평 방향 즉, Y축 방향으로 이동시키는 제 2 가이드 레일(500)이 설치된다. 이러한 제 2 가이드 레일(500)은 제 1 가이드 레일(800)과 교차하는 방향 즉, Y축 방향으로 연장 설치되며, 상기 제 2 가이드 레일(500)은 LM 가이드 일 수 있다.
한 쌍의 제 1 이동 블록(600) 각각은 상부가 겐트리(300)의 하부와 연결되고 하부가 한 쌍의 제 1 가이드 레일(800)과 연결되어, 상기 한 쌍의 제 1 가이드 레일(800)을 따라 활주한다. 제 1 이동 블록(600)이 제 1 가이드 레일(800)을 따라 활주함에 따라, 상기 제 1 이동 블록(600) 상부에 결합된 겐트리(300)가 X축 방향으로 수평 이동한다. 실시예에 따른 제 1 이동 블록(600)은 예를 들어, 직선 운동이 가능한 리니어 모터 및 볼스크류와 볼스크류를 회전시키는 모터의 조합일 수 있다. 이러한 제 1 이동 블록(600)에서는 모터의 동작량 즉, 단위 펄스당 상기 제 1 이동 블록(600) 및 연마 유닛(400)이 이동하는 거리를 계산한다. 그리고 '0' 점으로부터 연마 유닛(400)의 X축 위치를 검출하여, 이동 동작을 제어한다. 즉, 제 1 이동 블록(600)이 제 1 가이드 레일(800)을 따라 활주할 때, 모터의 단위 펄스값을 이용하여 연마 유닛(400)이 이동한 거리를 계산하고, 이를 통해 현재 연마 유닛(400)의 X축 방향의 위치를 실시간으로 검출한다. 그리고 연마 유닛(400)이 X축 방향의 목표 지점까지 도달하면, 그 이동 동작이 종료된다.
연마 유닛(400)은 처리물(S)의 표면을 국부적으로 연마하여, 상기 처리물(S) 표면을 평탄화 시킨다. 이러한 연마 유닛(400)은 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 지지 부재(410), 제 1 지지 부재(410)의 상부에 설치되어 승하강력을 제공하는 승하강 동력부(420), 겐트리(300)를 향하는 제 1 지지 부재(410)의 배면(背面)에 설치된 제 2 이동 블록(430), 제 1 지지 부재(410)의 전면(前面)에 결합되어 상하 방향으로 연장 설치된 제 3 가이드 레일(440), 스테이지(200)를 향하는 제 3 가이드 레일(440)의 일측으로 이격되며 상하 방향으로 연장 설치된 제 2 지지 부재(450), 일단이 제 2 지지 부재(450)의 배면과 연결되고 타단이 제 3 가이드 레일(440)에 연결된 제 3 이동 블록(460), 일단이 승하강 동력부(420)와 연결되고 적어도 일부가 제 2 지지 부재(450)와 연결되는 승하강축(470), 제 2 지지 부재(450)와 연결되어 처리물(S)을 연마하는 연마부(480), 승하강축(470)과 연마부(480)를 연결하는 조인트(480-1), 제 1 지지 부재(410) 및 제 2 지지 부재(450)와 연결되어 연마 작업 중 처리물(S)의 표면 높이 변화를 실시간으로 측정하여 연마 작업 진행 여부를 제어하는 연마 작업 제어 유닛(490)을 포함한다.
실시예에 따른 제 1 지지 부재(410)는 예컨데, 상하 방향으로 연장된 제 1 부재(411), 제 1 부재(411)와 수직하도록 제 1 부재(411)의 상부에 연결된 제 2 부재(412) 및 제 1 부재(411)와 수직하도록 상기 제 1 부재(411)의 하부에 연결된 제 3 부재(413)로 이루어질 수 있다. 물론 제 1 지지 부재(410)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 이러한 제 1 지지 부재(410)에는 제 3 가이드 레일(440), 승하강 동력부(420) 및 제 2 이동 블록(430)이 설치된다. 제 3 가이드 레일(440)은 제 1 부재(411)의 일측면에서 상하 방향으로 연장 설치되며, 상기 제 3 가이드 레일(440)은 LM 가이드일 수 있다. 제 2 이동 블록(430)은 제 1 부재(411)의 배면에 설치되며, 승하강 동력부(420)는 제 2 부재(412)의 상부에 설치된다. 여기서 제 2 이동 블록(430)은 제 1 지지 부재(410)의 제 1 부재(411)와 제 2 가이드 레일(500) 사이를 연결하도록 설치되어, 상기 제 1 지지 부재(410)를 통해 연마 유닛(400) 전체를 Y축 방향으로 수평 이동시킨다. 이러한 제 2 이동 블록(430)은 예를 들어, 직선 운동이 가능한 리니어 모터 및 볼스크류와 볼스크류를 회전시키는 모터의 조합일 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고 제 2 이동 블록(430)은 제 2 가이드 레일(500) 상에서 활주할 수 있는 어떠한 방식의 수단이 적용되어도 무방하다. 따라서, 제 2 이동 블록(430)이 제 2 가이드 레일(500)을 따라 활주하면, 제 1 지지 부재(410)에 의해 연마 유닛(400) 전체가 Y축 방향으로 수평 이동한다. 이때, 제 2 이동 블록(430)은 제 1 이동 블록(600)에서와 동일한 방법으로 Y축 위치를 검출한다. 즉, 제 2 이동 블록(430)이 제 2 가이드 레일(500)을 따라 활주할 때, 모터의 단위 펄스값을 이용하여 상기 제 2 이동 블록(430) 및 연마 유닛(400) 이동한 거리를 계산하고, 이를 통해 현재 연마 유닛(400)의 Y축 방향의 위치를 실시간으로 검출한다. 그리고 연마 유닛(400)이 Y축 방향의 목표 지점까지 도달하면, 그 이동 동작이 종료된다. 또한, 실시예에서는 승하강 동력부(420)로 유압 또는 공압 실린더를 이용하나, 이에 한정되지 않고 승하강축에 승하강 동력을 제공할 수 있는 다양한 수단을 사용할 수 있다.
제 2 지지 부재(450)는 상하 방향으로 연장되어 제 1 지지 부재(410)의 전방에 설치되며, 상기 제 1 지지 부재(410)와 연결된다. 실시예에 따른 제 2 지지 부재(450)는 예컨데, 상하 방향으로 연장된 제 3 부재(413), 제 3 부재(413)와 수직하도록 상기 제 4 부재(451)의 상부에 연결된 제 5 부재(452)로 이루어질 수 있다. 즉, 실시예에 따른 제 2 지지 부재(450)는 한글 자음의 'ㄱ' 형상으로 제작 되나, 이에 한정되지 않고 승하강이 가능하며 연마 유닛(400)을 지지할수 있는 다양한 형상으로 변경이 가능하다. 이러한 제 2 지지 부재(450)의 배면에는 상기 제 2 지지 부재(450)를 승하강 시키기 위한 제 3 이동 블록(460)이 설치된다. 즉, 제 3 이동 블록(460)은 제 3 부재(413)와 제 3 가이드 레일(440)을 연결하도록 설치되며, 실시예에서는 제 3 이동 블록(460)을 복수개로 마련하여 상하 방향으로 설치한다. 실시예에서는 제 3 이동 블록(460)으로 직선 운동이 가능한 리니어 모터 및 볼스크류와 볼스크류를 회전시키는 모터의 조합을 이용하나, 이에 한정되지 않고 다양한 수단을 이용할 수 있다. 한편, 제 2 지지 부재(450) 및 제 2 이동 블록(430)은 후술되는 연마부(480)와 처리물(S) 사이의 접촉 상태에 따라 상승 또는 하강하는데, 이에 대한 상세한 설명은 하기에서 하기로 한다.
승하강축(470)은 승하강 동력부(420)의 승하강력을 제 2 지지 부재(450)에 전달하는 것으로, 일단이 제 1 지지 부재(410)를 관통하여 승하강 동력부(420)와 연결되고, 타단이 제 2 지지 부재(450)를 관통하여 조인트(480-1)와 연결된다. 실시예에 따른 승하강축(470)은 예컨데, 승하강 동력부(420)의 동작에 의해 신장 또는 수축하는 실린더 로드일 수 있다. 이에, 승하강 동력부(420)에 의해 승하강축(470)이 수축하면 제 2 지지 부재(450) 및 제 3 이동 블록(460)이 상측 방향으로 이동한다. 반대로 승하강축(470)이 신장하면 제 2 지지 부재(450) 및 제 3 이동 블록(460)이 하측 방향으로 이동한다. 상기에서는 승하강축(470)이 실린더 로드인 것을 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 제 2 지지 부재(450)에 승하강력을 제공할 수 있는 다양한 수단을 이용할 수 있다.
연마부(480)는 일단이 조인트(480-1)에 연결된 회전축(481), 회전축(481)의 하부에 연결된 회전 디스크(482), 회전 디스크(482)의 하부에 설치되어 처리물을 연마하는 연마 패드(483), 조인트(480-1)와 회전 디스크(482) 사이에서 회전축(481)과 연결되도록 설치되어 상기 회전축을 회전시키는 회전 동력부(484), 회전 디스크(482)의 측부 및 상부를 커버하도록 설치된 커버(485)를 포함한다. 또한, 회전 동력부(484)와 제 2 지지 부재 사이를 연결하는 연결 부재를 포함한다. 여기서 조인트(480-1)는 승하강축(470)과 회전축(481) 사이를 연결하는 것으로, 적어도 상기 승하강축(470)과 탈부착이 가능하다. 그리고 조인트(480-1)는 그 내부가 비어 있는 형상으로 제작되며, 승하강축(470)과 분리되었을 때, 내부로 연마재를 투입할 수 있다.
회전축(481)은 상하 방향으로 연장되어 회전 동력부(484)를 관통하도록 설치되며, 일단이 조인트(480-1)의 하부에 연결되고, 타단이 회전 디스크(482)와 연결된다. 이에, 회전 동력부(484)의 동작에 의해 회전축(481)이 회전하면, 상기 회전축(481)의 타단에 연결된 회전 디스크(482)가 회전한다. 그리고 회전축(481)은 그 내부가 비어있는 파이프 형상이며, 상기 회전축(481)의 내부 공간은 조인트(480-1)의 내부 공간과 연통된다. 이에, 조인트(480-1)와 승하강축을 분리하여 상기 조인트(480-1) 내부로 연마재를 투입시키면, 상기 연마재는 회전축(481) 내부로 이동한다.
회전 디스크(482)는 회전축(481)의 타단과 연결되어 상기 회전축(481)과 함께 회전하며, 그 내부에는 회전축(481)의 내부 공간과 연통되는 제 1 유출공(482a)이 마련된다. 이에, 회전축(481) 내부 공간으로 이동한 연마재는 제 1 유출공(482a)으로 이동한다. 실시예에 따른 회전 디스크(482)는 그 단면이 알파벳 'T'자인 형상으로 제작되나, 이에 한정되지 않고 회전 가능하며 그 하부에 연마 패드(483)가 설치될 수 있는 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
연마 패드(483)는 회전 디스크(482)의 하부에 설치되어 상기 회전 디스크(482)와 함께 회전하며, 그 내부에는 제 1 유출공(482a)과 연통되는 제 2 유출공(483a)이 마련된다. 이에, 회전축(481)을 통해 회전 디스크(482)의 제 1 유출공(482a)으로 유입된 연마재는 제 2 유출공(483a)을 통해 연마하고자 하는 처리물(S) 상부로 배출된다.
연마 작업 제어 유닛(490)은 연마 작업중 처리물(S)의 표면 높이를 실시간으로 측정하는 표면 높이 측정기(491), 표면 높이 측정기(491)로부터 작업중인 처리물(S) 표면의 높이를 실시간으로 제공받아 이를 평균값과 비교하는 비교부(492) 및 비교부(492)의 결과에 따라 연마 작업의 계속하거나 중지시키는 연마 작업 판단부(493)를 포함한다.
표면 높이 측정기(491)는 제 1 지지 부재의 상부에 결합되는 본체(491c), 일단이 본체(491c)에 연결되고 타단이 상기 제 2 지지 부재(450)의 상부와 접촉되도록 설치되어, 상기 제 2 지지 부재(450)의 승하강에 따라 함께 승하강하는 팁(491a) 및 팁(491a)의 승하강 거리를 상기 제 2 지지 부재(450)의 승하강 거리로 환산하고, 상기 제 2 지지 부재(450)의 승하강 거리를 연마 작업 중인 처리물(S) 영역의 표면 높이 변화로 환산하여 디스플레이하는 연산부(491b)를 포함한다. 제 2 지지 부재(450)의 승하강에 따른 팁(491a)의 동작에 대한 설명은 하기에서 하기로 한다.
비교부(492)에서는 평균 높이 산출부(920)로부터 처리물(S)의 평균값 및 표면 높이 측정기로부터 연마 작업 중인 처리물(S)의 표면 높이 값을 전달받아, 상기 평균값과 연마 작업 중인 표면 높이 값을 실시간으로 비교한다. 그리고 연마 작업 판단부(493)는 연마 작업 중인 영역의 표면 높이가 평균값에 비해 클 경우 연마 작업을 계속 진행하도록 한다. 반대로 연마 작업 판단부(493)는 연마 작업 중인 영역의 표면 높이가 평균값에 도달하거나, 평균값으로부터 ±오차 범위 내에 들어오면, 회전 동력부(484)의 동작을 중지시켜 연마 작업을 종료한다. 이때 평균값으로부터 오차 범위는 예컨데 +10㎛ 내지 20㎛일 수 있다.
하기에서는 도 2 및 도 3을 참조하여, 연마 유닛의 승하강 동작 및 연마 위치 제어 모듈의 동작을 간략히 설명한다.
승하강 동력부(420)를 이용하여 승하강축(470)을 신장시키면, 도3에 도시된 바와 같이 상기 승하강축(470)에 연결된 제 2 지지 부재(450)가 제 2 이동 블록(430)에 의해 하강한다. 하강 중에 제 2 지지 부재(450)에 연결된 연마부(480)의 연마 패드(483)의 하부면이 처리물(S) 표면과 접촉되면, 상기 제 2 지지 부재(450)의 하강 동작이 중지되거나 소정 거리 상승한다. 그리고 연마 작업이 실시되면 처리물(S) 표면의 높이가 낮아지게 됨에 따라, 연마 패드(483)가 상기 처리물(S) 표면과 접촉된 상태로 연마부(480) 및 제 2 지지 부재(450)가 하강한다. 이와 같이 연마 작업 중에 제 2 지지 부재(450), 제 2 이동 블록(430) 및 연마부(480)는 처리물(S) 표면의 높이가 감소함에 따라 하중 또는 중력에 의해 하강한다. 또한, 제 2 지지 부재(450)가 하강함에 따라 상기 제 2 지지 부재(450)의 상부면과 접촉되어 있는 표면 높이 측정기(491)의 팁(491a)이 중력에 의해 하강한다. 그리고 전술한 바와 같이 연산부(491b)에서는 팁(491a)이 하강한 거리를 제 2 지지 부재(450)가 하강한 거리로 연산하고, 상기 제 2 지지 부재(450)의 하강 거리로부터 연마 작업 중인 처리물(S) 영역의 표면 높이 변화로 환산한다.
연마 위치 제어 모듈(900)은 처리물(S)의 일측 표면의 영역별 높이를 계측하는 표면 높이 계측기(910), 표면 높이 계측기(910)로부터 처리물(S) 표면의 영역별 높이 데이타를 제공받아, 평균 높이를 산출하는 평균 높이 산출부(920), 평균 높이를 이용하여 연마할 위치를 설정하는 연마 위치 설정부(930) 및 연마 위치 설정부(930)에서 설정된 연마 위치(좌표값)로 연마 유닛(400)을 이동시키는 연마 유닛 위치 조절부(940)를 포함한다.
하기에서는 설명의 편의를 위하여 처리물(S) 표면의 평균 높이 값을 '평균 값'으로 명명한다.
표면 높이 계측기(910)는 예컨데, 도 5에 도시된 바와 같이 처리물(S) 표면의 이미지를 획득하여 상기 처리물 표면의 영역별 높이를 계측한다. 표면 높이 계측기(910)를 통해 획득된 이미지의 영역별 위치는 (X, Y) 좌표로 표현되며, 도 5에 도시된 바와 같이 영역별 높이에 따라 다른 색으로 표현될 수 있다. 실시예에서는 표면 높이 계측기(910)로 AFM(Atomic Force Microscopy)을 이용하나 이에 한정되지 않고, 처리물(S) 표면의 영역별 높이를 측정할 수 있는 다양한 수단을 이용할 수 있다. 표면 높이 계측기(910)에서 계측된 영역별(좌표 별) 높이는 평균 높이 산출부(920)로 전달되고, 상기 평균 높이 산출부(920)에서는 평균값을 산출한다.
연마 위치 설정부(930)는 평균 높이 산출부(920)에서 산출된 평균값과 영역별 높이를 비교하여, 평균값에 비해 표면 높이가 높은 영역을 연마할 위치로 설정한다. 설정된 연마 위치는 (X, Y) 좌표 형태로 연마 유닛 위치 조절부(940)로 전달된다. 설정되는 연마 위치는 하나 또는 복수개 일 수 있다.
연마 유닛 위치 조절부(940)에서는 연마 위치 설정부(930)로부터 연마할 위치를 (X, Y) 좌표 형태의 데이타로 전달받아, 연마 유닛(400)이 설정된 연마 위치로 이동하도록 조절한다. 이를 위해 연마 유닛 위치 조절부(940)는 연마 유닛(400)을 X축 방향으로 이동시키는 제 1 이동 블록(600)과 연결되고, Y축 방향으로 이동시키는 제 2 이동 블록(430) 및 Z축 방향으로 이동시키는 제 3 이동 블록(460)과 연결된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치를 이용하여 처리물을 연마하는 방법을 순서적으로 나타낸 순서도이다. 하기에서는 도 1 내지 도 6을 참조하여, 실시예에 따른 연마 장치를 이용하여 처리물을 연마하는 방법을 설명한다. 이때, 상기에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.
먼저, 연마하고자 하는 처리물(S) 예컨데 제작이 완료된 포토 마스크를 마련하고, 표면 높이 계측기(910)를 이용하여 상기 처리물(S)의 영역별 표면 높이를 측정한다(S100). 실시예에 따른 포토 마스크는 웨이퍼의 패터닝을 위해 마련된 것이며, 패턴이 형성된 쿼츠 글라스(Quartz glass)일 수 다. 하지만, 이에 한정되지 않고 연마하고자 하는 다양한 대상물이 적용될 수 있다. 그리고 실시예에서는 표면 높이 계측기(910)로 AFM을 이용하나, 이에 한정되지 않고 처리물(S) 표면의 높이를 측정할 수 있는 다양한 수단이 사용될 수 있다. 표면 높이 계측기(910)로부터 측정된 처리물(S) 표면 이미지의 영역들은 (X, Y) 좌표로 표현된다. 이때, 처리물(S) 표면 이미지의 일 코너 즉, 일 꼭지점이 '0'점이되도록 하여, 상기 '0'점을 기준으로 (X, Y) 좌표로 표현된다. 그리고 (X, Y) 좌표별 높이 데이타는 평균 높이 산출부(920)로 전달된다.
이와 같이 처리물(S)의 표면 높이를 측정하는 동안, 조인트(480-1)를 승하강축(470)과 분리하여, 상기 조인트(480-1) 내로 연마재를 공급하는 것이 바람직하다. 상기 연마재는 회전축(481)의 내부 공간 및 회전 디스크(482)의 제 1 유출공(482a)을 통해 연마 패드(483)의 제 2 유출공(483a)으로 이동한다. 그리고 연마재 투입이 완료되면 조인트(480-1)와 승하강축(470)을 결합시킨다.
평균 높이 산출부(920)에서는 (X, Y) 좌표별 높이 값을 이용하여 처리물(S)의 평균 높이 즉, 평균값을 산출한다(S200). 그리고 연마 위치 설정부(930)에서는 평균 높이 산출부(920)에서 산출된 평균값과 영역별 높이를 비교하여(S300), 평균값에 비해 표면 높이가 높은 영역을 연마 작업 위치로 설정한다(S400). 연마 작업 위치는 하나 또는 복수개일 수 있으며, 설정된 연마 위치는 (X, Y) 좌표 형태로 연마 유닛 위치 조절부(940)로 전달된다.
이후, 처리물(S)을 스테이지(200) 상에 안착 고정시킨다. 스테이지(200)의 좌표 평면은 상기 처리물 표면 이미지의 좌표 평면과 대응되며, 처리물(S) 표면 이미지의 '0'점과 대응되는 실제 처리물(S)의 지점이 상기 스테이지(200)의 '0'점에 위치하도록 안착시킨다. 그리고 연마 유닛 위치 조절부(940)는 제 1 및 제 2 이동 블록(430)의 이동을 제어하여 연마 유닛(400)이 상기에서 설정된 연마 위치에 위치하도록 이동시킨다(S500). 즉, 연마 유닛 위치 조절부(940)에서는 X 좌표 값을 제 1 이동 블록(600)에, Y 좌표 값을 제 2 이동 블록(430)에 전달한다. 이에 제 1 이동 블록(600)이 제 1 가이드 레일(800)을 따라 X 축방향으로 이동하고, 제 2 이동 블록(430)이 제 2 가이드 레일(500)을 따라 Y 축방향으로 이동한다. 여기서 제 1 및 제 2 이동 블록(430)의 단위 펄스값을 이용하여, 이동 중인 상기 연마 유닛(400)의 이동 거리를 산출함으로써, 연마 유닛(400)의 실시간 위치를 알 수 있다. 이에, 연마 유닛(400)이 설정된 X, Y 좌표 위치에 도달하면 그 이동이 중지된다. 또한, 승하강 동력부(420)를 이용하여 승하강축(470)을 신장시키면, 도3에 도시된 바와 같이 상기 승하강축(470)에 연결된 제 2 지지 부재(450)가 제 2 이동 블록(430)에 의해 하강한다. 제 2 지지 부재(450)가 하강하는 힘은 상기 제 2 지지 부재(450)의 배면에 설치된 제 3 이동 블록(460)으로 전달되고, 이로 인해 제 3 이동 블록(460)이 제 3 가이드 레일(440)을 따라 하강한다. 하강 중에 제 2 지지 부재(450)에 연결된 연마부(480)의 연마 패드(483)의 하부면이 처리물(S) 표면과 접촉되면, 상기 제 2 지지 부재(450)의 하강 동작이 중지되거나 소정 거리 상승한다. 또한, 제 2 지지 부재(450)가 하강함에 따라 상기 제 2 지지 부재(450)의 상부면과 접촉되어 있는 표면 높이 측정기(491)의 팁(491a)이 중력에 의해 하강한다. 이때, 연마 작업 제어 유닛(490)의 연산부(491b)에서는 연마 작업 전 연마 패드(483)가 처리물(S) 표면과 접촉되었을 때, 팁(491a) 및 제 2 지지 부재(450)의 위치를 기준으로 설정한다.
연마 유닛(400)이 설정된 연마 위치 즉, (X, Y) 좌표 상에 위치고, 상기 연마 패드(483)의 하부면이 처리물(S) 표면과 접촉되면 연마를 시작한다(S600). 이를 위해 회전 동력부(484)를 이용하여 회전축(481)을 회전시키면, 상기 회전축(481)의 하부에 연결된 회전 디스크(482) 및 상기 회전 디스크(482)의 하부에 설치된 연마 패드(483)가 회전한다. 이때, 연마 패드(483)의 하부면이 처리물(S)의 상부 표면과 접촉되어 있으므로, 상기 연마 패드(483)의 회전에 의해 처리물(S)의 상부 표면이 연마된다. 그리고 제 2 유출공(483a)을 통해 연마하고자 하는 처리물(S) 표면으로 연마재가 배출되어 상기 연마재를 이용하여 연마 작업이 진행된다.
이러한 연마 작업 중에 연마 작업 제어 유닛(490)의 표면 높이 측정기(491)에서는 연마 작업 중인 영역의 표면 높이를 실시간으로 측정한다(S700).
즉, 연산부(491b)에서는 전술한 바와 같이 연마 작업 전 연마 패드(483)가 처리물(S) 표면과 접촉되었을 때, 팁(491a) 및 제 2 지지 부재(450)의 위치를 기준으로 설정된다. 이후, 연마 작업이 시작되면, 처리물(S) 표면 높이가 점차 하강함에 따라 하중 또는 중력에 의해 제 2 지지 부재(450), 연마부(480) 및 제 2 이동 블록(430)이 하강한다. 제 2 지지 부재(450)가 하강함에 따라 상기 제 2 지지 부재(450)의 상부면과 접촉되어 있는 표면 높이 측정기(491)의 팁(491a)이 하강한다. 이때, 연산부(491b)에서는 팁(491a)이 하강한 거리를 제 2 지지 부재(450)가 하강한 거리로 연산하고, 상기 제 2 지지 부재(450)의 기준 위치(연마전 위치)와 하강 거리를 이용하여 연마 작업 중인 처리물(S) 영역의 표면 높이로 환산한다.
그리고 비교부(492)는 평균 높이 산출부(920)로부터 처리물(S)의 평균값 및 표면 높이 측정기로부터 연마 작업 중인 처리물(S)의 표면 높이 값을 전달받아, 상기 평균값과 연마 작업 중인 표면 높이 값을 실시간으로 비교하여 한다(800). 그리고 연마 작업 판단부(493)는 연마 작업 중인 영역의 표면 높이가 평균값에 도달하거나, 평균값의 허용 오차 범위 내에 들어오면, 연마 작업을 중지시킨다(S900). 즉, 연마 작업 중인 영역의 표면 높이가 평균값에 도달하거나, 균값의 허용 오차 범위 내에 들어오면, 연마 작업 판단부(493)는 회전 동력부(484)의 동작을 중지시킨다. 반대로 연마 작업 중인 영역의 표면 높이가 평균값에 비해 크거나, 허용 오차 범위를 벗어나는 경우 연마 작업을 계속 진행시킨다(S600).
상기에서는 하나의 (X, Y) 좌표 영역을 연마하는 것을 설명하였으나, 복수개의 영역을 연마할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 연마 장치에서는 처리물(S) 표면을 국부적으로 연마하여, 상기 처리물(S) 표면을 평탄화시킨다. 즉, 종래와 같이 처리물(S) 표면 전체를 연마하지 않고, 국부적으로 연마함으로써 처리물(S) 표면을 평탄화시킨다. 이에, 종래와 같이 중앙 영역 또는 가장 자리 영역이 과도하게 연마되거나, 반대로 중앙 영역 또는 가장 자리 영역이 연마되지 않아, 처리물(S) 표면이 전체적으로 볼록하거나 오목한 형태가 되는 문제를 방지할 수 있다. 따라서, 종래에 비해 처리물(S)의 평탄도를 향상시킬 수 있다. 또한, 국부적으로 연마 작업을 진행하므로, 연마 작업 시간을 줄일 수 있으며, 처리물(S)의 면적에 관계 없이 다양하게 연마를 진행할 수 있다. 그리고, 종래와 같이 처리물(S) 전체를 연마하는 것에 비해 연마 장치의 크기를 줄일 수 있는 장점이 있다.
S: 스테이지 200: 스테이지
300: 겐트리 400: 연마 유닛
500: 제 2 가이드 레일 600: 제 1 이동 블록
800: 제 1 가이드 레일 900: 연마 위치 제어 모듈

Claims (20)

  1. 처리물의 표면을 연마하는 연마 장치로서,
    상기 처리물 표면을 연마하는 연마 패드를 구비하며, 승하강, 수평 이동 및 회전이 가능한 연마 유닛;
    상기 연마 유닛과 연결되어 상기 처리물 표면의 평균 높이 값에 비해 높이가 높은 영역을 연마 작업 영역으로 설정하고, 상기 연마 유닛을 상기 설정된 연마 작업 영역으로 이동시키는 연마 위치 제어 모듈을 포함하는 연마 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연마 유닛의 하측에 배치되며, 그 상부에 상기 처리물이 안착되는 스테이지;
    상기 스테이지의 상측에서 일 방향으로 연장 설치되며, 상기 연마 유닛이 지지되는 겐트리;
    상기 겐트리 하부에 결합되며 수평 이동이 가능한 제 1 이동 블록;
    상기 스테이지의 적어도 일측으로 이격되어 상기 겐트리와 교차하는 방향으로 연장 설치되며, 상기 제 1 이동 블록과 체결되어 상기 제 1 이동 블록의 수평 이동을 안내하는 제 1 가이드 레일을 포함하고,
    상기 제 1 이동 블록은 상기 연마 위치 제어 모듈에 의해 이동이 제어되는 연마 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 겐트리의 일측면 상에서 상기 제 1 가이드 레일과 교차하는 방향으로 연장 설치되며, 상기 연마 유닛과 체결되어 상기 연마 유닛의 수평 이동을 안내하는 제 2 가이드 레일을 포함하는 연마 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 연마 유닛은,
    상기 겐트리의 일측으로 이격되어 상하 방향으로 연장 설치되는 제 1 지지 부재;
    상기 제 1 지지 부재의 배면(背面)에 결합되어, 상기 겐트리에 마련된 제 2 가이드 레일을 따라 수평 방향으로 활주하는 제 2 이동 블록;
    상기 제 1 지지 부재의 전면(前面)에서 상하 방향으로 연장되도록 설치되는 제 3 가이드 레일;
    상기 제 3 가이드 레일의 전방(前方)에서 상하 방향으로 연장 설치되는 제 2 지지 부재;
    상기 제 1 지지 부재의 상부에 설치되어, 승하강력을 제공하는 승하강 동력부;
    일단이 상기 승하강 동력부와 연결되고, 다른 일부가 상기 제 2 지지 부재와 결합된 승하강축;
    상기 제 2 지지 부재의 배면(背面)에 결합되어, 상기 제 3 가이드 레일을 따라 상하 방향으로 활주하는 제 3 이동 블록; 및
    상기 제 2 지지 부재 및 승하강축과 연결되며, 상기 처리물을 연마하는 연마 패드를 구비하는 연마부를 포함하는 연마 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제 2 및 제 3 이동 블록은 상기 연마 위치 제어 모듈에 의해 그 이동이 제어되는 연마 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 연마부는 일단이 상기 승하강축과 연결되며, 내부에 연마재가 이동할 수 있는 내부 공간이 마련된 회전축;
    상기 회전축을 회전시키는 회전 동력부;
    상기 회전축의 타단에 연결되어 회전하며, 내부에 상기 연마재가 이동할 수 있는 제 1 유출공이 마련된 회전 디스크;
    상기 회전 디스크의 하부에 설치되어 상기 처리물 표면을 연마하며, 내부에 상기 제 1 유출공과 연통되는 제 2 유출공이 마련된 연마 패드; 및
    일단이 상기 승하강축과 연결되고, 타단이 상기 회전축과 연결되며, 그 내부에 연마재가 이동할 수 있는 내부 공간이 마련된 조인트를 포함하며,
    상기 조인트의 내부 공간은 상기 회전축의 내부 공간과 연통되는 연마 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 연마 위치 제어 모듈은,
    상기 처리물 표면의 평균 높이 값을 산출하는 평균 높이 산출부;
    상기 평균 높이 값과 상기 처리물 표면의 영역별 높이를 비교하여, 상기 평균 높이 값에 비해 높이가 높은 영역을 연마 작업 위치로 설정하는 연마 위치 설정부;
    상기 연마 유닛이 설정된 연마 작업 위치에 위치하도록 조절하는 연마 유닛 위치 조절부를 포함하는 연마 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 처리물 표면 이미지를 획득하고, 상기 처리물 표면 이미지를 이용하여 상기 처리물의 표면의 영역별 표면 높이를 측정하는 표면 높이 계측기를 포함하는 연마 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 연마 위치 설정부에서 설정된 연마 작업 위치는 상기 처리물 표면 이미지의 좌표 평면에서 (X, Y) 좌표로 설정되고,
    상기 스테이지의 좌표 평면은 상기 처리물 이미지의 좌표 평면과 대응되는 연마 장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 연마 유닛 위치 조절부는 상기 연마 유닛이 스테이지의 좌표 평면 상측에서 설정된 연마 작업 위치인 (X, Y) 좌표에 대응 위치하도록 조절하는 연마 장치.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 연마 유닛 위치 조절부는 상기 제 1 내지 제 3 이동 블록의 이동을 조절하여, 상기 연마 유닛이 설정된 연마 작업 위치에 대응 위치하도록 하는 연마 장치.
  12. 청구항 4에 있어서,
    상기 연마 유닛과 연결되어, 연마 작업 중인 영역의 표면 높이 변화를 실시간으로 검출하고,
    상기 연마 작업 중인 영역의 표면 높이와 상기 처리물 표면의 평균 높이 값을 비교하여 연마 작업 진행 여부를 결정하는 연마 작업 제어 유닛을 포함하는 연마 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 연마 작업 제어 유닛은,
    연마 작업중 승하강하는 제 2 지지 부재의 이동 거리에 따라 상기 연마 작업 중인 영역의 표면 높이를 실시간으로 측정하는 표면 높이 측정기;
    상기 표면 높이 측정기와 연결되어 상기 연마 작업 중인 영역의 표면 높이와 상기 처리물 표면의 평균 높이를 비교하는 비교부; 및
    상기 연마 작업 중인 영역의 표면 높이가 상기 처리물 표면의 평균 높이에 도달하거나 평균 높이 허용 오차 범위에 포함되는 경우 연마 작업을 중지하는 연마 작업 판단부를 포함하는 연마 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 표면 높이 측정기는 상기 제 1 지지 부재의 상부에 결합되는 본체;
    일단이 본체에 연결되고 타단이 상기 제 2 지지 부재의 상부와 접촉되도록 설치되며, 상기 제 2 지지 부재의 승하강에 따라 함께 승하강하는 팁; 및
    상기 팁의 승하강 거리를 상기 제 2 지지 부재의 승하강 거리로 환산하고, 상기 제 2 지지 부재의 승하강 거리를 연마 작업 중인 처리물 영역의 표면 높이로 환산하는 연산부를 포함하는 연마 장치.
  15. 연마하고자 하는 처리물 표면 이미지를 획득하고, 상기 처리물 표면의 영역별 높이를 측정하는 과정;
    상기 처리물 표면의 평균 높이를 산출하는 과정;
    상기 평균 높이와 영역별 높이를 비교하는 과정;
    상기 평균 높이에 비해 높이가 높은 영역을 연마 작업 위치로 설정하는 과정;
    상기 설정된 연마 작업 위치로 연마 유닛을 이동시킨 후, 연마를 시작하는 과정을 포함하는 연마 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 연마 작업 위치는 상기 처리물 표면의 이미지의 좌표 평면의 (X, Y) 좌표이고,
    상기 처리물이 안치되는 스테이지는 상기 처리물 이미지의 좌표 평면과 대응되는 연마 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 연마 유닛을 X축 및 Y축 방향으로 이동시킨 후, 상기 연마 유닛의 하부가 처리물 표면과 접촉되도록 Z축으로 이동시키는 연마 방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 연마 유닛을 이용한 상기 처리물의 연마 작업 중에, 상기 연마 작업중인 영역의 표면 높이를 상기 처리물 표면의 평균 높이와 비교하여 연마 작업 진행 여부를 결정하는 연마 방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 작업 중인 영역의 표면 높이가 상기 평균 높이에 도달하거나, 평균 높이 허용 오차 범위에 포함되는 경우 연마 작업을 중지하는 연마 방법.
  20. 청구항 15 내지 청구항 19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리물은 포토리소그래피(Photolithography) 공정을 위해 사용되는 포토 마스크(Photo mask)인 연마 방법.
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